单位文秘网 2021-08-30 09:00:10 点击: 次
社会和经济的快速发展,由于过度开发而导致全球面临能源短缺与全球环境剧变的威胁,研究一种新型的具有节能功能的LED光源就成为了二十一世纪的新课题。LED光源需要解决的最大问题是“散热”,目前LED光源主要采用具有导热性能的PCB进行散热,常见的导热型PCB主要为具有导热性的覆铜板制成。
目前商品化的导热覆铜板主要包括铝基覆铜板和导热型CEM-3覆铜板等。铝基覆铜板具有优越的导热性能,但是由于绝缘层很薄的缘故,其电绝缘性能相比导热型CEM-3覆铜板有很大差距,尤其是灯条板线路和板材边缘的距离比较近,电绝缘性能很难保证。而传统的CEM-3覆铜板虽然有很好的电绝缘性能,但是热导率很低,只有0.4W/M·K左右,无法满足LED散热的要求,因此,有必要开发一种既具有良好的导热性,同时又具有良好的电绝缘性的覆铜板。
1.开发重点及开发思路
复合基CEM-3覆铜板板材结构如图l所示。
从图l可以看出,CEM-3覆铜板主要由铜箔、玻纤布、玻纤纸、环氧树脂等构成,其中玻璃纤维和环氧树脂是热的不良导体,热导率分别不到0.1W/M·K和0.2W/M·K。由上述结构组成的CEM-3覆铜板,其热导率仅有约0.4W/M·K。但是和铝基覆铜板相比,CEM-3覆铜板除了良好的电绝缘性外,还具有良好的机-械加I-,l生和低成本、高性价比等优点。因此,在传统CEM-3覆铜板基础上,提高基材的热导率是我们技术开发的重点,其次,具有导热功能的CEM-3应具有与普通CEM-3相同的可靠性和机械加工性。
2.导热机理的探讨
热动力学认为热是一种联系到分子、原子、电子等以及其组成部分的移动、转动和振动的能量,因而物质的导热机理必然与组成物质的微观粒子的运动密切相关。所有物质的热传导,无论其处于何种状态,都是由物质内部微观粒子相互碰撞和传递的结果。CEM-3覆铜板是一种由金属、无机非金属材料和高分子材料构成的复杂材料。除了金属之外,其组成中虽然还有玻璃纤维和环氧树脂两种成分,但是它们已经结合为复合材料。玻璃纤维成分虽然是石英玻璃,但是作为纤维材料已经不再是均匀的连续介质,而是一种多孔性物质,其换热形式有空气导热和纤维导热,其中空气导热是主要的热传导方式。在结构中,环氧树脂替代空气填充了玻璃纤维的空隙,因此,从本质上来看,这种复合材料是一种高分子材料导热,其导热性高低取决于基体环氧树脂的热导率高低。在结构中,环氧树脂与双氰胺固化剂反应形成聚合物,体系处于饱和状态,没有自由电子存在,分子运动困难,热传导主要是晶格振动的结果,声子是主要热能载荷者。由于高分子链的无规缠结、巨大分子量及分子量多分散性,导致聚合物无法形成完整晶体,加之分子链振动加剧了声子的散射,所有因素叠加导致了聚合物热导率很低。因而,普通CEM-3覆铜板导热性很差。
要提高CEM-3覆铜板的热导率,只有从提高环氧聚合物的导热性着手。其方法无外乎两种,一是改良环氧树脂固化结构,改变材料分子和链接结构获得特殊物理结构,通过提高聚合物结晶度来提高热导率:二是在环氧树脂中填充导热绝缘填料,通过物理共混赋予聚合物导热性能。目前,能够改善聚合物结构且性价比较好的材料是联苯类材料,如联苯类环氧树脂、酚醛树脂等:常用的导热绝缘填料主要是一些无机填料,如A1N、si3N4、BN、A12O3、Mgo、SiC等。
3.实验部分
3.1主要原材料
环氧树脂A环氧当量350-500g/eq溴含量16-50%:
环氧树脂B环氧当量190-500g/eq;
联苯型环氧树脂:
固化剂:
固化促进剂:
溶剂:
填料为BN、A1203,平均粒径为0.1-100um;
E玻纤布,玻纤纸:
电解铜箔。
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