一种陶瓷散热复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于大功率LED灯散热技术领域，具体涉及一种陶瓷散热复合材料的制备方法。该制备方法包括：1)复合烧结助剂的制备；2)陶瓷浆料的制备；3)陶瓷成型。本发明专利技术的有益效果如下：1)本发明专利技术的陶瓷散热复合材料导热系数大，耐热性能优，抗弯强度高，不存在弯曲、翘曲等现象。2)本发明专利技术通过采用合适的烧结方法和选取合适的烧结助剂，实现陶瓷烧结体的致密化，大大提高了陶瓷材料的热导率。3)本发明专利技术配方中的三聚氰胺在高温下可以生产氮化铝和氮化碳，增加了陶瓷材料的硬度和表面光泽度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于大功率LED灯散热
，具体涉及一种陶瓷散热复合材料的制备方法。
技术介绍
LED灯是一种可将电能转变为光能的半导体发光材料，LED灯具有功耗低、体积小、可靠性高、控制方便、寿命长和响应快等优点而广泛应用于仪器仪表、计算机、汽车、自动控制、户外大屏幕信息显示和全彩色电视显示系统等领域。由于LED在其工作过程中只有15％～25％的电能转换为光能，其余的电能几乎全部转换为热能，使LED地温度升高，从而影响LED的发光亮度、LED系统的可靠性和使用寿命，因此随着LED照明的需求日趋迫切，大功率LED的散热问题益发受到重视。现阶段较普遍的陶瓷散热基板有4种：直接覆铜陶瓷板(DBC)、直接镀铜基板(DPC)、高温共烧多层陶瓷基板(HTCC)和低温共烧多层陶瓷基板(LTCC)。而如何设计一种性能优越尤其是散热性能好的LED陶瓷基板是研究的热点。
技术实现思路
本专利技术针对现有散热基板散热性差、绝缘性差的问题而提供一种散热性能好的LED用陶瓷散热基板的制备工艺。为了实现本专利技术目的而采用的技术方案为：一种陶瓷散热复合材料的制备方法，具体制备步骤如下：1)复合烧结助剂的制备将硅粉60～70份、铝粉5～10份、凹凸棒土10～20份、氧化钙10～20份分散于无水乙醇中形成混合浆料，干燥后即制得复合烧结助剂，其中，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为1g：5mL；2)陶瓷浆料的制备依次加入40～55份的氮化硅粉、石英粉10～20份、三聚氰胺3～8份、羟甲基纤维素3～6份、聚乙烯醇8～12份和步骤1)制得的复合烧结助剂5～10份进行湿法球磨，球磨2～4小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料；3)陶瓷成型将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行高温烧结压制，再降温冷却得到陶瓷散热复合材料。优选地，步骤2)中所述的氮化硅粉的平均粒度为1～3μm，密度为2～3g/cm3。进一步优选地，步骤3)中陶瓷坯片采用至少2层层叠后进行高温烧结。高温烧结的具体条件为：在温度为1300～1500℃下保温0.5～2小时，继续提高温度至1600℃～1750℃下保温0.5～2小时，烧结得到陶瓷板。另外，步骤3)中对陶瓷坯片进行干燥处理，干燥温度为60～90℃，干燥时间2～4小时。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术的陶瓷散热复合材料导热系数大，耐热性能优，抗弯强度高，不存在弯曲、翘曲等现象。(2)本专利技术通过采用合适的烧结方法和选取合适的烧结助剂，实现陶瓷烧结体的致密化，大大提高了陶瓷材料的热导率。(3)本专利技术配方中的三聚氰胺在高温下可以生产氮化铝和氮化碳，增加了陶瓷材料的硬度和表面光泽度。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。本专利技术一种陶瓷散热复合材料的制备方法，具体制备步骤如下：1)复合烧结助剂的制备将硅粉60～70份、铝粉5～10份、凹凸棒土10～20份、氧化钙10～20份分散于无水乙醇中形成混合浆料，干燥后即制得复合烧结助剂，其中，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为1g：5mL；2)陶瓷浆料的制备依次加入40～55份的氮化硅粉、石英粉10～20份、三聚氰胺3～8份、羟甲基纤维素3～6份、聚乙烯醇8～12份和步骤1)制得的复合烧结助剂5～10份进行湿法球磨，球磨2～4小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料；3)陶瓷成型将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行烧结压制，再降温冷却得到陶瓷散热复合材料。实施例11)将硅粉60千克、铝粉8千克、凹凸棒土10千克、氧化钙20千克分散于300千克无水乙醇中形成混合浆料，干燥制得复合烧结助剂，备用；2)往球磨机中依次加入平均粒度1μm、密度3g/cm3的氮化硅粉40千克、石英粉10千克、三聚氰胺4千克、羟甲基纤维素6千克、聚乙烯醇10千克和步骤(1)制得的复合烧结助剂10千克进行湿法球磨，球磨2小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料，备用；3)将步骤(2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片在温度60℃条件下干燥2小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠2层放置承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1500℃下烧结0.5小时，继续提高温度至1750℃下保温0.5小时，降温冷却得到陶瓷散热复合材料。实施例21)将硅粉70千克、铝粉5千克、凹凸棒土20千克、氧化钙15千克分散于350千克无水乙醇中形成混合浆料，干燥制得复合烧结助剂，备用；2)往球磨机中依次加入平均粒度3μm、密度3g/cm3的氮化硅粉55千克、石英粉20千克、三聚氰胺8千克、羟甲基纤维素5千克、聚乙烯醇12千克和步骤(1)制得的复合烧结助剂8千克进行湿法球磨，球磨4小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料，备用；3)将步骤(2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片在温度80℃条件下干燥3小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠4层放置承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1300℃下烧结2小时，继续提高温度至1600℃下保温2小时，降温冷却得到陶瓷散热复合材料。实施例31)将硅粉65千克、铝粉10千克、凹凸棒土15千克、氧化钙10千克分散于325千克无水乙醇中形成混合浆料，干燥制得复合烧结助剂，备用；2)往球磨机中依次加入平均粒度3μm、密度3g/cm3的氮化硅粉50千克、石英粉15千克、三聚氰胺3千克、羟甲基纤维素3千克、聚乙烯醇8千克和步骤(1)制得的复合烧结助剂12千克进行湿法球磨，球磨3小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料，备用；3)将步骤(2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片在温度90℃条件下干燥2小时，然后将陶瓷坯体单片铺撒氧化铝粉叠3层放置承烧板上，放入热压模具中置于热压炉中在1500℃下烧结1小时，继续提高温度至1700℃下保温1.5小时，降温冷却得到陶瓷散热复合材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷散热复合材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：1)复合烧结助剂的制备将硅粉60～70份、铝粉5～10份、凹凸棒土10～20份、氧化钙10～20份分散于无水乙醇中形成混合浆料，干燥后即制得复合烧结助剂，其中，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比为1g：5mL；2)陶瓷浆料的制备依次加入40～55份的氮化硅粉、石英粉10～20份、三聚氰胺3～8份、羟甲基纤维素3～6份、聚乙烯醇8～12份和步骤1)制得的复合烧结助剂5～10份进行湿法球磨，球磨2～4小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料；3)陶瓷成型将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷坯片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行高温烧结压制，再降温冷却得到陶瓷散热复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷散热复合材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
1)复合烧结助剂的制备
将硅粉60～70份、铝粉5～10份、凹凸棒土10～20份、氧化钙10～20份分散于无水乙
醇中形成混合浆料，干燥后即制得复合烧结助剂，其中，所述硅粉与无水乙醇的质量体积比
为1g：5mL；
2)陶瓷浆料的制备
依次加入40～55份的氮化硅粉、石英粉10～20份、三聚氰胺3～8份、羟甲基纤维素3～
6份、聚乙烯醇8～12份和步骤1)制得的复合烧结助剂5～10份进行湿法球磨，球磨2～4
小时，进行真空搅拌除泡，制得陶瓷浆料；
3)陶瓷成型
将步骤2)制得的陶瓷浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程；取出陶瓷
坯片进行干燥处理，放入热压模具中置于热压炉中进行高温烧结压...

【专利技术属性】
技术研发人员：左士祥，杨阳，王永飞，张宇，
申请(专利权)人：苏州知瑞光电材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32