JP6215570B2 - パワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、パワーデバイスおよびパワーデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、耐クラック性、電気特性、機械特性及び耐熱性に優れたＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワーデバイスの絶縁注形に好適なパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、同エポキシ樹脂組成物で注形、硬化されたパワーデバイスおよびパワーデバイスの製造方法に関する。
従来から、注形用エポキシ樹脂組成物は、自動車やテレビの電子部品である高圧トランス、産業用モジュール、重電用モールド等の絶縁処理に使用されている。そして、自動車用の電子機器用トランス類のうち、点火コイルはエポキシ樹脂組成物で絶縁処理し製造されている。その上、この用途の樹脂組成物では、耐クラック性、電気特性、機械特性の他に耐熱性の要求がますます大きくなっている。近年、小型化による内蔵部品の複雑化等により、絶縁距離が狭くなりつつあり、注形用樹脂組成物には、絶縁破壊に対する要求が高まり、長期信頼性のある樹脂組成物が求められている。このようなエポキシ樹脂組成物において、絶縁信頼性を付与する手法としては、樹脂中の不純物若しくは金属異物を低減し、充填剤を球状にし、高充填化がおこなわれている。
しかしながら、上述のような点火コイル等の部品には高電圧が印加されるため、単に通常のエポキシ樹脂組成物を用いたのみでは、絶縁性が不十分であって絶縁破壊等が生じたり、封止樹脂の硬化物の熱サイクルに起因して発生する熱応力や機械的応力によって、封止樹脂の硬化物にクラックが生じたりしてしまう場合があった。封止樹脂の硬化物にクラックが生じると、点火コイル等の部品に電流を流した際に、前記クラック部分で異常放電等が発生することになり、上記点火コイル等の部品を正常に作動させることができない。
クラックの発生は、エポキシ樹脂組成物に対して可とう性のエポキシ樹脂を配合することによってある程度抑制することができるものの、ガラス転移温度が低下して耐熱性が低下しまい、上述のような高温環境下で使用される点火コイルなどの封止樹脂として用いることができない。
このような問題に鑑み、特許文献１においては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、および粒子径と粒子形状を規定した結晶性シリカを配合して、さらにエポキシ樹脂組成物の成形温度より２０℃以上高い化合物を併用したエポキシ樹脂組成物が提案されている。
特許文献２においては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を必須成分として含む酸無水物と、平均粒径２μｍ以下の球状シリカを必須成分として含む無機充填剤と、硬化促進剤とを配合したＡ剤と、エポキシ樹脂をＢ剤とした２液型のエポキシ樹脂組成物を得、線膨張率を低減させることによって耐ヒートサイクル性を向上させ、上述した熱応力によるクラックの発生を防止する試みがなされている。
さらに、特許文献３においては、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂またはジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂と、ノボラック型エポキシ樹脂との混合物に、両末端にアミノ変性基を有するジメチルポリシロキサンを反応させた変性エポキシ樹脂からなる、パワーデバイスのような高熱伝導性を要求される封止用途において、低応力性とニッケルメッキフレームへの接着性に優れ、デバイスとしての信頼性を向上させることができる半導体封止用樹脂組成物が提案されている。
また、特許文献４においては、エポキシ樹脂組成物に対して特定範囲の粒径を有するシリカ粒子を所定量含有させることによってトリー経路を形成しにくくし、エポキシ樹脂組成物の絶縁破壊電圧を低下させ、コイル等の部品に高電圧が印加された場合においても絶縁破壊が生じないようにする試みがなされている。
さらにまた、特許文献５においては、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ１）数平均粒径１０〜２０μｍの破砕溶融シリカと、（Ｂ２）数平均粒径１０〜３０μｍの球状溶融シリカとを含有する主剤成分と、（Ｃ）メチルヘキサヒドロ無水フタル酸及び／又はメチルテトラヒドロ無水フタル酸のような脂環式酸無水物硬化剤と、（Ｄ１）数平均粒径１０〜２０μｍの破砕溶融シリカと、（Ｄ１）数平均粒径１０〜３０μｍの球状溶融シリカと、（Ｅ）有機ベントナイトからなる沈降防止剤とを含有する硬化剤成分とを必須成分とすることを特徴とする注形用エポキシ樹脂組成物が提案されている。
しかしながら、そのような手法でも、高温度下の硬化物の機械的強度の低下を防止することはできず、また、初期の絶縁破壊電圧を向上させることはできても、高温度下の通電状態での絶縁破壊電圧の低下を防ぐには不十分であり、特に１８０から２００℃雰囲気下での安定した高絶縁信頼性に対する要求が強い点火コイル用又はモールド用樹脂組成物では耐熱グレードを達成することが不可能であった。
しかしながら、上述のような点火コイル等の部品には高電圧が印加されるため、単に通常のエポキシ樹脂組成物を用いたのみでは、絶縁性が不十分であって絶縁破壊等が生じたり、封止樹脂の硬化物の熱サイクルに起因して発生する熱応力や機械的応力によって、封止樹脂の硬化物にクラックが生じたりしてしまう場合があった。封止樹脂の硬化物にクラックが生じると、点火コイル等の部品に電流を流した際に、前記クラック部分で異常放電等が発生することになり、上記点火コイル等の部品を正常に作動させることができない。
クラックの発生は、エポキシ樹脂組成物に対して可とう性のエポキシ樹脂を配合することによってある程度抑制することができるものの、ガラス転移温度が低下して耐熱性が低下しまい、上述のような高温環境下で使用される点火コイルなどの封止樹脂として用いることができない。
このような問題に鑑み、特許文献１においては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、および粒子径と粒子形状を規定した結晶性シリカを配合して、さらにエポキシ樹脂組成物の成形温度より２０℃以上高い化合物を併用したエポキシ樹脂組成物が提案されている。
特許文献２においては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を必須成分として含む酸無水物と、平均粒径２μｍ以下の球状シリカを必須成分として含む無機充填剤と、硬化促進剤とを配合したＡ剤と、エポキシ樹脂をＢ剤とした２液型のエポキシ樹脂組成物を得、線膨張率を低減させることによって耐ヒートサイクル性を向上させ、上述した熱応力によるクラックの発生を防止する試みがなされている。
さらに、特許文献３においては、（Ａ）ビフェニル型エポキシ樹脂またはジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂と、ノボラック型エポキシ樹脂との混合物に、両末端にアミノ変性基を有するジメチルポリシロキサンを反応させた変性エポキシ樹脂からなる、パワーデバイスのような高熱伝導性を要求される封止用途において、低応力性とニッケルメッキフレームへの接着性に優れ、デバイスとしての信頼性を向上させることができる半導体封止用樹脂組成物が提案されている。
また、特許文献４においては、エポキシ樹脂組成物に対して特定範囲の粒径を有するシリカ粒子を所定量含有させることによってトリー経路を形成しにくくし、エポキシ樹脂組成物の絶縁破壊電圧を低下させ、コイル等の部品に高電圧が印加された場合においても絶縁破壊が生じないようにする試みがなされている。
さらにまた、特許文献５においては、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ１）数平均粒径１０〜２０μｍの破砕溶融シリカと、（Ｂ２）数平均粒径１０〜３０μｍの球状溶融シリカとを含有する主剤成分と、（Ｃ）メチルヘキサヒドロ無水フタル酸及び／又はメチルテトラヒドロ無水フタル酸のような脂環式酸無水物硬化剤と、（Ｄ１）数平均粒径１０〜２０μｍの破砕溶融シリカと、（Ｄ１）数平均粒径１０〜３０μｍの球状溶融シリカと、（Ｅ）有機ベントナイトからなる沈降防止剤とを含有する硬化剤成分とを必須成分とすることを特徴とする注形用エポキシ樹脂組成物が提案されている。
しかしながら、そのような手法でも、高温度下の硬化物の機械的強度の低下を防止することはできず、また、初期の絶縁破壊電圧を向上させることはできても、高温度下の通電状態での絶縁破壊電圧の低下を防ぐには不十分であり、特に１８０から２００℃雰囲気下での安定した高絶縁信頼性に対する要求が強い点火コイル用又はモールド用樹脂組成物では耐熱グレードを達成することが不可能であった。
本発明者らは上記の目的を達成しようと鋭意研究を進めた結果、複数の異なるエポキシ樹脂３種類と特定の酸無水物を必須成分として含む後述のエポキシ樹脂組成物が作業性に優れており、かつ、同エポキシ樹脂組成物を注形して硬化させたパワーデバイスは耐クラック性に優れ、初期だけでなく通電状態での絶縁破壊電圧も高く維持することができることを見出した。本発明は作業性に優れたパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物及びこのエポキシ樹脂組成物を用いたパワーデバイスおよびパワーデバイスの製造方法を提供しようとするものである。
すなわち、本発明は、以下、
（1）（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）シリカ粉を必須成分とするパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物であって、前記（Ａ）エポキシ樹脂中に、液状ビスフェノール型エポキシ樹脂が４０〜７０質量％、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂が１０〜３０質量％、脂環式エポキシ樹脂が１０〜３０質量％であり、（Ｂ）酸無水物のうち、無水メチルナジック酸または無水メチルハイミック酸が７０〜１００質量％であることを特徴とするパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、
（2）（Ｃ）硬化促進剤がＤＢＵオクチル酸塩又は４級アンモニウム塩である上記（1）に記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、
（3）（Ｄ）シリカ粉が、樹脂組成物中に３０〜８０質量％含まれ、（Ｄ）シリカ粉中に数平均粒径３〜１０μｍの溶融シリカ粉（Ｄ−１）と数平均粒径が１０μｍを超え、５０μｍ以下の溶融シリカ粉（Ｄ−２）を合わせて３０質量％以上含むとともに、（Ｄ−１）：（Ｄ−２）が質量比で２０：８０〜８０：２０である上記（1）又は（2）に記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、
（4）（Ａ）エポキシ樹脂および（Ｄ）シリカ粉を必須成分とする主剤と、（Ｂ）酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）シリカ粉を必須成分とする硬化剤からなる上記（1）〜（3）のいずれかに記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、
（5）上記（1）〜（4）のいずれかに記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物をパワーデバイスに含浸させ、次いで、硬化させてなることを特徴とするパワーデバイスおよび
（6）パワーデバイスを金型内に固定し、上記（1）〜（4）いずれかに記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物を真空下で金型内に注形し加熱硬化させてなるパワーデバイスの製造方法を提供する。
（1）（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）シリカ粉を必須成分とするパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物であって、前記（Ａ）エポキシ樹脂中に、液状ビスフェノール型エポキシ樹脂が４０〜７０質量％、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂が１０〜３０質量％、脂環式エポキシ樹脂が１０〜３０質量％であり、（Ｂ）酸無水物のうち、無水メチルナジック酸または無水メチルハイミック酸が７０〜１００質量％であることを特徴とするパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、
（2）（Ｃ）硬化促進剤がＤＢＵオクチル酸塩又は４級アンモニウム塩である上記（1）に記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、
（3）（Ｄ）シリカ粉が、樹脂組成物中に３０〜８０質量％含まれ、（Ｄ）シリカ粉中に数平均粒径３〜１０μｍの溶融シリカ粉（Ｄ−１）と数平均粒径が１０μｍを超え、５０μｍ以下の溶融シリカ粉（Ｄ−２）を合わせて３０質量％以上含むとともに、（Ｄ−１）：（Ｄ−２）が質量比で２０：８０〜８０：２０である上記（1）又は（2）に記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、
（4）（Ａ）エポキシ樹脂および（Ｄ）シリカ粉を必須成分とする主剤と、（Ｂ）酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）シリカ粉を必須成分とする硬化剤からなる上記（1）〜（3）のいずれかに記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、
（5）上記（1）〜（4）のいずれかに記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物をパワーデバイスに含浸させ、次いで、硬化させてなることを特徴とするパワーデバイスおよび
（6）パワーデバイスを金型内に固定し、上記（1）〜（4）いずれかに記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物を真空下で金型内に注形し加熱硬化させてなるパワーデバイスの製造方法を提供する。
本発明のパワーデバイス用エポキシ樹脂組成物はパワーデバイスを構成する複合部品への注型性に優れ、硬化物の機械的強度及び通電状態における絶縁破壊電圧の向上を図り、絶縁信頼性に優れた硬化物を得ることができ、ＩＧＢＴ複合部品のようなＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるパワーデバイスを安価にかつ歩留まり良く製造することができる。
また、本発明の製造方法によれば、本発明の樹脂組成物を用いて含浸、硬化させることにより機械的強度及び絶縁信頼性に優れたパワーデバイスとすることができ、高温下（１８０〜２００℃）での動作信頼性の高いパワーデバイスを用いた、耐久性のある製品を提供することができる。
また、本発明の製造方法によれば、本発明の樹脂組成物を用いて含浸、硬化させることにより機械的強度及び絶縁信頼性に優れたパワーデバイスとすることができ、高温下（１８０〜２００℃）での動作信頼性の高いパワーデバイスを用いた、耐久性のある製品を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
成分（Ａ）
本発明に用いる成分（Ａ）のエポキシ樹脂は、（Ａ−１）液状ビスフェノール型エポキシ樹脂、（Ａ−２）トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、（Ａ−３）脂環式エポキシ樹脂の３種類を必須成分として含む。（Ａ−１）液状ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂などがあり、市販品ではＥＰ４１００Ｅ〔アデカ（株）製〕、８３０−Ｓ〔ＤＩＣ社製〕、Ｒ７１０〔三井石油化学（株）製〕などがある。
（Ａ−２）トリフェニルメタン型エポキシ樹脂としては下記一般式（１）のような構造を持つものがある。
成分（Ａ）
本発明に用いる成分（Ａ）のエポキシ樹脂は、（Ａ−１）液状ビスフェノール型エポキシ樹脂、（Ａ−２）トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、（Ａ−３）脂環式エポキシ樹脂の３種類を必須成分として含む。（Ａ−１）液状ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂などがあり、市販品ではＥＰ４１００Ｅ〔アデカ（株）製〕、８３０−Ｓ〔ＤＩＣ社製〕、Ｒ７１０〔三井石油化学（株）製〕などがある。
（Ａ−２）トリフェニルメタン型エポキシ樹脂としては下記一般式（１）のような構造を持つものがある。
式中、Ｒ1〜Ｒ4は水素原子またはアルキル基を表し、ｎは１以上の整数を表す 。
上記式（１）で表されるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂の市販品としては、下記式（２）で表されるＥＰＰＮ−５０１ＨＹ〔日本化薬（株）製、ｎは通常１〜５、好ましくは１〜３〕、などがあり、たとえば、特開２００２−２８４８４１号公報に製造法が開示されている。
上記式（１）で表されるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂の市販品としては、下記式（２）で表されるＥＰＰＮ−５０１ＨＹ〔日本化薬（株）製、ｎは通常１〜５、好ましくは１〜３〕、などがあり、たとえば、特開２００２−２８４８４１号公報に製造法が開示されている。
（Ａ−３）脂環式エポキシ樹脂としては、ビニルシクロペンタジエンジオキシド、ビニルシクロヘキセンモノ乃至ジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、３，４−エポキシ−１−［８，９−エポキシ−２，４−ジオキサスピロ［５．５］ウンデカン−３−イル］−シクロヘキサンなどのエポキシ−［エポキシ−オキサスピロＣ8-15アルキル］−シクロＣ5-12アルカン、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、４，５−エポキシシクロオクチルメチル−４′，５′−エポキシシクロオクタンカルボキシレートなどのエポキシＣ5-12シクロアルキルＣ1-3アルキル−エポキシＣ5-12シクロアルカンカルボキシレート、ビス（２−メチル−３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペートなどのビス（Ｃ1-3アルキルエポキシＣ5-12シクロアルキルＣ1-3アルキル）ジカルボキシレートなどが挙げられる。
３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートの市販品としては〔（株）ダイセル製、商品名：セロキサイド＃２０２１Ｐ、エポキシ当量：１２８〜１４０〕、があり、好ましく用いられる。
３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートの市販品としては〔（株）ダイセル製、商品名：セロキサイド＃２０２１Ｐ、エポキシ当量：１２８〜１４０〕、があり、好ましく用いられる。
（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）の配合比率は下記の通りである。
（Ａ−１）：４０〜７０質量％、好ましくは４５〜６０質量％
（Ａ−２）：１０〜３０質量％、好ましくは２０〜３０質量％
（Ａ−３）：１０〜３０質量％、好ましくは２０〜３０質量％
（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）の配合比率の合計は１００質量％である。
（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）の配合比率を上記のような範囲とすることにより、パワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、それを用いたパワーデバイスがバランスのとれた特性を示す。上記の割合のバランスが崩れると、粘度上昇及び耐熱性の低下を引き起こす。
例えば、（Ａ−１）が多い場合は耐熱性の低下、（Ａ−２）が多い場合は粘度上昇による作業性低下、（Ａ−３）が多い場合は耐熱性の低下を引き起こす。
（Ａ−１）：４０〜７０質量％、好ましくは４５〜６０質量％
（Ａ−２）：１０〜３０質量％、好ましくは２０〜３０質量％
（Ａ−３）：１０〜３０質量％、好ましくは２０〜３０質量％
（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）の配合比率の合計は１００質量％である。
（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）の配合比率を上記のような範囲とすることにより、パワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、それを用いたパワーデバイスがバランスのとれた特性を示す。上記の割合のバランスが崩れると、粘度上昇及び耐熱性の低下を引き起こす。
例えば、（Ａ−１）が多い場合は耐熱性の低下、（Ａ−２）が多い場合は粘度上昇による作業性低下、（Ａ−３）が多い場合は耐熱性の低下を引き起こす。
前記成分（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）以外に、その他のエポキシ樹脂を併用することが可能であり、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物であればよく、汎用エポキシ樹脂、固形エポキシ樹脂等、特に制限なく使用されること出来る。また、これらのほかに必要に応じて液状のモノエポキシ樹脂等を使用することが出来る。
成分（Ｂ）
本発明において硬化剤として用いる成分（Ｂ）の酸無水物としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として使用されるものであればよく、特に制限されるものではないが、無水メチルナジック酸（メチル-５-ノルボルネン-２、３-ジカルボン酸無水物）又は無水メチルハイミック酸（メチル-３,６ エンドメチレン-１,２,３,６-テトラヒドロ無水フタル酸）が酸無水物中に７０〜１００質量部含まれていることが必須である。酸無水物中の無水メチルナジック酸又は無水メチルハイミック酸が７０質量％を下回ると、耐熱性の低下、機械的特性の低下が発生する。より好ましくは酸無水物中の無水メチルナジック酸又は無水メチルハイミック酸が９０質量％以上である。
無水メチルナジック酸又は無水メチルハイミック酸のうち無水メチルハイミック酸がより好ましい。その理由は、無水メチルハイミック酸は硬化促進剤と併用すると着色し好ましくない。無水メチルナジック酸と無水メチルハイミック酸は併用しても良い。
無水メチルナジック酸又は無水メチルハイミック酸以外に配合される酸無水物としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
成分（Ｂ）の酸無水物の配合量は前記成分（Ａ）のエポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して酸無水物基を０．９〜１．３当量、好ましくは０．９５〜１．２当量程度になるように調整する。
０．９当量より少ないと硬化が不十分となり、１．３当量を超えると硬化物の機械的物性が低下するので好ましくない。
本発明において硬化剤として用いる成分（Ｂ）の酸無水物としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として使用されるものであればよく、特に制限されるものではないが、無水メチルナジック酸（メチル-５-ノルボルネン-２、３-ジカルボン酸無水物）又は無水メチルハイミック酸（メチル-３,６ エンドメチレン-１,２,３,６-テトラヒドロ無水フタル酸）が酸無水物中に７０〜１００質量部含まれていることが必須である。酸無水物中の無水メチルナジック酸又は無水メチルハイミック酸が７０質量％を下回ると、耐熱性の低下、機械的特性の低下が発生する。より好ましくは酸無水物中の無水メチルナジック酸又は無水メチルハイミック酸が９０質量％以上である。
無水メチルナジック酸又は無水メチルハイミック酸のうち無水メチルハイミック酸がより好ましい。その理由は、無水メチルハイミック酸は硬化促進剤と併用すると着色し好ましくない。無水メチルナジック酸と無水メチルハイミック酸は併用しても良い。
無水メチルナジック酸又は無水メチルハイミック酸以外に配合される酸無水物としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
成分（Ｂ）の酸無水物の配合量は前記成分（Ａ）のエポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して酸無水物基を０．９〜１．３当量、好ましくは０．９５〜１．２当量程度になるように調整する。
０．９当量より少ないと硬化が不十分となり、１．３当量を超えると硬化物の機械的物性が低下するので好ましくない。
成分（Ｃ）
本発明に用いる成分（Ｃ）の硬化促進剤は、一般的に用いられるもの、例えば、第３級アミン、４級アンモニム塩、イミダゾール類、有機ホスフィン、ルイス酸触媒等が挙げられる。
第３級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等、４級アンモニム塩としては、ＤＢＵ〔１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７〕のオクチル酸塩〔サンアプロ（株）製、商品名：ＳＡ１０２）、ＤＢＮ〔１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン〕や３級アミンとカルボン酸との塩である４級アンモニウム塩系〔サンアプロ（株）製、商品名：Ｕ−ＣＡＴ２３１３〕、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド〔日油株式会社製、商品名：ニッサンカチオンRＡＢ−６００、凝固点６０〜６６℃〕、テトラアルキル（各アルキル基の炭素数１〜１８）アンモニウム塩［例えばテトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラアルキルアンモニウムカルボン酸塩（カルボン酸の炭素数１〜１２）、イミダゾール類としては、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール等、有機ホスフィンとしては、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン−トリフェニルボレート、トリス（ｐ−メトキシフェニル）ホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレート等、ルイス酸触媒としては、具体的には、例えば、三フッ化ホウ素アミン錯体、三塩化ホウ素アミン錯体、三フッ化ホウ素エチルアミン錯体などのルイス酸触媒などが挙げられる。
これらは単独又は２種類以上を混合して使用することができる。
この成分（Ｃ）硬化促進剤の配合量は、前記成分（Ｂ）酸無水物の１００質量部に対して、０．３〜５質量部の範囲であることが好ましく、配合量が０．３質量部未満であると、硬化時間が長く機械的特性を十分に向上させることができないおそれがあり、５質量部を超えると、反応が速く、ポットライフが短くなるため好ましくない。
本発明に用いる成分（Ｃ）の硬化促進剤は、一般的に用いられるもの、例えば、第３級アミン、４級アンモニム塩、イミダゾール類、有機ホスフィン、ルイス酸触媒等が挙げられる。
第３級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等、４級アンモニム塩としては、ＤＢＵ〔１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７〕のオクチル酸塩〔サンアプロ（株）製、商品名：ＳＡ１０２）、ＤＢＮ〔１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン〕や３級アミンとカルボン酸との塩である４級アンモニウム塩系〔サンアプロ（株）製、商品名：Ｕ−ＣＡＴ２３１３〕、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド〔日油株式会社製、商品名：ニッサンカチオンRＡＢ−６００、凝固点６０〜６６℃〕、テトラアルキル（各アルキル基の炭素数１〜１８）アンモニウム塩［例えばテトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラアルキルアンモニウムカルボン酸塩（カルボン酸の炭素数１〜１２）、イミダゾール類としては、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール等、有機ホスフィンとしては、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン−トリフェニルボレート、トリス（ｐ−メトキシフェニル）ホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレート等、ルイス酸触媒としては、具体的には、例えば、三フッ化ホウ素アミン錯体、三塩化ホウ素アミン錯体、三フッ化ホウ素エチルアミン錯体などのルイス酸触媒などが挙げられる。
これらは単独又は２種類以上を混合して使用することができる。
この成分（Ｃ）硬化促進剤の配合量は、前記成分（Ｂ）酸無水物の１００質量部に対して、０．３〜５質量部の範囲であることが好ましく、配合量が０．３質量部未満であると、硬化時間が長く機械的特性を十分に向上させることができないおそれがあり、５質量部を超えると、反応が速く、ポットライフが短くなるため好ましくない。
成分（Ｄ）
成分（Ｄ）のシリカ粉としては、破砕した溶融シリカ及び、球状の溶融シリカなどを用いることができる。例えば、破砕した溶融シリカとして、ヒューズレックスＲＤ-８、ヒューズレックスＲＤ-１２０、ヒューズレックスＥ-1、ヒューズレックスＥ-２ ＭＳＲ−１５、ＭＳＲ-３５００、ＴＺ-２０〔以上、（株）龍森製、商品名〕等が挙げられ、球状の溶融シリカの具体的な銘柄としては、ＦＢ-５Ｄ、ＦＢ９５９〔デンカ（株）製、商品名〕等が挙げられる。これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。一般に、破砕した溶融シリカの割合が多くなると粘度上昇による作業性低下を引き起こす反面、機械的強度が向上する。また、球状の溶融シリカは低粘度化による作業性向上するメリットがある反面機械的強度には粉砕した溶融シリカに劣り、原料価格も若干高価である。したがって、配合比は用途と価格から決定される。破砕した溶融シリカの配合割合はシリカ粉の内、１０〜５０質量％が好ましい。
成分（Ｄ）のシリカ粉としては、破砕した溶融シリカ及び、球状の溶融シリカなどを用いることができる。例えば、破砕した溶融シリカとして、ヒューズレックスＲＤ-８、ヒューズレックスＲＤ-１２０、ヒューズレックスＥ-1、ヒューズレックスＥ-２ ＭＳＲ−１５、ＭＳＲ-３５００、ＴＺ-２０〔以上、（株）龍森製、商品名〕等が挙げられ、球状の溶融シリカの具体的な銘柄としては、ＦＢ-５Ｄ、ＦＢ９５９〔デンカ（株）製、商品名〕等が挙げられる。これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。一般に、破砕した溶融シリカの割合が多くなると粘度上昇による作業性低下を引き起こす反面、機械的強度が向上する。また、球状の溶融シリカは低粘度化による作業性向上するメリットがある反面機械的強度には粉砕した溶融シリカに劣り、原料価格も若干高価である。したがって、配合比は用途と価格から決定される。破砕した溶融シリカの配合割合はシリカ粉の内、１０〜５０質量％が好ましい。
本発明のデバイス注形用エポキシ樹脂組成物に配合される好ましいシリカ粉は数平均粒径３〜１０μｍの溶融シリカ粉（Ｄ−１）と数平均粒径が１０μｍを超え、５０μｍ以下の溶融シリカ粉（Ｄ−２）が合わせて３０質量％以上含まれるとともに、（Ｄ−１）：（Ｄ−２）が質量比で２０：８０〜８０：２０であることを特徴とする。（Ｄ−１）成分が質量比を下回ると (大粒径が多い場合) 機械的強度の低下、クラック性の低下、フィラーの沈降が発現、コロナ発生電圧の低下が生じ、(Ｄ−２)が質量比より下回ると(小粒径が多い場合) 粘度が上昇してしまう。
これによって、硬化物は高熱伝導性、高強度という優れた機械的特性を示す。数平均粒径以外には特に制限なく広く使用できる。この（Ｄ）シリカ粉の配合量はエポキシ樹脂組成物中に３０〜８０質量％範囲で含有することが好ましく、５０〜８０質量％含有することがより好ましく、７０質量％〜８０質量％含むこが更に好ましい。含有量が３０質量％未満では強度(曲げ弾性率)が十分に確保できない可能性があり、８０質量％を超えると粘度が上昇し、作業性が低下してしまう可能性がある。
これによって、硬化物は高熱伝導性、高強度という優れた機械的特性を示す。数平均粒径以外には特に制限なく広く使用できる。この（Ｄ）シリカ粉の配合量はエポキシ樹脂組成物中に３０〜８０質量％範囲で含有することが好ましく、５０〜８０質量％含有することがより好ましく、７０質量％〜８０質量％含むこが更に好ましい。含有量が３０質量％未満では強度(曲げ弾性率)が十分に確保できない可能性があり、８０質量％を超えると粘度が上昇し、作業性が低下してしまう可能性がある。
また、この（Ｄ）シリカ粉は、樹脂組成物中へのカップリング剤の添加処理により、その表面改質を施すことで、さらに優れた硬化物の絶縁信頼性、機械的強度を得ることができる。ここで用いることができるカップリング剤としては、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられ、耐湿性などの特性向上に優れていることから特にシランカップリング剤が好ましい。
これらカップリング剤としては、例えば、３-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、N−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N―フェニルーγ―アミノプロピルトリメトキシシラン、N−３−（４−（３−アミノプロポキシ）ブトキシ）プロピル−３−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられ、これらは単独でも２種類以上併用してもよい。
さらに、本発明の目的に反しない範囲において、シリカ粉以外の無機質充填剤、カップリング剤、消泡剤、その他の成分を添加配合することができる。無機質充填剤としては、アルミナ、結晶シリカ、タルク、炭酸カルシウム等が上げられ、これらは単独または、２種以上混合して使用することができる。
これらカップリング剤としては、例えば、３-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、N−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N―フェニルーγ―アミノプロピルトリメトキシシラン、N−３−（４−（３−アミノプロポキシ）ブトキシ）プロピル−３−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられ、これらは単独でも２種類以上併用してもよい。
さらに、本発明の目的に反しない範囲において、シリカ粉以外の無機質充填剤、カップリング剤、消泡剤、その他の成分を添加配合することができる。無機質充填剤としては、アルミナ、結晶シリカ、タルク、炭酸カルシウム等が上げられ、これらは単独または、２種以上混合して使用することができる。
本発明のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物は、常法により上述した各成分、すなわちエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、シリカ粉及びその他の成分を加えて、十分に混合、撹拌して製造することができる。なお、硬化剤成分（硬化剤および硬化促進剤）にシリカ粉等の無機充填剤を配合してもよい。こうして得られたパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物は、ＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるＩＧＢＴ装置やＭＯＳＦＥＴなどのパワーデバイスの注型用として使用することができる。
本発明のパワーデバイスはＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるＩＧＢＴ装置やＭＯＳＦＥＴなどのパワーデバイス本発明のパワーデバイス注型用エポキシ樹脂組成物によって注形・硬化させてなるものである。このようなＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるＩＧＢＴ装置としては、ＭＯＳＦＥＴと同様に絶縁ゲートによる電圧制御形のデバイスでバイポーラデバイスの高耐圧・低イオン抵抗となる複合部品であり、ＭＯＳＦＥＴのドレイン側にＰ層を追加しただけの非常にシンプルな構造を有している。
本発明のパワーデバイスはＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるＩＧＢＴ装置やＭＯＳＦＥＴなどのパワーデバイス本発明のパワーデバイス注型用エポキシ樹脂組成物によって注形・硬化させてなるものである。このようなＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるＩＧＢＴ装置としては、ＭＯＳＦＥＴと同様に絶縁ゲートによる電圧制御形のデバイスでバイポーラデバイスの高耐圧・低イオン抵抗となる複合部品であり、ＭＯＳＦＥＴのドレイン側にＰ層を追加しただけの非常にシンプルな構造を有している。
次に本発明を実施例によって説明する。本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の実施例及び比較例において「部」とは「質量部」を意味する。
実施例１
成分（Ａ）として、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂〔アデカ（株）製、商品名：ＥＰ４１００Ｅ、エポキシ当量１９０〕５０部、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂〔エポキシ当量１６５、日本化薬（株）製、製品名：ＥＰＰＮ−５０１ＨＹ〕２５部、脂環式エポキシ樹脂〔（株）ダイセル製、商品名：セロキサイド２０２１Ｐ、エポキシ当量１２８〜１４０〕２５部、消泡剤〔モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ（株）製、商品名：ＴＳＡ７２０〕０．１部、シランカップリング剤〔日本ユニカー（株）製、製品名：Ａ−１８７〕０．５部、平均粒径５μｍの溶融シリカ電気化学工業（株）製、商品名：ＦＢ−５Ｄ〕２００部、成分（Ｄ）の平均粒径１５μｍの溶融シリカ〔龍森（株）製、商品名：ＲＤ−８〕１００部を混合して主剤とした。これとは別に、成分（Ｂ）の酸無水物として無水メチルナジック酸〔日本化薬（株）製、商品名：カヤハードＭＣＤ〕１００部、成分（Ｃ）の硬化促進剤としてＤＢＵオクチル酸塩〔サンアプロ（株）製、商品名：ＳＡ１０２〕１部、成分（Ｄ）の平均粒径２０μｍの溶融シリカ〔電気化学工業（株）製、商品名：ＦＢ９５９〕３００部を混合して硬化剤とした。上記主剤と硬化剤を混合してＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるＩＧＢＴのようなパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物を製造した。配合組成等を表１に示す。
成分（Ａ）として、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂〔アデカ（株）製、商品名：ＥＰ４１００Ｅ、エポキシ当量１９０〕５０部、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂〔エポキシ当量１６５、日本化薬（株）製、製品名：ＥＰＰＮ−５０１ＨＹ〕２５部、脂環式エポキシ樹脂〔（株）ダイセル製、商品名：セロキサイド２０２１Ｐ、エポキシ当量１２８〜１４０〕２５部、消泡剤〔モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ（株）製、商品名：ＴＳＡ７２０〕０．１部、シランカップリング剤〔日本ユニカー（株）製、製品名：Ａ−１８７〕０．５部、平均粒径５μｍの溶融シリカ電気化学工業（株）製、商品名：ＦＢ−５Ｄ〕２００部、成分（Ｄ）の平均粒径１５μｍの溶融シリカ〔龍森（株）製、商品名：ＲＤ−８〕１００部を混合して主剤とした。これとは別に、成分（Ｂ）の酸無水物として無水メチルナジック酸〔日本化薬（株）製、商品名：カヤハードＭＣＤ〕１００部、成分（Ｃ）の硬化促進剤としてＤＢＵオクチル酸塩〔サンアプロ（株）製、商品名：ＳＡ１０２〕１部、成分（Ｄ）の平均粒径２０μｍの溶融シリカ〔電気化学工業（株）製、商品名：ＦＢ９５９〕３００部を混合して硬化剤とした。上記主剤と硬化剤を混合してＥＶ又はＨＥＶ自動車に対応することができるＩＧＢＴのようなパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物を製造した。配合組成等を表１に示す。
実施例２〜７、比較例１〜７
表１および表２に示した配合組成によって実施例１と同様にパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物および比較用のエポキシ樹脂組成物を製造した。これらのパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物の粘度およびゲルタイムを測定して表１および表２に示した。
実施例１〜７及び比較例１〜７で製造したパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物および比較用のエポキシ樹脂組成物を用いて加熱硬化させて評価用硬化物を製造した。
次に、点火コイルを金型内に固定して実施例１〜７及び比較例１〜７で製造したパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物および比較用のエポキシ樹脂組成物を真空下で注形し、パワーデバイスを作製した。
これらの硬化物またはパワーデバイスについて、ガラス転移点、熱膨張率、曲げ強さ、曲げ弾性率、加熱減量、絶縁破壊電圧、耐クラック性を試験して、その結果を表１および２と図１に示した。図１は実施例１〜３および比較例１、２における硬化物の加熱減量の時間依存性を示すグラフである。従来の硬化物では得られない耐久性を有していることが証明され、いずれも本発明のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、硬化物およびパワーデバイスの特性が優れていることを確認することが出来た。
表１および表２に示した配合組成によって実施例１と同様にパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物および比較用のエポキシ樹脂組成物を製造した。これらのパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物の粘度およびゲルタイムを測定して表１および表２に示した。
実施例１〜７及び比較例１〜７で製造したパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物および比較用のエポキシ樹脂組成物を用いて加熱硬化させて評価用硬化物を製造した。
次に、点火コイルを金型内に固定して実施例１〜７及び比較例１〜７で製造したパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物および比較用のエポキシ樹脂組成物を真空下で注形し、パワーデバイスを作製した。
これらの硬化物またはパワーデバイスについて、ガラス転移点、熱膨張率、曲げ強さ、曲げ弾性率、加熱減量、絶縁破壊電圧、耐クラック性を試験して、その結果を表１および２と図１に示した。図１は実施例１〜３および比較例１、２における硬化物の加熱減量の時間依存性を示すグラフである。従来の硬化物では得られない耐久性を有していることが証明され、いずれも本発明のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、硬化物およびパワーデバイスの特性が優れていることを確認することが出来た。
＜評価項目＞
（1）粘度
Ｂ型粘度計、ロータＮｏ．４、回転数０．６ｒｐｍ、温度２５℃、測定時間：５分(高粘度帯であるため、低速の５分値とした)
７５０未満を３点、７５０〜１２５０未満を２点、１２５０以上を１点とした。
（2）ゲルタイム
ＪＩＳ Ｃ ２１０５に準拠してエポキシ樹脂組成物１０ｇの混合液を試験管とガラス棒を用いて１１０℃に加熱し、樹脂からガラス棒が抜けなくなるまでの時間（単位：秒）を測定した。
（3）ガラス転移点
パワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物を１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化後、ＴＭＡ法により、昇温速度１５℃／分として室温から２５０℃まで昇温させて測定した。
１９０℃以上を３点、１８０〜１９０℃未満を２点、１８０℃未満を１点とした。
（4）熱膨張率
樹脂組成物を１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化後、ＴＭＡ法により、昇温速度１５℃／分として室温から２５０℃まで昇温させて測定した。
（5）曲げ強さおよび曲げ弾性率
樹脂組成物を１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化させてサンプル片（幅：１０ｍｍ、高さ：４ｍｍ、長さ：８０ｍｍ）を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じ、温度２５℃において測定した。
（6）加熱減量
樹脂組成物を１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化させてサンプル片（直径：５０φｍｍ、厚み：３ｍｍ）を作製し、２２０℃で５００時間加熱後の重量減少率を測定した。
０．９未満を３点、０．９〜１．３未満を２点、１．３以上を１点とした。
（7）絶縁破壊電圧
エポキシ樹脂組成物に針電極（オゲラ針、針先端の曲率半径：５μｍ）を絶縁間距離２ｍｍになるように埋め込み、１００℃で８時間及び１１０℃で６時間硬化後の絶縁破壊寿命を得、１００時間及び１０００時間後における絶縁破壊電圧によって評価した。
２８以上を３点、２５〜２８未満を２点、２５未満を１点とした。
（8）耐クラック性
図２に示すように、ナットつきボルト埋め込み法（ボルト・ナット法）を用いて評価を行った。
内径４０φの丸缶型の型にスチールボルト（Ｗ５/８）のネジ部先端断面部とナット平面が段差のない同一水平面（通称：″つらいち″）になるようにはめ込んだ形の埋め込みボルトを垂直に立て、″つらいち″部分を缶底に接着剤で固定してボルト・ナットと丸缶内側の間に形成された空間に高さが７５ｍｍになるように各例で得られた樹脂組成物を流し込んで、１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化させたものを試験片とした。この試験片を高温と低温で各２０分放置しクラックの発生度合いを観察し、クラックが発生したサイクルをクラック指数（ｎ＝５）として表わした。
３９以上を３点、３４〜３９未満を２点、３４未満を１点とした。
なお、表３は、テスト１〜１１では、各温度サイクル条件において、３サイクル行い、テスト１２では、１０サイクル行なったことを示す。
３サイクルということは、例えば、テスト１では室温から１０５℃まで昇温し、同温度で２０分間保持後、マイナス１０℃まで冷却して、同温度で２０分間保持後、再び１０５℃まで上昇させるというサイクルを３回繰り返した。３回目に１０５℃まで上昇させ後は室温まで戻さず、次の番号のテストに移行し、各番号のテストにおける３サイクル目の高温での保持後も室温まで戻さず、テスト番号１２における１０サイクル目、すなわち、累計４３サイクル目に低温（-７０℃）で２０分保持した後初めて室温に戻した。昇温速度は２５℃/分、冷却速度は−２５℃/分である。
（8）樹脂組成物（主剤＋硬化剤）のコイルへの充填性
５０μｍの電線をアルミナ製ボビンに１００００から２００００回巻きつけたものについて断面観察を行い、該評価用コイル装置における樹脂組成物の充填性を評価した。評価基準は以下の通りである。
充填性＝１００−（全巻線部中の未含浸部の体積／全巻線部の体積）×１００
（9）比誘電率：ＪＩＳ Ｃ２１０５、測定周波数５０Ｈｚ、測定温度２５℃
（10）誘電正接：ＪＩＳ Ｃ２１０５、測定周波数５０Ｈｚ、測定温度２５℃
（11）体積抵抗率：ＪＩＳ Ｃ２１０５、測定電圧ＤＣ５００Ｖ
体積抵抗率等の測定には試験片厚さ２ｍｍのもの、主電極として６０φのものを用いた。
総合評価は前記点数を付与した項目における点数を合計して、１５点以上を○、１３点と１４点を○△、１１点と１２点を△、９点と１０点を△×、５〜８点を×とした。
総合評価はパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、又はパワーデバイス要求特性のうち特に重要な項目で判定を行った。
（1）粘度
Ｂ型粘度計、ロータＮｏ．４、回転数０．６ｒｐｍ、温度２５℃、測定時間：５分(高粘度帯であるため、低速の５分値とした)
７５０未満を３点、７５０〜１２５０未満を２点、１２５０以上を１点とした。
（2）ゲルタイム
ＪＩＳ Ｃ ２１０５に準拠してエポキシ樹脂組成物１０ｇの混合液を試験管とガラス棒を用いて１１０℃に加熱し、樹脂からガラス棒が抜けなくなるまでの時間（単位：秒）を測定した。
（3）ガラス転移点
パワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物を１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化後、ＴＭＡ法により、昇温速度１５℃／分として室温から２５０℃まで昇温させて測定した。
１９０℃以上を３点、１８０〜１９０℃未満を２点、１８０℃未満を１点とした。
（4）熱膨張率
樹脂組成物を１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化後、ＴＭＡ法により、昇温速度１５℃／分として室温から２５０℃まで昇温させて測定した。
（5）曲げ強さおよび曲げ弾性率
樹脂組成物を１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化させてサンプル片（幅：１０ｍｍ、高さ：４ｍｍ、長さ：８０ｍｍ）を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じ、温度２５℃において測定した。
（6）加熱減量
樹脂組成物を１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化させてサンプル片（直径：５０φｍｍ、厚み：３ｍｍ）を作製し、２２０℃で５００時間加熱後の重量減少率を測定した。
０．９未満を３点、０．９〜１．３未満を２点、１．３以上を１点とした。
（7）絶縁破壊電圧
エポキシ樹脂組成物に針電極（オゲラ針、針先端の曲率半径：５μｍ）を絶縁間距離２ｍｍになるように埋め込み、１００℃で８時間及び１１０℃で６時間硬化後の絶縁破壊寿命を得、１００時間及び１０００時間後における絶縁破壊電圧によって評価した。
２８以上を３点、２５〜２８未満を２点、２５未満を１点とした。
（8）耐クラック性
図２に示すように、ナットつきボルト埋め込み法（ボルト・ナット法）を用いて評価を行った。
内径４０φの丸缶型の型にスチールボルト（Ｗ５/８）のネジ部先端断面部とナット平面が段差のない同一水平面（通称：″つらいち″）になるようにはめ込んだ形の埋め込みボルトを垂直に立て、″つらいち″部分を缶底に接着剤で固定してボルト・ナットと丸缶内側の間に形成された空間に高さが７５ｍｍになるように各例で得られた樹脂組成物を流し込んで、１００℃で３時間、次いで１５０℃で３時間硬化させたものを試験片とした。この試験片を高温と低温で各２０分放置しクラックの発生度合いを観察し、クラックが発生したサイクルをクラック指数（ｎ＝５）として表わした。
３９以上を３点、３４〜３９未満を２点、３４未満を１点とした。
なお、表３は、テスト１〜１１では、各温度サイクル条件において、３サイクル行い、テスト１２では、１０サイクル行なったことを示す。
３サイクルということは、例えば、テスト１では室温から１０５℃まで昇温し、同温度で２０分間保持後、マイナス１０℃まで冷却して、同温度で２０分間保持後、再び１０５℃まで上昇させるというサイクルを３回繰り返した。３回目に１０５℃まで上昇させ後は室温まで戻さず、次の番号のテストに移行し、各番号のテストにおける３サイクル目の高温での保持後も室温まで戻さず、テスト番号１２における１０サイクル目、すなわち、累計４３サイクル目に低温（-７０℃）で２０分保持した後初めて室温に戻した。昇温速度は２５℃/分、冷却速度は−２５℃/分である。
（8）樹脂組成物（主剤＋硬化剤）のコイルへの充填性
５０μｍの電線をアルミナ製ボビンに１００００から２００００回巻きつけたものについて断面観察を行い、該評価用コイル装置における樹脂組成物の充填性を評価した。評価基準は以下の通りである。
充填性＝１００−（全巻線部中の未含浸部の体積／全巻線部の体積）×１００
（9）比誘電率：ＪＩＳ Ｃ２１０５、測定周波数５０Ｈｚ、測定温度２５℃
（10）誘電正接：ＪＩＳ Ｃ２１０５、測定周波数５０Ｈｚ、測定温度２５℃
（11）体積抵抗率：ＪＩＳ Ｃ２１０５、測定電圧ＤＣ５００Ｖ
体積抵抗率等の測定には試験片厚さ２ｍｍのもの、主電極として６０φのものを用いた。
総合評価は前記点数を付与した項目における点数を合計して、１５点以上を○、１３点と１４点を○△、１１点と１２点を△、９点と１０点を△×、５〜８点を×とした。
総合評価はパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物、又はパワーデバイス要求特性のうち特に重要な項目で判定を行った。
本発明のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物はＥＶ又はＨＥＶ自動車用のパワーデバイスの分野において、絶縁および封止材料として極めて有用である。
Claims (6)
- （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）シリカ粉を必須成分とするパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物であって、前記（Ａ）エポキシ樹脂中に、液状ビスフェノール型エポキシ樹脂が４０〜７０質量％、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂が１０〜３０質量％、脂環式エポキシ樹脂が１０〜３０質量％であり、（Ｂ）酸無水物のうち、無水メチルナジック酸または無水メチルハイミック酸が７０〜１００質量％であることを特徴とするパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物。
- （Ｃ）硬化促進剤がＤＢＵオクチル酸塩又は４級アンモニウム塩である請求項１に記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物。
- （Ｄ）シリカ粉が、樹脂組成物中に３０〜８０質量％含まれ、（Ｄ）シリカ粉中に数平均粒径３〜１０μｍの溶融シリカ粉（Ｄ−１）と数平均粒径が１０μｍを超え、５０μｍ以下の溶融シリカ粉（Ｄ−２）を合わせて３０質量％以上含むとともに、（Ｄ−１）：（Ｄ−２）が質量比で２０：８０〜８０：２０である請求項１又は２に記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物。
- （Ａ）エポキシ樹脂および（Ｄ）シリカ粉を必須成分とする主剤と、（Ｂ）酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）シリカ粉を必須成分とする硬化剤からなる請求項１〜３のいずれかに記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項１〜４いずれか１項に記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物をパワーデバイスに含浸させ、次いで、硬化させてなることを特徴とするパワーデバイス。
- パワーデバイスを金型内に固定し、請求項１〜４いずれか１項に記載のパワーデバイス注形用エポキシ樹脂組成物を真空下で金型内に注形し加熱硬化させてなるパワーデバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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