DE2220831B2

DE2220831B2 - Überzugsmasse aus pulverförmigem Siliciumdioxid und einem Bindemittel

Info

Publication number: DE2220831B2
Application number: DE19722220831
Authority: DE
Inventors: Hideki Amagasaki Ishida; Toyokazu Shijonawata Maeda; Yasuhiro Katano Shindo
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-04-28
Filing date: 1972-04-27
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1391850A; CA953056A; DE2220831A1; DE2220831C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Überzugsmasse aus pulverförmigem Siliciumdioxid alleine oder im Gemisch mit anderen Füllstoffen und einem Bindemittel, bestehend aus einem kolloidalen anorganischen Material und einem Haftvermittler. Die erfindungsgemäße Überzugsmasse eignet sich insbesondere als nichtentflammbare Überzugsmasse für elektronische Teile.

Unter den Farben, die bisher für elektronische Teile verwendet wurden, weisen Siliciumfarben eine hervorragende Wärmebeständigkeit auf, besitzen aber hinsichtlich der Nichtentflammbarkeit den Nachteil, daß sie manchmal Rauch entwickeln oder sich entflammen. Als anorganische Farben wurden Farben auf Zementbasis angewendet. Diese Farben enthalten jedoch Stoffe, welche in feuchter Luft Ionen bilden und sich daher nicht für elektronische Teile eignen.

Erfindungsgemäß sollen die obengenannten Nachteiie der bekannten Farben vermieden werden.

Die Erfindung schafft eine nichtentflammbare Überzugsmasse für elektronische Teile, bestehend aus einem pulverförmigen Siliciumdioxid allein oder im Gemisch mit anderen Füllstoffen und einem Bindemittel, bestehend aus einem koloidalen anorganischen Material und einem Haftvermittler, deren Besonderheit darin besteht, daß sie als Haftvermittler organische Silane mit Amino- oder Epcxygruppen enthält.

In der britischen Patentschrift 1 092 537 ist eine geschmolzene kieselsäurehaltige Masse beschrieben, die kolloidales Siliciumdioxid und einen Füllstoff enthält. Da bei dieser Überzugsmasse nicht das bei der Erfindung als Bindemittel verwendete Silan angewendet wird, weist der Film eine geringe Festigkeit auf, ist porös und besitzt nur eine geringe Feuchtigkeitsbeständigkeit. Aus diesem Grund eignet er sich nicht als Überzugsmaterial für elektronische Teile. Erfindungsgemäß werden das Silan und das kolloidale Siliciumdioxid oder Glimmer gemeinsam zur Verfestigung der Bindung der kolloidalen Teilchen und zur Verbesserung der Festigkeit sowie Feuchtigkeitsbeständigkeit angewandt.

In der britischen Patentschrift 1064 064 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Überzugsmasse beschrieben, bei welchem Aminosilicon und ein Vinylhalogenidpolymeres angewendet werden, wobei ein brennbarer Überzug entsteht. Im Gegensatz hierzu besteht die erfindungsgemäße Überzugsmasse aus einem Gemisch des Silans und kolloidalem anorganischem Material als Bindemittel sowie zusätzlich einem Füllstoff. Der Anteil an organischen Bestandteilen in der erfindungsgemäßen Überzugsmasse ist also sehr gering, und die Überzugsmasse ist daher nicht

ίο brennbar. Die erfindungsgemäße Überzugsmasse unterscheidet sich somit grundsätzlich von der Überzugsmasse gemäß der britischen Patentschrift 1064 064. In der USA.-Patentschrift 3 290165 ist 1. ein Verfahren zum Behandeln der Oberfläche von Füllstoffen mit Silan, 2. e^:n Verfahren tun Oberflächenbehandeln von Füllstoff zum Färben des Füllstoffs und 3. die Tatsache, daß der oberflächenbehandelte Füllstoff verbesserte Hafteigenschaften an einem Träger (Bindemittel) aufweist, beschrieben.

Die Erfindung weist keine Beziehung zu den obengenannten Verfahrenspunkten (1) und (2) auf. Die Tasache (3) bedeutet, daß man einen verbesserten Füllstoff durch Behandeln mit Silan erhalten kann, wodurch eine verbesserte Bindung zwischen dem Füllstoff und dem Bindemittel durch Einbringen dieses Füllstoffs in eine Überzugsmasse als Füllstoff erzielt werden kann. Die erfindungsgemäße Überzugsmasse betrifft dagegen nicht die Oberflächenbehandlung von Füllstoff mit Silan, sondern enthäit als charakteristisches Merkmal ein Bindemittel, das aus einem Gemisch aus Silan und einem kolloidalen anorganischen Material besteht. Wenn man bei dieser Masse Siliciumdioxidpulver als Füllstoff anwendet, so erhält man einen äußerst festen, hitzebeständigen und nichtbrennbaren Film, da dieses Bindemittel die Eigenschaft aufweist, das Siliciumdioxidpulver äußerst fest zu binden.

Die Erfindung wird nun an Hand des folgenden Beispiels weiter erläutert:

Beispieli

40 Gewichtsteile eines Bindemittels aus einem Silanhaftvermittlers, dessen fur.ktionelle Gruppe aus einer Aminogruppe (NH₂) bestand nämlich

H₂NCH₂CH₂NH(CH₂)_;lSi(OCH₃)₃],

sowie kolloidales Siliciumdioxid im Gewichtsverhältnis 1:1 wurden mit 60 Gewichtsteilen eines Gemisches aus pulverförmigem geschmolzenem Siliciumdioxid und pulverförmigem kristallinem Aluminiumoxid (Gewichtsverhältnis 1 :1) als Füllstoff vermischt und so eine Farbe hergestellt; die Teilchengröße des Füllstoffs betrug 5 bis 150 Mikron. Diese Farbe wurde als Überzug auf elektronische Teile aufgebracht und die Eigenschaften der Farbe untersucht. Unter den elektronischen Teilen entwickeln Widerstände die größte Wärmemenge und müssen daher unbedingt nichtentflammbar sein. Aus diesem Grund wurde ein Widerstand als typisches Beispiel für die elektronischen Teile ausgewählt. Der Widerstand in diesem Beispiel bestand aus einem 7-Watt-,l-k-Q-MetaIloxidfilmwiderstand mit einem Außendurchmesser von 7 mm und einer Länge von 52 mm. Die auf obige Weise hergestellte Farbe wurde auf den Widerstand

aufgebracht und 20 Minuten bei 120⁰C gehärtet und so eine Versuchsprobe hergestellt. Die verschiedenen Eigenschaften dieser Probe sind im folgenden beschrieben :

1. Veränderung vor und nach dem Aufbringen des Überzugs:

Der Widerstandswert des oben beschriebenen Widerstandes vor und nach dem Aufbringen des Überzugs änderte sich wie folgt:

Durchschnittlicher Wert (X): +0,36%
Änderung (30): 0,92

Hieraus ergibt sich, daß die Änderung des Widerstandes vor und nach dem Aufbringen des Überzugs gering ist.

2. Nichtentflammbarkeit:

Die Probe wurde elektrisch überlastet bis zur Zerstörung. Hierbei wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:

16fach	25fach	35fach	50fach
nicht entflammbar	nicht- entflammbar	nicht entflammbar	nichtent flammbar

Falls man eine elektrische Überlastung von mehr als das 50fache anlegt, so wird der Widerstand augenblicklich zerstört, so daß die Nichtentflammbarkeit im Falle einer derartig großen elektrischen Überlastung außer Diskussion steht. Da sich die Probe selbst bei einer 50fachen oder geringeren elektrischen Überlastung nicht entflammt, ergibt sich hieraus eine hervorragende Nichtentflammbarkeit bei jeder Überlastung.

3. Lebensdauer bei Überlastung:

Die Probe wurde 100 Stunden kontinuierlich einer elektrischen Belastung von 10,5 Watt unterworfen. Da die Probe keine Veränderung des Aussehens und eine Widerstandsschwankung innerhalb des Bereiches von ±5% aufwies, ergibt sich, daß die Probe diese Überbelastungsprobe bestand. Die Ergebnisse sind im folgenden zusammengestellt und entsprechen einer ausgezeichneten Bewertung:

Veränderung
X I R

Aussehen

+ 1,59% 0,51 Es wurde kein Auftreten

von Brüchen oder andere
Veränderungen beobachtet.

4. Andere elektrische Eigenschaften:

Die oben beschriebene Farbe wurde auf einen 7-Wat-t, 22-Kilo-Q-Metalloxidfilmwiderstand aufgebracht und dann auf gleiche Weise wie die oben beschriebene Probe behandelt. Die elektrischen Eigenschaften der auf diese Weise erhaltenen Probe wurden untersucht, wobei die in der folgenden Tabelle aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden:

Versuch

Lebensdauer
unter Belastung

Lebensdauer
unter Belastung in
Feuchtigkeit

Feuchtigkeitseigenschaften

Temperaturbedingun
gen

Spannungswiderstand

Versuchsbedingungen

gem. EIAJ-Standard
(RC-645A)

gem. MIL-ST-202-Standard

gem. JIS-C-6402-
Standard

gem. MIL-R-22684
Standard

Standardwert

innerhalb
±5%

innerhalb

±2%

innerhalb

+ 1%

mehr als
1000 Volt

Charakteristische
Werte

X I R

-1,95
-2,05

-0,26
+0,76

mehr als
1500 Volt

Aus den obigen Werten ergibt sich, daß die Probe den Standardwerten in befriedigender Weise entspricht.

Bei dem obigen Beispiel wurde Silicasol als kolloider, Material verwendet. Es kann aber auch Glimmersol an Stelle von Silicasol verwendet werden. Als Silanhaftvermittler wurde eine Verbindung mit einer Aminogruppe (NH₂) als funktioneller Gruppe angewendet; es kann aber auch irgendein anderer Silanhaftvermittler angewendet werden, falls dessen funktionelle Gruppe aus einer organischen Gruppe, wie einer Epoxygruppe

VCH₂CH

Silan-

od. dgl. besteht. Vorzugsweise angewendete
haftvermittler entsprechen der Formel

(Y — R)_nSi(OCH₃)₄_„ ,

in welcher Y eine Aminogruppe, eine substituierte Aminogruppe, eine Epoxygruppe oder eine substituierte Epoxygruppe; R eine Alkylen- oder Phenylengruppe, die eine Äther- oder Iminobindung in der Kette enthalten kann, und η die Zahlen 1 oder 2 bedeuten. Beispiele für derartige Verbindungen sind

und

H₂NCH₂CH₂NH(CHa)₃Si(OCH₃):,

Anmerkung: R bedeutet den Unterschied zwischen dem Maximal- und Minimalwert.

CH₂ - CH - CH₂O(CH₂)₃Si(OCH₃)₃.

Als Füllstoff wurde ein Gemisch aus pulverförmigem Siliciumdioxid und pulverförmigem Aluminiumoxid angewandt. An Stelle des Aluminiumoxidpulvers können aber auch andere Füllstoffe, wie Aluminiumphosphat, Calciumcarbonat, Talk od. dgl. angewendet werden.

In dem obigen Beispiel bestand die aufgebrachte Farbe aus 40 Gewichtsteilen eines Bindemittels, das aus einem Silanhaftvermittler und einem kolloidalen

anorganischen Material sowie 60 Gewichtsteilen Füllstoff bestand. Man kann aber praktisch die gleichen Ergebnisse eraelen, wenn man eine Farbe anwendet, deren Bindemittel aus einem Silanhaftvermittler und einem kolloidalen anorganischen Material im Gewichtsverhlltnis 0,025 :1,0 und dem Füllstoff besteht, wobei das GewicUtsverhältais von Bindemittel zu Füllston 0,3 bis 9,0 beträgt.

Falls man die erfindungsgemäße Überzugsmasse auf elektronische Teile aufbringt und die Masse bei erhöhter Temperatur härtet, so erhält man Filme mit hervorragendem Wirkungsgrad, wie aus den oben beschriebenen Ausführungen ersichtlich ist. Das Härten wird 10 bis 20 Minuten bei 120 bis 150⁰C ausgeführt.

Die verscliiedenen Wirkungen, die durch Aufbringen der erfindungsgemäßen nichtentflammbaren Überzugsmasse auf elektronische Teile, wie Widerstände u. dgl,, erzielt wurden, sind im folgenden zusammengefaßt;

1, Die Masse ist nichtentflammbar und wird unter S keinen Überlastungsbedingungen entflammt.

2. Die Masse weist eine niedrige Härtungstemperatur und eine kurze Härtungszeit auf, so daß das Aufbringen als Überzug mit sehr gutem Wirkungsgrad ausgeführt werden kann.

ίο 3. Die elektrischen Eigenschaften der Masse genügen verschiedenen Standardwerten.

4. Die Masse weist eine hervorragende Hitzebeständigkeit auf.

5. Als Lösungsmittel wird Wasser angewandt, so daß keine Gefahr beim Handhaben und Lagern dei Masse besteht.

6. Beim Aufbringen der Masse als Überzug tritt nur eine geringe Widerstandsänderung ein.

Claims

Patentansprüche:

1. Überzugsmasse aus pulverförmigem Siliciumdioxid allein oder im Gemisch mit anderen Füllstoffen und einem Bindemittel, bestehend aus einem kolloidalen anorganischen Material und einem Haftvermittler, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Haftvermittler organische Silane mit Amino- oder Epoxygruppen enthält.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Silanhaftvermittlers zu dem kolloidalen anorganischen Material 0,025 bis 1,0 beträgt.

3. Masse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Füllstoff 0,3 bis 9,0 beträgt.