Improvement Performance of Thermal Conductive Composite Insulating Material Using Electrostatic Adsorption Method

静电吸附法改善导热复合绝缘材料性能

基本信息

批准号：
22H01469
负责人：
村上義信
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

低コスト化による薄板化などの要求からセラミックスに変わる放熱特性と絶縁特性の両方の特性を兼ね備えた新たなる材料の開発が急務となっている。当該研究では製法が簡単、スケールアップも用意、熱可塑性高分子においてもコンポジット材料の作製ができるなどの特徴をもつ静電吸着法を用いて放熱コンポジット絶縁板を作製した。絶縁破壊の強さ、熱伝導率などの物性、ならびにそれらの相互関係等も明らかにし、最も要求性能が高い自動車用パワーモジュールにも適用可能な放熱コンポジット絶縁板を静電吸着法を用いて創製することが当該研究の目的である。主な成果以下の通り。（１）有限要素法を用いた熱伝導の数値計算：コンポジット試料の熱伝導率の実測値と数値計算結果を比較検討した結果、hBNの粒径が小さいCMP13試料においては概ね両者は一致するものの、hBNの粒径が大きいCMP45試料においては、実測値においては配向に傾きがあること(低hBN含有率)やパーコレーションの影響(高hBN含有率)などから両者の差は大きくなることがわかった。（２）銅板との接着強度の評価：コンポジット試料と銅板との接着強度をプリンカップ試験を用いて評価した。hBN粒子が厚さに対して平行に配向しているCMP試料の接着強度は垂直に配向しているCMV試料のそれに比べ、アンカー効果により高くなる。（３）電流電荷積分法による移動・蓄積電荷量の測定：厚さに対してhBNが平行に配向したCMP試料の移動・蓄積電荷量は垂直に配向したCMV試料のそれに比べ、伝導パスが短くなるため、多くなることがわかった。（４）XRDを用いたhBNの配向度合いの評価：XRDを用いてコンポジット試料表面におけるX線回折を評価した。その結果、X線回折によりhBNの配向度合をある程度評価することができるとこが分かった。

由于需求降低，因此迫切需要开发将散热和绝缘特性结合起来的新材料。在这项研究中，使用静电吸附方法制造了散热的复合绝缘板，该方法具有易于制造，能够扩展并能够使用热塑性聚合物制造复合材料的特征。这项研究的目的是阐明介电分解，导热率和这些分解的物理特性及其相互关系的强度，并创建一个可以使用静电吸附方法应用于最苛刻的自动动力模块。主要结果如下：（1）使用有限元方法对热导率的数值计算：我们比较并检查了复合样品的热导率的实际测量值与数值计算结果。尽管两者在具有较小HBN粒径的CMP13样品中通常是一致的，而在具有较大HBN粒径的CMP45样品中，两者之间的差异很大，这是由于方向倾斜（低HBN含量）和渗透效果（高HBN含量）（高HBN含量）。（2）评估与铜板的键强度：使用布丁杯测试评估复合样品和铜板之间的键强度。与垂直定向的CMV样品相比，由于锚固效应，HBN颗粒与厚度平行的CMP样品的粘附强度更高。（3）通过当前电荷积分方法测量移动和累积的充电量：发现与厚度平行的HBN的CMP样品的移动和累积充电量更大，因为传导路径比垂直方向的CMV样品短。（4）使用XRD：XRD评估HBN的方向程度，用于评估复合样品表面上的X射线衍射。结果，发现可以通过X射线衍射在一定程度上评估HBN的方向程度。