本发明属于材料制造技术领域，具体涉及一种led散热基材表面无粘胶超导热复合涂层、大功率led用散热基板及其制备方法。
背景技术：
led光源在长寿命服役期内散热性能至关重要。通常散热基板散热性能良好的金属基板、起到粘接和绝缘导热功能的绝缘层以及可承载大电流并易于器件装配和连接的线路层此三部分组成。因常见的铝合金具有良好的导热性和机械加工性能，通常led行业中以铝基板为主。当前，led行业中的散热铝基板的截面结构中主要包含铝合金板基材、起绝缘导热和粘接作用的约百微米厚并掺杂导热金属颗粒的绝缘粘胶层以及可承载大电流并易于器件装配和连接的轧制铜层三部分组成。
当前，随led行业的大功率化发展趋势发展，对于散热基板的服役性能提出了更加苛刻的要求。传统铝基板中起绝缘导热和粘接作用的约百微米厚并掺杂导热金属颗粒的绝缘粘胶层因胶的刷、涂工艺限制已无厚度上的下降空间；但，该厚度正是led光源热量散出的必须通道。因此，开发一种可替代或超越当前绝缘层作用，并大幅降低绝缘层厚度的、可适用于大功率led散热所用的新型led铝基板尤为重要。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无需绝缘胶、传热距离短、导热系数高、散热能力强的led散热基板，还相应提供一种生产流程短、工艺成本低的上述led散热基板的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种led散热基材表面无粘胶超导热复合涂层，包括覆盖在基材层上的导热绝缘层以及覆盖在导热绝缘层上的电路层，其特征在于，所述导热绝缘层为类金刚石碳膜层，所述电路层为纯铜层。
优选的，所述所述类金刚石碳膜层的厚度为15μm～50μm，所述纯铜层的厚度为15μm～40μm。
优选的，所述纯铜层全覆盖于类金刚石碳膜层表面或局部覆盖于类金刚石碳膜层表面。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种led散热基板，包括基材层、以及覆盖在基材层上的上述的led散热基材表面无粘胶超导热复合涂层。
优选的，所述基材层为金属基层。
优选的，所述金属基层为铝基层，所述铝基层材质为1000系、5000系和6000系铝合金中的一种。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的led散热基板的制备方法，包括以下步骤：
(1)以碳靶材为蒸发源，以氩气和烷烃类气体的混合气体为工作气体，在真空条件下采用离子镀工艺在基材层表面沉积一层类金刚石碳膜层；
(2)以铜靶材为蒸发源，以氩气为工作气体，在真空条件下采用离子镀工艺在类金刚石碳膜层表面沉积一层纯铜层。
优选的，所述步骤(1)中，工作气压为1.0×10-1pa～9.5×10-1pa，所述烷烃类气体分压≤80％。
优选的，所述步骤(1)中，碳靶材的功率密度为0.005a/cm2～0.5a/cm2，沉积时间为60min～300min。
优选的，所述步骤(2)中，工作气压为1.0×10-1pa～9.5×10-1pa，铜靶材的功率密度调控在0.1a/cm2～0.5a/cm2，沉积时间为20min～120min。
优选的，镀膜前，通过驱动装置将固定于工装架上的基层送至离子镀设备的真空腔室中；所述工装架在镀膜过程中保持速度为1mm/min～500mm/min的直线运动，控制工装架上基材与各个靶材之间的距离为20mm～120mm；所述真空腔室的本底真空度不大于6.0×10-3pa。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的led散热基板，采用物理气相沉积方法在铝基层表面沉积较薄的类金刚石碳膜(dlc)层，以替代原有绝缘粘胶层，实现了无粘胶成型led散热基板，在绝缘性能不降低的同时，可大幅提高该层的导热能力并显著缩短传热路径；并采用物理气相沉积方法制备的纯铜层替代原有载流导热轧制铜层，简化生产工艺的同时也会降低生产成本。因此，本发明方法处理后铝基板具有无需绝缘胶、生产流程短、制备成本低、传热距离短、导热系数高、散热能力强等的特性，可满足大功率led长寿命服役期之要求。
附图说明
图1为实施例5制备的led散热基板的截面微观形貌图。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1～6使用的镀膜设备为连续式离子镀膜机，该离子镀设备的真空腔室包括至少两个工作真空腔室以及连接在所述工作真空腔室两侧的多个辅助真空腔室，所述两个工作真空腔室内分别设置有高纯固体碳靶材和铜靶材并可通入各类工作气体，贯通整个真空腔室水平设置有工装架，所述工装架上连接有驱动装置。
实施例1：
本发明大功率led用散热基板的制备方法，通过离子镀工艺在基材表面沉积无粘胶超导热复合涂层，具体包括以下步骤：
步骤1：选取1000系铝合金为铝基板基材，对基材进行前清洗处理；
步骤2：将步骤1前清洗处理后的基材放置于工装架上，通过驱动装置将基材送至离子镀设备的真空腔室中；该工装架在无粘胶超导热复合涂层制备过程中保持速度为10mm/min的直线运动，控制工装架上基体与各个靶材之间的距离为30mm；对整个真空腔室进行抽真空，使工作真空腔室的本底真空度不大于6.0×10-3pa。
步骤3：在led用铝基板表面沉积dlc绝缘层
将工作真空腔室中持续通入氩气和烷烃类(ch4)的混合气体，其中，烷烃类气体分压为80％，并保证工作真空腔室的工作气压为1.0×10-1pa；
将碳靶材的功率密度调控在0.45a/cm2的范围内，沉积时间为270min。
步骤4：在dlc绝缘层表面沉积纯铜载流导热层
将工作真空腔室中持续通入氩气作为工作气体，并保证工作真空腔室的工作气压为1.0×10-1pa；此步骤中先启用基材同步遮挡装置后再开启等离子体电源，以实现dlc绝缘层表面的局部镀铜工艺。
将铜靶材的功率密度调控在0.4a/cm2的范围内，沉积时间为120min。
本实施例制备的铝基材表面的无粘胶超导热复合涂层(dlc绝缘层+纯铜载流导热层)总厚度为88μm，其中dlc绝缘层厚度为48μm，纯铜载流导热层厚度为40μm。
实施例2：
本发明大功率led用散热基板的制备方法，通过离子镀工艺在基材表面沉积无粘胶超导热复合涂层，具体包括以下步骤：
步骤1：选取1000系铝合金为铝基板基材，对基材进行前清洗处理；
步骤2：将步骤1前清洗处理后的基材放置于工装架上，通过驱动装置将基材送至离子镀设备的真空腔室中；该工装架在无粘胶超导热复合涂层制备过程中保持速度为80mm/min的直线运动，控制工装架上基体与各个靶材之间的距离为45mm；对整个真空腔室进行抽真空，使工作真空腔室的本底真空度不大于6.0×10-3pa。
步骤3：在led用铝基板表面沉积dlc绝缘层
将工作真空腔室中持续通入氩气和烷烃类(c2h6)的混合气体，其中，烷烃类气体分压为20％，并保证工作真空腔室的工作气压为1.8×10-1pa；
将碳靶材的功率密度调控在0.35a/cm2的范围内，沉积时间为220min。
步骤4：在dlc绝缘层表面沉积纯铜载流导热层
将工作真空腔室中持续通入氩气作为工作气体，并保证工作真空腔室的工作气压为1.8×10-1pa；
将铜靶材的功率密度调控在0.5a/cm2的范围内，沉积时间为80min。
本实施例制备的铝基材表面的无粘胶超导热复合涂层(dlc绝缘层+纯铜载流导热层)总厚度为69μm，其中dlc绝缘层厚度为31μm，纯铜载流导热层厚度为38μm。
实施例3：
本发明大功率led用散热基板的制备方法，通过离子镀工艺在基材表面沉积无粘胶超导热复合涂层，具体包括以下步骤：
步骤1：选取5000系铝合金为铝基板基材，对基材进行前清洗处理；
步骤2：将步骤1前清洗处理后的基材放置于工装架上，通过驱动装置将基材送至离子镀设备的真空腔室中；该工装架在无粘胶超导热复合涂层制备过程中保持速度为200mm/min的直线运动，控制工装架上基体与各个靶材之间的距离为55mm；对整个真空腔室进行抽真空，使工作真空腔室的本底真空度不大于6.0×10-3pa。
步骤3：在led用铝基板表面沉积dlc绝缘层
将工作真空腔室中持续通入氩气和烷烃类(c3h8)的混合气体，其中，烷烃类气体分压为35％，并保证工作真空腔室的工作气压为9.0×10-1pa；
将碳靶材的功率密度调控在0.15a/cm2的范围内，沉积时间为220min。
步骤4：在dlc绝缘层表面沉积纯铜载流导热层
将工作真空腔室中持续通入氩气作为工作气体，并保证工作真空腔室的工作气压为9.0×10-1pa；此步骤中先启用基材同步遮挡装置后再开启等离子体电源，以实现dlc绝缘层表面的局部镀铜工艺。
将铜靶材的功率密度调控在0.1a/cm2的范围内，沉积时间为110min。
本实施例制备的铝基材表面的无粘胶超导热复合涂层(dlc绝缘层+纯铜载流导热层)总厚度为52μm，其中dlc绝缘层厚度为28μm，纯铜载流导热层厚度为24μm。
实施例4：
本发明大功率led用散热基板的制备方法，通过离子镀工艺在基材表面沉积无粘胶超导热复合涂层，具体包括以下步骤：
步骤1：选取5000系铝合金为铝基板基材，对基材进行前清洗处理；
步骤2：将步骤1前清洗处理后的基材放置于工装架上，通过驱动装置将基材送至离子镀设备的真空腔室中；该工装架在无粘胶超导热复合涂层制备过程中保持速度为200mm/min的直线运动，控制工装架上基体与各个靶材之间的距离为65mm；对整个真空腔室进行抽真空，使工作真空腔室的本底真空度不大于6.0×10-3pa。
步骤3：在led用铝基板表面沉积dlc绝缘层
将工作真空腔室中持续通入氩气和烷烃类(c3h8)的混合气体，其中，烷烃类气体分压为40％，并保证工作真空腔室的工作气压为3.0×10-1pa；
将碳靶材的功率密度调控在0.35a/cm2的范围内，沉积时间为150min。
步骤4：在dlc绝缘层表面沉积纯铜载流导热层
将工作真空腔室中持续通入氩气作为工作气体，并保证工作真空腔室的工作气压为3.0×10-1pa；
将铜靶材的功率密度调控在0.15a/cm2的范围内，沉积时间为60min。
本实施例制备的铝基材表面的无粘胶超导热复合涂层(dlc绝缘层+纯铜载流导热层)总厚度为43μm，其中dlc绝缘层厚度为22μm，纯铜载流导热层厚度为21μm。
实施例5：
本发明大功率led用散热基板的制备方法，通过离子镀工艺在基材表面沉积无粘胶超导热复合涂层，具体包括以下步骤：
步骤1：选取6000系铝合金为铝基板基材，对基材进行前清洗处理；
步骤2：将步骤1前清洗处理后的基材放置于工装架上，通过驱动装置将基材送至离子镀设备的真空腔室中；该工装架在无粘胶超导热复合涂层制备过程中保持速度为400mm/min的直线运动，控制工装架上基体与各个靶材之间的距离为120mm；对整个真空腔室进行抽真空，使工作真空腔室的本底真空度不大于6.0×10-3pa。
步骤3：在led用铝基板表面沉积dlc绝缘层
将工作真空腔室中持续通入氩气和烷烃类(c2h6)的混合气体，其中，烷烃类气体分压为50％，并保证工作真空腔室的工作气压为4.0×10-1pa；
将碳靶材的功率密度调控在0.33a/cm2的范围内，沉积时间为90min。
步骤4：在dlc绝缘层表面沉积纯铜载流导热层
将工作真空腔室中持续通入氩气作为工作气体，并保证工作真空腔室的工作气压为4.0×10-1pa；此步骤中先启用基材同步遮挡装置后再开启等离子体电源，以实现dlc绝缘层表面的局部镀铜工艺。
将铜靶材的功率密度调控在0.25a/cm2的范围内，沉积时间为40min。
本实施例制备的铝基材表面的无粘胶超导热复合涂层(dlc绝缘层+纯铜载流导热层)总厚度为31μm，其中dlc绝缘层厚度为16μm，纯铜载流导热层厚度为15μm。
本实施例制备的铝基材表面的无粘胶超导热复合涂层的截面形貌如图1所示，从该图中可看出，该复合涂层由dlc绝缘层和纯铜载流导热层两部分组成，复合涂层总厚度为31μm；复合涂层截面形貌整体致密，未看到孔洞等缺陷，同时涂层与基体结合良好。
实施例6：
本发明大功率led用散热基板的制备方法，通过离子镀工艺在基材表面沉积无粘胶超导热复合涂层，具体包括以下步骤：
步骤1：选取6000系铝合金为铝基板基材，对基材进行前清洗处理；
步骤2：将步骤1前清洗处理后的基材放置于工装架上，通过驱动装置将基材送至离子镀设备的真空腔室中；该工装架在无粘胶超导热复合涂层制备过程中保持速度为480mm/min的直线运动，控制工装架上基体与各个靶材之间的距离为95mm；对整个真空腔室进行抽真空，使工作真空腔室的本底真空度不大于6.0×10-3pa。
步骤3：在led用铝基材表面沉积dlc绝缘层
将工作真空腔室中持续通入氩气和烷烃类(ch4)的混合气体，其中，烷烃类气体分压为60％，并保证工作真空腔室的工作气压为4.8×10-1pa；
将碳靶材的功率密度调控在0.28a/cm2的范围内，沉积时间为110min。
步骤4：在dlc绝缘层表面沉积纯铜载流导热层
将工作真空腔室中持续通入氩气作为工作气体，并保证工作真空腔室的工作气压为4.8×10-1pa；
将铜靶材的功率密度调控在0.16a/cm2的范围内，沉积时间为55min。
本实施例制备的铝基材表面的无粘胶超导热复合涂层(dlc绝缘层+纯铜载流导热层)总厚度为35μm，其中dlc绝缘层厚度为17μm，纯铜载流导热层厚度为18μm。
本发明制备的led散热基板具有无需绝缘胶、生产流程短、制备成本低、传热距离短、导热系数高、散热能力强等的特性，可满足大功率led长寿命服役期之要求。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。