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【2h】

Heat Dissipation in Epoxy/Amine-Based Gradient Composites with Alumina Particles: A Critical Evaluation of Thermal Conductivity Measurements

机译：氧化铝粒子在基于环氧树脂/胺的梯度复合材料中的散热：导热系数测量的关键评估

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摘要

For the design of the next generation of microelectronic packages, thermal management is one of the key aspects and must be met by the development of polymers with enhanced thermal conductivity. While all polymer classes show a very low thermal conductivity, this shortcoming can be compensated for by the addition of fillers, yielding polymer-based composite materials with high thermal conductivity. The inorganic fillers, however, are often available only in submicron- and micron-scaled dimensions and, consequently, can sediment during the curing reaction of the polymer matrix. In this study, an epoxy/amine resin was filled with nano- and submicron-scaled alumina particles, yielding a gradient composite. It was found that the thermal conductivity according to laser flash analysis of a sliced specimen ranged from 0.25 to 0.45 W·m−1·K−1 at room temperature. If the thermal conductivity of an uncut specimen was measured with a guarded heat flow meter, the ‘averaged’ thermal conductivity was measured to be only 0.25 W·m−1·K−1. Finite element analysis revealed that the heat dissipation through a gradient composite was of intermediate speed in comparison with homogeneous composites exhibiting a non-gradient thermal conductivity of 0.25 and 0.45 W·m−1·K−1.
机译：对于下一代微电子封装的设计，热管理是关键方面之一，必须通过开发具有增强导热性的聚合物来解决。尽管所有聚合物类别均显示出非常低的导热系数，但可以通过添加填料来弥补这一缺点，从而获得具有高导热系数的聚合物基复合材料。然而，无机填料通常仅以亚微米和微米级尺寸可用，因此，在聚合物基体的固化反应期间会沉降。在这项研究中，环氧树脂/胺树脂填充了纳米级和亚微米级的氧化铝颗粒，产生了梯度复合材料。根据切片的激光闪光分析，发现在室温下的热导率为0.25至0.45W·m -1 ·K -1 。如果使用保护型热流量计测量未切割样品的导热系数，则“平均”导热系数仅为0.25 W·m -1 ·K -1 。有限元分析表明，与均相复合材料相比，梯度复合材料的散热速度中等，而均相复合材料的非梯度导热系数分别为0.25和0.45 W·m -1 ·K - 1 。

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