DE3525301A1 - Reaktionsharz - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Reaktionsharz, insbesondere Epoxid, Polyester,
Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk, das einen
die Wärmeleitfähigkeit verbessernden pulverförmigen Füllstoff enthält.
Ein derartiges Reaktionsharz ist bereits bekannt. Sein Füllstoff
besteht besteht aus Berylliumoxid.
Dieses bekannte z. B. aus Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat
oder Silikonkautschuk bestehende Reaktionsharz, wird mit
einem Härter, z. B. einem Aminhärter oder einem Anhydridhärter,
versetzt und dann als Umhüllwerkstoff für elektrische und elektronische
Bauelemente vergossen oder verpreßt.
Auf Grund des aus Berylliumoxid bestehenden Füllstoffes hat das
vergossene oder verpreßte und gehärtete Reaktionsharz eine hohe
Wärmeleitfähigkeit. Es wirkt jedoch zugleich als guter elektrischer
Isolator, da seine elektrische Leitfähigkeit sehr schlecht ist.
Berylliumoxid ist jedoch toxisch, und es besteht daher die Aufgabe,
ein elektrisch gut isolierendes Reaktionsharz anzugeben, dessen
Wärmeleitfähigkeit ähnlich gut ist wie die mit Berylliumoxid als
Füllstoff erzielte Wärmeleitfähigkeit, das jedoch nicht toxisch ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Reaktionsharz der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff
Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid ist.
Weder Bornitrid noch Aluminiumnitrid sind toxisch. Mit genügend
reinem Bornitrid und Aluminiumnitrid läßt sich auch eine ähnlich
gute Wärmeleitfähigkeit des ausgehärteten Reaktionsharzes erzielen
wie mit Berylliumoxid als Füllstoff.
Die Reinheit des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids im Füllstoff
beträgt günstigerweise mindestens 97 Gew.-%, vorzugsweise
mehr als 98 Gew.-%.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des ausgehärteten
Reaktionsharzes ohne Beeinträchtigung seiner schlechten elektrischen
Leitfähigkeit läßt sich erzielen, wenn das Verhältnis der Boratome
zu den Stickstoffatomen im Bornitrid bzw. das Verhältnis der Aluminiumatome
zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid größer als
1 ist.
Vorteilhafterweise liegt das Verhältnis der Boratome zu den
Stickstoffatomen im Bornitrid im Bereich von 1,05-1,2.
Das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im
Aluminiumnitrid liegt günstigerweise im Bereich von 1,05-1,25.
Der Gehalt an Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid des Reaktionsharzes
liegt günstigerweise im Bereich von 10-80 Vol.-%.
Günstigerweise liegt die Korngröße des Bornitrids und Aluminiumnitrids
im Bereich von 1 µm bis 600 µm, um einerseits Agglomerationen
und andererseits eine verringerte Wärmeleitfähigkeit des ausgehärteten
Reaktionsharzes zu vermeiden.
In folgender Tabelle sind Füllstoffe, Reinheit der Füllstoffe und
Gehalt der Füllstoffe in aus Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat
oder aus Silikonkautschuk bestehenden Reaktionsharzproben
und die Wärmeleitfähigkeit angegeben, die diese Reaktionsharzproben
nach dem Härten durch Zusetzen eines Polyaminhärters
hatten.
Zum Vergleich sind auch Werte für eine Reaktionsharzprobe angegeben, die Berylliumoxid als Füllstoff enthält.
Zum Vergleich sind auch Werte für eine Reaktionsharzprobe angegeben, die Berylliumoxid als Füllstoff enthält.
Die Korngröße für das Berylliumoxid war 30 µm und feiner, für
das Aluminiumnitrid 63 µm und feiner und für das Bornitrid 37 µm
und feiner. Der spezifische elektrische Widertand aller in der Tabelle
angegebenen Reaktionsharzproben liegt nach deren Härten im Bereich
von 1013 bis 1016 Ohm · cm.
Zur Herstellung erfindungsgemäßen Reaktionsharzes kann z. B. stöchiometrisches
Bornitridpulver mit 0,05 Grammatomen Bormetallpulver
vermischt und die Mischung in Stickstoff, der 12 Vol.-% Ammoniak
enthält, 80 Minuten lang einer Wärmebehandlung bei 980°C unterzogene
werden. Es ergibt sich ein Füllstoff, der die Summenformel
B1,05N1,0 hat. Dieser Füllstoff kann mit reinem Epoxid, Polyester,
Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk innig vermischt
werden, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes im
Reaktionsharz entsteht und alle pulvrigen Füllstoffpartikel von Reaktionsharz
umhüllt sind. Dies kann z. B. mit einem Dreiwalzenstuhl
geschehen.
In ähnlicher Weise kann stöchiometrisches Aluminiumnitridpulver
mit 0,11 Grammatomen Aluminiumpulver vermischt und anschließend
110 Minuten lang einer Wärmebehandlung in Stickstoff, der 16 Vol.-%
Ammoniak enthält, bei 1140°C unterzogen werden. Es ergibt sich
ein Füllstoff mit der Summenformel Al1,11N1,0, der ebenfalls mit
reinem Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk
innig vermischt werden kann, so daß eine gleichmäßige
Verteilung des Füllstoffes im Reaktionsharz entsteht und alle pulvrigen
Füllstoffpartikel von Reaktionsharz umhüllt sind. Dies kann
ebenfalls mit einem Dreiwalzenstuhl durchgeführt werden.
Claims (7)
1) Reaktionsharz, insbesondere Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat
oder Silikonkautschuk, das einen die Wärmeleitfähigkeit
verbessernden pulverförmigen Füllstoff enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß der Füllstoff Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid
ist.
2) Reaktionsharz nach Anspruch 1)
dadurch gekennzeichnet, daß die Reinheit des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids mindestens 97 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 98 Gew.-% beträgt.
dadurch gekennzeichnet, daß die Reinheit des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids mindestens 97 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 98 Gew.-% beträgt.
3) Reaktionsharz nach Anspruch 1)
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid bzw. das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid größer als 1 ist.
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid bzw. das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid größer als 1 ist.
4) Reaktionsharz nach Anspruch 3)
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid im Bereich von 1,05 bis 1,2 liegt.
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid im Bereich von 1,05 bis 1,2 liegt.
5) Reaktionsharz nach Anspruch 3)
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid im Bereich von 1,05 bis 1,25 liegt.
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid im Bereich von 1,05 bis 1,25 liegt.
6) Reaktionsharz nach Anspruch 1)
dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehalt an Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid im Bereich von 10 bis 80 Vol.-% liegt.
dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehalt an Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid im Bereich von 10 bis 80 Vol.-% liegt.
7) Reaktionsharz nach Anspruch 1)
daurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids im Bereich von 1 µm bis 600 µm liegt.
daurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids im Bereich von 1 µm bis 600 µm liegt.
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