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3D导热复合材料及其制备技术  
我有意向    2021-07-06    浏览:226  
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随着电子器件工作功率、集成度、封装密度的不断提高,电子器件单位面积的产热量迅速增大,研究数据表明,电子器件温度每上升10℃,其可靠性和稳定性下降50%,因此,对于电子器件的散热性能的要求也越来越高。
在当前研究阶段,石墨膜、石墨烯膜等碳基高导热膜材料由于其具有质轻、贴覆性好、优良的面内导热性能、耐腐蚀等优点,被广泛应用于电子工业散热领域。但当石墨膜等碳基高导热膜材料叠加形成3D材料时发现其在厚度方向的热导率较低,面内和厚度方向的传热性能差异性较大,导致复合材料的散热局部差异较大,无法实现各个方向快速平衡的散热,而且在采用石墨膜复合材料层间大都是低导热的树脂作为粘结层,进一步阻隔了在厚度方向的传热性能,因而现有的3D复合材料在厚度方向的散热性能普遍不佳,不能实现面内和厚度方向散热性能的平衡,同时,石墨膜等碳基高导热膜材料与树脂的界面粘结强度较低,层间剪切强度低,极大的限制了其在电子器件中的广泛应用。
针对以上问题,本项目研发了一种厚度方向具有较高热导率和层间剪切强度的3D导热复合材料及其制备技术。
本项目涉及3D复合材料技术领域,研发了一种3D导热复合材料,包括平面层和垂直植入平面层的导热增强体。平面层包括层叠设置的导热膜层,相邻的两层导热膜层由树脂层粘结,导热增强体为纤维pin针或金属针,通过在平面层的厚度方向植入导热增强体纤维pin针或金属针,建立了厚度方向的导热通道,利用纤维pin针或金属针的高导热性实现了厚度方向的快速传热,而且平面层由单一的导热膜经树脂粘结构成,实现了复合材料面内温度的快速均一化,同步提高了3D复合材料的面内和厚度热导率。同时,导热增强体纤维pin针或金属针起到了层间增强的作用,提高了层间剪切性能。实验结果表明,3D导热复合材料的面内热导率可达到130~180W/mk,厚度方向热导率可达到4~16W/mk,层间剪切强度从原来的最高20MPa提升到了42MPa。



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