随着电子设备功率和集成度提升,电子封装对导热材料的需求也在不断更新,人们在通过导热材料解决散热问题的同时,发现电子设备的电磁污染、信息泄露等问题也变得越来越严重。在密闭环境中大量电子元器件在工作时会向外界发射电磁辐射,对周围设备造成电磁干扰,需要在电子元器件表面贴合吸波材料来解决这一问题。而电子设备内部空间狭小,导热硅橡胶等热界面材料已经占据了器件表面缝隙空间,无法叠加使用吸波材料。因此,导热吸波材料已经成为解决电子设备高效散热和电磁兼容问题最有效的手段,兼具双功能特性的高导热电磁防护材料成为解决该问题的新趋势。
目前,市场出现了各类型的导热吸波贴片、导热吸波涂料、导热吸波壳体等产品,这类产品具有电磁杂波吸收功能良好和体积小、使用方便等优点,同时导热性能优于传统吸波材料,可以降低设备内部热阻值,增强产品的散热能力,平衡热量与电磁干扰带来的双重问题。
吸波材料通常在基体中添加铁氧体、羰基铁、羟基铁、羟基镍、羟基钴、导电聚苯胺、钛酸钡、石墨、碳纤维等吸波剂以获得优异的吸波性能,但填料与基体的导热系数普遍偏低。而导热材料多采用氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硅、氮化硼等绝缘填料,这些填料均不具备吸波功能。各研发单位通常在前期导热材料、吸波材料的研究基础上,通过在基体材料中混合加入传统导热填料和吸波剂,获得兼具导热、吸波功能的材料。
然而,由于橡胶等基体材料中功能填料的加入总量存在上限,某种(导热、吸波)填料添加量的提升必然造成另一种功能填料添加量的降低,使得导热吸波材料的导热性能与吸波性能存在此消彼长的矛盾,难以实现材料导热性能和吸波性能的同步提升。同时,导热吸波材料主要是由导热填料、吸波剂以及橡胶高分子基体组成,当导热剂和吸波剂的含量较高时,会带来如材料的黏度增大、成型困难和成本提高等诸多问题,影响其在实际中的应用。
因此,功能填料组分、颗粒尺寸、结构参数以及成型工艺参数等多因素之间的影响关系是关键因素,综合分析各因素共同作用对材料性能的影响,来获得具有实际指导价值的调控机制和方法,是导热吸波材料制备的一大难点。
导热吸波材料的性能需求
在即将于2月26-27日,在东莞举办“2023年全国导热粉体材料创新发展论坛(第3届)”,粉体圈邀请了来自湖南大学的韩飞副教授,为大家现场分享报告“电子封装用导热吸波双功能材料设计开发”。报告将重点介绍导热吸波双功能材料的技术研发、产业化及其在电子封装领域的应用,并对相关技术发展进行展望。报告内容:(1)导热吸波材料研究背景;(2)导热吸波材料制备技术;(3)导热吸波材料的评估手段及应用场合;(4)导热吸波材料的展望。
报告人简介
韩飞,湖南大学副教授,博士生导师,湖湘青年英才,新加坡国立大学博士后,斯坦福大学研究助理,从事导热、吸波、屏蔽粉体材料的研究工作,在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等国内外权威刊物上发表学术论文50余篇,授权发明专利10余项,主持了国家自然科学基金青年项目、湖南省人才创新计划项目、湖南省重点研发计划、长沙市科技计划项目等多项重要科研项目,获得中国复合材料学会科技进步二等奖(2021年)。
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