[发明专利]定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法

权利要求书

1.定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，包括：制备微弧氧化膜厚度不同的铝合金基板作为标定基板；表征铝合金基板表面微弧氧化膜厚度与铝合金基板绝缘性能的关系；在各标定基板上封装LED芯片制得标定样品；采用瞬态热阻法测试各标定样品的热阻；根据微分函数曲线确定微弧氧化膜厚度与微弧氧化膜热阻的独立关系；根据微弧氧化膜厚度、微弧氧化膜热阻和铝合金基板绝缘性能的关系，判定微弧氧化膜的安全厚度范围。

2.如权利要求1所述的定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，所述标定基板包含铝合金基材，该铝合金基材一表面上设有微弧氧化膜；各标定基板的微弧氧化膜厚度不同，各标定基板的铝合金基材的厚度相同。

3.如权利要求1所述的定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，所述表征铝合金基板表面微弧氧化膜厚度与铝合金基板绝缘性能的关系包括：标定各标定基板微弧氧化膜的厚度；检测各标定基板的击穿电压，确定微弧氧化膜厚度与铝合金基板绝缘性能的关系。

4.如权利要求3所述的定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，随着微弧氧化膜厚度增大，铝合金基板的击穿电压增大，铝合金基板的耐绝缘性能不断增强；然而，随着微弧氧化膜厚度不断增大，击穿电压增加的幅度不断减缓；在10μm～20μm厚度范围内铝合金基板的耐绝缘性能增强效果最明显。

5.如权利要求1所述的定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，所述采用瞬态热阻法测试各标定样品的热阻包括：

测试每个标定样品的温度敏感参数K系数；

监测标定样品PN结电压降，通过数学变换得到标定样品的微分函数曲线，提取热阻参数。

6.如权利要求5所述的定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，在标定样品中，LED芯片采用锡铅焊料焊接在标定基板的微弧氧化膜上；在标定样品的铝合金基材底部涂覆导热硅脂后，将标定样品固定到恒温散热Cu块冷板上，采用瞬态热阻测试电路监测标定样品PN结电压降，获取标定样品的PN结电压降曲线；利用K系数将PN结电压降曲线转化为瞬态降温曲线；通过数学变换将瞬态降温曲线转换为微分函数曲线；

标定样品的微分函数曲线，横坐标为热阻值，纵坐标为热容值；原点到第一主波峰所对应的横坐标热阻值代表LED芯片热阻；第一主波峰到第二主波峰所对应的横坐标热阻值代表锡铅焊料热阻；第二主波峰到第三主波峰所对应的横坐标热阻值代表微弧氧化膜热阻；第三主波峰到微分函数曲线最右端对应的横坐标热阻值代表铝合金基材、导热硅脂和恒温散热Cu块冷板热阻之和；原点到微分函数曲线最右端对应的横坐标热阻值代表该标定样品的总热阻。

7.如权利要求1所述的定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，所述根据微分函数曲线确定微弧氧化膜厚度与微弧氧化膜热阻的独立关系包括：

叠加各标定样品的微分函数曲线，不同微弧氧化膜厚度的标定样品对应的LED芯片热阻相同；对应的锡铅焊料热阻相同；对应的微弧氧化膜热阻不同，随着微弧氧化膜厚度增大，微弧氧化膜热阻增大，50μm～100μm范围内微弧氧化膜热阻的增长幅度大于10μm～50μm范围内微弧氧化膜热阻的增长幅度；对应的铝合金基材、导热硅脂和散热Cu块冷板热阻之和相同；对应的标定样品总热阻不同，随着微弧氧化膜厚度增大，标定样品总热阻增大；任意两种微弧氧化膜厚度不同的标定样品，标定样品总热阻之差等于微弧氧化膜热阻之差。

8.如权利要求7所述的定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，计算各标定样品微弧氧化膜热阻相对其总热阻的热阻比例系数，若热阻比例系数u≥30％，微弧氧化膜厚度变化对总热阻的影响较大；若热阻比例系数u≤30％，微弧氧化膜厚度变化对总热阻的影响较小。

9.如权利要求1所述的定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其特征在于，所述根据微弧氧化膜厚度、微弧氧化膜热阻和铝合金基板绝缘性能的关系，判定微弧氧化膜的安全厚度范围包括：

将铝合金基板击穿电压-微弧氧化膜厚度曲线和微弧氧化膜热阻-微弧氧化膜厚度曲线叠加；微弧氧化膜厚度增大时，对应的铝合金基板击穿电压依次增大，且在10μm～20μm厚度范围内铝合金基板的耐绝缘性能增强效果最明显；对应的微弧氧化膜热阻依次增大，且在50μm～100μm厚度范围内微弧氧化膜热阻的增长幅度大于10μm～50μm厚度范围内微弧氧化膜热阻的增长幅度，铝合金基板散热性能不断恶化；在10μm～20μm厚度范围内，根据铝合金基板击穿电压的最小值j_min，结合击穿电压与微弧氧化膜厚度的对应关系，计算出最小微弧氧化膜厚度T_min；在10μm～50μm厚度范围内，根据微弧氧化膜热阻最大值y_max，结合微弧氧化膜热阻与微弧氧化膜厚度的对应关系，计算出最大微弧氧化膜厚度T_max；根据最小微弧氧化膜厚度T_min和最大微弧氧化膜厚度T_max，确定微弧氧化膜安全厚度范围。