[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

说明书

本发明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。本发明解决了现有技术既无法独立评估铝基板表面微弧氧化膜厚度对微弧氧化膜热阻的影响，又没有确定微弧氧化膜最小临界厚度的问题。

技术领域

本发明涉及电子封装领域的检测技术，具体涉及一种定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法。

背景技术

在航天用LED器件的使用过程中，输入的大量电能将转化为热能并在LED器件内部积聚，引起LED器件结温显著升高，进而降低LED器件的发光效率、使用寿命和光通量。选择散热性能优良、机械结构稳定的封装基板，不仅可显著提高LED器件的散热效率，还可保持LED封装结构的安全性和可靠性，避免了安装外部散热装置带来的安全隐患。目前，国内外主要采用环氧树脂覆铜板、高导热陶瓷板、金属基覆铜板等作为大功率LED器件的散热基板。其中，环氧树脂覆铜板尽管具有成本低廉、易加工的优点，但热导率较低的环氧树脂无法满足高功率LED的散热需求。Al₂O₃和AlN等高导热陶瓷板尽管具有较优的导热性能，但加工工艺要求较高，无法制造复杂结构的基板，限制了其应用范围。金属基覆铜板是LED器件中使用最广泛的散热基板，但需在这类基板的金属基材与表面覆铜层之间插入高分子绝缘材料，防止金属基材与覆铜层电路间发生短路。然而，大部分高分子绝缘材料热导率较低，这使得金属基覆铜板整体热阻显著增大，限制了其发展。采用微弧氧化技术可在金属基材表面生长一层绝缘性能优异的陶瓷氧化膜，这种微弧氧化膜的热导率显著优于传统高分子绝缘材料。因此，具有微弧氧化膜的金属基板有望替代传统金属基覆铜板，来作为LED器件的散热基板。

传统热阻测试方法已分析了具有微弧氧化膜的铝合金基板对LED器件整体散热效率的影响：当铝合金基板表面的微弧氧化膜厚度不断减小时，采用该类基板封装的LED器件整体结壳热阻不断减小，器件整体散热效率不断提高。然而，传统热阻测试方法只能评估微弧氧化膜厚度变化对LED器件整体结壳热阻的影响，难以排除LED芯片、焊料、铝合金基材厚度的不一致性对LED器件整体结壳热阻的影响，无法独立评估微弧氧化膜厚度对微弧氧化膜热阻的影响。另一方面，微弧氧化膜厚度减小过程中，铝合金基板的绝缘性能会不断降低，造成LED器件存在发生短路失效的隐患。传统技术并没有考虑微弧氧化膜厚度过小时对LED器件安全性的影响，没有确定微弧氧化膜的最小临界厚度。只有综合评估微弧氧化膜厚度、微弧氧化膜热阻和铝基板绝缘性能的对应关系，确定铝基板表面微弧氧化膜的最小临界厚度，才能在LED器件封装过程中安全有效地使用具有微弧氧化膜的铝合金基板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，解决现有技术既无法独立评估铝基板表面微弧氧化膜厚度对微弧氧化膜热阻的影响，又没有确定微弧氧化膜最小临界厚度的问题。

为了达到上述的目的，本发明提供一种定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法包括：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。

上述定量评估铝基板表面微弧氧化膜散热性和绝缘性的方法，其中，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。