高导热覆铜板用绝缘导热填料研究新趋势

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1、作者：张轲轲单位名称：安徽壹石通材料科技股份有限公司通讯地址：安徽省蚌埠市怀远经济开发区魏岗路12号联系电话:0552-8599510,15221593795邮编：233400高导热覆铜板用绝缘导热填料研究新趋势张轲轲I张积勇I李望2(1安徽壹石通材料科技股份有限公司，蚌埠233400；1中国科技大学，合肥230026)通讯联系人：E-mail:support@estonegroup.com摘要：介绍了有机高分子复合材料的导热机理及高导热覆铜板的研究现状，对绝缘导热填料进行了分析和对比，提出了高导热覆铜板用绝缘导热填料的研究方向。更低硬度利于减轻钻头磨损，更低比重利于减轻重量，更

2、小的粒度利于产品轻薄化。关键词：高导热覆铜板、导热填料、低硬度、低比重引言：随着科学技术的发展以及人们对电了产品轻、薄、小、多功能等要求的日渐提高，元器件的自身的运算能力以及在印刷电路板上的集成度也越来越高，随Z而來的是功率不断增加后对于PCB基板的散热性的要求越來越迫切。作为一个电子产品，如果承担元器件组装载休的基板的散热性不好，就会导致印制电路板上元器件工作时产生的热量无法及时排除，造成器件过热甚至损坏，从而使整机可靠性下降⑴，因此，研发和生产高导热覆铜板成为各基板生产企业研究重点。与此同时，为了提高生产效率和减少钻头磨损，满足人们对电了产品轻、薄、小的要求，下游PCB厂商则

3、提出了开发“更低硕度、更轻、更薄”等课题给各基板生产企业。1高分子复合材料的导热机理制造具有优良综合性能的导热材料一般有两种途径：一种是合成具有高导热率的结构聚合物；另一种是在聚合物中填充高导热性的填料。由于具有高导热率结构的聚合物合成复杂，且高分子材料本身的热传导系数比较小，而树脂基体中基木上没有热传递所需要的均一致密的有序晶体结构或载荷了，因此，其导热性能较差，导热系数一般只有0.2W/(m-K)[2]o所以填充型导热高分子复合材料在市场中比较常见。填充型高分子复合材料导热性能主要依赖于填充物的导热系数、填充物在基体中的分布以及与基体的相互作用。填料用量较小时,填料虽均匀分散

4、与树脂中,但彼此间未能形成相互接触和相互作用，导热性能提高不大；填料用量提高到某一临界值时，填料间形成接触和相互作用，休系内形成了类似网状或链状结构形态，即形成导热网链。当导热网链的取向与热流方向一致时，材料导热性能捉高很快；体系屮在在热流方向上未形成导热网链时，会造成热流方向上热阻很大，导致材料的导热性能很差［讥2常见导热绝缘功能填料介绍2.1常见导热绝缘填料的特点具有导热电绝缘性的填料很少，目而在高导热基板领域所使用的导热填料多数为氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化硅等⑷，其热导率分别见表1。表2.1.1常见导热绝缘填料及其热导率TabJSomecommonheatconducti

5、vefillersandtheirthermalconductivities填料分子式热导率(W/rn-K,20°C)密度(g/cn?)莫氏硬度六方氮化铝AIN(hexagonal)3203.32.0六方氮化硼BN(hexagonal)110(a-axis)2.292.0a・氧化铝a-A12O3303.99.0结晶氧化硅SiO2(crystalline)102.77.0熔融氧化硅SiO2(fused)12.77.0球形氧化镁MgO363.585.5勃姆石AIOOH20〜253.053.5B•锂霞石p-LiAlSiO4未知2.6未知氮化铝，经过多年在技术方面攻关，H本德山公司通过对

6、氮化铝进行特殊表而包覆已开发出能克服氮化铝易水解的特性的产品，但是价格仍然昂贵，通常每公斤在千元以上，仅在少量特殊板材小得到应用，口前氮化铝主要用于烧结高导热氮化铝陶瓷基板。氮化硼，导热系数非常高，性质稳定。美国边图和法国圣戈班公司均有球形氮化硼生产，产品粒径大，比表而积小，填充率高，不易增粘，但是价格极高，通常每公斤在千元以上，仅有少量国外覆铜板厂商高导热板材使用。Q■氧化铝，主要指锻烧氧化铝、类球形氧化铝和球形氧化铝，是目前在高导热基板小使用最多的填料，因为其来源广泛、性质稳定、性价比高，但是氧化铝莫氏硕度为9,影响影响钻头使用寿命和PCB生产效率。结晶硅微粉，由于价格极低，

7、适合大量填充，但其导热性偏低，不适合生产高导热产品，是低成本和低导热要求基板的主要填料。熔融硅微粉，主要指熔破碎硅微粉和熔融球形硅微粉，但是由于熔融硅微粉导热性极低，不适合生产高导热产品，大量填充熔融硅微粉的目的是降低CTE,是LowCTE基板主要填料。为了研发出“更低硕度、更轻、更薄”的覆铜板，捉高生产效率和减少钻头磨损，使用新型导热填料作为导热填充剂成为近两年高导热覆铜板研究重点，主要有：球形氧化镁、勃姆石、B■锂霞石。2.2球形氧化镁的形态及特点球形氧化镁，是近几年新兴的导