CN105140362A - 蓝宝石led灯丝基板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,具体步骤包括晶体掏棒、晶体切割、研磨、倒角、退火、双面抛光、激光取片、刷银等工序;本发明的蓝宝石LED灯丝基板的生产方法成片质量高,废品率低,生产效率高。

Description

蓝宝石LED灯丝基板的生产方法
技术领域
本发明涉及一种蓝宝石片的生产方法,尤其涉及一种蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,属于蓝宝石加工技术领域。
背景技术
LED灯丝以其节能、全角度发光等优点而被广泛应用。目前,LED灯丝基板的材质一般为玻璃、硅树脂或碳化硅,但玻璃硬度差,导热性差;硅树脂导热性差;而碳化硅则制作成本大。
随着科技的进步,蓝宝石基板在LED技术中得到广泛应用。蓝宝石具有很好的热特性,极好的电气特性和介电特性,可以在高温下保持高强度、优良的热属性和透过率,并且防化学腐蚀。用蓝宝石为原料制成的LED灯丝,亮度高,硬度高且导热性好,深受消费者满意。
中国专利文献ZL201420699840.7公开了一种全周发光的LED灯丝,包括混有荧光粉的基板,设置于所述基板上的电极,安装在所述基板上的至少一个LED芯片,以及覆盖于所述LED芯片上的封装胶。通过含有荧光粉的硅树脂形成的基板,免除了玻璃或蓝宝石作为基板的成本。混有荧光粉的硅树脂形成的基板代替了玻璃以及蓝宝石基板,使用所述基板制作的灯丝避免了玻璃或蓝宝石对芯片出光的影响,实现了360度出光,出光均匀性和光效大大提高。
但采用混有荧光粉的硅树脂做成的LED灯丝基板仍存在导热性差,影响发光效率和使用寿命的问题,且其工序设计不够合理,会直接影响LED灯丝的质量和成品率。。
发明内容
本发明解决的技术问题是:提出一种提出一种成片质量高,废品率低,生产效率高的蓝宝石LED灯丝基板的生产方法。
为了解决上述技术问题,本发明提出的技术方案是:一种蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,包括以下具体步骤:
步骤一、晶体掏棒;取A向、M向或C向的蓝宝石晶体,然后使用掏棒机进行掏棒,从而得到晶棒;
步骤二、晶体切割;采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割,从而得到晶片;
步骤三、研磨;采用研磨机对晶片进行研磨;研磨时,加入研磨液,研磨盘对晶片加压至0.02~0.022Mpa,研磨盘的转速为1000~1200rpm/min;研磨完成后用无水乙醇清洗;所述研磨液组分包括:0.5~2%的颗粒大小为10~20μm的立方氮化硼粉末,14~16%的烷基酚聚氧乙烯醚,4~6%的甘油,9~11%的聚丙二醇400,其余为去离子水;
步骤四、倒角;采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理,;
步骤五、退火;将晶片放入退火炉内,以180~220℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃,升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温2~6h,然后以200℃的温度进行降温,降温时在1000℃、500℃分别保温2~3h冷却至室温取出;
步骤六、双面化学抛光;先用无水乙醇对晶片进行清洗,然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定;抛光时,加入抛光液,抛光盘对晶片加压至0.12~0.15Mpa,抛光盘的转速为1000~1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后,在室温下进行自然冷却;所述抛光液组分包括:0.5~2%的颗粒大小为1~6μm的立方氮化硼粉末,14~16%的烷基酚聚氧乙烯醚,4~6%的甘油,9~11%的聚丙二醇400,0.5~2%的纳米二氧化硅,使得抛光液PH值为11.0~13.0的碱性溶液,其余为去离子水;抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值;
步骤七、激光取片;将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体,将晶片按需求切割成相应大小。
对上述技术方案的改进为:所述步骤一中,将晶体生长炉内的温度降至1600℃,再对晶体进行退火处理,控制温度以100℃/h的速度缓慢降温并持续22h。
对上述技术方案的改进为:所述步骤二中,金刚砂线的直径为0.14~0.16mm,金刚砂线上金刚石的粒径为30~40μm,金刚砂线在切割时以12~15m/s的速度运动,晶体相对于金刚砂线的移动速度为0.2~0.3mm/min,切割时不断向金刚砂线喷洒切割液,所述切割液中含有粒径为20~30μm的金刚石颗粒和粒径为50~60μm的刚玉颗粒。
对上述技术方案的改进为:所述步骤三中,所述研磨液中含有粒径为3~6μm的氧化铝颗粒。
对上述技术方案的改进为:所述步骤五中,升温时,在300℃保温2h,在800℃保温3h,在1600℃保温4h。
对上述技术方案的改进为:所述步骤六中,所述碱性溶液为KOH。
对上述技术方案的改进为:所述步骤六中,所述抛光液PH值为12.0。
对上述技术方案的改进为:所述步骤六中,抛光盘对晶片加压至0.135Mpa。
对上述技术方案的改进为:所述步骤七中,激光束的直径为0.015~0.02mm,切割速度为3~5mm/s。
对上述技术方案的改进为:步骤七中所述保护气体为氮气。
本发明具有积极的效果:
(1)本发明的LED灯丝基板生产方法,先研磨、抛光再激光取片,可以提高研磨、抛光的生产效率,由于蓝宝石硬度大,抛光时必须施加较大的压力,在抛光之前退火有利于消除线切割、研磨等机械加工工序所产生的内应力,使得晶片在抛光时不宜碎裂,有效提高成品率。
(2)本发明的LED灯丝基板生产方法,严格控制研磨和抛光的参数以及研磨液和抛光液的成分,有利于提高研磨和抛光的效率,提高研磨和抛光的成品率,制备出的晶片结构完整,无物理损伤,表面细腻,光滑,形变小。研磨液和抛光液中,适量的立方氮化硼粉末充当磨料,硬度高,耐磨性好;烷基酚聚氧乙烯醚、甘油、聚丙二醇400和去离子水形成的悬浮液黏度和界面膜性质稳定,使得磨料悬浮稳定,均匀度好,不会粘并,有利于提高研磨和抛光的质量和效率。适量的烷基酚聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂,其性质稳定,具有分散、乳化、润湿等多种性能,是悬浮液获得优异性能最主要的成分;甘油比重合适,与水和有机溶液都有很好的溶解性,作为辅助分散剂非常适合;聚丙二醇400具有乳化、润湿的作用,并且可以有效增稠,有效提升悬浮液的黏度和界面膜性质。另外,抛光液中含有适量的纳米SiO2,粒度均匀、分散性好、平坦化效率高。碱性溶液KOH使得抛光液为碱性,通过化学腐蚀辅助抛光,从而抛光效果更好,抛光效率更好。为了保持抛光液的稳定性,从而保证抛光的效率和质量,必须不断地补充碱性溶液,维持抛光液PH值基本不变。
(3)本发明的LED灯丝基板采用蓝宝石为基板制成,由于蓝宝石硬度高,耐磨性好,使得基板不易磨损和划伤。通过本发明的LED灯丝生产方法制成的灯丝,发光效率高,光学性能达标,且成片质量高,废品率低,生产效率高,应用前景广阔。
具体实施方式
实施例1
本实施例的蓝宝石LED灯丝基板的制备流程包括如下步骤:
步骤一、晶体掏棒;取A向、M向或C向的蓝宝石晶体,然后使用掏棒机进行掏棒,从而得到晶棒;
步骤二、晶体切割;采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割,从而得到晶片;
步骤三、研磨;采用研磨机对晶片进行研磨;研磨时,加入研磨液,研磨盘对晶片加压至0.022Mpa,研磨盘的转速为1200rpm/min;研磨完成后用无水乙醇清洗;所述研磨液组分包括:2%的颗粒大小为20μm的立方氮化硼粉末,16%的烷基酚聚氧乙烯醚,6%的甘油,11%的聚丙二醇400,其余为去离子水;
步骤四、倒角;采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理,;
步骤五、退火;将晶片放入退火炉内,以220℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃,升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温6h,然后以200℃的温度进行降温,降温时在1000℃、500℃分别保温3h冷却至室温取出;
步骤六、双面化学抛光;先用无水乙醇对晶片进行清洗,然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定;抛光时,加入抛光液,抛光盘对晶片加压至0.15Mpa,抛光盘的转速为1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后,在室温下进行自然冷却;所述抛光液组分包括:2%的颗粒大小为6μm的立方氮化硼粉末,16%的烷基酚聚氧乙烯醚,6%的甘油,11%的聚丙二醇400,2%的纳米二氧化硅,使得抛光液PH值为13.0的碱性溶液,其余为去离子水;抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值;
步骤七、激光取片;将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体,将晶片按需求切割成相应大小。
实施例2
本实施例的蓝宝石LED灯丝基板的制备流程包括如下步骤:
步骤一、晶体掏棒;取A向、M向或C向的蓝宝石晶体,然后使用掏棒机进行掏棒,从而得到晶棒;
步骤二、晶体切割;采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割,从而得到晶片;
步骤三、研磨;采用研磨机对晶片进行研磨;研磨时,加入研磨液,研磨盘对晶片加压至0.02Mpa,研磨盘的转速为1000rpm/min;研磨完成后用无水乙醇清洗;所述研磨液组分包括:0.5%的颗粒大小为10μm的立方氮化硼粉末,14%的烷基酚聚氧乙烯醚,4%的甘油,9%的聚丙二醇400,其余为去离子水;
步骤四、倒角;采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理,;
步骤五、退火;将晶片放入退火炉内,以180℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃,升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温2h,然后以200℃的温度进行降温,降温时在1000℃、500℃分别保温2h冷却至室温取出;
步骤六、双面化学抛光;先用无水乙醇对晶片进行清洗,然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定;抛光时,加入抛光液,抛光盘对晶片加压至0.12Mpa,抛光盘的转速为1000rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后,在室温下进行自然冷却;所述抛光液组分包括:0.5%的颗粒大小为1μm的立方氮化硼粉末,14%的烷基酚聚氧乙烯醚,4%的甘油,9%的聚丙二醇400,0.5%的纳米二氧化硅,使得抛光液PH值为11.0的碱性溶液,其余为去离子水;抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值;
步骤七、激光取片;将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体,将晶片按需求切割成相应大小。
实施例3
本实施例的蓝宝石LED灯丝基板的制备流程包括如下步骤:
步骤一、晶体掏棒;取A向、M向或C向的蓝宝石晶体,然后使用掏棒机进行掏棒,从而得到晶棒;
步骤二、晶体切割;采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割,从而得到晶片;
步骤三、研磨;采用研磨机对晶片进行研磨;研磨时,加入研磨液,研磨盘对晶片加压至0.02Mpa,研磨盘的转速为1100rpm/min;研磨完成后用无水乙醇清洗;所述研磨液组分包括:1%的颗粒大小为15μm的立方氮化硼粉末,15%的烷基酚聚氧乙烯醚,5%的甘油,10%的聚丙二醇400,其余为去离子水;
步骤四、倒角;采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理,;
步骤五、退火;将晶片放入退火炉内,以200℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃,升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温4h,然后以200℃的温度进行降温,降温时在1000℃、500℃分别保温3h冷却至室温取出;
步骤六、双面化学抛光;先用无水乙醇对晶片进行清洗,然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定;抛光时,加入抛光液,抛光盘对晶片加压至0.13Mpa,抛光盘的转速为1200rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后,在室温下进行自然冷却;所述抛光液组分包括:1%的颗粒大小为3μm的立方氮化硼粉末,15%的烷基酚聚氧乙烯醚,5%的甘油,10%的聚丙二醇400,1%的纳米二氧化硅,使得抛光液PH值为12.0的碱性溶液,其余为去离子水;抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值;步骤七、激光取片;将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体,将晶片按需求切割成相应大小。
本发明的蓝宝石LED灯丝基板的生产方法不局限于上述实施例所述的具体技术方案,凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
步骤一、晶体掏棒;取A向、M向或C向的蓝宝石晶体,然后使用掏棒机进行掏棒,从而得到晶棒;
步骤二、晶体切割;采用金刚砂线切割设备对晶棒进行切割,从而得到晶片;
步骤三、研磨;采用研磨机对晶片进行研磨;研磨时,加入研磨液,研磨盘对晶片加压至0.02~0.022Mpa,研磨盘的转速为1000~1200rpm/min;研磨完成后用无水乙醇清洗;所述研磨液组分包括:0.5~2%的颗粒大小为10~20μm的立方氮化硼粉末,14~16%的烷基酚聚氧乙烯醚,4~6%的甘油,9~11%的聚丙二醇400,其余为去离子水;
步骤四、倒角;采用数控机床的金刚石砂轮对晶片的边角进行倒角处理,;
步骤五、退火;将晶片放入退火炉内,以180~220℃/h的速度进行升温将温度升至1600℃,升温时在300℃、800℃、1600℃分别保温2~6h,然后以200℃的温度进行降温,降温时在1000℃、500℃分别保温2~3h冷却至室温取出;
步骤六、双面化学抛光;先用无水乙醇对晶片进行清洗,然后将清洗后的晶片放入双面抛光机中固定;抛光时,加入抛光液,抛光盘对晶片加压至0.12~0.15Mpa,抛光盘的转速为1000~1500rpm/min、将抛光好的晶片用无水乙醇清洗后,在室温下进行自然冷却;所述抛光液组分包括:0.5~2%的颗粒大小为1~6μm的立方氮化硼粉末,14~16%的烷基酚聚氧乙烯醚,4~6%的甘油,9~11%的聚丙二醇400,0.5~2%的纳米二氧化硅,使得抛光液PH值为11.0~13.0的碱性溶液,其余为去离子水;抛光过程中不断补充碱性溶液以保持抛光液的PH值;
步骤七、激光取片;将抛光后的晶片放入激光切割机中并通入保护气体,将晶片按需求切割成相应大小。
2.根据权利要求1所述蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于:所述步骤二中,金刚砂线的直径为0.14~0.16mm,金刚砂线上金刚石的粒径为30~40μm,金刚砂线在切割时以12~15m/s的速度运动,晶体相对于金刚砂线的移动速度为0.2~0.3mm/min,切割时不断向金刚砂线喷洒切割液,所述切割液中含有粒径为20~30μm的金刚石颗粒和粒径为50~60μm的刚玉颗粒。
3.根据权利要求1所述蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于:所述步骤三中,所述研磨液中含有粒径为3~6μm的氧化铝颗粒。
4.根据权利要求1所述蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于:所述步骤五中,升温时,在300℃保温2h,在800℃保温3h,在1600℃保温4h。
5.根据权利要求1所述蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于:所述步骤六中,所述碱性溶液为KOH。
6.根据权利要求1所述蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于:所述步骤六中,所述抛光液PH值为12.0。
7.根据权利要求1所述蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于:所述步骤六中,抛光盘对晶片加压至0.135Mpa。
8.根据权利要求1所述蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于:所述步骤七中,激光束的直径为0.015~0.02mm,切割速度为3~5mm/s。
9.根据权利要求1所述蓝宝石LED灯丝基板的生产方法,其特征在于:步骤七中所述保护气体为氮气。
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