CH493916A

CH493916A - Umhülltes elektrisches Bauelement, insbesondere Glimmer-Kondensator

Info

Publication number: CH493916A
Application number: CH655467A
Authority: CH
Inventors: John Whitby Francis
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1966-05-10
Filing date: 1967-05-09
Publication date: 1970-07-15
Also published as: GB1138976A; NL6706510A; BE698252A

Description

Umhülltes elektrisches Bauelement, insbesondere Glimmer-Kondensator
Die Erfindung bezieht sich auf lein nanhülltes elektrisches Bauelement, insbesondere auf einen Glimmer Kondensator, dessen Umhüllung aus ausgehärteter Kunststoffmasse auf Epoxydbasis besteht. Das Bedürfnis für die Erfindung besteht besonders bei solchen elektrischen Bauelementen, die ab einer bestimmten relativen Luftfeuchte deutliche Änderungen ihrer elektrischen Eigenschaften zeigen. Als Beispiel hierfür sei der ungeschützte Glimmer-Kondensator genannt, der bekanntlich ab etwa 60 % relativer Luftfeuchte seine Kapazität ändert. Je nach Anforderung an Konstanz und Klimafestigkeit werden deshalb Glimmerpakete gegen den Feuchteeinfluss durch eine Umhüllung geschützt.

Es ist bekannt, als Umhüllungen für elektrische Bauelemente ausgehärtete Epoxydharzmassen zu verwenden.

Trotz ihres verhältnismässig guten Schutzes gegenüber Feuchtigkeit genügen jledoch derartige Umhüllungen in vielen Fällen nicht den gestellten Anforderungen, da sie bekanntlich nicht vollständig wasserdicht sind. Dies ist besonders Idann der Fall, wenn es um die Herstellung flacher Bauelemente, wie z. B. Glimmer-Kondensatoren, geht, die aus diesem Grunde nur mit einer dünnen Umhüllung versehen wenden können. In diesen Fällen wurde festgestellt, dass bei längerer Lagerung des geschützten Bauelementes in einem feuchtwarmen Klima Feuchtigkeit in die Umhüllung eindringen kann und hierdurch die Gebrauchsfähigkeit des Bauelementes beeinträchtigt wird.

Es ist Aufgabe ,der Erfindung, eine Umhüllung für elektrische Bauelemente zu schaffen, die auch höchsten Anforderungen lan einen ISchutz gegenüber Feuchtigkeit genügt. Zu diesem Zweck baut die Erfindung auf einer an sich bekannten Lehre auf, zur Adsorption geringer Wasserspuren sogenannte Molekularsiebe zu verwenden.

Es handek sich hierbei um kristalline Substanzen mit verhältnismässig Ikleinen Poren, deren Durchmesser etwa von Ider Grössenordnung einiger -Einheiten ist. Ein bekanntes Molekularsieb ist beispielsweise Calcium-Alu minium-Silicat-Zeolith, das einen Porendurchmesser von oa. 3-5 A-Einheiten aufweist. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften solcher Molekularsiebe sind gut bekannt und beispielsweise hinsichtlich Theorie und Praxis in dem Buch von C. K. Hersh: Molecular- Sieves , Reinhold Publishing Company, New York 1961, ausführlich beschrieben. Als weitere Literaturstellen seien die USA-Patentschriften 2 882 243 und 2 882 244 genannt.

Die Lösung der im vorstehenden genannten Aufgabe wird bei einer Umhüllung Ider eingangs erwähnten Art Igemäss der Erfindung darin gesehen, dass die ausgehärtete Umhüllung einen feuchtigkeitsadsorbierenden Molekularsiebstoff enthält.

In Idiesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass sich Idie Erfindung von einem lan anderer Stelle besprochenen Vorschlag grundsätzlich unterscheidet, der darin besteht, dass bei Ider Herstellung von Polyurethan Lack-Überzügen Molekularsiebe eingebaut werden, um während des Härtungsprozesses Wasser zu absorbieren und das Schäumen des Kunststoffes zu verhüten. Im weiteren Unterschied zur Erfindung hört jedoch dort die Wirkung des Molekularsiebes auf, sobald die Härtung vollzogen ist.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf Grund der Adsorptionsfähigkeit des Molekularsiebes der in die ausgehärtete Umhüllung Ides elektrischen Bauelementes eindringende Wasserdampf, wenn auch nicht vollständig, so idoch in derart hohem Masse adsorbiert wird, dass die Lagerfähigkeit Ides elektrischen Bauelementes in einer feuchtwarmen Atmosphäre beachtlich verlängert werden kann, ohne dass die elektrischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. lEinzelheiten hierzu werden im nachstehenden noch gegeben.

Zur Erläuterung der Erfindung eei ein Ausführungs- beispiel angeführt. Es betrifft die Herstellung einer Um hüllung fiir Glimmer-Kondensatoren mit Silberelektro- den. Bei derartigen Kondensatoren mit einer Kapazität bis zu 1000 pF haben die Glimmerplatten nur eine Grösse von ca. 4 X 5 mm. iEs ist üblich, dieses Pl'atten- paket zum Schutz gegen Feuchtigkeit noch mit einem dünnen Überzug aus Epoxydharzmasse zu versehen.

Die Dicke des Überzuges beträgt hierbei höchstens 1,3 mm, so dass solche Kleinkondensatoren gegenüber Feuchtigkeit besonders empfindlich sind, zumal hier auch die Oberfläche im Verhältnis zum Volumfaktor (Kapazität pro Volumen) besonders gross ist.

Um die Wirksamkeit ds Überzuges gegenüber Feuchtigkeit zu bewerten, werden diese Glimmer-Kondensatoren in einer feuchtwarmen Atmosphäre verschieden lang gelagert, um dann die Kapazität, den Isolationswiderstand und den Verlustwinkel zu messen und mit den ursprünglichen Werten zu vergleichen. Nach einer üblichen Prüfvorschrift wird das zu bewertende Bauelement 21 Tage lang einer relativen Luftfeuchte von 90-95% und einer Temperatur von 40 C ausgesetzt. Zwei Stunden nach dieser Behandlung werden dann die betreffenden elektrischen Werte ,ermittelt und mit den ursprünglichen Werten verglichen.

Bei Verwendung eines Überzuges aus einer Epoxydharzmischung, wie sie im nachstehenden beschrieben ist und einem älteren Vorschlag entspricht, ergibt sich nach dieser Prüfung eine Änderung Ider Kapazität von höchstens 0,5% und eine Änderung des Verlustwinkels von weniger als 10 min, während der Isolationswiderstand immer noch grösser als 104 M-Ohm ist.

Wird dagegen eine Umhüllung gemäss der Erfindung verwendet, so ergibt sich bei Anwendung derselben Prüfvorschrift, Idass die Behandlungsdauer von 21 Tagen iauf 56 Tage ausgedehnt werden kann, ohne dass idie oben angegebenen Werte der Kapazitäts- und Verlustwinkeländerung über- schritten wenden und ohne ,dass der Isolationswiderstand unter einen Wert von 2,5 X 104 MOhm absinkt.

Nach einem älteren Vorschlag setzt sich die Ausgangsmischung zur Herstellung einer Umhüllung aus den folgenden Mischungskomponenten zusammen:
Epoxydharz 105 Gewichtsteile
Härtungsmittel 35,5 Gewichtsteile chloriertes Diphenyl 66 Gewichtsteile
206,5 Gewichtsteile (Es ist an sich üblich, die Gewichtsteile der einzelnen Komponenten in Beziehung zu 100 Gewichtsteilen Epoxydharz zu setzen;

um jedoch die Angabe von Bruchteilen zu vermeiden, wurden die einzelnen Gewichtsteile auf 105 Gewichtsteile Epoxydharz bezogen.)
Chlorierte Diphenyle können unterschiedlichen Chlorgehalt und somit verschiedenartige Aggregatzustände aufweisen. Sie können bei Raumtemperatur mehr oder weniger flüssig sein ader in einem festen, sprüden Zustand vorliegen.

Für die Herstellung leiner Umhüllung ist die Verwendung eines chlorierten Diphenyls in flüssigem Zustand vorgesehen, Idas bekanntlich plastifizierende Eigenschaften aufweist. Es konnte jedoch festgestellt werden, dass diese Substanz in Mischung mit dem Epoxydharz auch im Sinne eines Feuchtigkeitsschutzes wirkt.

Der Gewichtsanteil an chloriertem Diphenyl kann in weiten Grenzen verändert werden, während der Här tungsmittelanteil schon bei geringfügigen Änderungen die Aushärtungsbedingungen ändert.

Bei der oben angegebenen Epoxydharzmischung handelt es sich um eine zum Kaltvergiessen. geeignete Flüssigkeit. Das Umhüllen wird in an sich bekannter Weise vorgenommen. Zu diesem Zweck wird das Bauelement in einer elastischen Giessform gehaltert und dann mit der Epoxydharzmischung umgossen. Nach dem Aushärten des Giessharzes, gegebenenfalls durch Heizen, kann die Form wieder entfernt werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung wird zur Umhüllung eines elektrischen Bauelementes, z.B. eines Glimmer-Kondensators, die oben genannte Epoxydharzmischung verwendet, jedoch mit einem Zusatz eines Molekularsiebes in einer Menge von 42 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Epoxydharzmischung. Wie bereits oben erwähnt, kommen als Molekularsiebe synthetische Zeolithe in Betracht, die einen Porendurchmesser von ca. 5 Ä aufweisen. Im folgenden sei Idas beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung zur besseren Übersicht nochmals in Form einer Tabelle dargestellt:
Gewichtsteile in % der
Mischung
Epoxydharz 105,0 42,2
Härtungsmittel 35,5 14,3 chloriertes Diphenyl 66,0 26,5
206,5
Molekularsieb 42,0 17,0
293,5 100,0
Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.

So hängt die Wirksamkeit des Feuchtigkeitsschutzes ab von den benutzten Zusatzmengen und der Art der Zusätze an chloriertem Diphenyl und Molekularsieb. Der Anteil an chloriertem Diphenyl kann sich vorzugsweise in dem Bereich 7-52 Gewichtsteilen bewegen, während die Menge des Molekularsiebes im Bereich von 3-45 Gewichtsteilen liegen kann, jedesmal bezogen auf 105 Gewichtsteile Epoxydharz.

Ebenso kann auch die Porengrösse des Molekularsiebes unterschiedlich gewählt werden, w,enn auch ein Porendurchmesser von 5 A im Falle Ider Verwendung als Adsorbient für Wasseimoleküle üblich ist. So ist es möglich, lein Molekularsieb mit Porengrössen zwischen 1 A und 20 , insbesondere 3 Ä und 10 A, zu verwenden. Schliesslich soll die Erfindung rauch nicht auf die Verwendung von Epoxydharzmischungen beschränkt sein, Idie in jedem Falle als Weichmacher ein chloriertes Diphenyl enthalten.

Claims

PATENTANSPRUCH

Umhülltes elektrisches Bauelement, insbesondere Glimmer-Kondensator, dessen Umhüllung aus ausgehär- teter Kunststoffmasse auf Epoxydbasis besteht, dadurch gekennzeichnet, dass Idie ausgehärtete Umhüllung einen feuchtigkeitsadsorbierenden Molekularsiebstoff enthält.

UNTERANSPRÜ CHE 1. Bauelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Porendurchmesser des Moekularsiebes im Bereich zwischen 1 und 20 , insbesondere 3 und 10 , liegt.

2. Bauelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Molekularsiebstoff ein synthetischer Zeolith ist.

3. Bauelement nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Molekularsiebstoff ein kristalliner Aluminium-Silicat-Zeolith ist.

4. Bauelement nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung aus einem Gemisch besteht, weiches Epoxydharz, ein Härtungsmittei und einen Plastifikator in einer das Epoxydharz härtenden bzw. plastifizierenden Menge, sowie einen Molekularsiebstoff in einer als Adsorbens wirkenden Menge enthält.

5. Bauelement nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass lals Plastifikator ein chloriertes Diphenyl verwendet ist.

6. Bauelement nach Patentanspruch und Unteransprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Epoxydharzgemisch aus 35,5 Gewichtsteilen Härtungsmittel, 7-5 Gewichtsteilen flüssigem chiorier- tem Diphenyl und 3-45 Gewichtsteilen Molekularsieb, bezogen auf 105 Gewichtsteile Epoxydharz, besteht.

7. Bauelement nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxydharzgemisch aus 42,2 Gew.-% Epoxydharz, 14,3 Gew.-% Härtungsmittel, 26,5 Gew.-% flüssigem chloriertem Diphenyl und 17,0 Gew.-% Molekularsieb besteht.