[发明专利]LED陶瓷支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED支架领域技术，尤其是指一种LED陶瓷支架及其制备方法。

背景技术

LED（Light Emitting Diode）是发光二级管的简称，是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，其核心是LED 芯片，由P 型和N型半导体材料构成PN 结，通过电子和空穴在PN 结内的复合，将电能转化为光。与自炽灯和荧光灯相比，LED以其体积小，全固态，长寿命，环保，省电等一系列优点，已广泛用于通用照明，汽车照明、扮饰照明、电话闪光灯、大中尺寸显示屏光源模块中，被公众广泛认可为继白炽灯、气体放电灯之后的第三代革命性照明光源。

LED芯片支架是一种底座电子元件，是LED封装的重要元件之一，主要为LED芯片及其相互联线提供机械承载、支撑、气密性保护和促进LED器件散热等功能。近年来，随着半导体材料和封装工艺的完善、光通量和出光效率的提高，功率型LED已在城市景观、交通标志、LCD背光源、汽车照明、广告牌等特殊照明领域得到应用，并向普通照明市场迈进。然而，随着LED芯片输入功率的不断提高，大耗散功率带来的大发热量及要求高的出光效率给LED芯片支架提出了更新、更高的要求。对高功率LED产品来讲，其芯片支架要求具有高电绝缘性、高稳定性、高导热性及与芯片匹配的热膨胀系数(CTE)、平整性和较高的强度。

传统上最常用作LED芯片支架的有FR4印刷电路板（PCB）、金属芯印刷电路板(MCPCB)及贴片式PPA支架。PCB板和PPA支架的热传导率约在0.3W/(m·K)左右、热膨胀系数约在13～17ppm/K。其优点是技术相对成熟，成本低廉，缺点是热性能较差，一般只能应用于传统的低功率LED。MCPCB板是将热导系数相对高的金属(如铝、铜)装进PCB板内，以此来强化散热效果。但MCPCB板中绝缘层导热系数极低，因此绝缘层成为该结构基板的散热瓶颈，影响整个基板的散热效果，使得整体的热导率也只为1～2.2 W/(m·K)；同时由于绝缘层的存在，使得其无法承受高温焊接，从而影响了封装工艺的实施，限制了封装结构的优化，因此不利于LED散热。

陶瓷材料具有高的导热系数、与LED芯片相近的热膨胀系数、高耐热及抗紫外辐射等特点，能有效地解决热歪斜及黄化问题，应用于LED支架极具竞争力。采用低温共烧技术制备的LTCC陶瓷支架在LED产业中已经被使用，但LTCC为了降低烧结温度，于材料中加入了玻璃材料,使整体的热传导率降低至2～3W/mK之间。再者，LTCC 使用网印方式印制线路，使线路本身具有线径宽度不够精细、以及网版张网问题，导致线路精准度不足、表面平整度不佳等现象，加上多层叠压烧结又有基板收缩比例的问题要考量，并不符合高功率小尺寸的需求。因此，开发出同时具有高散热性、高布线精度的LED陶瓷支架将极大促进高功率LED在照明领域的应用和推广。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种LED陶瓷支架及其制备方法，其能有效解决现有之LED支架散热能力不足和布线精度不高等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种LED陶瓷支架，包括有陶瓷基板以及设置于陶瓷基板上的铜线路；该陶瓷基板上设置有通孔，该铜线路穿过该通孔，铜线路的上下两端分别延伸并露出陶瓷基板的上下表面，铜线路与陶瓷基板之间设置有钛层，该钛层的厚度为0.05～0.2μm。

作为一种优选方案，所述陶瓷基板的主要成分为氧化铝，氧化铝的质量百分含量大于95%。

作为一种优选方案，所述陶瓷基板和铜线路的上下表面均镀有镍层，该镍层的表面上镀有金层或银层。

作为一种优选方案，所述金层或银层的厚度为5～10μm。

一种LED陶瓷支架的制备方法，包括以下步骤：

（1）打孔，在陶瓷基板上进行打孔而形成通孔，为LED陶瓷支架的导电连接作前处理；

（2）超声波清洗，对打孔后的陶瓷基板进行超声波清洗，然后烘干，去除陶瓷基板表面及通孔内壁面上的杂质和沾污；

（3）离子源蚀刻，对超声波清洗后的陶瓷基板表面及通孔内壁面进行线性离子源蚀刻处理；

（4）磁控溅镀，以真空磁控溅镀方式在离子源蚀刻后的陶瓷基板表面及通孔内壁面上依序形成一钛层以及一铜层，该钛层的厚度为0.05～0.2μm；

（5）化学沉铜，利用化学沉铜消除前述步骤（4）中陶瓷基板表面及通孔内壁上不具有导电作用的气孔或者气泡，使陶瓷基板表面及通孔内壁面能够完全地导通；