環(huán)氧樹(shù)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(shí)產(chǎn)生的熱量，不能快速有效的散失掉，將會(huì)嚴(yán)重影響大功率LED的發(fā)光強(qiáng)度及使用壽命。隨著節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)政策的推行，人們對(duì)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(lái)越廣泛，其散熱問(wèn)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(wèn)題的一個(gè)突破點(diǎn)。層間粘接材料需要具有較高的熱導(dǎo)率、粘接強(qiáng)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(lái)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(shù)脂、二氧化硅/環(huán)氧樹(shù)脂、氮化硼/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。并分別用OLYMPUS_BX53光學(xué)顯微鏡、SEM、FTIR、粘接強(qiáng)度測(cè)試、熱導(dǎo)率測(cè)試、熱膨脹系數(shù)測(cè)試、介電常數(shù)測(cè)試等對(duì)制備的復(fù)合材料進(jìn)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(yùn)用Pal模型與Lewis-Nielsen模型計(jì)算理論熱導(dǎo)率值，結(jié)合熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)結(jié)果與SEM圖分析了范德瓦爾斯力對(duì)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(shù)脂粘接材料與基板材料一起，制備環(huán)氧樹(shù)脂多層復(fù)合材料，實(shí)驗(yàn)測(cè)試并研究了表面處理對(duì)于多層復(fù)合材料熱導(dǎo)率、粘接強(qiáng)度、界面耐溫性能及溫度對(duì)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(jì)算制

4、備的碳化硼/環(huán)氧樹(shù)脂、二氧化硅/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料熱導(dǎo)率時(shí)發(fā)現(xiàn)：隨著導(dǎo)熱微粉質(zhì)量分?jǐn)?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(qiáng)，實(shí)驗(yàn)中二氧化硅/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料和碳化硼/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率也相繼增加。通過(guò)對(duì)二氧化硅/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的SEM圖進(jìn)行分析，證實(shí)了我們對(duì)于復(fù)合材料熱導(dǎo)率機(jī)理的推斷是正確的。
　?、谕ㄟ^(guò)多次實(shí)驗(yàn)與性能測(cè)試，確定下來(lái)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(shí)驗(yàn)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(shù)脂復(fù)合材料熱導(dǎo)率要遠(yuǎn)高于未經(jīng)過(guò)表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的粘接強(qiáng)度要優(yōu)于沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。
　?、劢?jīng)過(guò)表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹(shù)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(yuǎn)高于未經(jīng)過(guò)表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹(shù)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)