一種led鋁基板用散熱涂層的制作方法
【專利摘要】一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，使用特制的由多種丙烯酸酯類單體、單層片或多層片絕緣石墨烯及其他組成成份所組成的原料，通過一定的共聚接枝合成方法，制成LED鋁基板用散熱涂層。本發(fā)明可取代常規(guī)LED鋁基板用散熱涂層；使用本發(fā)明可充分利用單層片或者多層片絕緣石墨烯的高導(dǎo)熱系數(shù)特性，來改性LED鋁基板用散熱涂層,從而最大化地散熱和絕緣，是一種綠色環(huán)保、低用量的LED鋁基板用散熱涂層耗材；所制成的鋁基板用散熱涂層具有非常好的耐磨牢度、超薄的涂層和均勻一致、高的導(dǎo)熱系數(shù),能匹配大功率LED有良好的散熱特性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法。 一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法

【背景技術(shù)】
[0002] LED照明產(chǎn)品由于能量轉(zhuǎn)化效率非常高，能耗理論上僅有白熾燈的10%，相比熒光 燈，可以達(dá)到50%的節(jié)能效果，因而具有節(jié)能、環(huán)保和長壽命的優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于景觀照 明、安全照明、特種照明和普通照明光源等照明領(lǐng)域，市場潛力巨大。
[0003] -般情況下，LED的發(fā)光波長隨溫度變化為0. 2-0. 3nm/°C，光譜寬度隨之增加，影 響顏色鮮艷度。另外，當(dāng)正向電流流經(jīng)pn結(jié)，發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升時(shí)，在室溫附近， 溫度每升高1°C，LED的發(fā)光強(qiáng)度會相應(yīng)地減少1%左右，LED發(fā)熱的原因是因?yàn)樗尤氲碾?能并沒有全部轉(zhuǎn)化為光能，而是一部分轉(zhuǎn)化成為熱能。LED的光效目前只有1001m/W，其電 光轉(zhuǎn)換效率大約僅2(Γ30%左右，也就是說大約70%的電能都變成了熱能。因此，影響大功 率LED照明的核心突破點(diǎn)是散熱技術(shù)。
[0004] 目前國外和臺灣已經(jīng)能夠生產(chǎn)一種"全膠鋁基板"。而采用全膠鋁基板的熱阻可以 做到0. 05°C /W，市場出售的商品也可以低至0. 2-0. 5°C /W。
[0005] 幾乎絕大多數(shù)的LED燈具中都采用了鋁基板。而下面一層絕緣體則要求其絕緣性 能很好，而且還要導(dǎo)熱性能很好。然而這兩個(gè)性能是矛盾的，通常都是導(dǎo)體的導(dǎo)熱性能好， 而絕緣體的導(dǎo)熱性能差。滿足既導(dǎo)熱性好同時(shí)又絕緣性好是很難做到的。
[0006] 未來發(fā)展的可撓曲基板是期望應(yīng)用在汽車導(dǎo)航的LCD背光模塊薄型化需求而開 發(fā)，以及高功率LED可以完成立體封裝要求，基本上可撓曲基板以鋁為材料，利用鋁的高熱 傳導(dǎo)性與輕量化特性，制成高密度封裝基板，透過鋁質(zhì)基板薄板化后達(dá)到可撓曲特性，并且 也能夠具高熱傳導(dǎo)特性，但同樣受到大功率LED封裝散熱問題限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種可靠性高、散熱效率高的 LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，使得LED鋁基板既滿足導(dǎo)熱性好同時(shí)又絕緣性好。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，包括以下步驟： (1) 稱取一定量的多種結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯類單體與絕緣石墨烯，采用單體共聚接枝合成 方法，在丙烯酸酯類單體共聚過程中引入絕緣石墨烯，獲得高分子量的聚合體，制成含絕緣 石墨烯散熱共聚樹脂的復(fù)配基料； (2) 使用涂膠機(jī)和PCB線路板印刷裝置將絕緣石墨烯散熱共聚樹脂印刷成LED燈具用 PCB散熱涂層鋁基板經(jīng)表面烘干、或者使用柔性基板涂膠機(jī)和PCB線路板印刷機(jī)，將絕緣石 墨烯散熱共聚樹脂均勻涂覆在以鋁為材料的可撓曲基板表面，再經(jīng)烘干，即可制得涂層厚 度可控的LED鋁基板用散熱涂層。
[0009] 進(jìn)一步，所述多種結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯類單體由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙 烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺單體中的 三種以上組成。
[0010] 進(jìn)一步，所述絕緣石墨烯為單層片或者多層片，所述單層片的厚度為〇. 33nm，長度 為3?5um。
[0011] 進(jìn)一步，所述絕緣石墨烯散熱共聚樹脂的組成成份及占單體總量的百分比為： 所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯 酸、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺單體中的三種以上組成的單體總量為100%，引發(fā)劑 0. 25?0. 55%，乙醇200?650%，絕緣石墨烯5?320%。
[0012] 進(jìn)一步，所述采用單體共聚接枝合成方法制成絕緣石墨烯散熱共聚樹脂，包括以 下步驟： a. 稱取乙醇總量3/4用于溶解N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺復(fù)合單體，邊攪拌邊 加入至乙醇中充分溶解；隨后邊攪拌邊加入全部用量的絕緣石墨烯，均勻分散并充分?jǐn)嚢?1. 5小時(shí)； b. 稱取其余單體，溶入引發(fā)劑總量的3/5; c. 將步驟a與步驟b所得的溶液混合均勻，稱取混合溶液總量的一半加入至共聚合成 裝置中，加熱開動攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75°C ~85°C出現(xiàn)回流時(shí)，開 始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下，將混合溶液剩余的一半追加至共聚合成裝置中，控制時(shí) 間在3(Γ45分鐘內(nèi)加完； d. 繼續(xù)反應(yīng)：Γ5小時(shí)后將剩余的1/4乙醇和剩余1/5引發(fā)劑混合液追加至共聚合成 裝置中，控制時(shí)間在1(Γ15分鐘內(nèi)加完； e. 繼續(xù)反應(yīng)1. 5~2. 5小時(shí)后，停止加熱攪拌，冷卻至30°C?40°C時(shí)出料即可制得絕緣 石墨烯散熱共聚樹脂。
[0013] 進(jìn)一步，所述復(fù)配基料的組成配比為：絕緣石墨烯散熱共聚樹脂15飛0%、醋酸乙 酯10?60%、乙醇15?30%、丁醇12?25%、氨基酚醛樹脂2?10%。
[0014] 進(jìn)一步，所述散熱涂層的厚度為〇· 2unT2· Oum。
[0015] 進(jìn)一步，所述散熱涂層的厚度在0. 2unTl. Oum時(shí)，烘干溫度為120°C ~180°C，烘干 時(shí)間為5~10分鐘。
[0016] 進(jìn)一步，所述含絕緣石墨烯散熱共聚樹脂的復(fù)配基料用于制成LED燈具用PCB散 熱涂層鋁基板或LED燈具用可撓曲基板印刷散熱涂層鋁基板。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)： (1) 采用絕緣石墨烯和多種丙烯酸酯類單體合成絕緣石墨烯散熱共聚樹脂來取代常規(guī) 用LED鋁基板散熱涂層，利用單層片或者多層片絕緣石墨烯的高導(dǎo)熱系數(shù)特性，來改性LED 鋁基板散熱涂層，使得LED鋁基板既滿足導(dǎo)熱性好同時(shí)又絕緣性好； (2) 在整個(gè)合成工藝路線中，單體共聚時(shí)，將共聚樹脂接枝到單層片或者多層片絕緣石 墨烯表面形成單體共聚高分子與石墨烯組成一個(gè)共聚體，是絕緣石墨烯散熱共聚樹脂的核 心； (3) 使用涂膠機(jī)和PCB線路板印刷裝置將絕緣石墨烯散熱共聚樹脂印刷成LED燈具用 PCB散熱涂層鋁基板表面經(jīng)烘干，或者使用柔性基板涂膠機(jī)或PCB線路板印刷機(jī)，將絕緣石 墨烯散熱共聚樹脂均勻涂覆在以鋁為材料的可撓曲基板表面再經(jīng)烘干，而制成涂層厚度可 控的散熱涂層，既可適用于硬性鋁基板，又可適用于柔性鋁基板，以滿足不同熱膨脹系數(shù)材 料的鋁基板，且所制成的鋁基板用散熱涂層具有非常好的耐磨牢度、超薄的涂層和均勻一 致、高的導(dǎo)熱系數(shù)，能匹配大功率LED有良好的散熱特性，可靠性高； (4)全膠的鋁基板的熱阻可低至0. 001°C /W。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明LED散熱錯(cuò)基板的結(jié)構(gòu)不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。
[0020] 以下通過配制l〇〇kg含單層片或者多層片絕緣石墨烯散熱共聚樹脂具體闡述本 發(fā)明的制作方法： 實(shí)施例1 一.絕緣石墨烯散熱共聚樹脂的組成成份比 甲基丙烯酸甲酯 38.5% 丙烯酸丁酯 11.5% 甲基丙烯酸乙酯 2. 5% 丙烯酸 42.0% N-羥甲基丙烯酰胺 4.0% 丙烯酰胺 1. 5% 單體總量 100% 引發(fā)劑 0.45% (占單體總量） 乙醇 300% (占單體總量） 單層片絕緣石墨烯（厚度〇· 33nm，長度3um) 180% (占單體總量） 二·共聚合成工藝 a. 稱取乙醇總量3/4用于溶解N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺復(fù)合單體，邊攪拌邊加 入至乙醇中充分溶解；隨后邊攪拌邊加入全部用量的單層片絕緣石墨烯，均勻分散并充分 攪拌1. 5小時(shí)； b. 稱取其余單體，溶入引發(fā)劑總量的3/5 ; c. 將步驟a與步驟b所得的溶液混合均勻，稱取此混合溶液總量的一半加入至共聚合 成裝置中，加熱開動攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75°C ~85°C出現(xiàn)回流時(shí)， 開始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下，將混合溶液剩余的一半追加至共聚合成裝置中，控 制時(shí)間在3(Γ45分鐘內(nèi)加完； d. 繼續(xù)反應(yīng)：Γ5小時(shí)后將剩余的1/4乙醇和剩余1/5引發(fā)劑混合液追加至共聚合成 裝置中，控制時(shí)間在1(Γ15分鐘內(nèi)加完； e. 繼續(xù)反應(yīng)1. 5~2. 5小時(shí)后，停止加熱攪拌，冷卻至30°C?40°C時(shí)出料即可制得絕緣 石墨烯散熱共聚樹脂。
[0021] 實(shí)施例2 一.絕緣石墨烯散熱共聚樹脂的組成成份比 甲基丙烯酸甲酯 38.5% 丙烯酸丁酯 11.5% 甲基丙烯酸乙酯 2. 5% 丙烯酸 42.0% N-羥甲基丙烯酰胺 4.0% 丙烯酰胺 1. 5% 單體總量 100% 引發(fā)劑 0.45% (占單體總量） 乙醇 300% (占單體總量） 多層片絕緣石墨烯（厚度3nm，長度5um) 280% (占單體總量） 二·共聚合成工藝 a. 稱取乙醇總量3/4用于溶解N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺復(fù)合單體，邊攪拌邊加 入至乙醇中充分溶解；隨后邊攪拌邊加入全部用量的單層片絕緣石墨烯，均勻分散并充分 攪拌1. 5小時(shí)； b. 稱取其余單體，溶入引發(fā)劑總量的3/5; c. 將步驟a與步驟b所得的溶液混合均勻，稱取此混合溶液總量的一半加入至共聚合 成裝置中，加熱開動攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75°C ~85°C出現(xiàn)回流時(shí)， 開始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下，將混合溶液剩余的一半追加至共聚合成裝置中，控 制時(shí)間在3(Γ45分鐘內(nèi)加完； d. 繼續(xù)反應(yīng)：Γ5小時(shí)后將剩余的1/4乙醇和剩余1/5引發(fā)劑混合液追加至共聚合成 裝置中，控制時(shí)間在1(Γ15分鐘內(nèi)加完； e. 繼續(xù)反應(yīng)1. 5~2. 5小時(shí)后，停止加熱攪拌，冷卻至30°C?40°C時(shí)出料即可制得絕緣 石墨烯散熱共聚樹脂。
[0022] 實(shí)施例3 PCB印刷散熱涂層鋁基板的組成配比： 采用實(shí)施例1所制得的絕緣石墨烯散熱共聚樹脂，即： 單層片絕緣石墨烯散熱共聚樹脂 20% 醋酸乙酯 35% 乙醇 25% 丁醇 15% 氨基酚醛樹脂 5% 上述鋁基板散熱涂層主要用于制成LED燈具用PCB散熱涂層鋁基板。在涂層厚 度0.8~1.0um時(shí)，烘干溫度為125°C，烘干時(shí)間為5分鐘。全膠鋁基板的熱阻可以做到 0. 002°C /W。
[0023] 實(shí)施例4 可撓曲基板印刷散熱涂層鋁基板的組成配比： 采用實(shí)施例2所制得的絕緣石墨烯散熱共聚樹脂，即： 多層片絕緣石墨烯散熱共聚樹脂 15% 醋酸乙酯 45% 乙醇 20% 丁醇 15% 氨基酚醛樹脂 5% 上述散熱涂層主要用于制成LED燈具用可撓曲基板印刷散熱涂層鋁基板。在涂層厚度 0. 3um時(shí)，烘干溫度為125°C，烘干時(shí)間為5分鐘。全膠的鋁基板的熱阻可以做到0. 00Γ C/ I
[0024] 圖1為由實(shí)施例3或?qū)嵤├?制成的LED散熱鋁基板，在LED封裝芯片4與散熱 鋁基板1之間均勻涂覆有散熱涂層2,散熱涂層2可以是導(dǎo)電散熱涂層，也可以是絕緣散 熱涂層，在散熱鋁基板1的底層涂覆有絕緣散熱涂層3。
[0025] 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動、變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。倘若對本發(fā)明的這些修改 和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 稱取一定量的多種結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯類單體與絕緣石墨烯，采用單體共聚接枝合成 方法，在丙烯酸酯類單體共聚過程中引入絕緣石墨烯，獲得高分子量的聚合體，制成含絕緣 石墨烯散熱共聚樹脂的復(fù)配基料； (2) 使用涂膠機(jī)和PCB線路板印刷裝置將絕緣石墨烯散熱共聚樹脂印刷成LED燈具用 PCB散熱涂層鋁基板經(jīng)表面烘干、或者使用柔性基板涂膠機(jī)和PCB線路板印刷機(jī)，將絕緣石 墨烯散熱共聚樹脂均勻涂覆在以鋁為材料的可撓曲基板表面，再經(jīng)烘干，即可制得涂層厚 度可控的LED鋁基板用散熱涂層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：所述多 種結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯類單體由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、 甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺單體中的三種以上組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：所述絕 緣石墨烯為單層片或者多層片，所述單層片的厚度為0. 33nm，長度為3~5Um。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：所述絕 緣石墨烯散熱共聚樹脂的組成成份及占單體總量的百分比為：所述甲基丙烯酸甲酯、甲基 丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯 酰胺單體中的三種以上組成的單體總量為1〇〇%，引發(fā)劑〇. 25?0. 55%，乙醇20(Γ650%，絕緣 石墨烯5?320 %。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：所述采 用單體共聚接枝合成方法制成絕緣石墨烯散熱共聚樹脂，包括以下步驟： a. 稱取乙醇總量3/4用于溶解N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺復(fù)合單體，邊攪拌邊 加入至乙醇中充分溶解；隨后邊攪拌邊加入全部用量的絕緣石墨烯，均勻分散并充分?jǐn)嚢?1. 5小時(shí)； b. 稱取其余單體，溶入引發(fā)劑總量的3/5; c. 將步驟a與步驟b所得的溶液混合均勻，稱取混合溶液總量的一半加入至共聚合成 裝置中，加熱開動攪拌器，冷凝回流系統(tǒng)，待混合溶液溫度達(dá)到75°C ~85°C出現(xiàn)回流時(shí)，開 始計(jì)時(shí)，在維持回流溫度的條件下，將混合溶液剩余的一半追加至共聚合成裝置中，控制時(shí) 間在3(Γ45分鐘內(nèi)加完； d. 繼續(xù)反應(yīng)：Γ5小時(shí)后將剩余的1/4乙醇和剩余1/5引發(fā)劑混合液追加至共聚合成 裝置中，控制時(shí)間在1(Γ15分鐘內(nèi)加完； e. 繼續(xù)反應(yīng)1. 5~2. 5小時(shí)后，停止加熱攪拌，冷卻至30°C?40°C時(shí)出料即可制得絕緣 石墨烯散熱共聚樹脂。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：所述復(fù) 配基料的組成配比為：絕緣石墨烯散熱共聚樹脂15?50%、醋酸乙酯ΚΓ60%、乙醇15?30%、丁 醇12~25%、氨基酚醛樹脂2~10%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：所述散 熱涂層的厚度為〇· 2unT2. Oum。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：所述 散熱涂層的厚度在〇. 2unTl. Oum時(shí)，烘干溫度為120°C ~180°C，烘干時(shí)間為5~10分 鐘。
9.據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述一種LED鋁基板用散熱涂層的制作方法，其特征在于：所 述含絕緣石墨烯散熱共聚樹脂的復(fù)配基料用于制成LED燈具用PCB散熱涂層鋁基板或LED 燈具用可撓曲基板印刷散熱涂層鋁基板。
【文檔編號】B05D7/24GK104087113SQ201410340205
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】譚彬, 蘭育輝 申請人:湖南元素密碼石墨烯研究院（有限合伙）