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[發(fā)明專利]一種氧化鋁陶瓷及其制備方法在審

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201711200462.8 申請日: 2017-11-27
公開(公告)號: CN109836135A 公開(公告)日: 2019-06-04
發(fā)明(設(shè)計)人: 柴有權(quán);楊支朋;席新杰 申請(專利權(quán))人: 山西朔神新材料科技有限公司
主分類號: C04B35/10 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/81
代理公司: 暫無信息 代理人: 暫無信息
地址: 036002 山西*** 國省代碼: 山西;14
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 氧化鋁陶瓷 導(dǎo)熱材料 氧化鋁陶瓷材料 制備 陶瓷散熱基板 導(dǎo)熱添加劑 高導(dǎo)熱系數(shù) 絕緣性能 二維 高抗 保證
【說明書】:

發(fā)明涉及一種氧化鋁陶瓷及其制備方法。本發(fā)明采用特定尺寸的一維導(dǎo)熱材料,依照特定比例與二維導(dǎo)熱材料和/或零維導(dǎo)熱材料形成導(dǎo)熱添加劑,獲得了同時具備高導(dǎo)熱系數(shù)和高抗彎強度的氧化鋁陶瓷材料,同時還可以有效保證氧化鋁陶瓷材料的絕緣性能。本發(fā)明還進一步涉及用所述氧化鋁陶瓷制得的陶瓷散熱基板。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化鋁陶瓷及其制備方法,特別是涉及一種可應(yīng)用于高導(dǎo)熱陶瓷基板的氧化鋁陶瓷及其制備方法。本發(fā)明還進一步涉及用所述氧化鋁陶瓷制得的陶瓷散熱基板。

背景技術(shù)

隨著國家對于可持續(xù)發(fā)展要求的不斷加強,節(jié)能減排相關(guān)技術(shù)越來越受到各方的關(guān)注。LED技術(shù)是逐漸興起的新型節(jié)能照明技術(shù),但是對于LED組件的散熱一直是制約其發(fā)展的瓶頸之一,特別是對于大功率LED照明設(shè)備。

目前廣泛采用的散熱基板為金屬鋁制基板,其具有良好的導(dǎo)熱性。但是在使用過程中鋁容易受熱膨脹,引起散熱基板的變形甚至脫落,從而影響LED照明設(shè)備的使用壽命,在大功率LED照明設(shè)備中通常無法使用。所以目前在大功率LED照明設(shè)備中廣泛采用陶瓷散熱基板,主要有氧化鈹、氮化鋁和氧化鋁材料。其中,氧化鈹雖然具有很高的導(dǎo)熱系數(shù),但是由于其具有毒性,極大地限制了其應(yīng)用。氮化鋁也具有較高的導(dǎo)熱系數(shù),但是由于氮化鋁易于被氧化,并且即使當其表面有非常薄的氧化層時,也會使其導(dǎo)熱性能嚴重下降;同時,由于制備工藝要求高,氮化鋁陶瓷的價格偏高。氧化鋁陶瓷基板也是常用的陶瓷散熱基板,其制備成本相對較低且強度和化學(xué)穩(wěn)定性高,但是其導(dǎo)熱系數(shù)偏低,通常導(dǎo)熱系數(shù)都在30W/mK以下。

所以,為了滿足陶瓷散熱基板的性能需求,通常會在氧化鋁陶瓷中添加高導(dǎo)熱成分。CN105254286A公開了一種高導(dǎo)熱氧化鋁陶瓷材料,其在氧化鋁原料中添加了10-20%的氮化鋁粉體。CN105236942A公開了一種高導(dǎo)熱氧化鋁陶瓷基片,其在氧化鋁原料中添加了碳化硅、碳纖維等以提高陶瓷導(dǎo)熱性能。雖然在氧化鋁陶瓷中添加高導(dǎo)熱成分可以提高其導(dǎo)熱系數(shù),但是導(dǎo)熱添加劑的加入會使氧化鋁陶瓷基板的抗彎強度大幅衰減,通常導(dǎo)熱系數(shù)為30W/mK左右的氧化鋁陶瓷散熱基板,其抗彎強度都小于200MPa,使得使用氧化鋁陶瓷基板的設(shè)備在運輸和安裝過程中容易被損壞。另外,石墨、碳纖維等高導(dǎo)熱添加劑用于氧化鋁陶瓷時,還使得氧化鋁陶瓷基板的電阻率大幅降低,從而使得其不滿足用于大功率設(shè)備時所必須的絕緣性能要求。因此,對于LED照明設(shè)備,特別是大功率的LED照明設(shè)備,急需一種兼顧強度、導(dǎo)熱性能和絕緣性能的陶瓷基板材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種兼顧強度、導(dǎo)熱性能、絕緣性能以及制造成本的氧化鋁陶瓷材料及其制備方法。進一步地,本發(fā)明的目的還在于提供一種兼顧強度、導(dǎo)熱性能和絕緣性能的陶瓷散熱基板。

為此,本發(fā)明的發(fā)明人創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn),相比較于單一類型、單一形態(tài)的導(dǎo)熱添加劑,采用復(fù)合類型和形態(tài)的導(dǎo)熱添加劑令人意外地大幅提高了氧化鋁陶瓷材料的導(dǎo)熱系數(shù)。特別地,采用特定尺寸的一維導(dǎo)熱材料依照特定比例與二維導(dǎo)熱材料和/或零維導(dǎo)熱材料形成導(dǎo)熱添加劑,在顯著提高氧化鋁陶瓷材料導(dǎo)熱系數(shù)的同時,使得氧化鋁陶瓷材料的抗彎強度未顯著下降。另外,采用本發(fā)明的導(dǎo)熱添加劑,還可以有效保證氧化鋁陶瓷材料的絕緣性能。

本發(fā)明公開了一種氧化鋁陶瓷,其原料包括氧化鋁85-95質(zhì)量%、氧化鋯2-5質(zhì)量%、氧化鎂1-3質(zhì)量%、氧化鈣1-3質(zhì)量%、導(dǎo)熱添加劑4-6質(zhì)量%,其特征在于所述導(dǎo)熱添加劑由以下組分構(gòu)成:一維導(dǎo)熱材料以及二維導(dǎo)熱材料和/或零維導(dǎo)熱材料。

所述導(dǎo)熱添加劑中所述一維導(dǎo)熱材料與所述二維導(dǎo)熱材料和/或零維導(dǎo)熱材料的質(zhì)量比為3-5:1;所述一維導(dǎo)熱材料的長度為15-20μm,長徑比為10-30:1。

所述氧化鋁陶瓷的體積電阻率≥1012Ω·m,優(yōu)選體積電阻率≥1013Ω·m。

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