本发明专利技术公开了一种导热型热固性模塑复合材料及其用途，其基本组份及其重量百分含量为(1)热固性基体树脂15-65％；(2)导热性填料20-80％，该填料的导热系数大于1W/m.℃；(3)其他添加剂，如增韧剂，增强剂，稳定剂等。本发明专利技术还公开了前述导热型热固性模塑复合材料用于制备LED照明散热件，其成型温度可控制至低于通常进行焊锡作业的220℃，使得LED灯和散热器的组装工艺可以和热固性材料散热器的成型工艺合二为一，可以将LED灯的基板面或导热金属支架直接与导热材料相连接，其成型模具和其辅助系统具有能有效隔热控温和易清洁的特点，能有效降低LED灯的加工和制成成本，提高LED散热器的散热能力，从而降低LED器件的运行温度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种导热型热固性模塑复合材料；此外，本专利技术还涉及利用该导热型热固性复合材料制备LED照明装置散热件，特别是能将LED芯片组件与散热件成型一体化的技术工艺，所获得的散热件能有效降低LED照明装置的加工和制成成本，提高LED散热器的散热能力，从而降低LED器件的运行温度。
技术介绍
LED (发光二极管)元件为一类半导体p-n结结构的元件，具有低耗电量和长寿命， 以及抗振特点。近来已被用作显示元件和光源等领域，特别是普通照明装置，具有极大的商业价值。但是，由于LED的光发生特性，其在照明装置时的能量输入只有20%被转化为光能，而剩余的80%则被转化为结部分的热能，从而增加了内部的温度。内部温度的增加使 LED照明灯，尤其是紧凑设计时，其性能如发光效率将大幅度的下降，如长时间在高温下使用，将会缩短LED照明等的寿命。为了解决上述问题，在实际设计应用中，需要将LED灯内部产生的热量释放至外部。在现有技术中，使用了借助具有散热片结构的散热件，通过热传导或热对流等效应来冷却LED芯片的所产生热量。图1为典型LED散热件和LED芯片的连接方式。散热件 1通过嵌入成型的方法将金属支架2连接成一体。3为LED芯片，其最高短时耐受温度通常低于220°C，通过锡焊或其它连接工艺被固定在LED芯片铝基板上，然后铝基板通过导热胶被固定在金属支架2上。因此在实际LED灯的成型过程中，工艺相对复杂，效率较低等缺点。目前制备散热件的材料包括(1)浇铸和压挤成型金属铝散热件能使用于高功率的LED灯的应用场合，具有工艺相对成熟的优势，但单个成型周期相对较长，需要后续的二次加工工艺以达到较好的表面和外观质量，同时由于金属本征导电的属性，使得与LED灯这类体积小，高电压的产品， 存在散热、安全、外观尺寸间的相互约束限制，导致电绝缘设计相对复杂，具有生产成本高， 效率低，设计灵活性不够等缺点。为解决安全问题，通常要求采用隔离式电源作为电源驱动，但会导致整个灯具的体积过大，影响使用甚至一些法规的要求，如IEC60061-1。另一种解决方案是采用非隔离式电源驱动，将电源电路和金属散热件/灯杯充分绝缘，但由于LED基板本身的绝缘厚度只有50um左右，所以LED基板和金属固定间之间需要一层绝缘层，用以将LED基板和金属散热件完全隔离，但导致了 LED内部散热受阻，散热效率下降，同时仍有LED电源导线和金属直接接触而发生安全隐患的风险。(2)热塑性材料制备的散热件具有设计灵活，成型效率高，符合安规的设计较易实现等特点，但是由于热塑性材料，如尼龙，PBT等导热性能较低，通常均小于0. 2ff/m. V， 故只能使用于较低功率的LED照明场合，如LED灯的功率低于IW等，对功率较高的应用场合，由于散热较差，存在较高的局限性。即使使用一些高导热的绝缘塑料，由于该类热塑性材料的热成型温度通常大于250°C，现有的工艺均为利用两步法工艺将LED芯片及其铝基CN 102234410 A说明书2/10 页板连接至金属支架上，从而降低了生产效率等。在散热件设计和应用上，已有大量的专利集中报道如何提高散热器的散热效率和降低生产或者使用成本。中国专利CN101586749A描述了一类将基板，LED颗粒，和基板正反两面覆铜或覆铝等方案，以达到良好的散热效率和低成本化的要求。中国专利 CN101526200A描述了一类利用散热管，散热片或者散热盘对预定的印刷电路板或芯片进行强制散热，以达到有效散热的目的。中国专利CN1015^5201A描述了异类利用由多块散热片呈发射状间隔排列成环状的散热件，为一类光线集中，均勻性能好的LED灯提供良好散热特性。中国专利CN101377^3A描述了利用一种昂贵的高导热绝缘塑料，其中氮化硼含量大于25%，通过模压成型工艺制造一类散热器件，LED基板通过导热胶和螺钉与固定在散热件的固定面上。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题主要针对上述现有技术不足，开发出一种导热效率高，并具电绝缘性能，能在低温成型加工，低成本，能成型为复杂几何形状，比金属材料密度低的导热型热固性模塑复合材料，该复合材料的导热率高于0. 5ff/m. °C，在其优化的配方范围内，还具有电绝缘性，其表面电阻率大于或等于IO12欧姆/平方厘米。所以导热性能和安全性能均较以前有较大的提高，利用该复合材料制备的LED照明散热件的体积比以前更小。同时，由于采用一类新型的成型模具和辅助系统，可以一步法将散热件内的LED光源或金属导热器件成型完成组件装配，可以使LED光源散发的热量能最快地传递到散热件及其外表面上进行散热，充分解决了 LED的散热问题。为了解决上述技术问题，本专利技术开发的导热型热固性模塑复合材料，包括重量百分含量15-65%的热固性树脂，如环氧乙烯基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、热固性不饱和聚酯树脂等；根据树脂体系不同，如环氧乙烯基和不饱和聚酯树脂体系，其固化体系为过氧化类体系，如甲乙酮-环烷酸钴及过氧苯甲酰-叔胺类、过氧化酯和二酰基过氧化物等；对环氧树脂和酚醛树脂体系，其固化体系可以为咪唑类、酸酐类和胺类固化剂，如苯酐、六亚甲基四胺等。其固化温度低于220°C，低于LED芯片所能承受的耐热温度，典型温度为 250 0C ο本专利技术开发的导热型热固性模塑复合材料还包括一种或多种导热填料，其重量百分含量为20-80%，填料的导热系数大于lW/m. °C，包括球状陶瓷粉如三氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化镁和氢氧化镁等，金属粉末，片状导热粉如石墨和氮化硼等，纤维状填料如石墨纤维和金属纤维/氧化物晶须等。此外，本专利技术开发的导热型热固性模塑复合材料还包括一类其他添加剂，如橡胶类抗冲击剂、增强剂如玻璃纤维、植物纤维等，和稳定剂如酚类阻聚剂等。本专利技术开发导热型热固性模塑复合材料的优选组分中，进一步含有重量含量大于但小于30%导电填料，如石墨粉末，金属纤维或粉末等，在保证导热率> 0. 5ff/m. °C时，材料能保持电绝缘性，其表面电阻大于或等于IO12欧姆/平方厘米。本专利技术上述导热型热固性模塑复合材料，可以通过如下工艺获得(1)树脂配料称取热固性树脂，搅拌均勻；(2)按上述描述的重量百分比称取导热填料，至于密闭容器中预混合；(3)将树脂和填料在密炼机，混炼机或螺杆挤出机中进行充分混合，制成原料混合料。本专利技术上述导热型热固性模塑复合材料具有良好的模塑加工成型性能，能在较低的温度范围，如低于100°c，在一定的压力下形成流动变形，从而注入至一个成型模腔内，形成所设计的形状制件。该成型模腔可以同时升温至原料混合料的固化温度比如低于220°c， 经过低于5分钟的固化时间，模腔内的制件即能定型固化，获得所需要的高热的散热件。利用本专利技术导热型热固性模塑复合材料的上述特性，通过一类成型模具和辅助系统，包括LED芯片隔热套和冷却水路，将电子元件与模腔成型型芯之间构筑两道隔热和降温保护措施，以确保在导热复合材料成型过程中，能对LED芯片处的热源进行有效隔离和控温。附图说明图1是一次成型法模塑嵌入金属导热支架的热固性导热复合材料散热件内部结构示意图；图2是一次成型法模塑嵌入LED芯片的热固性导热复合材料散热件内部结构示意图；图3是一类能适用于高导热热固性复合材料成型加工的模本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种导热型热固性模塑复合材料，其导热系数大于或等于１．０Ｗ／ｍ．℃，其主要组分和重量百分含量分别为：热固性树脂１５－６５％；导热系数大于１Ｗ／ｍ．℃的导热性填料２０－８０％。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈震，徐贵平，张明君，王全胜，
申请(专利权)人：上海合复新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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