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体积轻薄且功耗较大的电子设备从诞生起就被发热问题所困扰,印制电路板(PCB)作为每个发热器件的桥梁和载体,一直是增强设备散热的研究重点,导热性能优良的基板材料以及良好散热结构的PCB都能够将发热器件产生的热量均匀分布,增强散热效率,减少昂贵器件的热损伤。因而本文从制备导热绝缘基板材料与设计PCB叠层结构两方面改善PCB散热性能。材料制备方面,使用硅烷偶联剂(APS)对氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)和硅微粉(SiO2)进行表面处理,这样能够更好将填料分散在基体树脂内部,通过扫描电镜(SEM)与红外光谱(FT-IR)分析填料的形貌,验证APS在填料表面成功进行了接枝之后,将上述三种填料分别加入到氰酸酯(CE)与环氧树脂(EP)共混物中,制备出AlN/CE-EP、Al2O3/CE-EP、SiO2/CE-EP等种类不同、含量不同的导热绝缘复合材料,使用导热系数仪、数字电桥、扫描电镜、差示扫描量热仪(DSC)、热失重仪(TGA)等表征手段研究不同含量的AlN、Al2O3、SiO2对复合体系导热、绝缘、断裂、热稳定等性能的影响,并选取三种基板材料进行有限元仿真热分析。结果表明,三种填料均能保证较低介电系数的同时不同程度地提高复合体系的导热性能,并且三者均可促进CE-EP共混物的固化,力学韧性与耐热性也有很大提升,满足作为导热型PCB基板材料的要求。PCB结构方面,根据PCB散热特点设计出三种结构:在PCB中埋置铜块(PCB-II型)、底部压合铜板(PCB-III型)和中间加入导热铜层(PCB-IV型)。通过有限元热分析法对三种结构进行稳态与瞬态分析,并与不经过散热处理的PCB参照组(PCB-I型)进行对比,同时研究了在不同对流系数下PCB的散热情况。结果表明三种结构均能降低PCB上发热器件的最高节温,在稳态和瞬态分析中,PCB-II型、PCB-III型与PCB-IV型散热结构与参照组PCB-I型相比,板面最高温度分别降低了3.22℃,9.66℃,7.86℃,其中PCB-III型散热结构升温幅度最平缓,另外PCB-II型与PCB-IV型散热结构在10-20s温度差距小,在30s后逐渐拉大;在改变对流系数时,PCB-III型散热效果依然最好,而PCB-II型随着对流系数增加,散热效果趋近于PCB-IV型。