本文公開的主題涉及用于降低粘合性地粘結的基板的拉脫應力的方法和系統。

背景技術：

1、通常需要使用溶劑、熱量和/或大的機械力去除粘合性地粘結的基板。然而，由于設計限制(例如，不可接近的粘結層)和/或安全考慮(例如，對電池組件和/或此類電池組件內的電池單元的物理變形和/或損壞)，例如電動汽車中的電池組件等某些應用不允許使用此類方法。事實上，已知目前利用的用于從電池組件的表面去除粘合劑的技術至少在一些情況下會不可逆地損壞此類電池組件。對于半導體應用的情況，粘合劑或熱界面材料阻止了部件(例如硅芯片或微處理器)的檢修，因為粘合劑的高粘合強度容易造成損壞。而且，由于粘合劑/tim和基板之間的熱膨脹系數不同，此類粘合劑通常缺乏吸收應力并降低零件翹曲所需的低模量。此外，某些應用的性能要求需要使用有毒粘合劑，例如傳統的含異氰酸酯的氨基甲酸酯粘合劑。此類粘合性地粘結的基板(例如通常用于電池組件)的受限的可檢修性/可再加工性、性能和/或毒性清楚地表明迫切需要一種降低在粘合性地粘結的表面的分離過程中引起的拉脫應力的安全實用的方法。

技術實現思路

1、本公開的主題包括一種方法，相對于常規已知方法，該方法將拉脫應力(例如，在兩個粘合性地粘結的基板的分離過程中引起的應力，其與粘合強度直接相關)降低至少20％，同時還通過了環保循環，不會對組件的設計引入任何更改，并且使粘合劑配制物中任何可能的變化都最小化。在一些實施方案中，該方法能夠在兩個粘合性地粘結的基板的分離過程中將拉脫應力降低(例如)至少25％、至少50％、至少75％或超過80％。此外，該方法可使用現有的工業設施進行開展。

2、在示例性實施方案中，提供了一種用于將第一基板粘合性地粘結到第二基板以在第一基板和第二基板的分離過程中降低拉脫應力的方法，該方法包括：將第一粘合劑施加到第一基板的粘結區域的第一粘結區；將第二粘合劑施加到第一基板的粘結區域的第二粘結區，該第二粘合劑的粘合強度低于第一粘合劑的粘合強度；將第一基板壓靠在第二基板上；以及在第一基板和第二基板之間形成包含第一粘合劑和第二粘合劑的粘合劑粘結層。

3、在一些實施方案中，粘合劑粘結層通過將第一粘合劑和/或第二粘合劑至少部分地固化預定時間段而形成。

4、在該方法的一些實施方案中，粘結區域的第一粘結區為粘結區域的周界；并且粘結區域的第二粘結區位于由第一粘結區形成的周界內并由其界定，使得第二粘合劑至少部分地填充周界內的體積。

5、在該方法的一些實施方案中，第二粘合劑完全填充介于第一基板與第二基板之間的第二粘結區內的體積。

6、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑形成圍繞粘結區域的周界的連續且不間斷的層。

7、在該方法的一些實施方案中，粘結區域的第二粘結區為粘結區域的周界；并且粘結區域的第一粘結區位于由第二粘結區形成的周界內并由其界定，使得第一粘合劑至少部分地填充周界內的體積。

8、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑完全填充介于第一基板和第二基板之間的第一粘結區內的體積。

9、在該方法的一些實施方案中，第二粘合劑形成圍繞粘結區域的周界的連續且不間斷的層。

10、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑包含相同的雙組分粘合劑配制物；并且第一粘合劑具有不同于第二粘合劑的r:h比(樹脂比硬化劑)。

11、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑的交聯度大于第二粘合劑的交聯度。

12、在該方法的一些實施方案中，其中第二粘合劑包含未交聯的材料。

13、在該方法的一些實施方案中，較大的交聯度是由于第一粘合劑和第二粘合劑的r:h比不同。

14、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑的r:h比包括比第二粘合劑的r:h比相對更大比例的硬化劑，第二粘合劑的r:h比包括比第一粘合劑的r:h比相對更大比例的樹脂。

15、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑中的至少一者包含氨基甲酸酯、有機硅、丙烯酸和環氧樹脂基材料中的至少一種。

16、在該方法的一些實施方案中，第一基板包括熱源并且第二基板包括散熱部件；或者第二基板包括熱源并且第一基板包括散熱部件。

17、在該方法的一些實施方案中，熱源包括電池模塊和/或散熱部件包括冷卻板。

18、在該方法的一些實施方案中，電池模塊被配置為向電動車輛供電。

19、在該方法的一些實施方案中，熱源包括微處理器并且散熱部件包括蓋子和/或散熱片。

20、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑中的至少一者包含導熱填充樹脂組合物。

21、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑中的至少一者包含導熱間隙填充粘合劑。

22、在一些實施方案中，包括通過破壞由第一粘合劑和第二粘合劑形成的粘合劑粘結層，從而使第一基板與第二基板分離，其中，由于第二粘合劑的粘合強度較低，分離第一基板和第二基板所需的拉脫應力小于由第一粘合劑覆蓋整個粘結區域的情況下分離第一基板和第二基板所需的拉脫應力。

23、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑的粘合強度與將第一基板與第二基板分離所需的拉脫應力相關(例如，直接相關)。

24、在一些實施方案中，該方法包括用具有紫外(uv)光的光源照射第一粘合劑的至少一部分以解聚暴露于光源的第一粘合劑的至少一部分，使得第一粘合劑的粘合強度相對于第一粘合劑暴露于光源之前的粘合強度降低。

25、在一些實施方案中，該方法包括在第一粘合劑和/或第二粘合劑已經固化之后，將第一粘合劑和第二粘合劑暴露于高于預定軟化溫度的溫度以降低至少第一粘合劑的粘合強度，其中第一基板和第二基板中的一者包括熱源，并且其中軟化溫度在熱源的工作溫度范圍內。

26、在一些實施方案中，至少第一粘結區中的粘合劑是通過用紫外光照射而固化的粘合劑。

27、在該方法的一些實施方案中，第一粘結區中的粘合劑和第二粘結區中的粘合劑具有相當的粘合強度，但是當混合在一起時(例如，在第一粘結區和第二粘結區之間的區域)，將使得粘合劑具有更低或更高的粘合強度。

28、在該方法的一些實施方案中，相對于在相同區域(例如，在第一粘結區和第二粘結區兩者上)僅施加有單獨的粘合劑的拉脫應力，整個粘結區域上的拉脫應力降低至少50％。

29、在該方法的一些實施方案中，第一粘結區中的粘合劑和第二粘結區中的粘合劑是不同的單組分或雙組分粘合劑(例如，間隙填充物)。

30、在該方法的一些實施方案中，第一粘結區和/或第二粘結區中的粘合劑被配置為當向其施加(例如，直接施加)溶劑時溶脹。

31、在另一示例性實施方案中，提供了一種用于將第一基板粘合性地粘結到第二基板以降低在第一基板和第二基板的分離過程中的拉脫應力的系統，該系統包括：第一粘合劑，其施加在第一基板的粘結區域的第一粘結區上；和第二粘合劑，其施加在第一基板的粘結區域的第二粘結區上，第二粘合劑的粘合強度低于第一粘合劑的粘合強度；其中該系統被配置成使得第一基板和第二基板彼此壓靠以形成粘合劑粘結層，粘合劑粘結層包括在第一基板和第二基板之間的第一粘合劑和第二粘合劑。

32、在一些實施方案中，通過在預定的時間段至少部分地固化第一粘合劑和/或第二粘合劑形成粘合劑粘結層。

33、在該系統的一些實施方案中，粘結區域的第一粘結區為粘結區域的周界；并且粘結區域的第二粘結區位于由第一粘結區形成的周界內并由其界定，使得第二粘合劑至少部分地填充周界內的體積。

34、在該系統的一些實施方案中，第二粘合劑完全填充介于第一基板和第二基板之間的第二粘結區內的體積。

35、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑形成圍繞粘結區域的周界的連續且不間斷的層。

36、在該系統的一些實施方案中，粘結區域的第二粘結區為粘結區域的周界；并且粘結區域的第一粘結區位于由第二粘結區形成的周界內并由其界定，使得第一粘合劑至少部分地填充所述周界內的體積。

37、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑完全填充介于第一基板和第二基板之間的第一粘結區內的體積。

38、在該系統的一些實施方案中，第二粘合劑形成圍繞粘結區域的周界的連續且不間斷的層。

39、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑包含相同的雙組分粘合劑配制物；并且第一粘合劑具有不同于第二粘合劑的r:h比(樹脂比硬化劑)。

40、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑的交聯度大于第二粘合劑的交聯度。

41、在該系統的一些實施方案中，第二粘合劑包含未交聯的材料。

42、在該系統的一些實施方案中，較大的交聯度是由于第一粘合劑和第二粘合劑的r:h比不同。

43、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑的r:h比包括比第二粘合劑的r:h比相對更大比例的硬化劑，第二粘合劑的r:h比包括比第一粘合劑的r:h比相對更大比例的樹脂。

44、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑中的至少一者包含氨基甲酸酯、有機硅、丙烯酸和環氧樹脂基材料中的至少一種。

45、在該系統的一些實施方案中，第一基板包括熱源并且第二基板包括散熱部件；或者第二基板包括熱源并且第一基板包括散熱部件。

46、在該系統的一些實施方案中，熱源包括電池模塊和/或散熱部件包括冷卻板。

47、在該系統的一些實施方案中，電池模塊被配置為向電動車輛供電。

48、在該系統的一些實施方案中，熱源包括微處理器并且散熱部件包括蓋子和/或散熱片。

49、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑中的至少一者包含導熱填充樹脂組合物。

50、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑中的至少一者包含導熱間隙填充粘合劑。

51、在該系統的一些實施方案中，該系統被配置為通過破壞由第一粘合劑和第二粘合劑形成的粘合劑粘結層，從而使第一基板與第二基板分離；并且由于第二粘合劑的粘合強度較低，分離第一基板和第二基板所需的拉脫應力小于由第一粘合劑覆蓋整個粘結區域的情況下分離第一基板和第二基板所需的拉脫應力。

52、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑的粘合強度與將第一基板與第二基板分離所需的拉脫應力相關。

53、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑的至少一部分被配置為，當用具有紫外(uv)光的光源照射第一粘合劑的至少一部分以解聚暴露于光源的第一粘合劑的至少一部分時，使得第一粘合劑的粘合強度相對于第一粘合劑暴露于光源之前的粘合強度降低。

54、在該系統的一些實施方案中，該系統被配置為在第一粘合劑和/或第二粘合劑已經固化之后，當暴露于高于預定軟化溫度的溫度時，至少降低第一粘合劑的粘合強度；第一基板和第二基板中的一者包括熱源；并且軟化溫度在熱源的工作溫度范圍內。

55、在該系統的一些實施方案中，第一粘結區中的粘合劑和第二粘結區中的粘合劑具有相當的粘合強度，但是當混合在一起時(例如，在第一粘結區和第二粘結區之間的區域)，將使得粘合劑具有更低或更高的粘合強度。

56、在該系統的一些實施方案中，相對于在相同區域(例如，在第一粘結區和第二粘結區兩者上)僅施加有單獨的粘合劑的拉脫應力，整個粘結區域上的拉脫應力降低至少50％。

57、在該系統的一些實施方案中，第一粘結區域中的粘合劑和第二粘結區域中的粘合劑是不同的單組分或雙組分粘合劑(例如，間隙填充物)。

58、在該系統的一些實施方案中，第一粘結區和/或第二粘結區中的粘合劑被配置為當向其施加(例如，直接施加)溶劑時溶脹。

59、在另一示例性實施方案中，提供了一種用于將第一基板粘合性地粘結到第二基板以降低在第一基板和第二基板的分離過程中的拉脫應力的方法，該方法包括：將第一粘合劑施加到第一基板的粘結區域；將第二粘合劑施加到第一基板的粘結區域；將第一基板壓靠在第二基板上；以及在第一基板和第二基板之間形成包括第一粘合劑和第二粘合劑的粘合劑粘結層，其中粘合劑粘結層的粘合強度低于完全僅由第一粘合劑或僅由第二粘合劑形成的粘合劑粘結層的粘合強度。

60、在該方法的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑具有基本相似的粘合強度。

61、在該方法的一些實施方案中，當將第一基板壓靠在第二基板上時，第一粘合劑和第二粘合劑至少部分地混合在一起。

62、在一些實施方案中，該方法包括通過破壞由第一粘合劑和第二粘合劑形成的粘合劑粘結層，從而使第一基板與第二基板分離，其中由于粘合劑粘結層的粘合強度低于完全僅由第一粘合劑或僅由第二粘合劑形成的粘合劑粘結層的粘合強度，分離第一基板和第二基板所需的拉脫應力小于如果僅由第一粘合劑或僅由第二粘合劑覆蓋整個粘結區域時分離第一基板和第二基板所需的拉脫應力。

63、在另一示例性實施方案中，提供了一種用于將第一基板粘合性地粘結到第二基板以降低第一基板和第二基板的分離過程中的拉脫應力的系統，該系統包括：施加在第一基板的粘結區域上的第一粘合劑；和施加在第一基板的粘結區域上的第二粘合劑；其中該系統被配置成使得當第一基板和第二基板彼此壓靠時，在第一基板和第二基板之間形成包含第一粘合劑和第二粘合劑的粘合劑粘結層；并且其中粘合劑粘結層的粘合強度低于完全僅由第一粘合劑或僅由第二粘合劑形成的粘合劑粘結層的粘合強度。

64、在該系統的一些實施方案中，第一粘合劑和第二粘合劑具有基本相似的粘合強度。

65、在該系統的一些實施方案中，當第一基板壓靠第二基板時，第一粘合劑和第二粘合劑至少部分地混合在一起。

66、在該系統的一些實施方案中，該系統被配置為通過破壞由第一粘合劑和第二粘合劑形成的粘合劑粘結層，從而使第一基板與第二基板分離；并且由于粘合劑粘結層的粘合強度低于完全僅由第一粘合劑或僅由第二粘合劑形成的粘合劑粘結層的粘合強度，分離第一基板和第二基板所需的拉脫應力小于如果整個粘結區域僅由第一粘合劑或僅由第二粘合劑覆蓋時分離第一基板和第二基板所需的拉脫應力。

67、如本文所用，詞語“粘合劑”可用于指代用于機械和/或熱接合(例如，連接，如與每個基板直接接觸)至少兩個基板的交聯或未交聯的材料。因此，本文提及的任何和所有“粘合劑”可以包括但不一定限于任何粘結劑、化合物和/或材料；粘結劑、化合物和/或材料；熱固劑、化合物和/或材料；粘合劑、化合物、材料和/或復合材料；熱塑性試劑、化合物和/或材料；熱熔粘合劑、化合物和/或材料；配合劑(mating?agent)、化合物和/或材料；結構粘合劑、化合物和/或材料；密封劑、化合物和/或材料；粘合膜；界面材料；界面墊；和潤滑脂。上述列表還包括每個物質的導熱版本。如本文所用，術語“導熱的”是指具有至少1.0瓦每米-開爾文(w/mk)的導熱率的物質，并且優選至少2.0w/mk、至少3.0w/mk、至少4.0w/mk、至少5.0w/mk或至少6.0w/mk，例如但不限于此。此外，術語“導熱的”不包括本領域普通技術人員會斷定為熱絕緣體的材料(例如，通常用于通過抑制熱傳遞來保持溫度梯度)。

68、如本文所用，術語“樹脂”和“硬化劑”用于指雙組分系統(例如，雙組分材料或化合物，其可為粘合劑)的子成分，其中子成分的混合使雙組分系統固化。

69、如本文所用，術語間隙填充物旨在作為填充待粘結在一起的兩個或以上基板之間的間隙并且還在兩個或以上基板之間形成粘合性粘結的粘合劑，然而，在某些情況下，術語“間隙填充物”和“粘合劑”在本文中可以互換使用。

70、與傳統的、非圖案化的(例如，在粘合劑粘結層的截面具有連續的r:h比)導熱粘合劑相比，本文公開的示例性方法和系統極大地降低了檢修過程中電池組件的損壞，同時還能夠在使用中實現可靠的熱性能。盡管在本文中用基于有機硅的間隙填充物進行說明，但本文公開的示例性方法適用于其他的間隙填充化學物，例如氨基甲酸酯(多元醇/異氰酸酯)、環氧樹脂等。在本發明的一個實施方案中，本文公開的方法包括通過對施加在粘結區域的第一粘結區中的粘合劑和施加在粘結區域中的第二粘合區中的粘合劑使用不同比例的雙組分，從而使用任何雙組分粘合劑作為第一粘合劑和第二粘合劑。