DE3525301A1 - Reaktionsharz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reaktionsharz, insbesondere Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk, das einen die Wärmeleitfähigkeit verbessernden pulverförmigen Füllstoff enthält.

Ein derartiges Reaktionsharz ist bereits bekannt. Sein Füllstoff besteht besteht aus Berylliumoxid.

Dieses bekannte z. B. aus Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk bestehende Reaktionsharz, wird mit einem Härter, z. B. einem Aminhärter oder einem Anhydridhärter, versetzt und dann als Umhüllwerkstoff für elektrische und elektronische Bauelemente vergossen oder verpreßt.

Auf Grund des aus Berylliumoxid bestehenden Füllstoffes hat das vergossene oder verpreßte und gehärtete Reaktionsharz eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Es wirkt jedoch zugleich als guter elektrischer Isolator, da seine elektrische Leitfähigkeit sehr schlecht ist.

Berylliumoxid ist jedoch toxisch, und es besteht daher die Aufgabe, ein elektrisch gut isolierendes Reaktionsharz anzugeben, dessen Wärmeleitfähigkeit ähnlich gut ist wie die mit Berylliumoxid als Füllstoff erzielte Wärmeleitfähigkeit, das jedoch nicht toxisch ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Reaktionsharz der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid ist.

Weder Bornitrid noch Aluminiumnitrid sind toxisch. Mit genügend reinem Bornitrid und Aluminiumnitrid läßt sich auch eine ähnlich gute Wärmeleitfähigkeit des ausgehärteten Reaktionsharzes erzielen wie mit Berylliumoxid als Füllstoff.

Die Reinheit des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids im Füllstoff beträgt günstigerweise mindestens 97 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 98 Gew.-%.

Eine weitere Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des ausgehärteten Reaktionsharzes ohne Beeinträchtigung seiner schlechten elektrischen Leitfähigkeit läßt sich erzielen, wenn das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid bzw. das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid größer als 1 ist.

Vorteilhafterweise liegt das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid im Bereich von 1,05-1,2.

Das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid liegt günstigerweise im Bereich von 1,05-1,25.

Der Gehalt an Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid des Reaktionsharzes liegt günstigerweise im Bereich von 10-80 Vol.-%.

Günstigerweise liegt die Korngröße des Bornitrids und Aluminiumnitrids im Bereich von 1 µm bis 600 µm, um einerseits Agglomerationen und andererseits eine verringerte Wärmeleitfähigkeit des ausgehärteten Reaktionsharzes zu vermeiden.

In folgender Tabelle sind Füllstoffe, Reinheit der Füllstoffe und Gehalt der Füllstoffe in aus Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat oder aus Silikonkautschuk bestehenden Reaktionsharzproben und die Wärmeleitfähigkeit angegeben, die diese Reaktionsharzproben nach dem Härten durch Zusetzen eines Polyaminhärters hatten.
Zum Vergleich sind auch Werte für eine Reaktionsharzprobe angegeben, die Berylliumoxid als Füllstoff enthält.

Die Korngröße für das Berylliumoxid war 30 µm und feiner, für das Aluminiumnitrid 63 µm und feiner und für das Bornitrid 37 µm und feiner. Der spezifische elektrische Widertand aller in der Tabelle angegebenen Reaktionsharzproben liegt nach deren Härten im Bereich von 10¹³ bis 10¹⁶ Ohm · cm.

Zur Herstellung erfindungsgemäßen Reaktionsharzes kann z. B. stöchiometrisches Bornitridpulver mit 0,05 Grammatomen Bormetallpulver vermischt und die Mischung in Stickstoff, der 12 Vol.-% Ammoniak enthält, 80 Minuten lang einer Wärmebehandlung bei 980°C unterzogene werden. Es ergibt sich ein Füllstoff, der die Summenformel B_1,05N_1,0 hat. Dieser Füllstoff kann mit reinem Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk innig vermischt werden, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes im Reaktionsharz entsteht und alle pulvrigen Füllstoffpartikel von Reaktionsharz umhüllt sind. Dies kann z. B. mit einem Dreiwalzenstuhl geschehen.

In ähnlicher Weise kann stöchiometrisches Aluminiumnitridpulver mit 0,11 Grammatomen Aluminiumpulver vermischt und anschließend 110 Minuten lang einer Wärmebehandlung in Stickstoff, der 16 Vol.-% Ammoniak enthält, bei 1140°C unterzogen werden. Es ergibt sich ein Füllstoff mit der Summenformel Al_1,11N_1,0, der ebenfalls mit reinem Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk innig vermischt werden kann, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes im Reaktionsharz entsteht und alle pulvrigen Füllstoffpartikel von Reaktionsharz umhüllt sind. Dies kann ebenfalls mit einem Dreiwalzenstuhl durchgeführt werden.

Claims (7)

1) Reaktionsharz, insbesondere Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk, das einen die Wärmeleitfähigkeit verbessernden pulverförmigen Füllstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid ist.

2) Reaktionsharz nach Anspruch 1)
dadurch gekennzeichnet, daß die Reinheit des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids mindestens 97 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 98 Gew.-% beträgt.

3) Reaktionsharz nach Anspruch 1)
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid bzw. das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid größer als 1 ist.

4) Reaktionsharz nach Anspruch 3)
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid im Bereich von 1,05 bis 1,2 liegt.

5) Reaktionsharz nach Anspruch 3)
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid im Bereich von 1,05 bis 1,25 liegt.

6) Reaktionsharz nach Anspruch 1)
dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehalt an Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid im Bereich von 10 bis 80 Vol.-% liegt.

7) Reaktionsharz nach Anspruch 1)
daurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids im Bereich von 1 µm bis 600 µm liegt.