本文關(guān)鍵詞：大功率LED用高熱導(dǎo)率氮化鋁陶瓷基座的制備與封裝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以研究大功率LED為導(dǎo)向，首先為節(jié)約成本且獲得高熱導(dǎo)率的氮化鋁陶瓷基板材料，在AlN粉體中添加自主合成的低熔點(diǎn)氧化物CaMgSi2O6作為低溫?zé)Y(jié)助劑，探討其單獨(dú)添加以及與Y2O3、納米AlN粉體復(fù)合添加后，對氮化鋁陶瓷燒結(jié)性能、熱性能及機(jī)械性能的影響規(guī)律，從而得到綜合性能良好的AlN陶瓷基板材料；其次研究AlN陶瓷金屬化所用銀漿料中玻璃相的變化對Ag漿料性能的影響，以CBS(40%CaO、20%B2O3、40%SiO2)玻璃為基礎(chǔ)玻璃料，探討CBS玻璃組分含量的變化以及添加金屬氧化物BaO、Li2O和ZnO、MgO后對Ag漿性能的影響，探尋適宜作為Ag漿粘結(jié)相的玻璃組分及組分含量，，獲得與氮化鋁陶瓷具有高強(qiáng)度結(jié)合的Ag漿料。最后設(shè)計(jì)氮化鋁陶瓷基板電路圖并利用制備的銀漿按照圖案進(jìn)行絲網(wǎng)印刷金屬化，配合其它LED器件對大功率LED進(jìn)行封裝，并探討封裝過程中焊線溫度對焊接強(qiáng)度的影響、熒光膠量的控制以及具體工藝操作等實(shí)際應(yīng)注意的問題，并對封裝后的成品LED點(diǎn)亮后的基板溫度進(jìn)行測試，來檢驗(yàn)氮化鋁陶瓷基板的散熱能力。 (1)系統(tǒng)研究了以CaMgSi2O6為單一燒結(jié)助劑，以及與Y2O3、納米AlN粉體復(fù)合添加到AlN中后氮化鋁陶瓷的低溫?zé)Y(jié)機(jī)理，探討燒結(jié)助劑添加后對氮化鋁陶瓷各項(xiàng)性能的影響規(guī)律，特別是助劑添加后第二相產(chǎn)生對AlN陶瓷熱導(dǎo)率的影響，最終獲得致密的氮化鋁陶瓷體積密度達(dá)到理論密度的98.4%，熱導(dǎo)率為112.44W/m·K。 (2)以CBS玻璃為基礎(chǔ)玻璃組分，研究其組分含量的變化及添加金屬氧化物BaO、Li2O和MgO、ZnO后對氮化鋁陶瓷基板浸潤性及玻璃軟化性能的影響，利用玻璃熔融冷卻后獲得機(jī)械粘結(jié)力的機(jī)理，達(dá)到金屬層牢固附在氮化鋁陶瓷表面的目的，并探討不同玻璃含量改性的Ag漿與氮化鋁陶瓷金屬化結(jié)合強(qiáng)度變化規(guī)律，最終獲得對氮化鋁陶瓷金屬化后剪切強(qiáng)度為21.3Mpa的Ag漿料。 (3)設(shè)計(jì)AlN陶瓷基板的電路圖，然后進(jìn)行絲網(wǎng)印刷金屬化，在850℃燒結(jié)固化后獲得高熱導(dǎo)率氮化鋁陶瓷基座，再經(jīng)點(diǎn)膠固晶、烘烤固化、焊線、點(diǎn)熒光粉等工序?qū)Υ蠊β蔐ED進(jìn)行封裝，探討封裝工藝流程中各個(gè)工序存在的難點(diǎn)及一些實(shí)際操作問題，最后封裝得到功率分別為30W和60W的大功率LED，經(jīng)點(diǎn)亮后通過測試基板在30s內(nèi)每經(jīng)過5s的溫度變化來檢測其散熱能力。
【關(guān)鍵詞】：大功率LED AlN陶瓷 高熱導(dǎo)率 金屬化 固晶
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ174.75
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 目次11-14
• 圖清單14-17
• 表清單17-18
• 1 緒論18-38
• 1.1 LED 結(jié)構(gòu)與封裝18-21
• 1.1.1 LED 封裝方式18-20
• 1.1.2 大功率 LED 的發(fā)展瓶頸20-21
• 1.2 幾種不同的陶瓷基板材料21-23
• 1.2.1 Al_2O_3基板21
• 1.2.2 BeO 基板21
• 1.2.3 SiC 基板21
• 1.2.4 AlN 基板21-23
• 1.3 氮化鋁陶瓷23-31
• 1.3.1 氮化鋁的結(jié)構(gòu)與性能23-25
• 1.3.2 氮化鋁陶瓷導(dǎo)熱性能的研究25-28
• 1.3.3 氮化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)的研究28-31
• 1.4 氮化鋁陶瓷金屬化31-36
• 1.4.1 AlN 陶瓷的金屬化方法31-32
• 1.4.2 厚膜金屬化及附著機(jī)理32-34
• 1.4.3 AlN 陶瓷厚膜金屬化漿料研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢34-36
• 1.5 本論文研究的目的、意義及主要內(nèi)容36-38
• 1.5.1 研究的目的及意義36
• 1.5.2 研究的主要內(nèi)容36-38
• 2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容38-45
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器38-40
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)主要原料38-39
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備39-40
• 2.2 實(shí)驗(yàn)過程40-42
• 2.2.1 納米級(jí)氮化鋁粉體的制備40-41
• 2.2.2 玻璃燒制及其粉體的制備41
• 2.2.3 氮化鋁陶瓷的燒結(jié)過程41-42
• 2.2.4 氮化鋁金屬化工藝42
• 2.3 樣品的性能與表征42-45
• 2.3.1 體積密度測試42-43
• 2.3.2 物相分析43
• 2.3.3 顯微形貌分析43
• 2.3.4 熱性能測試43
• 2.3.5 機(jī)械性能測試43-44
• 2.3.6 金屬化層附著強(qiáng)度測試44-45
• 3 氮化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)45-68
• 3.1 CaMgSi_2O_6改性氮化鋁陶瓷的研究45-52
• 3.1.1 引言45
• 3.1.2 CaMgSi_2O_6粉體的合成45-46
• 3.1.3 AlN 基陶瓷的性能分析46-52
• 3.1.4 小結(jié)52
• 3.2 CaMgSi_2O_6-Y2O_3助劑對 AlN 低溫?zé)Y(jié)及其性能的研究52-60
• 3.2.1 引言52-53
• 3.2.2 AlN 基陶瓷的性能分析53-60
• 3.2.3 小結(jié)60
• 3.3 CaMgSi_2O_6-Y2O_3摻雜納米氮化鋁粉體改性氮化鋁陶瓷研究60-68
• 3.3.1 引言60
• 3.3.2 AlN 基陶瓷性能的分析60-67
• 3.3.3 小結(jié)67-68
• 4 AlN 陶瓷厚膜 Ag 金屬化的研究68-85
• 4.1 Ag 漿的組成與制備68-71
• 4.1.1 金屬相銀粉68
• 4.1.2 玻璃料的選擇68-69
• 4.1.3 有機(jī)載體的配制69
• 4.1.4 厚膜金屬化漿料的制備69-70
• 4.1.5 金屬化燒結(jié)70-71
• 4.2 CBS 玻璃改性銀漿的研究71-76
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)配方設(shè)計(jì)71-72
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過程及分析72-76
• 4.2.3 小結(jié)76
• 4.3 添加 BaO、Li_2O 的 CBS 玻璃改性銀漿的研究76-80
• 4.3.1 引言76
• 4.3.2 玻璃料配方選擇76-77
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析77-79
• 4.3.4 小結(jié)79-80
• 4.4 添加 ZnO、MgO 和 BaO、Li_2O 的 CBS 玻璃改性銀漿的研究80-85
• 4.4.1 引言80
• 4.4.2 配方設(shè)計(jì)80-81
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析81-84
• 4.4.4 小結(jié)84-85
• 5 高熱導(dǎo)氮化鋁陶瓷為基板的大功率 LED 封裝85-95
• 5.1 基板準(zhǔn)備85-87
• 5.2 芯片檢驗(yàn)87
• 5.3 擴(kuò)晶87-88
• 5.4 固晶88-89
• 5.5 焊線（Wire Bonding）89-91
• 5.6 點(diǎn)膠封裝91-92
• 5.7 烘烤固化92-93
• 5.8 封膜93-95
• 6 結(jié)論95-97
• 6.1 研究總結(jié)95-96
• 6.2 未來展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-101
• 作者簡歷101

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：大功率LED用高熱導(dǎo)率氮化鋁陶瓷基座的制備與封裝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：253267