一種含石英砂的功率型led散熱基板材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料及制備方法，由石英砂和銅粉按質(zhì)量比為1：5-7的比例組成。制備方法：(1)將石英砂和粘結(jié)劑按體積比為1:6-10的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓制成型，然后在真空條件下去除粘結(jié)劑，得半成品；(2)用銅粉包覆半成品，裝入模具，放入放電等離子燒結(jié)爐中進(jìn)行放電等離子燒結(jié)，退火，冷卻，取樣脫模；(3)將步驟(2)樣品放入熱等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)，退火，冷卻即得LED散熱基板材料。本發(fā)明采用采用石英砂和銅混合制備的功率型LED散熱基板材料，具有優(yōu)異的電絕緣性、穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和較小的熱膨脹系數(shù)，而且平整性高、強(qiáng)度高，在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力和翹曲，可以滿足高密度封裝的要求，用于封裝的白光LED，發(fā)光穩(wěn)定，光衰小，壽命長(zhǎng)。
【專利說明】一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種含石英砂的功率型LED散熱基板材 料及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] LED是一種固態(tài)半導(dǎo)體組件，具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保和使用壽命長(zhǎng)等等顯著特 點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于信號(hào)指示、照明、背光源等電路中。作為繼白熾燈、日光燈、高壓氣體燈后的 第四代光源，LED在照明市場(chǎng)上應(yīng)用前景尤其備受各國矚目。
[0003] 對(duì)于功率型LED，在系統(tǒng)散熱方面，選擇合適的基板，對(duì)其散熱性和可靠性具有重 要影響，功率型LED散熱基板材料要求具有高電絕緣性、高穩(wěn)定性、高導(dǎo)熱性及芯片匹配的 熱膨脹系數(shù)、平整性和較高的強(qiáng)度。目前常用的基板材料有硅、金屬、陶瓷等，但硅和陶瓷材 料加工困難，成本高，金屬材料的熱膨脹系數(shù)與LED晶粒不匹配，在使用過程中將產(chǎn)生熱應(yīng) 力和翹曲，難以滿足高密度封裝的要求。
[0004] 石英砂，耐磨，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣，機(jī)械強(qiáng)度高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含石英砂的功率型LED散熱基板 材料，具有優(yōu)異的電絕緣性、穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和較小的熱膨脹系數(shù)，而且平整性高、強(qiáng)度高。
[0006] 本發(fā)明的另一目的是提供一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料的制備方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，該材料由石英砂和銅粉按質(zhì)量比為1 : 5-7的比例組成。
[0009] 所述的石英砂的顆粒大小為50-200um，銅粉的顆粒大小為50-100um。
[0010] 所述的含石英砂的功率型LED散熱基板材料的制備方法，包括以下制備步驟：
[0011] (1)將石英砂和粘結(jié)劑按體積比為1:6-10的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓 制成型，然后在真空條件下去除粘結(jié)劑，得到半成品；
[0012] (2)再用銅粉包覆半成品，裝入模具，放入放電等離子燒結(jié)爐中進(jìn)行放電等離子 燒結(jié)，先抽真空40-60分鐘，加壓80-100MPa，升溫至500-700°C，保溫2-3小時(shí)，再升溫在 800-1100°C，保溫10-20分鐘，然后進(jìn)行退火，先冷卻到500-700°C，保溫3-5小時(shí)，再自然冷 卻，最后取樣脫模；
[0013] (3)將步驟（2)制備的樣品放入熱等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)，先在氬氣 氛圍下，加壓至150-180 MPa，溫度升至800-1100°C，保溫3-5小時(shí)，然后進(jìn)行退火，先冷卻 到500-700°C，保溫3-5小時(shí)，再自然冷卻，即得LED散熱基板材料。
[0014] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0015] 本發(fā)明采用采用石英砂和銅混合制備的功率型LED散熱基板材料，具有優(yōu)異的電 絕緣性、穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和較小的熱膨脹系數(shù)，而且平整性高、強(qiáng)度高，在使用過程中不會(huì)產(chǎn) 生熱應(yīng)力和翹曲，可以滿足高密度封裝的要求，用于封裝的白光LED，發(fā)光穩(wěn)定，光衰小，壽 命長(zhǎng)。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例，在未 脫離本發(fā)明宗旨的前提下，所作的任何改進(jìn)均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0017] 實(shí)施例1 :
[0018] 一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，該材料由粒徑為70um的石英砂和粒徑 為100um的銅粉按質(zhì)量比為1 :5的比例組成。
[0019] 制備方法：
[0020] (1)將石英砂和粘結(jié)劑按體積比為1:6的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓制 成型，然后在真空條件下去除粘結(jié)劑，得到半成品；
[0021 ] (2)再用銅粉包覆半成品，裝入模具，放入放電等離子燒結(jié)爐中進(jìn)行放電等離子燒 結(jié)，先抽真空40分鐘，加壓80MPa，升溫至500°C，保溫3小時(shí)，再升溫在800°C，保溫10分 鐘，然后進(jìn)行退火，先冷卻到500°C，保溫5小時(shí)，再自然冷卻，最后取樣脫模；
[0022] (3)將步驟（2)制備的樣品放入熱等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)，先在氬氣 氛圍下，加壓至150 MPa，溫度升至800°C，保溫5小時(shí)，然后進(jìn)行退火，先冷卻到500°C，保溫 5小時(shí)，再自然冷卻，即得LED散熱基板材料。
[0023] 本實(shí)施例的LED散熱基板材料致密度達(dá)到97 %，導(dǎo)熱率達(dá)到500WAm · k)。
[0024] 實(shí)施例2 :
[0025] -種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，該材料由粒徑為lOOum的石英砂和粒 徑為80um的銅粉按質(zhì)量比為1 :6的比例組成。
[0026] 制備方法：
[0027] (1)將石英砂和粘結(jié)劑按體積比為1:8的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓制 成型，然后在真空條件下去除粘結(jié)劑，得到半成品；
[0028] (2)再用銅粉包覆半成品，裝入模具，放入放電等離子燒結(jié)爐中進(jìn)行放電等離子燒 結(jié)，先抽真空50分鐘，加壓90MPa，升溫至600°C，保溫3小時(shí)，再升溫在1000°C，保溫15分 鐘，然后進(jìn)行退火，先冷卻到600°C，保溫4小時(shí)，再自然冷卻，最后取樣脫模；
[0029] (3)將步驟（2)制備的樣品放入熱等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)，先在氬氣 氛圍下，加壓至160MPa，溫度升至1000°C，保溫4小時(shí)，然后進(jìn)行退火，先冷卻到600°C，保溫 4小時(shí)，再自然冷卻，即得LED散熱基板材料。
[0030] 本實(shí)施例的LED散熱基板材料致密度達(dá)到99 %，導(dǎo)熱率達(dá)到550WAm · k)。
[0031] 實(shí)施例3:
[0032] 一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，該材料由粒徑為200um的石英砂和粒 徑為50um的銅粉按質(zhì)量比為1 :7的比例組成。
[0033] 制備方法：
[0034] (1)將石英砂和粘結(jié)劑按體積比為1:10的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓制 成型，然后在真空條件下去除粘結(jié)劑，得到半成品；
[0035] (2)再用銅粉包覆半成品，裝入模具，放入放電等離子燒結(jié)爐中進(jìn)行放電等離子燒 結(jié)，先抽真空60分鐘，加壓lOOMPa，升溫至700°C，保溫2小時(shí)，再升溫在1100°C，保溫20分 鐘，然后進(jìn)行退火，先冷卻到700°C，保溫3小時(shí)，再自然冷卻，最后取樣脫模；
[0036] (3)將步驟（2)制備的樣品放入熱等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)，先在氬氣 氛圍下，加壓至180MPa，溫度升至1100°C，保溫3小時(shí)，然后進(jìn)行退火，先冷卻到700°C，保溫 3小時(shí)，再自然冷卻，即得LED散熱基板材料。
[0037] 本實(shí)施例的LED散熱基板材料致密度達(dá)到98 %，導(dǎo)熱率達(dá)到500WAm · k)。
【權(quán)利要求】
1. 一種含石英砂的功率型LED散熱基板材料，其特征在于：該材料由石英砂和銅粉按 質(zhì)量比為1 :5-7的比例組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含石英砂的功率型LED散熱基板材料，其特征在于：所述的 石英砂的顆粒大小為50-200um，銅粉的顆粒大小為50-100um。
3. -種如權(quán)利要求1所述的含石英砂的功率型LED散熱基板材料的制備方法，其特征 在于：包括以下制備步驟： ⑴將石英砂和粘結(jié)劑按體積比為1:6-10的比例混合均勻，采用冷等靜壓工藝壓制成 型，然后在真空條件下去除粘結(jié)劑，得到半成品； (2) 再用銅粉包覆半成品，裝入模具，放入放電等離子燒結(jié)爐中進(jìn)行放電等離子燒 結(jié)，先抽真空40-60分鐘，加壓80-100MPa，升溫至500-700°C，保溫2-3小時(shí)，再升溫在 800-1100°C，保溫10-20分鐘，然后進(jìn)行退火，先冷卻到500-700°C，保溫3-5小時(shí)，再自然冷 卻，最后取樣脫模； (3) 將步驟（2)制備的樣品放入熱等靜壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱等靜壓燒結(jié)，先在氬氣氛 圍下，加壓至150-180MPa，溫度升至800-1100°C，保溫3-5小時(shí)，然后進(jìn)行退火，先冷卻到 500-700°C，保溫3-5小時(shí)，再自然冷卻，即得LED散熱基板材料。
【文檔編號(hào)】C22C1/05GK104152736SQ201410395315
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】沈金鑫 申請(qǐng)人:銅陵國鑫光源技術(shù)開發(fā)有限公司