[發(fā)明專(zhuān)利]低溫制備非瓷質(zhì)絕緣導(dǎo)熱材料的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210060039.3
• 申請(qǐng)日: 2012-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102615873A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝永德;劉昊坤;紀(jì)婉雪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B32B9/04
• 分類(lèi)號(hào): B32B9/04;B32B15/20;B32B37/15
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大功率LED加工領(lǐng)域，具體涉及一種低溫制備非瓷質(zhì)絕緣導(dǎo)熱材料的方法。

背景技術(shù)

大功率LED具有壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，作為極具潛力的新一代光源，是現(xiàn)階段LED發(fā)展中的一個(gè)熱點(diǎn)。隨著功率的提升，大功率LED的發(fā)熱量也在不斷增加，如果不能及時(shí)散熱，結(jié)溫會(huì)大幅上升，使載流子有效復(fù)合的概率下降，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)光效率降低，同時(shí)使LED的壽命變短。

基板作為大功率LED結(jié)構(gòu)中最底層的組成部分，其主要功能有四點(diǎn)：1)散熱通道；2)芯片的物理支撐平臺(tái)；3)引線平臺(tái)；4)絕緣載體，目前較為常見(jiàn)的基板有陶瓷基板和金屬基絕緣基板等。陶瓷基板以氮化鋁陶瓷為代表，熱導(dǎo)率高，但需要高溫?zé)Y(jié)，對(duì)生產(chǎn)工藝要求苛刻，成本高。金屬一般具有導(dǎo)熱良好、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因此金屬基板成本優(yōu)勢(shì)明顯，且相比陶瓷基板更適合于大規(guī)模生產(chǎn)。考慮到熱穩(wěn)定性、可塑性、重量等因素，鋁是最適合作為基板使用的一種金屬材料。

為滿(mǎn)足金屬基板絕緣性的要求，在金屬基上往往需要附著絕緣層。傳統(tǒng)的絕緣層制備方法，一般通過(guò)向包覆性好但導(dǎo)熱性差的樹(shù)脂、玻璃等材料中填充導(dǎo)熱材料來(lái)達(dá)到提高絕緣層熱導(dǎo)率的目的，隨著導(dǎo)熱主材填充量的上升，絕緣層的導(dǎo)熱系數(shù)有所提高，但材料強(qiáng)度逐漸降低，這限制了填充式絕緣層導(dǎo)熱性能的進(jìn)一步提升，同時(shí)樹(shù)脂等有機(jī)物高溫穩(wěn)定性差，容易使器件失效。采用濺射方法制備的絕緣層，設(shè)備成本高，又削減了金屬基板的成本優(yōu)勢(shì)。而在金屬基板上燒結(jié)陶瓷需大幅降低陶瓷的燒結(jié)溫度，在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低溫制備非瓷質(zhì)絕緣導(dǎo)熱材料的方法，其采用磷酸作為無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，改進(jìn)了絕緣層傳統(tǒng)的填充式結(jié)構(gòu)，大幅提高了材料的導(dǎo)熱性能，降低了材料的制備溫度，并通過(guò)去除有機(jī)成分，改善了材料的耐高溫特性。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種低溫制備非瓷質(zhì)絕緣導(dǎo)熱材料的方法，包括以下步驟：將鋁基片在氧氣氣氛中退火，待自然冷卻后放入磷酸水溶液中浸泡后取出烘干，將氮化鋁和氧化鋁的混合粉料倒入研缽并加入乙醇研磨均勻，將磷酸用乙醇稀釋至質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％至50％，向氮化鋁和氧化鋁的混合漿料中滴加稀釋后的磷酸，繼續(xù)研磨，通過(guò)乙醇調(diào)節(jié)混合漿料粘度，在室溫下用流延法將漿料涂附到準(zhǔn)備好的鋁基片上，升溫至300℃，并保溫40至60分鐘，以得到絕緣導(dǎo)熱膜材料。

退火的溫度為400℃至600℃，持續(xù)時(shí)間為2至3小時(shí)，烘干的溫度為60℃到100℃，磷酸水溶液的濃度為2％至10％，氮化鋁在混合粉料中的摩爾比大于80％，磷酸與混合粉料的質(zhì)量比為5∶100至20∶100，氮化鋁粉料的粒徑為3微米，氧化鋁粉料的粒徑為1微米，磷酸的濃度為85％。

一種低溫制備非瓷質(zhì)絕緣導(dǎo)熱材料的方法，包括以下步驟：將鋁基片在氧氣氣氛中退火，將鋁基片在草酸和磷酸混合液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，以在鋁基片上得到孔徑為100納米以上的多孔氧化鋁薄層，將氮化鋁和氧化鋁的混合粉料倒入研缽并加入乙醇研磨均勻，將磷酸用乙醇稀釋至質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％至50％，向氮化鋁和氧化鋁的混合漿料中滴加稀釋后的磷酸，繼續(xù)研磨，通過(guò)乙醇調(diào)節(jié)混合漿料粘度，在室溫下用流延法將漿料涂附到準(zhǔn)備好的鋁基片上，升溫至300℃，并保溫40至60分鐘，以得到絕緣導(dǎo)熱膜材料。

退火的溫度為400℃至600℃，持續(xù)時(shí)間為2至3小時(shí)，草酸在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％至4％，磷酸在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％至1％，磷酸水溶液的濃度為2％至10％，氮化鋁在混合粉料中的摩爾比大于80％，磷酸與混合粉料的質(zhì)量比為5∶100至20∶100，氮化鋁粉料的粒徑為3微米，氧化鋁粉料的粒徑為1微米，磷酸的濃度為85％。

一種低溫制備非瓷質(zhì)絕緣導(dǎo)熱材料的方法，包括以下步驟：將氮化鋁和氧化鋁的混合粉料倒入研缽并加入乙醇研磨均勻，將磷酸用乙醇稀釋至質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％至50％，向氮化鋁和氧化鋁的混合漿料中滴加稀釋后的磷酸，繼續(xù)研磨，待乙醇全部揮發(fā)后，將得到的固體顆粒過(guò)篩，并干壓成塊體，升溫至300℃，并保溫40至60分鐘，以得到絕緣導(dǎo)熱塊體材料。

過(guò)篩所用篩子的目數(shù)為40至60目，壓片的壓強(qiáng)為4至6MPa，塊體的厚度為2至5毫米，氮化鋁在混合粉料中的摩爾比大于80％，磷酸與混合粉料的質(zhì)量比為5∶100至20∶100，氮化鋁粉料的粒徑為3微米，氧化鋁粉料的粒徑為1微米，磷酸的濃度為85％，升溫的速率為5至10℃/分鐘。

本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：