【环氧板】的应用领域

    【环氧板】的应用领域

汽车工业是金属基环氧板材料最重要的民用领域之一-。由于民用领城对成本的控制极为要，连续纤维增强金属基环氧板材料及些成本偏高的非连续增强金属基环氧板材料在这一锁 地的应用受到极大限制。目前应用的主要是颗粒和短纤维增强的铝基、镁基、钛合金基环氧板材料。铝合金、镁合金等是传统的轻质材料，在汽车工业具有广泛的应用，而金属基环氧板材料具有更好的耐磨、抗腐蚀和耐热性，且强度、刚度更高,很好地满足了汽车行业的轻量化要求。金属基环氧板材料在汽车工业最早的应用是日本丰田汽车公司研制的Al2O3短纤维局部增强铝基环氧板材料活塞，替代原有的镍铸铁镶圈后，耐磨性提高，减重5%~10%，导热率提高了3倍,疲劳寿命显著提高。SiC颗粒增强铝基环氧板材料在汽车发动机活塞中也有应用，主要是应用在方程式赛车上。与传统铝合金相比，siC,/Al环氧板材料具有更低的热膨胀系数，可以降低活塞与汽缸壁的间隙，提高发动机性能。金属基环氧板材料在发动机应用的另-一个例子是采用混杂增强铝基环氧板材料作为气缸衬套(见图3-15)。这种环氧板材料基体是Al- Si合金，其中加人12%的Al2O3颗粒以提高耐磨性，加人9%的炭黑以提高润滑性。与原来铸铁材料相比，制冷效果得到提升，减重达50%。此外，铝基环氧板材料在汽车驱动轴、连杆等构件也得到了广泛应用。汽车传动轴的转速由曲轴的长度、直径及材料刚性决定。汽车工作时,对传动轴的动力学稳定性和抗扭曲能力有很高的要求，发生动力学不稳定的临界转速取决于传动轴的比模量,采用20%Al2O3颗粒增强铝基环氧板材料(Al2O3p/6061AI)制造的汽车驱动轴的比模量比传统钢制材料提高了36%，临界转速也得到明显提高。再如采用20%SiC颗粒增强铝基环氧板材料(SiC,/2080Al)制备的连杆减重达57%。

微电子技术的飞速发展对电子封装材料的要水越来越高,热膨胀系数、热导率和密度是发展现代电子封装材料的三大基本因素,而传统封装材料很难同时兼顾。金属基环氧板材料可以将金属基体优良的导热性和增强体材料低膨胀系数的特点很好地结合,通过改变增强相体积分数,可以获得具有良好热导率、同时热膨胀系数可调的环氧板材料。目前电子封装用金属基环氧板材料的基体主要是AI,Cu,Mg及其合金,这是由其良好的导热、导电及优良的综合性能决定的。

金属基环氧板材料作为电子封装材料的应用，最先引起人们注意并大力发展的是SiC颗粒增强铝基环氧板材料。SiC 具有良好的物理性能，热膨胀系数为4.0X10”“/K，而且热导率很高，几乎与AI相当，可满足散热的需求。SiCp/AI 环氧板材料一个早期的典型应用是使用40%SiC颗粒增强的Al基环氧板材料取代可伐合金(Ni-Co- Fe合金),在质量减轻、成本降低的基础上,热导率还有所提升。图3-17所示为一些使用 SiC/AI环氧板材料封装的微处理器及光电子器件。

目前，利用SiCp/AI环氧板材料作为印刷电路板芯板已用于F- 22战斗机的圆孔自动驾驶仪、发电元件、飞行员头部上方显示器、电子技术测量阵列等关键电子系统上，以替代包铜的钼及包铜的锻钢，减重70%。其作为电子封装材料,用于火星“探路者"和“卡西尼”火星探测器等航天器上及全球通信卫星系统上。

定向排布的碳纤维增强铝基环氧板材料在纤维排布方向具有很高的热导率，同时碳纤维的引人可以有效减轻质量。这类环氧板材料在高热导需求领域具有很高的应用价值，例如先进集成电路封装以及电子器件基板等。

金属基环氧板材料具有其独特的性能优势,是现代微电子元器件的理想封装材料，正随着电子封装技术的发展而迅速发展,具有很好的应用前景。

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