低温硬化型エポキシ接着剤が重要な理由
(出典：Krylex.com / Chemence)
携帯電話が誕生してから約40年が経過し、現在のモバイル機器や電子機器は飛躍的な進化を遂げています。
初期の携帯電話は大型で重量があり、機能も限られていました。しかし、ユーザーの利便性やデザイン性への要求が高まるにつれ、製品はより軽量・薄型・スタイリッシュなものへと進化してきました。
こうした新しいデザインを実現するためには、新しい材料の採用が不可欠となり、メーカーは次のような課題に直面しています。
- 接着しにくい材料への対応
- より薄い部品形状への対応
- 熱に弱いデリケートな部品表面の保護
接着が難しい新しい材料
近年のスマートフォンでは、滑らかで高級感のある外観が求められています。
しかし、このような滑らかな表面は一般的に表面エネルギーが低く、接着が難しいという特徴があります。
材料技術者やアプリケーションエンジニアであればよく知られているように、低表面エネルギー材料に対して高い接着強度を維持することは大きな課題です。
例えば、テフロン®は「くっつきにくい材料」として知られていますが、その表面エネルギーは約19mJ/m²しかありません。
スマートフォンに使用される代表的な材料であるポリカーボネート（PC）、ABS樹脂、PC/ABSなども比較的表面エネルギーが低く、接着が容易ではありません。
また、内部にはパラジウムや白金（プラチナ）などの金属も使用されており、これらも接着が難しい材料です。
薄型化による熱応力の課題
消費者は、より大きな画面と、より薄く軽量なデバイスを求めています。
その結果、内部部品はますます高密度に配置され、部品形状も薄型化しています。
部品が薄くなるほど熱を素早く吸収するため、温度上昇の影響を受けやすくなります。
一方、厚みのある部品は熱容量が大きく、放熱性にも優れています。
熱の伝わり方は材料の厚さに比例して変化し、この関係は「壁厚と熱伝導の関係」として知られています。
部品内部に過度な熱応力が発生すると、樹脂材料は塑性変形を起こします。
塑性変形が生じると材料本来の物性が変化し、脆化や寸法変化が発生して、本来の性能を維持できなくなる可能性があります。
エポキシ接着剤と低温硬化の重要性
モバイル機器向けエポキシ接着剤は、このような接着が難しい材料に対して優れた接着性能を発揮します。
また、溶剤含有量が少ないため、デリケートな部品表面へのダメージを抑えることができます。
しかし、従来のエポキシ接着剤には「硬化時間が長い」という課題がありました。
近年では、わずかな加熱によって短時間で硬化できる新しい配合技術が開発されています。
これにより、エポキシ接着剤本来の高い接着性能を維持しながら、生産性を向上させることが可能になりました。
ただし、加熱硬化時に過度な熱応力が発生すると、塑性変形や部品破損につながるため、熱負荷を十分に考慮した設計が必要です。
熱膨張係数（CTE）の違いが生む問題
PCB（プリント基板）に実装される電子部品は、樹脂材料と金属材料で構成されています。
例えば、FR4エポキシ基板には、アルミニウムなどの金属を使用したコンデンサや抵抗器などが実装されています。
これらの材料は機械的特性が大きく異なります。
その代表例が**熱膨張係数（CTE：Coefficient of Thermal Expansion）**です。
CTEとは、材料が加熱された際にどの程度膨張するかを示す値です。
電子部品（金属）、プリント基板（樹脂・銅）、そしてエポキシ接着剤（樹脂）を組み合わせた構造では、それぞれ異なるCTEを持っています。
この状態で加熱すると、膨張量の違いによって一方の材料はほとんど変形しない一方、他方は大きく膨張します。
この現象は**熱膨張差（Differential Thermal Expansion：DTE）**と呼ばれます。
DTEが大きいと、硬化中に内部応力が蓄積され、接着部や電子部品にダメージを与える原因となります。
そのため、CTEの異なる材料を組み合わせる場合は、接着剤に十分な柔軟性を持たせ、熱応力を吸収できることが重要です。
KRYLEX® KE1092
KRYLEX® KE1092は、高性能な低温硬化型エポキシ接着剤です。
PC、SUS、PA、アルミニウムなど、異種材料同士の接着に優れた性能を発揮します。
また、高い柔軟性を備えているため、硬化時の熱応力を吸収し、組立品へのダメージを抑制します。
KRYLEX® KE1092の特長
- 80℃以下で硬化可能な低温硬化タイプ
- 各種プラスチックおよび金属に対して優れた接着性
- 高い信頼性
- 低溶剤設計により、被着材表面へのダメージを低減
- 柔軟性に優れ、CTEの違いによる応力を吸収
- RoHS指令適合