環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料熱界面(TIM)的研究.pdf

1、大功率LED芯片在工作時產(chǎn)生的熱量，不能快速有效的散失掉，將會嚴重影響大功率LED的發(fā)光強度及使用壽命。隨著節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟政策的推行，人們對于綠色照明光源的需求與日俱增，使得大功率LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其散熱問題是固態(tài)照明領(lǐng)域必須攻克的一道難關(guān)。在大功率LED的多層結(jié)構(gòu)中，其層間粘接材料的低熱導(dǎo)率及界面處理情況成為改善其散熱問題的一個突破點。層間粘接材料需要具有較高的熱導(dǎo)率、粘接強度，較好的絕緣性能以及與被粘接材料相

2、匹配的熱膨脹系數(shù)，才能有效地改善大功率LED整體的散熱。
　　本文在分析和總結(jié)絕緣導(dǎo)熱粘接材料發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有的研究，采用硅烷偶聯(lián)劑及水浴加熱法來改善導(dǎo)熱微粉及層間材料的微觀與宏觀兩種界面，制備了碳化硼/環(huán)氧樹脂、二氧化硅/環(huán)氧樹脂、氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。并分別用OLYMPUS_BX53光學(xué)顯微鏡、SEM、FTIR、粘接強度測試、熱導(dǎo)率測試、熱膨脹系數(shù)測試、介電常數(shù)測試等對制備的復(fù)合材料進行了表征與分析。在有效介質(zhì)均

3、勻分布理論及傅里葉導(dǎo)熱理論的基礎(chǔ)上，運用Pal模型與Lewis-Nielsen模型計算理論熱導(dǎo)率值，結(jié)合熱導(dǎo)率實驗結(jié)果與SEM圖分析了范德瓦爾斯力對于復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響。在此基礎(chǔ)上，將制備的氮化硼/環(huán)氧樹脂粘接材料與基板材料一起，制備環(huán)氧樹脂多層復(fù)合材料，實驗測試并研究了表面處理對于多層復(fù)合材料熱導(dǎo)率、粘接強度、界面耐溫性能及溫度對耐久性能的影響。得到的主要結(jié)果如下：
　?、僭趹?yīng)用Pal模型與Lewis-Nielsen模型計算制

4、備的碳化硼/環(huán)氧樹脂、二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料熱導(dǎo)率時發(fā)現(xiàn)：隨著導(dǎo)熱微粉質(zhì)量分數(shù)的增加，導(dǎo)熱微粉之間的距離減小，范德瓦耳斯力的作用增強，實驗中二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和碳化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率也相繼增加。通過對二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的SEM圖進行分析，證實了我們對于復(fù)合材料熱導(dǎo)率機理的推斷是正確的。
　?、谕ㄟ^多次實驗與性能測試，確定下來最佳的導(dǎo)熱微粉表面處理方案。并用這種處理方法處理氮化硼導(dǎo)熱微粉。實驗結(jié)果表明：

5、經(jīng)表面處理后的氮化硼制備的氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料熱導(dǎo)率要遠高于未經(jīng)過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。與此同時，經(jīng)過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的粘接強度要優(yōu)于沒有經(jīng)過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
　?、劢?jīng)過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為粘接劑，與基板材料一起制備的三層復(fù)合材料，其熱導(dǎo)率遠高于未經(jīng)過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料、基板材料組成的三層復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。在光學(xué)顯微鏡下觀察氮化硼/環(huán)