专利名称：大功率led用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种散热件的制备方法，尤其是一种大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法。
背景技术：
目前大功率LED作为第四代电光源，赋有“绿色照明光源”之称。由于LED是光电器件，在其工作过程中仅有15 %至20 %的电能转换成光，其余的80 %至85 %则转换成了热。若这些热未适时排出至外界，那么将会使LED晶粒界面温度过高而严重影响发光效率及发光寿命。因此，在大功率LED的设计和使用中，如何散热是个大问题。目前的散热方案是，在管芯下面放一个尺寸较大无相变产生的铜散热垫，然后将散热垫底面与印制板(PCB) 的敷铜面焊在一起，印制板的另一面再与铝散热器相连，把管芯的热量传到外面来。而这些连接件均不具备相变吸热的功能。另外，在整个散热路径中，器件多、界面多，热阻就大，散热就慢，管芯温度就会很高，因而LED的发光效率及发光寿命就会大幅降低。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单，造价低，使用方便，散热路径界面少，热阻小，散热快，可全部替代现有技术中内置铜散热垫、各类印制板(PCB)和外接铝散热器且集内置散热垫和外接散热器于一体的大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法，包括以下步骤第一步确定铜合金的相变点；第二步确定散热件的几何形状，其中，散热件与芯片接触的一端，称为散热垫端， 均为实心；另一端处于封装的外面，称为散热器端；散热器端可为实心，或者加工成空隙间隔为l-10mm、叶片厚度为0. I-IOmm的平行槽，平行槽的深度根据LED灯实际安装时的空间确定；第三步用铸造或机加工的方法将散热件加工成形；第四步将第三步加工好的散热件放入热处理炉中，加热到830°C _836°C，保温 20-24分钟；第五步将第四步加热保温好的散热件取出，放入100°C的沸水中，保持31-34分钟；第六步将散热件从沸水中取出，空冷至室温；第七步将热处理后的散热件进行表面抛光或酸洗。所述第一步中铜合金的相变点采用热分析仪确定，铜合金的相变点为 35 "C -100°C。所述第一步中热分析仪为差示扫描量热分析仪或差热分析仪。
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所述第二步中散热件的几何形状为两端面直径相等的圆柱，或两个端面直径不相等的圆柱，或两个端面面积相等的棱柱，或两个端面面积不相等的棱柱，或一个端面为圆柱而另一个端面为棱柱；当散热件两端面截面积不相等时，截面积小的一端与芯片接触，称为散热垫端，其尺寸可与现有技术同规格散热垫相同；截面积大的一端处于封装的外面，称为散热器端。所述第四步中所用热处理炉为盐浴炉或气体保护炉或真空炉。本发明中的铸造或机加工的方法均为现有技术，在此不再赘述。经过上述加工与处理，当散热件的温度达到相变温度后，铜合金开始发生由热弹性马氏体向母相转变的相变，而这一相变过程是一个吸热过程，其间每克合金可吸收7-9 焦耳的热量，等于1瓦的大功率LED在10秒内没有产生热量，这就大大抑制了温度的上升。 在相变前后，其散热能力得益于路径少热阻小而优于现有技术。另外，散热器端具有叶片的，其叶片在搬运等过程中因磕碰而产生的变形，当其达到相变温度后也会自动恢复，不会影响散热。本发明制备工艺简单，造价低，使用方便，可将现有技术的散热垫、印制板、散热器等3种器件的功能集于一身，大大减少了散热路径和热阻，提高了散热能力，延长了寿命， 也提高了发光率。因此，本发明对于实际应用具有较高的开发应用价值。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进一步说明。实施例1 一种大功率LED用集内置散热垫和外接散热器于一体的相变型散热件的制备方法，包括以下步骤第一步用热分析仪确定铜合金的相变点为35°C ；第二步将散热件的几何形状设计为两端面直径相等的圆柱；第三步用铸造的方法将散热件加工成形；第四步将第三步加工好的散热件放入热处理炉中，加热到830°C，保温20分钟；第五步将第四步加热保温好的散热件取出，放入100°C的沸水中，保持31分钟；第六步将散热件从沸水中取出，空冷至室温；第七步将热处理后的散热件进行表面抛光；所述第一步中热分析仪为差示扫描量热分析仪。所述第四步中所用热处理炉指盐浴炉。实施例2 —种大功率LED用集内置散热垫和外接散热器于一体的相变型散热件的制备方法，包括以下步骤第一步用热分析仪确定铜合金的相变点为40°C ；第二步可将散热件的几何形状设计为两个端面直径不相等的圆柱；第三步用铸造的方法将散热件加工成形；第四步将第三步加工好的散热件放入热处理炉中，加热到832°C，保温21分钟；第五步将第四步加热保温好的散热件取出，放入100°C的沸水中，保持32分钟；第六步将散热件从沸水中取出，空冷至室温；第七步将热处理后的散热件进行表面抛光。
所述第一步中热分析仪为差热分析仪。所述第四步中所用热处理炉指气体保护炉。实施例3 —种大功率LED用集内置散热垫和外接散热器于一体的相变型散热件的制备方法，包括以下步骤第一步用热分析仪确定铜合金的相变点为45°C ；第二步将散热件的几何形状设计为两个端面面积相等的棱柱；第三步用铸造的方法将散热件加工成形；第四步将第三步加工好的散热件放入热处理炉中，加热到834°C，保温22 ；第五步将第四步加热保温好的散热件取出，放入100°C的沸水中，保持33分钟；第六步将散热件从沸水中取出，空冷至室温；第七步将热处理后的散热件进行酸洗。所述第一步中热分析仪为差示扫描量热分析仪。所述第四步中所用热处理炉指真空炉。实施例4 一种大功率LED用集内置散热垫和外接散热器于一体的相变型散热件的制备方法，包括以下步骤第一步用热分析仪确定铜合金的相变点为100°C ；第二步将散热件的几何形状设计为两个端面面积不相等的棱柱，截面积小的一端与芯片接触，其尺寸可与现技术同规格散热垫相同；将截面积大的一端加工成空隙间隔为1mm、叶片厚度为0. Imm的平行槽，平行槽的深度根据LED灯的安装要求而定；第三步用机加工的方法将散热件加工成形；第四步将第三步加工好的散热件放入热处理炉中，加热到836°C，保温M分钟；第五步将第四步加热保温好的散热件取出，放入100°C的沸水中，保持34分钟；第六步将散热件从沸水中取出，空冷至室温；第七步将热处理后的散热件进行酸洗。所述第一步中热分析仪为差热分析仪。所述第四步中所用热处理炉指真空炉。
权利要求
1.一种大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法，其特征在于包括以下步骤第一步确定铜合金的相变点；第二步确定散热件的几何形状，其中，散热件与芯片接触的一端，称为散热垫端；另一端处于封装的外面，称为散热器端；散热器端为实心，或者加工成空隙间隔为l-10mm、叶片厚度为0. I-IOmm的平行槽，平行槽的深度根据LED灯实际安装时的空间确定；第三步用铸造或机加工的方法将散热件加工成形；第四步将第三步加工好的散热件放入热处理炉中，加热到830°C -836°C，保温20-M分钟；第五步将第四步加热保温好的散热件取出，放入100°c的沸水中，保持31-34分钟；第六步将散热件从沸水中取出，空冷至室温；第七步将热处理后的散热件进行表面抛光或酸洗。
2.根据权利要求1所述的大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法，其特征在于所述第一步中铜合金的相变点采用热分析仪确定，铜合金的相变点为 35 0C -100°C。
3.根据权利要求2所述的大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法，其特征在于所述热分析仪为差示扫描量热分析仪或差热分析仪。
4.根据权利要求1所述的大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法，其特征在于所述第二步中散热件的几何形状为两端面直径相等的圆柱，或两个端面直径不相等的圆柱，或两个端面面积相等的棱柱，或两个端面面积不相等的棱柱，或一个端面为圆柱而另一个端面为棱柱；当散热件两端面截面积不相等时，截面积小的一端与芯片接触， 称为散热垫端，其尺寸可与现有技术同规格散热垫相同；截面积大的一端处于封装的外面， 称为散热器端。
5.根据权利要求1所述的大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法，其特征在于所述第四步中所用热处理炉为盐浴炉或气体保护炉或真空炉。
全文摘要
本发明涉及一种大功率LED用相变型铜合金内外散热一体件的制备方法，包括以下步骤第一步确定铜合金的相变点；第二步确定散热件的几何形状，其中，散热件与芯片接触的一端，称为散热垫端；而另一端处于封装的外面，称为散热器端；第三步将散热件加工成形；第四步将散热件放入热处理炉中，加热并保温；第五步将散热件取出进行第二阶段保温；第六步取出冷却；第七步将散热件进行表面处理。本发明制备工艺简单，造价低，使用方便，不但可集现有技术散热垫、印制板、散热器等器件的功能于一身，大大减少了散热路径和热阻，而且每克合金还具有7-9焦耳的吸热功能，大大提高了散热能力，延长了寿命，并提高了发光效率。因此，本发明对于实际应用具有较高的开发应用价值。
文档编号H01L33/64GK102208501SQ201110132388
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者耿贵立 申请人:山东大学