專利名稱：鋁合金材料及鋁合金背板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金材料及鋁合金背板的制備方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)是一種半導體固體發(fā)光器件，其利用半 導體PN結(jié)作為發(fā)光材料，可以直接將電轉(zhuǎn)換為光。當半導體PN結(jié)的兩端加上正向電壓后， 注入PN結(jié)中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接 發(fā)出顏色為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的光。LED光源由于具有高節(jié)能、壽命長、利于環(huán)保等優(yōu) 點，而成為目前研究的熱點，廣泛應(yīng)用于照明燈具中，并被認為是下一代光源。根據(jù)提供功率的大小，LED可分為大功率LED及小功率LED。通常來說，小功率LED 的額定電流都是200mA ；額定電流高于200mA的LED基本上都可以算作大功率LED。用于照明的大功率LED芯片在使用過程中將產(chǎn)生大量的熱量，如不及時將熱量散 出，將無法獲得穩(wěn)定的光輸出，并且會嚴重影響LED芯片的使用壽命。為了延長LED芯片的 使用壽命，通常需要將LED芯片封裝在背板上，通過背板將LED芯片在使用過程中產(chǎn)生的熱 量散出。并且，為了提高背板的散熱性能，通常采用導熱性能好的金屬或合金作為背板。通 過將LED芯片背面與背板焊接，制成照明產(chǎn)品。目前使用的背板的材料可以為鋁、鋁合金或者銅。然而鋁的熱傳導性能差，其熱傳 導率小于等于92W/m°C ；銅的熱傳導性能雖然很好，但是采用銅做背板的缺點是變形大，成 本高。對于鋁合金來說，現(xiàn)有的鋁合金為普通的工業(yè)鋁合金，其成分主要是Al、Si、Mg、Cu 等，并且Si和Mg的含量較高，使得其熱傳導性能差，其熱傳導率小于等于92W/m°C，且受熱 后容易變形；并且現(xiàn)有的工業(yè)鋁合金背板的制備方法通常為鍛造。所謂鍛造，是利用鍛壓機械對固態(tài)金屬施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有 一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法；由于鍛造沒有熔化的過程，不易在加工過 程中摻入雜質(zhì)，因此主要用于加工板材，即對于鋁合金來說，需先制備鋁合金固體，再利用 鍛壓機械對鋁合金固體施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀 和一定尺寸的鋁合金背板；鍛造的缺點是材料利用率低，并且可能會造成板材破裂問題，因 而制造成本高。因此，有必要對現(xiàn)有的背板材料以及背板制備方法進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金材料及鋁合金背板的制備方法，以提高背板材 料的熱傳導性能，降低LED芯片用背板的制備成本。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種鋁合金材料，該鋁合金材料由鋁合金原料制備 而成，所述鋁合金原料由以下成分組成，且各成分的重量比為
石墨烯0. 1%，碳納米管 5%，其余為Al。可選的，所述石墨烯為單層石墨片或多層石墨片或單層石墨片與多層石墨片的混 合物?？蛇x的，所述碳納米管為中空管狀碳材料，其直徑為5 200nm、長度為0. 1 IOOum0可選的，所述鋁合金材料的熱傳導率大于200W/m°C。同時，為解決上述問題，本發(fā)明還提出一種鋁合金背板的制備方法，該方法包括如 下步驟配置鋁合金原料，其中所述鋁合金原料由以下成分組成，且各成分的重量比為石 墨烯0. 1%，碳納米管 5%，其余為Al ；將所述鋁合金原料放入加熱爐中進行加熱熔化；將所述熔化后的鋁合金原料進行壓鑄成型，形成鋁合金背板。可選的，所述石墨烯為單層石墨片或多層石墨片或單層石墨片與多層石墨片的混 合物?？蛇x的，所述碳納米管為中空管狀碳材料，其直徑為5 200nm、長度為0. 1 IOOum0可選的，所述鋁合金背板的熱傳導率大于200W/m°C。本發(fā)明由于采用以上的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極 效果1)本發(fā)明提供的鋁合金材料的熱傳導性能高，散熱性能好；2)本發(fā)明提供的鋁合金材料的熱穩(wěn)定性能好，受熱后不易變形；3)本發(fā)明提供的鋁合金背板的制備方法采用壓鑄成型，材料利用率高，生產(chǎn)成本 低。


圖1為本發(fā)明實施例提供的LED芯片用鋁合金背板的制備方法的流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的鋁合金材料及鋁合金背板的制備方 法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說 明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明 本發(fā)明實施例的目的。石墨烯(Graphene)是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳 質(zhì)新材料，它是構(gòu)建其它維度碳質(zhì)材料(如零維富勒烯、三維石墨)的基本單元。石墨烯 具有優(yōu)異的電學性能和熱學性能，其室溫電子遷移率可達ISOOOcm2V-1S-1,熱傳導率可達 SOOOWnr1Ir1,并且其價格低廉、原料易得；但是由于石墨烯具有二維的片狀結(jié)構(gòu)，其在使用 過程中特別容易卷曲變形。碳納米管(CNT,Carbon Nano Tube)是一種新型碳材料，它可以看成是由石墨烯卷 成的無縫中空管體，其長度為數(shù)微米至數(shù)毫米，直徑在幾納米到幾十納米之間。由于其獨特的結(jié)構(gòu)，碳納米管在力學、電學等方面具有顯著的優(yōu)勢，其抗變形能力好。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種鋁合金材料，該鋁合金材料由鋁合金原料制備 而成，所述鋁合金原料由以下成分組成，且各成分的重量比為石墨烯ο. 1 % 1 %，碳 納米管 5%，其余為Al ；本發(fā)明提供的鋁合金材料的散熱性能好，其熱傳導率大于 200ff/m°C ；同時，本發(fā)明還提供一種鋁合金背板的制備方法，該方法將鋁合金原料放入加熱 爐中進行加熱熔化，并將所述熔化后的鋁合金原料進行壓鑄成型，形成鋁合金背板，從而提 高了原料的利用率，降低了背板的制備成本。本發(fā)明實施例提供的鋁合金材料，由鋁合金原料制備而成，所述鋁合金原料由以 下成分組成，且各成分的重量比為石墨烯0. 1%，碳納米管 5%，其余為Al。進一步地，所述石墨烯為單層石墨片或多層石墨片或單層石墨片與多層石墨片的 混合物；進一步地，所述碳納米管為中空管狀碳材料，其直徑為5 200nm、長度為0. 1 IOOum0本發(fā)明提供的鋁合金材料利用了石墨烯的優(yōu)異的熱學性能，同時也利用了碳納米 管的良好的抗變形能力，從而使得本發(fā)明提供的鋁合金材料既具有優(yōu)異的熱傳導性，使得 其散熱性能好；又具有良好的熱穩(wěn)定性能，使其受熱后不易變形。進一步地，所述鋁合金材料的熱傳導率大于200W/m°C。請參考圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的LED芯片用鋁合金背板的制備方法的流程 圖，如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的LED芯片用鋁合金背板的制備方法，包括如下步驟S101、配置鋁合金原料，其中所述鋁合金原料由以下成分組成，且各成分的重量比 為石墨烯0. 1%，碳納米管 5%，其余為Al ；使用該配方配制成的鋁合金材 料的熱穩(wěn)定性能好，受熱后不易變形。S 102、將所述鋁合金原料放入加熱爐中進行加熱熔化；S103、將所述熔化后的鋁合金原料進行壓鑄成型，形成鋁合金背板；具體地，將所 述熔化后的鋁合金原料填充至背板壓鑄模具型腔，在壓力下快速成型凝固，形成鋁合金背 板。由于壓鑄成型是直接對鋁合金原料進行熔化后，使用背板壓鑄模具型腔對熔化后的鋁 合金原料進行壓鑄成型，從而提高了原料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。進一步地，所述石墨烯為單層石墨片或多層石墨片或單層石墨片與多層石墨片的 混合物。進一步地，所述碳納米管為中空管狀碳材料，其直徑為5 200nm、長度為0. 1 IOOum0進一步地，所述鋁合金背板的材質(zhì)與上述鋁合金材料相同，因此，所述鋁合金背板 的熱傳導率大于200W/m°C，使得鋁合金背板的散熱性能好。在實際使用中，將所述鋁合金背板與LED芯片進行連接，即可制備成照明燈具。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述鋁合金背板被描述成用于LED芯片中，作為 散熱背板，然而應(yīng)該認識到，根據(jù)實際情況，所述鋁合金背板還可以應(yīng)用于其它芯片中，作 為散熱背板，例如用于有機發(fā)光二極管(OLED，Organic LightEmitting Diode)芯片的散熱 背板。
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綜上所述，本發(fā)明提供了一種鋁合金材料，該鋁合金材料由鋁合金原料制備而成， 所述鋁合金原料由以下成分組成，且各成分的重量比為石墨烯0. 1%，碳納米管
5%，其余為Al ；本發(fā)明提供的鋁合金材料的散熱性能好，其熱傳導率大于200W/m°C ； 同時，本發(fā)明還提供一種鋁合金背板的制備方法，該方法將鋁合金原料放入加熱爐中進行 加熱熔化，并將所述熔化后的鋁合金原料進行壓鑄成型，形成鋁合金背板，從而提高了原料 的利用率，降低了背板的制備成本。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神 和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之 內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金材料，該鋁合金材料由鋁合金原料制備而成，其特征在于，所述鋁合金原 料由以下成分組成，且各成分的重量比為石墨烯0. 1%，碳納米管 5%，其余為Al。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金材料，其特征在于，所述石墨烯為單層石墨片或多層石 墨片或單層石墨片與多層石墨片的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁合金材料，其特征在于，所述碳納米管為中空管狀碳材料，其 直徑為5 200nm、長度為0. 1 lOOum。
4.如權(quán)利要求1所述的鋁合金材料，其特征在于，所述鋁合金材料的熱傳導率大于 200ff/m°C。
5.一種鋁合金背板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟配置鋁合金原料，其中所述鋁合金原料由以下成分組成，且各成分的重量比為石墨 烯0. 1%，碳納米管 5%，其余為Al ；將所述鋁合金原料放入加熱爐中進行加熱熔化；將所述熔化后的鋁合金原料進行壓鑄成型，形成鋁合金背板。
6.如權(quán)利要求5所述的鋁合金背板的制備方法，其特征在于，所述石墨烯為單層石墨 片或多層石墨片或單層石墨片與多層石墨片的混合物。
7.如權(quán)利要求5所述的鋁合金背板的制備方法，其特征在于，所述碳納米管為中空管 狀碳材料，其直徑為5 200nm、長度為0. 1 lOOum。
8.如權(quán)利要求5所述的鋁合金背板的制備方法，其特征在于，所述鋁合金背板的熱傳 導率大于200W/VC。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金材料，該鋁合金材料由鋁合金原料制備而成，所述鋁合金原料由以下成分組成，且各成分的重量比為石墨烯0.1％～1％，碳納米管1％～5％，其余為Al；本發(fā)明提供的鋁合金材料的散熱性能好，其熱傳導率大于200W/m℃；同時，本發(fā)明還公開了一種鋁合金背板的制備方法，該方法將鋁合金原料放入加熱爐中進行加熱熔化，并將所述熔化后的鋁合金原料進行壓鑄成型，形成鋁合金背板，從而提高了原料的利用率，降低了背板的制備成本。
文檔編號C22C49/06GK102127721SQ20101053099
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者張汝京, 程蒙召, 肖德元, 饒青 申請人:映瑞光電科技(上海)有限公司