WO2018069081A1 - Halbzeug zur kontaktierung von bauteilen - Google Patents

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WO2018069081A1
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semifinished product
bisphenol
resin system
hardener
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Klaus-Volker Schuett
Claudia Neumann
Michael RAEDLER
Irene Jennrich
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a semi-finished product for, in particular thermal and / or electrical, contacting of, electrical and / or
  • TIM Thermal Interface Materials in the form of sheets, films, pastes or gels.
  • Plate-shaped or sheet-shaped heat transfer materials can be fixed for example by means of a one- or two-sided self-adhesive coating or by means of a single- or double-sided adhesive tape.
  • the present invention is a semi-finished product for, in particular thermal and / or electrical contacting of, in particular
  • Electronic components and / or for electrical contacting - and optionally also thermal contacting - be designed or used by electronic components.
  • Electronic components such as one or more electronic chips, such as MOSFET, and / or a circuit substrate, such as a printed circuit board and / or a printed circuit board (PCB), for example, between one or more electronic chips and a circuit Substrate, and / or for thermal contacting, and for example electrical insulation of electronic components,
  • a circuit substrate such as a printed circuit board and / or a printed circuit board (PCB)
  • PCB printed circuit board
  • Epoxy resins based on bisphenol A and / or bisphenol F are
  • Component is formable.
  • unevennesses such as depressions and / or gaps, which are produced by radii, for example, can be filled with the material of the semifinished product.
  • thermal boundary surfaces can be minimized and / or electrical insulation or contacting can be optimized.
  • the material of the semifinished product advantageously - for example, in a relatively short time - for example, at room temperature or elevated temperature - crosslinked and cured.
  • Components can be molded and then hardened, can also be realized by the semifinished product advantageously a fixation of the semifinished product to the one or more components.
  • adhesives such as self-adhesive coatings and / or adhesive tapes.
  • Electronic assembly can thus be dispensed with at least one process step and / or the process can be simplified.
  • epoxy resins based on bisphenol A and / or bisphenol F are as such electrically insulating and thus for applications in which an electrical insulation by means of the semifinished product is desired, for example
  • thermally conductive and electrically insulating contacting of battery cells suitable.
  • the processing and functional properties of the semifinished product such as, for example, its
  • the semifinished product advantageously a high
  • the at least one filler advantageously a low expansion coefficient of the semifinished product.
  • the material composition and the degree of filling of the at least one filler material costs for the production of the semifinished product can be achieved, which is less than the cost of materials for the production of conventional
  • Heat transfer materials and / or thermal pastes or gels can be.
  • the semifinished product can thus simplify processes for the production of electrical and / or electrochemical and / or electronic assemblies, for example a battery and / or an electronic assembly, in particular in a cost-effective manner.
  • the semifinished product can be prefabricated to almost any shape, for example to a plate, a ped or a rod-shaped section.
  • its individual conformability to the particular component to be equipped thereby advantageously allows its use in a large number of different products.
  • the semifinished product is curable at a temperature in a range of> 20 ° C to ⁇ 120 ° C.
  • the semifinished product at a temperature in a range> 20 ° C to ⁇ 100 ° C or
  • the thermal load of the components to be contacted with the semifinished product can advantageously be limited.
  • the at least one hardener comprises an amine hardener and / or an (acid) anhydride hardener and / or a
  • Hardener components based on amine and / or acid anhydride have proven to be particularly advantageous for incorporation of fillers.
  • Amine hardeners for example polyamines and / or polyaminoamides, can advantageously enable a cold-warm crosslinking and crosslink, for example, even at a temperature of ⁇ 60 ° C., for example at room temperature.
  • Anhydride and / or catalysts can be used, for example, for one, for example, cold-hot, crosslinking at higher temperatures.
  • the at least one filler comprises at least one heat-conducting filler and / or at least one electrically conductive filler, in particular at least one heat-conducting filler Filler.
  • the semifinished product can advantageously be equipped with heat-conducting and / or electrically insulating or conductive properties.
  • aluminum hydroxide aluminum oxide, silicon dioxide, in particular quartz, boron nitride, aluminosilicate, aluminum nitride, magnesium oxide, magnesium carbonate, chalk, microdolomite, talc and / or mica
  • a material with heat-conducting and electrically insulating properties for example for heat-conducting and electrically insulating contacting be provided by battery cells, for example for the production of a battery.
  • a material with heat-conducting and electrically conductive properties for example for heat-conducting and electrical contacting of electronic components, for example for producing an electronic assembly, can be provided.
  • the at least one filler comprises or is aluminum hydroxide and / or aluminum oxide and / or silicon dioxide, in particular quartz, and / or boron nitride.
  • the at least one filler may comprise or be aluminum hydroxide and / or aluminum oxide and / or silicon dioxide, in particular quartz.
  • the at least one filler may have a particle size distribution in a range of> 2 ⁇ m to ⁇ 1 mm.
  • blending may also include nanoparticles.
  • the semi-finished product further comprises at least one silicone or polyorganosiloxane.
  • the semifinished product may be based on at least one silicone in the form of a bisphenol A and / or F epoxide, in particular bisphenol A epoxide
  • Formulation with silicone elastomer particles include.
  • epoxy units can chemically, for example covalently, with silicone units, in particular which the
  • Silicone elastomer particles form, be connected.
  • epoxy moieties may be chemically bonded, grafted thereon, for example, or polymer sequences having non-polar silicone moieties may become a silicone elastomer particle
  • the formulation may in particular comprise or be formed from elastic particles or silicone elastomer particles whose interior is formed by silicone units and whose exterior is formed by epoxy units.
  • the modulus of elasticity of the cured semifinished product can advantageously be reduced. This in turn has the advantage that the cured semi-finished product and high tensile and compressive forces or high
  • Deformation forces for example of battery cells, for example, during charging / discharging operations of the battery cells, in particular over the entire
  • Silicone elastomer particles in particular the silicone units in the interior of the particles, advantageously increases the fracture toughness (toughness modification) and avoids, for example, progressive crack formation. As a result, in turn, advantageously, the abrasion resistance can be improved.
  • the particles can additionally chemically such as an epoxide, for example in a
  • Epoxy resin matrix behavior.
  • the formulation can be used, for example, in the form of a dispersion of resin and silicone elastomer particles, for example crosslinked polyorganosiloxane particles.
  • the formulation can be used in the form of a dispersion which comprises the at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F, in particular bisphenol A, and, in particular solid or liquid,
  • the silicone in the dispersion may be crosslinked, for example, to give a rubber-elastic polymer.
  • the semifinished product may further contain at least one additive,
  • At least one defoamer for example based on silicone, and / or at least one wetting and dispersing agent, for example a copolymer having acidic groups, such as phosphoric acid groups.
  • the semi-finished product comprises
  • the material of the semifinished product may optionally be partially crosslinked.
  • the semi-finished product from a B-state material (English: B Stage material) may be formed.
  • the semifinished product can be designed or be in almost any desired form.
  • the semi-finished product is a plate, a ped or a foil or rod-shaped.
  • the semifinished product can be a heat-conducting and electrically insulating plate, a thermally conductive and electrically insulating pad or a
  • thermally conductive and electrically insulating film for example for
  • thermally conductive contacting and electrical insulation of battery cells and / or electronic components be.
  • the semifinished product may for example be a thermally conductive and electrically conductive plate, a thermally conductive and electrically conductive Päd or a thermally conductive and electrically conductive film, for example for heat-conducting and electrically conductive contacting of electronic components.
  • the semifinished product comprises or is formed from an inventive reaction resin system which is explained below.
  • the semifinished product can be produced or used in a method explained below.
  • Another object of the invention is a reaction resin system
  • Electronic components and / or for electrical contacting - and optionally also thermal contacting - be designed or used by electronic components. For example, that can
  • Reaction resin system for thermal contacting, and for example electrical insulation, of battery cells, and / or for thermal and electrical contacting of electronic components, for example one or more electronic chips, such as MOSFET, and / or a
  • Circuit substrate for example, between one or more
  • Electronic components such as one or more electronic chips, and / or a circuit substrate, for example between one or more electronic chips and / or a circuit substrate, be designed or used.
  • Reaction resin system for producing an electrical and / or
  • reaction resin system can be used in a method explained below.
  • the reaction resin system comprises in particular at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F and at least one filler.
  • the reaction resin system may in particular comprise at least one hardener and / or catalyst, in particular hardener.
  • the reaction resin system may contain at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F, at least one filler and at least one hardener and / or catalyst, in particular hardener.
  • reaction resin system for example, further at least one silicone or polyorganosiloxane, for example in
  • reaction resin system for example, further at least one additive, for example at least one defoamer, for example
  • Silicone base and / or at least one wetting and dispersing agent, for example, a copolymer having acidic groups, such as phosphoric acid groups include.
  • reaction resin system For example, the reaction resin system
  • Hardener and / or catalyst in particular hardener, and / or
  • reaction resin system comprises
  • the reaction resin system further comprises> 0.5 wt .-% to ⁇ 3 wt .-% of the or at least one silicone or polyorganosiloxane. This has proved to be advantageous in view of the processing and functional properties of the reaction resin system and a semi-finished product formed therefrom.
  • the reaction resin system may in particular be curable at a temperature in a range from> 20 ° C to ⁇ 120 ° C.
  • a temperature in a range from> 20 ° C to ⁇ 120 ° C.
  • the at least one hardener comprises or is formed from an amine hardener and / or an anhydride hardener and / or catalyst.
  • the at least one hardener may have one
  • Amine hardener and / or an anhydride in particular an amine hardener, for example at least one polyamine and / or polyaminoamide, include or be formed from.
  • the at least one amine hardener for example at least one polyamine and / or polyaminoamide, include or be formed from.
  • the at least one amine hardener for example at least one polyamine and / or polyaminoamide, include or be formed from.
  • Filler at least one thermally conductive filler and / or at least one electrically conductive filler, in particular at least one thermally conductive filler.
  • Aluminum hydroxide and / or aluminum oxide and / or aluminum nitride and / or silicon dioxide in particular quartz, and / or boron nitride and / or aluminosilicate and / or magnesium oxide and / or magnesium carbonate and / or silver and / or silicon and / or chalk and / or microdolomite and or talc and / or mica and / or carbon black and / or graphite and / or graphene include or be.
  • aluminum hydroxide, alumina, silica, in particular quartz, boron nitride, aluminosilicate, aluminum nitride, magnesium oxide, magnesium carbonate, chalk, microdolomite, talc and / or mica can be provided.
  • a material with heat-conducting and electrically conductive properties for example for heat-conducting and electrical contacting of electronic components, for example for producing an electronic assembly, can be provided.
  • the at least one filler comprises or is aluminum hydroxide and / or aluminum oxide and / or silicon dioxide, in particular quartz, and / or boron nitride.
  • the at least one, in particular heat-conducting, filler may comprise or be aluminum hydroxide and / or aluminum oxide and / or silicon dioxide, in particular quartz.
  • the at least one filler may have a particle size distribution in a range of> 2 ⁇ m to ⁇ 1 mm.
  • blending may also include nanoparticles.
  • the reaction resin system may be, for example, a one-component system (1K system) or a two-component system (2K system).
  • the reaction resin system is a two-component system.
  • the first component the at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F and the at least one filler and the second component containing at least one curing agent and / or catalyst. So can
  • both the first component and the second component may contain the at least one filler. So can
  • the reaction resin system may optionally be partially crosslinked.
  • the reaction resin system may be a B-stage material (English: B Stage
  • the invention relates to a method for producing a reaction resin system according to the invention and / or for producing a semifinished product according to the invention.
  • Bisphenol F and at least one filler are mixed.
  • at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F, at least one filler and at least one curing agent and / or catalyst, in particular hardener, can be mixed in the process.
  • the at least one filler and the at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F may be premixed, to which at least one hardener and / or catalyst are added and the mixture is then further filled with the at least one filler or the at least one Filler containing at least one epoxy resin based on
  • Bisphenol A and / or bisphenol F and the at least one curing agent and / or catalyst can be mixed together, for example, in particular directly.
  • the at least one filler with the at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F for example until it reaches a highly viscous state, for example in a dissolver, premixed and after addition of the at least one hardener and / or
  • Catalyst for example, on a roll mill, to the desired degree of filling further filled with the at least one filler or the at least one filler, the at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F and the at least one hardener and / or
  • Catalyst can - preferably completely - be mixed, for example, on a kneader or extruder.
  • a mixture in the form of a dough-like mass can be formed.
  • the at least one epoxy resin based on bisphenol A and / or bisphenol F is first mixed with the at least one filler and, for example, a first component of a two-component system is formed.
  • the at least one hardener and / or catalyst, in particular hardener may in particular form a second component of a two-component system.
  • the at least one curing agent and / or catalyst for example, also first mixed with the at least one filler and, for example, a
  • a semifinished product for example in a form suitable for the respective application, can then be formed from the mixture.
  • the mixture in particular in the form of a dough-like mass, for example on a roll mill, to a plate, a ped or a film, in particular with the desired thickness, or, for example on an extruder, to another - in particular almost arbitrary - form be further processed.
  • the material for example, with a suitable tool, for example, in the desired shape and size prefabricated, for example, punched, become.
  • advantageously geometric requirements can be met more flexibly.
  • the number of pieces and / or size may result in cost benefits, for example, over the use of liquid heat transfer materials.
  • the material of the semifinished product or reaction resin system can be converted into a partially crosslinked state.
  • Reaction resin system for example, by separating elements, such as
  • Separation paper separated, for example, with cooling to minus temperatures, for example at about -40 ° C, stored or, for example in an online process, in particular directly, for example in one or the method explained below for producing an electrical and / or electrochemical and / or electronic assembly, be further processed.
  • the invention relates to a method for producing a, in particular electrical and / or electrochemical and / or electronic, assembly, for example for producing a battery and / or a
  • the semifinished product or reaction resin system optionally on the one hand, to one or more battery cells or,
  • one or more electronic chips for example, MOSFET, and / or, for example, on the other hand, are formed on a circuit substrate.
  • FIG. 1 shows schematic cross sections to illustrate the use of a plate-shaped embodiment of a semifinished product according to the invention based on a production of a battery, for example with a side cooling;
  • Fig. 2 is a schematic cross-section illustrating a
  • Embodiment of a semifinished product according to the invention with a shape adapted to the respective specific application.
  • Figure 1 shows that for the preparation of a battery in each case a plate-shaped semifinished product 1 from an at least one thermally conductive and electrically insulating filler-containing epoxy resin and a plate 2 for fixing during the curing process, for example, aluminum, on a side surface of a battery module of a plurality of electrically insulating elements 3, for example insulating paper, electrically separated battery cells 4 is arranged.
  • the fixing plates 2 are then pressed in the direction of the side surfaces, wherein the semi-finished products 1 on the one hand to the
  • Battery cells 4 and on the other hand to the respective fixing plate 2 are formed.
  • the material of the semifinished product advantageously penetrates into unevennesses, such as depressions and / or gaps, arising, for example, from radii on the cell edges, and fills these up.
  • the material of the semi-finished products 1 is crosslinked and cured.
  • a thermal connection of the battery cells 4 and electrical insulation between the battery cells 4 can be realized with one another.
  • the molded and cured semi-finished products 1 - in particular to some extent - in addition to the fixation between the battery cells 4 serve each other. The use of such
  • Semi-finished products 1 also has the advantage that after crosslinking and curing, the material can no longer be squeezed out and thus electrical insulation and thermal connection over life can be ensured.
  • FIG. 2 illustrates that semifinished products can be realized in a wide variety of molds adapted to the respective specific application as a result of the arbitrary formability of the material of the semifinished product 1 or of the reaction resin system according to the invention, in particular in the uncrosslinked state.
  • a possible form for the semifinished product 1 is shown by way of example in FIG. 2 for the specific application shown in FIG. From a comparison of FIGS. 1 and 2, it can be seen that the use of a semifinished product 1 with a shape shown in FIG. 2 adapted to the specific application shown in FIG.
  • Reaction resin systems having the compositions shown in Tables 1 and 2 were prepared.
  • Filler 2 quartz sand with D50 from 0.18 to 0.25 mm
  • Examples 1, 3, 4 and 5 had a thermal conductivity of more than 2 W / mK and comparatively high glass transition temperatures and lower coefficients of thermal expansion.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbzeug zur, insbesondere thermischen und/oder elektrischen, Kontaktierung von Bauteilen, beispielsweise Batteriezellen und/oder Elektronikbauteilen. Um Verfahren zur Herstellung von elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektronischen Baugruppen, zum Beispiel von Batterien und/oder Elektronik-Baugruppen, zu vereinfachen, wird ein Halbzeug bereitgestellt, welches mindestens ein Epoxidharz auf Basis von Bisphenol Aund/oder Bisphenol F, mindestens einen Füllstoff und mindestens einen Härter und/oder Katalysator umfasst.Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein derartiges Reaktionsharzsystem und derartige Herstellungsverfahren.

Description

Beschreibung Titel
Halbzeug zur Kontaktierung von Bauteilen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbzeug zur, insbesondere thermischen und/oder elektrischen, Kontaktierung von, elektrischen und/oder
elektrochemischen und/oder elektronischen, Bauteilen sowie ein
Reaktionsharzsystem und Herstellungsverfahren.
Stand der Technik
Zur thermischen und/oder elektrischen Kontaktierung von Bauteilen, wie
Batteriezellen und Elektronikbauteilen, wie Chips, können
Wärmeübertragungsmaterialien (TIM; Englisch: Thermal Interface Material) in Form von Platten, Folien, Pasten oder Gelen eingesetzt werden. Plattenformige oder folienförmige Wärmeübertragungsmaterialien können beispielsweise mittels einer ein- oder beidseitigen selbstklebenden Beschichtung oder mittels eines ein- oder doppelseitigem Klebebands fixiert werden.
Diesbezüglich ist aus der DE 10 2015 208 438 AI eine
Temperierungsvorrichtung für eine Batterie bekannt, bei der ein plattenförmiger Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von einer Batterie auf ein
entsprechendes Wärmeübertragungsmedium vorgesehen ist.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Halbzeug zur, insbesondere thermischen und/oder elektrischen, Kontaktierung von, insbesondere
elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektronischen, Bauteilen, welches mindestens ein Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, mindestens einen Füllstoff und mindestens einen Härter umfasst beziehungsweise daraus ausgebildet ist.
Beispielsweise kann das Halbzeug zur thermischen Kontaktierung - und beispielsweise elektrischen Isolierung - von Batteriezellen und/oder
Elektronikbauteilen und/oder zur elektrischen Kontaktierung - und gegebenenfalls auch thermischen Kontaktierung - von Elektronikbauteilen ausgelegt sein beziehungsweise verwendet werden. Beispielsweise kann das Halbzeug zur thermischen Kontaktierung, und beispielsweise elektrischen Isolierung, von Batteriezellen, und/oder zur thermischen und elektrischen Kontaktierung von
Elektronikbauteilen, beispielsweise eines oder mehrerer elektronischer Chips, beispielsweise MOSFET, und/oder eines Schaltkreis-Substrates, beispielsweise einer Leiterplatte und/oder einer gedruckten Schaltung (PCB, Englisch: Printed Circuit Board), zum Beispiel zwischen einem oder mehreren elektronischen Chips und einem Schaltkreis-Substrat, und/oder zur thermischen Kontaktierung, und beispielsweise elektrischen Isolierung von Elektronikbauteilen,
beispielsweise eines oder mehrerer elektronischer Chips, und/oder eines Schaltkreis-Substrates, zum Beispiel zwischen einem oder mehreren
elektronischen Chips und/oder einem Schaltkreis-Substrat, ausgelegt sein beziehungsweise verwendet werden. Zum Beispiel kann das Halbzeug zur
Herstellung einer elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder
elektronischen Baugruppe, zum Beispiel einer Batterie und/oder einer Elektronik- Baugruppe, ausgelegt sein beziehungsweise verwendet werden. Epoxidharze auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F sind
vorteilhafterweise bei Raumtemperatur flüssig und können - insbesondere in Abhängigkeit von dem verwendeten Härter - bereits bei Raumtemperatur oder bei einer höheren Temperatur vernetzt werden. Dies ermöglicht ein Halbzeug, beispielsweise mit gewünschten Abmessungen, bereitzustellen, welches, insbesondere bei Raumtemperatur, beispielsweise an ein zu kontaktierendes
Bauteil, anformbar ist. So können vorteilhafterweise - beispielsweise durch Radien entstehende - Unebenheiten, wie Vertiefungen und/oder Spalte, mit dem Material des Halbzeugs gefüllt werden. So können beispielsweise thermische Grenzflächen minimiert und/oder eine elektrische Isolierung beziehungsweise Kontaktierung optimiert werden. Danach kann das Material des Halbzeugs vorteilhafterweise - beispielsweise in vergleichsweise kurzer Zeit - zum Beispiel bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur - vernetzt und damit gehärtet werden. Dadurch, dass das Halbzeug an das beziehungsweise die zu kontaktierenden
Bauteile angeformt und dann gehärtet werden kann, kann durch das Halbzeug zudem vorteilhafterweise eine Fixierung des Halbzeugs an dem oder den Bauteilen realisiert werden. So kann vorteilhafterweise auf Verwendung von Klebemitteln, wie selbstklebenden Beschichtungen und/oder Klebebänder, verzichtet werden. Durch die Verwendung des Halbzeugs in einem Verfahren zur
Herstellung von elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder
elektronischen Baugruppen, zum Beispiel einer Batterie und/oder einer
Elektronik-Baugruppe, kann somit auf mindestens einen Prozessschritt verzichtet und/oder das Verfahren vereinfacht werden.
Zudem sind Epoxidharze auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F als solche elektrisch isolierend und somit für Anwendungen in denen eine elektrische Isolierung mittels des Halbzeugs gewünscht ist, beispielsweise zur
wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Kontaktierung von Batteriezellen, geeignet.
Durch den mindestens einen Füllstoff beziehungsweise den Füllgrad des mindestens einen Füllstoffs können vorteilhafterweise die Verarbeitungs- und Funktionseigenschaften des Halbzeugs, wie zum Beispiel dessen
Wärmeleitfähigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit und/oder Verarbeitbarkeit, eingestellt werden. So kann das Halbzeug vorteilhafterweise eine hohe
Wärmeleitfähigkeit beziehungsweise elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Zudem kann durch den mindestens einen Füllstoff vorteilhafterweise ein geringer Ausdehnungskoeffizient des Halbzeugs erzielt werden. Darüber hinaus können durch die Materialzusammensetzung und den Füllgrad des mindestens einen Füllstoffs Materialkosten für die Herstellung des Halbzeugs erzielt werden, welche geringer als die Materialkosten zur Herstellung herkömmlicher
Wärmeübertragungsmaterialien und/oder thermischen Pasten beziehungsweise Gelen sein können. Insgesamt können so durch das Halbzeug Verfahren zur Herstellung von elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektronischen Baugruppen, zum Beispiel einer Batterie und/oder einer Elektronik-Baugruppe, insbesondere auf kostengünstige Weise, vereinfacht werden.
Vorteilhafterweise kann das Halbzeug zu nahezu beliebigen Formen, zum Beispiel zu einer Platte, einem Päd oder einem stangenförmigen Abschnitt, vorgefertigt sein. Dabei ermöglicht dessen individuelle Anformbarkeit an das jeweils damit auszustattende Bauteil vorteilhafterweise dessen Einsatz bei einer Vielzahl von verschiedenen Erzeugnissen.
Im Rahmen einer Ausführungsform ist das Halbzeug bei einer Temperatur in einem Bereich von > 20 °C bis < 120 °C härtbar. Beispielsweise kann das Halbzeug bei einer Temperatur in einem Bereich > 20 °C bis < 100 °C oder
< 80 °C, insbesondere bei einer Temperatur in einem Bereich von > 20 °C bis
< 60 °C, härtbar sein. So kann vorteilhafterweise die thermische Belastung der mit dem Halbzeug zu kontaktierenden Bauteile, zum Beispiel von Batteriezellen, beschränkt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Härter einen Aminhärter und/oder einen (Säure-)Anhydridhärter und/oder einen
Katalysator beziehungsweise ist daraus ausgebildet. Härterkomponenten auf Amin- und/oder Säureanhydrid-Basis haben sich zur Einarbeitung von Füllstoffen als besonders vorteilhaft erwiesen. Aminhärter, zum Beispiel Polyamine und/oder Polyaminoamide, können vorteilhafterweise eine kalt-warm Vernetzung ermöglichen und zum Beispiel bereits bei einer Temperatur von < 60 °C, zum Beispiel bei Raumtemperatur, vernetzen. Anhydridhärter und/oder Katalysatoren können zum Beispiel für eine, beispielsweise kalt-heiß, Vernetzung bei höheren Temperaturen eingesetzt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Füllstoff mindestens einen wärmeleitenden Füllstoff und/oder mindestens einen elektrisch leitenden Füllstoff, insbesondere mindestens einen wärmeleitenden Füllstoff. So kann das Halbzeug vorteilhafterweise mit wärmeleitenden und/oder elektrisch isolierenden oder leitenden Eigenschaften ausgestattet werden.
Zum Beispiel kann der mindestens eine, insbesondere wärmeleitende, gegebenenfalls elektrisch isolierende oder leitende, Füllstoff Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, und/oder Bornitrid und/oder Alumosilikat und/oder Aluminiumnitrid und/oder
Magnesiumoxid und/oder Magnesiumcarbonat und/oder Silber und/oder Silicium und/oder Kreide und/oder Mikrodolomit und/oder Talkum und/oder Glimmer und/oder Ruß und/oder Graphit und/oder Graphen umfassen oder sein.
Durch die Verwendung von Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, Bornitrid, Alumosilikat, Aluminiumnitrid, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Kreide, Mikrodolomit, Talkum und/oder Glimmer kann ein Material mit Wärme leitenden und elektrisch isolierenden Eigenschaften, beispielsweise zur wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Kontaktierung von Batteriezellen, zum Beispiel zur Herstellung einer Batterie, bereitgestellt werden.
Durch die Verwendung von Silber, Silicium, Ruß, Graphit und/oder Graphen kann ein Material mit wärmeleitenden und elektrisch leitenden Eigenschaften, beispielsweise zur wärmeleitenden und elektrischen Kontaktierung von elektronischen Bauteilen, zum Beispiel zur Herstellung einer Elektronik- Baugruppe, bereitgestellt werden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst oder ist der mindestens eine Füllstoff Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, und/oder Bornitrid. Insbesondere kann der mindestens eine Füllstoff Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, umfassen oder sein.
Beispielsweise kann der mindestens eine Füllstoff eine Korngrößenverteilung in einem Bereich von > 2 μηη bis < 1 mm aufweisen. In Abmischung können gegebenenfalls auch Nanopartikel enthalten sein. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Halbzeug weiterhin mindestens ein Silikon beziehungsweise Polyorganosiloxan.
Zum Beispiel kann das Halbzeug das mindestens eine Silikon in Form einer Bisphenol-A- und/oder -F- Epoxid, insbesondere Bisphenol-A- Epoxid, basierten
Formulierung mit Silikonelastomerpartikeln umfassen.
In der Formulierung, können insbesondere Epoxid- Einheiten chemisch, beispielsweise kovalent, mit Silikon- Einheiten, insbesondere welche die
Silikonelastomerpartikel bilden, verbunden sein. Zum Beispiel können mit den Silikonelastomerpartikeln Epoxid- Einheiten chemisch verbunden, beispielsweise darauf aufgepfropft, sein beziehungsweise können sich Polymersequenzen mit unpolaren Silikon- Einheiten zu einem Silikonelastomerpartikel
zusammenknäulen, wobei Polymersequenzen mit polaren Epoxid- Einheiten nach Außen gestülpt werden. Daher kann die Formulierung insbesondere elastische Partikel beziehungsweise Silikonelastomerpartikel umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein, deren Inneres durch Silikon-Einheiten und deren Äußeres durch Epoxid- Einheiten ausgebildet wird.
Durch die Silikonelastomerpartikel, insbesondere die Silikoneinheiten im Inneren der Partikel, kann vorteilhafterweise der E-Modul des ausgehärteten Halbzeugs reduziert werden. Dies hat wiederum den Vorteil, dass das ausgehärtete Halbzeug auch hohe Zug- und Druckkräfte beziehungsweise hohe
Verformungskräfte, beispielsweise von Batteriezellen, zum Beispiel bei Lade- /Entlade-Vorgängen der Batteriezellen, insbesondere über die gesamte
Lebensdauer, aufnehmen kann. Darüber hinaus kann durch die
Silikonelastomerpartikel, insbesondere die Silikon-Einheiten im Inneren der Partikel, vorteilhafterweise die Bruchzähigkeit (Zähigkeitsmodifizierung) erhöht und eine, beispielsweise fortschreitende, Rissausbildung vermieden werden. Dadurch kann wiederum auch vorteilhafterweise die Abrasionsbeständigkeit verbessert werden. Durch die, insbesondere chemisch verbundenen, Epoxid- Einheiten, insbesondere welche das Äußere der Partikel bilden, können sich die Partikel zusätzlich chemisch wie ein Epoxid, beispielsweise in einer
Epoxidharzmatrix, verhalten. Die Formulierung kann beispielsweise in Form einer Dispersion aus Harz und Silikonelastomerpartikeln, beispielsweise vernetzten Polyorganosiloxan- Partikeln, eingesetzt sein beziehungsweise werden. Beispielsweise kann die Formulierung in Form einer Dispersion eingesetzt sein beziehungsweise werden, welche das mindestens eine Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, insbesondere Bisphenol A, und, insbesondere feste oder flüssige,
Silikonelastomerpartikel enthält. Dabei kann das Silikon in der Dispersion beispielsweise zu einem kautschukelastischen Polymer vernetzt enthalten sein. Darüber hinaus kann das Halbzeug weiterhin mindestens ein Additiv,
beispielsweise mindestens einen Entschäumer, zum Beispiel auf Silikonbasis, und/oder mindestens ein Netz- und Dispergiermittel, zum Beispiel ein Copolymer mit sauren Gruppen, wie Phosphorsäure-Gruppen, umfassen.
Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das Halbzeug
- > 4 Gew.-% bis < 10 Gew.-%, insbesondere > 4 Gew.-% bis < 9 Gew.-%, an dem mindestens einen Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, und/oder
- > 70 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, insbesondere > 80 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, an dem mindestens einem Füllstoff, und/oder
- > 3 Gew.-% bis < 12 Gew.-% an dem mindestens einen Härter und/oder Katalysator, insbesondere Härter, und/oder
- > 0,5 Gew.-% bis < 3 Gew.-% an dem mindestens einen Silikon beziehungsweise Polyorganosiloxan, und/oder
- > 0,1 Gew.-% bis < 1 Gew.-% an dem mindestens einen beziehungsweise mindestens einem Additiv.
Es hat sich herausgestellt, dass vorteilhafterweise bereits ein derart geringer Anteil an dem mindestens einen Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F ausreicht um ein - insbesondere bei Raumtemperatur - anformbares
Halbzeug herzustellen.
Durch einen derartigen Anteil an der Bisphenol-A- und/oder -F-Epoxid, insbesondere Bisphenol-A-Epoxid, basierten Formulierung mit Silikonelastomer- Partikeln können vorteilhafterweise die Verarbeitungs- und
Funktionseigenschaften des Halbzeugs verbessert werden.
Das Material des Halbzeugs kann gegebenenfalls teilvernetzt sein. Zum Beispiel kann das Halbzeug aus einem B-Zustand Material (Englisch: B Stage Material) ausgebildet sein.
Grundsätzlich kann das Halbzeug in nahezu jeder beliebigen Form ausgestaltet werden beziehungsweise sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausführungsform ist das Halbzeug eine Platte, ein Päd oder eine Folie oder stangenförmig.
Zum Beispiel kann das Halbzeug eine wärmeleitende und elektrisch isolierende Platte, ein wärmeleitendes und elektrisch isolierendes Päd oder eine
wärmeleitende und elektrisch isolierende Folie, beispielsweise zur
wärmeleitenden Kontaktierung und elektrischen Isolierung von Batteriezellen und/oder Elektronikbauteilen, sein.
Oder das Halbzeug kann zum Beispiel eine wärmeleitende und elektrisch leitende Platte, ein wärmeleitendes und elektrisch leitendes Päd oder eine wärmeleitende und elektrisch leitende Folie, beispielsweise zur wärmeleitenden und elektrisch leitenden Kontaktierung von Elektronikbauteilen, sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Halbzeug ein im Folgenden erläutertes, erfindungsgemäßes Reaktionsharzsystem oder ist daraus ausgebildet.
Beispielsweise kann das Halbzeug durch ein nachstehend erläutertes Verfahren hergestellt oder darin eingesetzt werden.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Halbzeugs wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Reaktionsharzsystem und den erfindungsgemäßen
Verfahren sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Reaktionsharzsystem,
insbesondere zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs und/oder zur, insbesondere thermischen und/oder elektrischen, Kontaktierung von,
elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektronischen, Bauteilen.
Beispielsweise kann das Reaktionsharzsystem zur thermischen Kontaktierung - und beispielsweise elektrischen Isolierung - von Batteriezellen und/oder
Elektronikbauteilen und/oder zur elektrischen Kontaktierung - und gegebenenfalls auch thermischen Kontaktierung - von Elektronikbauteilen ausgelegt sein beziehungsweise verwendet werden. Beispielsweise kann das
Reaktionsharzsystem zur thermischen Kontaktierung, und beispielsweise elektrischen Isolierung, von Batteriezellen, und/oder zur thermischen und elektrischen Kontaktierung von Elektronikbauteilen, beispielsweise eines oder mehrerer elektronischer Chips, beispielsweise MOSFET, und/oder eines
Schaltkreis-Substrates, zum Beispiel zwischen einem oder mehreren
elektronischen Chips und einem Schaltkreis-Substrat, und/oder zur thermischen Kontaktierung, und beispielsweise elektrischen Isolierung von
Elektronikbauteilen, beispielsweise eines oder mehrerer elektronischer Chips, und/oder eines Schaltkreis-Substrates, zum Beispiel zwischen einem oder mehreren elektronischen Chips und/oder einem Schaltkreis-Substrat, ausgelegt sein beziehungsweise verwendet werden. Zum Beispiel kann das
Reaktionsharzsystem zur Herstellung einer elektrischen und/oder
elektrochemischen und/oder elektronischen Baugruppe, zum Beispiel einer Batterie und/oder einer Elektronik-Baugruppe, ausgelegt sein beziehungsweise verwendet werden. Insbesondere kann das Reaktionsharzsystem in einem im nachstehend erläuterten Verfahren eingesetzt werden.
Das Reaktionsharzsystem umfasst insbesondere mindestens ein Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F und mindestens einen Füllstoff. Weiterhin kann das Reaktionsharzsystem insbesondere mindestens einen Härter und/oder Katalysator, insbesondere Härter, umfassen. Insbesondere kann das Reaktionsharzsystem mindestens ein Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, mindestens einen Füllstoff und mindestens einen Härter und/oder Katalysator, insbesondere Härter, umfassen.
Darüber hinaus kann das Reaktionsharzsystem beispielsweise weiterhin mindestens ein Silikon beziehungsweise Polyorganosiloxan, zum Beispiel in
Form einer Bisphenol-A- und/oder -F-Epoxid, insbesondere Bisphenol-A-Epoxid, basierten Formulierung mit Silikonelastomerpartikeln, umfassen.
Ferner kann das Reaktionsharzsystem beispielsweise weiterhin mindestens ein Additiv, beispielsweise mindestens einen Entschäumer, zum Beispiel auf
Silikonbasis, und/oder mindestens ein Netz- und Dispergiermittel, zum Beispiel ein Copolymer mit sauren Gruppen, wie Phosphorsäure-Gruppen, umfassen.
Zum Beispiel kann das Reaktionsharzsystem
- > 4 Gew.-% bis < 10 Gew.-%, insbesondere > 4 Gew.-% bis < 9 Gew.-%, an dem beziehungsweise mindestens einem Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, und/oder
- > 70 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, insbesondere > 80 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, an dem beziehungsweise mindestens einem Füllstoff, und/oder
- > 3 Gew.-% bis < 12 Gew.-% an dem beziehungsweise mindestens einen
Härter und/oder Katalysator, insbesondere Härter, und/oder
- > 0,5 Gew.-% bis < 3 Gew.-% an dem beziehungsweise mindestens einem Silikon beziehungsweise Polyorganosiloxan, und/oder
- > 0,1 Gew.-% bis < 1 Gew.-% an dem beziehungsweise mindestens einem Additiv,
umfassen.
Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst das Reaktionsharzsystem
- > 4 Gew.-% bis < 9 Gew.-% an mindestens einem Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F und
- > 70 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, insbesondere > 80 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, an mindestens einem Füllstoff.
Dies hat sich zur Ausbildung eines, insbesondere bei Raumtemperatur anformbaren - Halbzeugs als besonders vorteilhaft erwiesen. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Reaktionsharzsystem weiterhin > 0,5 Gew.-% bis < 3 Gew.-% an dem beziehungsweise mindestens einem Silikon beziehungsweise Polyorganosiloxan. Dies hat sich im Hinblick auf die Verarbeitungs- und Funktionseigenschaften des Reaktionsharzsystems und eines daraus ausgebildeten Halbzeugs als vorteilhaft erwiesen.
Das Reaktionsharzsystem kann insbesondere bei einer Temperatur in einem Bereich von > 20 °C bis < 120 °C härtbar sein. Beispielsweise kann das
Halbzeug bei einer Temperatur in einem Bereich > 20 °C bis < 100 °C oder < 80 °C, insbesondere bei einer Temperatur in einem Bereich von > 20 °C bis
< 60 °C, härtbar sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Härter einen Aminhärter und/oder einen Anhydridhärter und/oder Katalysator oder ist daraus ausgebildet. Zum Beispiel kann der mindestens eine Härter einen
Aminhärter und/oder einen Anhydridhärter, insbesondere einen Aminhärter, zum Beispiel mindestens ein Polyamin und/oder Polyaminoamid, umfassen oder daraus ausgebildet sein. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine
Füllstoff mindestens einen wärmeleitenden Füllstoff und/oder mindestens einen elektrisch leitenden Füllstoff, insbesondere mindestens einen wärmeleitenden Füllstoff. Zum Beispiel kann der mindestens eine, insbesondere wärmeleitende, Füllstoff
Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Aluminiumnitrid und/oder Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, und/oder Bornitrid und/oder Alumosilikat und/oder Magnesiumoxid und/oder Magnesiumcarbonat und/oder Silber und/oder Silicium und/oder Kreide und/oder Mikrodolomit und/oder Talkum und/oder Glimmer und/oder Ruß und/oder Graphit und/oder Graphen umfassen oder sein.
Durch die Verwendung von Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, Bornitrid, Alumosilikat, Aluminiumnitrid, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Kreide, Mikrodolomit, Talkum und/oder Glimmer kann ein Material mit Wärme leitenden und elektrisch isolierenden Eigenschaften, beispielsweise zur wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Kontaktierung von Batteriezellen, zum Beispiel zur Herstellung einer Batterie, bereitgestellt werden.
Durch die Verwendung von Silber, Silicium, Ruß, Graphit und/oder Graphen kann ein Material mit Wärme leitenden und elektrisch leitenden Eigenschaften, beispielsweise zur wärmeleitenden und elektrischen Kontaktierung von elektronischen Bauteilen, zum Beispiel zur Herstellung einer Elektronik- Baugruppe, bereitgestellt werden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung umfasst oder ist der mindestens eine Füllstoff Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, und/oder Bornitrid. Insbesondere kann der mindestens eine, insbesondere wärmeleitende, Füllstoff Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, umfassen oder sein.
Beispielsweise kann der mindestens eine Füllstoff eine Korngrößenverteilung in einem Bereich von > 2 μηη bis < 1 mm aufweisen. In Abmischung können gegebenenfalls auch Nanopartikel enthalten sein.
Das Reaktionsharzsystem kann beispielsweise ein Ein- Komponenten-System (1K-System) oder ein Zwei- Komponenten-System (2K-System) sein.
Im Rahmen einer speziellen Ausführungsform ist das Reaktionsharzsystem ein Zwei- Komponenten-System. Dabei kann insbesondere die erste Komponente das mindestens eine Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F und den mindestens einen Füllstoff und die zweite Komponente den mindestens einen Härter und/oder Katalysator enthalten. So kann
vorteilhafterweise auf eine Lagerung bei Minustemperaturen verzichtet werden.
Insbesondere können dabei sowohl die erste Komponente als auch die zweite Komponente den mindestens einen Füllstoff enthalten. So können
vorteilhafterweise höhere Füllgrade realisiert und/oder ähnlichere Viskositäten der Komponenten erzielt werden, wodurch ein Mischprozess der Komponenten vereinfacht werden kann.
Das Reaktionsharzsystem kann gegebenenfalls teilvernetzt sein. Zum Beispiel kann das Reaktionsharzsystem ein B-Zustand Material (Englisch: B Stage
Material) sein.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Reaktionsharzsystems wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Halbzeug und den
erfindungsgemäßen Verfahren sowie auf die Figuren und die
Figurenbeschreibung verwiesen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Reaktionsharzsystems und/oder zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs.
In dem Verfahren, beispielsweise in einem Verfahrensschritt a), können insbesondere mindestens ein Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder
Bisphenol F und mindestens ein Füllstoff gemischt werden. Insbesondere können in dem Verfahren mindestens ein Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, mindestens ein Füllstoff und mindestens ein Härter und/oder Katalysator, insbesondere Härter, gemischt werden.
Dabei können zum Beispiel der mindestens eine Füllstoff und das mindestens eine Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F vorgemischt, der mindestens eine Härter und/oder Katalysator zugegeben und die Mischung dann mit dem mindestens einen Füllstoff weiter gefüllt werden oder der mindestens eine Füllstoff, das mindestens eine Epoxidharz auf Basis von
Bisphenol A und/oder Bisphenol F und der mindestens eine Härter und/oder Katalysator können beispielsweise, insbesondere direkt, gemeinsam gemischt werden. Zum Beispiel der mindestens eine Füllstoff mit dem mindestens einen Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, beispielsweise bis zum Erreichen eines hochviskosen Zustande, zum Beispiel in einem Dissolver, vorgemischt und nach Zugabe des mindestens einen Härters und/oder
Katalysators, zum Beispiel auf einem Walzenstuhl, bis zum gewünschten Füllungsgrad weiter mit dem mindestens einen Füllstoff gefüllt werden oder der mindestens eine Füllstoff, das mindestens eine Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F und der mindestens eine Härter und/oder
Katalysator können - vorzugsweise gänzlich - zum Beispiel auf einem Kneter oder Extruder, gemischt werden.
Durch das Mischen kann insbesondere eine Mischung in Form einer teigförmigen Masse ausgebildet werden.
Im Rahmen einer speziellen Ausgestaltung wird jedoch zunächst das mindestens eine Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F mit dem mindestens einen Füllstoff gemischt und beispielsweise eine erste Komponente eines Zwei- Komponenten-Systems ausgebildet. Der mindestens eine Härter und/oder Katalysator, insbesondere Härter, kann dabei insbesondere eine zweite Komponente eines Zwei- Komponenten-Systems bilden. Dabei kann der mindestens eine Härter und/oder Katalysator beispielsweise ebenfalls zunächst mit dem mindestens einen Füllstoff gemischt und beispielsweise eine
beziehungsweise die zweite Komponente eines beziehungsweise des Zwei-
Komponenten-Systems ausbilden. So können vorteilhafterweise höhere
Füllgrade realisiert und/oder ähnlichere Viskositäten der Komponenten erzielt werden, wodurch ein Mischprozess der Komponenten vereinfacht werden kann. In dem Verfahren, beispielsweise in einem Verfahrensschritt b), kann dann aus der Mischung ein Halbzeug, beispielsweise in eine für die jeweilige Anwendung geeignete Form, geformt werden. Dabei kann die Mischung, insbesondere in Form einer teigförmigen Masse, zum Beispiel auf einem Walzenstuhl, zu einer Platte, einem Päd oder einer Folie, insbesondere mit gewünschter Dicke, oder, zum Beispiel auf einem Extruder, zu einer anderen - insbesondere nahezu beliebigen - Form weiter verarbeitet werden. Gegebenenfalls in einem weiteren Schritt, kann das Material, zum Beispiel mit einem geeigneten Werkzeug, beispielsweise in der gewünschten Form und Größe vorkonfektioniert, zum Beispiel ausgestanzt, werden. So können vorteilhafterweise geometrische Anforderungen flexibler erfüllt werden. In Abhängigkeit von der Stückzahl und/oder Größe, können hieraus Kostenvorteile, beispielsweise gegenüber der Verwendung von flüssigen Wärmeübertragungsmaterialien, resultieren.
Nach dem Mischen und/oder Formen kann das Material des Halbzeugs beziehungsweise Reaktionsharzsystems in einen teilvernetzten Zustand überführt werden.
Das Halbzeug beziehungsweise das, insbesondere (vor-)geformte,
Reaktionsharzsystem kann beispielsweise durch Trennelemente, wie
Trennpapier, getrennt, beispielsweise unter Kühlung auf Minustemperaturen, zum Beispiel bei etwa -40 °C, gelagert oder, beispielsweise in einem Online- Prozess, insbesondere direkt, zum Beispiel in einem beziehungsweise dem im Folgenden erläuterten Verfahren zur Herstellung einer elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektronischen Baugruppe, weiter verarbeitet werden.
Ferner betrifft die Erfindung nämlich ein Verfahren zur Herstellung einer, insbesondere elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektronischen, Baugruppe, zum Beispiel zur Herstellung einer Batterie und/oder einer
Elektronik-Baugruppe.
In diesem Verfahren wird ein erfindungsgemäßes Halbzeug und/oder
Reaktionsharzsystem und/oder ein erfindungsgemäßes, wie vorstehend beschrieben hergestelltes Halbzeug und/oder Reaktionsharzsystem an mindestens ein, insbesondere elektrisches und/oder elektrochemisches und/oder elektronisches, Bauteil angeformt.
Zum Beispiel kann das Halbzeug beziehungsweise Reaktionsharzsystem, gegebenenfalls einerseits, an eine oder mehrere Batteriezellen oder,
beispielsweise einerseits, an einen oder mehrere elektronische Chips, zum Beispiel MOSFET, und/oder, beispielsweise andererseits, an ein Schaltkreis- Substrat angeformt werden.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Verfahren wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Halbzeug und dem erfindungsgemäßen
Reaktionsharzsystem sowie auf die Figuren und die Figurenbeschreibung verwiesen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnung und die Ausführungsbeispiele veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnung und die Ausführungsbeispiele nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt
Fig. 1 schematischen Querschnitte zur Veranschaulichung der Verwendung einer plattenförmigen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbzeugs anhand einer Herstellung einer Batterie, beispielsweise mit einer Seitenkühlung; und
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt zur Veranschaulichung einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbzeugs mit einer auf die jeweilige spezifische Anwendung angepassten Form.
Figur 1 zeigt, dass zur Herstellung einer Batterie jeweils ein plattenförmiges Halbzeug 1 aus einem mindestens einen wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Füllstoff enthaltenden Epoxidharz- Material und eine Platte 2 zur Fixierung während des Aushärtungsprozesses, beispielsweise aus Aluminium, an einer Seitenfläche eines Batteriemoduls aus mehreren durch elektrisch isolierende Elemente 3, beispielsweise Isolierpapier, elektrisch getrennten Batteriezellen 4 angeordnet wird. Die Fixierplatten 2 werden dann in Richtung der Seitenflächen gepresst, wobei die Halbzeuge 1 jeweils einerseits an die
Batteriezellen 4 und andererseits an die jeweilige Fixierplatte 2 angeformt werden. Dabei dringt das Material des Halbzeugs vorteilhafterweise in - beispielsweise durch Radien an den Zellkanten entstehende - Unebenheiten, wie Vertiefungen und/oder Spalte, ein und füllt diese auf. Anschließend wird das Material der Halbzeuge 1 vernetzt und damit ausgehärtet. Durch die Halbzeuge 1 kann so eine thermische Anbindung der Batteriezellen 4 und eine elektrische Isolierung zwischen den Batteriezellen 4 untereinander realisiert werden. Dabei können die angeformten und ausgehärteten Halbzeuge 1 - insbesondere in gewissem Maße - zusätzlich zur Fixierung zwischen den Batteriezellen 4 untereinander dienen. Die Verwendung von derartigen
Halbzeugen 1 hat zudem den Vorteil, dass nach dem Vernetzen und Aushärten das Material nicht mehr ausgequetscht werden kann und somit eine elektrische Isolierung und thermische Anbindung über Lebensdauer sichergestellt werden kann.
Figur 2 veranschaulicht, dass durch die beliebige Formbarkeit des Materials des Halbzeugs 1 beziehungsweise des erfindungsgemäßen Reaktionsharzsystems, insbesondere im unvernetzten Zustand, Halbzeuge in unterschiedlichsten, auf die jeweilige spezifische Anwendung angepassten Formen realisiert werden können. Dabei ist in Figur 2 beispielhaft eine für die in Figur 1 dargestellte spezifische Anwendung mögliche Form für das Halbzeug 1 dargestellt. Aus einer Zusammenschau der Figuren 1 und 2 ist ersichtlich, dass durch die Verwendung eines Halbzeugs 1 mit einer in Figur 2 dargestellten, auf die spezifische in Figur 1 dargestellte Anwendung angepassten Form sowohl die durch Radien an den Zellkanten entstehenden Zwischenräume zwischen benachbarten Batteriezellen 4 ausreichend gefüllt als auch vorteilhafterweise sehr geringe Schichtdicken über den seitlichen Zellwänden der Batteriezellen 4 erzielt werden können, was sich vorteilhaft auf die Wärmeableitung von den Batteriezellen 4 auswirken kann.
Ausführungsbeispiele
Es wurden Reaktionsharzsysteme mit den in Tabelle 1 und 2 angegebenen Zusammensetzungen hergestellt.
Tabelle 1: Beispiel 1 bis 5 Reaktionsharzsysteme mit Aminhärter
Beispiel 1 2 3 4 5
Bisphenol A/F 8,6 9,4 10 7 8 Silikon 3,4 2,1 0,8 2,7 0,7
Additiv 0,6 0,6 0,6 0,5 0,45
Füllstoff 1 34,7 34,5 32,3
Füllstoff 2 47,9 48,2 50,6
Füllstoff 3 85,9 86,25
Aminhärter 4,8 5,2 5,7 3,9 4,6
Tabelle 2: Beispiele 6 bis 13: Reaktionsharzsysteme mit Anhydridhärter
Figure imgf000020_0001
Füllstoff 1: Aluminiumhydroxid mit Sieblinie: D10 = 3 μηη, D50 = 20 μηη und
D90 = 50 μιτι.
Füllstoff 2: Quarzsand mit D50 von 0,18 bis 0,25 mm
Füllstoff 3: Aluminiumhydroxid mit Sieblinie: D10 = 0,5 μηη, D50 = 8 μηη und
D80 = 50 μηι
Additiv: Entschäumer auf Silikonbasis und ein Netz- und Dispergieradditiv- Copolymer mit Phosphorsäure-Gruppen
Aus den Reaktionsharzsystemen gemäß Beispiel 1 bis 13 wurden plattenförmige Halbzeuge hergestellt und diese in wie in Figur 1 veranschaulichten
Batteriesystemen verbaut. Die elektrische Isolierung des so hergestellten Batteriesysteme war fehlerfrei.
Von Beispiel 1, 3, 4 und 5 wurde die Glasübergangstemperatur, der thermische Ausdehnungskoeffizient bis 20 °C, der thermische Ausdehnungskoeffizient von 60 °C bis 120 °C, die Bruchspannung, die Bruchdehnung und die Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben:
Tabelle 3: Glasübergangstemperatur, Ausdehnungskoeffizienten,
Bruchspannung und -dehnung sowie Wärmeleitfähigkeit von Beispiel 1, 3, 4 und 5
Figure imgf000021_0001
Die Beispiel 1, 3, 4 und 5 wiesen eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 2 W/m- K sowie vergleichsweise hohe Glasübergangstemperaturen und geringere thermische Ausdehnungskoeffizienten auf.

Claims

Ansprüche
1. Halbzeug zur, insbesondere thermischen und/oder elektrischen,
Kontaktierung von, insbesondere elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektronischen, Bauteilen, umfassend
- mindestens ein Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F,
- mindestens einen Füllstoff und
- mindestens einen Härter und/oder Katalysator.
2. Halbzeug nach Anspruch 1, wobei das Halbzeug bei einer Temperatur in einem Bereich von > 20 °C bis < 120 °C, insbesondere > 20 °C bis < 60 °C, härtbar ist.
3. Halbzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Härter
und/oder Katalysator einen Aminhärter und/oder einen Anhydridhärter und/oder einen Katalysator umfasst.
4. Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine Füllstoff mindestens einen wärmeleitenden Füllstoff und/oder mindestens einen elektrisch leitenden Füllstoff umfasst.
5. Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Halbzeug
- > 4 Gew.-% bis < 10 Gew.-%, insbesondere > 4 Gew.-% bis < 9 Gew.- %, an dem mindestens einen Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, und/oder
- > 70 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, insbesondere > 80 Gew.-% bis < 90 Gew.-%, an dem mindestens einem Füllstoff, und/oder
- > 3 Gew.-% bis < 12 Gew.-% an dem mindestens einen Härter und/oder Katalysator,
umfasst. Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Halbzeug weiterhin > 0,5 Gew.-% bis < 3 Gew.-% an mindestens einem Silikon umfasst.
Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Halbzeug eine Platte, ein Päd oder eine Folie oder stangenförmig ist.
Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Halbzeug ein Reaktionsharzsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14 umfasst.
Reaktionsharzsystem, insbesondere zur Herstellung eines Halbzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder zur, insbesondere thermischen und/oder elektrischen, Kontaktierung von, insbesondere elektrischen und/oder elektrochemischen und/oder elektronischen, Bauteilen, umfassend
- > 4 Gew.-% bis < 9 Gew.-% an mindestens einem Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F und
- > 70 Gew.-% bis < 90 Gew.-% an mindestens einem Füllstoff.
Reaktionsharzsystem nach Anspruch 9, wobei das Reaktionsharzsystem weiterhin > 0,5 Gew.-% bis < 3 Gew.-% an mindestens einem Silikon umfasst.
Reaktionsharzsystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei das
Reaktionsharzsystem weiterhin mindestens einen Härter und/oder
Katalysator umfasst, insbesondere wobei der mindestens eine Härter und/oder Katalysator einen Aminhärter und/oder einen Anhydridhärter und/oder Katalysator umfasst.
Reaktionsharzsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei der mindestens eine Füllstoff mindestens einen wärmeleitenden Füllstoff und/oder mindestens einen elektrisch leitenden Füllstoff umfasst, insbesondere wobei der mindestens eine Füllstoff Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Siliciumdioxid, insbesondere Quarz, und/oder Bornitrid und/oder Alumosilikat und/oder Aluminiumnitrid und/oder Magnesiumoxid und/oder Magnesiumcarbonat und/oder Silber und/oder Silicium und/oder Kreide und/oder Mikrodolomit und/oder Talkum und/oder Glimmer und/oder Ruß und/oder Graphit und/oder Graphen umfasst.
13. Reaktionsharzsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das
Reaktionsharzsystem ein Zwei- Komponenten-System ist, wobei die erste Komponente das mindestens eine Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F und den mindestens einen Füllstoff und die zweite Komponente den mindestens einen Härter und/oder Katalysator enthält.
14. Reaktionsharzsystem nach Anspruch 13, wobei sowohl die erste
Komponente als auch die zweite Komponente den mindestens einen Füllstoff enthalten.
15. Verfahren zur Herstellung einer, insbesondere elektrischen und/oder
elektrochemischen und/oder elektronischen, Baugruppe, insbesondere zur Herstellung einer Batterie und/oder einer Elektronik-Baugruppe, in dem ein Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder ein
Reaktionsharzsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14 an mindestens ein, insbesondere elektrisches und/oder elektrochemisches und/oder elektronisches, Bauteil angeformt wird.
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