三维导热网络的构筑及其环氧树脂复合材料性能研究
发布时间：2023-03-23 20:31
随着第三代半导体技术的发展,电子设备呈现多功能化,小型化,集成化的发展趋势,器件功率密度因此大幅提升。设备内部产生的大量热量不断积累,导致面板翘曲,焊点开裂,器件故障,系统卡顿等问题,这些严重影响了设备的可靠性和使用寿命。如何将积累的热量有效传导出来已经成为制约下一代高功率密度电子器件发展的瓶颈问题。高分子材料被广泛应用于各种电子设备中,比如基板、灌封胶和界面粘合材料等,但是其较低的导热系数对设备的散热情况极为不利。目前,在聚合物基体中直接填充高导热填料是提高其导热系数常用的方法,但是要达到满意的散热效果,往往需要填充大量的导热填料,这势必会带来材料加工性能和力学性能的削弱以及成本的增加。因此,如何在高分子基体中用更少的填料构筑更高效的导热网络,对高功率密度电子器件的发展具有重要意义。本工作从结构设计出发,采用安全、简便、低廉、高效的方法,成功制备了一系列三维导热网络骨架。选用的填料包括一维碳化硅纳米线(SiCw),二维片状六方氮化硼(h-BN),SiCw/氮化硼纳米片(BNNS)复合导热填料以及三维颗粒状α晶型三氧化二铝(α-Al203)。最后通过真空辅助浸渍法将环氧树脂充分浸润到填...
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 聚合物基电子封装材料应用
1.3 固体传热机理
1.3.1 聚合物材料导热机理
1.3.2 填料导热机理
1.3.3 聚合物基复合材料导热机理
1.4 聚合物基导热复合材料发展现状
1.4.1 本征型导热聚合物研究进展
1.4.1.1 控制分子链段排列
1.4.1.2 提高分子间相互作用
1.4.1.3 调控分子结构
1.4.2 填充型导热聚合物研究进展
1.4.2.1 单一填料填充型
1.4.2.2 复合填料填充型
1.4.2.3 填料取向填充型
1.4.2.3.1 水平取向
1.4.2.3.2 垂直取向
1.4.3 填料连续型导热聚合物研究进展
1.4.3.1 粉末混合模压法
1.4.3.2 预构骨架法
1.4.3.2.1 非取向导热骨架
1.4.3.2.2 垂直取向导热骨架
1.4.3.3 预构孔洞法
1.4.3.4 三维填料骨架特点
1.5 导热模型
1.6 本文研究意义、内容和创新点
1.6.1 本文的研究意义
1.6.2 本文研究内容
1.6.3 创新点
第2章 三维碳化硅纳米线导热网络的制备及其环氧树脂复合材料性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料与设备
2.2.2 样品制备
2.2.2.1 滤饼制备
2.2.2.2 多孔骨架制备
2.2.2.3 复合材料制备
2.2.3 测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 三维SiCw骨架制备
2.3.2 多孔SiCw骨架及其环氧树脂复合材料形貌
2.3.3 复合材料导热性能
2.3.4 复合材料热稳定性能
2.3.5 复合材料介电性能
2.3.6 复合材料动态力学性能
2.4 本章小结
第3章 中空氮化硼微球的制备及其环氧树脂复合材料性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 样品制备
3.2.2.1 中空氮化硼微球制备
3.2.2.2 多孔骨架制备
3.2.2.3 复合材料制备
3.2.3 测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 BNMB及复合材料微观形貌
3.3.2 压力对BNMB骨架孔隙率和取向度的影响
3.3.3 复合材料导热系数及热管理能力
3.3.4 复合材料介电性能
3.3.5 复合材料力学性能
3.4 本章小结
第4章 垂直取向SiCw/BNNS三维骨架的制备及其环氧树脂复合材料性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料与设备
4.2.2 样品制备
4.2.2.1 氮化硼纳米片制备
4.2.2.2 多孔骨架制备
4.2.2.3 复合材料制备
4.2.3 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 骨架及其环氧复合材料结构表征
4.3.2 复合材料导热性能
4.3.3 复合材料热管理能力
4.3.4 不同取向导热结构传热对比
4.3.5 复合材料尺寸稳定性
4.4 本章小结
第5章 三维氧化铝多孔骨架制备及其环氧树脂复合材料性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料与设备
5.2.2 样品制备
5.2.3 测试与表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 f-Al2O3及其复合材料微观形貌
5.3.2 复合材料综合热学性能
5.3.3 复合材料导热性能
5.3.4 复合材料介电性能
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
本文编号：3768699
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 聚合物基电子封装材料应用
1.3 固体传热机理
1.3.1 聚合物材料导热机理
1.3.2 填料导热机理
1.3.3 聚合物基复合材料导热机理
1.4 聚合物基导热复合材料发展现状
1.4.1 本征型导热聚合物研究进展
1.4.1.1 控制分子链段排列
1.4.1.2 提高分子间相互作用
1.4.1.3 调控分子结构
1.4.2 填充型导热聚合物研究进展
1.4.2.1 单一填料填充型
1.4.2.2 复合填料填充型
1.4.2.3 填料取向填充型
1.4.2.3.1 水平取向
1.4.2.3.2 垂直取向
1.4.3 填料连续型导热聚合物研究进展
1.4.3.1 粉末混合模压法
1.4.3.2 预构骨架法
1.4.3.2.1 非取向导热骨架
1.4.3.2.2 垂直取向导热骨架
1.4.3.3 预构孔洞法
1.4.3.4 三维填料骨架特点
1.5 导热模型
1.6 本文研究意义、内容和创新点
1.6.1 本文的研究意义
1.6.2 本文研究内容
1.6.3 创新点
第2章 三维碳化硅纳米线导热网络的制备及其环氧树脂复合材料性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料与设备
2.2.2 样品制备
2.2.2.1 滤饼制备
2.2.2.2 多孔骨架制备
2.2.2.3 复合材料制备
2.2.3 测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 三维SiCw骨架制备
2.3.2 多孔SiCw骨架及其环氧树脂复合材料形貌
2.3.3 复合材料导热性能
2.3.4 复合材料热稳定性能
2.3.5 复合材料介电性能
2.3.6 复合材料动态力学性能
2.4 本章小结
第3章 中空氮化硼微球的制备及其环氧树脂复合材料性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 样品制备
3.2.2.1 中空氮化硼微球制备
3.2.2.2 多孔骨架制备
3.2.2.3 复合材料制备
3.2.3 测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 BNMB及复合材料微观形貌
3.3.2 压力对BNMB骨架孔隙率和取向度的影响
3.3.3 复合材料导热系数及热管理能力
3.3.4 复合材料介电性能
3.3.5 复合材料力学性能
3.4 本章小结
第4章 垂直取向SiCw/BNNS三维骨架的制备及其环氧树脂复合材料性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料与设备
4.2.2 样品制备
4.2.2.1 氮化硼纳米片制备
4.2.2.2 多孔骨架制备
4.2.2.3 复合材料制备
4.2.3 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 骨架及其环氧复合材料结构表征
4.3.2 复合材料导热性能
4.3.3 复合材料热管理能力
4.3.4 不同取向导热结构传热对比
4.3.5 复合材料尺寸稳定性
4.4 本章小结
第5章 三维氧化铝多孔骨架制备及其环氧树脂复合材料性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料与设备
5.2.2 样品制备
5.2.3 测试与表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 f-Al2O3及其复合材料微观形貌
5.3.2 复合材料综合热学性能
5.3.3 复合材料导热性能
5.3.4 复合材料介电性能
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
本文编号：3768699
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