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Title:
METHOD AND CURABLE COMPOUND FOR CASTING ELECTRONIC COMPONENTS OR COMPONENT GROUPS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/011116
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for casting electronic components, wherein the components (1) are embedded in a casting compound (4) and the casting compound (4) is then cured via at least one cross-linking process. The invention further relates to a curable compound which can be used as a casting compound (4) in the method. The casting compound (4) contains at least one cross-linked component, which is homogeneously distributed in the casting compound (4) and can cross-link to at least two different cross-linked systems. A first of said cross-linked systems (8) has a higher cross-link density than a second network (7), wherein the cross-linking to the first cross-linked system (8) is triggered via a different event than the cross-linking to the second cross-linked system (7). When casting the components (1) or component groups, the at least one cross-linked component of the casting compound (4) is then cured at least in part to the first cross-linked system (8), in at least one first region (5), which is spaced apart from the components (1), and to the second cross-linked system (7) at least in one second region (6), which encloses and directly surrounds the components (1). The method enables the generating of a housing function for the electronic components (1) from the casting compound (4), while the interior of the casting compound (4) remains soft.

Inventors:
REIL, Arno (Hochstädterstr. 31, Lautertal, 64686, DE)
WIESER, Jürgen (Goethestr. 34, Ober-Ramstadt, 64372, DE)
SPENGLER, Jan (Oppertsweg 13, Erbach, 64711, DE)
KLEIN, Roland (Nieder-Ramstädter-Str. 32a, Ober-Ramstadt, 64372, DE)
KREICKENBAUM, Alexandra (Vösendorfring 70a, Roßdorf, 64380, DE)
Application Number:
EP2017/067210
Publication Date:
January 18, 2018
Filing Date:
July 10, 2017
Export Citation:
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Assignee:
FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E. V. (Hansastr. 27c, München, 80686, DE)
International Classes:
H01L23/29; C08F222/10; H01L21/56; H01L23/31
Attorney, Agent or Firm:
GAGEL, Roland (Landsberger Str. 480a, München, 81241, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zum Vergießen elektronischer Bauteile oder Bauteilgruppen, bei dem

- das Bauteil (1) oder die Bauteilgruppe in eine Vergussmasse (4) eingebettet wird, die über

wenigstens einen Vernetzungsprozess ausgehärtet wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Vergussmasse (4) eingesetzt wird, die wenigstens eine vernetzende Komponente A enthält, die homogen in der Vergussmasse (4) verteilt ist und zu wenigstens zwei unterschiedlichen Netzwerken vernetzen kann, von denen ein erstes Netzwerk (8) eine höhere Netzwerkdichte als ein zweites Netzwerk (7) aufweist, wobei die Vernetzung zum ersten

Netzwerk (8) über ein anderes Ereignis ausgelöst wird als die Vernetzung zum zweiten Netzwerk (7), und

- die wenigstens eine vernetzende Komponente der Vergussmasse (4) in wenigstens einem vom

elektronischen Bauteil (1) oder der elektronischen Bauteilgruppe beabstandeten ersten Bereich (5) zumindest partiell zu dem ersten Netzwerk (8) ausgehärtet und wenigstens in einem das

elektronische Bauteil (1) oder die elektronische Bauteilgruppe einschließenden und unmittelbar umgebenden zweiten Bereich (6) zu dem zweiten

Netzwerk (7) ausgehärtet wird. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Vergussmasse (4) eingesetzt wird, bei der das erste Netzwerk (8) durch die mindestens eine vernetzende Komponente A alleine gebildet wird und die wenigstens eine zweite Komponente B enthält, die homogen in der Vergussmasse (4) verteilt ist und mit der die wenigstens eine vernetzende

Komponente A das zweite Netzwerk (7) ausbildet.

Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die wenigstens eine vernetzende Komponente A und die wenigstens eine zweite Komponente B so gewählt werden, dass sich die zwei unterschied¬ lichen Netzwerke im Elastizitätsmodul um wenigstens einen Faktor 2 unterscheiden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

dass das zu vergießende elektronische Bauteil (1) oder die elektronische Bauteilgruppe in ein nach oben offenes Gehäuse (3) eingebracht und die

Vergussmasse (4) anschließend in das Gehäuse (3) eingefüllt wird, um das elektronische Bauteil (1) oder die elektronische Bauteilgruppe mit der

Vergussmasse (4) zu vergießen, wobei die wenigstens eine vernetzende Komponente A der Vergussmasse (4) in einem eine obere Begrenzungsfläche der

Vergussmasse (4) beinhaltenden Bereich als erstem Bereich (5) zumindest partiell zu dem ersten

Netzwerk (8) und wenigstens im verbleibenden

Bereich als zweitem Bereich (6) zu dem zweiten Netzwerk (7) ausgehärtet wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die vernetzende Komponente A in einer Schicht der Vergussmasse (4) als erstem Bereich (5) zu dem ersten Netzwerk (8) ausgehärtet wird, die eine äußere Begrenzungsfläche der Vergussmasse (4) bildet und den zweiten Bereich (6) mit dem

elektronischen Bauteil (1) oder der elektronischen Bauteilgruppe vollkommen umschließt.

Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Vergussmasse (4) beim Vergießen des elektronischen Bauteils (1) oder der elektronischen Bauteilgruppe so geformt und ausgehärtet wird, dass eine äußere Form der ausgehärteten Vergussmasse (4) einer Kontur des elektronischen Bauteils (1) oder der elektronischen Bauteilgruppe angenähert ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

dass die Vergussmasse (4) beim Vergießen des elektronischen Bauteils (1) oder der elektronischen Bauteilgruppe mit einem additiven Fertigungs¬ verfahren schichtweise aufgetragen und ausgehärtet wird .

Aushärtbare Masse, die für das Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche als Vergussmasse (4) einsetzbar ist und die

- wenigstens eine vernetzende Komponente A enthält, die homogen in der aushärtbaren Masse verteilt ist und zu wenigstens zwei unterschiedlichen Netzwerken vernetzen kann, von denen ein erstes Netzwerk (8) durch die mindestens eine vernetzende Komponente A alleine gebildet wird, wobei eine zumindest

partielle Vernetzung zum ersten Netzwerk (8) in mindestens einem ersten Bereich (i) der

aushärtbaren Masse über ein erstes Ereignis

auslösbar ist,

- wenigstens eine zweite Komponente B enthält, die homogen in der aushärtbaren Masse verteilt ist und mit der die wenigstens eine vernetzende Komponente A ein zweites (7) der wenigstens zwei

unterschiedlichen Netzwerke ausbilden kann, das eine geringere Netzwerkdichte aufweist als das erste Netzwerk (8), wobei die Vernetzung zu dem zweiten Netzwerk (7) über ein zweites Ereignis in mindestens einem zweiten Bereich (ii) der

aushärtbaren Masse auslösbar ist, in dem das erste Netzwerk (8) nicht oder nur partiell ausgebildet wurde, und

- wenigstens eine dritte Komponente C enthält, die homogen in der aushärtbaren Masse verteilt ist und nach der zumindest partiellen Vernetzung zum ersten Netzwerk (8) mit noch nicht vernetzten Anteilen der wenigstens einen zweiten Komponente B im ersten (i) und zweiten Bereich (ii) zu einem weiteren Netzwerk reagiert, wobei die Reaktion der dritten Komponente C mit der zweiten Komponente B durch das zweite Ereignis ausgelöst wird.

9. Aushärtbare Masse nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die vernetzende Komponente A, die zweite

Komponente B und die dritte Komponente C so gewählt sind, dass sich der erste (i) und zweite Bereich (ii) im Elastizitätsmodul um mindestens einen

Faktor 2 unterscheiden.

10. Aushärtbare Masse nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass es sich bei dem ersten Ereignis um eine

Behandlung mit sichtbarem oder UV-Licht handelt.

11. Aushärtbare Masse nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

dass es sich bei dem zweiten Ereignis um eine

Wärmebehandlung handelt.

12. Aushärtbare Masse nach einem der Ansprüche 8 bis 11,

dadurch gekennzeichnet,

dass es sich bei der wenigstens einen vernetzenden

Komponente A um eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, insbesondere Doppelbindungen, handelt. 13. Aushärtbare Masse nach einem der Ansprüche 8 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass sie mindestens eine weitere Komponente D enthält, welche durch Bestrahlung mit sichtbarem oder UV-Licht Radikale erzeugt, die in der Lage sind, die wenigstens eine vernetzende Komponente A durch radikalische Kettenreaktion zu vernetzen. Aushärtbare Masse nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass es sich bei der mindestens einen durch

Bestrahlung Radikale bildenden Komponente D um Bis (2,4, 6-trimethylbenzoyl ) -phenylphosphinoxid, 1- Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-keton oder Benzophenon handelt .

Aushärtbare Masse nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

dass es sich bei der wenigstens einen zweiten

Komponente B um eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, insbesondere um eine

Verbindung mit mindestens zwei Amingruppen, handelt .

Aushärtbare Masse nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet,

dass sie eine weitere Komponente E enthält, die die Reaktion zwischen der mindestens einen vernetzenden Komponente A und der mindestens einen zweiten

Komponente B katalysiert.

Aushärtbare Masse nach einem der Ansprüche 8 bis 16,

dadurch gekennzeichnet,

dass es sich bei der wenigstens einen dritten

Komponente C um eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, insbesondere

Epoxidfunktionen, handelt.

Aushärtbare Masse nach einem der Ansprüche

17, dadurch gekennzeichnet,

dass ein Mischungsverhältnis zwischen den

Komponenten A, B und C so gewählt ist, dass nach Eintritt des ersten und des zweiten Ereignisses in dem mindestens einen ersten Bereich (i) mindestens 99% der Komponenten A, B und C in mindestens eines der sich bildenden Netzwerke eingebaut sind und höchstens 1% funktioneller Gruppen der Komponenten A, B und C verbleiben und dass nach alleinigem Eintritt des zweiten Ereignisses in dem mindestens einen zweiten Bereich (ii) mindestens 99% der Komponenten A, B und C in das zweite Netzwerk (7) eingebaut sind und höchstens 1% funktioneller Gruppen der Komponenten A, B und C verbleiben.

Aushärtbare Masse nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet,

dass sie mindestens einen Füll- oder Verstärkungs¬ stoff mit einem Anteil zwischen 1 und 99 Gew.-% enthält .

Verfahren zum Aushärten der Masse nach einem der Ansprüche 8 bis 19,

dadurch gekennzeichnet,

dass in mindestens einem Bereich der Masse, der eine höhere Netzwerkdichte erhalten soll als mindestens ein anderer Bereich, das erste Ereignis ausgelöst wird, das das erste Netzwerk (8) ausbildet, und über das gesamte Volumen der Masse das zweite Ereignis ausgelöst wird, das das zweite Netzwerk (7) ausbildet.

Description:
Verfahren und aushärtbare Masse zum Vergießen elektronischer Bauteile oder Bauteilgruppen

Technisches Anwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergießen elektronischer Bauteile oder Bauteilgruppen, bei dem die Bauteile oder die Bauteilgruppe in eine Vergussmasse eingebettet und die Vergussmasse über wenigstens einen Vernetzungsprozess anschließend ausgehärtet wird. Die Erfindung betrifft auch eine aushärtbare Masse, die als Vergussmasse für das

Verfahren einsetzbar ist

Das Vergießen von elektronischen Bauteilen stellt einen wichtigen Bestandteil bei der Fertigung moderner Elektroniksysteme dar. Die Wahl der richtigen Verguss ¬ masse erfordert derzeit allerdings eine Entscheidung darüber, ob eine weichere oder eine steifere Verguss ¬ masse für das Vergießen der Bauteile eingesetzt werden muss .

Weiche Vergussmassen sind in der Lage, Spannungen auszugleichen, die beispielsweise durch den Schrumpf während der Aushärtung oder aufgrund von stark

unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Temperaturwechseln entstehen. Sie bieten jedoch häufig keinen ausreichenden Schutz gegenüber äußeren

mechanischen oder chemischen Belastungen. Der Schutz des Bauteils gegenüber solchen Belastungen muss dann durch ein separates Gehäuse geschaffen werden. Steife Vergussmassen bieten zwar einen guten Schutz der Elektronik gegenüber Chemikalien und mechanischen

Belastungen, sind aber für eine Spannungsreduktion weniger geeignet als weiche Materialien. In vergossenen Elektronikbauteilen kommt es bei Temperaturschwankungen aufgrund der meist sehr unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Bauteil und Vergussmasse zum Aufbau von mechanischen Spannungen, die bei

Verwendung einer steifen Vergussmasse das elektrische Bauteil schädigen können. Außerdem ist der Reaktions- schrumpf steifer Vergussmassen meist stärker ausgeprägt. Dies kann im ungünstigsten Fall zum Ablösen von elektronischen Komponenten von der Platine führen.

Stand der Technik

Im Bereich der Elektronik sollte eine Vergussmasse mehrere Funktionen erfüllen. Sie sollte die elektronischen Bauteile vollständig umhüllen und gegen Ein ¬ dringen von Feuchtigkeit, Staub, Fremdkörpern, Wasser, Chemikalien u.a. schützen, insbesondere einen wirksamen Korrosionsschutz für die elektronischen Bauteile bieten. Die Umhüllung sollte auch eine elektrische Isolation der elektronischen Bauteile zur Erhöhung von Spannungsfestigkeit und Berührungsschutz sicherstellen. Die Vergussmasse sollte eine Fixierung der Bauteile untereinander bewirken und die mechanische Stabilität sowie die Vibrations- und Schockfestigkeit der

vergossenen elektronischen Bauteile erhöhen. Weiterhin sollten durch die Vergussmasse Hohlräume verfüllt und die Wärmeabfuhr aus den elektronischen Bauteilen verbessert werden. Bei bekannten Vergussmassen in der Elektronikindustrie handelt es sich überwiegend um reaktive

Harzformulierungen. Es gibt 1-K- und 2-K-Systeme, die in der Regel eine gute Fließfähigkeit (niedrige

Viskosität) besitzen, um das zu vergießende Bauteil blasenfrei umschließen zu können. Kommerziell

verfügbare Vergussmassen werden z.B. auf Basis von Polyurethanen, Acrylaten, ungesättigten Polyesterharzen, Epoxidharzen oder Silikonen hergestellt.

Typischerweise werden diese Harzsysteme über

radikalische Mechanismen oder Polyadditionen

ausgehärtet. Dadurch gibt es am Markt eine kaum

überschaubare Vielfalt unterschiedlicher Typen, die auf ihren jeweiligen Einsatzzweck hin optimiert sind. Alle bisher bekannten Vergussmassen führen unabhängig von den verwendeten Reaktivharzen oder Füllstoffen zu einem einheitlich vernetzten Verguss mit homogenen Eigenschaften wie Steifigkeit, Schwindung, Ausdehnungsverhalten usw. Neben kalt und thermisch härtenden Typen sind auch UV-härtende Vergussmassen erhältlich, die sich durch sehr kurze Aushärtezeiten auszeichnen.

Beim Vergießen elektronischer Bauteile oder

Bauteilgruppen mit den bekannten Vergussmassen muss jedoch jeweils ein Kompromiss zwischen den oben bereits genannten Vor- und Nachteilen von härteren und

weicheren Vergussmassen gefunden werden. Hierbei besteht das Problem, dass eine eng vernetzte, steife und harte Vergussmasse einerseits einen guten

mechanischen Schutz bietet und eine hohe Chemikalienbeständigkeit aufweist, das engmaschige Netzwerk aber andererseits mit einer hohen Verarbeitungsschwindung verbunden ist, die zusammen mit der hohen Steifigkeit zu hohen mechanischen Eigenspannungen führt. Dadurch entstehen hohe, unerwünschte Beanspruchungen der sensiblen, filigranen Elektronikkomponenten. Insbesondere die fein-strukturierten Kontakte auf einer Platine sind anfällig für spannungsinduzierten Bruch und erlauben daher keine Verwendung steifer Vergussmassen. Alternativ können teilweise elastomerartige, weiche Vergussmassen eingesetzt werden, die geringere Schwindung und geringere Steifigkeit aufweisen und dadurch die entstehenden Spannungen bei der Aushärtung oder bei Temperaturwechselbeanspruchungen klein halten. Diese bieten aber häufig keinen zufriedenstellenden

mechanischen Schutz und können von chemischen Medien gequollen und durchdrungen werden. In wenigen Ausnahme- fällen werden mehrere unterschiedliche Vergussmassen kombiniert eingesetzt und in Schichten übereinander vergossen, was jedoch zu erhöhten Produktionsrisiken und hohem Aufwand insbesondere auch bei der Qualitäts ¬ sicherung führt.

Sowohl weiche als auch harte Vergussmassen werden in der Regel beim Vergießen elektronischer Bauteile oder Bauteilgruppen so eingesetzt, dass zusätzlich ein separates Metall- oder Kunststoffgehäuse die vergossene Elektronik umgibt. Dieses Gehäuse dient oft gleich ¬ zeitig als eine Art Gussform, welche mit der Verguss ¬ masse ausgegossen wird. Auf diese Weise kann die

Elektronik zum Beispiel von einer weich aushärtenden Vergussmasse vor mechanischen Schwingungen usw.

geschützt werden, während das abgedichtete Gehäuse das gesamte Bauteil vor äußeren mechanischen Einflüssen oder chemischen Angriffen schützt. Dies ist bei der Fertigung allerdings mit entsprechendem Aufwand verbunden, kostenintensiv und benötigt naturgemäß erheblich mehr Bauraum als die Elektronikkomponente an sich . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine aushärtbare Masse zum Vergießen elektronischer Bauteile oder Bauteilgruppen anzugeben, mit denen die obigen Nachteile beim Einsatz weicher oder harter Vergussmassen im Wesentlichen vermieden werden. Das Verfahren soll dabei auch ein Vergießen ohne externes Gehäuse für das vergossene Bauteil oder die vergossene Bauteilgruppe ermöglichen.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der

aushärtbaren Masse gemäß Patenanspruch 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der aushärtbaren Masse sind Gegenstand der abhängigen

Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden

Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Beim vorgeschlagenen Verfahren zum Vergießen elektronischer Bauteile oder Bauteilgruppen wird das Bauteil oder die Bauteilgruppe in eine Vergussmasse eingebettet, die über wenigstens einen Vernetzungs- prozess anschließend ausgehärtet wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass für das Vergießen eine Vergussmasse mit einer vernetzenden Komponente A einge- setzt wird, die homogen in der Vergussmasse verteilt ist und zu wenigstens zwei unterschiedlichen Netzwerken vernetzen kann, von denen ein erstes Netzwerk eine höhere Netzwerkdichte als ein zweites Netzwerk aufweist. Die Vernetzung zum ersten Netzwerk wird dabei über ein anderes Ereignis ausgelöst als die Vernetzung zum zweiten Netzwerk. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird dann die wenigstens eine vernetzende Komponente A der Vergussmasse in wenigstens einem vom elektronischen Bauteil oder der elektronischen Bauteilgruppe beabstan- deten ersten Bereich zumindest partiell zu dem ersten Netzwerk ausgehärtet und wenigstens in einem das elektronische Bauteil oder die elektronische Bauteil- gruppe einschließenden und unmittelbar umgebenden zweiten Bereich zu dem zweiten Netzwerk ausgehärtet.

Dass Verfahren ermöglicht damit das Vergießen der Bauteile ohne die bei Nutzung weicher oder steifer Vergussmassen auftretenden Probleme. Im Kontaktbereich mit dem Bauteil oder der Bauteilgruppe wird durch die geringere Netzwerkdichte ein weicher Bereich der

Vergussmasse erzeugt, durch den mechanische Spannungen vermieden werden können, die beispielsweise aus dem unterschiedlichen Wärmeleitungsverhalten oder aus dem Reaktionsschrumpf der Vergussmasse resultieren. Dies führt zu mechanisch weniger belasteten und damit zuverlässigeren Bauteilen oder Bauteilgruppen. Gleichzeitig wird in dem ersten Bereich mit der höheren

Netzwerkdichte eine höhere Steifigkeit erreicht, durch die eine entsprechende Schutzfunktion für das vergos ¬ sene Bauteil oder die vergossene Bauteilgruppe ausgeübt werden kann. Dieser erste Bereich kann die Funktion eines Gehäuses übernehmen, so dass in einer vorteil- haften Ausgestaltung des Verfahrens der bisher

erforderliche Arbeitsschritt einer zusätzlichen

Gehäusung durch den entsprechenden Vernetzungsschritt der Vergussmasse im ersten Bereich eingespart werden kann. Durch den damit möglichen Verzicht auf ein externes Gehäuse kann die gesamte Komponente mit dem vergossenen elektronischen Bauteil bzw. der vergossenen elektronischen Bauteilgruppe kompakter gestaltet und damit eine Steigerung der Integrationsdichte erreicht werden. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht somit das Generieren einer Gehäusefunktion aus der Vergussmasse heraus, während das Innere der Vergussmasse weich bleibt. Damit muss kein Kompromiss mehr durch die Wahl einer weicheren oder einer steiferen Vergussmasse eingegangen werden. Das Verfahren setzt nach wie vor nur eine einzige Vergussmasse ein, die mittels

Kombination verschiedener Aushärtemechanismen zu unterschiedlichen Netzwerken und damit zu lokal

unterschiedlich steifen Bereichen ausgehärtet werden kann .

Vorzugsweise wird hierbei eine Vergussmasse eingesetzt, bei der das erste Netzwerk durch die mindestens eine vernetzende Komponente A alleine gebildet wird und die wenigstens eine zweite Komponente B enthält, die homogen in der Vergussmasse verteilt ist und mit der die wenigstens eine vernetzende Komponente A das zweite Netzwerk ausbildet.

Die vernetzende Komponente A der Vergussmasse und die zweite Komponente B werden dabei vorteilhaft so gewählt, dass sich die zwei unterschiedlichen Netzwerke im Elastizitätsmodul um wenigstens einen Faktor 2 unterscheiden. Vorzugsweise liegt der Elastizitätsmodul des härteren bzw. steiferen Bereichs zwischen 300 und 3000 MPa, besonders bevorzugt zwischen 500 und 2000 MPa. Der Elastizitätsmodul des weicheren Bereichs liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 200 MPa, besonders bevorzugt zwischen 1 und 100 MPa.

Die lokal begrenzte Aushärtung der wenigstens einen vernetzenden Komponente A der Vergussmasse im ersten Bereich erfolgt vorzugsweise vollständig, so dass keine nicht vernetzten Anteile der vernetzenden Komponente A in diesem Bereich verbleiben. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Überraschenderweise wurde gefunden, dass bei einer nur partiellen

Aushärtung bzw. Vernetzung zum ersten Netzwerk die noch nicht vernetzten Anteile durch Auslösen des zweiten Ereignisses durch Reaktion mit der Komponente B in diesem Bereich das zweite Netzwerk bilden. So können durch unvollständige Vernetzung der Komponente A auch Bereiche erzeugt werden deren Netzwerkdichte zwischen der des ersten Netzwerkes und der des zweiten

Netzwerkes liegt. In diesen Bereichen liegen auch die Elastizitätsmoduln zwischen denen des ersten Netzwerkes und denen des zweiten Netzwerkes.

Bei vollständiger oder partieller Vernetzung der wenigstens einen vernetzenden Komponente A im ersten Bereich verbleiben keine oder nur verminderte Anteile von Komponente A, mit denen Komponente B das zweite Netzwerk ausbilden könnte. Das führt dazu, dass

Komponente B in diesen Bereichen nach Auslösen des zweiten Ereignisses unreagiert in dem ersten Netzwerk verbleibt. Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch Zugabe einer Komponente C, die nicht mit

Komponente A, aber mit Komponente B reagieren kann, in Bereichen, in denen Komponente A nicht oder nur im Unterschuss vorliegt, überschüssige Anteile der

Komponente B durch Ausbildung eines weiteren Netzwerkes gebunden werden können. Komponente C kann darüber hinaus auch mit aus der Reaktion von Komponente A mit Komponente B geknüpften Bindungen reagieren, so dass in allen Bereichen, unabhängig davon, ob in einem Bereich eine durch das erste Ereignis ausgelöste Netzwerkbil ¬ dung von Komponente A vollständig, partiell oder gar nicht stattgefunden hat, nach dem zweiten Ereignis keine unreagierten Komponenten in der ausgehärteten Masse verbleiben.

Das Vergießen des Bauteils bzw. der Bauteilgruppe kann dabei in unterschiedlicher Weise erfolgen. In einer Ausgestaltung wird das zu vergießende elektronische Bauteil oder die elektronische Bauteilgruppe in ein nach oben offenes Gehäuse eingebracht und die

Vergussmasse anschließend in das Gehäuse eingefüllt, um das elektronische Bauteil oder die elektronische

Bauteilgruppe mit der Vergussmasse zu vergießen. Die Aushärtung wird dann derart durchgeführt, dass die wenigstens eine vernetzende Komponente A der Verguss ¬ masse in einem das Bauteil oder die Bauteilgruppe umschließenden unteren Bereich (zweiter Bereich) zu dem zweiten Netzwerk und in dem die obere Begrenzungsfläche der Vergussmasse beinhaltenden Bereich (erster Bereich) zumindest partiell zu dem ersten Netzwerk ausgehärtet wird. Im unteren Bereich weist die Vergussmasse damit eine geringere Netzwerkdichte auf, während der obere abschließende Bereich mit der höheren Netzwerkdichte steifer ausgebildet ist und damit als abschließender Teil des Gehäuses dienen kann.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das gesamte Bauteil oder die gesamte Bauteilgruppe in einem den zweiten Bereich umschließenden (ersten) Bereich der Vergussmasse zum ersten Netzwerk ausgehärtet und umschließt damit das Bauteil einschließlich des

weicheren (zweiten) Bereiches der Vergussmasse voll- ständig. Dadurch wird ein gehäuseloser Verguss

ermöglicht, da der äußere steifere Bereich der

Vergussmasse (erster Bereich) in diesem Fall vollständig die Funktion eines Gehäuses übernehmen kann. Diese Vorgehensweise kann auch vorteilhaft derart durchgeführt werden, dass die Vergussmasse beim

Vergießen des elektronischen Bauteils oder der elektronischen Bauteilgruppe so geformt und ausgehärtet wird, dass die äußere Form der ausgehärteten Vergussmasse der Kontur des elektronischen Bauteils oder der elektro- nischen Bauteilgruppe angenähert ist. Damit lässt sich das elektronische Bauteil oder die elektronische

Bauteilgruppe zu einer sehr kompakten Komponente vergießen. Der Verguss kann dabei jeweils mit Hilfe einer Gussform oder auch werkzeuglos erfolgen.

Eine vorteilhafte Möglichkeit zum werkzeuglosen Vergießen des Bauteils oder der Bauteilgruppe mit der Vergussmasse besteht darin, die Vergussmasse mit einem additiven Fertigungsverfahren schichtweise aufzutragen und jeweils Schicht für Schicht zum ersten bzw. zweiten Netzwerk auszuhärten. Damit lässt sich vor allem die letztgenannte Ausgestaltung des gehäuselosen Vergusses sehr einfach realisieren. Die Aushärtemechanismen für die Vernetzung der zu vernetzenden Komponente zum ersten und zweiten Netzwerk sollten sich möglichst einfach und kostengünstig auslösen lassen. Vorzugsweise werden die zu vernetzende Komponente A sowie gegebenenfalls ein oder mehrere Zusatzstoffe in der Vergussmasse so gewählt, dass die vernetzende Komponente A durch Strahlenhärtung,

beispielsweise durch UV-Strahlenhärtung, zum ersten Netzwerk vernetzt. Diese Vernetzung lässt sich damit einfach und kostengünstig durchführen. Für die

Vernetzung zum zweiten Netzwerk werden die zu

vernetzende Komponente A sowie gegebenenfalls ein oder mehrere Zusatzstoffe in der Vergussmasse vorzugsweise so gewählt, dass die Vernetzung zum zweiten Netzwerk mit der Technik der thermischen Härtung durchgeführt werden kann. Mit dieser Kombination aus Strahlenhärtung und thermischer Härtung lässt sich besonders einfach eine Variante des Verfahrens durchführen, bei der die wenigstens eine vernetzende Komponente A der Verguss ¬ masse zunächst in dem wenigstens einem ersten Bereich zu dem ersten Netzwerk und anschließend in verbleibenden Bereichen zu dem zweiten Netzwerk ausgehärtet wird. Selbstverständlich lassen sich auch andere Härtungs- mechanismen finden, mit denen eine derartige Vorgehens ¬ weise möglich ist. Vorzugsweise wird für die Strahlen ¬ härtung optische Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 100 nm und 700 nm, besonders bevorzugt in einem Wellenlängenbereich zwischen 250 nm und 450 nm eingesetzt. Die Wärmebehandlung zur thermischen Härtung erfolgt bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen 60°C und 300°C, besonders bevorzugt zwischen 110°C und 180 °C. Die Temperatur während des Aushärtens wird in einer bevorzugten Ausgestaltung bei der thermischen Härtung kontinuierlich oder stufenweise erhöht.

Die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens erfordert den Einsatz einer geeignet zusammengesetzten Vergussmasse mit einstellbarer, lokal steuerbarer

Steifigkeit. Die Vergussmasse muss hierzu wenigstens eine vernetzende Komponente A enthalten, die durch zwei unterschiedliche Härtungsmechanismen zu zwei unter- schiedlich dichten Netzwerken aushärten kann. Für den Fachmann ist es bei Vorgabe der obigen Bedingungen ohne weiteres möglich, geeignete Vergussmassen herzustellen, die diese gewünschten Eigenschaften aufweisen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene aushärtbare

Masse, die für das oben beschriebene Verfahren

einsetzbar ist, enthält wenigstens eine vernetzende Komponente A, die homogen in der aushärtbaren Masse verteilt ist und zu wenigstens zwei unterschiedlichen Netzwerken vernetzen kann, von denen ein erstes

Netzwerk durch die mindestens eine vernetzende

Komponente A alleine gebildet wird, wobei eine

zumindest partielle Vernetzung zum ersten Netzwerk in mindestens einem ersten Bereich (i) der aushärtbaren Masse über ein erstes Ereignis auslösbar ist. Die aushärtbare Masse enthält auch wenigstens eine zweite Komponente B, die homogen in der aushärtbaren Masse verteilt ist und mit der die wenigstens eine

vernetzende Komponente A ein zweites der wenigstens zwei unterschiedlichen Netzwerke ausbilden kann, das eine geringere Netzwerkdichte aufweist als das erste Netzwerk. Die Vernetzung zu dem zweiten Netzwerk ist dabei über ein zweites Ereignis in mindestens einem zweiten Bereich (ii) der aushärtbaren Masse auslösbar, in dem das erste Netzwerk nicht oder nur partiell ausgebildet wurde. Die aushärtbare Masse enthält auch noch wenigstens eine dritte Komponente C, die homogen in der aushärtbaren Masse verteilt ist und nach der zumindest partiellen Vernetzung zum ersten Netzwerk mit noch nicht vernetzten Anteilen der wenigstens einen zweiten Komponente B im ersten (i) und zweiten Bereich (ii) zu einem weiteren Netzwerk reagiert. Die Reaktion der dritten Komponente C mit der zweiten Komponente B wird dabei durch das zweite Ereignis ausgelöst.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die dritte Komponente C so gewählt, dass sie in dem mindestens einen zweiten Bereich (ii) , in dem das erste Ereignis nicht ausgelöst wurde, auch mit den aus der Reaktion der mindestens einen Komponente A mit der mindestens einen Komponente B entstehenden Vernetzungspunkten zu dem weiteren Netzwerk reagieren kann.

Vorzugsweise sind die vernetzende Komponente A, die zweite Komponente B und die dritte Komponente C so gewählt, dass sich der erste (i) und zweite Bereich (ii) nach der Aushärtung im Elastizitätsmodul um mindestens einen Faktor 2 unterscheiden.

Bei der wenigstens einen vernetzenden Komponente A handelt es sich vorzugsweise um eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, insbesondere Doppelbindungen. Besonders bevorzugt sind Verbindungen mit mindestens zwei Acrylatgruppen . Beispiele für eine derartige Komponente sind Ester der Acrylsäure oder der Methacrylsäure von höherwertigen Alkoholen wie zum Beispiel Ethylenglycoldi (meth) acrylat , Diethylenglycol- di (meth) acrylat , Triethyleneglycoldi (meth) acrylat , Tetra- und Polyethylenglycoldi (meth) acrylat , 1,3- Butandioldi (meth) acrylat, 1, 4-butanedioldi (meth) - acrylat, 1 , 6-hexanedioldi (meth) acrylat , 1,9- Nonandioldimethacrylat , Glycerindi (meth) acrylat,

Diurethandimethacrylat , Trimethylolpropantri (meth) - acrylat, Pentaerythritol tetraacrylat ,

Dipentaerythritolpentaacrylat , 2, 2-Bis (4-methacryl- oxyphenyl ) propan, 1, 10-Decanediol dimethacrylat , 1,5- Pentanedioldimethacrylat , 1, 4-Phenylendiacrylat ,

Tricyclodecandimethanol dimethacrylat, (erhältlich z.B. als SR833 von Sartomer/Arkema) , Tris (2-hydroxyethyl) - isocyanurattriacrylat (erhältlich z.B. als SR368 von Sartomer/Arkema) . Vorzugsweise enthält die aushärtbare Masse mindestens eine weitere Komponente D, welche durch Bestrahlung mit sichtbarem oder UV-Licht Radikale erzeugt, die in der Lage sind, die wenigstens eine vernetzende Komponente A durch radikalische Ketten- reaktion zu vernetzen. Der Fachmann ist in der Lage, in Produktkatalogen z.B. der BASF unter dem Hansdelsnamen Irgacure zahlreiche auch als Photoinitiator bezeichnete derartige Komponenten aufzufinden, die diese Bedingung erfüllen. Beispiele für diese durch Bestrahlung

Radikale bildende Komponente D sind Bis (2,4,6- trimethylbenzoyl ) -phenylphosphinoxid, 1-Hydroxy- cyclohexyl-phenyl-keton, 2 -Hydroxy-2-methyl-l -phenyl- 1- propanon, 2-hydroxy-l- { 4- [4- (2-Hydroxy-2-methyl- propionyl) -benzyl] -phenyl } -2-methylpropan-l-on, 2- Hydroxy-1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl ] -2-methyl-l- propanon, 2,4, 6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinat , 2,4, 6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, 2-Methyl- 1 [4- (methylthio) phenyl ] -2-morpholinopropan-l-on, 2- Benzyl-2-dimethylamino-l- (4-morpholinophenyl) -butanon- 1, 2-Dimethylamino-2- (4-methyl-benzyl) -1- (4-morpholin- 4-yl-phenyl) -butan-l-on oder Benzophenon. Bei der wenigstens einen zweiten Komponente B handelt es sich vorzugsweise um eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, insbesondere um eine Verbindung mit mindestens zwei Gruppen, die sich z.B. in einer Michael-Addition an Doppelbindungen addieren können. Dies sind insbesondere Amingruppen, Thiolgruppen oder Phosphingruppen . Besonders bevorzugt werden Verbindungen mit mindestens zwei Amingruppen eingesetzt. Die wenigstens zweite Komponente B ist bevorzugt ausgewählt aus Verbindungen mit der

nachfolgend abgebildeten allgemeinen Formel

R- (NH 2 ) n wobei R ein Kohlenwasserstoff oder eine andere,

Heteroatome enthaltende organische monomere, oligomere oder polymere Verbindung sein kann, und die eine lineare oder verzweigte Kette oder eine aus einem oder mehreren substituierten oder unsubstituierten

aliphatischen oder aromatischen cyclischen Strukturen bestehende Gruppe sein kann, bei der an mindestens zwei Stellen Wasserstoffatome durch Amingruppen substituiert sind. Beispiele hierfür sind Ethylendiamin, Diethylen- triamin, Triethylentetramin, Isophorondiamin, 1,6- Hexandiamin, Toluoldiamin, 4 , 4 ' -Diphenylmethandiamin, 2 , 4 ' -Diphenylmethandiamin, 1 , 3-Diaminopentane, 2,2,4- Trimethylhexan-1 , 6-diamin, 1, 4-Diaminobutan,

Polyethylenglycoldiamin, Polypropylenglycoldiamin, oder die Handelsprodukte Jeffamine D-400 oder Jeffamine D- 2000 der Firma Huntsman oder die Härter Priamine 1071, Priamine 1073, Priamine 1074 oder Priamine 1075 der Firma Croda. Vorzugsweise enthält die aushärtbare Masse auch mindestens eine weitere Komponente E, die die Reaktion zwischen der mindestens einen vernetzenden Komponente A und der mindestens einen zweiten Komponente B kataly- siert. Bevorzugt werden hierfür nicht nucleophile Basen wie z.B. tertiäre Amine eingesetzt. Beispiele für diese weitere Komponente E sind 1 , 8-Diazabicyclo [ 5.4.0 ] undec- 7-en (DBU) , 1 , 5-Diazabicyclo [ 4.3.0 ] ηοη-5-en (DBN) , Triethylendiamin (DABCO) , 4- (Dimethylamino) pyridin (DMAP) , N, -Diisopropylethylamin (DIPEA) oder 2,6-Di- tert-butylpyridin .

Vorzugsweise handelt es sich bei der wenigstens einen dritten Komponente C um eine Verbindung mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, insbesondere

Epoxidfunktionen . Beispiele für die Komponente C sind Bisphenol-A-diglycidylether (DGEBA) sowie Oligomere daraus, die z.B. unter den Handelsnamen Epilox A in verschiedenen Varianten von der Firma Leuna-Harze vertrieben werden, Bisphenol-F-diglycidylether sowie Oligomere daraus, die z.B. unter den Handelsnamen

Epilox F von der Firma Leuna-Harze vertrieben werden, 1, 4-Butandioldiglycidylether, 1, 6-Hexandioldiglycidyl- ether, Trimethylolpropantriglycidylether, 1,3-Bis(2,3- epoxypropoxy) -2 , 2-dimethylpropan, 1 , 2-Epoxy-3- (2- methylphenoxy) propan, 1, 4-Bis (2, 3-epoxypropyloxy) butan, Cyclohexandimethanoldiglycidylether, Glycerin- triclycitylether, Neopentylglycoldiglycidylether,

Penthaerythritolpolyglycidylether, Polyethyleneglycol- diglycidylether Polypropyleneglycoldiglycidylether oder epoxydierte Pflanzenfette. Das Mischungsverhältnis zwischen den Komponenten A, B und C ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung so gewählt, dass nach Eintritt des ersten und des zweiten Ereignisses in dem mindestens einen ersten Bereich (i) mindestens 99% der Komponenten A, B und C in mindestens eines der sich bildenden Netzwerke eingebaut sind und höchstens 1% funktioneller Gruppen der Komponenten A, B und C verbleiben und dass nach alleinigem Eintritt des zweiten Ereignisses in dem mindestens einen zweiten Bereich (ii) mindestens 99% der Komponenten A, B und C in das zweite Netzwerk eingebaut sind und höchstens 1% funktioneller Gruppen der Komponenten A, B und C verbleiben . Die aushärtbare Masse kann auch mindestens einen

Füll- oder Verstärkungsstoff mit einem Anteil zwischen 1 und 99 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 40 und 70 Gew.-% enthalten .

Das Aushärten der vorgeschlagenen aushärtbaren Masse erfolgt vorzugsweise derart, dass in mindestens einem Bereich der Masse, der eine höhere Netzwerkdichte erhalten soll als mindestens ein anderer Bereich, das erste Ereignis ausgelöst wird, das das erste Netzwerk ausbildet, und über das gesamte Volumen der Masse das zweite Ereignis ausgelöst wird, das das zweite Netzwerk ausbildet . Im Folgenden werden Beispiele für aushärtbare

Massen angeführt, die sich für den Einsatz beim vorgeschlagenen Verfahren eignen. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der

vorgeschlagenen aushärtbaren Masse kann im Bereich der Elektronik das Dilemma der Wahl zwischen einer harten und einer weichen Vergussmasse vermieden werden, indem die Vorteile beider Varianten vereint werden. Mit dem Verfahren ist es darüber hinaus auch möglich, mit der variabel aushärtenden Vergussmasse einen gehäuselosen Verguss elektronischer Systeme, beispielsweise von Halbleiterbauelementen, Sensoren, Steuerungselektronik, Leistungselektronik u.a., zu realisieren, indem die harte Außenschicht die Funktion eines Gehäuses

übernimmt. Dies kann in additiven Fertigungsverfahren wie zum Beispiel der Stereolithographie auch völlig werkzeuglos erfolgen. Die elektronischen Bauteile können dabei in vielen Bereichen wie beispielsweise in der Automobilbranche, in weißer Ware oder aber auch in der Unterhaltungselektronik gleichermaßen Einsatz finden .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Das vorgeschlagene Verfahren und die

vorgeschlagene aushärtbare Masse werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel für vergossene Bauteile

gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Beispiel für gemäß dem vorge ¬ schlagenen Verfahren vergossene

Bauteile ; Fig. 3 ein weiteres Beispiel für gemäß dem vorliegenden Verfahren vergossene

Bauteile ; Fig. 4 ein weiteres Beispiel für gemäß dem

vorliegenden Verfahren vergossene

Bauteile ;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der bei dem vorgeschlagenen Verfahren genutzten unterschiedlich dichten Netzwerke;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der

basenkatalysierten Aza-Michael-Addition von Aminen an Acrylaten;

Fig. 7 ein Zug-Dehnungs-Diagramm der Prüfkörper aus dem ersten Beispiel; Fig. 8 ein Diagramm, das den Verlauf der Shore-

Härte A in Abhängigkeit von der Proben ¬ tiefe zeigt;

Fig. 9 ein Zug-Dehnungs-Diagramm der Prüfkörper aus dem zweiten Beispiel; und

Fig. 10 ein Zug-Dehnungs-Diagramm der Prüfkörper aus dem dritten Beispiel.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die folgenden Figuren zeigen unterschiedliche Möglichkeiten zum Vergießen elektronischer Bauteile mit einer Vergussmasse. In Figur 1 ist hierbei das

herkömmliche Verfahren gemäß dem Stand der Technik dargestellt, bei dem die elektronischen Bauteile 1 auf einer Platine 2 in ein Gehäuse 3 eingesetzt werden und anschließend mit einer relativ weich aushärtenden

Vergussmasse 4 in dem Gehäuse 3 vergossen werden. Das Gehäuse 3 wird anschließend mit einem Gehäusedeckel vollständig verschlossen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine

Vergussmasse eingesetzt, die abhängig von dem zur

Aushärtung genutzten Aushärtemechanismus, beispiels ¬ weise Strahlungshärtung oder thermische Härtung, zu unterschiedlich steifen bzw. dichten Netzwerken

aushärten kann. Dies ermöglicht über die Wahl und lokale Anwendung des jeweiligen Aushärtemechanismus die Einstellung lokal unterschiedlicher Steifigkeiten der Vergussmasse. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können dann die elektronischen Bauteile von einem weichen Kernmaterial der Vergussmasse umschlossen werden, das gleichzeitig eine steife Außenschicht bildet. Auf diese Weise lassen sich die Spannungen im Kernbereich

abmildern und damit Beschädigungen der Elektronik vermeiden. Gleichzeitig kann durch die steife Außen- schicht der ausgehärteten Vergussmasse die Gehäuse ¬ funktion oder zumindest ein Teil der Gehäusefunktion realisiert werden.

So zeigt beispielsweise Figur 2 ein erfindungs- gemäßes Beispiel, bei dem die elektronischen Bauteile 1 auf einer Platine 2 zunächst in ein nach oben offenes Gehäuse 3 eingesetzt werden. Die Vergussmasse 4 wird anschließend in das Gehäuse eingefüllt und im oberen ersten Bereich 5 mit einem ersten Härtungsmechanismus zu einem ersten, dichteren Netzwerk ausgehärtet. Im zweiten Bereich 6, der die elektrischen Bauteile 1 direkt umschließt, wird die Vergussmasse 4 mit einem zweiten Härtungsmechanismus zu einem zweiten Netzwerk mit geringerer Netzwerkdichte ausgehärtet. Durch die höhere Netzwerkdichte im oberen Bereich 5 ist die ausgehärtete Vergussmasse in diesem Bereich deutlich steifer als im inneren Kernbereich, d.h. dem zweiten Bereich 6 mit dem zweiten Netzwerk, so dass durch diesen ersten Bereich 5 die Funktion des Gehäusedeckels übernommen werden kann. Eine zusätzliche Komponente zum Verschluss des Gehäuses wie bei der Ausgestaltung der Figur 1 ist hierfür nicht erforderlich.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann auch vollständig auf ein separates Gehäuse verzichtet werden, wie dies in dem Beispiel der Figur 3 schematisch angedeutet ist. Hier werden die elektronischen Bauteile 1 auf der Platine 2 von dem zweiten (weicheren) Bereich 6 der Vergussmasse 4 vollständig umschlossen. Dieser zweite Bereich 6 wird wiederum vom ersten (steiferen) Bereich 5 der Vergussmasse 4 vollständig ummantelt. Dieser erste Bereich 5 übernimmt hier die Funktion eines Gehäuses, das die elektronischen Bauteile 1 gegen Eindringen von Feuchtigkeit, Staub, Fremdkörpern, Wasser, Chemikalien usw. schützt. Eine derartige

Ausgestaltung kann durch Vergießen in eine geeignete Vergussform erfolgen, die anschließend entfernt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Nutzung eines additiven Fertigungsverfahrens, bei dem die Verguss ¬ masse 4 Schicht für Schicht aufgebracht und ausgehärtet wird, um die elektronischen Bauteile 1 auf der Platine 2 entsprechend vollständig zu ummanteln. Dadurch ist ein werkzeugloser und auch gehäuseloser Verguss der elektronischen Bauteile möglich. Bei diesem additiven Fertigungsverfahren erfolgt auch die Aushärtung

schichtweise, d.h. jeweils nach dem Aufbringen der jeweiligen Schicht.

Mit einer derartigen additiven Fertigungstechnik besteht auch die Möglichkeit eines konturnahen Vergus- ses der elektronischen Bauteile 1 auf der Platine 2, wie dies in der Figur 4 schematisch angedeutet ist. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der darin eingesetzten Gradientenvergussmasse ist somit ein werkzeug ¬ loser, gehäuseloser und auch konturnaher Verguss elektronischer Bauteile oder Bauteilgruppen möglich.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine aushärtbare Masse als Vergussmasse eingesetzt, die mittels unterschiedlicher Aushärtemechanismen zu unterschiedlich steifen Netzwerken ausgehärtet werden kann. Für die Entwicklung oder Bereitstellung einer derartigen Masse stehen dem Fachmann unterschiedliche Möglichkeiten und Materialkombinationen zur Verfügung. Im Folgenden Beispiel wird eine aushärtbare Masse hergestellt, bei der ein Härtungsmechanismus (zweiter Härungsmechanismus ) über das gesamte Volumen der Masse wirkt und ein weitmaschiges Netzwerk mit geringer

Netzwerkdichte generiert. Das daraus resultierende Material ist dann weich bis gummi-elastisch . Der weitere Härtungs- bzw. Vernetzungsmechanismus (erster

Härtungsmechanismus) wirkt lokal, beispielsweise nur an der Oberfläche, und generiert eine hohe Netzwerkdichte, durch die ein steiferes Material erhalten wird. Dies ist in Figur 5 schematisch dargestellt. In der oberen Teilabbildung ist ein Netzwerk 7 mit geringer

Netzwerkdichte dargestellt, das durch den zweiten

Härtungsmechanismus erzeugbar ist, das gesamte Volumen erfasst und zu einem elastomeren Material führt. In der unteren Teilabbildung ist innerhalb des Netzwerkes 7 der oberen Teilabbildung lokal ein Bereich mit höherer Netzwerkdichte 8 zu erkennen, die durch einen lokal wirkenden ersten Härtungsmechanismus erreicht wird und zu einem steifen Material führt. Die vernetzende

Komponente A der aushärtbaren Masse und die beiden Härtungsmechanismen sind dabei so gewählt, dass der zweite Härtungsmechanismus das gesamte Volumen der aushärtbaren Masse erfasst, während der erste

Härtungsmechanismus nur lokal wirkt. Durch die

Kombination dieser beiden Härtungsmechanismen kann damit die Netzwerkdichte der aushärtbaren Masse und damit deren Steifigkeit gezielt gesteuert werden. Bei der Herstellung einer derartigen Masse ist darauf zu achten, dass beide Mechanismen zu einem stabilen Endzustand führen. Nach der Aushärtung dürfen sowohl im weichen als auch im steifen Bereich keine signifikanten Anteile von reaktiven Gruppen verbleiben, die eine Nachvernetzung der Masse verursachen können. Eine vollständige Härtung aller Komponenten ist die Voraussetzung für eine Langzeitstabilität bei

wechselnden Temperaturen. Die zur Erhöhung der

Netzwerkdichte nötigen funktionellen Gruppen sollten beispielsweise im ersten Härtungsschritt lokal

abreagieren und im zweiten Härtungsschritt in das weitmaschige Netzwerk eingebaut werden. Dabei darf jedoch keine Erhöhung der Netzwerkdichte bzw. Steifigkeit erfolgen. Daher muss die wenigstens eine als vernetzende Komponente A verwendete Substanz auf zwei unterschiedlichen Wegen Netzwerke ausbilden können .

Ein Beispiel für geeignete Basismaterialien einer derartigen aushärtbaren Masse ist die Klasse der

Acrylate als vernetzende Komponente A, die vielfältige Möglichkeiten der Netzwerkbildung aufweisen. Der einfachste Weg ist die radikalische Polymerisation, die in Anwesenheit eines Radikalbildners thermisch oder durch UV-Strahlung initiiert werden kann. Acrylate können außerdem anionisch oder kationisch polymerisiert werden. Ein weiterer Mechanismus zur Härtung von

Acrylaten ist die Michael-Addition. Diese ermöglicht die basenkatalysierte Addition von Aminen an die C-C- Doppelbindung des Acrylats, wie dies beispielhaft in Figur 6 dargestellt ist. Diese Variante hat für das vorgeschlagene Verfahren Vorteile, da das Acrylat anders als bei der radikalischen Polymerisation nicht direkt sondern über aminische Härter als zweite

Komponente B mit anderen Acrylatgruppen verknüpft wird. Das bedeutet, dass die Netzwerkdichte bei dieser Art der Polymerisation über die Art des aminischen Härters gesteuert werden kann und sich somit deutlich von der Netzwerkdichte der radikalischen Polymerisation

unterscheidet. Bei Verwendung langkettiger, flexibili- sierender aminischer Härter in Kombination mit

Acrylaten, die als Homopolymer hochsteife Materialien mit hoher T g (T g : Glasübergangstempertur) bilden, lassen sich weiche Materialien mit elastomerem

Charakter erzeugen. Die Michael-Addition von Aminen an Acrylate stellt somit einen bevorzugten Mechanismus dar, welcher die zuvor beschriebenen Bedingungen erfüllt. Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch weder auf Acrylate noch auf die obigen Mechanismen

beschränkt, da der Fachmann jederzeit auch andere

Basismaterialien und Mechanismen findet, die die

Bedingungen für das vorgeschlagene Verfahren erfüllen.

Im vorliegenden Beispiel wird die radikalische Polymerisation der Acrylate als Mechanismus gewählt, mit dem die Erzeugung des steifen Materials lokal ausgelöst werden kann. Diese wird nicht thermisch, sondern durch UV-Behandlung mit einem geeigneten

Photoinitiator aktiviert. Insbesondere in der hier vorgesehenen Anwendung einer Vergussmasse zum gehäuse- losen Vergießen elektronischer Bauteile bietet diese Variante deutliche Vorteile. Die Strahlungshärtung erlaubt das gezielte Auslösen der radikalischen

Acrylat-Polymerisation in den äußeren Bereichen der aushärtbaren Masse und somit die Erzeugung einer festen Außenhaut, die später die Gehäusefunktion übernehmen kann. Zugleich kann sowohl über die Strahlungsintensität bzw. -dauer als auch über die Art des

Photoinitiators oder etwaige Füllstoffe die Eindring ¬ tiefe der UV-Strahlung und somit die Dicke der festen Außenschicht gesteuert werden.

Um die radikalische Polymerisation von Acrylaten und die Michael-Addition von Aminen an Acrylate in einer Formulierung einer aushärtbaren Masse mit einstellbaren mechanischen Eigenschaften zu

kombinieren, wird folglich ein Acrylat-Harz (Komponente A) , welches als Homopolymer eine sehr hohe Steifigkeit und Festigkeit aufweist, und ein geeigneter Photo ¬ initiator (Komponente D) benötigt. Für die Michael- Addition hingegen benötigt man flexibilisierende aminische Härter (Komponente B) , um auf diese Weise ein Material mit elastomerem Charakter zu erzeugen, und eine nicht-nukleophile, starke Base als Katalysator (Komponente E) . In den bestrahlten Bereichen reagiert das Acrylat mit sich selbst und in den unbestrahlten Bereichen mit den aminischen Härtern. Das Acrylat ist somit sowohl im weichen als auch im steifen Bereich vollständig aufgebraucht und kann nicht mehr

nachvernetzen. Nach der Ausbildung eines steifen

Materials durch UV-Behandlung verbleiben die nicht umgesetzten aminischen Härter im Netzwerk. Diese stellen im Hinblick auf eine mögliche Nachvernetzung keine Gefahr dar. Sie können jedoch in einer

bevorzugten Ausgestaltung auch im Netzwerk gebunden werden, um ein Auswaschen dieser Bestandteile und damit einhergehend eine Veränderung der Materialeigenschaften über die Zeit zu vermeiden. Dies kann beispielsweise über ein Epoxidharz als weitere Komponente C erfolgen.

Die Anzahl an kommerziell erhältlichen mehr- funktionellen Acrylaten ist groß und umfasst z.B. die Produkte SR834, SR833S und SR368 der Firma Sartomer/ Arkema sowie einige Typen aus der Serie VISIOMER der Firma Evonik. Die Auswahl an aminischen Härtern ist ebnfalls sehr groß und umfasst daher eine Vielzahl von Verbindungen. Beispiele sind die Härter DETA, TETA, 2, 2, 4-Trimethylhexan-l, 6-diamin, IPDA oder 1,4- Diaminobutan der Firma Sigma-Aldrich, die Härter

Jeffamine D-400 oder Jeffamine D-2000 der Firma Huntsman oder die Härter Priamine 1071, Priamine 1073, Priamine 1074 oder Priamine 1075 der Firma Croda.

Soll eine zweite Harzkomponente eingesetzt werden, um die nicht umgesetzten aminischen Härter im Netzwerk zu binden wie weiter oben beschrieben, so bieten sich beispielsweise verschiedene Epoxide der Firma Leuna- Harze und Ipox-Chemicals an, welche nach der Bestrah ¬ lung mit den zurückbleibenden Aminen reagieren können. So können hierfür beispielsweise die Produkte Epilox P 13-20, Epilox P 13-26, Epilox P 13-42, Epilox P 13-30 oder DGEBA der Firma Leuna-Harze sowie das Produkt IPOX ER 15 der Firma Ipox-Chemicals eingesetzt werden. Als Photoinitiatoren, Beschleuniger und Katalysatoren können beispielsweise Irgacure 184 oder Irgacure 819 der Firma BASF als Photoinitiatoren für radikale

Polymerisation der Acrylate, Accelerator 960-1 der Firma Huntsman als Beschleuniger für aminische Epoxid- härtung und Diazabicyclononen (DBN) , Diazabicyclo- undecen (DBU) , Triazabicyclodecen (TBD) , Triethylen- diamin (DABCO) der Firma Sigma-Aldrich als nicht- nukleophile Basen als Katalysator für die Michael- Addition eingesetzt werden. Die Hauptkomponente der im vorliegenden Beispiel gewählten Formulierung der Vergussmasse bzw.

aushärtbaren Masse ist das Acrylat, bevorzugt SR833S, SR368 sowie Mischungen der beiden. Mit steigendem

Anteil an Fremdkomponenten bzw. Zusatzstoffen (Amine, Epoxid, Initiator, Basenkatalysator) wird die UV- Härtung zunehmend behindert, was zu einer Abnahme der Steifig- oder Festigkeit im belichteten Bereich führen kann. Ein Verhältnis von 0,5 bis 0,65 g Fremdkompo ¬ nenten je 1 g Acrylat bietet sich dabei als besonders vorteilhaft an. Die Fremdkomponenten setzen sich zusammen aus einem großen Anteil verschiedener Amine, einem kleinen Anteil an Epoxid und einem sehr kleinen Anteil an Initiator/Katalysator/ Beschleuniger. Die Komponenten wurden vereint und anschließend mit einem Speedmixer™ DAC400.1 VAC-P der Firma Hauschild (1:30 min, 2500 rpm, 20 mbar) gemischt, um die gewünschte aushärtbare Masse zu erhalten.

Für Tests wurden Prüfkörper für Zugversuche aus der aushärtbaren Masse hergestellt. Hierzu wurde die aushärtbare Masse in Silikonformen in Zugstabform gefüllt. Um ein weiches Material zu erhalten, wurden die unbelichteten Proben bei verschiedenen Härtungstemperaturen ausgelagert. Um ein steifes Material zu erhalten, wurden die Proben zunächst in der UV- Bestrahlungskammer (UVA-CUBE 2000, Hoehnle, 2000 W, 15 cm Abstand zur Röhre) bestrahlt und danach erst im Ofen ausgelagert. Die Härtungstemperaturen und -dauern sind den nachfolgenden Beispielen zu entnehmen. Die auf diese Weise hergestellten Proben wurden anschließend einer Zugprobe unterzogen, auf Shore-Härte A geprüft und anhand DSC (dynamische Differenzkalorimetrie) und DMA (dynamisch-mechanische Analyse) auf Glastempera ¬ turen untersucht, um die Unterschiede der mechanischen und thermischen Eigenschaften zu verdeutlichen. Hierzu werden nachfolgend drei Beispiele aus einer Vielzahl von durchgeführten Versuchsreihen gezeigt.

Beispiel 1 : Im ersten Beispiel dient SR368 als Acrylat- Komponente . Aminoterminierte Polyether unterschied ¬ licher Kettenlänge (Jeffamine D-400 und D-2000) sowie IPDA dienen als aminische Komponenten. Als Epoxidharz wird der Formulierung das cycloaliphatische IPOX ER 15 zum Binden der Aminhärter beigemischt. DBU wurde zur Katalyse der Michael-Addition eingesetzt. Als Photo ¬ initiatoren dienen Irgacure 819 für die Herstellung von Zugproben mit 2 mm Dicke und Irgacure 184 für Versuche zur Eindringtiefe der Strahlung. Die damit hergestellte Formulierung einer aushärtbaren Masse weist die in der nachfolgenden Tabelle angegebene Zusammensetzung auf.

Nach dem Füllen der Prüfkörperformen wurde die

Hälfte der Proben zwei Minuten im UVA-CUBE 2000 bestrahlt, während die andere Hälfte vor Lichtein ¬ strahlung geschützt wurde. Anschließend wurden alle Proben gemeinsam für zwei Stunden bei 110°C und eine Stunde bei 180°C im Ofen gehärtet. Bereits nach dem Bestrahlen sind die zuvor transparenten Probekörper opak, was auf eine Phasenseparation zwischen dem poly- merisierten Acrylat und dem Epoxid bzw. den aminischen Härtern hindeutet. Dies ist von Vorteil, da die so auspolymerisierte Acrylatphase die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Homopolymers behalten sollte, also eine hohe Glasübergangstemperatur T g und eine hohe Steifigkeit. Die ausschließlich thermisch ausgehärteten Proben behalten ihre Transparenz. Es bildet sich also ein homogenes Netzwerk. Im belichteten Bereich entstand ein steifes, hartes Material und im unbelichteten Bereich ein weiches, gummi-elastisches Material. Die Messergebnisse der Zugprobe sind im Zug- Dehnungs-Diagramm der Figur 7 sowie der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Die Figur zeigt deutlich die hohe Steifigkeit der

Prüfkörper durch UV- und thermische Härtung, während die Prüfkörper mit rein thermischer Härtung eine hohe Elastizität aufweisen. Die rein thermisch ausgehärtete Masse verhält sich ähnlich wie ein Elastomer, mit äußerst geringer Steifigkeit und hoher Dehnbarkeit.

Wird die Masse jedoch zunächst bestrahlt, erhöht sich die Steifigkeit enorm auf Kosten der Dehnbarkeit. Auch die Bedingung bezüglich eines stabilen Gradienten wird durch diese beispielhafte Formulierung erfüllt. Hierzu wurden die Prüfkörper in der DSC auf Nachreaktionen untersucht. Weder in der weichen noch in der steifen Probe wurden im Temperaturbereich zwischen -75°C und 200°C Nachreaktionen festgestellt. Die reaktiven

Gruppen in beiden Probenarten sind demnach vollständig verbraucht, so dass durch die Bestrahlung ein

dauerhafter Steifigkeitsunterschied erzeugt werden kann .

Um zu überprüfen, ob sich diese Art der Formu- lierung zum gehäuselosen Vergießen elektronischer

Bauteile eignet, wurde der Photoinitiator Irgacure 819 durch Irgacure 184 ersetzt. Irgacure 819 zerfällt bereits durch Bestrahlung mit Wellenlängen, die im sichtbaren Bereich des Spektrums liegen, und eignet sich daher zur Härtung dickerer Schichten. Irgacure 184 hingegen besitzt ein Absorptionsmaximum bei Wellenlängen um 250 nm, also genau innerhalb des Bereiches, in dem auch mit Absorptionen der verwendeten Harzsysteme zu rechnen ist. Dadurch soll gewährleistet werden, dass die Eindringtiefe der Strahlung im

relevanten Wellenlängenbereich möglichst niedrig gehalten wird, um auf diese Weise eine dünne, steife Randschicht zu generieren, die später die Gehäuse ¬ funktion übernehmen kann. Um den Einfluss der

Bestrahlungsdauer auf die Eindringtiefe der UV- Strahlung bei der Verwendung von Irgacure 184 zu untersuchen, wurden Polylstyrol-Küvetten mit schwarzem Isolierband umwickelt und mit jeweils 3 g der oben aufgeführten Formulierung befüllt. Anschließend wurden die Proben unterschiedlich lang UV-Strahlung ausgesetzt und danach gemäß dem obigen Heizprogramm thermisch ausgehärtet. Figur 8 zeigt den Verlauf der Oberflächen ¬ härte in Abhängigkeit von der Probentiefe bei unter ¬ schiedlichen Bestrahlungsdauern. Wie aus der Figur 8 erkennbar ist, nimmt die

Eindringtiefe der UV-Strahlung mit zunehmender

Bestrahlungsdauer zu. Ab einer Dauer von ca. 60 s ist ein Sättigungswert von ca. 4 mm Eindringtiefe erreicht. Die Oberflächenhärte der Probe sinkt am Übergang von steifem zu weichem Bereich ab. Schon nach wenigen

Millimetern unter der steifen Schicht zeigte sich eine 30-40 % geringere Shore-Härte als im steifen Bereich. Dieser Versuch zeigt, dass die Schichtdicke der äußeren steifen Schicht, die später die Gehäusefunktion

übernehmen soll, über die Art des Photoinitiators und die Bestrahlungsdauer gezielt eingestellt werden kann.

Beispiel 2 :

Im zweiten Beispiel dienen SR368 und SR833S als Acrylat-Komponenten . Polyether unterschiedlicher

Kettenlänge (Jeffamine D-400 und D-2000) sowie IPDA dienen als aminische Komponenten. Als Epoxidharz wird der Formulierung DGEBA zum Binden der Aminhärter beigemischt. DBU wird zur Katalyse der Michael-Addition eingesetzt. Als Photoinitiator dient Irgacure 819. Aus diesen Bestandteilen wird folgende Formulierung der aushärtbaren Masse entwickelt:

Komponente Menge

SR368 g

SR833S 4 g

DGEBA 0.5 g Jeffamine D-2000 g

Jeffamine D-400 0.7 g

IPDA 0.85 g

Irgacure 819 10 mg

DBU 50 mg

Nach dem Füllen der Prüfkörperformen wurde die Hälfte der Proben 5 Minuten im UVA-CUBE 2000 bestrahlt, während die andere Hälfte vor Lichteinstrahlung

geschützt wurde. Anschließend wurden alle Proben gemeinsam für 2 Stunden bei 110 °C und 2 Stunden bei 180 °C im Ofen gehärtet. Hier wurden im belichteten Bereich steife, transparente Prüfkörper erhalten und folglich keine Phasentrennung erreicht. Das Acrylat SR833S führte zur besseren Mischung und Integration der nicht umgesetzten Komponenten nach der Bestrahlung. Die Transparenz ist hier kein Zeichen für eine geringere Steifigkeit, was durch die in Figur 9 und der

nachfolgenden Tabelle dargestellten Messergebnisse belegt wird. Figur 9 zeigt hier wiederum die Messergeb ¬ nisse der Zugprobe in einem Zug-Dehnungs-Diagramm.

Diese Formulierung liefert im unbelichteten

Bereich ein noch weicheres Material als in Beispiel 1, was an den niedrigeren Werten für Glastemperatur,

Shore-Härte A und E-Modul zu erkennen ist. Die

belichteten Prüfkörper weisen nach der Härtung

ebenfalls geringere Steifig- bzw. Festigkeiten auf, was für eine Gehäusefunktion ausreichend ist. Der große Vorteil der Kombination von SR368 und SR833S ist die Verringerung der Viskosität mit steigendem Anteil an SR833S. Je nach Anteil an SR833S lässt sich die

Viskosität der Gesamtmischung steuern, was für den Einsatz von Füllstoffen in Hinblick auf Schwindung und Wärmeleitfähigkeit von Vorteil sein kann. Der Einsatz des zweiten Photoinitiators Irgacure 184 zur Unter- suchung der Eindringtiefe führt in dieser Formulierung zu einem sehr ähnlichen Ergebnis wie in Beispiel 1, wobei hier nicht mehr optisch zwischen steifem und weichem Bereich unterschieden werden konnte. Die

Steifigkeit der belichteten Außenschicht lässt sich in dieser Formulierung auch über die Art des Initiators und die Belichtungsdauer einstellen. Es wurden keine Nachreaktionen im Bereich -75 °C und 200 °C beobachtet, d.h. die Härtung war vollständig und alle reaktiven Gruppen sind verbraucht.

Beispiel 3:

Im dritten Beispiel dient SR833S als Acrylat- Komponente . Die Priamine (eine Mischung aus aminierten Monomeren, Dimeren und Trimeren der Ölsäure;

aliphatisches Gerüst) und 2 , 2 , 4-Trimethylhexan-l , 6- diamin dienen als aminische Komponenten. Als Epoxidharz wird der Formulierung DGEBA zum Binden der Aminhärter beigemischt. DBU wird zur Katalyse der Michael-Addition eingesetzt. Als Photoinitiator dient Irgacure 819. Aus diesen Bestandteilen wird folgende Formulierung der aushärtbaren Masse entwickelt:

Nach dem Füllen der Prüfkörperformen wurde die Hälfte der Proben 5 Minuten im UVA-CUBE 2000 bestrahlt, während die andere Hälfte vor Lichteinstrahlung

geschützt werden musste. Anschließend wurden alle

Proben gemeinsam für 2 Stunden bei 110 °C, 2,5 Stunden bei 150 °C und 1 Stunde bei 180 °C im Ofen gehärtet. Auch hier werden nur transparente Prüfkörper erhalten, d.h. die überschüssigen Amine/Epoxide sind mischbar mit dem Acrylatnetzwerk und es entsteht keine Phasen- trennung. Die Messergebnisse der Zugproben sind in Figur 10 und der nachfolgenden Tabelle gezeigt.

Prüfkörper Zugversuche Shore- DSC DMA

Härte A

E-Modul OB £B Tg Tg [MPa] [MPa] [%] [°C] [°C]

27.1

Steif 566 20.5 15.6 24 und

185.2

Weich 4.2 2.9 138.6 74 12.1 - Auch hier wird ein deutlicher Steifigkeitsunter- schied erreicht und damit der Einsatz als Vergussmasse bei dem vorgeschlagenen Verfahren ermöglicht. Der

Nutzen der hier verwendeten Amine mit aliphatischem Grundgerüst (Priamine und 2 , 2 , 4-Trimethylhexan-l , 6- diamin) ist eine höhere Temperaturstabilität der gehärteten Materialien. Weicher und steifer Teil der Vergussmasse behalten ihre Eigenschaften auch nach längerer Einlagerung bei erhöhten Temperaturen bei, was einen deutlichen Vorteil im Vergleich zu Beispiel 1 und 2 darstellt. Ein Einsatz oberhalb 100 °C könnte mit dieser Formulierung realisierbar sein. Hier wurde ebenfalls keine Nachvernetzung im Bereich -50 °C bis 250 °C beobachtet, was für einen vollständigen Umsatz aller Komponenten spricht. Die Schichtdicke der steifen Außenschicht kann auch hier über die Belichtungsdauer gesteuert werden. Manche der bisher vorgeschlagenen Verbindungen sind zwar in den gezeigten Beispielen nicht aufgeführt, können aber in entsprechenden Formulierungen ebenfalls für das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene aushärtbare Masse eingesetzt werden. Diese Verbindungen besitzen alle eine gewisse Wirkung auf die Härtung und können zur Modifikation eingesetzt werden. Zum Beispiel dienen das Acrylat SR834 sowie die Basen DBN bzw. DABCO der Verlangsamung der Härtungsreaktionen im Vergleich zu den oben aufgeführten Beispielen, wobei die anderen Verbindungen meist zur Beschleunigung der Reaktionen geeignet sind. Durch den Einsatz mancher Epoxide lässt sich die Steifig- bzw. Festigkeit beider Bereiche ändern, was ebenfalls eine wichtige Stellschraube darstellt. Alle Verbindungen haben ihren eigenen Nutzen in den entwickelten Formulierungen und lassen sich daher unabhängig von den hier gezeigten Beispielen ebenfalls erfindungsgemäß einsetzen.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass derartige Formulierungen als Vergussmasse bzw.

aushärtbare Masse mit variablen mechanischen

Eigenschaften einsetzbar sind. Durch Bestrahlung mit UV- oder sichtbarem Licht kann die Steifigkeit der

Masse gezielt gesteuert und insbesondere lokal erzeugt werden. Gleichzeitig konnte in Beispiel 1 gezeigt werden, dass über die Art des Photoinitiators und die BeStrahlungsintensität und -dauer die Eindringtiefe der relevanten Strahlung (Schichtdicke des steifen

Bereichs) kontrolliert werden kann. Somit kann durch Bestrahlung eine Art Gehäusefunktion generiert werden, während das Innere der Masse weich bleibt und die

Elektronik möglichst spannungsarm umhüllt wird.

Bedingung für eine Anwendung ist eine vollständige

Härtung aller Komponenten der aushärtbaren Masse, wobei die Grundkomponente vorzugsweise im zeitlich ersten Härtungsschritt (bspw. UV; erster Härtungsmechanismus) lokal vernetzen und im anschließend durchgeführten zweiten Härtungsschritt (bspw. thermisch; zweiter

Härtungsmechanismus) ohne Steifigkeitserhöhung in das weitmaschige Netzwerk eingebaut werden sollte. Diese Bedingung kann beispielsweise mit einer Kombination aus lichtinduzierter Acrylatvernetzung und basenkata- lysierter Michael-Addition erfüllt werden. Der Fachmann ist aber selbstverständlich ohne weiteres in der Lage, auch andere Mechanismen und/oder Komponenten bzw. Formulierungen von aushärtbaren Massen zu finden, die die obigen Bedingungen erfüllen.

Die entwickelten Formulierungen sollten vorzugs- weise so gewählt werden, dass der bei Aushärtung erzeugte Schrumpf und die damit einhergehenden

Spannungen minimal sind. Außerdem erzeugen elektronische Bauteile meist Wärme, die abgeführt werden muss. An dieser Stelle ist eventuell der Einsatz von

Füllstoffen von Vorteil. Im Elektronikbereich sind meist nur elektrisch-isolierende, aber thermisch- leitfähige Füllstoffe sinnvoll. Dazu gehören z.B.

Quarz, Aluminiumverbindungen (Oxid, Hydroxid, Böhmit, Nitrid) , Bornitrid und Siliziumkarbid. Zahlreiche

Versuche mit den genannten Füllstoffen zeigten eine deutliche Schwindungsreduktion und Steigerung der Wärmeleitfähigkeit bei Füllstoffgehalten oberhalb 60 Gew.-%. Die maximale Verarbeitungsviskosität von

Vergussmassen liegt bei 1000-10000 mPa*s, was auch bei hohen praxisüblichen Füllgraden mit den hier

vorgeschlagenen Formulierungen zu erreichen ist.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden aus ein und derselben Formulierung einer aushärtbaren Masse zwei hinsichtlich ihrer thermischen und mechanischen Eigenschaften komplett unterschiedliche Materialien erzeugt. Damit lassen sich Gehäusungen für elektronische Bauteile realisieren, in denen eine weiche Phase einen deutlichen Glasübergang bei niedrigen Tempera- turen besitzt, wohingegen in der steifen Phase

Glasübergangstemperaturen von beispielsweise über 110°C erreicht werden. In der Oberflächenhärte und in der Steifigkeit werden dadurch signifikant unterschiedliche Eigenschaften erzielt. Das Verfahren erlaubt damit das Vergießen elektronischer Bauteile oder Bauteilgruppen mit einer Gehäusefunktion aus der Vergussmasse heraus, während das Innere der Vergussmasse weich bleibt. Diese Gehäusefunktion kann in einer besonderen Ausgestaltung durch einen nur kurzen Bestrahlungsschritt im Sekundenbereich erzeugt werden.

Bezugs zeichenliste

1 Elektronisches Bauteil

2 Platine

3 Gehäuse

4 Vergussmasse

5 erster Bereich

6 zweiter Bereich

7 Netzwerk mit geringer Netzwerkdichte 8 Netzwerk mit hoher Netzwerkdichte