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导热灌封胶制备与复配导热粉填料优化研究

  • 发布日期：2024-07-13
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​       随着电子设备性能的不断提升，对封装材料的要求也越来越高。导热灌封胶作为一种重要的电子封装材料，在电子器件的散热和保护方面发挥着关键作用。本文将介绍导热灌封胶的制备过程、填料对性能的影响以及制备工艺对性能的优化。
1. 灌封胶的制备
​       ​导热灌封胶的制备过程主要包括环氧树脂、阻燃剂、导热填料、固化剂和偶联剂的混合。首先，将一定配比的环氧树脂、刚性链阻燃稀释剂、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、硅烷偶联剂在强力搅拌机的作用下搅拌均匀，并真空脱泡，得到A组分，然后冷却待用。接着，将聚氧化丙烯基二胺、氨基乙基哌嗪等固化剂在常温下按一定比例混合均匀，得到B组分。最后，将A组分升温至60℃，再加入一定比例的B组分，在80℃下固化2小时，再缓慢降温，即得灌封胶固化物。
​       ​2.1 填料对灌封胶耐开裂性能的影响
​       ​为了提高灌封胶的耐开裂性能，我们向100份环氧树脂中加入填料。实验结果显示，不加填料的纯树脂灌封胶固化收缩率达到5.1%，而加入填料后，灌封胶的固化收缩率显著降低。当填料加入量达到260份时，灌封胶的固化收缩率保持在1%以下。虽然加入更多的填料可以继续降低灌封胶的固化收缩率，但也会导致灌封胶的黏度大幅增长，影响其流动性。因此，为了保证灌封胶良好的流动性及较低的固化收缩率，我们暂定填料加入量为260份。
​       ​2.2填料对灌封胶导热性能及力学性能的影响
​       ​为了提高灌封胶的导热性能，我们往灌封胶中混入导热填料。实验结果显示，氮化硼的导热能力虽然好，但添加后灌封胶的状态已呈膏体，无法满足灌注的基本要求。而使用单一粒径的氧化铝虽能提高灌封胶的热导率，但与使用不同粒径复配的氧化铝配制的灌封胶相比，其导热能力较差。在力学性能方面，经过不同粒径复配后的填料对灌封胶的弯曲强度有较好的提升作用，而对拉伸强度影响不大；在硬度方面，小粒径氧化铝的加入可以提升灌封胶的部分性能。此外，不同粒径复配的氧化铝填料可以更好降低灌封胶的黏度。
​       ​2.3 阻燃剂用量对灌封胶性能的影响
​       ​为了提高灌封胶的阻燃性能，我们研究了阻燃剂用量对灌封胶性能的影响。实验结果显示，当使用单一的氢氧化铝或者氢氧化镁作为阻燃剂时，用量需要达到50份才能满足V-0的阻燃要求。而采用阻燃剂复配手段，可以将阻燃剂的添加量减少到30份就能达到V-0的阻燃等级，且采用复配过的阻燃剂，可以使灌封胶的黏度更低。
​       ​2.4 偶联剂对灌封胶性能的影响
​       ​​为了降低树脂的黏度，提高灌封胶的流动性，我们研究了几种硅烷偶联剂的加入量对灌封胶黏度的影响。实验结果显示，随着硅烷偶联剂加入量的增加，树脂的黏度逐渐降低，当硅烷偶联剂用量为主体树脂质量的5%时，树脂黏度趋于稳定。随着填料添加量的增加，灌封胶的黏度下降最快并趋于稳定，且稳定后的黏度最低。此外，灌封胶在储存防沉方面的作用更加明显，这对树脂体系黏度的降低非常有帮助。而不同类型硅烷偶联剂对灌封胶的力学性能影响不大。
​       ​2.5 制备工艺对灌封胶性能的影响
为了研究不同温度下不同保温时间对灌封胶黏度的影响，我们进行了实验。实验结果显示，灌封胶的黏度在不同温度下均随着保温时间的延长而逐渐降低，并最后趋于稳定，达到相对一致的黏度。灌封胶的导热性能及力学性能随着灌封胶的黏度趋于稳定而稳定，这是因为在高温环境下可以加快填料与基体树脂。
     东超新材料作为一家拥有10年研发和生产经验的高新科技企业，主导产品包括一系列针对热界面材料高分子合成制品的环保型无机阻燃剂(环保导热粉体​材​)，其产品特点包括良好的粉体与树脂基体相容性，对材料物理性能影响小；粉体在适当比例下能在树脂基体内形成致密填充，实现更高导热；以及在加工时具有良好的流动性，利于薄壁注塑或灌封。这些特点使得东超新材料成为导热高分子复合材料领域的可靠合作伙伴。


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