CN109065691B - 一种led支架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LED支架及其制备方法，涉及LED支架技术领域。一种LED支架，按照以下步骤制成：溅镀、压膜、曝光、显影、电镀铜、研磨、喷砂、镀银。经上述工艺流程制备所得的LED支架具有良好的导电线路图案，整个支架平整度佳，且LED支架有优良的耐腐蚀、耐高温、高亮度的均匀电镀银层，产品结果精细。其制备方法条件易控，操作简单，有助于提高镀层与基体的结合力，适用于工业化应用。

Description

一种LED支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED支架技术领域，且特别涉及一种LED支架及其制备方法。
背景技术
随着LED技术的快速发展，LED光效的逐步提高，无论是面向重点照明和整体照明的高功率LED芯片，还是用于装饰照明和一些简单的辅助照明的低功率LED芯片，技术升级的关键都关乎如何开发出更高效、更稳定的LED芯片。LED芯片支架是一种底座电子元件，是LED封装的重要元件，主要为LED芯片提供机械承载、支撑、保护和散热作用等。因而，在将LED芯片焊接在LED支架上之前，往往要对LED支架进行电镀处理，在LED支架的表面镀上一层活泼性较弱的金属，防止LED支架在使用的过程中老化或者被氧化影响LED芯片的使用寿命。
目前，LED支架的制备及电镀工艺流程如下所示：
溅镀→压膜→曝光→显影→镀铜→研磨→预镀银→镀银。
采用现有方法进行电镀，存在镀层与基体结合不足或镀层导电率不高等问题，镀层均匀度较差，从而导致在LED支架封装工艺中，表面的银层在烘烤的过程中会出现局部变色，且硬度及亮度也不尽理想，进而影响后续的LED芯片的使用寿命及光效。因此，在制备LED支架和电镀的工艺流程中加上能提高镀层与基体结合率的工艺，十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED支架的制备方法，此制备方法条件易控，操作简单，有助于提高镀层与基体的结合力，适用于工业化应用。
本发明的另一目的在于提供一种LED支架，具有良好的导电线路图案，均匀的镀银层，产品结构精细。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种LED支架的制备方法，包括以下步骤：
(1)溅镀：以磁控溅镀的方式将钛和铜依次溅镀至陶瓷基板上，在所述陶瓷基板表面形成一层金属层。
(2)压膜：将感光膜贴附在所述金属层表面。
(3)曝光：将具有一定图形的重氮底片与压膜后的所述陶瓷基板紧密接触后进行曝光。
(4)显影：将曝光后的所述陶瓷基板经显影药水处理后烘干，在所述陶瓷基板上形成线路图案。
(5)电镀铜：在所述线路图案上电镀铜，形成电镀铜层。
(6)研磨：使用水磨砂带研磨所述电镀铜层。
(7)喷砂：采用氧化铝砂对研磨后的电镀铜层进行喷砂处理。
(8)镀银：用酸对所述陶瓷基板进行活化后进行电镀，依次在所述基板表面形成镍层、金层和银层。
本发明还提出一种LED支架，其根据上述的制备方法制得。
本发明实施例的一种LED支架及其制备方法的有益效果是：
(1)线路细直，平整度更佳：通过上述的溅镀、压膜、显影、电镀铜和研磨步骤，并配合一定厚度的金属层，使得线路与陶瓷基板的结合度更强，产品性能更佳。
(2)通过喷砂步骤，使电镀铜层表面具有均匀的粗糙度和雾面外观，且耐磨性更好，并为后续的镀银步骤提供良好的镀层结合力。
(3)最后通过电镀镍层和金层，增强LED支架的耐热能力，且让其具有较强的金属结合力，使电镀银后得到的LED支架有优良的耐腐蚀、耐高温、高亮度的电镀银层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的提供一种LED支架及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的本发明提出一种LED支架的制备方法，包括以下步骤：
(1)溅镀：以磁控溅镀的方式将钛和铜依次溅镀至陶瓷基板上，在所述陶瓷基板表面形成一层金属层。
进一步地，溅镀步骤为：溅射炉腔真空度为2.5*10-3～3.5*10-3Pa时，通入28～32SCCM氩气，使所述真空度保持在5*10-2～7*10-2Pa，而后先轰击钛靶材30～50min、电流为4～8A，然后再轰击铜靶材50～70min、电流为2～6A，在所述陶瓷基板表面形成的所述金属层。其中钛层为0.01～0.1μm，铜层厚度为0.1～0.3μm。
优选地，在本发明的较佳实施例中，先将溅射炉腔的真空度抽至3*10-3Pa，并维持溅射炉腔内的洁净度。然后通入30SCCM氩气，调节溅镀真空度至6*10-2Pa并保持。而后施以6A的电流，氩气在电场中被离子化，并在电场的作用下加速轰击钛靶材40min，钛靶材在氩离子的轰击下溅射出大量的钛靶材原子，钛原子沉积在陶瓷基板上形成钛层，厚度为0.05μm。而后在4A的电流下，轰击铜靶材60min，在钛层上形成厚度为0.2μm的铜层。通过减小溅射电流，增长溅射时间，使得钛原子和铜原子溅射到陶瓷基板微小孔内的几率增加。而且按照上述溅镀步骤形成的金属层厚度适中且均匀，因此提高了与陶瓷基板的结合力，缩小了陶瓷基板表面金属层之阻抗，为后续电镀铜、镍、银提供良好的电流均匀性。
(2)压膜：将感光膜贴附在所述金属层表面。
进一步地，所述感光膜为负向感光膜，且所述负向感光膜的吸收光源波长为320～380nm。通过热压方式将所述感光膜压合在所述金属层表面，例如采用热压轮进行压合。其中，压膜温度为100～110℃、压力为2.5～3.5kg/cm2、速度为1～2m/min。按照上述压膜步骤，使的负向感光膜牢牢的贴附到陶瓷基板表面，使其在显影及电镀时不会脱落。
(3)曝光：将具有一定图形的重氮底片与压膜后的所述陶瓷基板紧密接触后进行曝光。
进一步地，曝光步骤中，采用波长为360～370nm、强度大于或等于30mw/cm2、能量为100～300mj的光源进行曝光。
优选地，在本发明较佳实施例中，将具有特定图形的重氮底片与压膜后陶瓷基板紧密接触，采用波长365nm、光强度30mw/cm2、能量在200mj的光源，使未被重氮底片覆盖的负向感光膜固化，而被重氮底片覆盖的区域为制作出提供优良精密度、垂直度的线路图案打下良好的基础。
(4)显影：将曝光后的所述陶瓷基板经显影药水处理后烘干，在所述陶瓷基板上形成线路图案。
进一步地，显影步骤为：选择质量分数为0.8～1.2％碳酸钠溶液作为所述显影药水，置于容器中形成具有一定长度的显影区，使所述陶瓷基板以一定速度通过所述显影区，且控制所述陶瓷基板通过所述显影区长度55％时开始显影，显影完成后烘干后在所述陶瓷基板上形成线路图案。
优选地，在本发明较佳实施例中，为保证线路图形的良好线性，使用体积分数1％的碳酸钠溶液，将碳酸钠温度控制在28～32℃，对陶瓷基板施加1.8-2.4kg/cm2压力，让陶瓷基板通过所述显影区长度55％时开始显影。显影完成后对陶瓷基板进行烘干，在陶瓷基板上形成得出具有优良精密度、垂直度及良好线性的线路图案，减少了在LED灯在使用过程的死灯率。而且为保证电镀工艺过程中拥有良好电镀均匀性及与溅镀金属层良好的结合力，需在显影后及时进行镀铜步骤。
(5)电镀铜：在所述线路图案上电镀铜，形成电镀铜层。
将显影后陶瓷基板按方向装载至电镀挂具中，根据显影后裸露区域金属化陶瓷基板正背面面积及比例关系和孔径差异等因素，设定合适的脉冲参数。利用正负脉冲电源及化学电位差效果，并配合电镀药水使用，使线路成型的过程中同时填补完孔洞，镀铜完成后，陶瓷件已呈现LED支架的雏形。
(6)研磨：使用水磨砂带研磨所述电镀铜层。
进一步地，所述水磨砂带为400～800目氧化铝材质水砂带。更进一步地，先使用400目氧化铝材质水砂带对电镀铜层进行研磨，使电镀铜层先进行粗研磨，再用800目氧化铝材质水砂带对电镀铜进行精研磨，使得电镀铜层均匀且平整。
(7)喷砂：采用氧化铝砂对研磨后的电镀铜层进行喷砂处理。
进一步地，喷砂步骤为：将400～600目的所述氧化铝砂在3-4kg/cm2的水压下，以1-2m/min速度喷到所述电镀铜层表面，使所述电镀铜层形成粗糙度为0.05～0.15μm的表面。使电镀铜层表面具有均匀的粗糙度和雾面外观，且耐磨性更好，并为后续的镀银步骤提供良好的镀层结合力。
(8)镀银：用酸对所述陶瓷基板进行活化后进行电镀，依次在所述基板表面形成镍层、金层和银层。
进一步地，所述镀银步骤当中的酸为体积分数为5～15％的H2SO4。优选地，使用体积分数为10％的H2SO4对陶瓷基板进行活化，还可以除去在喷砂过程中残留在陶瓷基板表面的氧化铝砂。
更进一步地，所述镍层厚度为2～8um、所述金层厚度为0.02～0.05um。
优选地，在本发明较佳实施例中，采用10％H2SO4对陶瓷基板进行活化后，使用40g～45g/L的氯化镍、40g～45g/L硼酸为主的混合溶液进行电镀镍，pH值维持在3.8～4.4，温度为50～60℃，形成镍层，镍层厚度为5um。然后镍层上施镀一层薄薄的金，金层的厚度为0.03um。最后再以低氰电镀银药液完成电镀银，获得LED支架。镍层和金层本身的耐热能力较强，且具有较强的金属结合力，使电镀银后得到的LED支架有优良的耐腐蚀、耐高温、高亮度的电镀银层。
本发明实施例还提供了一种LED支架，根据上述的制备方法制得。制得的LED支架，具有良好的线路图案，平整度佳，且LED支架有优良的耐腐蚀、耐高温、高亮度的电镀银层。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种LED支架，其制备方法包括以下步骤:
(1)溅镀：先将溅射炉腔的真空度抽至3*10-3Pa，并维持溅射炉腔内的洁净度。然后通入30SCCM氩气，调节溅镀真空度至6*10-2Pa并保持。而后施以6A的电流，在电场的作用下加速轰击钛靶材40min，形成厚度为0.05μm的钛层。而后在4A的电流下，轰击铜靶材60min，在钛层上形成厚度为0.2μm的铜层。
(2)压膜：将吸收光源波长为320～380nm的负向感光膜压合在金属层表面，其中，压膜温度为105℃、压力为3kg/cm2、速度为2m/min。
(3)曝光：将具有特定图形的重氮底片与压膜后陶瓷基板紧密接触，采用波长365nm、光强度30mw/cm2、能量在200mj的光源进行曝光。
(4)显影：使用温度范围28～32℃、体积分数1％的碳酸钠溶液，在2kg/cm2压力条件下让陶瓷基板通过碳酸钠溶液显影区长度的55％时开始显影。
(5)电镀铜：将显影后陶瓷基板按方向装载至电镀挂具中，在电镀药水中进行电镀铜。
(6)研磨：先使用400目氧化铝材质水砂带对电镀铜层进行研磨，再用800目氧化铝材质水砂带对电镀铜进行精研磨。
(7)喷砂：将400目的氧化铝砂在3kg/cm2的水压下，以1m/min速度喷到所述电镀铜层表面，使所述电镀铜层形成粗糙度为0.05μm的表面。
(8)镀银：采用10％H2SO4对陶瓷基板进行活化后，使用40g/L的氯化镍、40g/L硼酸的混合溶液进行电镀镍，pH值维持在4，温度为55℃，形成镍层，镍层厚度为5um。然后镍层上施镀一层薄薄的金，金层的厚度为0.03um。最后再以低氰电镀银药液完成电镀银，获得LED支架。
实施例2
本实施例提供的一种LED支架，与实施例1的区别之处在于:(7)喷砂：将500目的氧化铝砂在4kg/cm2的水压下，以2m/min速度喷到所述电镀铜层表面，使所述电镀铜层形成粗糙度为0.1μm的表面。
实施例3
本实施例提供的一种LED支架，与实施例1的区别之处在于:
(7)喷砂：将500目的氧化铝砂在4kg/cm2的水压下，以2m/min速度喷到所述电镀铜层表面，使所述电镀铜层形成粗糙度为0.15μm的表面。
对比例1
本实施例提供的一种LED支架，与实施例1的区别之处在于:
将步骤(7)喷砂省去。
将对比例1和实施例1～3进行对比，得到表1。
表1.喷砂步骤参数与镀层的关系
外观 镀银速度
实施例1 银层光亮 适中
实施例2 银层光亮 较快
实施例3 银层光亮 快
对比例1 银层偏白，不均匀 慢
由表1可见，经过喷砂工艺的实施例1～3，制得的LED支架银镀层拥有优良的反光度，但对比例1的银镀层则偏白，不均匀，反光度也较差。此现象说明了喷砂工艺可以镀银步骤提供良好的镀层结合力。并且，电镀铜层形成粗糙度越大，镀银速度越快。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种LED支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)溅镀：以磁控溅镀的方式将钛和铜依次溅镀至陶瓷基板上，在所述陶瓷基板表面形成一层金属层；
(2)压膜：将感光膜贴附在所述金属层表面；
(3)曝光：将具有一定图形的重氮底片与压膜后的所述陶瓷基板紧密接触后进行曝光；
(4)显影：将曝光后的所述陶瓷基板经显影药水处理后烘干，在所述陶瓷基板上形成线路图案；
(5)电镀铜：在所述线路图案上电镀铜，形成电镀铜层；
(6)研磨：使用水磨砂带研磨所述电镀铜层；
(7)喷砂：采用氧化铝砂对研磨后的电镀铜层进行喷砂处理；
(8)镀银：用酸对所述陶瓷基板进行活化后进行电镀，依次在所述基板表面形成镍层、金层和银层。
2.根据权利要求1所述的LED支架的制备方法，其特征在于，溅镀步骤为：
溅射炉腔真空度为2.5*10-3～3.5*10-3Pa时，通入28～32 SCCM氩气，使所述真空度保持在5*10-2～7*10-2Pa，而后先轰击钛靶材30～50min、电流为4～8A，再轰击铜靶材50～70min、电流为2～6A，在所述陶瓷基板表面形成的所述金属层，其中钛层为0.01～0.1μm，铜层厚度为0.1～0.3μm。
3.根据权利要求1所述的LED支架的制备方法，其特征在于，所述感光膜为负向感光膜，且所述负向感光膜的吸收光源波长为320～380nm；通过热压方式将将所述感光膜压合在所述金属层表面，其中，压膜温度为100～110℃、压力为2.5～3.5kg/cm2、速度为1～2m/min。
4.根据权利要求1所述的LED支架的制备方法，其特征在于，曝光步骤中，采用波长为360～370nm、强度大于或等于30mw/cm2、能量为100～300mj的光源进行曝光。
5.根据权利要求1所述的LED支架的制备方法，其特征在于，显影步骤为：
以质量分数为0.8～1.2％碳酸钠溶液为所述显影药水，置于容器中形成具有一定长度的显影区，使所述陶瓷基板以一定速度通过所述显影区，且控制所述陶瓷基板通过所述显影区长度55％时开始显影，显影完成后烘干后在所述陶瓷基板上形成线路图案。
6.根据权利要求1所述的LED支架的制备方法，其特征在于，所述水磨砂带为400～800目氧化铝材质水砂带。
7.根据权利要求1所述的LED支架的制备方法，其特征在于，喷砂步骤为：
将400～600目的所述氧化铝砂在3-4kg/cm2的水压下，以1-2m/min速度喷到所述电镀铜层表面，使所述电镀铜层形成粗糙度为0.05～0.15μm的表面。
8.根据权利要求1所述的LED支架的制备方法，其特征在于，所述镀银步骤当中的酸为体积分数为5～15％的H2SO4。
9.根据权利要求1所述的LED支架的制备方法，其特征在于，所述镍层厚度为2～8um、所述金层厚度为0.02～0.05um。
10.一种LED支架，其特征在于，如权利要求1-9任意一项所述的制备方法制得。
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