基于LED背光源用低温共烧陶瓷材料制备及基座设计

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本文以CaO-Al2O3-SiO2(CAS)、MgO-B2O3-SiO2(MBS)、CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃和Al2O3为原料,探讨了玻璃含量对低温共烧陶瓷烧结性能、介电性能和机械性能的影响规律;并通过添加Bi2O3、Li2CO3等烧结助剂,有效地将低温共烧陶瓷的烧结温度降至800900℃之间,实现了与金属Ag电极的共烧。以制备的玻璃+陶瓷粉体作为原料,研究其通孔、刷银及注银等工艺对低温共烧陶瓷基座热传导性能的影响规律。(1)系统研究了CAS/Al2O3、MBS/Al2O3和CBS/Al2O3玻璃+陶瓷体系烧结性能、介电性能和机械性能的影响规律,通过加入不同含量的玻璃,利用液相烧结原理,有效降低了玻璃+陶瓷体系的烧结温度。并通过研究CAS、MBS和CBS三种不同玻璃的成分及热性能,得出CBS玻璃不仅液相黏度最低,而且具有较低的转化温度以及较长的软化温度(ΔT)。因此,选择CBS/Al2O3材料作为背光源LED用低温共烧陶瓷材料体系。(2)以CBS/Al2O3(1:1)为基体材料,通过分别添加Bi2O3和Li2CO3,实现了玻璃+陶瓷在900℃和830℃的低温烧结,并获得了良好的性能。当Bi2O3、Li2CO3的含量分别为1.5wt%、0.50wt%,烧结后样品的体积密度和热膨胀系数分别为2.82g/cm3、2.76g/cm3和3.51×10-6/℃、5.91×10-6/℃,介电常数和介质损耗,分别为7.21、7.60和1.06×10-3、0.81×10-3。(3)制备CBS/Al2O3-0.5%Li2CO3玻璃+陶瓷流延浆料,研究不同溶剂比、粉体固含量、粘结剂以及分散剂对浆料性能的影响因素,并利用拉伸实验测量流延片的强度和韧性。当二元共沸溶剂的比值为1:1,固含量范围为4550vol%,粘合剂含量为45vol%,分散剂用量为无机粉体质量的3wt%时可获得最佳流变性能的流延浆料。(4)通过流延成型工艺制备CBS/Al2O3-0.5%Li2CO3生坯片,研究通孔、刷银及注银等工艺对低温共烧陶瓷基座烧结前后热传导性能的影响规律。并通过通孔、刷银及注银等工艺设计制备低温共烧陶瓷基座。研究结果表明,合适的通孔能提高陶瓷基座的热传导性能。
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