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LED封装用水玻璃基导热胶研究

作　者: 李扬林
导　师: 刘向力
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: LED封装导热胶水玻璃六方氮化硼氮化铝
分类号: TQ436.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 课题背景及研究意义  8-10
  1.2 热界面材料研究现状  10-16
    1.2.1 热界面材料的分类及发展应用  10-13
    1.2.2 热界面材料导热机理及影响因素  13-16
  1.3 无机胶粘剂基体和填料的选取  16-17
    1.3.1 无机胶粘剂基体的选择  16-17
    1.3.2 无机胶粘剂填料的选择  17
  1.4 本文主要研究内容  17-19
第2章实验材料、设备与方法  19-24
  2.1 实验材料和设备  19-21
  2.2 实验方法及过程  21-24
    2.2.1 BN 与水玻璃成分配比  21
    2.2.2 填料分布情况及成分表征  21
    2.2.3 配置胶体粘度的测定  21-22
    2.2.4 热导率的测量  22
    2.2.5 介电强度的测试  22
    2.2.6 粘结强度的测定  22-23
    2.2.7 热分析  23-24
第3章导热胶成分分析  24-33
  3.1 引言  24
  3.2 混合仪器的选择  24
  3.3 填料在基体中的分布情况  24-28
    3.3.1 BN 填充水玻璃固化断口SEM 图形分析  24-26
    3.3.2 AlN 填充水玻璃固化断口SEM 图形分析  26-27
    3.3.3 混合填料导热胶固化断口SEM 图形分析  27-28
  3.4 XRD 成分分析  28-29
  3.5 红外光谱分析  29-31
  3.6 本章小结  31-33
第4章导热胶粘度及导热性能的测定  33-42
  4.1 引言  33
  4.2 胶粘剂粘度的测量与分析  33-35
    4.2.1 水玻璃粘度的决定因素  33-34
    4.2.2 导热胶粘度测量结果与分析  34-35
  4.3 稳态热流法热导率的测量  35-40
    4.3.1 试样的制备  35-36
    4.3.2 BN 含量对热导率的影响  36-38
    4.3.3 BN 颗粒尺寸对热导率的影响  38-39
    4.3.4 AlN 填料对热导率的影响  39-40
  4.4 介电强度测试  40
  4.5 本章小结  40-42
第5章导热胶粘结强度的影响因素  42-50
  5.1 引言  42
  5.2 水玻璃硬化工艺  42-43
  5.3 导热胶粘结强度的影响因素  43-49
    5.3.1 温度的影响  44-46
    5.3.2 BN 颗粒填充含量和尺寸的影响  46-47
    5.3.3 MgO 对粘结强度的影响  47-48
    5.3.4 其他因素的影响  48-49
  5.4 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-56
致谢  56

LED封装用水玻璃基导热胶研究

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