片状h-BN做导热涂料,优势在哪
做导热涂料,填料选不对,配方调再久也白搭。在常用的几种导热填料里,片状六方氮化硼(h-BN)这几年用得越来越多,不是没有原因。

它最突出的优势,是导热方向对路。h-BN是片层结构,面内导热系数能到200~400 W/(m·K),虽然垂直方向只有2~3 W/(m·K),但涂料涂在器件表面本来就希望热量沿着涂层均匀铺开、传到散热器上——顺着片层方向铺,正好把"面内导热"的优势用在点子上,做均温层效果尤其明显。
第二,不用堆太高填充量,就能搭起导热通路。和球形填料要靠粒子之间"碰运气"接触不同,片状颗粒更容易互相搭接,形成连续的导热网络。同样的导热系数要求,片状h-BN的添加量往往比球形氧化铝低不少,树脂基体的比例能多留一些,涂层不容易变脆,附着力和柔韧性更容易保住。
第三,绝缘性和化学稳定性刚好对路。h-BN本身是优良的绝缘体,击穿强度高,也不跟大多数金属、树脂发生反应,用在电子器件上不用太担心导电短路或者长期腐蚀的问题。它的耐温性也不错,空气中900℃以上才会明显氧化,日常电子设备的工作温度对它来说基本没压力,涂层不容易老化粉化。
第四,做出来的涂层好用。片状h-BN硬度不算特别高,不像金刚石或者碳化硅那样磨设备,分散做好了,涂料喷涂、刷涂都顺畅,干膜厚度做到几十微米就能有不错的导热效果,表面还能保持平整。
典型应用场景上,目前用得最多的是这几类:一是LED灯珠和驱动电源的散热涂层,涂在铝基板或者外壳内壁,帮助把热量铺匀;二是功率半导体、IGBT模块的绝缘均温层,既要导热又不能导电,刚好匹配它的特性;三是消费电子中框、后盖的散热涂层,薄涂一层辅助整机均温;还有就是新能源汽车电控、电池包外壳的辅助散热涂层,耐温稳定的优势能发挥出来。
用的时候有个关键点要注意:h-BN垂直方向导热差,施工时要想办法让片层尽量顺着基材平面铺开,刮涂、喷涂的方向要顺,别乱搅。要是片层都竖起来了,导热效果会打不小的折扣。另外,表面改性和分散一定要做到位,否则片层团聚,再好的材料性能也发挥不出来。
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