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脉冲电源用氧化铝/环氧树脂封装材料的制备关键技术与性能测试

张洁  
【摘要】:本论文研究的复合封装材料以双酚A型环氧树脂EP828/E51作为基体,以氧化铝作为填充材料,有望替代纯环氧固化物作为脉冲压电电源用新型封装材料。该封装材料的应用具有强的针对性,除了应该具备传统封装材料的保护特点外,还应当与脉冲电源用压电材料在物理性能方面达到匹配。因此,本论文研究了氧化铝/环氧树脂复合材料作为脉冲电源用封装材料时合适的制备工艺与关键技术,测量了该复合封装材料的力学、电学等特性,并对三种氧化铝填充材料影响封装性能的因素进行了综合分析。 复合封装制备采用较简单的浇铸工艺,环氧基体在加热80℃条件下加入氧化铝无机填料,再加入固化剂搅拌均匀,将混合物在0.5Torr真空条件下反复抽放气,最后灌模固化。采用无规颗粒状AF-2型氧化铝以及不常用于环氧填料的CA-15型片状氧化铝和A-P-3型片状氧化铝制作了不同封装材料,对材料综合性能测试后得出以下结论:氧化铝/环氧树脂混合物的沉降率随氧化铝含量增高而降低,片状氧化铝在环氧树脂中的分散更为均匀,且CA-15型片状氧化铝的填充效果最好,即达到高密度又实现均匀分布,这有利于提高复合材料的声阻抗以与压电电源匹配;氧化铝/环氧树脂复合材料的拉伸性能随氧化铝含量增加而提高,尤其是添加了CA-15型片状氧化铝的复合材料拉伸性能重复性高;由材料的拉伸断口的扫描电镜照片看出复合材料的韧性随氧化铝的加入而增高;氧化铝/环氧树脂复合材料的介电常数随氧化铝体积分数的增加而升高,介电损耗则随氧化铝体积含量增高有下降的趋势;氧化铝/环氧树脂复合材料的脉冲击穿强度受多种因素的影响,硅烷偶联剂的添加有利于封装材料耐压强度的升高,氧化铝体积含量从20Vol%~40Vol%的封装材料均能满足本课题在脉冲击穿场强方面的要求。 综合对比了添加不同氧化铝的复合材料的综合性能,最后总结出添加体积分数为35%~40%CA-15型片状氧化铝的环氧复合材料最适合作为这种脉冲压电电源的封装材料。


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