CN103508759A - 一种大功率led底座的制备方法和大功率led底座 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大功率LED底座的制备方法，包括以下步骤：S1、对氮化铝陶瓷基板的表面进行改性，然后在改性层表面镀氧化亚铜层和铜层，得到表面覆铜陶瓷；S2、将表面覆铜陶瓷在惰性气氛中进行1064-1080℃下热处理，曝光显影蚀刻后得到表面具有金属化线路的陶瓷电路板；S3、将铜基座表面进行氧化；S4、使陶瓷电路板与铜基座贴合，然后在惰性气氛中进行1064-1080℃下热处理，冷却后在金属化线路表面继续金属化，得到大功率LED底座。本发明还提供了采用该制备方法制备得到的大功率LED底座。本发明提供的制备方法制备得到的大功率LED底座，散热性能好，陶瓷电路板的金属层与氮化铝陶瓷基板具有良好的结合力，同时陶瓷电路板整体与铜基座也具有良好的结合力。

Description

一种大功率LED底座的制备方法和大功率LED底座

技术领域

本发明属于陶瓷表面金属化领域，具体地涉及一种大功率LED底座的制备方法以及由该制备方法制备得到的大功率LED底座。

背景技术

目前，对陶瓷表面进行金属化的方法主要有：（1）先通过离子钯或胶体钯对陶瓷表面进行活化，然后进行化学镀，并通过曝光显影蚀刻后形成图案，电镀加厚后得到线路；（2）对已预处理的陶瓷表面直接进行磁控溅射，形成金属溅射镀层，然后通过曝光显影蚀刻后形成图案，电镀加厚得到线路；（3）直接将预氧化好的铜箔进行烧结，使其覆盖于陶瓷表面，然后通过曝光显影蚀刻后形成线路。

上述方法（1）和（2）形成的金属镀层与陶瓷的结合力都较差，这是由于镀层与陶瓷之间仅通过物理结合而发生沉积，且方法（1）中在金属镀层与陶瓷之间还存在金属钯层，其与陶瓷的附着力更差。方法（3）中由于现有技术中难以形成厚度低于50μm的铜箔，即常用的铜箔的厚度较大，存在烧结瓶颈，烧结后覆盖于陶瓷表面时难以保证界面之间不产生气泡，即难以保证铜箔与陶瓷的附着力。

而目前陶瓷表面金属化产品主要可用于制备大功率LED底座，由于大功率LED底座还具有结构复杂的铜基座，铜基座与具有金属化线路的陶瓷电路板之间的结合性也是目前一直希望得到解决的问题。另外，由于大功率LED底座中陶瓷作为导热绝缘层，因此对其导热性能要求也较高。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的陶瓷表面金属化存在的金属层与陶瓷基底结合力差、以及大功率LED底座的铜基座与陶瓷电路板之间的结合力差、陶瓷导热性能差的技术问题。

本发明提供了一种大功率LED底座的制备方法，包括以下步骤：

S1、在氮化铝陶瓷基板上下两个表面均覆盖一层浆料，固化后在氮化铝陶瓷基板上下两个表面均形成改性层；所述浆料中含有无机粉体和有机溶剂，所述无机粉体中含有氧化亚铜粉、铜粉、氧化铜粉中的一种或多种；

S2、在至少一个表面的改性层上镀一层氧化亚铜层，然后在氧化亚铜层表面继续镀铜层，得到表面覆铜陶瓷；

S3、将表面覆铜陶瓷在惰性气氛中进行热处理，热处理温度为1064-1080℃；然后进行曝光显影蚀刻，得到表面具有金属化线路的陶瓷电路板；

S4、将铜基座表面进行氧化，得到具有微氧化结合面的铜基座；

S5、使陶瓷电路板具有金属化线路的一面向外，将陶瓷电路板的另一面与铜基座的微氧化结合面贴合，然后在惰性气氛中进行热处理，热处理温度为1064-1080℃，冷却后在金属化线路的表面继续金属化，得到所述大功率LED底座。

本发明还提供了一种大功率LED底座，所述大功率LED底座由本发明提供的制备方法制备得到。

本发明提供的大功率LED底座的制备方法，通过采用导热性能优于氧化铝陶瓷10倍以上的氮化铝陶瓷作为导热绝缘层，能显著提高LED底座的导热性能；但氮化铝陶瓷与其他各层之间的附着力较差，因此本发明先对氮化铝陶瓷表面进行改性，形成含有铜-氧的改性层，然后在该改性层表面镀氧化亚铜层和铜层后，在1064-1080℃下进行热处理，热处理过程中通过铜-氧共晶液相润湿原理，改性层、氧化亚铜层和相邻的部分铜层发生共晶润湿形成铜-氧共晶润湿层，其与氮化铝陶瓷基板之间的结合力远高于化学镀或溅射镀形成的镀层与陶瓷基板之间的结合力；同时，在将陶瓷电路板与铜基座贴合时，也在1064-1080℃下进行热处理，同样形成具有良好结合力的铜-氧共晶润湿层，使得陶瓷电路板与铜基座之间也具有良好的结合力。

因此，采用本发明提供的制备方法制备得到的大功率LED底座一方面具有良好的导热性能，另一方面陶瓷电路板中金属层与氮化铝陶瓷基板具有良好的结合力，且陶瓷电路板整体与铜基座之间按也具有良好的结合力。    

附图说明

图1是本发明实施例1提供的大功率LED底座的结构示意图。

图2是本发明实施例2提供的大功率LED底座的结构示意图。

图中，1——金属铜线路，2——第三铜-氧共晶润湿层，3——氮化铝陶瓷基板，4——第二铜-氧共晶润湿层，5——铜层，6——第一铜-氧共晶润湿层，7——铜基座，8——银层，9——镍层，10——金层。    

具体实施方式

本发明提供了一种大功率LED底座的制备方法，包括以下步骤：

S1、在氮化铝陶瓷基板上下两个表面均覆盖一层浆料，固化后在氮化铝陶瓷基板上下两个表面均形成改性层；所述浆料中含有无机粉体和有机溶剂，所述无机粉体中含有氧化亚铜粉、铜粉、氧化铜粉中的一种或多种；

S2、在至少一个表面的改性层上镀一层氧化亚铜层，然后在氧化亚铜层表面继续镀铜层，得到表面覆铜陶瓷；

S3、将表面覆铜陶瓷在惰性气氛中进行热处理，热处理温度为1064-1080℃；然后进行曝光显影蚀刻，得到表面具有金属化线路的陶瓷电路板；

S4、将铜基座表面进行氧化，得到具有微氧化结合面的铜基座；

S5、使陶瓷电路板具有金属化线路的一面向外，将陶瓷电路板的另一面与铜基座的微氧化结合面贴合，然后在惰性气氛中进行热处理，热处理温度为1064-1080℃，冷却后在金属化线路的表面继续金属化，得到所述大功率LED底座。

本发明提供的大功率LED底座的制备方法，通过采用导热性能优于氧化铝陶瓷10倍以上的氮化铝陶瓷作为导热绝缘层，能显著提高LED底座的导热性能；但氮化铝陶瓷与其他各层之间的附着力较差，因此本发明先对氮化铝陶瓷的上下两个表面进行改性，形成上下两表面含有铜-氧的改性层，然后在至少一个改性层表面镀氧化亚铜层和铜层后，在1064-1080℃下进行热处理，热处理过程中通过铜-氧共晶液相润湿原理，改性层、氧化亚铜层和相邻的部分铜层发生共晶润湿形成铜-氧共晶润湿层，其与氮化铝陶瓷基板之间的结合力远高于化学镀或溅射镀形成的镀层与陶瓷基板之间的结合力；同时，在将陶瓷电路板与铜基座贴合时，也在1064-1080℃下进行热处理，同样形成具有良好结合力的铜-氧共晶润湿层，使得陶瓷电路板与铜基座之间也具有良好的结合力。

根据本发明提供的制备方法，由于氮化铝陶瓷基板自身特性，现有技术中中氮化铝陶瓷表面粘结、涂覆或其它方法形成表面金属层，均难以保证该表面金属层与氮化铝陶瓷基板之间具有良好的附着力。因此，本发明中，需先对氮化铝陶瓷基板的表面进行改性，以提高其与后续各层之间的附着力。具体地，所述改性的步骤为：在氮化铝陶瓷基板的上下两个表面均覆盖一层浆料，浆料固化后在陶瓷基板上下两个表面均形成改性层。具体地，所述浆料中含有含有无机粉体和有机溶剂，所述无机粉体中含有氧化亚铜粉、铜粉、氧化铜粉中的一种或多种。所述无机粉体中的氧化亚铜粉、铜粉或氧化铜粉用于在后期热处理时与氧化亚铜层发生共晶润湿，形成铜-氧共晶润湿层，从而提高氮化铝陶瓷基板的表面附着力。

本发明中，对浆料中所采用的有机溶剂的用量没有特殊要求，只需将无机粉体配制成具有一定粘度、并使无机粉体均匀分散形成浆料体系即可。优选情况下，所述浆料中，以100重量份的无机粉体为基准，有机溶剂的用量50-100重量份。所述有机溶剂可采用现有技术中常用的各种有机溶剂，例如可以选自松油醇、乙基纤维素、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。本发明中，为提高浆料的流平性能，所述浆料中还可加入流平剂，本发明没有特殊限定。

作为本发明的一种优选实施方式，所述无机粉体中还含有功能性粉体，所述功能性粉体选自二氧化钛和/或二氧化硅。以无机粉体的总质量为基准，功能性粉体的含量为10-30wt%。其中，二氧化钛在固化过程中能与铜原子形成共晶液相，促进后期热处理过程中改性层与氧化亚铜层共晶润湿进行。二氧化硅在高温固化时能与氮化铝反应形成致密层，进一步提高改性层与氮化铝陶瓷基板的附着力。

本发明中，在氮化铝陶瓷基板表面覆盖浆料的方法可为现有技术中常用的各种为涂覆或印刷方法，本发明没有特殊限定。优选情况下，所述覆盖的方法为丝网印刷。覆盖浆料时，浆料的用量只需固化后能形成改性层，后期能与氧化亚铜层发生共晶润湿即可且。优选情况下，浆料的用量为0.05-0.2g/cm²。

如前所述，浆料固化后在氮化铝陶瓷基板表面形成改性层。固化过程中，浆料体系中的有机溶剂挥发，而无机粉体则残留于陶瓷基板表面。本发明中，固化的步骤为：将表面覆盖有浆料的氮化铝陶瓷基板先在550-650℃下保温0.5-5h，然后在1000-1200℃下保温0.5-3h。本发明中，所述改性层、氧化亚铜层和相邻的部分铜层在共晶温度（1064-1080℃）下发生共晶润湿渗透，形成铜-氧共晶润湿层。该铜-氧共晶润湿层与铜层、氮化铝陶瓷基板以及铜基座均具有良好的结合力。所述氧化亚铜层的厚度无需多大，优选情况下，所述氧化亚铜层的厚度为10-60nm。所述铜层的厚度为20-100μm。

作为本领域技术人员的公知常识，对氮化铝陶瓷基板表面覆盖浆料改性之间，还可根据需要对其表面进行前处理。所述前处理的步骤为本领域技术人员公知，例如可以为先除油2min后水洗，然后酸洗3min后水洗，烘干即可。

本发明中，所述氧化亚铜层可通过蒸镀或溅射镀形成。以蒸镀氧化亚铜为例，镀所述氧化亚铜层的步骤包括：将表面具有改性层的氮化铝陶瓷基板置于真空管离子镀膜机中，工作环境为真空，蒸镀的条件包括：真空度低于10^-3Pa，电源偏压为100-300V，电源功率为1500-2000W，电源的占空比为40-70%，蒸镀材料为氧化亚铜压制粉末块，真空蒸镀时间为10-60min。

在氧化亚铜层表面镀铜层的方法可以采用蒸镀、溅射镀、化学镀、电镀中的一种或多种。优选情况下，先通过蒸镀、溅射镀或化学镀在氧化亚铜层表面镀一层薄铜层，然后通过电镀加厚。以溅射镀薄铜层并通过电镀加厚为例，镀所述铜层的步骤包括：将表面镀有氧化亚铜层的氮化铝陶瓷基板放入镀膜机中，更换为溅射镀模式，靶材为铜靶，在氧化亚铜层表面溅射镀60-120min形成厚度为1-3μm的薄铜层，然后将其作为阴极、以电解铜箔为阳极，在酸性硫酸铜电镀液中进行电镀加厚处理，电镀过程中不断鼓泡，至铜层的总厚度达到所需厚度即可停止电镀。

本发明的发明人发现，氧化亚铜与铜（包括改性层、氧化亚铜层以及铜层中的氧化亚铜、铜）在共晶温度（1064-1080℃）下能发生共晶润湿，形成Cu-Cu₂O二元共晶液相，该二元共晶液相能很好的润湿改性后的氮化铝陶瓷基板和金属铜表面。因此本发明中，一方面，通过在S3中对表面覆铜陶瓷在共晶温度下进行热处理，能显著提高陶瓷电路板中金属层与改性氮化铝陶瓷基基板之间的附着力；另一方面，通过在S5中对陶瓷电路板和铜基座在共晶温度下进行热处理，能显著提高陶瓷电路板与铜基座和铜基座之间的附着力优选情况下，本发明中，共晶温度为1066-1073℃时，氧化亚铜层与铜层的共晶润湿效果更好。即，本发明中，优选情况下，步骤S3中热处理温度为1066-1073℃，步骤S5中热处理温度为1066-1073℃。

本发明中，对于热处理时间（即共晶润湿时间）没有特殊要求。优选情况下，步骤S3中热处理时间为5-20min，步骤S5中热处理时间为10-30min。更优选情况下，步骤S3中热处理时间为5-15min，步骤S5中热处理时间为10-20min。

根据本发明的方法，热处理完成后，氮化铝陶瓷基板表面的改性层、氧化亚铜层和相邻的部分铜层共晶润湿形成所述铜-氧共晶润湿层，而铜-氧共晶润湿层的上下表面分别为铜层、氮化铝陶瓷基板，得到热处理后的表面覆铜陶瓷。该热处理后的表面覆铜陶瓷上下相邻的两层之间均具有良好的结合力。此时，对该热处理后的表面覆铜陶瓷进行曝光显影蚀刻的步骤是针对铜-氧共晶润湿层上的铜层进行，即将铜层蚀刻形成具有所需图案的金属铜线路，即得到陶瓷电路板。所述曝光显影蚀刻的步骤为本领域技术人员所公知，此处不再赘述。

本发明中，由于氮化铝陶瓷与其它各层之间的附着力较差，因此对氮化铝陶瓷基板的改性步骤需在陶瓷基板的上下两个表面均进行，即在氮化铝陶瓷基板的上下两个表面均形成改性层。然后，在改性层表面镀氧化亚铜层和铜层可在其中一个改性层表面进行，也可在上下两个改性层的表面均进行，即分别得到单面覆铜陶瓷、双面覆铜陶瓷。

其中，单面覆铜陶瓷在热处理后，直接对其表面的铜层进行曝光显影蚀刻，即可在该表面形成金属铜线路，而另一面则为表面具有改性层的氮化铝陶瓷基板。因此，在将该一面为金属铜线路、另一面为改性层的陶瓷电路板与铜基座贴合时，需保证使陶瓷电路板的金属铜线路的一面向外，而将陶瓷电路板另一面的改性层与铜基座的微氧化结合面接触，然后进行热处理。

而双面覆铜陶瓷热处理后，得到氮化铝陶瓷基板的上下两个表面均覆盖有铜-氧共晶润湿层，而上下两个铜-氧共晶润湿层的表面还覆盖有未参与共晶润湿的剩余铜层。本发明中，只需在一个表面形成金属铜线路即可，则只需对该表面的铜层进行曝光显影蚀刻即可，而另外一个表面则无需进行相应处理，仍为铜层，其用于直接与铜基座贴合。具体地，将该一面为金属铜线路、另一面为铜-氧共晶润湿层的陶瓷电路板与铜基座贴合时，使陶瓷电路板的金属铜线路的一面向外，而将未形成金属铜线路的一面（即铜层）与铜基座的微氧化结合面接触，然后进行热处理。

本发明中，对铜基座表面进行氧化处理形成微氧化结合面的方法可以为热风处理法，具体包括：空气中将铜基座用100-300℃的热风处理10-60min，热处理完成后，在铜基座表面形成微氧化结合面，该微氧化结合面即为氧化亚铜层。

根据本发明的方法，将铜基座与陶瓷电路板贴合后，继续进行热处理，该热处理仍然在共晶温度下进行。热处理过程中，铜基座表面的微氧化结合面（即氧化亚铜层）与铜基座发生共晶润湿，在铜基座表面形成铜-氧共晶润湿层，其与铜基座具有良好的附着力，同时其与陶瓷电路板也具有良好的附着力。

本发明中，在共晶温度（1064-1080℃）下进行的热处理均在惰性气氛中进行，保证铜与氧化亚铜的共晶润湿充分进行，又不至于铜层表面过度氧化。所述惰性气氛采用的气体选自氮气、惰性气体中的一种或多种。

具体地，当所述铜基座与单面覆铜陶瓷贴合并进行热处理时，铜基座表面的微氧化结合面（即氧化亚铜层）一方面能与铜基座发生共晶润湿在铜基座表面形成铜-氧共晶润湿层，另一方面还能与陶瓷电路板下表面的改性层发生共晶润湿在单面覆铜陶瓷的下表面形成铜-氧共晶润湿层，因此该铜-氧共晶润湿层与氮化铝陶瓷基板也具有良好的附着力，从而保证铜基座与陶瓷电路板具有良好的结合力。

当所述铜基座与双面覆铜陶瓷贴合并进行热处理时，铜基座表面的微氧化结合面（即氧化亚铜层）一方面能与铜基座发生共晶润湿在铜基座表面形成铜-氧共晶润湿层，另一方面还能与陶瓷电路板表面的铜层发生共晶润湿在陶瓷电路板表面形成铜-氧共晶润湿层，进一步提高铜基座与陶瓷电路的结合力。

根据本发明提供的制备方法，陶瓷电路板与铜基座贴合并热处理完成后，可根据需要在金属化线路（即金属铜线路）表面继续进行金属化，满足产品不同外观或质量要求。优选情况下，步骤S4中，在金属化线路（金属铜线路）表面继续金属化的方法为在金属化线路的表面继续镀镍、金、银中的一种或多种。其中，镀镍、金、银的方法为本领域技术人员公知，此处不再赘述。

本发明还提供了一种大功率LED底座，所述大功率LED底座由本发明提供的制备方法制备得到。

若所述大功率LED底座由双面覆铜陶瓷制备得到，则该大功率LED底座具有图1所示结构，从下至上依次包括铜基座7、第一铜-氧共晶润湿层6、铜层5、第二铜-氧共晶润湿层4、氮化铝陶瓷基板3、第三铜-氧共晶润湿层2、金属铜线路1和表面继续金属化形成的金属层（图1中该金属层为银层8）。

若所述大功率LED底座由单面覆铜陶瓷制备得到，则该大功率LED底座具有图2所示结构，从下至上依次包括铜基座7、第一铜-氧共晶润湿层6、氮化铝陶瓷基板3、第三铜-氧共晶润湿层2、金属铜线路1和表面继续金属化形成的金属层（图2中该金属层依次包括镍层9和金层10）。

本发明提供的大功率LED底座，一方面由于采用氮化铝陶瓷基板作为导热绝缘层，具有良好的导热性能，另一方面陶瓷电路板中金属层与氮化铝陶瓷基板具有良好的结合力，且陶瓷电路板整体与铜基座之间按也具有良好的结合力。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

（1）陶瓷前处理

取35mm×35mm×800μm的氮化铝陶瓷基板，对该氮化铝陶瓷基板表面先除油2min后水洗，接着酸洗3min后水洗，烘干；

（2）陶瓷表面改性处理

称取松油醇100g，乙基纤维素4g，邻苯二甲酸二丁酯8g，流平剂0.5g，混合后搅拌均匀，获得有机溶剂。在三辊研磨机上，加入55g有机溶剂，转动辊的同时加入30g氧化亚铜粉、20g铜粉、20g氧化铜粉、15g二氧化钛及15g二氧化硅，研磨3h至浆料粘度为8000-10000mpa.S，得到本实施例的浆料J1；

将浆料J1采用丝网印刷技术印刷于已经过前处理的氮化铝陶瓷基板的上下两个表面，浆料用量为0.08g/cm²，丝印厚度为10μm，烘干后整体转入箱式炉中，以5℃/min的速率升温至575℃保温2h，然后以同样的升温速率升温至1100℃保温1h时，冷却至室温得到上下表面均具有改性层的氮化铝陶瓷基板；

（3）制备双面覆铜陶瓷

在氮化铝陶瓷基板上下两个表面的改性层上分别依次蒸镀厚度为30nm的氧化亚铜层、溅射镀厚度为2μm的薄铜层；然后将该样品作为阴极、电解铜箔作为阳极，在酸性硫酸铜电镀液中进行电镀加厚，电镀过程中不断鼓泡，至铜层厚度为75μm，停止电镀，得到双面覆铜陶瓷；

（4）制备陶瓷电路板

在氮气保护下，将步骤（3）的双面覆铜陶瓷在1068℃下保温9min，得到热处理后的双面覆铜陶瓷，冷却至室温；然后对该双面覆铜陶瓷一个表面的铜层进行曝光显影蚀刻，在该表面形成金属铜线路，另一个表面仍然为铜层，得到本实施例的陶瓷电路板；

（5）制备大功率LED底座

空气下将铜基座采用200℃热风处理30min，得到表面具有微氧化结合面的铜基座；然后使步骤（4）的陶瓷电路板的金属铜线路的一面向外，将铜基座微氧化结合面与陶瓷电路板的仍然为铜层的一个表面贴合，并在1072℃下的氮气保护气氛中热处理12min，冷却至室温后，在金属铜线路的表面继续进行化学镀银，形成厚度为1μm的银层，得到本实施例的大功率LED底座Y1，具有图1所示结构，从下至上依次包括：铜基座7、第一铜-氧共晶润湿层6、铜层5、第二铜-氧共晶润湿层4、氮化铝陶瓷基板3、第三铜-氧共晶润湿层2、金属铜线路1和银层8。

实施例2

（1）陶瓷前处理

取35mm×35mm×800μm的氮化铝陶瓷基板，对该氮化铝陶瓷基板表面先除油2min后水洗，接着酸洗3min后水洗，烘干；

（2）陶瓷表面改性处理

称取松油醇100g，乙基纤维素4g，邻苯二甲酸二丁酯8g，流平剂0.5g，混合后搅拌均匀，获得有机溶剂。在三辊研磨机上，加入60g有机溶剂，转动辊的同时加入20g氧化亚铜粉、30g铜粉、30g氧化铜粉、10g二氧化钛及10g二氧化硅，研磨3h至浆料粘度为8000-10000mpa.S，得到本实施例的浆料J2；

将浆料J2采用丝网印刷技术印刷于已经过前处理的氮化铝陶瓷基板的上下两个表面，浆料用量为0.1g/cm²，丝印厚度为10μm，烘干后整体转入箱式炉中，以5℃/min的速率升温至575℃保温2h，然后以同样的升温速率升温至1100℃保温1h时，冷却至室温得到上下表面具有改性层的氮化铝陶瓷基板；

（3）制备单面覆铜陶瓷

在氮化铝陶瓷基板的上表面的改性层上依次蒸镀厚度为40nm的氧化亚铜层、溅射镀厚度为3μm的薄铜层；然后将该样品作为阴极、电解铜箔作为阳极，在酸性硫酸铜电镀液中进行电镀加厚，电镀过程中不断鼓泡，至铜层厚度为80μm，停止电镀，得到单面覆铜陶瓷；

（4）制备陶瓷电路板

在氮气保护下，将步骤（3）的单面覆铜陶瓷在1072℃下保温10min，得到热处理后的单面覆铜陶瓷，冷却至室温；然后对该单面覆铜陶瓷表面的铜层进行曝光显影蚀刻，在该表面形成金属铜线路，另一个表面则为氮化铝陶瓷基板的下表面的改层性，得到本实施例的陶瓷电路板；

（5）制备大功率LED底座

空气下将铜基座采用200℃热风处理30min，得到表面具有微氧化结合面的铜基座；然后使步骤（4）的陶瓷电路板的金属铜线路的一面向外，将铜基座微氧化结合面与陶瓷电路板的另一面（即氮化铝陶瓷基板的下表面改性层）贴合，并在1072℃下的氮气保护气氛中热处理12min，冷却至室温后，在金属铜线路的表面先化学镀镍，形成厚度为2μm的镍层，然后在镍层表面镀金，形成厚度为100nm的金层，得到本实施例的大功率LED底座Y2，具有图2所示结构，从下至上依次包括：铜基座7、第一铜-氧共晶润湿层6、氮化铝陶瓷基板3、第三铜-氧共晶润湿层2、金属铜线路1、镍层9和金层10。

实施例3

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y3，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：氧化亚铜粉30g、铜粉30g、氧化铜粉30g、二氧化硅5g、二氧化钛5g；

步骤（3）中，蒸镀氧化亚铜层厚度为20nm，溅射镀薄铜层的厚度为1μm，电镀加厚后铜层的厚度为70μm；

步骤（4）中，热处理温度为1070℃，保温时间为8min；

步骤（5）中，在金属铜线路的表面进行化学镀银，形成厚度为1μm的银层；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y3。

实施例4

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y4，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：氧化亚铜粉25g、铜粉25g、氧化铜粉25g、二氧化硅10g、二氧化钛15g；

步骤（3）中，蒸镀氧化亚铜层厚度为50nm，溅射镀薄铜层的厚度为3μm，电镀加厚后铜层的厚度为90μm；

步骤（4）中，热处理温度为1071℃，保温时间为11min；

步骤（5）中，在金属铜线路的表面先化学镀镍，形成厚度为3μm的镍层，再在镍层表面镀金，形成厚度为110nm的金层；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y4。

实施例5

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y5，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：氧化亚铜粉25g、铜粉25g、氧化铜粉25g、二氧化硅25g；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y5。

实施例6

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y6，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：氧化亚铜粉25g、铜粉25g、氧化铜粉25g、二氧化钛25g；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y6。

实施例7

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y7，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：氧化亚铜粉35g、铜粉30g、氧化铜粉35g；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y7。

实施例8

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y8，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：氧化亚铜粉55g、铜粉45g；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y8。

实施例9

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y9，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：铜粉50g、氧化铜粉50g；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y9。

实施例10

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y10，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：氧化亚铜粉100g；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y10。

实施例11

采用与实施例2相同的步骤准备本实施例的大功率LED底座Y11，不同之处：

步骤（2）中，浆料中的无机粉体包括：铜粉95g；

通过上述步骤，得到本实施例的大功率LED底座Y11。

对比例1

采用与实施例1相同的氮化铝陶瓷基板，先进行表面前处理，然后浸入钯液（PdCl₂ 0.3g/L + HCl 2mL/L的水溶液）中活化2min，之后再放入化学镀铜液中进行化学镀6h，在氮化铝陶瓷基板的上下两个表面均形成铜层；然后对上表面的铜层进行曝光显影蚀刻形成金属铜线路，将下表面的铜层与铜基座贴合，然后在上表面的金属铜线路表面继续化学镀银，形成厚度为1μm的银层，得到本对比例的大功率LED底座DY1。

对比例2

采用与实施例1相同的氮化铝陶瓷基板，先进行表面前处理，然后在其上表面上真空溅射镀厚度为1μm的薄铜层，然后电镀加厚铜层；然后将对铜层表面进行曝光显影蚀刻形成金属铜线路，将氮化铝陶瓷基板的下表面与铜基座贴合，然后在上表面的金属铜线路上继续化学镀银，形成厚度为1μm的银层，得到本对比例的大功率LED底座DY2。

性能测试

1、附着力测试：采用ISO 2409公开的方法对Y1-Y11、DY1-DY2进行如下测试：使用外科手术刀的刀背或指定的交叉割刀在大功率LED底座样品的金属线路上划痕，两条刮痕互相成90°角，划痕的间隔为1mm，划痕时确保切割至陶瓷基材表面。沿着划痕的方向用刷子刷5次。把3M胶带600粘在表面上，用指尖将胶带压紧，确保与金属线路的良好接触，在5分钟内从胶带的自由端起以60°的角度在0.5秒内将胶带有规则的揭开撕去胶带。如没有任何脱落为5B，脱落量在0-5%之间为4B，5-15%之间为3B，15-35%之间为2B，35-65%之间为1B，65%以上为0B。

2、耐冷热冲击测试：使用外科手术刀的刀背或指定的交叉割刀在陶瓷基材表面金属线路上划痕，两条刮痕互相成90°角，划痕的间隔为1mm，划痕时确保切割至陶瓷基材表面。沿着划痕的方向用刷子刷5次。将各样品在300℃下保温0.5h后迅速投入水中急冷，观测各样品表面起翘情况，未起翘记为OK，有起翘记为NG。

3、剥离强度测试

使用剥离强度测试机（东莞市长安亚星精密仪器有限公司生产的YX-BL-01A型剥离强度测试仪）进行测试。用一已氧化一面的铜片替代各实施例即对比例中的铜基座（该铜片处理方式与铜基座一样），与各实施例即对比例中的陶瓷电路板采用相同的方法进行贴合，将铜片蚀刻成5mm*10mm的长条,然后在剥离强度测试机上进行90°（垂直）方向撕下，测试其剥离强度， 剥离速度50mm/min，测量频率10次/s。

测试结果如表1所示。    

表1

。

从上表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的制备方法制备得到的大功率LED底座，其中陶瓷电路板的金属层与氮化铝陶瓷基板具有良好的结合力，同时，陶瓷电路板整体与铜基座也具有良好的结合力，明显优于现有技术中提供的各种方法制备得到的大功率LED底座。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1. 一种大功率LED底座的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在氮化铝陶瓷基板上下两个表面均覆盖一层浆料，固化后在氮化铝陶瓷基板上下两个表面均形成改性层；所述浆料中含有无机粉体和有机溶剂，所述无机粉体中含有氧化亚铜粉、铜粉、氧化铜粉中的一种或多种；

S2、在至少一个表面的改性层上镀一层氧化亚铜层，然后在氧化亚铜层表面继续镀铜层，得到表面覆铜陶瓷；

S3、将表面覆铜陶瓷在惰性气氛中进行热处理，热处理温度为1064-1080℃；然后进行曝光显影蚀刻，得到表面具有金属化线路的陶瓷电路板；

S4、将铜基座表面进行氧化，得到具有微氧化结合面的铜基座；

S5、使陶瓷电路板具有金属化线路的一面向外，将陶瓷电路板的另一面与铜基座的微氧化结合面贴合，然后在惰性气氛中进行热处理，热处理温度为1064-1080℃，冷却后在金属化线路的表面继续金属化，得到所述大功率LED底座。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述浆料中，以100重量份的无机粉体为基准，有机溶剂的用量50-100重量份。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述无机粉体中还含有功能性粉体，所述功能性粉体选自二氧化钛和/或二氧化硅；以无机粉体的总质量为基准，功能性粉体的含量为10-30wt%。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在氮化铝陶瓷基板表面覆盖浆料的方法为涂覆或印刷；且浆料的用量为0.05-0.2g/cm²。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，固化的步骤为：将表面覆盖有浆料的氮化铝陶瓷基板先在550-650℃下保温0.5-5h，然后在1000-1200℃下保温0.5-3h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，氧化亚铜层的厚度为10-60nm，铜层的厚度为20-100μm。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，镀氧化亚铜层的方法为蒸镀或溅射镀；镀铜层的方法为先进行蒸镀、溅射镀或化学镀形成薄铜层，然后进行电镀加厚。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中热处理温度为1066-1073℃，步骤S5中热处理温度为1066-1073℃。

9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中热处理时间为5-20min，步骤S5中热处理时间为10-30min。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，铜基座表面进行氧化的步骤为：空气中将铜基座用100-300℃的热风处理10-60min。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于， S2中，在氮化铝陶瓷基板上表面的改性层上镀氧化亚铜层和铜层，得到的所述表面覆铜陶瓷为单面覆铜陶瓷；S3中，热处理后对所述单面覆铜陶瓷的铜层表面进行曝光显影蚀刻，蚀刻时保护氮化铝陶瓷基板的下表面改性层，得到表面具有金属化线路的陶瓷电路板；S5中，将陶瓷电路板与铜基座贴合时，使陶瓷电路板的金属化线路的一面向外，而将陶瓷电路板另一面的氮化铝陶瓷基板与铜基座的微氧化结合面接触，然后进行热处理。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于， S2中，在氮化铝陶瓷基板上下两个表面的改性层上均镀氧化亚铜层和铜层，得到所述表面覆铜陶瓷为双面覆铜陶瓷；S3中，热处理后对所述双面覆铜陶瓷的其中一个铜层表面进行曝光显影蚀刻，在该表面形成金属化线路，得到所述陶瓷电路板；S4中，将陶瓷电路板与铜基座贴合时，使陶瓷电路板的金属化线路的一面向外，而将未曝光显影蚀刻的仍为铜层的一面与铜基座的微氧化结合面接触，然后进行热处理。

13.根据权利要求1、11或12任一项所述的制备方法，其特征在于，S5中，在金属化线路的表面继续金属化的方法为在金属化线路的表面继续镀镍、金、银中的一种或多种。

14.一种大功率LED底座，其特征在于，所述LED底座由权利要求1-13任一项所述的制备方法制备得到。

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