0-3型复合电子封装材料的理论计算与优化设计

论文摘要

利用化学能诱导产生的脉冲电能，其储能密度高、电源体积小、抗电磁干扰能力强，在特殊应用中显示了优于传统脉冲电源的特性。把电源用于换能器进行封装更适应于储能器件。因此研究和开发具有低介电、高冲击阻抗及良好力学性能的新型封装材料就显得更加重要。 本文以脉冲电源换能器的封装为背景，首先建立了不同联接方式的（0-3型与1-3型）复合电子封装材料的声电学物理模型。主要以颗粒相的体积分数为变量，讨论其介电常数，特征声阻抗和径向声速等性能参数。比较了不同的基体对复合材料性能的影响。计算结果表明：复合材料的介电常数和声阻抗随着掺杂相体积分数的增加而呈线性增大；1-3型联接在相同体积情况下要比0-3型联接的结果大。选择不同的基体，对复合材料的声阻抗与介电常数的影响比较大。其中具有较高介电常数和硬度的颗粒与具有较低密度和较高柔软性的聚合物搭配起来制作的复合材料更适合应用于换能器的封装。 其次建立了颗粒填充树脂材料的新的轴对称模型。利用该模型分析了整个复合材料的应力分布，比较了两种不同氧化铝颗粒形貌（柱形与球形）对复合材料体系应力的影响，利用不同的基体形貌（球体和圆柱体）验证了新的轴对称模型。当硬性颗粒加入到柔性基体时，复合材料的断裂主要表示为基体材料的破坏。建立的新的轴对称模型与传统的轴对称模型相比，亦可以表现出基体的力学行为。球形颗粒与柱形颗粒相比，其在单轴压缩载荷的条件下，复合材料的压缩显得更容易，其更不易被破坏。基体的不同形貌对复合材料力学也有影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 颗粒填充复合型封装材料的研究
• 1.2.1 复合封装材料中用环氧树脂
• 1.2.2 颗粒填充复合材料
• 1.3 国内外对 O-3型复合材料的理论
• 1.3.1 0-3型复合材料声电性能
• 1.3.2 有限元方法对颗粒填充复合材料
• 1.4 本论文的主要工作思路
• 第二章 O-3型复合封装材料的声电性能
• 2.1 基本假设
• 2.2 采用的模型
• 2.3 采用的计算方法
• 2.3.1 计算材料的 Part 1
• 2.3.2 计算材料的 Part 2
• 2.4 模型计算结果与讨论
• 2.4.1 不同掺杂相体积分数的复合材料介电常数
• 2.4.2 不同掺杂相体积分数的复合材料声学性能
• 2.4.3 不同基体材料体系的复合材料声电学性能
• 2.5 本章小节
• 第三章 复合材料的力的有限元分析
• 3.1 采用的有限元模型
• 3.2 结果和讨论
• 3.2.1 不同模型的材料基体应力
• 3.2.2 不同颗粒形貌的材料基体应力
• 3.2.3 不同颗粒形貌的材料基体应力分布
• 3.2.4 不同基体形貌的有限元模型
• 3.2.5 不同颗粒的抗破坏性
• 3.3 本章小节
• 第四章 主要结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢