電子設備在工作期間所消耗的電能，比如射頻功放，FPGA芯片，電源類產品，除了有用功外，大部分轉化成熱量散發。電子設備產生的熱量，使內部溫度迅速上升，如果不及時將該熱量散發，設備會繼續升溫，器件就會因過熱失效，電子設備的可靠性將下降。隨著電子設備的安裝密度增大，有效散熱面積減小，設備溫升嚴重地影響可靠性，因此，對熱設計的研究顯得十分重要。

以無機功能超細化填料作為增強組元與高分子聚合物材料進行復合，能賦予復合材料導熱絕緣或環保阻燃等功能。應用于電子材料的無機填料有很多，下文將對電子材料較為常見的三大類無機功能填料：氧化鋁，硅微粉和氫氧化鋁的應用做簡要介紹。

一、氧化鋁應用于導熱絕緣復合材料

隨著集成技術和組裝技術的快速更新，電子元器件、邏輯電路的體積越來越小， 迫切需要散熱性好的高導熱絕緣材料。

說到零件密度大，智能手機最有話語權，燙手的手機估計不少人都有體會過。鍵盤機的時候，死機的時候應該不多，現在會燙手會死機的智能機真不少，這其中散熱不良便是一個大問題。

有機硅橡膠特殊的柔軟硅氧鏈結構，決定了其具有耐高溫、耐低溫、耐高電壓、耐老化、耐輻射、耐候等優異的性能， 其作為熱界面材料廣泛應用于散熱膏， 灌封膠和電子粘合劑。普通硅橡膠的熱導率通常只有住0.2W /m·K 左右，加入導熱填料可提高硅橡膠的導熱性能。Al₂O₃ 便是是最常用的導熱填料， 填充于聚合物中，在保持聚合物材料低介電常數的同時，能降低聚合物的熱膨脹系數， 提高聚合物的熱穩定性和導熱性能。

球型氧化鋁是極好的導熱填料，價格合適，導熱能力還行（圖片來源：江蘇聯瑞）

有機化處理讓氧化鋁的導熱能力錦上添花

眾多研究表明，小粒子比大粒子更有利于提高硅橡膠力學性能。但超細化氧化鋁的粒徑較小，具有較高的表面能，容易團聚，直接添加到聚合物中不利分散，反而使材料性能下降。因此，在實際應用過程中需要對超細氧化鋁粉體進行改性處理，已提升氧化鋁粉體的分散能力。

促進微細粒子的分散可通過三種方式實現：1、增大顆粒表面電位，提高顆粒間靜電排斥作用；2、通過添加高分子分散劑在顆粒表面形成吸附層，產生并強化位阻效應；3、增強顆粒表面對分散介質的潤濕性提高界面結構比，加大溶劑化膜的強度和厚度，增強溶劑化排斥作用。

工業上常用欽酸脂和硅烷偶聯劑對超細Al₂O₃進行表面有機化處理，使Al₂O₃幾何表面空間位阻顯著增加，同時利用偶聯劑的架橋作用改善其與聚合物基材的界面相容性，降低內應力和界面熱阻，提升Al₂O₃的分散效果和復合材料的導熱性能。

二、硅微粉應用于覆銅板和電子封裝

硅微粉具有優異的物理特性，如高電絕緣性、高熱穩定性、耐酸堿性、耐磨性等，作為功能填料應用于覆銅板中，不但可降低成本，還能改善覆銅板的力學性能和耐溫性。

電子信息時代，無處不在的覆銅板（CCL）

硅微粉作為填充料加入封裝樹脂中可以降低封裝樹脂的熱膨脹系數降低熱應力、降低吸水率、降低成型收縮率、減少樹脂溢料、提高機械性能、提高熱形變溫度和增強耐磨性。在實際生產中不同形態SiO2微粉對封裝樹脂的性能影響不同，詳見下表， 應根據實際使用需要選用不同形態的SiO2微粉或復配使用。SiO2微粉的填充量增加使彈性模量增加，但也會導致封裝樹脂流動性下降，粘度增大， 因此需根據不同封裝形式尋找最佳平衡點。

表 結晶型、熔融型、球形SiO2粉的性能比較

三、氫氧化鋁應用于環保阻燃材料

近年世界范圍內對電子材料的環保要求越來越強烈， 無鹵阻燃型電子材料勢在必行。氫氧化鋁又稱三水合氧化鋁( Al₂O₃·3H₂O )，簡稱ATH， 經超細化后廣泛用作合成材料的環保無鹵阻燃劑。ATH作為常用的電纜阻燃劑，氫氧化鋁阻燃劑具有價格低、阻燃性好等優點。除了常見的阻燃電線需要阻燃劑，其他含有大量易燃塑料材料的制品也是需要具有阻燃能力的，例如電氣和電子設備制品、汽車車廂內飾材料，軟體家具等聚合物材料在應用時都要具備優秀的阻燃性能。在某歐美國家對軟體家具阻燃性能技術法規中阻燃軟體家具遭受香煙襲擊后，在香煙周圍任何方向上的炭化長度不得超過2英寸（51mm）方能稱之為合格的阻燃軟體家居。

除了爸爸手上的煙頭，小屁孩玩火什么也是很危險的了

ATH的阻燃機理：1、ATH受熱脫水分解, 吸熱量達1967.2 J/g, 能有效抑制聚合物的升溫和熱降解。2、ATH分解釋出大量水蒸氣能稀釋可燃氣體, 抑制燃燒蔓延。3、ATH緊密堆積的雙層晶體結構能捕捉引發聚合物燃燒的羥基自由基，斷絕連鎖反應。4、ATH脫水后在聚合物表面形成耐高溫致密 Al₂ O₃保護膜，隔絕空氣防止火焰蔓延。5、耐高溫致密Al₂ O₃保護膜還能促進聚合物碳化, 吸附固體顆粒, 抑制濃煙產生。

參考來源：

1、無機功能填料在電子材料中的應用研究，佛山市華雅超微粉體有限公司研發工程組，劉俊杰，李俊，龐文鍵；東莞市松山湖微電子材料研發中心，于宗強，徐安蓮等著。

粉體圈 編輯：Alpha