一種鋁基板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁基板及其制備方法，其中鋁基板包括一散熱層、通過印刷的方式在所述散熱層上直接形成的絕緣層與線路層、設于線路層上用于焊接LED燈珠的錫膏焊接層。本發(fā)明可以對LED燈珠進行有效散熱，推進了LED尤其是大功率LED的廣泛應用。
【專利說明】一種鋁基板及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁基板。

【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de, LED)作為新一代固態(tài)光源，具有壽命長、高效節(jié)能、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點。LED有大功率與小功率之分，大功率LED單顆功率更高，亮度更亮，價格更高。在本領域內，小功率LED的額定電流都是20mA，額定電流高過20mA的基本上都可以算作大功率LED，當多個小功率LED集成在一起或者是單個的大功率LED都需要考慮其散熱問題。
[0003]LED的核心部分是PN結，注入的電子與空穴在PN結復合時把電能直接轉換為光能，但是并不是所有轉換的光能都夠發(fā)射到LED外，還有很大一部分光能會在PN結和環(huán)氧樹脂/硅膠內部被吸收片轉化為熱能，而這種熱能會對燈具產(chǎn)生巨大的副作用，如果不能有效散熱，會使LED內部溫度升高，溫度越高，LED的發(fā)光效率(流明)越低；壽命越短，所以散熱仍是LED應用的巨大障礙。
[0004]如圖1所示，現(xiàn)有的LED散熱技術主要包括以下部件:散熱型材101 ;導熱硅膠墊片/硅脂102 ;其中鋁基板包括鋁板103，絕緣層104，敷銅層105，阻焊層106 ;貼片式發(fā)光二極管(SMD LED)包括電極201，LED底座202，LED的PN結203，硅膠204，然后用表面貼裝技術(SMT)將貼片式發(fā)光二級管焊接在鋁基板上，其中，導熱硅膠墊片/硅脂是一個必不可少的部件，其作用主要是將鋁基板的熱量傳導至散熱型材，其材料本身必須具有“耐溫”；“高導熱”；“可形變(目的是增加接觸表面積)”的特性。
[0005]現(xiàn)有技術的散熱路徑如圖1中黑色箭頭所示，LED的PN結發(fā)出的熱量經(jīng)過LED底座一錫膏焊接層一敷銅層一絕緣層一鋁板一導熱硅膠墊片/硅脂一散熱鋁型材一散發(fā)于空氣中，這樣完成散熱過程。因此，現(xiàn)有技術中熱量要經(jīng)過多個介質進行傳導，散熱效率低，導致LED，尤其是大功率LED的應用范圍受到很大限制。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題，提出一種鋁基板，包括一散熱層、通過印刷的方式在所述散熱層上直接形成的絕緣層與線路層、設于線路層上用于焊接LED燈珠的錫膏焊接層。
[0007]在本技術方案中，線路層采用印刷的導電油墨，所述導電油墨含有30%_70%的合金粉末、2%-10%的苯胺、5%-20%的松香酯、0.01%-0.1%的氟素介面活性劑、50%_30%的醇類溶劑、1%-2%的導電碳黑、2%-10%的硬脂酸。導電油墨印刷成線路層采用注射法、絲網(wǎng)印刷法、模板印刷法中的一種。
[0008]在一實施例中，散熱層與絕緣層為一體結構，采用陶瓷材料、或有機高分子材料或金屬鹽復合材料制成。
[0009]在另一實施例中，散熱層采用金屬制成。絕緣層采用印刷的絕緣油墨制成，所述絕緣油墨采用環(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂、硅溶膠、有機硅樹脂中的一種；絕緣油墨采用的導熱填料為氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、a-氧化鋁、氧化鋅及其混合物的一種；絕緣層含有30%-70%的導熱填料、5%_10%的樹脂、0.01%-0.1%的氟素介面活性劑、50%-30%的醇/醚類溶劑、
0.5%-1%的氣相二氧化硅。絕緣油墨的成膜方式為靜電噴涂、絲網(wǎng)印刷、噴涂中的一種。
[0010]本發(fā)明所提出的鋁基板的制備方法，包括如下步驟:
步驟1:散熱層成型；
步驟2:制作導電油墨和絕緣油墨，絕緣油墨經(jīng)120度?220度燒結成絕緣層；導電油墨經(jīng)220度?380度燒結成線路層；
步驟3:將制作好的絕緣油墨通過采用靜電噴涂、或絲網(wǎng)印刷、或噴涂的方式在金屬散熱層的表面成膜；再將導電油墨通過注射法(Dispensing)、絲網(wǎng)印刷法(ScreenPrinting)、模板印刷法(Stencil Printing)等方式印刷在絕緣油墨上,使得線路層、絕緣層與散熱層集成在一起。
[0011]本發(fā)明采用“散熱型材”，“導熱硅膠墊片/硅脂”，“鋁基板”三合為一的制備工藝制成的鋁基板可以采用表面貼裝技術(SMT)，鋁基板的結構比現(xiàn)有技術要簡化很多，使得其對LED燈珠的散熱處理方面有著更卓越的效果，可以有效降低LED燈珠工作時的溫度，提供產(chǎn)品的功率密度和可靠性，延長了產(chǎn)品的使用壽命，使得大功率LED可以不受溫度限制得以廣泛應用，本發(fā)明的鋁基板體積也進一步縮小，降低了硬件及裝配成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有技術的剖視圖；
圖2是現(xiàn)有技術的剖面結構表；
圖3是本發(fā)明第一實施例的剖面結構表；
圖4是本發(fā)明的第二實施例的剖面表。

【具體實施方式】
[0013]下面結合符合詳細描述本發(fā)明的具體實施例，以下的具體實施例僅用以舉例說明本發(fā)明的構思，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的構思下可以做出多種變形和變化，這些變形和變化均包括在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0014]本發(fā)明提供的技術方案是通過印刷的方式在散熱層上直接形成絕緣層和線路層，線路層上還設有錫膏焊接層，可以用來焊接LED燈珠，這樣形成的鋁基板，可以很好地對LED燈珠進行散熱。
[0015]下面以橫切面來介紹現(xiàn)有技術與本發(fā)明的區(qū)別。
[0016]如圖2所示，現(xiàn)有技術中由于鋁基板的結構做得比較復雜，LED燈珠的熱量要經(jīng)過至少6層才能散發(fā)至空氣中，導致LED燈珠的工作溫度過高，表I是現(xiàn)有的安裝了 LED燈珠的鋁基板的剖面結構表。
[0017]如圖3所示，在本發(fā)明的第一實施例中，其剖面結構圖如下表2所示，散熱層采用金屬型材制成，可以采用鋁或者鋁合金等散熱性能較好的金屬材料，線路層采用印刷的導電油墨，針對不同的產(chǎn)品需求，導電油墨可以按選用的金屬分為“純錫系統(tǒng)”、“錫銅復合系統(tǒng)”和“錫銀復合系統(tǒng)”。導電油墨的生產(chǎn)工藝為:按照材料的特性，分次投料，通過真空雙行星攪拌機分散至要求的細度即成。導電油墨的配方中含有30%-70%的合金粉末、2%-10%的苯胺、5%_20%的松香酯、0.01%-0.1%的氟素介面活性劑、50%-30%的醇類溶劑、1%_2%的導電碳黑、2%-10%的硬脂酸。導電油墨印刷成線路層可以采用注射法(Dispensing)、絲網(wǎng)印刷法(Screen Printing)、模板印刷法(Stencil Printing)中的一種。
[0018]在第一實施例中，絕緣層采用印刷的絕緣油墨制成，絕緣油墨可以采用環(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂、硅溶膠、有機硅樹脂中的一種；絕緣油墨采用的導熱填料為氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、a-氧化鋁、氧化鋅及其混合物的一種；絕緣油墨的配方中含有30%_70%的導熱填料、5%-10%的樹脂、0.01%-0.1%的氟素介面活性劑、50%-30%的醇/醚類溶劑、0.5%_1%的氣相二氧化硅。針對不同產(chǎn)品的需求，絕緣油墨的成膜方式可以采用靜電噴涂、絲網(wǎng)印刷、噴涂中的一種。
[0019]因此，在本發(fā)明的第一實施例中，LED燈珠的熱量僅需經(jīng)過4層就可以將工作時的熱量散發(fā)到空氣中，散熱效果更好。
[0020]如圖4所示，在本發(fā)明的第二實施例中，散熱層與絕緣層為一體結構，即兩者為一個部件，該散熱層與絕緣層采用陶瓷材料、或有機高分子材料或金屬鹽復合材料制成，可以達到既能絕緣又能很好散熱的效果。其線路層與第一實施例的結構及配方相同，在第二實施例中，LED燈珠所產(chǎn)生的熱量只需要經(jīng)過三層就可以傳遞到空氣中，散熱性能更加顯著。
[0021]本發(fā)明的鋁基板制備過程為:首先散熱層成型；其次，制作導電油墨和絕緣油墨，導電油墨和絕緣油墨分別按照材料的特性，分次投料，通過真空雙行星攪拌機分散至要求的細度，絕緣油墨經(jīng)120度?220度燒結成絕緣層；導電油墨經(jīng)220度?380度燒結成線路層；然后將制作好的絕緣油墨通過采用靜電噴涂、或絲網(wǎng)印刷、或噴涂的方式在金屬散熱層的表面成膜；再將導電油墨通過注射法(Dispensing)、絲網(wǎng)印刷法(Screen Printing)、模板印刷法(Stencil Printing)等方式印刷在絕緣油墨上,使得線路層、絕緣層與散熱層集成在一起。
[0022]本發(fā)明通過將現(xiàn)有技術中的“散熱型材”、“導熱硅膠墊片/硅脂”、“鋁基板”三合為一的工藝。解決了現(xiàn)有技術中必須通過“熱硅膠墊片/硅脂”來傳遞熱量、導致嚴重影響影響散熱效率的問題。并且本發(fā)明的鋁基板不需要進行經(jīng)過“酸蝕刻”和“堿洗”，制作過程中不會產(chǎn)生廢水污染環(huán)境。
【權利要求】
1.一種鋁基板，其特征在于，包括一散熱層、通過印刷的方式在所述散熱層上直接形成的絕緣層與線路層、設于線路層上用于焊接LED燈珠的錫膏焊接層。
2.如權利要求1所述的鋁基板，其特征在于，所述線路層采用印刷的導電油墨，所述導電油墨含有30%-70%的合金粉末、2%-10%的苯胺、5%-20%的松香酯、0.01%_0.1%的氟素介面活性劑、50%-30%的醇類溶劑、1%_2%的導電碳黑、2%-10%的硬脂酸。
3.如權利要求2所述的鋁基板，其特征在于，所述導電油墨印刷成線路層采用注射法、絲網(wǎng)印刷法、模板印刷法中的一種。
4.如權利要求3所述的鋁基板，其特征在于，所述散熱層與絕緣層為一體結構，采用陶瓷材料、或有機高分子材料或金屬鹽復合材料制成。
5.如權利要求3所述的鋁基板，其特征在于，所述散熱層采用金屬制成。
6.如權利要求5所述的鋁基板，其特征在于，所述絕緣層采用印刷的絕緣油墨制成，所述絕緣油墨采用環(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂、硅溶膠、有機硅樹脂中的一種； 所述絕緣油墨采用的導熱填料為氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、a-氧化鋁、氧化鋅及其混合物的一種； 所述絕緣層含有30%-70%的導熱填料、5%-10%的樹脂、0.01%-0.1%的氟素介面活性劑、50%-30%的醇/醚類溶劑、0.5%-1%的氣相二氧化硅。
7.如權利要求6所述的鋁基板，其特征在于，所述絕緣油墨的成膜方式為靜電噴涂、絲網(wǎng)印刷、噴涂中的一種。
8.一種鋁基板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:散熱層成型； 步驟2:制作導電油墨和絕緣油墨，絕緣油墨經(jīng)120度?220度燒結成絕緣層；導電油墨經(jīng)220度?380度燒結成線路層； 步驟3:將制作好的絕緣油墨通過采用靜電噴涂、或絲網(wǎng)印刷、或噴涂的方式在金屬散熱層的表面成膜；再將導電油墨通過注射法(Dispensing)、絲網(wǎng)印刷法(ScreenPrinting)、模板印刷法(Stencil Printing)等方式印刷在絕緣油墨上,使得線路層、絕緣層與散熱層集成在一起。
【文檔編號】C09D11/03GK104185361SQ201410407521
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權日:2014年8月19日
【發(fā)明者】曹欣紀 申請人:曹欣紀