JP2010218688A - Heat dissipating insulating material, manufacturing method thereof, and large current inductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱硬化性樹脂バインダーに熱伝導性フィラーを混合した放熱性絶縁材料及びその製造方法並びに放熱性絶縁材料を利用した大電流用インダクタに関する。 The present invention relates to a heat dissipating insulating material in which a heat conductive filler is mixed with a thermosetting resin binder, a method for manufacturing the heat dissipating insulating material, and a large current inductor using the heat dissipating insulating material.
一般に、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車等には、大電流を流すことができる大電流用インダクタを搭載しており、このような大電流用インダクタとしては特許文献1で開示されるリアクトル装置が知られている。ところで、この種の大電流用インダクタ(リアクトル装置)は、鉄心とこの鉄心に巻回したコイルをパッケージに収容し、さらに、ポッティング材を充填して保護するため、コイルからの発熱を外部に逃がすための十分な熱伝導性及び放熱性が要求される。 Generally, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and the like are equipped with a large current inductor capable of flowing a large current, and a reactor device disclosed in Patent Document 1 is known as such a large current inductor. ing. By the way, this type of large current inductor (reactor device) accommodates an iron core and a coil wound around the iron core in a package, and further protects by filling with a potting material. Therefore, sufficient thermal conductivity and heat dissipation are required.
このため、従来より、バインダーに熱伝導性フィラーを混合し、電気部品の発熱を効率的に伝導及び放熱させるための放熱性絶縁材料も知られており、特許文献2には、流動性を有するゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導シートであって、熱伝導フィラーとして、平均粒径50〜100μmのものと平均粒径10μm以下のものとを、重量比1:1〜3:1の割合で混合した熱伝導シートが開示され、また、特許文献3には、40〜100℃に融点を有するワックス及び/又はパラフィン、40〜100℃で軟化する熱可塑性樹脂、球形度0.78以上で且つ平均粒径が3μm以上の球状アルミナを混合してなる高熱伝導性組成物が開示されている。
For this reason, conventionally, there is also known a heat-dissipating insulating material for mixing heat-conductive filler in a binder to efficiently conduct and dissipate heat generated by electrical components.
しかし、上述したバインダーに熱伝導性フィラーを混合する従来の放熱性絶縁材料は、次のような問題点があった。 However, the conventional heat dissipating insulating material in which the above-described binder is mixed with the heat conductive filler has the following problems.
第一に、電子部品(電気部品)の表面とヒートシンク間に介在させて使用するなど、放熱性絶縁材料の使用方法や用途が特化される傾向があるため、他の電子部品等に適用しにくい。特に、大電流用インダクタのように、縦形の平角導線を用いたコイル,コア及びパッケージ等の部品を組合せて構成する場合、発熱源となるコイルからパッケージ外面までの伝熱経路が複雑化するため、その固有の構造を考慮しない場合、コーティング剤として利用しても十分な熱伝導性及び放熱性を確保しにくい。 First, the usage and usage of heat-dissipating insulating materials tend to be specialized, such as interposing between the surface of an electronic component (electrical component) and a heat sink, so it can be applied to other electronic components. Hateful. In particular, when a component such as a coil, a core, and a package using a vertical rectangular conductor is combined like a large current inductor, the heat transfer path from the coil serving as a heat source to the outer surface of the package becomes complicated. When the unique structure is not taken into consideration, it is difficult to ensure sufficient thermal conductivity and heat dissipation even when used as a coating agent.
第二に、コーティング剤として使用する場合、放熱性絶縁材料の流動性(粘性)が重要となるが、バインダーに対して熱伝導性フィラーを高密度で混合させ、かつ均一分散させる場合、高い流動性の下ではバインダーと熱伝導性フィラーを混練しにくくなり、フィラーの熱伝導性を確保できなくなる。したがって、熱伝導性を確保するには、粘性をある程度高くする必要があり、インダクタのような微小隙間の多い部品にとっては良好なコーティング性を確保しにくい。 Second, when used as a coating agent, the fluidity (viscosity) of the heat-dissipating insulating material is important, but when the thermally conductive filler is mixed with the binder at a high density and dispersed uniformly, the fluidity is high. Therefore, it becomes difficult to knead the binder and the heat conductive filler, and the heat conductivity of the filler cannot be ensured. Therefore, in order to ensure the thermal conductivity, it is necessary to increase the viscosity to some extent, and it is difficult to ensure a good coating property for a part having many minute gaps such as an inductor.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した放熱性絶縁材料及びその製造方法並びに大電流用インダクタの提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a heat dissipating insulating material, a method for manufacturing the same, and a high-current inductor that have solved the problems in the background art.
本発明に係る放熱性絶縁材料Rcは、上述した課題を解決するため、熱硬化性樹脂バインダーに熱伝導性フィラーを混合した放熱性絶縁材料において、シリコーン系樹脂バインダーに、当該シリコーン系樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、0.01〜50〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、シリコーン系樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、100〜600〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜20〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散し、少なくとも、絶縁破壊強さが14〔kV/mm〕(ただし、10〔kHz〕,遮断電流10〔mA〕)以上、かつ粘度が0.05〜3〔Pa・s〕となる組成を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the heat dissipating insulating material Rc according to the present invention is a heat dissipating insulating material obtained by mixing a thermosetting resin binder with a heat conductive filler. While blending a dispersant selected in the range of 0.01 to 50 [wt%] with respect to [wt%], 100 to 600 [wt%] with respect to 100 [wt%] of the silicone-based resin binder. The heat conductive filler having a particle diameter of 0.1 to 20 [μm] is uniformly dispersed, and at least the dielectric breakdown strength is 14 [kV / mm] (however, 10 [kHz], It is characterized by having a composition with a breaking current of 10 [mA]) or more and a viscosity of 0.05 to 3 [Pa · s].
また、本発明に係る放熱性絶縁材料Rcの製造方法は、熱硬化性樹脂バインダーに熱伝導性フィラーを混合して放熱性絶縁材料Rcを製造するに際して、シリコーン系樹脂バインダーに、当該シリコーン系樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、0.01〜50〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、シリコーン系樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、100〜600〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜20〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーを混合し、撹拌することにより熱伝導性フィラーを均一分散させ、少なくとも、絶縁破壊強さが14〔kV/mm〕(ただし、10〔kHz〕,遮断電流10〔mA〕)以上、かつ粘度が0.05〜3〔Pa・s〕となる組成を得るようにしたことを特徴とする。 In addition, the manufacturing method of the heat dissipating insulating material Rc according to the present invention includes the step of mixing the thermosetting resin binder with the heat conductive filler to manufacture the heat dissipating insulating material Rc. A dispersant selected in the range of 0.01 to 50 [wt%] is blended with 100 [wt%] of the binder, and 100 to 600 [wt%] with respect to 100 [wt%] of the silicone resin binder. The heat conductive filler selected in the range of 0.1 to 20 [μm] is mixed and stirred to uniformly disperse the heat conductive filler. 14 [kV / mm] (however, 10 [kHz], breaking current 10 [mA]) or more, and a composition having a viscosity of 0.05 to 3 [Pa · s] is obtained. To.
さらに、本発明に係る大電流用インダクタ1は、縦形の平角導線を巻回した一又は二以上のコイル2と、このコイル2に装填するコア3と、このコア3を装填したコイル2を収容し、かつ熱伝導性素材により形成したパッケージ4とを備えるインダクタにおいて、コイル2,コア3,パッケージ4、の一又は二以上の表面2f…の一部又は全部に、シリコーン系樹脂バインダーに、当該シリコーン系樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、0.01〜50〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、当該シリコーン系樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、100〜600〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜20〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散し、少なくとも、絶縁破壊強さが14〔kV/mm〕(ただし、10〔kHz〕,遮断電流10〔mA〕)以上、かつ粘度が0.05〜3〔Pa・s〕となる組成を有する放熱性絶縁材料Rcを、コーティング剤6としてコーティングしてなることを特徴とする。
Furthermore, the large current inductor 1 according to the present invention accommodates one or
一方、本発明は、その好適な態様により、放熱性絶縁材料Rcにおける熱伝導性フィラーには、電気絶縁性を持たせることができる。したがって、この熱伝導性フィラーには、少なくとも、酸化マグネシウム,窒化アルミニウム,窒化ホウ素,の一つ又は二つ以上を用いた単一材又は複合材を含ませることができるとともに、単一の粒径又は複数の異なる粒径を含ませることができる。他方、大電流用インダクタ1におけるコイル2には、シート材により連続形成したコイルパターンプレートAsを順次折り畳んで製作したコイルを用いることができる。また、パッケージ4の内部には、熱硬化性樹脂バインダーに、当該熱硬化性樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、1〜180〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、当該熱硬化性樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、350〜2000〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜100〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散し、少なくとも、熱伝導率が3.5〔W/(m・K)〕以上、かつ粘度が0.2〜100〔Pa・s〕となる組成を有する熱伝導性材料Riを、ポッティング材5として充填することが望ましい。この際、熱硬化性樹脂バインダーには、少なくとも、粘度を0.01〜1〔Pa・s〕の範囲で選定したエポキシ系樹脂を用いることができるとともに、熱伝導性材料Riに用いる熱硬化性樹脂バインダーには、主剤と硬化剤を用いることができる。
On the other hand, according to the preferred embodiment of the present invention, the thermally conductive filler in the heat dissipating insulating material Rc can have electrical insulation. Therefore, the thermally conductive filler can contain at least a single material or a composite material using one or more of magnesium oxide, aluminum nitride, boron nitride, and a single particle size. Alternatively, multiple different particle sizes can be included. On the other hand, as the
このような本発明に係る放熱性絶縁材料Rc及びその製造方法並びに大電流用インダクタ1によれば、次のような顕著な効果を奏する。 According to the heat dissipating insulating material Rc, the manufacturing method thereof, and the large current inductor 1 according to the present invention, the following remarkable effects are obtained.
(1) 放熱性絶縁材料Rcは、シリコーン系樹脂バインダーに、当該シリコーン系樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、0.01〜50〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、シリコーン系樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、100〜600〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜20〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散し、少なくとも、絶縁破壊強さが14〔kV/mm〕(ただし、10〔kHz〕,遮断電流10〔mA〕)以上、かつ粘度が0.05〜3〔Pa・s〕となる組成を有するため、複雑化した伝熱経路におけるコーティング剤6として使用した場合でも十分な熱伝導性及び放熱性を得ることができるとともに、特に、良好なコーティング性と良好な熱伝導性(放熱性)の双方を両立させることができる。また、熱伝導性フィラーの均一分散により放熱性絶縁材料Rcの品質(均質化)向上にも寄与できる。
(1) The heat dissipating insulating material Rc blends a silicone resin binder with a dispersant selected in the range of 0.01 to 50 [wt%] with respect to 100 [wt%] of the silicone resin binder. The heat conductive filler selected in the range of 100 to 600 [wt%] and the particle size in the range of 0.1 to 20 [μm] is uniformly dispersed with respect to 100 [wt%] of the silicone resin binder. At least, the dielectric breakdown strength is 14 [kV / mm] (however, 10 [kHz], the breaking current is 10 [mA]) and the viscosity is 0.05 to 3 [Pa · s]. Even when used as a
(2) 大電流用インダクタ1は、縦形の平角導線を巻回した一又は二以上のコイル2と、このコイル2に装填するコア3と、このコア3を装填したコイル2を収容し、かつ熱伝導性素材により形成したパッケージ4とを備え、コイル2,コア3,パッケージ4、の一又は二以上の表面2f…の一部又は全部に、放熱性絶縁材料Rcをコーティング剤6としてコーティングしてなるため、コイル2,コア3及びパッケージ4に対して、所定の厚さを有する放熱性絶縁材料Rcのコーティング層を容易かつ確実に設けることができるとともに、コイル2,コア3及びパッケージ4自身の熱伝導性及び放熱性をより高めることができる。
(2) The high-current inductor 1 accommodates one or
(3) 好適な態様により、熱伝導性フィラーに、電気絶縁性を持たせれば、電子部品(電気部品)にとって、より望ましいコーティング剤或いはポッティング材を得ることができる。 (3) According to a preferred embodiment, a coating agent or potting material that is more desirable for an electronic component (electrical component) can be obtained if the thermally conductive filler has electrical insulation.
(4) 好適な態様により、熱伝導性フィラーに、少なくとも、酸化マグネシウム,窒化アルミニウム,窒化ホウ素,の一つ又は二つ以上を含む単一材又は複合材を用いれば、良好な熱伝導性及び放熱性を確保する観点から、より大きなパフォーマンスを得ることができる。 (4) According to a preferred embodiment, if a single material or a composite material containing at least one of magnesium oxide, aluminum nitride, and boron nitride is used as the thermally conductive filler, good thermal conductivity and Greater performance can be obtained from the viewpoint of ensuring heat dissipation.
(6) 好適な態様により、複数の異なる粒径を有する熱伝導性フィラーを用いれば、熱硬化性樹脂バインダーに対して熱伝導性フィラーを高密度で均一分散させるに際し、異なる粒径の混在により、熱伝導性(放熱性)を高める観点から、より最適化を図ることができる。 (6) If a thermally conductive filler having a plurality of different particle diameters is used according to a preferred embodiment, when the thermally conductive filler is uniformly dispersed at a high density with respect to the thermosetting resin binder, From the viewpoint of increasing the thermal conductivity (heat dissipation), further optimization can be achieved.
(7) 好適な態様により、大電流用インダクタ1のコイル2に、シート材により連続形成したコイルパターンプレートAsを順次折り畳んで製作したコイルを用いれば、製造プロセスの簡易化及び単純化、更には、これに伴う製造工数の削減を図れるため、大電流用インダクタ1に係わる量産性の向上及び低コスト性の向上を実現できる。また、コイル2の角部を直角にできるため、大電流用インダクタ1の更なる偏平化により熱伝導性及び熱放射性をより高めることができる。
(7) According to a preferred embodiment, if a coil produced by sequentially folding coil pattern plates As continuously formed of a sheet material is used for the
(8) 好適な態様により、パッケージ4の内部に、熱硬化性樹脂バインダーに、当該熱硬化性樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、1〜180〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、当該熱硬化性樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、350〜2000〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜100〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散し、少なくとも、熱伝導率が3.5〔W/(m・K)〕以上、かつ粘度が0.2〜100〔Pa・s〕となる組成を有する熱伝導性材料Riを、ポッティング材5として充填するようにすれば、微小隙間が多い大電流用インダクタ1の場合であっても、未充填の隙間が生じる虞れがなく、熱伝導効率及び放熱効率の向上を図ることができるとともに、汎用性を高めることができ、加えて熱伝導性材料Riの品質(均質化)向上にも寄与できる。特に、コイル2(コア3)とパッケージ4間の熱伝導性能をより高めることができ、コイル2に対する保護性能及び大電流用インダクタ1の耐久性をより高めることができる。
(8) According to a preferred embodiment, the dispersing agent selected in the range of 1 to 180 [wt%] with respect to the thermosetting resin binder 100 [wt%] in the
(9) 好適な態様により、熱伝導性材料Riにおける熱硬化性樹脂バインダーに、少なくとも、粘度を0.01〜1〔Pa・s〕の範囲で選定したエポキシ系樹脂を用いれば、低粘度のエポキシ系樹脂に熱伝導性フィラーを混合させるため、熱伝導性フィラーの均一分散をより最適化させることができる。 (9) According to a preferred embodiment, if at least an epoxy resin having a viscosity selected in the range of 0.01 to 1 [Pa · s] is used for the thermosetting resin binder in the heat conductive material Ri, the viscosity is low. Since the heat conductive filler is mixed with the epoxy resin, the uniform dispersion of the heat conductive filler can be further optimized.
(10) 好適な態様により、熱伝導性材料Riにおける熱硬化性樹脂バインダーに、主剤と硬化剤からなる熱硬化性樹脂バインダーを用いれば、熱伝導性材料Riを製造するに際し、製造時の反応性及び取扱性等をより柔軟化させることができる。 (10) If a thermosetting resin binder comprising a main agent and a curing agent is used as the thermosetting resin binder in the heat conductive material Ri according to a preferred embodiment, the reaction at the time of manufacturing the heat conductive material Ri will be described. The flexibility and handling can be made more flexible.
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
最初に、本実施形態に係る放熱性絶縁材料Rc及びその製造方法について、図1に示す製造工程図,図6及び図7を参照して説明する。 First, the heat-radiating insulating material Rc and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process diagram shown in FIG. 1 and FIGS. 6 and 7.
放熱性絶縁材料Rcは、基本的に、シリコーン樹脂バインダーに、当該シリコーン樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、0.01〜50〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、シリコーン樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、100〜600〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜20〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散し、少なくとも、絶縁破壊強さが14〔kV/mm〕(ただし、10〔kHz〕,遮断電流10〔mA〕)以上、かつ粘度が0.05〜3〔Pa・s〕となる組成を有する。したがって、放熱性絶縁材料Rcの製造に際しては、原料として、シリコーン樹脂バインダー,分散剤,希釈溶剤及び熱伝導性フィラーを用意する。 The heat dissipating insulating material Rc is basically composed of a silicone resin binder and a dispersant selected in a range of 0.01 to 50 [wt%] with respect to 100 [wt%] of the silicone resin binder. Thermally conductive filler selected in a range of 100 to 600 [wt%] and a particle size in the range of 0.1 to 20 [μm] with respect to the silicone resin binder 100 [wt%] is uniformly dispersed, and at least The dielectric breakdown strength is 14 [kV / mm] (however, 10 [kHz], breaking current 10 [mA]) or more, and the viscosity is 0.05 to 3 [Pa · s]. Therefore, in manufacturing the heat-radiating insulating material Rc, a silicone resin binder, a dispersant, a diluting solvent, and a heat conductive filler are prepared as raw materials.
シリコーン樹脂バインダーには、有機材料となる耐熱性の比較的高い低粘度のシリコーン樹脂を使用する。低粘度のシリコーン樹脂を用いれば、後述する熱伝導性フィラーを混合させる際に、熱伝導性フィラーの均一分散をより最適化させることができる。なお、シリコーン樹脂が望ましいが、シリコーン樹脂の代わりとしては、耐熱性が必要な場合、エポキシ系樹脂も使用可能であるとともに、耐熱性が必要でない場合には、ウレタン系樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂,ユリア樹脂,不飽和ポリエステル樹脂,アルキド樹脂,熱硬化性ポリイミド樹脂なども使用可能である。 As the silicone resin binder, a low-viscosity silicone resin having a relatively high heat resistance, which is an organic material, is used. When a low-viscosity silicone resin is used, the uniform dispersion of the thermally conductive filler can be further optimized when the thermally conductive filler described later is mixed. Silicone resin is desirable, but as an alternative to silicone resin, epoxy resin can be used when heat resistance is required, and urethane resin, phenol resin, melamine resin can be used when heat resistance is not required Urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, thermosetting polyimide resin, etc. can also be used.
分散剤及び希釈溶剤は、公知の各種分散剤及び公知の各種希釈溶剤を使用することが可能であり、特定の分散剤及び希釈溶剤には限定されない。この場合、分散剤は、シリコーン樹脂バインダーの100〔wt%〕に対して、0.01〜50〔wt%〕の範囲で選定するとともに、希釈溶剤は粘度の調製に用いる。シリコーン樹脂に対して適量の分散剤を配合すれば、シリコーン樹脂に高密度の熱伝導性フィラーを混合した場合であっても良好な分散性を実現することが可能となり、シリコーン樹脂に対する高密度の熱伝導性フィラーをより均一化することができる。 Various known dispersants and various known diluent solvents can be used as the dispersant and the diluent solvent, and are not limited to specific dispersants and diluent solvents. In this case, the dispersant is selected in the range of 0.01 to 50 [wt%] with respect to 100 [wt%] of the silicone resin binder, and the diluting solvent is used to adjust the viscosity. If an appropriate amount of a dispersant is added to the silicone resin, good dispersibility can be achieved even when a high-density thermal conductive filler is mixed with the silicone resin. The heat conductive filler can be made more uniform.
熱伝導性フィラーには、酸化マグネシウムの単一材と電気絶縁性の高い酸化ケイ素(シリカ)粒子を組合わせて使用する。酸化マグネシウムは、コストメリットに優れるとともに、熱伝導性が高く、電気絶縁性も有している。熱伝導性フィラーとして用いる酸化マグネシウム粒子は、粒径を0.1〜20〔μm〕の範囲で選定するとともに、シリカ粒子の粒径には複数の異なる粒径を含ませることが望ましい。本実施形態(実施例)では、1〜20〔μm〕程度の中粒フィラーと0.1〜10〔μm〕程度の小粒フィラーの混合材(複合材)を使用した。そして、シリコーン樹脂の100〔wt%〕に対して、酸化マグネシウム粒子とシリカ粒子の全体を100〜600〔wt%〕の範囲で選定、望ましくは195〔wt%〕前後で選定する。勿論、粒径が0.1〜20〔μm〕の範囲であれば、単一の粒径であってもよい。その他、酸化マグネシウム粒子の代わりとしては、窒化アルミニウム粒子又は窒化ホウ素粒子の単一材を用いてもよいし、酸化マグネシウム粒子,窒化アルミニウム粒子,窒化ホウ素粒子の二つ以上を含む複合材を用いてもよい。このように、熱伝導性フィラーに、少なくとも、酸化マグネシウム,窒化アルミニウム,窒化ホウ素,の一つ又は二つ以上を含む単一材又は複合材を用いれば、良好な熱伝導性及び放熱性を確保する観点から、より大きなパフォーマンスを得ることができるとともに、シリカ粒子のように複数の異なる粒径を有するフィラーを選定すれば、バインダーとなるシリコーン樹脂に対して各フィラーを高密度で均一分散させるに際し、異なる粒径の混在により、熱伝導性(放熱性)を高める観点からより最適化させることができる。なお、熱伝導性フィラーは、用途によって、電気絶縁性及び熱伝導性が確保される窒化ケイ素,酸化チタン,酸化ジルコニウム,酸化ケイ素,酸化スズ,酸化亜鉛,炭化ケイ素等の各種セラミックス粒子も使用可能である。 As the thermally conductive filler, a single material of magnesium oxide and silicon oxide (silica) particles having high electrical insulation are used in combination. Magnesium oxide is excellent in cost merit, has high thermal conductivity, and also has electrical insulation. As for the magnesium oxide particles used as the heat conductive filler, it is desirable to select a particle size in a range of 0.1 to 20 [μm] and to include a plurality of different particle sizes in the particle size of the silica particles. In this embodiment (Example), a mixed material (composite material) of a medium filler of about 1 to 20 [μm] and a small filler of about 0.1 to 10 [μm] was used. Then, with respect to 100 [wt%] of the silicone resin, the entire magnesium oxide particles and silica particles are selected in the range of 100 to 600 [wt%], preferably around 195 [wt%]. Of course, as long as the particle diameter is in the range of 0.1 to 20 [μm], a single particle diameter may be used. In addition, instead of magnesium oxide particles, a single material of aluminum nitride particles or boron nitride particles may be used, or a composite material including two or more of magnesium oxide particles, aluminum nitride particles, and boron nitride particles is used. Also good. As described above, if a single material or a composite material including at least one of magnesium oxide, aluminum nitride, and boron nitride is used for the thermally conductive filler, good thermal conductivity and heat dissipation are ensured. From the viewpoint of achieving high performance, if a filler having a plurality of different particle sizes such as silica particles is selected, each filler can be uniformly dispersed with high density in the silicone resin as a binder. By mixing different particle diameters, it is possible to further optimize from the viewpoint of enhancing thermal conductivity (heat dissipation). In addition, various ceramic particles such as silicon nitride, titanium oxide, zirconium oxide, silicon oxide, tin oxide, zinc oxide, and silicon carbide that can ensure electrical insulation and thermal conductivity can be used as the thermally conductive filler. It is.
次に、具体的な製造手順について説明する。まず、用意したシリコーン樹脂バインダーに対して、用意した分散剤,希釈溶剤,酸化マグネシウム粒子及びシリカ粒子を配合(混合)する(工程S1,S2,S3,S4,S5)。そして、撹拌装置により十分に撹拌する(工程S6)。この際、熱伝導性フィラーとは著しく比重の異なるビーズを被撹拌材料に添加し、遊星撹拌のような均一分散可能な撹拌手法を用いて、酸化マグネシウム粒子及びシリカ粒子の均一分散を行うことが望ましい。また、全体の粘度は、希釈溶剤を適量配合し、1〔Pa・s〕程度に調製するとともに、撹拌時に発生する気泡に対しては、脱泡装置により十分な脱泡を行う(工程S7)。これにより、シリコーン樹脂に対して酸化マグネシウム粒子及びシリカ粒子が均一分散する高密度構造の放熱性絶縁材料Rcを得ることができ、この放熱性絶縁材料Rcは、後述する大電流用インダクタ1におけるコーティング剤6として使用することができる(工程S8)。 Next, a specific manufacturing procedure will be described. First, the prepared dispersant, diluent solvent, magnesium oxide particles and silica particles are blended (mixed) with the prepared silicone resin binder (steps S1, S2, S3, S4 and S5). And it fully stirs with a stirring apparatus (process S6). At this time, beads having a specific gravity significantly different from that of the heat conductive filler may be added to the material to be stirred, and the magnesium oxide particles and silica particles may be uniformly dispersed using a stirring method capable of uniform dispersion such as planetary stirring. desirable. Further, the entire viscosity is adjusted to about 1 [Pa · s] by adding a suitable amount of a diluting solvent, and sufficient defoaming is performed by a defoaming device for bubbles generated during stirring (step S7). . As a result, a heat dissipating insulating material Rc having a high density structure in which magnesium oxide particles and silica particles are uniformly dispersed with respect to the silicone resin can be obtained, and this heat dissipating insulating material Rc is coated on the large current inductor 1 described later. It can be used as the agent 6 (step S8).
表1に、このように製造された放熱性絶縁材料Rc(実施例)の特性(性能)を示す。なお、比較例として同様の用途の耐熱性絶縁コーティング剤として一般に市販されているポリアミドイミド樹脂を用いた放熱性絶縁材料Rrの特性(性能)を示した。 Table 1 shows the characteristics (performance) of the heat-radiating insulating material Rc (Example) manufactured in this way. In addition, the characteristic (performance) of the heat-radiation insulating material Rr using the polyamideimide resin generally marketed as a heat-resistant insulating coating agent of the same use as a comparative example was shown.
図6は、得られた放熱性絶縁材料Rc(実施例)と比較例として同様の用途の耐熱性絶縁コーティング剤として一般に市販されているポリアミドイミド樹脂を用いた放熱性絶縁材料Rrの加熱時間〔H〕(250〔℃〕)に対する質量減少率〔%〕の特性を示すとともに、図7は、得られた放熱性絶縁材料Rc(実施例)と比較例としての放熱性絶縁材料Rrの加熱時間〔H〕(200〔℃〕)に対する絶縁破壊強さ〔kV/mm〕の特性を示す。表1,図6及び図7から明らかなように、本実施形態に係る放熱性絶縁材料Rcは、大電流用インダクタのコイル2,コア3,パッケージ4にとって十分となる熱伝導率1.30〔W/(m・K)〕以上を確保しているとともに、絶縁破壊強さも十分となる14〔kV/mm〕(10〔kHz,遮断電流10〔mA〕)以上を確保している。また、耐熱性の評価となる質量減少率も1000時間において−3〔%〕以内を確保している。さらに、熱安定性評価(ヒートサイクル試験)において3000回(−30〜200〔℃〕)後でも剥離やクラックは見られなかった。
FIG. 6 shows the heat-dissipating insulating material Rr (Example) obtained and the heating time of the heat-dissipating insulating material Rr using a polyamide-imide resin generally marketed as a heat-resistant insulating coating agent having the same use as a comparative example. H] (250 [° C.]) with respect to the mass reduction rate [%], and FIG. 7 shows the heating time of the obtained heat insulating material Rc (Example) and the heat insulating material Rr as a comparative example. The characteristic of dielectric breakdown strength [kV / mm] with respect to [H] (200 [° C.]) is shown. As is apparent from Table 1, FIG. 6 and FIG. 7, the heat dissipating insulating material Rc according to the present embodiment has a thermal conductivity of 1.30 [sufficient for the
このように、本実施形態に係る放熱性絶縁材料Rcは、シリコーン樹脂バインダーに、当該シリコーン樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、0.01〜50〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、シリコーン樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、100〜600〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜20〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散し、少なくとも、絶縁破壊強さが14〔kV/mm〕(ただし、10〔kHz〕,遮断電流10〔mA〕)以上、かつ粘度が0.05〜3〔Pa・s〕となる組成を有するため、複雑化した伝熱経路におけるコーティング剤6として使用した場合でも十分な熱伝導性及び放熱性を得ることができるとともに、特に、良好なコーティング性と良好な熱伝導性(放熱性)の双方を両立させることができる。また、熱伝導性フィラーの均一分散により放熱性絶縁材料Rcの品質(均質化)向上にも寄与できる。
As described above, the heat dissipating insulating material Rc according to this embodiment is a dispersant selected from 0.01 to 50 [wt%] with respect to the silicone resin binder 100 [wt%]. And a thermally conductive filler selected in the range of 100 to 600 [wt%] and the particle size in the range of 0.1 to 20 [μm] with respect to 100 [wt%] of the silicone resin binder. A composition which is uniformly dispersed, has a dielectric breakdown strength of 14 [kV / mm] (however, 10 [kHz], breaking current 10 [mA]) or more and a viscosity of 0.05 to 3 [Pa · s]. Therefore, even when used as a
次に、放熱性絶縁材料Rcを用いたコーティング剤6のコーティング方法を含む本実施形態に係る大電流用インダクタ1の製造方法について、図1,図3〜図5を参照して説明する。
Next, a manufacturing method of the large current inductor 1 according to the present embodiment including the coating method of the
大電流用インダクタ1を製造するに際しては、まず、主要部品となる、コイル2,コア3及びパッケージ4をそれぞれ製作する。コイル2の製作に際しては、厚さが0.5〜1.0〔mm〕程度、幅がコイル2の設計仕様に対応した寸法の銅素材によるフープ母材を用意する。そして、このフープ母材を所定のコイル製造機に供給する。コイル製造機では、プレス工程によりフープ母材の打ち抜き処理を行い、図3に示すようなシート材により連続形成したコイルパターンプレートAsを得る。このコイルパターンプレートAsは、1ターン分を構成するコイルパターン部2pc…及びコイルパターン部2pc…同士を連結する連結パターン部2jx,2jy…を有する。この連結パターン部2jx,2jy…は、コイルパターン部2pc…から突出する長さ(オフセット長)の異なる二種類の連結パターン部2jx,2jy…を有し、順次交互に設ける。なお、例示するコイルパターン部2pc…の幅(最大部位)は10〔mm〕である。このコイルパターンプレートAsは、全ての角部(コーナー部)に所定の曲率によるアール形成を行うとともに、全てのエッジ部に対してバリを生じさせないバリフリー処理を行う。これらのアール形成及びバリフリー処理は、プレス工程と同時又はプレス工程の後工程で行うことができる。このようなアール形成及びバリフリー処理を行うことにより、前述したコーティング剤6を均一にコーティングすることができる。
When manufacturing the high-current inductor 1, first, the
次いで、折畳工程によりコイルパターンプレートAsを順次折り畳む折畳み処理を行う。この場合、連結パターン部2jx,2jy…における二位置、即ち、図3に示す連結パターン部2jx,2jy…の端部位置K1…と中間部位置K2…をそれぞれ反対方向に折り返す。これにより、コイルパターン部2pc…は順次積層された状態となり、図4及び図5に示すコイル2を製作できる。この際、二種類の連結パターン部2jx,2jy,2jx,2jy…は、軸方向から見て相互にオフセットした位置に配されることになり、両者の重なりが回避される。したがって、各連結パターン部2jx…と2jy…の軸方向における積層時の厚さを1/2にできる。このようなコイル2を用いれば、製造プロセスの簡易化及び単純化、更には、これに伴う製造工数の削減を図れるため、大電流用インダクタ1に係わる量産性の向上及び低コスト性の向上を実現できる。特に、コイルパターンプレートAsを順次折り返して製作できるため、任意の折り返し間で得られるコイルを製造する際の巻数は1ターン(360〔゜〕)となり巻効率を高めることができるとともに、フープ母材を打ち抜く際の形状が一方向に整列するため、コイル製造機(製造工程)を単純化し、製造コストの低減及び製造精度の向上を図ることができる。また、コイル2の角部を直角にできるため、大電流用インダクタ1の更なる偏平化により、熱伝導性及び熱放射性をより高めることができる。加えて、コイル2を製造する際におけるコイル2自身の内部には折り返し部分が存在しないため、磁気回路としての磁気効率を高めることができるとともに、小型コンパクト化(薄型化)を図る上で有利になる。しかも、コイル部2の全体形状を任意の形状に選定できるなど、設計自由度を飛躍的に高めることができる。
Next, a folding process is performed in which the coil pattern plate As is sequentially folded by a folding process. In this case, two positions in the connection pattern portions 2jx, 2ji,..., That is, end positions K1... And intermediate portion positions K2 of the connection pattern portions 2jx, 2ji. As a result, the coil pattern portions 2pc... Are sequentially stacked, and the
そして、得られたコイル2の表面2f…には、放熱性絶縁材料Rcを用いたコーティング剤6によりコーティング処理を行う。コーティング処理は、放熱性絶縁材料Rcを収容したディップ槽に、コイル2をディップするディップコート処理により行う(工程S9)。この場合、コイル2の両端におけるリード部をチャック等により把持し、コイル2の各導体ターン部2m…間に隙間を空けた状態でディップを行う。ディップコート処理では、ディップ槽からの引き上げ速度によりコーティング層の厚さが決まるため、予め、引き上げ速度を設定する。引き上げ速度としては、コーティング層の厚さが60〜80〔μm〕程度となるように、0.1〜2.0〔mm/s〕の範囲で設定することができる。
And the surface 2f ... of the obtained
この後、放熱性絶縁材料Rcをコーティングしたコイル2に対する焼成処理を行う。焼成処理は、焼成温度を200〔℃〕、焼成時間を15〔min〕に設定した環境下で行う。これにより、コイル2の表面に、60〜80〔μm〕の厚さを有するコーティング層を設けたコイル2を得ることができる。このようなディップコート処理及び焼成処理を行うことにより、コイル2に対する放熱性絶縁材料Rcのコーティング、更にはコイル2におけるコーティング層の成膜を容易かつ確実に行うことができるとともに、特に、シート材により連続形成したコイルパターンプレートAsを順次折り畳んで製作したコイル2のような塗布しにくい形状部分を有するコイルであっても容易かつ均質なコーティングを行うことができる。
Thereafter, the
他方、コア3は、全体をドーナツ状に製作する。この場合、コア3は珪素鋼板を積層した積層コアを用いるが、一体に焼成したアモルファス等を用いた焼結コアであってもよい。コア3は、コイル2を装着できるように、複数(例示は二つ)のコア分割部3a,3bの組合わせにより構成する。そして、コア3(コア分割部3a,3b)もコイル2と同様に、放熱性絶縁材料Rcを収容したディップ槽を用いてディップコート処理を行う(工程S10)。この場合、基本的には、上述したコイル2のコーティング処理と同様に、コーティング層の厚さが60〜80〔μm〕程度となるようにコーティング処理を行うとともに、この後、コア3の表面に対する焼成処理を行う。
On the other hand, the
また、パッケージ4は、コイル2を収容可能な上方に開口したケース部4pと、このケース部4pの開口を覆うカバー部4cを備える。ケース部4pとカバー部4cは、熱伝導性素材、例えば、アルミニウム素材等により、それぞれ一体成形する。さらに、得られたケース部4pとカバー部4cに対して、放熱性絶縁材料Rcによるコーティング処理を行う(工程S11)。この場合、放熱性絶縁材料Rcを収容したディップ槽に、ケース部4p及びカバー部4cをディップするディップコート処理を行う。ディップコート処理は、基本的に上述したコア分割部3a…のコーティング処理と同様に、コーティング層の厚さが60〜80〔μm〕程度となるようにコーティング処理を行うとともに、この後、コーティングしたケース部4p及びカバー部4cに対する焼成処理を行う。よって、これらの処理工程を経て、ケース部4p及びカバー部4c(パッケージ4)の表面4fに所定の厚さを有するコーティング層を設けたパッケージ4を得ることができる。
The
そして、これらのコイル2,コア3,パッケージ4が得られたなら中間組立を行う(工程S12)。まず、コイル2にコア分割部3a,3bを組付けることによりコイルアッセンブリを製作する。この場合、コイル2には一対のコイル部21,22を使用し、各コア分割部3a,3bを、コイル部21,22の内部空間にそれぞれ収容するとともに、各コア分割部3a,3bの相互間に、厚さ1〔mm〕程度のガラスエポキシ樹脂製のセパレータシートを介在させ、接着剤を用いて各コア分割部3a,3bの相互間を結合する。これにより、コア3を装着したコイル2、即ち、図4に示すようなコイルアッセンブリが得られる。また、コイル部21,22の一端同士は、中間リード18mにより接続するとともに、コイル部21,22の他端には、それぞれ導出リード18p,18nの端部を接続する。さらに、得られたコイルアッセンブリは、同図に示すように、ケース部4pの内部に収容する。この際、例えば、シリコンゴム等を用いた複数の保持部材17…をケース部4pの内部底面上に敷き、この上にコイルアッセンブリ(コイル2)を載せる。なお、必要によりケース部4pの内壁部とコイル2間にも同様の保持部材17…を介在させてもよい。これにより、大電流用インダクタ1の中間アッセンブリ1mを得ることができる(工程13)。この中間アッセンブリ1mのパッケージ4(ケース部4p)内には、以下に述べる熱伝導性材料Riを用いたポッティング材5をポッティングすることができる。
When these
次に、ポッティング材となる熱伝導性材料Ri及びその製造方法について、図2に示す製造工程図及び図8を参照して説明する。 Next, the heat conductive material Ri used as a potting material and the manufacturing method thereof will be described with reference to the manufacturing process diagram shown in FIG. 2 and FIG.
この熱伝導性材料Riも、基本的には前述した放熱性絶縁材料Rcと同様の組成を有しており、熱硬化性樹脂バインダーに、当該熱硬化性樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、1〜180〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、当該熱硬化性樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、350〜2000〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜100〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散した組成を有している。したがって、熱伝導性材料Riを製造するに際しては、原料として、熱硬化性樹脂バインダー,分散剤及び熱伝導性フィラーを用意する。 This heat conductive material Ri also basically has the same composition as the heat-dissipating insulating material Rc described above, and the thermosetting resin binder is based on 100 [wt%] of the thermosetting resin binder. 1 to 180 [wt%], and a dispersant selected from the range of 350 to 2000 [wt%] with respect to the thermosetting resin binder 100 [wt%]. It has a composition in which the thermally conductive filler selected in the range of 0.1 to 100 [μm] is uniformly dispersed. Therefore, when manufacturing the heat conductive material Ri, a thermosetting resin binder, a dispersant, and a heat conductive filler are prepared as raw materials.
熱硬化性樹脂バインダーには、有機材料となる耐熱性の比較的高いエポキシ樹脂、特に、主剤と硬化剤(二液混合の加熱硬化型)からなるエポキシ樹脂を使用する。このような主剤と硬化剤からなるエポキシ樹脂を用いれば、熱伝導性材料Riを製造するに際し、製造時の反応性及び取扱性等をより柔軟化させることができる。主剤及び硬化剤は、いずれも粘度を0.01〜1〔Pa・s〕となる低粘度のエポキシ樹脂を選定する。これにより、比較的低粘度のエポキシ樹脂に対して後述する熱伝導性フィラーを混合させることができるため、熱伝導性フィラーの均一分散をより最適化させることができる。熱硬化性樹脂バインダーとしては、エポキシ樹脂が望ましいが、その他、耐熱性が必要な場合には、シリコーン系樹脂も使用可能であるとともに、耐熱性を必要としない場合には、ウレタン系樹脂,フェノール樹脂,メラミン樹脂,ユリア樹脂,不飽和ポリエステル樹脂,アルキド樹脂,熱硬化性ポリイミド樹脂なども使用可能である。 As the thermosetting resin binder, an epoxy resin which is an organic material and has a relatively high heat resistance, particularly an epoxy resin composed of a main agent and a curing agent (a two-component mixed thermosetting type) is used. When an epoxy resin composed of such a main agent and a curing agent is used, the reactivity and handling at the time of production can be made more flexible when producing the heat conductive material Ri. As the main agent and the curing agent, a low-viscosity epoxy resin having a viscosity of 0.01 to 1 [Pa · s] is selected. Thereby, since the heat conductive filler mentioned later can be mixed with the epoxy resin of comparatively low viscosity, the uniform dispersion | distribution of a heat conductive filler can be optimized more. As the thermosetting resin binder, an epoxy resin is desirable. However, if heat resistance is required, a silicone resin can also be used. If heat resistance is not required, a urethane resin or phenolic resin can be used. Resins, melamine resins, urea resins, unsaturated polyester resins, alkyd resins, thermosetting polyimide resins, and the like can also be used.
分散剤は、主剤又は硬化剤の100〔wt%〕に対して、1〜180〔wt%〕の範囲で選定する。この場合、分散剤には公知の各種分散剤を使用することが可能であり、特定の分散剤には限定されない。主剤又は硬化剤に対して適量の分散剤を配合すれば、主剤又は硬化剤に後述する高密度の熱伝導性フィラーを混合した場合であっても良好な分散性を実現することが可能となり、主剤又は硬化剤に対する熱伝導性フィラーの高密度化をより均一化することができる。 A dispersing agent is selected in the range of 1 to 180 [wt%] with respect to 100 [wt%] of the main agent or the curing agent. In this case, various known dispersants can be used as the dispersant, and the dispersant is not limited to a specific dispersant. If a suitable amount of dispersant is blended with the main agent or curing agent, it becomes possible to achieve good dispersibility even when a high-density thermal conductive filler described later is mixed with the main agent or curing agent. The densification of the heat conductive filler with respect to the main agent or the curing agent can be made more uniform.
熱伝導性フィラーには、酸化マグネシウムの単一材を使用する。酸化マグネシウムは、コストメリットに優れるとともに、熱伝導性が高く、電気絶縁性を有している。電気絶縁性を持たせることにより、電子部品(電気部品)にとって、より望ましいコーティング剤或いはポッティング材を得ることができる。また、熱伝導性フィラーとして用いる酸化マグネシウム粒子は、主剤又は硬化剤の100〔wt%〕に対して、350〜2000〔wt%〕の範囲で選定する。さらに、酸化マグネシウム粒子の粒径は、0.1〜100〔μm〕の範囲で選定し、特に、複数の異なる粒径を含ませることが望ましい。本実施形態(実施例)では、5〜100〔μm〕程度の大粒フィラー、0.5〜20〔μm〕程度の中粒フィラー、0.1〜10〔μm〕程度の小粒フィラーを混在させた。勿論、粒径が0.1〜100〔μm〕の範囲であれば、単一の粒径であってもよい。その他、酸化マグネシウム粒子の代わりとしては、窒化アルミニウム粒子又は窒化ホウ素粒子の単一材を用いてもよいし、酸化マグネシウム粒子,窒化アルミニウム粒子,窒化ホウ素粒子の二つ以上を含む複合材を用いてもよい。このように、熱伝導性フィラーに、少なくとも、酸化マグネシウム,窒化アルミニウム,窒化ホウ素,の一つ又は二つ以上を含む単一材又は複合材を用いれば、良好な熱伝導性及び放熱性を確保する観点から、より大きなパフォーマンスを得ることができるとともに、複数の異なる粒径を有するフィラーを選定すれば、バインダーとなる主剤又は硬化剤に対して各フィラーを高密度で均一分散させるに際し、異なる粒径の混在により、熱伝導性(放熱性)を高める観点からより最適化させることができる。なお、熱伝導性フィラーは、用途によって、電気絶縁性及び熱伝導性が確保される窒化ケイ素,酸化チタン,酸化ジルコニウム,酸化ケイ素,酸化スズ,酸化亜鉛,炭化ケイ素等の各種セラミックス粒子も使用可能である。 A single material of magnesium oxide is used for the thermally conductive filler. Magnesium oxide is excellent in cost merit, has high thermal conductivity, and has electrical insulation. By providing electrical insulation, it is possible to obtain a coating agent or potting material that is more desirable for electronic components (electrical components). Moreover, the magnesium oxide particle used as a heat conductive filler is selected in the range of 350-2000 [wt%] with respect to 100 [wt%] of the main agent or the curing agent. Furthermore, the particle size of the magnesium oxide particles is selected in the range of 0.1 to 100 [μm], and it is particularly desirable to include a plurality of different particle sizes. In this embodiment (Example), a large filler of about 5 to 100 [μm], a medium filler of about 0.5 to 20 [μm], and a small filler of about 0.1 to 10 [μm] were mixed. . Of course, as long as the particle diameter is in the range of 0.1 to 100 [μm], a single particle diameter may be used. In addition, instead of magnesium oxide particles, a single material of aluminum nitride particles or boron nitride particles may be used, or a composite material including two or more of magnesium oxide particles, aluminum nitride particles, and boron nitride particles is used. Also good. As described above, if a single material or a composite material including at least one of magnesium oxide, aluminum nitride, and boron nitride is used for the thermally conductive filler, good thermal conductivity and heat dissipation are ensured. From the point of view, it is possible to obtain a larger performance, and if a filler having a plurality of different particle diameters is selected, different particles are used when uniformly dispersing each filler at a high density with respect to the main agent or curing agent as a binder. The mixture of diameters can be further optimized from the viewpoint of improving thermal conductivity (heat dissipation). In addition, various ceramic particles such as silicon nitride, titanium oxide, zirconium oxide, silicon oxide, tin oxide, zinc oxide, and silicon carbide that can ensure electrical insulation and thermal conductivity can be used as the thermally conductive filler. It is.
次に、具体的な製造手順について説明する。まず、主剤と硬化剤を混合するに先だち、予め主剤溶液と硬化剤溶液を別々に製造する。主剤溶液の製造に際しては、最初に、用意した主剤(エポキシ樹脂)に対して、用意した分散剤を配合する(工程S21,S22)。次いで、用意した酸化マグネシウム粒子(熱伝導性フィラー)を混合する(工程S22,S23)。そして、得られた混合溶液は、撹拌装置により十分に撹拌するとともに、脱泡装置により十分な脱泡を行う(工程S24)。これにより、エポキシ樹脂(主剤)に対して高密度の酸化マグネシウム粒子が均一分散する主剤溶液を得ることができる(工程S25)。同様に、硬化剤溶液の製造に際しては、最初に、用意した硬化剤(エポキシ樹脂)に対して、用意した分散剤を配合する(工程S26,S27)。次いで、用意した酸化マグネシウム粒子を混合する(工程S27,S28)。そして、得られた混合溶液は、撹拌装置により十分に撹拌するとともに、脱泡装置により十分な脱泡を行う(工程S29)。これにより、エポキシ樹脂(硬化剤)に対して高密度の酸化マグネシウム粒子が均一分散する硬化剤溶液を得ることができる(工程S30)。 Next, a specific manufacturing procedure will be described. First, prior to mixing the main agent and the curing agent, the main agent solution and the curing agent solution are separately prepared in advance. In producing the main agent solution, first, the prepared dispersant is blended with the prepared main agent (epoxy resin) (steps S21 and S22). Next, the prepared magnesium oxide particles (thermally conductive filler) are mixed (steps S22 and S23). And the obtained mixed solution fully stirs with a stirring apparatus, and performs sufficient defoaming with a defoaming apparatus (process S24). Thereby, a main agent solution in which high-density magnesium oxide particles are uniformly dispersed with respect to the epoxy resin (main agent) can be obtained (step S25). Similarly, when manufacturing the curing agent solution, first, the prepared dispersant is blended with the prepared curing agent (epoxy resin) (steps S26 and S27). Next, the prepared magnesium oxide particles are mixed (steps S27 and S28). The obtained mixed solution is sufficiently stirred by a stirring device and sufficiently defoamed by a defoaming device (step S29). Thereby, the hardening | curing agent solution in which a high-density magnesium oxide particle is uniformly disperse | distributed with respect to an epoxy resin (hardening agent) can be obtained (process S30).
次いで、得られた主剤溶液と硬化剤溶液を適度に撹拌しながら混合する(工程S25,S30,S31)。これにより、全体の粘度が0.2〜100〔Pa・s〕となる目的の熱伝導性材料Riを得ることができる(工程S12)。粘度が0.2〜100〔Pa・s〕の範囲となる熱伝導性材料Riは、大電流用インダクタ1のポッティング材5として最適であり、本実施例に係る熱伝導性材料Riでは、熱伝導率が3.5〔W/(m・K)〕以上となる4.12〔W/(m・K)〕を確保し、また、絶縁破壊強さが7〔kV/mm〕(ただし、10〔kHz〕,遮断電流10〔mA〕)を確保するなど、最適な粘性に加え、ポッティング材5として十分な熱伝導性及び電気絶縁性を確保できた。なお、主剤溶液と硬化剤溶液の混合は、ポッティング材5として後述するケース部4pの内部に充填(注入)する直前に行う。
Next, the obtained main agent solution and curing agent solution are mixed while being appropriately stirred (steps S25, S30, S31). Thereby, the target heat conductive material Ri whose whole viscosity will be 0.2-100 [Pa * s] can be obtained (process S12). The thermally conductive material Ri having a viscosity in the range of 0.2 to 100 [Pa · s] is optimal as the
このような熱伝導性材料Riは、熱硬化性樹脂バインダーに、当該熱硬化性樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、1〜180〔wt%〕の範囲で選定した分散剤を配合するとともに、当該熱硬化性樹脂バインダー100〔wt%〕に対して、350〜2000〔wt%〕の範囲であって粒径を0.1〜100〔μm〕の範囲で選定した熱伝導性フィラーが均一分散し、少なくとも、熱伝導率が3.5〔W/(m・K)〕以上、かつ粘度が0.2〜100〔Pa・s〕となる組成を有するため、例えば、微小隙間が多い部品の場合であっても未充填の隙間が生じる虞れがなく、熱伝導効率及び放熱効率の向上を図ることができるとともに、汎用性を高めることができ、加えて熱伝導性材料Riの品質(均質化)向上にも寄与できる。 In such a heat conductive material Ri, a dispersant selected in a range of 1 to 180 [wt%] with respect to the thermosetting resin binder 100 [wt%] is blended with the thermosetting resin binder. The heat conductive filler selected in the range of 350 to 2000 [wt%] and the particle size in the range of 0.1 to 100 [μm] is uniform with respect to 100 [wt%] of the thermosetting resin binder. Since it has a composition that is dispersed and at least has a thermal conductivity of 3.5 [W / (m · K)] or more and a viscosity of 0.2 to 100 [Pa · s], for example, a component with many minute gaps In this case, there is no possibility that an unfilled gap is generated, and the heat conduction efficiency and the heat radiation efficiency can be improved, and the versatility can be improved. In addition, the quality of the heat conductive material Ri ( Homogenization) can also be improved.
そして、熱伝導性材料Riは、ポッティング材5としてケース部4pの内部に充填(注入)する(工程S34)。次いで、熱伝導性材料Riに使用したエポキシ樹脂の硬化温度に対応する温度で加熱することによりポッティング材5に対する硬化処理を行う(工程S35)。また、この際、脱泡装置により十分な脱泡を行う(工程S36)。ポッティング材5に対する硬化処理が終了したなら最終組立を行う(工程S37)。この場合、ケース部4pの上にカバー部4cを載せ、複数の固定ネジ16…により固定する。15…は固定ネジ16…が螺着するケース部4p側のネジ孔である。さらに、導出リード18p,18nの先端側は、図5に示すように、カバー4cに設けた開口部から外部に導出する。以上の製造工程を経て、図5に示す目的の大電流用インダクタ1を得ることができる(工程S38)。
Then, the heat conductive material Ri is filled (injected) into the
図8は、得られた大電流用インダクタ1に通電した際における作動時間〔分〕に対する各部の上昇温度特性を示す。Tciは本実施形態(実施例)におけるコイル2の表面温度、Tcrは比較例におけるコイル2の表面温度、Tbiは実施例におけるコア3の表面温度、Tbrは比較例におけるコア3の表面温度をそれぞれ示す。この場合、実施例は、放熱性絶縁材料Rcを使用したインダクタ1であり、比較例は、放熱性絶縁材料Rrを使用したインダクタである。図8に示すように、コイル2の表面温度に着目した場合、実施例では120〔℃〕程度、比較例では150〔℃〕程度となり、実施例では比較例に対して30〔℃〕程度低下する改善効果が認められる。このように、本実施形態に係る大電流用インダクタ1は良好な熱伝導性及び熱放射性を有している。
FIG. 8 shows the rising temperature characteristics of each part with respect to the operating time [minutes] when the obtained large current inductor 1 is energized. Tci is the surface temperature of the
よって、このような本実施形態に係る大電流用インダクタ1によれば、縦形の平角導線を巻回した一又は二以上のコイル2と、このコイル2に装填するコア3と、このコア3を装填したコイル2を収容し、かつ熱伝導性素材により形成したパッケージ4とを備え、コイル2,コア3,パッケージ4、の一又は二以上の表面2f…の一部又は全部に、放熱性絶縁材料Rcをコーティング剤6としてコーティングしてなるため、コイル2,コア3及びパッケージ4に対して、所定の厚さを有する放熱性絶縁材料Rcのコーティング層を容易かつ確実に設けることができるとともに、コイル2,コア3及びパッケージ4自身の熱伝導性及び放熱性をより高めることができる。
Therefore, according to such a large current inductor 1 according to the present embodiment, one or two or
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値,手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the gist of the present invention is described in detail configuration, shape, material, quantity, numerical value, method, and the like. Any change, addition, or deletion can be made without departing from the scope.
例えば、シリコーン樹脂バインダーは各種シリコーン系樹脂から選択して使用することができるとともに、エポキシ樹脂も各種エポキシ系樹脂から選択して使用することができる。また、コイル2,コア3,パッケージ4は、例示の素材に限定されるものではなく、他の各種素材により実施可能である。特に、コイル2は、銅素材が望ましいがアルミニウム素材等の他の素材であってもよい。また、コイル2は、コイルパターンプレートAsを利用する製作方法が望ましいが、他の製作方法を排除するものではない。さらに、コア3も、パーマロイ,ナノ結晶合金,フェライト,Fe−Al−Si系合金,純鉄等の焼結タイプを利用可能である。なお、実施形態では、一対のコイル部21,22を用いた大電流用インダクタ1を例示したが、例えば、パッケージ4を複数のコイル2…(コア3…を含む)を収容可能な形状に形成し、複数のコイル2…を有するインダクタ1として構成してもよい。また、コイル2の一部又は複数のコイル2…を利用したトランス等として構成してもよい。
For example, the silicone resin binder can be selected from various silicone resins, and the epoxy resin can be selected from various epoxy resins. Moreover, the
本発明に係る放熱性絶縁材料Rcは、例示した大電流用インダクタ1におけるコーティング剤として最適であるが、その他、熱伝導性が要求される少なくとも基板,電源,回路等を含む電子部品(電気部品)をはじめ、各種物品に利用できるとともに、コーティング剤のみならず、ポッティング材など、各種目的において利用することができる。したがって、放熱性絶縁材料Rcは、スピンコート,ロールコート,スプレーコート,ディップコート,スプレーコート,プリント,インクジェット等の各種手法によりコーティング又はポッティング可能である。また、本発明に係る大電流用インダクタ1は、各種コイル製品に利用することができる。 The heat-dissipating insulating material Rc according to the present invention is optimal as a coating agent in the illustrated high-current inductor 1, but in addition, electronic components (electrical components) including at least a substrate, a power supply, a circuit, etc. that require thermal conductivity In addition to coating agents, it can be used for various purposes such as potting materials. Accordingly, the heat dissipating insulating material Rc can be coated or potted by various methods such as spin coating, roll coating, spray coating, dip coating, spray coating, printing, and ink jet. Moreover, the inductor 1 for large currents according to the present invention can be used for various coil products.
1:大電流用インダクタ,2:コイル,3:コア,4:パッケージ,5:ポッティング材,6:コーティング剤,Ri:熱伝導性材料,Rc:放熱性絶縁材料,As:コイルパターンプレート 1: Inductor for large current, 2: Coil, 3: Core, 4: Package, 5: Potting material, 6: Coating agent, Ri: Thermally conductive material, Rc: Heat dissipation insulating material, As: Coil pattern plate
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