单组份加成型绝缘导热硅橡胶的研究

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1、硕士学位论文单组份加成型绝缘导热硅橡胶的研究STUDYONONECOMPONENTADDITIONCURINGTHERMALINSULATESILICONERUBBER陈纯洋哈尔滨工业大学2011年6月国内图书分类号：TQ436+.9学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工学硕士学位论文单组份加成型绝缘导热硅橡胶的研究硕士研究生：陈纯洋导师：李明雨教授副导师：马鑫博士申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ436

2、+.9U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONONECOMPONENTADDITIONCURINGTHERMALINSULATESILICONERUBBERCandidate：ChenChunyangSupervisor：Prof.LiMingyuDeputySupervisor：Dr.MaXinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialsProcessingEnginee

3、ringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2011Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着微电子封装和集成电路小型化、微型化的发展，器件的功率密度不断升高，人们对导热材料提出了更高的要求。以硅橡胶为基体的热界面材料因其具有耐高低温性、耐老化性、耐候性、耐溶剂性及电器绝缘性能好等优点而引起广泛的关注。本课题通过研究填料的种类（单一、混合）、填料改性方法和催化剂

4、、交联剂添加量对硅橡胶基体的导热胶导热系数、绍尔硬度、固化温度、拉伸剪切强度和绝缘性等性能的影响，成功开发一款导热系数达到1.08W/mK，介电击穿强度达到13kV/mm以上的高性能单组份加成型导热绝缘硅橡胶。该导热绝缘胶的综合性能与Henkel5404基本相当。在本课题的研究过程中，首先研究了填料种类（单一、混合）对导热性能的影响。试验中通过稳态流法测定导热绝缘胶的导热系数。试验中发现，在相同的试验条件下，各填料的导热绝缘胶的导热系数由高到低的排序为：氮化铝>氧化铝>氧化锌。与单一填料相比，氧化铝、氧化锌和氮化铝、氧化锌混合填料（4：1

5、）可以明显提高导热绝缘胶的导热系数。其次，在填料改性的研究试验中发现，整体混掺法处理填料制备的导热绝缘胶会产生分层的现象，而醇水体系沉积法可以避免该现象的产生，而且使用此方法处理的填料制备的导热绝缘胶的导热性能高于前者。此外，运用红外谱图分析、XRD分析及SEM分析表征了醇水体系沉积法处理填料前后的差别。再次，在调整交联剂和催化剂的添加量以解决固化过程中的气泡问题时发现，随着交联剂添加量的增大，导热绝缘胶的导热系数降低，交联密度降低，绍尔硬度变小，最佳固化温度降低。随着催化剂添加量的增大，导热绝缘胶的导热系数降低，绍尔硬度无明显变化，固化

6、温度降低。并最终通过试验确定交联剂和催化剂的最佳添加量分别为5%和0.2%。最后，研究了不同固化温度（50℃-150℃）对导热绝缘胶性能的影响。试验发现导热绝缘胶的导热系数随着固化温度升高而降低，绍尔硬度随着固化温度的升高而升高。该导热绝缘胶使用铝片测试的拉伸剪切强度高于铜片，并且在待用材料上涂抹硅烷偶联剂能显著提高导热绝缘胶的力学性能。在胶体制备的过程中不影响其他性能的基础上，加入少量的硅烷偶联剂，可明显提高其力学性能。但是随着硅烷偶联剂添加量的增加，拉伸剪切强度降低。关键词：热界面材料；导热绝缘胶；氧化铝；氧化锌；添加剂-I-哈尔滨工

7、业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeminiaturizationdevelopmentofmicroelectronicpackagingandIC,thedemandofthermalconductivematerialsexpandsfastly.Thethermalinterfacematerialsofsiliconerubberarewidelyconcernedduetotheoutstandingproperties,suchasagingresistanceproperity,highandlowtemp

8、eraturedurability,highvoltage,wetherresistanceandelectricalinsulationandsoon.Inthispaper,ahighpe