大功率led陶瓷散熱基板的製作工藝的製作方法
2023-11-02 20:35:52
專利名稱：：大功率led陶瓷散熱基板的製作工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及陶瓷線路板金屬化加工工藝。
背景技術：
：由於LED工作時結溫的上升會使發光複合機率下降，壽命和輸出光通量也會隨著溫度的升高而下降。如果PN結產生的熱量能儘快的散發出去,不僅提高產品的發光效率，同時也提高了產品的可靠性和壽命，LED晶片對基板材料的線膨脹係數的匹配性也有嚴格的要求。適合於做LED散熱基板的材料有金屬基板(銅、鋁等)、陶瓷金屬化基板、鋁基絕緣基板(IMS)、金屬基複合材料等。銅鋁等金屬板導熱性較好、成本較低，但線膨脹係數較大，容易造成LED晶片熱循環損壞；鋁基絕緣基板的絕緣介質為有機絕緣層，最好的產品導熱率在3W/m.k以下，嚴重影響LED晶片散熱；金屬基複合材料難以批量化生產，成本太高；在LED晶片封裝散熱材料中，陶瓷基板以高可靠性、長壽命、導熱性能好、可以熱電分離等優點成為高性能LED封裝的首選材料。目前可以應到LED封裝散熱中的材料有高溫陶瓷(氧化鋁、氮化鋁等)、低溫共燒陶瓷(LTCC)等。LTCC陶瓷在導體製作、成型加工方面較高溫陶瓷方便，但在價格、導熱率等方面不如高溫陶瓷基板更有優勢。目前適合於LED封裝應用的高溫陶瓷基板金屬化工藝有薄膜法、厚膜法、鉬錳法等。薄膜法導電率高、附著力差、成本也較高；鉬錳法附著強度高、但導電能力不好；厚膜法在一定程度上解決了以上問題，但還是存在可靠性差的問題。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種大功率LED陶瓷散熱基板的製作工藝，解決陶瓷線路板在大功率LED封裝中存在的導電能力差、反光性能不好、導體附著力不高的問題。本發明大功率LED陶瓷散熱基板的製作工藝，其特徵在於包括如下步驟-(1)使銅粉表面形成均勻緻密的氧化膜，再與有機載體按固相質量比7080(固)20~30(有機載體)混勻，再軋成漿料；(2)在陶瓷基板上將上述漿料印刷或塗敷形成金屬導體膜並烘乾；(3)燒結燒結峰值溫度為1060~1080°C。燒結後的其它技術工藝或處理工藝同已有技術。本發明主要的技術特點是陶瓷基板的金屬化釆用了經過低溫熱氧化的球形銅粉可以和陶瓷形成共晶界面的工藝原理。在達到1060'C以上低於1080'C的溫度時，銅和氧化物形成微量的銅-氧化亞銅共晶液相，這層液相和陶瓷中的鋁、鎂、鋯、氧等元素形成銅鋁尖晶石共晶結合界面，球形銅粉之間相互融合、緻密從而形成導電金屬化層。本發明優選的技術方案為所述銅粉粒徑為220微米，中心粒徑為10微米，達到中心粒徑的銅粉質量佔50-70%，銅粉粒外觀呈球狀。所述有機載體的質量組成為5~10%乙基纖維素、1~5%三乙醇胺或卵磷脂，用餘量松油醇充分溶解。優選5%乙基纖維素、l三乙醇胺或卵磷脂，用餘量松油醇充分溶解。所述陶瓷基板可以是公知的各種材質的陶瓷基板，只要符合所要求的電器性能指標即可，優選》96%(wt)的氧化鋁瓷片。步驟(1)銅粉在200350'C空氣條件下，不斷攪拌10分鐘，使銅粉表面形成均勻緻密的氧化膜。形成氧化膜後的銅粉球磨過200目篩烘乾，再與有機載體混勻。步驟(3)最好採用網帶式氮氣保護燒結爐燒結，燒結周期45-50分鐘。本發明可以如公知技術，在燒結形成金屬導體膜後，可以根據需要再在表面拋光後電鍍銅加厚、機械拋光。然後按PCB工藝進行圖形加工，根據需要表面鍍金或鍍鎳。最後雷射外形加工。本發明的優點本發明製造出的陶瓷基板具有高導電、高導熱、高附著力、能夠進行二次圖形精細加工等優異性能，應用到大功率LED封裝中可以明顯提高工作壽命和可靠性。tableseeoriginaldocumentpage5(5)、按PCB工藝進行圖形加工，根據需要表面鍍金或鍍鎳。(6)、雷射外形加工。實施例2:銅粉參數粒徑220微米，中心粒徑10微米(達到該粒徑的粒子佔中質量的5070%)，外觀球狀。有機載體配方(質量比)10%乙基纖維素、3%三乙醇胺，用餘量松油醇充分溶解。製作工藝為-(1)把銅粉在300'C空氣條件下，不斷攪拌10分鐘，使銅粉表面形成均勻緻密的氧化膜，然後球磨、出料過200目篩烘乾。按固相質量比70:30與有機載體混勻，上奪輥機軋成漿料。(2)、印刷或塗敷導體圖形。陶瓷基板96%氧化鋁瓷片，網印200280目聚酯或不鏽鋼絲網乳膠掩膜製版，手動精密印刷機，印刷金屬導體膜(漿料)；80'C15分鐘烘乾。金屬導體膜厚度50微米。(3)、燒結。網帶式氮氣保護燒結爐(勻速)，爐長6米，加熱段起始加熱溫度200'C，峰值溫度1065。C，燒結周期45-50分鐘。爐內控制氧氣量為50200ppm。(4)、表面刷光後電鍍銅加厚、機械拋光。(公知技術，可根據需要)(5)、按PCB工藝進行圖形加工，根據需要表面鍍金或鍍鎳。實施例3:銅粉參數粒徑220微米，中心粒徑10微米(達到該粒徑的粒子佔中質量的5070%)，外觀球狀。有機載體配方(質量比)8%乙基纖維素、5%三乙醇胺，用餘量松油醇充分溶解。製作工藝為(1)把銅粉在22(TC空氣條件下，不斷攪拌10分鐘，使銅粉表面形成均勻緻密的氧化膜，然後球磨、出料過200目篩烘乾。按固相質量比80:20與有機載體混勻，上奪輥機軋成漿料。(2)、印刷或塗敷導體圖形。陶瓷基板氮化鋁瓷片，網印200280目聚酯或不鏽鋼絲網乳膠掩膜製版，手動精密印刷機，印刷金屬導體膜(漿料)；8(TC15分鐘烘乾。金屬導體膜厚度100微米。(3)、燒結。網帶式氮氣保護燒結爐(勻速)，爐長6米，加熱段起始加熱溫度200。C,峰值溫度1078。C，燒結周期45-50分鐘。爐內控制氧氣量為50200ppm。(4)、表面刷光後電鍍銅加厚、機械拋光。(公知技術，可根據需要)(5)、按PCB工藝進行圖形加工，根據需要表面鍍金或鍍鎳。實施例13製作的金屬化基板的性能如下:tableseeoriginaldocumentpage7權利要求1、一種大功率LED陶瓷散熱基板的製作工藝，其特徵在於包括如下步驟(1)使銅粉表面形成均勻緻密的氧化膜，再與有機載體按固相質量比70～8020～30混勻，再軋成漿料；(2)在陶瓷基板上將上述漿料印刷或塗敷形成金屬導體膜並烘乾；(3)燒結燒結峰值溫度為1060～1080℃。2、根據權利要求1所述的製作工藝，其特徵在於所述銅粉粒徑為220微米，中心粒徑為10微米，達到中心粒徑的銅粉質量佔50-70%，銅粉粒外觀呈球狀。3、根據權利要求1所述的製作工藝，其特徵在於所述有機載體的質量組成為5~10%乙基纖維素、1~5%三乙醇胺或卵磷脂，用餘量松油醇充分溶解。4、根據權利要求3所述的製作工藝，其特徵在於所述有機載體的質量組成為5%乙基纖維素、1%三乙醇胺或卵磷脂，用餘量松油醇充分溶解。5、根據權利要求1所述的製作工藝，其特徵在於所述陶瓷基板為》96%氧化鋁瓷片。6、根據權利要求1所述的製作工藝，其特徵在於所述金屬導體膜厚度為5-100微米。7、根據權利要求1所述的製作工藝，其特徵在於步驟(1)銅粉在20035(TC空氣條件下，不斷攪拌10分鐘，使銅粉表面形成均勻緻密的氧化膜。8、根據權利要求1所述的製作工藝，其特徵在於形成氧化膜後的銅粉球磨過200目篩烘乾，再與有機載體混勻。9、根據權利要求1所述的製作工藝，其特徵在於步驟(3)採用網帶式氮氣保護燒結爐燒結，燒結周期45-50分鐘。全文摘要本發明大功率LED陶瓷散熱基板的製作工藝，包括如下步驟(1)使銅粉表面形成均勻緻密的氧化膜，再與有機載體按固相質量比70～80∶20～30混勻，再軋成漿料；(2)在陶瓷基板上將上述漿料印刷或塗敷形成金屬導體膜並烘乾；(3)燒結燒結峰值溫度為1060～1080℃。本發明製造出的陶瓷基板具有高導電、高導熱、高附著力、能夠進行二次圖形精細加工等優異性能，應用到大功率LED封裝中可以明顯提高工作壽命和可靠性。文檔編號H01L33/00GK101414654SQ200810159590公開日2009年4月22日申請日期2008年11月28日優先權日2008年11月28日發明者孫桂鋮,磊李申請人:淄博市臨淄銀河高技術開發有限公司