[发明专利]一种大功率LED散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷散热材料技术领域，具体来说，本发明涉及一种大功率LED散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板及其制备方法。

背景技术

LED产品具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、具有环保效益等优点，是近年来最受瞩目的产业之一。通常大功率LED产品输入功率约为15％能转换成光，剩下85％的电能均转换为热能，过高的LED p-n结结面温度会导致LED发光效率衰减。因此LED发光时所产生的热量若无法及时散出，将会使LED结面温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率、稳定性，对LED的寿命造成致命性的影响。实验表明，当LED的p-n结结面温度由25℃上升至100℃时，其发光效率将会衰退20％到75％不等，其中黄色光的衰退将达到75％。因此，散热问题是LED产业面临的重要课题，要提升LED的发光效率，必须要解决散热问题。

LED芯片基板主要是作为LED芯片与系统电路板的间热能导出的媒介，传统的以铝基板居多，但散热效果不理想。目前市面上LED芯片基板主要以陶瓷基板为主，包括矽基板、碳化矽基板、阳极化铝基板或氮化铝基板，其中矽及碳化矽基板材料的半导体特性，使其现阶段还不可用，而阳极化铝基板则因其阳极化氧化层强度不足而容易因碎裂导致导通；现阶段较成熟且普通接受度较高的为以氮化铝作为散热基板；然而，目前受限于氮化铝基板不适用传统厚膜制程(材料在银胶印刷后须经850℃大气热处理，使其出现材料信赖性问题)，因此，氮化铝基板也还存在许多问题。本发明意图提供一种大功率LED散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板及其制备方法，来解决大功率LED散热与稳定性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率LED散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板及其制备方法。通过以下技术方案实现：

一种大功率LED散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板，其特征在于：由铝碳化硅层(1)、铜铝氧化物层(2)和铜线路(3)组成；氧化铝层(1)上为铜铝氧化物层(2)，铜铝氧化物层(2)上为铜线路(3)；铜线路(2)之间分隔距离范围为0.1～1mm；铜线路(2)的宽度范围为200微米～1000微米，铜线路(2)的高度范围为0.01mm～2mm。

所述一种大功率LED散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板，其特征在于包括以下制备步骤：

①称取试剂(SiO₂、焦炭和助熔剂)，将这些组分充分混匀；

②将上述混合物置于高温炉中煅烧，煅烧温度为1800～2100℃，煅烧时间为2～4小时；

③将上述烧结物冷却，粉碎，研磨过筛，细度为800～1000目；

④用50～100℃去离子水洗涤过滤，100～150℃温度下烘干，即得到多孔、晶碳化硅；

⑤将铝块高温熔融成铝液，按化学式Al_x(SiC)_y配比，在氮气气氛保护下，与多孔、晶SiC在600～1000℃高温及一定压力下浸渗，形成Al_x(SiC)_y，x和y的取值范围分别为0.8～1，0.6～0.8。

⑥将上述所得的Al_x(SiC)_y与助熔剂、粘结剂、分散剂混合置于高温炉中煅烧，冷却后研磨，用喷雾干燥方法形成Al_x(SiC)_y粉体，将其与多层石墨制成的隔离片依次排列，形成多层元胚，再通过真空热压，形成Al_x(SiC)_y陶瓷基板。

⑦在上述Al_x(SiC)_y陶瓷基板上覆上铜金属波片，经高温加热，使铜金属与铝碳化硅产生共晶熔体，自下而上形成铝碳化硅陶瓷基板层、铜铝氧化物层和铜层；然后采用刻蚀方法，蚀刻出LED芯片用的导电铜线路；得到覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板。

所述一种大功率LED用铜电极氧化铝陶瓷基板制备方法，其特征在于：步骤①中混匀的过程中可以加入适量的无水乙醇，以使其充分混合均匀。

所述的一种大功率LED散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板，其特征在于：步骤②中烧结温度升高的速率为50～100℃/小时。