具有用于改善负载能力的覆层的无源电器件制造技术

本发明专利技术涉及一种具有中间层的无源电器件、尤其线圈，其中，所述中间层具有比所述无源电器件的以所述中间层覆盖的表面更小的热膨胀系数，并且在所述中间层上设置有等离子体聚合的、含碳的覆层，所述覆层具有碳含量，所述碳含量在与等离子体聚合的覆层的背向所述中间层的侧相距80nm的深度中测量，其中，所述等离子体聚合的覆层包括50至100原子％、优选地50至90原子％的碳含量或作为金属有机覆层，布置2至50原子％的碳含量，所述碳含量分别借助XPS测量。

Passive electrical appliances with overlays for improving load capacity

The invention relates to a passive electrical device with an intermediate layer, in particular a coil, in which the intermediate layer has a smaller thermal expansion coefficient than the surface covered by the intermediate layer of the passive electrical device, and a plasma-polymerized carbon-containing coating is arranged on the intermediate layer, which has a carbon content and the carbon content is a plasma-polymerized coating. The plasma-polymerized coatings comprise 50 to 100 atoms, preferably 50 to 90 atoms per cent of carbon, or as metal-organic coatings, with 2 to 50 atoms per cent of carbon, respectively, measured by XPS.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于改善负载能力的覆层的无源电器件
本专利技术涉及一种具有中间层的无源电器件、尤其线圈，其中中间层具有比电器件的覆盖有中间层的表面更小的热膨胀系数，并且在所述中间层上设置有等离子体聚合的含碳的覆层。此外，本专利技术涉及相应的等离子体聚合的覆层的应用，用于改善无源电器件上的中间层的热学的和/或机械的负载能力和/或介质的耐受性，尤其通过阻止连贯微裂纹的产生来改善。此外，本专利技术涉及一种用于制造具有中间层和设置在其上的等离子体聚合的覆层的无源电器件的方法——优选地，两个层具有电绝缘作用。
技术介绍
电子工业中的当前趋势在于，始终不断地减小电绝缘层或电绝缘覆层的层厚度。除了更高效利用结构空间的可行性之外，对此的原因也在于热阻因更小的层厚度而减小以及从中得出的在加热性能或散热性能方面的改善。在此，覆层的成分或在更大的层厚度的情况下包覆物是在能持续使用的温度范围的意义上使用中的限制。因此，常用的、经常基于有机的由铜线漆或硅酮包覆物构成的覆层能够实现至大约200℃或大约230℃的使用。所述最大值的短时间的超出(震荡)尽管有时是可能的，但是在较长的使用中导致绝缘材料的大多持久的热损伤并且由此导致绝缘特性的显著降低以及失效风险的明显升高。此外，在传统漆的情况下，在加热时结合因安装情况作用到电器件上的机械压力，存在局部的层厚度降低的风险。所述层厚度降低在出现的部位处导致绝缘能力的降低并且同样提高失效风险。此外，在大多数情况下，保护覆层的所需的厚度有不利作用，所述厚度通常大于0.1mm。这尤其适用于热学的加热(不良的热传递)以及最大可能的结构空间利用。此外，多个覆层材料才利用提高的厚度实现所要求的抗电压的击穿强度(包括安全裕量、根据VDE的典型要求：(使用电压+1000V)*2)。以下简短地总结最重要的或最常用的绝缘材料：-以硅酮对线的包覆(部分地具有玻璃纤维织物)：大多至200℃的使用——至230℃的震荡，至700V的电压值——在大约1.5mm的绝缘层厚度的情况下至2.5kV的峰值电压检验(线芯的厚度相关性)(3.5V/μm)-铜线漆-绝缘——基底：聚酯酰亚胺——“线漆是聚合物在大多数解析的溶剂混合物中的的溶液。所有线漆在特定的线涂装机器上漆装并且在300-600℃的情况下烘烤。在此，溶剂蒸发并且催化地燃烧。热量被用于加热设备。聚合物交联并且形成不可溶的膜。在焊接——也已经以刀刃或砂纸剥除的——铜漆线的情况下，可能释放少量的高毒性的甲苯-2,4二异氰酸盐，因此在商业的工作场地需要吸取设备。为了获得平滑的、同心的且无孔的膜，漆线通常在6至20次之间漆装且烘烤。作为经验法则，适用：漆膜构成铜漆线的重量的大约10％。由此增加的直径被称为增长。”——来源是：https://de.wikipedia.org/wiki/Kupferlackdraht-聚酯酰亚胺——除了其他不同改性的聚酰亚胺之外也参见卡普顿(短时间针对至大约400℃的载荷，在其他情况下最大大约250℃)。膜具有180V/μm范围中的击穿强度——膜厚度典型地是～0.1mm。但是，膜由于其相对的刚性并且在高弯曲半径的情况下由于有限的裂纹伸展不适用于多种3-D几何形状。-精细云母：例如K-ThermAS-M600/800：至800℃短时间并且700℃持久地，击穿强度大约20kV/mm(20V/μm)——缺点是0.5-75mm的大的生产技术的层厚度——由以硅树脂浸渍的云母纸构成的结构在高压和高温下制造→因此，高温层压材料具有比较高的层厚度。-聚芳醚酮(PAEK)：“聚醚酮(简称PEK)是如下聚合物，在其分子的主链中，交替地出现酮功能性和醚功能性。最常见的是聚芳醚酮(PAEK)，其中，在官能团之间相应地存在链接在(1,4)-位置中的芳基”。这些芳基能够耐受许多化学制剂并且至大约250℃且至～20kV/mm(20V/μm)击穿强度可以持久地使用。但是，为了充足的绝缘值，需要高的层厚度。-陶瓷覆层：ο用于施加陶瓷保护层(0.1-5mm厚度)的水-等离子体技术：击穿强度在至最大1400℃的温度下根据陶瓷至大约3-4kV/mm(3-4V/μm)——但是非常脆，并且难以施加到复杂的几何形状上，特别是在几何形状对于覆层过程必须伸展(所需的缝隙可达性)并且之后浸入到装配中的情况下如此。ο与覆层不同——灌封材料：用于灌封以陶瓷填充的灌封材料的可行性——有时温度稳定至>1000℃——在足够小的填充材料颗粒的情况下相对好的缝隙可达性——在更大层厚度(>100-150μm)的施加中可使用。-陶瓷纺织品(软管式的外罩)：多晶的金属氧化物纤维处理成织物——丝直径～10-12μm，至大约1200℃的热耐受连带直至35kV/mm的击穿强度，能够使用为织物子层，但是具有大的厚度(0.5-1.2mm)并且仅适用于绕线——由此可以受限地适用于3D几何形状。DE10131156A1描述一种具有25至50原子％的碳含量的聚合的等离子体覆层并且但只是非常笼统地说明在衬底与聚合的等离子体覆层之间的可能的中间层。然而，所述衬底不涉及无源电器件并且DE10131156A1没言及据称可能的中间层的本性。EP1260606A2描述了具有低介电常数的材料以及CVD方法，但是同样不涉及无源电器件。DE102014224798A1描述了一种电磁开关设备的接触单元，所述接触单元具有介电地借助等离子体覆层方法产生的盖层，所述盖层要用作用于电磁开关设备、尤其功率开关设备以及必要时功率开关或故障电流保护开关的器件，以便提供尤其漏电强度以及改善的机械的滑移特性。仅非常笼统地提及，在开关设备与盖层之间还可考虑一个或多个功能层，然而没有关于功能层的详细说明。DE102013110394A1公开一种具有耐电压的、电绝缘的多层覆层的设备，其中，存在中间层(“下层”)，所述中间层可以包含由DLC(类金刚石碳)构成的子层或由Al2O3、SiOx、SiNx、Ta2O5、HfO2、TiO2或ZrO2构成的子层，并且包括电器件如层电容器。覆层的延伸性未描述。DE19608158C1描述了对于等离子体覆层的技术背景。
技术实现思路
在所描述的现有技术的背景下，本专利技术的任务是，说明一种无源电器件，其利用层系统保护，所述层系统克服多个上述缺点。尤其期望的是，该层系统包括电器件的表面的常用的钝化部，是相对地成本有利的，可以确保好的导热性，即使在相对高的温度下仍然始终具有好的击穿强度和/或是对机械的、化学的和/或物理的负荷的好的保护。此外，无源电器件应该优选地在其层系统方面保留灵活性，使得在施加层系统之后可以有一定的变形，而不出现所期望的效果的损失。所述任务通过具有中间层的无源电器件、尤其线圈来解决，其中中间层具有比电器件的以中间层覆盖的表面更小的热膨胀系数，并且在所述中间层上设置有等离子体聚合的、含碳的覆层，所述覆层具有在与等离子体聚合的覆层的背向中间层的侧相距80nm的深度中测得的碳含量，其中，等离子体聚合的覆层包括50至100原子％、优选地50至90原子％的碳含量或作为金属有机覆层设计有2至50原子％的碳含量，所述碳含量相应地借助XPS并且参照以XPS检测的原子的总数来测量。原则上已知，使具有比经覆层的表面更小的热膨胀系数的层的无源电器件电绝缘或保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有中间层的无源电器件、尤其线圈，其中，所述中间层具有比所述电器件的以所述中间层覆盖的表面更小的热膨胀系数，并且在所述中间层上设置有含碳的等离子体聚合的覆层，所述覆层具有碳含量，所述碳含量在与所述等离子体聚合的覆层的背向所述中间层的侧相距80nm的深度中测量，其中，所述等离子体聚合的覆层包括50至100原子％、优选地50至90原子％的碳含量或作为金属有机覆层，布置2至50原子％的碳含量，所述碳含量分别借助XPS测量并且以借助XPS检测的原子来计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.04 DE 102016214493.61.一种具有中间层的无源电器件、尤其线圈，其中，所述中间层具有比所述电器件的以所述中间层覆盖的表面更小的热膨胀系数，并且在所述中间层上设置有含碳的等离子体聚合的覆层，所述覆层具有碳含量，所述碳含量在与所述等离子体聚合的覆层的背向所述中间层的侧相距80nm的深度中测量，其中，所述等离子体聚合的覆层包括50至100原子％、优选地50至90原子％的碳含量或作为金属有机覆层，布置2至50原子％的碳含量，所述碳含量分别借助XPS测量并且以借助XPS检测的原子来计。2.根据权利要求1所述的具有中间层的无源电器件，其中，所述中间层选自陶瓷层的组中，所述陶瓷层优选地基于TiO2、SiO2、Al2O3、TixNy或BN，更优选地基于阳极氧化层。3.根据前述权利要求中任一项所述的具有中间层的无源电器件，其中，所述中间层包含交联的和/或未交联的油和/或交联的和/或未交联的硅油和/或在所述中间层与所述等离子体聚合的层之间存在由交联的油或交联的硅油构成的区。4.根据前述权利要求中任一项所述的具有中间层的无源电器件，其中，所述等离子体聚合的覆层包括硅。5.根据前述权利要求中任一项所述的具有中间层的无源电器件，其中，所述器件的以所述中间层覆盖的表面由铜、铝或包括铜和/或铝的合金构成。6.根据前述权利要求中任一项所述的具有中间层的无源电器件，其中，所述等离子体聚合的覆层具有-≥2.5％的裂纹伸展，和/或-待借助纳米压痕测量的在2GPa至6GPa、优选地3.1GPa至6GPa的范围中的硬度。7.根据前述权利要求中任一项所述的具有中间层的无源电器件，其中，所述等离子体聚合的覆层包括能够通过借助XPS在与所述等离子体聚合的覆层的背向所述中间层的侧相距80nm的深度中测量所确定的含量，优选地具有：5至40原子％、优选地20至32原子％的硅和/或30至70原子％、优选地40至64原子％的氧，以在所述覆层中...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪尔克·扎尔茨，拉尔夫·维尔肯，斯特凡·迪克霍夫，马尔特·伯查特，克里斯托弗·德勒，克里斯托夫·雷古拉，弗朗茨约瑟夫·韦斯特曼，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE