DE3525301C2

DE3525301C2 -

Info

Publication number: DE3525301C2
Application number: DE19853525301
Authority: DE
Inventors: Egbert Dipl.-Chem. Dr. 8755 Alzenau De Brandau
Original assignee: Individual
Current assignee: BRANDAU, EGBERT, DIPL.-CHEM. DR., 8755 ALZENAU, DE
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1990-06-28
Also published as: DE3525301A1

Description

Die Erfindung betrifft Reaktionharze aus der Gruppe der Epoxide, Polyester, Vinylester, Methylmethacrylate oder Silikonkautschuke, die einen die Wärmeleitfähigkeit verbessernden Füllstoff enthalten.

Derartige Reaktionsharze sind bereits bekannt. Ihr Füllstoff besteht aus Berylliumoxid.

Diese bekannten z. B. aus Epoxiden, Polyestern, Vinylestern, Methyl methacrylaten oder Silikonkautschuken bestehenden Reaktionsharze, werden 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 haben die vergossenen oder verpreßten und gehärteten Reaktionsharze eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Sie wirken jedoch zugleich als gute elektrische Isolatoren, da ihre elektrische Leitfähigkeit sehr schlecht ist.

Berylliumoxid ist jedoch toxisch, und es besteht daher die Aufgabe, elektrisch gut isolierende Reaktionsharze anzugeben, deren Wärme leitfähigkeit ähnlich gut ist wie die mit Berylliumoxid als Füllstoff erzielte Wärmeleitfähigkeit, die jedoch nicht toxisch sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind Reaktionsharze 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 Aluminiummitrid läßt sich auch eine ähnlich gute Wärmeleitfähigkeit der ausgehärteten Reaktionsharze erzielen wie mit Berylliumoxid als Füllstoff.

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

Der Gehalt an Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid der Reaktionsharze liegt günstigerweise im Bereich von 10-80 Vol.-%. Die Korngröße des Bornitrids und des Aluminiumnitrids liegt günstigerweise im Bereich von 1 µm bis 600 µm, um einerseits Agglomerationen und andererseits eine verringerte Wärmeleitfähigkeit der ausgehärteten Reaktionsharze zu vermeiden.

Die Behandlung des kommerziell erhältlichen Bornitrid- bzw. Aluminiumpulvers mit Ammoniakgas setzt das den Nitridpulvern noch anhaftendes Bortrioxid bzw. Aluminiumoxid zu Nitriden um und erhöht dadurch die Wärmeleitfähigkeit.

Eine weiter Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der ausgehärteten Reaktionsharze ohne Beeinträchtigung ihrer schlechten elektrischen Leitfähigkeit läßt sich erzielen, wenn das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid bzw. das Verhältnis der Alumi niumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitrid größer als 1 ist.

Vorteilhafterweise liegt das Verhältnis der Boratome zu den Stick stoffatomen 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.

In folgender Tabelle sind Füllstoffe, Reinheit der Füllstoffe und Gehalt der Füllstoffe in aus Epoxid, Polyester, Vinylester, Methyl methacrylat oder aus Silikonkautschuk bestehenden Reaktionsharz proben und die Wärmeleitfähigkeit angegeben, die diese Reaktionsharz proben 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 Widerstand aller in der Tabelle angegebenen Reaktionsharzproben liegt nach deren Härten im Bereich von 10¹³ bis 10¹⁶ Ohm · cm.

Zur Herstellung erfindungsgemäßen Reaktionsharzes kann Bornitrid pulver mit 0,05 Grammatomen Bormetallpulver vermischt und die Mischung in Stickstoff, der 12 Vol.-% Ammoniak enthält, 80 Minuten lang einer Wärmebehandlung bei 980°C unterzogen werden. Es ergibt sich ein Füllstoff, der die Summenformel B_1,05N_1,0 hat. Dieser Füllstoff kann mit reinem Epoxid, Polyester, Vinylester, Methylmeth acrylat 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 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 Summelformel Al_1,11N_1,0, der ebenfalls mit reinem Epoxid, Poly ester, Vinylester, Methylmethacrylat oder Silikonkautschuk innig vermischt werden kann, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes im Reaktionsharz entsteht und alle pulvrigen Füllstoff partikel von Reaktionsharz umhüllt sind. Dies kann ebenfalls mit einem Dreiwalzenstuhl durchgeführt werden.

Claims

1. Reaktionsharze, ausgewählt aus der Gruppe von Epoxiden, Poly estern, Vinylestern, Methylmethacrylaten oder Silikonkautschuken, die einen die Wärmeleitfähigkeit verbessernden Füllstoff enthalten, wobei der Füllstoff Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinheit des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids mindestens 97 Gew.-% beträgt, daß das Verhältnis der Boratome zu den Stickstoffatomen im Bornitrid füllstoff bzw. das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stick stoffatomen im Aluminiumnitridfüllstoff größer als 1 ist, daß der Gehalt an Bornitrid und/oder Aluminiumnitrid im Bereich von 10-80 Vol.-% liegt und daß die Korngröße des Bornitrids und/oder des Aluminiumnitrids im Bereich von 1 µm bis 600 µm liegt.

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

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

4. Reaktrionsharze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Aluminiumatome zu den Stickstoffatomen im Aluminiumnitridfüllstoff im Bereich von 1,05 bis 1,25 liegt.