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電子級氧化鋁是個寬泛模糊的概念，通常要求純度在99.99%（4N）以上，憑借其高純度、優(yōu)良的物理化學性質(zhì)在電子工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。雖說不同應(yīng)用對氧化鋁粉體有著非常具體的要求，但是片狀氧化鋁和球形氧化鋁的出鏡率明顯高于其他品類，并且在導(dǎo)熱填料領(lǐng)域總是同時亮相一爭高下。到底二者孰強孰弱，還是各有千秋？

隨著5G和智能化時代的來臨，電子設(shè)備趨于小型化、集成化，電子設(shè)備的發(fā)熱問題逐漸凸顯，對散熱性能有了更高的要求。作為連接芯片與散熱器之間熱量傳輸?shù)臉蛄?，熱界面材料（TIM）因其自身限制，常常需要通過添加導(dǎo)熱填料來提高導(dǎo)熱性能。電子級材料由于其高純度，被廣泛用于電子工業(yè)，主要應(yīng)用于精密電子產(chǎn)品的制造，在半導(dǎo)體、集成電路等對材料純度要求極高領(lǐng)域的電子元件制造中。氧化鋁（α-Al2O3）來源廣泛、化學性質(zhì)穩(wěn)定、絕緣性能好且價格較低，其高性價比使其成為主要的導(dǎo)熱絕緣填料。α-Al2O3熱導(dǎo)率良好（熱導(dǎo)率：33~36W/M·K，體積電阻率約為1010Ω·cm），其常用的晶體形貌主要為片狀和球形兩大類。

球形氧化鋁：呈規(guī)則球型結(jié)構(gòu)，粒徑通常在幾微米到幾十微米范圍內(nèi)。

片狀氧化鋁：呈二維片狀結(jié)構(gòu)(長徑比大于10:1)，粒徑通常在幾微米到幾十微米范圍內(nèi)，厚度約幾百納米。

雖然二維片狀導(dǎo)熱填料通常具有比球形Al2O3等較高的本征熱導(dǎo)率，但在導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備過程中，加工中的外力場等原因，導(dǎo)致二維片狀材料傾向在薄膜材料中沿著薄膜面內(nèi)的方向取向排列，而難于沿著薄膜面外方向取向排列，造成薄膜材料面內(nèi)導(dǎo)熱性能遠高于面外導(dǎo)熱性能。

Al2O3形貌對填充性能的影響較大，熱界面材料要求填料能均勻地分散在聚合物基體中，分布不均勻會導(dǎo)致材料缺陷，影響使用性能，同時，隨著填充量的增加，體系的黏度也逐漸增大，到一定程度會影響填料的分散效果。其中，顆粒越規(guī)整，比表面就越小，與基體之間的摩擦力也就越小，越易分散，故體系粘度越小、填充率越高，從而更易形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，增強材料的熱導(dǎo)率。

α-Al2O3填充量的增加，環(huán)氧樹脂固化物導(dǎo)熱系數(shù)快速增加。當α-Al2O3的填充量從30%增至50%時，導(dǎo)熱系數(shù)從0.35 W/(m·K)升高至0.58 W/(m·K)，從50%增至70%時，導(dǎo)熱系數(shù)從0.58 W/(m·K)升高至1.59 W/(m·K)。

填充量較低時，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)受α-Al2O3填充量的影響較小，隨著填充量的增加，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)快速升高，這是由于填充量較少時系統(tǒng)無法形成連續(xù)緊密的導(dǎo)熱回路，故熱導(dǎo)率上升緩慢，隨著填充量的不斷增加，氧化鋁粉末之間的接觸點逐漸增加，供熱供應(yīng)鏈的集中度增加，使得供熱量迅速提升。若進一步增加填充量，導(dǎo)熱率有望繼續(xù)升高，但是聚合物基體含量過低，粘性減弱，故較難成型。

其中，片狀和球形氧化鋁根據(jù)其自身的結(jié)構(gòu)特性，在作為導(dǎo)熱填料時有其各自的優(yōu)缺點。

球形氧化鋁作導(dǎo)熱填料時，制備得到的熱界面材料的柔韌性和機械性能更好，但相比于片狀氧化鋁，不易在聚合物基體內(nèi)部形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。與前者不同，片狀氧化鋁更容易在聚合物基體內(nèi)相互接觸形成有效導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，其導(dǎo)熱高、熱阻小，且能夠調(diào)節(jié)收縮性和熱膨脹系數(shù)，可有效提高熱界面材料的熱導(dǎo)率。而形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)是導(dǎo)熱性能迅速增長的關(guān)鍵，故在相同氧化鋁填充量時，片狀氧化鋁作為導(dǎo)熱填料時，導(dǎo)熱性能是優(yōu)于球形氧化鋁的。但是其聚合物基體組成的混合體系粘度更高，從而影響聚合物基體的柔韌性。

東超新材料開發(fā)的球形氧化鋁是由無規(guī)則高純氧化鋁經(jīng)高溫熔融噴射煅燒而成，后經(jīng)篩分、提純等工序得到的產(chǎn)品。所得氧化鋁純度高、球化率高、粒徑分布可控。該產(chǎn)品具有高導(dǎo)熱、流動性好，吸油值低等優(yōu)良性質(zhì)。具有純度高、高填充性、導(dǎo)熱性能好、低磨損性、粒徑分布窄的特點。可應(yīng)用散熱片、散熱基板用填充劑（MC基板）、導(dǎo)熱硅脂、相變化片、半導(dǎo)體封裝樹脂用填充劑、有機硅散熱粘結(jié)劑及混合物用填充劑、陶瓷過濾器等。

僅從導(dǎo)熱效果來考慮，片狀氧化鋁當之無愧為最優(yōu)選擇，但是生產(chǎn)中往往考慮實際應(yīng)用。片狀氧化鋁作為導(dǎo)熱填料時對成型工藝要求較高，在復(fù)合體系中更易發(fā)生沉降，導(dǎo)致熱界面材料上下分層，均勻性明顯降低。這也是其在熱界面材料中應(yīng)用相對較少的主要原因。

球形、片狀氧化鋁性能，在導(dǎo)熱領(lǐng)域各有千秋，研磨領(lǐng)域片狀氧化鋁似乎更勝一籌，球形、片狀電子級氧化鋁材料的性能，不能單單就一方面去評判孰高孰低，在現(xiàn)實的各類應(yīng)用中，他們各有所長，如何利用他們的結(jié)構(gòu)性能，最大化的發(fā)揮其價值，是我們未來需要進一步探索的。

來源：粉體圈