BN和AlN颗粒对导热硅胶性能的影响

论文摘要

LED以其寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富等优势已经掀起了人类史上的又一次革命,目前突出的问题就是芯片的热量不能及时有效的散出,制约了LED的应用。本课题是通过在硅橡胶基体中加入偶联剂处理后的导热填料和其它助剂,研究出一种用于LED封装的导热绝缘硅胶。首先,介绍导热胶的制备和固化工艺。将基料、交联剂,抑制剂、催化剂,表面处理好的BN、AlN,按A组分:基料,抑制剂,填料;B组分:交联剂,催化剂,填料;分别搅拌均匀制得双组分的A、B导热胶。在实际使用中,将A、B组分的胶混合搅拌均匀,使用溶胀法分析,确定比较合理的固化时间和温度加热到60140℃,大约10120分钟后完全固化。其次,为了减小导热填料与硅橡胶基体之间的界面热阻,用KH-570、Z-6040、Z-6020三种硅烷偶联剂分别对BN和AlN进行表面处理。并用热重、SEM和导热系数三种方法表征并定性定量论证其表面处理的效果,确定在本课题中使用Z-6040对氮化铝和氮化硼进行表面处理,使用量均为2.4%。最后介绍热学、电学、机械性能的测试和分析。研究了导热率的变化规律,添加相同粒径的BN颗粒或AlN颗粒时,随着添加量的增加,导热率开始在不断增大的,到达某一值后,就会减小;添加相同比例的同种填料时,大粒径的导热率大于小粒径的,大粒径和小粒径掺杂导热率大于任何单一粒径。介电强度是随着填料含量的增大而减小的。粘合强度也是随着填料含量的增大,到一定值后减小。另外,对热稳定性、粘度、拉伸强度和断裂伸长率各性能也进行了分析和测试,性能基本全部能够满足实际使用需要。通过一系列的理论研究和实际操作,研制出两种性能比较优越的导热胶,（1）以氮化硼为填料时,导热系数可达到1.02 W/（m·K）,介电强度大于11.02kV/mm,粘合强度2.1MPa。（2）以氮化铝为填料,导热系数达到1.85 W/（m·K）,介电强度11.02 kV/mm,粘合强度3.04MPa。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 导热胶国内外研究现状
• 1.3 导热胶基本介绍
• 1.3.1 导热机理
• 1.3.2 基体和填料的选择
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 导热胶的制备及固化
• 2.1 引言
• 2.2 导热胶组分各参数的确定
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 基料、交联剂的选择和添加比例的确定
• 2.2.3 抑制剂和催化剂用量
• 2.2.4 固化温度和时间
• 2.3 制备与固化工艺
• 2.3.1 实验仪器
• 2.3.2 导热胶的制备
• 2.3.3 导热胶的固化
• 2.4 本章小结
• 第3章 偶联剂对导热填料的表面改性
• 3.1 引言
• 3.1.1 硅烷偶联剂种类
• 3.1.2 硅烷偶联剂的作用机理
• 3.1.3 硅烷偶联剂的使用方法
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 试验仪器及试剂
• 3.2.2 表面改性工艺
• 3.2.3 结果表征
• 3.2.4 结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 导热率的测试和分析
• 4.1 引言
• 4.2 实验仪器及方法
• 4.3 氮化铝对导热率的影响
• 4.4 氮化硼对导热率的影响
• 4.5 氮化硼和氮化铝对导热率影响的差异分析
• 4.6 不同粒径掺杂对导热率的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 其他各项性能的测试和分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验仪器
• 5.3 绝缘性能
• 5.4 粘合强度
• 5.5 热稳定性
• 5.6 粘度
• 5.7 拉伸强度和断裂伸长率
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢