氮化硼与氮化铝的导热系数
氮化硼与氮化铝的导热系数
氮化硼（BN）和氮化铝（AlN）是两种常用的导热材料，具有优异的导热性能，广泛应用于电子器件、导热材料和热管理领域。本文将围绕氮化硼和氮化铝的导热系数展开讨论。
一、氮化硼的导热系数
氮化硼是一种非常好的导热材料，具有较高的导热系数。其导热系数通常在100-200 W/(m·K)之间，甚至可以高达300 W/(m·K)。相比之下，许多金属的导热系数只有几十到几百W/(m·K)。因此，氮化硼在高温和高功率应用中表现出色，能够有效地传递热量。
氮化硼的导热性能与其晶体结构有关。氮化硼具有类似于石墨的层状结构，其中硼原子和氮原子交替排列形成类似于石墨的层。这种层状结构使得氮化硼在热传导方面表现出色，热量可以沿着层状结构的平面方向快速传播。
氮化硼的导热系数还受到其晶体缺陷和杂质含量的影响。晶体结构中的缺陷和杂质会散射热传导的载流子，从而降低导热系数。因此，高纯度的氮化硼通常具有较高的导热系数。
二、氮化铝的导热系数
与氮化硼相比，氮化铝的导热系数略低一些，通常在100-200 W/(m·K)之间。不过，相对于许多其他常见的导热材料来说，氮化
铝的导热性能仍然非常出色。
氮化铝具有六方晶体结构，其中铝原子和氮原子交替排列形成六角形的晶胞。这种晶体结构使得氮化铝在热传导方面表现出色，热量可以沿着六方晶体的c轴方向快速传播。
类似于氮化硼，氮化铝的导热性能也受到晶体缺陷和杂质含量的影响。晶体结构中的缺陷和杂质会散射热传导的载流子，从而降低导热系数。因此，高纯度的氮化铝通常具有较高的导热系数。
三、氮化硼与氮化铝的比较
虽然氮化硼和氮化铝的导热系数相差不大，但氮化硼在一些方面表现出更好的导热性能。首先，由于氮化硼具有层状结构，其导热性能在平面方向上更好。而氮化铝由于其六方晶体结构，其导热性能在c轴方向上更好。其次，氮化硼相对于氮化铝来说更容易制备高纯度的材料，因此其导热系数可能更高。
不过，需要注意的是，氮化硼和氮化铝的导热系数受到很多因素的影响，包括晶体结构、晶体缺陷、杂质含量、温度等。因此，在具体应用中，需要综合考虑材料的导热性能以及其他性能指标，选择最合适的材料。
总结起来，氮化硼和氮化铝都是优秀的导热材料，具有较高的导热系数。它们在电子器件、导热材料和热管理领域有着广泛的应用前
景。通过对氮化硼和氮化铝导热系数的研究，可以更好地理解它们的热传导机制，为材料设计和应用提供指导。
氮化硼与氮化铝的导热系数
氮化硼与氮化铝的导热系数 氮化硼（BN）和氮化铝（AlN）是两种常用的导热材料，具有优异的导热性能，广泛应用于电子器件、导热材料和热管理领域。本文将围绕氮化硼和氮化铝的导热系数展开讨论。 一、氮化硼的导热系数 氮化硼是一种非常好的导热材料，具有较高的导热系数。其导热系数通常在100-200 W/(m·K)之间，甚至可以高达300 W/(m·K)。相比之下，许多金属的导热系数只有几十到几百W/(m·K)。因此，氮化硼在高温和高功率应用中表现出色，能够有效地传递热量。 氮化硼的导热性能与其晶体结构有关。氮化硼具有类似于石墨的层状结构，其中硼原子和氮原子交替排列形成类似于石墨的层。这种层状结构使得氮化硼在热传导方面表现出色，热量可以沿着层状结构的平面方向快速传播。 氮化硼的导热系数还受到其晶体缺陷和杂质含量的影响。晶体结构中的缺陷和杂质会散射热传导的载流子，从而降低导热系数。因此，高纯度的氮化硼通常具有较高的导热系数。 二、氮化铝的导热系数 与氮化硼相比，氮化铝的导热系数略低一些，通常在100-200 W/(m·K)之间。不过，相对于许多其他常见的导热材料来说，氮化
铝的导热性能仍然非常出色。 氮化铝具有六方晶体结构，其中铝原子和氮原子交替排列形成六角形的晶胞。这种晶体结构使得氮化铝在热传导方面表现出色，热量可以沿着六方晶体的c轴方向快速传播。 类似于氮化硼，氮化铝的导热性能也受到晶体缺陷和杂质含量的影响。晶体结构中的缺陷和杂质会散射热传导的载流子，从而降低导热系数。因此，高纯度的氮化铝通常具有较高的导热系数。 三、氮化硼与氮化铝的比较 虽然氮化硼和氮化铝的导热系数相差不大，但氮化硼在一些方面表现出更好的导热性能。首先，由于氮化硼具有层状结构，其导热性能在平面方向上更好。而氮化铝由于其六方晶体结构，其导热性能在c轴方向上更好。其次，氮化硼相对于氮化铝来说更容易制备高纯度的材料，因此其导热系数可能更高。 不过，需要注意的是，氮化硼和氮化铝的导热系数受到很多因素的影响，包括晶体结构、晶体缺陷、杂质含量、温度等。因此，在具体应用中，需要综合考虑材料的导热性能以及其他性能指标，选择最合适的材料。 总结起来，氮化硼和氮化铝都是优秀的导热材料，具有较高的导热系数。它们在电子器件、导热材料和热管理领域有着广泛的应用前
氮化铝常识
用心专注服务专业 氮化铝常识 中文名称：氮化铝。英文名称：aluminum nitride 定义：由ⅢA族元素Al和ⅤA族元素N 化合而成的半导体材料。分子式为AlN。室温下禁带宽度为6.42eV，属直接跃迁型能带结构。应用学科：材料科学技术(一级学科);半导体材料(二级学科);化合物半导体材料(二级学科) 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布目录 说明:AlN是原子晶体，属类金刚石氮化物，最高可稳定到2200℃。室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢。导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。氮化铝还是电绝缘体，介电性能良好，用作电器元件也很有希望。砷化镓表面的氮化铝涂层，能保护它在退火时免受离子的注入。 氮化铝还是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。室温下与水缓慢反应.可由铝粉在氨或氮气氛中800~1000℃合成，产物为白色到灰蓝色粉末。或由Al2O3-C-N2体系在1600~1750℃反应合成，产物为灰白色粉末。或氯化铝与氨经气相反应制得.涂层可由AlCl3-NH3体系通过气相沉积法合成。AlN+3H2O==催化剂===Al(OH)3↓+NH3↑ 氮化铝是一种陶瓷绝缘体(聚晶体物料为 70-210 W?m?1?K?1，而单晶体更可高达 275 W?m?1?K?1 )，使氮化铝有较高的传热能力，至使氮化铝被大量应用于微电子学。与氧化铍不同的是氮化铝无毒。氮化铝用金属处理，能取代矾土及氧化铍用于大量电子仪器。氮化铝可通过氧化铝和碳的还原作用或直接氮化金属铝来制备。氮化铝是一种以共价键相连的物质，它有六角晶体结构，与硫化锌、纤维锌矿同形。此结构的空间组为P63mc。要以热压及焊接式才可制造出工业级的物料。物质在惰性的高温环境中非常稳定。在空气中，温度高于700℃时，物质表面会发生氧化作用。在室温下，物质表面仍能探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜。直至1370℃，氧化物薄膜仍可保护物质。但当温度高于1370℃时，便会发生大量氧化作用。直至980℃，氮化铝在氢气及二氧化碳中仍相当稳定。矿物酸通过侵袭粒状物质的界限使它慢慢溶解，而强碱则通过侵袭粒状氮化铝使它溶解。物质在水中会慢慢水解。氮化铝可以抵抗大部分融解的盐的侵袭，包括氯化物及冰晶石〔即六氟铝酸钠〕。
氮化硼与氮化铝的导热系数
氮化硼与氮化铝的导热系数 氮化硼和氮化铝是两种常见的高导热材料，具有优异的导热性能。本文将从两个方面来介绍氮化硼和氮化铝的导热系数，并进行比较。 一、氮化硼的导热系数 氮化硼是一种具有高导热性能的陶瓷材料，其导热系数较高。氮化硼的导热系数在不同温度下会有所变化，一般在室温下为70-100 W/(m·K)。相比于其他常见的导热材料，如铜和铝，氮化硼的导热系数较高。 氮化硼具有优异的导热性能的原因主要有以下几点： 1. 氮化硼晶体结构的特殊性：氮化硼的晶体结构由硼和氮原子组成，硼原子形成六角形的层状结构，氮原子填充在硼原子之间。这种结构使得氮化硼具有良好的导热性能。 2. 原子键的特性：氮化硼的硼-氮键是一种极性共价键，具有较高的键能和较短的键长。这种键的特性使得氮化硼具有较高的热传导速率。 3. 晶格振动：氮化硼的晶格振动模式也对其导热性能有一定影响。硼原子和氮原子之间的振动会导致热能的传递，进而提高氮化硼的导热系数。 二、氮化铝的导热系数 氮化铝是一种具有优异导热性能的陶瓷材料，其导热系数也较高。氮化铝的导热系数在不同温度下会有所变化，一般在室温下为60-
200 W/(m·K)。相比于氮化硼，氮化铝的导热系数更高一些。 氮化铝具有优异导热性能的原因主要有以下几点： 1. 晶体结构的特殊性：氮化铝的晶体结构由铝和氮原子组成，形成六角形的层状结构。这种结构使得氮化铝具有良好的导热性能。 2. 原子键的特性：氮化铝的铝-氮键是一种极性共价键，具有较高的键能和较短的键长。这种键的特性使得氮化铝具有较高的热传导速率。 3. 晶格振动：氮化铝的晶格振动模式也对其导热性能有一定影响。铝原子和氮原子之间的振动会导致热能的传递，进而提高氮化铝的导热系数。 三、氮化硼和氮化铝的比较 氮化硼和氮化铝都是具有高导热性能的材料，但在导热系数方面略有差异。一般情况下，氮化铝的导热系数要高于氮化硼。 在实际应用中，选择氮化硼还是氮化铝取决于具体的需求。如果在导热性能要求较高的场合，如散热器、导热模块等，可以选择导热系数较高的氮化铝材料。而如果在一些对导热性能要求稍低的场合，如高功率电子器件的散热等，可以选择导热系数稍低但价格相对较低的氮化硼材料。 总结： 氮化硼和氮化铝都是具有优异导热性能的材料，其导热系数较高。
常规材料的导热系数(热阻)总结
导热率W/(m*K) 金刚石1300-2400 硅611 银429 铜401 金317 铍250 铝240 氮化铝200 钨180 锌116 镍91 铁84-90 铟82 钯72 铂72 铟90 银10 67 锡66 金80 锡20 57 锡63 铅37 50.9 锡60 铅40 49.8 锡50 铅50 46.7 锡62 铅36 银2 49 金88 锗12 44 锡40 铅60 43.6 锡30 铅70 40.5 锡20 铅80 37.4 锡10 铅90 35.8 锡5 铅95 35.2 铅35 AI2O3 (96%) 35 锡银33 锡锑28 锑24 42 合金15.6 银填充的相变型光盘片3 - 8 氮化硼填充的硅树脂 6 银填充的铸模 1.3 - 5 模压料0.6 - 0.7 BT 环氧树脂0.19 FR-4 0.11 空气0.03 软性硅胶导热绝缘垫是传热界面材料中的一种,具有良好的导热能力和高等级的耐压,其作用就是填充处理器与散热器之间大要求,是替代导热硅脂导热膏加云母片的二元散热系统的
最佳产品. 该产品的导热系数是2.45W/mK,抗电压击穿值在4000伏以上,本身具有一定的柔韧性,很好的贴合功率器件与散热铝片或机器外壳间的,从而达到最好的导热及散热目的,符合目前电子行业对导热材料的要求. 硅胶导热绝缘垫的长宽规格400x200mm,工艺厚度从0.5mm~5mm不等,每0.5mm一加,即0.5mm 1mm 1.5mm 2mm一直到 5mm特殊要求可增至10mm专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙完成发热部位与散热部位的热传递同时还起到减震绝缘密封等作用,能够满足社设备小型化超薄化的无风扇设计要求,是极具工艺性和使用性的新材料.且厚度适用范围广,特别适用于汽车、显示器、计算机和电源等电子设备行业. 阻燃防火性能符合U.L 安规94V-0 要求,已通过SGS公司关于欧盟ROHS标准检测环保认证 ,工作温度一般在-50℃~220℃ 开关电源绝缘,耐溫,耐电压,导热及防火材料: 1.软性硅胶导热垫,工艺厚度从0.5mm--5mm,每0.5mm一加, 即0.5mm 1mm 1.5mm 2mm 一直到5mm;特殊要求可增至10mm, 导热系数高达 2.45w/mk, 同时具有非常好的绝缘性能. 阻燃防火性能符合UL 94V-0 要求, 并符合欧盟SGS环保认证,工作温度一般在-50℃~220℃;因此, 是非常好的导热材料. 特性柔软,专门为利用间隙传递热量的设计方案生产, 能够填充缝隙, 完成发热部件与散热片的热传递, 增加导热面积, 同时还起到防震,绝缘,密封等作用;能够满足社设备小型化,超薄化的设计要求, 是极具工艺性和使用性的新材料. 且厚度适用范围广,特别适用于汽车、显示器、计算机和电源等电子设备行业. 2.大功率MOS管,散热绝缘片一般使用矽胶片, 导热系数: 0.8-1.2W/M.K, 成本低, 易组装, 对高发热量的MOS管绝缘是没有问题, 散热效果很理想.
提高导热率或缩短成型时间的方法(PP PE)
提高导热率/缩短成型时间的方法 -----非极性聚烯烃类塑料材料导热性能是聚合物重要的物理性能之一，对于热流平衡计算，聚合物结构与性能，聚合物加工艺条件及聚合物材料应用等都有重要意义。对于导热塑料的研究和应用，可以对其进行简单的分类，按照基体材料种类可以分为热塑性导热树脂和热固性导热树脂；按填充粒子的种类可分为：金属填充型、金属氧化物填充型、金属氮化物填充型、无机非金属填充型、纤维填充型导热塑料；也可以按照导热塑料的某一种性质来划分，比如根据其电绝缘性能可以分为绝缘型导热塑料和非绝缘型导热塑料。 塑料的导热率很低，是优良的隔热、绝缘材料。近年来随着电气电子部件小型化和集成化的不断发展，机器内部产生的热量不能排出而积蓄在塑料部件里。这就给产品的设计带来了制约。于是，导热塑料应运而生。 一、提高聚合物导热性能的途径 提高聚合物导热性能的途径有两种： 1、合成具有高导热系数的结构聚合物，如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等，主要通过电子导热机制实现导热，或具有完整结晶性，通过声子实现导热的聚合物。 2、通过高导热无机物中的一种或几种对聚合物进行填充，制备聚合物/无机物导热复合材料。 填料的种类 无机非金属材料作为导热填料填充高分子材料基体时，填充效果的好坏主要取决于以下几个因素：(1)聚合物基体的种类、特性；(2)填料的形状、粒径、尺寸分布；(3)填料与基体的界面结合特性及两相的相互作用。 以往常采用的方法有：(1)利用有一定长径比的颗粒、晶须形成连续的导热网链； (2)选用不同的粒径的填料组合，达到较高填充致密度；(3)利用偶联剂改善填料与基体
的界面，以减少界面处的热阻；(4)用纳米材料填充塑料提高导热系数是近年来研究的热点。 可以用作导热粒子的金属和无机填料大体有以下几种： (1)金属粉末填料：铜粉、铝粉、银粉； (2)金属氧化物：氧化铝、氧化铋、氧化镁、氧化锌； (3)金属氮化物：氮化铝、氮化硼； (4)无机非金属：石墨、碳化硅。 导热材之选择：一般导热填充物包含有属粉末，玻璃粉末，碳黑，石墨，钙，铜，铝，镁的氧化物。依照应用范围的同选择适合的填充物，如在电子封装上就必须选择高导热系数、低介电常数、高体积电阻的填充物，像是氮化硼，氮化铝等。 目前填充性导热塑料的研究，大部分采用物理填充的方法，导热性能不高，机械性能下降严重，导热系数预测理论局限于经验模拟，缺乏导热机理的理论支持。但随着日益扩大的市场和研究的深入，导热塑料将有一个大的发展，尤其是纳米导热材料的研究和开发，高导热本体聚合物材料的制备，聚合物导热机理的探讨应成为导热高分子材料的研究方向。 提高聚合物导热性能的文献或专利： 1、金属填料的添加对聚合物的导电和导热性能都有很大的提高。如可用不同含量的铜粉填充低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)，导热系数随着铜粉含量的增加而增加，电阻随着铜粉含量的增加而降低，例如：填充24V%的铜粉，LDPE 和LLDPE导热系数均提高2倍以上，电阻降低1.5倍以上。从混合焓的结果显示铜粒子可以做成核剂，可以提高复合材料的结度，LDPE填充铜粉热稳定性比未填充的提高；在填充较低含量的铜粉时，LLDPE便显示较好的热稳定性。通常同未填充的高聚物相比，此类复合材料的机械性能较差(除模量外)，热传导和电传导性能提高。 2、西北工业大学周文英用粉末混合法制备了氮化硼增强高密聚乙烯塑料，研究了材料内部填料分散状态，填料含量，基体粒径和温度对热导率的影响。结果表明，材料中填料粒子围绕在聚乙烯粒子周围，形成了特殊的网状导热通路；增大填料用量和基体粒径，热导率升高;填料体积用量为30%时体系热导率达0.96 W/m·K，是基体热导
新型半导体材料的热学特性与散热优化
新型半导体材料的热学特性与散热优化 新型半导体材料的热学特性与散热优化 随着科技的不断进步和发展，新型半导体材料的研究和应用也越来越受到关注。其中，热学特性和散热优化是半导体材料研究的重要方向之一。本文将从这两个方面进行探讨。 一、新型半导体材料的热学特性 1. 热传导性 热传导性是指物质在温度差的作用下传递热量的能力。对于半导体材料来说，热传导性的好坏直接影响着其散热效果。目前，石墨烯、氮化硅和碳化硅等材料因其高导热系数而备受关注。其中，石墨烯的导热系数高达5000 W/mK，是铜的几百倍。 这种高导热性使得石墨烯成为了理想的散热材料之一。 2. 热膨胀系数 热膨胀系数是指物质在温度变化时长度或体积的变化率。对于半导体材料来说，由于其工作时需要承受高温，因此其热膨胀系数也是一个重要的参数。目前，铝氮化镓（AlN）和氮化硅
（Si3N4）等材料因其低热膨胀系数而备受关注。这种低膨胀 性使得这些材料在高温环境下仍能保持稳定，不易出现形变或裂纹等问题。 3. 热容量 热容量是指物质在吸收或释放热量时所需的能量。对于半导体材料来说，其热容量大小直接影响着其在高温环境下的稳定性和散热效果。目前，氮化硼（BN）和氮化铝（AlN）等材料 因其高热容量而备受关注。这种高热容量使得这些材料能够在高温环境下吸收更多的热量，从而提高散热效果。 二、新型半导体材料的散热优化 1. 散热方式 散热方式是指将半导体器件内部产生的热量通过散热方式传递到外部空气中去。目前常见的散热方式有自然对流、强制对流和辐射散热等。其中，自然对流和辐射散热适用于低功率器件，而强制对流则适用于大功率器件。 2. 散热结构
六方氮化硼合成及其对导热硅橡胶性能的影响
六方氮化硼合成及其对导热硅橡胶性能的影响 张振昊;赵晓帆;孙海滨 【期刊名称】《陶瓷学报》 【年(卷),期】2018(039)002 【摘要】采用硼酸-三聚氰胺法合成了六方氮化硼(h-BN)粉体,研究了原料配比、煅烧温度对h-BN粉体物相组成、纯度、结晶度和微观形貌的影响.将表面改性的h-BN粉体与硅橡胶复合,制备了氮化硼/硅橡胶复合材料,研究了h-BN加入量对复合材料导热性能和力学性能的影响.结果表明:当硼酸和三聚氰胺的摩尔比为3 : 1,煅烧温度为1950 ℃时,h-BN粉体具有较高的纯度、结晶性和产率;当h-BN加入量为2wt.%时,氮化硼/硅橡胶复合材料的热导率、拉伸强度和撕裂强度分别为0.24 W/(m · K)、9.45 MPa和18.48 MPa.%Hexagonal boron nitride (h-BN) powders were synthesized via boric acid - melamine method. The effect of starting materials proportion and calcining temperatures on the composition, purity, crystallinity and micromorphology of h-BN powders were researched. Subsequently, BN/silicone rubber composites were fabricated by adding h-BN powders into silicone rubber. The effect of h-BN addition amounts on thermal and mechanical performances were also researched. The results show that h-BN powders with high purity, high crystallinity and high yield are obtained at calcination temepreture of 1950 ℃ and optimum starting materials molar ratio of boric acid :melamine = 3 : 1. The thermal conductivity, tensile strength and tear
各种导热材料的优缺点分析
各种导热材料的优缺点分析 本文介绍各种导热材料的优缺点分析。目前在有机硅领域所使用的导热材料多数 为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。 目前在有机硅领域所使用的导热材料多数为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。 尤其是以微米氧化铝、硅微粉为主体，纳米氧化铝，氮化物做为高导热领域的填充粉体;而氧化锌大多做为导热膏(导热硅脂)填料用。 一、导热材料的导热系数列表: 材料名称导热系数K(w/m.k) 氧化被(有毒)270 氮化铝80~320 氮化硼125 -------------- 有文章写60K(w/m.k) 碳化硅83.6 ------------- 有文章写170~220K(w/m,k),个人表示怀疑，导热这 么好的话，就完全没有BN和A1N的市场了 氧化镁36
氧化铝30 氧化锌26 二氧化硅(结晶型)20以上 优缺点分析: 1、氮化铝A1N,优点：导热系数非常高。缺点：价格昂贵，通常每公斤在千元以上;氮化铝吸潮后会与水反应会水解A1N+3H2O=A1(OH)3+NH3，水解产生的A1 (011)3会使导热通路产生中断，进而影响声子的传递，因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理，也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝，虽然可以达到较高的热导率，但体系粘度极具上升，严重限制了产品的应用领域。 2、氮化硼BN,优点：导热系数非常高，性质稳定。缺点：价格很高，市场价从几百元到上千元(根据产品品质不同差别较大)，虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率，但与氮化铝类似，大量填充后体系粘度极具上升，严重限制了产品的应用领域。 听说有国外厂商有生产球形BN,产品粒径大，比表面积小，填充率高，不易增粘，价格极高。 3、碳化硅SiC优点：导热系数较高。缺点：合成过程中产生的碳及石墨难以去除，导致产品纯度较低，电导率高，不适合电子用胶。密度大，在有机硅类胶中易沉淀分层，影响产品应用。环氧胶中较为适用。 4、氧化镁MgO优点：价格便宜。缺点：在空气中易吸潮，增粘性较强，不能大量填充;耐酸性差，一般情况下很容易被酸腐蚀，限制了其在酸性环境下的应用。 5、Q-氧化铝（针状）优点：价格便宜。缺点：添加量低，在液体硅胶中,
聚晶立方氮化硼(PCBN)的发展与应用
聚晶立方氮化硼（PCBN）的发展与应用 1、前言 聚晶立方氮化硼（PCBN）是以硬质合金为基底，上面铺放一层立方氮化硼（CBN）单晶细粉（0.5～1.6mm厚）加粘结剂经高温（1400～2600℃）、高压（7～9Gpa）下压制而成的聚晶刀具材料。 聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具主要用于数控机床、多用途机床、自动线、专用高速机床、柔性生产单元或柔性生产系统对淬火钢、模具钢、硬度为HRC45~68的冷硬铸铁、淬硬锻造钢件；硬度值为HRC45~65的镍镉冷硬耐磨铸铁件；渗碳氮化或渗碳火焰淬火的淬硬件；硬度值接近HRC60的淬硬冷拔钢件；白口铸铁或压铸件；合金钢、工具钢、热喷涂、焊材料进行精加工和半精加工，同时能高速切削HRC35以上钴基和镍基高温合金、热喷涂材料、硬质合金、陶瓷及其他难加工材料，可进行高速车削、铣削、镗削、钻（铰）削等，使用车、铣代替磨削的最主要的刀具。 PCBN刀具的硬度仅次于金刚石，大大高于陶瓷刀具和硬质合金刀具，因而可加工HRC60以上的淬火钢、灰口铁、白口铁以及硬度高达HRC70以上的YG5、YG20、YG25硬质合金，其寿命为陶瓷刀具的3－5倍、硬质合金刀具的5－15倍。高耐磨性和长寿命大大提高了工件的加工精度，减少了换刀和磨刀的次数，提高了工效。 目前国内CBN磨料的制备技术已趋于成熟。解决PCBN刀具的关键技术成为“超硬材料行业”的当务之急。 第一、解决汽车制造业、轴承行业、大型铸、锻件高精加工的关键工具，具有高精度、高效率、高耐用度、综合成本低的关键刀具材料。 第二、国防工业加工高耐磨合金、喷涂材料必不可少的工具。 第三、具有广泛的市场前景，在机械加工业，可加工各种黑色金属，特别是 PCBN可成为替代硬质合金刀具的新型材料，是硬质合金刀具材料加工综合效益的8－10倍。 第四、可形成较大的产业化基地，年产值达到十亿元以上。 第五、其研究水平可达到国际先进水平，替代进口，并能出口创汇。 2、聚晶立方氮化硼（PCBN）的特性 ①高硬度和优良的耐磨性 CBN是人工合成的，其硬度仅次于金刚石，晶粒硬度可达HV8000～HV9000，远远高于陶瓷和硬质合金。PCBN复合片的硬度(通常为HV3000～HV5000)主要取决于CBN的含量，一般CBN 含量在40%～95%之间。随着CBN含量的增加，PCBN的硬度增加；而耐磨性与CBN含量之间不是单调关系，不同加工条件下有不同最佳值，加工模具钢时，CBN含量大约为55%时，其刀具最耐磨。
导热基本参数
一导热系数，又称热导率，导热率，thermal conductivity 导热系数K值是材料本身的固有性能参数，用于描述物体传导热量的能力。是固体最重要的热物性参数。是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,℃），在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米•度（W/m•K，此处为K 可用℃代替）。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。导热系数是描述物质物性的物理量.例如空气在标准状态下的导热系数是0.0244W/(m.K)。 二比热热容 比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即使单位元质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示，单位J/kg.K。表示每KG的物质在温度每升高1K所吸收的热量或每降低1K所放出的热量。同一物质的比热一般不随质量、形状的变化而变化。 三热扩散系数 热扩散系数[中文]: 热扩散系数定义α=λ/(ρ.c) α称为热扩散率或热扩散系数（thermal diffusivity），单位m^2/s. 式中：λ:导热系数，单位W/(m·K)；ρ：密度，单位元kg/m^3 c：热容，单位J/(kg·K). 物理意义以物体受热升温的情况为例来分析。在物体受热升温的非稳态导热过程中，进入物体的热量沿途不断地被吸收而使当地温度升高，在此过程持续到物体内部各点温度全部扯平为止。由热扩散率的定义 α=λ/(ρ.c) 可知：（1）物体的导热系数λ越大，在相同的温度梯度下可以传导更多的热量。（2）分母ρc是单位体积的物体温度升高1℃所需的热量。ρc 越小，温度升高1℃所吸收的热量越小，可以剩下更多热量继续向物体内部传递，能使物体各点的温度更快地随接口温度的升高而升高。热扩散率α是λ与1/(ρ.c)两个因子的结合。α越大，表示物体内部温度扯平的能力越大，因此而有热扩散率的名称。这种物理上的意义还可以从另一个角度来加以说明，即从温度的角度看，α越大，材料中温度变化传播的越迅速。可见α也是材料传播温度变化能力大小的指标，因而有导温系数之称。 四热阻 thermal resistance 热量在热流路径上遇到的阻力叫热阻，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。导热热阻为R=L/(kA)。其中L为材料的厚度，A为材料垂直于热流方向的截面积（也就是接触热源的面积），k为材料的热导率。由式中可得出，材料越厚热度阻越大，接触热源面积越大热阻越小。当热量流过两个相接触的固体的交界面时，接口本身对热流呈现出明显的热阻，称为接触热阻。产生接触热阻的主要原因是，任何外表上看来接触良好的两物体，直接接触的实际面积只是交界面的一
常规材料的导热系数
常规材料的导热系数 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度（W/m?K,此处的K可用°C代替 导热率W/(m*K) 金刚石1300-2400 硅611 银429 铜401 金317 铍250 铝240 氮化铝200 钨180 锌116 镍91 铁84-90 铟82 钯72 铂72 铟90 银10 67 锡66 金80 锡20 57 锡63 铅37 50.9 锡60 铅40 49.8 锡50 铅50 46.7 锡62 铅36 银2 49 金88 锗12 44 锡40 铅60 43.6 锡30 铅70 40.5 锡20 铅80 37.4 锡10 铅90 35.8 锡5 铅95 35.2 铅35 AI2O3 (96%) 35 锡银33 锡锑28 锑24 42 合金15.6 银填充的相变型光盘片3 - 8 氮化硼填充的硅树脂 6
银填充的铸模 1.3 - 5 模压料0.6 - 0.7 BT 环氧树脂0.19 FR-4 0.11 空气0.03 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。 通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05瓦/米?度以下的材料称为高效保温材料。 软性硅胶导热绝缘垫是传热界面材料中的一种,具有良好的导热能力和高等级的耐压,其作用就是填充处理器与散热器之间大要求,是替代导热硅脂导热膏加云母片的二元散热系统的最佳产品. 该产品的导热系数是2.45W/mK,抗电压击穿值在4000伏以上,本身具有一定的柔韧性,很好的贴合功率器件与散热铝片或机器外壳间的,从而达到最好的导热及散热目的,符合目前电子行业对导热材料的要求. 硅胶导热绝缘垫的长宽规格400x200mm,工艺厚度从0.5mm~5mm不等,每0.5mm一加,即0.5mm 1mm 1.5mm 2mm一直到 5mm特殊要求可增至10mm专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙完成发热部位与散热部位的热传递同时还起到减震绝缘密封等作用,能够满足社设备小型化超薄化的无风扇设计要求,是极具工艺性和使用性的新材料.且厚度适用范围广,特别适用于汽车、显示器、计算机和电源等电子设备行业. 阻燃防火性能符合U.L 安规94V-0 要求,已通过SGS公司关于欧盟ROHS标准检测环保认证 ,工作温度一般在-50℃~220℃ 开关电源绝缘,耐溫,耐电压,导热及防火材料: 1.软性硅胶导热垫,工艺厚度从0.5mm--5mm,每0.5mm一加, 即0.5mm 1mm 1.5mm 2mm 一直到5mm;特殊要求可增至10mm, 导热系数高达 2.45w/mk, 同时具有非常好的绝缘性能. 阻燃防火性能符合UL 94V-0 要求, 并符合欧盟SGS环保认证,工作温度一般在-50℃~220℃;因此, 是非常好的导热材料. 特性柔软,专门为利用间隙传递热量的设计方案生产, 能够填充缝隙, 完成发热部件与散热片的热传递, 增加导热面积, 同时还起到防震,绝缘,密封等作用;能够满足社设备小型化,超薄化的设计要求, 是极具工艺性和使用性的新材料. 且厚度适用范围广,特别适用于汽车、显示器、计算机和电源等电子设备行业. 2.大功率MOS管,散热绝缘片一般使用矽胶片, 导热系数: 0.8-1.2W/M.K, 成本低, 易组装, 对高发热量的MOS管绝缘是没有问题, 散热效果很理想.
所有导热系数
瓷器（25摄氏度）约为1.5 W/m.K 材料/物质热导率- k - W/(mK) 丙酮0.16 乙炔（气）0.018 压克力0.2 空气，（气）0.024 酒精0.17 铝250 氧化铝30 氨（气）0.022 锑18.5 氩气（天然气）0.016 石棉水泥板0.744 石棉水泥板0.166 石棉水泥 2.07 石棉，松散0.15 石棉板轧机0.14 沥青0.75 筏0.048 沥青0.17 苯0.16 铍218 高炉煤气（天然气）0.02 黄铜109 砖致密 1.31 砖0.69 镉92 碳 1.7 Carbon dioxide (gas)二氧化碳（气体）0.0146 0.0146 Cement, portland水泥，波特兰0.29 0.29 Cement, mortar水泥，砂浆 1.73 1.73 Chalk粉笔0. 0。09 09 Chlorine (gas)氯（气）0.0081 0.0081 Chrome Nickel Steel (18% Cr, 8 % Ni)铬镍钢（18％铬，8％镍）16.3 16.3 Clay, dry to moist粘土，干到湿0.15 - 1.8 0.15 - 1.8 Clay, saturated粘土，饱和0.6 - 2.5 0.6 - 2.5 Cobalt钴69 69 Concrete, light混凝土，轻质0.42 0.42 Concrete, stone水泥，石头 1.7 1.7 Constantan康铜22 22 Copper铜401 401 400 400 398 398 Corian (ceramic filled)可丽耐（陶瓷填充） 1.06 1.06
导热塑料的选材
导热塑料配方设计 分享到：0 发布时间:2013/10/29 20:56:55来源: 王文广教授级高级工程师XX市高分子行业协会秘书长 导热塑料概述 导热塑料是指具有较高导热系数的一类高分子材料，一般其导热系数大于1W/m.K。 大多数金属材料的导热性较好，可用于散热器、热交换材料、余热回收、刹车片与印刷线路板等场合。但金属材料的耐腐蚀性、成型加工性不好，限制了一些领域的应用，具体如化工生产和废水处理中的热交换器、导热管、太阳能热水器与蓄电池冷却器等。塑料的耐腐蚀性和加工性能都很好，但与金属材料相比，塑料材料的导热性能不好，导热性最好的HDPE导热系数也仅有0.44 W/m。各类塑料的导热系数可具体参见表1所示。塑料的低导热性，限制了其应用X围，如不可用于各类摩擦起热或需要与时散热的场合。 导热类塑料可用于中央空调系统、太阳能热水器、建筑供热管道、化工腐蚀介质的传热材料、土壤加热器、商业仪器、自动化设备、齿轮、轴承、垫片、移动、电子器件、发电机罩与灯罩等场合。导热塑料主要用于换热工程中如散热器、换热管等，电子元器件的散热如线路板、LED封装材料等。 导热塑料配方设计 导热材料的种类 按照导热材料是否具有导电性能，将导热材料分为导电导热材料和绝缘导热材料两大类。 ★导电导热材料 凡是能够导电的材料都具有导热性能，只是导热程度大小的不同，目前常用的导电导热材料有： A 炭素材料 炭素材料包括碳纤维、石墨、石墨烯、炭黑、碳纳米管，导热效果很好，是目前主要的导热材料，其中以碳纤维、石墨和炭黑应用最多，缺点为黑色。 石墨的种类很多，一般多选用导电和导热都高的石墨品种，具体如磷片石墨、可膨胀石墨、膨胀石墨等。一般的石墨易发飘，加工时不好进料。 石墨的导热性虽然不是很高，一般为110-130 W/m.K，但具有成本低、在塑料中易于分散、对塑料性能影响小等优点，因此比较常用。尤其是近来开发出许多高导热性的导热石墨，例如导热石墨的导热系数可达到550 W/m.K、单晶石墨的导热系数可达到2200 W/m.K、掺杂石墨（复合掺杂2.5%硅和15%钛）的导热系数可达到330 W/m.K。 石墨的粒径越大，导热系数越高，当粒度细到2000目左右后，导热系数不再减少。经验证明，采用不同粒径的石墨混合使用，即可保证导热性，又可保证复合材料的性能。
功率器件热界面材料研究进展
随着功率器件向微型化、集成化快速发展，其产生的功率密度随之显著增 加，对散热技术也提出了更高的要求。热界面材料用于填充固体界面间的气体空隙，减小界面接触热阻，因而在功率器件热管理中发挥着重要的作用。本文综述了近年来国内外热界面材料的研究进展，包括单一基体的热界面材料、聚合物基复合热界面材料和金属基热界面材料等，讨论了各类界面材料的强化换热效果及机理。总结了热界面材料发展过程中面临的问题，并展望未来的研究方向。 随着第三代半导体和微电子集成技术的快速发展，功率器件及其设备，如相控 阵雷达、大功率 LED、高性能数据中心、智能手机、医疗设备等体现出性能高、 体积小、集成度高的发展特点。但高密度的封装使功率器件内部热流密度大幅升 高，局部发热功率增大，对器件的性能和寿命造成严重影响，因而需要通过散热 器将这部分热量及时导出。由于固体表面粗糙度的影响，芯片与散热器、封装外壳 与散热器之间会存在大量充满空气的间隙，而空气的导热系数只有 0.01～0.04 W·m−1·K−1，大大降低了导热效率，因此需要填充具有高热导率的热界面材料来构造有效的导热通路。 本文通过综述热界面材料的研究现状，分析不同种类热界面材料的导热机理和 影响因素，最后展望热界面材料未来的发展方向。 1 功率芯片的散热方式分为直接式和间接式，如图 1 所示。直接式是通过热沉 直接将芯片所产生的热量与外部环境进行热交换；间接式先将芯片的热量传递到封 装外壳，由外壳将热量传递至热沉，再与外界进行热量交换。在功率器件与散热器 直接接触时，由于固体表面不是绝对光滑的，二者的实际接触面积仅为表观接触面 积的 1%～2%，界面之间存在大量的间隙，而这些间隙会被导热率极低的空气填 充，增加了界面热阻。
氮化硼基气凝胶微球的制备及其热性能研究
氮化硼基气凝胶微球的制备及其热性能研究 么依民;孙娜;曾小亮;许建斌;孙蓉;汪正平 【摘要】该文提出了一种制备新型导热填料的方法:基于液氮驱动和冰模板法自组装,以氮化硼纳米片和银纳米颗粒为基本组装单元,制备了具有开放孔结构、内部互连的毫米级氮化硼气凝胶球.其中,对气凝胶球的成型机理进行了初步的探索,并对影响气胶球微观结构的因素,如制备气凝胶球浆料的固含量等进行研究.另外,该文将环氧树脂灌入到多孔气凝胶球中,从而制得氮化硼球/环氧树脂和氮化硼-银球/环氧树脂复合材料,并对其结构形貌和导热性能进行了研究,其中重点研究了氮化硼纳米片的表面改性、氮化硼微球的不同微观结构对复合材料的导热性能的影响.结果显示,当多孔微球的填充量为2.7 vol％时,氮化硼球/环氧树脂复合材料的面外导热系数达0.57 W/(m·K),而氮化硼-银球/环氧树脂复合材料的面外导热系数达 0.64W/(m·K),相比于纯环氧树脂的导热系数提高了276.5％.由此可见,氮化硼气凝胶球微球的加入可有效提高环氧树脂基复合材料的导热系数,在氮化硼纳米片表面负载银颗粒后可进一步提升复合材料的导热性能;液氮驱动的冰模板法自组装技术在制备导热填料领域具有巨大的应用前景. 【期刊名称】《集成技术》 【年(卷),期】2019(008)001 【总页数】10页(P68-77) 【关键词】液氮驱动;冰模板法自组装;氮化硼;导热系数;气凝胶球 【作者】么依民;孙娜;曾小亮;许建斌;孙蓉;汪正平
【作者单位】中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055;中国科学院大学深圳先进技术学院深圳518055;安徽大学合肥230039;中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055;中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055;香港中文大学香港999077;中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055;中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055;佐治亚理工学院亚特兰大30332 【正文语种】中文 【中图分类】TG156 1 引言 随着电子元器件的封装形式由二维封装向三维封装发展，单位体积内的元器件数量急剧增加，从而面临着严重的结构散热挑战。如果积聚的热量无法及时散发出去，那么会降低电子器件工作时的效率和寿命，严重时甚至会引起热失效。解决散热问题，特别是针对未来的 5G 应用场景，需要依赖于高性能导热复合材料的发展。环氧树脂因其质量轻、强度高、易加工、抗化学腐蚀和电性能优异等特点而被广泛地用作电子封装技术领域的聚合物基体材料[1]。然而，环氧树脂的本征导热系数较低，只有0.2 W/(m·K)[2-3]。因此，如何有效提高复合材料的导热系数引起研究者们的广泛关注。 2009年以来，六方氮化硼逐渐引起了研究者们的关注[4-6]。六方氮化硼具有与石墨烯类似的微观结构，相比于石墨烯，六方氮化硼的优势在于具备高导热系数的同时也具有良好的电绝缘性能，因此可用于特殊的应用场景。将导热填料随机分布在聚合物基体中，是最简单的制备导热复合材料思路。在过去十几年中，研究者们针对随机分布填料-聚合物复合材料展开了大量研究。早稻田大学的 Huang 等[7]研究了氮化铝(AlN)填充的环氧树脂基复合材料的导热性能，该课题组对 AlN 作了不
研究材料热膨胀系数现状
研究材料热膨胀系数现状 热膨胀系数现状材料研究材料热膨胀系数大全常用材料的热膨胀系数篇一:导热填料研究现状及进展-各种填料分析介绍 导热填料研究现状及进展 导热填料的技术研究现状 导热绝缘材料的研究进展 (1)无机非金属导热绝缘材料 通常金属(如Au、Ag、Cu、Al、Mg等)均具有较高的导热性，但均为导体，无法用作绝缘材料，而部分无机非金属材料，如金属氧化物Al2O3、MgO、ZnO、NiO，金属氮化物AlN、Si3N4、BN，以及SiC陶瓷等既具有高导热性，同时也具有优良的绝缘性能、力学性能、耐高温性能、耐化学腐蚀性能等，因此被广泛用作电机、电器、微电子领域中的高散热界面材料及封装材料等。 陶瓷封装具有耐热性好、不易产生裂纹、热冲击后不产生损伤、机械强度高、热膨胀系数小、电绝缘性能高、热导率高、高频特性、化学稳定性高、气密性好等优点，适用于航空航天、军事工程所要求的高可靠、高频、耐高温、气密性 1 强的产品封装。由于陶瓷材料所具有的良好的综合性能，使其广泛用于混合集成电路和多芯片模组。在要求高密封的场合，可选用陶瓷封装。国外的陶瓷封装材料以日本居首，日本占据了美国陶瓷封装市场的90%,95%，并且占美国国防(军品)陶瓷封装市场的95%,98%。传统的陶瓷封装材料是Al2O3陶瓷，具有良好的绝缘性、化学稳定性和力学性能，掺杂某些物质可满足特殊封装的要求，且价格低廉，是目前主要的陶瓷封装材料。SiC的热导率很高，是Al2O3的十几倍，热膨胀系数也低于Al2O3和AlN，但是SiC的介电常数过高，所以仅适用于密度较低的封装。
AlN陶瓷是被国内外专家最为看好的封装材料，具有与SiC相接近的高热导率，热膨胀系数低于Al2O3，断裂强度大于Al2O3，维氏硬度是Al2O3的一半，与Al2O3相比，AlN的低密度可使重量降低20%，因此，AlN封装材料引起国内外封装界越来越广泛的重视。 (2)聚合物基导热绝缘材料 由于聚合物材料具有优良的电气绝缘性能、耐腐蚀性能、力学性能、易加工性能等，人们逐步用聚合物材料代替传统的电气绝缘材料，但大多数聚合物材料的热导率很低，无法直接用作导热材料，需要通过加入导热性物质，使其成为导热绝缘材料。按获得导热性的方式，聚合物导热绝缘材料可分为本体导热绝缘聚合物和填充导热绝缘聚合物。本体导热 2 绝缘聚合物通过在高分子合成或加工过程中改变其分子结构和凝聚态，使其具有较高的规整性，从而提高其热导率。填充型则是通过在高分子材料中加入导热绝缘填料来提高其热导率。 填料的导热性能研究 (1)填料的比例 当导热填料的填充量很小时，导热填料之间不能形成真正的接触和相互作用，这对高分子材料导热性能的提高几乎没有意义。只有在高分子基体中，导热填料的填充量达到某一临界值时，导热填料之间才有真正意义上的相互作用，体系中才能形成类似网状或链状的形态——即导热网链。 汪雨荻等在聚乙烯(PE)中填充氮化铝，并考察其导热性能;在电镜下观察到AlN 与PE结合处存在间隙，这表明AlN不浸润PE。AlN/ PE复合材料在AlN体积分数小于12%时，其热导率基本保持不变;当AlN体积分数在12%,24%时，热导率增长较