大功率LED用陶瓷散熱基板的制備及其性能研究.pdf

1、散熱一直是大功率LED照明領(lǐng)域亟待解決的難題，封裝基板材料對(duì)LED散熱性能影響巨大。陶瓷基板因具有熱導(dǎo)率高、絕緣性好、熱膨脹系數(shù)與芯片匹配等眾多優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。本文以大功率LED陶瓷基板的應(yīng)用為研究背景，提出了一種流延-壓延復(fù)合成型陶瓷基板的新工藝，采用微納跨尺度混合粒徑的陶瓷粉體為基礎(chǔ)原料，通過(guò)流延-壓延成型，制備出包含微納跨尺度顆粒的陶瓷生帶，利用納米粉在壓延時(shí)的可遷移性，形成大顆粒做骨架、納米小顆粒做填充的微納跨尺度顯微結(jié)構(gòu)。

2、通過(guò)連通的大顆粒骨架形成陶瓷基板內(nèi)的高導(dǎo)熱通道，通過(guò)納米粉降低燒結(jié)溫度，以實(shí)現(xiàn)在不添加玻璃燒結(jié)助劑的情況下，中低溫?zé)Y(jié)制備出具備優(yōu)良導(dǎo)熱性能的陶瓷基板。采用微納分離三步球磨混合制漿工藝制備出了性能穩(wěn)定的微納跨尺度陶瓷流延漿料并對(duì)漿料性能進(jìn)行了研究。利用流延-壓延成型工藝制備出了包含微納跨尺度陶瓷顆粒的生帶，最后，在1300-1600℃的溫度下，制備出了微納跨尺度陶瓷基板，并對(duì)流延成型工藝以及流延-壓延成型工藝兩種不同工藝制備的陶瓷基板的

3、性能進(jìn)行了研究。重點(diǎn)研究了流延-壓延成型工藝對(duì)制備的陶瓷基板導(dǎo)熱性能的影響。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）對(duì)納米Al2O3的表面進(jìn)行改性能降低納米粉體的團(tuán)聚，提高漿料的穩(wěn)定性。鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)納米Al2O3粉體改性效果良好，經(jīng)過(guò)改性的納米Al2O3懸浮液分散均勻，穩(wěn)定性較好，靜置4天，無(wú)明顯沉降，靜置12天，沉降僅3％。
　　（2）提出了微納分離三步球磨混合制漿工藝，該工藝較普通球磨工藝效率更高，制備的陶瓷漿料分散穩(wěn)定性更好。

4、
　?。?）篩選出了合適的流延漿料配方：固含量為65wt%，納米與微米粉體積比為35%:65%。采用微納顆粒混合的陶瓷漿料流動(dòng)性、穩(wěn)定性好，制備的包含2種尺度顆粒的生帶表面光滑。
　　（4）在無(wú)玻璃、稀土等添加劑的情況下，在1600℃下，流延-壓延成型工藝制備的微納跨尺度Al2O3陶瓷基板致密度為96.9%，Z向收縮率為11.65%，斷裂韌性為4.2MPa·m1/2，介電常數(shù)為9.5，熱導(dǎo)率為23.8W/(m·K)，基板性能