近几年,随着技术的迅猛发展,电子元器件、设备的功率密度越来越大,发热量大,集中度高。如不能及时将热量导出,那么过高的温度会对设备的寿命造成严重的影响。根据美国国防部的设备可靠性报告,如下图所示,当设备温度高于75℃时,其失效因子就会呈现指数级的增长。
高效的导热界面材料就是为了应对这一情况。导热界面材料是指使用在热源和散热器之间,排除热源和散热器之间的空气,使电子设备的热量分散更加均匀,散热更快的材料的统称。一般业界常用的有导热硅脂、导热垫片、导热胶黏剂、相变材料、导热凝胶、液态金属等。本文简单谈一谈导热胶黏剂。导热胶黏剂,顾名思义,就是具备导热性能的胶黏剂,指应用于界面处用于粘接和散热的复合材料,主要由树脂基体和导热功能填料构成。相较于其他的热界面材料,传统的商业化导热胶黏剂,其热导率处在中等的位置,其上限有着较明显的劣势。理论上使用树脂基体和导热填料就可以制备导热胶黏剂,故导热胶黏剂的的种类众多,其中环氧导热胶黏剂与有机硅导热胶黏剂是市面较为有代表性的。环氧树脂低收缩、高强度,其多种固化体系的选择也给改性工作较大的空间。使用环氧树脂作为基体制备导热胶黏剂,可制备出高粘接强度和高导热性能的产品。目前目前环氧导热胶黏剂的研究通常聚焦于导热功能填料的种类、形貌、级配和表面修饰以及这些因素的共同作用。目的是尽量降低热阻。不同类型的导热填料由于自身导热能力和形貌的差异,在环氧胶黏剂中的表现也不同,有文献总结了不同填充量下8种导热填料在环氧胶黏剂中的热导率变化情况。有机硅则是有着优秀的环境耐候性、独特的低表面能,因此可以制备出高可靠的导热胶,不同的导热功能粒子分别填充有机硅都能获得导热性能的提升,有文献总结了不同复配,不同粒径和形貌的填料在有机硅中的表现
客观上来说,填料的加入会减低胶黏剂的粘接性能,因此导热性能和粘接性能很大程度上不可兼得,也限制了导热胶黏剂的进一步发展。目前,业界对于导热胶黏剂的研究,主要还是体现在对于导热功能填料的研究上,方向上集中于导热功能填料的开发、改性与复配这些方面。另外也有些另辟蹊径的想法,例如引入自修复材料材料去扩展导热胶黏剂的应用领域。趋势上看,未来的导热胶黏剂的研究应还是继续投入新型导热通路的构建与降低热阻的研究,降低导热功能粒子的填充量,提升导热胶黏剂的力学、流变学等性能。同时注意借鉴其他功能材料并协同发展,扩充导热胶黏剂的边界与范畴。