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导热填料介绍

www.xmzfan.com点击次数:更新时间:2012-09-04【打印】【关闭】

  导热填料顾名思义就是添加在基体材料中用来增加材料导热系数的填料,常用的导热填料有氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等;其中,尤以微米级氧化铝、硅微粉为主体,纳米氧化铝,氮化物做为高导热领域的填充粉体;而氧化锌大多做为导热膏(导热硅脂)填料用。   而用在航空、航天、LED、精密电子仪器等特殊领域的高导热填料有纤维状高导热碳粉、鳞片状高导热碳粉、高导热布等。

不同填料导热系数对比
一、导热材料的导热系数列表:   
材料名称 导热系数K(w/m.k)   
纤维状碳粉 400-700(沿纤维方向)   
鳞片状碳粉 1500-3000(平面层内导热)   
氧化铍(剧毒) 270   
氮化铝 80~320   
氮化硼 125 -------有文章写60K(w/m.k)   
碳化硅 83.6 -------有文章写170~220K(w/m.k)   
氧化镁 36   
氧化铝 30   
氧化锌 26   
二氧化硅(结晶型) 10   注:以上数据来自以下3篇论文   
1. 氧化铝在导热绝缘高分子复合材料中的应用,李冰,塑料助剂,2008年第3期,14~16页  

2. 金属基板用高导热胶膜的研究,孔凡旺等,广东生益科技,第十一届覆铜板市场技术研讨会论文集101~106页   

3. 复合绝缘导热胶粘剂的研究,周文英等中国胶粘剂2006年11月第15卷11期,22~25页   
以下部分观点来自期刊论文,部分观点来自广大产品工程师,感谢大家。

不同填料优缺点分析

1、氮化铝AlN,优点:导热系数非常高。缺点:价格昂贵,通常每公斤在千元以上;氮化铝吸潮后会与水反应会水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ,水解产生的Al(OH)3会使导热通路产生中断,进而影响声子的传递,因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理,也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝,虽然可以达到较高的热导率,但体系粘度极具上升,严重限制了产品的应用领域。
  
2、氮化硼BN,优点:导热系数非常高,性质稳定。缺点:价格很高,市场价从几百元到上千元(根据产品品质不同差别较大),虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率,但与氮化铝类似,大量填充后体系粘度极具上升,严重限制了产品的应用领域。   听说有国外厂商有生产球形BN,产品粒径大,比表面积小,填充率高,不易增粘,价格极高。   

3、碳化硅SiC 优点:导热系数较高。缺点:合成过程中产生的碳及石墨难以去除,导致产品纯度较低,电导率高,不适合电子用胶。密度大,在有机硅类胶中易沉淀分层,影响产品应用。环氧胶中较为适用。
  
4、氧化镁MgO 优点:价格便宜。缺点:在空气中易吸潮,增粘性较强,不能大量填充;耐酸性差,一般情况下很容易被酸腐蚀,限制了其在酸性环境下的应用。
  
5、α-氧化铝(针状) 优点:价格便宜。缺点:添加量低,在液体硅胶中,普通针状氧化铝的最大添加量一般为300份左右,所得产品导热率有限。  
 
6、α-氧化铝(球形) 优点:填充量大,在液体硅胶中,球形氧化铝最大可添加到600~800份,所得制品导热率高。 缺点:价格较贵,但低于氮化硼和氮化铝。  
 
7、氧化锌ZnO 优点:粒径及均匀性很好,适合生产导热硅脂。缺点:导热性偏低,不适合生产高导热产品;质轻,增粘性较强,不适合灌封。   

8、二氧化硅(结晶型) 优点:密度大,适合灌封;价格低,适合大量填充,降低成本。缺点:导热性偏低,不适合生产高导热产品。密度较高,可能产生分层。  
 
9、纤维状高导热碳粉 优点:导热系数极高,沿纤维方向的导热率是铜的2-3倍,最高可达到700w/mk,同时具有良好的机械性能和优异的导热及辐射散热能力,并且可设计导热取向;缺点:价格昂贵,并且不易与塑料混合。  
 
10、鳞片状高导热碳粉 优点:导热系数高,粒径在纳米级,填充率高;缺点:堆积密度大,不易加工,价格昂贵(但低于纤维状高导热碳粉)。   综上,不同填料有各自特点,选择填料时应充分利用各填料的优点,采用几种填料进行混合使用,发挥协同作用,既能达到较高的热导率,又能有效的降低成本,同时保障填料与基体材料的混溶性。

关键词:导热填料,导热,填料,导热氧化铝

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