[发明专利]全透明导热导电复合基板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全透明导热导电复合基板的制备方法，属于薄膜制备技术领域。

背景技术

人类的照明先后经历过火光照明、白炽灯照明、荧光灯照明的漫长演变过程。LED(Light Emitting Diode)作为一种新的照明方式在21世纪初期快速兴起。发展至今，LED产品已具有省电、节能、反应时间快、高效率、寿命周期长且不含汞，具有环保效益。当前，LED无论是在应用市场还是制造技术方面都表现出迅猛发展的势头。而这一产业又带动了新一代LED用材料产业的兴起与发展。而其中，用于LED的导热基板就是如此。

LED虽然属于发光效率高的产品（目前的量产产品发光效率可达100lm/W），但就输入功率而言，仅有10%-20%会转换成光，其余80%-90%则会转变成热。如果这些热量不能及时排放到外界，那么就会导致LED芯片的温度过高，从而影响产品的寿命、发光效率和稳定性。由于高功率发光技术的进步，LED的应用面临日益苛刻的挑战。温度升高不仅会造成明显的光衰，而且长时间的高温运行也会加速本体及封装材料的劣化。因此，LED灯具的散热技术必须进一步改善，以满足高功率发光二极管的散热需求。

在LED灯具中，封装基板是主要的热量传输通道，它利用基板本身具有的较好的热传导性，将热量从LED芯片导出，从而实现降低芯片温度的目的。目前，商品化的LED导热基板主要有各种氮化铝陶瓷烧结基板和低温共烧多层陶瓷基板等。但是这些基板的制作都需要通过粉体压制成型和高温烧结，粉体是多种原料的组合，非单一相，其配比和混合工艺的偏差会导致基板的导热性能发生巨大的差异，而且所获得的基板基本上不透明。不透明的基板会吸收或反射大量的光能，从而导致LED芯片所发射的光能有一部分被基板吸收，使基板温度升高，还有一部分光能在反射后被其它封装材料所吸收，也间接地产生了加热芯片的作用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种全透明导热导电复合基板的制备方法，其制造成本低廉、工艺简单、不污染环境、无毒。所制成的透明氮化铝薄膜应具有高热导率、高光学透过率、厚度均匀性好、高热稳定性等特点；所制成的透明ITO薄膜应具有高光学透过率、厚度均匀性好、高导电性能等特点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全透明导热导电复合基板的制备方法，包括如下步骤：

1）玻璃衬底的清洗：按照去离子水、乙醇、丙酮、乙醇、去离子水的顺序，对玻璃衬底进行超声清洗，作为基板；

2）将基板安装到溅射腔内，通过抽真空，使溅射腔的本底真空度小于1.0×10^-3Pa；

3）通过反应磁控溅射的方法在衬底上沉积氮化铝薄膜；

4）通过射频磁控溅射的方法在氮化铝薄膜上沉积TCO薄膜； 

5）通过光刻和刻蚀工艺对TCO薄膜进行图形化加工，形成电路的引线；制得全透明导热导电复合基板。

所述步骤2）中的通过反应磁控溅射的方法在衬底上沉积氮化铝薄膜，工艺条件为：反应气体为氮气，保护气体为氩气，调整气体流量，使氮气和氩气的分压比为10^-2数量级，总压力为0.2-1.5 Pa，溅射功率为60-500W，基板温度为室温-300℃，溅射时间为10-180分钟。

所述步骤3）中的通过射频磁控溅射的方法在氮化铝薄膜上沉积TCO薄膜，工艺条件为：调整气体流量，使氧气和氩气的分压比为10^-1数量级，总压力为0.2-1.5 Pa，溅射功率为50-500W，基板温度为室温-300℃，溅射时间为10-180分钟。

本发明采用透明玻璃作为衬底，在玻璃上沉积高透明、导热的陶瓷膜，使得照射到基板的光线在基板表面发生透射，大幅度降低各类反射现象。由于光线在基板中透射而过，其光能基本上不在基板内残留，常规的LED发光的自加热现象得到了有效抑制。同时，具有高导热性能的陶瓷膜能够把LED芯片发热点附近的热量迅速地在基板内传递，以实现基板内温度的均匀化分布，从而大幅度降低芯片内部的温升。本发明采用玻璃基板，除了透光的性能要求以外，还考虑到红外辐射降温的需要。常温下，普通玻璃的红外发射率在0.9以上，远远超过金属基板如铝、铜等的红外发射率（约0.02），具有极好的主动热辐射散热功能。