CN105428504B - 一种led光源封装用厚膜陶瓷支架的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED光源封装用厚膜陶瓷支架的制备方法，选用导热与散热性能极佳的96％的Al2O3陶瓷基板，采用厚度适宜的不锈钢漏印模板代替传统丝网印刷，通过负压吸引，并改变吸引工艺参数，将粘度适中、烧结收缩率极小的导体浆料通过不锈钢漏印模板吸引填入陶瓷基板上预设的微孔内，经过烘干和烧结后实现通孔金属化并使微孔得到填实，要求经品红试验无渗漏，以满足LED管芯封装工艺的需要。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光技术领域，尤其涉及一种LED光源封装用厚膜陶瓷支架的制备方法。
背景技术
LED光源具有节能、环保、长寿命等优势，是理想的各种民用及工业照明光源。由于陶瓷基板具有高散热、低热阻、抗腐蚀、高绝缘电压、与LED管芯材料膨胀系数相匹配等优点，非常适合用做LED灯珠的支架，陶瓷衬底正在成为照明LED产品的主流封装形式之一。
一般而言，影响LED衰减的因素主要有LED芯片的材质、芯片的尺寸大小、固晶底胶质量、荧光粉以及LED支架。LED发光时所产生的热能若无法导出，将会使LED结面温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率、稳定性。在实用的陶瓷基板材料中，氧化铝(Al2O3)价格较低，从机械强度、绝缘性、导热性、耐热性、耐热冲击性、化学稳定性等方面考虑，其综合性能最好；采用厚膜丝网印刷的方式在陶瓷基板表面形成电路图形可实现多层化，提高布线密度，其热膨胀系数可以做到与IC接近，可直接进行裸芯片组装。
由于LED灯杯封装电路引出的需要，就必须将陶瓷支架的上、下表面的电路通过导体连通起来，最直接的方法就是通过基板表面的金属化通孔实现电连通。但是，由于通孔的存在，封装胶会通过通孔 渗透到下表面，造成电路污染。因此对通孔的金属化、且确保通孔填实不渗漏就成为该技术关键。
目前成熟的、批量生产采用的孔金属化技术为孔径大于的通孔。而照明LED产品要求陶瓷支架采用微单元阵列模式生产，采用以下微孔金属化技术。因此，需要突破微孔金属化技术。其次，突破通孔填实技术，使得以下的微孔在金属化过程中既能实现上、下两面电路连通，又能保证通孔被完全填实，不会在灯杯封装时出现渗漏。
发明内容
本发明的目的是提供一种LED光源封装用厚膜陶瓷支架的制备方法，利用本发明制成的LED陶瓷支架，结构简单，具有高光效、低热阻、高散热、耐电压、出光均匀、无眩光、无色斑、低成本、高寿命的优点。可在支架上制作多种电路连接，易于实现多功能化。
本发明的技术方案如下：一种LED光源封装用厚膜陶瓷支架的制备方法：其特征是陶瓷基板为导热与散热性能极佳的96％的Al2O3；正金属电极与负金属电极图形通过丝网印刷工艺在陶瓷基板表面印刷一层银导体浆料形成，125℃烘干后于850℃条件下烧结制成，印刷膜层厚度为15±3μm；连接陶瓷基板正面和反面金属电极的两个金属化盲孔采用激光打孔工艺在陶瓷基板表面切刻出Φ0.15mm的微孔，然后在具有负压吸附功能的印刷基台上印刷银浆料以形成金属化过孔电极，通过负压吸引，将银浆料通过不锈钢漏印模板吸引填入微孔内，并使微孔得到填实；陶瓷基板正面的正金属电极、负金属电极 表面部分通过丝网印刷一层玻璃釉浆料以形成绝缘覆层隔离，最后进行检测，完成成品制作。
其中银浆料的粘度为340±40Pa.S，收缩率为5％。
其中漏印模板的开口孔径为接触式印刷方式进行。
本发明特点如下
本发明选用导热与散热性能极佳的96％的Al2O3陶瓷基板通过厚膜丝网印刷的方式制备一种LED光源封装用LED厚膜陶瓷支架。
本发明采用厚度适宜的不锈钢漏印模板代替传统丝网印刷，通过负压吸引，并改变吸引工艺参数，将粘度为340±40Pa.S，收缩率为5％的导体浆料通过不锈钢漏印模板吸引填入陶瓷基板上预设的微孔内，经过烘干和烧结后实现通孔金属化并使微孔得到填实，要求经品红试验无渗漏，以满足LED管芯封装工艺的需要。
本发明通过技术创新与工艺提升，首先突破以下微孔金属化技术，使以下微孔金属化厚膜工艺技术得到转化与提升，实现LED陶瓷支架产品批产化。
本发明通过对导体浆料、网版材料的优选，以及工艺设计和参数设置方面的改进，已成功开发了一套较为成熟实用的厚膜电路通孔与填实工艺技术，满足LED支架类产品技术生产需要。
附图说明
图1-1是本发明LED陶瓷支架电路正面示意图。
图1-2是本发明LED陶瓷支架电路反面示意图。
图1-3是本发明LED陶瓷支架电路正面绝缘覆层示意图。
图2是阵列结构外形示意图。
附图标号：1—正金属电极、2—负金属电极、3—金属化盲孔、4—固晶区域、5—绝缘覆层
具体实施方式
如图1-1、图1-2、图1-3所示，本发明的LED厚膜陶瓷支架陶瓷基板电路外形尺寸为109.2mm×54.5mm×0.5mm。在单片电路上设计了两个金属化盲孔3，用来连接陶瓷基板正面和反面的金属电极，正金属电极1、负金属电极2设计为U型结构，U型结构的两个相对侧边分别位于陶瓷基板的正面和陶瓷基板的反面，绝缘覆层5部分覆盖了正金属电极1和负金属电极2位于陶瓷基板正面的侧边，固晶区域4位于陶瓷基板正面的正金属电极1和负金属电极2中间，正金属电极1和负金属电极2位于陶瓷基板正面的靠近固晶区域4且未被绝缘覆层5覆盖的部分分别为与LED芯片连接用的正电极内引线端和负电极内引线端，正金属电极1和负金属电极2位于陶瓷基板反面的侧边设有和外部电源连接用的正电极外引线端和负电极外引线端。
在一款LED陶瓷支架制作实例中，采用厚度为0.381mm的Al2O3陶瓷基板作为LED支架基体材料。该基板尺寸为109.2mm×54.5mm×0.5mm，包含286个小单元，单元尺寸为3.5×3.5mm，每个单元即为一个LED封装支架，每个单元上采用激光打孔的方式预先留出两个孔径为Φ0.15mm的微小通孔。采用厚度为0.075mm的不锈钢漏印模板进行填孔印刷，漏印模板的开口孔径为 接触式印刷方式进行。经125℃烘干10分钟后，在隧道 式烧结炉中于峰值温度850℃下烧结10分钟。经品红试验无渗漏，采用该工艺制作出的LED陶瓷支架完全满足LED封装及使用要求。
对于0.381mm厚度的基板来说，采用通孔印刷机和厚度为0.075mm的不锈钢漏印模板，通过接触式印刷方式进行通孔和填实工艺操作，可实现一次性印刷完成。
对于其他厚度的基板来说，可采用先通孔，再填孔，最后堵孔的印刷次序完成。
图2为本发明陶瓷支架阵列结构外形示意图。陶瓷基板采用导热与散热性能极佳的96％的Al2O3；正金属电极1与负金属电极2图形通过丝网印刷工艺在陶瓷基板表面印刷一层银导体浆料形成，125℃烘干后于850℃条件下烧结制成，印刷膜层厚度为15±3μm。
陶瓷基板正面的正金属电极1、负金属电极2表面部分通过丝网印刷一层玻璃釉浆料以形成绝缘覆层5隔离，最后进行检测，完成成品制作。
本发明优点
1.优选导体浆料。选择烧结收缩率尽可能小、又适于填实操作的导体浆料；2.优选网版材料。印刷模版材料优选；3.工艺设计，包括图形设计，印刷参数设置，实现以下微孔金属化和通孔中间完全填实；4.制作样品。进行微孔金属化测试和品红试验，验证通孔导通性和密封性，使得通孔的导通性和密封性达到100％，工艺参数优化。
Claims (3)
1.一种LED光源封装用厚膜陶瓷支架的制备方法，其特征是陶瓷基板采用导热与散热性能为96%的Al2O3；正金属电极(1)与负金属电极(2)图形通过丝网印刷工艺在陶瓷基板表面印刷一层银导体浆料形成，125℃烘干后于850℃条件下烧结制成，印刷膜层厚度为15±3μm；
连接陶瓷基板正面和反面金属电极的两个金属化盲孔(3)采用激光打孔工艺在陶瓷基板表面切刻出Φ0.15mm的微孔，然后在具有负压吸附功能的印刷基台上印刷银浆料以形成金属化盲孔电极，通过负压吸引，将银浆料通过不锈钢漏印模板吸引填入微孔内，并使微孔得到填实；经125℃烘干10分钟后，在隧道式烧结炉中于峰值温度850℃下烧结10分钟，经品红试验无渗漏，满足LED管芯封装工艺的需要；
陶瓷基板正面的正金属电极(1)、负金属电极(2)表面部分通过丝网印刷一层玻璃釉浆料以形成绝缘覆层(5)隔离，最后进行检测，完成成品制作。
2.如权利要求1所述的LED光源封装用厚膜陶瓷支架的制备方法，其特征是银浆料的粘度为340±40Pa.S，收缩率为5%。
3.如权利要求1所述的LED光源封装用厚膜陶瓷支架的制备方法，其特征是漏印模板的开口孔径为φ0.3mm，接触式印刷方式进行。
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