电绝缘材料和模制电气设备制造技术

实施方式的电绝缘材料具有环氧树脂(1)、以重量比85：15～50：50混合有氧化镁(3)和二氧化硅(2)的无机粒子填料、和固化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及电绝缘材料和模制电气设备(molded electrical apparatus)。
技术介绍
以往，对用环氧树脂将真空阀这样的电气部件(electrical memeber)进行模制(模塑，molded)而成的模制电气设备来说，由于热膨胀系数不同的多个部件被埋入到绝缘层中，一直使用提高抗裂性的电绝缘材料。但是，影响抗裂性的无机粒子填料的圆球状二氧化硅，在考虑制造过程时，对于使用大量树脂的模制电气设备来说，在成本上来说不利。另一方面，作为比较廉价的无机粒子填料，已知有氧化镁(MgO)。由于氧化镁的导热性优异，因此，对于要求耐热性的半导体的密封材料来说，大量使用氧化镁。但是，氧化镁的热膨胀系数为13.1ppm/K，与二氧化硅等相比高几个数量级，因此抗裂性的提高有限。因此，在模制电气设备中，作为无机粒子填料，期望一边使用企图通过大规模生产而降低成本的氧化镁，一边有效地引出二氧化硅的作用，抑制作为电绝缘材料整体的热膨胀系数，由此提高抗裂性。予以说明，最近的模制电气设备存在大容量化的倾向，受大的温度上升的印象，需要保持优异的导热性。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2002-015621号公报专利文献2：特开2012-188629号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术要解决的课题在于，提供使用氧化镁作为无机粒子填料、且兼具优异的导热性和抗裂性的电绝缘材料和模制电气设备。解决课题的手段实施方式的电绝缘材料具有环氧树脂、以重量比85：15～50：50混合有氧化镁和二氧化硅的无机粒子填料、和固化剂。附图说明[图1]是说明实施方式的电绝缘材料的放热途径的概略图。[图2]是示出由实施方式的电绝缘材料模制而成的模制母线的构成的局部截面图。[图3]是示出由实施方式的电绝缘材料模制而成的模制真空阀的构成的局部截面图。[图4]是示出实施例和比较例的电绝缘材料的成分的图。[图5]是示出由实施例和比较例的电绝缘材料模制而成的供试板的诸特性的测定结果的图。具体实施方式以下，参照附图说明实施方式。(电绝缘材料)实施方式的电绝缘材料具有：环氧树脂、以重量比85：15～50：50含有(混合有)氧化镁和二氧化硅的无机粒子填料、和固化剂。图1是说明电绝缘材料的放热途径的概略图。向环氧树脂1中填充规定量的二氧化硅2和氧化镁3，认为热传递如虚线箭头所示，是通过在彼此接近的氧化镁3之间传递来进行的。为了保持这样的途径，电绝缘材料具有以重量比85：15～50：50混合有(含有)氧化镁3和二氧化硅2的无机粒子填料。另外，含有氧化镁3和二氧化硅2的无机粒子填料相对于电绝缘材料全体的体积百分比优选为45～51体积％。予以说明，无机粒子填料相对于电绝缘材料全体的体积百分比超过60体积％时，环氧树脂的粘度提高，不适于模制作业。另外，只要使氧化镁3的粒径小于二氧化硅2的粒径，氧化镁3就能均匀地分散扩大，从而改善热传递。因此，通过将在其他领域中大量使用的、因大规模生产效果而在成本上具有工业价值的氧化镁3与规定量的二氧化硅2混合，不仅能抑制热膨胀系数的提高，而且能保持良好的导热系数。由这样的电绝缘材料来模制电气部件，能够发挥优异的抗裂性和导热性。(模制电气设备)图2示出在棒状的铝制中心导体4的周围，具备使用实施方式的电绝缘材料的绝缘层5的模制母线的构成的局部截面图。绝缘层5的轴向两端成为锥形的界面连接部。在绝缘层5的外周可设置接地层。铝的热膨胀系数为23.0ppm/K，可与由实施方式的电绝缘材料制成的绝缘层5的热膨胀系数相同，因此可提高抗裂性。另外，由于从绝缘层5的放热特性提高，因此可实现大容量化。电绝缘材料的热膨胀系数优选等于或略大于构成电气部件的材料的热膨胀系数。予以说明，对于中心导体4来说，可使用比铝的热膨胀系数小的电解铜。接着，图3是示出在具有自由接触分离的一对接点的真空阀6上设置由黄铜制成的电场缓和环7、具备使用实施方式的电绝缘材料的绝缘层8的模制真空阀的构成的局部截面图。绝缘层8的轴向两端成为锥形的界面连接部。在绝缘层8的外周可以设置接地层。铜的热膨胀系数为18.0～23.0ppm/K，由于等于或小于由实施方式的电绝缘材料构成的绝缘层8的热膨胀系数，因此可实现抗裂性的提高。另外，可促进从容易发热的接点的放热。可使用氧化铝陶瓷、铁合金等多种材料用于真空阀6，通过控制热膨胀系数，可以提高抗裂性。在此，中心导体4和真空阀6是构成受配电设备的电气部件。将该电气部件埋入到绝缘层5或8中而成的设备成为模制电气设备。电气部件被绝缘层5或8覆盖。根据实施方式的电绝缘材料，由于将在氧化镁3中混合规定量的二氧化硅2的无机粒子填料填充到作为热固性基体树脂的环氧树脂1中，因此电绝缘材料不仅能抑制热膨胀系数上升，而且能保持良好的导热系数(导热率)。另外，其中的电气部件由该电绝缘材料模制而成的模制电气设备含有多种埋入其中的材料，可提高模制电气设备的抗裂性和放热特性。实施方式中，使用混合有(含有)氧化镁3和二氧化硅2的无机粒子填料进行了说明，但在无机粒子填料中可进一步混合氧化铝、氮化硼等。另外，在无机粒子填料中混合橡胶粒子等柔软粒子时，可以提高韧性。实施例以下，参照实施例详细说明。予以说明，本专利技术并不限定于这些实施例。参照图4、图5说明电绝缘材料的成分、以及由该电绝缘材料模制而成的供试板的热膨胀系数和导热系数(thermal conductivity，导热率)的测定结果。模制为一般的铸造(casting)，另外，热膨胀系数和导热系数的测定以相关的JIS标准为基准。(比较例1)比较例1是使用二氧化硅作为无机粒子填料的以往的电绝缘材料，热膨胀系数为20.5ppm/K、导热系数为0.5W/m·K。二氧化硅为球状，其粒径为10～50μm。在以下的比较例、实施例中采用的也相同。(比较例2)比较例2是将无机粒子填料全部替换为氧化镁的电绝缘材料，热膨胀系数为25.2ppm/K、导热系数为1.6W/m·K。氧化镁的粒子的形状为使角变为圆角的程度，其粒径与二氧化硅相同，为10～50μm。在以下的实施例中均相同。其结果，导热系数良好，为比较例1的约3倍，但热膨胀系数显著提高，大于埋入到上述模制电气设备中的电气部件的热膨胀系数。(实施例1)在实施例1中，作为无机粒子填料，将氧化镁和二氧化硅以重量比85：15混合，填充到环氧树脂中。无机粒子填料的体积百分比为51体积％。其结果，热膨胀系数为23.0ppm/K、导热系数为1.4W/m·K。热膨胀系数变成等于埋入到上述模制电气设备中的电气部件的热膨胀系数，导热系数为比较例1的约3倍。(实施例2)在实施例2中，将氧化镁和二氧化硅以重量比50：50混合，填充到环氧树脂中。无机粒子填料的体积百分比与实施例1相同，为51体积％。其结果，热膨胀系数、导热系数均良好。(实施例3)在实施例3中，将氧化镁和二氧化硅与实施例2同样地按重量比50：50混合，填充到环氧树脂中。无机粒子填料的体积百分比为45体积％。其结果，热膨胀系数为23.0ppm/K、导热系数为0.8W/m·K。导热系数为比较例1的约1.6倍。虽然说明了本专利技术的几个实施方式，但这些实施方式只是作为例子提示，并不意图限定本专利技术的范围。这些新的实施方式能够以本文档来自技高网...

【技术保护点】
电绝缘材料，其特征在于，具有：环氧树脂、以重量比85：15～50：50含有氧化镁和二氧化硅的无机粒子填料、和固化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.12 JP 2014-0486011.电绝缘材料，其特征在于，具有：环氧树脂、以重量比85：15～50：50含有氧化镁和二氧化硅的无机粒子填料、和固化剂。2.权利要求1所述的电绝缘材料，其特征在于，将所述无机粒子填料设定为45～51体积％。3.权利要求1或2所述的电绝缘材料，其特征在于，所述氧化镁的粒径小于所述二氧化硅的粒径。4.模制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：小宫玄，今井隆浩，竹内美和，宫内康寿，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP