氧化铝在导热硅胶等产品的应用及影响
2021-01-21
随着电子工业的发展，电子元件、集成电路趋于密集化，小型化，要保证电子器件的可靠运行，良好的散热性是必不可少的。
但是，电子器件与散热装置因其表面的凹凸不平，在界面间形成了一个空气层，使得接触热阻增大，最终使电子器件的热量不能高效传递给散热装置实现散热。
导热硅胶因具有好的粘性、柔韧性、良好的压缩性能以及具有优良的热传导率，常用来作为通讯设备、计算机等电器Ic基板的散热填充材料。
无机非金属粉体填料因其良好的绝缘性能，通常用于导热绝缘硅橡胶作导热媒介。
最为常见的无机非金属导热绝缘粉体填料有氮化铝，氧化铝，氧化锌，氧化铍，氧化硅，碳化硅，氮化硼等。
其中氧化铝不但具有良好的绝缘性能，而且其导热率也不低(常温导热率为30W/m·K)，已经在高压，特高压开关电器领域绝缘制品中得到大量使用。
氧化铝来源广泛，价格相对较低，在硅胶中填充量大，具有较高的性价比，因此作为目前高导热绝缘硅胶材料中的主要导热绝缘填料。
氧化铝在导热硅胶中的导热机理
物质中的热能常以振动能的形式传递,即物质内部微观粒子通过相互碰撞，实现热能的传递。
对于金属材料，其热传导靠自由电子的运动进行导热。由于自由电子的质量轻，不受束缚，此使得金属材料导热的同时也能导电。
而氧化铝填料的导热主要依靠声子的振动，通过晶体的非线性热振动而实现导热。
硅胶作为高分子材料，是由不对称的极性链节所构成，整个分子链不能完全自由运动，只能发生原子，基团或链节的振动，因此其导热率很低，是热的不良导体。
只有通过填充高导热系数的填料来增加材料的热导率。
当加入的氧化铝的量较少时，氧化铝在硅胶基体中的分布近似以孤岛形式出现，此时导热率提高不大。
随着氧化铝添加量的增加，在硅胶基体中的分布越来越密集，颗粒之间会相互接触，在复合材料中形成局部的导热链或导热网;
若再增加氧化铝的量，导热链或导热网会相互联结和贯穿，在聚合物基体中形成贯穿整个材料的导热网络，从而使填充复合材料的导热性能显著提高。
但是，填充量过大使导热硅胶的性能变差，如其流动性和柔韧性因填料量的增大而变差。
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