高导热环氧树脂的研究进展

封装是电气工程和电子工业的重要组成部分,封装材料是决定封装成败和产品性能的关键因素之一,聚合物封装材料因可靠性与金属和陶瓷相当,成型工艺简单,且具有明显的价格优势,从而成为目前的主流封装材料。环氧树脂(EP)因收缩率小、耐热性好、密封性好及电绝缘性优良等特点,在电子封装材料领域的使用量达90%以上。近些年,随着电力设备功率密度的不断提升,电子器件的微型化以及向高温、高压、高频领域转变的发展趋势,纯环氧树脂0.2 W·m-1·K-1的低热导率使封装后的微细化超大规模集成电路以及电机运行等产生的热量难于释放,导致器件可靠性降低、寿命变短。发展高导热的环氧树脂封装材料成为必然选择。高导热环氧树脂具体包括本征型导热环氧树脂和填充型导热环氧树脂复合材料。当前,有关本征型导热环氧树脂的研究热点是通过化学合成刚性分子链或者容易结晶的小分子单体以及在分子链上引入液晶结构来提高环氧树脂的结晶度,减少声子散射。对于填充型导热环氧树脂而言,主要通过向环氧基体中添加高导热填料以构建导热通路,进而提高复合材料的热导率。但在低填充含量下往往无法构建有效的导热通路,而提高填充量又将影响材料的加工性与力学性能。与简单的共混相比,用高导热纳米填料构建3D框架可以极大地提高聚合物的热传递性能,但一般需要使用特殊工艺去除模板。本文综述了近些年关于环氧树脂导热性能的研究现状,给出了两种类型导热环氧树脂的制备方法,重点分析了提升其热导率的机制。进一步阐述了高导热填料的尺寸、形状、分布形态对填充型导热环氧树脂热导率的影响。最后,结合环氧树脂导热性能研究中存在的一些问题,展望了其未来的发展方向。

填充型高导热环氧树脂复合材料的研究进展

本文从填充型环氧树脂的导热机理出发,主要综述了不同维度无机导热填料掺杂改性环氧树脂的研究现状。基于构筑导热通路的设计思想,重点阐述了不同维度的填料尺寸、分布取向、复合填充、表面功能化等因素对环氧树脂复合材料导热性能的改善效果,并进行了对比分析。最后对填充型环氧树脂研究领域未来的发展做了简要展望。

氮化硼和氧化锌晶须共掺杂环氧树脂复合材料的导热与绝缘性能

双酚A环氧树脂(EP)因其具有优异电绝缘性能而被广泛应用于电子器件中,但EP的热导率较低,通过填充高导热无机填料而构建导热通路是当前提高聚合物复合材料热导率的有效策略。本文综合利用溶液共混与热压工艺制备得到了六方氮化硼(h-BN)-四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)/EP复合材料,并对复合材料的微观形貌与物相结构、导热性能及绝缘性能进行了系统表征与分析。结果表明,复合填充h-BN-T-ZnOw/EP复合材料兼具良好的导热性和绝缘性,当h-BN-T-ZnOw的填充含量为30wt%/5wt%时,25℃下热导率为0.55 W/(m·K),相比于纯EP提升了2.9倍,同时复合材料体积电阻率大于10^(15)Ω·m,表现出良好的绝缘性。