導(dǎo)熱微粒燒結(jié)和復(fù)合材料取向?qū)Υ蠊β蔐ED散熱的影響.pdf

1、隨著LED的廣泛應(yīng)用，如何提高它的壽命是目前普遍關(guān)注的問題。由于LED的芯片在使用的過程中產(chǎn)生熱量，熱量的大量積累導(dǎo)致其壽命縮短，所以LED封裝材料的導(dǎo)熱系數(shù)低是影響其壽命的最大挑戰(zhàn)。因此LED封裝材料的導(dǎo)熱性能的改善，是亟待解決的難題。目前已有的解決封裝材料散熱問題的方法是將導(dǎo)熱微粒填充到聚合物中，制備高導(dǎo)熱的聚合物基復(fù)合材料。
　　聚合物基復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能跟很多影響的因素有關(guān),主要分為導(dǎo)熱微粒和聚合物兩個(gè)方面的因素。導(dǎo)熱微粒

2、包括本身的導(dǎo)熱性能、形狀、大小、添加量、分散性、取向性、界面結(jié)合、界面面積、種類。聚合物包括導(dǎo)熱性能、取向性等。為了解決 LED封裝材料散熱問題，本課題以環(huán)氧樹脂為基體，分別以二氧化硅（SiO2）、碳化硅（SiC）為導(dǎo)熱微粒，制備了高比例導(dǎo)熱微粒陶瓷片和取向型高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料，其中高比例導(dǎo)熱微粒陶瓷片用在LED的陶瓷片上，而取向型復(fù)合材料用在LED的封裝上。
　　為了改善導(dǎo)熱微粒與環(huán)氧樹脂基體之間界面，該課題用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)導(dǎo)

3、熱顆粒進(jìn)行表面處理，并對(duì)硅烷偶聯(lián)劑的作用機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，研究結(jié)果表明表面改性過的導(dǎo)熱微粒填充環(huán)氧樹脂，制備的復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)要高于未改性的復(fù)合材料。在制備高比例導(dǎo)熱微粒陶瓷片的過程中，用導(dǎo)熱微粒的質(zhì)量的5％的鋁粉（Al）、氧化釔（Y2O3）、氧化鎂（MgO）作為燒結(jié)劑，經(jīng)高壓成型，在高溫爐中660℃燒結(jié)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)用氧化釔（Y2O3）+氧化鎂（MgO）作為燒結(jié)劑可使陶瓷片中導(dǎo)熱微粒在環(huán)氧樹脂中的致密性達(dá)到最大，制備出導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到

4、12.753W/mK碳化硅共燒陶瓷片。通過掃描電子顯微鏡可以明顯的隨著燒結(jié)溫度的增加陶瓷片的孔的數(shù)目先增加再減小。
　　本課題還從聚合物取向機(jī)理入手，探究了聚合物取向與玻璃化溫度之間的關(guān)系。為了使復(fù)合材料的具有取向結(jié)晶，打開聲子導(dǎo)熱通道，從而提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，在本課題中通過測(cè)量復(fù)合材料的玻璃化溫度來掌握發(fā)生取向的溫度和時(shí)間，使復(fù)合材料機(jī)械拉伸下發(fā)生取向，制備出了取向復(fù)合材料。通過光學(xué)顯微鏡可以觀察到橫截面積不同的取向復(fù)合材料

5、纖維，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)取向復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著導(dǎo)熱微粒的添加比例增加而增加。取向復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)高于未取向的復(fù)合材料，取向復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著拉伸比的增加而增加。當(dāng)SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%時(shí)，取向復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)為1.2W/mk，是純環(huán)氧樹脂的5.97倍。當(dāng)微米SiC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%時(shí),拉伸比為4的取向復(fù)合材料的平行于取向方向上的導(dǎo)熱系數(shù)（K∥）為5.78W/mk，它是純環(huán)氧樹脂的28.8倍。在本課題中還對(duì)SiO2/環(huán)氧樹脂取向