鋁基板一般由銅箔、導熱絕緣層、散熱鋁板三部分組成。導熱絕緣層是鋁基板的核心部分，它直接影響鋁基板的綜合性能。目前，導熱絕緣層大多以環(huán)氧樹脂作為基體，通過添加具有高熱導率的無機粒子來增加絕緣層的熱導率。導熱絕緣層導熱性能的優(yōu)劣主要取決于導熱填料本身熱導率、顆粒形態(tài)和填加量。因此選擇導熱性能好、無毒、價格低廉的無機填料是提高鋁基板導熱性能的關鍵。

　　一般導熱材料中選用的導熱絕緣填料主要包括金屬氧化物和氮化物，如：氮化鋁、氮化硅、氧化鋁、氧化鈹、氧化鎂、碳化硅等。

　　基體樹脂的選擇

　　環(huán)氧樹脂具有力學性能好、耐高溫、加工性能好及優(yōu)良的絕緣性能，因此被廣泛應用于電子電氣領域。

　　填料的選擇

　　在選用導熱填料時我們不僅要考慮填料的熱導率，而且其安全性和價格也是我們考慮的主要因素。另外，由于鋁基覆銅板的尺寸穩(wěn)定性對其后續(xù)加工具有重要影響，因此我們盡量選取熱膨脹系數(shù)小的填料。通過對比作者在氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鈹、二氧化硅、氧化鎂、碳化硅等常用導熱填料中選取氮化硅、氮化硼、二氧化硅和氧化鋁作為填料。氮化硅、氮化硼不僅具有較高的熱導率，而且與氮化鋁相比其性價比較高;氧化鋁價格較低，同時它的加入可以提高膠粘劑的綜合性能;選用二氧化硅的主要目的是降低原料的成本，其次考慮到硅烷偶聯(lián)劑對二氧化硅的處理效果比一般填料要好，它的加入可以提高混合填料在樹脂中的的分散性。

　　填料表面處理及填料用量對導熱絕緣膠剝離強度的影響

　　隨著混合填料填加量的增加，鋁基覆銅板的剝離強度呈先增大后減小的趨勢，原因是：少量填料的加入可使膠液涂布更均勻，剝離強度增大，但大量的填料會在膠層里引入過多氣泡，進而造成剝離強度的減小;填料經表面處理后與環(huán)氧樹脂的相容性增加，膠層里氣泡量減少，在填料填充量相同的情況下，鋁基覆銅板的剝離強度稍有增大。雖然在高填充量下剝離強度有所下降，但在填加量為60 wt%時剝離強度為2.11 N/mm，仍可達到使用標準。

　　填料種類與用量對導熱絕緣膠熱導率的影響

　　各填料單一使用都可以提高環(huán)氧樹脂的熱導率，在填加量相同的情況下，填料的熱導率越高所得膠粘劑的熱導率就越高。同種填料隨其填加量的增加環(huán)氧膠的熱導率先緩慢增加，當填加量到達某一值時環(huán)氧膠的熱導率驟然升高，隨后其熱導率升高趨緩。造成這一現(xiàn)象的原因是，在低填充量下無機粒子之間被樹脂隔離沒有形成有效地導熱網絡，體系的界面熱阻較大，聲子散射嚴重，因此環(huán)氧樹脂的熱導率增加緩慢。隨著導熱填料填充量的增加，環(huán)氧樹脂中的導熱填料顆粒間相互連結成“網絡”結構，熱量可以在網絡中有效傳遞，因此環(huán)氧樹脂的熱導率驟然升高。若繼續(xù)加入導熱填料，由于“網絡”基本達到飽和，環(huán)氧樹脂熱導率的升高相對平緩。

　　使用混合填料與使用單一填料的環(huán)氧膠，其導熱率隨填料添加量的變化趨勢基本相同。當填充量<30 wt%時，混合填料環(huán)氧膠的熱導率高于其它單一填料環(huán)氧膠的熱導率;當填充量大>30 wt%時，混合填料環(huán)氧膠的熱導率低于氮化硼單一填充環(huán)氧膠的導熱率，而高于其它單一填料環(huán)氧膠的熱導率。造成這種現(xiàn)象的原因是，在低填充量的情況下，不同填料間的協(xié)同作用是影響環(huán)氧膠熱導率的主要因素;而在高填充量的情況下，填料本身的熱導率是影響環(huán)氧膠導熱系數(shù)的主要因素。

　　表面處理對導熱絕緣膠熱導率的影響

　　在混合填料填充量相同的情況下，添加經表面處理的混合填料所得環(huán)氧膠的熱導率較高。混合填料用量為60 wt%時，經過一定量硅烷偶聯(lián)劑處理后熱導率從3.49 W/(m?K)提高到了3.81 W/(m?K)。這種現(xiàn)象可以解釋為：經偶聯(lián)劑處理，混合填料與樹脂的相容性提高，均勻分散的填料更容易形成導熱網絡。另外，由于填料與樹脂間存在少量的微小氣泡，空氣的導熱率很低，因而會對環(huán)氧膠熱導率的提高產生負面影響，經過偶聯(lián)劑處理的填料與樹脂間的氣泡減少，所以環(huán)氧膠的導熱率相對提高。從膠膜表面的金相顯微鏡中可以觀察到填料經過表面處理后其分散性能提高，填料在樹脂基體中團聚的現(xiàn)象減少。

　　混合填料用量與偶聯(lián)劑對導熱絕緣膠電性能的影響

　　隨著混合填料填充量的增加，環(huán)氧膠的介電常數(shù)升高，而體積電阻率降低。此現(xiàn)象產生的原因是：一方面，與環(huán)氧樹脂相比，無機填料的絕緣性能較低，它的加入勢必引起體系的介電常數(shù)升高和體積電阻率降低;另一方面，無機填料與樹脂間存在氣泡、空隙等缺陷造成體系絕緣性能降低?；旌咸盍辖涍^硅烷偶聯(lián)劑處理后，與未處理的相比在填充量相同的情況下，環(huán)氧膠的介電常數(shù)明顯降低，體積電阻率明顯升高，混合填料用量為60%時，經過一定量的硅烷偶聯(lián)劑處理后介電常數(shù)從4.9降低到了4.6，體積電阻率從4.0×1014 ??cm提高到了4.7×1014??cm。這是因為填料經硅烷偶聯(lián)劑處理后與樹脂的相容性增加，體系中的氣泡，空隙等缺陷減少，其絕緣性能提高。

　　1、以環(huán)氧樹脂為基體樹脂，以氮化硅：氮化硼：二氧化硅：氧化鋁=3∶3∶1∶1(質量比)組成的混合物為填料，制備了一種性能優(yōu)異的鋁基板用導熱絕緣環(huán)氧膠?；旌咸盍辖浌柰榕悸?lián)劑處理后與樹脂的相容性增加，在樹脂中的分散性增強，有效減少了填料與樹脂間的氣泡、空隙等缺陷，進而提高了導熱絕緣膠的熱導率和絕緣性能。當經硅烷偶聯(lián)劑處理的混合填料用量為60 wt%時，該膠的熱導率可達3.81 W/(m?K)，介電常數(shù)和體積電阻率分別為4.6×1014 ??cm、4.7×1014 ??cm。

　　2、研究發(fā)現(xiàn)，當填料填充量<30 wt%時，混合填料環(huán)氧膠的熱導率高于其它單一填料環(huán)氧膠的熱導率;當填充量大>30 wt%時，混合填料環(huán)氧膠的熱導率低于氮化硼單一填充環(huán)氧膠的導熱率，而高于其它單一填料環(huán)氧膠的熱導率。造成這種現(xiàn)象的原因是，在低填充量的情況下，不同填料間的協(xié)同作用是影響環(huán)氧膠熱導率的主要因素;而在高填充量的情況下，填料本身的熱導率是影響環(huán)氧膠導熱系數(shù)的主要因素。