環氧導熱膠黏劑即是能傳導熱量的一種環氧膠黏劑,由環氧樹脂、固化劑、增韌劑、導熱填料等組成。導熱填料有金屬粉(銀、銅、鋁等)、石墨、炭黑、氧化鈹、氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、碳納米管、納米纖維等,石墨是一種較為理想的非金屬耐腐蝕導熱填料,導熱和導電性都不亞于金屬。石墨的熱導率很高,比不銹鋼大4倍,比碳鋼大2倍,比鋁大3~3.5倍,比其他非金屬大100倍。石墨的電阻率為9×10-6Ω·m。氧化鋁價格較廉,可較大量添加到環氧膠中,含有70%氧化鋁的環氧膠熱導率為1.38~1.73W/(m·K),并且粘接強度較高。氧化鎂價廉,熱導率0.46~0.49W/(m·K)。加入不同種類、不同數量的導熱填料,可制得性能不同的環氧導熱膠黏劑。用于某些需要導電熱或散熱部件和設備的粘接與修補,如晶體管、微處理器和散熱片之間的粘接,以及飛行器電子器件、反應堆、鎮流電源等耐溫(250℃)導熱粘接。 美國Master Bond公司生產一種高導熱性耐高溫環氧樹脂膠黏劑,牌號為EP34AN,熱導率高達3.17~3.46W/(m·K),并且在204~232℃下長時間曝露后,其物理力學性能良好。該膠為雙組分,100%固含量,不含溶劑和稀釋劑,可室溫固化,加熱則能快速固化。固化物邵氏硬度大于85,拉伸強度37.9MPa,拉伸彈性模量3.4GPa。對于金屬、玻璃、陶瓷、木材、硫化橡膠、多數塑料等都有優良的粘接性能。 日本住友電木株式會社成功研制了由液態環氧樹脂、活性稀釋劑、酚醛胺固化劑、銀粉等組成的粘接半導體用的軟膏,具有極好的導熱性。 日立(日本)開發出熱導率高達7W/(m·K)的導熱環氧樹脂,接近陶瓷材料的水平,比通常的環氧樹脂的熱導率高5倍以上,通過調整填充劑的加量,甚至可使熱導率超過10W/(m·K)。 環氧導熱膠黏劑的典型配方(質量份)如下。 ①E-51環氧樹脂 100 液體丁腈橡膠 20 間苯二胺 15 乙炔炭黑 70~80 KH-550 2 80℃/2h+150℃/2h固化。 熱導率(60~120℃)1.08~1.04W/(m·K)。 粘接鋁的剪切強度:室溫>24.5MPa,120℃>7.8MPa;不均勻扯離強度:室溫>4.9kN/m,120℃>4.2kN/m。 ②E-51環氧樹脂 100 液體TM橡膠 15 三乙醇胺 15 鋁粉 150~250 100℃/2h固化。粘接鋁合金室溫剪切強度>15MPa。熱導率0.5W/(m·K)。 ③E-44環氧樹脂 100 液體丁腈橡膠 20 間苯二胺 13 間苯二酚 1 銀粉 25 乙炔炭黑 5 KH-550 2 85℃/2h+150℃/6~8h固化。 粘接鍍銀銅網的剪切強度:-196℃時19.5MPa,室溫(20℃)25MPa,120℃時16.5MPa,150℃時17.3MPa;不均勻扯離強度50kN/m。熱導率:50℃時1.08W/(m·K),121℃時1.04W/(m·K)。用于金屬導熱與散熱件的粘接,使用溫度-120~150℃。
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