電子設備的散熱變得越來越重要，因為這些設備的封裝密度不斷增加，導致在緊湊的封裝空間中產生大量熱量，散熱不佳會使電子產品的壽命及性能穩定性大打折扣。為了改善散熱，需要具有高導熱性的電絕緣材料，改善電子產品散熱能力的一種常見方法是使用含有導熱填料的聚合物基復合材料。

平均粒徑約20μm，具有高流動性和高填充性的氧化鎂粉

來源：KyowaChemicalPYROKISUMA?3320

通常，二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼等被廣泛用作絕緣導熱填料。二氧化硅性價比高，但其導熱率低，散熱能力無法應對發熱量增加，氧化鋁比二氧化硅具有更高的導熱性，因而具有更好的散熱性，但缺點是硬度高，制造設備易磨損。氮化鋁、氮化硼等氮化物基填料具有優異的導熱性，但價格昂貴，應用范圍有限。氧化鎂導熱系數比二氧化硅高一個數量級，約為氧化鋁的兩倍[45-60W/(m.K)，參考數值來自Konoshima]，硬度低于氧化鋁（氧化鋁莫氏硬度9，氧化鎂莫氏硬度6），可以減少對制造設備的磨損，其價格又低于氮化物系列導熱填料，被視為“導熱填料”極佳候選者。

在參考文獻1中，研究人員使用了體積分數為56%的MgO填料實現了環氧塑封料（EMC）高達3W/(m.K)的熱導率，56vol%填充獲得的EMC的熱導率大約是具有相同填料體積分數的傳統二氧化硅填充EMC的兩倍，并且具有等效的電絕緣性、熱膨脹和吸水特性。

不過，氧化鎂的一個致命傷害就是它的吸濕性比二氧化硅和氧化鋁高，當其與大氣中的水分發生水合時，發生體積膨脹會導致復合材料產生裂紋、導熱系數下降等問題，因此需要提升氧化鎂的抗水解能力以提升其實用性。此外，當使用氧化鎂作為導熱填料時，需要在樹脂組合物中具有高填充性以獲得更高的散熱性能，因此高流動性、與基體相容性好氧化鎂也是及其重要的。通過特殊表面處理，可以有效提升氧化鎂的耐濕性。

在參考文獻2中，研究人員在CO2加壓條件下進行水熱反應，得到了耐濕能力優異的碳酸鎂（MgCO3）包覆氧化鎂的核殼結構粉體。碳酸鎂是一種在水中溶解度低的穩定化合物，氧化鎂顆粒的核應完全被碳酸鎂反應層的殼覆蓋，以避免氧化鎂與水反應，不過碳酸鎂的導熱系數為15W/(m·K)，低于MgO，應控制生產條件，使外殼（碳酸鎂）盡可能薄且足夠致密以保證水不會通過外殼。詳細工藝過程可參考參考文獻2。

核殼結構MgO顆粒的橫截面

在日本特開昭6H83648號公報中所述的耐濕氧化鎂粉末采用多步驟制造，首先，燒成氧化鎂粉末。之后，在氧化鎂粉末上通過噴鍍、化學沉積或噴霧粘接的方法形成二氧化硅膜，被覆氧化鎂粉末表面。或者，通過在氧化鎂粉末中混合微粉二氧化硅并進行燒成，從而以二氧化硅膜被覆氧化鎂粉末表面。由于為這樣的方案，因此存在制造工序增加、需要用于制造的設備的問題。

在專利文件CN102485804A中使用了一種簡易的方法制造了低吸濕性的氧化鎂粉末，并將其應用于熱固性樹脂組合物。使用該樹脂組合物制作的電絕緣層的耐濕特性、加工性優良且熱傳導性良好，適用作安裝發熱部件的印刷電路板等電路板的絕緣層。發明人使用二氧化硅質量含量為1~6％的氧化鎂作為原料，在1650°C~1800°C（二氧化硅熔點附近的溫度）進行燒成。通過該操作，在氧化鎂粉末表面滲出的二氧化硅不會完全與氧化鎂粉末分離，而是被覆氧化鎂粉末的表面，在氧化鎂粉末的表面形成二氧化硅膜。無需特殊的工序，僅經過原有的氧化鎂粉末的燒成工序即可，可簡化制造工序，所得氧化鎂粉末的表面被二氧化硅膜被覆，可改良氧化鎂粉末的吸濕性。根據專利文件CN102485804A中所提， 如果二氧化硅含量比總質量1％少，則熔融的二氧化硅不能充分覆蓋氧化鎂粉末的表面，不能完成減少氧化鎂粉末吸濕性的改良。此外，如果比總質量6％多，則由于覆蓋氧化鎂粉末表面的二氧化硅膜的厚度變厚，不能發揮氧化鎂本來的熱導率，樹脂成形物的熱傳導性降低。

為提高粉末對樹脂的填充率，需要使粉末的形狀接近于球狀，專利文件中CN1839182A提到了球狀包覆氧化鎂粉末其表面被復合氧化物包覆，包覆該氧化鎂粉末表面的復合氧化物優選含有選自鋁，鐵，硅及鈦中的一種或一種以上元素與鎂，如鎂橄欖石(Mg2SiO4)、尖晶石(Al2MgO4)、鎂鐵氧體(Fe2MgO4)、鈦酸鎂(MgTiO3)等。復合氧化物包覆的第一目的在于改善氧化鎂粉末的耐濕性，第二目的在于使氧化鎂粉末的球狀化處理步驟容易。通過在氧化鎂粉末的表面形成比火焰溫度熔點低的復合氧化物，使氧化鎂粉末的表面低熔點化，而使球狀化容易。復合氧化物的熔點優選為2773K或其以下，更優選為2273K或其以下。此外，發明文件中提到，球狀氧化鎂粉末可根據需要以硅烷系偶聯劑，鈦酸酯系偶聯劑，鋁酸酯系偶聯劑作表面處理，可進一步提高填充性。硅烷系偶聯劑：乙烯基三氯硅烷，乙烯基三烷氧基硅烷，環氧丙氧基丙基三烷氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基甲基二烷氧基硅烷等。鈦酸酯系偶聯劑：異丙基三異硬脂酰鈦酸酯，四辛基雙(雙十三烷基磷酸酯)鈦酸酯，雙(二辛基焦磷酸酯)氧基乙酸酯鈦酸酯等。

CN1930084A提供一種具有良好耐水性的含磷包覆氧化鎂粉末的制造方法以及含該粉末的樹脂組合物。復合氧化物包覆的氧化鎂具有良好的耐水性，但依然容易存在包覆不完全的區域。該發明為填補氧化鎂粉末表面的復氧化物的包覆不完全的區域來提高耐水性，在由復合氧化物形成的包覆層上，進一步形成磷酸鎂系化合物的包覆層，已獲得耐水性性能更優異的氧化鎂粉體。

參考文獻：

1、Thermally Conductive MgO-Filled Epoxy Molding Compounds

2、Preparation of reformed MgO filler with high humidity resistance by a hydrothermal coating technique

4、CN102485804A氧化鎂粉末的制造方法、熱固性樹脂組合物的制造方法、預浸料及疊層板的制造方法

5、CN110944943A氧化鎂粉末、其制造方法、導熱性樹脂組合物、導熱性膏和導熱性涂料

6、CN1839182A球狀包覆氧化鎂粉末及其制造方法，以及含該粉末的樹脂組合物

7、CN1930084A含磷包覆氧化鎂粉末、其制造方法以及含該粉末的樹脂組合物

粉體圈編輯：Alpha

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