[發明專利]一種低溫熱壓快速燒結高熱導率氧化鋁基透明陶瓷的方法

無效

• 申請號: 201210077735.5
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102627447A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 唐新桂;賈振華;劉秋香;蔣艷平
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/63;C04B35/64
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種低溫熱壓快速燒結高熱導率氧化鋁基透明陶瓷的方法。

背景技術

近年來，隨著溫室效應日益嚴重，綠色環保的可持續發展越來越受到社會的重視。在電子產業中，LED的省電和節能一直都是熱門話題，其發展至今已逐漸具備多項成熟優勢，例如省電、高效率、高反應速度、壽命長的環保優點，加上體積小、重量輕，可在各種表面設置等特色，這些特點使LED應用日漸多元化，并為LED產業提供一個穩定成長的市場，因此LED方面的研究近年來越來越受到國內外學者和研究團體的關注。目前而言，傳統LED功率不大，發熱量有限，散熱問題不算嚴重，只要運用一般電子用的銅箔印刷電路板即足以應付。但隨著高功率LED越來越盛行，此板已不足以應付散熱需求，高功率LED輸入功率僅有15至20％轉換成光，其余80至85％則轉換成熱，若這些熱量未適時排出至外界，將使LED晶粒界面溫度過高從而影響發光效率及發光壽命。因此LED的散熱是關鍵。由陶瓷燒結所得LED基板，有散熱性佳、耐高溫、耐潮濕等優點，所以現在LED多數采取陶瓷基板散熱。

發明內容

本發明目的在于提供一種低溫熱壓快速燒結高熱導率氧化鋁基透明陶瓷的方法，該方法以氧化鋁作為原料，二氧化硅和碳酸鋰作為燒結助劑，用放電等離子燒結法制備高熱導率氧化鋁基透明陶瓷；

上述氧化鋁∶二氧化硅∶碳酸鋰的摩爾比為0.992∶0.004∶0.004，首先將氧化鋁作為原料，用行星球磨機粉碎，烘干；然后進行第二次配料，按上述配比來添加燒結助劑碳酸鋰和二氧化硅，再用行星球磨機粉碎，然后使用直流快速熱壓燒結機經過1370℃保溫2min，同時加壓3噸的燒結方式進行燒結，制備得到高熱導率氧化鋁基透明陶瓷。

本發明是依照下述配方，通過放電等離子燒結法來實施的，該低溫合成的氧化鋁基陶瓷材料的配方是：

氧化鋁+燒結助劑[Al₂O₃+0.8mol％Sintering?Agents]進行配料。

其中主配方是氧化鋁，Sintering?Agents燒結助劑是二氧化硅(SiO₂)和碳酸鋰(Li₂CO₃)。

本發明提供的方法有以下有益效果：具有高熱導率與散熱快、透明等特性，相比于傳統方法制備的氧化鋁陶瓷，該方法大大降低了燒結溫度，成瓷快速只需5分鐘左右，快速燒成，性能與效果比傳統制備方法好，可用于制成LED陶瓷高性能散熱基板。本方法制備的氧化鋁基陶瓷材料與傳統純氧化鋁陶瓷相比具有明顯的優點：顯著改善其熱導性能，從而達到陶瓷基板散熱要求，使高功率LED能夠正常地工作。另外解決了純氧化鋁陶瓷燒結溫度過高的難題。用此配方及方法制備的稀土摻雜的氧化鋁基陶瓷，其燒結溫度只有1370℃。

附圖說明

圖1為本發明制備的氧化鋁+(二氧化硅-碳酸鋰)陶瓷的XRD圖譜。從圖中可以看出基本上沒有出現大的雜峰。樣品的主峰與PDF卡片非常敏合。

具體實施方式

下面通過實施例進一步闡明本發明的實質性特點和顯著的優點。

按照氧化鋁+(二氧化硅碳酸鋰)[Al₂O₃+(0.4mol％SiO₂0.4mol％Li₂CO₃)]進行配比。用熱壓法合成摩爾比為：氧化鋁∶二氧化硅∶碳酸鋰＝0.992∶0.004∶0.004的陶瓷。首先將氧化鋁作為主配方原料，按配方進行稱料配比，混料、用行星球磨機粉碎，烘干，然后進行第二次配料，按上述配比來添加燒結助劑碳酸鋰和二氧化硅，再用行星球磨機粉碎、加膠，再使用直流快速熱壓燒結機經過1370℃保溫2min，同時加壓3t的燒結方式進行燒結，再對燒結好的樣品進行磨片，再進行性能測試，測量其熱導性能，在表1種可以看到其熱導率在常溫下達到24.928W/(m·K)。

表1熱導率數據