DE102011056295B4

DE102011056295B4 - Epoxidharzsystem, Verwendung des Epoxidharzsystems, alterungsbeständiger Epoxidharzformstoff und Bauelement mit dem Epoxidharzformstoff

Info

Publication number: DE102011056295B4
Application number: DE102011056295.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus Höhn; Dr. Keith Christina
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2031-12-13
Also published as: DE102011056295A1; TW201331253A; WO2013087317A1

Abstract

Epoxidharzsystem, umfassend- eine A-Komponente, die eine erste Epoxidverbindung und eine zweite Epoxidverbindung umfasst,wobei die erste Epoxidverbindung eine aromatische Verbindung mit mindestens zwei Epoxidfunktionen umfasst,wobei die zweite Epoxidverbindung aus einer Gruppe gewählt ist, die hydrierten Bisphenol-A-digylcidylether, hydrierte Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere, hydrierten Bisphenol-F-digylcidylether, hydrierte Bisphenol-F-digylcidylether-Oligomere, hydrierten substituierten Bisphenol-A-digylcidylether, hydrierte substituierte Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere, hydrierten substituierten Bisphenol-F-digylcidylether, hydrierte substituierte Bisphenol-F-digylcidylether-Oligomere oder eine Kombination hiervon umfasst,wobei die A-Komponente 50 bis 90 Gew-% der ersten Epoxidverbindung enthält,wobei die A-Komponente 10 bis 45 Gew-% der zweiten Epoxidverbindung enthält, und- eine B-Komponente, die ein Carbonsäureanhydrid umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Epoxidharzsystem sowie die Verwendung des Epoxidharzsystems. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen alterungsbeständigen Epoxidharzformstoff, der aus dem Epoxidharzsystem erhältlich ist, sowie ein Bauelement, das den Epoxidharzformstoff umfasst.
Für den funktionssicheren und zuverlässigen Einsatz von elektronischen Bauelementen, insbesondere von optoelektronischen Bauelementen oder Produkten, müssen diese vor schädlichen Umwelteinflüssen wie zum Beispiel Feuchtigkeit oder Luft geschützt werden. Hierfür werden häufig Vergussmassen aus Epoxidharz-Anhydrid-Massen eingesetzt. Es zeigt sich jedoch, dass bekannte Vergussmassen, die - neben Reaktivverdünnern - zum Beispiel nur aromatische Epoxidharze als Epoxidkomponente enthalten, nicht ausreichend alterungsstabil sind. Sie zeigen noch innerhalb der Lebensdauer des Bauelementes oder des Produktes Vergilbungserscheinungen und können spröde werden und damit eine zunehmende mechanische Instabilität aufweisen, die zu Rissen oder Brüchen sowie zu einer verminderten Verbundfestigkeit, zum Beispiel Delamination, führt. Die Vergilbungserscheinungen sind dabei insbesondere auf die aromatischen Gruppen der verwendeten Epoxidverbindungen zurückzuführen. Diese Beeinträchtigungen können insbesondere bei sogenannten SMD-Bauelementen (SMD = Surface Mounted Device) auftreten, die zum Beispiel durch Löten auf einem Träger befestigt werden. Beim Löten entsteht durch den sprunghaften Temperaturanstieg ein hoher thermischer beziehungsweise thermomechanischer Stress für einen Verguss.
Es sind daher Epoxidharzsysteme wünschenswert, aus denen Epoxidharzformstoffe mit hoher Alterungsbeständigkeit, hoher Vergilbungsstabilität und guten Low-Stress-Eigenschaften hergestellt werden können. Zu den Low-Stress-Eigenschaften gehören zum Beispiel eine hohe Glasübergangstemperatur T_G bei gleichzeitig niedrigem Speichermodul, eine geringe Ausdehnungsänderung beim Erwärmen sowie eine hohe thermische Stabilität und Temperaturwechselbeständigkeit. Gute Low-Stress-Eigenschaften gehen daher mit hochbelastbaren und crackstabilen Epoxidharzformstoffen beziehungsweise Materialverbunden einher.
Die Druckschrift DE 10 2005 060 348 A1 beschreibt ein Epoxidharzsystem.
Die Druckschrift EP 1 760 102 A1 beschreibt eine kationisch photopolymerisierbare Zusammensetzung.
Die Druckschriften JP 2004-339 319 A und JP 2003-73 452 A beschreiben Epoxidharzzusammensetzungen.
Die Druckschrift JP 2001-11 197 A beschreibt ein Harzformprodukt.
Die Druckschrift DE 37 17 199 C2 beschreibt eine photohärtbare Resist-Harzmasse zum stromlosen Plattieren.
Die Druckschrift US 4 716 185 A beschreibt härtbare Mischungen auf Basis von Diglycidylverbindungen und Metallkomplexverbindungen.
Eine zu lösende Aufgabe besteht daher darin, ein Epoxidharzsystem anzugeben, aus dem Epoxidharzformstoffe mit verbesserten Eigenschaften hergestellt werden können. Zu den verbesserten Eigenschaften gehören insbesondere eine erhöhte Alterungsbeständigkeit, erhöhte Vergilbungsbeständigkeit und verbesserte Low-Stress-Eigenschaften. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, eine Verwendung für das Epoxidharzsystem, einen Epoxidharzformstoff, der aus dem Epoxidharzsystem erhältlich ist, und ein elektronisches, optoelektronisches oder optisches Bauelement, das einen solchen Epoxidharzformstoff umfasst, anzugeben.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird durch ein Epoxidharzsystem nach zumindest einer Ausführungsform der Anmeldung gelöst. Weitere Aufgaben werden durch die Verwendung des Epoxidharzsystems, einen Epoxidharzformstoff sowie ein elektronisches, optoelektronisches oder optisches Bauelement jeweils nach zumindest einer Ausführungsform der Anmeldung gelöst.
Es wird ein Epoxidharzsystem angegeben. Nach zumindest einer Ausführungsform umfasst das Epoxidharzsystem

- eine A-Komponente, die eine erste Epoxidverbindung und eine zweite Epoxidverbindung umfasst,

- eine B-Komponente, die ein Carbonsäureanhydrid umfasst.

Die erste und die zweite Epoxidverbindung unterscheiden sich anmeldungsgemäß voneinander. Das Epoxidharzsystem kann auch als Epoxidharz-Anhydrid-Masse oder Gießharzmasse bezeichnet werden.
Die Bezeichnung „aromatische Verbindung“ bedeutet, dass die entsprechende Verbindung mindestens einen aromatischen Ring enthält. Eine solche Verbindung kann zudem auch nichtaromatische Strukturen aufweisen.
Der Begriff „Kombination“ wird anmeldungsgemäß so weit wie möglich verstanden. Bei einer Kombination können, müssen aber nicht alle Elemente (hier in der Regel chemische Verbindungen) einer Gruppe enthalten sein. Es können ein Element oder mehrere Elemente der Gruppe auch mehrfach in unterschiedlichen Modifikationen vorhanden sein.
Anmeldungsgemäß ist die zweite Epoxidverbindung, wie oben ausgeführt, ein hydriertes Bisphenol-A-Derivat und/oder ein hydriertes Bisphenol-F-Derivat, wobei das hydrierte Bisphenol-A-Derivat aus einer Gruppe gewählt ist, die hydrierten Bisphenol-A-digylcidylether, hydrierte Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere, hydrierten substituierten Bisphenol-A-digylcidylether, hydrierte substituierte Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere oder eine Kombination hiervon umfasst, und wobei das hydrierte Bisphenol-F-Derivat aus einer Gruppe gewählt ist, die hydrierten Bisphenol-F-digylcidylether, hydrierte Bisphenol-F-digylcidylether-Oligomere, hydrierten substituierten Bisphenol-F-digylcidylether, hydrierte substituierte Bisphenol-F-digylcidylether-Oligomere oder eine Kombination hiervon umfasst. Hierbei bedeutet die Bezeichnung „hydriert“ bei den „hydrierten Bisphenol-A-Derivaten“ beziehungsweise „hydrierten Bisphenol-F-Derivaten“, dass diese formale Hydrierungsprodukte der entsprechenden aromatischen Bisphenol-A-Derivate beziehungsweise Bisphenol-F-Derivate sind. Das heißt, dass in diesen Verbindungen die Benzoleinheiten der Bisphenol-A-Derivate beziehungsweise Bisphenol-F-Derivate formal durch Cyclohexaneinheiten ersetzt sind. Die hydrierten Bisphenol-A-Derivate beziehungsweise Bisphenol-F-Derivate können, müssen jedoch nicht zwingend unter Verwendung von Hydrierungsreaktionen hergestellt worden sein, wobei im Falle von Hydrierungsreaktion die Hydrierungsreaktionen im Idealfall vollständig erfolgt sind.
Unter hydriertem Bisphenol-A-digylcidylether wird anmeldungsgemäß eine Verbindung, die durch die nachfolgende Struktur der Formel I mit n = 0 repräsentiert wird, verstanden. Für hydrierte Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere gilt n = 1 bis 30, insbesondere n = 1 bis 20. Es wird n insbesondere so gewählt, dass die Verbindungen flüssig oder bis 60°C schmelzbar sind. Es können auch Verbindungen mit niedrigem Wert für n, zum Beispiel n = 1 bis 10, insbesondere n = 0 bis 1, eingesetzt werden.
Unter hydriertem Bisphenol-F-digylcidylether wird anmeldungsgemäß eine Verbindung, die durch die nachfolgende Struktur der Formel II mit n = 0 repräsentiert wird, verstanden. Für hydrierte Bisphenol-F-digylcidylether-Oligomere gilt n = 1 bis 30, insbesondere n = 1 bis 20. Es wird n insbesondere so gewählt, dass die Verbindungen flüssig oder bis 60°C schmelzbar sind. Es können auch Verbindungen mit niedrigem Wert für n, zum Beispiel n = 1 bis 10, insbesondere n = 0 bis 1, eingesetzt werden.
Die entsprechenden substituierten Verbindungen können beispielsweise Substituenten an den Cyclohexanringen der hydrierten Bisphenol-A-Einheiten beziehungsweise Bisphenol-F-Einheiten aufweisen. Diese Substituenten sind beispielsweise aus Halogen, insbesondere Fluor, und/oder Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen gewählt. Die Cyclohexangruppen sind dabei vor allem oder nur in den 2- und 2'-Positionen (ortho- und ortho'-Positionen) zu den Sauerstoffatomen substituiert, wobei eine, zwei, drei oder auch alle vier Positionen der Bisphenol-A-Einheiten beziehungsweise Bisphenol-F-Einheiten substituiert sein können. Diese Positionen weisen bevorzugt ein H-Atom sowie einen aus Fluor und/oder Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen gewählten Substituenten auf. Bevorzugt sind alle vier Positionen gleich substituiert. Bei einer weiteren Substitutionsvariante sind die Methylgruppen der hydrierten Bisphenol-A-Einheiten fluoriert, insbesondere perfluoriert.
Die A-Komponente und die B-Komponente werden in der Regel getrennt voneinander aufbewahrt und vor dem Härten des Epoxidharzsystems miteinander vermischt. Durch Härten des Epoxidharzsystems ist ein Formstoff erhältlich, der hierin auch als „Epoxidharzformstoff“ bezeichnet wird. Die Zusammensetzung des Epoxidharzsystems bedingt daher weitgehend oder vollständig die Eigenschaften des Epoxidharzformstoffs.
Ein Epoxidharzformstoff, der aus dem anmeldungsgemäßen Epoxidharzsystem hergestellt wird, weist zum Einen eine sehr hohe Alterungsbeständigkeit und Vergilbungsstabilität und zum Anderen sehr gute Low-Stress-Eigenschaften auf. Ein solcher Epoxidharzformstoff zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Festigkeit, eine hohe Temperaturschockbeständigkeit, eine hohe Formstabilität sowie durch eine geringe Neigung zu Sprödigkeit, Porosität oder Rissen aus. Dies gilt auch für Materialverbunde mit dem Epoxidharzformstoff, die nicht zur Delamination neigen. Die verbesserten Low-Stress-Eigenschaften gehen mit einer hohen Glasübergangstemperatur T_G sowie einem niedrigen Speichermodul des Epoxidharzformstoffes einher. Der Epoxidharzformstoff ist daher lötbeständig, sodass sich das Epoxidharzsystem auch für die Verwendung in SMD-Bauelementen, zum Beispiel LEDs (LED = light emitting diode), eignet. Diese im Vergleich zu herkömmlichen Epoxidharzformstoffen verbesserten Eigenschaften sind vor allem auf die anmeldungsgemäße Kombination von erster und zweiter Epoxidverbindung in der A-Komponente zurückzuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Epoxidverbindung aus einer Gruppe gewählt, die Bisphenol-A-diglycidylether, Bisphenol-A-diglycidylether-Oligomere, Bisphenol-F-diglycidylether, Bisphenol-F-diglycidylether-Oligomere, Epoxid-Novolake, substituierten Bisphenol-A-diglycidylether, substituierte Bisphenol-A-diglycidylether-Oligomere, substituierten Bisphenol-F-diglycidylether, substituierte Bisphenol-F-diglycidylether-Oligomere oder eine Kombination hiervon umfasst. Bisphenol-A-diglycidylether wird durch eine Struktur der Formel III mit n = 0 repräsentiert. Bei Bisphenol-A-diglycidylether-Oligomeren ist n = 1 bis 30, insbesondere n = 1 bis 20. Bisphenol-F-diglycidylether wird durch eine Struktur der Formel IV mit n = 0 repräsentiert. Bei Bisphenol-F-diglycidylether-Oligomeren ist n = 1 bis 30, insbesondere n = 1 bis 20. Es können auch Verbindungen mit niedrigem Wert für n (Formel III beziehungsweise IV), zum Beispiel n = 1 bis 10, insbesondere n = 0 bis 1, eingesetzt werden. Es kann beispielsweise Araldit MY790-1 der Fa. Huntsman als erste Epoxidverbindung verwendet werden. Weitere kommerzielle erste Epoxidverbindungen sind beispielsweise D.E.R. 332 von Dow Chemical sowie Epilox-A 17-01 von Leuna Harze.
Die entsprechenden substituierten Verbindungen können beispielsweise Substituenten an den Benzolringen der Bisphenol-A- beziehungsweise Bisphenol-F-Einheiten aufweisen.
Diese Substituenten sind beispielsweise aus Fluor und/oder Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen gewählt. Die Benzolgruppen sind dabei vor allem oder nur in den ortho- und ortho'-Positionen zu den Sauerstoffatomen substituiert, wobei eine, zwei, drei oder auch alle vier Positionen substituiert sein können. Bevorzugt sind alle vier dieser Positionen gleich substituiert. Bei einer weiteren Substitutionsvariante sind die Methylgruppen der Bisphenol-A-Einheiten fluoriert, insbesondere perfluoriert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Epoxidverbindung aus einer Gruppe gewählt, die Bisphenol-A-digylcidylether, Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere Methyl- und/oder Fluor-substituierte Bisphenol-A-digylcidylether, Methyl- und/oder Fluor-substituierte Bisphenol-A-diglycidylether-Oligomere oder eine Kombination hiervon umfasst.
Überraschend wurde anmeldungsgemäß festgestellt, dass sich diese ersten Epoxidverbindungen, obwohl diese aromatische Gruppen enthalten, zur Herstellung eines vergilbungsbeständigen Epoxidharzformstoffes mit sehr guten Low-Stress-Eigenschaften eignen. Die erhöhte Vergilbungsbeständigkeit ist dabei insbesondere auf das Vorhandensein der zweiten Epoxidverbindung zurückzuführen, mit der die erste Epoxidverbindung zusammen in der A-Komponente vorliegt. Im Gegensatz dazu zeigen herkömmliche Vergussmassen, deren zugrundeliegenden Epoxidverbindungen (neben eventuellen Reaktivverdünnern) nur aus aromatischen mehrfachfunktionellen Verbindungen gewählt sind, eine deutlich höhere Tendenz zur Vergilbung.
Des Weiteren kann auch auf den Zusatz von cycloaliphatischen Epoxidverbindungen verzichtet werden, was vorteilhaft ist, da diese vergleichsweise teuer sind und in Abmischung mit aromatischen Diglycidylethern ein karzinogenes Potential aufweisen. Zudem führt ein hoher Anteil an cycloaliphatischen Epoxidverbindungen zu spröden, wenig zykelfesten Formstoffen. Unter cycloaliphatischen Epoxidverbindungen werden anmeldungsgemäß Verbindungen verstanden, in denen eine Epoxidfunktion Teil einer cycloaliphatischen Gruppe ist. Ein Beispiel für eine cycloaliphatische Epoxidverbindung ist 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexylcarboxylat, das die folgende Struktur aufweist (Formel V).
Im Gegensatz zu cycloaliphatischen Epoxidverbindungen tragen die aromatischen ersten Epoxidverbindungen zur hohen mechanischen Beständigkeit eines Epoxidharzformstoffes bei. Anmeldungsgemäße Epoxidharzformstoffe weisen daher eine geringere Feuchteaufnahme auf, zeichnen sich durch höhere Verbundfestigkeit sowie durch höhere Stabilität gegenüber Chemikalien aus. Es können jedoch gegebenenfalls anteilig cycloaliphatische Epoxidverbindungen in der A-Komponente enthalten sein. Dieser Anteil kann weniger als 20 Gew-% (Gew-% = Gewichtsprozent), insbesondere weniger als 10 Gew-% betragen. Mit Vorteil kann auch ganz auf cycloaliphatische Epoxidverbindungen verzichtet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Epoxidverbindung Bisphenol-A-digylcidylether, ein Bisphenyl-A-diglycidylether-Oligomer oder eine Kombination davon. Dabei können diese Verbindungen bei Raumtemperatur eine Viskosität von bis zu 20000 mPa*s aufweisen, was mit einem niedrigen Wert für n in Formel III einhergeht. Der Wert für n kann daher n = 1 bis 10, insbesondere n = 0 bis 1, sein. Mit dieser ersten Epoxidverbindung in der A-Komponente können in Verbindung mit der zweiten Epoxidverbindung Epoxidharzformstoffe mit sehr guten Eigenschaften erhalten werden, die zudem aufgrund des preiswerten Bisphenol-A-digylcidylether sehr günstig in der Herstellung sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Epoxidverbindung aus einer Gruppe gewählt, die hydrierten Bisphenol-A-digylcidylether, hydrierte Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere, die hydrierten Bisphenol-F-digylcidylether, hydrierte Bisphenol-F-digylcidylether-Oligomere, hydrierte Methyl- und/oder Fluor-substituierte Bisphenol-A-digylcidylether, hydrierte Methyl- und/oder Fluor-substituierte Bisphenol-A-diglycidylether-Oligomere, hydrierte Methyl- und/oder Fluor-substituierte Bisphenol-F-digylcidylether, hydrierte Methyl- und/oder Fluor-substituierte Bisphenol-F-diglycidylether-Oligomere oder eine Kombination hiervon umfasst. Als zweite Epoxidverbindungen können zum Beispiel die kommerziell erhältlichen Verbindungen YX8000 oder YX8034 der Mitsubishi Chemical Corporation verwendet werden.
Eine Methyl- und/oder Fluor-Substitution kann beispielsweise die Stabilität des Epoxidharzformstoffes erhöhen, da diese Substituenten eventuelle Zersetzungsreaktionen unterbinden können. Des Weiteren können insbesondere Fluor-Substituenten zu einer vorteilhaften, weiter erhöhten Vergilbungsstabilität führen. Dies gilt sowohl für die erste als auch für die zweite Epoxidverbindung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Epoxidverbindung hydrierter Bisphenol-A-digylcidylether, ein hydriertes Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomer oder eine Kombination davon. Dabei können diese Verbindungen bei Raumtemperatur eine Viskosität von bis zu 20000 mPa*s aufweisen, was mit einem niedrigen Wert für n in Formel I einhergeht. Der Wert für n kann n = 1 bis 10, insbesondere n = 0 bis 1, sein. Diese Verbindungen werden aufgrund ihres vorteilhaften Preis-Leistungs-Verhältnisses bevorzugt. Insbesondere kann mit dieser zweiten Epoxidverbindung in Kombination mit Bisphenol-A-digylcidylether als erster Epoxidverbindung ein alterungs- und vergilbungsbeständiger Epoxidharzformstoff mit sehr guten thermomechanischen Eigenschaften erhalten werden.
Die A-Komponente enthält 10 bis 45 Gew-% der zweiten Epoxidverbindung. Ein solcher Gehalt an der zweiten Epoxidverbindung in der A-Komponente ermöglicht es, auch in Kombination mit ersten Epoxidverbindungen, die aromatische Gruppen aufweisen, einen Epoxidharzformstoff mit sehr guten Low-Stress-Eigenschaften und verbesserter Vergilbungsbeständigkeit herzustellen. Anmeldungsgemäß wurde gefunden, dass sogar mit einem Anteil von 15 bis 30 Gew-% der zweiten Epoxidverbindung in der A-Komponente bereits ein sehr vorteilhafter Epoxidharzformstoff herstellbar ist. Dies ist von Vorteil, da die zweiten Epoxidverbindungen in der Regel teurer sind als die ersten Epoxidverbindungen, weil in der Regel ein zusätzlicher Schritt, wie zum Beispiel eine Hydrierungsreaktion, zur Herstellung benötigt wird.
Es wird auch beschrieben, dass die A-Komponente 5 bis 90 Gew-% der zweiten Epoxidverbindung enthält. Es wird auch beschrieben, dass die A-Komponente 10 bis 80 Gew-%, insbesondere 10 bis 60 Gew-%, der zweiten Epoxidverbindung enthalten kann.
Die A-Komponente enthält 50 bis 90 Gew-%, bevorzugt 55 bis 85 Gew-%, der ersten Epoxidverbindung. Durch einen solchen Anteil an der A-Komponente kann ein preisgünstiger Epoxidharzformstoff mit hoher Glasübergangstemperatur T_G erhalten werden.
Es wird auch beschrieben, dass die A-Komponente mindestens 20 Gew-%, insbesondere mindestens 40 Gew-%, der ersten Epoxidverbindung enthält. Es wird auch beschrieben, dass die A-Komponente zum Beispiel 20 bis 90 Gew-% der ersten Epoxidverbindung enthalten kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Carbonsäureanhydrid aus einer Gruppe ausgewählt, die ein Anhydrid einer cycloaliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäure, ein Dianhydrid einer cycloaliphatischen oder aromatischen Tetracarbonsäure oder eine Kombination hiervon umfasst. Das Carbonsäureanhydrid ist insbesondere aus Hexahydrophthalsäureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid oder einer Kombination hiervon gewählt. Die bevorzugten cycloaliphatischen Carbonsäureanhydride sind vorteilhafterweise flüssig, weisen eine geringe Eigenfarbe auf und führen zu einer besseren Vergilbungsbeständigkeit als aromatische Carbonsäureanhydride.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die B-Komponente 55 bis 95 Gew-%, insbesondere 60 bis 90 Gew-%, Carbonsäureanhydrid. Die B-Komponente kann beispielsweise mindestens 75 Gew-% Carbonsäureanhydrid enthalten. Ein solcher Gehalt an Carbonsäureanhydrid kann dem Epoxidharzformstoff die notwendige Festigkeit und eine ausreichend hohe Glasübergangstemperatur T_G verleihen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die B-Komponente zusätzlich mindestens einen sauren Carbonsäureester. Ein solcher saurer Carbonsäureester enthält dabei zumindest eine freie Carbonsäuregruppe sowie wenigstens eine Estergruppe. Es werden insbesondere saure Carbonsäureester verwendet, die durch Alkoholyse eines der anmeldungsgemäß verwendeten Carbonsäureanhydride mit einem Alkohol erhältlich sind. Sie können jedoch auch auf anderem Wege hergestellt werden. Durch die sauren Carbonsäureester kann insbesondere das Aushärten des Epoxidharzsystems zum Epoxidharzformstoff beschleunigt werden.
Als Alkohole werden dabei insbesondere aliphatische und/oder cycloaliphatische Alkohole eingesetzt. Die Alkohole bilden zusammen mit einer Carboxylgruppe die mindestens eine Estergruppe des sauren Carbonsäureesters aus. Diese aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Alkohole können beispielsweise aus Monoalkoholen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, Diolen, mehrwertigen Alkoholen, Polyetherpolyolen oder einer Kombination hiervon gewählt sein. Die Wahl der Diole, mehrwertigen Alkohole und Polyetherpolyolen ist nicht besonders eingeschränkt. Es können zum Beispiel 1,2-Propandiol, Glykole oder auch aliphatische Diole, die über eine, mehrere oder sogar zahlreiche funktionelle Gruppen wie beispielsweise Ethergruppen miteinander verbunden sind, verwendet werden. Beispiele für verwendete Alkohole sind Ethanol, 1,2-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Isorbide (CAS 652-67-5), Glycerin, Diethylenglykol, Polyethylenglykol, Cyclohexandimethanol, Tricyclodecandimethylol (CAS 26896-48-0) und Trimethylolpropan.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die B-Komponente 5 bis 40 Gew-%, insbesondere 10 bis 25 Gew-%, an saurem Carbonsäureester. Die B-Komponente kann beispielsweise bis zu 20 Gew-% sauren Carbonsäureester enthalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die B-Komponente zusätzlich eine organische Phosphorverbindung und/oder ein Metallsalz. Mit einer oder mehrerer dieser Verbindungen kann der Härtungsprozess beschleunigt werden und es wird insbesondere eine blasenfreie Härtung bei hohen Temperaturen, beispielsweise oberhalb von 150°C, ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die organische Phosphorverbindung gewählt aus Alkylphosphiten und/oder aromatischen Phosphiten. Es kann beispielsweise Triphenylphoshpit eingesetzt werden. Mit den organischen Phosphorverbindungen wird neben der Beschleunigung des Härtungsprozesses auch die Oxidationsstabilität des Epoxidharzsystems beziehungsweise des entsprechenden Formstoffes erhöht. Die B-Komponente kann beispielsweise 1 bis 12 Gew-%, insbesondere 3 bis 10 Gew-% an einer oder mehrerer organischer Phosphorverbindungen enthalten. Die B-Komponente kann beispielsweise bis zu 5 Gew-% an organischer Phosphorverbindung enthalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Metallsalz aus einer Gruppe ausgewählt, die Alkoholate und/oder Carboxylate von Zink, Yttrium, Zirkonium oder eine Kombination dieser Salze umfasst. Als Metallsalz wird insbesondere Zinkoktoat verwendet. Anmeldungsgemäß kann die B-Komponente 1 bis 12 Gew-%, insbesondere 3 bis 10 Gew-%, an Metallsalz enthalten. Die B-Komponente kann beispielsweise bis zu 5 Gew-% Metallsalz enthalten. Wie auch die organische Phosphorverbindung wirkt das Metallsalz als Reaktionsbeschleuniger, wodurch eine schnelle, blasenfreie Härtung des Epoxidharzsystems ermöglicht wird. Diese kann vorteilhafterweise in kurzen Aushärtungscyclen erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die A-Komponente eine dritte Epoxidverbindung, die aus Glycidylethern von aliphatischen Alkoholen und/oder Polyetherpolyolen gewählt ist. Die dritte Epoxidverbindung kann als Reaktivverdünner wirken. Die dritte Epoxidverbindung kann insbesondere aus Glycidylethern von Monoalkoholen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, aus Diglycidylethern von aliphatischen Diolen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, aus Glycidylethern von Polyetherpolyolen oder einer Kombination hiervon gewählt sein. Beispiele für dritte Epoxidverbindungen sind Butandioldiglycidylether oder Hexandioldiglycidylether. Über die dritte Epoxidverbindung kann die Viskosität des Epoxidharzsystems eingestellt werden. Die dritte Epoxidverbindung kann als sogenannter Reaktivverdünner verwendet werden. Ein Reaktivverdünner ist ein Verdünnungsmittel, das beim Härtungsprozess Bestandteil des Kunststoffes wird. Die A-Komponente kann beispielsweise 1 bis 20 Gew-% der dritten Epoxidverbindung enthalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die A-Komponente mindestens eines von einem Alkohol, einem Haftvermittler, einem Entlüfter, ein internes Trennmittel, Vergilbungsstabilisator, Thixotropiermittel, Diffusorpigmente, Konvertermaterialien, Zuschlagstoffe, Farbstoffe und/oder optische Aufheller. Für diese Zusätze können herkömmliche Verbindungen eingesetzt werden. Beispiele für Haftvermittler sind Silane wie zum Beispiel Trialkoxypropylsilane der Struktur (RO)₃Si-propyl-X, wobei R = Alkyl und X ein Atom oder eine Gruppe am Propylrest ist, insbesondere Glycidoxypropyltrimethoxysilan (also X = Glycidoxy), das als Silane A-187 der Fa. ABCR GmbH kommerziell erhältlich ist. Die sogenannten Entlüfter können als Wirksubstanzen in geringen Prozentanteilen fluororganische und/oder siloxanhaltige Verbindungen enthalten. Es kann zum Beispiel BYK A-506 der Fa. BYK Chemie als Entlüfter eingesetzt werden. Als optischer Aufheller kann zum Beispiel Masterbatch 09 von CIBASCININ verwendet werden. Als Diffusorpigmente können Weißpigmente, insbesondere Weißpigmente auf Basis von zum Beispiel CaF₂, TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ etc., eingesetzt werden.

Es wird auch beschrieben, dass die A-Komponente folgende Zusammensetzung enthält:

Erste Epoxidverbindung	≥ 10 Gew-%
Zweite Epoxidverbindung	5 bis 90 Gew-%
Dritte Epoxidverbindung	≤ 20 Gew-%
Alkohol	≤ 20 Gew-%
Haftvermittler	≤ 5 Gew-%
Entlüfter	≤ 3 Gew-%
internes Trennmittel	≤ 3 Gew-%
Vergilbungsstabilisator	≤ 5 Gew-%
Thixotropiermittel	≤ 10 Gew-%
Diffusorpigmente	≤ 30 Gew-%
Konvertermaterialien	≤ 50 Gew-%
Farbstoffe	≤ 10 Gew-%
optische Aufheller	≤ 3 Gew-%

Bei dieser angegebenen Zusammensetzung können auch eine oder mehrere Komponenten nicht enthalten sein. Zum Beispiel bedeutet die Angabe „≤ 3 Gew-%“, dass 0 bis einschließlich 3 Gew-% enthalten sind. Für die übrigen Angaben gilt entsprechendes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Epoxidharzsystems enthält die A-Komponente 55 bis 90 Gew-% der ersten Epoxidverbindung sowie 10 bis 45 Gew-% der zweiten Epoxidverbindung und die B-Komponente enthält 60 bis 90 Gew-% Carbonsäureanhydrid und 5 bis 40 Gew-% eines sauren Carbonsäureesters. Optional kann eine A-Komponente dieser Ausführungsform 1 bis 20 Gew-% der dritten Epoxidverbindung enthalten. Insbesondere in diesen angegebenen Bereichen des Epoxidharzsystems wird durch Härten ein Formstoff gebildet, der eine sehr hohe Alterungs- und Vergilbungsbeständigkeit sowie sehr gute Low-Stress-Eigenschaften aufweist, sodass die Komponenten bevorzugt in diesen Bereichen verwendet werden können.
Es wird auch beschrieben, dass die A-Komponente 20 bis 90 Gew-% der ersten Epoxidverbindung sowie 10 bis 80 Gew-% der zweiten Epoxidverbindung enthält und die B-Komponente 60 bis 90 Gew-% Cabonsäureanhydrid und 5 bis 40 Gew-% eines sauren Carbonsäureesters enthält.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das Epoxidharzsystem A-Komponente und B-Komponente in einem Verhältnis von 100:60 bis 100:120. Das Verhältnis von A-Komponente zu B-Komponente ist dabei als Massenverhältnis angegeben.
Die anmeldungsgemäße A-Komponente und B-Komponente sind getrennt von einander für mindestens sechs Monate bei Raumtemperatur (entspricht 25°C) lagerfähig, ohne dass dabei merklich Nebenprodukte oder Zersetzungsprodukte gebildet werden. Ein anmeldungsgemäßes Epoxidharzsystem, umfassend A- und B-Komponente, ist mindestens drei Stunden, insbesondere mindestens vier Stunden, bei Raumtemperatur lagerbar, ohne dass sich die Viskosität des Epoxidharzsystems um mehr als 50% erhöht. Hierdurch wird beispielsweise die großtechnische Verwendung des Epoxidharzsystems erleichtert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Epoxidharzsystem bei 25°C eine Viskosität von ≤ 5000 mPa*s auf. Die Viskosität ist insbesondere ≤ 3000 mPa*s. Durch eine Viskosität in diesem Bereich eignet sich das Epoxidharzsystem zum Einsatz in einem Reel-to-Reel-Prozess, da eine schnelle Dosierung des Epoxidharzsystems möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Epoxidharzsystem bei Temperaturen von > 125°C innerhalb von maximal 30 Minuten anhärtbar (sogenanntes Precuring). Das Epoxidharzsystem kann bei Temperaturen von > 145°C, insbesondere > 150°C, gehärtet werden. Dies kann beispielsweise innerhalb von maximal 15 Minuten, insbesondere von maximal 8 Minuten, geschehen. Die Anhärtung des Epoxidharzsystems kann zum Beispiel in sogenannten Aushärtungscyclen erfolgen. Eine schnelle Aushärtung des Epoxidharzsystems wird insbesondere durch eine Kombination von saurem Carbonsäureester, organischer Phosphorverbindung und/oder Metallsalz ermöglicht. Die Härtung erfolgt dabei vorteilhafterweise blasenfrei. Durch diese schnellen Aushärtzeiten eignet sich das Epoxidharzsystem insbesondere für die Serienherstellung von elektronischen Bauelementen, insbesondere optoelektronischen Bauelementen, oder zur Herstellung oder Befestigung von optischen Bauelementen. Eine solche Serienherstellung kann zum Beispiel in einem Reel-to-Reel-Prozess realisiert werden.
Mit den oben genannten Bedingungen zum Härten des Epoxidharzsystems wird durch die Vernetzung insbesondere ein nicht mehr fließfähiger Formstoff erhalten. Eine vollständige Härtung beziehungsweise Vernetzung zum Epoxidharzformstoff wird meistens in einem nachgeschalteten Aushärteschritt (sogenanntes Postcuring) erhalten. Dabei wird beispielsweise vier Stunden auf > 140°C erhitzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Epoxidharzsystem einen Chlorgehalt von < 900 ppm auf. Der Chlorgehalt kann sogar < 600 ppm betragen. Ein niedriger Chlorgehalt ist insbesondere wünschenswert, um die Bildung von gesundheitsschädlichen Verbindungen bei einer thermischen Zersetzung, zum Beispiel während eines Feuers, zu reduzieren.
Als weiterer Aspekt der Anmeldung wird ein Epoxidharzformstoff angegeben. Der anmeldungsgemäße Epoxidharzformstoff kann insbesondere ein gehärtetes Epoxidharzsystem nach zumindest einer Ausführungsform der Anmeldung umfassen, daraus bestehen beziehungsweise daraus erhältlich sein. Das Epoxidharzsystem kann hierzu, wie oben beschrieben, gehärtet worden sein. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Epoxidharzformstoffs ergeben daher sich im Wesentlichen oder vollständig aus dem zugrundeliegenden Epoxidharzsystem und dem zugrundeliegenden Härtungsprozess.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Epoxidharzformstoff eine Glasübergangstemperatur T_G von > 130°C auf. Die Glasübergangstemperatur T_G kann ≥ 135°C sein. Die Glasübergangstemperatur T_G bleibt sogar nach bis zu sechs DSC-Messungen (DSC = Dynamic Scanning Calorimetry) mit Temperaturen von bis zu 260°C und Heizraten von 10 K/min nahezu unverändert. Nahezu unverändert bedeutet, dass sich die Glasübergangstemperatur T_G um weniger als 5°C, insbesondere weniger als 2°C, ändert.
Des Weiteren zeigt sich die hohe thermische Formstabilität des anmeldungsgemäßen Epoxidharzformstoffes in einem geringen Gewichtsverlust bei hohen Temperaturen. In thermogravimetrischen Analysen (TGA) bei 260°C an Luft und einer Heizrate von 10 K/min kann der Gewichtsverlust einer Probe < 1,0%, insbesondere < 0,5%, betragen. Der Gewichtsverlust einer Probe kann dabei geringer als 0,3% sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Epoxidharzformstoff einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von < 80 ppm/K auf. Der thermische Ausdehnungskoeffizient kann ≤ 70 ppm/K und insbesondere ≤ 65 ppm/K sein. Die Angaben beziehen sich auf den Temperaturbereich von -50°C bis +50°C und werden in thermomechanischen Analysen (TMA) bestimmt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Epoxidharzformstoff ein Speichermodul bei 20°C von < 2600 MPa, insbesondere von < 2500 MPa, auf. Das Speichermodul wird anmeldungsgemäß in dynamisch-mechanischen Messungen (DMTA, dynamisch-mechanische Thermoanalyse) im Zugmodus mit einer Messfrequenz von 1 Hz bestimmt.
In dem niedrigen Speichermodul äußern sich die sehr guten Low-Stress-Eigenschaften des Epoxidharzformstoffes. Es wird insbesondere ein niedriges Speichermodul bei einer hohen Glasübergangstemperatur T_G von > 130°C erzielt. Herkömmliche Epoxidharzformstoffe, die beispielsweise, von Reaktivverdünnern abgesehen, nur unter Verwendung von aromatischen Epoxidverbindungen hergestellt wurden, weisen hingegen ein deutlich höheres Speichermodul bei 20°C von beispielsweise ungefähr 2800 MPa auf. Somit weist der anmeldungsgemäße Epoxidharzformstoff eine verbesserte Alterungsbeständigkeit im Bauelement, zum Beispiel mit mechanisch anfälligen LED-Chips, auf und ist insbesondere unempfindlich gegenüber thermomechanischem Stress, wie er beispielsweise beim Löten auftritt, sodass sich Epoxidharzformstoff auch für SMD-fähige Bauelemente eignet. Der anmeldungsgemäße Epoxidharzformstoff neigt daher nicht zu Sprödigkeit, Rissen oder Cracks, sodass zum Beispiel ein elektronisches Bauelement über einen langen Zeitraum hinweg sehr gut gegen Luft und Feuchtigkeit geschützt werden kann.
Der anmeldungsgemäße Epoxidharzformstoff zeigt an sich auch eine niedrige Feuchteaufnahme. Die Kaltwasseraufnahme bei 14 Tagen Lagerung in Kaltwasser bei 23°C kann ≤ 0,55%, zum Beispiel ≤ 0,48%, betragen. Hierdurch wird ein effektiver Schutz von elektronischen Bauelementen ermöglicht. Der Epoxidharzformstoff eignet sich daher auch für eine Verwendung für Bauelemente oder Bauteile, die außerhalb von geschlossenen Räumen eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Epoxidharzformstoff für sichtbares Licht transparent. Der Epoxidharzformstoff kann dabei auch farblos sein. Dies ist insbesondere der Fall, wenn keine Konvertermaterialien, Farbstoffe oder Farbpigmente mit einer eigenen Körperfarbe in dem zugrundeliegenden Epoxidharzsystem enthalten waren. Der Epoxidharzformstoff kann beispielsweise im Bereich von 400 bis 800 nm Wellenlänge eine Transmission von > 85%, insbesondere von > 88%, aufweisen. Das Epoxidharzsystem beziehungsweise der Epoxidharzformstoff eignet sich daher auch zur Anordnung im Strahlengang von optoelektronischen Bauelementen.
Des Weiteren kann ein anmeldungsgemäßer Epoxidharzformstoff eine sehr hohe Vergilbungsbeständigkeit aufweisen. Selbst bei einer dreitägigen UV-Breitbandbestrahlung mit einer Intensität von 60 mW/cm² kann ein anmeldungsgemäßer Epoxidharzformstoff nur geringfügige Verfärbungen aufweisen. Die Vergilbungen sind insbesondere niedriger als bei herkömmlichen Formstoffen aus Epoxidharzen, die nur auf aromatischen Epoxidverbindungen basieren.
Als weiterer Aspekt der Anmeldung wird die Verwendung eines Epoxidharzsystems angegeben. Ein Epoxidharzsystem nach zumindest einer Ausführungsform der Anmeldung kann im Bereich der Elektronik sowie zur Herstellung und/oder Befestigung von optischen Bauelementen verwendet werden. Dabei kann das Epoxidharzsystem zum Beispiel zum Vergießen, Abdecken, Beschichten, Umhüllen, Verkapseln, Kleben, Befestigen oder ähnliches von elektronischen und optoelektronischen Bauelementen sowie optischen Bauelementen dienen. Optische Bauelemente beziehungsweise Bauteile, die mit dem Epoxidharzsystem befestigt beziehungsweise hergestellt werden können, sind zum Beispiel Linsen, Prismen, Filter, optische Fenster, Reflektorelemente, Reflektorgehäuse etc. Ein Bauelement kann anmeldungsgemäß auch als Bauteil bezeichnet werden. Als Reflektorelement beziehungsweise Reflektorgehäuse kann der Epoxidharzformstoff beziehungsweise das Epoxidharzsystem Weißpigmente enthalten. Diese Weißpigmente basieren insbesondere auf CaF₂, TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ oder ähnliches.
Der Bereich der Elektronik, in dem das anmeldungsgemäße Epoxidharzsystem beziehungsweise der daraus gebildete Epoxidharzformstoff verwendet wird, ist nicht begrenzt. Da aus dem Epoxidharzsystem ein alterungs- und vergilbungsbeständiger Epoxidharzformstoff mit sehr guten Low-Stress-Eigenschaften herstellbar ist, eignet sich das anmeldungsgemäße Epoxidharzsystem beispielsweise für SMD-fähige elektronische Bauelemente, insbesondere optoelektronische Bauelemente wie LEDs. Es kann beispielsweise als Verguss, Gehäuse und/oder als Reflektor von Bauelementen wie LEDs verwendet werden. Des Weiteren kann das Epoxidharzsystem auch für Anwendungen in Bauelementen sowie Gruppen von Bauelementen im Automobilsektor sowie im Außenanwendungsbereich verwendet werden.
Ein weiteres Beispiel für die Verwendung des Epoxidharzsystems ist der Einsatz als Konversionselement in optoelektronischen Bauelementen wie LEDs, insbesondere in weißleuchtenden LEDs. Hierfür kann das Epoxidharzsystem Konvertermaterialien enthalten.
Als weiterer Aspekt der Anmeldung wird ein elektronisches, optoelektronisches oder optisches Bauelement angegeben, das einen Epoxidharzformstoff nach zumindest einer Ausführungsform der Anmeldung umfasst. Dieses kann auch aus dem Epoxidharzformstoff bestehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bauelement eine Lumineszenzdiode, eine Photodiode, ein Phototransistor, ein Photoarray, ein optischer Koppler, ein SMD-Bauelement oder ein SMD-fähiges Bauelement. Das Bauelement ist bevorzugt ein optoelektronisches Bauelement. Das Bauelement kann sich beispielsweise für den Automobilsektor und/oder für Außenanwendungen eignen. Es kann zudem auch eines der anderen genannten Bauelemente sein, für die das Epoxidharzsystem verwendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Bauelement beziehungsweise Bauteil eine Linse, ein Prisma, ein Filter, ein optisches Fenster, ein Reflektorelement, ein Reflektorgehäuse oder ein Konversionselement.
Ausführungsbeispiele:
1. Ausführungsbeispiel:
Es wurde eine A-Komponente aus

Araldit MY790-1 79,685 Gew-%

YX8000 20 Gew-%

BYK A-506 0,30 Gew-%

Masterbatch 09 0,015 Gew-%

mit einer anmeldungsgemäßen B-Komponente vermischt und wie oben beschrieben gehärtet. Dabei sind Araldit MY790-1 eine erste Epoxidverbindung, YX8000 eine zweite Epoxidverbindung, BYK A-506 ein Entlüfter und Masterbatch 09 ein optischer Aufheller. Die B-Komponente enthält dabei > 75 Gew-% Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, < 20 Gew-% sauren Carbonsäureester, < 8 Gew-% Zinkoktoat und < 5 Gew-% Triphenylphosphit.
Der so hergestellte Epoxidharzformstoff weist eine Glasübergangstemperatur T_G von 137°C auf, die über sechs DSC-Messungen stabil bleibt. Gemessen wurde von 40 bis 260°C mit einer Heizrate von 10 K/min. Das Speichermodul bei 20°C beträgt 2424 MPa. Der Gewichtsverlust bei 260°C beträgt weniger als 0,3%, wobei von Raumtemperatur mit 10 K/min aufgeheizt wurde (TGA-Messung). Der thermische Ausdehnungskoeffizient zwischen -50°C und +50°C beträgt 63 ppm/K (TMA-Messung). Der Chlorgehalt beträgt 515 ppm. Die Feuchteaufnahme nach 14 Tagen Kaltwasserlagerung bei 23°C wurde zu 0,48% bestimmt.
2. Ausführungsbeispiel:
Es wurde eine A-Komponente aus

Araldit MY790-1 59,685 Gew-%

YX8000 40 Gew-%

BYK A-506 0,30 Gew-%

Masterbatch 09 0,015 Gew-%

mit einer anmeldungsgemäßen B-Komponente vermischt und wie oben beschrieben gehärtet. Die B-Komponente enthält dabei
> 75 Gew-% Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, < 20 Gew-% sauren Carbonsäureester, < 8 Gew-% Zinkoktoat und < 5 Gew-% Triphenylphosphit.
Der so hergestellte Epoxidharzformstoff weist eine Glasübergangstemperatur T_G von 139°C auf, die über sechs DSC-Messungen stabil bleibt. Gemessen wurde von 40 bis 260°C mit einer Heizrate von 10 K/min. Das Speichermodul bei 20°C beträgt 2213 MPa. Der Gewichtsverlust bei 260°C beträgt weniger als 0,3%, wobei von Raumtemperatur mit 10 K/min aufgeheizt wurde (TGA-Messung). Der thermische Ausdehnungskoeffizient zwischen -50°C und +50°C beträgt 65 ppm/K (TMA-Messung) .
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren und Beispielen beschriebenen Ausführungsformen.
Es zeigen

1 bis 3 ein DMTA-Spektrum, ein TMA-Spektrum beziehungsweise ein TGA-Spektrum eines Epoxidharzformstoffs nach dem 1. Ausführungsbeispiel, und
4 bis 6 ein DMTA-Spektrum, ein TMA-Spektrum beziehungsweise ein TGA-Spektrum eines Epoxidharzformstoffs nach dem 2. Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine DMTA-Messung für einen Epoxidharzformstoff, der nach dem 1. Ausführungsbeispiel hergestellt wurde. Darin zeigt die Kurve 1 den Verlauf des Speichermoduls bei steigender Temperatur, wobei mit einer Heizrate von 3 K/min erhitzt wird. Bei 0°C wird ein Speichermodul von 2535 MPa, bei 20°C ein Speichermodul von 2424 MPa und bei 100°C ein Speichermodul von 1633 MPa gemessen. Die Kurve 2 beschreibt den Tan Delta (Tan Δ), nach dem die Glasübergangstemperatur T_G bestimmt werden kann, hier 139°C.
Der Epoxidharzformstoff nach dem 1. Ausführungsbeispiel weist somit eine hohe Glasübergangstemperatur und ein niedriges Speichermodul auf, was sich in einer sehr guten Alterungsbeständigkeit und hervorragenden Low-Stress-Eigenschaften äußert.
2 zeigt eine TMA-Messung für einen Epoxidharzformstoff, der nach dem 1. Ausführungsbeispiel hergestellt wurde. Hieraus ergibt sich ein thermischer Ausdehnungskoeffizient zwischen -50°C und +50°C von 63 ppm/K. Die Ausdehnung erfolgt in diesem Bereich im Wesentlichen linear. Die Messung wurde für ein 2,02 mm dickes Muster durchgeführt.
3 zeigt eine TGA-Messung für einen Epoxidharzformstoff, der nach dem 1. Ausführungsbeispiel hergestellt wurde. Hier ist die Restmasse der Probe in % über die Zeit aufgetragen (Kurve 3). Es wurde von Raumtemperatur auf 320°C mit einer Heizrate von 10 K/min an Luft erhitzt. Der Temperaturverlauf ist in Kurve 4 gezeigt. Bei einer Temperatur von 260°C wird ein Masseverlust von < 0,3% gemessen.
Die 4 bis 6 zeigen Spektren für die entsprechenden Messungen mit einem Epoxidharzformstoff, der nach dem 2. Ausführungsbeispiel hergestellt wurde.
Es ergibt sich aus der DMTA-Messung zu 4, dass bei 0°C ein Speichermodul von 2332 MPa, bei 20°C ein Speichermodul von 2213 MPa und bei 100°C ein Speichermodul von 1729 MPa vorliegt (Kurve 5). Die Heizrate betrug wiederum 3 K/min. Die Kurve 6 beschreibt den Tan Delta, nach dem die Glasübergangstemperatur T_G zu 139°C bestimmt wurde.
Auch der Epoxidharzformstoff nach dem 2. Ausführungsbeispiel weist also eine hohe Glasübergangstemperatur T_G und ein niedriges Speichermodul auf, was sich insbesondere in einer sehr guten Alterungsbeständigkeit und hervorragenden Low-Stress-Eigenschaften äußert.
Aus der TMA-Messung zu 5 ergibt sich ein thermischer Ausdehnungskoeffizient zwischen -50°C und +50°C von 65 ppm/K. Auch hier zeigt sich in diesem Temperaturbereich eine im Wesentlichen lineare Ausdehnung. Die Messung wurde für ein 4,27 mm dickes Muster durchgeführt.
Aus der TGA-Messung zu 6 ergibt sich ein Masseverlust von < 0,3% bei einer Temperatur von 260°C. Es wurde von Raumtemperatur auf 320°C mit einer Heizrate von 10 K/min an Luft erhitzt. Es sind wiederum die Restmasse über der Zeit (Kurve 7) und der Temperaturverlauf (Kurve 8) abgebildet.

Claims

Epoxidharzsystem, umfassend - eine A-Komponente, die eine erste Epoxidverbindung und eine zweite Epoxidverbindung umfasst, wobei die erste Epoxidverbindung eine aromatische Verbindung mit mindestens zwei Epoxidfunktionen umfasst, wobei die zweite Epoxidverbindung aus einer Gruppe gewählt ist, die hydrierten Bisphenol-A-digylcidylether, hydrierte Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere, hydrierten Bisphenol-F-digylcidylether, hydrierte Bisphenol-F-digylcidylether-Oligomere, hydrierten substituierten Bisphenol-A-digylcidylether, hydrierte substituierte Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere, hydrierten substituierten Bisphenol-F-digylcidylether, hydrierte substituierte Bisphenol-F-digylcidylether-Oligomere oder eine Kombination hiervon umfasst, wobei die A-Komponente 50 bis 90 Gew-% der ersten Epoxidverbindung enthält, wobei die A-Komponente 10 bis 45 Gew-% der zweiten Epoxidverbindung enthält, und - eine B-Komponente, die ein Carbonsäureanhydrid umfasst.
Epoxidharzsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Epoxidverbindung aus einer Gruppe gewählt ist, die Bisphenol-A-diglycidylether, Bisphenol-A-diglycidylether-Oligomere, Bisphenol-F-diglycidylether, Bisphenol-F-diglycidylether-Oligomere, Epoxid-Novolake, substituierte Bisphenol-A-diglycidylether, substituierte Bisphenol-A-diglycidylether-Oligomere, substituierte Bisphenol-F-diglycidylether, substituierte Bisphenol-F-diglycidylether-Oligomere oder eine Kombination hiervon umfasst.
Epoxidharzsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Epoxidverbindung aus einer Gruppe gewählt ist, die Bisphenol-A-digylcidylether, Bisphenol-A-digylcidylether-Oligomere, Methyl- und/oder Fluor-substituierte Bisphenol-A-digylcidylether, Methyl- und/oder Fluor-substituierte Bisphenol-A-diglycidylether-Oligomere oder eine Kombinationen hiervon umfasst.
Epoxidharzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die B-Komponente zusätzlich mindestens einen sauren Carbonsäureester enthält.
Epoxidharzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die B-Komponente zusätzlich eine organische Phosphorverbindung und/oder ein Metallsalz enthält.
Epoxidharzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die A-Komponente eine dritte Epoxidverbindung umfasst, die aus Glycidylethern von aliphatischen Alkoholen und/oder Polyetherpolyolen gewählt ist.
Epoxidharzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die A-Komponente - 50 bis 90 Gew-% der ersten Epoxidverbindung, - 10 bis 45 Gew-% der zweiten Epoxidverbindung enthält, und wobei die B-Komponente - 60 bis 90 Gew-% Carbonsäureanhydrid - 5 bis 40 Gew-% eines sauren Carbonsäureesters enthält.
Epoxidharzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Epoxidharzsystem bei 25°C eine Viskosität von ≤ 5000 mPa*s aufweist.
Epoxidharzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Epoxidharzsystem bei Temperaturen von > 125°C innerhalb von maximal 30 min anhärtbar ist.
Epoxidharzformstoff, der ein gehärtetes Epoxidharzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
Verwendung eines Epoxidharzsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Bereich der Elektronik sowie zur Herstellung und/oder Befestigung von optischen Bauelementen.
Elektronisches, optoelektronisches oder optisches Bauelement, das einen Epoxidharzformstoff nach Anspruch 10 umfasst.
Bauelement nach Anspruch 12, wobei das Bauelement eine Lumineszenzdiode, eine Photodiode, ein Phototransistor, ein Photoarray, ein optischer Koppler, ein SMD-Bauelement oder ein SMD-fähiges Bauelement ist.