[發明專利]一種大功率LED散熱用覆銅線路鋁碳化硅陶瓷基板

無效

• 申請號: 201210004980.3
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102569625A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 沈常宇;金尚忠;李萍;鐘川;褚金雷;鄒新;牟晟
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L33/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于陶瓷散熱材料技術領域，具體來說，本發明涉及一種大功率LED散熱用覆銅線路鋁碳化硅陶瓷基板及其制備方法。

背景技術

LED產品具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命周期長、具有環保效益等優點，是近年來最受矚目的產業之一。通常大功率LED產品輸入功率約為15％能轉換成光，剩下85％的電能均轉換為熱能，過高的LED?p-n結結面溫度會導致LED發光效率衰減。因此LED發光時所產生的熱量若無法及時散出，將會使LED結面溫度過高，進而影響產品生命周期、發光效率、穩定性，對LED的壽命造成致命性的影響。實驗表明，當LED的p-n結結面溫度由25℃上升至100℃時，其發光效率將會衰退20％到75％不等，其中黃色光的衰退將達到75％。因此，散熱問題是LED產業面臨的重要課題，要提升LED的發光效率，必須要解決散熱問題。

LED芯片基板主要是作為LED芯片與系統電路板的間熱能導出的媒介，傳統的以鋁基板居多，但散熱效果不理想。目前市面上LED芯片基板主要以陶瓷基板為主，包括矽基板、碳化矽基板、陽極化鋁基板或氮化鋁基板，其中矽及碳化矽基板材料的半導體特性，使其現階段還不可用，而陽極化鋁基板則因其陽極化氧化層強度不足而容易因碎裂導致導通；現階段較成熟且普通接受度較高的為以氮化鋁作為散熱基板；然而，目前受限于氮化鋁基板不適用傳統厚膜制程(材料在銀膠印刷后須經850℃大氣熱處理，使其出現材料信賴性問題)，因此，氮化鋁基板也還存在許多問題。本發明意圖提供一種大功率LED散熱用覆銅線路鋁碳化硅陶瓷基板及其制備方法，來解決大功率LED散熱與穩定性問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大功率LED散熱用覆銅線路鋁碳化硅陶瓷基板及其制備方法。通過以下技術方案實現：

一種大功率LED散熱用覆銅線路鋁碳化硅陶瓷基板，其特征在于：由鋁碳化硅層(1)、銅鋁氧化物層(2)和銅線路(3)組成；氧化鋁層(1)上為銅鋁氧化物層(2)，銅鋁氧化物層(2)上為銅線路(3)；銅線路(2)之間分隔距離范圍為0.1～1mm；銅線路(2)的寬度范圍為200微米～1000微米，銅線路(2)的高度范圍為0.01mm～2mm。

所述一種大功率LED散熱用覆銅線路鋁碳化硅陶瓷基板，其特征在于包括以下制備步驟：

①稱取試劑(SiO₂、焦炭和助熔劑)，將這些組分充分混勻；

②將上述混合物置于高溫爐中煅燒，煅燒溫度為1800～2100℃，煅燒時間為2～4小時；

③將上述燒結物冷卻，粉碎，研磨過篩，細度為800～1000目；

④用50～100℃去離子水洗滌過濾，100～150℃溫度下烘干，即得到多孔、晶碳化硅；

⑤將鋁塊高溫熔融成鋁液，按化學式Al_x(SiC)_y配比，在氮氣氣氛保護下，與多孔、晶SiC在600～1000℃高溫及一定壓力下浸滲，形成Al_x(SiC)_y，x和y的取值范圍分別為0.8～1，0.6～0.8。

⑥將上述所得的Al_x(SiC)_y與助熔劑、粘結劑、分散劑混合置于高溫爐中煅燒，冷卻后研磨，用噴霧干燥方法形成Al_x(SiC)_y粉體，將其與多層石墨制成的隔離片依次排列，形成多層元胚，再通過真空熱壓，形成Al_x(SiC)_y陶瓷基板。

⑦在上述Al_x(SiC)_y陶瓷基板上覆上銅金屬波片，經高溫加熱，使銅金屬與鋁碳化硅產生共晶熔體，自下而上形成鋁碳化硅陶瓷基板層、銅鋁氧化物層和銅層；然后采用刻蝕方法，蝕刻出LED芯片用的導電銅線路；得到覆銅線路鋁碳化硅陶瓷基板。

所述一種大功率LED用銅電極氧化鋁陶瓷基板制備方法，其特征在于：步驟①中混勻的過程中可以加入適量的無水乙醇，以使其充分混合均勻。

所述的一種大功率LED散熱用覆銅線路鋁碳化硅陶瓷基板，其特征在于：步驟②中燒結溫度升高的速率為50～100℃/小時。