一种led散热基板材料制备方法
一种led散热基板材料制备方法
【技术领域】
[0001]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】
[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。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】
[0003]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。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0005]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°C，保温2?3小时，再升温在900?12000C，保温10?30分钟，然后进行退火，先冷却到600?800°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，先在氩气或氮气氛围下，加压至300?500MPa，温度升至900?1200°C，保温2?6小时，然后进行退火，先冷却到600?800°C，保温2?6小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0006]进一步地，步骤(I)中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。
[0007]进一步地，步骤(I)中，碳酸妈粉体的颗粒大小为40?200um。
[0008]进一步地，步骤(2)中，钛粉的颗粒大小为80?200um。
[0009]进一步地，步骤(2)中，钛粉与半成品的质量比为1:3?6。
[0010]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】
[0011]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。
[0012]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°C，保温3小时，再升温在900°C，保温?30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；
(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°C，保温6小时，然后进行退火，先冷却到600°C，保温6小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0013]步骤(I)中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤(I)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。
[0014]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°C，保温2.5小时，再升温在1100°C，保温20分钟，然后进行退火，先冷却到700°C，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°C，保温4小时，然后进行退火，先冷却到700°C，保温4小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0015]步骤(I)中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤(I)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1:4.5o
[0016]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°C，保温2小时，再升温在1200°C，保温10分钟，然后进行退火，先冷却到800°C，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°C，保温2小时，然后进行退火，先冷却到800°C，保温2小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0017]步骤(I)中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤(I)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。
[0018]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。
【主权项】
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°C，保温2?3小时，再升温在900?12000C，保温10?30分钟，然后进行退火，先冷却到600?800°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，先在氩气或氮气氛围下，加压至300?500MPa，温度升至900?1200°C，保温2?6小时，然后进行退火，先冷却到600?800°C，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(I)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(I)中，碳酸妈粉体的颗粒大小为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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】B22F3-12, B22F3-14, B22F1-00, B22F3-24
【公开号】CN104801713
【申请号】CN201510252195
【发明人】蒋宏青, 王德如, 刘瑞
【申请人】芜湖市神龙新能源科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月18日
【技术领域】
[0001]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】
[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。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】
[0003]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。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0005]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°C，保温2?3小时，再升温在900?12000C，保温10?30分钟，然后进行退火，先冷却到600?800°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，先在氩气或氮气氛围下，加压至300?500MPa，温度升至900?1200°C，保温2?6小时，然后进行退火，先冷却到600?800°C，保温2?6小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0006]进一步地，步骤(I)中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。
[0007]进一步地，步骤(I)中，碳酸妈粉体的颗粒大小为40?200um。
[0008]进一步地，步骤(2)中，钛粉的颗粒大小为80?200um。
[0009]进一步地，步骤(2)中，钛粉与半成品的质量比为1:3?6。
[0010]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】
[0011]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。
[0012]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°C，保温3小时，再升温在900°C，保温?30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；
(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°C，保温6小时，然后进行退火，先冷却到600°C，保温6小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0013]步骤(I)中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤(I)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。
[0014]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°C，保温2.5小时，再升温在1100°C，保温20分钟，然后进行退火，先冷却到700°C，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°C，保温4小时，然后进行退火，先冷却到700°C，保温4小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0015]步骤(I)中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤(I)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1:4.5o
[0016]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°C，保温2小时，再升温在1200°C，保温10分钟，然后进行退火，先冷却到800°C，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°C，保温2小时，然后进行退火，先冷却到800°C，保温2小时，再自然冷却，即得LED散热基板材料。
[0017]步骤(I)中，改性剂为铝酸酯或者钛酸酯。步骤(I)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。
[0018]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。
【主权项】
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°C，保温2?3小时，再升温在900?12000C，保温10?30分钟，然后进行退火，先冷却到600?800°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，先在氩气或氮气氛围下，加压至300?500MPa，温度升至900?1200°C，保温2?6小时，然后进行退火，先冷却到600?800°C，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(I)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(I)中，碳酸妈粉体的颗粒大小为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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】B22F3-12, B22F3-14, B22F1-00, B22F3-24
【公开号】CN104801713
【申请号】CN201510252195
【发明人】蒋宏青, 王德如, 刘瑞
【申请人】芜湖市神龙新能源科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月18日
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