一種led用鋁碳化硅陶瓷基板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED用基板領(lǐng)域，特別涉及一種LED用鋁碳化硅陶瓷基板。
【背景技術(shù)】
[0002]作為第四代照明光源，發(fā)光二極管(LED)以其維護(hù)費(fèi)用低、壽命長(zhǎng)、抗震性好、功耗小和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)而受到世界各國(guó)的重視，被廣泛用于指示燈、顯示屏、背光源、景觀照明、交通等，市場(chǎng)潛力巨大。
[0003]隨著LED照明的需求日趨迫切，大功率LED的散熱問(wèn)題益發(fā)受到重視(過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致LED發(fā)光效率衰減)；LED使用所產(chǎn)生的廢熱若無(wú)法有效散出，則會(huì)對(duì)LED的壽命造成致命性的影響?，F(xiàn)階段較普遍的陶瓷散熱基板有4種:直接覆銅陶瓷板(DBC)、直接鍍銅基板(DPC)、高溫共燒多層陶瓷基板(HTCC)和低溫共燒多層陶瓷基板(LTCC)。而如何設(shè)計(jì)一種性能優(yōu)越尤其是散熱性能好的LED陶瓷基板是現(xiàn)在研究的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，研制出一種散熱性能好的LED用鋁碳化硅陶瓷基板:
[0005]一種LED用鋁碳化硅陶瓷基板，由以下組分及其重量份制成:鋁碳化硅70-90份；氮化鋁5-10份；氧化鋁微粉5-10份；MCM-41分子篩5_10份；玻璃燒結(jié)助劑5_10份；銅納米顆粒5-10份；稀土氧化物2-5份；有機(jī)溶劑5-10份；增塑劑1-4份；分散劑1_4份；粘結(jié)劑1_4份；
[0006]所述玻璃燒結(jié)助劑的重量組成為氧化硅70份；氧化硼10份；氧化鈹10份；氧化鈣10份；氧化鋁5份；五氧化二磷3份；氧化鋰3份；氧化鈉3份；
[0007]所述的稀土氧化物為粒徑小于I μ m的Y203、La203、Yb203和Eu203的一種或幾種；
[0008]所述有機(jī)溶劑為丙酮、異丙醇二元混合有機(jī)溶劑體系；
[0009]所述分散劑為PEG分散劑；
[0010]所述粘結(jié)劑為PVB粘結(jié)劑；
[0011]銅納米顆粒的粒徑為5-20納米。
[0012]銅納米顆粒的制備方法為水熱法。
[0013]玻璃燒結(jié)助劑的制備方法為，將各氧化物的原料混料、研磨，混合均勻后置于坩禍中，在1650?1750°C保溫3h熔融，倒入蒸餾水中淬冷，得玻璃碎粒。將玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃燒結(jié)助劑。
[0014]玻璃燒結(jié)助劑的粒徑小于0.5 μ m。
[0015]陶瓷基板采用LTCC制備方法。
[0016]具體方法為，粉料制備一楽料配制一流延一切片一通孔成型一通孔填充一印刷一疊層一層壓一排膠一燒結(jié)一檢測(cè)。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018](I)整體而言，優(yōu)化LTCC制備工藝中的各種原料，以導(dǎo)熱率較高且膨脹系數(shù)與Si片相接近的鋁碳化硅作為主要原料，同時(shí)，為了調(diào)節(jié)鋁碳化硅在導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性方面的不足，本發(fā)明進(jìn)一步采用氮化鋁作為主要原料，同時(shí)為了進(jìn)一步優(yōu)化陶瓷基板的物化性能，還添加了氧化鋁微粉、MCM-41分子篩、玻璃燒結(jié)助劑、銅納米顆粒、稀土氧化物、有機(jī)溶劑、增塑劑、分散劑和粘結(jié)劑等添加劑；本申請(qǐng)的陶瓷基板導(dǎo)熱率大于1000W/(m.k)，抗彎強(qiáng)度大于500Mpa，介電常數(shù)小于3。通過(guò)常規(guī)的LTCC制備方法，即可將主要原料和添加劑制備成具有高導(dǎo)率的陶瓷基板，制備工藝簡(jiǎn)單，利于產(chǎn)業(yè)化。
[0019](2)具體來(lái)說(shuō)，以鋁碳化硅和氮化鋁作為主要原料，氧化鋁微粉、MCM-41分子篩的輔助添加，綜合降低了成本，但是依舊保持了優(yōu)良的散熱性能；同時(shí)，加入的氮化鋁作為主成分的加入，大大調(diào)節(jié)了鋁碳化硅基板的導(dǎo)熱率。而MCM-41分子篩的使用，由于在陶瓷材料中形成一定的導(dǎo)熱通道，也大大提高了基板的導(dǎo)熱效果。在添加劑方面，本申請(qǐng)通過(guò)添加銅納米顆粒，對(duì)陶瓷粉體進(jìn)行金屬納米顆?；?，同時(shí)，納米顆粒的加入，有利于提高熱傳遞，同時(shí)，也提高了陶瓷基板的致密度。并且本申請(qǐng)獨(dú)特的玻璃燒結(jié)助劑以及稀土氧化物，能夠與主成分材料形成特殊晶體，繼而對(duì)于陶瓷基板的成瓷性能也會(huì)大大增強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體的實(shí)施例，并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]一種LED用鋁碳化硅陶瓷基板，由以下組分及其重量份制成:
[0023]鋁碳化硅80份；氮化鋁7份；氧化鋁微粉7份；MCM_41分子篩7份；玻璃燒結(jié)助劑7份；銅納米顆粒7份；稀土氧化物3份；有機(jī)溶劑7份；增塑劑I份；分散劑I份；粘結(jié)劑I份；
[0024]所述玻璃燒結(jié)助劑的重量組成為氧化硅70份；氧化硼10份；氧化鈹10份；氧化鈣10份；氧化鋁5份；五氧化二磷3份；氧化鋰3份；氧化鈉3份；
[0025]所述的稀土氧化物為粒徑小于I μ m的Y2O3;
[0026]所述有機(jī)溶劑為丙酮、異丙醇二元混合有機(jī)溶劑體系；
[0027]所述分散劑為PEG分散劑；
[0028]所述粘結(jié)劑為PVB粘結(jié)劑；
[0029]銅納米顆粒的粒徑為10納米。
[0030]銅納米顆粒的制備方法為水熱法。
[0031]玻璃燒結(jié)助劑的制備方法為，將各氧化物的原料混料、研磨，混合均勻后置于坩禍中，在1650°C保溫3h熔融，倒入蒸餾水中淬冷，得玻璃碎粒。將玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃燒結(jié)助劑。
[0032]玻璃燒結(jié)助劑的粒徑小于0.5 μ m。
[0033]陶瓷基板米用LTCC制備方法。
[0034]具體方法為，粉料制備一楽料配制一流延一切片一通孔成型一通孔填充一印刷一疊層一層壓一排膠一燒結(jié)一檢測(cè)。
[0035]該陶瓷基板導(dǎo)熱率為1200W/ (m.k)，抗彎強(qiáng)度為550Mpa，介電常數(shù)為2.7。
[0036]實(shí)施例2:
[0037]一種LED用鋁碳化硅陶瓷基板，由以下組分及其重量份制成:鋁碳化硅85份；氮化鋁8份；氧化鋁微粉8份；MCM-41分子篩8份；玻璃燒結(jié)助劑9份；銅納米顆粒6份；稀土氧化物4份；有機(jī)溶劑8份；增塑劑2份；分散劑2份；粘結(jié)劑2份；
[0038]所述玻璃燒結(jié)助劑的重量組成為氧化硅70份；氧化硼10份；氧化鈹10份；氧化鈣10份；氧化鋁5份；五氧化二磷3份；氧化鋰3份；氧化鈉3份；
[0039]所述的稀土氧化物為粒徑小于I μ m的La2O3;
[0040]所述有機(jī)溶劑為丙酮、異丙醇二元混合有機(jī)溶劑體系；
[0041 ] 所述分散劑為PEG分散劑；
[0042]所述粘結(jié)劑為PVB粘結(jié)劑；
[0043]銅納米顆粒的粒徑為15納米。
[0044]銅納米顆粒的制備方法為水熱法。
[0045]玻璃燒結(jié)助劑的制備方法為，將各氧化物的原料混料、研磨，混合均勻后置于坩禍中，在1700°C保溫3h熔融，倒入蒸餾水中淬冷，得玻璃碎粒。將玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃燒結(jié)助劑。
[0046]玻璃燒結(jié)助劑的粒徑小于0.5 μ m。
[0047]陶瓷基板采用LTCC制備方法。
[0048]具體方法為，粉料制備一楽料配制一流延一切片一通孔成型一通孔填充一印刷一疊層一層壓一排膠一燒結(jié)一檢測(cè)。
[0049]該陶瓷基板導(dǎo)熱率為1300W/ (m.k)，抗彎強(qiáng)度為525Mpa，介電常數(shù)為2.4。
[0050]實(shí)施例3:
[0051]一種LED用鋁碳化硅陶瓷基板，由以下組分及其重量份制成:鋁碳化硅77份；氮化鋁6份；氧化鋁微粉6份；MCM-41分子篩6份；玻璃燒結(jié)助劑6份；銅納米顆粒6份；稀土氧化物4份；有機(jī)溶劑8份；增塑劑I份；分散劑I份；粘結(jié)劑I份；
[0052]所述玻璃燒結(jié)助劑的重量組成為