環(huán)氧樹脂基復合材料熱界面(TIM)的研究.pdf

1、大功率LED芯片在工作時產生的熱量，不能快速有效的散失掉，將會嚴重影響大功率LED的發(fā)光強度及使用壽命。隨著節(jié)能減排、發(fā)展低碳經濟政策的推行，人們對于綠色照明光源的需求與日俱增，使得大功率LED在照明領域的應用越來越廣泛，其散熱問題是固態(tài)照明領域必須攻克的一道難關。在大功率LED的多層結構中，其層間粘接材料的低熱導率及界面處理情況成為改善其散熱問題的一個突破點。層間粘接材料需要具有較高的熱導率、粘接強度，較好的絕緣性能以及與被粘接材料相

2、匹配的熱膨脹系數，才能有效地改善大功率LED整體的散熱。
　　本文在分析和總結絕緣導熱粘接材料發(fā)展現狀的基礎上，根據現有的研究，采用硅烷偶聯劑及水浴加熱法來改善導熱微粉及層間材料的微觀與宏觀兩種界面，制備了碳化硼/環(huán)氧樹脂、二氧化硅/環(huán)氧樹脂、氮化硼/環(huán)氧樹脂復合材料。并分別用OLYMPUS_BX53光學顯微鏡、SEM、FTIR、粘接強度測試、熱導率測試、熱膨脹系數測試、介電常數測試等對制備的復合材料進行了表征與分析。在有效介質均

3、勻分布理論及傅里葉導熱理論的基礎上，運用Pal模型與Lewis-Nielsen模型計算理論熱導率值，結合熱導率實驗結果與SEM圖分析了范德瓦爾斯力對于復合材料熱導率的影響。在此基礎上，將制備的氮化硼/環(huán)氧樹脂粘接材料與基板材料一起，制備環(huán)氧樹脂多層復合材料，實驗測試并研究了表面處理對于多層復合材料熱導率、粘接強度、界面耐溫性能及溫度對耐久性能的影響。得到的主要結果如下：
　　①在應用Pal模型與Lewis-Nielsen模型計算制

4、備的碳化硼/環(huán)氧樹脂、二氧化硅/環(huán)氧樹脂復合材料熱導率時發(fā)現：隨著導熱微粉質量分數的增加，導熱微粉之間的距離減小，范德瓦耳斯力的作用增強，實驗中二氧化硅/環(huán)氧樹脂復合材料和碳化硼/環(huán)氧樹脂復合材料的熱導率也相繼增加。通過對二氧化硅/環(huán)氧樹脂復合材料的SEM圖進行分析，證實了我們對于復合材料熱導率機理的推斷是正確的。
　　②通過多次實驗與性能測試，確定下來最佳的導熱微粉表面處理方案。并用這種處理方法處理氮化硼導熱微粉。實驗結果表明：

5、經表面處理后的氮化硼制備的氮化硼/環(huán)氧樹脂復合材料熱導率要遠高于未經過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復合材料的熱導率。與此同時，經過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復合材料的粘接強度要優(yōu)于沒有經過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復合材料。
　　③經過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復合材料作為粘接劑，與基板材料一起制備的三層復合材料，其熱導率遠高于未經過表面處理的氮化硼/環(huán)氧樹脂復合材料、基板材料組成的三層復合材料的熱導率。在光學顯微鏡下觀察氮化硼/環(huán)