環(huán)氧樹脂基高導(dǎo)熱絕緣復(fù)合膠膜的研究.pdf

1、導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料作為一種熱管理材料,廣泛應(yīng)用在高頻微電子設(shè)備中,對于保證元器件正常運行,提高使用壽命具有重要作用。
　　本論文以環(huán)氧樹脂為基體,單一種類氮化鋁(AlN)和六方氮化硼(h-BN)為填料,通過硅烷偶聯(lián)劑(KH550)對填料進行表面處理、丁腈橡膠(CTBN)對基體進行增韌改性來提高基體與顆粒間的潤濕性及膠膜的易加工性,并采用數(shù)值仿真和實驗相結(jié)合,分別設(shè)計、制備了AlN/EP高導(dǎo)熱絕緣膠膜和BN/EP高導(dǎo)熱絕緣膠膜,

2、并對其性能進行了表征。
　　論文首先研究了氮化鋁(AlN)填充量、雙粒度級配填充對 AlN/EP高導(dǎo)熱絕緣膠膜的影響。采用ANSYS軟件,對隨機排布的AlN顆粒填充型環(huán)氧樹脂基導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能進行有限元仿真,研究了AlN顆粒數(shù)量、級配填充對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響規(guī)律,獲得最優(yōu)化的填料配方設(shè)計方案,最后通過實驗驗證了導(dǎo)熱模擬結(jié)果的有效性。研究發(fā)現(xiàn),膠膜熱導(dǎo)率隨填料含量的增加不斷增大;同一填充量下,隨著小顆粒含量的增大熱導(dǎo)率先增

3、大后減小,在總填充量60wt％,大小顆粒比為4:6時達(dá)到最大值,1.373W/m·k,比純EP提高了近7倍。隨著填料的增加,膠膜的介電性能有所下降,但介電常數(shù)均小于7,符合適用條件;填料增加過程中,剝離強度先增大后減小;差熱分析顯示,填料的加入提高了基體的熱穩(wěn)定性,膠膜350°C以內(nèi),TG變化很小。
　　其次,研究了氮化硼(BN)填充量、雙粒度級配填充對BN/EP高導(dǎo)熱絕緣膠膜的影響。在較低填充量下,導(dǎo)熱粒子被基體樹脂分割包覆,導(dǎo)

4、熱絕緣膠膜熱導(dǎo)率變化不大,隨氮化硼含量增加,填料粒子在導(dǎo)熱絕緣膠膜中逐步形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈,熱導(dǎo)率增加,實驗中所得膠膜在填充量40wt%時可達(dá)到0.876W/m·K,優(yōu)于其他文獻(xiàn)、報道中的0.5-0.8。同一填充量下,由于所選大小顆粒粒徑相差懸殊,大顆粒粒徑接近薄膜厚度,起到貫穿作用,對材料熱導(dǎo)率影響很大,而小顆?；緦?dǎo)熱性沒有貢獻(xiàn),故而為得到更好的導(dǎo)熱絕緣膠膜,還需對薄膜填料尺寸進行優(yōu)化。膠膜的介電性能良好,在1MHZ下的介電常數(shù)小于7;