导热灌封胶制备与复配导热粉填料优化研究
文章出处：产品百科
责任编辑：东莞东超新材料科技有限公司
发表时间：2024-07-13
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。
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