近年來，隨著功率半導(dǎo)體器件、工業(yè)半導(dǎo)體、汽車電力電子等領(lǐng)域的空前發(fā)展，許多國家都將第三代半導(dǎo)體材料及相關(guān)器件等的發(fā)展列為半導(dǎo)體重要新興技術(shù)領(lǐng)域。與前兩半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場(chǎng)、更高的熱導(dǎo)率、更大的電子飽和速度以及更高的抗輻射能力，更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。隨之而來的，電子器件的發(fā)熱功耗越來越大、熱流密度不斷增加，產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的可靠性有著至關(guān)重要的影響。

對(duì)于任何熱管理解決方案來說，熱界面材料（TIM）都是關(guān)鍵的組成部分，用于填補(bǔ)兩種材料接觸面間的空隙，降低熱阻抗。常用的熱界面材料一般為高分子材料（聚合物材料），由于本征導(dǎo)熱率太低，往往需要添加高熱導(dǎo)率導(dǎo)熱填料來制備成聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料。

導(dǎo)熱復(fù)合材料中，常用金屬導(dǎo)熱填料有Cu、Ag、Al等；而在要求一定絕緣性能的情況下，需要選用非金屬導(dǎo)熱填料，比如陶瓷類，如MgO、Al₂O₃、BN、AlN等，石墨烯、碳納米管、金剛石等也是現(xiàn)在研究熱門對(duì)象，此外，也可將多種填料混合使用。尋找性能更佳、添加效果更好的新導(dǎo)熱填料類型以及添加方式一直是行業(yè)內(nèi)集中關(guān)注的問題。

不同添加方式對(duì)于熱界面材料內(nèi)部導(dǎo)熱通道的影響

(a) 填料添加量低 (b)填料添加量達(dá)到臨界值形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò) (c)高橫縱比填料添加 (d)不同尺寸填料混合添加

近幾年，碳基材料在導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸有新的突破，其中，石墨具有特殊的六角平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在水平方向上，石墨的導(dǎo)熱系數(shù)為300~1900W/（m·K），且成本有優(yōu)勢(shì)，作為導(dǎo)熱填料有良好的應(yīng)用前景。另外，高導(dǎo)熱碳纖維不僅導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高出常見的無機(jī)陶瓷填料，在聚合物基體中有良好的分散性能，并且填充工藝性好，不會(huì)引起體系粘稠度過高、彈性低、力學(xué)性能差等問題。同時(shí)，導(dǎo)熱碳纖維填充到高分子基體中時(shí)可以通過流場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等方式進(jìn)行陣列定向，在特定方向達(dá)到極好的導(dǎo)熱效果。

但碳纖維與石墨粒子雖具有高的導(dǎo)熱性能，作為填料使用能滿足電子器件對(duì)散熱性能的需求，其絕緣性卻較差，限制了其應(yīng)用場(chǎng)合。

碳纖維定向?qū)?/span>

另外，一些高性能電子器件有著對(duì)導(dǎo)熱和吸波性能的雙重需求，碳材料具有優(yōu)異的介電性能、良好的復(fù)合特性、特殊的微觀結(jié)構(gòu)、較低的比重、較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在吸波領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸成為重點(diǎn)方向。但單一碳材料介電常數(shù)較大，不利于阻抗匹配，且作為納米材料，碳材料之間的團(tuán)聚程度高，難以均勻分散在基體當(dāng)中，作為吸波材料應(yīng)用還需要通過一定的改性來調(diào)節(jié)其電磁參數(shù)，提高阻抗匹配程度并改善分散性。

在即將于2022年2月18-19日，在東莞舉辦“2022年全國導(dǎo)熱粉體材料創(chuàng)新發(fā)展論壇”上，將由湖南大學(xué)的韓飛副教授講解報(bào)告《第三代半導(dǎo)體封裝用碳基填料的開發(fā)應(yīng)用》，報(bào)告將介紹高導(dǎo)熱碳纖維和石墨在熱界面材料方面的研究進(jìn)展，并提出有效策略解決其絕緣性能差的問題。另外，針對(duì)電子器件對(duì)導(dǎo)熱和吸波性能的雙重需求，對(duì)碳纖維和石墨粒子進(jìn)行表面化學(xué)處理，開發(fā)具有導(dǎo)熱-吸波雙功能一體化的碳基填料，為熱管理材料廠商提供相應(yīng)的解決方案。行業(yè)前沿的創(chuàng)新技術(shù)不容錯(cuò)過，歡迎前來參會(huì)哦！

報(bào)告人簡(jiǎn)介

韓飛，湖南大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，湖湘青年英才，新加坡國立大學(xué)博士后，斯坦福大學(xué)研究助理，從事功能型炭基材料的研究工作，在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等國內(nèi)外權(quán)威刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)，主持了國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、湖南省人才創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目、湖南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、長(zhǎng)沙市科技計(jì)劃項(xiàng)目等多項(xiàng)重要科研項(xiàng)目。

粉體圈會(huì)務(wù)組