[發明專利]一種用于大功率LED燈具封裝的散熱界面材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210259107.9
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102746670A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 張海燕;李春輝
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K9/06;C08K9/02;C08K3/04;C01B31/04;F21V29/00;F21Y101/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于散熱材料技術領域，具體涉及一種用于大功率LED燈具封裝的散熱界面材料及其制備方法。

背景技術

隨著LED向高光強、高功率發展，其散熱問題日漸突出。目前，商品化的功率型LED輸入功率一般為1W～3W，芯片面積為1mm×1mm，其熱流密度達到了100～300?W/cm²。由此引發的散熱問題已經嚴重影響到LED的發光效率及使用壽命。特別是目前單顆LED芯片的發光亮度已滿足不了照明亮度的需求，為解決這一問題，開發高亮度LED照明產品,發展成組使用的功率型LED成為必然。這對其運行過程中產生的熱量的及時導出提出了更高的要求。

大功率LED照明光源在實際環境下成組使用時，成組使用的功率型LED排成一定形式的陣列，每個LED的兩極電極都焊接在專用的鋁基座上，其封裝支架上的金屬散熱基座都與鋁基座上對應位置的銅箔相接處，LED的工作熱量則通過銅箔透過鋁基板上的絕緣層擴散到散熱基座，然后再進一步傳遞到燈殼散熱結構上，從而達到散熱的技術目的。然而LED芯片模組散熱基座與燈殼散熱結構在組裝時存在間隙，其有效接觸面積較為有限，嚴重影響其導熱效率。鑒于此問題，普遍采用具有高導熱性的熱界面材料用于填補組件組裝時的間隙，從而形成一定的導熱條件。目前廣泛使用的熱界面材料—導熱硅脂是以硅脂為基質，加入導熱金屬顆粒物。此類的熱界面材料一方面金屬顆粒在高溫的情況下容易被氧化，導致導熱硅脂綜合性能的惡化；另一方面，此類熱界面材料屬于膏狀體，在使用時不容易均勻平鋪，而且在長期工作時，容易出現結塊等問題，這些問題嚴重影響其的散熱效率。所以，開發綜合性能優異的柔性貼片型熱界面材料，用于解決作為LED芯片模組載體的散熱基座與帶有散熱結構的燈殼之間的散熱連接問題具有現實意義。

發展高亮度、高功率、高可靠性及長壽命的LED，散熱技術是其關鍵。本發明結合目前研究的具有優異熱學性能的石墨烯開發一種用于大功率LED燈具封裝的新型散熱界面材料。旨在降低大功率LED芯片模組散熱基座與燈殼散熱結構之間的接觸熱阻，使大功率LED燈具散熱的瓶頸技術得到較好的解決。

發明內容

本發明目的在于提供一種具有高導熱系數，綜合性能優異的用于大功率LED燈具封裝的散熱界面材料及其制備方法。

本發明提供的一種用于大功率LED燈具封裝的散熱界面材料，是由柔性AB雙組分縮合型室溫固化有機硅樹脂做基體，加入二甲基硅油以及功能化石墨烯微片作為導熱填料充分混合而成；其重量組份為：A組分硅樹脂100份，B組分硅樹脂2份，二甲基硅油20～30份，功能化石墨烯微片0.5～2份。

上述功能化石墨烯微片的制備工藝是：將4g天然鱗片石墨加入92mL濃硫酸中，攪拌均勻后依次加入2g?NaNO₃和12g?KMnO₄，在0~0.5℃恒溫水浴中攪拌2h；之后將恒溫水浴溫度升高至35℃，繼續攪拌2h；之后將恒溫水浴溫度升高至99℃，持續攪拌直至樣品顏色變為亮黃色時，加入120mL?5wt%H₂O₂；最后將產物過濾，用去離子水清洗至中性，于60℃干燥48h后，獲得氧化石墨；獲得氧化石墨后，將其放入N₂保護的微波爐中，微波爐的工作功率為1600W，整個過程在N₂氛圍下進行，加熱15s，間歇15s的交替加熱方式，共加熱30min；微波爐工作溫度達到600±50℃，交替加熱后保溫2min后即隨爐冷卻，制備出石墨烯微片；之后用硅烷偶聯劑KH-550對其進行表面改性最終獲得功能化石墨烯微片，所述功能化石墨烯微片層數在10層以內。

本發明還提供一種用于大功率LED燈具封裝的散熱界面材料的制備方法，其具有如下步驟：

（1）按重量份計，將100份A組份硅樹脂，20～30份二甲基硅油，0.5～2份功能化石墨烯微片，在雙輥混煉機上于室溫下反復混煉30?min，然后加入2份B組份硅樹脂，在雙輥混煉機上混合均勻，制得初步散熱界面材料；

（2）在聚酯薄膜（PET）做襯底的模具中，將初步散熱界面材料放入模具空腔的上下表面，在平板硫化機上壓平，制成厚度為0.3mm～0.5mm的柔性貼片形散熱界面材料；為了避免雙組份硅樹脂在交聯時產生氣體在最終的界面材料上產生空洞，在壓平的過程中首先進行排氣，條件為：模具溫度120℃，壓力14MPa，保壓時間30min；?