一种含石英砂的功率型led散热基板材料及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种含石英砂的功率型LED散热基板材料及制备方法，由石英砂和铜粉按质量比为1：5-7的比例组成。制备方法：(1)将石英砂和粘结剂按体积比为1:6-10的比例混合均匀，采用冷等静压工艺压制成型，然后在真空条件下去除粘结剂，得半成品；(2)用铜粉包覆半成品，装入模具，放入放电等离子烧结炉中进行放电等离子烧结，退火，冷却，取样脱模；(3)将步骤(2)样品放入热等静压烧结炉中进行热等静压烧结，退火，冷却即得LED散热基板材料。本发明采用采用石英砂和铜混合制备的功率型LED散热基板材料，具有优异的电绝缘性、稳定性、导热性和较小的热膨胀系数，而且平整性高、强度高，在使用过程中不会产生热应力和翘曲，可以满足高密度封装的要求，用于封装的白光LED，发光稳定，光衰小，寿命长。
【专利说明】一种含石英砂的功率型LED散热基板材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED封装【技术领域】，尤其涉及一种含石英砂的功率型LED散热基板材 料及制备方法。
【背景技术】
[0002] LED是一种固态半导体组件，具有高效节能、绿色环保和使用寿命长等等显著特 点，广泛应用于信号指示、照明、背光源等电路中。作为继白炽灯、日光灯、高压气体灯后的 第四代光源，LED在照明市场上应用前景尤其备受各国瞩目。
[0003] 对于功率型LED，在系统散热方面，选择合适的基板，对其散热性和可靠性具有重 要影响，功率型LED散热基板材料要求具有高电绝缘性、高稳定性、高导热性及芯片匹配的 热膨胀系数、平整性和较高的强度。目前常用的基板材料有硅、金属、陶瓷等，但硅和陶瓷材 料加工困难，成本高，金属材料的热膨胀系数与LED晶粒不匹配，在使用过程中将产生热应 力和翘曲，难以满足高密度封装的要求。
[0004] 石英砂，耐磨，化学性能稳定，耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘，机械强度高。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含石英砂的功率型LED散热基板 材料，具有优异的电绝缘性、稳定性、导热性和较小的热膨胀系数，而且平整性高、强度高。
[0006] 本发明的另一目的是提供一种含石英砂的功率型LED散热基板材料的制备方法。
[0007] 为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
[0008] -种含石英砂的功率型LED散热基板材料，该材料由石英砂和铜粉按质量比为1 : 5-7的比例组成。
[0009] 所述的石英砂的颗粒大小为50-200um，铜粉的颗粒大小为50-100um。
[0010] 所述的含石英砂的功率型LED散热基板材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0011] (1)将石英砂和粘结剂按体积比为1:6-10的比例混合均匀，采用冷等静压工艺压 制成型，然后在真空条件下去除粘结剂，得到半成品；
[0012] (2)再用铜粉包覆半成品，装入模具，放入放电等离子烧结炉中进行放电等离子 烧结，先抽真空40-60分钟，加压80-100MPa，升温至500-700°C，保温2-3小时，再升温在 800-1100°C，保温10-20分钟，然后进行退火，先冷却到500-700°C，保温3-5小时，再自然冷 却，最后取样脱模；
[0013] (3)将步骤（2)制备的样品放入热等静压烧结炉中进行热等静压烧结，先在氩气 氛围下，加压至150-180 MPa，温度升至800-1100°C，保温3-5小时，然后进行退火，先冷却 到500-700°C，保温3-5小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0014] 与已有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0015] 本发明采用采用石英砂和铜混合制备的功率型LED散热基板材料，具有优异的电 绝缘性、稳定性、导热性和较小的热膨胀系数，而且平整性高、强度高，在使用过程中不会产 生热应力和翘曲，可以满足高密度封装的要求，用于封装的白光LED，发光稳定，光衰小，寿 命长。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不仅限于这些实施例，在未 脱离本发明宗旨的前提下，所作的任何改进均落在本发明的保护范围之内。
[0017] 实施例1 :
[0018] 一种含石英砂的功率型LED散热基板材料，该材料由粒径为70um的石英砂和粒径 为100um的铜粉按质量比为1 :5的比例组成。
[0019] 制备方法：
[0020] (1)将石英砂和粘结剂按体积比为1:6的比例混合均匀，采用冷等静压工艺压制 成型，然后在真空条件下去除粘结剂，得到半成品；
[0021 ] (2)再用铜粉包覆半成品，装入模具，放入放电等离子烧结炉中进行放电等离子烧 结，先抽真空40分钟，加压80MPa，升温至500°C，保温3小时，再升温在800°C，保温10分 钟，然后进行退火，先冷却到500°C，保温5小时，再自然冷却，最后取样脱模；
[0022] (3)将步骤（2)制备的样品放入热等静压烧结炉中进行热等静压烧结，先在氩气 氛围下，加压至150 MPa，温度升至800°C，保温5小时，然后进行退火，先冷却到500°C，保温 5小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0023] 本实施例的LED散热基板材料致密度达到97 %，导热率达到500WAm · k)。
[0024] 实施例2 :
[0025] -种含石英砂的功率型LED散热基板材料，该材料由粒径为lOOum的石英砂和粒 径为80um的铜粉按质量比为1 :6的比例组成。
[0026] 制备方法：
[0027] (1)将石英砂和粘结剂按体积比为1:8的比例混合均匀，采用冷等静压工艺压制 成型，然后在真空条件下去除粘结剂，得到半成品；
[0028] (2)再用铜粉包覆半成品，装入模具，放入放电等离子烧结炉中进行放电等离子烧 结，先抽真空50分钟，加压90MPa，升温至600°C，保温3小时，再升温在1000°C，保温15分 钟，然后进行退火，先冷却到600°C，保温4小时，再自然冷却，最后取样脱模；
[0029] (3)将步骤（2)制备的样品放入热等静压烧结炉中进行热等静压烧结，先在氩气 氛围下，加压至160MPa，温度升至1000°C，保温4小时，然后进行退火，先冷却到600°C，保温 4小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0030] 本实施例的LED散热基板材料致密度达到99 %，导热率达到550WAm · k)。
[0031] 实施例3:
[0032] 一种含石英砂的功率型LED散热基板材料，该材料由粒径为200um的石英砂和粒 径为50um的铜粉按质量比为1 :7的比例组成。
[0033] 制备方法：
[0034] (1)将石英砂和粘结剂按体积比为1:10的比例混合均勻，采用冷等静压工艺压制 成型，然后在真空条件下去除粘结剂，得到半成品；
[0035] (2)再用铜粉包覆半成品，装入模具，放入放电等离子烧结炉中进行放电等离子烧 结，先抽真空60分钟，加压lOOMPa，升温至700°C，保温2小时，再升温在1100°C，保温20分 钟，然后进行退火，先冷却到700°C，保温3小时，再自然冷却，最后取样脱模；
[0036] (3)将步骤（2)制备的样品放入热等静压烧结炉中进行热等静压烧结，先在氩气 氛围下，加压至180MPa，温度升至1100°C，保温3小时，然后进行退火，先冷却到700°C，保温 3小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0037] 本实施例的LED散热基板材料致密度达到98 %，导热率达到500WAm · k)。
【权利要求】
1. 一种含石英砂的功率型LED散热基板材料，其特征在于：该材料由石英砂和铜粉按 质量比为1 :5-7的比例组成。
2. 根据权利要求1所述的含石英砂的功率型LED散热基板材料，其特征在于：所述的 石英砂的颗粒大小为50-200um，铜粉的颗粒大小为50-100um。
3. -种如权利要求1所述的含石英砂的功率型LED散热基板材料的制备方法，其特征 在于：包括以下制备步骤： ⑴将石英砂和粘结剂按体积比为1:6-10的比例混合均勻，采用冷等静压工艺压制成 型，然后在真空条件下去除粘结剂，得到半成品； (2) 再用铜粉包覆半成品，装入模具，放入放电等离子烧结炉中进行放电等离子烧 结，先抽真空40-60分钟，加压80-100MPa，升温至500-700°C，保温2-3小时，再升温在 800-1100°C，保温10-20分钟，然后进行退火，先冷却到500-700°C，保温3-5小时，再自然冷 却，最后取样脱模； (3) 将步骤（2)制备的样品放入热等静压烧结炉中进行热等静压烧结，先在氩气氛 围下，加压至150-180MPa，温度升至800-1100°C，保温3-5小时，然后进行退火，先冷却到 500-700°C，保温3-5小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
【文档编号】C22C1/05GK104152736SQ201410395315
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】沈金鑫 申请人:铜陵国鑫光源技术开发有限公司