CN104185361A - 一种铝基板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝基板及其制备方法，其中铝基板包括一散热层、通过印刷的方式在所述散热层上直接形成的绝缘层与线路层、设于线路层上用于焊接LED灯珠的锡膏焊接层。本发明可以对LED灯珠进行有效散热，推进了LED尤其是大功率LED的广泛应用。

Description

一种铝基板及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝基板。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为新一代固态光源，具有寿命长、高效节能、绿色环保等众多优点。LED有大功率与小功率之分，大功率LED单颗功率更高，亮度更亮，价格更高。在本领域内，小功率LED的额定电流都是20mA，额定电流高过20mA的基本上都可以算作大功率LED，当多个小功率LED集成在一起或者是单个的大功率LED都需要考虑其散热问题。

LED的核心部分是PN结，注入的电子与空穴在PN结复合时把电能直接转换为光能，但是并不是所有转换的光能都够发射到LED外，还有很大一部分光能会在PN结和环氧树脂/硅胶内部被吸收片转化为热能，而这种热能会对灯具产生巨大的副作用，如果不能有效散热，会使LED内部温度升高，温度越高，LED的发光效率（流明）越低；寿命越短，所以散热仍是LED应用的巨大障碍。

如图1所示，现有的LED散热技术主要包括以下部件：散热型材101；导热硅胶垫片/硅脂102；其中铝基板包括铝板103，绝缘层104，敷铜层105，阻焊层106；贴片式发光二极管（SMD LED）包括电极201，LED底座202，LED的PN结203，硅胶204，然后用表面贴装技术(SMT)将贴片式发光二级管焊接在铝基板上，其中，导热硅胶垫片/硅脂是一个必不可少的部件，其作用主要是将铝基板的热量传导至散热型材，其材料本身必须具有“耐温”；“高导热”；“可形变（目的是增加接触表面积）”的特性。

现有技术的散热路径如图l中黑色箭头所示，LED的PN结发出的热量经过LED底座→锡膏焊接层→敷铜层→绝缘层→铝板→导热硅胶垫片/硅脂→散热铝型材→散发于空气中，这样完成散热过程。因此，现有技术中热量要经过多个介质进行传导，散热效率低，导致LED，尤其是大功率LED的应用范围受到很大限制。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的技术问题，提出一种铝基板，包括一散热层、通过印刷的方式在所述散热层上直接形成的绝缘层与线路层、设于线路层上用于焊接LED灯珠的锡膏焊接层。

在本技术方案中，线路层采用印刷的导电油墨，所述导电油墨含有30%-70%的合金粉末、2%-10%的苯胺、5%-20%的松香酯、0.01%-0.1%的氟素介面活性剂、50%-30%的醇类溶剂、1%-2%的导电碳黑、2%-10%的硬脂酸。导电油墨印刷成线路层采用注射法、丝网印刷法、模板印刷法中的一种。

在一实施例中，散热层与绝缘层为一体结构，采用陶瓷材料、或有机高分子材料或金属盐复合材料制成。

在另一实施例中，散热层采用金属制成。绝缘层采用印刷的绝缘油墨制成，所述绝缘油墨采用环氧树脂、三聚氰胺树脂、硅溶胶、有机硅树脂中的一种；绝缘油墨采用的导热填料为氮化铝、氮化硼、氧化镁、a-氧化铝、氧化锌及其混合物的一种；绝缘层含有30%-70%的导热填料、5%-10%的树脂、0.01%-0.1%的氟素介面活性剂、50%-30%的醇/醚类溶剂、0.5%-1%的气相二氧化硅。绝缘油墨的成膜方式为静电喷涂、丝网印刷、喷涂中的一种。

本发明所提出的铝基板的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：散热层成型；

步骤2：制作导电油墨和绝缘油墨，绝缘油墨经120度～220度烧结成绝缘层；导电油墨经220度～380度烧结成线路层；

步骤3：将制作好的绝缘油墨通过采用静电喷涂、或丝网印刷、或喷涂的方式在金属散热层的表面成膜；再将导电油墨通过注射法（Dispensing）、丝网印刷法（Screen Printing）、模板印刷法（Stencil Printing）等方式印刷在绝缘油墨上，使得线路层、绝缘层与散热层集成在一起。

本发明采用“散热型材”，“导热硅胶垫片/硅脂”，“铝基板”三合为一的制备工艺制成的铝基板可以采用表面贴装技术（SMT），铝基板的结构比现有技术要简化很多，使得其对LED灯珠的散热处理方面有着更卓越的效果，可以有效降低LED灯珠工作时的温度，提供产品的功率密度和可靠性，延长了产品的使用寿命，使得大功率LED可以不受温度限制得以广泛应用，本发明的铝基板体积也进一步缩小，降低了硬件及装配成本。

附图说明

图1是现有技术的剖视图；

图2是现有技术的剖面结构表；

图3是本发明第一实施例的剖面结构表；

图4是本发明的第二实施例的剖面表。

具体实施方式

下面结合符合详细描述本发明的具体实施例，以下的具体实施例仅用以举例说明本发明的构思，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

本发明提供的技术方案是通过印刷的方式在散热层上直接形成绝缘层和线路层，线路层上还设有锡膏焊接层，可以用来焊接LED灯珠，这样形成的铝基板，可以很好地对LED灯珠进行散热。

下面以横切面来介绍现有技术与本发明的区别。

如图2所示，现有技术中由于铝基板的结构做得比较复杂，LED灯珠的热量要经过至少6层才能散发至空气中，导致LED灯珠的工作温度过高，表1是现有的安装了LED灯珠的铝基板的剖面结构表。

如图3所示，在本发明的第一实施例中，其剖面结构图如下表2所示，散热层采用金属型材制成，可以采用铝或者铝合金等散热性能较好的金属材料，线路层采用印刷的导电油墨，针对不同的产品需求, 导电油墨可以按选用的金属分为“纯锡系统”、“锡铜复合系统”和“锡银复合系统”。导电油墨的生产工艺为：按照材料的特性，分次投料，通过真空双行星搅拌机分散至要求的细度即成。导电油墨的配方中含有30%-70%的合金粉末、2%-10%的苯胺、5%-20%的松香酯、0.01%-0.1%的氟素介面活性剂、50%-30%的醇类溶剂、1%-2%的导电碳黑、2%-10%的硬脂酸。导电油墨印刷成线路层可以采用注射法（Dispensing）、丝网印刷法（Screen Printing）、模板印刷法（Stencil Printing）中的一种。

在第一实施例中，绝缘层采用印刷的绝缘油墨制成，绝缘油墨可以采用环氧树脂、三聚氰胺树脂、硅溶胶、有机硅树脂中的一种；绝缘油墨采用的导热填料为氮化铝、氮化硼、氧化镁、a-氧化铝、氧化锌及其混合物的一种；绝缘油墨的配方中含有30%-70%的导热填料、5%-10%的树脂、0.01%-0.1%的氟素介面活性剂、50%-30%的醇/醚类溶剂、0.5%-1%的气相二氧化硅。针对不同产品的需求，绝缘油墨的成膜方式可以采用静电喷涂、丝网印刷、喷涂中的一种。

因此，在本发明的第一实施例中，LED灯珠的热量仅需经过4层就可以将工作时的热量散发到空气中，散热效果更好。

如图4所示，在本发明的第二实施例中，散热层与绝缘层为一体结构，即两者为一个部件，该散热层与绝缘层采用陶瓷材料、或有机高分子材料或金属盐复合材料制成，可以达到既能绝缘又能很好散热的效果。其线路层与第一实施例的结构及配方相同，在第二实施例中，LED灯珠所产生的热量只需要经过三层就可以传递到空气中，散热性能更加显著。

本发明的铝基板制备过程为：首先散热层成型；其次，制作导电油墨和绝缘油墨，导电油墨和绝缘油墨分别按照材料的特性，分次投料，通过真空双行星搅拌机分散至要求的细度，绝缘油墨经120度～220度烧结成绝缘层；导电油墨经220度～380度烧结成线路层；然后将制作好的绝缘油墨通过采用静电喷涂、或丝网印刷、或喷涂的方式在金属散热层的表面成膜；再将导电油墨通过注射法（Dispensing）、丝网印刷法（Screen Printing）、模板印刷法（Stencil Printing）等方式印刷在绝缘油墨上，使得线路层、绝缘层与散热层集成在一起。

本发明通过将现有技术中的“散热型材”、“导热硅胶垫片/硅脂”、“铝基板”三合为一的工艺。解决了现有技术中必须通过“热硅胶垫片/硅脂”来传递热量、导致严重影响影响散热效率的问题。并且本发明的铝基板不需要进行经过“酸蚀刻”和“碱洗”，制作过程中不会产生废水污染环境。

Claims (8)

1. 一种铝基板，其特征在于，包括一散热层、通过印刷的方式在所述散热层上直接形成的绝缘层与线路层、设于线路层上用于焊接LED灯珠的锡膏焊接层。

2. 如权利要求1所述的铝基板，其特征在于，所述线路层采用印刷的导电油墨，所述导电油墨含有30%-70%的合金粉末、2%-10%的苯胺、5%-20%的松香酯、0.01%-0.1%的氟素介面活性剂、50%-30%的醇类溶剂、1%-2%的导电碳黑、2%-10%的硬脂酸。

3. 如权利要求2所述的铝基板，其特征在于，所述导电油墨印刷成线路层采用注射法、丝网印刷法、模板印刷法中的一种。

4. 如权利要求3所述的铝基板，其特征在于，所述散热层与绝缘层为一体结构，采用陶瓷材料、或有机高分子材料或金属盐复合材料制成。

5. 如权利要求3所述的铝基板，其特征在于，所述散热层采用金属制成。

6. 如权利要求5所述的铝基板，其特征在于，所述绝缘层采用印刷的绝缘油墨制成，所述绝缘油墨采用环氧树脂、三聚氰胺树脂、硅溶胶、有机硅树脂中的一种；

所述绝缘油墨采用的导热填料为氮化铝、氮化硼、氧化镁、a-氧化铝、氧化锌及其混合物的一种；

所述绝缘层含有30%-70%的导热填料、5%-10%的树脂、0.01%-0.1%的氟素介面活性剂、50%-30%的醇/醚类溶剂、0.5%-1%的气相二氧化硅。

7. 如权利要求6所述的铝基板，其特征在于，所述绝缘油墨的成膜方式为静电喷涂、丝网印刷、喷涂中的一种。

8. 一种铝基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：散热层成型；

步骤2：制作导电油墨和绝缘油墨，绝缘油墨经120度～220度烧结成绝缘层；导电油墨经220度～380度烧结成线路层；

步骤3：将制作好的绝缘油墨通过采用静电喷涂、或丝网印刷、或喷涂的方式在金属散热层的表面成膜；再将导电油墨通过注射法（Dispensing）、丝网印刷法（Screen Printing）、模板印刷法（Stencil Printing）等方式印刷在绝缘油墨上，使得线路层、绝缘层与散热层集成在一起。