[發明專利]一種LED相變散熱基板及其制備方法

在審

• 申請號: 201710197905.6
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107068846A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 湯勇;李宗濤;余彬海;鐘桂生;袁偉;余樹東
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及LED散熱基板制備技術領域，特別涉及一種LED相變散熱基板及其制備方法。

背景技術

隨著LED半導體照明技術的發展，LED節能、環保和長壽命的三大優勢使其正逐步取代傳統光源成為新一代的綠色光源，滲透到人們的日常生活中。LED光源已廣泛的應用在照明、顯示等領域，如汽車前大燈、礦燈、投影儀、平面顯示背光源等新領域。

隨著LED技術在不同應用領域的拓展應用，適應各種極限環境成為LED技術進一步發展的要求之一，因此對LED的性能提出更高的要求。LED的性能與工作溫度有著密切的關系，溫度的升高不僅會降低發光效率，而且會影響使用壽命。隨著半導體器件向小體積、大功率的方向發展，大功率LED成為眾多新領域的光源需求，但由于其散熱空間小，導致了高熱流密度的致命問題，因此熱控制對大功率LED的應用和進一步發展有重大的影響。

LED封裝過程中，目前使用的基板主要有陶瓷基板、玻璃基板、金屬基板等，其中金屬基板的傳熱能力最優，主要有銅和鋁，存在體積大、質量大的缺點，而大功率LED模組的熱流密度也已經超出普通銅或鋁材料的傳熱極限，傳統的增大散熱的比表面積已不再適合大功率LED封裝技術的發展。相變傳熱技術利用工質相變進行熱量的吸收和傳遞，其傳熱能力是同種材料的上百倍，利用相變基板是解決大功率LED封裝中極限散熱問題的有效途徑。

發明內容

本發明的目的是解決大功率LED封裝中極限散熱問題，提供一種新型LED相變散熱基板及其制備方法，本發明制備的新型LED相變散熱基板具有傳熱能力強、重量輕、厚度小的特點。

本發明通過以下技術方案來實現。

一種LED相變散熱基板，包括上蓋板、納米吸液芯、下蓋板和填充在基板內的液體工質；所述納米吸液芯燒結在上蓋板和下蓋板的內側面上；所述上蓋板和下蓋板通過焊接拼合，在焊接拼合后的內部形成密閉的空腔，將空腔抽真空并灌注液體工質。

進一步地，所述上蓋板的外側面上設置有絕緣膠層，在絕緣膠層上設置有線路。

進一步地，所述絕緣膠層為納米級的氧化鋯。

進一步地，所述下蓋板的內側面設置有支撐凸臺。

進一步地，所述上蓋板和下蓋板設置有用于焊接的連接法蘭。

進一步地，所述上蓋板和下蓋板的材質為紫銅，厚度均為0.08mm~0.1mm，且外形通過沖壓工藝制成。

進一步地，所述納米吸液芯是相互粘連且貼合在蓋板上的多層納米銅線絲網膜，納米吸液芯的厚度為0.1mm~0.15mm，孔隙率為75%~90%。

更進一步地，所述的納米銅線的直徑為0.1μm~0.5μm。

進一步地，所述LED相變散熱基板的總厚度為0.6mm~0.8mm。

進一步地，所述液體工質為純凈水、甲醇和乙醇中的任一種。

進一步地，所述上蓋板和下蓋板的焊接工藝為銅硬釬焊技術，焊料為CuPSnNi系列焊料，焊料的熔點區間為590℃~610℃。

制備所述的一種LED相變散熱基板的方法，包括如下步驟：

（1）板材的制備：利用沖壓機將銅片根據所需上蓋板和下蓋板外形的模具沖壓成型并裁出上蓋板和下蓋板，清洗后，將絕緣膠涂覆在上蓋板的外側面，形成絕緣膠層，在絕緣膠層上設置線路制成上蓋板成品；

（2）納米吸液芯的制備：將溶解有聚乙烯醇的銅的鹽溶液通過靜電紡絲工藝制成納米纖維，粘連在上蓋板和下蓋板的內側面上，并在燒結爐中高溫分解制得氧化銅納米線，最后在高溫氣氛爐中還原成納米銅線，且燒結在上蓋板和下蓋板的內側面上；

（3）板材的焊接：在下蓋板的法蘭和凸臺上涂敷焊料，將下蓋板和上蓋板拼合后，用模具夾緊且施加預應力，置于釬焊爐中進行保護氣氛釬焊；

（4）工質灌注封裝：往焊接后的上蓋板和下蓋板拼合后的型腔中注入液體工質，抽真空處理，最后對抽口進行冷壓密封，并用氬弧焊焊接封口，得到所述LED相變散熱基板。

進一步地，步驟（1）中，所述清洗是先在稀釋了10倍的HF-223金屬清洗劑中超聲波清洗3~7min，洗去表面油污及邊緣毛刺，再用清水沖洗去蓋板表面殘余的清洗液；

進一步地，步驟（2）中，所述的溶解有聚乙烯醇的銅的鹽溶液的配比為：聚乙烯醇占總溶液質量的10%~15%，銅化合物占總溶液質量的10%~20%。

進一步地，步驟（2）中，所述銅的鹽溶液為氯化銅溶液或硫酸銅溶液。