膠水（膠粘劑）作為連接材料的橋梁，廣泛應用于電子封裝、航空航天、汽車制造等領域。其導熱性能直接影響產品的散熱效率、粘結可靠性及長期穩定性。例如，電子器件中需使用高導熱膠水以導出芯片熱量，避免因局部過熱導致性能失效；而低溫場景（如冷鏈運輸）可能需要低導熱膠水以減少熱量傳遞。因此，準確測量膠水的導熱系數對其配方優化、質量控制及工程應用至關重要。

    一、實驗原理

    1、瞬態熱源法

    瞬態熱源法是通過平面探頭（圓形或方形）向樣品注入恒定熱流，測量探頭表面溫升隨時間的變化，反演材料的導熱系數和熱擴散率。

    二、實驗步驟

    1、測量設備：DZDR-AS導熱系數測試儀

    2、樣品制備

    環氧樹脂膠：按配比（環氧樹脂:固化劑=3:1）混合均勻，涂覆于兩片清潔的鋁板（尺寸50mm×50mm×1mm）之間，厚度控制在1.0mm，真空脫泡后放入25℃烘箱固化24h；

    硅酮密封膠：直接擠出至鋁板間隙（厚度1.5mm），刮平表面，室溫放置24h完成硫化；

    鋁基導熱膠：按比例混合鋁粉（粒徑20μm，填充量60wt%）與有機硅樹脂，涂覆于鋁板間（厚度1.2mm），先80℃固化1h，再150℃固化1h。

    3、測試過程

    將固化后的膠水樣品固定在樣品臺上，確保樣品與探頭緊密接觸，避免空氣間隙；

    設置測試參數：加熱功率P=0.2W（避免樣品過熱分解），測試時間t=160s（覆蓋溫升線性增長階段）；

    啟動測試，儀器自動記錄探頭表面溫升隨時間的變化曲線

    每個樣品重復測試5次，取平均值以減小隨機誤差。

    4、數據處理與結果

    通過與標準樣品（亞克力板）對比，儀器測量值（0.21±0.005W/(m·K)）與理論值（0.21W/(m·K)）誤差小于3%，表明瞬態平面熱源法在該儀器條件下的準確性可靠。

    5、膠水導熱系數影響因素分析

    分子結構與極性：環氧樹脂膠（A）為極性聚合物，分子鏈間氫鍵作用強，聲子散射顯著，故導熱系數較低（≈0.31W/(m·K)）；硅酮膠（B）分子鏈柔性大，自由體積多，導熱系數更低（≈0.20W/(m·K)）。

    填料改性：鋁基導熱膠（C）通過添加高導熱鋁粉（λ≈200W/(m*K)），顯著提升了整體導熱性能（≈2.20W/(m·K)），但填料分散不均可能導致局部熱阻，測試標準差略大。

    固化程度：環氧樹脂膠若固化不充分（如時間不足），分子鏈交聯密度低，自由體積大，導熱系數會降低約15%~20%（本實驗中固化24h已達充分交聯）。

    三、實驗結論

    瞬態平面熱源法可快速、準確測量膠水的導熱系數（單次測試160s，誤差＜3%），適用于小尺寸、軟質膠水樣品；膠水的導熱系數主要由分子結構（極性、自由體積）和填料含量決定，鋁基導熱膠通過填料改性可顯著提升導熱性能；測試過程中需控制樣品厚度、接觸壓力及固化程度，以減小誤差。

返回列表