一種led用陶瓷散熱基板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于LED用基板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED用陶瓷散熱基板。
【背景技術(shù)】
[0002] LED燈主要包括LED芯片和燈杯，通常LED芯片是用LED發(fā)光晶片以打金線、共晶 或覆晶的方式連接在散熱基板上形成的，再將LED芯片固定在系統(tǒng)的電路板上，散熱基板 扮演著散熱、導(dǎo)電、絕緣三重角色，現(xiàn)有的散熱基板主要是金屬基板，但是這類金屬基板連 接LED發(fā)光晶片的技術(shù)存在著散熱性差、絕緣性差的弊端。
[0003] 隨著LED照明的需求日趨迫切，大功率LED的散熱問題益發(fā)受到重視（過高的溫 度會(huì)導(dǎo)致LED發(fā)光效率衰減）；LED使用所產(chǎn)生的廢熱若無法有效散出，則會(huì)對(duì)LED的壽命 造成致命性的影響?，F(xiàn)階段較普遍的陶瓷散熱基板有4種：直接覆銅陶瓷板（DBC)、直接鍍 銅基板（DPC)、高溫共燒多層陶瓷基板（HTCC)和低溫共燒多層陶瓷基板（LTCC)。而如何設(shè) 計(jì)一種性能優(yōu)越尤其是散熱性能好的LED陶瓷基板是研究的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)【背景技術(shù)】中的存在的問題而提供一種散熱性能好的LED用陶瓷散熱 基板。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案為：一種LED用陶瓷散熱基板，該陶瓷散 熱基板配料按質(zhì)量份包括：氧化鋁粉40~55份、氮化鋁20~40份、三聚氰胺3~8份、羥 甲基纖維素3~6份、去離子水6~10份和復(fù)合燒結(jié)助劑5~10份，其中所述的復(fù)合燒結(jié) 助劑，按質(zhì)量份，包括：硅粉40~60份、鋁粉5~10份、高嶺土粉20~30份、氟化鈣10~ 30份。
[0006] 優(yōu)選地，所述的氧化鋁粉為平均粒度1~4μπι微觀晶型呈片狀或短柱狀高溫煅燒 α-氧化鋁粉。
[0007] 本發(fā)明所述的復(fù)合燒結(jié)助劑由下述步驟制得：按質(zhì)量份，將硅粉40~60份、鋁粉 5~10份、高嶺土粉20~30份、氟化|丐10~30份分散于無水乙醇中，浸泡20min，所述娃 粉與無水乙醇的質(zhì)量體積比為lg:5mL;然后在通風(fēng)櫥中邊攪拌、邊用熱風(fēng)吹，直至無水乙 醇完全烘干而得到混合粉體，即制得復(fù)合燒結(jié)助劑。
[0008] 更優(yōu)選地，本發(fā)明的LED用陶瓷散熱基板由如下步驟制得：
[0009] 1)復(fù)合燒結(jié)助劑的制備
[0010] 按質(zhì)量份，將硅粉40~60份、鋁粉5~10份、高嶺土粉20~30份、氟化鈣10~ 30份分散于無水乙醇中，浸泡20分鐘，所述硅粉與無水乙醇的質(zhì)量體積比為lg:5mL;然后 在通風(fēng)櫥中邊攪拌、邊用熱風(fēng)吹，直至無水乙醇完全烘干而得到混合粉體，即制得復(fù)合燒結(jié) 助劑；
[0011] 2)陶瓷漿料的制備
[0012] 按質(zhì)量份，依次加入40~55份的氧化鋁粉、氮化鋁20~40份、三聚氰胺3~8 份、羥甲基纖維素3~6份、去離子水6~10份和步驟1)制得的復(fù)合燒結(jié)助劑5~10份 進(jìn)行濕法球磨，球磨2~4小時(shí)，制成可凝膠陶瓷漿料，對(duì)該陶瓷漿料進(jìn)行真空攪拌除泡；
[0013] 3)陶瓷成型
[0014] 將步驟2)制得的陶瓷漿料由模具底部壓入模具中，自然放置完成凝膠過程；取出 陶瓷坯片進(jìn)行干燥處理，放入熱壓模具中置于熱壓爐中進(jìn)行燒結(jié)壓制，再降溫冷卻得到陶 瓷基板。
[0015] 其中，步驟3)中陶瓷坯片采用至少2層層疊后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1300~ 1600°C，燒結(jié)時(shí)間2~5小時(shí)，步驟3)中對(duì)陶瓷坯片進(jìn)行干燥處理，干燥溫度為60~90°C， 干燥時(shí)間2~6小時(shí)。
[0016] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0017] (1)本發(fā)明的陶瓷基板導(dǎo)熱系數(shù)大，耐熱性能優(yōu)，抗彎強(qiáng)度高，不存在彎曲、翹曲等 現(xiàn)象。
[0018] (2)本發(fā)明通過采用合適的燒結(jié)方法和選取合適的燒結(jié)助劑，實(shí)現(xiàn)氧化鋁、氮化鋁 陶瓷燒結(jié)體的致密化，大大提高了陶瓷基板的熱導(dǎo)率。
[0019] (3)本發(fā)明的燒結(jié)助劑可形成低熔點(diǎn)的物相，實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)，降低燒成溫度，促進(jìn) 坯體的致密化。
[0020] (4)本發(fā)明配方中的三聚氰胺在高溫下可以生產(chǎn)氮化鋁和氮化碳，增加了陶瓷基 板表面的硬度和光澤度。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 1)復(fù)合燒結(jié)助劑的制備
[0024] 將硅粉40千克、鋁粉8千克、高嶺土粉22千克、氟化鈣30千克分散于200千克無 水乙醇中，浸泡20分鐘；然后在通風(fēng)櫥中邊攪拌、邊用熱風(fēng)吹，直至無水乙醇完全烘干而得 到混合粉體，即制得復(fù)合燒結(jié)助劑；
[0025] 2)陶瓷漿料的制備
[0026] 依次加入平均粒度3. 5μπι片狀微觀晶型高溫煅燒α-氧化鋁粉40千克、氮化鋁 25千克、三聚氰胺4千克、羥甲基纖維素6千克、去離子水10千克和步驟（1)制得的復(fù)合燒 結(jié)助劑10千克進(jìn)行濕法球磨，球磨2小時(shí)，制成可凝膠陶瓷漿料，對(duì)該陶瓷漿料進(jìn)行真空攪 拌除泡；
[0027] 3)陶瓷成型
[0028] 將步驟（2)制得的陶瓷漿料由模具底部壓入模具中，自然放置完成凝膠過程；取 出陶瓷坯片在溫度60°C條件下干燥12小時(shí)，然后將陶瓷坯體單片鋪撒氧化鋁粉疊2層放置 承燒板上，放入熱壓模具中置于熱壓爐中在1600°C下燒結(jié)6小時(shí)，最后降溫冷卻得到陶瓷 基板。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 1)復(fù)合燒結(jié)助劑的制備
[0031]將硅粉60千克、鋁粉10千克、高嶺土粉20千克、氟化鈣10千克分散于300千克 無水乙醇中，浸泡20分鐘；然后在通風(fēng)櫥中邊攪拌、邊用熱風(fēng)吹，直至無水乙醇完全烘干而 得到混合粉體，即制得復(fù)合燒結(jié)助劑；
[0032] 2)陶瓷漿料的制備
[0033] 依次加入平均粒度1.0ym短柱狀微觀晶型高溫煅燒α-氧化鋁粉55千克、氮化 鋁20千克、三聚氰胺8千克、羥甲基纖維素3千克、去離子水6千克和步驟（1)制得的復(fù)合 燒結(jié)助劑8千克進(jìn)行濕法球磨，球磨3小時(shí)，制成可凝膠陶瓷漿料，對(duì)該陶瓷漿料進(jìn)行真空 攪拌除泡；
[0034] 3)陶瓷成型
[0035] 將步驟（2)制得的陶瓷漿料由模具底部壓入模具中，自然放置完成凝膠過程；取 出陶瓷坯片在溫度80°C條件下干燥6小時(shí)，然后將陶瓷坯體單片鋪撒氧化鋁粉疊3層放置 承燒板上，放入熱壓模具中置于熱壓爐中在1300°C下燒結(jié)3小時(shí)，最后降溫冷卻得到陶瓷 基板。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 1)復(fù)合燒結(jié)助劑的制備
[0038] 將硅粉50千克、鋁粉5千克、高嶺土粉30千克、氟化鈣15千克分散于250千克無 水乙醇中，浸泡20分鐘；然后在通風(fēng)櫥中邊攪拌、邊用熱風(fēng)吹，直至無水乙醇完全烘干而得 到混合粉體，即制得復(fù)合燒結(jié)助劑；
[0039] 2)陶瓷漿料的制備
[0040] 依次加入平均粒度4. 0μπι片狀微觀晶型高溫煅燒α-氧化鋁粉45千克、氮化鋁 40千克、三聚氰胺3千克、羥甲基纖維素4千克、去離子水8千克和步驟（1)制得的復(fù)合燒 結(jié)助劑5千克進(jìn)行濕法球磨，球磨4小時(shí)，制成可凝膠陶瓷漿料，對(duì)該陶瓷漿料進(jìn)行真空攪 拌除泡；
[0041] 3)陶瓷成型
[0042] 將步驟（2)制得的陶瓷漿料由模具底部壓入模具中，自然放置完成凝膠過程；取 出陶瓷坯片在溫度90°C條件下干燥2小時(shí)，然后將陶瓷坯體單片鋪撒氧化鋁粉疊5層放置 承燒板上，放入熱壓模具中置于熱壓爐中在1500°C下燒結(jié)2小時(shí)，最后降溫冷卻得到陶瓷 基板。
[0043] 對(duì)實(shí)施例1~3所制得的陶瓷基板進(jìn)行檢測(cè)，性能如表1所示。
[0044] 表 1
[0045]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種LED用陶瓷散熱基板，其特征在于：該陶瓷散熱基板配料按質(zhì)量份包括：氧化 鋁粉40~55份、氮化鋁20~40份、三聚氰胺3~8份、羥甲基纖維素3~6份、去離子水 6~10份和復(fù)合燒結(jié)助劑5~10份，其中所述的復(fù)合燒結(jié)助劑，按質(zhì)量份包括：硅粉40~ 60份、鋁粉5~10份、高嶺土粉20~30份、氟化鈣10~30份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED用陶瓷散熱基板，其特征在于：所述的氧化鋁粉為 平均粒度1~4μm微觀晶型呈片狀或短柱狀高溫煅燒α-氧化鋁粉。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED用陶瓷散熱基板，其特征在于：所述的復(fù)合燒結(jié)助 劑由下述步驟制得：按質(zhì)量份，將硅粉40~60份、鋁粉5~10份、高嶺土粉20~30份、氟 化鈣10~30份分散于無水乙醇中，浸泡20min，所述硅粉與無水乙醇的質(zhì)量體積比為lg: 5mL;然后在通風(fēng)櫥中邊攪拌、邊用熱風(fēng)吹，直至無水乙醇完全烘干而得到混合粉體，即制得 復(fù)合燒結(jié)助劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED用陶瓷散熱基板，其特征在于：該陶瓷基板由如下 步驟制得： 1) 復(fù)合燒結(jié)助劑的制備 按質(zhì)量份，將硅粉40~60份、鋁粉5~10份、高嶺土粉20~30份、氟化鈣10~30 份分散于無水乙醇中，浸泡20分鐘，所述硅粉與無水乙醇的質(zhì)量體積比為lg:5mL;然后在 通風(fēng)櫥中邊攪拌、邊用熱風(fēng)吹，直至無水乙醇完全烘干而得到混合粉體，即制得復(fù)合燒結(jié)助 劑； 2) 陶瓷漿料的制備 按質(zhì)量份，依次加入40~55份的氧化鋁粉、氮化鋁20~40份、三聚氰胺3~8份、羥 甲基纖維素3~6份、去離子水6~10份和步驟1)制得的復(fù)合燒結(jié)助劑5~10份進(jìn)行濕 法球磨，球磨2~4小時(shí)，制成可凝膠陶瓷漿料，對(duì)該陶瓷漿料進(jìn)行真空攪拌除泡； 3) 陶瓷成型 將步驟2)制得的陶瓷漿料由模具底部壓入模具中，自然放置完成凝膠過程；取出陶瓷 坯片進(jìn)行干燥處理，放入熱壓模具中置于熱壓爐中進(jìn)行燒結(jié)壓制，再降溫冷卻得到陶瓷基 板。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種LED用陶瓷散熱基板，其特征在于：步驟3)中陶瓷坯片 采用至少2層層疊后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1300~1600°C，燒結(jié)時(shí)間2~5小時(shí)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種LED用陶瓷散熱基板，其特征在于：步驟3)中對(duì)陶瓷坯 片進(jìn)行干燥處理，干燥溫度為60~90°C，干燥時(shí)間2~6小時(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于陶瓷基板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED用陶瓷散熱基板。該陶瓷散熱基板配料按質(zhì)量份包括：氧化鋁粉40～55份、氮化鋁20～40份、三聚氰胺3～8份、羥甲基纖維素3～6份、去離子水6～10份和復(fù)合燒結(jié)助劑5～10份，其中所述的復(fù)合燒結(jié)助劑，按質(zhì)量份包括：硅粉40～60份、鋁粉5～10份、高嶺土粉20～30份、氟化鈣10～30份。本發(fā)明的陶瓷基板導(dǎo)熱系數(shù)大，耐熱性能優(yōu)，抗彎強(qiáng)度高，不存在彎曲、翹曲等現(xiàn)象。本發(fā)明通過采用合適的燒結(jié)方法和選取合適的燒結(jié)助劑，實(shí)現(xiàn)陶瓷燒結(jié)體的致密化，大大提高了陶瓷基板的熱導(dǎo)率。
【IPC分類】H01L33/64, H01L33/48
【公開號(hào)】CN105304795
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510736406
【發(fā)明人】左士祥, 張宇, 王永飛, 呂列超, 于樓云, 楊陽
【申請(qǐng)人】蘇州知瑞光電材料科技有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日