LED封装用水玻璃基导热胶研究

论文摘要

目前发光二极管封装用导热胶基体一般为环氧树脂和硅橡胶,本文旨在研究一种新型无机导热胶。所选基体为钠水玻璃,模数为3.3,质量分数为40%。主要导热填料为片状六方BN,粒径分别为2μm、5μm和15μm。利用稳态热流法主要测量了BN不同含量填充水玻璃的导热性能,并初步研究了AlN对水玻璃导热性能的影响;利用扫描电镜(SEM)分析了不同填料在基体中的分布情况;BN、AlN在水玻璃中会发生水解,通过X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)分析了填充水玻璃的相应成分;通过对导热胶粘剂拉伸剪切强度的测定,分析了BN粒径、含量及固化剂MgO对导热胶粘结强度的影响;通过对比不同固化温度下的导热胶的粘合强度,确定了最佳固化温度;初步测量了BN填充水玻璃胶的介电强度,并分析了其影响因素。当BN、AlN与水玻璃混合时会有氨气产生,利用XRD和FTIR分析,未发现有新的化合键生成;BN与水玻璃能很好混合,因为AlN密度较大,容易在基体中沉降。随着BN含量的增加,胶体导热率升高,相同填充含量下,粒径越小,导热率越高。当2μm BN填充量为整体干重质量的40%和50%时,其热导率分别为2.41W/m·K和3.52W/m·K。当10μm AlN与水玻璃以5:3进行质量配比时,热导率可达到2.74W/m·K。水玻璃基体在25℃～150℃温度范围内进行固化时,在100℃时具有最高粘合强度,值为2.58MPa。当加入BN填料时,相同填充量下,BN尺寸越大,导热胶粘结强度越低。当在导热胶中加入一定量MgO后,粘结强度得到很大提高。通过对配制胶粘剂介电强度的测定,发现该类导热胶介电强度较低,这主要由水玻璃基体的介电性能决定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 热界面材料研究现状
• 1.2.1 热界面材料的分类及发展应用
• 1.2.2 热界面材料导热机理及影响因素
• 1.3 无机胶粘剂基体和填料的选取
• 1.3.1 无机胶粘剂基体的选择
• 1.3.2 无机胶粘剂填料的选择
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 实验材料、设备与方法
• 2.1 实验材料和设备
• 2.2 实验方法及过程
• 2.2.1 BN 与水玻璃成分配比
• 2.2.2 填料分布情况及成分表征
• 2.2.3 配置胶体粘度的测定
• 2.2.4 热导率的测量
• 2.2.5 介电强度的测试
• 2.2.6 粘结强度的测定
• 2.2.7 热分析
• 第3章 导热胶成分分析
• 3.1 引言
• 3.2 混合仪器的选择
• 3.3 填料在基体中的分布情况
• 3.3.1 BN 填充水玻璃固化断口SEM 图形分析
• 3.3.2 AlN 填充水玻璃固化断口SEM 图形分析
• 3.3.3 混合填料导热胶固化断口SEM 图形分析
• 3.4 XRD 成分分析
• 3.5 红外光谱分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 导热胶粘度及导热性能的测定
• 4.1 引言
• 4.2 胶粘剂粘度的测量与分析
• 4.2.1 水玻璃粘度的决定因素
• 4.2.2 导热胶粘度测量结果与分析
• 4.3 稳态热流法热导率的测量
• 4.3.1 试样的制备
• 4.3.2 BN 含量对热导率的影响
• 4.3.3 BN 颗粒尺寸对热导率的影响
• 4.3.4 AlN 填料对热导率的影响
• 4.4 介电强度测试
• 4.5 本章小结
• 第5章 导热胶粘结强度的影响因素
• 5.1 引言
• 5.2 水玻璃硬化工艺
• 5.3 导热胶粘结强度的影响因素
• 5.3.1 温度的影响
• 5.3.2 BN 颗粒填充含量和尺寸的影响
• 5.3.3 MgO 对粘结强度的影响
• 5.3.4 其他因素的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢