论文部分内容阅读
热界面材料(TIM)是一类用于填充产热元件和散热元件接触空隙的材料,对各类电子器件快速散热和维持其工作稳定具有重要意义。与其它种类的TIM相比,流动态的绝缘导热硅脂与接触面的润湿性能更好,拥有更低的热阻,绝缘性能使其在电子和电气等特殊领域被广泛应用。本文制备了BN和Al2O3两种填料掺杂的一系列导热硅脂,主要研究了绝缘导热硅脂的导热性能。首先使用喷雾干燥技术,通过研究影响粒子成型的因素,制成了两种不同粒径的球形BN粒子,制备了球形BN填充的导热硅脂。然后通过熔盐法制备了分散性良好、厚度均匀的片状Al2O3,并制备了片状Al2O3填充的导热硅脂、片状Al2O3和球形BN混合填充的导热硅脂。最后,用不同粒径的微米Al2O3制成了Al2O3导热膏,以及混合粒径的微米Al2O3导热膏的导热系数。将纳米Al2O3在高温下烧结产生了枝化结构,添加到微米Al2O3导热膏中,并测定了这些Al2O3导热膏的热性能。1.以h-BN、PVA(聚乙烯醇)、SDBS(十二烷基苯磺酸钠)等为原料,通过球磨和喷雾干燥、烧结三个步骤,制备出了两种不同粒径的球形BN,研究了不同球磨时间对片状BN尺寸的影响,不同PVA含量对球形BN成型的影响、浆液浓度对球形BN粒径的影响,并对制得的球形BN做了红外和XRD表征。通过熔盐法,以Al2(SO4)3、Na2CO3、Na2SO4等为原料,制备出了分散性良好的片状α-Al2O3,并对片状α-Al2O3进行了一系列的表征测试。研究表明,球磨36 h的片状BN分散效果最好,1 wt%含量的PVA能制备出球形度较好的BN粒子,浆液浓度越高,BN粒径越大。对球形BN的粒径分布统计表明,两种球形BN的平均粒径分别为3.02μm和3.65μm。对球形BN的红外和XRD表征,说明球形BN具有良好的结晶性。片状Al2O3表面平整、厚度均匀且结晶性好。2.将自制的球形BN和片状Al2O3作为导热膏的导热填料,制备了一系列的BN导热膏和Al2O3导热膏,并对导热膏的导热系数、总热阻和接触热阻等进行了测量,并用两种导热模型解释了球形BN填充的导热硅脂的导热系数随掺量的变化情况。实验结果表明,两种粒径不同的球形BN导热膏的导热系数比片状BN的导热系数好,在低掺量时二号球形BN填充的导热硅脂的导热系数更接近Maxwell-Eucken模型的模拟值,在高掺量时,导热系数更接近Agari模型的预测值。两种不同粒径的球形BN对导热膏导热系数的提高效果不同,在粒径较小的导热膏中获得了更好的导热系数1.179 W/(m·K)。使用KH550和KH570两种硅烷偶联剂对球形Al2O3改性可以提高导热膏的导热系数。将片状Al2O3与一号球形BN混合使用,两种不同种类的粒子间产生协同作用,在Al2O3含量为50 vol%时获得了导热系数为1.53 W/(m·K)的片状Al2O3/球形BN导热膏。3.使用不同粒径和形貌的Al2O3粒子作为二甲基硅油的填充材料,制备了不同固含量的导热膏。首先研究了二甲基硅油的粘度对导热系数的影响,接着探究了5μm、10μm、20μm、40μm四种球形Al2O3的粒径对导热系数的影响,然后研究了微米球形Al2O3粒径复配对导热系数的影响,最后采用高温烧结的枝状纳米Al2O3为填料,并将枝状纳米Al2O3与球形微米Al2O3复配制备了导热硅脂。实验证明,使用粘度高的二甲基硅油可以提高导热硅脂的导热系数,当10μm Al2O3含量为60vol%时导热膏的导热系数为1.318 W/(m·K),粒径复配的Al2O3导热膏中,当40μm:5μm=4:1时导热系数达到1.339 W/(m·K),使用微纳米Al2O3复配的导热膏导热系数为1.367 W/(m·K)。