一种高性能功率型led散热基板材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能功率型LED散热基板材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将滑石粉和粘接剂以1：5-10的体积比，混合均匀，采用冷等静压工艺压制成型，在真空条件下去除粘结剂，得到半成品；(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，然后进行退火，冷却，取样脱模；(3)将样品放入热等静压烧结炉中进行热等静压烧结，然后进行退火，冷却，即得LED散热基板材料。本发明采用滑石粉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，致密度达到97％。
【专利说明】一种高性能功率型LED散热基板材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED封装材料【技术领域】，尤其涉及一种高性能功率型LED散热基板材 料的制备方法。
【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。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高性能功率型LED散热基板材料 的制备方法。
[0005] 为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
[0006] -种高性能功率型LED散热基板材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0007] (1)将滑石粉和粘接剂以1 :5-10的体积比，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；
[0008] (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，先抽真空20-50分钟，加压30-80MPa，先升温至400-600°C，保温2-3小时，再升温在 800-1000°C，保温10-20分钟，然后进行退火，先冷却到400-600°C，保温3-5小时，再自然冷 却，最后取样脱模；
[0009] (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200-300MPa，温度升至800-1000°C，保温3-5小时，然后进行退火，先冷却到 400-600°C，保温3-5小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0010] 步骤（2)中铜粉与半成品的体积比为3:7-7:3。
[0011] 所述滑石粉的颗粒大小为50-300um，铜粉的颗粒大小为80-200um。
[0012] 本发明最后制的成品外围由铜包裹，中心主体部分是滑石/铜的复合材料。
[0013] 与已有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0014] (1)本发明采用滑石粉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，致密度达到97%，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。
[0015] (2)制备过程中采用退火工艺可以消除残余应力，避免产品产生变形和裂纹，提高 颗粒间的结合力。
[0016] (3)采用热等静压再烧结的方法，提升了基板材料的致密性和结合度。
【具体实施方式】
[0017] 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。
[0018] 实施例1 :
[0019] 一种高性能功率型LED散热基板材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0020] (1)将粒径为50um的滑石粉和粒径为200um的粘接剂以1 :5的体积比，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)用铜粉包覆半成品，铜粉与半成品的体积比为3:7,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20分钟，加压50MPa，先升温至400°C，保温3小 时，再升温在800°C，保温20分钟，然后进行退火，先冷却到400°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200MPa，温度升至8000°C，保温5小时，然后进行退火，先冷却到400°C，保温 5小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0023] 本实施例制备的功率型LED散热基板材料性能优良，致密度为97%，导热率达到 45〇W(m · k)。
[0024] 实施例2 :
[0025] -种高性能功率型LED散热基板材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0026] (1)将粒径为100um的滑石粉和粒径为100um的粘接剂以1 :8的体积比，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；
[0027] (2)用铜粉包覆半成品，铜粉与半成品的体积比为5:5,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30分钟，加压60MPa，先升温至500°C，保温3小 时，再升温在900°C，保温15分钟，然后进行退火，先冷却到500°C，保温4小时，再自然冷 却，最后取样脱模；
[0028] (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250MPa，温度升至900°C，保温4小时，然后进行退火，先冷却到500°C，保温 4小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0029] 本实施例制备的功率型LED散热基板材料性能优良，致密度为99%，导热率达到 55〇W(m · k)。
[0030] 实施例3 :
[0031] 一种高性能功率型LED散热基板材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0032] (1)将粒径为200um的滑石粉和粒径为80um以1 :10的体积比，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；
[0033] (2)用铜粉包覆半成品，铜粉与半成品的体积比为7:3,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80MPa，先升温至600°C，保温3小 时，再升温在1000°C，保温10分钟，然后进行退火，先冷却到600°C，保温5小时，再自然冷 却，最后取样脱模；
[0034] (3)将步骤⑵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300MPa，温度升至1000°C，保温3小时，然后进行退火，先冷却到600°C，保温 5小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0035] 本实施例制备的功率型LED散热基板材料性能优良，致密度为98%，导热率达到 50(W(m · k)。
【权利要求】
1. 一种高性能功率型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： (1) 将滑石粉和粘接剂以1 :5-10的体积比，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； (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， 先抽真空20-50分钟，加压30-80MPa，先升温至400-600°C，保温2-3小时，再升温在 800-1000°C，保温10-20分钟，然后进行退火，先冷却到400-600°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200-300MPa，温度升至800-1000°C，保温3-5小时，然后进行退火，先冷却到 400-600°C，保温3-5小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
2. 根据权利要求1所述的高性能功率型LED散热基板材料的制备方法，其特征在于： 步骤（2)中铜粉与半成品的体积比为3:7-7:3。
3. 根据权利要求1所述的高性能功率型LED散热基板材料的制备方法，其特征在于： 所述滑石粉的颗粒大小为50-300um，铜粉的颗粒大小为80-200um。
【文档编号】C22C1/05GK104152737SQ201410395384
【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