JPS5934961Y2 - 中間層を有する電気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電気的装置の構造に係り、更に詳細にいえば、
能動的または受動的電気部品とこの部品をカプセルに包
む外部被覆との間に組合わせられ電気的装置を形成する
絶縁および保護的中間層に係るものである。

多くの電気的装置はもろぐ敏感な電気部品を機械的衝撃
と電気装置の電気的特性に悪影響を及ぼす湿気および他
の大気汚染物の如き外気の影響とから保護する助けとな
るある種の保護的装置を必要とする。

熱硬化性樹脂か熱可塑性樹脂かいづれかの適当な樹脂か
ら威る外部の連続状の保護的被覆層の如き保護装置は電
気装置を前記した影響から保護するのに役立つ。

連続的な外部の被覆層はたとえば浸漬、ブラシ塗り、ス
プレィ、成形等により電気部品上に容易に形成されるの
で有利である。

このような保護層は電気的に絶縁性でその衝撃強度によ
り機械的衝撃に対する抵抗が高く、多くの作用条件の下
において電気的部品を大気に存在している汚染物から適
当に保護する。

このような連続状の保護被覆層は電気的装置の部品を衝
撃とか周囲の外気の有害な影響から保護するのに役立つ
が、この保護被覆層は装置を満足に作用させるのに新た
に有害な影響を提起することがある。

このような影響は硬化の際に保護被覆が収縮しその結果
電気的部品に有害な圧力がかかることになるということ
である。

また、電気的部品と保護被覆層との熱膨張係数がほとん
ど同じでないと、たとえば、保護被覆層の熱膨張係数が
電気的部品の熱膨張係数より小であると、温度サイクリ
ング中に電気的部品に更に有害な圧縮力がかけられる。

従って、電気的部品は装置の温度が上昇すると、保護的
被覆層よりも速く膨張し勝ちでそれがため保護的被覆が
電気的部品に圧力をかけることになる。

もし保護的被覆層の熱膨張係数が電気的部品の熱膨張係
数より犬であると、装置の温度が周囲温度以下に低下し
た時に保護的被覆層は電気的部品に有害な圧縮圧力をか
けることになる。

電気的部品の表面に対する保護的被覆層の接着性はその
連続性を保持することにより電気的部品を良好に保護す
るが、保護層と装置の表面との間の界面に有害な応力を
生ずるある温度サイクリング中に被覆層が電気的部品の
表面に接着することによや部品に悪影響を及ぼす。

これら応力は温度サイクリング中に保護的被覆層が電気
的部品とは異なる速度で膨張することと保護的被覆層が
電気的物品の表面に緊張力を生起させることにより生ず
るものである。

前記した応力のいづれも保護的被覆層か電気的部品かも
しくはその両方に有害なスポーリング、割れ！たは潰れ
を生じて増大した圧力を解放する結果となることがある
。

このような影響により電気的装置が更に温度サイクリン
グに耐える能力を減少し、装置の電気的特性に悪影響を
与え、シールを破す有害な大気汚染にさらされるかまた
は装置が完全に破損する原因ともなる。

これら問題を解決する努力は保護的被覆層と電気的部品
との間にある種のエラストマー物質とか発泡樹脂とかの
如き中間層を使用することに向けられていた。

しかし、エラストマー物質は圧縮度が低くそれがため有
害な圧縮応力を所望程度解放しない。

エラストマー物質はまた非常に高価でありまた被覆しに
くい。

典型的には、発泡樹脂は被覆しにくく、特に微小なコン
デンサ陽極の如き小型の電気的装置には適当に被覆しに
くい。

従って、本考案の１つの特徴は、保護的被覆層の収縮に
より電気的装置の部品が受ける潜在的圧縮応力をエジス
トマ物質を用いる必要性なしに可成り減少することであ
る。

本考案の他の１つの特徴は、ある温度サイクリング中に
電気的装置の保護被覆層と電気的部品との間の膨張また
は収縮量の相違による電気的装置の電気的部品が受ける
潜在的圧縮応力を可成り減少することである。

本考案の他の１つの特徴は、電気的装置の保護的被覆層
と電気的部品との間の有害な接着力を可成り減少するこ
とである。

本考案の他の１つの特徴は電気的装置の電気的部品を比
較的に容易に安価にカプセルで包むことである。

以上説明した本考案の特徴と利点とは本考案の原理を具
体化した電気的装置を断面で示した添付図面を参照して
説明することにより理解できると思う。

一般的に、本考案は電気的装置の外部の保護的被覆層（
カプセル）と能動的または受動的部品との間に設ける圧
縮可能でかつ電気的絶縁性の中間層に係るものである。

このような中間層は保護的被覆層または電気的部品の膨
張または収縮により生じた圧力の如く電気的部品が受け
る圧縮応力とかその他の応力を解放するのに役立つ適当
な手段となる。

更に詳細にいえば、圧縮可能な中間層は結合材に入れた
固形の充填材を含んでいる。

充填材は固形で、電気的に絶縁性で結合材に対して化学
的不活性でかつ結合材が侵入しない即ちねれ性の悪い空
間を提供するように繊維状あるいは多孔状のものを用い
る。

適当な充填材は石綿粉末、雲母粉末、タルク、暇焼カオ
リン、二酸化珪素、トよヒオルロン、ナイロン、ガラス
の繊維または粉末等がある。

中間層の結合材は硬化温度が低く、電気的部品の表面に
対する接着特性が比較的に低く、硬化の際における収縮
量が最小で、固型の結合材に対し化学的に不活性である
非エラストマ物質の任意の樹脂または樹脂混合物で良い
。

結合材料の適当な樹脂は、エポキシ ビニル、フェノキ
シ、ポリエステル、シリコン、フェノール、アルキド、
７０口カーボン、およびそれらの混合物の如き樹脂であ
る。

米国特許第３６７００９１号明細書には、充填材として
空気を満たした中空のガラス充填球が開示されているが
、本考案はこのような中空の材料とは異なり固形ではあ
るが繊維状あるいは多孔状のように小さなすき間を有し
このすき間に存在する空気が逃げないため樹脂の結合材
が液体時にも侵入できない即ちぬれ性の悪い空間となっ
て残るような材料を充填材として用いこれによって中間
層の圧縮変形性を得るものである。

一般には、中間層を形成するために使用される結合材と
固形の充填材との混合物はきわめて粘性が犬で電気的部
品の表面・に均一に被覆することはきわめて困難である
。

従って、中間層を形成する混合物はその粘性を減少し電
気的部品に被覆しやすくするのに役立つ溶媒即ち担体を
含むことができる。

溶媒は護合物の硬化中蒸発により除去され、従ってその
層にわずかな量が存在することはあるが中間層の一体部
分とはならない。

溶媒は結合材と固形の充填材とに対し化学的に不活性で
なければならず、好１し−のは１００℃以下の比較的に
低い蒸発温度を有していなければならない。

溶媒が比較的に低い蒸発温度を有していなければならな
いのは、混合物の硬化中にほとんどすべての溶媒が除去
されるようにすることと電気的部品を損傷する高い硬化
温度の使用を避けるようにするためである。

フェノール樹脂用の適当な溶媒の例とシテハ、エチレン
・クリコール・モノエチル・エーテル・アセテートおよ
びジエチレン・グリコール・モノブチル・エーテル・ア
セテートがある。

電気的部品に被覆する以前に中間層はそれぞれ重量にし
て約２％ないし約１０％の結合材と、約３０％ないし１
０％の固形物質と残部が溶媒とから成る比率の組成から
なることが好ましい。

好ましい固形物質は石綿と雲母とであり、好ましい結合
材はフェノキシ樹脂である。

中間層は結合材により結合状態に保持された充填材が毛
ぐずの如く拡散されていることが特徴である。

所望の圧縮特性を得るために電気的装置の表面にわたり
充填材を可成シ均一に保持するに十分な量の結合材が存
在していれば良い。

従って、本考案はその一層広い面において、能動的また
は受動的電気的部品とこの部品上の圧縮可能な中間層と
から威る電気的装置に係るものである。

添付図面を参照すると、本考案の１つの具体例が示して
あり、導電線１２を有するタンタル製の陽極コンデンサ
の如き電気的部品１１を包含している電気的装置２０が
電気的部品をほぼ包囲している中間層１３を有している
。

中間層１３は熱硬化性または熱可塑性樹脂の保護的被覆
層１４によりほぼ包囲されている。

完成した電気的装置２０の性能特性は保護的被覆層１４
により耐久力のあるカプセルで包！れるので、機械的衝
撃とか湿気の如き大気汚染物によりほとんで影響を受け
ない。

電気的部品１１に保護的中間層１３を被覆することによ
り電気的装置２０が作られる。

中間層１３を被覆するには浸漬、ブラシかけ、スプレィ
等の如き任意適当な手段により行える。

次いで、中間層はもし溶媒を使用する場合には、それを
蒸発させることにより結合材を硬化することによシ固化
される。

次いで、中間層１３の外面に保護的被覆層１４を被覆し
てから硬化させる。

もし所望ならば、装置２０に１つ以上の保護的被覆層１
４を被覆することができる。

中間層１３は保護的被覆層１４が硬化されそれにより収
縮するとき被覆の収縮によりかけた有害な圧力は中間層
により吸収され電気的部品１１は収縮によりほとんど影
響を受けない程度に圧縮可能である。

中間層１３はまた温度サイクリング中に保護的被覆層１
４に相対的な電気的部品１１の不均一な収縮または膨張
により生じた有害な圧縮力も吸収する。

従って、もし電気的部品１１が電気的装置２０の温度が
増大中に保護的被覆層１４より速い速度で膨張すると、
これは電気的部品の熱膨張係数が保護的被覆層の熱膨張
係数より大きいためによるものであるが、保護的被覆層
１４によう電気的部品に通常かける内部力は中間層１３
が収納することにより吸収されて電気的部品はほとんど
影響を受けない。

しかしながら、もし保護的被覆層１４が電気的部品より
熱膨張係数が高いために温度の変化中に電気的部品より
も大きな速度で膨張または収縮すると、中間層１３は少
なくとも２つの機能を果す。

温度が周囲温度以下に下がっている間に、中間層１３は
保護的被覆層１４が電気的部品よりも収縮程度が高いこ
とにより生じた圧縮力を吸収する。

温度が上昇中、中間層１３が保護的被覆層に接着されそ
れとほぼ同じ速度で膨張できるので電気的部品は中間層
１３により部品の外面に引張る接着力をかけられない。

中間層１３は電気的絶縁性の固形の充填材と結合材と會
た好ましいのは更に硬化中に蒸発する溶媒すなわち担体
も含む。

適当な固形の充填材は石綿、雲母、タルク、繊維ガラス
、オルロン、■焼カオリン、二酸化珪素、ナイロン繊維
、およびそれらの任意の混合物である。

適当な結合剤はエポキシ、フェノール、アルキド、ビニ
ル、ポリエステル、シリコン、フェノキシ、およびそれ
らの任意の混合物等である。

エチレン・グリコール、モノエチル・エーテル・アセテ
ート、ジエチレン・モノブチル・エーテル・アセテート
およびそれらの混合物がもし溶媒が結合剤と固形の充填
材とに反応しない限り中間層の混合物を電気的部品に被
覆しやすいようにするため使用できる。

外部の保護的被覆層１４は衝撃に対し抵抗性を有し、浸
漬、成形、ブラシ塗りまたはスプレィの如き手段により
電気的部品に容易に被覆できる任意の適当な接着性の合
成樹脂で良い。

樹脂の保護的被覆層１４を有する電気的装置２０が時に
は１２５℃またはそれ以上の温度にかけられ、この温度
では熱可塑性樹脂は流れ始めるので、熱可塑性樹脂よう
も熱硬化性樹脂が好寸しい。

しかしながら、ある用途では熱可塑性樹脂が適当であり
また望ましい。

多くの保護的被覆層用の熱硬化性樹脂の例はエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、尿素樹脂、ポリエ
ステル樹脂およびシリコン樹脂である。

中間層１３の厚味は電気的部品の強度と、電気的部品に
かけられる予め定めた応力と、電気的装置２０をカプセ
ルに包むために使用される保護的被覆層１４の特性とに
左右される。

タンタル製の小型の陽極コンデンサの如き小型の装置に
は、中間層１３の厚味は約０．０２５〜０．２５間（１
ミルないし１０ミル）の範囲にする必要がある。

温度ｌたは硬化による縮寸法の変化が対応して大きい大
型の装置２０に対しては中間層の厚味は大である。

以下に電気的装置２０の製造に被覆を使用する例を示す
。

例１゜ タンタルが陽極のコンデンサ部品とエポキシ被覆層との
間に石綿粉末とフェノキシ樹脂とを含む中間層をはさみ
、コンデンサ部品をエポキシ樹脂でカプセルに包む。

５０ボルトで約８マイクロフアラドの性能定格を有し導
電線１２がマスクされている焼結夕／タルを陽極とする
固体電解コンデンサ１１を、それぞれ重量比で結合材と
して約１０％のフェノキシ樹脂と、充填材として約６０
％の石綿粉末と、担体すなわち溶媒として約３０％のエ
チレン・グリコール・モノエチル・エーテル・アセテー
トトラ含む混合物に浸漬する。

使用する石綿粉末はニュージャジー州ガースウッドのア
スベストス・コーポレーション・オフ・アメリカが供給
スる３２５メツシユのＧＲＬ８１ホワイト・クリストイ
ルである。

次に混合物を約１．５時間約７５℃の温度にまで加熱す
ることにより硬化させ溶媒を蒸発させ混合物の残りの物
質を硬化させて中間層１３を形成する。

中間層１３の平均厚味は約０．０５ｍｍ（２ミル）であ
る。

次に適当な浸漬方法により中間層１３上にエポキシ樹脂
の保護的被覆層１４を被覆してこの層を約１時間にわた
り約１５０℃で硬化させる。

次いでマスクを導電線１２から取除きカプセルで包んだ
コンデンサ２０を形成する。

例２゜ トランジスタ部品の表面とフェノールの保護的被覆との
間に雲母とシリコン樹脂とから成る中間層をはさみ、フ
ェノール樹脂の被覆によりトランジスタを包む。

導電線１２をマスクした後従来技術のトランジスタ１１
にそれぞれ重量比で結合材として約５％のシリコン樹脂
と、充填材として約６０％の雲母粉末と溶媒として約３
５％のエチレン・グリコール・モノメチル・エーテル・
アセテートとを含む混合物をスプレィする。

使用した雲母粉末はコネチカット州、スタンフォードの
ザ・イングリッシュ・マイカ・カンパニイが供給する３
２５メツシユのマスキャヴアイトである。

次いで部品と混合物とを１，５時間にわたり約８５℃に
加熱して混合物を硬化し中間層１３を形成する。

この硬化工程の温度により溶媒のほとんど全部を蒸発さ
せる。

中間層の平均厚味は約０．０７５ｍｍ（３ミル）である
。

次いで中間層１３上に浸漬によりフェノール樹脂の保護
的被覆層１４を形成する。

保護的被覆層１４を約１時間にわた勺約１２５℃で硬化
させる。

冷却後、導電線１２のマスキングを取除きカプセルで包
んだトランジスタを形成する。

上記した例のコンデンサとトランジスタとは保護的被覆
層の硬化中に生じる収納に抵抗でき一５０℃ないし＋１
２５℃の温度範囲における温度変化による電気的部品ま
たは保護的被覆層の不均一な膨張または収縮によシはと
んど損傷されない。

本考案の利用は前記したコンデンサまたはトジンジスタ
の例にのみ限定されるものではなくいずれの電気的装置
にも応用できるということは理解する必要がある。

このように、本考案は保護的被覆層で電気的部品をカプ
セルに包む際に電気的に絶縁する圧縮可能な被覆層も含
み、中間層は電気的部品にかかる潜在的に有害な応力を
解放する手段を形成する。

本明細書に使用した電気的部品という用語は、完成した
装置の能動的または受動的部品、すなわち、実際に電気
的機能を果す部品を意味する。

本明細書に使用した電気的装置という用語は、能動的お
よび受動的部品と保護的被覆層との全部を意味する。

従って、カプセルに包１れたコンデンサは電気的装置で
あり、陽極と陰極と導線はこの装置の電気的部品である
。

以上、本考案を特定の実施態様に関連して説明したが、
本考案の範囲を逸脱することなくこの具体例に種々の変
更を加えることのできるということは当業者に理解でき
よう。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本考案に係る電気的装置の縦断面図である
。 １１電気的部品、１２・・・導線、１３・・・中間層、
１４・・・被覆層、２０・・・電気的装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電気部品と： 非エラストマ物質の合成樹脂の結合材とその中に拡散さ
   れた固形の充填材とを含みかつ電気部品を覆い、電気部
   品にかかる圧縮力や他の応力を軽減する圧縮可能で電気
   的絶縁性の中間層と；中間層を覆う保護的被覆と； より成り、前記中間層は石綿、雲母、ガラス繊維、暇焼
   カオリン、二酸化珪素、ナイロン繊維、オルロン、タル
   クの内の１つあるいはこれらの混合物である固形の充填
   材を含んでおり、該充填材が前記結合材が達しない空間
   を形成している電気装置。