JP2018536996A - Electrical device with coating - Google Patents
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Abstract
セメント材(22)を含む被覆材(20)により少なくとも部分的に被覆された電気構成部品(12)を備える電気装置(10)を開示する。被覆材(20)は、熱緩衝粒子(24)を含み、熱緩衝粒子(24)は、セメント材(22)内に配置されていると共に、さらに、電気構成部品(12)から放出される熱量(26)の少なくとも一部を吸収しつつ相転移が進行するように形成されている。 Disclosed is an electrical device (10) comprising an electrical component (12) that is at least partially coated with a dressing (20) comprising a cement material (22). The dressing (20) includes thermal buffer particles (24), the thermal buffer particles (24) being disposed within the cement material (22) and further the amount of heat released from the electrical component (12). The phase transition proceeds while absorbing at least part of (26).
Description
本発明は、被覆材により少なくとも部分的に被覆された電気構成部品を備える電気装置、及び、このような電気装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an electrical device comprising an electrical component that is at least partially coated with a coating material, and to a method for manufacturing such an electrical device.
背景技術
パワーエレクトロニクスモジュール及び丈夫なセンサシステムの信頼性及び効率の向上並びにコストの低下は、今日では最も重要である。現行の被覆材(エポキシ化合物、シリコーン材)は、200℃未満の温度範囲に限定されている。被覆材に関して最高300℃乃至350℃の温度範囲を開発することにより、被覆材の付加機能(例えば環境条件に対する防護、サーマルの改善)を断念する必要なしに、最新の電力用半導体(例えばSiC)の動作範囲を200℃超に拡大することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Increased reliability and efficiency and reduced cost of power electronics modules and rugged sensor systems are of utmost importance today. Current coating materials (epoxy compounds, silicone materials) are limited to a temperature range below 200 ° C. By developing a temperature range up to 300 ° C to 350 ° C for coatings, modern power semiconductors (eg SiC) without having to give up the added functionality of the coating (eg protection against environmental conditions, thermal improvements) Can be expanded to over 200 ° C.
独国特許出願公開第102013112267号明細書(DE102013112267A1)から、半導体部品を被覆する、様々な種類のセメントから成る被覆材を備えた半導体モジュールが公知である。この場合、被覆材は、高い熱伝導率を有する添加剤を含んでいる。
From
発明の開示
本発明の対象は、セメント材を含む被覆材により少なくとも部分的に被覆された電気構成部品を備える電気装置であり、被覆材は、さらに熱緩衝粒子を含み、熱緩衝粒子は、セメント材内に配置されていると共に、さらに、電気構成部品から放出される熱量の少なくとも一部を吸収しつつ相転移が進行するように形成されている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The subject of the present invention is an electrical device comprising an electrical component that is at least partially coated with a dressing comprising a cement material, the dressing further comprising thermal buffer particles, the thermal buffer particles comprising cement In addition to being disposed within the material, it is further configured to undergo phase transition while absorbing at least a portion of the amount of heat released from the electrical components.
本発明の対象は、さらに、セメント材を含む被覆材により少なくとも部分的に被覆された電気構成部品を備える電気装置の製造方法であって、
‐セメント材を準備するステップと、
‐電気構成部品から放出される熱量の少なくとも一部を吸収しつつ相転移が進行するように形成された熱緩衝粒子を、セメント材に混入するステップと、
‐熱緩衝粒子が混入されたセメント材を含む被覆材を電気構成部品に被着して、被覆材が電気構成部品を少なくとも部分的に被覆するようにするステップと、
‐被覆材を熱処理するステップと、
を有する。
The subject of the present invention is also a method of manufacturing an electrical device comprising an electrical component that is at least partially coated with a coating material comprising a cement material,
-Preparing the cement material;
-Mixing heat buffer particles formed so that the phase transition proceeds while absorbing at least part of the amount of heat released from the electrical components into the cement material;
-Applying a covering material comprising a cement material mixed with heat buffer particles to the electrical component such that the covering material at least partially covers the electrical component;
-Heat treating the coating;
Have
本発明の対象は、他に、セメント材と熱緩衝粒子とを含む材料の、電気装置の電気構成部品用の被覆材としての使用であり、この場合、熱緩衝粒子は、セメント材内に配置されていると共に、さらに、電気構成部品から放出される熱量の少なくとも一部を吸収しつつ相転移が進行するように形成されている。 The subject of the invention is also the use of a material comprising a cement material and a heat buffer particle as a coating for an electrical component of an electrical device, in which case the heat buffer particle is arranged in the cement material In addition, the phase transition proceeds while absorbing at least a part of the amount of heat released from the electrical component.
電気構成部品は、例えば、半導体構成素子、センサ素子、インダクタンス、キャパシタンス、バッテリセル、バッテリモジュール、又は、1つの回路全体であるものとするとよい。ただし、電気構成部品とは、本発明の枠内においては、あらゆる能動的・受動的構成素子又は高出力構成素子を意味し得る。この場合、電気装置は、電気構成部品が配置された支持体基板を有しているものとするとよい。 The electrical component may be, for example, a semiconductor component, a sensor element, an inductance, a capacitance, a battery cell, a battery module, or an entire circuit. However, an electrical component may mean any active / passive component or high power component within the framework of the present invention. In this case, the electrical device may have a support substrate on which electrical components are arranged.
セメントとは、本発明の枠内においては、無機的で金属を含まないハイドロバインダを意味し得る。この場合、セメントは、水中で硬化する、即ち、水と化学反応して、分解しない安定的な化合物を形成する。この場合、セメントは、当該方法の開始時又は水和前には、水又は添加水と反応して凝結し、硬化して水和物を形成する、微細に粉砕された粉末として形成されているものとするとよい。この場合、水和物は、互いに噛み合い、ひいてはセメントの高い強度をもたらすニードル及び/又は小板を形成しているものとするとよい。これに対して、リン酸セメントは、水中では硬化しない。酸・塩基反応が行われてソルトゲルが形成され、ソルトゲルは、後に凝結して大部分が非晶質の材料になる。酸・塩基反応では、H+(水素イオン)が交換される。 Cement may mean an inorganic, metal-free hydrobinder within the framework of the present invention. In this case, the cement hardens in water, i.e. chemically reacts with water to form a stable compound that does not decompose. In this case, the cement is formed as a finely divided powder that reacts with water or added water to condense and harden to form a hydrate at the start of the process or prior to hydration. It should be. In this case, the hydrates should form needles and / or platelets that mesh with each other and thus provide high strength of the cement. In contrast, phosphate cement does not harden in water. An acid / base reaction is performed to form a salt gel, which is subsequently condensed to a mostly amorphous material. In the acid / base reaction, H + (hydrogen ion) is exchanged.
セメントは、主にカルシウムアルミネートから成るものとするとよく、水和中にカルシウムアルミネート水和物を形成するものとするとよい。セメント材が、アルミナセメントを含むものとすると、特にアルミナセメントから成るものとすると、有利である。アルミナセメント(略称CAC)は、DIN EN 14647に従って欧州式に調整されている。アルミナセメントは、主にモノカルシウムアルミネート(CaO*Al2O3)から成る。 The cement may consist primarily of calcium aluminate and may form calcium aluminate hydrate during hydration. It is advantageous if the cement material comprises alumina cement, in particular if it comprises alumina cement. Alumina cement (abbreviated CAC) is conditioned in European style according to DIN EN 14647. Alumina cement is mainly composed of monocalcium aluminate (CaO * Al 2 O 3 ).
アルミナセメントは、例えば、次の組成、即ち、
‐Al2O3:67.8重量%以上
‐CaO:31.0重量%以下
‐SiO2:0.8重量%以下
‐Fe2O3:0.4重量%以下
を有しているものとするとよい。
The alumina cement has, for example, the following composition:
-Al 2 O 3: 67.8 wt% or more -CaO: 31.0 wt% -SiO 2: 0.8 wt% or less -Fe 2 O 3: and those having a 0.4 wt% or less Good.
熱緩衝粒子とは、本発明の枠内においては、粒子状の添加剤を意味し得る。熱緩衝粒子は、セメント材に混入するステップの前は、粉末状に形成されているものとするとよい。ただし、熱緩衝粒子は、液状成分を含んでいるものとしてもよい。よって、熱緩衝粒子は、例えば、水分を含む溶液又は分散液又は懸濁液として存在しているものとしてよい。熱緩衝粒子は、乾いたセメント材又はセメント粉末混合物に、即ち、場合により添加水が加えられる前に混入されてよい。しかしまた熱緩衝粒子は、湿ったセメント材又はセメント粉末混合物に、即ち、場合により添加水が加えられた後に混入されてもよい。熱緩衝粒子は、0.1μm以上0.4mm以下の範囲の粒子直径D50を有しているものとするとよい。 Thermal buffer particles may mean particulate additives within the framework of the present invention. The heat buffer particles may be formed into a powder before the step of mixing in the cement material. However, the heat buffer particles may contain a liquid component. Thus, the heat buffer particles may be present as, for example, a water-containing solution or dispersion or suspension. The heat buffer particles may be incorporated into the dry cement material or cement powder mixture, i.e. optionally before the added water is added. However, the heat buffer particles may also be incorporated into the wet cement material or cement powder mixture, i.e. optionally after the added water has been added. The heat buffer particles may have a particle diameter D50 in the range of 0.1 μm to 0.4 mm.
この場合、熱緩衝粒子は、特定の熱量を吸収しながら相転移が進行するように形成されている。相転移とは、本発明の枠内においては、凝集状態の変化を意味してよく、この変化時に熱緩衝粒子の温度が変わることは全く又はごくわずかにしかない。この場合、熱緩衝粒子は、電気構成部品から放出される熱量を吸収すると、固体から液体の凝集状態へ移行するように形成されている。物質が溶融する際には、即ち、固相から液相に転移する際には、熱が消費即ち吸収され、この熱は、液体の状態が存在し続ける限りは潜在的に蓄えられ、この潜在的な熱は、凝結時、即ち、液相から固相への転移時に再び解放されることが知られている。 In this case, the heat buffer particles are formed so that the phase transition proceeds while absorbing a specific amount of heat. The phase transition may mean a change in the aggregation state within the framework of the present invention, and the temperature of the heat-buffered particles changes at this time with little or no change. In this case, the heat buffer particles are formed so as to shift from a solid state to a liquid aggregation state when absorbing the amount of heat released from the electrical component. As the material melts, i.e., transitions from the solid phase to the liquid phase, heat is consumed or absorbed, and this heat is potentially stored as long as the liquid state continues to exist, and this latent It is known that the typical heat is released again at the time of condensation, ie at the transition from the liquid phase to the solid phase.
被覆材とは、本発明の枠内においては、あらゆる種類の密閉手段(パッケージ)を意味し得る。被覆材は、セメント複合材料として形成されているものとするとよい。即ち、換言すると、被覆材は、充填剤及び熱緩衝粒子を含むセメント基質を含むものとするとよい。被覆材は、以下の組成、即ち、
‐バインダ アルミナセメント:8重量%以上47重量%以下(例えばSECAR71)
‐反応剤 水:10重量%以上28重量%以下
‐熱緩衝粒子:4重量%以上30重量%以下
‐充填剤:25重量%以上82重量%以下
を有しているものとするとよい。
The covering material may mean any kind of sealing means (package) within the framework of the present invention. The covering material may be formed as a cement composite material. That is, in other words, the coating material may include a cement matrix including a filler and heat buffer particles. The dressing has the following composition:
-Binder Alumina cement: 8% to 47% by weight (for example, SECAR71)
-Reactant water: 10 wt% to 28 wt%-Heat buffer particles: 4 wt% to 30 wt%-Filler: 25 wt% to 82 wt%
充填剤は、
‐Al2O3:細d50 約1μm 乃至 粗d50 約150乃至200μm
‐α型Si3N4:細 約1μm 乃至 粗 約100μm
‐Hex.BN:細 約15μm 乃至 粗 約250μm
‐SiC:細 約10乃至50μm 乃至 粗 約600μm
‐AlN:細 約1μm 乃至 粗 約100μm
から成る群から選択されているものとするとよい。
The filler is
-Al 2 O 3 : Fine d50 about 1 μm to coarse d50 about 150 to 200 μm
-Α-type Si 3 N 4 : thin approximately 1 μm to coarse approximately 100 μm
-Hex. BN: Fine approximately 15 μm to coarse approximately 250 μm
-SiC: Fine about 10-50 μm to coarse about 600 μm
-AlN: Fine about 1 μm to coarse about 100 μm
It may be selected from the group consisting of:
熱処理のステップには、本発明の枠内においては、水和ステップ及び/又は凝結ステップ及び/又は乾燥ステップ及び/又は硬化ステップが含まれているものとするとよい。熱処理には、焼戻し炉内での焼戻しステップが含まれているものとするとよい。熱処理は、40℃以上95℃以下の温度範囲で行われるものとするとよい。 In the frame of the present invention, the heat treatment step may include a hydration step and / or a setting step and / or a drying step and / or a curing step. The heat treatment may include a tempering step in a tempering furnace. The heat treatment is preferably performed in a temperature range of 40 ° C. to 95 ° C.
よって、本発明においては、電気構成部品から放出される熱量の少なくとも一部を吸収しつつ相転移が進行するように形成された熱緩衝粒子の添加に基づき、被覆材の熱的な特性を要求に応じて的確に調整すると共に、特に被覆材の熱吸収性を大幅に向上させることが可能である。即ち、換言すると、電気構成部品からの熱を可能な限り迅速に周辺環境へ放出するために被覆材の熱伝導率を上げようとするのではなく、むしろ相転移による熱吸収性の向上に基づき、高い熱緩衝ひいては熱的な過負荷能力が達成される。この場合、熱緩衝は、転移エネルギとしての熱、例えば溶融熱の吸収により行われる。この場合、本発明は、相転移時又は相転移中に、熱緩衝粒子の温度が熱吸収にもかかわらず概ね一定に保たれ、ひいては熱緩衝粒子により一時的に極めて高いパルス損失電力を吸収することができ、その際に被覆材又は電気構成部品が熱的に負荷を受けることはない、という作用を利用したものである。 Therefore, in the present invention, the thermal characteristics of the coating material are required based on the addition of the heat buffer particles formed so that the phase transition proceeds while absorbing at least a part of the heat released from the electrical component. It is possible to make an appropriate adjustment according to the above, and in particular, to greatly improve the heat absorption of the covering material. In other words, rather than trying to increase the thermal conductivity of the coating in order to release the heat from the electrical components to the surrounding environment as quickly as possible, it is rather based on an improvement in heat absorption by phase transition. High thermal buffering and thus thermal overload capability is achieved. In this case, the thermal buffering is performed by absorbing heat as transition energy, for example, melting heat. In this case, the present invention keeps the temperature of the thermal buffer particles substantially constant despite the heat absorption during the phase transition or during the phase transition, and thus temporarily absorbs extremely high pulse loss power by the thermal buffer particles. In this case, the coating material or the electric component is not thermally loaded.
即ち、被覆材の熱伝導率は、硬化又は動作中の負荷に応じて熱容量を有利にするために比較的低く設定されてよく、これにより、その時々の用途に関する熱伝導率と熱容量との間の固有の最適な条件を達成することができ、ひいては動作状態を調整又は最適化することができる。従って、動作中の損失電力ピークが高くても特に丈夫であり、かつ、電気構成部品を過熱から防護する電気装置を提供することができる。 That is, the thermal conductivity of the dressing may be set relatively low to favor the heat capacity depending on the load during curing or operation, thereby reducing the thermal conductivity and heat capacity for the particular application. Specific optimal conditions can be achieved and thus the operating state can be adjusted or optimized. Accordingly, it is possible to provide an electric device that is particularly strong even if the loss power peak during operation is high and that protects electric components from overheating.
さらに有利なのは、熱緩衝粒子の相転移が可逆的であり、電気構成部品により吸収される熱量の少なくとも一部を放出しつつ相転移が進行するように熱緩衝粒子が形成されている場合である。この場合、固体の熱緩衝粒子は、例えば、熱量を吸収しつつまず溶融してから、この熱量を低速で放出して再度凝結することになる。この手段に基づき、熱吸収プロセスと熱放出プロセスとを順次繰り返して進行させることができるので、電気構成部品の長期の過熱防護が保証され得る。 Further advantageous is the case where the heat buffer particles are formed such that the phase transition of the heat buffer particles is reversible and the phase transition proceeds while releasing at least part of the amount of heat absorbed by the electrical components. . In this case, for example, the solid heat buffer particles are first melted while absorbing the amount of heat, and then the heat amount is released at a low speed to be condensed again. On the basis of this measure, the heat absorption process and the heat release process can be repeated in sequence, so that long-term overheating protection of the electrical components can be ensured.
さらに、熱緩衝粒子が、150℃以上350℃以下の範囲内、特に約300℃の相転移温度を有する物質を含むものとすると、又は、このような物質から成るものとすると、有利である。この手段に基づき、被覆材の熱吸収性をさらに向上させることができると共に、最高350℃の動作温度までの電気構成部品からの熱量を、極めて効率的に吸収し、かつ、再放出することができるようになる。 Furthermore, it is advantageous if the heat buffer particles comprise or consist of a material having a phase transition temperature in the range from 150 ° C. to 350 ° C., in particular about 300 ° C. Based on this measure, the heat absorption of the coating can be further improved, and the amount of heat from the electrical components up to an operating temperature of up to 350 ° C. can be absorbed and re-released very efficiently. become able to.
熱緩衝粒子が、相転移物質、金属、金属合金、特にIn−Bi−Sn、プラスチック及びガラスから成る群から選択された物質を含む、又は、このような物質から成る場合も、有利である。上記各物質は、極めて良好な相転移特性を有している。上記各物質はさらに、約300℃の相転移温度を有している。 It is also advantageous if the thermal buffer particles comprise or consist of a material selected from the group consisting of phase change materials, metals, metal alloys, in particular In-Bi-Sn, plastics and glasses. Each of the above materials has very good phase transition characteristics. Each of the above materials further has a phase transition temperature of about 300 ° C.
さらに、被覆材の総重量に対して、熱緩衝粒子の量は、4重量%以上30重量%以下の範囲内にあると有利である。この手段に基づき、被覆材の熱吸収性をさらに向上させることができる。 Further, it is advantageous that the amount of the heat buffer particles is in the range of 4% by weight to 30% by weight with respect to the total weight of the coating material. Based on this means, the heat absorption of the covering material can be further improved.
熱緩衝粒子が、セメント材内に配置されている場合も有利である。これにより、熱緩衝粒子はセメント材により被覆されていることになる。この場合、熱緩衝粒子は、好適にはセメント材内で均一に分散されている。この手段に基づき、電気構成部品から放出された熱量を極めて良好に、セメント材を介して熱緩衝粒子に供給することができ、又は、熱緩衝粒子により吸収することができる。 It is also advantageous if the heat buffer particles are arranged in the cement material. Thereby, the heat buffer particles are coated with the cement material. In this case, the heat buffer particles are preferably uniformly dispersed in the cement material. Based on this measure, the quantity of heat released from the electrical component can be supplied very well to the thermal buffer particles via the cement material or absorbed by the thermal buffer particles.
さらに、被覆材と電気構成部品との間に配置された電気絶縁層を設けることが有利である。この場合、電気絶縁層は、好適にはアルミナセメントを含む、又は、アルミナセメントから成る。電気絶縁層は、好適には熱緩衝粒子を含まない、即ち、熱緩衝粒子を全く有していない。この手段は、熱緩衝粒子が導電性である場合に、導電性の熱緩衝粒子を含む被覆材から電気構成部品を電気的に絶縁し、これにより短絡が生じることはない、ということを保証する。 In addition, it is advantageous to provide an electrical insulation layer arranged between the dressing and the electrical component. In this case, the electrical insulating layer preferably comprises or consists of alumina cement. The electrically insulating layer is preferably free of heat buffer particles, i.e. has no heat buffer particles. This measure ensures that when the thermal buffer particles are conductive, the electrical components are electrically isolated from the coating containing the conductive thermal buffer particles so that no short circuit occurs. .
さらに有利なのは、セメント材の一方の表面に配置されており、さらに、熱緩衝粒子の気相の漏出を防止するように形成された遮蔽層を設けることである。特に、電気装置の動作中、即ち、熱緩衝粒子が相転移を進行させるときに生じる気相は、被覆材から漏出するおそれがある。このことを防止するために、遮蔽層により被覆材を封止して、被覆材からの熱緩衝粒子の気相の蒸発又は漏出を防止することができる。熱緩衝粒子の気相の望ましくない漏出は、合金の化学量論ひいては被覆材の特性を変化させ、被覆材における蒸気が凝縮し、さらに付加的に環境を負荷するおそれがある。 It is further advantageous to provide a shielding layer which is arranged on one surface of the cement material and which is formed so as to prevent the thermal buffer particles from leaking out of the gas phase. In particular, the gas phase generated during operation of the electrical device, i.e. when the thermal buffer particles proceed with the phase transition, can leak out of the coating. In order to prevent this, the coating material can be sealed with a shielding layer to prevent vaporization or leakage of the thermal buffer particles from the coating material. Undesirable leakage of the thermal buffer particles in the gas phase can change the stoichiometry of the alloy and thus the properties of the coating, condensing the vapor in the coating, and can additionally impact the environment.
遮蔽層が、モノマー、ポリマー、特にシリコーン、及び、無機物質、特に酸化物、窒化物、セラミックから成る群から選択された物質を含んでいる、又は、このような物質から成る場合も有利である。上記各物質は、極めて良好なガス又は蒸気遮蔽特性を有しているため、特に良好に適している。 It is also advantageous if the shielding layer comprises or consists of a material selected from the group consisting of monomers, polymers, in particular silicone, and inorganic materials, in particular oxides, nitrides, ceramics. . Each of the above materials is particularly well suited because it has very good gas or vapor shielding properties.
以下に例示する添付図面について、本発明をより詳細に説明する。 The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings exemplified below.
図1には、全体に符号10が付された、本発明に係る電気装置が示されている。
FIG. 1 shows an electrical apparatus according to the present invention, generally designated by
電気装置10は、電気構成部品12を有している。電気構成部品12は、半導体構成素子12として形成されている。電気構成部品12は、支持体基板14上に配置されている。電気構成部品12と支持体基板14との間には、銅層16が配置されている。この場合、銅層16は複数の機能、即ち、熱接続及び放熱を改善する機能、電気構成部品12に対する電気的な接触接続手段を提供する機能、及び、場合により、被着時の被覆材の流れ止めとしての機能を有している。
The
電気構成部品12は、ボンディングワイヤ18を介して、支持体基板14の、電気構成部品12とは反対の側に接続されており、これにより、外部から電気構成部品12に電気的に接触接続することが可能になる。この場合、支持体基板14は、例えば、内部に電気構成部品12の接触接続用の導体路又は電気コンタクトがさらに組み込まれ得るプレートとして形成されているものとするとよい。導体路は、支持体基板14の一方の表面上に配置されているものとしてもよい。支持体基板14は、チップを成すように形成されているものとするとよい。
The
電気装置10はさらに、セメント材22を含む被覆材20を有している。被覆材20又はセメント材22は、グロブトップ(Glob−Top)として形成されている。被覆材20又はセメント材22は、支持体基板14に配置されている。この場合、セメント材22は、電気構成部品12を、支持体基板14により覆われていない方の面において被覆している。よって、電気構成部品12は、全体的に、支持体基板14と被覆材20とにより被覆されている。セメント材22はさらに、支持体基板14の一部をも被覆しており、この部分を介して、セメント材22は、支持体基板14と固く結合されている。
The
被覆材20又はセメント材22は、多数の熱緩衝粒子24を含んでいる。これらの熱緩衝粒子24は、セメント材22の内部に分散されて配置されている。よって、熱緩衝粒子24は、セメント材22により被覆されている。本発明においては、熱緩衝粒子24は、電気構成部品12から放出される熱量26の少なくとも一部を吸収しつつ相転移が進行するように形成された粒子物質を含んでいる。よって、本発明に係る被覆材20は、熱緩衝粒子24に基づいて、例えばセメント材22しか有さない被覆材20よりも高い熱吸収性を有している。従って、熱粒子24が電気構成部品12から放出される熱量26を蓄え、その際に熱粒子24の相が転移し、例えば、固形状態を起点として溶融することにより、上記熱量を熱緩衝粒子24により、特に効率的に吸収することができるようになっている。この場合、熱緩衝粒子24は、相転移後に、吸収した熱量26を電気装置10の周辺環境へ低速で放出してよい。相転移中は、熱緩衝粒子24の温度は、熱吸収にもかかわらず概ね一定に保たれる、又は、ごくわずかにしか上昇しないため、一時的に熱緩衝粒子24により極めて高いパルス損失電力が吸収されるが、その際に、被覆材20又は電気構成部品12が熱的に負荷を受けることはない。よって、本発明においては、極めて高い熱的な過負荷能力を達成すること、及び、これにより、特に損失電力ピーク中の過熱に対する電気構成部品12の確実な動作及び防護を保証することが可能である。
The covering
電気装置10はさらに、電気絶縁層28を有している。電気絶縁層28は、被覆材20と電気構成部品12との間に配置されている。電気絶縁層28は、グロブトップとして形成されている。電気絶縁層28は電気構成部品12を被覆しており、ひいては電気構成部品12の電気的な絶縁手段を形成している。これによって、例えば、熱緩衝粒子24が導電性に形成されている場合における電気的な短絡を防止することができるようになっている。
The
電気装置10はさらに、遮蔽層30を有している。遮蔽層30は、被覆材20又はセメント材22の一方の表面32に配置されている。遮蔽層30は、閉じられて形成されており、これにより、被覆材20用の一種のガスシールド又は蒸気シールドを形成している。これにより、例えば、相転移時に生じる熱緩衝粒子24の気相が、被覆材20から漏出することが防止され得る。
The
図2には、本発明に係る別の電気装置10’が示されている。電気装置10’は、図1に示した装置10と同様に構成されている。ただし、電気装置10’が有する電気絶縁層28’は、薄膜として形成されている。電気絶縁層28’は、被覆材20と電気構成部品12又は支持体基板14との間の境界面全体を覆って延在している。
FIG. 2 shows another electrical device 10 'according to the present invention. The electric device 10 'is configured in the same manner as the
本発明に係る電気装置10,10’の製造時には、まず、セメント材22が、例えば粉末形態で準備される。次いで、セメント材22に、例えば、やはり粉末状であってよい熱緩衝粒子24が混入される。次に液状成分、例えば水が、場合により溶剤メルフラックスと共に混合される。次いで、セメント材22、熱緩衝粒子24及び水を含む湿った被覆材20が真空状態にされ、例えば、型に射出又は注型することによって、電気構成部品12に被着されかつ成形される。次いで、被覆材20は、例えば、60℃で90%の相対空気湿度において熱処理又は可鍛化され、これによりセメント材22のゲル形成、結晶化、ニードリング及び硬化が行われる。この場合、空気湿度が水分損失(水・セメント比)を防止し、熱が所望の構造体の形成を生ぜしめる。最後に、被覆材20に熱緩衝粒子24が任意で施され、次いで離型され、例えば300℃で出庫させられる。
At the time of manufacturing the
補足的に、製造開始時に追加的に、熱緩衝粒子が混入されていない湿ったセメント材を上述したステップに従って準備してもよい。この場合、このセメント材は、熱緩衝粒子24を含む被覆材20の被着前に、電気絶縁層28として、電気構成部品12及び場合によっては支持体基板14に被着することができる。ただし、電気絶縁層28は、当業者に周知の任意の形式で、本発明の枠を逸脱することなく、電気構成部品12と被覆材20との間に配置されてもよい。
Additionally, a wet cement material that is additionally free of heat buffer particles may be prepared according to the steps described above at the start of production. In this case, the cement material can be applied as an electrical insulating
さらに補足的に、遮蔽層30を被覆材20又はセメント材22の表面32に、当業者に周知の任意の形式で、例えば、被覆材20に対する遮蔽層30の射出又は流し込みにより、又は、浸漬湯に被覆材20を浸漬させることにより、被着してもよい。
Further additionally, the
Claims (15)
前記被覆材(20)は、熱緩衝粒子(24)を含み、前記熱緩衝粒子(24)は、前記セメント材(22)内に配置されていると共に、さらに、前記電気構成部品(12)から放出される熱量(26)の少なくとも一部を吸収しつつ相転移が進行するように形成されていることを特徴とする、電気装置。 In an electrical device comprising an electrical component (12) at least partially coated with a dressing (20) comprising a cement material (22),
The covering (20) includes thermal buffer particles (24), the thermal buffer particles (24) being disposed within the cement material (22) and further from the electrical component (12). An electrical device characterized in that the phase transition proceeds while absorbing at least part of the amount of heat (26) released.
‐前記セメント材(22)を準備するステップと、
‐前記電気構成部品(12)から放出される熱量(26)の少なくとも一部を吸収しつつ相転移が進行するように形成された熱緩衝粒子(24)を、前記セメント材(22)に混入するステップと、
‐前記熱緩衝粒子(24)が混入された前記セメント材(22)を含む前記被覆材(20)を前記電気構成部品(12)に被着するステップと、
‐前記被覆材(20)を熱処理するステップと、
を有する、方法。 14. Manufacturing an electrical device (10) comprising an electrical component (12) coated at least partly with a coating (20) comprising a cement material (22), in particular according to any one of claims 1 to 13. A method for
-Preparing the cement material (22);
-Mixing the cement material (22) with heat buffer particles (24) formed so that the phase transition proceeds while absorbing at least part of the amount of heat (26) released from the electrical component (12) And steps to
-Applying the covering (20) comprising the cement material (22) mixed with the heat buffer particles (24) to the electrical component (12);
-Heat treating said dressing (20);
Having a method.
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