導熱微粒燒結(jié)和復合材料取向?qū)Υ蠊β蔐ED散熱的影響.pdf

1、隨著LED的廣泛應(yīng)用，如何提高它的壽命是目前普遍關(guān)注的問題。由于LED的芯片在使用的過程中產(chǎn)生熱量，熱量的大量積累導致其壽命縮短，所以LED封裝材料的導熱系數(shù)低是影響其壽命的最大挑戰(zhàn)。因此LED封裝材料的導熱性能的改善，是亟待解決的難題。目前已有的解決封裝材料散熱問題的方法是將導熱微粒填充到聚合物中，制備高導熱的聚合物基復合材料。
　　聚合物基復合材料的導熱性能跟很多影響的因素有關(guān),主要分為導熱微粒和聚合物兩個方面的因素。導熱微粒

2、包括本身的導熱性能、形狀、大小、添加量、分散性、取向性、界面結(jié)合、界面面積、種類。聚合物包括導熱性能、取向性等。為了解決 LED封裝材料散熱問題，本課題以環(huán)氧樹脂為基體，分別以二氧化硅（SiO2）、碳化硅（SiC）為導熱微粒，制備了高比例導熱微粒陶瓷片和取向型高導熱聚合物基復合材料，其中高比例導熱微粒陶瓷片用在LED的陶瓷片上，而取向型復合材料用在LED的封裝上。
　　為了改善導熱微粒與環(huán)氧樹脂基體之間界面，該課題用硅烷偶聯(lián)劑對導

3、熱顆粒進行表面處理，并對硅烷偶聯(lián)劑的作用機理進行了詳細的分析，研究結(jié)果表明表面改性過的導熱微粒填充環(huán)氧樹脂，制備的復合材料的導熱系數(shù)要高于未改性的復合材料。在制備高比例導熱微粒陶瓷片的過程中，用導熱微粒的質(zhì)量的5％的鋁粉（Al）、氧化釔（Y2O3）、氧化鎂（MgO）作為燒結(jié)劑，經(jīng)高壓成型，在高溫爐中660℃燒結(jié)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)用氧化釔（Y2O3）+氧化鎂（MgO）作為燒結(jié)劑可使陶瓷片中導熱微粒在環(huán)氧樹脂中的致密性達到最大，制備出導熱系數(shù)達到

4、12.753W/mK碳化硅共燒陶瓷片。通過掃描電子顯微鏡可以明顯的隨著燒結(jié)溫度的增加陶瓷片的孔的數(shù)目先增加再減小。
　　本課題還從聚合物取向機理入手，探究了聚合物取向與玻璃化溫度之間的關(guān)系。為了使復合材料的具有取向結(jié)晶，打開聲子導熱通道，從而提高復合材料的導熱系數(shù)，在本課題中通過測量復合材料的玻璃化溫度來掌握發(fā)生取向的溫度和時間，使復合材料機械拉伸下發(fā)生取向，制備出了取向復合材料。通過光學顯微鏡可以觀察到橫截面積不同的取向復合材料

5、纖維，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)取向復合材料的導熱系數(shù)隨著導熱微粒的添加比例增加而增加。取向復合材料的導熱系數(shù)高于未取向的復合材料，取向復合材料的導熱系數(shù)隨著拉伸比的增加而增加。當SiO2的質(zhì)量分數(shù)為80%時，取向復合材料的導熱系數(shù)為1.2W/mk，是純環(huán)氧樹脂的5.97倍。當微米SiC的質(zhì)量分數(shù)為60%時,拉伸比為4的取向復合材料的平行于取向方向上的導熱系數(shù)（K∥）為5.78W/mk，它是純環(huán)氧樹脂的28.8倍。在本課題中還對SiO2/環(huán)氧樹脂取向