随着电子行业的飞速发展,芯片的散热能力不足问题逐渐突出。底部填充是目前最具吸引力的芯片封装形式,具有很好的连接可靠性,但环氧树脂的低导热性限制了其发展,因此具备高导热性能的环氧树脂复合材料成为了研究的重点。环氧树脂基复合材料的导热性能与填料的体积分数、物理形状、自身属性、粒径、以及填料在基体中的分布情况等多种因素相关。由于影响因素较多,实验研究耗时耗力。本文通过Digimat建立模型,采用基于代表体元的数值模拟方法研究填充型环氧树脂复合材料的有效热导率与其微观结构之间的关系。以氧化铝填充环氧树脂复合材料为例,通过比较复合体系热导率的模拟值和实验值验证了基于代表体元的导热性能模拟方法的可靠性。在低填充量下(质量分数小于30%),模拟值与实验值较为接近。高填充量下(质量分数大于30%),模拟值与实验值所展现出来的趋势较为一致。首先研究了填料的热导率、几何形状、取向以及长径比对复合体系导热能力的影响。结果表明:相同体积分数下,细长型的柱状填料对于复合材料导热性能的提升作用强于扁平的片状填料。依靠增大填料导热系数的方法来得到高导热环氧树脂复合材料有一定的局限性。柱状填料沿着伸长方向导热能力最强,片状材料沿着扇面方向导热能力远大于厚度方向。长径比越偏离于1时,片状填料和柱状填料对复合材料导热性能的改善效果越好。然后分别对不同大小填料复配和不同形状填料复配填充环氧树脂复合材料进行模拟研究发现:采用不同大小的填料填充比单一粒径的填料填充环氧树脂效果要好,相同的体积分数下,不同长径比柱状填料或是片状填料比不同大小球形填料复配填充具有更高的热导率。采用不同形状的填料填充比单一形状的填料填充环氧树脂效果要好。相同体积分数下,球形填料和柱状填料的复配填充环氧树脂导热性能最好。