CN102569603A - 一种led陶瓷基板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种 LED 陶瓷基板及其制作方法，该 LED 陶瓷基板包括陶瓷层和布置在陶瓷层表面的电极线路。该电极线路由金属银浆料在陶瓷层表面经印刷、烧结而成。按重量份计，该电极线路的成分为： 75~80 份银粉、 1~2 份玻璃粉、 4~5 份树脂。本发明 LED 陶瓷基板的散热性、可焊性、绝缘安全性、能效及使用寿命均得到了提高；且电极线路厚薄可根据技术要求在 10-60 μ m 左右的范围内随意调节，能够允许更大功率电流通过；电极线路与陶瓷层垂直附着力≥ 50N/ （ 2 × 2 ） mm 2 。本发明制作方法成本低，工艺简单，有利于 LED 灯具的推广。

Description

一种LED陶瓷基板及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种LED陶瓷基板及其制作方法。
背景技术
发光二极管（LED）作为一种新型的发光器件，具有节能、环保、使用寿命长、启动速度快等诸多优点，可应用于电子通讯、电光板以及液晶显示器等众多领域。一般而言，LED发光晶片是以打金线、共晶或覆晶的方式连结于基板上而形成LED芯片，而后LED芯片固定于系统的电路板上。现有的LED基板主要有金属基板和陶瓷基板两种。金属基板连接LED发光晶片的技术存在着散热性差、绝缘性差等弊病。使用陶瓷基板散热性好，制作时需要先在陶瓷层上制作电极线路，方法主要有两种，一是电镀法，二是气相沉积法。电镀法首先是要对陶瓷进行金属化制作，制作过程中会产生大量有害污水，污染环境，而沉积膜层极薄，因此需多次分层电镀加厚，电镀过程中又再次产生大量的有害污水；且这种电镀沉积镀层膜还存在韧性差、与陶瓷的结合力差、电极点易脱落、镀层膜薄电流通过能力差等缺点，不能满足大功率电流通过要求。气相沉积法的主要缺点是设备价格昂贵、生产效率低，且一次性镀膜使得膜层太薄，难以符合要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中LED陶瓷基板，尤其是氧化铝或氮化铝的LED陶瓷基板上的薄膜电极线路制作工艺繁琐、与陶瓷层的结合力差、大功率电流通过性差以及可焊性差等不足，提供一种改进的LED陶瓷基板。
本发明的另一目的是提供一种制作上述LED陶瓷基板的电极线路的浆料。
本发明的第三个目的是提供上述LED陶瓷基板的制作方法。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种LED陶瓷基板，包括陶瓷层和设置在所述陶瓷层表面的电极线路，所述电极线路经烧结形成于所述陶瓷层表面；按重量份计，所述电极线路的成分为：75~80份银粉、1~2份玻璃粉、4~5份树脂。
优选地，所述银粉的颗粒直径在0.15~2微米之间。
优选地，所述玻璃粉的颗粒直径在0.15~2微米之间。
优选地，按重量百分数计，所述玻璃粉的成分为：70~80%三氧化二铋、5-15%二氧化硅、1-5%三氧化二铝、5-10%三氧化二硼、1-2%二氧化钛。
优选地，所述树脂为乙基纤维素或酚醛树脂或二者的组合。
一种用于制作上述LED陶瓷基板的电极线路浆料，按重量百分比计，由以下成分组成：75~80%银粉、1~2%玻璃粉、4~5%树脂、10~20%有机溶剂。
其中，所述有机溶剂优选为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。
本发明LED陶瓷基板是通过烧结法制备而成的，具体包括如下步骤：
（1）按重量百分比，称取如下各组分：75~80%银粉、1~2%玻璃粉、4~5%树脂、10~20%有机溶剂；然后将各组分混合，经研磨搅拌制成电极线路浆料；
（2）用步骤（1）制成的电极线路浆料在陶瓷层表面进行印刷、表面流平，然后烘干；
（3）使经过步骤（2）烘干的陶瓷基板在440℃~460℃的温度下烧结10~15分钟；
（4）使经过步骤（3）烧结后的陶瓷基板在790℃~810℃的温度下继续烧结10~15分钟，得到所述的LED陶瓷基板成品。
上述制作方法中，优选地，步骤（2）中陶瓷层表面在进行印刷前需经过超声清洗、纯净水冲洗、离心脱水，然后再烘干。
优选地，该制作方法还包括步骤（5）：对经过步骤（4）所得的LED陶瓷基板表面的电极线路进行镜面抛光。本发明的LED陶瓷基板非常适合应用于LED发光装置中，电极线路进行镜面抛光后，该LED陶瓷基板对光的反射率可达90%或更高，因而能够使LED灯的亮度显著增加。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明LED陶瓷基板的电极线路与陶瓷层有很好的结合力，电极线路在陶瓷层上的垂直附着力≥50N/（2×2）mm 2 ；电极线路的厚度可在10~60微米的范围内随意调节，因此能够制得允许大功率电流通过的LED陶瓷基板；且本发明LED陶瓷基板的韧性、散热性、可焊性、绝缘安全性、能效及使用寿命都得到了显著提高。
本发明的制作方法具有制作成本低，生产工艺简单，生产效率高的优点。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。
本发明的LED陶瓷基板包括氧化铝或氮化铝的陶瓷层和布置在该陶瓷层正反面的金属银电极线路。根据需要，电极线路的规格可通过预先制作不同规格的印刷模板来调节，且通过改变印刷模板的厚度可以调节电极线路的厚度，电极线路厚度的可调范围在10~60微米之间。电极线路的图形可以是单个，也可以是多个，可进行分割成型。本发明电极线路可以是单面线路连接，也可以是双面孔导通贴面连接。
实施例1
本实施例的LED陶瓷基板的制作方法包括如下步骤：
（1）、按重量百分比，称取75%银粉、2%玻璃粉、5%有机树脂、18%有机溶剂，将各组分混合后，再经24小时研磨搅拌制成电极线路浆料；
（2）用步骤（1）制成的电极线路浆料在陶瓷层表面进行印刷、表面流平10~15分钟，然后烘干；印刷模板的形状和厚度需根据预先设计先制作好；印刷前，陶瓷板先要进行超声清洗，然后用纯净水再清洗，再经离心脱水、烘干，使陶瓷层表面光洁干净；
（3）使经过步骤（2）印刷有电极线路的烘干的陶瓷基板在440℃的温度下烧结10~15分钟；
（4）使经过步骤（3）烧结后的陶瓷基板在810℃的温度下继续烧结10~15分钟，冷却后对电极线路进行镜面抛光，得到所述的LED陶瓷基板成品。
本实施例制得的LED陶瓷基板，其电极线路在陶瓷层上的垂直附着力≥50N/（2×2）mm 2 。
实施例2
本实施例的LED陶瓷基板的制作方法包括如下步骤：
（1）、按重量百分比，称取77.5%银粉、1.5%玻璃粉、4%有机树脂、17%有机溶剂，将各组分混合后，再经24小时研磨搅拌制成电极线路浆料；
（2）用步骤（1）制成的电极线路浆料在陶瓷层表面进行印刷、表面流平10~15分钟，然后烘干；印刷模板的形状和厚度需根据预先设计先制作好；印刷前，陶瓷板先要进行超声清洗，然后用纯净水再清洗，再经离心脱水、烘干，使陶瓷层表面光洁干净；
（3）使经过步骤（2）印刷有电极线路的烘干的陶瓷基板在450℃的温度下烧结10~15分钟；
（4）使经过步骤（3）烧结后的陶瓷基板在800℃的温度下继续烧结10~15分钟，冷却后对电极线路进行镜面抛光，得到所述的LED陶瓷基板成品。
本实施例制得的LED陶瓷基板，其电极线路在陶瓷层上的垂直附着力≥50N/（2×2）mm 2 。
实施例3
本实施例的LED陶瓷基板的制作方法包括如下步骤：
（1）、按重量百分比，称取80%银粉、1%玻璃粉、5%有机树脂、14%有机溶剂，将各组分混合后，再经24小时研磨搅拌制成电极线路浆料；
（2）用步骤（1）制成的电极线路浆料在陶瓷层表面进行印刷、表面流平10~15分钟，然后烘干；印刷模板的形状和厚度需根据预先设计先制作好；印刷前，陶瓷板先要进行超声清洗，然后用纯净水再清洗，再经离心脱水、烘干，使陶瓷层表面光洁干净；
（3）使经过步骤（2）印刷有电极线路的烘干的陶瓷基板在460℃的温度下烧结10~15分钟；
（4）使经过步骤（3）烧结后的陶瓷基板在790℃的温度下继续烧结10~15分钟，冷却后对电极线路进行镜面抛光，得到所述的LED陶瓷基板成品。
本实施例制得的LED陶瓷基板，其电极线路在陶瓷层上的垂直附着力≥50N/（2×2）mm 2 。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种LED陶瓷基板，包括陶瓷层和设置在所述陶瓷层表面的电极线路，其特征在于：所述电极线路经烧结形成于所述陶瓷层表面；按重量份计，所述电极线路的成分为：75~80份银粉、1~2份玻璃粉、4~5份树脂。
2.根据权利要求1所述的LED陶瓷基板，其特征在于：所述银粉的颗粒直径在0.15~2微米之间。
3.根据权利要求1所述的LED陶瓷基板，其特征在于：所述玻璃粉的颗粒直径在0.15~2微米之间。
4.根据权利要求1所述的LED陶瓷基板，其特征在于：按重量百分数计，所述玻璃粉的成分为：70~80%三氧化二铋、5-15%二氧化硅、1-5%三氧化二铝、5-10%三氧化二硼、1-2%二氧化钛。
5.根据权利要求1所述的LED陶瓷基板，其特征在于：所述树脂为乙基纤维素或酚醛树脂或二者的组合。
6.一种用于制作权利要求1~5所述的LED陶瓷基板的电极线路浆料，按重量百分比计，由以下成分组成：75~80%银粉、1~2%玻璃粉、4~5%树脂、10~20%有机溶剂。
7.根据权利要求6所述的电极线路浆料，其特征在于：所述有机溶剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油、松油醇中的一种或几种以任意比例的混合物。
8.权利要求1~5所述的LED陶瓷基板的制作方法，其特征在于：所述LED陶瓷基板通过烧结法制备而成，包括如下步骤：
（1）按重量百分比，称取如下各组分：75~80%银粉、1~2%玻璃粉、4~5%树脂、10~20%有机溶剂；然后将各组分混合，经研磨搅拌制成电极线路浆料；
（2）用步骤（1）制成的电极线路浆料在陶瓷层表面进行印刷、表面流平，然后烘干；
（3）使经过步骤（2）烘干的陶瓷基板在440℃~460℃的温度下烧结10~15分钟；
（4）使经过步骤（3）烧结后的陶瓷基板在790℃~810℃的温度下继续烧结10~15分钟，得到所述的LED陶瓷基板成品。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤（2）中陶瓷层表面在进行印刷前需经过超声清洗、纯净水冲洗、离心脱水，然后再烘干。
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述制作方法还包括步骤（5）：对经过步骤（4）所得的LED陶瓷基板表面的电极线路进行镜面抛光。
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