六方氮化硼在电子散热上的应用

随着电子技术的迅速发展，电子元器件也向着集成化、小型化、轻量化、高性能化高功耗的方向发展。在享受科学技术带来的速度与便利的同时，也面临着电子器件的功率密度和工作温度急剧上升的难题，这就要求电子设备具有优秀的散热能力。电子设备的散热性能取决于电子封装材料的散热能力，散热能力越好，就能延长电子设备的使用时间，增强其使用性能。 

环氧树脂（EP）、聚乙烯（pe）等为常见的电子封装材料，但其导热系数在0.1-0.3W/(m·K)之间，并不能满足电子元器件的散热需求。

提升聚合物导热性能的一个有效策略是引入具备高导热性能的填料。这些填料大致可分为三类：碳基材料、金属材料以及陶瓷材料，它们各自独特的性能决定了在不同应用场景下的适用性。

碳基填料以其极高的导热系数、优异的导电性和良好的机械性能脱颖而出，成为众多应用中的优选。常见的碳基材料包括碳纳米管、石墨烯和石墨，它们的应用已相当成熟且广泛。

金属填料则以其金属本身作为热的良导体这一特性著称，不仅导电性能卓越，常用的金属填料如Al、Ag等金属粉末或细片还展现了良好的导热性。然而，金属填料与聚合物基体在热膨胀系数、弹性模量、流变性能及表面张力等物理特性上存在显著差异，这在实际应用中带来了一定的挑战和限制。

陶瓷填料，在展现出色导热性能的同时，还兼具优异的电绝缘性能、高温稳定性和抗氧化性。这些特性使得陶瓷填料在导热绝缘领域得到了广泛应用。常见的陶瓷填料包括氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）和氮化硼（BN）等，它们在提升聚合物材料的综合性能方面发挥了重要作用。 

陶瓷填料是目前应用最广泛的填料，据数据显示，当前球形氧化铝以较低的价格及较高的导热散热能力，在中低端导热领域应用上有很大优势，占据50%左右的导热粉体市场规模。

相较于氧化铝，六方氮化硼以其更优异的导热性能和良好的电绝缘性能，在电子工程领域得到了广泛的关注，发展前景广阔。当前以六方氮化硼主要成分制成的导热系数3-15W/(m·K)的导热绝缘片，以氮化硼纳米片制成的导热系数在40-60W/(m·K)氮化硼散热膜，以氮化硼为主要填料的导热灌封胶、导热硅脂、导热绝缘漆等导热系数在3-6W/(m·K)的系列产品，以良好的散热性能及绝缘性，在智能手机、笔记本电脑、5G通讯、新能源电池、IGBT模块、大功率电机上都有成熟应用，有效的提升了相关产品的性能稳定性，显著提高它们的使用寿命。

不同形貌、不同粉体大小以及不同形状的六方氮化硼导热填料，采取混杂填充可加大填充率，更容易形成多条导热通路，在相同填充情况下导热性能也更好，且可以充分综合各组分材料的性质，从而使复合材料的性能的更优异。随着这一研究的深入，使得六方氮化硼陶瓷填料的混合应用在绝缘散热领域的应用场景更多，市场前景更加广阔。