Композиционные клеевые материалы с улучшенными теплофизическими характеристиками

• Автор: Барзилович, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Аналитический обзор

1.1 Общие характеристики наполненных полимерных материалов

1.2 Влияние наполнителей на физико-механические свойства полимеров

1.3 Влияние наполнителя на кинетику полимеризации

1.4 Олигомерные связующие

1.5 Методы исследования теплопроводности ПКМ

1.6 Физические модели теплопроводности

1.7 Цели и задачи

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1 Методы исследования
2.2 Объекты исследования
Глава 3. Обсуждение результатов исследований
3.1 Компаунды, наполненные СМШ
3.2 Компаунды, наполненные микроалмазами
3.3 ПКМ, наполненные карбидом кремния
3.4 Сравнение теоретических и экспериментальных значений теплопроводности ПКМ
3.5 Вязкость наполненных ПКМ
Глава 4. Практические результаты
Заключение
Список литературы
Приложение А

Введение
Актуальность темы исследования. Интенсивное развитие микроэлектроники, начавшееся во второй половине XX века, продолжается и в настоящее время. Обеспечение высокого уровня потребительских свойств требует применение защитных полимерных материалов. Увеличение общего количества и миниатюризация электронных схем требует внедрения новых полимерных композиционных материалов (ПКМ), обладающих специальными свойствами, такими как повышенная теплопроводность, ударопрочность, технологичность. Стремительное удешевление электроники также предъявляет требования к стоимости полимерных материалов.
Наиболее широко применяемый метод увеличения теплопроводности компаундов заключается во введении наполнителей, обладающих высокой теплопроводностью. Наибольший практический интерес представляют дисперсные наполнители, выпускаемые серийно, относящиеся к классам нитридов, карбидов, оксидов.
Объем потребления ПКМ в мире по данным за 2013 год составил около 70 миллиардов долларов. Ежегодный рост объемов потребления оценивается экспертами в 7 %. Основными драйверами роста являются такие отрасли экономики, как транспорт, энергетика, авиация.
ПКМ предназначены для заливки или пропитки токопроводящих схем и деталей с целью их изоляции в электро- и радиоаппаратуре - трансформаторов, дросселей, конденсаторов. Их используют для герметизации и опрессовки дискретных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. В состав ПКМ в зависимости от назначения вводят пластификаторы, наполнители, отвер-дители, инициаторы полимеризации, пигменты.
Степень разработанности темы исследования. Исследование и разработка клеев и компаундов с повышенной теплопроводностью ведется с 60-х годов XX века, в частности такими специалистами как Чудновский А.Ф., Липатов Ю.С.,

Дульнев Г.Н. и др. Позднее в работах Угловой Т.К., Новоселовой С.Н., Грахова Д.В., Зарубина B.C., Петровой А.П. и других были существенно развиты представления о наполненных теплопроводных полимерах.
В существующих работах Трофимова H.H., Липатова Ю.С., Угловой Т.К. рассматриваются методы повышения теплопроводности ПКМ путем введения функциональных наполнителей, а также модели прогнозирования теплофизических характеристик ПКМ. Теоретические основы моделирования, базирующиеся на термодинамике гетерогенных композитов, были изучены Дульневым Т.Н., Граховым Д.В. и др. Теория образования адгезионных связей в реактопластичных композитах была предложена в работе А.А.Берлина и других.
Обобщенное рассмотрение процессов теплопередачи в гомо- и гетерогенных полимерных материалах дали в своих работах В.П.Исаченко, В.А.Осипова и др. Однако исследований, содержащих теоретическую и экспериментальную базу для разработки компаундов с необходимыми свойствами, до сих пор не существовало.
Цель работы. Разработка рецептуры и технологии теплопроводящего композиционного компаунда для защиты радиоэлектронной аппаратуры и исследование корреляции теплофизических и физикомеханических характеристик ПКМ с рецептурными факторами.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- Обоснование и выбор полимерного связующего и наполнителей для исследований;
- Экспериментальное изучение теплопроводности, реологических и физико-механических характеристик образцов ПКМ на основе различных типов наполнителей;
- Исследование зависимости теплофизических и физико-механических свойств ПКМ от различных характеристик дисперсных наполнителей;

где Ь отражает влияние формы частиц. Для шаровых зерен: /. = ——г-~, для
2Л1+Л
частиц цилиндрической формы: I = для частиц в форме тонких пластин:
ЗСЛ1+Л2)
. Я1+2Л
_ ЗА1 '
В литературе проводятся аналогии механизмов теплопроводности и электропроводности в композитных материалах. [17].
В работе [17] также рассмотрено влияние размера зерен и пор на теплопроводность композитов:
1. Чем меньше размер пор, тем меньше коэффициент теплопроводности содержащегося в них воздуха, а, следовательно, меньше и эффективный коэффициент теплопроводности дисперсной системы. При большем размере пор и той же общей пористости коэффициент теплопроводности материала будет выше.
2. Чем меньше частицы, составляющие скелет зернистого материала, тем меньше его теплопроводность при прочих равных условиях.
3. Контактная доля теплопередачи уменьшается при дроблении материала в связи с возрастанием общей пористости системы.
1.7 Цели и задачи
Целью работы ставится разработка рецептуры и технологии теплопроводящего композиционного компаунда для защиты радиоэлектронной аппаратуры и исследование корреляции теплофизических и физикомеханических характеристик ПКМ с рецептурными факторами.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- Обоснование и выбор полимерного связующего и наполнителей для исследований;