[發明專利]一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料及制備方法

無效

• 申請號: 201410395315.0
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104152736A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 沈金鑫
• 申請（專利權）人: 銅陵國鑫光源技術開發有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C9/00;C22C32/00;F21V29/00;F21Y101/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及LED封裝技術領域，尤其涉及一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料及制備方法。

背景技術

LED是一種固態半導體組件，具有高效節能、綠色環保和使用壽命長等等顯著特點，廣泛應用于信號指示、照明、背光源等電路中。作為繼白熾燈、日光燈、高壓氣體燈后的第四代光源，LED在照明市場上應用前景尤其備受各國矚目。

對于功率型LED，在系統散熱方面，選擇合適的基板，對其散熱性和可靠性具有重要影響，功率型LED散熱基板材料要求具有高電絕緣性、高穩定性、高導熱性及芯片匹配的熱膨脹系數、平整性和較高的強度。目前常用的基板材料有硅、金屬、陶瓷等，但硅和陶瓷材料加工困難，成本高，金屬材料的熱膨脹系數與LED晶粒不匹配，在使用過程中將產生熱應力和翹曲，難以滿足高密度封裝的要求。

石英砂，耐磨，化學性能穩定，耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣，機械強度高。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，具有優異的電絕緣性、穩定性、導熱性和較小的熱膨脹系數，而且平整性高、強度高。

本發明的另一目的是提供一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料的制備方法。

為了實現上述目的本發明采用如下技術方案：

一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，該材料由石英砂和銅粉按質量比為1：5-7的比例組成。

所述的石英砂的顆粒大小為50-200um，銅粉的顆粒大小為50-100um。

所述的含石英砂的功率型LED散熱基板材料的制備方法，包括以下制備步驟：

(1)將石英砂和粘結劑按體積比為1:6-10的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓制成型，然后在真空條件下去除粘結劑，得到半成品；

(2)再用銅粉包覆半成品，裝入模具，放入放電等離子燒結爐中進行放電等離子燒結，先抽真空40-60分鐘，加壓80-100MPa，升溫至500-700℃，保溫2-3小時，再升溫在800-1100℃，保溫10-20分鐘，然后進行退火，先冷卻到500-700℃，保溫3-5小時，再自然冷卻，最后取樣脫模；

(3)將步驟(2)制備的樣品放入熱等靜壓燒結爐中進行熱等靜壓燒結，先在氬氣氛圍下，加壓至150-180?MPa，溫度升至800-1100℃，保溫3-5小時，然后進行退火，先冷卻到500-700℃，保溫3-5小時，再自然冷卻，即得LED散熱基板材料。

與已有技術相比，本發明的有益效果如下：

本發明采用采用石英砂和銅混合制備的功率型LED散熱基板材料，具有優異的電絕緣性、穩定性、導熱性和較小的熱膨脹系數，而且平整性高、強度高，在使用過程中不會產生熱應力和翹曲，可以滿足高密度封裝的要求，用于封裝的白光LED，發光穩定，光衰小，壽命長。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步的說明，但本發明不僅限于這些實施例，在未脫離本發明宗旨的前提下，所作的任何改進均落在本發明的保護范圍之內。

實施例1：

一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，該材料由粒徑為70um的石英砂和粒徑為100um的銅粉按質量比為1：5的比例組成。

制備方法：

(1)將石英砂和粘結劑按體積比為1:6的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓制成型，然后在真空條件下去除粘結劑，得到半成品；

(2)再用銅粉包覆半成品，裝入模具，放入放電等離子燒結爐中進行放電等離子燒結，先抽真空40分鐘，加壓80MPa，升溫至500℃，保溫3小時，再升溫在800℃，保溫10分鐘，然后進行退火，先冷卻到500℃，保溫5小時，再自然冷卻，最后取樣脫模；

(3)將步驟(2)制備的樣品放入熱等靜壓燒結爐中進行熱等靜壓燒結，先在氬氣氛圍下，加壓至150?MPa，溫度升至800℃，保溫5小時，然后進行退火，先冷卻到500℃，保溫5小時，再自然冷卻，即得LED散熱基板材料。

本實施例的LED散熱基板材料致密度達到97％，導熱率達到500W/(m·k)。

實施例2：

一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，該材料由粒徑為100um的石英砂和粒徑為80um的銅粉按質量比為1：6的比例組成。

制備方法：

(1)將石英砂和粘結劑按體積比為1:8的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓制成型，然后在真空條件下去除粘結劑，得到半成品；