DE69125917T2

DE69125917T2 - Elektrisches Gerät enthaltend ein Schmiermittel oder eine wärmeleitende Zusammensetzung.

Info

Publication number: DE69125917T2
Application number: DE69125917T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Go; Yutaka Ito; Shigeki Komatsuzaki; Atsushi Morihara; Takayuki Nakakawaji; Koji Sato; Mitsuyoshi Shoji; Takao Uematsu; Shizuo Zushi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2011-11-29
Also published as: JP2795011B2; EP0488273B1; US5549835A; DE69125917D1; JPH051293A; EP0488273A1

Description

Die Erfindung betrifft elektrische und elektranische Vorrichtungen nach den oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 2.
An Schmiermittel, die für elektronische und elektrische Vorrichtungen und Präzisionsinstrumente verwendet werden, wie beispielsweise verschiedene Arten von Gleitteilen, verschiedene Arten von Lagern, Schalter, elektrische Kontakte und dergleichen, wurde in den letzten Jahren häufig die Anforderung gestellt, bessere Eigenschaften bezüglich der thermischen Stabilität bei hohen Temperaturen und geringer Reibungskraft bei niedrigen Temperaturen aufzuweisen. Als Basisöle dieser Schmierstoffe werden im allgemeinen niedrigviskose Synthetiköle mit guter wärmebeständigkeit verwendet, um diese Eigenschaften zu erhalten Die Verwendung von niedrigviskosen Synthetikölen ruft jedoch Probleme der Undichtigkeit des Schmiermittels oder der Trennung des Basisöls von dem Schmiermittel hervor. Zur Lösung des Problems der Undichtigkeit des Schmiermittels gibt es ein Verfahren zur Härtung des Schmiermittels durch Zusatz eines etwas höheren Mengenanteils eines Verdickungsmittels, das hervorragende Scherstabilität aufweist.
Die japanische Patentanmeldung Kokai (offengelegt) Nr. 57693/88 offenbart nichtdiffundierende Schmiermittel, die grenzflächenaktive Mittel auf der Basis von Fluor enthalten, die völlig fluorierte Fluorkohlenstoffketten (Perfluorkohlenstoffketten) als Mittel zur Verminderung der Basisöltrennung (Ausschwitzen, bleeding) oder Öldiffusion enthalten. Da die in dieser Druckschrift offenbarten grenzflächenaktiven Mittel in dem Basisöl löslich sind, ist die Eigenschaft des Nichtdiffundierens des Öls in der Praxis nicht gut.
Andererseits sind Schmiermittel in der japanischen Patentanmeldung Kokoku (geprüft) Nr. 36302/82 und der japanischen Patentanmeldung Kokai (offengelegt) Nr. 251455/88 beschrieben, die mit wärmeleitfähigen Füllstoffen vermischt sind, damit die in elektrischen Teilen erzeugte Wärme abgestrahlt oder übertragen wird, wobei die Eigenschaften der elektrischen Isolierung in den elektrischen Vorrichtungen gewährleistet ist. In der japanischen Patentanmeldung Kokoku (geprüft) Nr. 36302/82 werden jedoch keine Materialien zugegeben, die die Öldiffusion oder das Ausschwitzen verhindem, und auch in der japanischen Patentanmeldung Kokai (offengelegt) Nr. 251455/88 treten Basisöltrennung oder Ausschwitzen auf, da grenzflächenaktive Mittel verwendet werden, die mit dem Basisöl kompatibel sind, was eine Verunreinigung der Vorrichtung oder Defekte in den elektrischen Kontakten verursachen kann.
Es sind ferner in US 4 251 431 ein "Schmierfett", in US 4 132 660 eine "Schmiermittelzusammensetzung" und in US 4 438 007 ein "perfluorierter aliphatischer Polyalkylether als Schmiermittel, der aromatische Phosphinzusätze enthält, die mit einer Perfluoralkylethergruppe substituiert sind" und dergleichen offenbart. Auch in diesen Zusammensetzungen werden grenzflächenaktive Stoffe verwendet, die mit dem Basisöl kompatibel sind.
Schmiermittel oder Thermoverbindungen neigen dazu, einige Zeit nach der Beschichtung das Basisöl aus den beschichteten Teilen auszuschwitzen und zu diffundieren. Je geringer die Viskosität des Basisöls und je größer die Penetration (weicher) des Schmiermittels und ferner je höher die Temperatur bei der Verwendung ist, desto ausgeprägter werden diese Tendenzen. Abgetrenntes oder ausgeschwitztes Basisöl führt zu Verschmutzungen der Vorrichtung oder leistungsschwachen elektrischen Kontakten, oder es fördert die Verminderung oder Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften von Harzen. Daher besteht auf verschiedenen Gebieten in letzter Zeit ein starkes Bedürfnis für die Entwicklung von Schmiermitteln mit geringer Basisöltrennung. Speziell für wärmeleitfähige Verbindungen, die in elektronischen oder elektrischen Vorrichtungen verwendet werden, wie Kühleinheiten von Computern und dergleichen, besteht die Anforderung, keine Basisöltrennung oder kein Ausschwitzen zu verursachen, da sie in der Nähe von Halbleiterchips, die Wärme produzieren, verwendet werden.
Konventionelle Verbindungen sind jedoch bezüglich der Verhinderung der Abtrennung, des Ausschwitzens oder der Diffusion des Basisöls nicht zufriedenstellend.
Es ist Aufgabe der Erfindung, elektrische und elektronische Vorrichtungen nach den oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 anzugeben, worin Trennung, Ausschwitzen oder Diffusion des Basisöls bei der Verwendung von halbfesten Zusammensetzungen, die das Basisöl und ein Verdickungsmittel enthalten, vorgebeugt wird.
Die obengenannte zugrundeliegende Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Die elektrischen und elektronischen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung mit gleitenden Teilen und einem dazwischen befindlichen Schmiermittel, wobei das Schmiermittel eine Zusammensetzung ist, die enthält:
- ein nichtfluoriertes Basisöl, das unter den Mineralölen, Synthetikölen und Polydimethylsiloxanen ausgewählt ist,
- einen pulverförmigen, wärmeleitenden, anorganischen Füllstoff, der unter den Metalloxiden, Siliciumcarbid, Sihciumnitrid, Bornitrid und Aluminiumnitrid ausgewählt ist, und
- eine fluorierte organische Verbindung, die eine oder mehrere Perfluorpolyoxyalkylgruppen oder Perfluorpolyoxyalkylengruppen und eine nichtfluorierte Gruppe aufweist, sind dadurch gekennzeichnet, daß
das Schmiermittel eine Zusammensetzung ist, worin die fluorierte organische Verbindung die allgemeine Formel
(Rf)n - X ,
aufweist, worin
Rf Perfluorpolyoxyalkyl oder Perfluorpolyoxyalkylen,
X eine nichtfluorierte organische Gruppe und
n 1 oder 2 bedeutet.
Die elektrischen oder elektronischen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung mit
- einer Wärmequelle,
- einem Kühlkörper, der Wärme von der Wärmequelle nach außen leitet, und
- einem wärmeleitenden Material, dessen Zusammensetzung enthält:
- ein nicht fluoriertes Basisöl, das unter den Mineralölen, Synthetikölen und Polydimethylsiloxanen ausgewählt ist,
- einen pulverförmigen, wärmeleitenden, anorganischen Füllstoff, der unter den Metalloxiden, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid und Aluminiumnitrid ausgewählt ist, und
- eine fluorierte organische Verbindung, die eine oder mehrere Perfluorpolyoxyalkylgruppen oder Perfluorpolyoxyalkengruppen und eine nicht fluorierte Gruppe enthält,
sind dadurch gekennzeichnet, daß
die wärmeleitende Zusammensetzung eine Zusammensetzung ist, in der die fluorierte organische Verbindung die allgemeine Formel
(Rf)n - X
aufweist,
wobei Rf Perfluorpolyoxyalkyl oder Perfluorpolyoxyalkylen,
X eine nichtfluorierte organische Gruppe und
n 1 oder 2 bedeutet.
Das grenzflächenaktive Mittel vermindert zunächst die Oberflächenspannung oder die Spannung zwischen den Schichten einer flüssigen Komponente, beispielsweise eines Basisöls oder eines wärmeleitenden Füllstoffs, und fördert ferner die Abtrennung, das Ausschwitzen oder die Diffusion des Basisöls. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, daß die Abtrennung, das Ausschwitzen oder die Diffusion des Basisöls verhindert werden kann, indem eine spezielle fluorierte organische Verbindung, die in dem Basisöl schwach löslich ist, mit einer Zusammensetzung vermischt wird, die das Basisöl und ein Verdickungsmittel enthält.
Die Figuren 1 und 2 sind perspektivische Ansichten von simulierten Kühlstrukturen, die dazu verwendet werden, das Ausschwitzen und die Diffusion des Basisöls des wärmeleitenden Materials zu bestimmen. Figur 3 ist eine Ansicht, die das Bestimmungsverfahren für die Basisöldiffusion erläutert.
Die fluorierte organische Verbindung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist speziell wirksam, wenn sie in Kombination mit einem nichtfluorierten synthetischen Basisöl verwendet wird. Die fluorierte organische Verbindung ist ferner vorzugsweise ein fluorierter grenzflächenaktiver Stoff, der in dem Synthetiköl leicht löslich ist (wodurch die Bildung eines Kolloids oder ein Aufschwimmen resultiert, wenn es mit dem Synthetiköl vermischt wird). Die fluorhaltige Gruppe wird vorzugsweise hergestellt, indem eine Perfluorpolyoxyalkylgruppe oder eine Perfluorpolyoxyalkylengruppe mit einer nichtfluorierten organischen Gruppe kombiniert wird.
In den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden eine oder mehrere Verbindungen der folgenden Formeln (i)-(iii) besonders wirksam verwendet:
Rf-R&sub1;-R&sub2;-Si (R&sub3;)&sub3; (i)
worin bedeuten: Rf eine Perfluorpolyoxyalkylgruppe oder eine Perfluorpolyoxyalkylengruppe, R&sub1; entweder eine Amidgruppe, eine Estergruppe oder eine Methylethergruppe, R&sub2; entweder eine C&sub2;&submin;&sub5;-Alkylengruppe oder eine aminosubstituierte C&sub2;&submin;&sub5;-Alkylengruppe, und R&sub3; eine C&sub1;&submin;&sub3;-Alkoxygruppe, wobei eine der Gruppen R&sub3; der Silanolgruppe Methyl bedeuten kann.
Konkrete Beispiele für die fluorierten Verbindungen mit einer Silanolendgruppe sind die folgenden Substanzen:
(1) Rf-CONH-C&sub3;H&sub6;-Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub3;
(2) Rf-CONH-C&sub2;H&sub4;NHC&sub3;H&sub6;-Si (OCH&sub3;)&sub2; (CH&sub3;)
(3) Rf-CONH-CH&sub4;NHCH&sub6;-Si (OCH&sub3;)&sub3;
(4) Rf-CH&sub2;O-C&sub3;H&sub6;-Si(OCH&sub3;)&sub3;
(5) Rf-COO-C&sub3;H&sub6;-OC&sub3;H&sub6;-Si OCH&sub3;)&sub3;
Es sollen ferner die Verbindungen genannt werden, die die folgenden allgemeinen Formeln (ii) und (iii) aufweisen:
worin bedeuten: Rf eine Perfluorpolyoxyalkylgruppe oder eine Perfluorpolyoxyalkylengruppe; R&sub1; eine Estergruppe, eine Amidgruppe oder eine Methylethergruppe; R&sub4; eine C&sub2;&submin;&sub3;- Oxyalkylengruppe, eine Phenylengruppe oder eine C&sub1;&submin;&sub2;- Alkylengruppe; R&sub5; eine Einfachbindung, eine Ethergruppe, eine Alkylgruppe, eine Amidgruppe oder -C(CH&sub3;)&sub2;-, wobei R&sub5; in den wiederkehrenden Einheiten identisch oder verschieden sein kann; Z Null oder eine positive ganze Zahl; und n Null oder eine positive ganze Zahl, wenn R&sub4; eine Oxyalkylengruppe bedeutet, oder eine ganze Zahl von 1 bis 5, wenn R&sub4; keine Oxyalkylengruppe bedeutet, mit der Maßgabe, daß Rf (a) eine Perfluorpolyoxyalkylgruppe bedeutet, wenn l 1 oder 2 und m 1 ist, oder (b) eine Perfluorpolyoxyalkylengruppe bedeutet, wenn l 1 und m 2 ist, wobei l und m nicht gleichzeitig 2 sein können.
Konkrete Beispiele sind:
(18) Rf-CO(OC&sub2;H&sub4;)&sub4;OH
(19) Rf-CO(OC&sub2;H&sub4;)&sub1;&sub4;OH
(20) Rf-CO(OC&sub2;H&sub4;)&sub4;OCH&sub3;
Die Gruppe Rf in den Verbindungen (1) - (16) und (18) - (20) bedeutet F(C&sub3;F&sub6;O)n-C&sub2;F&sub4;-, wobei n im Mittel 14 ist. Die Gruppe Rf der Verbindung (17) ist die Gruppe -(C&sub3;F&sub6;O)&sub3;&sub3;-(CF&sub2;O)&sub1;&sub6;-CF&sub2;-.
Konkrete Beispiele für die fluorierten Verbindungen sind die Krytox 175-Serien, die von Du Pont Co. hergestellt werden, sowie die Fomblin Z-Serien, die von Montecatini Co. hergestellt werden, wobei die Krytox 175-Serien mit regelmäßiger Struktur besonders bevorzugt werden. Ferner werden die Verbindungen bevorzugt, die möglichst gleichmäßige Molekulargewichte aufweisen.
Der zugesetzte Mengenanteil der fluorierten Verbindungen der obengenannten Formeln ist nicht speziell eingeschränkt. Die Verbindungen werden jedoch im allgemeinen in einem Mengenanteil von 0,05 bis 14 Gew.-% und vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, zugegeben. Es kann keine ausreichende Wirkung erwartet werden, die Trennung oder das Ausschwitzen des Basisöls in den Zusammensetzungen zu verhindern, wenn der Mengenanteil geringer als 0,05 Gew.-% ist. Wenn der Mengenanteil über 10 Gew.-% liegt, ist dies unökonomisch.
Die vorliegende Erfindung wird auf Schmiermittel, d.h. sogenannte Schmierfette (die als wesentliche Komponenten ein Basisöl und ein Verdickungsmittel enthalten) angewandt, sie kann jedoch auch auf wärmeleitende Materialien (d.h. Zusammensetzungen, die ein Basisöl, ein Verdickungsmittel und/oder einen hochwärmeleitfähigen pulverförmigen Füllstoff, der die Funktion eines Verdickungsmittels hat, enthalten) angewandt werden, welche für elektronische Vorrichtungen und dergleichen verwendet oder in letzter Zeit dafür entwickelt wurden. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind halbfest und weisen die Eigenschaften von nichtnewtonschen Flüssigkeiten oder thixotrope Eigenschaften aufgrund der Wirkung des Verdickungsmittels auf. Das Verdickungsmittel umfaßt Verdickungsmittel vom Typ Metallseifen, Komplexseifen und Harnstoff mit hohem Molekulargewicht und dergleichen, und anorganische feine Pulver, wie Siliciumdioxid, Bentonit und dergleichen. Wenn die Zusammensetzungen eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollen, wird zusätzlich ein hochwärmeleitfähiger anorganischer Füllstoff in Pulverform zugegeben; falls der hochwärmeleitfähige anorganische Füllstoff einen kleinen Teilchendurchmesser aufweist, kann er anstelle des Verdickungsmittels zugegeben werden.
Der pulverförmige wärmeleitfähige anorganische Füllstoff umfaßt wärmeleitfähige Verbindungen, die einen wärmeleitfähigen Füllstoff enthalten, wie Metalloxide mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 7 W/m K, Siliciumcarbid, Bornitrid, Aluminiumnitrid und Siliciumnitrid, und wärmeleitfähige Verbindungen, die einen wärmeleitfähigen Füllstoff in einem Basisöl, wie einem Mineralöl oder verschiedenen Synthetikölen, enthalten. Falls der pulverförmige wärmeleitende Füllstoff sowohl als Füllstoff als auch als Verdikkungsmittel dient, weist er einen möglichst kleinen Partikeldurchmesser auf, wobei die mittlere Partikelgröße vorzugsweise weniger als 1 µm und speziell weniger als 0,5 µm beträgt.
Das Basisöl ist unter den Mineralölen, verschiedenen Synthetikölen und Polydimethylsiloxanen ausgewählt, wobei die Synthetiköle aufgrund ihrer thermischen Stabilität, Viskosität und dergleichen besonders bevorzugt sind.
Es können verschiedene Zusätze zugegeben werden, um die thermische Stabilität und die Wirkungen gegen Rost und Korrosion der Zusammensetzungen gegenüber Metallen zu verbessern.
In der vorliegenden Erfindung wird die Trennung, das Ausschwitzen oder die Diffusion des Basisöls durch die Gegenwart der fluorierten organischen Verbindung, die in dem Basisöl der Zusammensetzung schwach löslich ist, vermindert. Da die fluorierte Verbindung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in dem Basisöl nicht gelöst oder kaum gelöst ist, liegt die fluorierte Verbindung in dispergierter Form in den Zusammensetzungen vor oder haftet an der Oberfläche des Füllstoffs oder liegt in beiden Zuständen vor. Sie weist eine Barrierewirkung auf und hat die Funktion, die Trennung, das Ausschwitzen oder Diffusion des Basisöls zu kontrollieren. Es wurde festgestellt, daß die Kontrollwirkung gegenüber Trennung, Ausschwitzen oder Diffusion des Basisöls größer ist, je geringer der Kontaktwinkel der in dem Basisöl unlöslichen fluorierten Verbindung ist.
Die Testmethoden, die hinsichtlich der Verhinderung der Trennung, des Ausschwitzens oder der Diffusion des Basisöls von den Verbindungen nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden im folgenden erläutert.

(1) Ölabtrennungstest (JIS K 2220)

Etwa 10 g der Zusammensetzung werden auf einem kegelformigen Gewebedraht von 60 Mesh abgewogen. Dieser wird in ein Becherglas eingehängt und bei einer konstant auf 150 ºC gehaltenen Badtemperatur 24 Stunden belassen. Danach wird der Mengenanteil des Öls bestimmt, der in das Becherglas getropft ist, um das Trennungsverhältnis für die Zusammensetzung zu berechnen, welches Verhältnis den Ölabtrennungsgrad darstellt

(2) Penetrationstest (JIS K 2220)

Je weicher die Zusammensetzung ist, desto größer wird die Tendenz zum Ausschwitzen; dadurch wird die Penetration bestimmt. Die Zusammensetzung wird in ein Mischgefäß gegeben und bei 25 ºC gehalten, anschließend wird sie 60mal vorund zurückbewegt und unmittelbar daran anschließend wird die Penetration bestimmt.

(3) Basisöldiffusionstest

Dieses Testverfahren wird mit Bezug auf die Fig. 3 erklärt. Die Zusammensetzung wird an der Spitze einer Spritzennadel haften gelassen, worauf etwa 0,2 g der Zusammensetzung 22 auf eine Aluminiumnitridplatte 21 (0,6 mm Dicke; 100 x 100 mm), die eine maximale Oberflächenrauhigkeit von 5 µm aufweist, in einer kreisförmigen Kegelform beschichtet wird (etwa 4 mm Durchmesser). Diese Anordnung wird bei einer konstanten Badtemperatur von 150 ºC 20 Stunden belassen, wonach die Breite (mm) des ausgeschwitzten oder diffundierten Teils des Basisöls 23 bestimmt wird, wobei die Diffusionsbreite nach der folgenden Gleichung berechnet wird:
Diffusionsbreite (mm) = Diffusionsmenge - Durchmesser der beschichteten Verbindung/2
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele detaillierter erläutert. Die verwendeten fluorierten Verbindungen wurden unter den oben aufgelisteten Verbindungen ausgewählt.

Beispiel 1

Zu einer Zusammensetzung aus 9 Gew.-% Poly-α-olefinöl (Gargoyle Arctic SHC 226, von der Firma Mobil Co. hergestellt) mit einer Viskosität von 68,1 mm²/s bei 40 ºC als Basisöl und 7 Gew.-% Lithium-12-hydroxystearat als Verdikkungsmittel wurden 2 Gew.-% verschiedener fluorierter Verbindungen, die in Tabelle 1 dargestellt sind, zugegeben. Das Gemisch wurde unter Rühren auf 150 ºC erwärmt und dann allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Gemisch wurde mit drei Rollbewegungen fertiggestellt. Der Penetrationsgrad, der Ölabtrennungsgrad und die Diffusionsbreite des Basisöls der so hergestellten Zusammensetzung wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde eine Zusammensetzung aus 7 Gew.-% Lithiumstearat als Verdickungsmittel, 82 Gew.-% des in Beispiel 1 verwendeten Synthetiköls als Basisöl und 5 Gew.-% eines fluorierten Alkylesters (FC-430, von der Firma Sumitomo 3M Co. hergestellt) als fluorierter grenzflächenaktiver Stoff hergestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde eine Zusammensetzung hergestellt, die aus den folgenden Komponenten besteht:
Verdickungsmittel: 10 Gew.-% Lithium-12-hydroxystearat; Basisöl: 85 Gew.-% Mineralöl mit einer Viskosität von 110 mm²/s bei 40 ºC;
fluoriertes grenzflächenaktives Mittel: 5 Gew.-% des im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten grenzflächenaktiven Mittels.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde eine Zusammensetzung hergestellt, die aus den folgenden Komponenten besteht:
Verdickungsmittel: 10 Gew.% Lithium-12-hydroxystearat; Basisöl: 80 Gew.-% Diethylhexylsebacat (Synthetiköl mit einer Viskosität von 11,0 mm²/s bei 40 ºC);
fluoriertes grenzflächenaktives Mittel: 10 Gew.-% einer Perfluoralkyl carbonsäure

Vergleichsbeispiel 4

Eine wärmeleitende Zusammensetzung wurde hergestellt, die aus den folgenden Komponenten besteht:
wärmeleitfähiges Pulver: 50 Gew.-% Zinkoxid (0,5 µm mittlerer Partikeldurchmesser);
Basisöl: 50 Gew.-% Polydimethylsiloxanöl mit einer Viskosität von 350,0 mm²/s bei 25 ºC.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurde eine wärmeleitende Zusammensetzung hergestellt, die aus den folgenden Komponenten besteht:
wärmeleitendes Pulver: 50 Gew.-% BN (Bornitrid GP, 0,5 µm mittlerer Partikeldurchmesser);
Basisöl: 50 Gew.-% perfluorierter Polyether (Fombim Y-45 von der Firma Montecatini Co. hergestellt) mit einer Viskosität von 150,0 mm²/s bei 40 ºC. Tabelle 1

Beispiel 2

Zu einer Zusammensetzung aus 7 Gew.-% Lithiumstearat (Verdickungsmittel) in einem Poly-α-olefinöl (Basisöl) mit einer Viskosität von 68,1 mm²/s bei 40 ºC wurden 2 Gew.-% verschiedener fluorierter Verbindungen gegeben, die in Tabelle 2 gezeigt sind. Das Gemisch wurde unter Rühren auf 150 ºC erwärmt und anschließend allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Gemisch wurde mit drei Rollbewegungen fertiggestellt. Der Penetrationsgrad, der Ölabtrennungsgrad und die Diffusionsbreite des Basisöls der so hergestellten Zusammensetzung wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Beispiel 3

Zu einer Zusammensetzung aus 10 Gew.-% einer hochmolekularen Harnstoffverbindung (Verdickungsmittel), die durch Umsetzung eines Diisocyanats mit einem Diamin hergestellt wurde, in einem Mineralöl (Basisöl) mit einer Viskosität von 110,0 mm²/s bei 40 ºC wurden 2 Gew.-% verschiedene fluorierte Verbindungen gegeben, die in Tabelle 3 gezeigt sind. Das Gemisch wurde unter Rühren auf 150 ºC erwärmt und dann allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Gemisch wurde mit drei Rollbewegungen fertiggestellt. Der Penetrationsgrad, der Ölabtrennungsgrad und die Diffusionsbreite des Basisöls der so hergestellten Zusammensetzung wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

Beispiel 4

Zu einer wärmeleitenden Zusammensetzung aus 50 Gew.-% Zinkoxidpulver (0,5 µm mittlerer Teilchendurchmesser) in Polydimethylsiloxan (Basisöl) mit einer Viskosität von 350,0 mm²/s bei 25 ºC wurden 1,15 Gew.-% der in Tabelle 4 gezeigten fluorierten Verbindungen gegeben. Das Gemisch wurde unter Rühren auf 200 ºC erwärmt, dann allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend mit drei Rollbewegungen fertiggestellt. Der Penetrationsgrad, der Ölabtrennungsgrad und die Diffusionsbreite des Basisöls der so hergestellten wärmeleitenden Zusammensetzung wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4

Vergleichsbeispiel 6

Eine wärmeleitende Zusammensetzung aus 50 Gew.-% Zinkoxidpulver (0,5 µm mittlerer Partikeldurchmesser) in Perfluorpolyetheröl (Krytox 143AD, von der Firma Du Pont Co. hergestellt) (Basisöl) mit einer Viskosität von 80 mm²/s bei 40 ºC wurde in 1,15 Gew.-% der in der Tabelle 5 gezeigten fluorierten Verbindungen gegeben. Das Gemisch wurde dann unter Rühren auf 200 ºC erwärmt, anschließend allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt und dann mit drei Rollbewegungen fertiggestellt. Der Penetrationsgrad, der Ölabtrennungsgrad und die Diffusionsbreite des Basisöls der so hergestellten wärmeleitenden Zusammensetzung wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Es ist aus den Tabellen dieser Beispiele ersichtlich, daß die Zusammensetzungen und wärmeleitenden Zusammensetzungen der Erfindung ziemlich geringe Werte für den Ölabtrennungsgrad und die Diffusion des Basisöls aufweisen. Im Gegensatz dazu weisen die konventionellen Zusammensetzungen große Werte für den Ölabtrennungsgrad und die Diffusion des Basisöls auf. Tabelle 5

Beispiel 5

Der Penetrationsgrad, der Ölabtrennungsgrad und der Diffusionszustand des Öls wurden an wärmeleitenden Zusammensetzungen aus 40 Gew.-% Zinkoxidpulver (0,5 µm mittlerer Teilchendurchmesser) in Polydimethylsiloxan (Basisöl) mit einer Viskosität von 350,0 mm²/s bei 25 ºC und 0,01 bis 16 Gew.-% der fluorierten Verbindungen Nr. 1, 8, 11 und 17 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. Es ist aus Tabelle 6 ersichtlich, daß der Ölabtrennungsgrad und die Diffusion des Öls vermindert werden, wenn der Gehalt an fluorierter Verbindung 0,05 Gew.-% und darüber beträgt. Die Herstellbarkeit einer Beschichtung mit der Zusammensetzung ist vermindert, wenn der Penetrationsgrad geringer ist (die Zusammensetzung wird hart). Tabelle 6

Beispiel 6

5 g der fluorierten Verbindungen Nr. 1, 5, 6, 11, 14 und 17 wurden in Trifluortrichlorethan gelöst, worauf 10 g Zinkoxidpulver (0,5 µm mittlerer Partikeldurchmesser) zugegeben wurden. Nach Verdampfen des Trifluortrichlorethans wurde eine Oberflächenbehandlung durch Erwärmen auf 200 ºC für 30 Minuten durchgeführt, anschließend wurde gemahlen. 50 Gew.-% des Zinkoxidpulvers wurden mit 50 Gew.-% Polydimethylsiloxan mit der Viskosität aus Beispiel 4 vermischt; die Zusammensetzung wurde dann mit drei Rollbewegungen fertiggestellt. Der Penetrationsgrad und die Diffusionsbreite des Basisöls der so hergestellten wärmeleitenden Zusammensetzung wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 gezeigt.
Es ist aus Tabelle 7 ersichtlich, daß das Ausschwitzen oder die Diffusion des Basisöls verhindert werden können, indem die Oberfläche des wärmeleitenden Füllstoffs vorbehandelt wird. Tabelle 7

Beispiel 7

Die Figuren 1 und 2 sind Ansichten eines Beispiels im Querschnitt, das eine Kühlstruktur simuliert, die verwendet wird, um das Ausschwitzen oder die Diffusion des Basisöls der wärmeleitenden Verbindung des Beispiels 6, die die fluorierten Verbindungen der Erfindung enthält, zu bestimmen. Die gesamte Struktur besteht aus einem Füllkörper 11 aus Aluminium oder Kupfer, wärmeleitenden Blöcken 12 und 13 aus Aluminiumnitrid, einem Halbleiterchip 14 und einem Substrat 15 aus Aluminiumnitrid. Die wärmeleitende Zusammensetzung 16 wurde zwischen die Kontaktfläche des Kühlkörpers 11 und des Halbleiterchips 14 eingefüllt, zwischen den Kühikörper 11 und die wärmeleitenden Blöcke 12, 13 und zwischen den wärmeleitenden Block 13 und den Halbleiterchip 14. Die wärmeleitende Zusammensetzung 16 wurde in einer Dicke von 0,1 mm zwischen dem Kühlkörper 11, den wärmeleitenden Blökken 12 und 13 und dem Halbleiterchip 14 beschichtet. Diese Anordnung wurde in einem Bad mit konstanter Temperatur von 150 ºC 24 h belassen, anschließend wurde der Zustand des Ausschwitzens oder der Diffusion des Basisöls beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 angegeben. Es ist aus Tabelle 8 ersichtlich, daß festgestellt werden kann, daß die die fluorierte Verbindung der vorliegenden Erfindung enthaltende wärmeleitende Zusammensetzung im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen wesentlich weniger Ausschwitzen oder Diffusion des Basisöls verursacht. Tabelle 8
Da die fluorierten Verbindungen gegenüber Schmierstoffen oleophobe Eigenschaften aufweisen, hat die Oberflächenbehandlung mit der fluorierten Verbindung den Nebeneffekt, das Ausschwitzen oder die Diffusion des Schmieröls zu verhindern.
Da die Zusammensetzungen, die nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden, einen wesentlich geringeren Ölabtrennungsgrad und eine wesentlich geringere Diffusionsbreite des Basisöls aufweisen, sind die Zusammensetzungen für Präzisionsanwendungen geeignet, beispielsweise für Anwendungen für Gleitteile, Dichtungen, Schalter, elektrische Kontakte und dergleichen in Kameras, Uhren, Kopiervorrichtungen, Printern, und dergleichen. Sie sind ferner als wärmeleitende Zusammensetzungen geeignet, die für die Wärmeübertragung von Kühleinheiten oder elektronischen Teilen in Computern verwendet werden.

Claims

1. Elektrische und elektronische Vorrichtungen, mit gleitenden Teilen und einem dazwischen befindlichen Schmiermittel,

wobei das Schmiermittel eine Zusammensetzung ist, die enthält:

- ein nicht fluoriertes Basisöl, das aus Mineralölen, synthetischen Ölen und Polydimethylsiloxanen ausgewählt ist,

- einen pulverförmigen, wärmeleitenden, anorganischen Füllstoff, der aus Metalloxiden, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid und Aluminiumnitrid ausgewahlt ist, und

- eine fluorierte organische Verbindung, die eine oder nehr Perfluorpolyoxyalkyl-Gruppen oder Perfluorpolyoxyalkylen-Gruppen und eine nicht fluorierte Gruppe enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Schmiermittel eine Zusammensetzung ist, in der die fluorierte organische Verbindung die allgemeine Formel

(Rf)n - X

besitzt,

wobei Rf Perfluorpolyoxyalkyl oder Perfluorpolyoxyalkylen ist,

X eine nicht fluorierte organische Gruppe ist und

n 1 oder 2 ist.

2. Elektrische und elektronische Vorrichtungen, mit

- einer wärmequelle (14),

- einem Kühlkörper (11), der Wärme von der Wärmequelle (14) nach außen leitet, und

einen wärmeleitenden Material (16), dessen Zusammensetzung enthält:

- ein nicht fluoriertes Basisöl, das aus Mineralölen, Synthetikölen und Polydimethylsiloxanen ausgewählt ist,

- einen pulverförmigen, wärmeleitenden, anorganischen Füllstoff, der aus Metalloxiden, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid und Aluminiumnitrid ausgewählt ist, und

- eine fluorierte organische Verbindung, die eine oder mehr Perfluorpolyoxyalkyl-Gruppen oder Perfluorpolyoxyalkylen-Gruppen und eine nicht fluorierte Gruppe enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß

die wärmeleitende Zusammensetzung eine Zusammensetzung ist, in der die fluorierte organische Verbindung die allgemeine Formel

(Rf)n - X

besitzt,

wobei Rf Perfluorpolyoxyalkyl oder Perfluorpolyoxyalkylen ist,

X eine nicht fluorierte organische Gruppe ist und

n 1 oder 2 ist.

3. Elektrische und elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fluorierte organische Verbindung wenigstens eine der Verbindungen ist, die durch die folgenden allgemeinen Formeln dargestellt werden:

wobei

Rf Perfluorpolyoxyalkyl oder Perfluorpolyoxyalkylen ist,

R&sub1; eine Ester-Gruppe, eine Amid-Gruppe oder eine Methylether-Gruppe ist,

R&sub2; C&sub2;&submin;&sub5;-Alkylen oder aminosubstituiertes C&sub2;&submin;&sub5;-Alkylen ist,

R&sub3; C&sub1;&submin;&sub3;-Alkoxy ist, wobei einer von R&sub3; der Silanol- Gruppe Methyl sein kann,

R&sub4; C&sub2;&submin;&sub3;-Oxyalkylen, C&sub1;&submin;&sub2;-Alkylen oder Phenylen ist,

R&sub5; eine einfache Bindung, eine Ether-Gruppe, eine Amidgruppe, Alkylen oder -C(CH&sub3;)&sub2;- ist und in den sich wiederholenden Einheiten gleich oder unterschiedlich ist;

Z 0 oder eine positive ganze Zahl ist,

n (a) 0 oder eine positive ganze Zahl ist, wenn R&sub4; Oxyalkylen ist, und

(b) eine ganze Zahl von 1-5 ist, wenn R&sub4; nicht Oxyalkylen ist,

und

l, m 1 oder 2 sind,

mit den Bedingungen, daß Rf

(a) Perfluorpolyoxyalkyl ist, wenn 1 gleich 1 oder 2 ist und m gleich 1 ist, und

(b) Perfluorpolyoxyalkylen ist, wenn 1 gleich 1 ist und m gleich 2 ist, und

l, m nicht gleichzeitig gleich 2 sein können.

4. Elektrische und elektronische Vorrichtungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die fluorierte organische Verbindung in einer Menge von 0,05 bis 14 Massen-% und vorzugsweise von 0,05 bis 10 Massen-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung, vorliegt.

5. Elektrische und elektronische Vorrichtungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fluorierte organische Verbindung ausgewählt ist aus

wobei Rf

in den Verbindungen (1)-(16) und (18)-(20) gegeben ist durch F(C&sub3;F&sub6;O)-C&sub2;F&sub4;- und

in der Verbindung (17) durch -(C&sub3;F&sub6;O)&sub3;&sub3;-(CF&sub2;O)&sub1;&sub6;-CF&sub2;- gegeben ist und

n in Durchschnitt 14 ist.

6. Elektrische und elektronische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen Rf der fluorierten organischen Verbindungen Endgruppen sind.

7. Elektrische und elektronische Vorrichtungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende, anorganische Füllstoff ein Metalloxid mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 7 W/m K ist.

8. Elektrische und elektronische Vorrichtungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende, anorganische Füllstoff Zinkoxid ist.

9. Elektrische und elektronische Vorrichtungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisöl ein Poly-α-Olefin-Öl ist.

10. Elektrische und elektronische Vorrichtungen nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die fluorierte organische Verbindung in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,05 bis 14 Gew.-% und vorzugsweise von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorliegt.