一种高导热、高出光率led用陶瓷和镜面铝复合基板及制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种高导热、高出光率LED用陶瓷和镜面铝复合基板及制备工艺，其包括如下步骤：(1)在陶瓷基板上表面涂敷或印刷铜系电子浆料；(2)空气中烧结：在陶瓷基板上表面形成铜氧化物层，使得铜氧化物层与陶瓷基板完全结合；(3)还原气氛下烧结：使得铜氧化物层完全还原成铜，实现陶瓷基板表面铜金属化；(4)在陶瓷基板铜金属层上表面化学镀镍；(5)在铝箔下表面化学镀镍；(6)在陶瓷基板镀镍层和铝箔镀镍层之间钎焊以实现陶瓷基板和铝箔的连接；(7)对铝箔进行表面抛光处理。本发明制造出的陶瓷复合基板具有高导点、高导热、高附着力、能够进行二次图形精细加工等优越性能，应用到大功率LED封装中可以明显提高工作寿命和可靠性。
【专利说明】一种高导热、高出光率LED用陶瓷和镜面铝复合基板及制备工艺
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种高导热、高出光率LED用陶瓷和镜面铝复合基板及制备工艺，其属于电子及光电子封装【技术领域】。
【背景技术】
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[0002]随着LED芯片输入功率的不断增加，尤其是大功率白光LED芯片的出现，随之而来的热效应问题成为制约LED性能进一步提高的瓶颈。LED芯片工作时产生的热量不仅导致LED发光效率降低，而且使得LED的使用寿命也会随着芯片节点温度的升高成指数下降。因此，大功率白光LED的出现对其封装结构提出了更高的要求，在系统散热方面，设计合理的封装结构和高散热的封装材料成为研宄重点。
[0003]新型的陶瓷基板具有耐蚀性好、机械强度高、热导率高、化学稳定性好，绝缘性能高、与芯片相匹配的热膨胀系数以及封装稳定性好可靠性高的优点，可以大大提高LED的发光效率。陶瓷基板虽然具有一定的优势，但是也存在陶瓷金属润湿性较差，金属化电路的制备较为困难的问题。
[0004]目前LED主要应用环氧树脂封装方法，由于环氧树脂的低导热率(0.3W和m.K)，整体散热效果更会受到严重影响，降低LED的寿命。
[0005]因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。
【发明内容】
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[0006]本发明针对大功率LED封装陶瓷基板制备困难，散热效果和可靠性差等问题，提供一种高导热、高出光率LED用陶瓷和镜面铝复合基板及制备工艺，其工艺简单，制作成本低，散热效果好并且可以满足大功率白光LED封装要求。
[0007]本发明采用如下技术方案:一种高导热、高出光率LED用陶瓷和镜面铝复合基板，其包括陶瓷基板、烧结设置在陶瓷基板上表面的铜金属层、位于铜金属层上方的铝箔、镀于铜金属层上表面的陶瓷基板镀镍层、镀于铝箔下表面的铝箔镀镍层、以及钎焊于陶瓷基板镀镍层和铝箔镀镍层之间的以实现陶瓷基板和铝箔连接的钎焊层。
[0008]本发明还采用如下技术方案:一种制备高导热、高出光率LED用陶瓷和镜面铝复合基板的工艺，其包括如下步骤:
[0009](I)在陶瓷基板上表面涂敷或印刷铜系电子浆料；
[0010](2)空气中烧结:烧结温度为1000°C?1100°C，烧结时间为45分钟，在陶瓷基板上表面形成铜氧化物层，使得铜氧化物层与陶瓷基板完全结合；
[0011](3)还原气氛下烧结:烧结温度为600°C?900°C，烧结时间为30分钟，使得铜氧化物层完全还原成铜，实现陶瓷基板表面铜金属化；
[0012](4)在陶瓷基板铜金属层上表面化学镀镍；
[0013](5)在铝箔下表面化学镀镍；
[0014](6)在陶瓷基板镀镍层和铝箔镀镍层之间钎焊:钎焊温度为2501，钎焊时间为30分钟，以实现陶瓷基板和铝箔的连接；
[0015](7)对铝箔进行表面抛光处理，增加陶瓷和镜面铝复合基板的反光率和光洁度。
[0016]进一步地，所述铜氧化层的厚度为5-50微米。
[0017]进一步地，所述陶瓷基板为氧化铝或氮化铝瓷片。
[0018]进一步地，所述钎焊层为锡银铜钎层。
[0019]本发明具有如下有益效果:
[0020](1).本发明制造出的陶瓷和镜面铝复合基板表面光洁，具有很高的反光率，且兼具理想的导热效果、低成本及物理性能稳定等优点；
[0021](2).本发明制造出的陶瓷和镜面铝复合基板具有高导点、高导热、高附着力、能够进行二次图形精细加工等优越性能，应用到高导热、高出光率120封装中可以明显提高工作寿命和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
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[0022]图1为本发明高导热、高出光率120用陶瓷和镜面铝复合基板的剖视示意图。
[0023]图2为制备图1中的高导热、高出光率120用陶瓷和镜面铝复合基板的流程图。
[0024]其中:
[0025]1-陶瓷基板；2-铜金属层；3-陶瓷基板镀镍层；4-钎焊层；5-铝箔镀镍层；6-铝箔。
【具体实施方式】
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[0026]请参照图1所示，本发明高导热、高出光率120用陶瓷和镜面铝复合基板包括陶瓷基板1、烧结设置在陶瓷基板1上表面的铜金属层2、位于铜金属层2上方的铝箔6、镀于铜金属层2上表面的陶瓷基板镀镍层3、镀于铝箔6下表面的铝箔镀镍层5、以及钎焊于陶瓷基板镀镍层3和铝箔镀镍层5之间的进而实现陶瓷基板1和铝箔6连接的钎焊层4。
[0027]请参照图2所示，制备本发明高导热、高出光率120用陶瓷和镜面铝复合基板的工艺包括如下步骤:
[0028](1)在陶瓷基板上表面涂敷或印刷铜系电子浆料；
[0029](2)空气中烧结:烧结温度为10001:?11001，烧结时间为45分钟，在陶瓷基板上表面形成铜氧化物层，使得铜氧化物层与陶瓷基板完全结合；
[0030](3)还原气氛下烧结:烧结温度为6001:?9001，烧结时间为30分钟，使得铜氧化物层完全还原成铜，实现陶瓷基板表面铜金属化；
[0031](4)在陶瓷基板铜金属层上表面化学镀镍；
[0032](5)在铝箔下表面化学镀镍；
[0033](6)在陶瓷基板镀镍层和铝箔镀镍层之间钎焊:钎焊温度为2501，钎焊时间为30分钟，以实现陶瓷基板和铝箔的连接；
[0034](7)对铝箔进行表面抛光处理，增加陶瓷和镜面铝复合基板的反光率和光洁度。
[0035]本发明步骤(2)中形成的铜氧化层的厚度为5-50微米。
[0036]本发明中陶瓷基板为氧化铝或氮化铝瓷片，钎焊层主要是市售的锡银铜钎层。
[0037]下面通过一种具体的实施方式来说明本发明高导热、高出光率120用陶瓷和镜面铝复合基板的制备工艺:
[0038](1)陶瓷基板上表面涂敷铜系电子浆料并于空气中10001?11001下烧结45分钟，在陶瓷基板表面形成铜氧化物层，实现铜氧化物层和陶瓷基板的结合，氧化物厚度为20微米；
[0039](2)将步骤⑴中得到的铜氧化物层和陶瓷基板的结合，置于8001:?9001在^+5% %的还原气氛中烧结30分钟，将铜氧化物完全还原成金属铜，实现陶瓷基板表面铜金属化；
[0040](3)在陶瓷基板铜金属层上表面化学镀镍，铝箔下表面化学镀镍；
[0041](4)在陶瓷基板镀镍层和铝箔镀镍层之间涂敷钎料，在2501:下钎焊30分钟，实现铝箔和陶瓷基板的连接；
[0042](5)对铝箔进行表面抛光处理，增加铝箔的光洁度和反光率，对铝箔表面进过机械、化学、电解抛光组合处理，应用于[即封装时，光的反射率多98%。
[0043]本实施例陶瓷和镜面铝复合基板的铜金属层与陶瓷基板的结合力更好，垂直附着力大于81即。
[0044]本发明主要的技术特点是铜系电子浆料氧化后和陶瓷基板间发生化学反应，实现铜氧化物在陶瓷基板的沉积，陶瓷基板表面的铜氧化物层在还原气氛下被还原成铜，实现陶瓷基板铜金属化，再在铜金属层上表面和铝箔下表面分别进行化学镀镍，再通过在陶瓷基板镀镍层和铝箔镀镍层之间涂敷钎料实现陶瓷基板和铝箔的连接，尔后对铝箔进行表面抛光处理，增加陶瓷和镜面铝复合基板的反光率和光洁度。
[0045]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种高导热、高出光率[￡0用陶瓷和镜面铝复合基板，其特征在于:包括陶瓷基板(1)、烧结设置在陶瓷基板(1)上表面的铜金属层(2^位于铜金属层(2)上方的铝箔(6)、镀于铜金属层(2)上表面的陶瓷基板镀镍层(3^镀于铝箔(6)下表面的铝箔镀镍层(5)、以及钎焊于陶瓷基板镀镍层(3)和铝箔镀镍层(5)之间的以实现陶瓷基板(1)和铝箔(6)连接的钎焊层⑷。
2.一种制备如权利要求1所述的高导热、高出光率[￡0用陶瓷和镜面铝复合基板的工艺，其特征在于:包括如下步骤 (1)在陶瓷基板上表面涂敷或印刷铜系电子浆料； (2)空气中烧结:烧结温度为10001:?11001，烧结时间为45分钟，在陶瓷基板上表面形成铜氧化物层，使得铜氧化物层与陶瓷基板完全结合； (3)还原气氛下烧结:烧结温度为6001:?9001，烧结时间为30分钟，使得铜氧化物层完全还原成铜，实现陶瓷基板表面铜金属化； (4)在陶瓷基板铜金属层上表面化学镀镍； (5)在铝箔下表面化学镀镍； (6)在陶瓷基板镀镍层和铝箔镀镍层之间钎焊:钎焊温度为2501，钎焊时间为30分钟，以实现陶瓷基板和铝箔的连接； (7)对铝箔进行表面抛光处理，增加陶瓷和镜面铝复合基板的反光率和光洁度。
3.如权利要求2所述的制备高导热、高出光率[￡0用陶瓷和镜面铝复合基板的工艺，其特征在于:所述铜氧化层的厚度为5-50微米。
4.如权利要求2所述的制备高导热、高出光率[￡0用陶瓷和镜面铝复合基板的工艺，其特征在于:所述陶瓷基板为氧化铝或氮化铝瓷片。
5.如权利要求2所述的制备高导热、高出光率[￡0用陶瓷和镜面铝复合基板的工艺，其特征在于:所述钎焊层为锡银铜钎层。
【文档编号】H01L33/00GK104485397SQ201410652163
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】傅仁利, 张鹏飞, 费盟, 方军, 蒋维娜, 顾席光 申请人:南京航空航天大学