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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01469/
• 关键词: 静電吸着法; 六方晶窒化ホウ素; 熱可塑性ポリイミド; 放熱性コンポジット絶縁材料; 放熱性と電気特性; コンポジット材料; 放熱性; 電気絶縁性; 放熱絶縁板; 電気的特性; 放熱特性

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。

The development of new materials is urgent. When the study was conducted, the preparation method was simplified, the characteristics of thermoplastic polymer materials were characterized, and the exothermic polymer insulation plates were prepared by electrostatic adsorption method. The purpose of this study is to create a thermal insulation plate suitable for use in an automobile with high performance requirements, such as strength, thermal conductivity, physical properties, and the relationship between thermal conductivity and thermal conductivity. The main result is the following. (1) Finite element method is used to calculate the numerical value of heat conduction: Comparison of measured thermal conductivity and numerical calculation results of samples with hBN particle size ranging from small to medium for CMP13 sample to large to medium for CMP45 sample For example, if the hBN content is low, the alignment will be high. (2) Copper plate adhesion strength evaluation: copper plate adhesion strength evaluation The adhesion strength of CMP samples is higher than that of CMV samples due to the parallel alignment of hBN particles. (3) Current charge integration method for measurement of mobile and accumulated charge amount: thick and thin, parallel alignment, CMP sample mobile and accumulated charge amount, vertical alignment, CMV sample mobile and accumulated charge amount, conductivity, short and thick. (4) Evaluation of the alignment of hBN by XRD: Evaluation of X-ray reflection on the surface of hBN by XRD. The results of the X-ray reflection are as follows: