鋁基板一般由銅箔、導(dǎo)熱絕緣層、散熱鋁板三部分組成。導(dǎo)熱絕緣層是鋁基板的核心部分，它直接影響鋁基板的綜合性能。目前，導(dǎo)熱絕緣層大多以環(huán)氧樹脂作為基體，通過添加具有高熱導(dǎo)率的無機粒子來增加絕緣層的熱導(dǎo)率。導(dǎo)熱絕緣層導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣主要取決于導(dǎo)熱填料本身熱導(dǎo)率、顆粒形態(tài)和填加量。因此選擇導(dǎo)熱性能好、無毒、價格低廉的無機填料是提高鋁基板導(dǎo)熱性能的關(guān)鍵。

　　一般導(dǎo)熱材料中選用的導(dǎo)熱絕緣填料主要包括金屬氧化物和氮化物，如：氮化鋁、氮化硅、氧化鋁、氧化鈹、氧化鎂、碳化硅等。

　　基體樹脂的選擇

　　環(huán)氧樹脂具有力學(xué)性能好、耐高溫、加工性能好及優(yōu)良的絕緣性能，因此被廣泛應(yīng)用于電子電氣領(lǐng)域。

　　填料的選擇

　　在選用導(dǎo)熱填料時我們不僅要考慮填料的熱導(dǎo)率，而且其安全性和價格也是我們考慮的主要因素。另外，由于鋁基覆銅板的尺寸穩(wěn)定性對其后續(xù)加工具有重要影響，因此我們盡量選取熱膨脹系數(shù)小的填料。通過對比作者在氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鈹、二氧化硅、氧化鎂、碳化硅等常用導(dǎo)熱填料中選取氮化硅、氮化硼、二氧化硅和氧化鋁作為填料。氮化硅、氮化硼不僅具有較高的熱導(dǎo)率，而且與氮化鋁相比其性價比較高;氧化鋁價格較低，同時它的加入可以提高膠粘劑的綜合性能;選用二氧化硅的主要目的是降低原料的成本，其次考慮到硅烷偶聯(lián)劑對二氧化硅的處理效果比一般填料要好，它的加入可以提高混合填料在樹脂中的的分散性。

　　填料表面處理及填料用量對導(dǎo)熱絕緣膠剝離強度的影響

　　隨著混合填料填加量的增加，鋁基覆銅板的剝離強度呈先增大后減小的趨勢，原因是：少量填料的加入可使膠液涂布更均勻，剝離強度增大，但大量的填料會在膠層里引入過多氣泡，進(jìn)而造成剝離強度的減小;填料經(jīng)表面處理后與環(huán)氧樹脂的相容性增加，膠層里氣泡量減少，在填料填充量相同的情況下，鋁基覆銅板的剝離強度稍有增大。雖然在高填充量下剝離強度有所下降，但在填加量為60 wt%時剝離強度為2.11 N/mm，仍可達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

　　填料種類與用量對導(dǎo)熱絕緣膠熱導(dǎo)率的影響

　　各填料單一使用都可以提高環(huán)氧樹脂的熱導(dǎo)率，在填加量相同的情況下，填料的熱導(dǎo)率越高所得膠粘劑的熱導(dǎo)率就越高。同種填料隨其填加量的增加環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率先緩慢增加，當(dāng)填加量到達(dá)某一值時環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率驟然升高，隨后其熱導(dǎo)率升高趨緩。造成這一現(xiàn)象的原因是，在低填充量下無機粒子之間被樹脂隔離沒有形成有效地導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，體系的界面熱阻較大，聲子散射嚴(yán)重，因此環(huán)氧樹脂的熱導(dǎo)率增加緩慢。隨著導(dǎo)熱填料填充量的增加，環(huán)氧樹脂中的導(dǎo)熱填料顆粒間相互連結(jié)成“網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)，熱量可以在網(wǎng)絡(luò)中有效傳遞，因此環(huán)氧樹脂的熱導(dǎo)率驟然升高。若繼續(xù)加入導(dǎo)熱填料，由于“網(wǎng)絡(luò)”基本達(dá)到飽和，環(huán)氧樹脂熱導(dǎo)率的升高相對平緩。

　　使用混合填料與使用單一填料的環(huán)氧膠，其導(dǎo)熱率隨填料添加量的變化趨勢基本相同。當(dāng)填充量<30 wt%時，混合填料環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率高于其它單一填料環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率;當(dāng)填充量大>30 wt%時，混合填料環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率低于氮化硼單一填充環(huán)氧膠的導(dǎo)熱率，而高于其它單一填料環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率。造成這種現(xiàn)象的原因是，在低填充量的情況下，不同填料間的協(xié)同作用是影響環(huán)氧膠熱導(dǎo)率的主要因素;而在高填充量的情況下，填料本身的熱導(dǎo)率是影響環(huán)氧膠導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素。

　　表面處理對導(dǎo)熱絕緣膠熱導(dǎo)率的影響

　　在混合填料填充量相同的情況下，添加經(jīng)表面處理的混合填料所得環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率較高?；旌咸盍嫌昧繛?0 wt%時，經(jīng)過一定量硅烷偶聯(lián)劑處理后熱導(dǎo)率從3.49 W/(m?K)提高到了3.81 W/(m?K)。這種現(xiàn)象可以解釋為：經(jīng)偶聯(lián)劑處理，混合填料與樹脂的相容性提高，均勻分散的填料更容易形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。另外，由于填料與樹脂間存在少量的微小氣泡，空氣的導(dǎo)熱率很低，因而會對環(huán)氧膠熱導(dǎo)率的提高產(chǎn)生負(fù)面影響，經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的填料與樹脂間的氣泡減少，所以環(huán)氧膠的導(dǎo)熱率相對提高。從膠膜表面的金相顯微鏡中可以觀察到填料經(jīng)過表面處理后其分散性能提高，填料在樹脂基體中團聚的現(xiàn)象減少。

　　混合填料用量與偶聯(lián)劑對導(dǎo)熱絕緣膠電性能的影響

　　隨著混合填料填充量的增加，環(huán)氧膠的介電常數(shù)升高，而體積電阻率降低。此現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是：一方面，與環(huán)氧樹脂相比，無機填料的絕緣性能較低，它的加入勢必引起體系的介電常數(shù)升高和體積電阻率降低;另一方面，無機填料與樹脂間存在氣泡、空隙等缺陷造成體系絕緣性能降低。混合填料經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理后，與未處理的相比在填充量相同的情況下，環(huán)氧膠的介電常數(shù)明顯降低，體積電阻率明顯升高，混合填料用量為60%時，經(jīng)過一定量的硅烷偶聯(lián)劑處理后介電常數(shù)從4.9降低到了4.6，體積電阻率從4.0×1014 ??cm提高到了4.7×1014??cm。這是因為填料經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后與樹脂的相容性增加，體系中的氣泡，空隙等缺陷減少，其絕緣性能提高。

　　1、以環(huán)氧樹脂為基體樹脂，以氮化硅：氮化硼：二氧化硅：氧化鋁=3∶3∶1∶1(質(zhì)量比)組成的混合物為填料，制備了一種性能優(yōu)異的鋁基板用導(dǎo)熱絕緣環(huán)氧膠?；旌咸盍辖?jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后與樹脂的相容性增加，在樹脂中的分散性增強，有效減少了填料與樹脂間的氣泡、空隙等缺陷，進(jìn)而提高了導(dǎo)熱絕緣膠的熱導(dǎo)率和絕緣性能。當(dāng)經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的混合填料用量為60 wt%時，該膠的熱導(dǎo)率可達(dá)3.81 W/(m?K)，介電常數(shù)和體積電阻率分別為4.6×1014 ??cm、4.7×1014 ??cm。

　　2、研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)填料填充量<30 wt%時，混合填料環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率高于其它單一填料環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率;當(dāng)填充量大>30 wt%時，混合填料環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率低于氮化硼單一填充環(huán)氧膠的導(dǎo)熱率，而高于其它單一填料環(huán)氧膠的熱導(dǎo)率。造成這種現(xiàn)象的原因是，在低填充量的情況下，不同填料間的協(xié)同作用是影響環(huán)氧膠熱導(dǎo)率的主要因素;而在高填充量的情況下，填料本身的熱導(dǎo)率是影響環(huán)氧膠導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素。