专利名称：Led灯具散热技术的高导热填隙材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED灯具散热技术的高导热填隙材料。
背景技术：
用半导体LED制作的灯具进入工作状态时会产生相当大的热量，特别是大 功率LED照明光源在实际环境下成组使用时，灯具的散热技术直接影响到 LED的发光效率及使用寿命。
在LED发光单体结构上，为解决芯片自身的散热问题，在封装支架上设计 了一个金属散热基座。成组使用的功率型LED排成一定形式的阵列，每一个 LED的两极电极都焊接在专用的铝基板上，其封装支架上的金属散热基座都 与铝基板上对应位置的铜箔相接触，LED的工作热量则通过铜箔透过铝基板 上的绝缘层扩散到散热铝板，从而达到散热的技术目的。
'然而LE6的金属散热基座与铝基板上的铜箔虽然位置相对应，但两个平面 搭在二起存在间隙，其有效接触面积极为有限，严重影响其导热效率。为解决 这个问题，业内人士曾先后采用了两种技未 一种是采用环氧树脂作为填隙材 嵙，-涂布于llED的散热基座与铝机板上的铜箔之间，将二者粘合。这种技术 的缺点是环氧树脂的导热性差，且固化后受环境温度变化的影响，易使两者
脱製;-丧失导热条件;另一种是采用导热硅脂作为接触剂，取代环氡树脂工艺。 导热 i脂是以硅脂为基质，加入导热金属颗粒物，从而形成一定的导热条件， 与环氧树脂相比，导热硅脂具有柔性，较好的改善了接触质量。但是金属颗粒物相互之间的连接是物理连接，达不到理想的导热效果。特别是作为LED载 体的铝基板与带有散热装置的灯壳之间更有大面积的导热连接技术亟待解决。
在LED照明技术领域热导性是获得高通光量、高可靠性和长寿命的关键。 本发明就是提供一种解决上述LED灯具散热技术难点的高导热填隙材料。它 可以大幅度提高LED散热基座与铝基板之间、乃至铝基板与灯壳的散热结构 之间的导热系数，使大功率LED灯具散热的瓶颈技术得到较好的解决
发明内容
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本发明是以柔性膏状体的硅脂作导热基质，加入一定组份的银钠米线和微 米级银赖粒物作为填充料，搅拌合成后的成品涂布于LED散热基座和铝基板 上的铜箔之间，以及铝基板与灯体外壳散热结构相固定的间隙之间。当成组使 用的LED在铝基板上的焊接完毕并将铝基板固定在灯壳之上后，将其置于电 烘箱内，以10°C/min的升温速率升至190°C~240aC的峰值时，银纳米线固 有的物理属性迅速产生低温熔化的物理作用。熔化后的银纳米线与微米级银颗 粒物相互烧结成一个高导热的化学键形式的网络连结，然后冷却至室温。
当LED工作时，其工作热量可迅速通过这一金属网络结构向铝基板及灯 壳的散热结构高效率的传导，从而实现从LED (热源)今铝基板今灯壳散热 结构之间亚一体化的高效散热通道。
m图说明
附
图1，本发明使用目的物的结构关系示意图
1、 铝基板上的焊接点；
2、 LED的两极；
3、 LED封装支架上的金属散热基座;
4、 LED芯片
5、 本发明的高导热填隙材料；
6、 铝基板上与LED.散热基座对应位置的铜箔；
7、 铝基板上的绝缘层；
8、 铝基板;
9、 灯壳散热结构。
附图2、本发明的填隙材料升温烧结前的结构示意图。 附图3、本发明的填隙材料低温烧结后的结构变化示意图。
具体实施例方式
'下面结合附图及实施例对本发明进一歩说明。
本发明的使用目的物为LED散热基座(3)与铝基板上对应位置的铜箔 (6)之间的间隙处；铝基板(8)与灯壳散热结构(9)相连接的间隙处。LED 芯片(4)—封装支架上的金属散热基座(3)承担着LED芯片工作热量的传导 作用,它与铝基板(8)上与其相对应位置的铜箔(6) 二者之间应以较好的 技术方法—使二者的接触面紧密连接，从而使LED的工作热量迅速通过铜箔(6) 穿透绝緣层'(7)传导到铝基板(8)上，而铝基板仅是LED工作热量扩散的 第一载体，'而铝基板所承受的热量必须尽快传导到灯壳散热装置(9)上，这 才是丄Et) 土作热量散发出去的终端载体。这三者(LED、铝基板、灯壳散热 结构)之向的填隙材料其导热性能是致关重要的。本发明是使用于上述目的物 散热技术要求的高导热柔性填隙材料，它是由柔性膏状体的导热硅脂为基质, 以一定的银纳米线和导热金属颗粒物作为镇充料，并使用一定的表面活性剂， 搅拌合成。其涵盖组份硅脂60%—80°/。，银纳米线1%—10%，微米级银颗
粒物(也可选用微米级铝粉、铜粉等)15%—30%，表面活性剂0.5%—3%。 本发明的使用工艺是先将本发明的高导热填隙料(5)均匀涂布于LED封装 支架的金属散热基座(3)的接触平面和铝基板的铜箔(6)的平面上，将二 者按对应位置相粘合；待成组使用的LED电极(2)与铝基板上电路焊接点(1) 的焊接工艺全部完成，将铝基板(8)圆定在灯壳(9)上，之前用本发明高 导热填隙材料(5)均匀涂布于二者之间。然后将其放入电烘箱内，以1(TC/min 的升温速率升至190°C~"240°C的峰值时，银纳米线固有的物理属性使之迅速 产生低温熔化的物遒作用。熔化后的银纳沐线与微米级的银颗粒物(也可选用 微米级铝粉、铜粉等)相互烧结成一个高导热的化学键形式的网络连结，然后 冷却至室温。当LEb工作时，其工作热量即可通过这一金属网络结构向铝基 板及灯壳散热结构高倍率的传导，确保LED工作在允许的温度下，从而保障 LED的高发光率和超长使用寿命。
如图2所示，本发明高导热柔性填隙材料中的银纳米线在烧结前与金属颗 粒物之间为物理性接触，其导热性差；如图3所示，银纳米线和微米级金属. 籁粒物在烧鍤后形成以化学键形式的网络连结，从而大幅度的提高导热性能。
权利要求
1.一种适用于LED灯具散热技术的高导热填隙材料，其特征是它是由柔性膏状体的导热硅脂作基质，加入一定组份的银纳米线和微米级导热金属颗粒物作为导热填充料搅拌合成的；其涵盖组份为柔性膏状体导热硅脂60％～80％，银纳米线1％～10％，微米级银颗粒物(也可选用微米级铝粉、铜粉等)15％～30％，表面活性剂0.5％～3％。
2. 根据权利要求1所述的一种适用于LED灯具散热技术的高导热填隙材料， ^使用工艺是:先将本发明的高导热填隙材料均匀涂布于LED封装架上的 金属散热基座(3)的接触平面和铝基板的铜箔(7)的平面上，将二者按 对应位置相粘合，待成组使用的LED电极(2)与铝基板上电路焊接点(1) 的焊接工艺全部完成后，将铝基板(8)固定在灯壳(9)上，之前用本发 明高导热填隙材料(5)涂布于二者之间，然后将其放入电烘箱内，以 10°C/min的升温速率升至19CrO240'C的峰值时，银纳米线固有的物理属 ft使之迅速产生低温熔化的物理作用，熔化后的银纳米线与微米级的银颗 粒物(也可选用微米级的铝粉、铜粉等)相互烧结成一个高导热的化学键 形式的网络连结，然后冷却至室温，从而形成LED (热源)^铝基板^灯 夷散热结构之间亚一体化的高效散热通道。
全文摘要
本发明涉及一种适用于LED灯具散热技术的高导热填隙材料。它是以柔性膏状体硅脂作导热基质，加入一定组份的银纳米线和微米级导热金属颗粒物作为导热填充料，并使用一定的表面活性剂经搅拌合成。它使用的目的物为LED封装支架上的金属散热基座与铝基板上对应位置的铜箔之间的间隙处，以及铝基板与灯壳散热结构之间的间隙处。当使用低温烧结的特殊工艺处理后，本发明柔性填隙材料中的银纳米线和微米级金属颗粒物会烧结成以化学键形式的网络连结，形成LED(热源)→铝基板→灯壳散热结构之间亚一体化的高效散热通道，以确保LED工作在允许的温度下，从而保障LED的高通光量和超长使用寿命。
文档编号F21Y101/02GK101349417SQ20081014898
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者刘爱军, 李效志, 李辛杰, 苏亚梅 申请人:苏亚梅