CN116601855A - 定子、旋转电机和定子的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的定子(4)包括具有多个齿部(7)的定子芯、设置于上述齿部(7)之间的用于收纳线圈(9)的槽(8)、和收纳于上述槽(8)的线圈(9),上述定子具有设置于槽(8)的内表面的由绝缘性树脂组合物构成的树脂层(50),树脂层(50)的槽(8)内部侧的壁面(内表面树脂层(51)的树脂层表面(55))以与旋转轴方向平行的方式设置,树脂层(50)的树脂组合物含有热固性树脂,热固性树脂的玻璃化转变温度Tg为120℃以上。
Description
技术领域
本发明涉及定子、旋转电机和定子的制造方法。
背景技术
在如马达(发动机)或发电机那样的旋转电机中,已知在定子所设置的槽中收纳线圈时,在槽内填充绝缘纸或树脂材料以确保槽与线圈绝缘的技术(例如参考专利文献1)。
在专利文献1中公开了在导体(线圈)与槽的周壁部之间注入树脂并使其固化而形成绝缘层的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许6814568号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
但是,就提高马达性能方面而言,需求能够适当地保持线圈的绝缘并准确地进行配置,并且提高槽的空间利用效率,即,在槽内进一步加大线圈所占的比率的技术。
本发明是鉴于这种状况而完成的,其目的在于提供一种能够提高槽的空间利用效率的技术。
用于解决技术课题的手段
根据本发明,提供一种定子,其包括具有多个齿部的定子芯、设置于上述齿部之间的用于收纳线圈的槽和收纳于上述槽的线圈,
上述定子具有设置于上述槽的内表面的由绝缘性的树脂组合物构成的树脂层,
上述树脂层的槽内部侧的壁面以与旋转轴方向平行的方式设置,
上述树脂组合物含有热固性树脂,
上述热固性树脂的玻璃化转变温度Tg为120℃以上。
根据本发明,提供一种具有上述定子的旋转电机。
根据本发明,提供一种定子的制造方法,其为旋转电机所使用的定子的制造方法,上述定子包括具有多个齿部的定子芯、设置于上述齿部之间的用于收纳线圈的槽和收纳于上述槽的线圈,上述定子的制造方法包括:
在上述槽的内表面形成由绝缘性的树脂组合物构成的树脂层的树脂层形成工序;和
在设置有上述树脂层的槽内配置上述线圈的线圈配置工序,
上述树脂层的槽内部侧的壁面以与上述旋转电机的旋转轴方向平行的方式设置,
上述树脂组合物含有热固性树脂,
上述热固性树脂的玻璃化转变温度Tg为120℃以上。
发明的效果
根据本发明,提供一种能够提高槽的空间利用效率的技术。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的马达的与旋转轴方向垂直的方向的截面图。
图2是第一实施方式所涉及的马达的旋转轴方向的纵截面图。
图3是放大表示第一实施方式所涉及的槽周边的图。
图4是放大表示第一实施方式所涉及的槽周边的图,是从图3省略了槽内的线圈和树脂密封部表示的图。
图5是第一实施方式所涉及的槽周边的截面图,是图3的A-A截面图。
图6是第一实施方式所涉及的槽周边的截面图,是图4的B-B截面图。
图7是第二实施方式所涉及的马达的与旋转轴方向垂直的方向的截面图。
图8是第二实施方式所涉及的马达的旋转轴方向的纵截面图。
图9是放大表示第二实施方式所涉及的槽周边的图。
图10是放大表示第三实施方式所涉及的槽周边的图。
图11是表示第三实施方式所涉及的四种衬套部件的形状的图。
图12是第四实施方式所涉及的功率模块的示意图。
图13是第四实施方式所涉及的小径树脂管的示意图。
图14是表示第四实施方式所涉及的小径树脂管的制造方法的流程图。
具体实施方式
<<第一实施方式>>
<概要>
在本实施方式中,对作为旋转电机(电动机、发电机或电动机/发电机两用机)应用于电动机(马达)的例子进行说明。图1示意性地表示马达100的与旋转轴方向垂直的方向的截面图。图2示意性地表示马达100的旋转轴方向的截面图。图3是放大表示槽周边(图1的区域X)的图,示意性地表示线圈9从槽8的端部突出的部分的截面图。图4是从图3省略了槽8的线圈9和树脂密封部65的图。图5是图3的A-A截面图。图6是图4的B-B截面图。另外,在图3、图4和后述的图7中,方便起见,用涂黑来表示树脂层50。并且,以下,在马达100中,将旋转轴3侧作为内周侧(或旋转轴侧)、将壳体1侧作为外周侧进行说明。
本实施方式的概要如下。在马达100中,利用由绝缘性的树脂组合物构成的树脂层50覆盖定子4的槽8(齿部7)的壁面72。此时,使树脂层50的壁面(即,内表面树脂层51的树脂层表面55)与马达100的旋转轴平行。换言之,如图5和图6所示,在以截面图观察时,如图6的直线L所示,树脂层表面55从一侧(上侧)的端部55a至另一侧(下侧)的端部55b设置成直线而不设置锥形形状。另外,树脂层50的树脂组合物含有热固性树脂,其玻璃化转变温度Tg为120℃以上。
以下进行具体说明。
<马达100的基本结构>
马达100具有壳体1、和收纳于壳体1内部的转子2、定子4和线圈9。
<壳体1>
壳体1构成为具有圆筒部1a、和封闭该圆筒部1a的轴向两端的侧板部1b、1c。作为壳体1的材料,例如可以使用铝合金(铸件、铸造品)或树脂材料、它们的组合。
<转子2>
转子2收纳于壳体1的内部。在转子2的中心安装有作为输出轴的旋转轴3。旋转轴3的两端分别通过轴承3a支承于侧板部1b、1c。由此,转子2以旋转轴3为中心自由旋转。
在转子2中内置有永久磁铁5。具体而言,如图1所示,多个(在此为8个)永久磁铁5在同一圆周上以等间隔配置。此时,以相邻的永久磁铁5的磁极彼此不同的方式设置。
在圆筒部1a的内周侧,以包围转子2外周的方式配置固定有圆筒型的定子4。在定子4的内周面与转子2的外周面之间设有微小的间隙(气隙)。
<定子4>
定子4设置成将多个电磁钢板沿轴向层叠并密合固定,如图1所示从轴向端部观察时,设置有环状设置的磁轭部6、和从磁轭部6向转子2侧(内周侧)延伸的多个齿部7。多个齿部7在周向上以等间隔排列设置。在此,如图1所示,设置有24个齿部7。在各齿部7之间设置有槽8。并且,齿部7设置有用树脂组合物环绕而薄薄地覆盖的树脂层50。
<线圈9>
线圈9呈扁线U字形状,以收纳于跨着齿部7而分开的两个槽8内的方式卷绕。在此,在配置于槽8的衬套部件20中以分布绕组的方式收纳有线圈9。
线圈9具有铜等良导体的截面矩形的线圈主体91、和包覆线圈主体91表面的树脂包覆层92。树脂包覆层92可以使用与后述的作为树脂层50的树脂材料说明的相同的材料。
<齿部7>
齿部7与上述转子2的永久磁铁5对应地设置,通过对各线圈9依次进行励磁,转子2通过与其所对应的永久磁铁5之间的吸引、排斥而旋转。
齿部7以外周侧的周向上的宽度大而内周侧的宽度小、且朝向内周侧呈锥形的方式形成。在齿部7的内周侧的端部形成有以使槽8的宽度缩小的方式沿周向对置的齿部前端71。
<槽8>
槽8是相邻的齿部7之间的空间,如图3和图4所示,以沿径向对置的齿部7的壁面72成为平行面的方式设置。齿部前端71之间成为槽8的内周侧开口。在槽8中具有配置于外周侧(磁轭部6侧)的多个线圈9、和设置于内周侧(齿部前端71侧)的树脂密封部65。
<树脂层50>
如图5和图6所示,树脂层50用树脂组合物一体地环绕覆盖齿部7的周缘,具有覆盖齿部7的壁面72的内表面树脂层51和覆盖齿部7的上表面75a和下表面75b的外表面树脂层52。
树脂层50通过嵌入成型以薄壁状环绕覆盖齿部7,从而将定子4、更具体而言将齿部7中的所层叠的多个电磁钢板密合固定。
如图5和图6所示,覆盖齿部7的壁面72的内表面树脂层51的槽8内部侧的表面、即树脂层表面55从一侧(上侧)的端部55a至另一侧(下侧)的端部55b以直线状(具体为图6的直线L)设置,而不设置锥形形状。当设置锥形形状时,为了应对其形状,需要一定程度的厚度。但是,在本实施方式中,由于不设置锥形形状,所以能够使内表面树脂层51的厚度变薄。其结果,能够在槽8内有效利用的空间增加。例如,能够增加线圈9所占的区域,即能够实现大径化或线圈根数的增加,其结果,能够提高马达100的输出。
树脂层50的内表面树脂层51的厚度为50μm以上500μm以下。厚度的下限值优选为100μm以上,更优选为150μm以上。厚度的上限值优选为400μm以下,更优选为300μm以下。外表面树脂层52的厚度并无特别限定,可以与内表面树脂层51大致相同。
从确保模具与齿部7(壁面72)之间的极窄部中的树脂组合物的流动性的观点出发,在嵌入成型时,相对于定子轴长(即定子4的厚度),厚度的下限值优选设为上述范围内。
在将线圈9卷绕于齿部7并配置于槽8的结构中,从提高槽8内的空间利用效率并确保可使用的线圈9的尺寸的自由度和磁通密度等性能的观点出发,厚度的上限值优选设为上述范围内。
<树脂层50的物性>
构成树脂层50的树脂材料的固化物的物性例如如下。
树脂材料的固化物的导热系数为0.5W/(m·K)以上。导热系数的下限优选为1.0W/(m·K)以上,更优选为2W/(m·K)以上。导热系数的上限并无特别限定,但作为实际值是10W/(m·K)。
树脂层50的树脂组合物的玻璃化转变温度Tg为120℃以上,优选为140℃以上,更优选为160℃以上。通过将玻璃化转变温度Tg设为上述范围,马达100能够在高温下使用,并且能够很好地应对线圈9的放热且以高输出使用。
以下,对树脂层50的树脂组合物进行具体说明。
<树脂层50的材料>
树脂层50的树脂组合物优选含有热固性树脂(A)、填充剂(B)和固化剂(C)等。
[热固性树脂(A)]
作为热固性树脂(A),例如可以举出环氧树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、苯并噁嗪树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、有机硅树脂、双马来酰亚胺树脂、苯氧基树脂和丙烯酸树脂等。作为热固性树脂(A),可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上。
其中,从具有高绝缘性的观点出发,作为热固性树脂(A),优选为环氧树脂、酚醛树脂和苯氧基树脂。从确保成型时的极窄部的流动的观点出发,尤其优选为环氧树脂。
作为环氧树脂,例如可以举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚M型环氧树脂(4,4'-(1,3-亚苯基二异亚丙基)双酚型环氧树脂)、双酚P型环氧树脂(4,4'-(1,4-亚苯基二异亚丙基)双酚型环氧树脂)、双酚Z型环氧树脂(4,4'-环己二烯双酚型环氧树脂)等双酚型环氧树脂;苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、三酚基甲烷型酚醛清漆型环氧树脂、四酚基乙烷型酚醛清漆型环氧树脂、具有稠环芳烃结构的酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂;联苯型环氧树脂;亚二甲苯基型环氧树脂、联苯芳烷基型环氧树脂等芳基亚烷基型环氧树脂;萘醚型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、萘二酚型环氧树脂、2官能至4官能环氧型萘树脂、联萘型环氧树脂、萘芳烷基型环氧树脂等萘型环氧树脂;蒽型环氧树脂;苯氧基型环氧树脂;双环戊二烯型环氧树脂;降冰片烯型环氧树脂;金刚烷型环氧树脂;芴型环氧树脂等。可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上。
从能够更进一步提高耐热性和绝缘可靠性的观点出发,环氧树脂中,优选选自双酚型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、芳基亚烷基型环氧树脂、萘型环氧树脂、蒽型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂中的一种或两种以上。
作为酚醛树脂,例如可以举出苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂和甲阶型酚醛树脂等。可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上。
酚醛树脂中,优选为苯酚酚醛清漆树脂。
相对于树脂层50的树脂组合物总量,热固性树脂(A)的含量优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上。另一方面,相对于树脂层50的树脂组合物总量,该含量优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下。
若热固性树脂(A)的含量为上述下限值以上,则树脂层50的树脂组合物整体的处理性提高,形成内表面树脂层51变得容易,并且内表面树脂层51的强度提高。
若热固性树脂(A)的含量为上述上限值以下,则内表面树脂层51的线膨胀系数和弹性模量更进一步提高,或导热性更进一步提高。
[填充剂(B)]
从提高树脂层50(更具体而言内表面树脂层51)的导热性并且获得强度的观点出发,使用本实施方式中的填充剂(B)。
作为填充剂(B),优选无机填充剂,尤其优选导热性填料。更具体而言,从实现导热性与电绝缘性的平衡的观点出发,作为填充剂(B),例如可以举出二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝和碳化硅等。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。其中,填充剂(B)优选为氧化铝、氮化硼。
相对于树脂组合物总量,填充剂(B)的含量、即上述填料的含量优选为60质量%以上。
[固化剂(C)]
当作为热固性树脂(A)使用环氧树脂或酚醛树脂时,树脂组合物优选还含有固化剂(C)。
作为固化剂(C),可以使用选自固化催化剂(C-1)和酚类固化剂(C-2)中的一种以上。
作为固化催化剂(C-1),例如可以举出环烷酸锌、环烷酸钴、辛酸锡、辛酸钴、双乙酰丙酮钴(II)、三乙酰丙酮钴(III)等有机金属盐;三乙胺、三丁胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷等叔胺类;2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2,4-二乙基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑等咪唑类;三苯基膦、三对甲苯基膦、四苯基鏻-四苯基硼酸盐、三苯基膦-三苯基硼烷、1,2-双-(二苯基膦基)乙烷等有机磷化合物;苯酚、双酚A、壬基苯酚等酚化合物;乙酸、苯甲酸、水杨酸、对甲苯磺酸等有机酸等或它们的混合物。作为固化催化剂(C-1),可以包括它们的衍生物在内单独使用一种,也可以包括它们的衍生物在内并用两种以上。
固化催化剂(C-1)的含量并无特别限定,相对于树脂组合物总量,优选为0.001质量%以上1质量%以下。
另外,作为酚类固化剂(C-2),可以举出苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、三酚甲烷型酚醛清漆树脂、萘酚酚醛清漆树脂、氨基三嗪酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;萜烯改性酚醛树脂、双环戊二烯改性酚醛树脂等改性酚醛树脂;具有亚苯基骨架和/或亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、具有亚苯基骨架和/或亚联苯基骨架的萘酚芳烷基树脂等芳烷基型树脂;双酚A、双酚F等双酚化合物;甲阶型酚醛树脂等,这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
其中,从提高玻璃化转变温度和减小线膨胀系数的观点出发,酚类固化剂(C-2)优选为酚醛清漆型酚醛树脂或甲阶型酚醛树脂。
酚类固化剂(C-2)的含量并无特别限定,相对于树脂组合物总量,优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上。另一方面,相对于树脂组合物总量,该含量优选为30质量%以下,更优选为15质量%以下。
[偶联剂(D)]
树脂组合物可以含有偶联剂(D)。偶联剂(D)能够提高热固性树脂(A)与填充剂(B)的界面的浸润性。
作为偶联剂(D)并无特别限定,例如优选使用选自环氧基硅烷偶联剂、阳离子硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂和硅油型偶联剂中的一种或两种以上的偶联剂。
偶联剂(D)的含量并无特别限定,相对于填充剂(B)100质量%,优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上。另一方面,该含量相对于填充剂(B)100质量%优选为3质量%以下,更优选为2质量%以下。
[苯氧基树脂(E)]
而且,树脂组合物可以含有苯氧基树脂(E)。通过含有苯氧基树脂(E),能够提高树脂层50的抗弯性,并且能够降低弹性模量,从而能够提高树脂层50的应力松弛力。
并且,若含有苯氧基树脂(E),则因粘度上升使得流动性降低,能够抑制产生空隙等。并且,当将树脂层50与金属部件(即齿部7)密合后使用等情况下,能够提高金属与树脂组合物的固化体之间的密合性。
作为苯氧基树脂(E),例如可以举出具有双酚骨架的苯氧基树脂、具有萘骨架的苯氧基树脂、具有蒽骨架的苯氧基树脂和具有联苯基骨架的苯氧基树脂等。并且,也可以使用具有这些骨架中的多种的结构的苯氧基树脂。
苯氧基树脂(E)的含量相对于树脂组合物总量例如优选为3质量%以上10质量%以下。
[脱模剂]
树脂组合物优选含有脱模剂。由此,能够提高成型后的脱模性。作为脱模剂,例如可以举出巴西棕榈蜡等天然蜡、褐煤酸酯蜡或氧化聚乙烯蜡等合成蜡、硬脂酸锌等高级脂肪酸及其金属盐类、以及石蜡等。这些可以单独使用,也可以组合两种以上使用。
当使用脱模剂时,其含量在树脂成型材料总量中优选为0.01~3质量%,更优选为0.05~2质量%。由此,能够可靠地获得提高脱模性的效果。其结果,能够提高树脂层50的内表面树脂层51的成型精度。
[其他成分]
在不损害本发明效果的范围内,树脂组合物中还可以含有抗氧化剂、流平剂等。
<树脂密封部65>
树脂密封部65设置于槽8的内周侧(齿部前端71侧)。树脂密封部65可以通过嵌入成型来设置,也可以以分体零件的形式设置。树脂密封部65所使用的树脂材料能够使用作为树脂层50的树脂材料来说明的材料。
<定子4的制造方法>
对本实施方式的定子4的制造方法进行说明。
首先,准备将多个电磁钢板沿轴向层叠并密合固定而成的定子4(定子准备工序)。
接着,通过嵌入成型,利用绝缘性的树脂组合物一体地环绕并覆盖齿部7的周缘(壁面73、上表面75a和下表面75b)而形成树脂层50(树脂层形成工序)。
接着,在设置有树脂层50的槽8内配置线圈9(线圈配置工序)。
在收纳所有线圈9之后,在槽8的内周侧的区域填充树脂材料并进行嵌入成型,由此获得树脂密封部65(树脂填充工序)。
通过以上工序,能够得到图3所示的定子4。
<第一实施方式的总结>
以上本实施方式的特征总结如下。
(1)定子4包括具有多个齿部7的定子芯41、设置于上述齿部7之间的收纳线圈9的槽8、和收纳于槽8的线圈9,
上述定子具有设置于槽8的内表面的、由绝缘性的树脂组合物构成的树脂层50,
树脂层50的槽8内部侧的壁面(内表面树脂层51的树脂层表面55)以与旋转轴方向平行的方式设置,
树脂层50的树脂组合物含有热固性树脂,
热固性树脂的玻璃化转变温度Tg为120℃以上。
树脂层表面55与旋转轴方向平行,即,没有锥形形状等倾斜而以直线状设置,因此能够使内表面树脂层51变薄。并且,通过使用玻璃化转变温度Tg为120℃以上的热固性树脂,马达100能够在高温下使用。并且,能够应对伴随马达100高输出化的放热增加。
(2)树脂层50的树脂组合物含有作为脱模剂的蜡。由此,能够提高成型后的脱模性,即使在内表面树脂层51薄的情况下,也能够抑制成型不良。
(3)树脂层50的树脂组合物含有作为填充剂的填料。由此,能够提高树脂层50的强度。
(4)树脂层50的树脂组合物的填料含量相对于树脂组合物总量为60体积%以上。由此,能够提高树脂层50的强度。
(5)树脂层50的厚度为50μm以上500μm以下。由此,能够提高槽8内的空间利用效率,并且能够确保极窄部中的树脂组合物的流动性。
(6)树脂层50的导热系数为0.5W/(m·K)以上。由此,能够将线圈9的热量顺畅地传向定子4。
(7)热固性树脂为环氧树脂。由此,能够获得高耐热性和绝缘可靠性。
(8)线圈9具有利用树脂包覆了线圈表面(线圈主体91)的树脂包覆层92。由此,能够良好地确保线圈9的绝缘性。
(9)一种具有上述定子4的旋转电机(马达100)。
(10)一种用于旋转电机(在此为马达100)的定子4的制造方法,上述定子4包括具有多个齿部7的定子芯41、设置于齿部7之间的收纳线圈9的槽8、和收纳于槽8的线圈9,上述定子4的制造方法包括:
在槽8的内表面、即齿部7的壁面72形成由绝缘性的树脂组合物构成的树脂层50的树脂层形成工序;和
在设置有树脂层50的槽8内配置上述线圈9的线圈配置工序,
树脂层50的槽8内部侧的壁面(内表面树脂层51的树脂层表面55)以与旋转电机(马达100)的旋转轴方向平行的方式设置,
树脂组合物含有热固性树脂,
热固性树脂的玻璃化转变温度Tg为120℃以上。
<<第二实施方式>>
参考图7~图9对第二实施方式进行说明。图7示意性地表示马达100的与旋转轴方向垂直的方向的截面图。图8示意性地表示马达100的旋转轴方向的截面图。图9是放大表示槽周边(图7的区域Y)的图,示意性地表示线圈9从槽8的端部突出的部分的截面图。
以下,对与第一实施方式不同的点进行说明。在本实施方式中,与第一实施方式不同,在树脂密封部65设置有冷却水路10,在壳体1中设置有经由连结部件12与外部的冷却流路连结的外部连接流路17。以下,进行具体说明。
在本实施方式中,在壳体1的侧板部1b、1c设置有经由连结部件12将槽8内的冷却水路10与外部的冷却流路连结的外部连接流路17。
树脂密封部65设置有沿轴向延伸的冷却水路10。冷却液、例如冷却水在冷却水路10中循环。该冷却水路10能够通过将树脂材料直接成型的方法、或将筒状零件插入槽8内并用树脂材料填充周围的方法形成。
一个槽8所设置的冷却水路10的数量为1根或多根均可,在槽8的空间宽度窄的情况下,考虑到冷却液通过时的流路阻力,优选根数少,以使得流路的截面积增大。冷却水路10的截面形状除了本实施方式那样的圆形以外,还可以为四边形或与槽8的形状匹配。
<定子4的制造方法>
对本实施方式的定子4的制造方法进行说明。
与第一实施方式同样,进行定子准备工序、树脂层形成工序和线圈配置工序。接着,在收纳所有线圈9之后,在槽8的内周侧的规定区域配置与冷却水路10对应的模具结构(嵌套结构)并进行嵌入成型,由此得到具有冷却水路10的树脂密封部65(树脂填充工序)。
通过以上工序,能够得到图7~图9所示的定子4。
以上本实施方式的特征总结如下。
本实施方式具有与第一实施方式的特征(1)~(10)同样的特征。而且,作为冷却线圈9的结构具有冷却水路10,由此能够应对马达100的高输出化。
<<第三实施方式>>
参考图10和图11对第三实施方式进行说明。
图10是放大表示槽周边的图。以下,对与第二实施方式不同的点进行说明。在本实施方式中,与第二实施方式不同,在槽8中收纳线圈9时,使用衬套部件20。
<衬套部件20>
衬套部件20为由树脂材料构成的在旋转轴方向上呈长条形状且截面设置成框状的筒状部件。衬套部件20的框内部成为收纳线圈9的线圈收纳部21。
衬套部件20的长度方向上的端部从定子4的两端(即槽8的两端)以规定长度向外侧突出。衬套部件20例如作为单独的部件预先通过挤出成型来制造,在制造马达100时配置于槽8。
如图10所示,衬套部件20的截面设置成“ロ”形的框状。在衬套部件20配置于槽8的状态下,衬套部件20的外周面密合于槽8的壁面72、73和树脂密封部65。在此,与内表面树脂层51同样,衬套部件20的外周面与旋转轴方向平行地以直线状设置。由此,内表面树脂层51与衬套部件20能够整体地密合,能够使从衬套部件20向树脂层50的传热特性良好。换言之,内表面树脂层51的树脂层表面55不具有锥形形状,而是与旋转轴方向平行地以直线状设置,衬套部件20的外周面(与树脂层表面55接触的区域)也同样不具有锥形形状,而是与旋转轴方向平行地以直线状设置。由此,能够使衬套部件20与树脂层表面55以它们之间没有间隙地密合。
衬套部件20的厚度在最薄的区域(壁面72、73与衬套部件20的衬套内表面之间)例如为0.3mm左右。
<衬套部件20的材料>
衬套部件20的材料可以举出作为第一实施方式的树脂层50的材料来说明的材料。
<衬套部件20的形状的种类>
图11表示衬套部件20的形状的例子。在此,例示了四种截面形状。
图11(a)的衬套部件20A对应于图10所示的衬套部件20的形状,截面设置成“ロ”形的框状,多个线圈9收纳于共同的线圈收纳部21。
图11(b)的衬套部件20B的截面设置成“コ”形的框状。当衬套部件20收纳于槽8时,以开口的端部侧位于树脂密封部65侧的方式设置。
图11(c)的衬套部件20C具有多个(在此为5个)截面呈“ロ”形的框状的线圈收纳部21相连的形状。在各个线圈收纳部21收纳线圈9。由此,能够可靠地确保线圈9之间的绝缘。
图11(d)的衬套部件20D为第一实施方式的衬套部件20与树脂密封部65成为一体的结构。
以上本实施方式的特征总结如下。
本实施方式的特征具有与第一实施方式的特征(1)~(10)同样的特征,并且具有以下特征(11)。
(11)旋转电机(马达100)具有收纳线圈9的树脂制的衬套部件20(20A、20B、20C、20D),
线圈9以收纳于上述衬套部件20的状态收纳于上述槽8。
由此,能够将线圈9以高精度收纳于槽8。其结果,能够提高马达100的输出效率,并且还能够抑制振动和噪声。
<<第四实施方式>>
在本实施方式中,对树脂中空体、模块、树脂中空体的制造方法和模块的制造方法进行说明。
树脂制的管产品或管零件等树脂中空体与金属制的管相比轻量且成型性优异,因此在各种领域中利用,并且提出了各种技术。例如,提出了在通过注射成型制造封闭了一侧端部的树脂管时,提高设计自由度的技术(例如日本特许第5864373号)。
近年来,希望如上所述根据树脂管的特征应用如树脂管那样的树脂中空体来实现各种产品。尤其对如功率模块或第二实施方式中说明的马达100那样在高温范围内工作的产品而言,应用小径管结构的树脂中空体这一需求提升。通常,关于小径管的制作,当长度L相对于内径D长时(即L/D大时),使用基于挤出成型的制造方法的成型品,更具体而言,使用基于增塑品的成型品,但也有时无法满足在高温范围内工作的产品所需求的规格,需求使用热固性树脂的技术。
在本实施方式中,对由热固性树脂构成的具有长条直线状的管结构的树脂中空体、使用其的模块以及制造它们的制造方法进行说明。
本实施方式的概要如下。
1.一种树脂中空体,其由热固性树脂构成的具有长条直线状的管结构,上述管结构的内径D1与长度L之比L/D1为20以上125以下。
2.根据1所述的树脂中空体,其中,上述管结构的内表面的端部形成为没有锥形形状的直线状。
3.根据1或2所述的树脂中空体,其中,上述热固性树脂由环氧树脂构成。
4.根据1至3中任一项所述的树脂中空体,其中,上述管结构的上述内径D1为1.8mm以上3.5mm以下。
5.根据1至4中任一项所述的树脂中空体,其中,上述管结构的壁厚t为0.10mm以上1mm以下。
6.根据1至5中任一项所述的树脂中空体,其中,上述管结构的外径D2为2.0mm以上4.5mm以下。
7.一种一体地具有上述1至6中任一项所述的树脂中空体的模块。
8.根据7所述的模块,其中,上述树脂中空体设置成冷却用水路。
9.一种树脂中空体的制造方法,上述树脂中空体具有长条直线状的管结构,上述树脂中空体的制造方法包括:
树脂填充工序,在具有与上述管结构的内周面对应的外周面的具有长条直线状的模具销的成型用模具中填充热固性树脂;和
将上述模具销拔出的模具销拔出工序,
上述管结构的内径D1与长度L之比L/D1为20以上125以下。
10.根据9所述的树脂中空体的制造方法,其中,上述模具销不具有拔出用的锥形形状。
11.根据9或10所述的树脂中空体的制造方法,其中,上述热固性树脂由环氧树脂构成。
12.根据9至11中任一项所述的树脂中空体的制造方法,其中,上述管结构的上述内径D1为1.8mm以上3.5mm以下。
13.根据9至12中任一项所述的树脂中空体的制造方法,其中,上述管结构的壁厚t为0.10mm以上1mm以下。
14.根据9至13中任一项所述的树脂中空体的制造方法,其中,上述管结构的外径D2为2.0mm以上4.5mm以下。
15.根据9至14中任一项所述的树脂中空体的制造方法,其中,在上述成型用模具中填充上述热固性树脂时的填充压力为10MPa以上12MPa以下。
16.一种模块的制造方法,其使用上述9至15中任一项所述的树脂中空体的制造方法制造具有上述树脂中空体的模块。
17.根据16所述的模块的制造方法,其中,制造上述树脂中空体作为冷却用水路。
以下,对于将树脂管(树脂中空体)应用于功率模块(功率半导体芯片)的冷却的结构进行具体说明,但除此之外还能够应用于例如上述的第二实施方式的马达100的冷却水路10。
<功率模块201>
对本实施方式所涉及的功率模块201进行说明。
图12是本实施方式所涉及的功率模块201的示意图,表示截面图。图13是小径树脂管200的示意图。
功率模块201具有功率半导体芯片202、烧结层203、Cu电路204、散热片205、Cu基板206和引线框207,由树脂密封层209(密封材料)密封。而且,功率模块201具有设置于树脂密封层209的第一冷却用水路210和设置于Cu基板206的第二冷却水路220。
<功率半导体芯片202>
功率半导体芯片202例如为绝缘栅双极型晶体管(IGBT,Insulated Gate BipolarTransistor)和二极管等。在功率半导体芯片202的上表面形成有未图示的电极图案,在功率半导体芯片202的下表面形成有未图示的导电图案。
功率半导体芯片202的下表面经由作为接合层的烧结层203与Cu电路204的一个表面接合。功率半导体芯片202的上表面的电极图案与引线框207电连接。
<烧结层203>
烧结层203是使含有金属颗粒的烧结膏烧结而成的接合层。作为烧结膏,可以使用含有银颗粒的Ag烧结膏、含有铝颗粒的Al烧结膏和含有铜颗粒的Cu烧结膏中的任一种。
在功率半导体芯片202与Cu电路204之间设置并层叠上述的烧结膏,通过烧结工序,功率半导体芯片202与Cu电路204通过烧结层203接合。并且,引线框207与Cu电路204通过烧结层203接合。
在烧结层203中形成有基于金属颗粒的烧结网(金属结合总线,metal bondingbus),能够实现高导热性和低电阻。另外,从提高基于烧结层203的接合性的观点出发,可以对Cu电路204和/或引线框207实施基于烧结膏所含的金属的镀敷表面处理。具体而言,在本实施方式中,可以对Cu电路204和/或引线框207的表面实施镀Ag。
<Cu电路204>
Cu电路204是由具有导电性的金属材料构成的金属电路基板。在Cu电路204的一个表面(图示中是上侧的表面)所形成的电路图案,经由作为接合层的烧结层203设置有功率半导体芯片202。
Cu电路204是对金属材料进行了图案形成的电路基板,例如厚度为0.3mm以上5mm以下。构成Cu电路204的金属材料例如适合使用厚铜(轧制铜)。由此,Cu电路204的相对电阻值减小。另外,Cu电路204的至少一部分可以被阻焊剂层覆盖。
Cu电路204例如通过利用切削和蚀刻将在Cu基板206的上表面经由散热片205层叠的金属层(厚铜等)加工成规定图案来形成,或者在预先加工成规定图案的状态下利用散热片205粘贴于Cu电路204。
Cu电路204的厚度的下限值例如为0.3mm以上。如果在这样的数值以上,则即便是需要高电流的用途,也能够抑制电路图案的放热。并且,电路图案的厚度的上限值例如为5.0mm以下,优选为4.0mm以下,进一步优选为3.0mm以下。如果在这样的数值以下,则能够提高电路加工性,并且能够实现基板整体的薄型化。
<散热片205>
散热片205配置于Cu电路204与Cu基板206之间。利用Cu电路204接收功率半导体芯片202的热量,进而经由散热片205传递至作为散热机构的Cu基板206。
散热片205的平面形状并无特别限定,可以根据Cu电路204和Cu基板206的形状适当选择,例如可以设为矩形。散热片205的膜厚例如为50μm以上250μm以下。由此,能够实现机械强度和耐热性的提高,并且能够将Cu电路204的热量更有效地向Cu基板206传导。而且,散热片205的散热性与绝缘性的平衡优异。作为散热片205的导热系数,并无特别限定,优选使用10W/mK(175℃)以上、更优选使用15W/mK(175℃)以上的导热系数。
[散热片205的材质]
散热片205例如为树脂片,使用片材用树脂组合物形成。以下,对片材用树脂组合物进行说明。
在本实施方式中,片材用树脂组合物优选含有热固性树脂(A)、填充剂(B)和固化剂(C)等。当含有热固性树脂时,散热片205为将热固性树脂(A)B阶化的散热片。
[热固性树脂(A)]
作为热固性树脂(A),例如可以举出环氧树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、苯并噁嗪树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、有机硅树脂、双马来酰亚胺树脂、苯氧基树脂和丙烯酸树脂等。作为热固性树脂(A),可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上。
其中,从具有高绝缘性的观点出发,作为热固性树脂(A),优选为环氧树脂、酚醛树脂和苯氧基树脂。
作为环氧树脂,例如可以举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚M型环氧树脂(4,4'-(1,3-亚苯基二异亚丙基)双酚型环氧树脂)、双酚P型环氧树脂(4,4'-(1,4-亚苯基二异亚丙基)双酚型环氧树脂)、双酚Z型环氧树脂(4,4'-环己二烯双酚型环氧树脂)等双酚型环氧树脂;苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、三酚基甲烷型酚醛清漆型环氧树脂、四酚基乙烷型酚醛清漆型环氧树脂、具有稠环芳烃结构的酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂;联苯型环氧树脂;亚二甲苯基型环氧树脂、联苯芳烷基型环氧树脂等芳基亚烷基型环氧树脂;萘醚型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、萘二酚型环氧树脂、2官能至4官能环氧型萘树脂、联萘型环氧树脂、萘芳烷基型环氧树脂等萘型环氧树脂;蒽型环氧树脂;苯氧基型环氧树脂;双环戊二烯型环氧树脂;降冰片烯型环氧树脂;金刚烷型环氧树脂;芴型环氧树脂等。可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上。
从能够更进一步提高耐热性和绝缘可靠性的观点出发,环氧树脂中,优选选自双酚型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、芳基亚烷基型环氧树脂、萘型环氧树脂、蒽型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂中的一种或两种以上。
作为酚醛树脂,例如可以举出苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂和甲阶型酚醛树脂等。可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上。
酚醛树脂中,优选苯酚酚醛清漆树脂。
相对于片材用树脂组合物总量,热固性树脂(A)的含量优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上。另一方面,该含量相对于片材用树脂组合物总量优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下。
若热固性树脂(A)的含量为上述下限值以上,则片材用树脂组合物的处理性提高,形成散热绝缘片变得容易,并且散热绝缘片的强度提高。
若热固性树脂(A)的含量为上述上限值以下,则散热绝缘片的线膨胀系数和弹性模量更进一步提高,或导热性更进一步提高。
[填充剂(B)]
从提高散热片205的导热性并且获得强度的观点出发,使用本实施方式中的填充剂(B)。
作为填充剂(B),优选导热性填料。更具体而言,从实现导热性与电绝缘性的平衡的观点出发,作为填充剂(B),例如可以举出二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝和碳化硅等。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。其中,填充剂(B)优选为氧化铝、氮化硼。
相对于片材用树脂组合物总量,填充剂(B)的含量优选为90质量%以下,更优选为80质量%以下。另一方面,从导热性的观点出发,该含量相对于片材用树脂组合物总量优选为40质量%以上,更优选为50质量%以上。
[固化剂(C)]
当作为热固性树脂(A)使用环氧树脂或酚醛树脂时,片材用树脂组合物优选还含有固化剂(C)。
作为固化剂(C),可以使用选自固化催化剂(C-1)和酚类固化剂(C-2)中的一种以上。
作为固化催化剂(C-1),例如可以举出环烷酸锌、环烷酸钴、辛酸锡、辛酸钴、双乙酰丙酮钴(II)、三乙酰丙酮钴(III)等有机金属盐;三乙胺、三丁胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷等叔胺类;2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2,4-二乙基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑等咪唑类;三苯基膦、三对甲苯基膦、四苯基鏻-四苯基硼酸盐、三苯基膦-三苯基硼烷、1,2-双-(二苯基膦基)乙烷等有机磷化合物;苯酚、双酚A、壬基苯酚等酚化合物;乙酸、苯甲酸、水杨酸、对甲苯磺酸等有机酸等或它们的混合物。作为固化催化剂(C-1),可以包括它们的衍生物在内单独使用一种,也可以包括它们的衍生物在内并用两种以上。
固化催化剂(C-1)的含量并无特别限定,相对于片材用树脂组合物总量,优选为0.001质量%以上1质量%以下。
另外,作为酚类固化剂(C-2),可以举出苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、三酚甲烷型酚醛清漆树脂、萘酚酚醛清漆树脂、氨基三嗪酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;萜烯改性酚醛树脂、双环戊二烯改性酚醛树脂等改性酚醛树脂;具有亚苯基骨架和/或亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、具有亚苯基骨架和/或亚联苯基骨架的萘酚芳烷基树脂等芳烷基型树脂;双酚A、双酚F等双酚化合物;甲阶型酚醛树脂等,这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
其中,从提高玻璃化转变温度和减小线膨胀系数的观点出发,酚类固化剂(C-2)优选为酚醛清漆型酚醛树脂或甲阶型酚醛树脂。
酚类固化剂(C-2)的含量并无特别限定,相对于片材用树脂组合物总量,优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上。另一方面,该含量相对于片材用树脂组合物总量优选为30质量%以下,更优选为15质量%以下。
[偶联剂(D)]
片材用树脂组合物可以含有偶联剂(D)。偶联剂(D)能够提高热固性树脂(A)与填充剂(B)的界面的浸润性。
作为偶联剂(D)并无特别限定,例如优选使用选自环氧基硅烷偶联剂、阳离子硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂和硅油型偶联剂中的一种或两种以上的偶联剂。
偶联剂(D)的含量并无特别限定,相对于填充剂(B)100质量%,优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上。另一方面,该含量相对于填充剂(B)100质量%优选为3质量%以下,更优选为2质量%以下。
[苯氧基树脂(E)]
而且,片材用树脂组合物可以含有苯氧基树脂(E)。通过含有苯氧基树脂(E),能够提高散热片205的抗弯性。
并且,通过含有苯氧基树脂(E),能够降低散热片205的弹性模量,能够提高散热片205的应力松弛力。
并且,若含有苯氧基树脂(E),则因粘度上升而使得流动性降低,能够抑制产生空隙等。并且,当将散热片205与金属部件密合后使用等情况下,能够提高金属与片材用树脂组合物的固化体的密合性。通过它们的协同效果,能够更进一步提高功率模块201的绝缘可靠性。
作为苯氧基树脂(E),例如可以举出具有双酚骨架的苯氧基树脂、具有萘骨架的苯氧基树脂、具有蒽骨架的苯氧基树脂和具有联苯骨架的苯氧基树脂等。并且,也可以使用具有这些骨架中的多种的结构的苯氧基树脂。
苯氧基树脂(E)的含量相对于片材用树脂组合物总量例如优选为3质量%以上10质量%以下。
[其他成分]
在不损害本发明效果的范围内,片材用树脂组合物中还可以含有抗氧化剂、流平剂等。
<第一冷却用水路210>
在功率半导体芯片202和/或引线框207的上部设置有在图示中左右延伸的第一冷却用水路210。第一冷却用水路210设置成后述的小径树脂管200埋入树脂密封层209内的结构。根据所需的散热条件小径树脂管200设置多个。制冷剂(例如冷却水)在第一冷却用水路210中循环而将功率半导体芯片202所产生的热量释放到外部。
<小径树脂管200(树脂中空体)>
小径树脂管200是由热固性树脂(A)构成的具有长条直线状的管结构的树脂中空体。其中,在本实施方式中,例示了将小径树脂管200(树脂中空体)应用于功率半导体芯片202的冷却的结构,但除此之外例如还能够应用于上述第二实施方式的马达100的冷却水路10。
作为热固性树脂(A),例如可以举出环氧树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、苯并噁嗪树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、有机硅树脂、双马来酰亚胺树脂、苯氧基树脂和丙烯酸树脂等。作为热固性树脂(A),可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上,优选环氧树脂。
作为环氧树脂,例如可以举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚M型环氧树脂(4,4'-(1,3-亚苯基二异亚丙基)双酚型环氧树脂)、双酚P型环氧树脂(4,4'-(1,4-亚苯基二异亚丙基)双酚型环氧树脂)、双酚Z型环氧树脂(4,4'-环己二烯双酚型环氧树脂)等双酚型环氧树脂;苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、三酚基甲烷型酚醛清漆型环氧树脂、四酚基乙烷型酚醛清漆型环氧树脂、具有稠环芳烃结构的酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂;联苯型环氧树脂;亚二甲苯基型环氧树脂、联苯芳烷基型环氧树脂等芳基亚烷基型环氧树脂;萘醚型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、萘二酚型环氧树脂、2官能至4官能环氧型萘树脂、联萘型环氧树脂、萘芳烷基型环氧树脂等萘型环氧树脂;蒽型环氧树脂;苯氧基型环氧树脂;双环戊二烯型环氧树脂;降冰片烯型环氧树脂;金刚烷型环氧树脂;芴型环氧树脂等。可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上。
从能够更进一步提高耐热性和绝缘可靠性的观点出发,环氧树脂中,优选选自双酚型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、芳基亚烷基型环氧树脂、萘型环氧树脂、蒽型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂中的一种或两种以上。
作为酚醛树脂,例如可以举出苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂和甲阶型酚醛树脂等。可以单独使用其中的一种,也可以并用两种以上。
酚醛树脂中,优选为苯酚酚醛清漆树脂。
相对于树脂中空体用树脂组合物总量,热固性树脂(A)的含量优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上。另一方面,相对于树脂中空体用树脂组合物总量,该含量优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下。
若热固性树脂(A)的含量为上述下限值以上,则树脂中空体用树脂组合物的处理性提高,形成小径树脂管200(树脂中空体)变得容易,并且小径树脂管200的强度提高。
若热固性树脂(A)的含量为上述上限值以下,则小径树脂管200的线膨胀系数和弹性模量更进一步提高,或导热性更进一步提高。
[填充剂(B)]
从提高小径树脂管200的导热性并且获得强度的观点出发,使用本实施方式中的填充剂(B)。
作为填充剂(B),优选导热性填料。更具体而言,从实现导热性与电绝缘性的平衡的观点出发,作为填充剂(B),例如可以举出二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝和碳化硅等。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。其中,填充剂(B)优选为氧化铝、氮化硼。
相对于树脂中空体用树脂组合物总量,填充剂(B)的含量优选为90质量%以下,更优选为80质量%以下。另一方面,从导热性的观点出发,该含量相对于树脂中空体用树脂组合物总量优选为40质量%以上,更优选为50质量%以上。
[固化剂(C)]
当作为热固性树脂(A)使用环氧树脂或酚醛树脂时,树脂中空体用树脂组合物优选还含有固化剂(C)。
作为固化剂(C),可以使用选自固化催化剂(C-1)和酚类固化剂(C-2)中的一种以上。
作为固化催化剂(C-1),例如可以举出环烷酸锌、环烷酸钴、辛酸锡、辛酸钴、双乙酰丙酮钴(II)、三乙酰丙酮钴(III)等有机金属盐;三乙胺、三丁胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷等叔胺类;2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2,4-二乙基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑等咪唑类;三苯基膦、三对甲苯基膦、四苯基鏻-四苯基硼酸盐、三苯基膦-三苯基硼烷、1,2-双-(二苯基膦基)乙烷等有机磷化合物;苯酚、双酚A、壬基苯酚等酚化合物;乙酸、苯甲酸、水杨酸、对甲苯磺酸等有机酸等或它们的混合物。作为固化催化剂(C-1),可以包括它们的衍生物在内单独使用一种,也可以包括它们的衍生物在内并用两种以上。
固化催化剂(C-1)的含量并无特别限定,相对于树脂中空体用树脂组合物总量,优选为0.001质量%以上1质量%以下。
另外,作为酚类固化剂(C-2),可以举出苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、三酚甲烷型酚醛清漆树脂、萘酚酚醛清漆树脂、氨基三嗪酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;萜烯改性酚醛树脂、双环戊二烯改性酚醛树脂等改性酚醛树脂;具有亚苯基骨架和/或亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、具有亚苯基骨架和/或亚联苯基骨架的萘酚芳烷基树脂等芳烷基型树脂;双酚A、双酚F等双酚化合物;甲阶型酚醛树脂等,这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
其中,从提高玻璃化转变温度和减小线膨胀系数的观点出发,酚类固化剂(C-2)优选为酚醛清漆型酚醛树脂或甲阶型酚醛树脂。
酚类固化剂(C-2)的含量并无特别限定,相对于树脂中空体用树脂组合物总量,优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上。另一方面,该含量相对于片材用树脂组合物总量优选为30质量%以下,更优选为15质量%以下。
[偶联剂(D)]
树脂中空体用树脂组合物可以含有偶联剂(D)。偶联剂(D)能够提高热固性树脂(A)与填充剂(B)的界面的浸润性。
作为偶联剂(D)并无特别限定,例如优选使用选自环氧基硅烷偶联剂、阳离子硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂和硅油型偶联剂中的一种或两种以上的偶联剂。
偶联剂(D)的含量并无特别限定,相对于填充剂(B)100质量%,优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上。另一方面,该含量相对于填充剂(B)100质量%优选为3质量%以下,更优选为2质量%以下。
[苯氧基树脂(E)]
而且,树脂中空体用树脂组合物可以含有苯氧基树脂(E)。通过含有苯氧基树脂(E),能够提高小径树脂管200的抗弯性。
并且,通过含有苯氧基树脂(E),能够降低小径树脂管200的弹性模量,能够提高小径树脂管200的应力松弛力。
并且,若含有苯氧基树脂(E),则因粘度上升而使得流动性降低,能够抑制产生空隙等。
作为苯氧基树脂(E),例如可以举出具有双酚骨架的苯氧基树脂、具有萘骨架的苯氧基树脂、具有蒽骨架的苯氧基树脂和具有联苯骨架的苯氧基树脂等。并且,也可以使用具有这些骨架中的多种的结构的苯氧基树脂。
苯氧基树脂(E)的含量相对于树脂中空体用树脂组合物总量例如优选为3质量%以上10质量%以下。
[其他成分]
在不损害本发明效果的范围内,树脂中空体用树脂组合物中还可以含有抗氧化剂、流平剂等。
<小径树脂管200的管结构>
小径树脂管200所呈现的管结构的特征如下。
小径树脂管200为内表面211的端部212形成为没有锥形形状的直线状的圆筒管。在本实施方式中,例示了截面为圆形的圆筒管,但也可以是截面为椭圆或多边形等的异形管。
小径树脂管200的内径D1为1.8mm以上3.5mm以下。另外,当小径树脂管200为异形管时,将内径的最窄宽度设为D1。内径D1的下限优选为1.9mm以上,更优选为2.0mm以上。上限优选为3.2mm以下,更优选为3.0mm以下。
小径树脂管200的外径D2为2.0mm以上4.5mm以下。优选为2.1mm以上,更优选为2.2mm以上。上限优选为4.2mm以下,更优选为4.0mm以下。
小径树脂管200的壁厚t(=(D2-D1)/2)为0.10mm以上1mm以下。壁厚t的下限优选为0.15mm以上,更优选为0.20mm以上。上限优选为0.9mm以下,更优选为0.8mm以下。
小径树脂管200的长度L为60mm以上250mm以下。长度L的下限优选为70mm以上,更优选为80mm以上。上限优选为230mm以下,更优选为200mm以下。
小径树脂管200的内径D1与长度L之比L/D1为20以上125以下。
比L/D1的下限优选为25以上,更优选为30以上。上限优选为120以下,更优选为100以下。例如,当长度L为60mm且内径D1为3mm时,比L/D1为20。当长度L为250mm且内径D1为2mm时,比L/D1为125。
<Cu基板206>
Cu基板206是散热部件的一种,具有铜的板状基部和设置于基部的图示下侧区域的第二冷却水路220。
作为散热部件,除了Cu基板206以外,例如还可以采用铝基板。并且,只要具有经由Cu电路204获取功率半导体芯片202的散热并释放到别处的功能,则并不限于常规的散热部件,也可以是其他结构的一部分(例如壳体)等。
<第二冷却水路220>
与第一冷却用水路210同样,第二冷却水路220具有制冷剂在内部循环并将Cu基板206的热量释放到外部的功能。第二冷却水路220可以挖通Cu基板206来形成并且所有内壁面构成为Cu基板206的一部分,也可以在Cu基板206上形成管配置结构且在其中配置与小径树脂管200同样的树脂中空体,并用树脂填充周围来构成。
<引线框207>
引线框207支承并固定功率半导体芯片202,并且与外部配线电连接,是通过对铜或铁等金属材料的薄板进行冲压加工或蚀刻加工等而制成的零件。
<树脂密封层209>
树脂密封层209例如为模制树脂,在其内部一体地密封有功率半导体芯片202、烧结层203、Cu电路204、散热片205、Cu基板206、引线框207和第一冷却用水路210。
作为树脂密封层209,除了模制树脂以外,还可以使用硅胶等。以下,对由模制树脂一体密封的结构进行说明。
在该密封时,引线框207的一部分被密封,未被密封的其他部分与外部设备连接。并且,关于Cu基板206,Cu基板206的上表面和侧面被树脂密封层209覆盖并密封。Cu基板206的下表面和第二冷却水路220不被树脂密封层209覆盖。即,树脂密封层209以覆盖Cu基板206的基部5A的厚度方向上的侧面的一部分或全部的方式覆盖并密封功率半导体芯片202。在此,例示了Cu基板206的基部5A的整个侧面被树脂密封层209覆盖的结构。
[树脂密封层209(模制树脂)的成分]
树脂密封层209的模制树脂是含有热固性树脂(A)和无机填充材料(B)的热固性组合物(C)的固化体。热固性组合物(C)含有固化促进剂(D)。
[固化促进剂(D)]
本实施方式的固化促进剂(D)的活性强。由此,能够实现低温固化,另一方面,若不采取特别措施而直接使用,则在保存中发生反应等,因而保存性降低。
作为固化促进剂(D),例如可以举出有机膦、四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜碱化合物、膦化合物与醌化合物的加成物或鏻化合物与硅烷化合物的加成物等含有磷原子的化合物;1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7、咪唑等脒类化合物;苄基二甲胺等叔胺、脒盐或铵盐等含有氮原子的化合物等。
其中,固化促进剂(D)优选为咪唑类固化促进剂或磷类固化促进剂。作为咪唑类固化促进剂,例如更优选包含脒类化合物的咪唑化合物。作为咪唑化合物,可以举出2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、咪唑-2-甲醛、5-氮杂苯并咪唑、4-氮杂苯并咪唑等,但并不限定于此。其中,优选使用2-甲基咪唑。
密封树脂组合物中的固化促进剂(D)的含量并无特别限定,相对于密封树脂组合物总量,例如优选为0.1质量%以上5质量%以下,更优选为0.2质量%以上4质量%以下。
通过将固化促进剂(D)的含量设为上述下限值以上,容易使密封树脂组合物适当地固化。另一方面,通过将固化促进剂(D)的含量设为上述上限值以下,能够延长熔融状态并且进一步延长低粘度状态,结果,容易实现低温密封。
[热固性树脂(A)]
作为热固性树脂(A),例如可以举出酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺树脂和聚氨酯等。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。其中,优选含有酚醛树脂和环氧树脂中的至少一种,更优选含有环氧树脂。
作为环氧树脂,一个分子内具有两个以上环氧基的单体、低聚物、聚合物均可使用,其分子量和分子结构并无特别限定。
具体而言,作为环氧树脂,可以举出联苯型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、四甲基双酚F型环氧树脂等双酚型环氧树脂;茋型环氧树脂、对苯二酚型环氧树脂等结晶性环氧树脂;甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、萘酚酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂;含亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂、含亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂、含亚苯基骨架的萘酚芳烷基型环氧树脂、含烷氧基萘骨架的酚芳烷基环氧树脂等芳烷基型环氧树脂;三酚甲烷型环氧树脂、烷基改性三酚甲烷型环氧树脂等三官能型环氧树脂;双环戊二烯改性酚型环氧树脂、萜稀改性酚型环氧树脂等改性酚型环氧树脂;含三嗪核的环氧树脂等含杂环环氧树脂。这些可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。其中,从提高铝电解电容器的可靠性与成型性的平衡的观点出发,更优选使用芳烷基型环氧树脂和萘醚型环氧树脂中的至少一种。
热固性树脂(A)的150℃时的ICI粘度优选根据无机填充材料(B)的含量适当设定,例如上限值优选为60泊以下,更优选为50泊以下,进一步优选为40泊以下。由此,能够提高密封用树脂组合物的流动性,并且容易实现低温密封。
另一方面,热固性树脂(A)的150℃时的ICI粘度的下限值并无特别限定,例如可以设为0.01泊以上。
其中,1泊为0.1Pa·s。
热固性树脂(A)的含量并无特别限定,相对于密封树脂组合物总量,例如优选为1质量%以上50质量%以下,更优选为2质量%以上30质量%以下,进一步优选为5质量%以上20质量%以下。
通过将热固性树脂(A)的含量设为上述下限值以上,能够更有效地提高密封树脂组合物的流动性和成型性。并且,通过将热固性树脂(A)的含量设为上述上限值以下,能够更有效地提高铝电解电容器的可靠性。
[无机填充材料(B)]
作为无机填充材料(B),例如可以举出二氧化硅、氧化铝、高岭土、滑石、粘土、云母、石棉、硅灰石、玻璃粉、玻璃薄片、玻璃珠、玻璃纤维、碳化硅、氮化硅、氮化铝、炭黑、石墨、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钙、碳酸钡、碳酸镁、硫酸镁、硫酸钡、纤维素、芳纶或木材等。这些可以单独使用一种,也可以混合使用两种以上。
作为上述二氧化硅,可以举出结晶性二氧化硅(粉碎状的结晶性二氧化硅)、熔融二氧化硅(粉碎状的无定形二氧化硅、球状的无定形二氧化硅)和液态密封二氧化硅(液态密封用的球状的无定形二氧化硅)。其中,从容易实现低温、低压密封的观点出发,优选熔融球状二氧化硅。
无机填充剂(B)的平均粒径并无特别限定,典型地为1~100μm,优选为1~50μm,更优选为1~20μm。可以认为通过平均粒径适度,在后述的造粒工序中,能够获得包含熔融混合物的外壳更均匀地涂敷等效果。并且,当将最终得到的核壳颗粒用作半导体密封材料时,能够提高在模具型腔内向半导体元件周边的填充性。
其中,无机填充材料(B)的体积基准粒度分布能够用市售的激光粒度分布仪(例如,株式会社岛津制作所制,SALD-7000)来测定。
无机填充材料(B)的含量并无特别限定,相对于密封树脂组合物总量,例如优选为50质量%以上95质量%以下,更优选为60质量%以上95质量%以下,进一步优选为65质量%以上85质量%以下。
通过将无机填充材料(B)的含量设为上述下限值以上,能够有效地提高由密封树脂组合物密封的铝电解电容器的可靠性。并且,通过将无机填充材料(B)的含量设为上述上限值以下,能够使密封树脂组合物的流动性良好,更有效地提高成型性。
本实施方式的密封树脂组合物除了含有上述成分以外,还可以含有以下成分。
[固化剂(C)]
密封树脂组合物可以含有固化剂(C)。作为固化剂(C),只要是能够与热固性树脂(A)发生反应而使其固化的固化剂,则并无特别限定,例如可以举出:乙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺和六亚甲基二胺等碳原子数2~20的直链脂肪族二胺;以及间苯二胺、对苯二胺、对二甲苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯基丙烷、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二环己烷、双(4-氨基苯基)苯基甲烷、1,5-二氨基萘、间二甲苯二胺、对二甲苯二胺、1,1-双(4-氨基苯基)环己烷、双氰胺等胺类;苯胺改性甲阶酚醛树脂、二甲醚甲阶酚醛树脂等甲阶型酚醛树脂;苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;含亚苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、含亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂等酚芳烷基树脂;具有如萘骨架或蒽骨架那样的稠合多环结构的酚醛树脂;聚对羟基苯乙烯等聚羟基苯乙烯;六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)等脂环族酸酐、偏苯三酸酐(TMA)、均苯四酸酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸(BTDA)等包含芳香族酸酐等的酸酐等;多硫化物、硫酯、硫醚等聚硫醇化合物;异氰酸酯预聚物、封端异氰酸酯等异氰酸酯化合物;含有羧酸的聚酯树脂等有机酸类。这些可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。其中,从实现密封树脂组合物的低温、低压密封的观点出发,更优选使用酚醛清漆型酚醛树脂或酚芳烷基树脂中的至少一种。
密封树脂组合物中的固化剂(C)的含量并无特别限定,相对于密封树脂组合物总量,例如优选为1质量%以上12质量%以下,更优选为3质量%以上10质量%以下。
通过将固化剂(C)的含量设为上述下限值以上,容易使密封树脂组合物适当地固化。另一方面,通过将固化剂(C)的含量设为上述上限值以下,容易保持适度的流动性,并且实现低温、低压密封。
[偶联剂(E)]
密封树脂组合物例如可以含有偶联剂(E)。作为偶联剂(E),例如可以使用环氧基硅烷、巯基硅烷、氨基硅烷、烷基硅烷、脲基硅烷、乙烯基硅烷等各种硅烷类化合物、钛类化合物、铝螯合物类、铝/锆类化合物等公知的偶联剂。
更具体而言,可以举出乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-[双(β-羟乙基)]氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺、N-(二甲氧基甲基甲硅烷基异丙基)乙二胺、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙胺的水解物等硅烷类偶联剂;三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(N-氨乙基-氨乙基)钛酸酯、四辛基双(双十三烷基亚磷酸酯)钛酸酯、四(2,2-二芳氧基甲基-1-丁基)双(双十三烷基)亚磷酸钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酰氧基)氧乙酸酯钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酰氧基)亚乙基钛酸酯、异丙基三辛酰基钛酸酯、异丙基二甲基丙烯酸基异硬脂酰基钛酸酯、异丙基三-十二烷基苯磺酰基钛酸酯、异丙基异硬脂酰基二丙烯酸钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酯)钛酸酯、异丙基三枯基苯基钛酸酯、四异丙基二(二辛基亚磷酸酯)钛酸酯等钛酸酯类偶联剂。这些可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
密封树脂组合物中的偶联剂(E)的含量并无特别限定,相对于密封树脂组合物总量,例如优选为0.05质量%以上3质量%以下,进一步优选为0.1质量%以上2质量%以下。通过将偶联剂(E)的含量设为上述下限值以上,能够使密封树脂组合物中的无机填充材料(B)分散性良好。并且,通过将偶联剂(E)的含量设为上述上限值以下,能够使密封树脂组合物的流动性良好,并且实现成型性的提高。
而且,本实施方式的密封树脂组合物除了含有上述成分以外,例如还可以含有炭黑等着色剂;天然蜡、合成蜡、高级脂肪酸或其金属盐类、石蜡、氧化聚乙烯等脱模剂;水滑石等离子捕捉剂;硅油、有机硅橡胶等低应力剂;氢氧化铝等阻燃剂;抗氧化剂等各种添加剂。<小径树脂管200的制造方法>
参考图14的流程图对小径树脂管200的制造方法进行说明。
(模具准备工序S10)
作为用于制造小径树脂管200的成型品的模具,准备在对合面形成有凹部的分型模。凹部为圆柱形状,与小径树脂管200的外周面形状对应。例如,当由两个分型模构成时,各个分型模的凹部与小径树脂管200的外形形状的半周对应。
在凹部以沿轴向(管长度方向)延伸的方式配置有长条直线状的模具销(芯销)。模具销的外周面与小径树脂管200的内周面对应。芯销的两端被支承以使得在填充树脂时模具销不会偏离。配置模具销并且合模之后,进入接下来的树脂填充工序S20。
(树脂填充工序S20)
在由凹部和模具销(芯销)构成的空隙(型腔)中以高压填充上述的热固性树脂(例如环氧树脂)。此时的填充压力优选为10MPa以上12MPa以下。通过以这种填充压力填充热固性树脂,能够使树脂的流动均匀且顺畅,能够抑制欠注等填充不良的情况。
(模具销拔出工序S30)
在所填充的热固性树脂固化后,使用规定的夹具从小径树脂管200拔出模具销。拔出力例如可以设为60kg重~130kg重,当小径树脂管200的壁厚薄时,减小拔出力,以抑制脱模时的压曲或表面划痕等的产生。
(开模工序S40)
将小径树脂管200从模具销脱模之后(S30),进行开模,将小径树脂管200从模具取出。
根据以上的小径树脂管200的制造方法,填充时树脂的流动顺畅且能够抑制向模具的凹部表面或模具销的销表面的粘附,因此在脱模时,尤其是从模具销拔出小径树脂管200时能够顺畅地进行。换言之,即使在小径树脂管200中没有设置拔出用锥度(起模锥度)的情况下,也能够将小径树脂管200没有破损地拔出。即,能够制造没有起模锥度的直线状的小径树脂管200(树脂中空体)。
<功率模块201的制造方法>
将功率半导体芯片202、烧结层203、Cu电路204、散热片205、Cu基板206(包括第二冷却水路220)和引线框207固定而成的组件与通过上述制造方法制得的小径树脂管200配置在规定的模具内,利用树脂密封层209密封,由此制造功率模块201。
<实施方式的特征的总结>
本实施方式的特征总结如下。
(1)小径树脂管200是由热固性树脂构成的具有长条直线状的管结构的树脂中空体,
管结构(即小径树脂管200)的内径D1与长度L之比L/D1为20以上125以下。
在使用热固性树脂形成具有长条直线状的管结构的树脂中空体时,通过将内径D1与长度L之比L/D1设为上述范围,能够调整热固性树脂的材料和成型压力来形成品质上没有问题的小径树脂管200。
由于小径树脂管200由热固性树脂构成,因此能够适用于预计在高温区域中使用的产品。
(2)在小径树脂管200中,管结构的内表面的端部102形成为没有锥形形状的直线状。
如上所述,通过将内径D1与长度L之比L/D1设为上述范围,能够通过调整热固性树脂的材料和成型压力而在模具成型时使管内表面形成为没有锥形形状的直线状。
(3)在小径树脂管200中,热固性树脂由环氧树脂构成。
特别是通过使用高热传导的环氧树脂,能够在功率模块201的第一冷却用水路210或马达的冷却水路等中有效地利用,能够实现绝缘性能和热效率(导热性)优异的结构。
(4)在小径树脂管200中,管结构的内径D1为1.8mm以上3.5mm以下。
由于能够利用热固性树脂来形成内径D1为上述范围的小径的树脂中空体、即小径树脂管200,因此能够实现具有小径的管形状作为树脂中空体的各种产品。
(5)在小径树脂管200中,管结构的壁厚t为0.10mm以上1mm以下。
由于能够利用热固性树脂来形成壁厚t为上述范围的小径且薄壁的树脂中空体、即小径树脂管200,因此能够实现具有小径且薄壁的管形状作为树脂中空体的各种产品。
(6)在小径树脂管200中,管结构的外径D2为2.0mm以上4.5mm以下。
由于能够利用热固性树脂来形成外径D2为上述范围的小径的树脂中空体、即小径树脂管200,因此能够实现具有内径D1和外径D2均为小径的管形状作为树脂中空体的各种产品。
(7)在小径树脂管200中,一体地具有上述树脂中空体的模块(在此为功率模块201)。
容易在与以如小径树脂管200那样的管形状为基础的各种形状对应的各种模块中应用。
(8)在小径树脂管200中设置有树脂中空体作为冷却用水路(第一冷却用水路210)。在功率模块201或马达等模块中,能够实现绝缘性能和热效率(导热性)优异的冷却结构(水路结构)。
(9)一种具有长条直线状的管结构的树脂中空体(小径树脂管200)的制造方法,其具有:
在具有与管结构的内周面对应的外周面的具有长条直线状的模具销的成型用模具中填充热固性树脂的树脂填充工序(S20);和
拔出模具销的模具销拔出工序(S30),
管结构的内径D1与长度L之比L/D1为20以上125以下。
由于能够使用具有模具销的模具(成型模具)来制造树脂中空体,因此与在相当于管内径部分的结构中加入牺牲材料并在成型后除去的制造方法相比,能够大幅提高生产率。
(10)在小径树脂管200的制造法中,模具销不具有拔出用锥形形状。
如上所述,通过将内径D1与长度L之比L/D1设为上述范围,能够通过调整热固性树脂的材料和成型压力而在模具成型时使管内表面形成为没有锥形形状的直线状。
通过将拔出力例如设为60~130kg重,即使是没有锥形形状的结构,也能够避免树脂破裂等成型不良而实现脱模。
(11)在小径树脂管200的制造法中,热固性树脂由环氧树脂构成。
特别是通过使用高热传导的环氧树脂,能够在功率模块201的第一冷却用水路210或马达的冷却水路等中有效地利用,能够实现绝缘性能和热效率(导热性)优异的结构。
(12)在小径树脂管200的制造法中,管结构的上述内径D1为1.8mm以上3.5mm以下。
由于能够利用热固性树脂来形成内径D1为上述范围的小径的树脂中空体、即小径树脂管200,因此能够实现具有小径的管形状作为树脂中空体的各种产品。
(13)在小径树脂管200的制造法中,管结构的壁厚t为0.10mm以上1mm以下。
由于能够利用热固性树脂来形成壁厚t为上述范围的小径且薄壁的树脂中空体、即小径树脂管200,因此能够实现具有小径且薄壁的管形状作为树脂中空体的各种产品。
(14)在小径树脂管200的制造法中,管结构的外径D2为2.0mm以上4.5mm以下。
由于能够利用热固性树脂来形成外径D2为上述范围的小径的树脂中空体、即小径树脂管200,因此能够实现具有内径D1和外径D2均为小径的管形状作为树脂中空体的各种产品。
(15)在小径树脂管200的制造法中,在成型用模具中填充上述热固性树脂时的填充压力为10MPa以上12MPa以下。
通过将填充压力控制在上述范围内来填充固化性树脂,能够使填充时的树脂的流动均匀且顺畅,能够抑制欠注等填充不良的情况。
(16)一种使用上述树脂中空体(小径树脂管200)的制造方法制造具有树脂中空体的模块(功率模块201)的方法。
容易在与以如小径树脂管200那样的管形状为基础的各种形状对应的各种模块中应用。
(17)在功率模块201的制造方法中,制造树脂中空体作为冷却用水路(第一冷却用水路210)。
以上,参考附图对本发明的实施方式进行了说明,但这些是本发明的例示,还可以采用除上述以外的各种结构。
实施例
基于实施例对本发明的第四实施方式进行详细说明。但本发明并不限定于实施例。
在表1中表示利用热固性树脂形成与上述第四实施方式的小径树脂管200对应的树脂管(树脂中空体)而得到的成型品(实施例1~6)所使用的热固性树脂的配合例(wt%)。实施例1~3为3W高热传导环氧材料(二氧化硅基底),实施例4~6为5W高热传导环氧材料(氧化铝基底)。在表2中表示对实施例1~6进行评价的结果。
实施例1~6的树脂管(树脂中空体)的制造条件如下。
成型方式:传递成型
模具温度:170℃
片直径:
柱塞直径:
片预热温度:90℃
材料注入压力:8MPa
材料注入时间:8秒
固化时间:180秒
在实施例1、4中,树脂填充工序的树脂的填充性良好,并且在模具销拔出工序中没有销破损。可以确认在拔出力130kg以下时能够实现脱模。
在实施例2、5中,树脂填充工序的树脂的填充性良好,并且在模具销拔出工序中没有销破损或成型不良。可以确认在拔出力60kg以下时能够实现脱模。
在实施例3、6中,树脂填充工序的树脂的填充性良好,并且在模具销拔出工序中没有销破损。可以确认在拔出力60kg以下时能够实现脱模。但是,有时产生认为薄壁影响的脱模时的压曲。
[表1]
[表2]
本申请基于2020年12月9日申请的日本申请特愿2020-203912号和2021年4月9日申请的日本申请特愿2021-066387号主张优先权,将其发明的全部内容援用于此。
附图标记的说明
100:马达,1:壳体,2:转子,4:定子,5:永久磁铁,6:磁轭部,7:齿部,8:槽,9:线圈,10:冷却水路,20、20A、20B、20C、20D:衬套部件,21:线圈收纳部,50:树脂层,51:内表面树脂层,52:外表面树脂层,55:树脂层表面,55a、55b:端部,65:树脂密封部,71:齿部前端,72、73:壁面,75a:上表面,75b:下表面,100:马达,200:树脂管,201:功率模块,202:功率半导体芯片,203:烧结层,204:Cu电路,205:散热片,206:Cu基板,210:第一冷却用水路,220:第二冷却用水路,211:内表面,212:端部。
Claims (11)
1.一种定子,其特征在于,
包括具有多个齿部的定子芯、设置于所述齿部之间的用于收纳线圈的槽和收纳于所述槽的线圈,
所述定子具有设置于所述槽的内表面的由绝缘性的树脂组合物构成的树脂层,
所述树脂层的槽内部侧的壁面以与旋转轴方向平行的方式设置,
所述树脂组合物含有热固性树脂,
所述热固性树脂的玻璃化转变温度Tg为120℃以上。
2.根据权利要求1所述的定子,其特征在于,
所述树脂组合物含有作为脱模剂的蜡。
3.根据权利要求1或2所述的定子,其特征在于,
所述树脂组合物含有作为填充剂的填料。
4.根据权利要求3所述的定子,其特征在于,
所述树脂组合物的填料含量相对于树脂组合物总量为60体积%以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的定子,其特征在于,
所述树脂层的厚度为50μm以上500μm以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的定子,其特征在于,
所述树脂层的导热系数为0.5W/(m·K)以上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的定子,其特征在于,
所述热固性树脂为环氧树脂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的定子,其特征在于,
所述线圈具有利用树脂包覆线圈表面的树脂包覆层。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的定子,其特征在于,
具有收纳所述线圈的树脂制的衬套部件,
所述线圈以收纳于所述衬套部件的状态收纳于所述槽。
10.一种旋转电机,其特征在于,
具有权利要求1至9中任一项所述的定子。
11.一种定子的制造方法,所述定子为旋转电机所使用的定子,所述定子包括具有多个齿部的定子芯、设置于所述齿部之间的用于收纳线圈的槽和收纳于所述槽的线圈,所述定子的制造方法包括:
在所述槽的内表面形成由绝缘性的树脂组合物构成的树脂层的树脂层形成工序;和
在设置有所述树脂层的槽内配置所述线圈的线圈配置工序,
所述树脂层的槽内部侧的壁面以与所述旋转电机的旋转轴方向平行的方式设置,
所述树脂组合物含有热固性树脂,
所述热固性树脂的玻璃化转变温度Tg为120℃以上。
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2021
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