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CN101483217A - 一种led高导热陶瓷覆铜散热电路板 - Google Patents

一种led高导热陶瓷覆铜散热电路板 Download PDF

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CN101483217A CNA2009100678184A CN200910067818A CN101483217A CN 101483217 A CN101483217 A CN 101483217A CN A2009100678184 A CNA2009100678184 A CN A2009100678184A CN 200910067818 A CN200910067818 A CN 200910067818A CN 101483217 A CN101483217 A CN 101483217A
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ceramic
copper foil
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ceramic substrate
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宋立峰
陈玉胜
高相起
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Abstract

本发明公开了一种LED高导热陶瓷覆铜散热电路板，其特征在于：在陶瓷片的两面复合有铜箔，铜箔与陶瓷基板之间具有铜铝尖晶石共晶界面；陶瓷基板两面铜箔构成的线路通过烧结而成的过孔进行互联导通。本发明运用经过低温热氧化的铜箔可以和陶瓷形成共晶界面的工艺原理，在1060℃－1080℃时，铜和氧化膜形成微量的铜－氧化亚铜共晶液相，这层液相和陶瓷中的铝、镁、锆、氧等元素形成铜铝尖晶石共晶结合界面，铜箔和陶瓷基板形成牢固的复合结构。本发明具有高导热、导电能力强、高附着力、互联过孔电阻低等优异性能，应用到LED芯片封装中可以明显提高工作寿命和可靠性。

Description

一种LED高导热陶瓷覆铜散热电路板
所属技术领域
本发明属于电子器件，具体涉及一种LED陶瓷线路板金属化形成的高导热陶瓷散热基板。
背景技术
在现有技术中，大功率LED芯片在封装时，基板的导热性、线膨胀系数、导体图形的附着强度对产品的品质、寿命、可靠性有极大的影响。目前常用的铝基板、pcb板等不能满足高品质LED的要求，还有就是采用薄膜和厚膜工艺制造的陶瓷电路板，因为其主要是用的印刷工艺在陶瓷表面印刷一层银钯合金浆料，然后低温烧结在500℃以下，从而导致其结合力差、可焊接性差、导电性和导热性也不好。
发明内容
本发明之目的在于克服现有技术上述之不足，提供一种LED陶瓷覆铜散热电路板，解决LED芯片使用金属基板封装时存在芯片与基板材料热膨胀系数差异大、焊接可靠性差、导热性能差等问题。
为实现上述之目的，本发明采取以下的技术方案：本发明一种LED陶瓷覆铜散热电路板，在陶瓷片的两面复合有铜箔，铜箔与陶瓷基板之间具有铜铝尖晶石共晶界面，陶瓷基板两面铜箔构成的线路通过烧结而成的过孔进行互联导通。
本发明的制作工艺为：
(1)将铜箔用热风加热，使其表面形成均匀致密的氧化膜；
(2)将铜箔具有氧化膜的一面向下放在陶瓷基板上；
(3)烧结，烧结峰值温度为1060℃-1080℃；
(4)蚀刻线路图形；
(5)激光加工瓷片过孔；
(6)用铜厚膜浆料制作互联过孔。
其中所述铜箔厚度为10-100微米。
所述陶瓷基板可以是公知的各种材质的陶瓷基板，优选≥96％(氧化铝含量)的氧化铝瓷片。
本发明主要的技术特点是陶瓷片表面的金属化铜层和陶瓷形成铜铝尖晶石共晶结合界面以及可以互联的金属化过孔。铜箔与陶瓷基板之间的铜铝尖晶石共晶界面是由铜箔和陶瓷片叠合在一起，高温烧结键合形成。
本发明采取上述技术方案，具有以下的有益效果：本发明运用经过低温热氧化的铜箔可以和陶瓷形成共晶界面的工艺原理，在1060℃-1080℃时，铜和氧化膜形成微量的铜-氧化亚铜共晶液相，这层液相和陶瓷中的铝、镁、锆、氧等元素形成铜铝尖晶石共晶结合界面，铜箔和陶瓷基板形成牢固的复合结构。
本发明具有高导热、导电能力强、高附着力、互联过孔电阻低等优异性能，应用到LED芯片封装中可以明显提高工作寿命和可靠性。采用本工艺开发而成的LED高导热陶瓷电路板因为是高温烧结，最高可达1080℃，所以金属导体全部用铜，然后在铜表面镀镍和金，所以这种电路板的结合力有保证，镍和金能提供很好的焊接性和导电性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细介绍。
本发明一种LED陶瓷覆铜散热电路板，是在陶瓷片的两面复合有铜箔，铜箔与陶瓷基板之间具有铜铝尖晶石共晶界面，陶瓷基板两面铜箔构成的线路通过烧结而成的过孔进行互联导通。其制作工艺实施例1如下：
(1)把20微米的铜箔用200℃空气热风加热10分钟，使铜箔表面形成均匀致密的氧化膜，然后冷却备用；
(2)将铜箔具有氧化膜的一面向下放在陶瓷基板上，陶瓷基板事先要经过超声波清洗，烘干；
(3)烧结，用氮气保护网带式烧结炉，加热段起始加热温度300℃，峰值温度最高达到1080℃，烧结周期45-70分钟，炉内氧含量为30～200ppm；
(4)蚀刻线路图形，按PCB工艺进行导体线路加工；
(5)激光加工瓷片过孔，激光外形和过孔用小孔加工；
(6)用铜厚膜浆料制作互联过孔。
其制作工艺实施例2如下：
(1)把80微米的铜箔用350℃空气热风加热6分钟，使铜箔表面形成均匀致密的氧化膜，然后冷却备用。
(2)将铜箔具有氧化膜的一面向下放在陶瓷基板上，陶瓷基板事先要经过超声波清洗，烘干；
(3)烧结，用氮气保护网带式烧结炉，加热段起始加热温度300℃，峰值温度最高达到1080℃，烧结周期45-70分钟，炉内氧含量为30～200ppm；
(4)蚀刻线路图形，按PCB工艺进行导体线路加工；
(5)激光加工瓷片过孔，激光外形和过孔用小孔加工；
(6)用铜厚膜浆料制作互联过孔。
实施例1～2制作的大功率LED陶瓷散热基板的性能如下：
 
性能指标 实施例1 实施例2
外观 平整 平整
铜箔厚度(微米) 20 80
导电载流性能 优 优
垂直拉力强度(Kg/100mm2) 500 500
耐冷热循环(-50℃-150℃) 100次良好 100次良好
耐焊能力 30次以上 30次以上
可蚀刻加工性能 良 良
导热系数 28 28
耐压冲击 3 3

Claims (3)

1、一种LED高导热陶瓷覆铜散热电路板，其特征在于：在陶瓷片的两面复合有铜箔，铜箔与陶瓷基板之间具有铜铝尖晶石共晶界面；陶瓷基板两面铜箔构成的线路通过烧结而成的过孔进行互联导通。
2、根据权利要求1所述的一种LED高导热陶瓷覆铜散热电路板，其特征在于其制作工艺为：
(1)将铜箔用热风加热，使其表面形成均匀致密的氧化膜；
(2)将铜箔具有氧化膜的一面向下放在陶瓷基板上；
(3)烧结，烧结峰值温度为1060℃-1080℃；
(4)蚀刻线路图形；
(5)激光加工瓷片过孔；
(6)用铜厚膜浆料制作互联过孔。
3、根据权利要求1所述的一种LED高导热陶瓷覆铜散热电路板，其特征在于：所述铜箔厚度为10～100微米。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090715