[发明专利]一种用于大功率LED封装的陶瓷基板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优异性能的陶瓷基板的制备方法，尤其涉及陶瓷基板表面金属线路的制备方法，根据上述制备方法制备的陶瓷基板可用于大功率LED的封装，属于电子封装技术领域。

 

背景技术

随着电子技术的发展，电子产品朝着高集成，小体积，大功率，高速度的方向发展，使得电子元器件的发热量越来越大，因此对电子器件封装的散热性提出更高的要求。

与传统照明相比，大功率LED由于具有高光效，长寿命，小尺寸等优点而备受人们的关注。在LED芯片的耗散能量中有将近70%的能量转化为热，如果不能将这部分热量有效的散发出去，LED的P-N结的温度将急剧上升，LED的发光效率将急剧下降，可靠性（寿命，色温）降低，同时能够使器件产生机械应力，引起某些部件老化，导致质量问题。LED光源的热量主要通过芯片的承载基板将热传导散去，而随着LED光效的提高，传统的PCB已经不能应付散热的需求，整个LED的散热瓶颈出现在LED芯片的承载基板上，因此提高LED封装基板的散热性成为LED发展的趋势。

LED颗粒基板作为LED芯片与系统电路板之间热能导出的媒介，籍由打金线，粘结、共晶或覆晶制程与LED芯片结合。要求LED基板材料必须具有高的电绝缘性、高稳定性、高热导率、与芯片相接近的热膨胀系数，以及高平整度和强度。目前常用的基板材料包括硅、金属（铝，铜）、陶瓷（Al2O3，AlN，SiC）和复合材料。由于硅基板加工困难成本高；单一金属材料的导电和热膨胀系数失配问题，很难满足大功率LED封装基板的苛刻要求。

陶瓷材料因具有可靠性高、导热性好、热膨胀系数与芯片材料匹配、电绝缘强度高等优点，被视为大功率LED理想的散热材料。CREE、PHILIPS等公司将陶瓷基板应用于大功率LED封装中，并且将静电保护电路，共晶焊接层，驱动电路等集成其上，具有结构简单，热界面少，散热性能高，为LED封装提供可靠的解决方案。

LED封装陶瓷基板表面金属化层制作工艺主要有厚膜工艺、薄膜工艺和直接覆铜工艺。厚膜法采用丝网印刷技术将银浆印刷到陶瓷基板上，再经干燥、烧结等步骤制成。工艺过程简单，但容易产生线路粗糙，平整度差等问题。基板上覆银会因为银的迁移降低产品的性能，同时银层的热冲击性能较差。薄膜DPC工艺是先在基板上溅射Ti，然后溅射Cu层，再经过后期电镀加厚和光刻制程处理而成。表面平整光滑、线路精确。缺点需要溅射镀膜设备和光刻设备，成本高，工艺复杂，生产效率低。直接覆铜法是利用共晶技术在在铜层与陶瓷层之间形成中间相实现铜与金属的连接。具有敷接强度高，但表面平整度差，技术要求高，工艺复杂。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于大功率LED封装的陶瓷基板的制备方法，通过使用一种新型的陶瓷表面金属化制备工艺，开发出具有良好的导热与绝缘性能的、适用于大功率LED封装的陶瓷基板。通过分析陶瓷基板表面金属线路的制备工艺，考虑金属与陶瓷的连接性能，结合现有的薄膜法、厚膜法和直接敷铜技术，利用直接覆铜的原理制备出以浆料形成厚膜金属层的陶瓷基板。

为了实现上述目的，本发明采用如技术方案：

一种用于大功率LED封装的陶瓷基板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)：用机械或化学的方法处理陶瓷表面的油污或杂质，再经抛光得到平整表面，所述的陶瓷为氧化铝，氮化铝，SiC，SiAlON中的一种或者他们之间的复相陶瓷；

步骤2)：氧化亚铜浆料，其特征由下述原料按质量百分比制成：

氧化亚铜颗粒50%-80%、氯醋树脂或聚酯树脂1.5%-5%、溶剂10%-40%、防沉剂0.1%-2%、增稠剂0.1%-3%；

所述溶剂为乙二醇乙醚或者松油醇中一种或者两种；所述的增稠剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、二（二辛基焦磷酰基）含氧乙酸脂钛的一种或者几种；所述的防沉剂为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、油酸酰胺蜡的一种或者几种；

氧化亚铜浆料的制备，可采用如下方法之一：

方法Ⅰ：包括如下步骤：

a)：将氯醋树脂或聚酯树脂溶于溶剂之中，然后用在70-90℃恒温加热至完全溶解，过滤制得有机载体；

b)：将氧化亚铜颗粒、防沉剂和增稠剂加入到步骤a)中获得的有机载体中，搅拌均匀，制得浆料；

方法Ⅱ：包括如下步骤：

a)：将氯醋树脂或聚酯树脂溶于溶剂之中，然后用在70-90℃恒温加热至完全溶解，过滤制得有机载体；