SE502877C2 - Anordning som förhindrar brand i elektronik - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 A \; l". ;¶' f) S77 dyra utrustningar och eftersom störningar i driften kan få mycket allvarliga konsekvenser, liksom en spridning av eld i omgivnin- gen, exempelvis i byggnader, sá föreligger mycket starka argument för att förhindra att brand uppkommer. Vid befintlig teknik löses detta genom att alla angränsande organiska material i exempelvis komponenter, nbnsterkort och kablage blandas eller syntetiseras med ämnen som verkar kvävande på eld.

En sådana ämnen är organiska bromföreningar eller QIUPP föreningar med andra halogener. Lågmolekylära bromföreningar, som bildas vid eld, har en mycket uttalad effekt att kväva eld. Ett mycket vanligt exempel utgör användningen av bromerade epoxihartser, som utgör en monomer, vid tillverkningen av epoxiplast, som används i halvledarkapslar och epoxibaserade mönsterkort.

Ett problem med detta är att det vid tillverkningen av monomeren, det bromerade epoxihartset, gärna vill bli kvar rester av bromidjoner, eller làgmolekylära bromföreningar som senare kan hydrolyseras så att bromidjoner bildas, varvid kraftiga störnin- gar av den elektriska funktionen och elektrolytisk korrosion erhålles genom jonledning via bromidjonerna. Detta löses genom särskilda åtgärder för rening i samband med den organiska syntesen, vilket bidrar till att materialet blir dyrt. Ett annat problem som föreligger vid fabrikationsmässig hantering av bromerade epoxihartser är föreningarnas höga viskositet och vid ett Ett smältpunkt, som gör det svårt att hantera hartsblandningen exempelvis impregneringen av glasfiberväv, vilken utgör halvfabrikat vid tillverkning av laminat för mönsterkort. tredje problem som under senare år blivit alltmer uppmärksammat är de långsiktiga miljöeffekter som halogenerade organiska ämnen ger upphov till vid införandet i ekosfären. Dessa miljöeffekter ar av tre slag: a) Halogener i stratosfärai omsätter ozon till syrgas så att ozonhalten minskar. Som exempel kan nämnas så kallade freoner som Dessa innehåller halogenerna har förbjudits vid tillverkning. fluor och klor. Brom är en halogen som i detta sammanhang har en 10 15 20 25 30 3 (_ q sol 877 ännu mer uttalad förmåga att omsätta ozon till syrgas. Minsknin- gen av ozonet har till följd en ökad strålning av skadligt ultraviolett ljus mot jordytan. b) Organiska halogenföreningar, inklusive bromföreningar, bildar vid uppvärmning förstadier till dioxiner, vilka utgör ett mycket farligt miljögift. c) Lågmolekylära halogenföreningar har effekten att absorbera värmestrålning inom ett våglängdsområde, som ligger inom samma område som värmestrålningen från jorden och ut i rymden har. ab.. absorberas av Dessutom ligger en stor del av dessa halogenföreningars ett koldioxid, vilken ju anses som den dominerande växthusgasen, och sorbtionsspektrum inom område som inte det allvarliga är alltså att halogenföreningar har förmågan att fördunkla det spektralfönster som koldioxiden har. Därför kan relativt små mängder halogenföreningar ha relativt stor inverkan på uppvärmningen av den undre atmosfären.

Konsekvenserna av ovanstående tre typer av miljöpåverkan är svåra att bedöma i kvantitativa termer. Översiktligt finns de beskrivna av Georg Witt i "Strålning och atmosfären - processer på gott och ont" publicerad i naturvetenskapliga forskningsrådets årsbok 1987, brominated flame retardants" institute 92:l33-148. samt av Christoffer Rappe i "Enwironmental impact of publicerad i plastic and rubber Plastmaterial som ingår som dielektrikum i elektriska kretsar och som innehåller halogenerade flamskyddsmedel, särskilt då brom, är visserligen relativt stabila och sönderdelas inte under sina normala driftsförhållanden. Möjligen kan låga halter frigöras under tillverkningen av halvfabrikat. Den stora och svårbedömda miljörisken består i att dessa material, efter sin användning i kompostering att elektriska kretsar, sönderdelas genom exempelvis eller förbränning. De kommer därvid förr eller senare sönderdelas och den sammanlagt stora och ökande mängden elektro- nikskrot utgör därför ett latent stort problem. 10 15 20 25 30 CJ" íliš “7 RJ! W / Även andra flamdämpande medel förekommer, men dessa medför oftast försämrade elektriska egenskaper i isolationsmaterialet.

Vid de ovan beskrivna sätten blir valmöjligheten av komponenter, vid plastformuleringen, starkt begränsad varför de bästa tänkbara elektriska egenskaperna, såsom exempelvis hög elektrisk genom- slagshállfasthet, förlustfaktor, låg relativ dielektricitetskonstant och låg inte kan erhållas, vilket även detta utgör ett problem.

RzDoGöRs LsI-z rön UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning utgör en anordning som förhindrar brand i elektronik och ändamålet är att lösa de ovan nämnda problemen, som är förknippade med användning av etablerad teknik.

Anordningen består av ett hölje som omsluter elektronikkretsen och eai mot elektronikkretsen omgivande gas- eller vätskevolym, vars syrehalt är så låg att förbränning av organiskt material ej kan underhållas. Höljet som innesluter den nämnda gas- eller vätskevolymen består av ett material som är så diffusionstätt att syrehalten, under elektronikens livslängd, inte kan stiga genom syrediffusion från den omgivande luften till en så hög halt att brand kan underhållas. Höljets skarvar är även de av motsvarande täthet.

Anordningen löser de problem som omnämns ovan vid beskrivningen etablerad teknik. mönsterkort och kablar blir det möjligt att använda material som av Såsom isolationsmaterial i komponenter, är både billigare, har bättre tekniska egenskaper och som är helt ofarliga ur miljöskyddssynpunkt.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsexempel och med hänvisning till bifogade ritning.

FIGURBESICRIVNING Figur l visar ett tvärsnitt av en utföringsform av anordningen. 10 15 20 25 30 35 5 592 av? tvärsnitt av en del av anordningen Figur 2 visar ett uppförstorat i en annan utföringsform.

EÜREDRAGEN UTEöRINGsFoRM Några olika utföringsformer beskrivs nedan med hänvisning till de bifogade figurerna. De beskrivna utföringsformerna kan variera på olika sätt, varvid föreliggande uppfinning endast begränsas av de bifogade patentkraven.

Figur l visar en elektronikkrets 1 och en omgivande gasvolym 2 som innesluts av ett hölje 3. Höljet 3 består av ett laminat av metallfolie 4, mot den omgivande luften 6, och ett termoplast- skikt 5, mot den inneslutna gasvolymen 2. Metallfolien. 4 och termoplastskiktet 5 har god vidhäftning mot varandra. Höljet 3 är tillslutet i skarvar 7 genom att det laminat som höljet 3 består av smältsvetsas så att en fog bildas mellan de på laminatets 3 Den gasvolym 2 som insida befintliga termoplastskikten 5. omsluter elektronikkretsen 1, helt eller delvis, syrgas att de organiska materialen som ingår i elektronikkretsen det höljets 3 även om fel i elektronikkretsen 1 leder till okontrol- har så låg halt l eller omgivande termoplastskikt 5 ej kan antändas, lerad och kraftig överhettning. folien 4 gör att gaspermeabiliteten genom höljet 3 är så låg att Den i höljet 3 ingående metall- syrgas från den omgivande luften 6 under elektronikens livslängd ej kan diffundera in i gasvolymen 2, mellan elektronikkretsen 1 och höljet 3, i en sådan mängd att den ökade syrekoncentrationen kan medföra antändning eller underhålla brand vid överhettning. ytterligare kan flera lager plastskikt 5 förbättra gastätheten att metallfolie 4 För med mellanliggande arrangeras i Vid skarvarna 7 är skarvzonen relativt förhållande till laminatet till höljet 3. bred, varvid diffusionssträckan blir lång i arean vinkelrät mot diffusionsriktningen vid diffusion av syrgas från den omgivande luften 6 till gasvolymen 2 inuti höljet 3, varför mängden som kan diffundera in genom skarvarna inte heller den är tillräcklig för att höja syrekoncentrationen till en sådan nivå att antändning riskeras vid överhettning under elektronikens livslängd. Vid brand i omgivningen är höljets 3 ytteryta täckt av l0 15 20 25 30 i t J | \_ ízmr/ 0/1' fw v metallfolie 4 till en sådan grad att antändning inom rimlig tid ej blir resultatet.

Som en variant pà denna utföringsform kan volymen 2 som omsluter elektronikkretsen l och innesluts av höljet 3 helt eller delvis vara fylld med en isolerande vätska, vars syfte kan vara att underlätta värmetransport vid kretsens l normala funktion samt att bidra till att kapseln bibehåller en konstant volym vid variationer av tryck och temperatur. Vid detta fall får ej syrekoncentrationen i volymen 2 vara så stor att utfällning av syrgas sker vid uppvärmning och på grund av minskad löslighet vid den förhöjda temperaturen, till en sådan grad att mängden syrgas kan underhålla eld.

Figur 2 visar en variant på anordningen där elektronikkretsen l omsluts av en syrgasfri gasvolym 2 och höljet 3 består av en 4 ett plastskikt 5 smältsvetsning som bildar fogen 7. Utanpà metallfolien 4 är en metallfolie och som är lämpat för den beläggning av 'plastmaterial 8 som i kombination. med den vär- meledande metallfolien 4 inte kan underhålla eld. Exempel på sådant plastmaterial 8 utgör silikonelastomer, som vid förbrän- ning med syre bildar ett kvävande ytterskikt av kiseldioxid. Det yttre plastmaterialet 8 kan även innehålla aluminiumhydroxid, Al2Oy3H¿O, fyllnadsmedel, avspaltning av vatten vid uppvärmning. Aluminiumhydroxid, kan i direktkontakt med vilket verkar släckande genom SOIII SOIII medför försämrade elektriska egenskaper, elektroniken l ej användas, men är i detta fall avskilt från elektroniken l och den omgivande gasvolymen 2 av metallfolien 4.

Såsom ytterligare en variant kan volymen 2 vara helt eller delvis fylld med ett fast material, exempelvis plast, varvid liknande syften och krav föreligger som när volymen 2 är fylld med vätska.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till den ovan beskrivna och på ritningen visade utföringsformen, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (4)

\1 (fi Û) i *2 8 7 7 PATENTmAv

1. l. Anordning som förhindrar uppkomst av brand i elektronik, varvid elektroniken utgörs av en krets som ar anordnad på ett substrat, (3), volym vilken anordning innefattar ett diffusionstätt nolje som innesluter elektronikkretsen (l) (2), gashalt, och en denna omgivande varvid volymen (2) innefattar ett medium med låg syr- och varvid höljets (3) yttersida (8) ar luft, tillverkad av ett material som inte brinner i k a n n e : e c k n a d av att höljet (3) består av ett laminat av plast och ett eller flera lager metall eller ett eller flera lager kiseldioxid.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av mediet i volymen (2) mellan elektronikkretsen (1) och holjet (3) består av en gas.

3. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av mediet i volymen (2) mellan elektronikkretsen (l) och holjet (3) består av en vätska.

4. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av mediet i volymen (2) mellan elektronikkretsen (l) och noljet (3) består av en fast substans.