近期,中国科学院工程热物理所储能研发中心在高导热低介电聚合物材料研究方面取得重要进展。
随着通讯电子设备越来越面向微型化、智能化方向发展(图1),常见聚合物封装材料的本征导热系数低,无法满足散热需求。不恰当的导热填料会给设备带来寄生电容,降低信号传输质量,而信号传输质量与材料介电常数相关。这便对电子封装材料提出了兼顾具有高导热、低介电常数要求。然而,实际中高导热系数和低介电常数往往是一种取舍关系,高填料含量会提高导热系数,但也会增加介电性质。
针对以上研究背景,工程热物理所储能研发中心近期开展了面向电子封装领域的聚合物复合材料应用研究。该项研究为促进微电子封装材料兼顾散热、低信号延迟能力提供了全面的解决思路。
团队利用声子传热和介电极化机理(图2、图3)探讨和制备了高导热、低介电常数聚合物复合材料。从单一填料、杂化填料及三维导热网络进行了全面研究,并对理想化聚合物复合材料的性质进行了规定,同样对未来电子封装材料的制备及应用进行了展望。研究工作得到了国家自然科学基金与中国科学院等项目支持。相关论文以Review on polymer composites with high thermal conductivity and low dielectric properties for electronic packaging为题发表在Materials Today Physics期刊上。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542529321002558
图3 (a)极化种类;(b)微电容模型示意