CN104900768A - 一种led用氧化铝陶瓷基板制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，该方法包括如下步骤：提供氧化铝基板，在基板上用激光冲钻导电通孔和导热通孔；在导电和导热通孔内注入导电浆料；浆料固化；在上述基板上涂覆纳米银浆；纳米银浆固化；在上述基板上印刷阻焊油墨；使阻焊油墨固化；在上述基板上印刷高温胶，将环状反射杯粘贴于其上；高温胶固化，使环状反射杯固定于该陶瓷基板之上。本发明提供生产工艺简单，生产成本低廉，生产效率高，且无需蚀刻和电镀，因而无环境污染；所生产的LED用氧化铝陶瓷基板散热能力高，良品率高，尺寸精度高，银金属层与氧化铝陶瓷基材附着力好，银金属层表面光滑平整。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装领域，尤其涉及一种LED用氧化铝陶瓷基板制造方法。
背景技术
随着LED照明的需求日趋迫切，高功率LED的散热问题益发受到重视，LED运作所产生的热量若无法有效散出，将会使LED结面温度过高，不但导致LED发光效率快速衰减，也会对LED的寿命造成致命影响。
目前，大功率LED散热基板主要以陶瓷基板为主，市场上使用较多的大功率陶瓷基板主要有LTCC(低温共烧陶瓷)和DPC(直接镀铜陶瓷)两种。
LED用LTCC基板主要生产工艺为：配料、制浆、流延、切割、冲孔、填孔、丝印、叠压、预压、脱脂、烧结、电镀；其主要成分为约40％-50％的氧化铝粉与约30％-50％的玻璃材料加上有机黏结剂。其优点是可以依据客户需求制成各种形状的环状反射杯；其不足是材料导热系数较低，只有2-3W/m·K，但通过加入导热银柱的方式，导热系数可以达到100W/m·K以上，再者由于LTCC材料烧结时收缩率难以控制，因而导致基板整体线路尺寸精度不高(误差约±3％)，不能满足对位精度要求极高的共晶/覆晶工艺要求，此外LTCC技术还有设备成本高、生产工艺复杂，良品率低的特点。
LED用DPC基板主要生产工艺为：陶瓷基板前处理、溅射铜层、涂覆光刻胶、曝光、显影、蚀刻、去膜、电镀/化镀；其所用材料为96％氧化铝或氮化铝。其优点是尺寸精度高(误差低于±1％)，表面平整度高(＜0.3μm)；其不足是设备成本非常高，且氧化铝材料的导热系数只有17-23W/m·K，而氮化铝的导热系数虽然可以达到160-200W/m·K，但价格却是氧化铝的数倍，此外以电镀方式填充导电通孔导致良品率降低，且蚀刻和电镀等生产工艺会造成很大的环境污染，不宜推广。
因此，如何用较低成本的生产设备能够稳定、高效且环保的生产出高功率、高精度、低成本、高附着力、高表面平整度的LED用陶瓷散热基板一直是人们持续研究的目标。
发明内容
本发明为解决现有技术中LED用陶瓷基板生产工艺复杂、生产效率低、生产设备昂贵、电镀和蚀刻工序造成环境污染等不足，本发明提出了一种加工成本低，且生产设备能够稳定、高效、环保的生产出高功率、高精度、高附着力、高表面平整度的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，该方法包括如下步骤：
(1)、提供氧化铝基板，在所述基板上用激光冲钻导电通孔和导热通孔；
(2)、用挤压填孔方式在所述导电和导热通孔内注入导电浆料；
(3)、用高温加热的方式使导电和导热通孔内所注入导电浆料固化；
(4)、用喷墨打印的方式在上述基板上涂覆纳米银浆；
(5)、用高温加热的方式使上述所涂覆的纳米银浆固化；
(6)、用丝网印刷的方式在上述基板上印刷阻焊油墨；
(7)、用加热方式使上述阻焊油墨固化；
(8)、在上述基板上印刷高温胶，将环状反射杯粘贴于其上；
(9)、加热使上述高温胶固化，使环状反射杯固定于该陶瓷基板之上。
优选的，步骤(1)中的氧化铝基板的纯度为92％-99％，导电通孔是2个或4个。
优选的，所述基板上至少设有1个导热通孔。
优选的，步骤(2)中的导电浆料是银浆或铜浆或其它金属浆料；填充方式是挤压填孔方式或印刷填孔方式或其它填充方式。
优选的，步骤(4)中的纳米银浆为纳米导电银浆或其它银浆；涂覆方式为喷墨打印方式或丝网印刷方式或其它涂覆方式。
优选的，步骤(6)中的阻焊油墨为感光型或热固化型，颜色可以为任何颜色。
优选的，步骤(8)中的高温胶是电子玻璃胶或其它各种胶。
优选的，步骤(9)中的环状反射杯是陶瓷环或塑料环或其它材料，形状是圆形或方形或其它任意形状，可以以直角或任意角度固定，固定高度可以根据需要进行调整。
优选的，步骤(3)或(5)或(7)或(9)中的高温温度为100℃-900℃。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，生产成本低廉、制造工艺简单、稳定、高效且环保，所生产的LED用氧化铝散热基板具有高功率、高精度、低成本、高附着力、高表面平整度等特点。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1为本发明LED用氧化铝陶瓷基板制造方法制得的氧化铝陶瓷基板结构示意图；
图2为本发明LED用氧化铝陶瓷基板制造方法的第一步骤示意图；
图3为本发明LED用氧化铝陶瓷基板制造方法的第二步骤示意图；
图4为本发明LED用氧化铝陶瓷基板制造方法的第四步骤示意图；
图5为本发明LED用氧化铝陶瓷基板制造方法的第六步骤示意图；
图6为本发明LED用氧化铝陶瓷基板制造方法的第八步骤示意图；
图7为本发明LED用氧化铝陶瓷基板制造方法的第九步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明。
如图1所示，本发明提供一种LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，该方法包括如下步骤：
(1)提供氧化铝陶瓷基板1，在所述基板1上用激光冲钻导电通孔和导热通孔2，如图2所示，本发明中使用96％氧化铝陶瓷基板；
(2)用挤压填孔方式在所述导电和导热通孔2内注入导电浆料3，如图3所示；
(3)用高温加热的方式使导电和导热通孔2内所注入导电浆料3固化；
(4)用喷墨打印的方式在所述基板上涂覆纳米银浆4，如图4所示；
(5)用高温加热的方式使所述被涂覆的纳米银浆4固化；
(6)用丝网印刷的方式在所述基板上印刷阻焊油墨5，如图5所示；
(7)用加热方式使所述阻焊油墨5固化；
(8)在所述陶瓷基板上印刷高温胶6，如图6所示，将环状反射杯7粘贴与6上；
(9)加热使上述高温胶6固化，使环状反射杯7固定于所述陶瓷基板之上，如图7所示。
如图1所示，本发明中所述氧化铝基板1优先采用96％的氧化铝陶瓷，其粒径分布为：3μm＜D90＜5μm，其厚度为0.2mm至2mm。
如图2所示，在上述步骤1中，导电银浆粒径分布为：D90＜5μm；导电通孔的直径为100μm至300μm，导热通孔的直径为100μm至1500μm。
如图3所示，在本发明中步骤2中用对应形状的30μm至100μm厚薄钢片制成的模具遮住氧化铝基板1中除导电和导热通孔2以外的部分，导电浆料3在外界强大压力作用下填满了所有导电和导热通孔2，具有成本低、效率高、良品率高的特点。本发明中使用导电银浆，烧结后氧化铝散热基板的导热系数最高可以达到400W/m·K，其热阻大小可根据导热通孔的大小和多少进行调整。
如图4所示，步骤4中纳米导电银浆的粒径分布为：D90＜500nm，可得到导体图形的线宽/线间距最小为30μm，误差＜0.5％，表面平整度小于＜0.3μm。上述粒径分布要求比较高，常规的导电银浆粒径分布为：D90＜5μm；采用上述粒径分布，可以得到最小为30μm的线宽/线间距；否则常规的只能得到最小为100m的线宽/线间距。本发明中优选的纳米导电银浆无需电镀便具有很好的耐焊性和可焊性。
如图5所示，在本发明中步骤7中的阻焊油墨5为绿色，采用热固化型。如图6所示，步骤8中印刷后高温胶6的外径略小于陶瓷环7的外径，而内径略大于陶瓷环7的内径。在本发明中环状反射杯7采用陶瓷环，形状为圆形，角度为120度，高度0.5mm。
在上述步骤(3)或(5)或(7)或(9)中的高温温度为100℃-900。
如图7所示，本发明提供的LED用高散热氧化铝陶瓷基板可以根据实际需要确定是否制作阻焊油墨或是否粘贴环状反射杯。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项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 (9)
1.一种LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)、提供氧化铝基板，在所述基板上用激光冲钻导电通孔和导热通孔；
(2)、用挤压填孔方式在所述导电和导热通孔内注入导电浆料；
(3)、用高温加热的方式使导电和导热通孔内所注入导电浆料固化；
(4)、用喷墨打印的方式在上述基板上涂覆纳米银浆；
(5)、用高温加热的方式使上述所涂覆的纳米银浆固化；
(6)、用丝网印刷的方式在上述基板上印刷阻焊油墨；
(7)、用加热方式使上述阻焊油墨固化；
(8)、在上述基板上印刷高温胶，将环状反射杯粘贴于其上；
(9)、加热使上述高温胶固化，使环状反射杯固定于该陶瓷基板之上。
2.如权利要求1所述的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于：步骤(1)中的氧化铝基板的纯度为92％-99％，导电通孔是2个或4个。
3.如权利要求2所述的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于：所述基板上至少设有1个导热通孔。
4.如权利要求1所述的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于：步骤(2)中的导电浆料是银浆或铜浆或其它金属浆料；填充方式是挤压填孔方式或印刷填孔方式或其它填充方式。
5.如权利要求1所述的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于：步骤(4)中的纳米银浆为纳米导电银浆或其它银浆；涂覆方式为喷墨打印方式或丝网印刷方式或其它涂覆方式。
6.如权利要求1所述的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于：步骤(6)中的阻焊油墨为感光型或热固化型，颜色可以为任何颜色。
7.如权利要求1所述的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于：步骤(8)中的高温胶是电子玻璃胶或其它各种胶。
8.如权利要求1所述的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于：步骤(9)中的环状反射杯是陶瓷环或塑料环或其它材料，形状是圆形或方形或其它任意形状，可以以直角或任意角度固定，固定高度可以根据需要进行调整。
9.如权利要求1所述的LED用氧化铝陶瓷基板制造方法，其特征在于：步骤(3)或(5)或(7)或(9)中的高温温度为100℃-900℃。
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