一种半导体照明用绝缘导热膜层材料及其制备方法，其特征是依次由基材(1)；铝过渡层(2)和氮化铝膜层(3)构成。其制备方法依次包括离子束清洗基材，沉积铝过渡层和氮化铝层。本发明专利技术提供的一种半导体照明用绝缘导热薄膜材料具有良好的膜/基体结合力，高的热导率以及优异的绝缘性能，是一种适合用于半导体照明的金属散热板与芯片之间的绝缘导热材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种金属表面膜层材料及其制备方法，特别涉及。
技术介绍
目前，由于大功率LED封装结构和工艺复杂，一直是近年来该领域的研究热点。在当前的技术水平下，大功率LED将电能转化为光能的效率很低，大部分以热能的形式散发出去。如果LED封装散热不良，会使芯片温度升高，引起应力分布不均、芯片发光效率降低、荧光粉转换效率下降等一系列后果，进而缩短LED的正常工作寿命。近年来，国际学术界普遍认为，提高封装散热能力是现阶段大功率LED亟待解决的关键技术之一。散热材料必须具有高的电绝缘性能、高稳定性、高热导率与芯片相近的热膨胀系数等。传统的散热金属材 料具有较好的热导率，如Cu、Al，其热导率分别为400W/(m*K)和200W/(m · K)，且具有足够的机械自支撑强度，但是其热膨胀系数分别为17X10_6/K和22Χ10_6/Κ，热膨胀系数过大，如热膨胀系数为5. 9Χ 10_6/Κ的GaAs芯片，难以与其匹配。另外，当Cu、Al等应用于LED散热时，金属散热板与芯片之间需要施加导热胶来绝缘，但施加导热绝缘胶后的热导率会大幅度下降，目前使用的高导热绝缘胶的热导率大部分仍在20W/(m · K)，如此低的导热性，无疑是制约LED向大功率、高亮度发展的瓶颈。氮化铝(AlN)具有很多优异的性能高热导率(300W/(m*K)、高击穿场强(14X106V/cm)、高禁带宽度、高化学和热稳定性等，如此优异的性能正是解决LED散热问题所需要的。用粉末冶金的法方制备的块体AlN陶瓷可用于LED作为散热材料，但存在加工难度大，造价昂贵且易于破碎的问题。陈勇(高导热绝缘氮化铝薄膜的制备、性能及在LED上的应用研究，重庆大学硕士学位论文，2008)采用直流和射频磁控溅射法制备AlN薄膜，并在实验室证实了 AlN薄膜有提高LED灯的散热能力。但文中也表达了所制备AlN薄膜的热导率不足，需寻找更好的制备方法和进一步优化沉积工艺以提高AlN薄膜的热导率和绝缘性能。综上所述，利用表面工程技术，在保持Al和Cu基体的机械强度和韧性的同时，又能发挥导热、绝缘及热膨胀系数与芯片匹配的功能，从而大大提高了关键部件的实用性和适应性，具有巨大的应用潜力。AlN膜层欲成功应用于散热材料，必须同时具备高的膜/基体结合强度、良好的热导率和绝缘性能，因此对于其制备技术具有很高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够解决大功率LED散热问题的膜层材料，该膜层材料取代导热绝缘胶，具有高的薄膜与基体结合力、良好的热导率和高的电阻率。本专利技术的另一个目的是提供一种所述半导体照明用绝缘导热膜层材料的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的所述的一种半导体照明用绝缘导热膜层材料依次由基材I、铝过渡层2和氮化铝膜层3构成。所述的基材I为铝及铝合金或铜及铜合金。所述的一种半导体照明用绝缘导热膜层材料的制备方法是采用铝做靶材，在达到本底真空5.0X10_3Pa，温度150 250°C，工件架转速1 5rpm条件下，依次包括以下步骤①离子束清洗基材炉内压强0· 2 O. 6Pa, Ar气流量100 250sccm，离子源2.O 5. Okff,负偏压:500 1000V,时间20 40min ；②铝过渡层沉积炉内压强0. 2 O. 5Pa，Ar气流量150 250sCCm，中频磁控溅射铝靶功率5. O 9. OkW，离子源0. 5 I. OkW，负偏压:100 200V，时间5 15min ；③氮化铝膜层沉积炉内压强0.3 O. 6Pa，Ar气流量100 200sccm，N2气流量30 60sccm,离子源1. O 3. Okff,中频磁控溅射铝靶功率5. O 9. Okff,负偏压50 150V,时间:120 300min。本专利技术沉积金属铝过渡层是因为其与铝及铝合金或铜及铜合金等的粘附性好，该层的厚度为50 200nm。本专利技术采用离子束辅助中频磁控溅射技术，利用阳极层流型气体离子源离化N2,与此同时开启中频磁控溅射Al金属靶，进而制备一种半导体照明用绝缘导热膜层材料。本专利技术的优点是沉积速率快，相比于分子束外延、金属有机物化学气相沉积等方法其沉积速率高出一个数量级。其次，通过离子源离化反应气体，提高离化率，促进化合生成氮化铝相。 最后，采用中频磁控溅射可有效地解决直流磁控溅射存在的“靶中毒”和“打弧”问题。“靶中毒”可引起沉积速率大幅度下降，而“打弧”会使所沉积的膜层质量下降，避免了采用射频电源带来的对设备及操作者潜在的危害。利用氮化铝膜具有良好的热导率与高的电阻率，将其作为LED散热材料，既能很好地散热，又能替代导热胶起到绝缘的作用，解决目前半导体照明普遍使用的在金属散热板与芯片之间绝缘胶导热性差的技术瓶颈。附图说明图I为本专利技术的一种半导体照明用绝缘导热膜层材料结构示意图。图中基材I、铝过渡层2和氮化铝层3。具体实施例方式实施例I 3分别按表I 3所列工艺流程和参数操作。采取的性能测试方法如下(I)膜层厚度通过扫描电镜截面法观察来测量。(2)膜/基结合力采用薄膜结合强度划痕试验仪测量，加载速度为ΙΟΟΝ/min，划行速度为5mm/min,划行时间为I分钟。(3)膜层热导率采用激光闪光导热仪测量。(4)薄膜电阻率采用四探针法进行测量。实施例I表IAlN膜层工艺流程表权利要求1.一种半导体照明用绝缘导热膜层材料，其特征依次由基材(I);铝过渡层(2)和氮化铝层⑶构成。2.根据权利要求I所述的半导体照明用绝缘导热膜层材料，其特征是所述的基材为铝及招合金、铜及铜合金。3.权利要求I所述的半导体照明用绝缘导热膜层材料的制备方法，其特征是采用铝做靶材，在达到本底真空5.0X10_3Pa，温度150 250°C，工件架转速1 5rpm条件下，依次包括以下步骤 ①离子束清洗基材炉内压强0.2 O. 6Pa, Ar气流量100 250sccm，离子源.2. O 5. Okff,负偏压:500 1000V,时间20 40min ； ②铝过渡层沉积炉内压强0.2 O. 5Pa，Ar气流量150 250sCCm，中频磁控溅射铝革巴功率:5. O 9. OkW，离子源0. 5 I. OkW，负偏压:100 200V，时间5 15min ； ③氮化铝膜层沉积炉内压强0.3 O. 6Pa，Ar气流量100 200sCCm，N2气流量.30 60sccm,离子源1. O 3. Okff,中频磁控派射招祀功率5. O 9. Okff,负偏压50 .150V，时间:120 300min。全文摘要，其特征是依次由基材(1)；铝过渡层(2)和氮化铝膜层(3)构成。其制备方法依次包括离子束清洗基材，沉积铝过渡层和氮化铝层。本专利技术提供的一种半导体照明用绝缘导热薄膜材料具有良好的膜/基体结合力，高的热导率以及优异的绝缘性能，是一种适合用于半导体照明的金属散热板与芯片之间的绝缘导热材料。文档编号H01L33/64GK102820418SQ201210310028公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日专利技术者林松盛, 代明江, 刘兰兰, 胡芳, 侯惠君, 韦春贝, 石倩 申请人:广州有色金属研究院本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体照明用绝缘导热膜层材料，其特征依次由基材(1)；铝过渡层(2)和氮化铝层(3)构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林松盛，代明江，刘兰兰，胡芳，侯惠君，韦春贝，石倩，
申请(专利权)人：广州有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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