CS209392B1 - Ochranná epoxidová vrstva - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je prodloužení životnosti elektrotechnických zařízení, která jsou vystavena atmosferickým vlivům (sluneční záření, vysoká relativní vlhkost) a střídání teplot. Zároveňje třeba zabránit korosi nosníků zařízení. U mikroelektroniky je nutné chránit obvody i proti prachovým zrnkům, kterámohou nežádoucímzkratemvyvolat značné potíže až havárie obvodu. Uvedeného účelu se dosáhne ochrannou epoxidovou vrstvou připravitelnou vulkanizací směsi kapalných epoxidových elastoměřů a vulkanizátoí rů. Vzniklé ochranné vrstvy odolávají teplotnímu 1 rozmezí —60 až +120 °C, jsou pružné i velmi houževnaté, lze je připravit transparentní i plněné, s různou rychlostírůstu izolované trhlinyi tvarového zotavení.

Description

(54) Ochranná epoxidová vrstva

Účelem vynálezu je prodloužení životnosti elektrotechnických zařízení, která jsou vystavena atmosferickým vlivům (sluneční záření, vysoká relativní vlhkost) a střídání teplot. Zároveň je třeba zabránit korosi nosníků zařízení. U mikroelektroniky je nutné chránit obvody i proti prachovým zrnkům, která mohou nežádoucím zkratem vyvolat značné potíže až havárie obvodu.

Uvedeného účelu se dosáhne ochrannou epoxidovou vrstvou připravitelnou vulkanizací směsi kapalných epoxidových elastoměřů a vulkanizátoí rů. Vzniklé ochranné vrstvy odolávají teplotnímu ¹ rozmezí —60 až +120 °C, jsou pružné i velmi houževnaté, lze je připravit transparentní i plněné, s různou rychlostí růstu izolované trhliny i tvarového zotavení.

/ 209392

Vynález popisuje ochrannou epoxidovou vrstvu pro elektronická zařízení.

U elektronických zařízení, zejména tam, kde je takové zařízení vystaveno atmosférickým vlivům jako jsou sluneční; záření, vysoká relativní vlhkost či mráz, dochází k poruchám. V některých případech je to průraz kondensátoru. U nosníků zařízení, která bývají vyrobena ze slitin hliníku, docházívá vlivem vlhkosti k hliníkové korozi apod. Tyto nedostatky se zatím odstraňovaly tím, že se celé zařízení chránilo elektroizolačními vrstvami na bázi polyuretanů, epoxidových nebo polyesteror vých pryskyřic. Při. mimořádně nízkých teplotách nebo při střídání nízkých a vysokých teplot (-60 až +80 °C) dochází ale k oďlupování těchto elekárotizolačních vrstev nejen na nosných elementech! alě i na elektrosoučástkách. Vlivem vlhkosti vznikají elektrické průrazy a tak dochází často k poruše elektrozařízení a automatizované okruhy přespanou plnit svoji funkci.

Prvořadým úkolem elektroizolace na zařízení,je omezit proud na vodiče tvořící jeho elektrické obvody. Aby tomu tak mohlo být, musí izolační hmoty alespoň částečně poskytovat mechanickou oporu vodičům v konstrukci zařízení. Proto mají i mechanické a fyzikální vlastnosti izolačních hmot základní význam při posuzování jejich vhodnosti pro jednotlivé aplikace. Dobrý elektroizolační materiál je téměř vždy dobrým tepelným izolátorem. Vytvoření elektrické bariéry nevyhnutelně vede i ke vzniku tepelné bariéry. Proto nejsou významné jen mechanické a elektrické vlastnosti při pokojové teplotě, ale zejména při zvýšených teplotách, zvláště jedná-li se o dlouhodobé zatížení. Protože lze zevšeobecnit, že tyto vlastnosti se s rostoucí teplotou zhoršují, i když u různých hmot různě, je nutné stanovit maximální provozní teploty pro každý materiál.

Další komplikací je chování při různých atmosférických podmínkách, ve kterých zařízení pracuje. Zejména jde o absorpci vlhkosti, oxidační procesy a napadení chemikáliemi. To znamená, že nikdy nestačí vybírat hmotu bez přihlédnutí ke změnám vlastností při dlouhodobém stárnutí v konkrétních podmínkách. Hmoty s pomalejším stárnutím mají přednost.

Ochrana plošných spojů vrstvou izolační hmoty musí zajistit správnou činnost obvodů i při velmi nepříznivých podmínkách. Chrání obvody na deskách s plošnými spoji i před prachem, kouřem, slanou mlhou, zkratem kovovým prachem či pilinkami nebo náhodně upuštěnými nástroji, před poškozením otěrem a někdy alespoň částečně před účinky vibrací a rázů.

Vývoj mikroelektroniky vyvolal v minulých letech úspěšnou snahu po zmenšení struktur. Integrované řídící obvody mají šířku linií spojení jen několik mikrometrů. Hustota uspořádání je tak vysoká, že na jedné destičce lze nalézt i více než 10⁴ aktivních elementů. Tento trend bude pokračovat, protože přináší četné výhody (nižší příkon i pořizovací náklady, vyšší limitní kmitočet). Kvalita těchto obvodů závisí nejen na čistotě surovin, ale i na čistotě pracovního prostředí. Prachová zrnka mohou nežádoucím zkratem vyvolat značné potíže. Vhodným řešením je ochranná vrstva z pružného materiálu.

Dobrá izolační vrstva zabraňuje znečišťování izolačních mezer mezi vodiči prachem, nečistotami nebo korozivními zplodinami, které za přítomnosti vlhkosti vytváří svody a zkraty, což se velmi brzo projeví nepříznivě zvláště u obvodů s vysokými iriipedancemi. Zabraňuje i růstu plísní a fixuje součástky v jejich původní poloze. Tím se zvyšuje odolnost proti vibracím a rázům, pokud je použito dostatečně pružné a houževnaté hmoty.

Ochranná vrstva by měla být přizpůsobivá geometrickému tvaru chráněných dílů bez ohledu na způsob nanášení a schopná stejné tloušťky povlaku na plochách i s dostatečným krytím hran. Povlak by měl být tak pružný, aby se zabránilo odtrhávání jemných vývodů u některých součástek vlivem rozdílných tepelných roztažností. Při tepelném namáhání by nemělo docházet k popraskání ochranné vrstvy. Tato vlastnost hmoty je značně ovlivněna velikostí smrštění použitého materiálu.

Protože hmoty se požadují transparentní, aby bylo možno číst označení součástek a spojů, nepoužívají se většinou inhibitory koroze, které by způsobily neprůhlednost vrstvy a samy o sobě by navíc zhoršovaly některé elektrické vlastnosti.

; Průnikem vodních par do vrstvy docházívá k poklesu izolačního odporu a zhoršení ztrátového Činitele. U některých typů organických ochranných játek je nutné brát v úvahu i jejich vysokou ^tepelnou roztažnošt, která může být příčinou odtrhávání vrstvy od chráněných součástek, stejně jako smrštění* pri zasychání, tvrzení čTvulkanižaci (olejové laky, epoxidové pryskyřice, akryláty, ^ili₍kony, polyestery). Polyuretany jsou při zpracování _; choulostivé na vlhkost a některé jejich komponenty jsou velmi toxické. Olejové nátěry ochranné Ímají nízkou životnost; Polystyrénové hmoty mají /omezené použití jen pro teploty pod +60 °C. Vrstvy z polyparaxylylenu se musí nanášet za vakua.

Nyní; jsme zjistili, že tyto nedostatky nemají ochranné epoxidové vrstvy podle tohoto vynálezu, spočívající v tom, žejsou z epoxidového kaučuku , připravitelného vulkanizací směsi sestávající z kapalných epoxidových elastomerů na bázi epoxyesterových, epoxypolyesterových, glycidylových, glycidylesterových, glycidylpolyesterových nebo glycidylpolyuretanových telechelických předpoly-/ merů o střední molekulové hmotnosti 500 až 5000, a z vulkanizátoru v množství odpovídajícím hodno-; tě součinu 0,8 až 2,0 . E . H, kde „E“ je obsah epoxidových skupin kapalného epoxidového elastomeru a „H“ vodíkový ekvivalent vulkanizátoru.

Vzniklé epoxidové kaučuky odolávají teplotnímu rozmezí —60 °C až +120 °C, jsou velmi pružné i velmi houževnaté, mají dobrou adhezi k elektric209392 kým součástkám i ke konstrukci zařízení. Díky malé smrštivosti dobře odolávají náhlým změnám teploty. Jsou snadno opravitelné. Jejich vlastnosti jsou ve značné míře ovlivnitelné a proto poskytují možnost přizpůsobení konkrétním l^onstrúkčním i pracovním podmínkám zařízení.

Výchozí kapalné époxidové elastomery obvykle sestávají z 10 až 90 hm. dílů epoxidového telechelického předpolymeru, 1 až 50 hm. dílů nízkomolekulámí epoxidové pryskyřice a 0,1 až 40 hm. dílů reaktivního či nereaktivního ředidla. Nízkomole' ulárpí epoxidové pryskyřice mají střední molekutovoujhmotnost 220 až 500 a připravují se známýmii způsoby reakcí epichlorhydrinu s dianem, rezorcinem nebo jinými difenoly. Reaktivní ředidla obsahují ve své molekule nejméně jednu epoxidovou skupinu a odvozují se známými způsoby od alifatických nebo cykloalifatických diolů, thiolů, sekuhdámích diaminů nebo dikarboxylových kyselin, nebo vznikají reakcí epoxyalkoholů s polyizokyánáty nebo epoxidací nenasycených sloučenin. Z n^ereaktivních ředidel se používají zejména málo těkavé estery organických a anorganických kyselin, vysokovroucí aromáty nebo aromatizované destiíačríí řezy a podobně.

Pro hmoty podle vynálezu se používají epoxidové telechelické předpolymery mající střední molekulovou hmotnost 500 až 5000, zejména epoxyesterové, epoxypolyesterové, glycidylové, glycidylesterové, glycidylpolyesterové a glycidylpqlyuretanové předpolymery. Obvykle se připravují adicí nízkomolekúlámích epoxidových pryskyřic o střední molekulové hmotnosti 220 až 500 s nízkomolekulámími karboxylovými polymery o střední molekulové hmotnosti 200 až 4000 nebo s polymemími dikarboxylovými kyselinami s koncovými -COOH skupinami o střední molekulové hmotnosti 1000 až 4000, v molárním poměru epoxidová pryskyřice : polyester či polymemí kyselina 2 : 0,8 až 1,5. Používané nízkomolekulámí karboxylové polymery jsou zejména kyselými polyestery a připravují se známými způsoby z dikarboxylových kyselin C₄ až C₂₅ a diolů C₄ až C₂₀. Polymemí kyseliny se obvykle získávají speciální polymerací nebo kopolymerací dienů (butadien, izopren a jiné) s nenasycenými uhlovodíky jako je např. akrylonitril. Jiným obvyklým postupem je reakce epichlorhydrinu s dikarboxylovými kyselinami Č₈ až C₃₀, nebo s polymemími dikarboxylovými kyselinami o střední molekulové hmotnosti 500 až 4000, nebo karboxylovými nízkomolekulámími polyestery o střední molekulové hmotnosti 200 až 4000. Také lze využít reakce epoxyalkoholů s dinebo polyizokyanátovými monomery či předpolymery.

Aminové a polyaminoamidové vulkanizátory pro přípravu hmot dle vynálezu mají aminové číslo 150 až 1800 mg KOH/g a působí vulkanizaci kapalných epoxidových elastomerů při teplotách 0 až 50 ⁹C, při množství vulkanizátoru rovném 0,8 až 2,0 . E . H, kde „E“ značí obsah epoxidových skupin v ekvivalentech/100 g a „H“ vodíkový ekvivalent vulkánižátoru. Při vulkanizaci je možné používat látky urychlující nebo zpomalující vulkanizaci, jako jsou fenolické sloučeniny, voda, polyoly, thioly, ketony, cyklické étery a podobně.

Vulkanizované epoxidové kaučuky se od kapalných epoxidových elastomerů liší v tom, že nemají volné epoxidové skupiny a jsou propojeny elastickou trojrozměrnou polymemí sítí a od epoxidových pryskyřic vy tvrzených v tom, zp mají při 25 °C výrazně nižší smrštivost, povrchovou tvrdost a mez pevnosti v tahu a současně vyšší tažnóst a riestanovitelnou rázovou houževnatost. ‘ .

Není-li žádána transparentnosti lze směsi plnit. Změnou druhů a podílů plniv lze ovlivnit mechanické i elektrické vlastnosti (pevnost, otěr, povrchový odpor), zpracovatelnost (např. viskozita, tixotropie). Množstvím vulkanizátoru lze ovlivnit plnitelnost a mechanické i elektrické vlastnosti hmot podle vynálezu. Optimální podíl je třeba u každého plniva i vulkanizátoru zjistit individuálně. Plněním se mírně sníží rychlost růstu izolovarié trhliny, rychlost tvarového zotavení může být snížena i zvýšena. ^: '

Přikladl

Ochranná epoxidová vrstva pro elektronická ^zařízení se připraví vulkanizaci směsi sestávající ze 100 g kapalného epoxidového elastomerů na bázi glycidylového telechelického předpolymeru připraveného z dimemích mastných kyselin a nízkomolekulámí epoxidové pryskyřice o obsahu epoxidových škupip 0,24 mol/100 g a 14 g trimetylhexametylendiaminu. Po vulkanizaci má hmota tyto vlastnosti: ,mez pevnosti v tahu 3 MPa, tažnost 90 %, lineární smrštění 0,14 % a povrchový odpor 7.10¹³ ohmů.

Příklad 2

Ochranná epoxidová vrstva pro elektronická zařízení se připraví vulkanizaci směsi sestávající ze 100 g kapalného epoxidového elastomerů na bázi glycidylpolyesterového telechelického předpolymeru (připraveného z nízkomolekulámí epoxidové pryskyřice a z polyesteru vzniklého kondenzací kyseliny adipové s 1,4-butaďiolem při výchozím molárním poměru 2 : 1) o obsahu epoxidových skupin 0,30 mol/100 g a 13 g izoforondiaminu. Po vulkanizaci má hmota tyto vlastnosti: mez pevnosti v tahu 8 MPa, tažnost 79 %, lineární smrštění 0,19 % a povrchový odpor 2.10¹⁴ ohmů.

Příklad 3

Ochranná epoxidová vrstva pro elektronická zařízení se připraví vulkanizaci směsi sestávající ze 100 g kapalného epoxidového elastomerů na bázi glycidylesterového telechelického předpolymeru (připraveného reakcí 1 molu dimemích mastných kyselin se 6 moly epichlorhydrinu plus přídavek 23 hm. dílů bisfenol A-diglycidyléteru a 2 hm. díly etylenglykoldiglycidyléteru na 75 hm. dílů reakční,ho produktu) a 9 g dipropylentriaminu. Po vulkanizaci má hmota tyto vlastnosti: mez pevnosti jv tahu 6 MPa, tažnost 105 %, lineární smrštění 0,13 % a povrchovýj odpor 3.1Ó¹³ ohmů.

Příklad 4

Ochranná epoxidová vrstva pro elektronická zařízení se připraví vulkanizaci směsi sestávající ze 100 g kapalného epoxidového elastomeru na bázi glycidylpolyuretanového telechelického předpoly-

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Ochranná epoxidová vrstva pro elektronická zařízení vyznačená tím, že je z epoxidového kaučuku, přepravitelného vulkanizaci směsi kapalného epoxidového elastomeru na bázi epoxyesterových, epoxypolyesterových, glycidylových, glycidylpolyesterových, glycidylesterových nebo glycidylpolyuretanových telechelických předpolymerů meru (připravfeného z trimetylhexametylendiizokyanátu a 1,8-oktandiolu při výchozím molárním poměru 2:1) o obsahu epoxidových skupin 0,20 mol/100 g a 9 g trimetylhexametylendiaminu. Po vulkanizaci má hmota tyto vlastnosti: Mez pevnosti v tahu 7 MPa, tažnost 64 %, lineární smrštění 0,19 % a povrchový odpor 6.10¹⁴ ohmů.

   VYNÁLEZU o střední molekulové hmotnosti 500 až 5000 polyaminovým nebo polyaminoamidovým vulkanizačním činidlem v množství odpovídajícm hodnotě součinu 0,8 až 2,0 . E . H, kde „E“ je obsah epoxidových skupin kapalného epoxidového elastomeru v mol/100 g a „H“ je vodíkový ekvivalent vulkanizačního činidla v g/mol.

   Vytiskly Moravské tiskařské závody, provoz 12, .Leninova 21, Olomouc

   Cena: 2,40 Kčs