微/纳米氧化铝对环氧树脂导热和电气性能的影响研究

摘要

随着电力电子器件电压等级和功率等级要求的不断提高,具有优良导热性和绝缘性的环氧树脂复合材料对于电力电子器件的散热和延长电老化寿命起着愈来愈重要的作用。本文在通过查阅大量国内外有关导热绝缘环氧材料文献的基础上,以环氧树脂为基体,以微米氧化铝颗粒和纳米氧化铝颗粒为主要填料,制备了环氧树脂复合材料,并对复合材料热导率、短时击穿场强以及耐电树枝生长等电气性能进行了详细的研究。
　　研究表明通过往环氧树脂中加入高含量的微米氧化铝颗粒可以显著地提高其导热性能,当质量分数达到20％时,环氧复合材料热导率是纯环氧树脂的1.63倍。另外纳米氧化铝颗粒对环氧树脂复合材料热导率贡献不大,原因在于纳米氧化铝质量分数较小。然而单纯向环氧树脂中加入20wt%微米氧化铝后其击穿强度下降了40%。往环氧树脂或微米氧化铝环氧树脂复合材料加入低含量2wt%纳米氧化铝颗粒时,击穿强度降低了10%。往环氧树脂加入5wt%含量纳米氧化铝颗粒时,击穿强度提高5%,这与纳米氧化铝,微米氧化铝,环氧树脂间相互作用有关。
　　通过阶梯升压法研究各种配方样品的电树枝生长特性,实验表明微米氧化铝/环氧树脂复合材料比纳米氧化铝/环氧树脂复合材料和纯环氧的耐电树枝生长能力高。纳米氧化铝/环氧树脂复合材料并未显著提高纯环氧耐电树枝生长能力,当针尖曲率半径是50?m时,耐电树枝生长能力降低。微、纳米氧化铝/环氧树脂复合材料当纳米氧化铝与微米氧化铝颗粒比例偏高时,耐电树枝生长能力降低,比例合适时,耐电树枝生长能力提高。20wt%微米、0.5wt%纳米氧化铝/环氧树脂复合材料和5wt%微米氧化铝/环氧树脂复合材料具有良好的抑制电树枝生长的性能,两者均在电压值升至37.5kV保持10min未被击穿。纯环氧能引发枝状电树枝,纳米氧化铝/环氧树脂复合材料能引发丛林状电树枝。
　　综上所述,当微纳米氧化铝/环氧树脂复合材料中微米氧化铝与纳米氧化铝质量分数的比值合适时,环氧树脂复合材料的击穿强度和耐电树枝生长性能同时提高。

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第一章 综述

1.1 现代工业对电子封装材料的要求

1.2 电子封装材料简介

1.3 环氧树脂基电子封装材料相对氧化铝陶瓷材料的优点

1.4 添加微米、纳米氧化铝对环氧树脂基质的影响和相关研究进展

1.5 本文主要研究内容

第二章 微/纳米氧化铝/环氧树脂复合材料的制备和测试方法

2.1 实验原材料与实验设备

2.2 实验样品制备方法

2.3 密度测量及其讨论分析

2.4 密度测量实验结论

第三章 微/纳米氧化铝/环氧树脂复合材料导热性能研究

3.1 导热机理与导热模型

3.2 热导率测量实验原理

3.3 热导率测量实验样品制备

3.4 热导率测量实验结果

3.5 微、纳米氧化铝对环氧树脂热导率影响的讨论分析

3.6热导率测量实验结论

第四章 微/纳米氧化铝/环氧树脂复合材料击穿强度性能研究

4.1 击穿强度测量实验方法

4.2 击穿强度测量实验样品制备

4.3 击穿强度测量实验结果

4.4 纳米和微米氧化铝对击穿特性的影响分析

4.5 击穿强度测量实验结论

第五章 微/纳米氧化铝/环氧树脂复合材料耐电树枝生长性能研究

5.1 电树枝测量实验装置及实验方法

5.2 电树枝测量实验样品制备

5.3 电树枝测量实验结果

5.4 微、纳米氧化铝对电树枝生长影响的讨论分析

5.5 电树枝测量实验结论

第六章 全文总结

6.1本文主要实验结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文