[发明专利]一种低温热压快速烧结高热导率氧化铝基透明陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温热压快速烧结高热导率氧化铝基透明陶瓷的方法。

背景技术

近年来，随着温室效应日益严重，绿色环保的可持续发展越来越受到社会的重视。在电子产业中，LED的省电和节能一直都是热门话题，其发展至今已逐渐具备多项成熟优势，例如省电、高效率、高反应速度、寿命长的环保优点，加上体积小、重量轻，可在各种表面设置等特色，这些特点使LED应用日渐多元化，并为LED产业提供一个稳定成长的市场，因此LED方面的研究近年来越来越受到国内外学者和研究团体的关注。目前而言，传统LED功率不大，发热量有限，散热问题不算严重，只要运用一般电子用的铜箔印刷电路板即足以应付。但随着高功率LED越来越盛行，此板已不足以应付散热需求，高功率LED输入功率仅有15至20％转换成光，其余80至85％则转换成热，若这些热量未适时排出至外界，将使LED晶粒界面温度过高从而影响发光效率及发光寿命。因此LED的散热是关键。由陶瓷烧结所得LED基板，有散热性佳、耐高温、耐潮湿等优点，所以现在LED多数采取陶瓷基板散热。

发明内容

本发明目的在于提供一种低温热压快速烧结高热导率氧化铝基透明陶瓷的方法，该方法以氧化铝作为原料，二氧化硅和碳酸锂作为烧结助剂，用放电等离子烧结法制备高热导率氧化铝基透明陶瓷；

上述氧化铝∶二氧化硅∶碳酸锂的摩尔比为0.992∶0.004∶0.004，首先将氧化铝作为原料，用行星球磨机粉碎，烘干；然后进行第二次配料，按上述配比来添加烧结助剂碳酸锂和二氧化硅，再用行星球磨机粉碎，然后使用直流快速热压烧结机经过1370℃保温2min，同时加压3吨的烧结方式进行烧结，制备得到高热导率氧化铝基透明陶瓷。

本发明是依照下述配方，通过放电等离子烧结法来实施的，该低温合成的氧化铝基陶瓷材料的配方是：

氧化铝+烧结助剂[Al₂O₃+0.8mol％Sintering Agents]进行配料。

其中主配方是氧化铝，Sintering Agents烧结助剂是二氧化硅(SiO₂)和碳酸锂(Li₂CO₃)。

本发明提供的方法有以下有益效果：具有高热导率与散热快、透明等特性，相比于传统方法制备的氧化铝陶瓷，该方法大大降低了烧结温度，成瓷快速只需5分钟左右，快速烧成，性能与效果比传统制备方法好，可用于制成LED陶瓷高性能散热基板。本方法制备的氧化铝基陶瓷材料与传统纯氧化铝陶瓷相比具有明显的优点：显著改善其热导性能，从而达到陶瓷基板散热要求，使高功率LED能够正常地工作。另外解决了纯氧化铝陶瓷烧结温度过高的难题。用此配方及方法制备的稀土掺杂的氧化铝基陶瓷，其烧结温度只有1370℃。

附图说明

图1为本发明制备的氧化铝+(二氧化硅-碳酸锂)陶瓷的XRD图谱。从图中可以看出基本上没有出现大的杂峰。样品的主峰与PDF卡片非常敏合。

具体实施方式

下面通过实施例进一步阐明本发明的实质性特点和显著的优点。

按照氧化铝+(二氧化硅碳酸锂)[Al₂O₃+(0.4mol％SiO₂0.4mol％Li₂CO₃)]进行配比。用热压法合成摩尔比为：氧化铝∶二氧化硅∶碳酸锂＝0.992∶0.004∶0.004的陶瓷。首先将氧化铝作为主配方原料，按配方进行称料配比，混料、用行星球磨机粉碎，烘干，然后进行第二次配料，按上述配比来添加烧结助剂碳酸锂和二氧化硅，再用行星球磨机粉碎、加胶，再使用直流快速热压烧结机经过1370℃保温2min，同时加压3t的烧结方式进行烧结，再对烧结好的样品进行磨片，再进行性能测试，测量其热导性能，在表1种可以看到其热导率在常温下达到24.928W/(m·K)。

表1热导率数据