CN104801713A - 一种led散热基板材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED散热基板材料制备方法，包括以下制备步骤：(1)将碳酸钙粉体、改性剂和粘接剂以1：2～8：5～10的质量比，混合均匀，采用冷等静压工艺压制成型；(2)用钛粉包覆半成品，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，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。本发明采用碳酸钙粉体和钛混合制备的功率型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96％，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。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED散热基板材料制备方法，属于LED散热技术领域。
背景技术
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。LED在照明市场上应用前景尤其备受各国瞩目。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
本发明的目的在于提供一种LED散热基板材料制备方法，以便能够制备出局有更好散热性的基板材料。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种LED散热基板材料制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将碳酸钙粉体、改性剂和粘接剂以1：2～8：5～10的质量比，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和改性剂，得到半成品；
(2)用钛粉包覆半成品，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20～60MPa，先升温至500～700℃，保温2～3小时，再升温在900～1200℃，保温10～30分钟，然后进行退火，先冷却到600～800℃，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，先在氩气或氮气氛围下，加压至300～500MPa，温度升至900～1200℃，保温2～6小时，然后进行退火，先冷却到600～800℃，保温2～6小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
进一步地，步骤（1）中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。
进一步地，步骤（1）中，碳酸钙粉体的颗粒大小为40～200um。
进一步地，步骤（2）中，钛粉的颗粒大小为80～200um。
进一步地，步骤（2）中，钛粉与半成品的质量比为1:3～6。
该发明的有益效果在于：本发明采用碳酸钙粉体和钛混合制备的功率型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96％，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。制备过程中采用退火工艺可以除残余应力，避免产品产生变形和裂纹，提高颗粒间的结合力。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
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例1
本实施例中LED散热基板材料制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将碳酸钙粉体、改性剂和粘接剂以1：2：5的质量比，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和改性剂，得到半成品；
(2)用钛粉包覆半成品，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分钟，加压60MPa，先升温至500℃，保温3小时，再升温在900℃，保温～30分钟，然后进行退火，先冷却到600℃，保温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300MPa，温度升至900℃，保温6小时，然后进行退火，先冷却到600℃，保温6小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
步骤（1）中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤（1）中，碳酸钙粉体的颗粒大小为40um。步骤（2）中，钛粉的颗粒大小为80um。步骤（2）中，钛粉与半成品的质量比为1:3。
实施例2
本实施例中的LED散热基板材料制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将碳酸钙粉体、改性剂和粘接剂以1：5：8的质量比，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和改性剂，得到半成品；
(2)用钛粉包覆半成品，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35分钟，加压40MPa，先升温至600℃，保温2.5小时，再升温在1100℃，保温20分钟，然后进行退火，先冷却到700℃，保温4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，先在氩气或氮气氛围下，加压至400MPa，温度升至1100℃，保温4小时，然后进行退火，先冷却到700℃，保温4小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
步骤（1）中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤（1）中，碳酸钙粉体的颗粒大小为120um。步骤（2）中，钛粉的颗粒大小为140um。步骤（2）中，钛粉与半成品的质量比为1:4.5。
实施例3
本实施例中的LED散热基板材料制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将碳酸钙粉体、改性剂和粘接剂以1：8：10的质量比，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和改性剂，得到半成品；
(2)用钛粉包覆半成品，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60MPa，先升温至700℃，保温2小时，再升温在1200℃，保温10分钟，然后进行退火，先冷却到800℃，保温3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，先在氩气或氮气氛围下，加压至500MPa，温度升至1200℃，保温2小时，然后进行退火，先冷却到800℃，保温2小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
步骤（1）中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤（1）中，碳酸钙粉体的颗粒大小为200um。步骤（2）中，钛粉的颗粒大小为200um。步骤（2）中，钛粉与半成品的质量比为1: 6。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种LED散热基板材料制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
(1)将碳酸钙粉体、改性剂和粘接剂以1：2～8：5～10的质量比，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和改性剂，得到半成品；
(2)用钛粉包覆半成品，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20～60MPa，先升温至500～700℃，保温2～3小时，再升温在900～1200℃，保温10～30分钟，然后进行退火，先冷却到600～800℃，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，先在氩气或氮气氛围下，加压至300～500MPa，温度升至900～1200℃，保温2～6小时，然后进行退火，先冷却到600～800℃，保温2～6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LED散热基板材料制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。
3.根据权利要求1所述的LED散热基板材料制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，碳酸钙粉体的颗粒大小为40～200um。
4.根据权利要求1所述的LED散热基板材料制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，钛粉的颗粒大小为80～200um。
5.根据权利要求1所述的LED散热基板材料制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，钛粉与半成品的质量比为1:3～6。
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