一种在铝板上生成氮化铝薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高导热封装基板的制备领域，尤其涉及一种氮化铝基板的制造方法。
【背景技术】
[0002]LED作为新一代照明技术得到了越来越广泛的应用。随着LED功率的不断加大，散热问题也就日益被注重。目前，在LED散热基板的选材上，常见的主要有:陶瓷基板和金属基板。相对来说，金属基板具有更好的导热率，但金属基板的热膨胀系数远大于LED芯片衬底，工作时，受冷热循环的影响，LED芯片将承受很大的热应力及应力冲击，容易造成开焊。
[0003]为此，业内有人设计一种复合基板，S卩，在铝、铜或陶瓷底板上设置一层氮化铝层。因氮化铝具有导热率(275W/(m*K))高、绝缘性好、热膨胀系数与LED芯片衬底接近的特点，应用在LED基板上能很好的解决问题。
[0004]现有的氮化铝复合基板制造方法主要有两种:一种是直接在底板上涂覆一层氮化铝层，如一篇公开号为CN103555195A的中国专利申请，公开一种氮化铝散热涂料，由有机硅树脂、聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂、三甲基六亚甲基二胺、氮化铝、氮化硼、纳米空心微珠、硅溶胶等组成。通过加入氮化铝粉，导热速率高，散热效果好；通过加入硅溶胶，增强了粘结力，使涂料牢固。然而，由于氮化铝散热涂料与底板之间只是简单的物理粘合，LED工作时，受冷热交替冲击，存在散热涂料剥落隐患。另一种是采用真空溅射的方式在底板上形成氮化铝层，如一篇公开号为CN102969437A中国专利申请，揭示一种LED发光元器件，包括LED芯片、玻璃基板，玻璃基板上面固定LED芯片及金属导电线路，玻璃基板与LED芯片连接面上涂有氮化铝涂层，所述氮化铝涂层通过磁控溅射的成膜方式生长在玻璃基板上。然而，采用磁控溅射的方式生成氮化铝时速度很慢，且制造成本高，目前大都处在实验阶段，难以进行产业化。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种加工方便，涂层不易剥落，且均匀性好的氮化铝薄膜制造方法。
[0006]为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
[0007]一种在铝板上生成氮化铝薄膜的方法，其特征在于，在全部是氮气环境下，利用电火花产生的高温使铝板表面的铝与氮气反应，进而在铝板表面生成氮化铝薄膜层。
[0008]作为上述方案的进一步说明，所述电火花由脉冲电源两极间放电产生，脉冲电源的一极与铝板连接，脉冲电源的另一极与工具电极连接，工具电极与铝板之间保持一个间隙。
[0009]作为上述方案的进一步说明，所述工具电极与销板之间的间隙在0.0lmm-0.2mm之间，以避免工具电极和铝板之间短路，并能有效地击穿间隙介质形成放电。
[0010]作为上述方案的进一步说明，所述工具电极材料为铝，以避免工具电极材料溅射到氮化铝薄膜层而降低其纯度。
[0011]作为上述方案的进一步说明，所述工具电极的截面积小于铝板的表面积，加工时，工具电极在铝板上方均匀移动。
[0012]作为上述方案的进一步说明，所述脉冲电源的工作参数为:开路电压为100-800V，电流为 2-20A,脉宽为 1-200 μ s,脉间为 50-500 μ S。
[0013]作为上述方案的进一步说明，所述脉冲电源的工作方式为:先采用大的电流、脉宽、脉间对铝板表面进行加工，然后采用小的电流、脉宽、脉间对铝板表面进行加工。这样处理的好处是:不仅加工效率高，而且保证了氮化铝薄膜层的致密性。
[0014]作为上述方案的进一步说明，铝板在进行电火花加工前需进行清洗处理，首先将铝板置于装有丙酮的超声波清洗机中清洗去除铝板表面油污，然后将铝板置于碱液中浸泡去除铝板表面的氧化层。
[0015]作为上述方案的进一步说明，所述清洗步骤改为:先用砂纸打磨铝板表面去除氧化层，然后用浓度不小于99%的丙酮溶液清洗。
[0016]作为上述方案的进一步说明，在进行氮化铝薄膜层制备时，氮气源源不断的充入形成氮气流。
[0017]与现有技术相比，本发明提供的一种在铝板上生成氮化铝薄膜的方法具有以下有益效果:
[0018]一、由于是在充满氮气环境下利用电火花产生的高温直接在铝板表面生成氮化铝薄膜层，无需粘结剂、氮化铝粉末等材料，制备工艺简单，加工效率高，生产成本低。
[0019]二、由于氮化铝薄膜层由铝板表层直接氮化得到，氮化铝与铝板本身结合的十分紧密，不易剥落，且有效减低氮化铝薄膜层与铝板本身间的传导热阻，进一步提高散热效果O
[0020]三、氮化铝薄膜层与铝板层为一体结构，便于实现整个导热基板与散热器的连接。
【具体实施方式】
[0021]为方便本领域普通技术人员更好地理解本发明的实质，下面对本发明的【具体实施方式】进行详细阐述。
[0022]实施例一
[0023]一种在铝板上生成氮化铝薄膜的方法，其制备原理为:在全是氮气环境下，利用电火花产生的高温使铝板表面的铝与氮气反应，进而在铝板表面生成氮化铝薄膜层。
[0024]具体包括以下步骤:
[0025]I)清洗，首先将铝板置于装有丙酮的超声波清洗机中清洗去除铝板表面油污，然后将铝板置于碱液中浸泡去除铝板表面的氧化层。
[0026]2)氮化铝薄膜层制备，在氮气环境下，将脉冲电源的一极与铝板连接，将脉冲电源的另一极与工具电极连接，工具电极与铝板之间保持一个合适的间隙，并在铝板上方均匀移动，利用工具电极与铝板间放电产生的瞬时高温将铝板表面的铝氮化成氮化铝。
[0027]其中，所述工具电极优选为旋转电极，旋转速度控制在100-1000r/min，以保证氮化铝薄膜层的均匀和平整。工具电极的材质优选为铝，这样，在制备氮化铝薄膜层时，即使工具电极与氮气反应发生材料溅射，也不会影响铝板表面氮化铝薄膜层的纯度，保证产品质量。
[0028]所述脉冲电源的工作参数优