一种LED散热基板材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LED散热基板材料，主要由以下重量份的原料制成：铝熔融金属液30‑40份、氮化铝粉末10‑15份及烧结助剂4‑5份；其制备方法如下：（1）将氮化铝粉末压紧、填充在烧结模具中并将烧结模具放入热压设备中，然后加入烧结助剂，使氮化铝粉末烧结成氮化铝粉坯；（2）将氮化铝粉坯放入压力浸渗炉中，在机械加压条件下，铝熔融金属液作为密封介质，通过保持机械加压使铝熔融金属液强行渗入氮化铝粉坯的气孔和缝隙中，最终凝固、冷却形成铝基氮化铝复合材料；（3）对铝基氮化铝复合材料进行热处理，最终得到铝基氮化铝散热基板材料。使用上述制备方法制得的铝基氮化铝散热基板材料导热性好，热膨胀系数低，能发挥更好的散热效果。

【技术实现步骤摘要】
一种LED散热基板材料及制备方法
本专利技术涉及灯具散热基板材料领域，具体涉及一种LED散热基板材料及制备方法。
技术介绍
21世纪以来，LED在照明领域的发展如日中天，但据研究报告显示，现今市面上生产、生活常用的大功率LED，它们的电光转换效率约为20%-30%，剩余的70%-80%的电能无法转化成光能，就会转化为无法通过热辐射方式释放的热能。这些多余热量会使LED内半导体晶格震动加剧、禁带宽度减小、出光效率下降，直接影响LED器件的使用寿命。现有的LED散热基板主要是由铝、铜等金属材料制成，虽然此类纯金属散热基板的导热性比较好，但是热膨胀性也相对较高，在实际使用过程中容易产生热应力，导致散热基板变形和翘曲，不能持续稳定地散热，导致LED在使用过程中散热不佳，影响LED的使用质量。因此，现有技术有待改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种LED散热基板材料及制备方法，使制得的散热基板可稳定持续地散热，防止LED在使用过程中散热不佳，保证LED的使用质量。本专利技术的技术方案如下：一种LED散热基板材料，由以下重量份的原料制成：铝熔融金属液30-40份、氮化铝粉末10-15份及烧结助剂4-5份。所述的一种LED散热基板材料，其中，氮化铝粉末由以下重量份的原料制成：无水三氯化铝6-8份、异丙醚10-13份、二氯甲烷29-31份、四氟乙烯10-15份、碳黑10-12份及无水乙醇2-3份。所述的一种LED散热基板材料，其中，氮化铝粉末的制备方法如下：（A）取无水三氯化铝6-8份、异丙醚10-13份、二氯甲烷29-31份混合搅拌15-20分钟得到混合溶液；（B）将混合溶液倒入有四氟乙烯10-15份的容器中，密封后置于100°烤箱中反应20小时后自然冷却，获得氧化铝凝胶；（C）将氧化铝凝胶与碳黑10-12份混合，加无水乙醇2-3份球磨成细粉，置于石墨坩埚中备用；（D）将石墨坩埚放在16000C—17500C、氮气气氛保护下让细粉充分反应，保温5-8小时后在低于7500C空气中保温1-4小时，脱除残余碳并最终得到灰白色的氮化铝粉末。所述的一种LED散热基板材料，其中，烧结助剂由以下重量份的原料制成：氧化钙3-5份、二氧化硅3-5份、三氧化二钇1-2份、氧化镧1-2份、氧化铈2-3份、氧化锂1-2份。所述的一种LED散热基板材料，其中，烧结助剂的制备方法如下：将氧化钙3-5份、二氧化硅3-5份、三氧化二钇1-2份、氧化镧1-2份、氧化铈2-3份、氧化锂1-2份溶于20份纯净水中配制成溶液，充分混合搅拌后浓缩干燥，研磨成粉备用。一种LED散热基板材料的制备方法，其中，制备方法如下：（1）将氮化铝粉末压紧、填充在烧结模具中并将烧结模具放入热压设备中，然后加入烧结助剂，使氮化铝粉末烧结成氮化铝粉坯；（2）将氮化铝粉坯放入压力浸渗炉中，在机械加压条件下，铝熔融金属液作为密封介质，通过保持机械加压使铝熔融金属液强行渗入氮化铝粉坯的气孔和缝隙中，最终凝固、冷却形成铝基氮化铝复合材料；（3）对铝基氮化铝复合材料进行热处理，最终得到铝基氮化铝散热基板材料。所述的一种LED散热基板材料的制备方法，其中，热处理包括中温固溶处理和低温完全人工时效处理。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过提供一种LED散热基板材料及其制备方法，制备出铝基氮化铝散热基板材料，使用此材料制得的散热基板成品导热性高、热膨胀系数低，能持续稳定地发挥较好的散热效果，保证LED的使用性能，延长LED的使用寿命。附图说明：图1为纯铝和实施例1~3的铝基氮化铝散热基板材料关于热导率和热膨胀系数的测试数据表。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下举实施例对本专利技术进一步详细说明。作为大功率LED基板材料，不仅要有较高的导热性，还要有与芯片相近的较低的热膨胀系数。生产中常用的散热基板材料有硅、陶瓷、金属(如铝、铜)等。其中硅和陶瓷材料加工困难、生产成本高；金属材料的热膨胀系数与LED晶粒不匹配，使用过程中易产生热应力和翘曲。为了尽可能保留某些材料的优势和减少某些材料的缺陷，专利技术人构想出一种复合材料，提出一种LED散热基板材料，主要由以下重量份的原料制成：铝熔融金属液30-40份、氮化铝粉末10-15份及烧结助剂4-5份。上述的LED散热基板材料，其制备方法如下：（1）将氮化铝粉末压紧、填充在烧结模具中并将烧结模具放入热压设备中，然后加入烧结助剂，使氮化铝粉末烧结成氮化铝粉坯；（2）将氮化铝粉坯放入压力浸渗炉中，在机械加压条件下，铝熔融金属液作为密封介质，通过保持机械加压使铝熔融金属液强行渗入氮化铝粉坯的气孔和缝隙中，最终凝固、冷却形成铝基氮化铝复合材料；（3）对铝基氮化铝复合材料进行热处理，最终得到铝基氮化铝散热基板材料。使用上述制备方法制得的铝基氮化铝散热基板材料导热率高、膨胀系数低，能持续稳定地发挥更好的散热效果。铝基氮化铝散热基板材料作为一种复合材料，其主要组成部分包括基体和增强体。其中，基体对复合材料的机械性能起着决定性作用，要求作为基体的材料具有良好的导热性和符合要求的低热膨胀性。因此，基体材料通常选择铝、镁、铜等纯金属。在研制过程中，专利技术人选择综合性能优异、低密度、低成本的铝作为基体，将铝加工成熔融铝金属液待用。增强体主要影响复合材料的热膨胀系数和导热性这两个重要的热物理性能，在研制过程中，专利技术人选择氮化铝作为增强体。其中，氮化铝粉末由以下重量份的原料制成：无水三氯化铝6-8份、异丙醚10-13份、二氯甲烷29-31份、四氟乙烯10-15份、碳黑10-12份及无水乙醇2-3份，其制备方法如下：（A）取无水三氯化铝6-8份、异丙醚10-13份、二氯甲烷29-31份混合搅拌15-20分钟得到混合溶液；（B）将混合溶液倒入有四氟乙烯10-15份的容器中，密封后置于100°烤箱中反应20小时后自然冷却，获得氧化铝凝胶；（C）将氧化铝凝胶与碳黑10-12份混合，加无水乙醇2-3份球磨成细粉，置于石墨坩埚中备用；（D）将石墨坩埚放在16000C—17500C、氮气气氛保护下让细粉充分反应，保温5-8小时后在低于7500C空气中保温1-4小时，脱除残余碳并最终得到灰白色的氮化铝粉末。为了制得质量更好的铝基氮化铝散热基板材料，在制备过程中，可以加入烧结助剂。一方面，加入烧结助剂有助于降低烧结温度，更容易实现液相烧结，有利于提高氮化铝粉坯的致密度；另一方面，烧结助剂能与氧气反应，帮助减少铝基氮化铝复合材料内部的含氧杂质，从而提高导热性。烧结助剂由以下重量份的原料制成：氧化钙3-5份、二氧化硅3-5份、三氧化二钇1-2份、氧化镧1-2份、氧化铈2-3份、氧化锂1-2份，其制备方法如下：将氧化钙3-5份、二氧化硅3-5份、三氧化二钇1-2份、氧化镧1-2份、氧化铈2-3份、氧化锂1-2份溶于20份纯净水中配制成溶液，充分混合搅拌后浓缩干燥，研磨成粉备用。为了使铝基氮化铝复合材料的综合性能进一步提高，变成能够用于制备散热基板的铝基氮化铝散热基板材料，还需要进行一定的热处理。其中，热处理包括中温固溶处理和低温完全人工时效处理。实施例1本实施例制备了一种铝基氮化铝散热基板材料，并实验测定其导热性能和热膨胀性能，其制备方法如下：（a1）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED散热基板材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：铝熔融金属液30‑40份、氮化铝粉末10‑15份及烧结助剂4‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种LED散热基板材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：铝熔融金属液30-40份、氮化铝粉末10-15份及烧结助剂4-5份。2.如权利要求1所述的一种LED散热基板材料，其特征在于，所述氮化铝粉末由以下重量份的原料制成：无水三氯化铝6-8份、异丙醚10-13份、二氯甲烷29-31份、四氟乙烯10-15份、碳黑10-12份及无水乙醇2-3份。3.如权利要求2所述的一种LED散热基板材料，其特征在于，所述氮化铝粉末的制备方法如下：（A）取无水三氯化铝6-8份、异丙醚10-13份、二氯甲烷29-31份混合搅拌15-20分钟得到混合溶液；（B）将所述混合溶液倒入有四氟乙烯10-15份的容器中，密封后置于100°烤箱中反应20小时后自然冷却，获得氧化铝凝胶；（C）将所述氧化铝凝胶与碳黑10-12份混合，加无水乙醇2-3份球磨成细粉，置于石墨坩埚中备用；（D）将所述石墨坩埚放在16000C—17500C、氮气气氛保护下让细粉充分反应，保温5-8小时后在低于7500C空气中保温1-4小时，脱除残余碳并最终得到灰白色的氮化铝粉末。4.根据权利要求1所述的一种LED散热基板材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王滔，
申请(专利权)人：佛山市海科知识产权交易有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44