【環(huán)氧板】的應(yīng)用領(lǐng)域

汽車(chē)工業(yè)是金屬基環(huán)氧板材料最重要的民用領(lǐng)域之一-。由于民用領(lǐng)城對(duì)成本的控制極為要，連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基環(huán)氧板材料及些成本偏高的非連續(xù)增強(qiáng)金屬基環(huán)氧板材料在這一鎖 地的應(yīng)用受到極大限制。目前應(yīng)用的主要是顆粒和短纖維增強(qiáng)的鋁基、鎂基、鈦合金基環(huán)氧板材料。鋁合金、鎂合金等是傳統(tǒng)的輕質(zhì)材料，在汽車(chē)工業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，而金屬基環(huán)氧板材料具有更好的耐磨、抗腐蝕和耐熱性，且強(qiáng)度、剛度更高,很好地滿(mǎn)足了汽車(chē)行業(yè)的輕量化要求。金屬基環(huán)氧板材料在汽車(chē)工業(yè)最早的應(yīng)用是日本豐田汽車(chē)公司研制的Al2O3短纖維局部增強(qiáng)鋁基環(huán)氧板材料活塞，替代原有的鎳鑄鐵鑲?cè)?，耐磨性提高，減重5%~10%，導(dǎo)熱率提高了3倍,疲勞壽命顯著提高。SiC顆粒增強(qiáng)鋁基環(huán)氧板材料在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞中也有應(yīng)用，主要是應(yīng)用在方程式賽車(chē)上。與傳統(tǒng)鋁合金相比，siC,/Al環(huán)氧板材料具有更低的熱膨脹系數(shù)，可以降低活塞與汽缸壁的間隙，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。金屬基環(huán)氧板材料在發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的另-一個(gè)例子是采用混雜增強(qiáng)鋁基環(huán)氧板材料作為氣缸襯套(見(jiàn)圖3-15)。這種環(huán)氧板材料基體是Al- Si合金，其中加人12%的Al2O3顆粒以提高耐磨性，加人9%的炭黑以提高潤(rùn)滑性。與原來(lái)鑄鐵材料相比，制冷效果得到提升，減重達(dá)50%。此外，鋁基環(huán)氧板材料在汽車(chē)驅(qū)動(dòng)軸、連桿等構(gòu)件也得到了廣泛應(yīng)用。汽車(chē)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速由曲軸的長(zhǎng)度、直徑及材料剛性決定。汽車(chē)工作時(shí),對(duì)傳動(dòng)軸的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性和抗扭曲能力有很高的要求，發(fā)生動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的臨界轉(zhuǎn)速取決于傳動(dòng)軸的比模量,采用20%Al2O3顆粒增強(qiáng)鋁基環(huán)氧板材料(Al2O3p/6061AI)制造的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)軸的比模量比傳統(tǒng)鋼制材料提高了36%，臨界轉(zhuǎn)速也得到明顯提高。再如采用20%SiC顆粒增強(qiáng)鋁基環(huán)氧板材料(SiC,/2080Al)制備的連桿減重達(dá)57%。

微電子技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)電子封裝材料的要水越來(lái)越高,熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和密度是發(fā)展現(xiàn)代電子封裝材料的三大基本因素,而傳統(tǒng)封裝材料很難同時(shí)兼顧。金屬基環(huán)氧板材料可以將金屬基體優(yōu)良的導(dǎo)熱性和增強(qiáng)體材料低膨脹系數(shù)的特點(diǎn)很好地結(jié)合,通過(guò)改變?cè)鰪?qiáng)相體積分?jǐn)?shù),可以獲得具有良好熱導(dǎo)率、同時(shí)熱膨脹系數(shù)可調(diào)的環(huán)氧板材料。目前電子封裝用金屬基環(huán)氧板材料的基體主要是AI,Cu,Mg及其合金,這是由其良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電及優(yōu)良的綜合性能決定的。

金屬基環(huán)氧板材料作為電子封裝材料的應(yīng)用，最先引起人們注意并大力發(fā)展的是SiC顆粒增強(qiáng)鋁基環(huán)氧板材料。SiC 具有良好的物理性能，熱膨脹系數(shù)為4.0X10”“/K，而且熱導(dǎo)率很高，幾乎與AI相當(dāng)，可滿(mǎn)足散熱的需求。SiCp/AI 環(huán)氧板材料一個(gè)早期的典型應(yīng)用是使用40%SiC顆粒增強(qiáng)的Al基環(huán)氧板材料取代可伐合金(Ni-Co- Fe合金),在質(zhì)量減輕、成本降低的基礎(chǔ)上,熱導(dǎo)率還有所提升。圖3-17所示為一些使用 SiC/AI環(huán)氧板材料封裝的微處理器及光電子器件。

目前，利用SiCp/AI環(huán)氧板材料作為印刷電路板芯板已用于F- 22戰(zhàn)斗機(jī)的圓孔自動(dòng)駕駛儀、發(fā)電元件、飛行員頭部上方顯示器、電子技術(shù)測(cè)量陣列等關(guān)鍵電子系統(tǒng)上，以替代包銅的鉬及包銅的鍛鋼，減重70%。其作為電子封裝材料,用于火星“探路者"和“卡西尼”火星探測(cè)器等航天器上及全球通信衛(wèi)星系統(tǒng)上。

定向排布的碳纖維增強(qiáng)鋁基環(huán)氧板材料在纖維排布方向具有很高的熱導(dǎo)率，同時(shí)碳纖維的引人可以有效減輕質(zhì)量。這類(lèi)環(huán)氧板材料在高熱導(dǎo)需求領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值，例如先進(jìn)集成電路封裝以及電子器件基板等。

金屬基環(huán)氧板材料具有其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì),是現(xiàn)代微電子元器件的理想封裝材料，正隨著電子封裝技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展,具有很好的應(yīng)用前景。

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