專利名稱：一種陶瓷pcb電路板的制作方法
一種陶瓷PCB電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷PCB電路板，尤其涉及一種通過(guò)遠(yuǎn)紅外線進(jìn)行散熱的陶瓷PCB電 路板的制作方案和工藝。
背景技術(shù)：
隨著全球環(huán)保意識(shí)高漲，節(jié)能省電已經(jīng)成為一種必然的趨勢(shì)，LED產(chǎn)業(yè)是今年來(lái)發(fā) 展?jié)摿ψ詈脗涫懿毮康男袠I(yè)之一，LED產(chǎn)品具有節(jié)能、省電、高效率、反應(yīng)時(shí)間快、壽命周期 長(zhǎng)、環(huán)保且不含汞等優(yōu)點(diǎn)。但是由于LED散熱問(wèn)題導(dǎo)致一個(gè)潛在的技術(shù)問(wèn)題“LED路燈嚴(yán)重 光衰”嚴(yán)重制約了 LED行業(yè)的發(fā)展，LED發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的熱能若無(wú)法及時(shí)導(dǎo)出，將會(huì)使LED 結(jié)面溫度過(guò)高，進(jìn)而影響產(chǎn)品生產(chǎn)周期、發(fā)光效率、穩(wěn)定性。而LED路燈光衰問(wèn)題就是受到 溫度影響，對(duì)于散熱基板鰭片、散熱模塊的設(shè)計(jì)煞費(fèi)苦心以期獲得良好的散熱效果，但是由 于LED路燈常用語(yǔ)戶外場(chǎng)合，為了防氣候侵蝕需要加烤漆保護(hù)，這樣又成為散熱環(huán)節(jié)的阻 礙，還是造成了溫度散熱不良，而產(chǎn)生光衰問(wèn)題。LED路燈的光衰問(wèn)題導(dǎo)致許多安裝不到一 年的LED路燈無(wú)法通過(guò)使用單位的認(rèn)證驗(yàn)收。研究表明，通常LED高功率產(chǎn)品輸入功率約為20%能轉(zhuǎn)換成光，剩下80%的電能 均轉(zhuǎn)換為熱能。因此，要提升LED的發(fā)光效率，LED系統(tǒng)的熱散管理與設(shè)計(jì)便成為了一重要 課題。通過(guò)對(duì)LED散熱問(wèn)題的研究，發(fā)現(xiàn)要解決散熱問(wèn)題，必須從最基本的材料上著手，從 根本上由內(nèi)而外解決高功率LED熱源問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決上述問(wèn)題而提供了一種以氧化鋁為主要材料，加入導(dǎo)熱性能優(yōu)良的 石墨粉、長(zhǎng)石粉等材料制作成散熱效果好、熱傳導(dǎo)率高、抗氧化性強(qiáng)、操作環(huán)境溫度相對(duì)較 低、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單的陶瓷LED電路板。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種陶瓷PCB電路板的制作方法，包括材料配制、磨碎、混 合、成形、烘烤制作成陶瓷板，然后在陶瓷板上進(jìn)行線路設(shè)計(jì)、以刻蝕方式在陶瓷板上制備 出線路完成陶瓷PCB線路板，其特征在于，其中所述原材料配制為組分一，將氧化鋁、石墨 粉、和長(zhǎng)石粉按照100 10-15 26-30重量比進(jìn)行配制，組分二為電氣石、含有稀有元素 的礦石至少一種成分，加入的重量為組分一總重量的4% -6% ；混合將上述準(zhǔn)備的原材料 放置于研磨機(jī)，進(jìn)行破碎及研磨成粉末，并均勻的混合；在加水?dāng)嚢柚斑M(jìn)行一道除磁性成 分工序；然后進(jìn)行成形；干燥將成形物放置陰涼處自動(dòng)干燥；所述烘烤將成形干燥的成 形物放置于高溫爐內(nèi)，在高溫爐內(nèi)充滿惰性氣體環(huán)境下以1400 1700°C高溫?zé)Y(jié)50-70分 鐘；烘烤之后進(jìn)行磨光；覆銅處理在磨光的成形物表面，將高絕緣性的氧化鋁陶瓷基板的 單面或雙面覆上銅金屬后，經(jīng)由高溫1065 1085°C的環(huán)境加熱，使銅金屬因高溫氧化、擴(kuò) 散與氧化鋁材質(zhì)產(chǎn)生共晶熔體，使銅金屬與陶瓷基板黏合，形成陶瓷復(fù)合金屬基板；最后刻 蝕線路制成陶瓷PCB電路板。所述除磁性成分工序是指利用磁性物體在粉末中移動(dòng)，完全消除粉末中帶磁性的成分，將帶有磁性成分的原材料粉末全部在磁性處理裝置中脫磁處理。所述成形是指將攪拌好的材料放入到成形框架中，制造成為均勻大小的成形物。所述烘烤工序中，將所述成形物中的含水率控為0. 2%以下。在完成了制備陶瓷PCB電路板之后，在線路表面附上絕緣油。本發(fā)明的有益效果是該方法選用能讓陶瓷PCB電路板具有較好的導(dǎo)熱率，在陶 瓷板上面附加銅燒結(jié)為共晶熔體，形成陶瓷復(fù)合金屬基板。將LED光源直接封裝在陶瓷散 熱基板上，經(jīng)由LED晶粒散熱至陶瓷電路板，解決了 LED大功率光源在安裝過(guò)程中產(chǎn)生熱阻 導(dǎo)致光衰的問(wèn)題。

圖1是本發(fā)明處理流程示意圖。
具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定 本發(fā)明。傳熱的基本方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種。熱傳導(dǎo)是指在不涉及物質(zhì)轉(zhuǎn)移的情況下，熱量從物體中溫度較高的部位傳遞給相 鄰的溫度較低的部位，或從高溫物體傳遞給相接觸的低溫物體的過(guò)程，簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。熱對(duì)流是指不同溫度的流體各部分由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的熱量交換。工程上廣泛遇到 的對(duì)流換熱，是指流體與其接觸的固體壁面之間的換熱過(guò)程，它是熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流綜合作 用的結(jié)果。決定換熱強(qiáng)度的主要因素是對(duì)流的運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)流實(shí)質(zhì)上是利用流動(dòng)的氣體或 液體流過(guò)熱導(dǎo)體表面將熱量帶走。熱輻射是指物體因自身具有溫度而輻射出能量的現(xiàn)象。它是波長(zhǎng)在0. 1 100微 米之間的電磁輻射，因此與其他傳熱方式不同，熱量可以在沒有中間介質(zhì)的真空中直接傳 遞。太陽(yáng)就是以輻射方式向地球傳遞巨大能量的。每一物體都具有與其絕對(duì)溫度的四次方 成比例的熱輻射能力，也能吸收周圍環(huán)境對(duì)它的輻射熱，輻射和吸收所綜合導(dǎo)致的熱量轉(zhuǎn) 移稱為輻射散熱。輻射散熱可以迅速把物體內(nèi)部的熱量散發(fā)到空氣中，陶瓷就具有這樣的熱輻射功 能。陶瓷的優(yōu)良絕緣性與散熱效率促使得LED照明進(jìn)入了新瓷器時(shí)代。LED散熱技術(shù)隨著 高功率LED產(chǎn)品的應(yīng)用發(fā)展，已成為各家業(yè)者相繼尋求解決的議題，而LED散熱基板的選擇 亦隨著LED之線路設(shè)計(jì)、尺寸、發(fā)光效率…等條件的不同有設(shè)計(jì)上的差異，直接將LED光源 封裝在陶瓷基板上可以大大提高LED光源的散熱效果，其主要作用是LED芯片所產(chǎn)生的熱 量可直接通過(guò)陶瓷基板將熱能傳導(dǎo)到大氣中去。本項(xiàng)目主要針對(duì)陶瓷LED組合新光源做深 入的探討。在本發(fā)明中所述生產(chǎn)方法生產(chǎn)出的陶瓷PCB電路板，就可以以遠(yuǎn)紅外線的方式進(jìn) 行熱輻射，來(lái)完成散熱的作用。所述陶瓷PCB電路板的制作方法，包括材料配制、磨碎、混 合、成形、烘烤制作成陶瓷板，然后在陶瓷板上進(jìn)行線路設(shè)計(jì)、以刻蝕方式在陶瓷板上制備 出線路完成陶瓷PCB線路板，
其中所述原材料配制為組分一，將氧化鋁、石墨粉和長(zhǎng)石粉按照 100 10-15 26-30重量比進(jìn)行配制，組分二為電氣石、含有稀有元素的礦石至少一種成 分，加入的重量為組分一總重量的4% -6% ；混合將上述準(zhǔn)備的原材料放置于研磨機(jī)，進(jìn) 行破碎及研磨成粉末，并均勻的混合；在加水?dāng)嚢柚斑M(jìn)行一道除磁性成分工序；然后進(jìn) 行成形；干燥將成形物放置陰涼處自動(dòng)干燥；所述烘烤將成形干燥的成形物放置于高溫 爐內(nèi)，在高溫爐內(nèi)充滿惰性氣體環(huán)境下以1400 1700°C高溫?zé)Y(jié)50-70分鐘；烘烤之后進(jìn) 行磨光；覆銅處理在磨光的成形物表面，將高絕緣性的氧化鋁陶瓷基板的單面或雙面覆 上銅金屬后，經(jīng)由高溫1065 1085°C的環(huán)境加熱，使銅金屬因高溫氧化、擴(kuò)散與氧化鋁材 質(zhì)產(chǎn)生共晶熔體，使銅金屬與陶瓷基板黏合，形成陶瓷復(fù)合金屬基板；最后刻蝕線路制成陶 瓷PCB電路板。在加入的電氣石或者含有稀有元素的天然礦石，可以是單一成分也可以是兩種混 合物，含有稀有元素的天然礦石多是采用花崗巖、麥飯石、云母、鍺礦石中的一種或者幾種 產(chǎn)生陰離子的天然礦石材料。所述混合將上述準(zhǔn)備的原材料放置于研磨機(jī)，進(jìn)行破碎及研磨成粉末，并均勻 的混合；除磁性成分是指利用磁性物體在粉末中移動(dòng)，完全消除粉末中帶磁性的成分，將 帶有磁性成分的原材料粉末全部在磁性處理裝置中進(jìn)行脫磁處理；攪拌加入1倍混合物 重量的水，進(jìn)行均勻的攪拌；成形將均勻攪拌后的混合物放入需求的尺寸框架中，均勻撫 平；干燥將成形物放置陰涼處自動(dòng)干燥；烘烤將成形干燥的成形物放置于高溫爐內(nèi)，在 高溫爐內(nèi)充滿惰性氣體環(huán)境下以1400 1700°C高溫?zé)Y(jié)50-70分鐘；磨光在烘烤厚的 陶瓷片表面打磨，直到平整光亮；覆銅處理在磨光的成形物單面或雙面覆上銅金屬后，經(jīng) 由高溫1065 1085°C的環(huán)境加熱，使銅金屬因高溫氧化、擴(kuò)散與氧化鋁材質(zhì)產(chǎn)生共晶熔 體，使銅金屬與陶瓷基板黏合，形成陶瓷復(fù)合金屬基板；刻蝕線路陶瓷復(fù)合金屬基板根據(jù) 需要的線路進(jìn)行顯影，再放入化學(xué)溶液中進(jìn)行刻蝕，覆絕緣油將絕緣油涂覆在半成品陶瓷 PCB電路板表面；包裝將覆有絕緣油后的陶瓷PCB電路板進(jìn)行包裝。所述烘烤工序中，將所述成形物中的含水率控為0. 2%以下。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷PCB電路板的制作方法，包括材料配制、磨碎、混合、成形、烘烤制作成 陶瓷板，然后在陶瓷板上進(jìn)行線路設(shè)計(jì)、以刻蝕方式在陶瓷板上制備出線路完成陶瓷PCB 線路板，其特征在于，其中所述原材料配制為組分一，將氧化鋁、石墨粉和長(zhǎng)石粉按照 100 10-15 26-30重量比進(jìn)行配制，組分二為電氣石、含有稀有元素的礦石至少一種成 分，加入的重量為組分一總重量的4% -6% ；混合將上述準(zhǔn)備的原材料放置于研磨機(jī)，進(jìn) 行破碎及研磨成粉末，并均勻的混合；在加水?dāng)嚢柚斑M(jìn)行一道除磁性成分工序；然后進(jìn) 行成形；干燥將成形物放置陰涼處自動(dòng)干燥；所述烘烤將成形干燥的成形物放置于高溫 爐內(nèi)，在高溫爐內(nèi)充滿惰性氣體環(huán)境下以1400 1700°C高溫?zé)Y(jié)50-70分鐘；烘烤之后進(jìn) 行磨光；覆銅處理在磨光的成形物表面，將高絕緣性的氧化鋁陶瓷基板的單面或雙面覆 上銅金屬后，經(jīng)由高溫1065 1085°C的環(huán)境加熱，使銅金屬因高溫氧化、擴(kuò)散與氧化鋁材 質(zhì)產(chǎn)生共晶熔體，使銅金屬與陶瓷基板黏合，形成陶瓷復(fù)合金屬基板；最后刻蝕線路制成陶 瓷PCB電路板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷PCB電路板的制作方法，其特征在于，所述含有稀有元素的 礦石是花崗巖、麥飯石、云母或者鍺礦石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷PCB電路板的制作方法，其特征在于，所述除磁性成分工 序是指利用磁性物體在粉末中移動(dòng)，完全消除粉末中帶磁性的成分，將帶有磁性成分的原 材料粉末全部在磁性處理裝置中脫磁處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷PCB電路板的制作方法，其特征在于，所述成形是指將攪拌 好的材料放入到成形框架中，制造成為大小均勻的成形物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述陶瓷PCB電路板的制作方法，其特征在于，所述烘烤工序 中，將所述成形物中的含水率控為0. 2%以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷PCB電路板的制作方法，其特征在于，在完成了制備陶瓷 PCB電路板之后，在線路表面附上絕緣油。
全文摘要
一種陶瓷PCB電路板的制作方法，包括材料配制、磨碎、混合、成形、烘烤制作成陶瓷板，然后在陶瓷板上進(jìn)行線路設(shè)計(jì)、以刻蝕方式在陶瓷板上制備出線路完成陶瓷PCB線路板，其特征在于，其中所述原材料配制為將氧化鋁、石墨粉和長(zhǎng)石粉按照100∶10-15∶26-30重量比進(jìn)行配制，混合，在攪拌之前進(jìn)行一道除磁性成分工序；然后進(jìn)行成形；干燥；烘烤將成形干燥的成形物放置于高溫爐內(nèi)，在高溫爐內(nèi)充滿惰性氣體環(huán)境下以高溫?zé)Y(jié)；烘烤之后進(jìn)行磨光；覆銅處理之后形成陶瓷復(fù)合金屬基板；最后刻蝕線路制成陶瓷PCB電路板。所述陶瓷PCB電路板具有較好的導(dǎo)熱率，解決了LED大功率光源在安裝過(guò)程中產(chǎn)生熱阻導(dǎo)致光衰的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H05K3/00GK102123563SQ201110079000
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者余建平, 林淇樂(lè), 陳漢平 申請(qǐng)人:余建平