[实用新型]一种大功率LED陶瓷散热基板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种陶瓷线路板金属化形成的金属基板。

背景技术

由于LED工作时结温的上升会使发光复合几率下降，寿命和输出光通量也会随着温度的升高而下降。如果PN结产生的热量能尽快的散发出去，不仅提高产品的发光效率，同时也提高了产品的可靠性和寿命，LED芯片对基板材料的线膨胀系数的匹配性也有严格的要求。适合于做LED散热基板的材料有金属基板(铜、铝等)、陶瓷金属化基板、铝基绝缘基板(IMS)、金属基复合材料等。铜铝等金属板导热性较好、成本较低，但线膨胀系数较大，容易造成LED芯片热循环损坏；铝基绝缘基板的绝缘介质为有机绝缘层，最好的产品导热率在3W/m.k以下，严重影响LED芯片散热；金属基复合材料难以批量化生产，成本太高；在LED芯片封装散热材料中，陶瓷基板以高可靠性、长寿命、导热性能好、可以热电分离等优点成为高性能LED封装的首选材料。目前可以应到LED封装散热中的材料有高温陶瓷(氧化铝、氮化铝等)、低温共烧陶瓷(LTCC)等。LTCC陶瓷在导体制作、成型加工方面较高温陶瓷方便，但在价格、导热率等方面不如高温陶瓷基板更有优势。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大功率LED陶瓷散热基板，解决陶瓷线路板在大功率LED封装中存在的导电能力差、反光性能不好、导体附着力不高的问题。

本实用新型一种大功率LED陶瓷散热基板，包括陶瓷基板，其特征在于在陶瓷基板的一面或两面烧结有厚膜状铜导体层，厚膜状铜导体层与陶瓷基板之间具有铜铝尖晶石共熔界面。

本实用新型主要的技术特点是陶瓷基板表面的金属化铜层可以和陶瓷形成铜铝尖晶石共晶结合界面，使形成铜层的球形铜粉之间形成相互融合、致密的导电金属膜层。

其中所述厚膜状铜导体层厚度为5-100微米。

厚膜状铜导体层及与陶瓷基板之间的铜铝尖晶石共熔界面是由铜粉与有机载体按固相质量比70～80∶20～30混匀轧成的浆料印刷或涂敷在陶瓷基板上烘干并烧结形成。按照制作工艺自然会形成一个铜铝尖晶石共熔界面(一般在3～4微米)。具体的制作工艺为：

(1)使铜粉表面形成均匀致密的氧化膜，再与有机载体按固相质量比70～80(固)∶20～30(有机载体)混匀，再轧成浆料；

(2)在陶瓷基板上将上述浆料印刷或涂敷形成金属导体膜并烘干；

(3)烧结：烧结峰值温度为1060～1080℃。

烧结后的其它技术工艺或处理工艺同已有技术。

上述制作工艺优选的技术方案为：

所述铜粉粒径为2～20微米，中心粒径为10微米，达到中心粒径的铜粉质量占50-70％，铜粉粒外观呈球状。

所述有机载体的质量组成为：5～10％乙基纤维素、1～5％三乙醇胺或卵磷脂，用余量松油醇充分溶解。优选：5％乙基纤维素、1三乙醇胺或卵磷脂，用余量松油醇充分溶解。

所述陶瓷基板可以是公知的各种材质的陶瓷基板，只要符合所要求的电器性能指标即可，优选≥96％(wt)的氧化铝瓷片。

步骤(1)铜粉在200～350℃空气条件下，不断搅拌10分钟，使铜粉表面形成均匀致密的氧化膜。

形成氧化膜后的铜粉球磨过200目筛烘干，再与有机载体混匀。

步骤(3)最好采用网带式氮气保护烧结炉烧结，烧结周期45-50分钟。

本实用新型运用经过低温热氧化的球形铜粉可以和陶瓷形成共晶界面的工艺原理。在达到1060℃以上低于1080℃的温度时，铜和氧化物形成微量的铜-氧化亚铜共晶液相，这层液相和陶瓷中的铝、镁、锆、氧等元素形成铜铝尖晶石共晶结合界面，球形铜粉之间相互融合、致密从而形成导电金属化层。

本实用新型可以如公知技术，在烧结形成金属导体膜后，可以根据需要再在表面抛光后电镀铜加厚、机械抛光。然后按PCB工艺进行图形加工，根据需要表面镀金或镀镍。最后激光外形加工。

本实用新型的优点：

本实用新型的陶瓷基板具有高导电、高导热、高附着力、能够进行二次图形精细加工等优异性能，应用到大功率LED封装中可以明显提高工作寿命和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1陶瓷基板2厚膜状铜导体层3铜铝尖晶石共熔界面

具体实施方式

如图所示，本实用新型的大功率LED陶瓷散热基板，是在陶瓷基板1的一面或两面烧结有厚膜状铜导体层2，厚膜状铜导体层2与陶瓷基板1之间具有铜铝尖晶石共熔界面3。

实施例1：