DE102015010669A1

DE102015010669A1 - Vergussmasse mit Füllstoffen

Info

Publication number: DE102015010669A1
Application number: DE102015010669.4A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2017-02-16
Also published as: WO2017028832A1

Abstract

Elektrisch isolierende Vergussgesamtmasse mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit. Erfindungsgemäß sind zusätzlich zu eventuellen mikroskopischen Füllstoffen makroskopische Füllkörper mit Durchmesser größer 0,7 mm eingebracht oder mit Durchmesser größer 0,1 mm und getrennter Fügung eingebracht. Die Füllkörper können aus Abfällen vom Folienstanzen bestehen und/oder besonders geordnet sein und/oder aus dem Verguss herausragen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch isolierende Vergussgesamtmasse mit Vergussmasse mit oder ohne mikroskopische Füllstoffe und mit zusätzlich makroskopischen Füllstoffen.
Stand der Technik
Derzeit auf dem Markt verfügbare Vergussmassen zum Verguss von elektrischen und elektronischen Bauteilen zur elektrischen Isolation auf Kunststoff- oder Keramikbasis haben meistens Wärmeleitfähigkeiten kleiner 1 W/(m·K). Da die zu isolierenden Bauteile oft Wärme abgeben, ist es von technischem und gewerblichem Interesse, dass die Vergussmassen eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. So könnten z. B. elektronische Bauteile bei niedrigeren Spitzentemperaturen länger halten oder die Kühlung kann an die Umgebungsluft anstatt an ein Kühlwasser etc. erfolgen, wenn nur die Wärmeleitfähigkeit der einhüllenden Massen gesteigert werden kann. Kleinere Bauelemente mit höheren Leistungen könnten realisiert werden. Um die Wärmeleitfähigkeiten dieser Massen zu steigern, werden Füllstoffe in Mikrogröße zu den Vergussmassen hinzugefügt z. B. Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid (z. B. DE 00 0010 057 111 C1 ). Durch diese Füllstoffe werden etwas höhere Wärmeleitfähigkeiten erreicht, die aber meist noch kleiner 5 W/(m·K) ausfallen. Die Füllstoffe verringern teils auch die Kosten der herkömmlichen Vergussgesamtmasse bestehend aus Vergussmasse und mikroskopischen Füllstoffen. Insbesondere herkömmliche Vergussgesamtmassen bestehend aus Vergussmasse und mikroskopischen Füllstoffen, die als Vergussgesamtmasse Wärmeleitfähigkeiten größer 2 W/(m·K) aufweisen, haben hohe Füllstoffanteile, die die Viskosität der Vergussgesamtmasse bei Raumtemperatur in die Höhe schnellen lässt. Eine geringe Viskosität ist von technischem Interesse um auch komplizierte Geometrien zuverlässig bei geringen Drücken und Temperaturen zu vergießen. Um die Viskosität zu senken, kann man viele Vergussmassen etwas erhitzen. Dadurch sinkt allerdings meistens die verfügbare Verarbeitungszeit und die Erwärmung ist auch oft dadurch begrenzt, dass berührte Bauteile oder auch die Masse selbst durch zu hohe Temperaturen unerwünschte Eigenschaften erhalten. Als Stand der Technik für große Füllstoffe wird DE 00 0010 057 111 C1 angesehen. Die größten hier erwähnten Füllstoffe haben Korngrößen von 0,6 mm Durchmesser.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine nach Möglichkeit niedrigviskose bzw. gut füllende bzw. umschließende und nach Möglichkeit kostengünstige Vergussgesamtmasse anzubieten, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt.
Das Neue an der vorliegenden Vergussgesamtmasse ist, dass elektrisch isolierende Füllstoffe mit hohen Wärmeleitfähigkeiten ausschließlich – oder zusätzlich zu mikroskopischen Füllstoffen – als makroskopische Füllkörper vorliegen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten für die Reihenfolgen um die Füllkörper, das mit der Vergussmasse zu berührende Objekt, die Vergussmasse, eventuelle Füllstoffe und eventuelle Werkzeuge, Gehäuse etc. zueinander zu bringen, die alle angewandt sein können. Drei oder mehr Komponenten könnten auch gleichzeitig zueinander gefügt sein. In einer bevorzugten Ausprägung der Erfindung liegen die Füllkörper vor dem Zusammenbringen von Vergussmasse und zu berührenden Objekt als Schüttung am zu berührenden Objekt vor oder sind nach dem Zusammenbringen von Vergussmasse mit dem zu berührenden Objekt hinzugefügt. Diese Ausprägung der Erfindung ist auch für kleinere Füllkörper, als die in DE 10057111 C1 erwähnten Füllstoffe, neu. Auf diese Weise kann eine Vergussmasse mit oder ohne Füllstoffe mit geringer Raumtemperaturviskosität gewählt werden (erfindungsgemäß z. B. kleiner 10.000 mPa·sek), die die Kavitäten in den Objekten unter geringer Temperatur- und Druckaufwendung leicht füllt. Es kann natürlich auch eine Vergussmasse mit oder ohne Füllstoffe mit hoher Raumtemperaturviskosität (erfindungsgemäß größer 10.000 mPa·sek) gewählt werden. Für die makroskopischen Füllkörper werden besonders sinnvoll keramische Halbzeuge oder Bauelemente aus der Computerindustrie verwendet z. B. Widerstandselemente aus Aluminiumoxid mit einer Reinheit von größer 80%. Es könnten auch die beim Folienstanzen keramischer Folien anfallenden Abfälle zerkleinert oder nicht zerkleinert verwendet werden. Die Vergussmasse könnte z. B. die Vergussmasse Hysol 9496 der Firma Loctite sein, die in sich wiederum mikroskopische Füllstoffe enthält. Als Materialien für die makroskopischen Füllkörper seien erfindungsgemäß besonders die Materialien Aluminiumoxid, Silikat, Aluminiumsilikat, Siliciumcarbid, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid, Siliziumnitrid, Borcarbid oder Verbundstoffe oder Mischungen davon genannt. Keramiken können in verschiedenen Reinheitsgraden und Herstellungsformen (wie z. B. reaktionsgebunden, gesintert, gepresst, heißisostatisch gepresst, extrudiert, spritzgegossen, schlickergegossen etc.) angewendet sein. Die Füllkörper können verschiedene gleiche oder unterschiedliche Formen aufweisen: Z. B. geometrische Formen wie Stab, Kugel, Würfel, Zylinder, Platte oder statistisch verteilte Formen oder kettenförmig miteinander verknüpft sein oder die Form von zweidimensionalen oder dreidimensionalen Gittern aufweisen oder geplante und zufällige Formen gleichzeitig aufweisen. Die Füllkörper können statistisch in der Matrix verteilt sein (z. B. als Schüttung) oder sie können intelligent im Verguss geordnet sein um eine Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung der Wärmeleiter zu erreichen bzw. die Wärmeübertragung zu lenken bzw. zu verbessern. In einer bevorzugten Ausprägung der Erfindung liegen die Füllkörper z. B. als Stäbe, Zylinder oder Platten vor. Sie sind so in den Verguss eingebracht, dass sie aus der Vergussmasse herausragen und als Wärmeübertragungsrippen oder -stifte oder allgemein -körper dienen. Solche Platten, Zylinder oder Stäbe könnten auch in ein Werkzeug eingesetzt sein, in das vergossen wird oder mit Hilfe eines Werkzeugs oder manuell in den Verguss eingesteckt sein. Die Füllkörper können verschiedene gewichtsmäßige Mengenanteile in der Vergussgesamtmasse besitzen. Erfindungsgemäß sind keine Fasern verwendet. Fasern könnten aber zusätzlich verwendet sein. Mit dieser Vergussgesamtmasse können z. B. Statoren von Elektromotoren und elektrische und elektronische Bauteile vergossen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 000010057111 C1 [0002, 0002]
DE 10057111 C1 [0004]

Claims

Vergussgesamtmasse mit elektrisch isolierender, mindestens während dem Zusammenbringen von Vergussmasse und zu berührendem Objekt oder Objekten fließfähiger ein- oder mehrkomponentiger Vergussmasse mit oder ohne mikroskopische Füllstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergussgesamtmasse zusätzlich makroskopische, d. h. sie fallen nicht mehr durch ein Sieb mit einer quadratischen Öffnungsweite von 0,7 mm und haben Volumen von mindestens 0,18 mm³, elektrisch isolierende Füllkörper mit Wärmeleitfähigkeiten von größer als 2 W/(m·K) beigefügt sind.
Vergussgesamtmasse mit elektrisch isolierender, mindestens während dem Zusammenbringen von Vergussmasse und zu berührendem Objekt oder Objekten fließfähiger ein- oder mehrkomponentiger Vergussmasse mit oder ohne mikroskopische Füllstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergussgesamtmasse zusätzlich makroskopische, d. h. sie fallen nicht mehr durch ein Sieb mit einer quadratischen Öffnungsweite von 1 mm und haben Volumen von mindestens 0,52 mm³, elektrisch isolierende Füllkörper mit Wärmeleitfähigkeiten von größer als 2 W/(m·K) beigefügt sind.
Vergussgesamtmasse mit elektrisch isolierender, mindestens während dem Zusammenbringen von Vergussmasse und zu berührendem Objekt oder Objekten fließfähiger ein- oder mehrkomponentiger Vergussmasse mit oder ohne mikroskopische Füllstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergussgesamtmasse zusätzlich makroskopische, d. h. sie fallen nicht mehr durch ein Sieb mit einer quadratischen Öffnungsweite von 0,1 mm und haben Volumen von mindestens 0,0005 mm³, elektrisch isolierende Füllkörper mit Wärmeleitfähigkeiten von größer als 2 W/(m·K) beigefügt sind und die Zusammenbringung der Komponenten dadurch charakterisiert ist, dass die Füllkörper nicht vermischt mit der Vergussmasse mit oder ohne mikroskopische Füllstoffe zu dem oder den berührenden Objekten hinzugefügt sind, sondern z. B. vorher, nachher, gleichzeitig oder in beliebigen Abfolgen hinzugefügt sind.
Vergussgesamtmasse mit elektrisch isolierender, mindestens während dem Zusammenbringen von Vergussmasse und zu berührendem Objekt oder Objekten fließfähiger ein- oder mehrkomponentiger Vergussmasse mit oder ohne mikroskopische Füllstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergussgesamtmasse zusätzlich makroskopische, d. h. sie fallen nicht mehr durch ein Sieb mit einer quadratischen Öffnungsweite von 0,4 mm und haben Volumen von mindestens 0,034 mm³, elektrisch isolierende Füllkörper mit Wärmeleitfähigkeiten von größer als 2 W/(m·K) beigefügt sind und die Zusammenbringung der Komponenten dadurch charakterisiert ist, dass die Füllkörper nicht vermischt mit der Vergussmasse mit oder ohne mikroskopische Füllstoffe zu dem oder den berührenden Objekten hinzugefügt sind, sondern z. B. vorher, nachher, gleichzeitig oder in beliebigen Abfolgen hinzugefügt sind.
Vergussgesamtmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die makroskopischen elektrisch isolierenden Füllkörper aus Aluminiumoxid, Silikat, Aluminiumsilikat, Siliciumcarbid, Aluminiumnitrid, Berylliumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Borcarbid oder Verbundstoffe oder Mischungen davon, jeweils in verschiedenen Reinheitsgraden und Herstellungsformen (wie z. B. reaktionsgebunden, gesintert, gepresst, heißisostatisch gepresst, extrudiert, spritzgegossen, schlickergegossen etc.) bestehen.
Vergussgesamtmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 und eventuell Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper keramisch sind und durch Folienstanzen hergestellt sind oder aus den zerkleinerten oder nicht zerkleinerten Abfällen von Folienstanzprozessen hergestellt sind.
Vergussgesamtmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 und eventuell einem oder mehreren der weiteren vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper verschiedene gleiche oder unterschiedliche Formen aufweisen, wobei explizit geometrische Formen wie Stab, Kugel, Würfel, Zylinder, Platte oder statistisch verteilte Formen oder kettenförmig miteinander verknüpfte Formen oder die Form von zweidimensionalen oder dreidimensionalen Gittern oder geplante und zufällige Formen gleichzeitig genannt seien und die Füllkörper statistisch in der Matrix verteilt sein können (z. B. als Schüttung) oder intelligent im Verguss geordnet sein können um eine Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung der Wärmeleiter zu erreichen bzw. die Wärmeübertragung zu lenken bzw. zu verbessern.
Vergussgesamtmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 und eventuell einem oder mehreren der weiteren vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Füllkörper zusätzlich zu anderen Füllkörpern oder ausschließlich als Platten und/oder Zylinder und/oder Stäbe und/oder Formen, die diesen Formen ähnlich sind, ausgeführt sind, die aus der Vergussmasse mit oder ohne Füllstoffe herausragen, wobei die Füllkörper wahllos oder geordnet in den Verguss eingebracht sein können.