[发明专利]一种LED相变散热基板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED散热基板制备技术领域，特别涉及一种LED相变散热基板及其制备方法。

背景技术

随着LED半导体照明技术的发展，LED节能、环保和长寿命的三大优势使其正逐步取代传统光源成为新一代的绿色光源，渗透到人们的日常生活中。LED光源已广泛的应用在照明、显示等领域，如汽车前大灯、矿灯、投影仪、平面显示背光源等新领域。

随着LED技术在不同应用领域的拓展应用，适应各种极限环境成为LED技术进一步发展的要求之一，因此对LED的性能提出更高的要求。LED的性能与工作温度有着密切的关系，温度的升高不仅会降低发光效率，而且会影响使用寿命。随着半导体器件向小体积、大功率的方向发展，大功率LED成为众多新领域的光源需求，但由于其散热空间小，导致了高热流密度的致命问题，因此热控制对大功率LED的应用和进一步发展有重大的影响。

LED封装过程中，目前使用的基板主要有陶瓷基板、玻璃基板、金属基板等，其中金属基板的传热能力最优，主要有铜和铝，存在体积大、质量大的缺点，而大功率LED模组的热流密度也已经超出普通铜或铝材料的传热极限，传统的增大散热的比表面积已不再适合大功率LED封装技术的发展。相变传热技术利用工质相变进行热量的吸收和传递，其传热能力是同种材料的上百倍，利用相变基板是解决大功率LED封装中极限散热问题的有效途径。

发明内容

本发明的目的是解决大功率LED封装中极限散热问题，提供一种新型LED相变散热基板及其制备方法，本发明制备的新型LED相变散热基板具有传热能力强、重量轻、厚度小的特点。

本发明通过以下技术方案来实现。

一种LED相变散热基板，包括上盖板、纳米吸液芯、下盖板和填充在基板内的液体工质；所述纳米吸液芯烧结在上盖板和下盖板的内侧面上；所述上盖板和下盖板通过焊接拼合，在焊接拼合后的内部形成密闭的空腔，将空腔抽真空并灌注液体工质。

进一步地，所述上盖板的外侧面上设置有绝缘胶层，在绝缘胶层上设置有线路。

进一步地，所述绝缘胶层为纳米级的氧化锆。

进一步地，所述下盖板的内侧面设置有支撑凸台。

进一步地，所述上盖板和下盖板设置有用于焊接的连接法兰。

进一步地，所述上盖板和下盖板的材质为紫铜，厚度均为0.08mm~0.1mm，且外形通过冲压工艺制成。

进一步地，所述纳米吸液芯是相互粘连且贴合在盖板上的多层纳米铜线丝网膜，纳米吸液芯的厚度为0.1mm~0.15mm，孔隙率为75%~90%。

更进一步地，所述的纳米铜线的直径为0.1μm~0.5μm。

进一步地，所述LED相变散热基板的总厚度为0.6mm~0.8mm。

进一步地，所述液体工质为纯净水、甲醇和乙醇中的任一种。

进一步地，所述上盖板和下盖板的焊接工艺为铜硬钎焊技术，焊料为CuPSnNi系列焊料，焊料的熔点区间为590℃~610℃。

制备所述的一种LED相变散热基板的方法，包括如下步骤：

（1）板材的制备：利用冲压机将铜片根据所需上盖板和下盖板外形的模具冲压成型并裁出上盖板和下盖板，清洗后，将绝缘胶涂覆在上盖板的外侧面，形成绝缘胶层，在绝缘胶层上设置线路制成上盖板成品；

（2）纳米吸液芯的制备：将溶解有聚乙烯醇的铜的盐溶液通过静电纺丝工艺制成纳米纤维，粘连在上盖板和下盖板的内侧面上，并在烧结炉中高温分解制得氧化铜纳米线，最后在高温气氛炉中还原成纳米铜线，且烧结在上盖板和下盖板的内侧面上；

（3）板材的焊接：在下盖板的法兰和凸台上涂敷焊料，将下盖板和上盖板拼合后，用模具夹紧且施加预应力，置于钎焊炉中进行保护气氛钎焊；

（4）工质灌注封装：往焊接后的上盖板和下盖板拼合后的型腔中注入液体工质，抽真空处理，最后对抽口进行冷压密封，并用氩弧焊焊接封口，得到所述LED相变散热基板。

进一步地，步骤（1）中，所述清洗是先在稀释了10倍的HF-223金属清洗剂中超声波清洗3~7min，洗去表面油污及边缘毛刺，再用清水冲洗去盖板表面残余的清洗液；

进一步地，步骤（2）中，所述的溶解有聚乙烯醇的铜的盐溶液的配比为：聚乙烯醇占总溶液质量的10%~15%，铜化合物占总溶液质量的10%~20%。

进一步地，步骤（2）中，所述铜的盐溶液为氯化铜溶液或硫酸铜溶液。