[发明专利]一种氧化铝荧光陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种用流延法、模压成型工艺所制成的氧化铝荧光陶瓷材料。

背景技术

LED灯丝灯因具有360度全发光、无频闪、不发烫、长寿命、缓衰减等特性广受关注，LED发光是靠芯片激发荧光粉产生均匀照明，2013年广州国际照明LED展览会（光亚展）只有2家参展商展示LED灯丝灯；2014年有50多家LED照明企业展示各种各样的LED灯丝灯；2014年10月底结束的香港HKTDC的国际LED灯展有将近200家企业展示LED灯丝灯；2015年春全国设计生产灯丝灯企业已达600多家。市场需求的热度快速升温，特别是纳米半透明陶瓷灯丝的发明成功使用，不仅降低了产品成本，有效解决相关灯丝灯的技术，达到高“性价比”产品，国际市场对技术创新的LED灯丝灯迅速认可，市场需求成倍增加。LED灯丝灯采用高电压、小电流的HVLEDS创新技术，灯丝灯在点亮工作时只赋予10-15mA的小电流驱动即可发光。传统5W的LED球泡点亮时的灯头瓶颈温度可达75-95摄氏度，面同功率的LED灯丝灯点亮8小时后A60玻璃泡的温度在36摄氏度以下，可以实现真正的安全使用。许多真正实现360度均匀发光这就需要材料的透光性增加，玻璃有好的透光性但它有一个致命缺陷是导热性极差，导热系数只有0.5左右，蓝宝石具有好的透光性但价格太高，纳米半透明陶瓷虽有高性价比产品，但透明度还没有达到更好。本发明新开发的荧光陶瓷既有陶瓷的良好导热（导热系数在20瓦/米·度左右），又有生产LED在表面通过胶与荧光粉混合在表面封胶无法比拟的均匀性，且后序可以实现单面点胶，工序简化效果更好成本更优的性能。也可以用于COB封装360度发光的球泡灯，市场前景广阔。本发明与传统最大区别在于将荧光粉通过改进配方和生产工艺均匀分布在陶瓷内部。

应该说，在本发明之前还不存在真正意义上的氧化铝荧光陶瓷材料。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和缺陷，本发明旨在提供一种氧化铝荧光陶瓷材料，以期能够改善氧化铝陶瓷材料存在的透明度不高、价格太高的问题，从而提供一种更具有市场应用价值的氧化铝荧光陶瓷材料。本发明同时还提供了该氧化铝荧光陶瓷的制备方法和应用。制备方法具有工艺成熟、操作简单的特点。

为实现本发明的目的，发明人提供如下的技术方案：

首先，发明人提供了一种氧化铝荧光陶瓷材料，其主要由按质量百分比计的70-99%的基料氧化铝和1-30%的钙镁硅成分添加荧光粉经流延法制坯、再经烧结而成，其中所述的钙镁硅成分是指氧化镁或滑石粉（滑石主要成分为含水硅酸镁）与二氧化硅及碳酸钙的混合物，所述的荧光粉添加量以氧化铝和钙镁硅成分总质量计为1-10%。

氧化铝荧光陶瓷是一种以氧化铝（Al₂O₃）为主体和加入荧光粉制成的陶瓷材料。发明人研究发现，将荧光粉和氧化铝按适宜比例混合通过流延法和烧结，能够得到真正实现360度均匀发光的材料，导热系数可达20瓦/米·度左右，可以实现真正的安全使用。流延法是制备薄膜陶瓷的一种重要的方法，其过程是，将制备好的陶瓷浆料从料斗上部流到基带上，通过基带与刮刀的相对运动形成素坯，在表面张力的作用下，形成光滑的上表面。

作为优选，本发明中，所述的荧光粉性能满足：激发波长430-480nm、发光峰值550-558nm、相对亮度95-105%及密度3.7g/cm³以上。只有满足该要求的荧光粉才能实现发明目的。

作为优选，本发明中，所述的荧光粉D50为12-20μm、氧化铝粉体粒径满足：D50为1-6μm、钙镁硅成分粉体粒径满足：D50为1-6μm。对粉体粒径的控制主要是出于流延法工艺的需求。颗粒大小控制在需要的范围，可提高流延产品的表面质量。

本发明还提供了上述的一种氧化铝荧光陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照质量百分比70-99%的基料氧化铝和1-30%的钙镁硅成分备料，将氧化铝和钙镁硅成分混合，混合粉料中加入部分分散剂进行球磨处理，然后加入溶剂先溶的粘结剂和余量分散剂，再加入荧光粉再次进行球磨处理，得到流延浆料，其中：分散剂的加入量以钙镁硅成分与氧化铝混合粉料质量计为0.1-1%，溶剂加入量以钙镁硅成分与氧化铝混合粉料质量计为15-45%，粘结剂加入量以钙镁硅成分与氧化铝混合粉料质量计为2-10%；所述的钙镁硅成分是指氧化镁或滑石粉与二氧化硅及碳酸钙的混合物，

本步骤的目的在于将粉料充分均匀混合，并将粘结剂均匀分散，使浆料具有一定的柔软性。