材料——高热导率绝缘材料整理

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1、高热导率绚缘林料整理目录一常见材料的热导率4二影响材料热导率的因素4三高热导率材料的制备与性能43.1高导热基板材料53.2.1高热导率无机物填充聚乙烯复合塑料53.2.2高热导率无机物填充酚醛树脂复合塑料63.3咼导热咼弹性硅胶材料63.4高导热粘合剂材料7四高热导率材料的一些发展思路84.1开发新型导热材料84.2填充粒子表面改性处理84.3成型工艺条件选择及优化8五热传递解决思路的几个考虑因素85.1热阻值的考虑85.2接触热阻的考虑9六参考文献10常见材料的热导率钻石的热导率在已知矿物中最高的。各类物质的热导率(

2、W/(m-K))的大致范围是：金属为50〜415,合金为12〜120,绝热材料为0.03〜0.17,液体为0.17〜0.7,气体为0.007〜0.17,碳纳米管高达1000以上。①一些常用材料的热导率详见“附录一”。二影响材料热导率的因素热导率入与材料本身的关系如下表：①④序号考虑因素影响大小描述1压力关系不大—2温度关系很大①纯金属和人多数液体的热导率随温度的升咼而降低，但水例外；②非金屈和气体的热导率随温度的升高而增大。3含湿量/结构/孔隙度(对于1占1体)有关系①一般含湿量大的物料热导率大。如干砖的热导率约为0.2

3、7W/(m•K)而湿砖热导率为0.87W/(m•K)o4密度有关系①物质的密度大，其热导率通常也较大。5杂质含量有关系①金屈含杂质时热导率降低，合金的热导率比纯金属低。6化学成分有关系①化学成分越复杂，杂质含量越多，尤其是形成固溶体吋，热导率下降越明显，例如:镁铝尖晶石的热导率比A1203和MgO的都小。7气孔率有关系①气孔能显著降低材料的热导率，因为气体的热导率比固体的要小得多。三高热导率材料的制备与性能3.1高导热基板材料高散热系数之基板材料是LED封装的重要部分，氧化铝基板为大功率LED的发展做出了很大的贡献。但随

4、着LED功率更大化的发展，氧化铝材料已经不能够满足。如何得到更优良的散热基板，一直是LED行业追求的方向。⑨被寄希望取代氧化铝的材料包含了两类：第一类为单一材质基板，如硅基板、碳化硅基板、阳极化铝基板或氮化铝基板。其中硅及碳化硅基板之材料半导体特性，使其现阶段遇到较严苛的考验。而阳极化铝基板则因其阳极化氧化层强度不足而容易因碎裂导致导通，使其在实际应用上受限。因而，现阶段较成熟且普通接受度较高的即为以氮化铝作为散热基板。然而，目前受限于氮化铝基板不适用传统厚膜制程（材料在银胶印刷后须经850°C大气热处理，使其出现材料信

5、赖性问题），因此，氮化铝基板线路需以薄膜制程备制。以薄膜制程备制之氮化铝基板人幅加速了热量从LED晶粒经出基板材料至系统电路板的效能，因此大幅降低热量由LED晶粒经由金属线至系统电路板的负担，进而达到高热散的效果。⑨第二类为陶瓷基复合材料基板（覆铜板等）3.2高导热塑料材料对填充型导热绝缘高分了，热导率取决于高分了和导热填料的协同作用。分散丁•树脂屮的导热填料，当填料量捉高到某一临界值时，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。当导热网链的取向与热流方向一致吋，材料导热性能提高很快；体系屮在热流方向

6、上未形成导热网链时，会造成热流方向上热阻很大，导致材料导热性能很差。因此，在体系内最大程度上形成热流方向上的网链是核心所在。⑤部分无机填料的热导率见下表：⑤材料名称热导率[W/(m.K)]材料名称热导率[W/(m.K)]氮化铝150碳化硅25^100硼氮立方体1300三氧化「：铝25~40硼氮六方体40T20氧化镁25~503.2.1高热导率无机物填充聚乙烯复合塑料HatsuoI研究了BN/PB（聚丁二烯）热导率及力洋性能，研究发现BN的高导热性和A阶PB树脂低粘度使BN易于被润湿和混合，可实现较大量填充。BN质量分数为

7、88%时，体系热导率32.5W/(m.K)oSEM表明体系内不形成了导热网络通路，BN与PB相界面间结合良好，界面热阻小。此外，在水屮浸泡24H材料吸水率小于0.1%,随着BN减少，吸水率降低。(5)另外，美国先进陶瓷公司和EPIC公司开发出热导率20~35W/(m.K)的BN/PB复合工程塑料，可用普通工艺如模压成型实现，主要用于电子封装、集成电路板、电子控制元件等产品。(5)3.2.2高热导率无机物填充酚醛树脂复合塑料HatsuoI以AIN填充酚醛制得了可用于导热性电子封装材料，AIN最大填充量78.5%(体积比)时

8、，热导率达到了32.5W/(m.K)o(5)3.3高导热高弹性硅胶材料目前在冇机硅领域所使用的导热材料多数为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。尤其是以微米氧化铝、硅微粉为主体，纳米氧化铝，氮化物做为高导热领域的填充粉体；而氧化锌大多做为导热膏(导热硅脂)填料用。⑻常用填充材料的热导率见下表：(8)材料