[发明专利]一种铝碳化硅大功率LED散热器及其制备方法

说明书

本发明提出了一种铝碳化硅大功率LED散热器及其制备方法，包括：配料、球磨混合、造粒，进行原材料预处理得到造粒粉；造粒粉通过冷等静压技术成型碳化硅陶瓷预制件；将成型好的碳化硅预制件进行烧结；ZL101A铝合金熔炼得到铝合金熔液；通过真空压力熔渗法，将碳化硅陶瓷预制件放入钢制模具中，在真空环境下，采用高压惰性气体，在一定温度下，将熔融的铝合金熔液压入碳化硅陶瓷预制体孔隙中，进行热处理，制备出铝碳化硅铸件；对铝碳化硅成品进行表面金属化镀覆工艺处理，形成铝碳化硅大功率LED散热器。该方法避免了工序复杂、设备昂贵、生产周期长以及耗能高的缺点，并且还具有产品致密，性能优异，操作简单和成本低的优点，适用范围广。

技术领域

本发明属于新材料制备及封装散热技术领域，特别公开一种铝碳化硅大功率LED散热器及其制备方法。

背景技术

一般来说，LED灯具工作是否稳定，品质好坏，与灯体本身散热至关重要，市场上的高亮度LED灯的散热，常常采用自然散热，效果并不理想。LED光源打造的LED灯具，由LED、散热结构、驱动器、透镜组成，因此散热也是一个重要的部分，如果LED不能很好散热、它的寿命也会受影响。热量集中在尺寸很小的芯片内，芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和萤光粉激射效率下降；当温度超过一定值时，器件失效率呈指数规律增加。统计资料表明，元件温度每上升2℃，可靠性下降10％。当多个LED密集排列组成白光照明系统时，热量的耗散问题更严重。解决热量管理问题已成为高亮度LED应用的先决条件。

铝碳化硅即AlSiC，主要是指将铝与高体积分数的碳化硅复合成为低密度、高导热率和低膨胀系数的新型材料，AlSiC的物理性能及力学性能都是各向同性的，主要用来解决电子电路的热失效问题，是电子元器件专用封装材料。

AlSiC具有高导热率(180～240W/mK)和可调的热膨胀系数(6.5～9.5×10-6/K)，因此一方面AlSiC的热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片实现良好的匹配，能够防止疲劳失效的产生，甚至可以将功率芯片直接安装到AlSiC基板上；另一方面AlSiC的热导率是可伐合金的十倍，芯片产生的热量可以及时散发，整个元器件的可靠性和稳定性大大提高。AlSiC是复合材料，其物理及力学性能可通过改变其组成而加以调整，因此产品可按用户的具体要求而灵活地设计，能够真正地做到量体裁衣，这是传统的金属材料或陶瓷材料无法做到的。AlSiC的密度与铝相当，比铜和Kovar轻得多，不到Cu/W的五分之一，特别适合于便携式、轻量化电子元器件方面。AlSiC的比刚度(刚度除以密度)是所有电子材料中最高的：是铝的3倍，是W-Cu和Kovar的5倍，是铜的25倍，另外AlSiC的抗震性比陶瓷好，因此是恶劣环境(震动较大，如航天、汽车等领域)下的首选材料。AlSiC可以镀镍、金、锡等，表面也可以进行阳极氧化处理。金属化的陶瓷基片可以钎焊到镀好的AlSiC基板上，用粘结剂、树脂可以将印制电路板芯与AlSiC粘合。AlSiC本身具有较好的气密性。但是，与金属或陶瓷封装后的气密性取决于适合的镀层和焊接。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种铝碳化硅大功率LED散热器及其制备方法，解决大功率LED传统导热、散热材料及传统工艺制备铝碳化硅复合体的散热衬板在成型过程中成本高、脱模困难、导热系数和尺寸稳定性不高、生产周期长、良品率低等难题。

本发明所采用的技术方案是，

一种铝碳化硅大功率LED散热器的制备方法，包括以下步骤：

按照原材料设计参数进行配料、球磨混合、造粒，进行原材料预处理得到造粒粉；

造粒粉通过冷等静压技术成型碳化硅陶瓷预制件；

将成型好的碳化硅预制件进行烧结；

铝合金熔炼得到铝合金熔液；