论文总字数：18543字

摘 要

近年来，电路板所能容纳的电子元器件不断增多，电子元器件在工作的过程中累计的热量也越来越多，如何解决电子元器件工作过程中产生的热量成为大家普遍关心的重大问题之一。高分子基复合材料经过物理共混或化学改性可以使复合材料不仅具有自身的优势，还具有其他改性后的优势。环氧树脂具有热稳定性高、绝缘性能好等优点。基于上述优势，环氧树脂在导热领域具有非常多的应用。

本论文将氮化硼和第三相微粒填充到环氧树脂中，主要探究第三相微粒对于复合材料三维网络构建的影响。采用了红外热成像、热导率测试、力学性能测试、热循环测试、热老化测试和扫描电镜对材料的性能进行表征。结论如下：(1)当氮化硼的含量为15vol%时，与其他第三相微粒填充的材料相比，氮化硼/环氧树脂/碳酸钙导热性最高，为1.60W/mK；(2)与氮化硼/环氧树脂复合材料相比，20vol%的碳酸钙的加入对材料的弯曲性能影响较小（小于4.5%）；(3)氮化硼/环氧树脂/碳酸钙三元体系的热稳定性非常好，经过50次冷热循环和50小时的耐老化测试，其导热性能没有明显下降(小于7.5%)。

关键词：环氧树脂 氮化硼 复合材料 第三相微粒 导热

Preparation and thermal conductivity of Boron Nitride/Epoxy composites

Abstract

In recent years, the circuit board can accommodate more and more electronic components, electronic components also accumulate more and more heat as they work, how to solve the heat generated in the process of electronic components has become one of the major issues of common concern. Polymer-based composite materials undergoing physical blending or chemical modification can make the composite material not only have its own advantages, but also have other modified advantages. Epoxy resin has the advantages of high thermal stability and good insulation properties. Based on the above advantages, epoxy resin has many applications in the field of thermal conductivity.

In this thesis, boron nitride and third-phase particles are filled into epoxy resin, and the effect of third-phase particles on the construction of three-dimensional network of composite materials is mainly explored. Infrared thermal imaging, thermal conductivity test, mechanical property test, thermal cycle test, thermal aging test and scanning electron microscopy were used to characterize the properties of the material. The conclusions are as follows: (1) When the content of boron nitride is 15 vol%, compared with other materials filled with third-phase particles, boron nitride/epoxy resin/calcium carbonate has the highest thermal conductivity of 1.60W/mK;(2) Compared with boron nitride/epoxy resin composite material, the addition of 20 vol% calcium carbonate has less effect on the bending performance of the material (less than 4.5%);(3) The thermal stability of the ternary system of boron nitride/epoxy resin/calcium carbonate is very good. After 50 cold and hot cycles and 50 hours of aging resistance test, its thermal conductivity has not decreased significantly (less than 7.5%).

Key words: Epoxy resin; Boron nitride; Composite material; Third phase particles; Thermal conductivity

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2导热机理 1

1.3 热导率的测试方法 3

1.4 高分子基导热复合材料 3

1.4.1 本征型导热高分子 3

1.4.2 填充型导热高分子 4

1.5 氮化硼/环氧树脂复合材料 5

1.5.1氮化硼 5

1.5.2环氧树脂 5

1.5.3氮化硼/环氧树脂复合材料 5

1.6本研究的目的和方法 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验原料及设备 7

2.2 复合材料的指标 7

2.3测试与表征 8

2.3.1热导率测试 8

2.3.2力学性能测试 8

2.3.3热循环与老化性能测试 8

2.3.4材料微观形貌分析 8

第三章 实验结果与讨论 9

3.1热导率的测试 9

3.2力学性能的测试 11

3.3热循环与热老化测试 12

3.4材料微观形貌分析 13

第四章 结论与展望 15

4.1 结论 15

4.2展望 15

参考文献 16

致 谢 19

第一章 绪论

1.1 引言

近年来，电子元器件的尺寸越来越小、越来越智能，电子封装在电子电器领域发挥着越来越重要的作用。但随着单位电路板上元器件增多，电子元器件运行过程中产生大量的热，对电子元器件产生了非常大的损害，因此电子元器件工作过程中产生的热量如何散发成为研究的重点。据相关研究报告显示，电子元器件的使用寿命与温度息息相关^[1]。因此，为了保证电子元器件的可靠性和寿命等问题，必须研发出一种可靠的封装材料解决电子元器件的散热问题，使得电子元器件能够在一个适合的温度进行工作。

传统的导热材料主要包括金属材料、无机非金属材料和高分子材料三大类^[2]。金属的导热性能较好，能够将电子元器件产生的热量快速的传递，然而金属材料的导电性、易腐蚀性以及电磁屏蔽效应使其无法应用于电绝缘领域。无机非金属材料具有良好的导热性，但由于其加工性能和冲击性能较差，因此也无法满足电子元器件封装的要求。

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