一种led用铝碳化硅陶瓷基板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于LED用基板领域，特别涉及一种LED用铝碳化硅陶瓷基板。
【背景技术】
[0002]作为第四代照明光源，发光二极管(LED)以其维护费用低、寿命长、抗震性好、功耗小和环境友好等优势而受到世界各国的重视，被广泛用于指示灯、显示屏、背光源、景观照明、交通等，市场潜力巨大。
[0003]随着LED照明的需求日趋迫切，大功率LED的散热问题益发受到重视(过高的温度会导致LED发光效率衰减)；LED使用所产生的废热若无法有效散出，则会对LED的寿命造成致命性的影响。现阶段较普遍的陶瓷散热基板有4种:直接覆铜陶瓷板(DBC)、直接镀铜基板(DPC)、高温共烧多层陶瓷基板(HTCC)和低温共烧多层陶瓷基板(LTCC)。而如何设计一种性能优越尤其是散热性能好的LED陶瓷基板是现在研究的难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述问题，研制出一种散热性能好的LED用铝碳化硅陶瓷基板:
[0005]一种LED用铝碳化硅陶瓷基板，由以下组分及其重量份制成:铝碳化硅70-90份；氮化铝5-10份；氧化铝微粉5-10份；MCM-41分子筛5_10份；玻璃烧结助剂5_10份；铜纳米颗粒5-10份；稀土氧化物2-5份；有机溶剂5-10份；增塑剂1-4份；分散剂1_4份；粘结剂1_4份；
[0006]所述玻璃烧结助剂的重量组成为氧化硅70份；氧化硼10份；氧化铍10份；氧化钙10份；氧化铝5份；五氧化二磷3份；氧化锂3份；氧化钠3份；
[0007]所述的稀土氧化物为粒径小于I μ m的Y203、La203、Yb203和Eu203的一种或几种；
[0008]所述有机溶剂为丙酮、异丙醇二元混合有机溶剂体系；
[0009]所述分散剂为PEG分散剂；
[0010]所述粘结剂为PVB粘结剂；
[0011]铜纳米颗粒的粒径为5-20纳米。
[0012]铜纳米颗粒的制备方法为水热法。
[0013]玻璃烧结助剂的制备方法为，将各氧化物的原料混料、研磨，混合均匀后置于坩祸中，在1650?1750°C保温3h熔融，倒入蒸馏水中淬冷，得玻璃碎粒。将玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃烧结助剂。
[0014]玻璃烧结助剂的粒径小于0.5 μ m。
[0015]陶瓷基板采用LTCC制备方法。
[0016]具体方法为，粉料制备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叠层一层压一排胶一烧结一检测。
[0017]本发明的有益效果:
[0018](I)整体而言，优化LTCC制备工艺中的各种原料，以导热率较高且膨胀系数与Si片相接近的铝碳化硅作为主要原料，同时，为了调节铝碳化硅在导热性和稳定性方面的不足，本发明进一步采用氮化铝作为主要原料，同时为了进一步优化陶瓷基板的物化性能，还添加了氧化铝微粉、MCM-41分子筛、玻璃烧结助剂、铜纳米颗粒、稀土氧化物、有机溶剂、增塑剂、分散剂和粘结剂等添加剂；本申请的陶瓷基板导热率大于1000W/(m.k)，抗弯强度大于500Mpa，介电常数小于3。通过常规的LTCC制备方法，即可将主要原料和添加剂制备成具有高导率的陶瓷基板，制备工艺简单，利于产业化。
[0019](2)具体来说，以铝碳化硅和氮化铝作为主要原料，氧化铝微粉、MCM-41分子筛的辅助添加，综合降低了成本，但是依旧保持了优良的散热性能；同时，加入的氮化铝作为主成分的加入，大大调节了铝碳化硅基板的导热率。而MCM-41分子筛的使用，由于在陶瓷材料中形成一定的导热通道，也大大提高了基板的导热效果。在添加剂方面，本申请通过添加铜纳米颗粒，对陶瓷粉体进行金属纳米颗粒化，同时，纳米颗粒的加入，有利于提高热传递，同时，也提高了陶瓷基板的致密度。并且本申请独特的玻璃烧结助剂以及稀土氧化物，能够与主成分材料形成特殊晶体，继而对于陶瓷基板的成瓷性能也会大大增强。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
[0021]实施例1:
[0022]一种LED用铝碳化硅陶瓷基板，由以下组分及其重量份制成:
[0023]铝碳化硅80份；氮化铝7份；氧化铝微粉7份；MCM_41分子筛7份；玻璃烧结助剂7份；铜纳米颗粒7份；稀土氧化物3份；有机溶剂7份；增塑剂I份；分散剂I份；粘结剂I份；
[0024]所述玻璃烧结助剂的重量组成为氧化硅70份；氧化硼10份；氧化铍10份；氧化钙10份；氧化铝5份；五氧化二磷3份；氧化锂3份；氧化钠3份；
[0025]所述的稀土氧化物为粒径小于I μ m的Y2O3;
[0026]所述有机溶剂为丙酮、异丙醇二元混合有机溶剂体系；
[0027]所述分散剂为PEG分散剂；
[0028]所述粘结剂为PVB粘结剂；
[0029]铜纳米颗粒的粒径为10纳米。
[0030]铜纳米颗粒的制备方法为水热法。
[0031]玻璃烧结助剂的制备方法为，将各氧化物的原料混料、研磨，混合均匀后置于坩祸中，在1650°C保温3h熔融，倒入蒸馏水中淬冷，得玻璃碎粒。将玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃烧结助剂。
[0032]玻璃烧结助剂的粒径小于0.5 μ m。
[0033]陶瓷基板米用LTCC制备方法。
[0034]具体方法为，粉料制备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叠层一层压一排胶一烧结一检测。
[0035]该陶瓷基板导热率为1200W/ (m.k)，抗弯强度为550Mpa，介电常数为2.7。
[0036]实施例2:
[0037]一种LED用铝碳化硅陶瓷基板，由以下组分及其重量份制成:铝碳化硅85份；氮化铝8份；氧化铝微粉8份；MCM-41分子筛8份；玻璃烧结助剂9份；铜纳米颗粒6份；稀土氧化物4份；有机溶剂8份；增塑剂2份；分散剂2份；粘结剂2份；
[0038]所述玻璃烧结助剂的重量组成为氧化硅70份；氧化硼10份；氧化铍10份；氧化钙10份；氧化铝5份；五氧化二磷3份；氧化锂3份；氧化钠3份；
[0039]所述的稀土氧化物为粒径小于I μ m的La2O3;
[0040]所述有机溶剂为丙酮、异丙醇二元混合有机溶剂体系；
[0041 ] 所述分散剂为PEG分散剂；
[0042]所述粘结剂为PVB粘结剂；
[0043]铜纳米颗粒的粒径为15纳米。
[0044]铜纳米颗粒的制备方法为水热法。
[0045]玻璃烧结助剂的制备方法为，将各氧化物的原料混料、研磨，混合均匀后置于坩祸中，在1700°C保温3h熔融，倒入蒸馏水中淬冷，得玻璃碎粒。将玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃烧结助剂。
[0046]玻璃烧结助剂的粒径小于0.5 μ m。
[0047]陶瓷基板采用LTCC制备方法。
[0048]具体方法为，粉料制备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叠层一层压一排胶一烧结一检测。
[0049]该陶瓷基板导热率为1300W/ (m.k)，抗弯强度为525Mpa，介电常数为2.4。
[0050]实施例3:
[0051]一种LED用铝碳化硅陶瓷基板，由以下组分及其重量份制成:铝碳化硅77份；氮化铝6份；氧化铝微粉6份；MCM-41分子筛6份；玻璃烧结助剂6份；铜纳米颗粒6份；稀土氧化物4份；有机溶剂8份；增塑剂I份；分散剂I份；粘结剂I份；
[0052]所述玻璃烧结助剂的重量组成为