CN104600182A - Led金属基板用陶瓷浆料及led金属基板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了LED金属基板用陶瓷浆料及LED金属基板的制备方法。陶瓷浆料,由陶瓷粉、溶液、表面活性剂、润湿剂组成。其制备方法:将各种原料混合均匀,经过研磨分散搅拌和过滤后,得到浆料。LED金属基板的制备方法:1)选用金属板,打磨抛光金属板层印刷面,清洗烘干;2)将浆料涂覆到金属板印刷面,烧结,冷却至室温,形成绝缘层;3)将可焊银浆涂覆到绝缘层表面,烧结,冷却至室温,形成电路层;4)非电极部分涂覆阻焊油墨,标示正负极位置,油墨固化即可。本发明的绝缘层的导热系数高,绝缘性能好,绝缘层采用丝网印刷的方式进行涂覆,并中温烧结,金属板表面的绝缘层致密均匀光滑;电路层采用丝网印刷的方式进行涂覆,并中温烧结,绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及LED金属基板用陶瓷浆料及LED金属基板的制备方法。
背景技术
LED金属基板主要由三部分结构组成的,从上到下分别为电路层、绝缘层和金属板层。电路层主要基材是铜箔,通过电镀、化学镀等方式形成所需电路图形。金属板层主要是导热性能好的常见金属,如铜、铝、铜合金、铝合金等等。绝缘层是该基板核心层,它起到粘结,导热和绝缘的作用。目前市场上制作绝缘层的方法主要有三种,第一种:用浸有环氧树脂的玻璃纤维布将铜箔和金属板层粘结起来,经过热烘烤之后固化而成。环氧树脂的玻璃纤维布起到绝缘层的作用,但是该材料导热性能差,导热系数不到0.3w/m.k。第二种:在环氧树脂或者硅树脂中加入氮化物系、碳化物系的导热陶瓷填充料,用以粘结铜箔和金属板层,但其导热系数大概在0.5~2.5w/m.k。第三种:采用阳极氧化或者微电弧氧化的工艺,在金属板层的表面形成一层氧化金属薄膜,以这层薄膜为绝缘层,但是该工艺会在绝缘层形成微孔,极大影响绝缘性,该制造工艺采用者甚少。
以上几种方案都存在一些缺陷:
绝缘层基本都是环氧树脂或者硅树脂热固化而成,为了追求导热性,绝缘层非常薄,大概在几十到几百微米,导热性能和绝缘性能都比较差。
铜箔与金属板层采用环氧树脂或者硅树脂粘结,铜箔与金属板层之前的粘结性和耐热性不好,会影响基板稳定性。
铜箔通过树脂绝缘层压合在金属板层上,表面平整度差,这给电镀精细线路带来难度。
国家大力提倡绿色环保,电镀或者化学镀等工艺污染环境,能耗高,越来越多的城市已经开始淘汰该产业。
发明内容
本发明的目的在于提供LED金属基板用陶瓷浆料及LED金属基板的制备方法。
本发明所采取的技术方案是:
LED金属基板用陶瓷浆料,其是由以下质量份的原料组成:70~75份的陶瓷粉、20~25份的溶液、0.5~2份的表面活性剂、0.5~2份的润湿剂组成。
陶瓷粉是这样制备的:将SiO2、B2O3、Bi2O3、ZnO、P2O5、CaO、Al2O3这7种氧化物的粉体按10:(18-22):(35-45):(8-12):(6-10):(5-10):(3-7)的质量比例混合均匀;再将混合好的粉体进行烧结,以熔融掉粉体;将熔融态流体熔液进行水淬,得到陶瓷颗粒;最后将陶瓷颗粒球磨,得到粒径在2~4微米的陶瓷粉。
烧结的程序为:300℃起,300~400℃烧结15min,400℃保温30min,400~800℃烧结40min,800~1180℃烧结40min,1180℃保温150min。
所述的溶液为松油醇、二乙二醇丁醚DB、二乙二醇丁醚醋酸酸酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素、醋丁纤维素、氢化蓖麻油按25:(4-6):(8-10):(2-4):(3-5):(1-3):(1-3)的质量比例组成的混合物。
所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂。
所述的绝缘陶瓷浆料的制备方法,步骤为:将各种原料混合均匀,经过研磨分散搅拌和过滤后,得到浆料。
LED金属基板的制备方法,步骤为:1)选用金属板,打磨抛光金属板层印刷面,清洗烘干;2)将浆料涂覆到金属板印刷面,烧结,冷却至室温,形成绝缘层;3)将可焊银浆涂覆到绝缘层表面,烧结,冷却至室温,形成电路层;4)电路层的非电极部分涂覆阻焊油墨,标示正负极位置,油墨固化即可。
步骤2)中,浆料的涂覆厚度为1μm~1000μm,烧结温度为500℃~850℃,烧结时间为3min~10min。
步骤3)中,浆料的涂覆厚度为1μm~1000μm,烧结温度为500℃~850℃,烧结时间为3min~10min。
步骤2)中,浆料是通过丝网印刷的方式涂覆到金属板表面的,步骤3)中,可焊银浆是通过丝网印刷的方式涂覆到绝缘层表面的。
本发明的有益效果是:
绝缘层的导热系数高,绝缘性能好,绝缘层采用丝网印刷的方式进行涂覆,并中温烧结,金属板表面的绝缘层致密均匀光滑;电路层采用丝网印刷的方式进行涂覆,并中温烧结,绿色环保。
具体来说:
1、目前绝缘层导热系数大概在0.2~3W/m.k,导热性能比较差,本发明专利所制造的绝缘层类似陶瓷的性能,大大提升绝缘层导热和绝缘性能。
2、本发明专利所制造的绝缘层,采用丝网丝印刷的工艺,将制备的浆料涂覆在金属板层的表面,通过中温烧结的方式,在金属板层表面形成致密均匀光滑的绝缘层,解决之前绝缘层平整度和附着力不佳的问题。
3、本发明专利所制造的电路层,采用丝网印刷的工艺,将制备的导电银浆涂覆在金属板层的表面,通过中温烧结的方式,在金属板层的表面形成致密清晰的导电线路,无污染型尾气排放,烧结时间短(5~10min),相对现有制备电路层采用蒸镀、溅镀、化学镀等工艺更加节能环保,高效低廉。
具体实施方式
绝缘陶瓷浆料,其是由以下质量份的原料组成:70~75份的陶瓷粉、20~25份的溶液、0.5~2份的表面活性剂、0.5~2份的润湿剂组成。
陶瓷粉是这样制备的:将SiO2、B2O3、Bi2O3、ZnO、P2O5、CaO、Al2O3这7种氧化物的粉体按10:(18-22):(35-45):(8-12):(6-10):(5-10):(3-7)的质量比例混合均匀;再将混合好的粉体进行烧结,以熔融掉粉体;将熔融态流体熔液进行水淬,得到陶瓷颗粒;最后将陶瓷颗粒球磨,得到粒径在2~4微米的陶瓷粉。
烧结的程序为:300℃起,300~400℃烧结15min,400℃保温30min,400~800℃烧结40min,800~1180℃烧结40min,1180℃保温150min。
所述的溶液为松油醇、二乙二醇丁醚DB、二乙二醇丁醚醋酸酸酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素、醋丁纤维素、氢化蓖麻油按25:(4-6):(8-10):(2-4):(3-5):(1-3):(1-3)的质量比例组成的混合物。
所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂;优选的,为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烷加成物、失水山梨醇酯、蔗糖酯、烷基醇酰胺、非离子氟碳表面活性剂中的至少一种;进一步优选的,为失水山梨醇酯;更进一步优选的,为span-85。
优选的,所述的润湿剂为迪高655。
所述的绝缘陶瓷浆料的制备方法,将各种原料混合均匀,经过研磨分散搅拌和过滤后,得到浆料。
LED金属基板的制备方法,步骤为:1)选用金属板,打磨抛光金属板层印刷面,清洗烘干;2)将上述绝缘陶瓷浆料涂覆到金属板印刷面,烧结,冷却至室温,形成绝缘层;3)将可焊银浆涂覆到绝缘层表面,烧结,冷却至室温,形成电路层;4)电路层的非电极部分涂覆阻焊油墨,标示正负极位置,油墨固化即可。
步骤1)中,金属基板的材料选自铝、铝合金、铜、铜合金中的一种。
步骤2)中,浆料的涂覆厚度为1μm~1000μm,烧结温度为500℃~850℃,烧结时间为3min~10min。
步骤3)中,浆料的涂覆厚度为1μm~1000μm,烧结温度为500℃~850℃,烧结时间为3min~10min。
步骤2)中,浆料是通过丝网印刷的方式涂覆到金属板表面的,步骤3)中,可焊银浆是通过丝网印刷的方式涂覆到绝缘层表面的。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明:
实施例1:
LED金属基板的制备方法,步骤为:
步骤一:选用金属铝板,长度为50mm,宽度为30mm,厚度为1mm。然后用机器打磨抛光铝板层印刷面,使其表面平整度小于±0.01mm,清洗烘干;
步骤二:第一步制备陶瓷粉体:陶瓷粉体是由绝缘陶瓷浆料的主体成份是陶瓷粉体。制备过程如下:将SiO2、B2O3、Bi2O3、ZnO、P2O5、CaO、Al2O3这7种氧化物的粉体按10:20:40:10:8:7:5的质量比例混合均匀。再将混合好的粉体倒入刚玉钳锅中。并将钳锅放入高温马氟炉中待烧。300℃起,300~400℃烧结15min,400℃保温30min,400~800℃烧结40min,800~1180℃烧结40min,1180℃保温150min,熔融掉钳锅中的粉体。将钳锅中熔炼好的熔融态流体熔液倒入去离子水中进行水淬。得到透明的细碎的晶盐状陶瓷颗粒。最后将陶瓷颗粒放入球磨机,以380转,球磨6.5h,得到粒径在2~4微米的陶瓷粉体,简称陶瓷粉。第二步溶液的制备:先将松油醇、二乙二醇丁醚DB、二乙二醇丁醚醋酸酸酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素、醋丁纤维素、氢化蓖麻油这7种材料按25:5:9:3:4:2:2的质量比例配制成一种混合溶液,简称溶液。第三步浆料的制备:制作三种浆料,分别标记为A、B和C。
浆料A:按照质量比,陶瓷粉:溶液:司班(85):迪高(655)=73:25:1:1;
浆料B:按照质量比,陶瓷粉:溶液:司班(85):迪高(655)=74:24:1:1;
浆料C:按照质量比,陶瓷粉:溶液:司班(85):迪高(655)=75:23:1:1;
然后经过研磨分散搅拌和过滤后。形成的浆料即为我们所要的绝缘陶瓷浆料。
步骤三:采用丝网或者钢丝网印刷工艺,将制备的浆料均匀地涂覆在金属板印刷面,厚度控制在18μm~30μm之间。然后将其放入650℃的隧道炉或者马沸炉中,烧结10min后冷却至室温,所形成涂层为绝缘层,浆料A、B、C得到绝缘层,测试的导热系数分别为150W/m.k、192W/m.k和170W/m.k。浆料B性能最优。
步骤四:清洗烘干金属板后,采用丝网或者钢丝网印刷工艺,将可焊银浆均匀涂覆在绝缘层表面,厚度控制在18μm~25μm之间,然后将其放入650℃~850℃的隧道炉或者马沸炉中,烧结3min~10min后冷却至室温,所形成涂层为电路层;
步骤五:采用UV绝缘阻焊油墨(白色),印刷在非电极部分,标示正负极位置,油墨固化后,新型LED金属基板制备完成。
Claims (10)
1.LED金属基板用绝缘陶瓷浆料,其特征在于:其是由以下质量份的原料组成:70~75份的陶瓷粉、20~25份的溶液、0.5~2份的表面活性剂、0.5~2份的润湿剂组成。
2.根据权利要求1所述的LED金属基板用陶瓷浆料,其特征在于:陶瓷粉是这样制备的:将SiO2、B2O3、Bi2O3、ZnO、P2O5、CaO、Al2O3这7种氧化物的粉体按10:(18-22):(35-45):(8-12):(6-10):(5-10):(3-7)的质量比例混合均匀;再将混合好的粉体进行烧结,以熔融掉粉体;将熔融态流体熔液进行水淬,得到陶瓷颗粒;最后将陶瓷颗粒球磨,得到粒径在2~4微米的陶瓷粉。
3.根据权利要求2所述的LED金属基板用陶瓷浆料,其特征在于:烧结的程序为:300℃起,300~400℃烧结15min,400℃保温30min,400~800℃烧结40min,800~1180℃烧结40min,1180℃保温150min。
4.根据权利要求1所述的LED金属基板用陶瓷浆料,其特征在于:所述的溶液为松油醇、二乙二醇丁醚DB、二乙二醇丁醚醋酸酸酯、柠檬酸三丁酯、乙基纤维素、醋丁纤维素、氢化蓖麻油按25:(4-6):(8-10):(2-4):(3-5):(1-3):(1-3)的质量比例组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的LED金属基板用陶瓷浆料,其特征在于:所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂。
6.权利要求1所述的LED金属基板用陶瓷浆料的制备方法,其特征在于:步骤为:将各种原料混合均匀,经过研磨分散搅拌和过滤后,得到浆料。
7.LED金属基板的制备方法,其特征在于:步骤为:1)选用金属板,打磨抛光金属板层印刷面,清洗烘干;2)将权利要求1所述的浆料涂覆到金属板印刷面,烧结,冷却至室温,形成绝缘层;3)将可焊银浆涂覆到绝缘层表面,烧结,冷却至室温,形成电路层;4)电路层的非电极部分涂覆阻焊油墨,标示正负极位置,油墨固化即可。
8.根据权利要求7所述的LED金属基板的制备方法,其特征在于:步骤2)中,浆料的涂覆厚度为1μm~1000μm,烧结温度为500℃~850℃,烧结时间为3min~10min。
9.根据权利要求7所述的LED金属基板的制备方法,其特征在于:步骤3)中,浆料的涂覆厚度为1μm~1000μm,烧结温度为500℃~850℃,烧结时间为3min~10min。
10.根据权利要求7所述的LED金属基板的制备方法,其特征在于:步骤2)中,浆料是通过丝网印刷的方式涂覆到金属板表面的,步骤3)中,可焊银浆是通过丝网印刷的方式涂覆到绝缘层表面的。
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Denomination of invention: Ceramic slurry for LED (light-emitting diode) metal substrate and preparation method of LED (light-emitting diode) metal substrate Effective date of registration: 20200320 Granted publication date: 20170616 Pledgee: China Co truction Bank Corp Guangzhou green finance reform and innovation pilot area Huadu Branch Pledgor: UV TECH MATERIAL Ltd. Registration number: Y2020980000908 |
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