[发明专利]一种LED衬底材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种衬底材料，特别是一种LED衬底材料及其制备方法。

背景技术

衬底材料是半导体照明产业技术发展的基础，是半导体照明产业的关键材料之一，具有重要的地位。目前采用的LED衬底材料主要有蓝宝石、氮化镓以及碳化硅等。蓝宝石晶体具有优异的光学性能及机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、良好导热性；但是蓝宝石晶体的生长和制备工艺技术复杂、时间长、能耗大、污染严重，且后期加工比较难。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术的蓝宝石晶体的生长和制备工艺技术复杂、时间长、能耗大、污染严重，且后期加工比较难的问题。

发明内容：本发明提供以下技术方案：一种LED衬底材料，包括500~650份氧化铝陶瓷粉、3~10份烧结助剂、250~300份有机溶剂、70~100份粘结剂、50~70份增塑剂和30~50份分散剂。

一种制备权利要求1所述的LED衬底材料的方法，包括以下步骤：

1）先将氧化铝陶瓷粉、烧结助剂、分散剂以及有机溶剂放入Ａ罐；把粘结剂和增塑剂以及有机溶剂放入Ｂ罐，球磨8~10小时后，把Ｂ罐的料倒入Ａ罐中球磨10~13小时，获得浆料；

2）将上述的浆料倒入烧杯或其他容器，置于真空除泡机中进行除泡，真空度为0.08~0.095MPa，时间为20~30min；

3）将上述经真空除泡后的浆料倒入流延机的料槽中，流延机的速度为0.10~0.15m/min，温度为30~50℃，进行流延成型，得到良好的氧化铝陶瓷坯片；将坯片从流延机胶带上移出，可以根据要求对坯片进行裁剪加工得到所需的形状和尺寸；

4）将步骤3得到的氧化铝陶瓷坯片放置在氧化铝承烧板上，然后将其放入加热炉中，以2~4℃/min的速度升至500~800℃，再降温至室温，除去陶瓷坯片中所含的有机添加剂，得到氧化铝陶瓷素坯；

5）将步骤4得到的陶瓷素坯置于高温氢气炉内，以2~5℃/min升温至1750~1850℃，在此温度下恒温1~3小时，再降温至室温。

作为优化，所述氧化铝陶瓷粉平均粒径为25~45nm。

作为优化，所述烧结助剂包括氧化钇和氧化镧/氧化钇和氧化铷/氧化镧和氧

化铷。

作为优化，所述有机溶剂包括乙醇和甲乙酮/丙酮/三氯乙烯两种混合。

作为优化，所述分散剂为三油酸甘油酯或鱼油。

作为优化，所述粘结剂为聚乙烯缩丁醛/聚乙烯醇/聚氯乙烯。

作为优化，所述增塑剂为聚乙二醇/邻苯二甲酸二乙酯/邻苯二甲酸二辛酯。

作为优化，所述步骤5的高温烧结过程在氢气气氛中进行。

有益效果：本发明与现有技术相比：本发明创新的采用氧化铝陶瓷代替蓝宝石材料，本发明提供的LED衬底材料由于采用氧化铝陶瓷作为机械性能、导热性和化学性能稳定，耐高温，并且相对于以往的蓝宝石LED衬底材料成本更低。并且采用本发明提供的LED衬底材料的制备方法，由于创新型的采用两部球磨法，制得均匀无且流动性好的浆料；氧化铝陶瓷采用流延成型，制备的LED衬底材料厚度小，成型的坯片致密均匀且无缺陷，具有良好柔韧性，便于裁剪切割等加工，从而避免烧结后的加工；制造效率高，可连续生产，并且制造成本低，污染少。

具体实施方式

实施例1

    采用纳米级Al₂O₃陶瓷粉，平均粒径为25nm。先将50kg氧化铝陶瓷粉, ,200g氧化镧、100g氧化钇，2.5kg乙醇和甲乙酮混合溶液以及3kg三油酸甘油酯，放入Ａ罐；把10kg聚乙烯缩丁醛和5kg邻苯二甲酸二丁酯以及500g乙醇和甲乙酮混合溶液放入Ｂ罐，球磨8小时后，把Ｂ罐的料倒入Ａ罐中，再球磨10小时，获得均匀的无团聚流动性好的浆料。

将上述已经均匀混合的浆料倒入烧杯，放入真空除泡机中进行除泡。真空度为0.08MPa，时间为20min，得到无气泡且流动性好的浆料。

将上述经真空除泡后的浆料倒入流延机的料槽中，流延机的速度为0.12m/min，温度为30℃，进行流延成型，得到氧化铝陶瓷坯片。

将上述流延成型制得的氧化铝陶瓷坯片置放在氧化铝承烧板上，然后将其放入加热炉中，以2℃/min的速度升至500℃，炉内冷却至室温，除掉全部有机添加剂，得到氧化铝陶瓷素坯。