CN103000787A - 一种大功率led陶瓷散热基板制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率LED陶瓷散热基板制作方法，其包括以下步骤：1）制备基板胚体；2）制备下层基板，并在下层基板上制备中心陶瓷银镀层及内注有银浆的散热通道；3）对下层基板进行印刷电路；4）制备上层基板；5）将上层基板固定到印刷电路上，并通过加热得到所述的LED陶瓷散热基板。本发明的优点为：在下层基板上设有多个散热通孔，使大功率LED产生的热量可从上层基板经散热通孔传导至下层基板表面，进而热量通过自然对流以及热辐射扩散至空气中，具有良好的散热效果；得到的大功率LED陶瓷散热基板具有较高机械强度、导热、耐热性好，应用到大功率LED封装中可以明显提高大功率LED的散热效果、工作寿命和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及LED基板的制作方法，尤其涉及大功率LED陶瓷散热基板制作方法。
背景技术
与普通光源相比，发光二极管(Light Emitting Diode简称LED)具有省电、寿命长、光效高、无辐射、无污染等特点，已被广泛的应用于照明领域以及其它领域中。但由于大功率LED耗散功率高，造成与大功率LED相连的芯片温升幅度大。芯片温度升高将使其输出光通量减小、峰值波长漂移、荧光粉转换效率降低、在金属界面区域形成金属扩散以及金属化合物、隧穿电流增大等。因此如何提高大功率LED散热性能，是大功率LED器件封装应用要解决的关键问题。大功率LED所产生热量主要通过散热基板传导到外界环境中，不同的散热基板材料，其导热性能各不相同，散热基板的选取对大功率LED器件热性能有直接影响。常用的散热基板材料包括硅、金属芯印制板(Metal Core Printed Circuit Board简称MCPCB)、陶瓷(氧化铝Al2O3，氮化铝)和复合材料等。MCPCB是将印刷电路板贴附在另外一种热传导效果更好的金属上，增强散热性能，然而MCPCB中绝缘层的导热系数极低，因此绝缘层称为该类散热基板的散热瓶颈，制约MCPCB散热基板的散热效果。另外，在实用陶瓷基板材料中，Al2O3价格较低，从机械强度、绝缘性、导热性、耐热性、化学稳定性等方面考虑，综合性能好。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、制作方便且散热效果好的大功率LED陶瓷散热基板制作方法。
为实现上述目的，本发明一种大功率LED陶瓷散热基板制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
1）取氧化铝与硅酸盐玻璃粉末按3:2的重量比混合，经湿法球磨后烘干，再将烘干的粉体和凝胶溶液按2:1的重量比混合成浇注浆体，将混合均匀的浇注浆体注入模具中烧注成型，得到基板胚体；
2）取一块步骤1）得到的基板胚体为下层基板，以下层基板中心为圆心，以8-11mm为半径画圆，对以上画圆得到的区域钻一个以上穿孔形成散热通道，然后再对以上画圆得到的区域一端表面镀银，形成圆柱形的中心陶瓷银镀层；
3）往步骤2）形成的散热通道中注入银浆；
4）对下层基板上设置中心陶瓷银镀层的一端表面除中心陶瓷银镀层外的区域进行印刷电路；
5）取另一块步骤1）制作的基板胚体作为上层基板，并将其中心加工出与步骤2）中心陶瓷银镀层大小对应的陶瓷银镀层穿孔，再在上层基板上与印刷电路的电极相对应处加工电极穿孔；
6）将上层基板通过粘胶固定到印刷电路上，下层基板的陶瓷银镀层一端嵌入上层基板的陶瓷银镀层穿孔中，用丝网印刷方式在上层基板上布置电极线路，得到所述LED陶瓷散热基板胚体；
7）将步骤6）得到的LED陶瓷散热基板胚体放入电炉中缓慢升温，升温速率为30-36℃/min，直至电炉温度达到420℃之后保温45-50分钟进行排气，排气完毕以46-52℃/min的速率升至750℃并保温105-115分钟，然后自然冷却，最后在上层基板的电极穿孔中引出电极，得到所述的LED陶瓷散热基板。
所述步骤1）中的硅酸盐玻璃粉末包括以下重量份数的组分：
SiO2 75%-85%；
Al2O3 1%-3%；
CaO 6%-14%；
Na2O 4%-8%。
本发明中，所述基板胚体由氧化铝（Al2O3）和硅酸盐玻璃粉末混合制成，而硅酸盐玻璃粉末的主要成分是氧化硅（SiO2）和氧化钙（CaO），从而可在步骤7）中的电炉中能降低烧结温度。由于SiO2材料导热系数较低，若加入量过高，将会明显减低基板胚体的导热性能，且容易使基板胚体内产生气孔及裂纹，降低基板胚体的密度以及机械强度。通过改变硅酸盐玻璃粉末中的氧化硅、CaO的含量比，可以调整基板胚体熔点、热膨胀系数以及浸润性，进而满足不同制备工艺要求。
步骤1）中，加入非金属Al2O3做为基板胚体的基材，可降低基板胚体成本，相对现有的金属基材，大大减轻基板胚体重量，且使基板胚体的制作、使用上得到很大的方便，同时减少金属资源的浪费。
步骤1）中加入低软化点硅酸盐玻璃，经球磨成细粉后作为第二相加入基板胚体中以降低步骤7）中的烧结温度。
采用以上方法制作的大功率LED陶瓷散热基板，使用时，将大功率LED固定在上层基板表面，大功率LED工作产生的热量聚集在上层基板中心区域，由于上层基板的中心区域设有陶瓷银镀层穿孔，下层基板上的中心陶瓷银镀层一端嵌设在上层基板中心的陶瓷银镀层穿孔中，所以中心陶瓷银镀层将热量传导到下层基板上表面，通过下层基板中心区域的散热通孔内的银浆将热量传导到下层基板下表面，热量进一步通过自然对流以及热辐射扩散至空气中，从而达到散热的目的。
由于银浆及中心陶瓷银镀层均具有高热导率，所以本发明的大功率LED陶瓷散热基板具有很好的散热效果。
所述步骤1）中的凝胶溶液为聚乙烯醇溶液。
所述步骤2）中的散热通道为9个以上，均匀分布在下层基板的中心陶瓷银镀层区域，达到均匀、快速导热的目的。
所述氧化铝的纯度为98%以上。
总之，采用本发明的大功率LED陶瓷散热基板制作方法，具有以下优点：
1、以非金属Al2O3陶瓷材质为制作基板胚体的基材，可降低基板胚体成本，大大减轻基板胚体重量，且使基板胚体的制作、使用上得到很大的方便，同时减少金属资源的浪费。
2、在下层基板中心区域上设有多个散热通孔，使大功率LED产生的热量可从上层基板的一面经由填满银浆的散热通孔传导至下层基板表面，进而热量通过自然对流以及热辐射扩散至空气中，具有良好的散热效果。
3、本发明得到的大功率LED陶瓷散热基板具有较高机械强度、导热、耐热性优点，且能够进行二次散热通道加工（设计散热通道形状、间距以及填充导热材料）等优异性能，应用到大功率LED封装中可以明显提高大功率LED的散热效果、工作寿命和可靠性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
本发明一种大功率LED陶瓷散热基板制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
1）取氧化铝与硅酸盐玻璃粉末按3:2的重量比混合，经湿法球磨后烘干，再将烘干的粉体和凝胶溶液按2:1的重量比混合成浇注浆体，将混合均匀的浇注浆体注入模具中烧注成型，得到基板胚体；
2）取一块步骤1）得到的基板胚体为下层基板，以下层基板中心为圆心，以8-11mm为半径画圆，对以上画圆得到的区域钻一个以上穿孔形成散热通道，然后再对以上画圆得到的区域一端表面镀银，形成圆柱形的中心陶瓷银镀层；
3）往步骤2）形成的散热通道中注入银浆；
4）对下层基板上设置中心陶瓷银镀层的一端表面除中心陶瓷银镀层外的区域进行印刷电路；
5）取另一块步骤1）制作的基板胚体作为上层基板，并将其中心加工出与步骤2）中心陶瓷银镀层大小对应的陶瓷银镀层穿孔，再在上层基板上与印刷电路的电极相对应处加工电极穿孔；
6）将上层基板通过粘胶固定到印刷电路上，下层基板的陶瓷银镀层一端嵌入上层基板的陶瓷银镀层穿孔中，用丝网印刷方式在上层基板上布置电极线路，得到所述LED陶瓷散热基板胚体；
7）将步骤6）得到的LED陶瓷散热基板胚体放入电炉中缓慢升温，升温速率为30-36℃/min，直至电炉温度达到420℃之后保温45-50分钟进行排气，排气完毕以46-52℃/min的速率升至750℃并保温105-115分钟，然后自然冷却，最后在上层基板的电极穿孔中引出电极，得到所述的LED陶瓷散热基板。
实施例1
1）取纯度为98%以上氧化铝与硅酸盐玻璃粉末按3:2的重量比混合，经湿法球磨后烘干，再将烘干的粉体和聚乙烯醇凝胶溶液按2:1的重量比混合成浇注浆体，将混合均匀的浇注浆体注入模具中烧注成型，得到基板胚体；
2）取一块步骤1）得到的基板胚体为下层基板，以下层基板中心为圆心，以8mm为半径画圆，对以上画圆得到的区域钻9个穿孔形成散热通道，散热通道均匀分布在下层基板的中心陶瓷银镀层区域，然后再对以上画圆得到的区域一端表面镀银，形成圆柱形的中心陶瓷银镀层；
其中，硅酸盐玻璃粉末包括以下重量份数的组分：
SiO2 75%；
Al2O3 3%；
CaO 14%；
Na2O 8%。
3）往步骤2）形成的散热通道中注入银浆；
4）对下层基板上设置中心陶瓷银镀层的一端表面除中心陶瓷银镀层外的区域进行印刷电路；
5）取另一块步骤1）制作的基板胚体作为上层基板，并将其中心加工出与步骤2）中心陶瓷银镀层大小对应的陶瓷银镀层穿孔，再在上层基板上与印刷电路的电极相对应处加工电极穿孔；
6）将上层基板通过粘胶固定到印刷电路上，下层基板的陶瓷银镀层一端嵌入上层基板的陶瓷银镀层穿孔中，用丝网印刷方式在上层基板上布置电极线路，得到所述LED陶瓷散热基板胚体；
7）将步骤6）得到的LED陶瓷散热基板胚体放入电炉中缓慢升温，升温速率为30-36℃/min，直至电炉温度达到420℃之后保温45分钟进行排气，排气完毕以46-52℃/min的速率升至750℃并保温115分钟，然后自然冷却，最后在上层基板的电极穿孔中引出电极，得到所述的LED陶瓷散热基板。
实施例2
1）取纯度为98%以上氧化铝与硅酸盐玻璃粉末按3:2的重量比混合，经湿法球磨后烘干，再将烘干的粉体和聚乙烯醇凝胶溶液按2:1的重量比混合成浇注浆体，将混合均匀的浇注浆体注入模具中烧注成型，得到基板胚体；
2）取一块步骤1）得到的基板胚体为下层基板，以下层基板中心为圆心，以11mm为半径画圆，对以上画圆得到的区域钻10个穿孔形成散热通道，散热通道均匀分布在下层基板的中心陶瓷银镀层区域，然后再对以上画圆得到的区域一端表面镀银，形成圆柱形的中心陶瓷银镀层；
其中，硅酸盐玻璃粉末包括以下重量份数的组分：
SiO2 85%；
Al2O3 1%；
CaO 10%；
Na2O 4%。
3）往步骤2）形成的散热通道中注入银浆；
4）对下层基板上设置中心陶瓷银镀层的一端表面除中心陶瓷银镀层外的区域进行印刷电路；
5）取另一块步骤1）制作的基板胚体作为上层基板，并将其中心加工出与步骤2）中心陶瓷银镀层大小对应的陶瓷银镀层穿孔，再在上层基板上与印刷电路的电极相对应处加工电极穿孔；
6）将上层基板通过粘胶固定到印刷电路上，下层基板的陶瓷银镀层一端嵌入上层基板的陶瓷银镀层穿孔中，用丝网印刷方式在上层基板上布置电极线路，得到所述LED陶瓷散热基板胚体；
7）将步骤6）得到的LED陶瓷散热基板胚体放入电炉中缓慢升温，升温速率为30-36℃/min，直至电炉温度达到420℃之后保温50分钟进行排气，排气完毕以46-52℃/min的速率升至750℃并保温105分钟，然后自然冷却，最后在上层基板的电极穿孔中引出电极，得到所述的LED陶瓷散热基板。
实施例3
1）取纯度为98%以上氧化铝与硅酸盐玻璃粉末按3:2的重量比混合，经湿法球磨后烘干，再将烘干的粉体和聚乙烯醇凝胶溶液按2:1的重量比混合成浇注浆体，将混合均匀的浇注浆体注入模具中烧注成型，得到基板胚体；
2）取一块步骤1）得到的基板胚体为下层基板，以下层基板中心为圆心，以10mm为半径画圆，对以上画圆得到的区域钻11个穿孔形成散热通道，散热通道均匀分布在下层基板的中心陶瓷银镀层区域，然后再对以上画圆得到的区域一端表面镀银，形成圆柱形的中心陶瓷银镀层；
其中，硅酸盐玻璃粉末包括以下重量份数的组分：
SiO2 83%；
Al2O3 3%；
CaO 6%%；
Na2O 8%。
3）往步骤2）形成的散热通道中注入银浆；
4）对下层基板上设置中心陶瓷银镀层的一端表面除中心陶瓷银镀层外的区域进行印刷电路；
5）取另一块步骤1）制作的基板胚体作为上层基板，并将其中心加工出与步骤2）中心陶瓷银镀层大小对应的陶瓷银镀层穿孔，再在上层基板上与印刷电路的电极相对应处加工电极穿孔；
6）将上层基板通过粘胶固定到印刷电路上，下层基板的陶瓷银镀层一端嵌入上层基板的陶瓷银镀层穿孔中，用丝网印刷方式在上层基板上布置电极线路，得到所述LED陶瓷散热基板胚体；
7）将步骤6）得到的LED陶瓷散热基板胚体放入电炉中缓慢升温，升温速率为30-36℃/min，直至电炉温度达到420℃之后保温47分钟进行排气，排气完毕以46-52℃/min的速率升至750℃并保温110分钟，然后自然冷却，最后在上层基板的电极穿孔中引出电极，得到所述的LED陶瓷散热基板。
Claims (5)
1.一种大功率LED陶瓷散热基板制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：
1）取氧化铝与硅酸盐玻璃粉末按3:2的重量比混合，经湿法球磨后烘干，再将烘干的粉体和凝胶溶液按2:1的重量比混合成浇注浆体，将混合均匀的浇注浆体注入模具中烧注成型，得到基板胚体；
2）取一块步骤1）得到的基板胚体为下层基板，以下层基板中心为圆心，以8-11mm为半径画圆，对以上画圆得到的区域钻一个以上穿孔形成散热通道，然后再对以上画圆得到的区域一端表面镀银，形成圆柱形的中心陶瓷银镀层；
3）往步骤2）形成的散热通道中注入银浆；
4）对下层基板上设置中心陶瓷银镀层的一端表面除中心陶瓷银镀层外的区域进行印刷电路；
5）取另一块步骤1）制作的基板胚体作为上层基板，并将其中心加工出与步骤2）中心陶瓷银镀层大小对应的陶瓷银镀层穿孔，再在上层基板上与印刷电路的电极相对应处加工电极穿孔；
6）将上层基板通过粘胶固定到印刷电路上，下层基板的陶瓷银镀层一端嵌入上层基板的陶瓷银镀层穿孔中，用丝网印刷方式在上层基板上布置电极线路，得到所述LED陶瓷散热基板胚体；
7）将步骤6）得到的LED陶瓷散热基板胚体放入电炉中缓慢升温，升温速率为30-36℃/min，直至电炉温度达到420℃之后保温45-50分钟进行排气，排气完毕以46-52℃/min的速率升至750℃并保温105-115分钟，然后自然冷却，最后在上层基板的电极穿孔中引出电极，得到所述的LED陶瓷散热基板。
2.根据权利要求1所述的大功率LED陶瓷散热基板制作方法，其特征在于：所述步骤1）中的硅酸盐玻璃粉末包括以下重量份数的组分：
SiO2 75%-85%；
Al2O3 1%-3%；
CaO 6%-14%；
Na2O 4%-8%。
3.根据权利要求1所述的大功率LED陶瓷散热基板制作方法，其特征在于：所述步骤1）中的凝胶溶液为聚乙烯醇溶液。
4.根据权利要求1所述的大功率LED陶瓷散热基板制作方法，其特征在于：所述步骤2）中的散热通道为9个以上，均匀分布在下层基板的中心陶瓷银镀层区域。
5.根据权利要求1所述的大功率LED陶瓷散热基板制作方法，其特征在于：所述氧化铝的纯度为98%以上。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080179618A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Ching-Tai Cheng | Ceramic led package |
| CN102165589A (zh) * | 2008-10-03 | 2011-08-24 | E·I·内穆尔杜邦公司 | 表面贴装陶瓷led封装的生产方法、使用该生产方法生产的表面贴装陶瓷led封装以及用于生产该封装的模具 |
| CN102714259A (zh) * | 2010-02-05 | 2012-10-03 | 旭硝子株式会社 | 发光元件搭载用基板及发光装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080179618A1 (en) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Ching-Tai Cheng | Ceramic led package |
| CN102165589A (zh) * | 2008-10-03 | 2011-08-24 | E·I·内穆尔杜邦公司 | 表面贴装陶瓷led封装的生产方法、使用该生产方法生产的表面贴装陶瓷led封装以及用于生产该封装的模具 |
| CN102714259A (zh) * | 2010-02-05 | 2012-10-03 | 旭硝子株式会社 | 发光元件搭载用基板及发光装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110880544A (zh) * | 2018-09-06 | 2020-03-13 | 深圳市斯迈得半导体有限公司 | 一种用于玻璃基板的芯片及其制作方法 |
| CN110880544B (zh) * | 2018-09-06 | 2021-09-03 | 深圳市斯迈得半导体有限公司 | 一种用于玻璃基板的芯片及其制作方法 |
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