本發(fā)明涉及氮化鋁陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫?zé)Y(jié)高致密度的大功率LED散熱氮化鋁陶瓷基板。
背景技術(shù)：
大功率LED芯片產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)有效的散失，將嚴(yán)重影響LED的發(fā)射光譜、發(fā)光強(qiáng)度、封裝材料性能、芯片的壽命等，因此，大功率LED的散熱問題一直是固態(tài)照明行業(yè)的一大技術(shù)瓶頸，在傳統(tǒng)封裝工藝生產(chǎn)的LED中，基板散熱因其直接有效的散熱優(yōu)勢成為國內(nèi)外重點(diǎn)研究的對(duì)象。目前研究應(yīng)用較多的為鋁基散熱基板，然而，隨著LED散熱需求的提升，鋁基板的缺陷也逐步表現(xiàn)出來，其內(nèi)部的絕緣層導(dǎo)致整體散熱性差，容易結(jié)溫，從而降低燈具的使用壽命。相比于鋁基板散熱套件，陶瓷散熱基板具有高絕緣性、高熱輻射、高導(dǎo)熱、電磁兼容性好等優(yōu)點(diǎn)成為備受矚目的一種替代材料，其中氮化鋁陶瓷是綜合性能較為理想的封裝材料，然而，在實(shí)際應(yīng)用中氮化鋁陶瓷存在燒結(jié)溫度高，導(dǎo)熱性能較差等缺陷，制約著產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。
《Y2O3和納米AlN協(xié)同作用對(duì)氮化鋁陶瓷燒結(jié)性能及熱傳導(dǎo)的影響》一文介紹了以Y2O3作為燒結(jié)助劑與納米氮化鋁協(xié)同作用在低燒結(jié)溫度下制成了較高導(dǎo)熱系數(shù)的氮化鋁陶瓷，這種方法雖然一定程度的提高了氮化鋁陶瓷的致密度，但是其導(dǎo)熱系數(shù)仍有待提高，且納米粉體的添加量必須受到嚴(yán)格的控制，需要在較高的燒結(jié)溫度下才能改善氮化鋁陶瓷的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種低溫?zé)Y(jié)高致密度的大功率LED散熱氮化鋁陶瓷基板。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種低溫?zé)Y(jié)高致密度的大功率LED散熱氮化鋁陶瓷基板，該陶瓷基板由以下重量份的原料制成：氮化鋁35-50、納米氧化鋁8-10、氧化釔2-3、氧化鉬0.4-0.5、氟化鋯0.5-1、聚乙烯醇1-2、離子液體10-15、異丙醇鋁0.1-0.2、正硅酸乙酯0.4-0.5、去離子水20-25，適量的稀硝酸溶液。
所述的氮化鋁的氧含量為0.5-1.5wt.%，D50粒徑為0.5-2μm。
所述的氧化釔純度大于99.99%，D50粒徑為0.1-0.5μm。
所述的氧化鉬D50粒徑為0.1-0.5μm。
所述的氟化鋯D50粒徑為0.1-0.5μm。
所述的離子液體為水溶性離子液體。
所述的一種低溫?zé)Y(jié)高致密度的大功率LED散熱氮化鋁陶瓷基板的制備方法分為以下幾個(gè)步驟：
（1）先將異丙醇鋁與8-10重量份的去離子水混合，置于90℃水浴條件下，磁力攪拌混合，待混合液的pH值不再變化為止，隨后加入稀硝酸溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為4.0-5.0，隨后水浴升溫至100℃，繼續(xù)回流1-1.5h得到穩(wěn)定的鋁溶膠備用。
（2）將正硅酸乙酯與余量的去離子水混合，在50-60℃的水浴中超聲反應(yīng)20-30min，隨后滴加稀硝酸溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值為4.0-5.0，反應(yīng)40-50min后得硅溶膠備用。
（3）將步驟（1）制備的鋁溶膠加熱至80-85℃，緩慢加入步驟（2）制備的硅溶膠，邊加邊攪拌，隨后再加入聚乙烯醇，繼續(xù)攪拌混合40-50min后備用。
（4）將納米氧化鋁與離子液體混合球磨20-30min，隨后將其與氮化鋁、氧化釔、氧化鉬、氟化鋯混合，繼續(xù)球磨分散3-5h，最后再將其與步驟（3）制得的物料混合，再次球磨分散10-15h，球磨結(jié)束后所得漿料真空脫泡，控制粘度為4500-6000mPa.s，所得漿料進(jìn)行流延處理，控制厚度，得到胚體。
（5）將制得的胚體在承燒板上以1-2℃/min的升溫速率升溫至400-500℃，保溫排膠5-6h，隨后在1650-1750℃條件下真空保溫?zé)Y(jié)4-5h，出料后即得。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于，使用離子液體和去離子水混合作為溶劑介質(zhì)，取代了傳統(tǒng)的流延成型工藝中的有毒有機(jī)溶劑，提高了各原料的分散性和結(jié)合性，此外以鋁硅溶膠-聚乙烯醇作為粘接劑，這種粘接劑不僅粘接效果良好，殘?zhí)康?，且其中的有效成分能降低燒結(jié)氛的氧含量，提高晶格純凈度，獲得良好的導(dǎo)熱性能，加入的氧化鉬、氟化鋯等原料有效的降低了燒結(jié)溫度，并在較低的燒結(jié)溫度下獲得了高致密度的產(chǎn)品，最終制備的復(fù)合氮化鋁陶瓷基板具有良好的導(dǎo)熱性，力學(xué)性能優(yōu)良，其更適合應(yīng)用于大功率LED芯片封裝。
具體實(shí)施方式
一種低溫?zé)Y(jié)高致密度的大功率LED散熱氮化鋁陶瓷基板，該陶瓷基板由以下重量份的原料制成：氮化鋁35、納米氧化鋁8、氧化釔2、氧化鉬0.4、氟化鋯0.5、聚乙烯醇1、離子液體10、異丙醇鋁0.1、正硅酸乙酯0.4、去離子水20，適量的稀硝酸溶液。
其中氮化鋁的氧含量為0.5wt.%，D50粒徑為0.5μm。
其中氧化釔純度大于99.99%，D50粒徑為0.1μm。
其中氧化鉬D50粒徑為0.1μm。
其中氟化鋯D50粒徑為0.1μm。
其中離子液體為水溶性離子液體。
該實(shí)施例陶瓷基板由以下幾個(gè)步驟制備而成：
（1）先將異丙醇鋁與8重量份的去離子水混合，置于90℃水浴條件下，磁力攪拌混合，待混合液的pH值不再變化為止，隨后加入稀硝酸溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為4.0，隨后水浴升溫至100℃，繼續(xù)回流1h得到穩(wěn)定的鋁溶膠備用。
（2）將正硅酸乙酯與余量的去離子水混合，在50℃的水浴中超聲反應(yīng)20min，隨后滴加稀硝酸溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值為4.0，反應(yīng)40min后得硅溶膠備用。
（3）將步驟（1）制備的鋁溶膠加熱至80℃，緩慢加入步驟（2）制備的硅溶膠，邊加邊攪拌，隨后再加入聚乙烯醇，繼續(xù)攪拌混合40min后備用。
（4）將納米氧化鋁與離子液體混合球磨20min，隨后將其與氮化鋁、氧化釔、氧化鉬、氟化鋯混合，繼續(xù)球磨分散3h，最后再將其與步驟（3）制得的物料混合，再次球磨分散10h，球磨結(jié)束后所得漿料真空脫泡，控制粘度為5000mPa.s，所得漿料進(jìn)行流延處理，得到厚度為0.55mm胚體。
（5）將制得的胚體在承燒板上以1℃/min的升溫速率升溫至400℃，保溫排膠5h，隨后在1700℃條件下真空保溫?zé)Y(jié)4h，出料后即得。
該陶瓷基板根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)測試得到的各項(xiàng)性能指標(biāo)如下：
密度：3.58g.cm-3；導(dǎo)熱率：186.8W/(mk)；表面粗糙度Rmax≤0.2μm；抗彎強(qiáng)度：442MPa；斷裂韌性：3.60±0.05MPa.m1/2。