JP6902857B2 - 封止材を備えた電気的装置 - Google Patents
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Description
パワーエレクトロニクスモジュール及び堅固なセンサシステムの信頼性及び効果の向上並びにコストの低減は、今日では最大の重要性を有する。現在の封止材料(エポキシド化合物、シリコン封止材)は、200℃未満の温度範囲に限られている。封止材料に対する300℃乃至350℃までの温度範囲の開発により、最新のパワー半導体(例えばSiC)の動作範囲は、封止材料の付加的機能(例えば環境への影響からの保護、熱上昇流の改善)を省くことなく200℃を超えて拡張可能である。
本発明の態様は、セメント材を含む封止材によって少なくとも部分的に封止された電気部品を備えた電気的装置であり、封止材は、それぞれ1つのセメント材を含む少なくとも2つの離散層からなる積層体を含む。
少なくとも、第1及び第2のセメント材を準備するステップと、
第1のセメント材を第1の離散層として電気部品に、当該電気部品が少なくとも部分的に封止されるように塗布するステップと、
封止材の積層体を形成するために、第2のセメント材を第2の離散層として第1の離散層に塗布するステップと、
離散層のセメント材のうちの少なくとも1つを処理するステップと、を含む。
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、
の組成を有し得る。
結合剤 アルミナセメント:8重量%以上から47重量%以下まで(例えばSECAR71)、
反応剤 水:10重量%以上から28重量%以下まで
充填剤:25重量%以上から82重量%以下まで、
の組成を有し得る。
Al2O3:微小粒径d50約1μmから粗い粒径d50約150乃至200μmまで、
Alpha−Si3N4:微小粒径約1μmから粗い粒径約100μmまで、
HEX.BN:微小粒径約15μmから粗い粒径約250μmまで、
SiC:微小粒径約10乃至50μmから粗い粒径約600μmまで、
AlN:微小粒径1μmから粗い粒径約100μmまで、
からなるグループから選択されていてもよい。
セメント材の熱処理、
セメント材を所定のガス雰囲気中に曝露する処理
セメント材に所定の圧力を加える処理、
セメント材に例えば所定の波長及び強度の電磁ビーム、例えば紫外線ビーム、赤外線ビーム、可視光を加える処理、
のうちの少なくとも1つを含む。
Claims (14)
- セメント材(26)を含む封止材(20;20’;20’’)によって少なくとも部分的に封止された電気部品(12,12’)を備えた電気的装置において、
前記封止材(20;20’;20’’)は、それぞれ1つのセメント材(26,26’,26’’)を含む少なくとも2つの離散層(24,24’,24’’)からなる積層体(22;22’;22’’)を含み、
前記積層体(22;22’;22’’)は、当該積層体(22;22’;22’’)の厚さ方向(30)に勾配を有しており、
前記勾配は、前記セメント材(26,26’,26’’)の化学的及び/又は物理的特性の勾配である、
ことを特徴とする、電気的装置(10)。 - 前記セメント材(26,26’,26’’)のうちの少なくとも1つは、アルミナセメントを含む、請求項1に記載の電気的装置(10)。
- 前記積層体(22;22’;22’’)は、それぞれ1つのセメント材(26,26’,26’’)を含む少なくとも1つのさらなる離散層(24,24’,24’’)を含む、請求項1又は2に記載の電気的装置(10)。
- 前記積層体(22;22’;22’’)は、前記離散層(24,24’,24’’)のうちの少なくとも2つの間に、機能的境界層(32)を備えている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気的装置(10)。
- 前記離散層(24,24’,24’’)のうちの少なくとも2つは、部分的に、前記電気部品(12,12’)に配置されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電気的装置(10)。
- 前記勾配は、前記積層体(22;22’;22’’)の前記離散層(24,24’,24’’)に関して段階的に形成されている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電気的装置(10)。
- 前記勾配は、以下のものからなるグループ、即ち、多孔性勾配、密度勾配、層密度勾配、水和勾配、組成勾配、セメント添加材の濃度勾配、セメントの反応性化学官能基の濃度勾配、充填剤(28)の濃度勾配、充填剤(28)の粒径勾配からなるグループから選択されている、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電気的装置(10)。
- 前記勾配が前記多孔性勾配を含む場合、前記多孔性勾配は、孔径及び/又は細孔数勾配を含む、請求項7に記載の電気的装置(10)。
- 前記充填剤(28)は、有機材料、無機材料、及び、金属材料からなるグループから選択されている材料を含む、請求項7又は8に記載の電気的装置(10)。
- 前記有機材料は、ポリマーであり、前記無機材料は、セラミック材料又はガラスである、請求項9に記載の電気的装置(10)。
- 前記電気部品(12,12’)は、半導体構成素子(12)、センサ素子(12’)、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回路装置である、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の電気的装置(10)。
- セメント材(26)を含む封止材(20;20’;20’’)によって少なくとも部分的に封止された電気部品(12,12’)を備えた、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の電気的装置(10)を製造する方法であって、
少なくとも、第1及び第2のセメント材(26,26’,26’’)を準備するステップと、
前記第1のセメント材(26)を、第1の離散層(24)として前記電気部品(12,12’)に塗布するステップと、
前記封止材(20;20’;20’’)の積層体(22;22’;22’’)を形成するために、前記第2のセメント材(26’)を第2の離散層(24’)として前記第1の離散層(24)に塗布するステップと、
前記離散層(24,24’)の前記セメント材(26,26’)のうちの少なくとも1つを処理するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記離散層(24,24’,24’’)の前記セメント材(26,26’,26’’)を処理する前記ステップは、以下の処理、即ち、
前記セメント材(26,26’,26’’)の熱処理、
前記セメント材(26,26’,26’’)を所定のガス雰囲気中に曝露する処理、
前記セメント材(26,26’,26’’)に所定の圧力を加える処理、
前記セメント材(26,26’,26’’)に電磁ビームを加える処理、
のうちの少なくとも1つを含む、請求項12に記載の方法。 - 前記セメント材(26,26’,26’’)はそれぞれ、前記積層体(22;22’;22’’)において、段階的な勾配が、前記積層体(22;22’;22’’)の前記離散層(24,24’,24’’)に関して形成されるように構成及び/又は塗布及び/又は処理される、請求項12又は13に記載の方法。
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