專利名稱：功率型led燈具中高導(dǎo)熱柔性填隙材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率型LED燈具中高導(dǎo)熱柔性填隙材料。
背景技術(shù)：
基于LED照明光源其發(fā)光效率高、節(jié)能、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，LED 正被廣泛應(yīng)用于道路及室內(nèi)功能性照明技術(shù)領(lǐng)域。半導(dǎo)體LED進(jìn)入工 作狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，特別是大功率LED照明光源在實(shí)際環(huán) 境下成組使用時(shí)，燈具的散熱技術(shù)直接影響到LED的發(fā)光效率及使用 壽命。
在LED發(fā)光單體結(jié)構(gòu)上，為解決芯片自身的散熱問(wèn)題，在封裝支 架上設(shè)計(jì)了一個(gè)金屬散熱基柱。成組使用的功率型LED排成一定形式 的陣列，每一個(gè)LED的兩電極都焊接在專用的鋁基板上，其封裝支架 上的金屬散熱基柱都與鋁基板上對(duì)應(yīng)位置的銅泊相接觸，LED的工作 熱量則通過(guò)銅泊透過(guò)鋁基板上的絕緣層擴(kuò)散到散熱鋁板，從而達(dá)到散 熱的技術(shù)目的。然而LED的金屬散熱基柱與鋁基板上的銅泊雖然位置 相對(duì)應(yīng)，但兩個(gè)平面搭在一起存在間隙，其有效接觸面積極為有限， 嚴(yán)重影響其導(dǎo)熱效率。為解決這個(gè)問(wèn)題，業(yè)內(nèi)人士曾先后采用了兩種 技術(shù) 一種是采用環(huán)氧樹(shù)脂作為填隙材料，涂布于LED的散熱基柱與 鋁基板上的銅泊之間，將二者粘合。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是環(huán)氧樹(shù)脂的 導(dǎo)熱性差，且固化后受環(huán)境溫度變化的影響，易使兩者脫裂，喪失導(dǎo) 熱條件；另一種是采用導(dǎo)熱硅脂作為接觸劑，取代環(huán)氧樹(shù)脂工藝。導(dǎo)熱硅脂是以硅膠為基質(zhì)，加入導(dǎo)熱金屬顆粒物，從而形成一定的導(dǎo)熱 條件，與環(huán)氧樹(shù)脂相比，導(dǎo)熱硅脂具有柔性，較好地改善了接觸質(zhì)量。 但是金屬顆粒物相互之間的連接是物理連接，也達(dá)不到理想的導(dǎo)熱效 果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是提供一種解決上述散熱技術(shù)難點(diǎn)的功率型LED燈具 中高導(dǎo)熱柔性填隙材料，它可大幅度的提高LED散熱基柱與鋁基板之 間的導(dǎo)熱系數(shù)，使功率型LED燈具散熱的瓶頸技術(shù)得到新的突破。
本發(fā)明是以柔性流體的硅膠作導(dǎo)熱基質(zhì)，加入一定組份的納米銀 和廉價(jià)的微米級(jí)導(dǎo)熱金屬顆粒物作為導(dǎo)熱填充料，攪拌合成后的成品 使用于LED散熱基柱和鋁基板上的銅泊之間，當(dāng)成組使用的LED在鋁 基板上焊接完畢后，置于電烘箱內(nèi)，當(dāng)升溫曲線上升到100° 150°(:的 峰值時(shí)，納米銀特殊的固有物理屬性使納米銀顆粒物迅速產(chǎn)生低溫熔 化的物理作用。熔化后的納米銀相互連結(jié)，并使微米級(jí)普通導(dǎo)熱金屬 顆粒物相互燒結(jié)成一個(gè)高導(dǎo)熱的化學(xué)鍵形式的網(wǎng)絡(luò)連接，LED的工作 熱量可迅速通過(guò)這一金屬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向鋁基板高倍率的傳導(dǎo)。


附圖l、本發(fā)明使用目的物的結(jié)構(gòu)關(guān)系1、 鋁基板上的電路焊接點(diǎn)；
2、 LED的兩電極;
3、 LED封裝支架上的金屬散熱基柱； 4、 LED芯片;5、 本發(fā)明的高導(dǎo)熱柔性填隙材料；
6、 鋁基板上與LED散熱基柱對(duì)應(yīng)位置的銅泊；
7、 鋁基板上的絕緣層；
8、 散熱鋁板。
附圖2、本發(fā)明組份中的納米銀升溫前后的結(jié)構(gòu)變化示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 本發(fā)明的使用目的物為L(zhǎng)ED散熱基柱與鋁基板上對(duì)應(yīng)位置的銅
泊之間的間隙處。
如圖1所示:LED(4)封裝支架上的金屬散熱基柱(3)承擔(dān)著LED 芯片工作熱量的傳導(dǎo)作用，它與鋁基板上與其對(duì)應(yīng)位置的銅泊(6) 二者之間應(yīng)以較好的技術(shù)方法使二者的接觸面緊密連接，從而使LED 的工作熱量迅速通過(guò)銅泊(6)穿透絕緣層(7)傳導(dǎo)到鋁基板的散熱鋁 板(8)上。
本發(fā)明是使用于上述目的物散熱技術(shù)要求的高導(dǎo)熱柔性填隙材 料，它是由柔性流體的導(dǎo)熱硅膠為基質(zhì)，以一定比例的納米銀和導(dǎo)熱 金屬顆粒物作填充料，并使用一定的表面活性劑，攪拌合成。其涵蓋 組份硅膠40%—60%，納米銀10% — 30%，導(dǎo)熱金屬顆粒物(如 微米級(jí)鋁粉、銀粉等)15%—30%，表面活性劑0.5%-3%。本發(fā)明的 使用工藝是先將本發(fā)明的高導(dǎo)熱柔性填隙材料(5)均勻涂布于LED 封裝支架的金屬散熱基柱(3)的接觸平面和鋁基板的銅泊(6)的平 面上，將二者按對(duì)應(yīng)位置相粘合；待成組使用的LED電極(2)與鋁基板上電路焊接點(diǎn)(1)的焊接工藝全部完成后，將其放入電烘箱內(nèi)，
當(dāng)升溫曲線上升到100°C 150°C的峰值時(shí)，納米銀顆粒物固有的物理 屬性使之迅速產(chǎn)生低溫熔化的物理作用，熔化后的納米銀形成銀絲狀 與微米級(jí)普通導(dǎo)熱金屬顆粒物相互燒結(jié)成一個(gè)高導(dǎo)熱的金屬網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，LED的工作熱量即可通過(guò)這一金屬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向鋁基板高倍率的傳 導(dǎo)。
如圖2中的上圖所示，本發(fā)明高導(dǎo)熱柔性填隙材料中的納米銀在 燒結(jié)前金屬顆粒之間為物理性接觸其導(dǎo)熱性差；如圖2中下圖所示， 納米銀和微米級(jí)金屬顆粒物在燒結(jié)后形成以化學(xué)鍵形式的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)， 從而大幅度地提高導(dǎo)熱性能。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱柔性填隙材料還適用于功率型LED燈具中鋁基 板與燈體外殼、散熱片相連接的所有間隙部分，用同樣的使用工藝進(jìn) 行處理，即會(huì)使LED的散熱條件更加通暢。
權(quán)利要求
1.一種適用于功率型LED燈具中高導(dǎo)熱柔性填隙材料，其特征是它是由柔性流體的導(dǎo)熱硅膠作基質(zhì)，加入一定組份的納米銀和微米級(jí)導(dǎo)熱金屬顆粒物作為導(dǎo)熱填充料攪拌合成的；其涵蓋組份為柔性流體導(dǎo)熱硅膠40％～60％，納米銀10％～30％，微米級(jí)導(dǎo)熱金屬顆粒物(如微米級(jí)鋁粉、銀粉等)15％～30％，表面活性劑0.5％～3％；其使用目的物包括LED散熱基柱的接觸平面與鋁基板相應(yīng)位置上的銅泊之間的間隙部分，鋁基板與燈體外殼、散熱片之間相固定連接的間隙部分。
2. —種適用于功率型LED燈具中高導(dǎo)熱柔性填隙材料其使用工 藝是先將本發(fā)明的高導(dǎo)熱柔性接觸劑均勻涂布于LED封裝架上的 金屬散熱基柱(2)的接觸平面和鋁基板的銅泊(3)的平面上，將 二者按對(duì)應(yīng)位置相粘合，待成組使用的LED在鋁基板上焊接工藝完 成后，將其放入電烘箱內(nèi)，當(dāng)升溫曲線峰值達(dá)到100。C 15()GC時(shí)， 納米銀顆粒物的固有物理屬性使之迅速產(chǎn)生低溫?zé)Y(jié)的物理作用， 燒結(jié)后的納米銀形成銀絲狀，并與微米級(jí)導(dǎo)熱金屬顆粒物相互燒結(jié) 成一個(gè)高導(dǎo)熱的化學(xué)鍵形式的網(wǎng)絡(luò)連接，LED的工作熱量通過(guò)這一 金屬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向鋁基板高倍率的傳導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功率型LED燈具中高導(dǎo)熱柔性填隙材料。它是以柔性流體硅膠作導(dǎo)熱基質(zhì)，加入一定組份的納米銀和廉價(jià)的微米級(jí)導(dǎo)熱金屬顆粒物作為導(dǎo)熱填充料，并使用一定的表面活性劑經(jīng)攪拌合成。它使用的目的物為L(zhǎng)ED封裝支架上的金屬散熱基柱與鋁基板上對(duì)應(yīng)位置的銅泊之間的間隙處。當(dāng)使用特殊工藝處理后，本發(fā)明柔性填隙材料中的納米銀和微米級(jí)金屬顆粒物會(huì)燒結(jié)成以化學(xué)鍵形式的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)，從而大幅度的提高其導(dǎo)熱性能。本發(fā)明的高導(dǎo)熱柔性填隙材料還適用于功率型LED燈具中鋁基板與燈體外殼、散熱片相連接的所有間隙部分，用同樣的使用工藝進(jìn)行處理，即會(huì)使LED的散熱條件更加通暢。
文檔編號(hào)H01L23/34GK101319775SQ20081013212
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者李效志, 杜國(guó)平, 駱國(guó)豪 申請(qǐng)人:杜國(guó)平;駱國(guó)豪