氧化鋁的低溫等離子體改性及其在熱界面材料中的應(yīng)用.pdf

1、熱界面材料(Thermal Interface Materials,TIM)是解決電子元件散熱安全問題的關(guān)鍵材料,其主要功能是減小發(fā)熱元件與散熱器組件間接觸熱阻,提高熱傳導(dǎo)效率,使散熱器的功效得以完全發(fā)揮。制造高性能彈性體TIM的關(guān)鍵難題在于高導(dǎo)熱和低模量難于兼顧。本論文針對這一問題,開展了對導(dǎo)熱填料(Al2O3)表面等離子體改性工藝,及其對SiR/Al2O3填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、模量和導(dǎo)熱性能影響的研究,并對填充型導(dǎo)熱復(fù)合材料的機(jī)理進(jìn)行新的發(fā)

2、展,具體如下:
　　 1.在應(yīng)用硅烷偶聯(lián)劑改性氧化鋁時發(fā)現(xiàn),KH-570比KH-550具有更好的改性效果,將低溫等離子體處理與KH-570并用時,可進(jìn)一步提高改性效果,但無法滿足應(yīng)用要求。
　　 2.發(fā)明了一種導(dǎo)熱填料氧化鋁粒子表面改性工藝——先用液體硅橡膠包覆,再經(jīng)低溫等離子體處理,應(yīng)用高分辨投射電鏡(HRTEM)、紅外光譜(FTIR)、X光電子能譜(XPS)和熱重分析(TGA)對改性氧化鋁進(jìn)行了表征,證實(shí)該工藝可在A

3、l2O3顆粒表面形成一層厚度為幾納米的LSR薄膜。LSR包覆量與等離子體處理功率、處理時間密切相關(guān)。當(dāng)?shù)入x子體處理功率為90W,處理時間為2h時,LSR的牢固包覆率最大。制備了SiR/Al2O3高填充復(fù)合材料,應(yīng)用RPA研究了復(fù)合材料的Payne效應(yīng),發(fā)現(xiàn)在Al2O3表面包覆LSR納米層,可顯著削弱填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),大幅度降低復(fù)合材料模量;而且復(fù)合材料的導(dǎo)熱性與填充表面改性氧化鋁基本相同。
　　 3.采用SEM、RPA對比研究了不同

4、填充量的SiR/改性Al2O3和SiR/未改性Al2O3復(fù)合材料中的填料分散、界面和Payne效應(yīng),證實(shí)了填料表面包覆LSR納米層避免填料之間直接接觸是導(dǎo)致SiR/改性Al2O3復(fù)合材料填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯著削弱,模量大幅降低的主要原因。填充表面改性氧化鋁和未改性氧化鋁的SiR復(fù)合材料的導(dǎo)熱性隨填料用量的變化呈現(xiàn)出完全相同的規(guī)律。據(jù)此提出了不同于傳統(tǒng)復(fù)合材料導(dǎo)熱機(jī)理的新觀點(diǎn),即Al2O3導(dǎo)熱填料之間雖然被幾納米的LSR包覆層所隔離,沒有直接接