CN105405955A - 一种led用陶瓷散热基板的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于陶瓷基板技术领域，具体涉及一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺。该工艺包括：1)复合烧结助剂的制备；2)陶瓷浆料的制备；3)陶瓷成型。本发明的有益效果如下：1)本发明的陶瓷基板导热系数大，耐热性能优，抗弯强度高，不存在弯曲、翘曲等现象。2)本发明通过采用合适的烧结方法和选取合适的烧结助剂，实现氧化铝陶瓷烧结体的致密化，大大提高了陶瓷基板的热导率。3)本发明的烧结助剂可形成低熔点的物相，实现液相烧结，降低烧成温度，促进坯体的致密化。4)本发明配方中的三聚氰胺在高温下可以生产氮化铝和氮化碳，增加了氧化铝陶瓷基板表面的硬度和光泽度。

Description

一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺
技术领域
本发明属于LED用基板技术领域，具体涉及一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺。
背景技术
LED灯主要包括LED芯片和灯杯，通常LED芯片是用LED发光晶片以打金线、共晶或覆晶的方式连接在散热基板上形成的，再将LED芯片固定在系统的电路板上，散热基板扮演着散热、导电、绝缘三重角色，现有的散热基板主要是金属基板，但是这类金属基板连接LED发光晶片的技术存在着散热性差、绝缘性差的弊端。
随着LED照明的需求日趋迫切，大功率LED的散热问题益发受到重视(过高的温度会导致LED发光效率衰减)；LED使用所产生的废热若无法有效散出，则会对LED的寿命造成致命性的影响。现阶段较普遍的陶瓷散热基板有4种：直接覆铜陶瓷板(DBC)、直接镀铜基板(DPC)、高温共烧多层陶瓷基板(HTCC)和低温共烧多层陶瓷基板(LTCC)。而如何设计一种性能优越尤其是散热性能好的LED陶瓷基板是研究的热点。
发明内容
本发明针对背景技术中的存在的问题而提供一种散热性能好的LED用陶瓷散热基板的制备工艺。
为了实现本发明目的而采用的技术方案为：一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺，具体制备步骤如下：
1)复合烧结助剂的制备
将硅粉60～70份、铝粉5～10份、凹凸棒土10～20份、氧化钙10～20份分散于无水乙醇中形成混合浆料，干燥后即制得复合烧结助剂，其中，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为1g：5mL；
2)陶瓷浆料的制备
依次加入60～80份的氧化铝粉、三聚氰胺3～8份、羟甲基纤维素3～6份、聚乙烯醇8～12份和步骤1)制得的复合烧结助剂5～10份进行湿法球磨，球磨2～4小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料；
3)陶瓷成型
将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行烧结压制，再降温冷却得到陶瓷基板。
其中，步骤2)中所述的氧化铝粉为平均粒度1～4μm微观晶型呈片状或短柱状高温煅烧α-氧化铝粉。
步骤3)中陶瓷坯片采用至少2层层叠后进行高温烧结，高温烧结的具体条件为：在温度为1300～1600℃下保温0.5～2小时，继续提高温度至1600℃～1800℃下保温0.5～2小时，烧结得到陶瓷基板。
另外，步骤3)中对陶瓷坯片进行干燥处理，干燥温度为60～90℃，干燥时间2～4小时。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的陶瓷基板导热系数大，耐热性能优，抗弯强度高，不存在弯曲、翘曲等现象。
(2)本发明通过采用合适的烧结方法和选取合适的烧结助剂，实现氧化铝陶瓷烧结体的致密化，大大提高了陶瓷基板的热导率。
(3)本发明的烧结助剂可形成低熔点的物相，实现液相烧结，降低烧成温度，促进坯体的致密化。
(4)本发明配方中的三聚氰胺在高温下可以生产氮化铝和氮化碳，增加了氧化铝陶瓷基板表面的硬度和光泽度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
本发明一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺，具体制备步骤如下：
1)复合烧结助剂的制备
将硅粉60～70份、铝粉5～10份、凹凸棒土10～20份、氧化钙10～20份分散于无水乙醇中形成混合浆料，干燥后即制得复合烧结助剂，其中，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为1g：5mL；
2)陶瓷浆料的制备
依次加入60～80份的氧化铝粉、三聚氰胺3～8份、羟甲基纤维素3～6份、聚乙烯醇8～12份和步骤1)制得的复合烧结助剂5～10份进行湿法球磨，球磨2～4小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料；
3)陶瓷成型
将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行烧结压制，再降温冷却得到陶瓷基板。
实施例1
1)将硅粉60千克、铝粉8千克、凹凸棒土10千克、氧化钙20千克分散于300千克无水乙醇中形成混合浆料，干燥制得复合烧结助剂，备用；
2)往球磨机中依次加入平均粒度3.5μm片状微观晶型高温煅烧α-氧化铝粉60千克、三聚氰胺4千克、羟甲基纤维素6千克、聚乙烯醇10千克和步骤(1)制得的复合烧结助剂10千克进行湿法球磨，球磨2小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料，备用；
3)将步骤(2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片在温度60℃条件下干燥2小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠2层放置承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1600℃下烧结0.5小时，继续提高温度至1800℃下保温0.5小时，降温冷却得到陶瓷基板。
实施例2
1)将硅粉70千克、铝粉5千克、凹凸棒土20千克、氧化钙15千克分散于350千克无水乙醇中形成混合浆料，干燥制得复合烧结助剂，备用；
2)往球磨机中依次加入平均粒度1μm片状微观晶型高温煅烧α-氧化铝粉80千克、三聚氰胺8千克、羟甲基纤维素5千克、聚乙烯醇12千克和步骤(1)制得的复合烧结助剂8千克进行湿法球磨，球磨4小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料，备用；
3)将步骤(2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片在温度80℃条件下干燥3小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠4层放置承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1400℃下烧结2小时，继续提高温度至1600℃下保温2小时，降温冷却得到陶瓷基板。
实施例3
1)将硅粉65千克、铝粉10千克、凹凸棒土15千克、氧化钙10千克分散于325千克无水乙醇中形成混合浆料，干燥制得复合烧结助剂，备用；
2)往球磨机中依次加入平均粒度4μm片状微观晶型高温煅烧α-氧化铝粉70千克、三聚氰胺3千克、羟甲基纤维素3千克、聚乙烯醇8千克和步骤(1)制得的复合烧结助剂12千克进行湿法球磨，球磨3小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料，备用；
3)将步骤(2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片在温度90℃条件下干燥2小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠3层放置承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1500℃下烧结1小时，继续提高温度至1700℃下保温2小时，降温冷却得到陶瓷基板。

Claims (5)

1.一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺，其特征在于具体制备工艺如下：
1)复合烧结助剂的制备
将硅粉60～70份、铝粉5～10份、凹凸棒土10～20份、氧化钙10～20份分散于无水乙醇中形成混合浆料，干燥后即制得复合烧结助剂，其中，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为1g：5mL；
2)陶瓷浆料的制备
依次加入60～80份的氧化铝粉、三聚氰胺3～8份、羟甲基纤维素3～6份、聚乙烯醇8～12份和步骤1)制得的复合烧结助剂5～10份进行湿法球磨，球磨2～4小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料；
3)陶瓷成型
将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行烧结压制，再降温冷却得到陶瓷基板。
2.根据权利要求1所述的一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺，其特征在于：步骤2)中所述的氧化铝粉为平均粒度1～4μm微观晶型呈片状或短柱状高温煅烧α-氧化铝粉。
3.根据权利要求1所述的一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺，其特征在于：步骤3)中陶瓷坯片采用至少2层层叠后进行高温烧结。
4.根据权利要求3所述的一种LED用陶瓷散热基板的制备工艺，其特征在于：高温烧结的具体条件为：在温度为1300～1600℃下保温0.5～2小时，继续提高温度至1600℃～1800℃下保温0.5～2小时，烧结得到陶瓷基板。
5.根据权利要求1所述的一种LED用陶瓷散热基板，其特征在于：步骤3)中对陶瓷坯片进行干燥处理，干燥温度为60～90℃，干燥时间2～4小时。
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