導熱CE-EP基復合材料制備與PCB結構熱仿真研究.pdf

1、體積輕薄且功耗較大的電子設備從誕生起就被發(fā)熱問題所困擾,印制電路板(PCB)作為每個發(fā)熱器件的橋梁和載體,一直是增強設備散熱的研究重點,導熱性能優(yōu)良的基板材料以及良好散熱結構的PCB都能夠將發(fā)熱器件產(chǎn)生的熱量均勻分布,增強散熱效率,減少昂貴器件的熱損傷。因而本文從制備導熱絕緣基板材料與設計PCB疊層結構兩方面改善PCB散熱性能。
　　材料制備方面,使用硅烷偶聯(lián)劑(APS)對氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)和硅微粉(SiO2)

2、進行表面處理,這樣能夠更好將填料分散在基體樹脂內(nèi)部,通過掃描電鏡(SEM)與紅外光譜(FT-IR)分析填料的形貌,驗證APS在填料表面成功進行了接枝之后,將上述三種填料分別加入到氰酸酯(CE)與環(huán)氧樹脂(EP)共混物中,制備出AlN/CE-EP、Al2O3/CE-EP、SiO2/CE-EP等種類不同、含量不同的導熱絕緣復合材料,使用導熱系數(shù)儀、數(shù)字電橋、掃描電鏡、差示掃描量熱儀(DSC)、熱失重儀(TGA)等表征手段研究不同含量的AlN

3、、Al2O3、SiO2對復合體系導熱、絕緣、斷裂、熱穩(wěn)定等性能的影響,并選取三種基板材料進行有限元仿真熱分析。結果表明,三種填料均能保證較低介電系數(shù)的同時不同程度地提高復合體系的導熱性能,并且三者均可促進CE-EP共混物的固化,力學韌性與耐熱性也有很大提升,滿足作為導熱型PCB基板材料的要求。
　　PCB結構方面,根據(jù) PCB散熱特點設計出三種結構:在 PCB中埋置銅塊(PCB-II型)、底部壓合銅板(PCB-III型)和中間加入

4、導熱銅層(PCB-IV型)。通過有限元熱分析法對三種結構進行穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)分析,并與不經(jīng)過散熱處理的PCB參照組(PCB-I型)進行對比,同時研究了在不同對流系數(shù)下PCB的散熱情況。結果表明三種結構均能降低PCB上發(fā)熱器件的最高節(jié)溫,在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析中,PCB-II型、PCB-III型與PCB-IV型散熱結構與參照組PCB-I型相比,板面最高溫度分別降低了3.22℃,9.66℃,7.86℃,其中PCB-III型散熱結構升溫幅度最平緩,另外P