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絕緣導熱填料介紹及優缺點分析
2014-6-20

      目前在有機硅領域所使用的導熱材料多數為氧化鋁、氧化硅、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅等。  
      尤其是以微米氧化鋁、硅微粉為主體,納米氧化鋁,氮化物做為高導熱領域的填充粉體;而氧化鋅大多做為導熱膏(導熱硅脂)填料用。
 導熱材料的導熱系數列表:  

1. 氧化鋁在導熱絕緣高分子復合材料中的應用,李冰,塑料助劑,2008年第3期,14~16頁  
2. 金屬基板用高導熱膠膜的研究,孔凡旺等,廣東生益科技,第十一屆覆銅板市場技術研討會論文集 101~106頁  
3. 復合絕緣導熱膠粘劑的研究,周文英等 中國膠粘劑 2006年11月第15卷11期,22~25頁   
以下部分觀點來自期刊論文,部分觀點來自廣大產品工程師,供大家分享。   
優缺點分析:  
1、氮化鋁AlN,優點:導熱系數非常高。缺點:價格昂貴,通常每公斤在千元以上;氮化鋁吸潮后會與水反應會水解AlN + 3H2O= Al(OH)3+ NH3,水解產生的Al(OH)3會使導熱通路產生中斷,進而影響聲子的傳遞,因此做成制品后熱導率偏低。即使用硅烷偶聯劑進行表面處理,也不能保證100%填料表面被包覆。單純使用氮化鋁,雖然可以達到較高的熱導率,但體系粘度極具上升,嚴重限制了產品的應用領域。  
2、氮化硼BN,優點:導熱系數非常高,性質穩定。缺點:價格很高,市場價從幾百元到上千元(根據產品品質不同差別較大),雖然單純使用氮化硼可以達到較高的熱導率,但與氮化鋁類似,大量填充后體系粘度極具上升,嚴重限制了產品的應用領域。  聽說有國外廠商有生產球形BN,產品粒徑大,比表面積小,填充率高,不易增粘,價格極高。  
3、碳化硅SiC 優點:導熱系數較高。缺點:合成過程中產生的碳及石墨難以去除,導致產品純度較低,電導率高,不適合電子用膠。密度大,在有機硅類膠中易沉淀分層,影響產品應用。環氧膠中較為適用。  
4、氧化鎂MgO 優點:價格便宜。缺點:在空氣中易吸潮,增粘性較強,不能大量填充; 耐酸性差,一般情況下很容易被酸腐蝕,限制了其在酸性環境下的應用。  
5、α-氧化鋁 (針狀) 優點:價格便宜。 缺點:添加量低,在液體硅膠中,普通針狀氧化鋁的最大添加量一般為300份左右,所得產品導熱率有限。
6、α-氧化鋁(球形)  優點:填充量大,在液體硅膠中,球形氧化鋁最大可添加到600~800份,所得制品導熱率高。  缺點:價格較貴,但低于氮化硼和氮化鋁。  
7、氧化鋅ZnO  優點:粒徑及均勻性很好,適合生產導熱硅脂。缺點:導熱性偏低,不適合生產高導熱產品;質輕,增粘性較強,不適合灌封。  
8、石英粉(結晶型)  優點:密度大,適合灌封;價格低,適合大量填充,降低成本。缺點:導熱性偏低,不適合生產高導熱產品。密度較高,可能產生分層。   
      綜上,不同填料有各自特點,選擇填料時應充分利用各填料的優點,采用幾種填料進行混合使用,發揮協同作用,既能達到較高的熱導率,又能有效的降低成本,同時保障填料與有機硅基體的混溶性。

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