用于接触部件的半成品的制作方法

本发明涉及用于电和/或电化学和/或电子的部件的尤其是热和/或电的接触的半成品以及反应树脂体系和制造方法。

背景技术：

为了部件的、例如电池组电池和电子设备部件（elektronikbauteil），如芯片的热和/或电接触，可以使用以板、薄膜、膏或凝胶形式的热传递材料（tim；英文是thermalinterfacematerial（热界面材料））。板状或薄膜状的热传递材料可例如通过单面或双面自粘覆层或通过单面或双面粘合带固定。

对此由文献de102015208438a1公开一种用于电池组的调温装置，其中设置板状的热交换器用于从电池组到相应热传递介质上的热传递。

技术实现要素：

本发明的主题是一种半成品，所述半成品用于尤其是电和/或电化学和/或电子的部件的尤其是热和/或电的接触，所述半成品包括至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂、至少一种填料和至少一种固化剂或者至少是由此构造的。

例如，所述半成品可以被设计或使用，用于电池组电池和/或电子设备部件的热接触以及例如电绝缘，和/或用于电子设备部件的电接触以及必要时也用于电子设备部件的热接触。例如，所述半成品可以被设计或使用：用于电池组电池的热接触以及例如电绝缘；和/或用于电子设备部件、例如一个或多个电子芯片、例如mosfet和/或电路衬底、例如电路板（leiterplatte）和/或印刷电路（pcb，英文：printedcircuitboard（印刷电路板））的热和电接触，例如在一个或多个电子芯片和电路衬底之间的热和电接触；和/或用于电子设备部件、例如一个或多个电子芯片和/或电路衬底的热接触以及例如电绝缘，例如在一个或多个电子芯片和/或电路衬底之间的热接触以及例如电绝缘。例如，所述半成品可以被设计或使用，用于制造电和/或电化学和/或电子的组件，例如电池组和/或电子设备组件。

基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂有利地在室温下为液态，并且尤其根据所使用的固化剂已经可以在室温或更高温度下交联。这使得能够提供例如具有所希望的尺寸的半成品，所述半成品尤其是在室温下例如能够成形到（anformbar）待接触的部件上。所以，有利地可以用半成品材料填充例如由于半径产生的不平坦处，如凹陷和/或间隙。所以可以例如最小化热界面和/或优化电绝缘或接触。此后，半成品的材料可以有利地，例如在比较短的时间里，例如在室温或提高了的温度下交联并且因此硬化。

通过使半成品能够成形到待接触的所述一个或多个部件上并且然后硬化，还可以通过所述半成品有利地实现将该半成品固定在所述一个或多个部件上。因此，有利地可以放弃使用粘合剂，例如自粘覆层和/或胶带。通过在用于制造电和/或电化学和/或电子的组件、例如电池组和/或电子设备组件的方法中使用该半成品由此可以放弃至少一个工艺步骤和/或简化所述方法。

此外，基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂本身是电绝缘的并且因此适合于如下应用，在所述应用中希望借助半成品进行电绝缘，例如用于电池组电池的导热和电绝缘接触。

通过至少一种填料或所述至少一种填料的填充程度，可以有利地调整半成品的加工和功能特性，例如其导热能力和/或导电能力和/或可加工性。因此，半成品可以有利地具有高导热能力或导电能力。

此外，通过至少一种填料可以有利地实现半成品的低膨胀系数。另外，通过材料成分和所述至少一种填料的填充程度可以实现用于制造该半成品的如下材料费用，所述材料费用能够低于用于制造常规热传递材料和/或热膏或凝胶的材料费用。

总体上，通过该半成品可以因此尤其是以低成本的方式来简化用于制造电和/或电化学和/或电子的组件、例如电池组和/或电子设备组件的方法。

有利地，半成品可以预制成几乎任意形式，例如预制成板、垫或杆状区段。在此，所述半成品到分别与之待装备的部件上的可成形性有利地实现：所述半成品在大量不同的成品情况下的应用。

在一个实施方式的范畴内，半成品在≥20℃至<120℃的范围内的温度情况下可硬化。例如，半成品在≥20℃至≤100℃或≤80℃的范围内的温度情况下，尤其是在≥20℃至≤60℃的范围内的温度情况下可硬化。因此，可以有利地限制与半成品待接触的部件、例如电池组电池的热负荷。

在另一个的实施方式的范畴内，所述至少一种固化剂包括胺固化剂和/或（酸）酸酐固化剂和/或催化剂或者是由此构造的。已证明基于胺和/或酸酐的固化剂组分对于加入填料特别有利。胺固化剂，例如多胺和/或聚氨基酰胺，可有利地实现冷热交联，并且例如在≤60℃的温度下，例如在室温下，已经可以交联。可以使用酸酐固化剂和/或催化剂例如用于在较高温度下交联，例如冷热交联。

在另一个实施方式的范畴内，至少一种填料包括至少一种导热填料和/或至少一种导电填料，尤其是至少一种导热填料。因此，半成品可有利地装备有导热和/或电绝缘或导电的特性。

例如，至少一种尤其是导热的、必要时电绝缘的或导电的填料包括或者是：氢氧化铝和/或氧化铝和/或二氧化硅，尤其是石英，和/或氮化硼和/或铝硅酸盐和/或氮化铝和/或氧化镁和/或碳酸镁和/或银和/或硅和/或白垩和/或微白云石和/或滑石粉和/或云母和/或炭黑和/或石墨和/或石墨烯。

通过使用氢氧化铝、氧化铝、二氧化硅，尤其是石英、氮化硼、铝硅酸盐、氮化铝、氧化镁、碳酸镁、白垩、微白云石、滑石粉和/或云母可以提供具有导热的和电绝缘的特性的材料，例如用于电池组电池的导热的和电绝缘的接触，例如用于制造电池组。

通过使用银、硅、炭黑、石墨和/或石墨烯可以提供具有导热的和导电的特性的材料，例如用于电子部件的导热和电的接触，例如用于制造电子设备组件。

在一个特别的构型方案的范畴内，至少一种填料包括或者是：氢氧化铝和/或氧化铝和/或二氧化硅，尤其是石英，和/或氮化硼。尤其是，至少一种填料可以包括或者是：氢氧化铝和/或氧化铝和/或二氧化硅，尤其是石英。

例如，至少一种填料可具有≥2μm至≤1mm的范围内的粒度分布。在混合（abmischung）中，必要时还可包含纳米颗粒。

在另一个实施方式的范畴内，半成品还包括至少一种硅或聚有机硅氧烷。

例如，半成品可以包括至少一种硅，所述硅是以基于双酚a和/或f环氧化物、尤其是双酚a环氧化物的、具有硅弹性体颗粒的配方（formulierung）的形式。

在该配方中，尤其是环氧化物单元可以化学地、例如共价地与硅单元结合，其中所述硅单元尤其是形成硅弹性体颗粒。例如，环氧化物单元可以与硅弹性体颗粒化学地结合，例如可以嫁接到其上，或者聚合物序列可以与非极性的硅单元一起卷绕成硅弹性体颗粒，其中聚合物序列被与极性的环氧化物单元向外反拉。因此，该配方尤其可以包括弹性颗粒或硅弹性体颗粒或者是由此构造的，其内部通过硅单元并且其外部通过环氧化物单元来构造。

通过硅弹性体颗粒，尤其是在颗粒内部的硅单元，可以有利地降低经硬化的半成品的e模数（e-modul）。这又具如下优点：硬化的半成品还可以例如在电池组电池的充电/放电过程中，尤其是在整个使用寿命过程中吸收例如电池组电池的高拉伸和压缩力或高变形力。另外，通过硅弹性体颗粒，尤其是在颗粒内部的硅单元，可以有利地提高断裂韧性（韧性改性）并可以避免例如累进的裂缝形成。由此还可以有利地改善耐磨性。通过所述尤其是化学结合的环氧化物单元，尤其是形成颗粒外部的环氧化物单元，颗粒可以附加地如环氧化物一样，例如在环氧树脂基质中环氧化物那样化学地表现。

该配方可以例如以由树脂和硅弹性体颗粒、例如交联的聚有机硅氯烷颗粒组成的分散体的形式是被使用的或者被使用。例如，该配方可以分散体的形式是被使用的或被使用，其包含所述至少一种基于双酚a和/或双酚f、尤其是双酚a的环氧树脂和尤其是固体的或液体的硅弹性体颗粒。在此，在分散体中的硅可以例如以交联成橡胶弹性的聚合物的方式是被包含的。

此外，半成品还可包括至少一种添加剂，例如，至少一种消泡剂，例如基于硅的消泡剂，和/或至少一种润湿剂和分散剂，例如具有酸族、如磷酸族的共聚物。

在一个实施方式的范畴内，半成品包括

-≥4重量％至≤10重量％，尤其是≥4重量％至<9重量％的所述至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂，和/或

-≥70重量％至≤90重量％，尤其是≥80重量％至≤90重量％的所述至少一种填料，和/或

-≥3重量％至≤12重量％的所述至少一种固化剂和/或催化剂，尤其是固化剂，和/或

-≥0.5重量％至≤3重量％的所述至少一种硅或聚有机硅氧烷，和/或

-≥0.1重量％至≤1重量％的所述至少一种或至少一种添加剂。

已证明，这样低的含量的所述至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂有利地已经足够用于尤其是在室温下、制造可成形的半成品。

通过基于双酚a和/或双酚f的环氧化物的，尤其是基于双酚a的环氧树脂的、具有硅弹性体颗粒的配方的这样的含量可以有利地改善半成品的加工和功能特性。

半成品的材料必要时可部分交联。例如，半成品可以是由b状态材料（英语：bstagematerial（b阶段材料））构造的。

基本上，半成品可以以几乎任意的形式被构型或是以几乎任意的形式被构型的。

在一个特别的实施方式的范畴内，半成品是板、垫或薄膜或是棒状的。

例如，半成品可以是导热和电绝缘的板、导热和电绝缘的垫或导热和电绝缘的薄膜，例如用于电池组电池和/或电子设备部件的导热接触和电绝缘。

或者半成品可以例如是导热和导电的板，导热和导电的垫或导热和导电的薄膜，例如用于电子设备部件的导热和导电的接触。

在另一个的实施方式的范畴内，半成品包括下面阐述的根据本发明的反应树脂体系或者是由此构造的。

例如，可以通过下面阐述的方法制造半成品或将半成品应用在其中。

鉴于根据本发明的半成品的其他的技术特征和优点方面，在此详尽地参考与根据本发明的反应树脂体系和根据本发明的方法相关联的阐述以及参考附图和附图描述。

本发明的另一个主题是反应树脂体系，尤其是用于制造根据本发明的半成品和/或用于电和/或电化学和/或电子的部件的尤其是热和/或电的接触。

例如，反应树脂体系可以被设计或使用，用于电池组电池和/或电子设备部件的热接触以及例如电绝缘，和/或用于电接触以及必要时也热接触电子设备部件。例如，反应树脂体系可以被设计或使用，用于电池组电池的热接触以及例如电绝缘，和/或用于电子设备部件、例如一个或多个电子芯片、例如mosfet和/或电路衬底的热和电的接触，例如在一个或多个电子芯片和电路衬底之间的热和电的接触，和/或用于电子设备部件、例如一个或多个电子芯片和/或电路衬底的热接触以及例如电绝缘，例如在一个或多个电子芯片和/或电路衬底之间的热接触以及例如电绝缘。例如，反应树脂体系可以被设计或使用，用于制造电和/或电化学和/或电子的组件，例如电池组和/或电子设备组件。尤其是，反应树脂体系可以被应用用于下面阐述的方法中。

反应树脂体系包括尤其是至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂和至少一种填料。此外，反应树脂体系可以包括尤其是至少一种固化剂和/或催化剂，尤其是固化剂。尤其是该反应树脂体系可以包括基于双酚a和/或双酚f的至少一种环氧树脂、至少一种填料和至少一种固化剂和/或催化剂，尤其是固化剂。

此外，反应树脂体系可以例如进一步包括至少一种硅或聚有机硅氧烷，例如以基于双酚a和/或f环氧化物、尤其是双酚a环氧化物的、具有硅弹性体颗粒的配方的形式。

另外，反应树脂体系还可以包括例如至少一种添加剂，例如至少一种消泡剂，例如基于硅的消泡剂，和/或至少一种润湿剂和分散剂，例如具有酸族、如磷酸族的共聚物。

例如反应树脂体系可以包括

-≥4重量％至≤10重量％，尤其是≥4重量％至<9重量％的所述一种或至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂，和/或

-≥70重量％至≤90重量％，尤其是≥80重量％至≤90重量％的所述一种或至少一种填料，和/或

-≥3重量％至≤12重量％的所述一种或至少一种固化剂和/或催化剂，尤其是固化剂，和/或

-≥0.5重量％至≤3重量％的所述一种或至少一种硅或聚有机硅氧烷，和/或

-≥0.1重量％至≤1重量％的所述一种或至少一种添加剂。

在一个实施方式的范畴内，反应树脂体系包括

-≥4重量％至<9重量％的至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂，和

-≥70重量％至≤90重量％的，尤其是≥80重量％至≤90重量％至少一种填料。

这已证明对于构造尤其是在室温下可成形的半成品是特别有利的。

在另一个实施方式的范畴内，反应树脂体系还包括≥0.5重量％至<3重量％的所述一种或至少一种硅或聚有机硅氧烷。这已证明鉴于反应树脂体系和由此构造的半成品的加工和功能特性方面是有利的。

反应树脂体系能够尤其在≥20℃至<120℃的范围内的温度情况下可硬化。例如，半成品在≥20℃至≤100℃或≤80℃的范围内的温度情况下、尤其是在≥20℃至≤60℃的范围内的温度情况下可硬化。

在另一个实施方式的范畴内，至少一种固化剂包括胺固化剂和/或酸酐固化剂和/或催化剂或者是由此构造的。例如所述至少一种固化剂可以包括胺固化剂和/或酸酐固化剂，尤其是胺固化剂，例如至少一种多胺和/或聚氨基酰胺，或者是由此构造的。

在另一个实施方式的范畴内，所述至少一种填料包括至少一种导热填料和/或至少一种导电填料，尤其是至少一种导热填料。

例如，所述至少一种尤其是导热的填料可以包括或者是：氢氧化铝和/或氧化铝和/或氮化铝和/或二氧化硅，尤其是石英，和/或氮化硼和/或铝硅酸盐和/或氧化镁和/或碳酸镁和/或银和/或硅和/或白垩和/或微白云石和/或滑石粉和/或云母和/或炭黑和/或石墨和/或石墨烯。

通过使用氢氧化铝、氧化铝、二氧化硅，尤其是石英、氮化硼、铝硅酸盐、氮化铝、氧化镁、碳酸镁、白垩、微白云石、滑石粉和/或云母可以提供具有导热的和电绝缘的特性的材料，例如用于电池组电池的导热的和电绝缘的接触，例如用于制造电池组。

通过使用银、硅、炭黑、石墨和/或石墨烯可以提供具有导热的和导电的特性的材料，例如用于电子部件的导热和电的接触，例如用于制造电子设备组件。

在一个特别的构型方案的范畴内，至少一种填料包括或者是：氢氧化铝和/或氧化铝和/或二氧化硅，尤其是石英，和/或氮化硼。尤其是，至少一种尤其是导热的填料可以包括或者是：氢氧化铝和/或氧化铝和/或二氧化硅，尤其是石英。

例如，至少一种填料可具有在≥2μm至≤1mm的范围内的粒度分布。在混合中，必要时还可包含纳米颗粒。

反应树脂体系可以是例如单组分体系（1k体系）或双组分体系（2k体系）。

在一个特别的实施方式的范畴内，反应树脂体系是双组分体系。在此，第一组分尤其可以包含基于双酚a和/或双酚f的至少一种环氧树脂和至少一种填料并且第二组分可以包含至少一种固化剂和/或催化剂。所以有利地可以放弃在负温度下的贮存。

尤其是，在此不仅第一组分而且第二组分也可包含所述至少一种填料。所以可以有利地实现更高的填充程度和/或组分的更类似的粘度，由此可以简化组分的混合过程。

反应树脂体系必要时可部分交联。例如，反应树脂体系可以是b状态材料（英语：bstagematerial（b阶段材料））。

鉴于根据本发明的反应树脂体系的其他技术特征和优点方面，在此详尽地参考与根据本发明的半成品和根据本发明的方法相关联的阐述以及参考附图和附图描述。

此外，本发明涉及用于制造根据本发明的反应树脂体系和/或用于制造根据本发明的半成品的方法。

在该方法中，例如在方法步骤a）中，可以混合尤其是至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂和至少一种填料。尤其是，在该方法中，可以混合至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂、至少一种填料和至少一种固化剂和/或催化剂，尤其是固化剂。

在此，可以例如预混合至少一种填料和至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂，添加至少一种固化剂和/或催化剂，然后用至少一种填料进一步填充该混合物，或者至少一种填料、至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂和至少一种固化剂和/或催化剂可以例如尤其是直接共同混合。例如，例如在溶解器中，预混合至少一种填料与至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂，例如直至实现高粘度状态，并且在例如在轧机机架上加入至少一种固化剂和/或催化剂之后，用所述至少一种填料继续填充直至所希望的填充程度，或者至少一种填料、至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂和至少一种固化剂和/或催化剂优选完全地例如在捏合机或挤出机上被混合。

通过该混合尤其可以构造以面团状物质形式的混合物。

然而，在一个特别的构型方案的范畴内，首先混合至少一种基于双酚a和/或双酚f的环氧树脂与至少一种填料，并且例如构造双组分体系的第一组分。在此，至少一种固化剂和/或催化剂，尤其是固化剂，可以尤其是构成双组分体系的第二组分。在此，可以将至少一种固化剂和/或催化剂例如同样地首先与至少一种填料混合，并且例如构造一个或所述双组分体系的一个或所述第二组分。所以可以有利地实现更高的填充程度和/或实现组分的更类似的粘度，由此可以简化组分的混合过程。

在该方法中，例如在方法步骤b）中，然后可以由该混合物成形半成品，例如以适合于相应应用的形式。在此该混合物，尤其是面团状物质的形式的混合物，可以例如在轧机机架上继续加工成尤其是具有所希望的厚度的板、垫或薄膜，或者，例如在挤出机上，继续加工成另一种尤其是几乎任意的形式。必要时，在另一个步骤中，例如利用合适的工具，可以例如以所希望的形式和尺寸来预先批量生产、例如冲压该材料。因此，有利地可以更灵活地满足几何要求。根据件数和/或尺寸，例如相对于使用液体热传递材料而言，可由此得出成本优点。

在混合和/或成形之后，半成品的或反应树脂体系的材料可以转变成部分交联的状态。

半成品或尤其是（预）成形的反应树脂体系可以例如通过分离元件、如分隔纸来被分离，例如在冷却到负温度情况下、例如在约-40℃情况下被贮存或者例如在在线过程中、尤其是直接地例如在一个或所述的在下文中阐述的用于制造电和/或电化学和/或电子的组件的方法中被进一步加工。

此外，本发明即涉及用于制造尤其是电和/或电化学和/或电子的组件的方法，例如用于制造电池组和/或电子设备组件的方法。

在该方法中，将根据本发明的半成品和/或反应树脂体系和/或如上所述所制造的根据本发明的半成品和/或反应树脂体系成形到至少一个尤其是电和/或电化学和/或电子的部件上。

例如，半成品或反应树脂体系可以必要时一方面成形到一个或多个电池组电池上，或者例如一方面成形到一个或多个电子芯片上、例如mosfet上，和/或例如另一方面成形到电路衬底上。

鉴于根据本发明的方法的其他技术特征和优点方面，在此详尽地参考与根据本发明的半成品和根据本发明的反应树脂体系相关联的阐述以及参考附图和附图描述。

附图说明

通过附图和实施例对根据本发明的主题的其他优点和有利构型方案进行图解，并在以下描述中进行阐述。在此应该注意的是，附图和实施例仅具有描述性特征，并不应考虑为以任何形式限制本发明。其中：

图1示出示意性截面图，用于图解基于制造电池组、例如具有侧面冷却的电池组的根据本发明的半成品的板状实施方式的使用；和

图2示出示意性截面图，用于图解根据本发明的半成品的一种实施方式，其中所述半成品具有与相应特定应用相适配的形式。

具体实施方式

图1示出：为了制造电池组，分别将由包含至少一种导热和电绝缘的填料的环氧树脂材料制成的板状的半成品1和用于在硬化过程期间固定的、例如由铝制成的板2，布置在电池组模块的侧面处，其中所述电池组模块由多个通过电绝缘的元件3例如绝缘纸电分离的电池组电池4组成。然后在侧面的方向上挤压固定板2，其中半成品1分别一方面被成形到电池组电池4上并且另一方面被成形到相应固定板2上。在此，半成品的材料有利地挤入到例如由于半径而在电池棱边处产生的不平坦处，如凹陷和/或间隙，并且将其填满。随后，半成品1的材料被交联并因此硬化。

通过半成品1因此可以实现电池组电池4的热连接和电池组电池4彼此间的电绝缘。在此，经成形和硬化的半成品1，尤其是在一定程度上，能附加地用于电池组电池4相互间的固定。使用这样的半成品1还具有优点：在交联和硬化后材料不能再被挤出，因此可以确保在使用寿命期间的电绝缘和热连接。

图2图解：通过半成品1的或根据本发明的反应树脂体系的材料的任意的可成型性，尤其是在未交联的状态中，可以实现以最不同的、与相应特定应用相适配的形式的半成品。在此，在图2中示例性地能够看出半成品1的一种对于图1中示出的特定应用而言可能的形式。概观图1和2能够看出：通过使用具有在图2中示出的、与图1示出的特定应用相适配的形式的半成品1不仅可以足够地填充在相邻的电池组电池4之间的、由于半径而在电池棱边产生的中间间隔，又可以有利地在电池组电池4的侧面的电池壁上实现非常小的层厚度，这可以有利地影响电池组电池4的散热。

实施例：

制造了具有表1和2中所说明的成分的反应树脂体系。

表1：示例1至5具有胺固化剂的反应树脂体系

。

表2：示例6至13具有酸酐固化剂的反应树脂体系

。

填料1：具有筛分曲线的氢氧化铝：d10=3μm，d50=20μm和d90=50μm

填料2：石英砂，具有0.18至0.25mm的d50

填料3：具有筛分曲线的氢氧化铝：d10=0.5μm，d50=8μm和

d80=50μm

添加剂：基于硅的消泡剂和具有磷酸族的润湿和分散添加剂共聚物。

由根据示例1至13的反应树脂体系制造了板状半成品，并且将其安置在如图1所图解的电池组系统中。因此制造的电池组系统的电绝缘是没有缺陷的。

由示例1,3,4和5确定了玻璃化转变温度、至20℃的热膨胀系数、从60℃至120℃的热膨胀系数、断裂应力、断裂延伸率和室温下的导热能力。结果在表3中再现：

表3：示例1,3,4和5的玻璃化转变温度、膨胀系数、断裂应力和断裂延伸率以及导热能力

。

示例1,3,4和5具有大于2w/m·k的导热能力以及比较高的玻璃化转变温度和较低的热膨胀系数。