一種led用氮化鋁鈦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用氮化鋁鈦陶瓷基板。
【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的散熱問題益發(fā)受到重視(過高的溫度會(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)在研宄的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，研制出一種散熱性能好的LED用氮化鋁鈦陶瓷基板:
[0005]一種LED用氮化鋁鈦陶瓷基板，由以下組分及其重量份制成:氮化鋁鈦70-90份；氮化鋁4-11份；氧化鋁微粉4-11份;MCM-41分子篩4_11份；碳化硅4_11份；玻璃燒結(jié)助劑4-11份；鐵納米顆粒4-11份；稀土氧化物2-5份；有機(jī)溶劑4-11份；增塑劑1_5份；分散劑1-5份；粘結(jié)劑1-5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]鐵納米顆粒的粒徑為5-70納米；
[0012]鐵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1450?1550°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片相接近的氮化鋁鈦?zhàn)鳛橹饕?，同時(shí)，為了調(diào)節(jié)氮化鋁鈦在導(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、碳化硅、玻璃燒結(jié)助劑、鐵納米顆粒、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1100W/(m.k)，抗彎強(qiáng)度大于500Mpa，介電常數(shù)小于3。通過常規(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)具體來說，以氮化鋁鈦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。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)通過添加鐵納米顆粒，對(duì)陶瓷粉體進(jìn)行金屬納米顆粒化，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用氮化鋁鈦陶瓷基板，由以下組分及其重量份制成:
[0023]氮化鋁鈦80份；氮化鋁4份；氧化鋁微粉4份；MCM_41分子篩4份；玻璃燒結(jié)助劑4份；鐵納米顆粒4份；稀土氧化物3份；有機(jī)溶劑4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]鐵納米顆粒的粒徑為10納米。
[0030]鐵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1450 °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1250W/(m.k)，抗彎強(qiáng)度為560Mpa，介電常數(shù)為2.7。
[0036]實(shí)施例2:
[0037]一種LED用氮化鋁鈦陶瓷基板，由以下組分及其重量份制成:氮化鋁鈦85份；氮化鋁11份；氧化鋁微粉11份;MCM-41分子篩11份；玻璃燒結(jié)助劑9份；鐵納米顆粒6份；稀土氧化物4份；有機(jī)溶劑11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]鐵納米顆粒的粒徑為15納米。
[0044]鐵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1500 °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1320W/(m.k)，抗彎強(qiáng)度為575Mpa，介電常數(shù)為2.4。
[0050]實(shí)施例3:
[0051]一種LED用氮化鋁鈦陶瓷基板，由以下組分及其重量份制成:氮化鋁鈦74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；鐵納米顆粒6份；稀土氧化物4份；有機(jī)溶劑11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)助劑的重量組成為氧化硅70份；氧化硼10份；氧化鈹1