一种大功率LED用碳纤维压印铁磁复合陶瓷基散热基板制造技术

本发明专利技术提出的用于大功率LED用碳纤维压印铁磁复合陶瓷基散热基板的制备方法，采用氮化铝陶瓷的低膨胀系数和金属的高导热率结合在一起，使散热基板具有低密度、低热膨胀系数、高热导率、高刚度等一系列优异特性。采用半导体制备工艺，制备温度较低，避免高温共烧。制备的复合陶瓷材料进行LED芯片封装，可大幅度提高LED芯片发光效率与发光寿命。特别适于高精度，高功率，高集成LED芯片封装。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率LED用碳纤维压印铁磁复合陶瓷基散热基板
本专利技术涉及大功率用LED碳纤维压印铁磁复合陶瓷基散热基板材料的制备，属于发光与照片

技术介绍
随着技术的不断发展，大功率LED的应用将会越来越广泛。同时随着LED功率的增大，其散热问题也变得越发突出。通常情况下，随着LED结温的升高，LED器件的光效和使用寿命均会下降，而当结温超过125℃时，LED甚至会出现失效。由于技术条件的限制，现阶段LED的发光转换效率仅20％～30％左右，余下的能量大部分都转换为热能而被耗散掉。对大功率LED来说，这些热量如果聚集在芯片内部而不及时导出，则会使LED发光效率降低，更严重的还会影响LED的寿命，因此，基板散热作为LED芯片散热的最重要途径，是目前LED封装系统中的关键，低热阻、高导热等性能优良的散热基板的研发将显得尤为重要。LED散热基板主要是利用其散热基板材料本身具有较佳的热传导性，将热源从LED晶粒导出。因此，我们从LED散热途径叙述中，可将LED散热基板细分两大类别，分别为LED晶粒基板与系统电路板，此两种不同的散热基板分别承载着LED晶粒与LED晶片将LED晶粒发光时所产生的热能，经由LED晶粒散热基板至系统电路板，而后由大气环境吸收，以达到热散之效果。散热基板，特别是大功率LED的散热基板，其主要作用是吸收LED芯片所产生的热量并且与外界进行热量交换，故采用大功率LED散热基板材料时必须考虑到以下性能：热导率高、稳定性高、绝缘性能优异以及很好的匹配芯片的热膨胀系数的能力。现阶段使用最多的基板材料为树脂、金属(铝铜等)、硅、陶瓷和复合结构材料等环氧树脂覆铜基板(FR-4)是传统电子封装中应用和使用最广泛的基板，通常会作为印刷电路板(PCB)的主材料，但是其热导率(0.2～0.3W/(m·K)较低，耐热性能差，仅适用于小功率或者集成度很低的LED器件封装。半导体硅基板材料，具有热导率高、成本低、与LED芯片热失配小、易于加工切割等特点，可以作为大功率LED的散热基板材料，但是，使用硅作为基板材料，仍存在材料脆性大、绝缘性不良等缺点，并且导电通孔的技术不成熟。目前使用最多是金属(铝铜等)Al和Cu的力学性能优良，热导率高，并且易于加工，很适合作为金属基板的材料。由于使用了环氧树脂作为填充物，使其热导率通常较低，且铝和铜的热膨胀系数与芯片不匹配，极易使芯片开裂。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点和不足，本专利技术的目的在于提出一种大功率LED用碳纤维压印铁磁复合陶瓷基散热基板的制备，提高LED散热基板热导率、改善的化学稳定性、调节热膨胀系数、增强机械性能，降低LED结温，改善高功率LED散热性，提高LED光效和寿命。本专利技术的目的，制作的LED散热基板材料包括结构陶瓷基片、金属缓冲层、纳米超导镀膜、碳纤维组成，结构式为AlN/M/nano-film/CF。本专利技术的目的通过一下技术方案实现，包括以下步骤：1)氮化铝陶瓷片清洗、表明处理改性；2)在氮化铝基片上制备金属缓冲层；3)制备碳纤维复合超导纳米油墨；4)在金属缓冲层上制备碳纤维复合超导纳米薄膜上述的氮化铝陶瓷片清洗溶剂可选用丙酮、乙醇、叔丁醇、去离子水、乙腈、四氢呋喃中的一种或多种组合。上述的表面处理方式，其特征在于可采取高纯氮气吹洗、臭氧处理、等离子处理中的一种或多种组合。上述的金属缓冲层，其特征在于可选用真空蒸镀、磁控溅射、电化学沉积、脉冲沉积、真空气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积中的一种或多种组合。上述的金属缓冲层，其特征在于可制备金属膜层Cu、Al、Zn、Ni、Ti、Au、Fe、Mo、Mg、Cr、Zr、Sn、Sb、Bi、Si中的一种或多种组合。上述的超导薄膜，其特征在于其中室温超导材料选用(NH3)yLixMoSe、(NH3)yNaxMoSe,(NH3)yKxMoSe,(NH3)yCsxMoSe,(PbSe)x(NbSe2)y,(ZnS)x(NbSe2)y,(YBa2Cu2O2)x/(LaCaMnO3)y,Bi2Te3/Fe1+yTe,KxNayNbO3中的一种或多种组合；其中0＜x＜1，0＜y＜1。上述的超导薄膜，其特征在于超导复合金属材料纳米尺寸为10nm～100nm，薄膜厚度1μm～1mm。上述的碳纤维复合膜，其特征在于所述的碳纤维可选用T300，T400，T600，T800中的一种或多种组合上述的碳纤维复合膜，其特征在于所使用的碳纤维与超导材料的质量比选为0.01％～0.5％，优选0.05～0.1％。上述的碳纤维复合超导油墨，其特征在于所使用的硅氧无机陶瓷树脂作为填充，其体积占比为10％～30％。上述的碳纤维复合超导油墨，其特征在于所采用的固化方式有热固，UV固化，红外线固化，微波固化中的一种或多种组合。本专利技术提出的用于大功率LED用碳纤维压印铁磁复合陶瓷基散热基板的制备方法，其优点是，本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的优越性，采用氮化铝陶瓷的低膨胀系数和金属的高导热率结合在一起，使散热基板具有低密度、低热膨胀系数、高热导率、高刚度等一系列优异特性。本专利技术提出的用于大功率LED用碳纤维压印铁磁复合陶瓷基散热基板的制备方法，，其优点在于引入纳米超导薄膜层，减少LED散热热阻，提高声子传导速率，改善介电常数与介电损耗。同时引入碳纤维复合膜层提高散热材料刚性，提高基板弹性模量与耐磨性等。本专利技术提出的大功率LED用碳纤维压印铁磁复合陶瓷基散热基板的制备方法，，其优点在于采用半导体制备工艺，制备温度较低，避免高温共烧。制备的复合陶瓷材料进行LED芯片封装，可大幅度提高LED芯片发光效率与发光寿命。特别适于高精度，高功率，高集成LED芯片封装。附图说明图1为本专利技术所制备的碳纤维复合超导金属陶瓷散热基板的结构示意图。图2为本专利技术实例1-3所制备的金属缓冲层的SEM图。图3为本专利技术实例1-3所制备超导纳米薄膜层HRTEM图具体实施方式实例1第一步，将氮化铝基片至于无水乙醇溶液中超声清洗10min，再将基片至于去离子水中冲洗10min。用高纯氮气枪基片吹干，再用臭氧机10min，备用。第二步，将预处理好的基片至于真空蒸镀室，真空抽至8x10-4Pa，靶材选用Ti纯度99.999％，膜厚控制在0.8微米，。蒸镀完后基板再进行铜金属层的磁控溅射，真空度抽至1.0x10-3Pa，电流密度为20mA/cm,加速电压设置300V,沉积速率为200nm/min,最终得到厚度为0.01mm厚度的铜金属膜层。第三步，将制备的室温超导复合金属材料(NH3)0.3Li0.7MoSe，碳纤维T600，硅氧陶瓷聚合物按一定比例预混并形成颗粒度为100nm的纳米油墨，再采用刮刀涂布的方式涂布，红外线烧结30min，制备出厚度为200nm的超导复合纳米薄膜。实例2第一步，将氮化铝基片至于丙酮溶液中超声清洗10min，再将基片至于去离子水中冲洗10min。用高纯氮气枪基片吹干，在用等离子表面处理机处理10min，备用。第二步，将预处理好的基片置于真空蒸镀室，真空抽至6x10-4Pa，靶材选用Ni纯度99.9999％，膜厚控制在1微米，在通过干法刻蚀制备纳米柱状Ni，尺寸控制在100nm宽度。后采用电化学沉积制备Cu纳米线，径宽比为1000:1。第三步，将制备的室温超导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术的目的，制作的LED散热基板材料包括结构陶瓷基片、金属缓冲层、纳米超导镀膜、碳纤维组成，结构式为AlN/M/nano‑film/CF。

【技术特征摘要】
1.本发明的目的，制作的LED散热基板材料包括结构陶瓷基片、金属缓冲层、纳米超导镀膜、碳纤维组成，结构式为AlN/M/nano-film/CF。2.本发明的目的通过一下技术方案实现，包括以下步骤：1)氮化铝陶瓷片清洗、表明处理改性；2)在氮化铝基片上制备金属缓冲层；3)制备碳纤维复合超导纳米油墨；4)在金属缓冲层上制备碳纤维复合超导纳米薄膜。3.如权利2要求所述，氮化铝陶瓷片清洗溶剂可选用丙酮、乙醇、叔丁醇、去离子水、乙腈、四氢呋喃中的一种或多种组合。4.如权利2要求所述，基片表面处理方式，其特征在于可采取高纯氮气吹洗、臭氧处理、等离子处理中的一种或多种组合。5.如权利2要求所述，金属缓冲层其特征在于可选用真空蒸镀、磁控溅射、电化学沉积、脉冲沉积、真空气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积中的一种或多种组合。6.如权利2要求所述，上述的金属缓冲层，其特征在于可制备金属膜层Cu、Al、Zn、Ni、Ti、Au、Fe、Mo、Mg、Cr、Zr、Sn、Sb、Bi、S...

【专利技术属性】
技术研发人员：方倩，崔波，
申请(专利权)人：广东远合工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44