一种led用陶瓷散热基板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于LED用基板技术领域，具体涉及一种LED用陶瓷散热基板。
【背景技术】
[0002] LED灯主要包括LED芯片和灯杯，通常LED芯片是用LED发光晶片以打金线、共晶 或覆晶的方式连接在散热基板上形成的，再将LED芯片固定在系统的电路板上，散热基板 扮演着散热、导电、绝缘三重角色，现有的散热基板主要是金属基板，但是这类金属基板连 接LED发光晶片的技术存在着散热性差、绝缘性差的弊端。
[0003] 随着LED照明的需求日趋迫切，大功率LED的散热问题益发受到重视（过高的温 度会导致LED发光效率衰减）；LED使用所产生的废热若无法有效散出，则会对LED的寿命 造成致命性的影响。现阶段较普遍的陶瓷散热基板有4种：直接覆铜陶瓷板（DBC)、直接镀 铜基板（DPC)、高温共烧多层陶瓷基板（HTCC)和低温共烧多层陶瓷基板（LTCC)。而如何设 计一种性能优越尤其是散热性能好的LED陶瓷基板是研究的热点。
【发明内容】
[0004] 本发明针对【背景技术】中的存在的问题而提供一种散热性能好的LED用陶瓷散热 基板。
[0005] 为了实现本发明目的而采用的技术方案为：一种LED用陶瓷散热基板，该陶瓷散 热基板配料按质量份包括：氧化铝粉40~55份、氮化铝20~40份、三聚氰胺3~8份、羟 甲基纤维素3~6份、去离子水6~10份和复合烧结助剂5~10份，其中所述的复合烧结 助剂，按质量份，包括：硅粉40~60份、铝粉5~10份、高岭土粉20~30份、氟化钙10~ 30份。
[0006] 优选地，所述的氧化铝粉为平均粒度1~4μπι微观晶型呈片状或短柱状高温煅烧 α-氧化铝粉。
[0007] 本发明所述的复合烧结助剂由下述步骤制得：按质量份，将硅粉40~60份、铝粉 5~10份、高岭土粉20~30份、氟化|丐10~30份分散于无水乙醇中，浸泡20min，所述娃 粉与无水乙醇的质量体积比为lg:5mL;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。
[0008] 更优选地，本发明的LED用陶瓷散热基板由如下步骤制得：
[0009] 1)复合烧结助剂的制备
[0010] 按质量份，将硅粉40~60份、铝粉5~10份、高岭土粉20~30份、氟化钙10~ 30份分散于无水乙醇中，浸泡20分钟，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为lg:5mL;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；
[0011] 2)陶瓷浆料的制备
[0012] 按质量份，依次加入40~55份的氧化铝粉、氮化铝20~40份、三聚氰胺3~8 份、羟甲基纤维素3~6份、去离子水6~10份和步骤1)制得的复合烧结助剂5~10份 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；
[0013] 3)陶瓷成型
[0014] 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。
[0015] 其中，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1300~ 1600°C，烧结时间2~5小时，步骤3)中对陶瓷坯片进行干燥处理，干燥温度为60~90°C， 干燥时间2~6小时。
[0016] 本发明的有益效果如下：
[0017] (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。
[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，实现氧化铝、氮化铝 陶瓷烧结体的致密化，大大提高了陶瓷基板的热导率。
[0019] (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。
[0020] (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。
【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。
[0022] 实施例1
[0023] 1)复合烧结助剂的制备
[0024] 将硅粉40千克、铝粉8千克、高岭土粉22千克、氟化钙30千克分散于200千克无 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；
[0025] 2)陶瓷浆料的制备
[0026] 依次加入平均粒度3. 5μπι片状微观晶型高温煅烧α-氧化铝粉40千克、氮化铝 25千克、三聚氰胺4千克、羟甲基纤维素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搅 拌除泡；
[0027] 3)陶瓷成型
[0028] 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 出陶瓷坯片在温度60°C条件下干燥12小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠2层放置 承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1600°C下烧结6小时，最后降温冷却得到陶瓷 基板。
[0029] 实施例2
[0030] 1)复合烧结助剂的制备
[0031]将硅粉60千克、铝粉10千克、高岭土粉20千克、氟化钙10千克分散于300千克 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；
[0032] 2)陶瓷浆料的制备
[0033] 依次加入平均粒度1.0ym短柱状微观晶型高温煅烧α-氧化铝粉55千克、氮化 铝20千克、三聚氰胺8千克、羟甲基纤维素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 搅拌除泡；
[0034] 3)陶瓷成型
[0035] 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 出陶瓷坯片在温度80°C条件下干燥6小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠3层放置 承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1300°C下烧结3小时，最后降温冷却得到陶瓷 基板。
[0036] 实施例3
[0037] 1)复合烧结助剂的制备
[0038] 将硅粉50千克、铝粉5千克、高岭土粉30千克、氟化钙15千克分散于250千克无 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；
[0039] 2)陶瓷浆料的制备
[0040] 依次加入平均粒度4. 0μπι片状微观晶型高温煅烧α-氧化铝粉45千克、氮化铝 40千克、三聚氰胺3千克、羟甲基纤维素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搅 拌除泡；
[0041] 3)陶瓷成型
[0042] 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 出陶瓷坯片在温度90°C条件下干燥2小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠5层放置 承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1500°C下烧结2小时，最后降温冷却得到陶瓷 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LED用陶瓷散热基板，其特征在于：该陶瓷散热基板配料按质量份包括：氧化 铝粉40~55份、氮化铝20~40份、三聚氰胺3~8份、羟甲基纤维素3~6份、去离子水 6~10份和复合烧结助剂5~10份，其中所述的复合烧结助剂，按质量份包括：硅粉40~ 60份、铝粉5~10份、高岭土粉20~30份、氟化钙10~30份。2. 根据权利要求1所述的一种LED用陶瓷散热基板，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。3. 根据权利要求1所述的一种LED用陶瓷散热基板，其特征在于：所述的复合烧结助 剂由下述步骤制得：按质量份，将硅粉40~60份、铝粉5~10份、高岭土粉20~30份、氟 化钙10~30份分散于无水乙醇中，浸泡20min，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为lg: 5mL;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。4. 根据权利要求1所述的一种LED用陶瓷散热基板，其特征在于：该陶瓷基板由如下 步骤制得： 1) 复合烧结助剂的制备 按质量份，将硅粉40~60份、铝粉5~10份、高岭土粉20~30份、氟化钙10~30 份分散于无水乙醇中，浸泡20分钟，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为lg:5mL;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 按质量份，依次加入40~55份的氧化铝粉、氮化铝20~40份、三聚氰胺3~8份、羟 甲基纤维素3~6份、去离子水6~10份和步骤1)制得的复合烧结助剂5~10份进行湿 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。5. 根据权利要求4所述的一种LED用陶瓷散热基板，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1300~1600°C，烧结时间2~5小时。6. 根据权利要求4所述的一种LED用陶瓷散热基板，其特征在于：步骤3)中对陶瓷坯 片进行干燥处理，干燥温度为60~90°C，干燥时间2~6小时。
【专利摘要】本发明属于陶瓷基板技术领域，具体涉及一种LED用陶瓷散热基板。该陶瓷散热基板配料按质量份包括：氧化铝粉40～55份、氮化铝20～40份、三聚氰胺3～8份、羟甲基纤维素3～6份、去离子水6～10份和复合烧结助剂5～10份，其中所述的复合烧结助剂，按质量份包括：硅粉40～60份、铝粉5～10份、高岭土粉20～30份、氟化钙10～30份。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。本发明通过采用合适的烧结方法和选取合适的烧结助剂，实现陶瓷烧结体的致密化，大大提高了陶瓷基板的热导率。
【IPC分类】H01L33/64, H01L33/48
【公开号】CN105304795
【申请号】CN201510736406
【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2月3日
【申请日】2015年11月4日