[发明专利]多面体单晶氧化铝/氮化铝/环氧树脂导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多面体单晶氧化铝/氮化铝/环氧树脂导热复合材料及其制备方法，其特征在于：（1）取D50=18~22um多面体单晶氧化铝粉末20~75份、D50=2~4um氮化铝粉末5~30份、D50=0.3~0.5um多面体单晶氧化铝2~8份，E51环氧树脂10~50份，备用；（2）对多面体单晶氧化铝和氮化铝粉末进行干法改性；（3）将改性后粉末、固化剂及促进剂投到星型磨中进行混合；随后加到真空脱泡机中脱泡；然后进行固化处理。本发明优点：采用三元粒度紧密堆积体系，不仅实现紧密堆积，而且构建了高效连续宽广的热传导通道，降低了界面热阻；制得的环氧树脂复合材料的导热系数在3.0~6.0W/mK，且具有较好的绝缘及力学性能。

技术领域

本发明属于导热绝缘复合材料制备技术领域，具体涉及一种多面体单晶氧化铝/氮化铝/环氧树脂导热复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子电力行业迅速发展，电气电子设备也逐步向高频高速化、高功率密度化、轻便化方向发展，特别是5G通信用芯片，5G高频通信毫米波在具有超高速传输、超低时延及超大连接性能的同时会产生芯片功耗增大、发热量增大的问题，从而加快绝缘介质老化，降低芯片运行的可靠性和寿命。因此芯片热管理成为重要问题，作为5G芯片基板和封装材料，要求提高绝缘介质导热能力与降低介电常数及介质损耗，以达到加快芯片散热和信号传输速度的目的。

环氧树脂具有优良的绝缘性能、耐化学性及粘结强度，被广泛应用于电子绝缘材料。但纯环氧树脂导热性能不佳（导热系数0.18~0.25W/mK），通过复配填充不同结构、形貌及粒度的无机导热填料以有效构筑导热通路，最终改善环氧树脂复合材料的导热性能。目前填充的高导热无机填料主要有球形Al₂O₃（30.0W/mK）、AlN（319W/mK）及片状/球形h-BN（300-2000），其中h-BN单价较高，综合考虑导热性能、体系粘度、填充量及经济成本，球形Al₂O₃是目前国内外市场的主流导热填料，一般作为重要的骨架无机导热填料，其环氧树脂导热复合材料的导热系数一般为1.0~3.0W/mK。众所周知，球形氧化铝构建的为点-点接触的导热路径，不利于构建连续宽广的导热通路，导致复合材料的导热性能不佳。

发明内容

本发明的目的是为了解决环氧树脂复合材料导热性能不佳的问题，提供一种多面体单晶氧化铝/氮化铝/环氧树脂导热复合材料及其制备方法；本发明所述复合材料省去了成本较高的氮化硼，而是采用成本较低的氧化铝、氮化铝作为填料，大大降低了复合材料的生产成本；其次，本发明采用三元粒度体系，通过多面体氧化铝与多面体氧化铝、多面体氧化铝与氮化铝之间面-面、线-线的相互搭接方式，替代传统球形氧化铝之间的点—点接触方式，在环氧树脂基体内不仅可以实现紧密堆积，在构建高效连续宽广的热传导通道的同时有效降低界面热阻，最终使热量有效而快速的进行传输。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多面体单晶氧化铝/氮化铝/环氧树脂导热复合材料，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：

一种多面体单晶氧化铝/氮化铝/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按上述配比称取原料，备用；

（2）改性：对多面体单晶氧化铝和氮化铝粉末，进行干法改性处理；

（3）低速混合：将上述环氧树脂、多面体单晶氧化铝和氮化铝粉末、固化剂及促进剂，投入到星型磨中进行低速（转速：100~300rpm）混合，得到环氧树脂复合浆料A；

（4）真空脱泡：将上述（3）中的环氧树脂复合浆料加入到真空脱泡机（转速：1000~3000rpm）中进行脱泡，得到环氧树脂复合材料浆料B；

（5）浇注—固化：将上述（4）中的环氧树脂复合浆料加入到不锈钢磨具中进行固化处理，得到多面体单晶氧化铝/氮化铝/环氧树脂导热复合材料。