具有包封外壳的电设备制造技术

技术编号:18466544 阅读:40 留言:0更新日期:2018-07-18 16:18
提出了一种具有电构件(12)的电设备(10),所述电构件由具有粘合剂外壳(22)的包封外壳(20)至少部分地包封。在这种情况下,所述包封外壳(20)具有热缓冲颗粒(24),所述热缓冲颗粒布置在所述粘合剂外壳(22)中并且还被构造为在吸收由电构件(12)释放的热量(26)的至少一部分的情况下经历相变。

Electric equipment with enveloping enclosure

An electric device (10) with an electric component (12) is presented, which is at least partially sealed by the enclosure (20) with an adhesive shell (22). In this case, the envelope (20) has a heat buffer particle (24), which is arranged in the adhesive shell (22) and is also configured to undergo phase change in the case of at least part of the heat (26) released by the electrical component (12).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有包封外壳的电设备
本专利技术涉及一种具有电构件的电设备,所述电构件由包封外壳至少部分地包封,以及本专利技术涉及一种用于制造这样的电设备的方法。
技术介绍
如今,最重要的是功率电子模块和鲁棒的传感器系统的可靠性和效率的提高以及成本的降低。当前的包封材料(环氧化合物、硅树脂化合物)被限制到低于200℃的温度范围。通过使包封材料的温度范围开拓直至300℃或350℃,可以使现代功率半导体(例如SiC)的工作范围扩展得超过200℃,而不必放弃包封材料的附加功能(例如保护以防周围环境影响、经改善的热流)。从DE102013112267A1公知一种半导体模块,其具有由不同的粘合剂类型构成的覆盖半导体模块的包封外壳。在这种情况下,包封外壳具有填料,所述填料具有高的导热能力。
技术实现思路
本专利技术的主题是一种具有电构件的电设备,所述电构件由具有粘合剂外壳的包封外壳至少部分地包封,其中包封外壳还具有热缓冲颗粒,所述热缓冲颗粒布置在粘合剂外壳中并且还被构造为在吸收由电构件释放的热量的至少一部分的情况下经历相变。本专利技术的主题还是一种用于制造具有电构件的电设备的方法,所述电构件由具有粘合剂外壳的包封外壳至少部分地包封,该方法具有如下步骤:-提供粘合剂外壳;-将热缓冲颗粒混合到粘合剂外壳中,其中所述热缓冲颗粒被构造为在吸收由电构件释放的热量的至少一部分的情况下经历相变;-将具有带热缓冲颗粒的粘合剂外壳的包封外壳涂覆到电构件上,使得包封外壳至少部分地包封电构件;而且-对包封外壳进行热处理。本专利技术的主题还是具有粘合剂外壳和热缓冲颗粒的外壳作为用于电设备的电构件的包封外壳的应用,其中热缓冲颗粒布置在粘合剂外壳中并且还被构造为在吸收由电构件释放的热量的至少一部分的情况下经历相变。电构件例如可以是半导体器件、传感器元件、电感、电容、电池组电池、电池组模块或整个电路。然而,在本专利技术的范围内,电构件可以被理解为任何有源的和无源的器件或高功率器件。在这种情况下,该电设备可具有载体衬底,电构件布置在所述载体衬底上。在本专利技术的范围内,粘合剂可以被理解为无机的无金属的水合粘结剂。在这种情况下,粘合剂水合地硬化,也就是说与水在形成稳定的不能溶解的化合物的情况下进行化学反应。在这种情况下,粘合剂可以在该方法开始时或在水合作用之前被构造为细磨的粉末,所述细磨的粉末与水或添加物水在形成水合物的情况下发生反应、凝固和硬化。在此,水合物可构造针状物和/或薄板,所述针状物和/或薄板交织在一起并且因此导致粘合剂的强度高。与此相反,磷酸盐粘合剂不是水合地硬化。在形成盐凝胶的情况下进行酸-碱反应,所述盐凝胶稍后凝固成大多无定形的外壳。在酸-碱反应的情况下交换H+(氢离子)。粘合剂主要可以由铝酸钙组成并且在水合作用期间构造铝酸钙水合物。有利的是,粘合剂外壳具有高铝水泥、尤其是由高铝水泥组成。高铝水泥(简称CAC)在欧洲根据DINEN14647来调节。高铝水泥主要由铝酸一钙(CaO*Al203)组成。高铝水泥例如可具有如下成分:-Al203:大于或等于67.8重量百分比;-CaO:小于或等于31.0重量百分比;-Si02:小于或等于0.8重量百分比;-Fe203:小于或等于0.4重量百分比。在本专利技术的范围内,热缓冲颗粒可以被理解为颗粒状的填料。热缓冲颗粒可以在混合到粘合剂外壳中的步骤之前粉末状地来构造。然而,热缓冲颗粒也可以具有液态成分。因此,热缓冲颗粒可以作为溶液或弥散物或悬浮物、例如具有水成分的溶液或弥散物或悬浮物而存在。热缓冲颗粒可以被混合到干燥的粘合剂外壳或粘合剂粉末混合物中,也就是说在必要时混入添加物水之前被混合到干燥的粘合剂外壳或粘合剂粉末混合物中。但是,热缓冲颗粒也可以被混合到湿的粘合剂外壳或粘合剂粉末混合物中,也就是说在必要时已经混入添加物水之后被混合到湿的粘合剂外壳或粘合剂粉末混合物中。热缓冲颗粒可具有在大于或等于0.1μm至小于或等于0.4mm的范围内的颗粒直径D50。在这种情况下,热缓冲颗粒被构造为在吸收确定的热量的情况下经历相变。在本专利技术的范围内,相变可以被理解为物态的转换,其中热缓冲颗粒在该转换时没有经历温度变化或只经历小的温度变化。在这种情况下,热缓冲颗粒可以被构造为:在吸收由电构件释放的热量时从固态的物态转变成液态的物态。公知的是:在物质熔化时、也就是说在从固相转变成液相时,消耗、也就是说吸收热量,只要有液态的状态存在,所述热量就隐藏地被储存;而所述隐藏的热量在凝固时、也就是说在从液相转变成固相时重新变得不受约束。在本专利技术的范围内,包封外壳可以被理解为任何类型的封装(Packaging)。包封外壳可以被构造为粘合剂复合材料。也就是说,换言之,包封外壳可具有带填充物的粘合剂基质以及热缓冲颗粒。包封外壳可具有如下成分:-粘结剂高铝水泥:大于或等于8重量百分比至小于或等于47重量百分比(例如SECAR71);-反应试剂水:大于或等于10重量百分比至小于或等于28重量百分比;-热缓冲颗粒:大于或等于4重量百分比至小于或等于30重量百分比;-填充物:大于或等于25重量百分比至小于或等于82重量百分比。填充物可以从由如此材料组成的组中选择:-Al2O3:细的d50大约1μm至粗的d50大约150-200μm;-Alpha-Si3N4:细的大约1μm至粗的大约100μm;-Hex.BN:细的大约15μm至粗的大约250μm;-SiC:细的大约10-50μm至粗的大约600μm;-AlN:细的大约1μm至粗的大约100μm。在本专利技术的范围内,热处理的步骤可包括水合步骤和/或凝固步骤和/或干燥步骤和/或时效硬化步骤。热处理可包括在退火炉中的退火步骤。热处理可以在大于或等于40℃至小于或等于95℃的范围内进行。因此,按照本专利技术可能的是:通过添加热缓冲颗粒,根据要求有针对性地调整包封外壳的热特性并且尤其是使包封外壳的吸热能力显著提高,所述热缓冲颗粒被构造为在吸收由电构件释放的热量的至少一部分的情况下经历相变。也就是说,换言之,不是应该提高包封外壳的导热能力以便将电构件的热量尽可能快地释放给周围环境,而是更确切地说,通过借助于相变提高吸热能力来实现高的热缓冲并且借此实现热过载能力。在这种情况下,通过吸收以转换能量的形式的热量、例如熔化热来实现热缓冲。在此,本专利技术利用了如下效应:在相变时或在相变期间,尽管吸热,热缓冲颗粒的温度仍在很大程度上保持恒定并且因此可以由热缓冲颗粒短时间地吸收很高的脉冲功耗,而在此没有使包封外壳或电构件承受热负荷。因此,根据时效硬化或者在运行时的负荷,包封外壳的导热能力可以有利于热容量地更低地来构建,以便针对相应的应用实现导热能力与热容量之间的特定的最佳效果并且借此调整或优化工作状态。因此,可以提供如下电设备,所述电设备在运行期间在高功耗峰值的情况下是特别稳健的并且提供对电构件的保护以防过热。还有利的是:热缓冲颗粒的相变是可逆的,使得热缓冲颗粒被构造为在释放由电构件吸收的热量的至少一部分的情况下经历相变。在这种情况下,固态的热缓冲颗粒例如可以在吸收热量的情况下首先熔化,以便紧接着在缓慢地释放热量的情况下重新凝固。通过该措施,可以重复地相继经历吸热和放热过程,使得可以保证对电构件的长期的过热保护。还有利的是:热缓冲颗粒具有如下材料或者由如下材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有电构件(12)的电设备,所述电构件由具有粘合剂外壳(22)的包封外壳(20)至少部分地包封,其特征在于,所述包封外壳(20)具有热缓冲颗粒(24),所述热缓冲颗粒布置在所述粘合剂外壳(22)中并且还被构造为在吸收由电构件(12)释放的热量(26)的至少一部分的情况下经历相变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.26 DE 102015223422.31.具有电构件(12)的电设备,所述电构件由具有粘合剂外壳(22)的包封外壳(20)至少部分地包封,其特征在于,所述包封外壳(20)具有热缓冲颗粒(24),所述热缓冲颗粒布置在所述粘合剂外壳(22)中并且还被构造为在吸收由电构件(12)释放的热量(26)的至少一部分的情况下经历相变。2.根据权利要求1所述的电设备(10),其特征在于,所述粘合剂外壳(22)具有高铝水泥或者由高铝水泥组成。3.根据权利要求1或2所述的电设备(10),其特征在于,所述热缓冲颗粒(24)的相变是可逆的,使得所述热缓冲颗粒被构造为在释放由所述电构件(12)吸收的热量(26)的至少一部分的情况下经历相变。4.根据上述权利要求之一所述的电设备(10),其特征在于,所述热缓冲颗粒(24)被构造为:在吸收由所述电构件(12)释放的热量(26)时从固态的物态转变成液态的物态。5.根据上述权利要求之一所述的电设备(10),其特征在于,所述热缓冲颗粒(24)具有如下材料或者由如下材料组成,所述材料具有在大于或等于150℃至小于或等于350℃的范围内、尤其是在大约300℃的相变温度。6.根据上述权利要求之一所述的电设备(10),其特征在于,所述热缓冲颗粒(24)具有如下材料或者由如下材料组成,所述材料从由如下材料构成的组中选择:相变材料、金属合金、尤其是In-Bi-Sn、塑料和玻璃。7.根据上述权利要求之一所述的电设备(10),其特征在于,所述热缓冲颗粒(24)的关于所述包封外壳(20)的总重量的份额在大于或等于4重量百分比至小于或等于30重量百分比的范围内。8.根据上述权利要求之一所述的电设备(10),其特征在于,所述热缓冲颗粒(24)布置在所述粘合剂外壳(22)中。9.根据上述权利要求之一所述的电设备(10),其特征在于电绝缘层(28),所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员:A哈策尔G黑吉特曼S欣德贝格尔T皮尔克F施特温L埃普勒P施特迪勒
申请(专利权)人:罗伯特·博世有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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