TW202022083A - 熱傳導性油灰組成物、使用該熱傳導性油灰組成物之熱傳導性薄片以及散熱構造體 - Google Patents
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Abstract
熱傳導性油灰組成物係含有:基礎聚合物,係含有具有羥基之液狀聚合物作為主要成分;以及熱傳導填料。熱傳導填料含量相對於基礎聚合物100質量份為500質量份以上至3000質量份以下。
Description
本發明係關於一種熱傳導性油灰組成物、使用該熱傳導性油灰組成物之熱傳導性薄片以及散熱構造體。
隨著二次電池模組之高能量化、或電子電路基板之元件的高密度化,該等二次電池模組、電子電路基板等發熱物品所產生的熱量增加,作為該熱有效散出之手段係使用熱傳導薄片。
另一方面,相對於寒冷地帶等所使用之二次電池模組、電子電路基板等,在二次電池模組、電子電路基板工作前需暫時加溫,此時,需要使外部(加熱器等)的熱有效率地傳遞至二次電池模組、電子電路基板。
與此同時,近年來,為了增大與二次電池模組或電子電路基板表面的接觸面積而提高熱傳導性(散熱性、賦熱性),故開發提高熱傳導薄片的柔軟性(例如專利文獻1以及專利文獻2)。
又,為了排除因透過熱傳導薄片而對電子機器有不需要的導通,而於電子機器與熱傳導薄片之間設置絕緣層。例如,專利文獻3以及專利文獻4已揭示於熱傳導薄片兩側分別積層絕緣薄片,以該等絕緣薄片夾住熱傳導薄片並密封而形成複合薄片,將複合薄片使用作為鋰離子二次電池模組之熱傳導部件。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本特開2017-141443號公報。
專利文獻2:日本特開2017-069341號公報。
專利文獻3:國際公開第2017/159527號。
專利文獻4:國際公開第2017/159528號。
本發明為一種熱傳導性油灰組成物,係含有具有羥基之液狀聚合物作為主要成分之基礎聚合物、以及熱傳導填料;前述熱傳導填料含量相對於前述基礎聚合物100質量份為500質量份以上至3000質量份以下。
本發明為一種熱傳導性薄片,係將本發明之熱傳導性油灰性組成物成形為薄片狀。又,本發明為一種散熱構造體,係將本發明之熱傳導性薄片貼設於發熱物品表面。
以下詳細說明實施形態。
(實施形態1)
實施形態1之熱傳導性油灰組成物含有:非交聯基礎聚合物,係含有具有羥基之液狀聚合物(以下稱為「液狀聚合物A」)作為主要成分之基質所形成以及熱傳導填料,係分散於前述基質亦即基礎聚合物。此外,熱傳導填料含量相對於基礎聚合物100質量份為500質量份以上至3000質量份以下。
根據實施形態1之熱傳導性油灰組成物,基礎聚合物含有液狀聚合物A作為主要成分,故能維持在油灰性狀,且可含有大量熱傳導填料,此外,熱傳導填料含量相對於基礎聚合物100質量份為500質量份以上至3000質量份以下,藉此能夠追隨發熱物品表面形狀而變形,並能夠獲得高熱傳導性(散熱性、賦熱性)。在此,本案中的「液狀聚合物」是指常溫、常壓(25℃、1大氣壓)下為液狀的聚合物。
基礎聚合物係含有液狀聚合物A作為主要成分。因此,基礎聚合物中的液狀聚合物A含量為50質量%以上,較佳為80質量%以上,更佳為90質量%以上,最佳為100質量%。又,基礎聚合物可含有液狀聚合物A以外之不具有羥基之液狀聚合物(以下稱為「液狀聚合物B」)作為副成分,又,可含有其他聚合物。
液狀聚合物A雖具有羥基,但以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性以及高熱傳導之觀點來看,較佳為烴的基本骨架以羥基修飾者。烴的基本骨架並無特別限定,可舉例如飽和烴、不飽和烴、脂環式烴以及芳香族烴等。具體而言可舉例如聚丁二烯、聚異戊二烯、聚乙烯或聚丙烯、或乙烯/丙烯共聚物等聚烯烴等。烴的基本骨架較佳為含有該等中之一種或兩種以上。
以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性以及高熱傳導之觀點來看,液狀聚合物A中的羥基含量較佳為0.3mol/kg以上至3mol/kg以下,更佳為0.5mol/kg以上至2mol/kg以下。液狀聚合物A中的羥基含量是根據依照JIS K1557-1:2007所測得之羥基價數,由下式(1)計算所得。
(式1)
羥基含量(mol/kg)=羥基價數(mgKOH/g)/A…(1)
(A:KOH之分子量)
以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性以及高熱傳導之觀點來看,液狀聚合物A在30℃下的黏度較佳為0.5Pa・s以上至100Pa・s以下,更佳為1.0Pa・s以上至90Pa・s以下。液狀聚合物A之黏度是按照JIS K2283:2000所測得。
以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性以及高熱傳導之觀點來看,液狀聚合物A之數平均分子量較佳為800以上至4000以下,更佳為1000以上至3500以下。液狀聚合物A之數平均分子量是根據ASTM D2503所測得。
羥基可修飾烴的基本骨架的末端,也可修飾烴的基本骨架的中間部,還可修飾烴的基本骨架的末端以及中間部兩者。以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性以及高熱傳導之觀點來看,羥基較佳為至少修飾烴的基本骨架的末端,更佳為修飾烴的基本骨架的末端及中間部雙方。
以羥基修飾烴的基本骨架末端之市售液狀聚合物A可舉例如日本曹達公司製NISSO-PB之G系列或GI系列,三菱化學公司製POLYTAIL等。以羥基修飾烴的基本骨架的末端以及中間部兩者之市售液狀聚合物A可舉例如出光興產公司製Poly bd、Poly ip、EPOL等。
液狀聚合物B較佳為以烴為基本骨架之聚合物,可舉例如環烷系聚合物、石蠟系聚合物、芳香族系聚合物等。液狀聚合物B較佳為含有該等中之一種或兩種以上,以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性及高熱傳導之觀點來看,更佳為含有石蠟系聚合物及/或芳香系聚合物。
市售環烷系聚合物可舉例如三共油化工業公司之SNH系列以及JAPAN SUN OIL公司製SUNTHENE系列等。市售石蠟系聚合物可舉例如日油公司製NA溶劑、出光興產公司製PW系列、JAPAN SUN OIL公司製SUNPAR系列、日本曹達公司製NISSO-PB之B系列或BI系列、日油公司製日油聚丁烯系列以及JXTG Nippon Oil & Energy公司製日石聚丁烯系列等。市售芳香族系聚合物可舉例如JSO AROMA 790等。
基礎聚合物中,液狀聚合物B含量為50質量%以下,較佳為20質量%以下,更佳為10質量%以下。
熱傳導填料可舉例如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、氧化鋅、氧化矽、氧化鈦等金屬氧化物;氫氧化鋁等金屬氫氧化物、氮化鋁、氮化硼、氮化矽等金屬氮化物;金、銀、銅、鋁、鎢、鈦、鎳、鐵等金屬以及該等兩種以上之合金;石墨(graphite)、碳纖維、富勒烯、石墨烯、碳奈米管等碳化合物等。熱傳導填料較佳為含有該等中之一種或兩種以上,更佳為含有金屬氧化物、金屬氫氧化物以及金屬氮化物中之一種或兩種以上,又更佳為含有氧化鋁。以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性以及高熱傳導之觀點來看,熱傳導填料之形狀較佳為球狀或圓板狀。球狀熱傳導填料可藉由矽烷耦合劑等之表面處理而於表面具有乙烯基、環氧基、胺基、甲基丙烯酸基、異氰酸酯基以及巰基等有機官能基。前述有機官能基較佳為含有該等中之一種或兩種以上,更佳為含有乙烯基、胺基以及甲基丙烯酸基中之一種或兩種以上。
以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性以及高熱傳導之觀點來看,熱傳導填料之平均粒徑(d50
)較佳為0.5μm以上至100μm以下,更佳為3μm以上至80μm以下,又更佳為5μm以上至60μm以下。該前述平均粒徑(d50
)係以庫爾特計數法所測得。以相同觀點來看,熱傳導填料之粒度分佈較佳為具有複數個峰值。因此,較佳為含有平均粒徑(d50
)相異之複數種熱傳導填料。熱傳導填料含有平均粒徑(d50
)相異之兩種時,例如較佳為小徑側之峰值為0.3μm以上至10μm以下範圍且大徑側之峰值為20μm以上至100μm以下。熱傳導填料含有平均粒徑(d50
)相異之三種時,較佳為小徑側之峰值為0.1μm以上至1μm以下範圍、中間徑之峰值為1μm以上至60μm以下範圍、大徑側之峰值為10μm以上至100μm以下(但大徑之d50
>中間徑之d50
)。
實施形態1之熱傳導性油灰組成物中,熱傳導填料含量相對於基礎聚合物100質量份為500質量份以上至3000質量份以下,但以獲得熱傳導性油灰組成物之優異形狀追隨性以及高熱傳導之觀點來看,較佳為800質量份以上至2700質量份以下,更佳為1000質量份以上至2600質量份以下,又更佳為1000質量份以上至2500質量份以下,又再更佳為1200質量份以上至2400質量份以下。
實施形態1之熱傳導性油灰組成物可另外含有膨土等黏度調節劑等。
實施形態1之熱傳導性油灰組成物按照JIS H7903:2008在測量溫度33℃下測得之熱傳導率(穩定單向熱流比較法(SCHF))較佳為2W/m・K以上,更佳為5W/m・K以上。
作為實施形態1之熱傳導性油灰組成物之硬度指標,按照JIS A5752:1994在測量溫度23±3℃下之軟度較佳為40以上,更佳為50以上。
實施形態1之熱傳導性油灰組成物在測量溫度23±3℃下以壓縮荷重變化量為15N/min將厚度2.0mm之邊長1cm正方形片壓縮至厚度0.5mm(75%壓縮)所需荷重(以下稱為「壓縮反作用力」)較佳為90N以下,更佳為70N以下。
能夠以前述熱傳導率值乘以前述軟度值的數值作為指標,評價實施形態1之熱傳導性油灰組成物追隨發熱物品表面形狀變形而具有高熱傳導性(散熱性、賦熱性)之所謂整體散熱性能(賦熱性能)。其數值較佳為350以上至2000以下,更佳為1000以上至1800以下。
可於含有液狀聚合物A之基礎聚合物中摻配熱傳導填料,並藉由班柏立混合機、捏合機、行星混合器以及自轉公轉混合器等混練機進行混練,藉此即能夠製作前述實施形態1之熱傳導性油灰組成物。
藉由以擠出機擠出成形或以沖壓機(press)沖壓成形等公知成形方法將實施形態1之熱傳導性油灰組成物成形為薄片狀,藉此製作熱傳導性薄片。可將熱傳導性薄片裁切為因應發熱物品之適當大小,貼設於所求發熱物品表面,並賦予適當荷重,會追隨發熱物品表面形狀變形,以大面積與發熱物品表面接觸,而顯示高散熱性(或賦熱性)。熱傳導性薄片之厚度例如為0.1mm以上至20mm以下。
圖1A以及圖1B顯示散熱構造體一例亦即鋰離子二次電池模組10。前述鋰離子二次電池模組10係具有模組本體(發熱物品)11、以及實施形態1之熱傳導性油灰組成物成形為薄片狀之第一及第二熱傳導性薄片12。模組本體11具有複數個鋰離子二次電池111以及一對電池支架112。
複數個鋰離子二次電池111分別形成為圓柱狀,相互隔有間隔且並行設置。一對電池支架112分別形成為板狀,一個電池支架112設置於複數個鋰離子二次電池111之一端側,另一個電池支架112設置於該等的另一端側。於各電池支架112形成有底圓筒孔狀電池保持部112a,以便分別對應於複數個鋰離子二次電池111,將鋰離子二次電池111端部嵌合於前述電池保持部112a而將鋰離子二次電池111加以固定。在各電池保持部112a之底面部中央形成圓孔112b,且以電線透過前述圓孔112b與鋰離子二次電池111連接之方式構成。
以覆蓋並行設置之複數個鋰離子二次電池111外側之凹凸表面的方式設置有第一熱傳導性薄片12。如圖2所示,在裝設時係從外側押壓第一熱傳導性薄片12,藉此第一熱傳導性薄片12追隨複數個鋰離子二次電池111的表面形狀變形,並流入模組內部相互鄰接的鋰離子二次電池111之間,藉此以大面積地與鋰離子二次電池111接觸,從而能夠獲得高散熱性(或賦熱性)。
第二熱傳導性薄片12係以貼設於一對電池支架112中各個電池支架112之外側凹凸表面之方式設置。如圖3所示,在裝設時係從外側押壓第二熱傳導性薄片12,藉此使第二熱傳導性薄片12追隨電池支架112的表面形狀變形,並流入圓孔112b內,藉此與鋰離子二次電池111接觸,而能夠獲得高散熱性(或賦熱性)。
又,上述實施形態1中散熱構造體為鋰離子二次電池模組10,但不限定於此,散熱構造體亦可為電子電路基板等。散熱構造體為電子電路基板的情形,例如藉由將前述熱傳導性薄片貼設於高密度地設置有電阻、電容器、半導體元件、LED(Light Emitting Diode;發光二極體)等元件或配線之元件側凹凸表面、或將前述熱傳導性薄片貼設於設置有大量焊痕之內面側凹凸表面,亦即能夠獲得高散熱性(或賦熱性)。
[實施例1]
(熱傳導性油灰組成物)
製作以下實施例1-1至實施例1-6以及比較例1-1至比較例1-2之熱傳導性油灰組成物。使構成分別的顯示於表1-1。
>實施例1-1>
將聚丁二烯的末端以及中間部以羥基修飾之液狀聚合物(Poly bd R-45HT,出光興產公司製,羥基含量:0.83mol/kg,黏度(30℃):5Pa・s,數平均分子量:2800)、未以羥基修飾之聚丁二烯之液狀聚合物(HV-300,JXTG Nippon Oil & Energy公司製,黏度(30℃):23.3Pa・s,數平均分子量:1400)兩者以1:1之比例混合,而得未交聯混合聚合物,將前述未交聯混合聚合物作為基礎聚合物,相對於前述基礎聚合物100質量份摻配作為熱傳導填料之球狀氧化鋁(球狀氧化鋁:ALUNABEADS CB-A70,昭和電工公司製,平均粒徑(d50
):71μm,粒度分佈峰值數:1)1540質量份、球狀氧化鋁(球狀氧化鋁:ALUNABEADS CB-P40,昭和電工公司製,平均粒徑(d50
):40μm,粒度分佈峰值數:1)330質量份、以及球狀氧化鋁(多面體球狀高級氧化鋁AA-04,住友化學公司製,平均粒徑(d50
):0.5μm,粒度分佈峰值數:1)330質量份,以混練機混練,將藉此所調製之熱傳導性油灰組成物作為實施例1-1。又,熱傳導填料之合計摻配量相對於基礎聚合物100質量份為2200質量份。
>實施例1-2>
以聚丁二烯的末端以及中間部以羥基修飾之液狀聚合物(Poly bd R-45HT,出光興產公司製,羥基含量:0.83mol/kg,黏度(30℃):5Pa・s,數平均分子量:2800)作為基礎聚合物,相對於前述基礎聚合物100質量份摻配作為熱傳導填料之圓板狀氧化鋁(圓形狀氧化鋁:AS-40,昭和電工公司製,平均粒徑(d50
):12μm,粒度分佈峰值數:2)1400質量份、以及氧化鈦(FR-22,古河化學公司製,平均粒徑(d50
):12μm,粒度分佈峰值數:1)150質量份,以混練機混練,將藉此所調製之熱傳導性油灰組成物作為實施例1-2。又,熱傳導填料之合計摻配量相對於基礎聚合物100質量份為1550質量份。
>實施例1-3>
相對於基礎聚合物100質量份摻配作為熱傳導填料之球狀氧化鋁1700質量份,除此之外以與實施例1-2相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例1-3。
>實施例1-4>
使作為熱傳導填料之球狀氧化鋁之摻配量相對於基礎聚合物100質量份為1300質量份,除此之外以與實施例1-3相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例1-4。
>實施例1-5>
基礎聚合物僅使用聚異戊二烯的末端以及中間部以羥基修飾之液狀聚合物(Poly ip,出光興產公司製,羥基含量:0.83mol/kg,黏度(30℃):7.5Pa・s,數平均分子量:2500),除此之外以與實施例1-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例1-5。
>實施例1-6>
基礎聚合物僅使用聚烯烴的末端以及中間部以羥基修飾之液狀聚合物(EPОL 出光興產公司製,羥基含量:0.9mol/kg,黏度(30℃):75Pa・s,數平均分子量:2500),除此之外以與實施例1-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例1-6。
>比較例1-1>
熱傳導填料使用圓板狀氧化鋁(圓形狀氧化鋁:AS-40,昭和電工公司製,平均粒徑(d50
):12μm,粒度分佈峰值數:2),其摻配量相對於基礎聚合物100質量份為450質量份,除此之外以與實施例1-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為比較例1-1。
>比較例1-2>
熱傳導填料使用圓板狀氧化鋁(圓形狀氧化鋁:AS-40,昭和電工公司製,平均粒徑(d50
):12μm,粒度分佈峰值數:2),其摻配量相對於基礎聚合物100質量份為3100質量份,除此之外以與實施例1-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為比較例1-2。
(試驗方法)
>熱傳導率>
按照JIS H7903:2008以測量溫度33℃藉由穩定單向熱流比較法(SCHF),對實施例1-1至實施例1-6以及比較例1-1至比較例1-2分別測量了熱傳導率。
>軟度>
按照JIS A5752:1994以測量溫度23±3℃對實施例1-1至實施例1-6以及比較例1-1至比較例1-2分別測量了作為軟度指標之軟度。
>壓縮反作用力>
針對實施例1-1至實施例1-6以及比較例1-1比較例1-2,分別測量了將厚度2.0mm且邊長1cm的正方形試驗片壓縮至厚度0.5mm(75%壓縮)所需的荷重(測量溫度:23±3℃)。
(試驗結果)
於表1-2顯示試驗結果。根據表1-2可知,相較於比較例1-1至比較例1-2,實施例1-1至實施例1-6的熱傳導性較高。又,因充分柔軟而具有優異形狀追隨性,故整體散熱性能優異。
(實施形態2)
實施形態2之熱傳導性油灰組成物係含有液狀聚合物、氫氧化鋁以及膨土。氫氧化鋁以及膨土分散於液狀聚合物中。
液狀聚合物可舉例如液狀聚丁二烯、液狀聚異戊二烯、液狀聚丁烯、液狀乙烯/丙烯共聚物等液狀聚烯烴、液狀聚矽氧、液狀丙烯酸酯以及液狀胺甲酸乙酯等。液狀聚合物較佳為含有該等中之一種或兩種以上,更佳為含有液狀聚烯烴。以預防燃燒時產生鹵素氣體之觀點來看,液狀聚合物較佳為分子中不含有鹵元素。
液狀聚合物較佳為含有液狀聚丁二烯,也可僅以液狀聚丁二烯構成。又,液狀聚合物較佳為含有較低黏度之液狀聚丁二烯與高黏度之液狀聚丁烯的混合物,也可僅以該等液狀聚丁二烯與液狀聚丁烯的混合物構成。液狀聚合物含有液狀聚丁二烯與液狀聚丁烯的混合物時,以提高阻燃性、賦予黏著性而提高與物品的密接性之觀點來看,液狀聚丁二烯含有量含量相對於液狀聚丁烯含量之質量比(液狀聚丁二烯含量/液狀聚丁烯含量)較佳為20/80以上至99/1以下,更佳為30/70以上至60/40以下。
液狀聚合物可與實施形態1同樣地含有具有羥基之液狀聚合物A、或含有液狀聚合物A以及不具有羥基之液狀聚合物B。
氫氧化鋁係賦予熱傳導性油灰組成物阻燃性的粒狀物。實施形態2之熱傳導性油灰組成物之阻燃性指標亦即氧指數較佳為50以上,更佳為65以上。以提高熱傳導性與軟度之觀點來看,氫氧化鋁之平均粒徑較佳為0.5μm以上至100μm以下,更佳為15μm以上至60μm以下。
以提高熱傳導性、對液狀聚合物的分散性以及阻燃性之觀點來看,氫氧化鋁之粒度分佈較佳為具有複數個峰值。因此,氫氧化鋁較佳為含有平均粒徑相異之複數個種類。具體而言,例如可以如此:以相對於氫氧化鋁A 100質量份,氫氧化鋁B為50質量份以上至200質量份以下之比例,含有作為氫氧化鋁之平均粒徑為10μm以上至100μm以下之氫氧化鋁A與平均粒徑10μm以下之氫氧化鋁B,氫氧化鋁之粒度分佈具有平均粒徑為10μm以上至100μm以下之第一峰值、及平均粒徑10μm以下之第二峰值。又,可以如此:含有作為氫氧化鋁中之平均粒徑為0.5μm以上且未滿10μm之氫氧化鋁X、平均粒徑為10μm以上且未滿30μm之氫氧化鋁Y以及平均粒徑為30μm以上至100μm以下氫氧化鋁Z中的兩種以上,例如,以相對於氫氧化鋁Y以及Z100質量份為50質量份以上至200質量份以下之比例含有氫氧化鋁X,氫氧化鋁之粒度分佈具有平均粒徑為30μm以上至100μm以下之第一峰值以及平均粒徑0.5μm以上且未滿30μm之第二峰值。
以提高熱傳導性以及加工性之觀點來看,實施形態2之熱傳導性油灰組成物中,氫氧化鋁含量相對於液狀聚合物100質量份為150質量份以上至1000質量份以下,較佳為400質量份以上至700質量份以下,更佳為450質量份以上至650質量份以下。
又,實施形態2之熱傳導性油灰組成物可含有氫氧化鋁以外之熱傳導填料。
膨土為以SiO2
與Al2
O3
為主要成分之各種蒙脫石(例如蒙脫石、氧化鎂蒙脫石、鐵蒙脫石、鐵氧化鎂蒙脫石、鋁膨潤石、氧化鋁鋁膨潤石、綠脫石、氧化鋁綠脫石、皂石、氧化鋁皂石、水輝石、鋅膨潤石、鉻膨潤石等)為主要成分之黏土類。膨土除了蒙脫石以外,還可含有蛋白石、石英長石、沸石、火山玻璃等。又,以提高於液狀聚合物的分散性之觀點來看,膨土較佳為含有Na、Ca、Mg等交換性鹼以有機胺取代亦即經過了有機化處理之有機膨土。
以提高熱傳導性與軟度之觀點來看,實施形態2之熱傳導性油灰組成物中,膨土含量相對於液狀聚合物100質量份為5質量份以上至20質量份以下,較佳為7質量份以上至15質量份以下,更佳為9質量份以上至13質量份以下。
實施形態2之熱傳導性油灰組成物按照JIS H7903:2008在測量溫度33℃所測得之熱傳導度(穩定單向熱流比較法(SCHF))較佳為0.5W/m・K以上,更佳為2.0W/m・K以上,又更佳為3.0W/m・K以上。
實施形態2之熱傳導性油灰組成物之軟度指標亦即按照JIS A5752:1994在測量溫度23±3℃下測得之針入量較佳為50mm以上,更佳為75mm以上,較佳為110mm以下。
於捏合機等混練機投入液狀聚合物、氫氧化鋁以及膨土,將混練加工溫度管理在20℃以上至80℃以下且使混練加工時間在30分鐘以上至60分鐘以下,在上述條件下進行混練,藉此能夠製作出前述實施形態2之熱傳導性油灰組成物。
根據以上構成之實施形態2之熱傳導性油灰組成物係含有液狀聚合物、氫氧化鋁以及膨土,氫氧化鋁含量相對於液狀聚合物100質量份為150質量份以上至1000質量份以下,且膨土含量相對於液狀聚合物100質量份為5質量份以上至20質量份以下,藉此在與所求物品接觸時,能夠追隨其表面形狀變形,故能夠與物品大面積地接觸,藉此能夠得到高散熱性(或賦熱性)。另外,氫氧化鋁亦作為阻燃劑發揮功能,故使用實施形態2之熱傳導性油灰組成物,能夠獲得高非鹵素阻燃性(氧指數65以上)。
藉由以擠出機擠出成形或以沖壓機沖壓成形等公知成形方法,將實施形態2之熱傳導性油灰組成物成形為薄片狀,藉此能夠製作出熱傳導性薄片。如果將如此熱傳導性薄片裁切為因應物品之適當大小,貼設於所求物品表面並賦予適當荷重,前述熱傳導性薄片會追隨物品表面形狀變形,以大面積與物品表面接觸而顯示高散熱性(或賦熱性)。熱傳導性薄片之厚度較佳為2mm以上,更佳為3mm以上,較佳為20mm以下,更佳為10mm以下。
在此,物品可舉例如二次電池模組或電子電路基板等。
使用圖1A、圖1B、圖2以及圖3說明使用實施形態2之熱傳導性油灰組成物之二次電池模組10。
如圖1A以及圖1B所示,前述二次電池模組10係具有模組本體11以及使實施形態2之熱傳導性油灰組成物成形為薄片狀而得到的第一及第二熱傳導性薄片12。模組本體11具有複數個二次電池111以及一對電池支架112。
複數個二次電池111分別形成為圓柱狀,相互隔有間隔且並行設置。一對電池支架112分別形成為板狀,一個電池支架112設置於複數個二次電池111之一端側,另一個電池支架112設置於前述等的另一端側。於各電池支架112形成有底圓筒孔狀電池保持部112a,以便分別對應於複數個二次電池111,將二次電池111端部嵌合於前述電池保持部112a而將二次電池111固定。在各電池保持部112a之底面部中央形成圓孔112b,且以電線透過前述圓孔112b與二次電池111連接之方式構成。
以覆蓋並行設置之複數個二次電池111外側之凹凸表面的方式設置有第一熱傳導性薄片12。在裝設時係從外側押壓第一熱傳導性薄片12,藉此如圖2所示,第一熱傳導性薄片12追隨複數個二次電池111的表面形狀變形,並流入模組內部相互鄰接的二次電池111之間,藉此以大面積地與二次電池111接觸,從而能夠獲得高散熱性(或賦熱性)。
第二熱傳導性薄片12係以貼設於一對電池支架112中各個電池支架112之外側凹凸表面之方式設置。在裝設時,從外側押壓第二熱傳導性薄片12,藉此而如圖3所示,第二熱傳導性薄片12追隨電池支架112的表面形狀變形,並流入圓孔112b內,藉此與二次電池111接觸,從而能夠獲得高散熱性(或賦熱性)。
電子電路基板之凹凸表面可舉例如高密度設置有電阻、電容器、半導體元件、LED等元件或配線之元件側表面、或設置大量焊接之內面側表面等。以如此方式在電子電路基板之凹凸表面貼設前述熱傳導性薄片,藉此可得高散熱性(或賦熱性)。
以上實施形態2中揭示以下發明。
>1>一種熱傳導性油灰組成物,係含有液狀聚合物、氫氧化鋁、及膨土,前述氫氧化鋁含量相對於前述液狀聚合物100質量份為150質量份以上至1000質量份以下,且前述膨土含量相對於前述液狀聚合物100質量份為5質量份以上至20質量份以下。
>2>如前述>1>所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述液狀聚合物含有液狀聚丁二烯、或含有液狀聚丁二烯與液狀聚丁烯的混合物。
>3>如前述>1>或>2>所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述氫氧化鋁之平均粒徑為0.5μm以上100μm以下。
>4>如前述>1>或>3>中任一項所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述氫氧化鋁之粒度分佈具有複數個峰值。
>5>如前述>1>或>4>中任一項所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述膨土含有交換性鹼被有機胺取代之有機膨土,亦即經過了有機化處理之有機膨土。
>6>一種熱傳導性薄片,係將如前述>1>或>5>中任一項所記載之熱傳導油灰性組成物成形為薄片狀。
>7>一種電池模組,係具有如前述>6>所記載熱傳導性薄片。
[實施例2]
(熱傳導性油灰組成物)
製作以下實施例2-1至實施例2-7以及比較例2-1至比較例2-2之熱傳導性油灰組成物。於表2-1顯示分別的構成。
>實施例2-1>。
以液狀聚丁二烯50質量份與液狀丁烯50質量份的混合物作為液狀聚合物,相對於前述液狀聚合物100質量份,摻配作為氫氧化鋁之平均粒徑為8μm之氫氧化鋁X170質量份、作為氫氧化鋁之平均粒徑27μm之氫氧化鋁Y170質量份、及作為氫氧化鋁之平均粒徑55μm之氫氧化鋁Z110質量份,並摻配交換性鹼被有機胺取代亦即經過了有機化處理之有機膨土11質量份,將混練加工溫度管理在20℃以上至80℃以下且以混練加工時間40分鐘,於容量2L之捏合機中進行混練,藉此調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例2-1。
>實施例2-2>
相對於液狀聚合物100質量份摻配氫氧化鋁Z310質量份,除此之外以與實施例2-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例2-2。
>實施例2-3>
以液狀聚丁二烯30質量份與液狀丁烯70質量份的混合物作為液狀聚合物,除此之外以與實施例2-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例2-3。
>實施例2-4>
以液狀聚丁二烯70質量份與液狀丁烯30質量份的混合物作為液狀聚合物,除此之外以與實施例2-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例2-4。
>實施例2-5>
以液狀聚丁二烯100質量份作為液狀聚合物,除此之外以與實施例2-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例2-5。
>實施例2-6>
以液狀聚丁二烯100質量份作為液狀聚合物,除此之外以與實施例2-2相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例2-6。
>實施例2-7>
相對於液狀聚合物100質量份,作為氫氧化鋁僅摻配500質量份的氫氧化鋁Z,除此之外以與實施例2-5相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為實施例2-7。
>比較例2-1>
不摻配膨土,除此之外以與實施例2-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為比較例2-1。
>比較例2-2>
不摻配氫氧化鋁,除此之外以與實施例2-1相同方式調製出了熱傳導性油灰組成物,並將其作為比較例2-2。
(試驗方法)
>加工性>
將實施例2-1實施例2-7以及比較例2-1至比較例2-2分別藉由擠出機而擠出成形,獲得厚度3mm之熱傳導性薄片時判定為A,無法獲得時判定為B。
>熱傳導度>
將實施例2-1實施例2-7以及比較例2-1至比較例2-2分別按照JIS H7903:2008以測量溫度33℃藉由穩定單向熱流比較法(SCHF)而測量了熱傳導度。
>軟度>
將實施例2-1至實施例2-7以及比較例2-1至比較例2-2分別按照JIS A5752:1994以測量溫度23±3℃而測量了軟度指標之針入量。
(試驗結果)
於表2-2顯示試驗結果。根據表2-2可知,實施例2-1至實施例2-7皆可獲得厚度3mm之熱傳導性薄片,且熱傳導度及軟度皆為高水準。另一方面,比較例2-1無法獲得厚度3mm之熱傳導性薄片,熱傳導度以及軟度皆為無法測定。比較例2-2獲得厚度3mm之熱傳導性薄片且具有充分軟度,但熱傳導度之水準較低。
(實施形態3)
圖3係顯示實施形態3之熱傳導性積層構造30。
實施形態3之熱傳導性積層構造30係具備絕緣層31、積層於前述絕緣層31上之薄片狀熱傳導性聚合物組成物32、以及積層於前述熱傳導性聚合物組成物32上之金屬層33。此外,熱傳導性聚合物組成物32係含有基礎聚合物以及熱傳導填料。又,絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的接觸表面係實施表面處理,前述表面處理係提高絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的密接性。
又,相較於將熱傳導薄片以直接接觸電子機器之方式設置的情形,若將熱傳導薄片透過絕緣層設置於電子機器上,則有散熱性較差的問題。但是,根據前述實施形態3之熱傳導性積層構造30,熱傳導性聚合物組成物32係含有基礎聚合物以及熱傳導填料,且絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的接觸表面係實施表面處理,由於前述表面處理係提高絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的密接性,因此會降低絕緣層與熱傳導性聚合物組成物間的界面熱阻。因此,即使在發熱物品與熱傳導性聚合物組成物32之間設置絕緣層31亦能夠獲得優異散熱性。推測其理由為:能夠抑制於絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的界面形成奈米尺寸級別的空洞,前述奈米尺寸級別的空洞會提高界面熱阻而降低熱傳導率。又,另外,在實施形態3之熱傳導性積層構造30下,能夠獲得熱傳導性聚合物組成物32對絕緣層31的高密接性。
絕緣層31可舉例如熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂之樹脂薄片、橡膠薄片等。以提高其與熱傳導性聚合物組成物32的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,絕緣層31較佳為熱塑性樹脂之樹脂薄片。前述熱塑性樹脂可舉例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、聚醯胺(PA)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等。絕緣層31之厚度例如為0.1mm以上至1.0mm以下。
以提高其與熱傳導性聚合物組成物32的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,較佳為:於絕緣層31實施之表面處理係以官能基修飾絕緣層31之與熱傳導性聚合物組成物32的接觸表面之處理。前述官能基可舉例如羥基、羧基、羰基、胺基、環氧基、含陽離子基、含陰離子基等。官能基較佳為含有前述等中之一種或兩種以上。絕緣層31表面之官能基較佳為含有與熱傳導性聚合物組成物32之基礎聚合物對應之合適者。例如熱傳導性聚合物組成物32之基礎聚合物含有具有羥基之聚合物時,絕緣層31表面之官能基較佳為含有羥基及/或胺基。又,熱傳導性聚合物組成物32之基礎聚合物含有聚矽氧時,絕緣層31表面之官能基較佳為含有乙烯基及/或丙烯基等。又,以羰基修飾之構成包括馬來酸酐改質等酸酐改質。以含陽離子基或含陰離子基修飾之構成係包括離子聚合物。
表面處理可舉例如電漿處理、火炎處理、電暈放電處理、臭氧吹氣處理、紫外線照射處理、塗層處理以及矽烷耦合劑處理等。表面處理較佳為含有該等中之一種或兩種以上,以提高絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,更佳為含有電漿處理及/或火炎處理。又,絕緣層31與發熱物品的接觸表面亦可實施相同之表面處理。
熱傳導性聚合物組成物32係含有基礎聚合物、及分散於前述基礎聚合物之熱傳導填料。熱傳導性聚合物組成物32較佳為熱傳導性油灰組成物。熱傳導性聚合物組成物32可另外含有有機膨土等黏度調節劑等。熱傳導性聚合物組成物32之厚度例如為0.1mm以上至20mm以下。
基礎聚合物較佳為含有液狀聚合物。基礎聚合物中,液狀聚合物含量較佳為50質量%以上,更佳為80質量%以上,又更佳為90質量%以上,最佳為100質量%。亦即,基礎聚合物較佳為含有液狀聚合物作為主要成分。
以提高熱傳導性聚合物組成物32與絕緣層31的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,液狀聚合物在30℃下的黏度較佳為0.5Pa・s以上至100Pa・s以下,更佳為1.0Pa・s以上至90Pa・s以下。液狀聚合物之黏度係按照JIS K2283:2000所測得。
以提高熱傳導性聚合物組成物32與絕緣層31的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,液狀聚合物之數平均分子量較佳為800以上至4000以下,更佳為1000以上至3500以下。液狀聚合物之數平均分子量係根據ASTM D2503所測得。
以提高熱傳導性聚合物組成物32與絕緣層31的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,液狀聚合物較佳為含有具有羥基之液狀聚合物A。以相同觀點來看,液狀聚合物A較佳為烴的基本骨架以羥基修飾者。烴的基本骨架並無特別限定、可舉例如飽和烴、不飽和烴、脂環式烴、芳香族烴等。具體而言,烴的基本骨架可舉例如聚丁二烯、聚異戊二烯、聚乙烯或聚丙烯或乙烯/丙烯共聚物等聚烯烴等。烴的基本骨架較佳為含有該等中之一種或兩種以上。
以提高熱傳導性聚合物組成物32與絕緣層31的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,液狀聚合物A中的羥基含量較佳為0.3mol/kg以上至3mol/kg以下,更佳為0.5mol/kg以上至2mol/kg以下。液狀聚合物A中的羥基含量係根據依照JIS K1557-1:2007所測得之羥基價數,由下式(1)計算。
羥基含量(mol/kg)=羥基價數(mgKOH/g)/A…(1)
(A:KOH之分子量)
羥基可修飾烴的基本骨架的末端,也可修飾烴的基本骨架的中間部,也可修飾烴的基本骨架的末端及中間部雙方。以提高熱傳導性聚合物組成物32與絕緣層31的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,羥基較佳為至少修飾烴的基本骨架的末端,更佳為修飾烴的基本骨架的末端及中間部雙方。
以羥基修飾烴的基本骨架末端之市售液狀聚合物A可舉例如日本曹達公司製NISSO-PB之G系列或GI系列、三菱化學公司製POLYTAIL。以羥基修飾烴的基本骨架的末端及中間部兩者之市售液狀聚合物A可舉例如出光興產公司製Poly bd、Poly ip、EPOL等。
基礎聚合物可含有液狀聚合物A以外之不具有羥基之液狀聚合物B。液狀聚合物B較佳為以烴為基本骨架之聚合物,可舉例如環烷系聚合物、石蠟系聚合物、芳香族系聚合物等。液狀聚合物B較佳為含有該等中之一種或兩種以上,以獲得熱傳導性聚合物組成物32之優異形狀追隨性及高熱傳導性之觀點來看,更佳為含有石蠟系聚合物及/或芳香系聚合物。
市售環烷系聚合物可舉例如三共油化工業公司之SNH系列、JAPAN SUN OIL公司製SUNTHENE系列等。市售石蠟系聚合物可舉例如日油公司製NA溶劑、出光興產公司製PW系列、JAPAN SUN OIL公司製SUNPAR系列、日本曹達公司製NISSO-PB之B系列或BI系列、日油公司製日油聚丁烯系列、JXTG Nippon Oil & Energy公司製日石聚丁烯系列等。市售芳香族系聚合物可舉例如JSO AROMA 790等。
基礎聚合物中,液狀聚合物B含量較佳為50質量%以下,更佳為20質量%以下,又更佳為10質量%以下。亦即,基礎聚合物含有液狀聚合物B時,較佳為含有前述液狀聚合物B作為副成分。又,基礎聚合物可含有使液狀材料藉由交聯等硬化之硬化物之類之液狀聚合物以外的聚合物。
熱傳導填料可舉例如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、氧化鋅、氧化矽、氧化鈦等金屬氧化物;氫氧化鋁等金屬氫氧化物、氮化鋁、氮化硼、氮化矽等金屬氮化物;金、銀、銅、鋁、鎢、鈦、鎳、鐵等金屬及該等兩種以上之合金;石墨(graphite)、碳纖維、富勒烯、石墨烯、碳奈米管等碳化合物等。熱傳導填料較佳為含有該等中之一種或兩種以上,更佳為含有金屬氧化物、金屬氫氧化物、及金屬氮化物中之一種或兩種以上,又更佳為含有氧化鋁。以提高熱傳導性聚合物組成物32與絕緣層31的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,熱傳導填料之形狀較佳為球狀或圓板狀。熱傳導填料可藉由矽烷耦合劑等之表面處理而於表面具有乙烯基、環氧基、胺基、甲基丙烯酸基、異氰酸酯基、巰基等有機官能基。前述有機官能基較佳為含有該等中之一種或兩種以上,更佳為含有乙烯基、胺基、以及甲基丙烯酸基中之一種或兩種以上。
以提高熱傳導性聚合物組成物32與絕緣層31的密接性而獲得優異散熱性之觀點來看,熱傳導填料之平均粒徑(d50
)較佳為0.5μm以上至100μm以下,更佳為3μm以上至80μm以下。前述平均粒徑(d50
)係以庫爾特計數法所測得。以相同觀點來看,熱傳導填料之粒度分佈較佳為具有複數個峰值。因此,熱傳導填料較佳為含有平均粒徑(d50
)相異之複數個種類。熱傳導填料含有平均粒徑(d50
)相異之兩種時,例如較佳為小徑側之峰值為0.3μm以上至10μm以下範圍且大徑側之峰值為20μm以上至100μm以下。熱傳導填料含有平均粒徑(d50
)相異之三種時,較佳為小徑側之峰值為0.1μm以上至1μm以下範圍、中間徑之峰值為1μm以上至60μm以下範圍、大徑側之峰值為10μm以上至100μm以下(但,大徑之d50
>中間徑之d50
)。
熱傳導性聚合物組成物32中,熱傳導填料含量相對於基礎聚合物100質量份較佳為500質量份以上至3000質量份以下,更佳為1000質量份以上至2600質量份以下,又更佳為1200質量份以上至2400質量份以下。
熱傳導性聚合物組成物32之按照JIS H7903:2008在測量溫度33℃所測得之熱傳導率(穩定單向熱流比較法(SCHF))較佳為2W/m・K以上,更佳為50W/m・K以上。
又,熱傳導性聚合物組成物32可為實施形態1或實施形態2之熱傳導性油灰組成物。
金屬層33可舉例如鋁、鐵、金、銀、銅、不鏽鋼等合金等金屬薄片。金屬層33之厚度例如為0.5mm以上至5mm以下。
實施形態3之熱傳導性積層構造30中,絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的密接性係在室溫下藉由熱傳導性積層構造30之絕緣層31將熱傳導性聚合物組成物32相對於接著面於垂直方向以1mm/min之速度剝離時,將絕緣層31表面之熱傳導性聚合物組成物32殘留量按照JIS K5600-5-6:1999之表1而分類,藉此評價。其密接性之分類較佳為0、1、2、或3,更佳為0、1、或2。又,JIS K5600-5-6:1999之表1之圖的白色部分相當於殘留的熱傳導性聚合物組成物32。
對積層絕緣層31、薄片狀熱傳導性聚合物組成物32以及金屬層33進行加熱及壓縮亦即進行層合加工,藉此能夠獲得實施形態3之熱傳導性積層構造30。又,於含有液狀聚合物之基礎聚合物摻配熱傳導填料並以捏合機等混練機混練,藉由以擠出機之擠出成形或以沖壓機之沖壓成形等公知成形方法將前述混練物成形為薄片狀,藉此能夠調製出薄片狀熱傳導性聚合物組成物32。
圖4係顯示使用實施形態3之熱傳導性積層構造30之散熱構造體40。
前述散熱構造體40中,實施形態3之熱傳導性積層構造30的構成為:使絕緣層31中與熱傳導性聚合物組成物32側相反側的面與發熱物品41面接觸,熱傳導性聚合物組成物32透過絕緣層31而設置於發熱物品41表面上。此外,散熱構造體40中,來自發熱物品41的熱透過絕緣層31傳導至熱傳導性聚合物組成物32後,再透過金屬層33散熱至外部。此時,實施形態3之熱傳導性積層構造30中絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的接觸表面係實施表面處理,前述表面處理係提高絕緣層31與熱傳導性聚合物組成物32的密接性,故該等間的界面熱阻能夠降低,藉此能夠得到優異散熱性。在此,具體之散熱構造體40可舉例如將具有複數個鋰離子二次電池之模組本體作為發熱物品41之鋰離子二次電池模組。
以上實施形態3中揭示以下發明。
>1>一種熱傳導性積層構造,係具備絕緣層、以及積層於前述絕緣層上之熱傳導性聚合物組成物,前述熱傳導性聚合物組成物含有基礎聚合物及熱傳導填料,前述絕緣層與前述熱傳導性聚合物組成物的接觸表面實施有表面處理,前述表面處理係提高前述絕緣層與前述熱傳導性聚合物組成物的密接性。
>2>如前述>1>所記載熱傳導性積層構造,其中前述表面處理係將前述絕緣層與前述熱傳導性聚合物組成物的接觸表面以官能基修飾之處理。
>3>如前述>2>所記載熱傳導性積層構造,其中前述官能基含有羥基、羧基、羰基、胺基、環氧基、含陽離子基、及含陰離子基中之一種或兩種以上。
>4>如前述>1>或>3>中任一項所記載之熱傳導性積層構造,其中前述表面處理含有電漿處理及/或火炎處理。
>5>如前述>1>或>4>中任一項所記載之熱傳導性積層構造,其中前述基礎聚合物含有液狀聚合物。
>6>如前述>5>所記載熱傳導性積層構造,其中前述液狀聚合物具有羥基。
>7>如前述>5>或>6>所記載熱傳導性積層構造,其中前述液狀聚合物之基本骨架含有聚丁二烯、聚異戊二烯、及聚烯烴中之一種或兩種以上。
>8>如前述>1>或>7>中任一項所記載之熱傳導性積層構造,其中前述熱傳導填料含有金屬氧化物、金屬氫氧化物、及金屬氮化物中之一種或兩種以上。
>9>如前述>8>所記載熱傳導性積層構造,其中前述熱傳導填料含有氧化鋁。
>10>一種散熱構造體,係使前述>1>或>9>中任一項所記載之熱傳導性積層構造中,將前述熱傳導性聚合物組成物透過前述絕緣層設置於發熱物品表面上。
>11>如前述>10>所記載散熱構造體,其中前述散熱構造體為鋰離子二次電池模組。
[實施例3]
(熱傳導性積層體)
製作以下實施例3-1至實施例3-4以及比較例3-1至比較例3-4之熱傳導性積層體。
>實施例3-1>
以聚丁二烯的末端及中間部以羥基修飾之液狀聚合物1(Poly bd R-45HT,出光興產公司製,羥基含量:0.83mol/kg,黏度(30℃):5Pa・s,數平均分子量:2800)作為基礎聚合物,相對於前述基礎聚合物100質量份,摻配熱傳導填料之球狀氧化鋁(球狀氧化鋁:ALUNABEADS CB-A70,昭和電工公司製,平均粒徑(d50
):71μm,粒度分佈峰值數:1)1540質量份,球狀氧化鋁(球狀氧化鋁:ALUNABEADS CB-P40,昭和電工公司製)平均粒徑(d50
):40μm,粒度分佈峰值數:1)330質量份、及球狀氧化鋁(多面體球狀高級氧化鋁AA-04,住友化學公司製,平均粒徑(d50
):0.5μm,粒度分佈峰值數:1)330質量份,以混練機混練,藉此調製熱傳導性聚合物組成物,將其成型為厚度2.0mm之薄片狀。
在厚度0.5mm之聚乙烯樹脂薄片之絕緣層一側表面實施電漿處理,將表面以羥基修飾。電漿處理係使用SAKIGAKE-Semiconductor公司製真空電漿裝置(RIE-S-200A),吹入氬氣後,導入以氬氣起泡之水,設電漿輸出為200W,設照射時間為5分鐘,於此條件下進行。在電漿處理前後確認聚乙烯樹脂薄片相對於水之接觸角從101°變成28°。又,以X射線光電子光譜法分析(ESCA)分析電漿處理後之聚乙烯樹脂薄片表面,確認產生C-O鍵結。
對絕緣層亦即聚乙烯樹脂薄片實施電漿處理後,以接觸實施前述電漿處理側的表面之方式將薄片狀熱傳導性聚合物組成物積層亦即進行層合加工,藉此製作出了熱傳導性積層體,並將其作為實施例3-1。
>實施例3-2>
基礎聚合物使用聚丁二烯的末端及中間部以羥基修飾之液狀聚合物2(Poly bd R-15HT,出光興產公司製,羥基含量:1.83mol/kg,黏度(30℃):1.5Pa・s,數平均分子量:1200),除此之外以與實施例3-1相同方式製作出了熱傳導性積層體,並將其作為實施例3-2。
>實施例3-3>
基礎聚合物使用聚異戊二烯的末端及中間部以羥基修飾之液狀聚合物3(Polyip 出光興產公司製,羥基含量:0.83mol/kg,黏度(30℃):7.5Pa・s,數平均分子量:2500),除此之外以與實施例3-1相同方式製作出了熱傳導性積層體,並將其作為實施例3-3。
>實施例3-4>
基礎聚合物使用聚丁二烯的末端及中間部以羥基修飾之液狀聚合物4(EPOL 出光興產公司製,羥基含量0.9mol/kg,黏度(30℃):75Pa・s,數平均分子量:2500),除此之外以與實施例3-1相同方式製作出了熱傳導性積層體,並將其作為實施例3-4。
>比較例3-1至比較例3-4>
絕緣層亦即聚乙烯樹脂薄片未實施電漿處理,除此之外以與實施例3-1至實施例3-4相同方式製作出了熱傳導性積層體,並分別將其作為比較例3-1至比較例3-4。
(試驗方法)
>熱傳導率>
將實施例3-1至實施例3-4以及比較例3-1至比較例3-4分別按照JIS H7903:2008以測量溫度33℃且藉由穩定單向熱流比較法(SCHF)而測得了熱傳導率。
>密接性>
針對實施例3-1至實施例3-4以及比較例3-1比較例3-4,分別在室溫下沿垂直於接著面的垂直方向以1mm/min之速度從絕緣層亦即聚乙烯樹脂薄片剝離熱傳導性聚合物組成物時,按照JIS K 5600-5-6:1999之表1將絕緣層表面之熱傳導性聚合物組成物殘留量分類為0、1、2、3、4、或5。又,JIS K 5600-5-6:1999之表1之圖的白色部分相當於所殘留的熱傳導性聚合物組成物。
(試驗結果)
於表3顯示試驗結果。由表3可知,儘管絕緣層未實施電漿處理之比較例3-1至比較例3-4與對絕緣層亦即聚乙烯樹脂薄片實施電漿處理之實施例3-1至實施例3-4都使用了相同熱傳導性聚合物組成物,但熱傳導率較高的是實施例3-1至實施例3-4。由此可知,相較於比較例3-1至比較例3-4,實施例3-1至實施例3-4之絕緣層與熱傳導性聚合物組成物間的界面熱阻較低。又,由密接性試驗可知,儘管比較例3-1至比較例3-4與實施例3-1至實施例3-4都使用了相同的熱傳導性聚合物組成物,但絕緣層與熱傳導性聚合物組成物的密接性較高的是實施例3-1至實施例3-4。
本發明對於熱傳導性油灰組成物、使用前述熱傳導性油灰組成物之熱傳導性薄片以及散熱構造體之技術領域有用。
10:鋰離子二次電池模組(散熱構造體)
11:模組本體(發熱物品)
111:鋰離子二次電池
112:電池支架
112a:電池保持部
112b:圓孔
12:熱傳導性薄片
30:熱傳導性積層構造
31:絕緣層
32:熱傳導性聚合物組成物
33:金屬層
40:散熱構造體
41:發熱物品
圖1A係實施形態1以及實施形態2之二次電池模組之立體圖。
圖1B係實施形態1以及實施形態2之二次電池模組之分解立體圖。
圖2係沿圖1A中的II-II線剖開之剖視圖。
圖3係沿圖1A中的III-III線剖開之剖視圖。
圖4係實施形態3之熱傳導性積層構造的剖視圖。
圖5係實施形態3之熱傳導性積層構造所構成散熱構造體的剖視圖。
無。
Claims (13)
- 一種熱傳導性油灰組成物,係含有具有羥基之液狀聚合物作為主要成分之基礎聚合物、以及熱傳導填料; 前述熱傳導填料含量相對於前述基礎聚合物100質量份為500質量份以上至3000質量份以下。
- 如請求項1所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述具有羥基之液狀聚合物之基本骨架係含有聚丁二烯、聚異戊二烯以及聚烯烴中之一種或兩種以上。
- 如請求項2所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述羥基至少修飾烴的基本骨架的末端。
- 如請求項1所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述具有羥基之液狀聚合物中的羥基含量為0.3mol/kg以上至3mol/kg以下。
- 如請求項1所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述基礎聚合物係含有不具有羥基之液狀聚合物作為副成分。
- 如請求項5所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述不具有羥基之液狀聚合物係含有環烷系聚合物、石蠟系聚合物以及芳香族系聚合物中之一種或兩種以上。
- 如請求項1所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述熱傳導填料係含有金屬氧化物、金屬氫氧化物以及金屬氮化物中之一種或兩種以上。
- 如請求項7所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述熱傳導填料係含有氧化鋁。
- 如請求項1所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述熱傳導填料之形狀為球狀或圓板狀。
- 如請求項1所記載之熱傳導性油灰組成物,其中前述熱傳導填料之粒度分佈係具有複數個峰值。
- 一種熱傳導性薄片,係如請求項1所記載之熱傳導性油灰性組成物成形為薄片狀而得者。
- 一種散熱構造體,係如請求項11所記載之熱傳導性薄片貼設於發熱物品表面而得者。
- 如請求項12所記載之散熱構造體,其中前述散熱構造體為鋰離子二次電池模組。
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