一种LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法技术

一种LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法，涉及LED灯丝灯。将聚碳硅烷与聚丙烯混合，加热成熔融态，使熔体循环混合，脱泡后纺膜，即得改性聚碳硅烷原膜，再不熔化预处理，预烧，终烧，即得自支撑碳化硅复合薄膜，高温处理后即在复合薄膜上下表面各获得一层绝缘SiO2氧化层；对复合薄膜表面的部分氧化层进行刻蚀；将刻蚀处理后的复合薄膜固定在陶瓷片上，使直线丝网对准复合薄膜上未刻蚀掉的氧化层，将银浆涂覆在丝网一侧，用刮板将银浆向另一侧刮刷，将复合薄膜放入管式炉中，通入氩气保护，升温，在复合薄膜的一表面上制备LED散热基板导电层，然后在复合薄膜另一表面制备LED散热基板导电层，即得LED灯丝灯灯丝基板材料。

【技术实现步骤摘要】
一种LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法
本专利技术涉及LED灯丝灯，尤其是涉及LED灯丝灯的一种高热导率、高绝缘性灯丝基板材料的制备方法。
技术介绍
发光二极管是21世纪最具有发展前景的一种冷光源，因其具有效率高、光色纯、寿命长、能耗低、绿色环保等优点而被广泛应用于各种照明领域。随着不少国家开始推行禁止使用白炽灯的计划，钨丝白炽灯将逐渐被取代，LED照明必然成为未来照明主流。由于LED发光具有点光源和方向性等特性，因此LED灯很难完全替代传统白炽灯，做到全配光照明。现有一种LED灯丝，是将一组LED芯片封装在透明基板上，两端分别引出针脚，接入直流电源就可以类似钨丝全角度发光，使用这种灯丝做成的灯具，通常称为LED灯丝灯。民用照明灯泡多数是球形灯泡，作为替代传统钨丝白炽灯的新型LED灯丝球泡灯不仅可以360°全角度发光，避免或减少透镜导致的光通量损耗，而且符合居民的照明使用习惯。LED灯丝灯以其细长的灯丝全角发光，类似传统白炽灯的全角散射而满足人们的日常需求，具有广泛应用价值。LED灯丝灯的发光亮度和效率、形状类似于普通的白炽灯，避免了LED平行光直射产生炫光，并且满足人们日常习惯的白炽灯光照环境。2014年，由于市场需求热度的快速升温，国际市场对技术创新的LED灯丝灯迅速认可，LED灯丝灯发展迅猛，市场需求量成倍增加。由于进入生产LED灯丝灯的技术门槛不高，目前生产LED灯丝灯的企业不断涌现，但各企业生产技术水平的差异导致LED灯丝灯的质量参差不齐。LED灯丝和LED灯丝灯的技术要求未能标准化，要生产出技术参数高的产品具有比较大的困难，尤其是LED灯丝的散热基板技术瓶颈。目前，用于LED灯丝基板的材料主要有蓝宝石、玻璃、透明陶瓷、铜丝等。正如中国专利CN104230348A所述，这些材料存在以下优缺点：蓝宝石：透明度高、强度高，透光率可达80％以上，是较早应用在LED灯丝上的材料，也是市场上接受度较高的材料。但是蓝宝石成本较高，并且目前的蓝宝石基板基本都是拿蓝宝石尾料通过激光划切而成，除了激光成本高昂外也很难做到量产，目前降低成本的空间不大。玻璃：LED灯最注重散热，而玻璃的散热系数只有0.2～1W/mk，安全性较低，使用寿命也短，虽然很多厂家在使用玻璃设计时通过降低电流来减少热量的产生，但事实证明这样做只会浪费芯片的额定功率和降低光效，不会对灯丝散热有任何的改善。玻璃的另一个致命问题在于侧面会有蓝光漏出，影响光效和色显的同时也对人眼有害。透明陶瓷：中国专利CN103956421A中所述透明荧光陶瓷可实现近全方位的白光出光，且相比玻璃和蓝宝石基板材料具有较高的热导率，在一定程度上可以改善散热。但是透明陶瓷和蓝宝石存在同样的问题，在量产和成本的控制上比较难，目前的透明陶瓷均为干压工艺，在未来流延工艺开拓起来后可能会给成本带来一定的缩减，普通透明陶瓷在未研磨以前透光率在40％左右，研磨后大约60％，强度为450MPa左右，基本可代替蓝宝石，但在价格上优势并不明显。金属：金属基材在LED工艺上更容易实现，加工良率较高，同时价格也低，但金属的高导电性却成了它的一大弊端。金属基板具有不透明性，中国专利CN203927505U所述在金属基板上芯片之间打方孔的结构，以及中国专利CN203932051U所述在金属基板底部做凹杯侧面镂空的结构，虽然一定程度上可增大发光的角度，但是增加了基板制备及封装的难度，从而增加了生产成本。金属还存在一大弊端就是它的膨胀系数较大，随着LED灯使用时间增长，容易造成脱焊、开路等各种死灯现象。LED基板材料的发展趋势要求其具有高导热性、良好的稳定性、电绝缘性能强以及与芯片相近的热膨胀系数(CTE)、平整性和较高的强度。LED灯丝灯是将LED灯丝密封在真空并充满低粘滞性、高导热系数的惰性气体内，利用气体对流和热传导散热。这一结构虽极大减轻了LED灯丝灯体积和重量，但同时也大大降低了灯体的散热能力。因此，散热差也是LED灯丝灯亟待解决的问题，开发一种具有良好散热能力的高热导、高绝缘的基板材料对LED灯丝灯的发展尤为重要。此外，LED灯丝灯也与作为未来发展趋势的多芯片板上芯片封装(COB)工艺相适应。LED灯丝灯基板薄膜材料要求平整度要高，在实际生产过程中需具备卷绕性能，提高生产效率。本申请人在中国专利CN104022217A中所制备的SiC薄膜属于脆性材料，卷绕性能有待提高。先驱体原膜强度较低，且要保证宽度与连续性，存在较大的困难。加入少量可纺高聚物可有效改善先驱体熔融纺膜性能，既可大幅度提高原膜的连续性，又可显著加宽薄膜。因此，通过在喷膜装置上加装中温循环熔融混合设备进行改性共混，使原膜力学性能、平整度以及卷绕性达到最优。采用中温循环熔融混合技术，工艺简单，操作容易，生产设备易加工，反应过程中无有机溶剂，反应安全，适用于LED灯丝灯的灯丝基板用高平整度先驱体原膜的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的LED灯丝灯基板材料存在成本高、散热差、热失配等问题，提供一种高热导率、高绝缘性的LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法。本专利技术包括以下步骤：1)将聚碳硅烷(PCS)与聚丙烯(PP)混合，加热成熔融态，开启循环泵，使熔体循环混合，脱泡后纺膜，即得改性聚碳硅烷(PCS)原膜，再进行不熔化预处理，然后将不熔化预处理过的改性聚碳硅烷(PCS)原膜进行预烧，再进行终烧，即得自支撑碳化硅复合薄膜；2)将步骤1)制得的自支撑碳化硅复合薄膜进行高温气氛处理，即在自支撑碳化硅复合薄膜上下表面各获得一层绝缘SiO2氧化层；3)对步骤2)得到的自支撑碳化硅复合薄膜表面的部分氧化层进行刻蚀处理，具体方法如下：在自支撑碳化硅复合薄膜表面涂抹一层光刻胶，烘培后，将掩膜版和图形在自支撑碳化硅复合薄膜上精确对准并曝光；显影去除非聚合光刻胶，形成光刻胶开口，再次烘焙，检查自支撑碳化硅复合薄膜表面的对准情况和缺陷情况，采用感应耦合等离子体刻蚀法将自支撑碳化硅复合薄膜表面部分氧化层通过光刻胶开口去除，再将自支撑碳化硅复合薄膜上的光刻胶层去除，得处理后的自支撑碳化硅复合薄膜；采用同样的方法对自支撑碳化硅复合薄膜的另一表面的部分氧化层进行刻蚀处理；4)将网板固定在支架上，将步骤3)刻蚀处理后的自支撑碳化硅复合薄膜固定在氧化铝陶瓷片上，然后放在丝网印刷铁架台和丝网之间并使直线丝网对准自支撑碳化硅复合薄膜上未刻蚀掉的氧化层，调整丝网和自支撑碳化硅复合薄膜之间的距离为1mm左右，将高温银浆涂覆在直线丝网的一侧，然后用橡胶刮板将银浆向另一侧刮刷2～3次，即在自支撑碳化硅复合薄膜上形成两条平行的高温银浆层，再将自支撑碳化硅复合薄膜放入管式炉中，通入氩气保护，升温，在自支撑碳化硅复合薄膜的一表面上制备LED散热基板导电层，采用同样方法在自支撑碳化硅复合薄膜另一表面制备LED散热基板导电层，即得LED灯丝灯灯丝基板材料。在步骤1)中，所述混合可在高温共混设备中混合，所述高温共混设备适合高粘度反应性共混，具有高剪切强度、无搅拌死角、物料在料桶内混合均匀、停留时间可控、可同时用惰性气体保护，真空均温区可控，可控误差范围±2℃，料桶耐压0.5～1MPa，料桶温度250～350℃；所述混合的方法可为：将聚碳硅烷(PCS)与聚丙烯(PP)加入到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将聚碳硅烷与聚丙烯混合，加热成熔融态，开启循环泵，使熔体循环混合，脱泡后纺膜，即得改性聚碳硅烷原膜，再进行不熔化预处理，然后将不熔化预处理过的改性聚碳硅烷原膜进行预烧，再进行终烧，即得自支撑碳化硅复合薄膜；2)将步骤1)制得的自支撑碳化硅复合薄膜进行高温气氛处理，即在自支撑碳化硅复合薄膜上下表面各获得一层绝缘SiO2氧化层；3)对步骤2)得到的自支撑碳化硅复合薄膜表面的部分氧化层进行刻蚀处理，具体方法如下：在自支撑碳化硅复合薄膜表面涂抹一层光刻胶，烘培后，将掩膜版和图形在自支撑碳化硅复合薄膜上精确对准并曝光；显影去除非聚合光刻胶，形成光刻胶开口，再次烘焙，检查自支撑碳化硅复合薄膜表面的对准情况和缺陷情况，采用感应耦合等离子体刻蚀法将自支撑碳化硅复合薄膜表面部分氧化层通过光刻胶开口去除，再将自支撑碳化硅复合薄膜上的光刻胶层去除，得处理后的自支撑碳化硅复合薄膜；采用同样的方法对自支撑碳化硅复合薄膜的另一表面的部分氧化层进行刻蚀处理；4)将网板固定在支架上，将步骤3)刻蚀处理后的自支撑碳化硅复合薄膜固定在氧化铝陶瓷片上，然后放在丝网印刷铁架台和丝网之间并使直线丝网对准自支撑碳化硅复合薄膜上未刻蚀掉的氧化层，调整丝网和自支撑碳化硅复合薄膜之间的距离为1mm左右，将高温银浆涂覆在直线丝网的一侧，然后用橡胶刮板将银浆向另一侧刮刷2～3次，即在自支撑碳化硅复合薄膜上形成两条平行的高温银浆层，再将自支撑碳化硅复合薄膜放入管式炉中，通入氩气保护，升温，在自支撑碳化硅复合薄膜的一表面上制备LED散热基板导电层，采用同样方法在自支撑碳化硅复合薄膜另一表面制备LED散热基板导电层，即得LED灯丝灯灯丝基板材料。...

【技术特征摘要】
1.一种LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将聚碳硅烷与聚丙烯混合，加热成熔融态，开启循环泵，使熔体循环混合，脱泡后纺膜，即得改性聚碳硅烷原膜，再进行不熔化预处理，然后将不熔化预处理过的改性聚碳硅烷原膜进行预烧，再进行终烧，即得自支撑碳化硅复合薄膜；2)将步骤1)制得的自支撑碳化硅复合薄膜进行高温气氛处理，即在自支撑碳化硅复合薄膜上下表面各获得一层绝缘SiO2氧化层；3)对步骤2)得到的自支撑碳化硅复合薄膜表面的部分氧化层进行刻蚀处理，具体方法如下：在自支撑碳化硅复合薄膜表面涂抹一层光刻胶，烘培后，将掩膜版和图形在自支撑碳化硅复合薄膜上精确对准并曝光；显影去除非聚合光刻胶，形成光刻胶开口，再次烘焙，检查自支撑碳化硅复合薄膜表面的对准情况和缺陷情况，采用感应耦合等离子体刻蚀法将自支撑碳化硅复合薄膜表面部分氧化层通过光刻胶开口去除，再将自支撑碳化硅复合薄膜上的光刻胶层去除，得处理后的自支撑碳化硅复合薄膜；采用同样的方法对自支撑碳化硅复合薄膜的另一表面的部分氧化层进行刻蚀处理；4)将网板固定在支架上，将步骤3)刻蚀处理后的自支撑碳化硅复合薄膜固定在氧化铝陶瓷片上，然后放在丝网印刷铁架台和丝网之间并使直线丝网对准自支撑碳化硅复合薄膜上未刻蚀掉的氧化层，调整丝网和自支撑碳化硅复合薄膜之间的距离为1mm左右，将高温银浆涂覆在直线丝网的一侧，然后用橡胶刮板将银浆向另一侧刮刷2～3次，即在自支撑碳化硅复合薄膜上形成两条平行的高温银浆层，再将自支撑碳化硅复合薄膜放入管式炉中，通入氩气保护，升温，在自支撑碳化硅复合薄膜的一表面上制备LED散热基板导电层，采用同样方法在自支撑碳化硅复合薄膜另一表面制备LED散热基板导电层，即得LED灯丝灯灯丝基板材料。2.如权利要求1所述一种LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述混合是在高温共混设备中混合，所述高温共混设备用惰性气体保护，真空均温区可控，可控误差范围±2℃，料桶耐压0.5～1MPa，料桶温度250～350℃。3.如权利要求1所述一种LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述混合的方法为：将聚碳硅烷与聚丙烯加入到料桶中，抽真空三次，排除料桶内的空气，充入高纯氮气进行保护；混合的时间为1～2h；所述加热成熔融态利用加热带加热聚碳硅烷与聚丙烯混合料使其成熔融态；所述脱泡将混合后的改性先驱体静置并放入脱泡炉中脱泡；所述纺膜的温度为250～280℃。4.如权利要求1所述一种LED灯丝灯灯丝基板材料的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述不熔化预处理是采用紫外辐射交联或电子束交联；所述紫外辐射交联的方法为：将改性聚碳硅烷原膜放在不锈钢网载样台上，然后将不锈钢网载样台放入紫外灯箱中，用1000W高压紫外灯管照射3～5h，灯箱上下两面灯管的数量与排布相同，保证改性聚碳硅烷原膜上下表面得到充分均匀的辐照，从而能够充分交联；所述电子束交联的方法为：将改性聚碳硅烷原膜放入电子加速器，通入惰性气体保护，辐照剂量率为1.5kGy/s，辐照剂量为12MGy，交联处理完后在...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚荣迁，毛宇，陈奋，徐潇慧，符长平，冯祖德，
申请(专利权)人：厦门大学，厦门大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35