导热胶配方分析

 1.背景

随着大规模集成电路和微封装技术的发展，电子元器件和电子设备向小型化和微型化方向发展，电路中元器件的组装密度越来越高，使得有限的体积内产生了较多的热量，散热成为一个突出的问题。如果热量不能及时散除，将导致元器件工作温度升高，影响其正常工作，严重时还会使电子元器件失效。传统的散热材料如金属、陶瓷等，具有比重大、难加工、电绝缘性差、难于加工成型、无法适应不同形状导热界面的缺点，限制了其在特定领域的应用。因此，对于用作封装和热界面材料的导热粘合剂尤其是导热绝缘粘合剂的要求越来越高。禾川化工专注于导热胶配方技术研究，为水处理企业缩短自主研发周期，提供配方优化的技术指导。

导热胶又名有机硅导热胶，导热硅胶、散热硅胶、传热胶、散热胶,降温胶；是既有粘接作用，又有良好的导热（散热）性的一种胶黏剂。目前，提高胶粘剂高导热性的方法主要是在胶粘剂中加入适量的高导热填料，如Al、Cu、Ag等金属粉类填料；Al2O3、MgO等金属氧化物类填料；SiC、A1N等非金属导热填料来实现的。

2.导热胶

2.1导热胶的作用机理

聚合物由于分子链的无规缠结，分子量多分散性及分子链振动对声子的散射，导致其无法形成热传递所需要的有序晶体结构或载荷子，导热性能相对金属材料来讲相对较差。因此，要想提高其导热性能，可以考虑通过添加高导热金属或无机填料的方法来实现。通过向基体胶中添加导热填料的方法可以制得导热性能比基体材料高得多的复合型导热胶。

胶粘剂的导热性能与树脂基体、导热填料以及加工工艺有关。粉状、纤维状、片状等导热填料分散于树脂基体中，当用量较少时，填料虽然能均匀分散在体系中，但彼此间未能形成相互接触和相互作用。此时，填料对体系的贡献不大，所得导热胶的导热性能不够理想；只有当填料的添加量达到某一临界值时，填料间才能真正地形成接触和相互作用，此时，体系内形成了大量类似网状或链状结构形态，即导热网链，当导热网链的取向与热流方向一致时，导热性能提高很快；体系中在热流方向上未形成导热网链时，会造成热流方向上热阻很大，导热性能很差。因此，如何在体系内最大程度地在热流方向上形成导热网链成为获得高导热胶粘剂的关键所在。

2.2导热胶常见组分

导热胶粘剂按照其电绝缘性可分为绝缘导热胶粘剂和非绝缘导热胶粘剂两大类。

导热胶黏剂一般由基体、固化剂、稀释剂、催化剂、导热电绝缘填料以及其他促进剂、增塑剂、防腐剂、增韧剂和触变剂等添加剂组成。

2.2.1基体

基体树脂本身应具有较高的热导率、良好的力学性能及可加工性，适合大填充量填充。导热胶所用的基体材料多为环氧类和硅胶类(环氧树脂及硅橡胶的热导率均在0.2W/(m·K)左右)。环氧树脂主要有双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和脂环族环氧树脂三大类。在环氧灌封材料中，常选用低分子量的双酚A环氧树脂，如:E-44、E-5l、E-39D 等。硅橡胶根据组份的不同，主要分为单组份和双组份，常用的单组份硅橡胶有 GD-4l4 和 GD-406 等，双组份硅橡胶分缩合型和加成型，缩合型硅橡胶具有优良的电气性能、耐水、耐气候老化性能。

2.2.2填料

根据填料种类的不同选择合适的偶联剂或表面处理剂，以提高树脂基体和填料的相容性，从而提高基体材料的导热性能和不显著降低其力学性能。

绝缘导热胶粘剂是最近几十年来胶粘剂行业新开发的一种新品种，其具有良好的导热和绝缘性能，很好的满足了电子电气等领域的绝缘导热封装及粘接。目前其常用的导热电绝缘填料主要有A1N、A12O3、MgO、SiN、SiO2等。

非绝缘导热胶粘剂常用填料有银、铜、锡、铝粉，以及石墨、碳纤维等。目前，该类型胶粘剂主要用于导热非绝缘场合的粘接。