随着电子器件性能的不断提升,其运行过程中产生的热量管理问题已成为影响设备稳定性和使用寿命的关键因素之一。为了高效散热,市场上涌现出多种导热复合材料,如导热胶黏剂、导热硅脂、导热垫片等,它们各有侧重。
其中,导热灌封胶不仅具备良好的导热性能,还兼具出色的密封性和机械保护作用,能够将电子元器件在使用过程中产生的热量有效传导至壳体,同时起到固定、防水、防尘和防震的全方位保护效果。
在选择导热灌封胶时,基底材料的选择至关重要。不同的基材不仅决定了灌封胶的导热性能和机械性能,还影响其在特定应用场景中的适配性。常见的三类基底——有机硅、环氧树脂和聚氨酯,各自具备独特的优势和局限性,需要根据具体使用需求进行合理选择。

有机硅灌封胶
有机硅是一种以硅氧键为主链的聚合物材料,因具有卓越的耐高低温性、电气绝缘性、耐候性、憎水性和耐化学腐蚀性,同时具备优异的加工性能和成型特性,现已成为电子工业中的重要基础材料。
虽然有机硅灌封胶硬度低、机械性能差且粘结力不强,但它在高温条件下性能表现稳定,因此是一种很常见的电子封装材料,主要应用于修补灌封后的电子器件及设备。有机硅灌封胶主要分为单组分和双组分,单组分需要高温才能固化,双组分常见的有加成型和缩合型,其中缩合型附着力差且存在固化问题。
导热填料及表面改性剂
导热填料是提升灌封胶导热性能的核心组成部分,这些填料通过在基体中形成导热通路,大幅提高灌封胶的热传导效率。然而,由于填料与基体材料之间的界面不匹配,可能导致填料分散不均或界面热阻过高,从而影响导热性能。
为改善这一问题,表面改性剂的引入显得尤为重要。表面改性剂可以对填料进行表面处理,增强其与基体的相容性,降低界面热阻,同时提升灌封胶的流动性和加工性能。通过科学设计导热填料与表面改性剂的配比和处理工艺,可以进一步优化灌封胶的综合性能,满足不同领域对导热材料的多样化需求。
1、导热填料
导热填料主要分为碳基填料,金属填料以及陶瓷填料。
2、表面改性剂
经过研究发现,只是简单的掺混导热填料,提高填料的填充量,可以提高复合材料的导热性能,但无法使得导热复合材料的导热性能得到最大的提升。解决上述问题最为常见的方法就是使用表面改性剂改性导热填料,提高填料在基体中的分散性,加强填料与基体之间的相互作用,提高填料与基体之间的结合程度,进而进一步提高导热复合材料的导热性能。
偶联剂改性
目前,导热填料表面改性剂最常用的是偶联剂。这其中应用最为广泛的就是硅烷偶联剂,由于它特有的分子结构,使得它既存在能和无机材料结合的基团,又存在能和有机材料结合的基团。通过这种方式它就可以将差异很大、相性较差的两种材料连接起来,加强材料之间的相互作用力,进而使得复合材料有更加优异的性能。
综上所述,导热灌封胶因其优异的导热性能与多功能保护作用,在电子器件热管理领域中发挥着不可或缺的作用。通过科学选择基底材料、优化导热填料的种类与分散性,并合理引入表面改性剂,可显著提升导热灌封胶的综合性能,满足各类复杂应用需求。未来,随着新型材料和工艺的不断发展,导热灌封胶将在电子、汽车、新能源等领域展现更广阔的应用潜力,助力高性能设备的长效稳定运行。