專利名稱：一種熒光粉和透明陶瓷共燒結(jié)的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透明熒光陶瓷的制作方法，確切地講是一種熒光粉和透明陶瓷共燒結(jié)的工藝方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前在國內(nèi)外現(xiàn)行的產(chǎn)生白光LED的方法有多種，其中“藍(lán)光芯片+熒光粉”產(chǎn)生白光的LED封裝工藝中，由于環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的粘結(jié)性、電絕緣性、密封性和介電性能且成本較低、易成型等優(yōu)點(diǎn)成為LED封裝的主流材料。但是隨著白光LED亮度和功率的不斷提高，對LED的封裝材料提出更高的要求，而環(huán)氧樹脂自身存在的吸濕性、易老化、耐熱性差、 高溫和短波光照下易變色等缺陷暴露了出來，環(huán)氧樹脂也不易實(shí)現(xiàn)與熒光粉的均勻摻雜， 從而大大影響和縮短LED器件的性能和使用壽命。為了解決環(huán)氧樹脂存在的上述問題，有機(jī)硅材料由于具有良好的透明性、耐高低溫性、耐候性、絕緣性等，受到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是替代環(huán)氧樹脂的理想材料。但有機(jī)硅作為封裝材料也存在一些缺點(diǎn)，有機(jī)硅沒有解決熒光粉均勻摻雜的問題，有機(jī)硅的折射率在1. 5左右，與LED芯片的折射率相差較大，不利于光的輸出；另外，有機(jī)硅雖然較環(huán)氧樹脂在耐熱性、力學(xué)性能方面有所提高， 但在高溫、高腐蝕性等惡劣環(huán)境下工作的能力較差。而且由于有機(jī)硅的生產(chǎn)工藝較復(fù)雜、成本較高，當(dāng)前市場上的有機(jī)硅價(jià)格十分昂貴，不利于白光LED的推廣及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提及一種透明熒光陶瓷的制作方法，確切地講是一種熒光粉和透明陶瓷共燒結(jié)的工藝方法用于LED封裝。本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種熒光粉和透明陶瓷共燒結(jié)的工藝方法，將熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒形成透明熒光陶瓷，分為無壓燒結(jié)工藝和真空熱壓燒結(jié)；無壓燒結(jié)工藝將壓制成型和燒結(jié)工藝分開進(jìn)行，先將粉體冷壓成型，成型方式選擇鋼模冷壓成型、或鋪以冷等靜壓成型和濕法成型中的一種，之后進(jìn)行素?zé)匀コ恍┨砑觿?，再在真空、氫氣或其他惰性氣體條件下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；真空熱壓燒結(jié)成型和燒結(jié)在同一工序完成，先將粉體放入模具冷壓成型，然后將成型樣品放入真空熱壓爐進(jìn)行熱壓燒結(jié)，所得制品再放入熱等靜壓爐內(nèi)高溫、高壓下進(jìn)行后處理，爐內(nèi)溫度1600-1800°C，氬氣條件下壓力150-200Mpa，進(jìn)而提高熒光透明陶瓷的光學(xué)性能。所述的透明陶瓷選用高純原料，通過工藝手段排除氣孔獲得。本發(fā)明的技術(shù)原理一般陶瓷不透明的原因是其內(nèi)部存在有雜質(zhì)和氣孔，前者能吸收光，后者令光產(chǎn)生散射，所以就不透明了。因此如果選用高純原料，并通過工藝手段排除氣孔就可能獲得透明陶瓷。透明陶瓷粉體中摻雜熒光粉燒結(jié)可得到透明熒光陶瓷，透明熒光陶瓷用于藍(lán)光LED封裝工藝中時(shí)其中的熒光粉會激發(fā)藍(lán)光產(chǎn)生白光，從而可取代傳統(tǒng)封裝材料。本發(fā)明的有益效果制得的透明熒光陶瓷可用做LED封裝材料，由于透明熒光陶瓷比環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅更高的熱導(dǎo)率和折射率，可分擔(dān)一部分散熱壓力和提高LED光源的取光效率；由于陶瓷材料有比有機(jī)材料更高的強(qiáng)度、硬度、更耐腐蝕，能夠大幅度提高LED 制品的壽命，并為實(shí)現(xiàn)白光LED在高溫、高沖擊、腐蝕性等惡劣工作環(huán)境下長時(shí)間工作的使用提供了可能性。透明熒光陶瓷可兼作熒光轉(zhuǎn)換材料和封裝材料，省去了涂膠工藝并避免了涂膠均勻性控制問題，相比較現(xiàn)有的熒光粉涂覆工藝流程少，生產(chǎn)工藝簡單、成本較低，有利于大量推廣應(yīng)用。透明熒光陶瓷的應(yīng)用充分發(fā)揮了透明陶瓷材料優(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)以及力學(xué)性能的同時(shí)，顯著提高LED的性能和使用壽命，將極大地拓展LED的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為透明陶瓷在可見光波段的透過曲線圖；圖2為摻雜熒光粉后透明熒光陶瓷在可見光波段的透過曲線圖。
具體實(shí)施例方式一種熒光粉和透明陶瓷共燒結(jié)的工藝方法，將熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒形成透明熒光陶瓷，分為無壓燒結(jié)工藝和真空熱壓燒結(jié)；無壓燒結(jié)工藝將壓制成型和燒結(jié)工藝分開進(jìn)行，先將粉體冷壓成型，成型方式選擇鋼模冷壓成型、或鋪以冷等靜壓成型和濕法成型中的一種，之后進(jìn)行素?zé)匀コ恍┨砑觿?，再在真空、氫氣或其他惰性氣體條件下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；真空熱壓燒結(jié)成型和燒結(jié)在同一工序完成，先將粉體放入模具冷壓成型，然后將成型樣品放入真空熱壓爐進(jìn)行熱壓燒結(jié)，所得制品再放入熱等靜壓爐內(nèi)高溫、高壓下進(jìn)行后處理，爐內(nèi)溫度1600-1800°C，氬氣條件下壓力150-200Mpa，進(jìn)而提高熒光透明陶瓷的光學(xué)性能。透明陶瓷選用高純原料，通過工藝手段排除氣孔獲得。早期就是采用這樣的辦法得到透明的氧化鋁陶瓷，后來陸續(xù)研究出如燒結(jié)白剛玉、氧化鎂、氧化鈹、氧化釔、氧化釔-二氧化鋯等多種氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化鎵、硫化鋅、硒化鋅、氟化鎂、氟化鈣等。制得的透明熒光陶瓷可用做LED封裝材料，使其在藍(lán)光LED芯片照射下產(chǎn)生白光， 從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)光和外殼一體化。如圖1所示為透明陶瓷在可見光波段的透過曲線圖，從圖中可知透明陶瓷在可見光范圍內(nèi)透過率基本相當(dāng)，圖2為摻雜熒光粉后透明熒光陶瓷在可見光波段的透過曲線圖，圖中可見透明陶瓷中摻雜的熒光粉在吸收藍(lán)光波段的入射光后激發(fā)混合后可實(shí)現(xiàn)白光功能。
權(quán)利要求
1.一種熒光粉和透明陶瓷共燒結(jié)的工藝方法，其特征在于將熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒形成透明熒光陶瓷，分為無壓燒結(jié)工藝和真空熱壓燒結(jié)；無壓燒結(jié)工藝將壓制成型和燒結(jié)工藝分開進(jìn)行，先將粉體冷壓成型，成型方式選擇鋼模冷壓成型、或鋪以冷等靜壓成型和濕法成型中的一種，之后進(jìn)行素?zé)匀コ恍┨砑觿?再在真空、氫氣或其他惰性氣體條件下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；真空熱壓燒結(jié)成型和燒結(jié)在同一工序完成，先將粉體放入模具冷壓成型，然后將成型樣品放入真空熱壓爐進(jìn)行熱壓燒結(jié)，所得制品再放入熱等靜壓爐內(nèi)高溫、高壓下進(jìn)行后處理，爐內(nèi)溫度1600-1800°c，氬氣條件下壓力150-200Mpa，進(jìn)而提高熒光透明陶瓷的光學(xué)性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光粉和透明陶瓷共燒結(jié)的工藝方法，其特征在于所述的透明陶瓷選用高純原料，通過工藝手段排除氣孔獲得。
全文摘要
一種熒光粉和透明陶瓷共燒結(jié)的工藝方法，將熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒形成透明熒光陶瓷，分為無壓燒結(jié)工藝和真空熱壓燒結(jié)；無壓燒結(jié)工藝將壓制成型和燒結(jié)工藝分開進(jìn)行，先將粉體冷壓成型，之后進(jìn)行素?zé)匀コ恍┨砑觿?，再在真空、氫氣或其他惰性氣體條件下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；真空熱壓燒結(jié)成型和燒結(jié)在同一工序完成，先將粉體放入模具冷壓成型，然后將成型樣品放入真空熱壓爐進(jìn)行熱壓燒結(jié)，所得制品再放入熱等靜壓爐內(nèi)高溫、高壓下進(jìn)行后處理，進(jìn)而提高熒光透明陶瓷的光學(xué)性能。此法制得的透明熒光陶瓷用于藍(lán)光LED封裝兼作熒光轉(zhuǎn)換材料和封裝材料，相較傳統(tǒng)封裝材料有著優(yōu)異的光學(xué)、熱學(xué)以及力學(xué)性能，可顯著提高LED的性能和使用壽命。
文檔編號C04B35/622GK102153348SQ20101058580
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者繆應(yīng)明, 黃金鹿 申請人:黃金鹿