[发明专利]用于LED大功率照明模组的石墨基板及制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED灯领域，尤其涉及一种用于LED大功率照明模组的石墨基板及其制作工艺。

背景技术

现有技术中的LED大功率照明灯具的基板，一般多为铝基板或铜基板，来作为大功率LED光源的贴装电路载板及作为光源的散热传导。此铝基板或铜基板实际上算是均温板，把热源均温掉，再传导到基板背面的其它加装的散热器上。基板主要的功能之一是电路，另一个最重要的功能是散热。

目前的基板材料主要以铝、铜为主。铜的导热系数是铝的约1.8倍(AL导热系数：200W/m*K，Cu导热系数：380W/m*K)，密度则约是3倍(AL密度：2.7g/cm³，Cu密度：8.9g/cm³)，换句话说，同样体积、面(材积)的散热片，铜的重量是铝的3倍。以铜为材料用作LED照明模组散热基板，虽然热传导高，但是成本高，少有散热基板采用铜材料。

以铝或铜为材料制作而成的基板，分别比同样尺寸的石墨为材料的基板要重30％和80％，重量较重，在运输和安装过程中会造成较大的负担。

以铝或铜为材料制作而成的基板，传热方式是向所有方向传热效率相同，但由于高接触阻力，它们不能有效地进行组分之间传热。

金属铝或铜价格在市场上一直居高不下，对于LED灯加工制造业，技术已不是企业的核心竞争力，成本成为制约许多企业的瓶颈。

高热量积聚的LED灯迫切需求导热系数高的材料提供散热，而金属基板无法满足其需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供了一种以石墨为材料制作而成的LED大功率照明模组的石墨基板及其制作工艺。

为实现上述目的，本发明通过以下方案来实现：所述的用于LED大功率照明模组的石墨基板包括高导热石墨基层、导热绝缘层、电路层；所述的导热石墨基层采用WT70％的微细石墨粉、WT5％的铜粉、WT5％的铝粉、WT14％的硅烷偶联剂、WT6％的钛酸酯偶联剂在1000℃-1200℃的高温条件下烧结得到石墨组合物，将石墨组合物通过石墨卷材生产设备制成高导热石墨片状基材；所述的导热绝缘层采用的材料为陶瓷填充聚合物；所述的电路层使用厚度为35um-280um的铜箔通过PCB印刷线路板工艺制成电路层。

进一步的，所述的高导热石墨基层置于底层，导热绝缘层置于中间层，电路层置于顶层。

进一步的，所述的高导热石墨基层可作线路板基材使用。

进一步的，所述的导热绝缘层具有导热，使上层电路绝缘的作用。

进一步的，所述的电路层能过载大电流、贴装大功率LED单颗光源。

进一步的，所述的高导热石墨基层厚度为5mm。

进一步的，所述的导热绝缘层厚度为0.3mm-0.8mm之间。

进一步的，所述的电路层厚度约0.6mm。

为实现上述目的，本发明还给出了用于LED大功率照明模组的石墨基板的制造工艺，该制造工艺包括以下步骤和条件：

(1)酸处理：将含碳量在99％以上的磨细石墨粉(粒径≤0.9mm)放入由硫酸与双氧水混合而成的酸处理液(酸处理液，硫酸∶双氧水＝30％∶70％，重量比)中，在100±5℃的高温环境下浸泡120分钟；

(2)水洗：将经过酸处理的石墨粉水洗到PH＝5-6.5；

(3)高温膨化：将经过水洗的石墨粉放入石墨膨化炉中，在800-1000℃的条件下高温膨化4小时，再缓慢冷却至室温；

(4)混料：将高温所得的石墨粉取70％，添加5％的铜粉、5％的铝粉、14％的硅烷偶联剂、6％的钛酸酯偶联剂，机械混合15-20分钟，再热混捏15-20分钟(温度：80±5℃)，制作成糊料；

(5)破碎：将所得糊料冷却、破碎，将破碎的石墨化合物放入石墨膨化炉中，在1000-1200℃的条件下高温膨化1小时，再缓慢冷却至室温；

(6)模压：将再膨化后的石墨化合物装入模具或通过石墨卷材机制成厚度为5MM石墨片状基材；

(7)镀铝：将所得的石墨片状基材的表面使用电镀或喷镀镀上5-15um的铝层，以上为制作导热石墨基层的工艺；

(8)制作导热绝缘层：在铝镀后的石墨基材表面粘贴绝缘层，绝缘层材料为高导热、高绝缘的陶瓷粉末填充而成的聚合物(主要是环氧树脂)所构成，这样的绝缘层具有良好的热传导性能(导热系数高达2.0/m-K)，绝缘层具有很高的绝缘强度、良好的粘接性能；

(9)覆铜箔层压板：将含铜箔(厚度为35um-280um)的酚荃树脂覆盖在绝缘层上；