专利名称：一种荧光粉和透明陶瓷共烧结的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种透明荧光陶瓷的制作方法，确切地讲是一种荧光粉和透明陶瓷共烧结的工艺方法。
背景技术：
当前在国内外现行的产生白光LED的方法有多种，其中“蓝光芯片+荧光粉”产生白光的LED封装工艺中，由于环氧树脂具有优良的粘结性、电绝缘性、密封性和介电性能且成本较低、易成型等优点成为LED封装的主流材料。但是随着白光LED亮度和功率的不断提高，对LED的封装材料提出更高的要求，而环氧树脂自身存在的吸湿性、易老化、耐热性差、 高温和短波光照下易变色等缺陷暴露了出来，环氧树脂也不易实现与荧光粉的均勻掺杂， 从而大大影响和缩短LED器件的性能和使用寿命。为了解决环氧树脂存在的上述问题，有机硅材料由于具有良好的透明性、耐高低温性、耐候性、绝缘性等，受到了国内外研究者的广泛关注，被认为是替代环氧树脂的理想材料。但有机硅作为封装材料也存在一些缺点，有机硅没有解决荧光粉均勻掺杂的问题，有机硅的折射率在1. 5左右，与LED芯片的折射率相差较大，不利于光的输出；另外，有机硅虽然较环氧树脂在耐热性、力学性能方面有所提高， 但在高温、高腐蚀性等恶劣环境下工作的能力较差。而且由于有机硅的生产工艺较复杂、成本较高，当前市场上的有机硅价格十分昂贵，不利于白光LED的推广及应用。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提及一种透明荧光陶瓷的制作方法，确切地讲是一种荧光粉和透明陶瓷共烧结的工艺方法用于LED封装。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种荧光粉和透明陶瓷共烧结的工艺方法，将荧光粉与透明陶瓷粉体掺杂共烧形成透明荧光陶瓷，分为无压烧结工艺和真空热压烧结；无压烧结工艺将压制成型和烧结工艺分开进行，先将粉体冷压成型，成型方式选择钢模冷压成型、或铺以冷等静压成型和湿法成型中的一种，之后进行素烧以去除一些添加剂，再在真空、氢气或其他惰性气体条件下进行高温烧结；真空热压烧结成型和烧结在同一工序完成，先将粉体放入模具冷压成型，然后将成型样品放入真空热压炉进行热压烧结，所得制品再放入热等静压炉内高温、高压下进行后处理，炉内温度1600-1800°C，氩气条件下压力150-200Mpa，进而提高荧光透明陶瓷的光学性能。所述的透明陶瓷选用高纯原料，通过工艺手段排除气孔获得。本发明的技术原理一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。透明陶瓷粉体中掺杂荧光粉烧结可得到透明荧光陶瓷，透明荧光陶瓷用于蓝光LED封装工艺中时其中的荧光粉会激发蓝光产生白光，从而可取代传统封装材料。本发明的有益效果制得的透明荧光陶瓷可用做LED封装材料，由于透明荧光陶瓷比环氧树脂和有机硅更高的热导率和折射率，可分担一部分散热压力和提高LED光源的取光效率；由于陶瓷材料有比有机材料更高的强度、硬度、更耐腐蚀，能够大幅度提高LED 制品的寿命，并为实现白光LED在高温、高冲击、腐蚀性等恶劣工作环境下长时间工作的使用提供了可能性。透明荧光陶瓷可兼作荧光转换材料和封装材料，省去了涂胶工艺并避免了涂胶均勻性控制问题，相比较现有的荧光粉涂覆工艺流程少，生产工艺简单、成本较低，有利于大量推广应用。透明荧光陶瓷的应用充分发挥了透明陶瓷材料优异的光学、热学以及力学性能的同时，显著提高LED的性能和使用寿命，将极大地拓展LED的应用领域。
图1为透明陶瓷在可见光波段的透过曲线图；图2为掺杂荧光粉后透明荧光陶瓷在可见光波段的透过曲线图。
具体实施例方式一种荧光粉和透明陶瓷共烧结的工艺方法，将荧光粉与透明陶瓷粉体掺杂共烧形成透明荧光陶瓷，分为无压烧结工艺和真空热压烧结；无压烧结工艺将压制成型和烧结工艺分开进行，先将粉体冷压成型，成型方式选择钢模冷压成型、或铺以冷等静压成型和湿法成型中的一种，之后进行素烧以去除一些添加剂，再在真空、氢气或其他惰性气体条件下进行高温烧结；真空热压烧结成型和烧结在同一工序完成，先将粉体放入模具冷压成型，然后将成型样品放入真空热压炉进行热压烧结，所得制品再放入热等静压炉内高温、高压下进行后处理，炉内温度1600-1800°C，氩气条件下压力150-200Mpa，进而提高荧光透明陶瓷的光学性能。透明陶瓷选用高纯原料，通过工艺手段排除气孔获得。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。制得的透明荧光陶瓷可用做LED封装材料，使其在蓝光LED芯片照射下产生白光， 从而实现了发光和外壳一体化。如图1所示为透明陶瓷在可见光波段的透过曲线图，从图中可知透明陶瓷在可见光范围内透过率基本相当，图2为掺杂荧光粉后透明荧光陶瓷在可见光波段的透过曲线图，图中可见透明陶瓷中掺杂的荧光粉在吸收蓝光波段的入射光后激发混合后可实现白光功能。
权利要求
1.一种荧光粉和透明陶瓷共烧结的工艺方法，其特征在于将荧光粉与透明陶瓷粉体掺杂共烧形成透明荧光陶瓷，分为无压烧结工艺和真空热压烧结；无压烧结工艺将压制成型和烧结工艺分开进行，先将粉体冷压成型，成型方式选择钢模冷压成型、或铺以冷等静压成型和湿法成型中的一种，之后进行素烧以去除一些添加剂， 再在真空、氢气或其他惰性气体条件下进行高温烧结；真空热压烧结成型和烧结在同一工序完成，先将粉体放入模具冷压成型，然后将成型样品放入真空热压炉进行热压烧结，所得制品再放入热等静压炉内高温、高压下进行后处理，炉内温度1600-1800°c，氩气条件下压力150-200Mpa，进而提高荧光透明陶瓷的光学性能。
2.根据权利要求1所述的一种荧光粉和透明陶瓷共烧结的工艺方法，其特征在于所述的透明陶瓷选用高纯原料，通过工艺手段排除气孔获得。
全文摘要
一种荧光粉和透明陶瓷共烧结的工艺方法，将荧光粉与透明陶瓷粉体掺杂共烧形成透明荧光陶瓷，分为无压烧结工艺和真空热压烧结；无压烧结工艺将压制成型和烧结工艺分开进行，先将粉体冷压成型，之后进行素烧以去除一些添加剂，再在真空、氢气或其他惰性气体条件下进行高温烧结；真空热压烧结成型和烧结在同一工序完成，先将粉体放入模具冷压成型，然后将成型样品放入真空热压炉进行热压烧结，所得制品再放入热等静压炉内高温、高压下进行后处理，进而提高荧光透明陶瓷的光学性能。此法制得的透明荧光陶瓷用于蓝光LED封装兼作荧光转换材料和封装材料，相较传统封装材料有着优异的光学、热学以及力学性能，可显著提高LED的性能和使用寿命。
文档编号C04B35/622GK102153348SQ20101058580
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者缪应明, 黄金鹿 申请人:黄金鹿