RU1781704C

RU1781704C - Electric insulation compound

Info

Publication number: RU1781704C
Application number: SU914898902A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иосифович Павленко; Николай Яковлевич Чукреев; Вячеслав Дмитриевич Рычкин; Илья Федорович Пельтек
Original assignee: Отделение Новых Физических Проблем Института Проблем Материаловедения Ан Усср
Priority date: 1991-01-02
Filing date: 1991-01-02
Publication date: 1992-12-15

Description

11

(21)4898902/07 (22)02.01.91 (46)15.12.92. Бюл. № 46(21) 4898902/07 (22) 02/01/91 (46) 12/15/92. Bull. Number 46

(71)Отделение новых физических проблем Института проблем материаловедени АН УССР(71) Department of New Physical Problems, Institute of Materials Science Problems, Academy of Sciences of the Ukrainian SSR

(72)В.И.Павленко, Н.Я Чукреев, В.Д.Рычкин и И.Ф.Пельтек (56)ОСТ4.Г0.029.026.(72) V.I. Pavlenko, N.Ya. Chukreev, V.D. Rychkin and I.F. Peltek (56) OST4.G0.029.026.

Авторское свидетельство СССР №1148854. кл. С 08 63/00, 1985.USSR copyright certificate No. 1148854. class C 08 63/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 417454, кл. С 08 49/00,1974.USSR copyright certificate No. 417454, cl. C 08 49 / 00.1974.

Авторское свидетельство СССР NJ 528616, кл. Н 01 В 3/02, 1976,USSR copyright certificate NJ 528616, cl. H 01 B 3/02, 1976,

Авторское свидетельство СССР № 686087, кл. Н 01 В 3/02,1979.USSR copyright certificate No. 686087, cl. H 01 B 3 / 02.1979.

(54) ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СОСТАВ (57) Использование: в радиотехнической, приборостроительной и электротехнической промышленности. С целью улучшени диэлектрических характеристик при сохранении требуемой теплопроводности, электроизол ционный состав содержит св зующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидна смола 12- 35; окись алюмини 11-14; нитрид алюмини 40-70 и отвердитель - остальное. Эпоксидную смолу используют с добавками эпоксидного модификатора в соотношении 5:1. Порошок нитрида алюмини примен ют с диаметром частиц 40-63 мкм. 2 табл.(54) ELECTRIC INSULATION COMPOSITION (57) Use: in the radio engineering, instrument-making and electrical industries. In order to improve dielectric characteristics while maintaining the required thermal conductivity, the electrical insulating composition contains a binder in the following ratio of components, wt.%: Epoxy resin 12-35; alumina 11-14; aluminum nitride 40-70 and hardener - the rest. Epoxy resin is used with additives of an epoxy modifier in a ratio of 5: 1. Aluminum nitride powder is used with a particle diameter of 40-63 microns. 2 tab.

Изобретение относитс к электроизол ционным материалам, в частности к теплопроводным электроизол ционным герметизирующим компаундам, и может быть использовано в радиотехнической, приборостроительной и электротехнической промышленности дл заливки тепловыдел ющих элементов, например, дросселей, резисторов, модулей, блоков питани , трансформаторов.The invention relates to electrical insulating materials, in particular to heat-conducting electrical insulating sealing compounds, and can be used in the radio engineering, instrument-making and electrical industries for filling heat-generating elements, for example, chokes, resistors, modules, power supplies, transformers.

Известны электроизол ционные составы , состо щие из св зующего (эпоксидной смолы), отвердител и минерального наполнител с достаточно высокой теплопроводностью (1,2-2,0 Вт/м К). Недостатком указанных составов вл ютс их невысокие диэлектрические характеристики, обусловленные применением в качестве наполнител кварца пылевидного.Electrical insulation compositions are known consisting of a binder (epoxy resin), a hardener and a mineral filler with a sufficiently high thermal conductivity (1.2-2.0 W / m K). The disadvantage of these compositions is their low dielectric characteristics, due to the use of pulverized silica as a filler.

Известны электроизол ционные составы , включающие св зующее на основе эпоксидной смолы, отвердитель и смеси минеральных наполнителей (нитрид бора и кремний кристаллический; окись алюмини и нитрид бора), имеющие высокую теплопроводность (2,0-4,2 Вт/м К). Однако электроизол ционные их свойства также недостаточны ввиду несовершенства структуры отвержденных компаундов, про вл ющегос в процессе полимеризации . Низки также технологические свойства вышеназванных составов ввиду их склонности к быстрому загустеванию, ухудшающей соответственно заливочные свойства компаундов.Electrical insulation compositions are known, including an epoxy resin binder, a hardener, and mixtures of mineral fillers (boron nitride and crystalline silicon; aluminum oxide and boron nitride) having high thermal conductivity (2.0-4.2 W / m K). However, their electrical insulating properties are also insufficient due to the imperfection of the structure of cured compounds manifested in the polymerization process. The technological properties of the above compositions are also low due to their tendency to quickly thicken, which worsens the casting properties of the compounds, respectively.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к за вл емому изобретению вл етс электроизол ционный состав, выбранный вThe closest in technical essence and the achieved positive effect to the claimed invention is the electrical insulation composition selected in

ЧH

0000

ii

качестве прототипа, содержащий св зующее на основе эпоксидной смолы, отверди- тель и наполнитель из окиси алюмини и нитрида бора. Недостатком известного состава вл ютс невысокие диэлектрические характеристики (удельное объемное электрическое сопротивление и электрическа прочность) ввиду несовершенства структуры отвержденного компаунда, вызванного вли нием на материал в процессе полимеризации минеральных наполнителей, в частности нитрида бора.as a prototype, comprising an epoxy resin binder, a curing agent and a filler of alumina and boron nitride. A disadvantage of the known composition is its low dielectric characteristics (specific volume electric resistance and electric strength) due to imperfections in the structure of the cured compound caused by the effect of mineral fillers, in particular boron nitride, on the material during polymerization.

Целью изобретени вл етс улучшение диэлектрических характеристик при сохранении требуемой теплопроводности.The aim of the invention is to improve dielectric characteristics while maintaining the required thermal conductivity.

Поставленна цель достигаетс тем, что электроизол ционный состав, содержащий св зующее на основе эпоксидной смолы, от- вердитель и наполнитель, включающий окись алюмини и нитрид элемента III группы, согласно изобретению в качестве нитрида содержит нитрид алюмини , и компоненты, вз тые в следующем соотношении, мас.%: Св зующее на основе эпоксидной смолы12-35This object is achieved in that the electrical insulation composition containing an epoxy resin binder, a hardener and a filler comprising aluminum oxide and a nitride of an element of group III, according to the invention, contains aluminum nitride as a nitride, and components taken in the following ratio , wt.%: Binder based on epoxy resin 12-35

Окись алюмини 11-14Alumina 11-14

Нитрид алюмини 40-70Aluminum nitride 40-70

ОтвердительОстальноеHardener

. ИсгГользс ваИие гтредлагае моПУЭлектро- изол ционного состава за счет повышени диэлектрических свойств при сохранении требуемой -теплопроводности позвол ет значительно повысить надежность электроизол ции тепловыдел ющего элемента при обеспечении эффективности теплоотвода. Кроме того, использование в качестве наполнител более дешевого, по сравнению с нитридом бора, нитрида алюмини приводит к снижению себестоимости предлагаемого электроизол ционного состава.. Due to the improvement of the electrical insulating composition by increasing the dielectric properties while maintaining the required β-thermal conductivity, it is possible to significantly increase the reliability of electrical insulation of the heat-generating element while ensuring the efficiency of heat removal. In addition, the use of a cheaper, in comparison with boron nitride, aluminum nitride leads to a decrease in the cost of the proposed electrical insulating composition.

Сущность изобретени заключаетс в следующем.The invention is as follows.

Примен емый в качестве наполнител , по прототипу, порошок нитрида бора состоит из частиц пластинчатой формы со слоистой структурой и резкой анизотропией кристаллической решетки с малым сопротивлением срезу в направлении базовых плоскостей. В результате в процессе полимеризации компаунда, содержащего в качестве наполнител нитрид бора, в материале возникают механические напр жени , привод щие к образованию в его структуре Микротре щин и пор, что делает компаунд гигроскопичным.Used as a filler, according to the prototype, boron nitride powder consists of lamellar particles with a layered structure and sharp anisotropy of the crystal lattice with low shear resistance in the direction of the base planes. As a result, during the polymerization of a compound containing boron nitride as a filler, mechanical stresses arise in the material, leading to the formation of microfractures and pores in its structure, which makes the compound hygroscopic.

Гигроскопичный компаунд адсорбирует влагу, в результате чего происходит снижение его электрической прочности. Кроме того, механические напр жени в от- вержденном компаунде вызывают отслоени последнего от тепловыдел ющего элемента , что ухудшает его герметизацию и снижает эффективность теплоотвода. Введение в электроизол ционный состав в качестве наполнител нитрида алюмини , частицы которого изотропны, исключает по вление при полимеризации механических напр жений, привод щих к образованию микротрещин, снижающих диэлектриче0 ские характеристики состава и теплоотвод. Предложенный электроизол ционный состав отличаетс от прототипа введением в наполнитель нитрида алюмини и соотношением компонентов.The hygroscopic compound adsorbs moisture, resulting in a decrease in its electrical strength. In addition, the mechanical stresses in the cured compound cause the latter to peel off from the heat-generating element, which worsens its sealing and reduces the efficiency of heat removal. The introduction of aluminum nitride, the particles of which is isotropic, into the insulating composition as a filler excludes the appearance of mechanical stresses during polymerization, leading to the formation of microcracks, which reduce the dielectric characteristics of the composition and heat removal. The proposed electrical insulation composition differs from the prototype by the introduction of aluminum nitride into the filler and the ratio of components.

5 Изобретение осуществл етс следующим образом. Порошок нитрида алюмини с диаметром частиц 40-63 мкм и порошок окиси алюмини перед использованием просушивают. Затем отвешивают навески5 The invention is carried out as follows. The aluminum nitride powder with a particle diameter of 40-63 μm and the alumina powder are dried before use. Then weighed samples

0 компонентов смеси наполнител в заданном соотношении. В качестве св зующего используют эпоксидную смолу с добавкой эпоксидного модификатора. Отвердителем служит полиэтиленполиамин.0 components of the filler mixture in a predetermined ratio. An epoxy resin with the addition of an epoxy modifier is used as a binder. Hardener is polyethylene polyamine.

5 Электроизол ционный состав готов т путем смешени порошков наполнител со св зующим в заданном соотношении при 40-45°С, Затем в смесь добавл ют отверди- тель и перемешивают. Полученный компа0 унд заливают в формы при 40-45°С и отверждают. Составы электроизол ционные заливочных компаундов (известного и предлагаемого) приведены в табл.1. Основные характеристики компаундов в сравнении5 The electrical insulation composition is prepared by mixing the filler powders with the binder in a predetermined ratio at 40-45 ° C. Then, a hardener is added to the mixture and mixed. The resulting comp 0 und is poured into molds at 40-45 ° C and solidified. The compositions of electrical insulating casting compounds (known and proposed) are given in Table 1. The main characteristics of the compounds in comparison

5 с известным электроиеол ционным составом (по прототипу) представлены в табл.2.5 with a known electrical composition (according to the prototype) are presented in table 2.

Из табл.2 видно, что оптимальными свойствами обладают электроизол ционные составы, содержащие от 11 до 14 мас.%From table 2 it is seen that the electrical properties containing from 11 to 14 wt.% Possess the optimum properties

0 окиси алюмини и от 40 до 70 мас.% нитрида алюмини , при общем содержании смеси минеральных наполнителей от 51 до 84 мас.%, св зующего от 12 до 35 мас.% и отвердител от 4 до 14 мас.%.0 alumina and from 40 to 70 wt.% Aluminum nitride, with a total content of a mixture of mineral fillers from 51 to 84 wt.%, A binder from 12 to 35 wt.% And a hardener from 4 to 14 wt.%.

Claims

5 Claims

An insulating composition containing an epoxy resin binder, a hardener and a filler, including aluminum oxide and nitride of element III

0 corpus, characterized in that, in order to improve the dielectric characteristics while maintaining the required thermal conductivity, it contains aluminum nitride as the nitride and the components taken in the following ratio, wt.%: Epoxy resin binder 12-35

Alumina 11-14

Aluminum nitride 40-70

Hardener

Compositions of electrical insulation compound

Main characteristics of electrical insulating compounds

Table 1

table 2