DE112019000367T5

DE112019000367T5 - Wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer, wärmeleitfähige Bahn erhalten aus dem Vorläufer und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112019000367T5
Application number: DE112019000367.4T
Authority: DE
Inventors: Ricardo Mizoguchi Gorgoll
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US20210095080A1; JP2019121708A; WO2019138300A1; CN111542920A

Abstract

Aufgabe: Bereitstellen eines wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufers mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit und dielektrischer Durchbruchsbeständigkeit, eine wärmeleitfähige Bahn, erhalten aus dem Vorläufer und ein Herstellungsverfahren dafür. Lösung: Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält isotrop wärmeleitfähige Aggregate, in denen anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen aggregiert sind, ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den Aggregaten gebildet wird und ein Harzbindemittel; wobei durch Aufbringen eines Drucks von 3 bis 12 Mpa auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer mindestens einige der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate kollabieren.

Description

Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer, der ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit zeigt, eine wärmeleitfähige Bahn, erhalten aus dem Vorläufer, und ein Herstellungsverfahren davon.
Stand der Technik
Wärmeerzeugende Teile, wie Halbleiterelemente, können anfällig für Probleme, wie verringerte Leistung und Schädigung durch Erwärmen während Verwendung, sein. Um solche Probleme zu beseitigen, wird eine Bahn mit Wärmeleitfähigkeit zum Beispiel bei der Anordnung eines Leistungsmoduls für ein Elektrofahrzeug (EV) verwendet, wobei ein Halbleiter-Wärmeverteiler an einem Kühlkörper befestigt wird.
Die Patentdruckschrift 1 ( JP 5036696B ) beschreibt eine wärmeleitfähige Bahn, hergestellt durch Dispergieren sekundärer aggregierter Teilchen, in denen Primärteilchen von schuppigem Bornitrid isotrop aggregiert sind, in einem wärmehärtenden Harz, wobei die sekundären aggregierten Teilchen kugelförmig sind und eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht weniger als 20 µm und nicht mehr als 180 µm, eine Porosität von nicht mehr als 50 % und eine durchschnittliche Porengröße von nicht weniger als 0,05 µm und nicht mehr als 3 µm aufweisen; und der Füllfaktor der sekundären aggregierten Teilchen in der wärmeleitfähigen Bahn nicht weniger als 20 Vol-% und nicht mehr als 80 Vol-% beträgt.
Druckschriften des Stands der Technik
Patentdruckschriften
Patentdruckschrift 1: JP 5036696 B
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Durch die Miniaturisierung von Leistungsmodulen, Zunahmen in der Leistung und erhöhter Leistung von Elektrofahrzeugen besteht ein Bedarf an einer neuen wärmeleitfähigen Bahn mit verbesserten Isolationseigenschaften und Wärmeleitfähigkeit. Schuppiges Bornitrid oder dgl. ist als ein in starkem Maße wärmeleitfähiger Füllstoff bekannt. Von primären Teilchen von schuppigem Bornitrid ist bekannt, dass sie anisotrope Wärmeleitfähigkeitseigenschaft zeigen, wobei die primären Teilchen hohe Wärmeleitfähigkeit in Richtung der Hauptachse zeigen und geringe Wärmeleitfähigkeit in Richtung der Nebenachse (Dickerichtung) zeigen. Daher kann, wenn schuppiges Bornitrid in einer wärmeleitfähigen Bahn verwendet wird, es in der Form von Aggregaten verwendet werden, in denen Primärteilchen von schuppigem Bornitrid in statistischen Richtungen aggregiert sind.
Jedoch können bei einer wärmeleitfähigen Bahn unter Verwendung eines solchen Aggregats, obwohl die Wärmeleitfähigkeit erhöht wird, Bereiche mit geringer Dichte gebildet werden, in denen kein schuppiges Bornitrid oder dgl. zwischen den Aggregaten vorhanden ist. Solche Bereiche geringer Dichte können die Isolationsleistung verringern und können die Fehlfunktion des Halbleiterelements oder dgl. bewirken.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer, der ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit zeigt, eine wärmeleitfähige Bahn, erhalten aus dem Vorläufer, und ein Herstellungsverfahren davon bereit.
Maßnahmen zum Lösen des Problems
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer bereit, umfassend isotrop wärmeleitfähige Aggregate in denen anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen aggregiert sind, ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den Aggregaten gebildet wird, und ein Bindemittelharz; wobei, nach Aufbringen eines Drucks von etwa 3 bis etwa 12 MPa auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer mindestens einige der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate kollabieren.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt eine wärmeleitfähige Bahn, gebildet aus dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer bereit, wobei die wärmeleitfähige Bahn eine Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als etwa 4 W/m·K und eine dielektrische Durchbruchspannung von nicht weniger als etwa 5,0 kV aufweist.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein Herstellungsverfahren für eine wärmeleitfähige Bahn bereit, das einschließt: Herstellen eines Gemisches, enthaltend isotrop wärmeleitfähige Aggregate, in denen anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen aggregiert sind, ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den Aggregaten gebildet wird, und ein Bindemittelharz; Bilden eines wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufers unter Verwendung des Gemisches; und Bilden einer wärmeleitfähigen Bahn durch Aufbringen eines Drucks von mindestens etwa 3 MPa auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer.
Wirkung der Erfindung
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer, die wärmeleitfähige Bahn, erhalten aus dem Vorläufer, und das Herstellungsverfahren davon gemäß der vorliegenden Offenbarung können die Wärmeleitfähigkeit und die dielektrische Durchbruchbeständigkeit der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn verbessern.
Die vorstehende Beschreibung soll nicht so ausgelegt werden, dass sie alle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und alle Vorteile, die die vorliegende Offenbarung betreffen, offenbart.
Figurenliste

1A ist eine REM-Photographie, wenn ein Druck von 0,1 MPa auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufgebracht wird, und 1B ist eine REM-Photographie, wenn ein Druck von 3 MPa auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufgebracht wird.
2A ist eine REM-Photographie eines Bereichs, in dem isotrop wärmeleitfähige Aggregate durch Aufbringen von Druck auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zum kollabieren gebracht werden, und 2B ist eine REM-Photographie, die den anisotrop wärmeleitfähigen Materialteil des Bereichs vergrößert, in dem die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate zum kollabieren gebracht werden.
3A ist eine Photographie mit einem optischen Mikroskop, aufgenommen nachdem der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor Aufbringen von Druck gesintert wird, und 3B ist eine Photographie mit einem optischen Mikroskop des wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der nach Aufbringen von Druck, bei dem die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate kollabieren, gesintert wird.
4 ist eine Grafik, die die relative Dicke und die dielektrische Durchbruchspannung einer wärmeleitfähigen Bahn veranschaulichen, nachdem Druck auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufgebracht wird.
5 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen den Compoundierverhältnissen der verschiedenen anisotrop wärmeleitfähigen Materialien und der dielektrischen Durchbruchspannung in der wärmeleitfähigen Bahn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
6 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen den Compoundierverhältnissen eines anisotrop wärmeleitfähigen Materials P003 und der dielektrischen Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit in der wärmeleitfähigen Bahn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
7 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen dem Compoundierverhältnis eines anisotrop wärmeleitfähigen Materials und der dielektrischen Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit in einer wärmeleitfähigen Bahn veranschaulicht, die keine isotrop wärmeleitfähigen Aggregate enthält und nur Sekundärteilchen VSN1395 enthält, die als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material dienen.
8 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen den Compoundierverhältnissen eines anisotrop wärmeleitfähigen Materials und der dielektrischen Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit in einer wärmeleitfähigen Bahn veranschaulicht, die isotrop wärmeleitfähige Aggregate und Sekundärteilchen VSN1395 enthält, die als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material dienen.
9 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Dicke und der dielektrischen Durchbruchspannung in einer wärmeleitfähigen Bahn eines Ein-Komponenten-Systems veranschaulicht, das nur isotrop wärmeleitfähige Aggregate (A100) enthält, und einer wärmeleitfähigen Bahn eines Gemisch-Komponenten-Systems, das ein Gemisch von isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten (A100) und eines anisotrop wärmeleitfähigen Materials (P003) enthält.
10 ist eine Grafik, die die dielektrische Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit in einer wärmeleitfähigen Bahn betrifft, die isotrope wärmeleitfähige Aggregate und ein Aluminiumoxidpulver (AA18 oder AA1.5) enthält, das als ein isotrop wärmeleitfähiges Material dient.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält isotrop wärmeleitfähige Aggregate, in denen anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen aggregiert sind, ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den Aggregaten gebildet wird, und ein Bindemittelharz; wobei nach Aufbringen eines Drucks von etwa 3 bis etwa 12 MP auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer mindestens einige der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate kollabieren. Wenn eine Bahn aus einem Harzmaterial gebildet wird, das durch einfaches Mischen von Primärteilchen der anisotrop wärmeleitfähigen Teilchen von schuppigem Bornitrid oder dgl. hergestellt wird, neigen die Teilchen dazu, in einer Richtung angeordnet zu sein und neigen nicht dazu, isotrope Wärmeleitfähigkeit zu zeigen. Jedoch verwendet der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer der vorliegenden Offenbarung isotrop wärmeleitfähige Aggregate, die unter einem festgelegten Druck kollabieren können, und so werden die anisotrop wärmeleitfähigen Primärteilchen, die die Aggregate bilden, nach dem Kollabieren leicht randomisiert, und die isotrope Wärmeleitfähigkeit wird in der wärmeleitfähigen Bahn leicht ausgedrückt. Ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den kollabierten anisotrop wärmeleitfähigen Primärteilchen oder Aggregaten gebildet wird, kann wenigstens teilweise die Bereiche geringer Dichte der Teilchen, wie Lücken, die sich zwischen den Aggregaten vor Aufbringen von Druck befinden, füllen, wobei die Infiltration von Elektronen nach Aufbringen von Druck verringert wird. Gleichzeitig kann ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht durch die compoundierten Aggregate gebildet wird, auch zu der Erhöhung der dielektrischen Durchbruchbeständigkeit, sowie zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit beitragen.
Die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate, die in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform enthalten sind, können eine Porosität von größer als etwa 50 % aufweisen. Diese Aggregate kollabieren charakteristischerweise unter einem festgelegten Druck leichter.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform kann etwa 12,5 bis etwa 57,5 Vol-% isotrop wärmeleitfähige Aggregate enthalten und kann etwa 2,5 bis etwa 37,5 Vol-% eines anisotrop wärmeleitfähigen Materials enthalten. Ein wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer, der isotrop wärmeleitfähige Aggregate und ein anisotrop wärmeleitfähiges Material in diesem Compoundierverhältnis enthält, kann die Leitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, weiter verbessern.
Die durchschnittliche Teilchengröße der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate, die in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform enthalten sind, kann nicht weniger als etwa 50 µm betragen, und eine durchschnittliche Hauptachsenlänge des anisotrop wärmeleitfähigen Materials kann etwa 1 bis etwa 9 µm betragen. Mit solchen isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten dieser Größe können die anisotrop wärmeleitfähigen Primärteilchen, die die Aggregate bilden, nach Kollabieren leicht randomisiert werden, und isotrope Wärmeleitfähigkeit wird in der wärmeleitfähigen Bahn leicht gezeigt. Ein derartiges anisotrop wärmeleitfähiges Material dieser Größe wird leicht zwischen isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten angeordnet und zeigt ausgezeichnete Fülleigenschaften, und so kann das anisotrop wärmeleitfähige Material die Leitfähigkeit und die dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, weiter verbessern.
Das anisotrop wärmeleitfähige Material, das in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform enthalten ist, kann mindestens Eines sein, ausgewählt aus anisotrop wärmeleitfähigen Primärteilchen und Sekundärteilchen, die derart aggregiert sind, dass anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen anisotrope Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Ein derartiges anisotrop wärmeleitfähiges Material kann die Leitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, weiter verbessern.
Die Primärteilchen der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate, die in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform enthalten sind, können mindestens 1,5-mal größer als die Primär- oder Sekundärteilchen des anisotrop wärmeleitfähigen Materials sein. Wenn isotrop wärmeleitfähige Aggregate und das anisotrop wärmeleitfähige Material mit dieser Konfiguration compoundiert werden, neigen die Primärteilchen der kollabierten Aggregate dazu, statistisch orientiert zu werden, und die Lücken oder dgl., die zwischen den Aggregaten vorhanden sind, werden leicht mit dem anisotrop wärmeleitfähigen Material gefüllt, und so kann die Leitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, weiter verbessert werden.
Die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate und das anisotrop wärmeleitfähige Material, das in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform enthalten ist, können Primärteilchen von Bomitrid enthalten. Das Bornitrid zeigt ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und Isolationseigenschaften, und die Verwendung dieser Teilchen kann beide Eigenschaften verbessern.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform kann eine Dicke aufweisen, die größer als der maximale Wert der Länge an der Seite ist, an der die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate am kleinsten sind. Wenn die Dicke in einem solchen Bereich liegt, können Probleme, wie Abbau der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate, verringert werden.
Eine wärmeleitfähige Bahn einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird aus dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform gebildet und weist eine Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als etwa 4 W/m·K und eine dielektrische Durchbruchspannung von nicht weniger als etwa 5,0 kV auf.
Die wärmeleitfähige Bahn der zweiten Ausführungsform kann einen Abschnitt, bei dem mehrere kollabierte Primärteilchen aus den isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten lokal aggregiert sind, und einen Abschnitt einschließen, bei dem mehrere anisotrop wärmeleitfähige Materialien lokal aggregiert sind. Im Gegensatz zu einer wärmeleitfähigen Bahn, die aus einem Harzmaterial, hergestellt durch einfaches Mischen von isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten und eines anisotrop wärmeleitfähigen Materials, erhalten wird, schließt die wärmeleitfähige Bahn, die durch Aufbringen eines festgelegten Drucks auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erhalten wird, die vorstehend beschriebenen lokal aggregierten Teile ein und kann daher die Wärmeleitfähigkeit und die dielektrische Durchbruchbeständigkeit verbessern.
Ein Herstellungsverfahren für eine wärmeleitfähige Bahn einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt ein: Herstellen eines Gemisches, das isotrop wärmeleitfähige Aggregate, in denen anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen aggregiert sind, ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den Aggregaten gebildet wird, und ein Bindemittelharz enthält; Bilden eines wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufers unter Verwendung des Gemisches; und Bilden einer wärmeleitfähigen Bahn durch Aufbringen eines Drucks von mindestens etwa 3 MPa auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer. Eine mit diesem Verfahren erhaltene wärmeleitfähige Bahn kann die Leitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit verbessern.
Die vorliegende Offenbarung wird weiter im Einzelnen nachstehend mit der Aufgabe der Darstellung veranschaulichender Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
In der vorliegenden Offenbarung schließt „Bahnen“ auch „Filme“ genannte Gegenstände ein.
In der vorliegenden Offenbarung bedeutet „(meth)acrylisch“ acrylisch oder methacrylisch.
In der vorliegenden Offenbarung bedeutet „anisotrope Wärmeleitfähigkeit“, dass die Wärmleitfähigkeit sich abhängig von der Richtung unterscheidet. Zum Beispiel zeigt schuppiges Bornitrid anisotrope Wärmeleitfähigkeit, wobei die Wärmeleitfähigkeit in der Hauptachsenrichtung (Kristallrichtung) hoch ist und die Wärmeleitfähigkeit in der Nebenachsenrichtung (Dickerichtung) gering ist. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet „isotrope Wärmeleitfähigkeit“, dass die Wärmeleitfähigkeit eher isotrop als anisotrop ist, im Vergleich zu einem anisotrop wärmeleitfähigen Material. Zum Beispiel zeigen kugelförmige Aluminiumoxidteilchen isotrope Wärmeleitfähigkeit, wobei die Wärmeleitfähigkeit in jeder Richtung im Wesentlichen gleich ist. Hier bedeutet „im Wesentlichen“, dass die Abweichung, die durch Herstellungsfehler oder dgl. entsteht, eingeschlossen ist, und dient dazu, dass eine Abweichung von etwa ± 20 % möglich ist.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt isotrop wärmeleitfähige Aggregate, in denen anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen aggregiert sind, ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den Aggregaten gebildet wird, und ein Bindemittelharz ein; wobei bei Aufbringen eines Drucks von etwa 3 bis etwa 12 MPa (nachstehend auch „festgelegter Druck“ genannt) auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer mindestens einige der isotropen wärmeleitfähigen Aggregate kollabieren.
Die vorliegende Offenbarung wird nachstehend weiter im Einzelnen zur Illustration veranschaulichender Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer
Isotrop wärmeleitfähige Aggregate
Die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate, die in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der vorliegenden Erfindung enthalten sind, sind sekundär aggregierte Teilchen, die derart aggregiert sind, dass anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen isotrope Wärmeleitfähigkeit zeigen, wie die, die durch die weißen Linien in 1A eingeschlossenen sind. Jede Art von isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten kann verwendet werden, sofern mindestens einige Aggregate bei Aufbringen eines festgelegten Druck auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer kollabieren. Von den Perspektiven der Wärmeleitfähigkeit und dielektrischen Durchbruchbeständigkeit, weisen die Aggregate vorzugsweise ein Kollabierverhältnis von nicht weniger als etwa 20 %, nicht weniger als etwa 30 % oder nicht weniger als etwa 40 % pro 1 mm² nach Aufbringen eines festgelegten Drucks auf, wie in 3 veranschaulicht. Hier bezieht sich das Kollabierverhältnis auf das Verhältnis in der Änderung der durchschnittlichen Flächengröße, erhalten aus Analyse der Teilchenverteilung (Image J Software (Version 1.50i)) eines Bilds mit einem optischen Mikroskop der Aggregate, erhalten aus der Bahn.
(Anisotrop wärmeleitfähige Primärteilchen)
Die Primärteilchen, die die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate bilden, können jedes Primärteilchen sein und sind nicht auf die folgenden beschränkt, sofern die Teilchen anisotrope Wärmeleitfähigkeit zeigen, aber elektrisch isolierende anorganische Primärteilchen von Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Bornitrid oder dgl., die eine Nadelform, eine flache Form oder eine Schuppenform aufweisen, können zum Beispiel verwendet werden, und diese Teilchen können allein oder als ein Gemisch von zwei oder mehreren Arten davon verwendet werden. Von diesen ist schuppiges hexagonales Bornitrid (h-BN) im Hinblick auf Wärmeleitfähigkeit, dielektrische Durchbruchbeständigkeit und dgl. nach Kollabieren der Aggregate bevorzugt.
Die Größe der Primärteilchen, die die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate bilden, kann geeignet so eingestellt werden, dass die gewünschte Wärmeleitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, erreicht werden kann und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber die Größe kann zum Beispiel nicht weniger als etwa 1,5-mal, nicht weniger als etwa 2-mal oder nicht weniger als etwa 2,5-mal die Größe (zum Beispiel die mittlere Hauptachsenlänge) der Primär- oder Sekundärteilchen des nachstehend beschriebenen anisotrop wärmeleitfähigen Materials sein. Wenn die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate und das anisotrop wärmeleitfähige Material mit dieser Konfiguration compoundiert wird, wie in dem rechteckigen Abschnitt von 2A veranschaulicht, neigen die Primärteilchen der kollabierten Teilchen dazu, statistisch orientiert zu werden, der wärmeleitfähigen Bahn kann leicht isotrope Wärmeleitfähigkeit verliehen werden, und die Lücken oder dgl., die zwischen den Aggregaten vorhanden sind, werden leicht mit dem anisotrop wärmeleitfähigen Material gefüllt, wie im runden Teil von 2A veranschaulicht, so kann die Leitfähigkeit und die dielektrische Durchbruchbeständigkeit weiter verbessert werden.
Porosität der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate
Im Hinblick auf das Kollabieren nach Aufbringen eines festgelegten Drucks können die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate eine Porosität von mehr als etwa 50 % aufweisen oder können eine Porosität von nicht weniger als etwa 60 % oder nicht weniger als etwa 70 % aufweisen. Die Porosität kann zum Beispiel durch Einstellen der Sintertemperatur der Aggregate gesteuert werden. Wenn die Sintertemperatur hoch ist, ziehen sich die Aggregate zusammen, wobei ihre Dichte erhöht wird, und dann nimmt die Festigkeit der Aggregate zu, aber die Porosität nimmt ab. Andererseits wird, wenn die Brenntemperatur gering ist, die Kontraktion der Aggregate verringert, und so kann die Porosität ohne Erhöhen der Festigkeit der Aggregate erhöht werden. Hier neigen, wenn die Aggregate bei hoher Temperatur gebrannt werden, die Aggregate dazu, kugelförmige Form anzunehmen, während, wenn sie bei geringer Temperatur gebrannt werden, die Aggregate dazu neigen, eine nicht perfekte kugelförmige Form - das heißt, eine nicht-kugelförmige Form, anzunehmen. Die Porosität der Aggregate kann aus der Schüttdichte der Aggregate berechnet werden oder kann durch Messen des Porenvolumens unter Verwendung von Quecksilberintrusionsporosimetrie bestimmt werden.
Größe der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate
Die Größe der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate kann geeignet eingestellt werden, so dass die gewünschte Wärmeleitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der letztendlich zu erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn erreicht werden kann und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber die Größe kann zum Beispiel nicht weniger als etwa 50 µm, nicht weniger als etwa 60 µm oder nicht weniger als etwa 70 µm betragen. Die Obergrenze der durchschnittlichen Teilchengröße ist nicht besonders beschränkt, aber im Hinblick auf Beständigkeit gegen Abbau von dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer kann die Obergrenze zum Beispiel nicht größer als etwa 300 µm, nicht größer als etwa 250 µm oder nicht größer als etwa 200 µm sein. Die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate dieser Größe können nach Kollabieren leicht randomisiert werden und leicht isotrope Wärmeleitfähigkeit in der wärmeleitfähigen Bahn zeigen. Hier kann die durchschnittliche Teilchengröße der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate zum Beispiel unter Verwendung eines Laserbeugungs-/Streu-Verfahrens oder eines Elektronenmikroskops, wie eines Rasterelektronenmikroskops (REM), bestimmt werden. Insbesondere ist bevorzugt, die volumengemittelte Größe, erhalten aus den Messungen der Teilchengrößenverteilung der Aggregate unter Verwendung von Laserbeugung (Nassmessung, LS13320, hergestellt von Beckman Coulter), zu verwenden.
Compoundierverhältnis der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate
Das Compoundierverhältnis der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate kann geeignet eingestellt werden, so dass die gewünschte Wärmeleitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der letztendlich zu erhaltenden wärmeleitfähigen Bahn erreicht werden können, und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber das Compoundierverhältnis kann zum Beispiel im Bereich von nicht weniger als etwa 12,5 Vol-% nicht weniger als etwa 14 Vol-% oder nicht weniger als etwa 15,5 Vol-% und nicht mehr als etwa 57,5 Vol-%, nicht mehr als etwa 52,5 Vol-% oder nicht mehr als etwa 47,5 Vol-% pro 100 Vol-% der wärmeleitfähigen Bahn, liegen. Ein wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer, der die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate in diesem Compoundierverhältnis enthält, kann die Leitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitenden Bahn, die letztendlich erhalten wird, weiter erhöhen. Hier sind Lücken in den Aggregaten oder dgl. vor Kollabieren in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer eingeschlossen, aber die wahre Dichte jedes Materials wird zur Berechnung der Vol-% verwendet, und diese Lücken sind nicht in den vorstehend beschriebenen Werten der Vol-% eingeschlossen.
Anisotrop wärmeleitfähiges Material
Das anisotrop wärmeleitfähige Material, das in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen ist, bezieht sich auf ein anisotrop wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den vorstehend beschriebenen isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten gebildet wird - das heißt, ein anisotrop wärmeleitfähiges Material das getrennt zu den anisotrop wärmeleitfähigen Primärteilchen, die die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate bilden, vorhanden ist. Wie durch den kreisförmigen Teil in 2A veranschaulicht, wird dieses anisotrop wärmeleitfähige Material leicht zwischen isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten angeordnet und zeigt ausgezeichnete Fülleigenschaften. So ist das anisotrop wärmeleitfähige Material dazu gedacht, eine Funktion der Verbesserung der Leitfähigkeit und dielektrischen Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, zu erfüllen.
Das anisotrop wärmeleitfähige Material der vorliegenden Offenbarung kann jedes Material sein, sofern das Material die vorstehend beschriebene Funktion zeigt, und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber mindestens eine Art, ausgewählt aus anisotrop wärmeleitfähigen und elektrisch isolierenden anorganischen Primärteilchen von Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Bornitrid oder dgl. mit Nadelform, flacher Form oder Schuppenform und Sekundärteilchen, die derart aggregiert sind, dass diese anorganischen Primärteilchen anisotrope Wärmeleitfähigkeit zeigen, können zum Beispiel verwendet werden. Von diesen sind Primär- oder Sekundärteilchen von schuppigem hexagonalen Bornitrid (h-BN) im Hinblick auf Wärmeleitfähigkeit dielektrische Durchbruchbeständigkeit und dgl. der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, bevorzugt. Hier sind „Sekundärteilchen, die derart aggregiert sind, dass die anorganischen Primärteilchen anisotrope Wärmeleitfähigkeit zeigen“ die Teilchen, offenbart in US 2012/0114905 zum Beispiel, und solche Sekundärteilchen können durch Aufbringen der anorganischen Primärteilchen von Bornitrid oder dgl. zwischen Walzen, die in zwei unterschiedlichen Richtungen rotieren, um die Primärteilchen zusammenzudrücken, hergestellt werden.
Größe des anisotrop wärmeleitfähigen Materials
Die Größe des anisotrop wärmeleitfähigen Materials der vorliegenden Offenbarung kann geeignet eingestellt werden, um die vorstehend beschriebene Funktion zu zeigen, und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber die Größe kann eine durchschnittliche Hauptachsenlänge von nicht weniger als etwa 1 µm, nicht weniger als etwa 1,5 µm oder nicht weniger als etwa 2 µm und nicht mehr als etwa 9 µm, nicht mehr als etwa 8,5 µm oder nicht mehr als etwa 8 µm ergeben. Wie im kreisförmigen Teil von 2A veranschaulicht, wird ein anisotrop wärmeleitfähiges Material dieser Größe leicht zwischen den isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten angeordnet und zeigt ausgezeichnete Fülleigenschaften. So kann das anisotrop wärmeleitfähige Material die Leitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, weiter verbessern. Insbesondere wird bei nicht-kugelförmigen, schuppigen anorganischen Primär- oder Sekundärteilchen oder dgl. das schuppige anisotrop wärmeleitfähige Material ebenfalls gleichzeitig einem Druck durch die Primärteilchen des anisotrop wärmeleitfähigen Materials, das die Aggregate zum Zeitpunkt des Kollabierens der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate bildet, ausgesetzt, zum Beispiel wie im elliptischen Teil von 2B veranschaulicht. So erhöht der unter Druck gesetzte Teil seine Dichte, so dass die Teilchen in unterschiedlichen Richtungen statt horizontal in Bezug auf die wärmeleitfähige Bahn orientiert werden können. Als Ergebnis wird angenommen, dass die wärmeleitfähige Bahn leichter die isotrope Wärmeleitfähigkeit ausdrückt, was auch die dielektrische Durchbruchbeständigkeit verbessert. Hier kann die durchschnittliche Hauptachsenlänge des anisotrop wärmeleitfähigen Materials zum Beispiel unter Verwendung eines optischen Mikroskops oder eines Elektronenmikroskops, wie eines Rasterelektronenmikroskops, bestimmt werden. In diesem Fall wird die durchschnittliche Hauptachsenlänge vorzugsweise aus mindestens 50 Teilchen bestimmt.
Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials
Das Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials kann geeignet angepasst werden, so dass die gewünschte Wärmeleitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich zu erhalten ist, erreicht werden können, und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber das Compoundierverhältnis kann zum Beispiel im Bereich von nicht weniger als etwa 2,5 Vol-%, nicht weniger als etwa 4,0 Vol-% oder nicht weniger als etwa 5,5 Vol-% und nicht mehr als etwa 37,5 Vol-%, nicht mehr als etwa 36,0 Vol-% oder nicht mehr als etwa 34,5 Vol-%, bezogen auf 100 Vol-% der wärmeleitfähigen Bahn, liegen. Ein wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer, der ein anisotrop wärmeleitfähiges Material in diesem Compoundierverhältnis enthält, kann die Leitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, weiter erhöhen. Hier sind Lücken in den Aggregaten oder dgl. vor Kollabieren in dem wärmeleitenden Bahn-Vorläufer eingeschlossen, aber die wahre Dichte jedes Materials wird zur Berechnung der Vol-% verwendet, und diese Lücken sind nicht in den vorstehend beschriebenen Werten der Vol-% eingeschlossen.
Bindemittelharz
Das in den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der vorliegenden Offenbarung eingeschlossene Bindemittelharz kann gemäß der Anwendung bei Verwendung oder Verwendungsbedingungen, wie der Haftfähigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, gewählt werden und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber thermoplastische Harze, wärmehärtende Harze oder Harze auf Kautschukbasis, wie Siliconkautschuke oder Fluorkautschuke, können verwendet werden. Zum Beispiel können Polyolefinharze, wie Polyethylen oder Polypropylen, Polyesterharze, wie Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, Polycarbonatharze, Polyamidharze, Polyphenylensulfidharze oder dgl. als thermoplastische Harze verwendet werden, und Epoxyharze, (Meth)acrylharze, Urethanharze, Siliconharze, ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, Melaminharze, Polyimidharze oder dgl. können als wärmehärtende Harze verwendet werden. Diese können allein oder als eine Kombination von zwei oder mehreren Arten davon verwendet werden. Von diesen sind Epoxyharze im Hinblick auf die Formbarkeit der wärmeleitenden Bahn bevorzugt. Beispiele der Epoxyharze schließen Bisphenol A Epoxyharze, Bisphenol F Epoxyharze, ortho-Cresol-Novolak Epoxyharze, Phenol-Novolak Epoxyharze, alicyclische Epoxyharze und Glycidyl-Aminophenol Epoxyharze ein, und diese können allein oder als eine Kombination von zwei oder mehreren Arten davon verwendet werden.
Compoundierverhältnis des Bindemittelharzes
Das Compoundierverhältnis des Bindemittelharzes kann geeignet eingestellt werden, so dass die gewünschte Wärmeleitfähigkeit und dielektrische Durchbruchbeständigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich zu erhalten ist, erreicht werden kann, und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber das Compoundierverhältnis kann zum Beispiel im Bereich von nicht weniger als etwa 5 Vol-%, nicht weniger als etwa 11,5 Vol-% oder nicht weniger als etwa 18 Vol-% und nicht mehr als etwa 85 Vol-%, nicht mehr als etwa 82 Vol-% oder nicht mehr als etwa 79 Vol-%, bezogen auf 100 Vol-% des wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufers liegen. Ein wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer, der ein Bindemittelharz in diesem Compoundierverhältnis enthält, kann die Leistung, wie die Leitfähigkeit, dielektrische Durchbruchbeständigkeit und Haftfähigkeit der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, weiter verbessern. Hier sind Lücken in den Aggregaten oder dgl. vor Kollabieren in dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer eingeschlossen, aber die wahre Dichte jedes Materials wird zur Berechnung der Vol-% verwendet, und diese Lücken sind nicht in den vorstehend beschriebenen Wert der Vol-% eingeschlossen.
Gegebenenfalls zugegebene Substanzen
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer der vorliegenden Offenbarung kann weiter Zusätze, wie Flammhemmmittel, Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, verstärkende Materialien, Egalisiermittel, Kupplungsmittel, Entschäumungsmittel, Dispergiermittel, thermische Stabilisatoren, optische Stabilisatoren, Vernetzungsmittel, Thermohärtungsmittel, Lichthärtungsmittel, Härtungsbeschleuniger, Klebrigmacher, Weichmacher, reaktive Verdünnungsmittel und Lösungsmittel, enthalten. Die compoundierten Mengen dieser Zusätze können in einem Bereich geeignet gewählt werden, der die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht verringert.
Dicke des wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufers
Die Dicke des wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufers der vorliegenden Offenbarung kann gemäß der Anwendung zur Verwendung der wärmeleitfähigen Bahn, die letztendlich erhalten wird, geeignet gewählt werden und ist nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer kann eine Dicke größer als den Maximalwert der Länge an der Seite, an dem die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate am Kleinsten sind, aufweisen. Mit dieser Dicke, können Probleme, wie Abbau der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate, verringert werden. Hier kann die Länge an der Seite, an der die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate am Kleinsten sind, zum Beispiel wie folgt bestimmt werden. Ein Bild der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate wird unter Verwendung eines optischen Mikroskops erhalten und dann wird unter Verwendung einer Teilchenanalysefunktion von Image J Software (Version 1.50i) bei dem Bild der Durchmesser der kleineren Achse, erhalten durch elliptische Näherung, als die Länge der Seite festgelegt, bei der die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate am Kleinsten sind. Der Maximalwert der Länge der Seite, an dem die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate am Kleinsten sind, kann als der Maximalwert von den Werten, erhalten durch Messen der Länge an der Seite, an dem die Aggregate am Kleinsten sind, für 100 Aggregate definiert werden.
Wärmeleitfähige Bahn
Eigenschaften der wärmeleitfähigen Bahn
Die wärmeleitfähige Bahn, erhalten aus dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der vorliegenden Offenbarung kann eine Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als etwa 4 W/m·K, nicht weniger als etwa 4,5 W/m·K oder nicht weniger als etwa 5 W/m·K und eine dielektrische Durchbruchspannung von nicht weniger als etwa 5,0 kV, nicht weniger als etwa 5,5 kV oder nicht weniger als etwa 6,0 kV aufweisen. Eine wärmeleitfähige Bahn mit dieser Wärmeleitfähigkeit und dielektrischen Durchbruchspannung kann passend in einem Leistungsmodul oder dgl. eines Elektrofahrzeugs (EV) verwendet werden.
Dicke der wärmeleitfähigen Bahn
Die Dicke der wärmeleitfähigen Bahn der vorliegenden Offenbarung kann gemäß der Anwendung oder dgl. geeignet gewählt werden und ist nicht besonders auf die folgenden Beispiele beschränkt, aber die Dicke kann zum Beispiel nicht weniger als etwa 80 µm, nicht weniger als etwa 100 µm oder nicht weniger als etwa 150 µm und nicht größer als etwa 400 µm, nicht größer als etwa 350 µm oder nicht größer als etwa 300 µm sein. Die wärmeleitfähige Bahn der vorliegenden Offenbarung zeigt ausgezeichnete dielektrische Durchbruchbeständigkeit zusätzlich zu Wärmeleitfähigkeit, daher kann die Dicke der wärmeleitenden Bahn dünn ausgebildet werden.
Herstellungsverfahren der wärmeleitfähigen Bahn
Das Herstellungsverfahren für den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf folgendes beschränkt. Zum Beispiel werden ein Bindemittelharz, ein Lösungsmittel, optische Härtungsmittel oder dgl. in einem festgelegten Behälter compoundiert und unter Rühren für etwa 10 bis etwa 60 Sekunden bei etwa 1000 bis etwa 3000 Upm unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers oder dgl. gemischt, um ein Gemisch A herzustellen. Als Nächstes werden isotrop wärmeleitfähige Aggregate, ein anisotrop wärmeleitfähiges Material und ein gegebenenfalls vorhandenes Lösungsmittel mit dem Gemisch A weiter compoundiert und weiter unter Rühren für etwa 10 bis etwa 60 Sekunden bei etwa 1000 bis etwa 3000 Upm unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers oder dgl. gemischt, um ein Gemisch B herzustellen. Als Nächstes kann ein wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer unter Aufbringen des Gemisches B auf eine Ablöseschicht unter Verwendung eines bekannten Beschichtungsverfahrens, das einen Rakelbeschichter oder einen Klingenbeschichter verwendet, und dann Trocknen unter festgelegten Bedingungen erhalten werden. Dieses Trocknen kann ein Einstadientrocknen oder Trocknen mit zwei oder mehr Stadien sein. Zum Beispiel kann das Trocknen für etwa 1 bis etwa 10 Minuten bei etwa 50°C bis etwa 70°C, gefolgt von Trocknen für etwa 1 bis etwa 10 Minuten bei etwa 80°C bis etwa 120°C, durchgeführt werden. Wenn ein solches Mehrstufentrocknen durchgeführt wird, wird ein wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer mit Lücken, wie der in 1A veranschaulichte, leicht erhalten. Als Nächstes wird auf den erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer ein Druck von mindestens etwa 3 MPa, mindestens etwa 4 MPa oder mindestens etwa 5 MPa für etwa 1 bis etwa 10 Minuten bei etwa 50°C bis etwa 70°C aufgebracht, und dann kann eine wärmeleitfähige Bahn, wie in 1B veranschaulicht, hergestellt werden. Hier kann, wenn ein Wärmehärtungsmittel verwendet wird, das Härten unter Verwendung der Wärme des vorstehend beschriebenen Trocknungsverfahrens durchgeführt werden oder kann getrennt in einem anderen Verfahren, wie dem Verfahren des Aufbringens von Druck oder einem zusätzlichen Erwärmungsverfahren, durchgeführt werden.
Die mit diesem Verfahren erhaltene wärmeleitfähige Bahn kann getrennt in der wärmeleitfähigen Bahn einen Teil, in dem das anisotrop wärmeleitfähige Material nicht vorhanden ist und mehrere kollabierte Primärteilchen aus den isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten lokale Kluster bilden, wie im quadratischen Teil von 2A veranschaulicht, und einen Teil enthalten, in dem die kollabierten Primärteilchen aus den isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten nicht vorhanden sind und mehrere anisotrop wärmeleitfähige Materialien lokale Kluster bilden, wie im kreisförmigen Teil von 2A veranschaulicht. Bei einer wärmeleitfähigen Bahn, die aus einem Harzmaterial durch einfaches Mischen von isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten und eines anisotrop wärmeleitfähigen Materials erhalten wird, sind die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate und das anisotrop wärmeleitfähige Material typischerweise dispergiert und gleichförmig gemischt, und so werden Teile mit lokalen Klustern, wie die vorstehend beschriebenen, nicht gebildet.
Anwendungen
Die wärmeleitfähige Bahn der vorliegenden Offenbarung kann als wärmeableitender Teil, insbesondere für ein Leistungsmodul, verwendet werden, die so angeordnet ist, dass sie eine Lücke zwischen einem wärmebildenden Teil, wie einem IC-Chip und einem wärmeableitenden Teil, wie einem Kühlkörper oder einem Wärmerohr, zum Beispiel füllt, die in Fahrzeugen, wie Elektrofahrzeugen (EV), elektrischen Haushaltsgeräten, Computergeräten und dgl., verwendet werden, um eine effiziente Übertragung der erzeugten Wärme aus dem wärmebildenden Teil zu dem wärmeableitenden Teil zu ermöglichen.
BEISPIELE
Beispiele 1 bis 9 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in den folgenden Beispielen veranschaulicht, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.

Die in diesen Beispielen verwendeten Produkte und dgl. sind in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]

Produktname, Typennummer oder Abkürzung	Beschreibung	Quelle
jER (Marke) 152	Flüssiges Phenolnovolak-Epoxyharz	Mitsui Chemical Co., Ltd. (Chiyoda-ku, Tokyo, Japan)
YDCN-700-3	ortho-Cresol-Novolak-Epoxyharz	Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. (Chiyoda-ku, Tokyo, Japan)
DICYANEX (Marke) 1400F	Härtungsmittel: Dicyandiamid	Evonik Japan (Shinjuku-ku, Tokyo, Japan)
3M (Marke) Bornitridreinigungsmittel vom Füllstofftyp A Agglomerat 100 (A 100)	Isotrop wärmeleitfähige Aggregate mit einer mittleren Teilchengröße von 84 µm, in dem schuppige (plättchenförmige) Bornitrid- Primärteilchen aggregiert sind Maximaler Wert der Länge an der kleinsten Seite: 119 µm	3M Japan (Shinagawaku, Tokyo, Japan)
3M (Marke) Bornitridreinigungsmittel vom Füllstofftyp P Plättchen 003 (P003)	Schuppige (plättchenförmige) Bornitrid-Primärteilchen mit einer mittleren Hauptachsenlänge von 3 µm	3M Japan (Shinagawaku, Tokyo, Japan)
3M (Marke) Bornitridreinigungsmittel vom Füllstofftyp P Plättchen 007 (P007)	Schuppige (plättchenförmige) Bornitrid-Primärteilchen mit einer mittleren Hauptachsenlänge von 7 µm	3M Japan (Shinagawaku, Tokyo, Japan)
3M (Marke) Bornitridreinigungsmittel vom Füllstofftyp F Flocken VSN1395 (VSN1395)	Anisotrop wärmeleitende Sekundärteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 7 µm, in denen schuppige (plättchenförmige) Bornitrid-Primärteilchen aggregiert sind	3M Japan (Shinagawaku, Tokyo, Japan)
Hochentwickeltes Aluminiumoxid AA-18	α-Aluminiumoxid-Monokristallteilchen mit einer Größe der Primärteilchen von 18 µm	Sumitomo Chemical Co., Ltd. (Chuo-ku, Osaka, Japan)
Hochentwickeltes Aluminiumoxid AA-1.5	α-Aluminiumoxid-Monokristallteilchen mit einer Größe der Primärteilchen von 1,5 µm	Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (Chuo-ku, Osaka, Japan)
MEK	Methylethylketon	Mitsui Chemical Co., Ltd. (Chiyoda-ku, Tokyo, Japan)

Die jeweiligen in Tabelle 1 gezeigten Materialien wurden in den in Tabelle 2 gezeigten Compoundierverhältnissen gemischt, um die jeweiligen Beschichtungslösungen zur Herstellung wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer herzustellen. Hier beziehen sich die numerischen Werte in Tabelle 2 alle auf Massenteile.
Beurteilungstests
Die Eigenschaften und internen Strukturen der wärmeleitfähigen Bahnen wurden unter Verwendung der folgenden Verfahren beurteilt.
Test der Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmediffusivität wird wie folgt unter Verwendung des Flash-Analyseverfahrens von Hyperflash (Marke) LFA467, hergestellt von Netzsch Corporation, gemessen. Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer wird zwischen zwei Ablöseschichten gelegt, und das wird in das Innere einer Heißpressvorrichtung (Bahn-Heißpressvorrichtung N5042-00, erhältlich von NPa System Co., Ltd.) eingebracht. Der Vorläufer wird unter Aufbringen eines festgelegten Drucks für 30 Minuten bei 180°C gehärtet, wobei eine Probe A einer wärmeleitfähigen Bahn mit einer Dicke von etwa 200 µm hergestellt wird. Als Nächstes wird die Probe A zu einer Größe von 10 mm × 10 mm mit einem Cuttermesser geschnitten, um Probe B herzustellen, und diese Probe B wird auf einem Probenhalter befestigt. Vor der Messung werden beide Seiten der Probe B mit einer dünnen Schicht Graphit (GRAPHIT33, Kontakt Chemie) beschichtet, um eine Probe C herzustellen. Bei den Messungen wird die Temperatur der oberen Oberfläche der Probe C mit einem InSbIR Detektor gemessen, nachdem die Bodenoberfläche mit Lichtpulsen (Xenon Blitzlampe, 230 V, Dauer 20 - 30 µs) bestrahlt wird. Die Messungen werden für die Probe C dreimal bei 23°C vorgenommen. Als Nächstes wird die Wärmediffusivität aus der Anpassung des Thermogramms unter Verwendung des Cowan Verfahrens berechnet. Die Wärmeleitfähigkeit wird mit der Proteus (Marke) Software, erhältlich von Netzsch Corporation, basierend auf der bestimmten Wärmekapazität, erhalten durch die Wärmediffusivität, Dichte und DSC der Probe C, berechnet.
Test der dielektrischen Durchbruchspannung
Eine Probe A wird mit dem gleichen Verfahren wie dem vorstehend beschriebenen hergestellt. Die dielektrische Durchbruchspannung der Probe A wird mit einer Geschwindigkeit von 0,5 kV/s in der Atmosphäre unter Verwendung eines Durchbruchtesters (TP-5120A), erhältlich von Asao Electronics Corporation), gemessen. Messungen werden dreimal an unterschiedlichen Punkten der Probe A vorgenommen, und der Mittelwert davon wird als die dielektrische Durchbruchspannung verwendet.
Rasterelektronenmikroskop
Eine Querschnittprobe wird unter Verwendung einer IM4000 Plus Ionenmahlvorrichtung, erhältlich von Hitachi High Technologies Co., Ltd., hergestellt, und die Querschnittprobe wird mit einer 2 nm Pt/Pd-Schicht unter Verwendung einer Sputtervorrichtung bedeckt. Als nächstes wird der Querschnitt der Probe unter Verwendung von S3400N, erhältlich von Hitachi High Technologies Co., Ltd., untersucht.
Test 1: Beziehung zwischen der relativen Dicke und dielektrischen Durchbruchspannung der wärmeleitfähigen Bahn nach Aufbringen von Druck
(Beispiel 1)
Unmittelbar nachdem eine Beschichtungslösung TA-3 für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer hergestellt wurde, die A100 und P003 in einem Verhältnis von 85/15 enthielt, wurde eine PET-Abziehschicht mit einer Dicke von 38 µm (A31: erhältlich von DuPont-Toray Co., Ltd.) mit einem Klingenbeschichter mit einem Abstandsintervall von 290 µm beschichtet und 5 Minuten bei 65°C getrocknet. Die Probe wurde 5 Minuten bei 100°C weiter getrocknet, um jeden wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer mit einer Dicke von etwa 180 µm zum Aufbringen unterschiedlicher Grade des Drucks herzustellen. Als Nächstes wurden für jeden wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer zwei Bahn-Vorläufer laminiert und ein Druck von 1 MPa, 2 MPa, 3 MPa und 10 MPa wurde jeweils für 5 Minuten bei 65°C aufgebracht, um eine wärmeleitfähige Bahn herzustellen. Die Ergebnisse, die die relativen Dicken der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn betreffen, das heißt, das Verhältnis der Dicke der wärmeleitfähigen Bahn zu der Dicke des wärmeleitfähigen Vorläufers und die dielektrische Durchbruchspannung sind in 4 gezeigt. Hier werden Ausführungsformen, bei denen ein Druck von 1 MPa oder 2 MPa aufgebracht wurde, als Bezugsbeispiele verwendet.
(Beispiel 2)
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass eine Beschichtungslösung TA-5 für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer, die A100 und P003 in einem Verhältnis von 60/40 enthält, statt TA-3 verwendet wurde. Die Ergebnisse in Bezug auf die relative Dicke und dielektrische Durchbruchspannung der wärmeleitfähigen Bahn sind in 4 gezeigt. Hier werden Ausführungsformen, bei denen ein Druck von 1 MPa oder 2 MPa aufgebracht wurde, ebenfalls als Bezugsbeispiele verwendet.
(Beispiel 3)
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass eine Beschichtungslösung TA-6 für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer, die A100 und P003 in einem Verhältnis von 40/60 enthält, statt TA-3 verwendet wurde. Die Ergebnisse in Bezug auf die relative Dicke und dielektrische Durchbruchspannung der wärmeleitfähigen Bahn sind in 4 gezeigt. Hier werden Ausführungsformen, bei denen ein Druck von 1 MPa oder 2 MPa aufgebracht wurde, ebenfalls als Bezugsbeispiele verwendet.
(Vergleichsbeispiel 1)
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass eine Beschichtungslösung T-0 für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer, die AI00 und P003 in einem Verhältnis von 100/0 enthält, statt TA-3 verwendet wurde. Die Ergebnisse in Bezug auf die relative Dicke und dielektrische Durchbruchspannung der wärmeleitfähigen Bahn sind in 4 gezeigt.
Ergebnisse
Wie aus 4 zu sehen ist, ist in der wärmeleitfähigen Bahn von Vergleichsbeispiel 1 die relative Dicke verringert. Das heißt, die Dicke der wärmeleitfähigen Bahn ist im Vergleich zur Dicke des Vorläufers verringert. Daher bestand, obwohl die isotrop wärmeleitfähigen Aggregate (A100) in der Bahn kollabiert sein können, wenig Änderung im Wert der dielektrischen Durchbruchspannung. Andererseits wurde bei den Ausführungsweisen der Beispiele 1 bis 3, die der wärmeleitfähigen Bahn der vorliegenden Offenbarung entsprechen, bestätigt, dass der Wert der dielektrischen Durchbruchspannung deutlich zunimmt, wenn der aufgebrachte Druck von 1 MPa auf 3 MPa zunimmt. Als Ergebnis wurde bestimmt, dass die kombinierte Verwendung der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate und eines anisotrop wärmeleitfähigen Materials in starkem Maße zu der dielektrischen Durchbruchbeständigkeit beiträgt.
Test 2: Beziehung zwischen dem Compoundierverhältnis verschiedener anisotrop wärmeleitfähiger Materialien und der dielektrischen Durchbruchspannung
(Beispiel 4)
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass T-0, das kein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthält, und TA-1 bis TA-8, die P003 als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthielten, als eine Beschichtungslösung für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer verwendet wurden, und der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die das Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials und die dielektrische Durchbruchspannung der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn betreffen, sind in 5 gezeigt. Hier werden Ausführungsformen, bei denen das Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials 0 % oder 100 % beträgt, als Bezugsbeispiele verwendet.
Beispiel 5
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass T-0, das kein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthält, und TB-1 bis TB-7, die P007 als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthalten, als eine Beschichtungslösung für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer verwendet wurden, und der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die das Compoundierverhältnis des anisotropen wärmeleitfähigen Materials und die dielektrische Durchbruchspannung der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn betreffen, sind in 5 gezeigt, Hier werden Ausführungsformen, bei denen das Compoundierverhältnis des anisotropen wärmeleitfähigen Materials 0 % oder 100 % beträgt, als Bezugsbeispiele verwendet.
Beispiel 6
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass T-0, das kein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthält, und TC-1 bis TC-4, die VSN1395 als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthalten, als eine Beschichtungslösung für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer verwendet wurden, und der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die das Compoundierverhältnis des anisotropen wärmeleitfähigen Materials und die dielektrische Durchbruchspannung der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn betreffen, sind in 5 gezeigt, Hier werden Ausführungsformen, bei denen das Compoundierverhältnis des anisotropen wärmeleitfähigen Materials 0 % oder 100 % beträgt, als Bezugsbeispiele verwendet.
Ergebnisse
Wie aus 5 zu sehen ist, wurde bei jeder der wärmeleitfähigen Bahnen der Beispiele 4 bis 6 bestätigt, dass der Wert der dielektrischen Durchbruchspannung auch zur Zunahme neigt, wenn die compoundierte Menge des anisotrop wärmeleitfähigen Materials zunimmt. Insbesondere bei der wärmeleitfähigen Bahn von Beispiel 4 unter Verwendung von P003 als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material wurde bestätigt, dass die dielektrische Durchbruchspannung von über etwa 4kV sogar erreicht werden kann, wenn die compoundierte Menge davon gering ist.
Test 3: Beziehung des Compoundierverhältnisses des anisotrop wärmeleitfähigen Materials (P003) und der dielektrischen Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit
Beispiel 7
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass T-0, das kein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthält, und TA-1 bis TA-8, die P003 als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthalten, als eine Beschichtungslösung für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer verwendet wurden und dass der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die das Compoundierverhältnis des anisotropen wärmeleitfähigen Materials, in der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn und die dielektrische Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit betreffen, sind in 6 gezeigt. Hier werden Ausführungsformen, bei denen das Compoundierverhältnis des anisotropen wärmeleitfähigen Materials 0 % oder 100 % beträgt, als Bezugsbeispiele verwendet.
Ergebnisse
Wie aus 6 zu erkennen ist, wurde bestimmt, dass Zunahmen in der compoundierten Menge des anisotropen wärmeleitfähigen Materials in starkem Maße zu der Verbesserung der dielektrischen Durchbruchspannung beitragen und das kann ein Faktor sein, der den Wert der Wärmeleitfähigkeit verringert. Ein Grund für die Abnahme der Wärmeleitfähigkeit kann sein, dass das Verhältnis der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate abnimmt, wenn das Verhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials zunimmt, und der Anteil der statistischen Orientierung der anisotrop wärmeleitfähigen Primärteilchen nach Kollabieren des Aggregats ebenfalls abnimmt. Obwohl nicht auf Folgendes beschränkt, da die Ergebnisse auch durch die erforderliche Leistung oder dgl. der wärmeleitfähigen Bahn variieren können, können die Bereiche der Punktflächen als bevorzugte Bereiche in den in 6 veranschaulichen Ausführungsformen angesehen werden.
Test 4: Beziehung zwischen dem Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials und der dielektrischen Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit in der wärmeleitfähigen Bahn, die nur anisotrop wärmeleitfähiges Material enthält (VSN1395)
Vergleichsbeispiel 2
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass TC-4, TC-A und TC-B, die keine isotrop wärmeleitfähigen Aggregate enthielten und VSN1395 als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthielten, als eine Beschichtungslösung für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer verwendet wurden, und dass der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die das Compoundierverhältnis des anisotropen wärmeleitfähigen Materials in der erhaltenen wärmeleitfähigen Platte und die dielektrische Durchschlagspannung und Wärmeleitfähigkeit betreffen, sind in 7 gezeigt.
Wie aus 7 zu sehen, wurde bestätigt, dass auch wenn das Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials in Bezug auf die wärmeleitfähige Bahn erhöht wird, es schwierig ist, die Leistung in Bezug auf sowohl die dielektrische Durchbruchbeständigkeit als auch die Wärmeleitfähigkeit in einer Konfiguration gleichzeitig zu verbessern, die nur ein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthält.
Test 5: Beziehung zwischen dem Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials (VSN1395) und der dielektrischen Durchbruchspannung
Beispiel 8
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass T-0, das kein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthielt, und TC-1 bis TC-4, die VSN1395 als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthielten, als eine Beschichtungslösung für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer verwendet wurden, und der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die das Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials in der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn und die dielektrische Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit betreffen, sind in 8 gezeigt, Hier werden Ausführungsformen, bei denen das Compoundierverhältnis des anisotrop wärmeleitfähigen Materials 0 % oder 100 % beträgt, als Bezugsbeispiele verwendet.
Ergebnisse
Wie aus 8 zu sehen, wurde bestätigt, dass, verschieden zu den Ergebnissen von Test 4, auch wenn das anisotrop wärmeleitfähige Material VSN1395 ist, die Leistung in Bezug auf sowohl die dielektrische Durchbruchbeständigkeit als auch die Wärmeleitfähigkeit auf gleiche Weise wie die Ergebnisse von Test 3 (wobei ein anisotrop wärmeleitfähiges Material ein Material auf Basis von P003 ist) unter Verwendung der isotrop wärmeleitfähigen Aggregate in Kombination erhöht werden können.
Test 6: Beziehung zwischen der Dicke und der dielektrischen Durchbruchspannung in der wärmeleitfähigen Bahn des Einkomponentensystems, das nur isotrop wärmeleitfähige Aggregate enthält, und des Gemisch-Komponentensystems, das ein Gemisch von isotrop wärmeleitfähigen Aggregaten und anisotrop wärmeleitfähigem Material enthält.
Beispiel 9
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass TA-2 bis TA-7, die P003 als ein anisotrop wärmeleitfähiges Material enthielten, als eine Beschichtungslösung für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer verwendet wurden, und der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde und dass die Dicke der wärmeleitfähigen Bahn auf 196 µm (TA-2 System), 207 µm (TA-3 System), 187 µm (TA-4 System), 190 µm (TA-5 System), 169 µm (TA-6 System) und 157 µm (TA-7 System) festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die die Dicke und die dielektrische Durchbruchspannung der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn betreffen, sind in 9 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass TA-0, das nur isotrop wärmeleitfähige Aggregate enthält, als eine Beschichtungslösung für einen wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer verwendet wurde, und dass der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde und dass die Dicke der wärmeleitfähigen Bahn auf 94 µm, 153 µm, 239 µm, 369 µm und 553 µm festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die die Dicke und die dielektrische Durchbruchspannung der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn betreffen, sind in 9 gezeigt.
Ergebnisse
Wie aus 9 zu sehen ist, wurde bestätigt, dass die Konfiguration von Beispiel 9, die einer Ausführungsform der wärmeleitfähigen Bahn der vorliegenden Offenbarung entspricht, höhere dielektrische Durchbruchbeständigkeit als die Konfiguration von Vergleichsbeispiel 3 zeigt, auch wenn die Dicke der wärmeleitfähigen Bahn gering ist.
Test 7: Beziehung zwischen der dielektrischen Durchbruchspannung und Wärmeleitfähigkeit in der wärmeleitfähigen Bahn, die isotrop wärmeleitfähige Aggregate und Aluminiumoxidpulver enthält
Vergleichsbeispiel 4
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass TD-1, das ein isotropes wärmeleitfähiges Material AA18 verwendet, als ein wärmeleitfähiges Material verwendet wurde, und der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die die Wärmeleitfähigkeit und die dielektrische Durchbruchspannung der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn betreffen, sind in 10 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 5
Eine wärmeleitfähige Bahn wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass TE-1, das ein isotrop wärmeleitfähiges Material AA1.5 verwendet, als ein wärmeleitfähiges Material verwendet wurde, und dass der aufgebrachte Druck auf 3 MPa festgelegt wurde. Die Ergebnisse, die die Wärmeleitfähigkeit und die dielektrische Durchbruchspannung der erhaltenen wärmeleitfähigen Bahn betreffen, sind in 10 gezeigt.
Ergebnisse
Wie aus 10 zu sehen ist, wurde bestätigt, dass wenn kugelförmiges Aluminiumoxid, das ein isotrop wärmeleitfähiges Material ist, als ein wärmeleitfähiges Material verwendet wird, die Leistung in Bezug auf sowohl die Wärmeleitfähigkeit als auch die dielektrische Durchbruchspannung der wärmeleitfähigen Bahn nicht verbessert werden kann.
Für den Fachmann ist zu erkennen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele auf verschiedene Weise ohne Abweichen von den Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung modifiziert werden können. Zusätzlich ist für den Fachmann zu erkennen, dass verschiedene Verbesserungen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung ohne Abweichen von Sinn und Bereich der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5036696 B [0003, 0004]
US 2012/0114905 [0037]

Claims

Ein wärmeleitfähiger Bahn-Vorläufer, umfassend isotrope wärmeleitfähige Aggregate in denen anisotrope wärmeleitfähige Primärteilchen aggregiert sind, ein anisotropes wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den Aggregaten gebildet wird, und ein Bindemittelharz; wobei bei Aufbringen eines Drucks von 3 bis 12 MPa auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer mindestens einige der isotropen wärmeleitfähigen Aggregate kollabieren.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß Anspruch 1, wobei die isotropen wärmeleitfähigen Aggregate eine Porosität von mehr als 50 % aufweisen.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer 12,5 bis 57,5 Vol-% der isotropen wärmeleitfähigen Aggregate und 2,5 bis 37,5 Vol-% des anisotropen wärmeleitfähigen Materials enthält.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine durchschnittliche Teilchengröße der isotropen wärmeleitfähigen Aggregate nicht weniger als 50 µm beträgt und eine durchschnittliche Hauptachsenlänge des anisotropen wärmeleitfähigen Materials 1 bis 9 µm beträgt.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das anisotrope wärmeleitfähige Material mindestens Eines ist, ausgewählt aus anisotropen wärmeleitfähigen Primärteilchen und Sekundärteilchen, die derart aggregiert sind, dass anisotrope wärmeleitfähige Primärteilchen anisotrope Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß Anspruch 5, wobei die Primärteilchen der isotropen wärmeleitfähigen Aggregate mindestens 1,5-mal größer sind als die anisotropen wärmeleitfähigen Primärteilchen oder Sekundärteilchen.
Der wärmeleitfähige Bahn-Vorläufer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die isotropen wärmeleitfähigen Aggregate und das anisotrope wärmeleitfähige Material Primärteilchen aus Bornitrid enthalten.
Eine wärmeleitfähige Bahn, gebildet aus dem wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 beschrieben, wobei die wärmeleitfähige Bahn eine Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als 4 W/m·K und eine dielektrische Durchbruchspannung von nicht weniger als 5,0 kV aufweist.
Die wärmeleitfähige Bahn gemäß Anspruch 8, umfassend einen Abschnitt bei dem mehrere kollabierte Primärteilchen aus den isotropen wärmeleitfähigen Aggregaten lokal aggregiert sind, und einen Abschnitt, bei dem mehrere der anisotropen wärmeleitfähigen Materialien lokal aggregiert sind.
Ein Herstellungsverfahren für eine wärmeleitfähige Bahn, umfassend: Herstellen eines Gemisches, enthaltend isotrope wärmeleitfähige Aggregate in denen anisotrope wärmeleitfähige Primärteilchen aggregiert sind, ein anisotropes wärmeleitfähiges Material, das nicht aus den Aggregaten gebildet wird, und ein Harzbindemittel; Bilden eines wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufers unter Verwendung des Gemisches; und Bilden einer wärmeleitfähigen Bahn durch Aufbringen eines Drucks von mindestens 3 MPa auf den wärmeleitfähigen Bahn-Vorläufer.