전자제품과 그 소자의 소형화 및 고집적화로 인해 방열 문제는 전자기술의 발전을 제한하는 중요한 병목현상으로 떠올랐으며, 방열 인터페이스 재료(예: 열전도성 복합재료)의 방열효과가 점점 더 주목받고 있다.
현재 상용 열전도성 복합재는 일반적으로 유기 재료와 열전도성 필러 복합재로 만들어집니다. 유기 재료의 열전도도는 일반적으로 0.5W/mK 미만으로 매우 낮기 때문에 열전도성 복합재의 열전도도는 주로 열전도성 필러에 의해 결정됩니다.
일반적인 폴리머 매트릭스와 열전도성 필러의 열전도도 시중에서 가장 널리 사용되는 필러는 산화물 필러로 대표되는 알루미나 등등, 그러나 알루미나의 고유 열전도도는 단지 38~42W/mK에 불과하여 향후 시장 수요를 충족시킬 수 있는 열전도성 복합재를 제조하는 것이 매우 어려울 것이라는 사실에 의해 제한됩니다. 방열재.
이에 반해 AlN의 이론 열전도도는 320W/mK로 매우 높고, 열팽창계수가 작고, 절연성이 좋으며, 유전상수가 낮고, 실리콘의 팽창계수와 일치하는 등 우수한 특성을 가지고 있어 이를 이용한 열전도성 복합소재의 제조가 용이하다. AlN 분말 최근 몇 년 동안 필러로서 많은 수요가 있었습니다.
핵심 문제는 해결되어야 합니다
질화알루미늄은 알루미나, 산화베릴륨, 탄화규소보다 종합적인 성능이 훨씬 우수하여 고집적 반도체 기판 및 전자 소자 패키징에 이상적인 소재로 여겨지지만, 공기 중에서 수분을 흡수하기 쉽고 가수분해 반응이 일어나 수산화알루미늄 피막 표면의 열전도 경로가 차단되어 포논 전달에 영향을 미치는 등 불쾌한 단점이 있습니다. 또한, 고함량의 충전재는 고분자 점도를 크게 증가시켜 성형 및 가공에 불리하게 작용합니다. 고함량의 충전재는 고분자 점도를 크게 증가시켜 성형 공정에 악영향을 미칩니다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 열전도성 입자의 표면 개질을 통해 두 입자 사이의 계면 결합을 개선하는 것이 필수적입니다. 현재 무기 입자의 표면을 개질하는 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 하나는 표면 화학 반응법으로, 커플링제와 같은 저분자를 무기 입자 표면에 흡착 또는 반응시키는 방법입니다. 다른 하나는 표면 그래프팅법으로, 고분자 단량체와 무기 입자 표면의 수산기를 그래프팅하는 반응입니다.
현재 일반적으로 사용되는 것은 실란 및 티타네이트 커플링제와 같은 커플링제 표면 개질제와 기타 유형의 표면 처리제입니다. 표면 그래프팅은 다양한 특성 분석 요구에 따라 조건을 충족하는 단량체 및 그래프팅 반응 공정을 선택할 수 있다는 점에서 표면 화학 반응 방법보다 더 큰 유연성을 제공합니다.
열전도성 재료에 대한 입자 크기 및 모양의 영향
질화알루미늄 입자 크기가 고분자 복합재의 열전도도에 미치는 영향은 주로 두 가지 측면에서 나타납니다. 첫째, 큰 크기의 필러는 비표면적이 작을수록, 즉, 열 계면 저항이 작을수록 이론적으로 더 높은 열전도도를 얻을 수 있습니다. 둘째, 작은 크기의 필러는 적층 밀도가 높아 기공을 효과적으로 줄이고 열전도도를 향상시킬 수 있습니다.
이건 모순 아닌가요? 입자 크기가 더 큰 게 더 좋은 건가요, 아니면 더 작은 게 더 좋은 건가요? 사실, 질화알루미늄 필러 입자 크기가 너무 크거나 너무 작으면 좋지 않습니다. 입자 크기가 너무 크면 적층 밀도가 낮아지고 분포가 불균일해져 열전도도가 감소합니다. 입자 크기가 너무 작으면 계면이 더 많아지고 열 저항이 증가하며, 작은 입자 크기의 필러는 뭉치기 쉬워 시스템의 점도가 상승하여 폴리머에 기공이 발생하고, 폴리머의 기계적 및 열적 특성이 저하됩니다.
따라서 입자 크기가 "너무 크지도 작지도 않아야" 한다는 요구 조건이 있지만, 이상적인 조건을 충족하기는 어렵습니다. 그래서 사람들은 다양한 크기의 입자를 혼합하여 사용하는 좋은 방법을 생각해 냈습니다. 다양한 크기의 입자를 선택하여 매트릭스 재료에 필러로 채우면, 큰 입자는 주요 열 경로를 형성하고, 작은 입자는 큰 입자 사이의 틈에 채워져 네트워크의 열전도도를 높여 복합재의 열전도도를 향상시킵니다.
다양한 크기 열전도성 AlN 필러 입자 등급 모식도를 다시 살펴보면, 필러의 형상(휘스커, 섬유상, 플레이크상, 구형)은 재료의 열전도도에 영향을 미치며, 열전도 경로 형성에 영향을 미칩니다. 휘스커상 > 섬유상 > 플레이크상 > 구형. 구형 필러의 형성은 고필러에서 가장 크며, 점도가 급격히 증가하지는 않지만 산업계에서 가장 널리 사용됩니다. 또한, 가공 공정은 고분자 열전도성 재료에서 질화알루미늄의 적용 효과에도 영향을 미칩니다. 가공 공정은 매트릭스 내 필러의 분산 및 분포에 영향을 미치며, 매트릭스 내 필러의 분산 상태는 복합 재료의 열전도 경로 형성에 영향을 미쳐 복합 재료의 열전도도에 영향을 미칩니다. 고분자 복합 재료의 다양한 형태에 따라 가공 및 성형 방법은 용액 혼합, 분말 혼합, 용융 혼합의 세 가지 방식으로 나눌 수 있으며, 열전도도 향상에 미치는 영향은 다음과 같은 특징을 보입니다. 분말 혼합 > 용액 혼합 > 용융 혼합.
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샤먼 쥐츠 테크놀로지 주식회사는 고성능 제품의 연구개발, 생산 및 판매에 전념하는 첨단 기술 기업입니다. 질화알루미늄(AlN) 소재. 선도적인 기업으로서 AlN 필러 공급업체, 우리는 프리미엄 서비스를 제공하는 데 특화되어 있습니다. 질화알루미늄 방열제품 전자, 반도체, 항공우주 등의 산업에 맞는 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
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