DE102014102455A1

DE102014102455A1 - Process for polymerizing a synthetic resin

Info

Publication number: DE102014102455A1
Application number: DE102014102455.9A
Authority: DE
Inventors: Mathias Nowottnick; Rolf Diehm; Markus Walter
Original assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Current assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polymerisieren von einem Harzsystem unter Einwirkung elektromagnetischer Strahlung, wobei ein zu härtendes Harzsystem Harz-Monomere und die elektromagnetische Strahlung absorbierende Suszeptoren enthält, so dass die Suszeptoren die elektromagnetische Strahlung absorbieren und die absorbierte Energie in Form von Wärme an das zu härtende Harz abgeben. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten einer elektrischen Leiteranordnung mit einem isolierenden Harzsystem, wobei auf die Leiteranordnung ein zu härtendes Harzsystem aufgetragen wird, das polymerisert wird, so dass eine elektrisch isolierende Schicht ausgebildet wird.The invention relates to a method for polymerizing a resin system under the action of electromagnetic radiation, wherein a resin system to be cured resin monomers and the electromagnetic radiation absorbing susceptors so that the susceptors absorb the electromagnetic radiation and the absorbed energy in the form of heat to the give hardening resin. Furthermore, the invention relates to a method for coating an electrical conductor arrangement with an insulating resin system, wherein on the conductor arrangement, a resin system to be cured is applied, which is polymerized, so that an electrically insulating layer is formed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polymerisieren von einem Kunstharz unter Einwirkung elektromagnetischer Strahlung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Beschichten einer elektrischen Leiteranordnung mit einer isolierenden Kunstharzschicht. The present invention relates to a method for polymerizing a synthetic resin under the action of electromagnetic radiation. More particularly, the present invention relates to a method of coating an electrical conductor assembly with an insulating resin layer.

Leiteranordnungen, wie zum Beispiel Leiterplatten, werden mit unterschiedlichen isolierenden Materialien beschichtet. Man unterscheidet Dickschichtfüller, Lötstopplacke und Schutzlacke (conformal coatings). Dickschichtfüller werden in der Ebene der Kupferbahnen vorgesehen, um eine ebenflächige Oberfläche an der Leiterplatte auszubilden. Lötstopplacke werden über die Kupferbahnen aufgetragen, um diese elektrisch zu isolieren. Lötstellen werden von den Lötstopplacken freigehalten, um hier die Kupferbahn zugänglich zu machen. Conductor assemblies, such as printed circuit boards, are coated with different insulating materials. One differentiates Dickschichtfüller, Lötstopplacke and protective coatings (conformal coatings). Thick film fillers are provided in the plane of the copper traces to form a planar surface on the printed circuit board. Solder resist is applied over the copper tracks to electrically insulate them. Soldering points are kept free of the solder resist to make the copper track accessible here.

Weiterhin ist es bekannt, mittels Vergussermassen elektrische Bauelemente zu vergießen. Solche Vergussmassen können auch zum Vergießen von elektronischen Bauelementen auf Leiterplatten verwendet werden. Furthermore, it is known to shed by Vergussermassen electrical components. Such potting compounds can also be used for potting electronic components on printed circuit boards.

Durch neue technologische Anwendungen, wie zum Beispiel Elektrofahrzeuge oder Windkraftanlagen, besteht seit einiger Zeit ein erheblicher Bedarf an Leiteranordnungen, welche zum Leiten hoher Ströme geeignet sind. Die Leiteranordnungen sollen zudem in großen Stückzahlen günstig herstellbar sein und in eine Baugruppe integrierbar sein. With new technological applications, such as electric vehicles or wind turbines, there has been a considerable demand for some time for conductor arrangements suitable for conducting high currents. The conductor assemblies should also be inexpensive to produce in large quantities and be integrated into an assembly.

Bei herkömmlichen Beschichtungen für Leiterplatten besteht das Problem, dass diese nur bis zu einer gewissen Dicke (beispielsweise 100 µm) zuverlässig aufgebracht und ausgehärtet werden können. Diese Dicken sind oftmals zu dünn, um Leiterbahnen, die hohe Ströme leiten sollen, zuverlässig zu isolieren. Bei herkömmlichen Beschichtungen ist jedoch die maximale Dicke, mit welcher sie aufgetragen werden können, begrenzt. Die Grenzen haben unterschiedliche Ursachen. Bei mit UV-Strahlung und IR-Strahlung gehärteten Beschichtungen wird ein Großteil der Strahlungsenergie bereits im oberflächennahen Bereich absorbiert, sodass die Strahlung nicht in dickere Schichten mit dem zur Aushärtung notwendigen Anteil eintreten kann. Bei zu dick aufgetragenen Beschichtungsstoffen führt dies zu unterschiedlich stark ausgehärteten Bereichen. Eine solche Beschichtung kann nicht die geforderten mechanischen Eigenschaften vorweisen. The problem with conventional coatings for printed circuit boards is that they can only be reliably applied and cured to a certain thickness (for example 100 μm). These thicknesses are often too thin to reliably insulate interconnects that are to conduct high currents. With conventional coatings, however, the maximum thickness with which they can be applied is limited. The boundaries have different causes. In coatings cured with UV and IR radiation, much of the radiant energy is already absorbed near the surface, so the radiation can not enter thicker layers with the portion needed for curing. If the coating materials are applied too thick, this leads to areas of different hardness. Such a coating can not demonstrate the required mechanical properties.

Wird zum Aushärten IR-Strahlung (Wärmestrahlung) verwendet, dann wird nicht nur die Beschichtung, sondern werden auch andere Elemente und Bauteile der jeweiligen Baugruppe erhitzt. Eine spezifische Erhitzung der Beschichtung ist nicht möglich. Hierdurch werden die weiteren Materialien der Baugruppe unnötig thermisch belastet. If IR radiation (heat radiation) is used for curing, then not only the coating but also other elements and components of the respective assembly are heated. A specific heating of the coating is not possible. As a result, the other materials of the assembly are unnecessarily thermally stressed.

Suszeptoren zum Absorbieren von Mikrowellenstrahlung sind aus der US 4,959,516 , US 4,283,427 , JP 01311172 A und WO 2005/035216 A1 bekannt. Susceptors for absorbing microwave radiation are known from US 4,959,516 . US 4,283,427 . JP 01311172 A and WO 2005/035216 A1 known.

In der WO 2005/035216 A1 sind „Suszeptorenagenzien“ beschrieben, welche dielektrische Eigenschaften aufweisen, um ein zu erwärmendes Material (hier: Kunststoff) geeignet zum Absorbieren von Mikrowellenstrahlung zu machen und hierdurch ein Erhitzen des Materials herbeizuführen. Geeignete Suszeptorenagenzien sind Kohlenstoffteilchen (Carbon Black), Blausäure, Wasserstoffperoxid, Titandioxid, Fluorwasserstoff, Formamid, Glyzerin, Acetamid, Ameisensäure, Methylalkohol, Dimethylsulfat, Hydrazinmaleinsäure, Titanoxid oder Mischungen davon. In the WO 2005/035216 A1 are described "susceptor agents" which have dielectric properties to make a material to be heated (here: plastic) suitable for absorbing microwave radiation and thereby cause heating of the material. Suitable susceptor agents are carbon black, hydrocyanic acid, hydrogen peroxide, titanium dioxide, hydrogen fluoride, formamide, glycerol, acetamide, formic acid, methyl alcohol, dimethyl sulfate, hydrazine maleic acid, titanium oxide or mixtures thereof.

Es besteht daher ein erheblicher Bedarf nach einem Verfahren zum Erzeugen einer Beschichtung, welche mit einer ausreichenden Dicke hergestellt werden kann, um auch hohe Ströme führende elektrische Leitungen zuverlässig zu isolieren, wobei die Beschichtung dennoch einfach und zuverlässig herstellbar sein soll und die weiteren Materialien und Bauelemente einer Baugruppe nicht beeinträchtigt werden. There is therefore a considerable need for a method for producing a coating which can be produced with a sufficient thickness in order to reliably insulate even high-current-carrying electrical lines, wherein the coating should still be simple and reliable to produce and the other materials and components an assembly are not affected.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Polymerisieren von einem Kunstharz zu schaffen, das die oben erläuterten Nachteile nicht aufweist und insbesondere zum Erzeugen einer Beschichtung mit hoher Dicke geeignet ist. The invention is therefore based on the object to provide a method for polymerizing a synthetic resin, which does not have the above-mentioned disadvantages and is particularly suitable for producing a coating with a high thickness.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by a method having the feature of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Polymerisieren von einem Kunstharz unter Einwirkung elektromagnetischer Strahlung wird ein zu härtendes Kunstharzgemisch, das Monomere und die elektromagnetische Strahlung absorbierende Suszeptoren enthält, mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt, sodass die Suszeptoren die elektromagnetische Strahlung absorbieren und die absorbierte Energie in Form von Wärme an das zu härtende Kunstharzgemisch abgeben, wodurch das zu härtende Kunstharzgemisch polymerisiert. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Suszeptoren zumindest eine reaktive Gruppe aufweisen, sodass bei der Polymerisation die Suszeptoren mit den Harz-Monomeren reagieren und so an die entstehenden Polymere gebunden werden. With the method according to the invention for polymerizing a synthetic resin under the action of electromagnetic radiation, a synthetic resin mixture comprising monomers and electromagnetic susceptor susceptors is exposed to electromagnetic radiation so that the susceptors absorb the electromagnetic radiation and absorb the absorbed energy in the form of heat deliver the resin mixture to be cured, whereby the polymerized resin mixture to be cured. This method is characterized in that the susceptors have at least one reactive group, so that in the polymerization, the susceptors react with the resin monomers and are thus bound to the resulting polymers.

Suszeptoren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind alle Agenzien, die, beigemischt in ein Kunstharzsystem, die dielektrischen Eigenschaften des Kunstharzes derart verändern, dass das Kunstharzsystem Mikrowellenstrahlung besser absorbiert. Vorzugsweise hat ein Suszeptor die größere dielektrische Eigenschaft bzw. einen größeren Verlustfaktor als das übrige Kunstharzsystem. Vorzugsweise sind die Suszeptoren nanoskalare Teilchen. For the purposes of the present invention, susceptors are all agents which, mixed with a synthetic resin system, change the dielectric properties of the synthetic resin in such a way that the synthetic resin system better absorbs microwave radiation. Preferably, a susceptor has the larger dielectric property or a larger dissipation factor than the rest of the synthetic resin system. Preferably, the susceptors are nanoscale particles.

Durch das Vorsehen von Suszeptoren im Kunstharzgemisch, die elektromagnetische Strahlung absorbieren und die absorbierte Energie in Form von Wärme and das zu härtende Kunstharzgemisch abgeben, wird die Strahlungsengergie spezifisch in das Kunstharzgemisch eingetragen und dort etwa gleichmäßig verteilt. Hierdurch härtet das Kunstharzgemisch gleichmäßig aus, selbst wenn es in einer größeren Dicke aufgetragen wird. Da die Suszeptoren zumindest eine reaktive Gruppe aufweisen, sodass sie bei der Polymerisation mit den Monomeren reagieren und an die entstehenden Polymere gebunden werden, ist sichergestellt, dass die Suszeptoren nach dem Härten des Kunstharzgemisches nicht mehr frei vorliegen. By the provision of susceptors in the resin mixture, which absorb electromagnetic radiation and release the absorbed energy in the form of heat and the resin mixture to be cured, the Strahlungsengergie is specifically registered in the resin mixture and distributed there approximately evenly. As a result, the resin mixture hardens evenly, even if it is applied in a greater thickness. Since the susceptors have at least one reactive group, so that they react with the monomers in the polymerization and are bound to the resulting polymers, it is ensured that the susceptors are no longer free after hardening of the synthetic resin mixture.

Suszeptoren können Partikel sein, die als ungebundene, freie Partikel gesundheitsschädlich sein können. Dies gilt insbesondere für nanoskalare Suszeptoren. Durch das Anbinden der Suszeptoren liegen diese nach der Polymerisation nicht mehr frei vor und wirken somit nicht mehr gesundheitsschädlich. Susceptors can be particles that can be harmful to health as unbound, free particles. This is especially true for nanoscale susceptors. By connecting the susceptors are no longer available after the polymerization and thus no longer harmful to health.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können selbst Suszeptoren verwendet werden, die im ungebundenen Zustand gesundheitsschädlich sind, ohne dass das gehärtete Harz diese Suszeptoren freisetzt und eine gesundheitsschädliche Wirkung verursachen kann. With the method according to the invention even susceptors can be used, which are unhealthy in the unbound state, without the cured resin releases these susceptors and can cause a harmful effect.

Vorzugsweise ist die elektromagnetische Strahlung eine Mikrowellenstrahlung. Aufgrund der langen Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung dringt die Mikrowellenstrahlung tief in das Kunstharzgemisch ein und kann es gleichmäßig erhitzen. Die Mikrowellenstrahlung weist vorzugsweise eine Frequenz im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz auf. Insbesondere liegt die Frequenz der Mikrowellenstrahlung im Bereich von 1 GHz bis 10 GHz. Preferably, the electromagnetic radiation is microwave radiation. Due to the long wavelength of the microwave radiation, the microwave radiation penetrates deeply into the resin mixture and can heat it evenly. The microwave radiation preferably has a frequency in the range of 300 MHz to 300 GHz. In particular, the frequency of the microwave radiation is in the range of 1 GHz to 10 GHz.

Nanoskalare Suszeptoren besitzen oftmals eine hohe Absorptionsfähigkeit von Mikrowellenstrahlung. Andererseits stellen die nanoskalaren Suszeptoren aufgrund ihrer Größe eine Gesundheitsgefahr dar. Dies wird erfindungsgemäß verhindert, da die nanoskalaren Suszeptoren nach dem Aushärten an die Polymere gebunden sind. Nanoskalare Suszeptoren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Partikel mit einer Größe von maximal 500 nm, insbesondere einer maximalen Größe von 100 nm und vorzugsweise einer maximalen Größe von 50 nm. Nanoscale susceptors often have a high absorption capacity of microwave radiation. On the other hand, the nanoscale susceptors pose a health hazard due to their size. This is prevented according to the invention, since the nanoscale susceptors are bound to the polymers after curing. Nanoscale susceptors in the sense of the present invention are particles having a size of at most 500 nm, in particular a maximum size of 100 nm and preferably a maximum size of 50 nm.

Prinzipiell ist jedes bekannte Harz zur Kombination mit den Suszeptoren geeignet, insbesondere epoxidgruppenhaltige Harzsysteme, carbonsäuregruppenhaltige Harzsysteme, Melaminharze, aldehydgruppenhaltige Harzsysteme, isocyanatgruppenhaltige Harzsysteme, Phenolharze, Acrylharze, Polyesterharze und/oder Polyamidharze. In principle, any known resin is suitable for combination with the susceptors, in particular epoxide group-containing resin systems, carboxylic acid group-containing resin systems, melamine resins, aldehyde group-containing resin systems, isocyanate group-containing resin systems, phenolic resins, acrylic resins, polyester resins and / or polyamide resins.

Das Harz kann auch einen Füllstoff, insbesondere einen anorganischen Füllstoff, umfassen. Die Füllstoffe können dem polymerisierten Harz bestimmte physikalische Eigenschaften verleihen bzw. diese verbessern. Mit den Füllstoffen können beispielsweise die Dielektrizitätskonstante oder bestimmte mechanische Eigenschaften eingestellt werden. The resin may also comprise a filler, especially an inorganic filler. The fillers can impart or enhance certain physical properties of the polymerized resin. With the fillers, for example, the dielectric constant or certain mechanical properties can be adjusted.

Mit dem Verfahren kann eine elektrische Leiteranordnung mit einer isolierenden Kunstharzschicht beschichtet werden, wobei auf die Leiteranordnung ein zu härtendes Kunstharzgemisch aufgetragen wird und dann gemäß dem oben erläuterten Verfahren polymerisiert wird. With the method, an electrical conductor arrangement can be coated with an insulating synthetic resin layer, wherein a resin mixture to be cured is applied to the conductor arrangement and then polymerized according to the method explained above.

Die Beschichtung kann mit an sich beliebiger Dicke aufgetragen werden. Zweckmäßige Dicken sind zumindest 1 mm, zumindest 2 mm und insbesondere zumindest 3 mm. The coating can be applied with any desired thickness. Advantageous thicknesses are at least 1 mm, at least 2 mm and in particular at least 3 mm.

Die Anbindung der Suszeptoren an das Harzsystem kann bevorzugt über eine im Suszeptor vorhandene Doppelbindung, oder eine oder mehrere im Suszeptormolekül vorhandene funktionelle reaktive Gruppen erfolgen, z.B. Amino-, Thiol-, Hydroxyl-, Carboxyl-, Carbonyl-, Vinyl-, Isocyanat- und/oder Cyanofunktionalitäten. Bevorzugte Suszeptoren sind metallorganische Verbindungen, die eine oder mehrere der vorgenannten funktionellen Gruppen aufweisen oder ungesättigt sind. Als metallorganische Verbindungen werden erfindungsgemäß vorrangig, jedoch nicht ausschliesslich, Metallocenderivate betrachtet.

The attachment of the susceptors to the resin system can preferably take place via a double bond present in the susceptor, or one or more functional reactive groups present in the susceptor molecule, for example amino, thiol, hydroxyl, carboxyl, carbonyl, vinyl, isocyanate and / or cyanofunctionalities. Preferred susceptors are organometallic compounds which have one or more of the abovementioned functional groups or are unsaturated. Preferred organometallic compounds according to the invention are, but not exclusively, metallocene derivatives.

Zu Metallocenverbindungen gehören auch Halbsandwichverbindungen z.B.

To metallocene compounds include half-sandwich compounds, for example

Die funktionelle Gruppe kann sich dabei sowohl am Cyclopentadienylring, als auch am Rest R befinden. The functional group can be located both on the cyclopentadienyl ring and on the radical R.

Weitere geeignete Suszeptoren sind Ferrite. Auch andere Metallverbindungen, wie Cobalt-, Mangan-, Kupfer-, Nickel-, Zirkon- und Vanadiumverbindungen sowie deren Legierungen sind als Suszeptoren geeignet, ebenso wie bestimmte Kohlenstoffmodifikationen oder Siliciumverbindungen, wie z.B. Siliciumcarbid. Other suitable susceptors are ferrites. Other metal compounds such as cobalt, manganese, copper, nickel, zirconium and vanadium compounds and their alloys are also useful as susceptors, as well as certain carbon modifications or silicon compounds, e.g. Silicon carbide.

Im nachfolgenden werden die Anbindungsmöglichkeiten anhand von Metallocenverbindungen dargestellt. Dies soll jedoch keine Beschränkung darstellen. Prinzipiell reagieren auch andere Suszeptoren, die die gezeigten funktionellen Gruppen aufweisen, analog. In the following, the connection possibilities are illustrated by means of metallocene compounds. However, this is not intended to be limiting. In principle, other susceptors having the functional groups shown react analogously.

1. Suszeptorsystem: metallorganische Verbindungen mit Aminofunktion, 1. susceptor system: organometallic compounds with amino function,

1.1 Anbindung an epoxidgruppenhaltige Harzsysteme 1.1 Connection to epoxy resin-containing resin systems

1.2 Anbindung an carbonsäuregruppenhaltige Systeme 1.2 Connection to systems containing carboxylic acid groups

eg

1.3 Anbindung an Melaminharze 1.3 Connection to melamine resins

eg

1.4 Anbindung an aldehydgruppenhaltige Harzsysteme 1.4 Connection to aldehyde group-containing resin systems

eg

1.5 Anbindung an isocyanatgruppenhaltige Harzsysteme 1.5 Connection to isocyanate group-containing resin systems

eg

2. Suszeptorsystem: metallorganische Verbindungen mit Thiolgruppen 2. Susceptor system: organometallic compounds with thiol groups

2.1 Anbindung an epoxidgruppenhaltige Harzsysteme 2.1 Connection to epoxy resin-containing resin systems

eg

3. Suszeptorsystem: metallorganische Verbindungen mit Hydroxylgruppen 3. Susceptor system: organometallic compounds with hydroxyl groups

3.1 Anbindung an Phenolharze 3.1 Connection to phenolic resins

eg

3.2 Anbindung an isocyanatgruppenhaltige Systeme (Polyurethan) 3.2 Connection to Systems Containing Isocyanate Groups (Polyurethane)

eg

4. Suszeptorsystem: metallorganische Verbindungen mit Carbonsäuregruppen 4. Susceptor system: organometallic compounds with carboxylic acid groups

4.1. Anbindung an epoxidgruppenhaltige Harzsysteme 4.1. Connection to epoxide group-containing resin systems

eg

4.2. Anbindung an Polyesterharze 4.2. Connection to polyester resins

eg

5. Suszeptorsystem: metallorganische Verbindungen mit Isocyanatgruppen 5. Susceptor system: organometallic compounds with isocyanate groups

5.1. Anbindung an aminogruppenhaltige Systeme 5.1. Connection to amino-containing systems

eg

5.2. Anbindung an Polyole (Polyurethane) 5.2. Connection to polyols (polyurethanes)

eg

6. Suszeptorsystem: ungesättigte metallorganische Verbindungen (polymerisierbar) 6. Susceptor system: unsaturated organometallic compounds (polymerizable)

6.1. Anbindung an Polyester 6.1. Connection to polyester

eg

7. Suszeptorsystem: metallorganische Verbindungen mit Carbonylgruppen 7. Susceptor system: organometallic compounds with carbonyl groups

eg

Anbindung erfolgt hier nicht direkt über Carbonylgruppen, sondern über andere im Molekül vorhandene reaktive Gruppen (z.B. Doppelbindungen entsprechend Punkt 6). Die Carbonylgruppen wirken sich jedoch durch exotherme Reaktionen positiv aus. In this case attachment does not take place directly via carbonyl groups but via other reactive groups present in the molecule (for example double bonds corresponding to point 6). However, the carbonyl groups have a positive effect due to exothermic reactions.

Neben monofunktionellen Verbindungen sind auch polyfunktionelle Sysstme gebräuchlich, die unterschiedliche Arten der Anbindung an Harzsysteme ermöglichen, wie z.B. Glycidylmethacrylat

In addition to monofunctional compounds and polyfunctional Sysstme are common that allow different types of attachment to resin systems, such as glycidyl methacrylate

Über die Epoxidgruppe können bevorzugt metallorganische Verbindungen mit Aminofunktionen (Punkt 1.1), Thiolfunktionen (Punkt 2.1) oder Carbonsäuregruppen (Punkt 4.1) angebunden werden. Über die Doppelbindung können ungesättigte metallorganische Verbindungen entsprechend Punkt 6.1 reagieren. Via the epoxide group it is possible with preference to attach organometallic compounds having amino functions (point 1.1), thiol functions (point 2.1) or carboxylic acid groups (point 4.1). Unsaturated organometallic compounds can react via the double bond in accordance with point 6.1.

Die dargestellten Varianten der Anbindung stellen jeweils Reaktionen einzelner Gruppen dar. Es sind darüber hinaus diverse Kombinationen möglich. The illustrated variants of the connection represent reactions of individual groups. In addition, various combinations are possible.

Wie in den nachfolgenden Beispielen näher gezeigt wird, sind als Suszeptoren besonders geeignet: Vinylferrocen, Eisenacetylacetonat, Cobaltoxalat, Vanadylacetylacetonat, 1-Vinylimidazol oder Triphenylphosphit. As will be shown in more detail in the following examples, particularly suitable susceptors are: vinylferrocene, iron acetylacetonate, cobalt oxalate, vanadyl acetylacetonate, 1-vinylimidazole or triphenyl phosphite.

Die Erfindung wird weiter anhand der Figuren beschrieben, die die Eignung ausgewählter Verbindungen als Suszeptoren zeigen: The invention will be further described with reference to the figures, which show the suitability of selected compounds as susceptors:

1: Vinylferrocen 1 : Vinylferrocene

2: Kontrolle (Carbon Nanotubes, Bariumferrit) 2 : Control (Carbon Nanotubes, Barium Ferrite)

3: Kontrolle (Bariumferrit) 3 : Control (barium ferrite)

4: Eisenacetylacetonat 4 : Iron acetylacetonate

5: Cobaltoxalat 5 : Cobalt oxalate

6: Vanadylacetylacetonat 6 : Vanadyl acetylacetonate

7: Vinylimidazol 7 : Vinylimidazole

8: Triphenylphosphit 8th : Triphenyl phosphite

9: Blockdiagramm einer Beschichtungsvorrichtung 9 : Block diagram of a coating device

Beispiel example

Untersuchung potentieller Suszeptoren Examination of potential susceptors

Durchführung: Execution:

Mikrowelle: 800W, 2,45GHz Microwave: 800W, 2.45GHz

Es wurden Objektträger mit einer definierten Probenmenge beschichtet und zusammen mit einer Referenzprobe in der Mikrowelle erwärmt. Die Referenz bestand aus einer definierten Menge Acrylatharz auf einem Objektträger. Um Vergleiche zu ermöglichen, wurde bei der Referenzprobe eine ähnliche Menge Material aufgetragen wie bei der entsprechenden Probe mit potentiellem Suszeptor. Die Proben wurden durch Zusatz von potentiellen Suszeptoren oder Masterbatch-Ansätzen zum Acrylatharz hergestellt. Die verwendeten Mengen Waveharz und potentieller Suszeptor bzw. Masterbatch-Ansatz wurden in der Tabelle erfasst. Es wurde der Suszeptorgehalt der Probe ermittelt. Die Temperatur wurde berührungslos nach jeder Minute Mikrowellenbestrahlung gemessen. Vor jeder Messung wurde sicher gestellt, dass die Mikrowelle abgekühlt war, um die Ergebnisse nicht zu verfälschen. Slides were coated with a defined amount of sample and heated together with a reference sample in the microwave. The reference consisted of a defined amount of acrylate resin on a slide. To allow comparisons, a similar amount of material was applied to the reference sample as to the corresponding sample with potential susceptor. The samples were prepared by adding potential susceptors or masterbatch approaches to the acrylate resin. The quantities of wave resin and potential susceptor or masterbatch used were recorded in the table. The susceptor content of the sample was determined. The temperature was measured without contact after each minute of microwave irradiation. Before each measurement, it was ensured that the microwave had cooled down in order not to falsify the results.

Auswertung: Evaluation:

Durch die Untersuchung von Bariumferrit und Carbon Nanotubes als bekannte Suszeptoren (= Kontrolle) wurde die Funktionalität der Versuchsanordnung nachgewiesen. In den entsprechenden Proben wurden positive Effekte beobachtet, wie zu erwarten war. Examination of barium ferrite and carbon nanotubes as known susceptors (= control) demonstrated the functionality of the experimental setup. Positive effects were observed in the respective samples, as expected.

Metallorganische Verbindungen mit elektronenreichen, nicht aromatischen Liganden zeigen unter den Versuchsbedingungen einen positiven Effekt, der in Abhängigkeit vom Metall stark bis sehr stark ausgeprägt ist (z.B. Eisenacetylacetonat, Vanadylacetylacetonat). Rein organische, aromatische Verbindungen z.B. Triphenylphosphit, zeigen ebenfalls einen positiven Effekt. Cobaltverbindungen zeigen auch ohne aromatische Bestandteile positive Effekte. Die Versuche zeigen eindeutig eine Eignung bestimmter Metalle in Metallverbindungen. Sowohl Cobalt, als auch Eisen und Zinn wirken sich positiv aus. Aromatische und elektronenreiche Systeme zeigen eher positive Effekte als elektronenarme, aliphatische Systeme.

Organometallic compounds with electron-rich, non-aromatic ligands show a positive effect under the experimental conditions, which is pronounced depending on the metal strong to very strong (eg Eisenacetylacetonat, Vanadylacetylacetonat). Purely organic, aromatic compounds such as triphenyl phosphite, also show a positive effect. Cobalt compounds show positive effects even without aromatic components. The experiments clearly show the suitability of certain metals in metal compounds. Both cobalt, as well as iron and tin have a positive effect. Aromatic and electron-rich systems show more positive effects than electron-deficient, aliphatic systems.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle und in den 1–8 gezeigt. The results are in the following table and in the 1 - 8th shown.

Die Vorrichtung 1 weist einen Linearförderer 3 zum Befördern von zu bearbeitenden Baugruppen 2 auf (9). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Linearförderer 3 als Förderband ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung können auch andere Fördervorrichtungen, wie z.B. ein Kettenförderer, verwendet werden. Der Linearförderer 3 kann auch aus mehreren Abschnitten ausgebildet sein, wobei in jedem Abschnitt eine separate Fördereinrichtung angeordnet ist. The device 1 has a linear conveyor 3 for transporting assemblies to be processed 2 on ( 9 ). In the present embodiment, the linear conveyor 3 designed as a conveyor belt. In the context of the invention, other conveying devices, such as a chain conveyor, can be used. Of the linear Feeders 3 can also be formed of several sections, wherein in each section a separate conveyor is arranged.

In Förderrichtung 4 sind entlang dem Linearförderer 3 eine Beschichtungsstation 5, eine Härtungsstation 6 und eine Heizstation 7 angeordnet. In conveying direction 4 are along the linear conveyor 3 a coating station 5 , a hardening station 6 and a heating station 7 arranged.

Die Beschichtungsstation 5 weist einen Vorratsbehälter 8 auf, in dem ein Beschichtungsmaterial enthalten ist. Der Vorratsbehälter 8 ist über eine flexible Leitung 9 mit einer Beschichtungsdüse 10 verbunden. Die Beschichtungsdüse 10 ist an einer Bewegungseinrichtung (nicht dargestellt) derart angeordnet, dass die Düse mit geringem Abstand oberhalb einer Baugruppe 2 in einer Ebene in x- und y-Richtung bewegbar ist, sodass die Beschichtungsdüse 10 an beliebigen Stellen über der Baugruppe 2 anordbar ist. The coating station 5 has a reservoir 8th in which a coating material is contained. The storage tank 8th is via a flexible line 9 with a coating nozzle 10 connected. The coating nozzle 10 is at a moving means (not shown) arranged such that the nozzle at a small distance above an assembly 2 is movable in a plane in the x and y direction, so that the coating nozzle 10 anywhere over the assembly 2 can be arranged.

An der Beschichtungsstation 5 können Baugruppen 2 an beliebigen Abschnitten mit Beschichtungsmaterial versehen werden, indem das Beschichtungsmaterial mittels der Beschichtungsdüse 10 aufgespritzt wird. At the coating station 5 can assemblies 2 be provided at any portions with coating material by the coating material by means of the coating nozzle 10 is sprayed on.

Das Beschichtungsmaterial ist ein durch Wärme aushärtender Kunstharz, der mit einem der oben erläuterten nanoskalaren Suszeptoren versetzt ist. Dem Kunstharz können auch noch andere Materialien, insbesondere Füllmaterialien, beigemischt sein. The coating material is a thermosetting resin added with one of the nanoscale susceptors discussed above. The synthetic resin may also be mixed with other materials, in particular filling materials.

Die Vorhärtungsstation 6 weist einen Mikrowellensender 11 auf, der Mikrowellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz und /oder mit einer Frequenz von 5,8 GHz abgibt. Diese Frequenzen sind für die zivile Nutzung in Europa freigegeben. Die im Beschichtungsmaterial enthaltenen Suszeptoren sind derart ausgewählt, dass sie die vom Mikrowellensender 11 abgegebenen Mikrowellen absorbieren. Sollte eine andere Mikrowellenfrequenz zulässig sein, dann müssen die Suszeptoren entsprechend angepasst werden. Die in den oben erläuterten Ausführungsbeispielen angegebenen Suszeptoren absorbieren Mikrowellen mit den Frequenzen von 2,45 GHz und 5,8 GHz. The pre-cure station 6 has a microwave transmitter 11 which emits microwaves at a frequency of 2.45 GHz and / or at a frequency of 5.8 GHz. These frequencies are released for civil use in Europe. The susceptors contained in the coating material are selected such that they correspond to those of the microwave transmitter 11 absorb emitted microwaves. If another microwave frequency is allowed, then the susceptors must be adjusted accordingly. The susceptors specified in the embodiments discussed above absorb microwaves at the frequencies of 2.45 GHz and 5.8 GHz.

Die Vorhärtungsstation 6 weist ein Gehäuse 12 auf, das die Mikrowellenstrahlung abschirmt. Durch das Gehäuse 12 erstreckt sich der Linearförderer 3. Im Bereich des Linearförderers 3 können Tore oder für Mikrowellen undurchlässige elastische Vorhänge vorgesehen sein. The pre-cure station 6 has a housing 12 on, which shields the microwave radiation. Through the housing 12 extends the linear conveyor 3 , In the area of the linear conveyor 3 Gates or microwave impermeable elastic curtains may be provided.

Nach der Vorhärtestation 6 folgt in Förderrichtung 4 eine Heizstation 7. Die Heizstation 7 ist beispielsweise wie herkömmlich Reflow-Lötanlagen zum gleichmäßigen Aufheizen der Baugruppen 2 ausgebildet. Die Heizstation 7 kann Konvektionsheizungen und/oder Strahlungsheizungen umfassen. After the pre-curing station 6 follows in the conveying direction 4 a heating station 7 , The heating station 7 is, for example, as conventional reflow soldering systems for uniform heating of the modules 2 educated. The heating station 7 may include convection heaters and / or radiant heaters.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Beschichten einer Baugruppe 2 erläutert, die Leiterbahnen zum Führen hoher Ströme aufweist. Die Leiterbahnen werden im Folgenden als Hochstrombahnen bezeichnet. The following is a method of coating an assembly 2 explained, the conductor tracks for guiding high currents. The strip conductors are referred to below as high current paths.

Im Bereich der Beschichtungsstation 5 wird die Baugruppe 2 zumindest im Bereich der Hochstrombahnen mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet. Die Dicke der Beschichtung kann durch das wiederholte Besprühen des Bereiches eingestellt werden. In the area of the coating station 5 will the assembly 2 coated with the coating material at least in the area of the high-current paths. The thickness of the coating can be adjusted by repeatedly spraying the area.

Die beschichtete Baugruppe 2 wird mittels des Linearförderers 3 zur Vorheizstation 6 befördert. In der Vorheizstation 6 wird die Baugruppe 2 mit dem Mikrowellensender 11 mit Mikrowellen bestrahlt. Die Mikrowellenstrahlung wird vor allem von dem im Beschichtungsmaterial enthaltenen Suszeptoren absorbiert und in Wärme umgewandelt. Da die Mikrowellenstrahlung das Beschichtungsmaterial vollständig durchdringt, wird das Beschichtungsmaterial vollständig und gleichmäßig in der Vorheizstation 6 erhitzt. The coated assembly 2 is by means of the linear conveyor 3 to the preheating station 6 promoted. In the preheating station 6 will the assembly 2 with the microwave transmitter 11 irradiated with microwaves. The microwave radiation is mainly absorbed by the susceptors contained in the coating material and converted into heat. Since the microwave radiation completely penetrates the coating material, the coating material becomes complete and uniform in the preheating station 6 heated.

Von der Vorheizstation 6 wird die Baugruppe mittels des Linearförderers 3 zur Heizstation 7 befördert. In der Heizstation 7 wird die Baugruppe 2 auf einer bestimmten Temperatur gehalten, sodass das in der Vorheizstation 6 bereits vorerhitzte Beschichtungsmaterial nicht unter eine bestimmte Temperatur abkühlt und aushärtet. From the preheating station 6 The assembly is by means of the linear conveyor 3 to the heating station 7 promoted. In the heating station 7 will the assembly 2 kept at a certain temperature, so that in the preheat station 6 already preheated coating material does not cool below a certain temperature and hardens.

Die mit der ausgehärteten Beschichtung versehene Baugruppe 2 kann dann der Vorrichtung 1 entnommen werden. The assembly provided with the cured coating 2 can then the device 1 be removed.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass in der Heizstation 7 gleichzeitig mit dem Aushärten der Beschichtung Bauelemente mit der Leiterplatte verlötet werden. Die Heizstation 7 kann somit auch als Löteinrichtung verwendet werden. Within the scope of the invention it is also possible that in the heating station 7 simultaneously with the curing of the coating components are soldered to the circuit board. The heating station 7 can thus be used as a soldering device.

Die Vorrichtung 1 weist eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) auf, die alle Vorgänge, insbesondere das Beschichten und das Bestrahlen mit Mikrowellen automatisch steuert. The device 1 has a control device (not shown), which controls all processes, in particular the coating and the irradiation with microwaves automatically.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4959516 [0007]
US 4283427 [0007]
JP 01311172 A [0007]
WO 2005/035216 A1 [0007, 0008]

Claims

A method of polymerizing a resin system under the action of electromagnetic radiation, wherein a resin system to be cured contains resin monomers and the electromagnetic radiation absorbing susceptors so that the susceptors absorb the electromagnetic radiation and deliver the absorbed energy in the form of heat to the resin to be cured, polymerized due to the heat input, characterized in that the susceptors have at least one reactive group, so that in the polymerization, the susceptors react with the monomers and are thus bound to the resulting polymers.

A method according to claim 1, characterized in that the electromagnetic radiation is microwave radiation, in particular microwave radiation in the range of 300 MHz to 300 GHz.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the nanoscale as susceptors susceptors are used.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the susceptors are organometallic compounds.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resin component is selected from: epoxy group-containing resins, carboxylic acid-containing resins, melamine resins, aldehydgruppenhaltigen resins, resins containing isocyanate, phenolic resins, acyl resins, polyester resins and / or polyamide resins.

A process according to any one of claims 1 to 5, wherein the susceptors are selected from: vinylferrocene, iron acetylacetonate, cobalt oxalate, vanadyl acetylacetonate, tributyl phosphate, 1-vinylimidazole or triphenyl phosphite.

A method of coating an electrical conductor assembly with an insulating resin system, wherein a resin system to be cured is applied to the conductor assembly, which is polymerized by a method according to any one of claims 1 to 6, so that an electrically insulating layer is formed.

A method according to claim 7, characterized in that the resin system to be cured is applied to the conductor arrangement with a thickness of at least 1 mm, preferably at least 2 mm and in particular at least 3 mm.

Apparatus for polymerizing a resin system, comprising - a coating station ( 5 ) for coating a body to be coated with the resin system, - irradiation means for irradiating the coated body with microwaves.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the irradiation device is part of a preheating station 6 is and another heating station 7 is provided, wherein the device is a conveyor ( 3 ) to the bodies to be coated from the coating station 5 to the preheating station 6 and then to the heating station 7 to transport.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the heating station 7 a convection heating and / or a radiant heater has.

Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the device comprises a control device which is designed for carrying out a method according to one of claims 1 to 8.