一种大功率led散热用陶瓷基板的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于陶瓷基板技术领域，具体设及一种大功率L邸散热用陶瓷基板的制备 工艺。
【背景技术】
[0002] L邸灯主要包括LED忍片和灯杯，通常LED忍片是用LED发光晶片W打金线、共晶 或覆晶的方式连接在散热基板上形成的，再将L邸忍片固定在系统的电路板上，散热基板 扮演着散热、导电、绝缘Ξ重角色，现有的散热基板主要是金属基板，最常见的是铜质基板 和侣质基板，运两种基板的共同特点是导电性很好，但是，运类金属基板连接L邸发光晶片 的技术存在着散热性差、绝缘性差的弊端。散热性能的好坏直接影响L邸灯的使用寿命， 是因为L邸发光晶片工作时产生的光线不含紫外线和红外线，因此它的光线是不能带走热 量的，也就意味着大部分的电能W热量散发在晶片的周围，而L邸发光晶片的结溫一般在 60-75Γ之间，长时间工作累积的未能及时散发掉的热量使得灯杯内的溫度持续升高，进而 影响LED发光晶片发光，影响LED灯使用寿命。
[0003] 氧化侣陶瓷基板因其良好的热传导性能、较高的机械强度和优异的绝缘性能，成 为半导体、电子等行业应用最为广泛的无机非金属基板材料。选用陶瓷散热基板替换传统 的金属基板，在兼具机械性的基础上相对传统金属基板具有更好的导热性和绝缘性，进而 提高L邸灯的光效和使用寿命。因此，将氧化侣陶瓷基板应用在大功率高亮度LED中作为 绝缘散热基板具有非常广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种新的大功率L邸散热用陶瓷金属基板的制备工艺。 阳〇化]为了实现本发明目的而采用的技术方案为：一种大功率L邸散热用陶瓷基板的制 备工艺，其工艺步骤为：
[0006] 1)复合烧结助剂的制备
[0007] 按质量百分比，将娃粉、侣粉、高岭±粉、氣化巧分散于无水乙醇中，浸泡20分钟； 然后在通风楓中边揽拌、边用热风吹，直至无水乙醇完全烘干而得到混合粉体，即制得复合 烧结助剂；
[0008] 2)陶瓷浆料的制备
[0009] 按质量百分比，依次加入氧化侣粉、Ξ聚氯胺、径甲基纤维素、去离子水和步骤（1) 制得的复合烧结助剂进行湿法球磨，球磨2~4小时，制成可凝胶陶瓷浆料，对该陶瓷浆料 进行真空揽拌除泡；
[0010] 3)陶瓷成型
[0011] 将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出 陶瓷巧片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行烧结压制，再降溫冷却得到陶 瓷基板。
[0012] 其中，步骤1)中娃粉40%~60%、侣粉5%~10%、高岭±粉20%~30%、氣化 巧10%~30%，所述娃粉与无水乙醇的质量体积比为Ig:5血。 阳01引其中，步骤。中的氧化侣粉70%~80%、S聚氯胺3%~8%、径甲基纤维素 3%~6%、去离子水6~10%和复合烧结助剂5%~10%。
[0014] 其中，步骤3)中陶瓷巧片采用至少2层层叠后进行高溫烧结，烧结溫度为1280~ 1540°C，烧结时间2~5小时，干燥处理溫度为60~95°C，干燥时间2~12小时。
[0015] 优选地，本发明所述的氧化侣粉为平均粒度1~4μπι微观晶型呈片状或短柱状高 溫般烧α-氧化侣粉。
[0016] 本发明的有益效果如下：
[0017] (1)本发明所制得的陶瓷基板导热系数大，耐热性能优，抗弯强度高，不存在弯曲、 翅曲等现象。
[0018] (2)本发明通过采用合适的烧结方法和选取合适的烧结助剂，实现氧化侣陶瓷烧 结体的致密化，大大提高了氧化侣陶瓷的热导率。
[0019] (3)本发明的烧结助剂可形成低烙点的物相，实现液相烧结，降低烧成溫度，促进 巧体的致密化。
[0020] (4)本发明配方中的Ξ聚氯胺在高溫下可W生产氮化侣和氮化碳，增加了陶瓷基 板表面的硬度和光泽度。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。 阳0巧实施例1
[0023] 1)复合烧结助剂的制备
[0024] 将娃粉40千克、侣粉8千克、高岭±粉22千克、氣化巧30千克分散于200千克无 水乙醇中，浸泡20分钟；然后在通风楓中边揽拌、边用热风吹，直至无水乙醇完全烘干而得 到混合粉体，即制得复合烧结助剂；
[00巧]2)陶瓷浆料的制备
[00%] 依次加入平均粒度3. 5μπι片状微观晶型高溫般烧α-氧化侣粉70千克、Ξ聚氯 胺4千克、径甲基纤维素6千克、去离子水10千克和步骤（1)制得的复合烧结助剂10千克 进行湿法球磨，球磨2小时，制成可凝胶陶瓷浆料，对该陶瓷浆料进行真空揽拌除泡；
[0027] 3)陶瓷成型
[0028] 将步骤（对制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取 出陶瓷巧片在溫度6(TC条件下干燥12小时，然后将陶瓷巧体单片铺撒氧化侣粉叠2层放置 承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1280°C下烧结5小时，最后降溫冷却得到陶瓷 基板。
[0029] 实施例2
[0030] 1)复合烧结助剂的制备
[0031] 将娃粉60千克、侣粉10千克、高岭±粉20千克、氣化巧10千克分散于300千克 无水乙醇中，浸泡20分钟；然后在通风楓中边揽拌、边用热风吹，直至无水乙醇完全烘干而 得到混合粉体，即制得复合烧结助剂；
[0032] 2)陶瓷浆料的制备
[0033] 依次加入平均粒度1.0μπι短柱状微观晶型高溫般烧α-氧化侣粉75千克、Ξ聚 氯胺8千克、径甲基纤维素3千克、去离子水6千克和步骤（1)制得的复合烧结助剂8千克 进行湿法球磨，球磨3小时，制成可凝胶陶瓷浆料，对该陶瓷浆料进行真空揽拌除泡；
[0034] 3)陶瓷成型
[0035] 将步骤（对制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取 出陶瓷巧片在溫度80°C条件下干燥6小时，然后将陶瓷巧体单片铺撒氧化侣粉叠3层放置 承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在140(TC下烧结3小时，最后降溫冷却得到陶瓷 基板。
[0036] 实施例3
[0037] 1)复合烧结助剂的制备
[0038] 将娃粉50千克、侣粉5千克、高岭±粉30千克、氣化巧15千克分散于250千克无 水乙醇中，浸泡20分钟；然后在通风楓中边揽拌、边用热风吹，直至无水乙醇完全烘干而得 到混合粉体，即制得复合烧结助剂；
[0039] 2)陶瓷浆料的制备
[0040] 依次加入平均粒度4. 0μπι片状微观晶型高溫般烧α-氧化侣粉80千克、Ξ聚氯 胺3千克、径甲基纤维素4千克、去离子水8千克和步骤（1)制得的复合烧结助剂5千克进 行湿法球磨，球磨4小时，制成可凝胶陶瓷浆料，对该陶瓷浆料进行真空揽拌除泡；
[0041] 3)陶瓷成型
[0042] 将步骤（对制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取 出陶瓷巧片在溫度95°C条件下干燥2小时，然后将陶瓷巧体单片铺撒氧化侣粉叠5层放置 承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在154(TC下烧结2小时，最后降溫冷却得到陶瓷 基板。
[0043] 对实施例1~3所制得的陶瓷基板进行检测，性能如表1所示。
[0044]表1
[0045]
【主权项】
1. 一种大功率LED散热用陶瓷基板的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤： 1) 复合烧结助剂的制备 按质量百分比，将硅粉、铝粉、高岭土粉、氟化钙分散于无水乙醇中，浸泡20分钟；然后 在通风橱中边搅拌、边用热风吹，直至无水乙醇完全烘干而得到混合粉体，即制得复合烧结 助剂； 2) 陶瓷浆料的制备 按质量百分比，依次加入氧化铝粉、三聚氰胺、羟甲基纤维素、去离子水和步骤1)制得 的复合烧结助剂进行湿法球磨，球磨2~4小时，制成可凝胶陶瓷浆料，对该陶瓷浆料进行 真空搅拌除泡； 3) 陶瓷成型 将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷 坯片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行烧结压制，再降温冷却得到陶瓷基 板。2. 根据权利要求1所述的一种大功率LED散热用陶瓷基板的制备工艺，其特征在于： 步骤1)中硅粉40%~60%、铝粉5%~10%、高岭土粉20%~30%、氟化钙10%~ 30%，所述娃粉与无水乙醇的质量体积比为lg:5mL。3. 根据权利要求1所述的一种大功率LED散热用陶瓷基板的制备工艺，其特征在于： 步骤2)中的氧化铝粉70 %~80 %、三聚氰胺3 %~8 %、羟甲基纤维素3 %~6 %、去 离子水6~10%和复合烧结助剂5%~10%。4. 根据权利要求1所述的一种大功率LED散热用陶瓷基板的制备工艺，其特征在于： 步骤3)中陶瓷坯片采用至少2层层叠后进行高温烧结，烧结温度为1280~1540Γ，烧 结时间2~5小时，干燥处理温度为60~95°C，干燥时间2~12小时。5. 根据权利要求1所述的一种大功率LED散热用陶瓷基板的制备工艺，其特征在于： 所述的氧化铝粉为平均粒度1~4μm微观晶型呈片状或短柱状高温煅烧α-氧化铝粉。
【专利摘要】本发明属于陶瓷基板技术领域，具体涉及一种大功率LED散热用陶瓷基板的制备工艺。本发明的制备工艺包括：1)复合烧结助剂的制备；2)陶瓷浆料的制备；3)陶瓷成型。本发明的有益效果如下：1)本发明的陶瓷基板导热系数大，耐热性能优，抗弯强度高，不存在弯曲、翘曲等现象。2)本发明通过采用合适的烧结方法和选取合适的烧结助剂，实现氧化铝陶瓷烧结体的致密化，大大提高了氧化铝陶瓷的热导率。3)本发明的烧结助剂可形成低熔点的物相，实现液相烧结，降低烧成温度，促进坯体的致密化。4)本发明配方中的三聚氰胺在高温下可以生产氮化铝和氮化碳，增加了陶瓷基板表面的硬度和光泽度。
【IPC分类】C04B35/10, C04B35/63, C04B35/624
【公开号】CN105254285
【申请号】CN201510737571
【发明人】左士祥, 张宇, 王永飞, 吕列超, 于楼云, 杨阳
【申请人】苏州知瑞光电材料科技有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月4日