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Title:
COUPLING AGENT COMPOSITE MATERIAL, METHOD FOR PRODUCING A COUPLING AGENT COMPOSITE MATERIAL, ELECTRICAL DEVICE, AND METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRICAL DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/038271
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a coupling agent composite material. According to the invention, the coupling agent composite material comprises at least an inorganic-organic hybrid polymer and at least an epoxide polyurethane.

Inventors:
KOHLER TOBIAS (DE)
HIRTH ERHARD (DE)
ROSE KLAUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/073155
Publication Date:
February 24, 2022
Filing Date:
August 20, 2021
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
International Classes:
C09D183/14; C08G77/58
Domestic Patent References:
WO2013074624A22013-05-23
Foreign References:
US20060041096A12006-02-23
EP2602291A22013-06-12
DE102015223466A12017-06-01
AU2006274207B22011-07-21
Attorney, Agent or Firm:
CLARENBACH, Carl-Philipp et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff, aufweisend zumindest ein anorganisch-organisches Hybridpolymer und zumindest ein Epoxid-Polyurethan.

2. Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff zumindest ein Bisphenol-basiertes Epoxidharz aufweist.

3. Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Metallalkoxid-Monomer (AI(OBu)sEAA) aufweist.

4. Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Epoxysilan-Monomer, insbesondere 3- Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (GLYMO), aufweist.

5. Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Alkylsilan-Monomer, insbesondere Propyltrimethoxysilan (PTMO), aufweist.

6. Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Aminoalkylsilan-Monomer, insbesondere 3- Aminopropyltriethoxysilan (AMEO), aufweist.

7. Verfahren zum Herstellen eines Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines anorganisch-organischen Hybridpolymers, b) Bereitstellen eines Epoxid-Polyurethans, c) Mischen des Epoxid-Polyurethans mit dem anorganisch-organischen Hybridpolymer.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer mittels einer Sol-Gel-Synthese aus verschiedenen Monomeren bereitgestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer mit einem Bisphenol-basierten Epoxidharz gemischt wird, bevor das anorganischorganische Hybridpolymer in dem Schritt c) mit dem Epoxid-Polyurethan gemischt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer vor dem Mischen mit dem Bisphenol- basierten Epoxidharz mit einem protischen organischen Lösungsmittel, insbesondere 2-Butoxyethanol, gemischt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Epoxid-Polyurethan eine Lösung des Epoxid- Polyurethans in einem organischen Lösungsmittel, insbesondere Ethylacetat, bereitgestellt wird.

12. Elektrische Vorrichtung mit einem elektrischen Bauteil (2,12), gekennzeichnet durch eine Beschichtung (7,17), die zumindest einen Abschnitt des elektrischen Bauteils (2,12) bedeckt und einen Haftvermittlungs- Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.

13. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine insbesondere keramische Umhüllmasse (6,16), die das elektrische Bauteil (2,12) zumindest abschnittsweise derart umhüllt, dass die Beschichtung (7,17) zwischen dem Bauteil (2,12) und der Umhüllmasse (6,16) angeordnet ist. - 15 -

14. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Vorrichtung, wobei ein elektrisches Bauteil (2,12) bereitgestellt wird, und wobei ein Haftvermittlungs- Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 derart auf das elektrische Bauteil (2,12) aufgetragen wird, dass der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff als Beschichtung (7,17) zumindest einen Abschnitt des Bauteils (2,12) bedeckt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff durch Aufsprühen, durch ein Druckverfahren oder durch Dipcoating auf das Bauteil (2,12) aufgetragen wird.

Description:
Beschreibung

Titel

Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff Verfahren zum Herstellen eines Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs, Elektrische Vorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Vorrichtung

Die Erfindung betrifft einen Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs.

Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Vorrichtung, die eine Beschichtung mit einem derartigen Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff aufweist.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen elektrischen Vorrichtung.

Stand der Technik

Elektrische Bauteile werden oftmals mit einer gießfähigen Umhüllmasse verkapselt. Dabei ist die Haftung der Umhüllmasse auf dem elektrischen Bauteil vorteilhaft für die Langlebigkeit des Bauteils beziehungsweise die Langlebigkeit einer das Bauteil aufweisenden elektrischen Vorrichtung. Oftmals wird dabei eine Umhüllmasse aus einem Silikon-Werkstoff oder einem Epoxidharz-Werkstoff verwendet. In diesen Fällen ist eine ausreichende Haftung der Umhüllmasse auf dem elektrischen Bauteil in der Regel gegeben. Außerdem ist es bekannt, für die Umhüllmasse einen keramischen Werkstoff zu verwenden. Beispielsweise offenbart die Offenlegungsschrift DE 102015223 466 A1 eine elektrische Vorrichtung mit einem elektrischen Bauteil, das abschnittsweise mit einer keramischen Umhüllmasse umhüllt ist. Bei Verwendung einer keramischen Umhüllmasse ist die Haftung auf dem elektrischen Bauteil allerdings in der Regel geringer als bei einer Umhüllmasse aus einem Silikon-Werkstoff oder einem Epoxidharz-Werkstoff.

Außerdem sind aus dem Stand der Technik Beschichtungen aus anorganischorganischen Hybridpolymeren bekannt. Beispielsweise offenbart die Patentschrift AU 2006 274207 B2 diesbezüglich eine mit einem anorganisch-organischen Hybridpolymer beschichtete Plastikflasche. Derartige anorganisch-organische Hybridpolymere werden auch als Hetero-poly(organo)-siloxane bezeichnet und beispielsweise unter der Bezeichnung „Ormocer“ vertrieben. Als Hybridpolymer ist das anorganisch-organische Hybridpolymer aus mehreren sich voneinander unterscheidenden Monomeren zusammengesetzt beziehungsweise aufgebaut.

Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist besonders geeignet, um als Haftvermittlungsschicht die Haftung einer keramischen Umhüllmasse auf einem elektrischen Bauteil zu steigern. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass der Haftvermittlungs- Verbundwerkstoff zumindest ein anorganisch-organisches Hybridpolymer und zumindest ein Epoxid-Polyurethan aufweist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Zusammensetzung haftet der Haftvermittlungs-Verbundstoff besonders gut an polaren Oberflächen wie beispielsweise Glas-, Keramik- oder Metalloberflächen. Insbesondere wird sogar eine reaktive Anbindung des Haftvermittlungs- Verbundwerkstoffs an derartigen Oberflächen erreicht. Entsprechend wird eine gute Haftwirkung an keramischen Umhüllmassen sowie an metallischen Bestandteilen von elektrischen Bauteilen erreicht. Der erfindungsgemäße Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff eignet sich allerdings auch vorteilhaft als Haftvermittler für sonstige Anwendungen, also zur Verbindung sonstiger Elemente miteinander. Zudem kann der erfindungsgemäße Haftvermittlungs- Verbundwerkstoff als Lack, Anstrich oder sonstige Beschichtung eingesetzt werden. Die gute Haftwirkung beziehungsweise die reaktive Anbindung wird insbesondere durch Silanol-Gruppen des anorganisch-organischen Hybridpolymers bereitgestellt. Zudem weist der erfindungsgemäße Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff eine im Wesentlichen konstante Haftwirkung bei Temperaturen von bis zu 250°C auf. Vorzugsweise weist der Haftvermittlungs-Werkstoff als Epoxid-Polyurethan das Sika Primer-3N Epoxid- Polyurethan auf. Insbesondere weist der Haftvermittlungs-Werkstoff zusätzlich zu dem anorganisch-organischen Hybridpolymer und dem Epoxid-Polyurethan zumindest ein Lösungsmittel auf. Beispielsweise handelt es sich bei dem Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff um eine Lösung des anorganischorganischen Hybridpolymers und des Epoxid-Polyurethans in zumindest einem Lösungsmittel. Eine derartige Lösung kann durch Aufsprühen, durch ein Druckverfahren oder durch Dipcoating einfach aufgetragen werden. Im Anschluss an das Aufträgen verdunstet oder verdampft zumindest ein Teil des Lösungsmittels, wodurch die Viskosität des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff steigt. Der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff liegt dann beispielsweise als Gel vor, sodass er eine gelartige Konsistenz aufweist, oder als Feststoff. Vorzugsweise entspricht die Masse des anorganisch-organischen Hybridpolymers einem Massenanteil von 25% bis 40% bezogen auf die Gesamtmasse an Feststoffen des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs. Vorzugsweise entspricht die Masse des anorganisch-organischen Hybridpolymers einem Massenanteil von 32% bis 38%, besonders bevorzugt einem Massenanteil von 35%. Vorzugsweise entspricht die Masse des Epoxid- Polyurethans einem Massenanteil von 45% bis 70% bezogen auf die Gesamtmasse an Feststoffen des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs. Vorzugsweise entspricht die Masse des Epoxid-Polyurethans einem Massenanteil von 52% bis 62%, besonders bevorzugt einem Massenanteil von 57%. Unter Feststoffen sind dabei Substanzen zu verstehen, die bei Erwärmung des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs auf beispielsweise 200 °C für 1 Stunde als Verdampfungsrückstand Zurückbleiben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff zumindest ein Bisphenol-basiertes Epoxidharz aufweist. Durch das Bisphenol-basierte Epoxidharz wird bei der Herstellung des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs eine vorteilhafte Mischung des Epoxid-Polyurethans mit dem anorganisch-organischen Hybridpolymer erreicht. Insbesondere wird dabei eine chemische Verbindung des Epoxid- Polyurethans mit dem anorganisch-organischen Hybridpolymer mittels des Bisphenol-basierten Epoxidharzes ausgebildet. Vorzugsweise entspricht die Masse des Bisphenol-basierten Epoxidharzes einem Massenanteil von 6% bis 11% bezogen auf die Gesamtmasse an Feststoffen des Haftvermittlungs- Verbundwerkstoffs. Vorzugsweise entspricht die Masse des Bisphenol-basierten Epoxidharzes einem Massenanteil von 8% bis 9%, besonders bevorzugt einem Massenanteil von 8,5%.

Vorzugsweise weist das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Metallalkoxid-Monomer auf. Das anorganisch-organische Hybridpolymer ist also aus verschiedenen Monomeren hergestellt, von denen zumindest eines ein Metallalkoxid-Monomer ist. Durch die in das anorganisch-organische Hybridpolymer eingebauten Metallalkoxid-Monomere wird eine hohe Festigkeit des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs erreicht. Bei dem Metallalkoxid- Monomer handelt es sich um ein Haupt- oder Nebengruppen-Metallalkoxid- Monomer. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Metall des Metallalkoxid- Monomers um Titan, Aluminium oder Zirkon. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Metallalkoxid-Monomer um AI(OBu)sEAA. Vorzugsweise entspricht die Stoffmenge des Metallalkoxid-Monomers einem Stoffmengenanteil von 15% bis 25% bezogen auf die Gesamtstoffmenge der für die Herstellung des anorganisch-organischen Hybridpolymers eingesetzten Monomere. Besonders bevorzugt entspricht die Stoffmenge des Metallalkoxid-Monomers einem Stoffmengenanteil von 20%.

Vorzugsweise weist das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Epoxysilan- Monomer auf. Das anorganisch-organische Hybridpolymer ist also aus verschiedenen Monomeren hergestellt, von denen zumindest eines ein Epoxysilan-Monomer ist. Durch das Epoxysilan-Monomer kann das anorganischorganische Hybridpolymer bei niedrigen Temperaturen oder unter UV- Bestrahlung einfach ausgehärtet werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Epoxysilan-Monomer um 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (GLYMO). Vorzugsweise entspricht die Stoffmenge des Epoxysilan-Monomers einem Stoffmengenanteil von 40% bis 50% bezogen auf die Gesamtstoffmenge der für die Herstellung des anorganisch-organischen Hybridpolymers eingesetzten Monomere. Besonders bevorzugt entspricht die Stoffmenge des Epoxysilan- Monomers einem Stoffmengenanteil von 45%. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Alkylsilan-Monomer aufweist. Das anorganisch-organische Hybridpolymer ist also aus verschiedenen Monomeren hergestellt, von denen zumindest eines ein Alkylsilan-Monomer ist. Durch das Alkylsilan-Monomer können die geforderten Eigenschaften des Haftvermittlungs- Verbundwerkstoffs hinsichtlich einer gewünschten chemischen Anbindung sowie einer gewünschten Haftwirkung bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Alkylsilan-Monomer um Propyltrimethoxysilan (PTMO). Vorzugsweise entspricht die Stoffmenge des Alkylsilan-Monomers einem Stoffmengenanteil von 25% bis 35% bezogen auf die Gesamtstoffmenge der für die Herstellung des anorganisch-organischen Hybridpolymers eingesetzten Monomere. Besonders bevorzugt entspricht die Stoffmenge des Alkylsilan- Monomers einem Stoffmengenanteil von 30%.

Gemäß einer bevorzugen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Aminoalkylsilan-Monomer aufweist. Das anorganisch-organische Hybridpolymer ist also aus verschiedenen Monomeren hergestellt, von denen zumindest eines ein Aminoalkylsilan- Monomer ist. Auch durch das Aminoalkylsilan-Monomer können die geforderten Eigenschaften des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs hinsichtlich einer gewünschten chemischen Anbindung sowie einer gewünschten Haftwirkung bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Aminoalkyl- Monomer um 3-Aminopropyltriethoxysilan (AMEO). Vorzugsweise entspricht die Stoffmenge des Aminoalkyl-Monomers einem Stoffmengenanteil von 3% bis 8% bezogen auf die Gesamtstoffmenge der für die Herstellung des anorganischorganischen Hybridpolymers eingesetzten Monomere. Besonders bevorzugt entspricht die Stoffmenge des Aminoalkyl-Monomers einem Stoffmengenanteil von 5%.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Haftvermittlungs- Verbundwerkstoffs zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 7 dadurch aus, dass ein anorganisch-organisches Hybridpolymer und ein Epoxid- Polyurethan bereitgestellt werden, und dass das Epoxid-Polyurethan mit dem anorganisch-organischen Hybridpolymer vermischt wird. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer mittels einer Sol-Gel-Synthese aus verschiedenen Monomeren bereitgestellt wird. Die verschiedenen Monomere werden also zunächst in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, gelöst beziehungsweise dispergiert. Mittels der Sol-Gel-Synthese wird dann das anorganisch-organische Hybridpolymer als Gel beziehungsweise als Substanz mit gelartiger Konsistenz erhalten.

Vorzugsweise wird das anorganisch-organische Hybridpolymer mit einem Bisphenol-basierten Epoxidharz gemischt, bevor das anorganisch-organische Hybridpolymer in dem Schritt c) mit dem Epoxid-Polyurethan gemischt wird. Durch das Bisphenol-basierte Epoxidharz wird die Mischung des Epoxid- Polyurethans mit dem anorganisch-organischen Hybridpolymer verbessert, wie vorstehend bereits erwähnt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das anorganisch-organische Hybridpolymer vor dem Mischen mit dem Bisphenol- basierten Epoxidharz mit einem protischen organischen Lösungsmittel gemischt wird. Durch das Mischen des anorganisch-organischen Hybridpolymers mit dem Lösungsmittel wird die darauffolgende Vermischung mit dem Bisphenol-basierten Epoxidharz vereinfacht. Handelt es sich bei dem anorganisch-organischen Hybridpolymer beispielsweise um ein Gel, so wird durch das Mischen mit dem Lösungsmittel die Viskosität des anorganisch-organischen Hybridpolymers verringert. Vorzugsweise wird als protisches organisches Lösungsmittel ein Alkohol, besonders bevorzugt 2-Butoxy-ethanol verwendet.

Vorzugsweise wird als Epoxid-Polyurethan eine Lösung des Epoxid-Polyurethans in einem organischen Lösungsmittel bereitgestellt. Die Lösung des Epoxid- Polyurethans kann besonders einfach und homogen mit dem anorganischorganischen Hybridpolymer gemischt werden. Zudem wird dann der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff zumindest zunächst als Lösung erhalten, wodurch der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff einfach aufgetragen werden kann. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem organischen Lösungsmittel um Ethylacetat.

Die erfindungsgemäße elektrische Vorrichtung weist ein elektrisches Bauteil auf und zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 12 durch eine Beschichtung aus, die zumindest einen Abschnitt des elektrischen Bauteils bedeckt und den erfindungsgemäßen Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff aufweist. Durch die Beschichtung ist der bedeckte Abschnitt geschützt wodurch die Langlebigkeit des Bauteils beziehungsweise der Vorrichtung gesteigert wird. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Bei dem elektrischen Bauteil handelt es sich beispielsweise um ein aktives elektrisches Bauteil oder um ein passives elektrisches Bauteil wie beispielsweise einen Transformator.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine insbesondere keramische Umhüllmasse auf, die das elektrische Bauteil zumindest abschnittsweise derart umhüllt, dass die Beschichtung zwischen dem Bauteil und der Umhüllmasse angeordnet ist. Aufgrund der vorteilhaften Haftwirkung des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs der Beschichtung wird eine starke Haftung der Umhüllmasse auf dem Bauteil erreicht. Die Beschichtung bildet insofern eine Haftvermittlungsschicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Vorrichtung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 14 dadurch aus, dass ein elektrisches Bauteil bereitgestellt wird, und dass der erfindungsgemäße Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff derart auf das Bauteil aufgetragen wird, dass der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff als Beschichtung zumindest einen Abschnitt des Bauteils bedeckt. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Vorzugsweise wird das Bauteil zumindest abschnittsweise derart mit einer Umhüllmasse umhüllt, dass die Beschichtung zwischen dem Bauteil und der Umhüllmasse angeordnet ist. Vorzugsweise wird der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff zunächst in Form einer Lösung bereitgestellt und auf das elektrische Bauteil aufgetragen. Das elektrische Bauteil wird dann vorzugsweise nach Antrocknen oder Trocknen des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs mit der Umhüllmasse umhüllt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff durch Aufsprühen, durch ein Druckverfahren oder durch Dipcoating auf das Bauteil aufgetragen wird. Liegt der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff zumindest zunächst als Lösung vor, so ist dies aufgrund seiner geringen Viskosität vorteilhaft möglich. Durch Aufsprühen, durch das Druckverfahren oder Dipcoating kann eine homogene Auftragung des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs in geringer Schichtdicke erreicht werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen

Figur 1 eine elektrische Vorrichtung,

Figur 2 eine weitere elektrische Vorrichtung,

Figur 3 ein Verfahren zur Herstellung der elektrischen Vorrichtung beziehungsweise der weiteren elektrischen Vorrichtung,

Figur 4 verschiedene Monomere für ein anorganisch-organisches Hybridpolymer und

Figur 5 einen Ausschnitt einer Struktur des anorganisch-organischen Hybridpolymers.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine elektrische Vorrichtung 1. Die elektrische Vorrichtung 1 weist ein elektrisches Bauteil 2 auf, bei dem es sich um ein aktives elektrisches Bauteil 2 handelt. Das elektrische Bauteil 2 weist ein Substrat 3 auf, bei dem es sich beispielsweise um ein DBC-Substrat 3 oder ein AM B-Substrat 3 handelt. Auf dem Substrat 3 ist ein Chip 4 angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um einen Si-Chip 4, einen SiC-Chip 4 oder einen GaN- Chip 4 handelt. Eine nicht dargestellte elektrische Leiterbahn des Substrats 3 ist durch einen Bonddraht 5 des elektrischen Bauteils 2 elektrisch mit einer nicht dargestellten Leiterbahn des Chips 4 verbunden.

Die elektrische Vorrichtung 1 weist außerdem eine keramische Umhüllmasse 6 auf, die einen Abschnitt des elektrischen Bauteils 2 umhüllt. Um eine Haftung der keramischen Umhüllmasse 6 auf dem elektrischen Bauteil 2 zu steigern, weist die elektrische Vorrichtung 1 eine Beschichtung 7 beziehungsweise Haftvermittlungsschicht 7 auf, die zwischen dem elektrischen Bauteil 2 und der Umhüllmasse 6 angeordnet ist. Vorliegend ist die Haftvermittlungsschicht 7 derart ausgebildet, dass die Umhüllmasse 6 durch die Haftvermittlungsschicht 7 von dem elektrischen Bauteil 2 getrennt ist. Es besteht also kein direkter Berührkontakt zwischen dem elektrischen Bauteil 2 und der Umhüllmasse 6.

Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere elektrische Vorrichtung 11. Die weitere elektrische Vorrichtung 11 weist ein elektrisches Bauteil 12 auf, bei dem es sich um ein passives elektrisches Bauteil 12, vorliegend einen Transformator 12, handelt. Das elektrische Bauteil 12 weist einen Kupfertopf 13 mit einer Aufnahme auf. In der Aufnahme ist ein Transformatorkern 14 angeordnet, der mit einem elektrischen Leiter 15 umwickelt ist. Auch die weitere elektrische Vorrichtung 11 weist eine keramische Umhüllmasse 16 auf, die einen Abschnitt des elektrischen Bauteils 12 umhüllt. Um die Haftung der Umhüllmasse 16 auf dem elektrischen Bauteil 12 zu steigern, ist auch im Falle der in Figur 2 dargestellten weiteren elektrischen Vorrichtung 11 eine Beschichtung 17 beziehungsweise Haftvermittlungsschicht 17 vorgesehen, die zwischen dem elektrischen Bauteil 12 und der Umhüllmasse 16 angeordnet ist.

Im Folgenden wird mit Bezug auf Figur 3 ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen der elektrischen Vorrichtung 1 beziehungsweise der weiteren elektrischen Vorrichtung 11 beschrieben. Figur 3 zeigt das Verfahren anhand eines Flussdiagramms. Dabei beschreiben die Verfahrensschritte S1 bis S5 ein Verfahren zur Herstellung eines Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs für die Haftvermittlungsschicht 7 beziehungsweise 17. In einem ersten Schritt S1 wird ein anorganisch-organisches Hybridpolymer mittels einer Sol-Gel-Synthese bereitgestellt. Hierzu werden mehrere Monomere, nämlich ein Metallalkoxid-Monomer, ein Epoxysilan-Monomer, ein Alkylsilan- Monomer und ein Aminoalkylsilan-Monomer, in destilliertem Wasser gelöst beziehungsweise dispergiert und die Lösung beziehungsweise Dispersion wird gerührt, um das anorganisch-organische Hybridpolymer als Gel zu erhalten. Vorliegend werden als Monomere die in Figur 4 dargestellten Monomere 3- Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (GLYMO), Propyltrimethoxysilan (PTMO), 3- Aminopropyltriethoxysilan (AMEO) und AI(OBu)sEAA verwendet. Die Massen und Stoffmengen der verwendeten Monomere sind beispielhalber in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet.

In einem zweiten Schritt S2 wird das in dem Schritt S1 erhaltene anorganischorganische Hybridpolymer mit einem protischen organischen Lösungsmittel gemischt. Beispielhalber wird 2-Butoxy-ethanol als Lösungsmittel verwendet. Vorliegend werden die 292,46 g des in dem Schritt S1 erhaltenen Gels mit 48,74 g 2-Butoxy-ethanol gemischt.

In einem dritten Schritt S3 wird das anorganisch-organische Hybridpolymer mit einem Bisphenol-basierten Epoxidharz gemischt. Beispielhalber wird das nachfolgend dargestellte Bisphenol-basierte Epoxidharz Araldit GY 260 verwendet. Insbesondere wird durch das Bisphenol-basierte Epoxidharz eine Quervernetzung des anorganisch-organischen Hybridpolymers erreicht. Vorliegend werden 200 g der in dem Schritt S2 erhaltenen Mischung mit 34,29 g Araldit GY 260 gemischt.

Die Struktur des dadurch erhaltenen anorganisch-organischen Hybridpolymers ist in Figur 5 dargestellt. Dabei sind die Metall-Ionen des Metallalkoxid-Monomers mit dem Buchstaben M bezeichnet. Die Alkyl- beziehungsweise Aminoalkyl- Reste des Alkylsilan-Monomers beziehungsweise Aminoalkylsilan-Monomers sind mit dem Buchstaben R bezeichnet. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, weist das anorganisch-organische Hybridpolymer ein Si-O-Netzwerk auf, das durch Kondensationsreaktionen zwischen den verschiedenen Monomeren erhalten wird. Die Wellenlinien W stellen chemische Bindungen zwischen Si-Atomen dar, die durch Reaktion der reaktiven Gruppen der Epoxysilan-Monomere mit den reaktiven Gruppen des Bisphenol-basierten Epoxidharzes erhalten wurden.

In einem vierten Schritt S4 wird die in dem Schritt S3 erhaltene Mischung mit einem organischen Lösungsmittel gemischt. Beispielhalber wird n-Propanol verwendet. Vorzugsweise wird durch das Zumischen von dem organischen Lösungsmittel die Mischung derart weit verdünnt, dass der Massenanteil an Feststoffen in der Mischung 30% beträgt. Vorliegend werden hierzu 17,54 g der in dem Schritt S3 erhaltenen Mischung mit 12,46 g n-Propanol gemischt.

In einem fünften Schritt S5 wird die in dem Schritt S4 erhaltene Mischung mit einer Lösung eines Epoxid-Polyurethans in einem organischen Lösungsmittel gemischt. Vorzugsweise wird eine 40 prozentige Lösung eines Sika 3N Epoxid- Polyurethans in Ethylacetat verwendet. Vorliegend werden 30 g der in dem Schritt S4 erhaltenen Mischung mit 30 g der 40 prozentigen Lösung des Sika 3N Epoxid-Polyurethans gemischt. Durch das Mischen der in dem Schritt S4 erhaltenen Mischung mit der Lösung des Epoxid-Polyurethans wird der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff als Lösung hergestellt beziehungsweise bereitgestellt.

In einem sechsten Schritt S6 wird ein elektrisches Bauteil bereitgestellt. Soll mittels des Verfahrens die elektrische Vorrichtung 1 hergestellt werden, so wird das Bauteil 2 bereitgestellt. Soll jedoch die weitere elektrische Vorrichtung 11 hergestellt werden, so wird das Bauteil 12 bereitgestellt. In einem siebten Schritt S7 wird der als Lösung vorliegende Haftvermittlungs- Verbundwerkstoff zumindest auf einen Abschnitt des elektrischen Bauteils aufgetragen. Beispielsweise erfolgt das Aufträgen mittels Aufsprühen, mittels eines Druckverfahrens oder mittels Dipcoating.

In einem achten Schritt S8 wird der aufgetragene Haftvermittlungs- Verbundwerkstoff getrocknet beziehungsweise angetrocknet. Hierdurch erhöht sich die Viskosität des Haftvermittlungs-Verbundwerkstoffs. Insbesondere liegt der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff nach dem Trocknen beziehungsweise Antrocknen als Gel vor. Insbesondere wird der Haftvermittlungs- Verbundwerkstoff in dem Schritt S8 zum Trocknen beziehungsweise Antrocknen erwärmt, beispielsweise auf 100 - 140°C für 1 - 10 Minuten. Alternativ dazu wird auf ein Erwärmen verzichtet, sodass der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff durch Verdunsten der Lösungsmittel getrocknet beziehungsweise angetrocknet wird. Der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff bildet dann die Beschichtung 7 beziehungsweise 17, die zumindest einen Abschnitt des Bauteils 2 beziehungsweise 12 bedeckt.

In einem neunten Schritt S9 wird eine gießfähige keramische Umhüllmasse bereitgestellt.

In einem zehnten Schritt S10 wird das elektrische Bauteil 2 oder 12 mittels eines Gießverfahrens mit der keramischen Umhüllmasse 6 beziehungsweise 16 derart umhüllt, dass der Haftvermittlungs-Verbundwerkstoff als Haftvermittlungsschicht 7 beziehungsweise 17 zwischen dem Bauteil 2 beziehungsweise 12 und der Umhüllmasse 6 beziehungsweise 16 angeordnet ist. Hierdurch wird schließlich die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung 1 beziehungsweise die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung 11 erhalten.