CN103755327B

CN103755327B - 一种陶瓷led的生产工艺

Info

Publication number: CN103755327B
Application number: CN201410024073.4A
Authority: CN
Inventors: 林福文
Original assignee: FUJIAN DEHUA FUJIE CERAMIC Co Ltd
Current assignee: Linyi Xinke green building materials Co.,Ltd.
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: CN103755327A

Abstract

本发明公开了一种陶瓷LED的生产工艺，按以下步骤进行：制备陶瓷散热器；用金钢砂对陶瓷散热器表面进行抛磨，使其金属化面平整细化，然后进入印刷线路工艺；制备导电浆料：选择无镉、无铅、无镍的锡膏，并加入纯银浆料、铂浆料和钇浆料，把混合浆料刮印在经处理后的陶瓷散热器的印刷平面上，经流平、烘烤、烧制制得金属化陶瓷散热器；在无需焊接的焊线部印刷一层低温釉后烧制；制作锡膏钢板，贴上LED晶片灯珠，然后烧制得到陶瓷LED灯。本发明工艺条件不高、操作也比较简单、成本更低；制造出来的产品具有和导热系数和高散热性能，可将LED晶片工作时产生的热量快速有效地散发和辐射到灯具的外面，使LED灯具有更高的发光效率和更长的使用寿命。

Description

一种陶瓷LED的生产工艺

技术领域

本发明涉及照明灯具产品技术领域，具体涉及一种陶瓷LED的生产工艺。

背景技术

LED照明灯具拥有寿命长、节能环保、亮度高等优点，是未来照明技术的趋势之一，具有非常好的市场前景，必定会取代传统的照明设备。但LED灯目前也存在一大重要缺陷，即发热量大，其中高亮度LED半导体晶片的开发就受制于散热问题，影响其发光效率和使用寿命，研究表明，改善LED晶片外部量子效应是改善散热性能的快捷、有效的手段。

目前，市面上采用的LED晶片封装贴合在铝基板上，再用粘胶接合铝合金散热器来散热，由于铝基板的绝缘处理层和粘胶层导热性能很差，使得LED晶片工作时产生的热量无法及时快速地散发到外部，导致整个工作环境的温度很高，影响其使用寿命和发光效率。普通陶瓷LED灯具在一定程度上解决了散热问题，然而，目前陶瓷LED灯的应用还没有普及，原因在于其制造成本相当高、工艺复杂、制备条件苛刻，使得目前的陶瓷LED灯价格过高，不利于推广应用；另外，采用传统方法制造的陶瓷LED的导热性能还是不够理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种制备条件不高、工艺条件更为简单、制得产品导热性能更好的陶瓷LED的生产工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种陶瓷LED的生产工艺，其特征在于：按以下步骤进行：

1）、制备陶瓷散热器：选用基本晶体尺寸为0.6—9μm的a-氧化铝粉体颗粒，加入密度为2.2—2.6g/cm³的氮化硼粉体，加入量占总重量的3—20%，然后采用普通95氧化铝粉体加入占总重量16%的石蜡制成具有流动性的浆料，其中普通95氧化铝粉体含AL₂O₃、CaC0₃、Si0₂、高领土的比例分别为92%、4%、2.2%、1.8%，采用高效全自动热注成型机或高效干压成型机成型，然后一起在1620—1720℃的温度条件下锻烧而成陶瓷散热器；

2）、用25#金钢砂对陶瓷散热器表面进行抛磨30分钟，使其贴灯珠面一侧金属化面平整面度达到小于0.076/25.4mm、细化粗糙度达Ra<2μm，Rz<20μm，然后进入下一道印刷线路工艺；

3）、制备导电浆料：选择无镉、无铅、无镍的锡膏，并加入含银10%的银浆料、铂浆料和钇浆料，锡膏、纯银浆料、铂浆料和钇浆料的依序比例为82：13：3：2在18℃恒温搅拌6小时使其充分混合，然后调成黏度为250±25Pa.s浆料，使用325/250μm的乳剂丝印板，把混合浆料刮印在经处理后的陶瓷散热器的印刷平面上，厚度为8—20μm，让其在25℃室温的无尘条件下流平5—20分钟，再经烘干房烘烤到125℃，然后送入升温速率为60—120℃/分钟的特定梯度烧制炉中以880—950℃的温度保持10—25分钟，然后强制降温20分钟到25℃，即制得具有高导热性能的金属化导电线路陶瓷散热器；

4）、在无需焊接的焊线部印刷一层符合ROHS要求的低温釉，然后在600—700℃的温度下烧制以使导电线路被包覆而不易被氧化，焊盘位置不能印刷；

5）、制作锡膏钢网板，然后印上无铅无镉低温锡膏（熔点为180—240℃，使用全自动贴片机将LED晶片灯珠贴上，然后进入温度为220—270℃的回峰炉内焊接，时间为10—15分钟，将LED晶片灯珠直接焊在陶瓷散热器上，即得到陶瓷LED灯。

进一步地，所述a-氧化铝粉体颗粒的转化率为95—97%，结晶粒径0.6—9μm，粒度分布d₁₀:d₅₀:d₉₀(μm)=（0.6—1.1）:(3.5—4.5):(7—9)，收缩率12—15%，比重为2.9—3.8g/m³。

本发明提供的方法整个工艺条件不高、操作也比较简单、制备成本比传统方法低20%以上；制造出来的产品具有和导热系数和高散热性能，其陶瓷散热器的导热系数达300W/m.k以上，抗压20000伏以上。从而可以将LED晶片工作时产生的热量快速有效地散发和辐射到灯具的外面，使LED灯具有更高的发光效率和更长的使用寿命，且高度绝缘、使用安全。

具体实施方式

下面结合具体实施方式做进一步说明：

实施例1，所述陶瓷LED的生产工艺，按以下步骤进行：

1）、制备陶瓷散热器：采用基本晶体尺寸为0.6μm的a-氧化铝粉体颗粒，加入密度为2.2g/cm³的氮化硼粉体，加入量占总重量的3%，然后采用普通95氧化铝粉体加入占总重量16%的石蜡制成具有流动性的浆料，其中普通95氧化铝粉体含AL₂O₃、CaC0₃、Si0₂、高领土的比例分别为92%、4%、2.2%、1.8%，采用全自动高效热注压成型，或视造型采用全自动高效干压成型，然后一起在1620℃的温度条件下锻烧而成陶瓷散热器；

3）、制备导电浆料：选择无镉、无铅、无镍的锡膏，并加入含银10%的银浆料、铂浆料和钇浆料，锡膏、纯银浆料、铂浆料和钇浆料的依次比例为82：13：3：2在18℃恒温搅拌6小时使其充分混合，然后调成黏度为250±25Pa.s的浆料，采用325/250μm的乳胶丝印板，把混合浆料刮印在经处理后的陶瓷散热器的印刷平面上，厚度为8μm，让其在25℃室温条件下流平5分钟，再经烘干房烘烤到125℃，然后进入特定梯度烧制炉烧制：升温速率为60℃/分钟，在780℃的温度时恒温10分钟后，强制降温时间20分钟到25℃，即制得具有高导热性能的金属化导电线路陶瓷散热器；

4）、在无需焊接的焊线部印刷一层符合ROHS要求的低温釉，然后在550℃的温度烧制以使导电线路被包覆而不易被氧化，焊盘位置不能印刷。

5）、制作锡膏钢网板，然后印上无铅无镉锡膏，使用全自动贴片机将LED晶片灯珠贴上，然后进入温度为220℃的回峰炉焊接，时间10分钟，将LED晶片灯珠直接焊在陶瓷散热器即得到陶瓷LED灯。

其中a-氧化铝粉体颗粒的转化率为95%、结晶粒径0.6μm，粒度分布d₁₀:d₅₀:d₉₀(μm)=1.1:4.5:9,收缩率15%，比重3.80g/m³。

实施例2，所述陶瓷LED的生产工艺，按以下步骤进行：

1）、制备陶瓷散热器：采用基本晶体尺寸为4μm的氧化铝粉体颗粒，再加入密度为2.4g/cm³的氮化硼粉体，加入量占总重量的10%，然后采用普通95氧化铝粉体加入占总重量16%的石蜡制成具有流动性的浆料，其中普通95氧化铝粉体含AL₂O₃、CaC0₃、Si0₂、高领土的比例分别为92%、4%、2.2%、1.8%，然后一起在1660℃的温度条件下锻烧而成陶瓷散热器；

3）、制备导电浆料：选择无镉、无铅、无镍的锡膏，并加入含银10%的银浆料、铂浆料和钇浆料，锡膏、纯银浆料、铂浆料和钇浆料的依次比例为82：13：3：2在18℃恒温搅拌6小时使其充分混合，然后调成黏度为250±25Pa.s的浆料，采用325/250μm的乳胶丝印板，把混合浆料刮印在经处理后的陶瓷散热器的印刷平面上，厚度为12μm，让其在25℃室温条件下流平12分钟，再经烘干房烘烤到125℃，然后进入特定梯度烧制炉烧制：升温速率为100℃/分钟，900℃的温度时恒温20分钟后，强制降温时间在20分钟到25度，制得具有高导热性能的金属化导电线路陶瓷散热器；

4）、在无需焊接的焊线部印刷一层符合ROHS要求的低温釉，然后在600℃的温度烧制以使导电线路被包覆而不易被氧化，焊盘位置不能印刷。

5）、制作锡膏钢网板，然后印上无铅无镉锡膏，使用全自动贴片机将LED晶片灯珠贴上，然后进入温度为240℃的回峰炉焊接，时间13分钟，将LED晶片灯珠直接焊在陶瓷散热器即得到陶瓷LED灯。

其中，a-氧化铝粉体颗粒的转化率为96%、结晶粒径为4μm，粒度分布为d₁₀:d₅₀:d₉₀(μm)=1.1:4.5:9，收缩率14%，比重3.53g/m³。

实施例3，所述陶瓷LED的生产工艺，按以下步骤进行：

1），制备陶瓷散热器：采用基本晶体尺寸为9μm的氧化铝粉体颗粒，再加入密度为2.6g/cm³的氮化硼粉体，加入量占总重量的20%，然后采用普通95氧化铝粉体加入占总重量16%的石蜡制成具有流动性的浆料，其中普通95氧化铝粉体含AL₂O₃、CaC0₃、Si0₂、高领土的比例分别为92%、4%、2.2%、1.8%，采用全自动高效热注压成型，或视造型采用全自动高效干压成型，然后一起在1720℃的温度条件下锻烧而成陶瓷散热器；

3）、制备导电浆料：选择无镉、无铅、无镍的锡膏，并加入含银10%的银浆料、铂浆料和钇浆料，锡膏、纯银浆料、铂浆料和钇浆料的依次比例为82：13：3：2在18℃恒温搅拌6小时使其充分混合，然后调成黏度为250±25Pa.s的浆料，采用325/250μm的乳胶丝印板，把混合浆料刮印在经处理后的陶瓷散热器的印刷平面上，厚度为20μm，让其在25℃室温条件下流平20分钟，再经烘干房烘烤到125℃，然后进入特定梯度烧制炉烧制：升温速率为120℃/分钟在，950℃的温度时恒温25分钟后，强制降温时间在20分钟到25度，制得具有高导热性能的金属化导电线路陶瓷散热器；

4）、在无需焊接的焊线部印刷一层符合ROHS要求低温釉，然后在700℃的温度烧制以使导电线路被包覆而不易被氧化，焊盘位置不能印刷。

5）、制作锡膏钢网板，然后印上无铅无镉锡膏，使用全自动贴片机将LED晶片灯珠贴上，然后进入温度为270℃的回峰炉焊接，时间15分钟，将LED晶片灯珠直接焊在陶瓷散热器即得到陶瓷LED灯。

其中，a-氧化铝粉体颗粒的转化率为97%、a结晶粒径为9μm，粒度分布d₁₀:d₅₀:d₉₀(μm)=1.1:4.5:9,收缩率12%，比重2.9g/m³。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明的实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims

1.一种陶瓷LED的生产工艺，其特征在于：按以下步骤进行：

1）、制备陶瓷散热器：选用基本晶体尺寸为0.6—9μm的a-氧化铝粉体颗粒，加入密度为2.2—2.6g/cm³的氮化硼粉体，加入量占总重量的3—20%，然后采用普通95氧化铝粉体加入占总重量16%的石蜡制成具有流动性的浆料，其中普通95氧化铝粉体含Al₂O₃、CaCO₃、SiO₂、高岭土的比例分别为92%、4%、2.2%、1.8%，采用高效全自动热注成型机或高效干压成型机成型，然后一起在1620—1720℃的温度条件下锻烧而成陶瓷散热器；

2）、用25#金钢砂对陶瓷散热器表面进行抛磨30分钟，使其贴灯珠面一侧金属化面平整度达到小于0.076/25.4mm、细化粗糙度达Ra<2μm，Rz<20μm，然后进入下一道印刷线路工艺；

3）、制备导电浆料：选择无镉、无铅、无镍的锡膏，并加入含银10%的银浆料、铂浆料和钇浆料，锡膏、含银10%的银浆料、铂浆料和钇浆料的依序比例为82：13：3：2，在18℃恒温搅拌6小时使其充分混合，然后调成黏度为250±25Pa·s浆料，使用325/250μm的乳剂丝印板，把混合浆料刮印在经处理后的陶瓷散热器的印刷平面上，厚度为8—20μm，让其在25℃室温的无尘条件下流平5—20分钟，再经烘干房烘烤到125℃，然后送入升温速率为60—120℃/分钟的特定梯度烧制炉中以880—950℃的温度保持10—25分钟，然后强制降温20分钟到25℃，即制得具有高导热性能的金属化导电线路陶瓷散热器；

4）、在无需焊接的焊线部印刷一层低温釉，然后在600—700℃的温度下烧制以使导电线路被包覆而不易被氧化，焊盘位置不能印刷；

5）、制作锡膏钢网板，然后印上无铅无镉低温锡膏，使用全自动贴片机将LED晶片灯珠贴上，然后进入温度为220—270℃的回峰炉内焊接，时间为10—15分钟，将LED晶片灯珠直接焊在陶瓷散热器上，即得到陶瓷LED灯。

2.根据权利要求1所述的陶瓷LED的生产工艺，其特征在于：所述a-氧化铝粉体颗粒的转化率为95—97%，结晶粒径0.6—9μm，粒度分布d10:d50:d90=（0.6—1.1）:(3.5—4.5):(7—9)，收缩率12—15%，比重为2.9—3.8g/m³。