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制约LED氧化铝散热基板批量化生产的工艺瓶颈及解决方案

（2015年10月8日 作者：谭建波）

1.配方粉末的制备（凝胶法成型或低压注射成型）

随着LED绿色照明的普及，市场对氧化铝散热基板的需求越来越大。纵观目前，氧化铝基板的制造大多使用的方法只要是三种：【1】异形散热基板采用低压注射成型或【2】异形散热基板采用高压注射成型或【3】平面或单面异形散热基板采用凝胶法成型。但是，无论什么方法首先都需要制备符合配方要求的复合粉体（包括烧结助剂、氧化铝粉的粒径等等）。

目前大多数氧化铝基板制造厂批量生产都是使用球磨的方法，产量大的就使用大型球磨机。为了避免杂质的掺入，通常使用包裹聚酯的陶瓷球或玛瑙球和内部凃敷聚酯的球磨罐。经过大约20～30小时球磨处理制备符合配方要求的粉体。而粉体必须经过烘干、粉碎、过筛才能进行下一步加工或使用。在此，我们不讨论包裹聚酯的球磨球能否磨细粉体粒径。只是指出这经过球磨的浆料经过烘干后会出现严重的板结（并且很硬！），给接下来的粉碎过筛带来严重困扰！这是制约氧化铝散热基板批量化生产工艺瓶颈之一。有的厂家采用气流粉碎机粉碎。但总体都会制约大规模的生产以及带来生产效率和经济效益的问题。而我们经过大量的试验、分析和摸索最终以添加一种不影响配方成分的悬浮剂使亚微米级氧化铝配方粉料烘干时形成多孔＂松散＂结构，只使用常规设备很容易就能粉碎过筛。添加的悬浮剂在烘干时在一定的温度下完全分解除去！极大地提高生产效率的同时还缩短烘干时间节省能源。（注：详情请联系：jmkenttan@163.com）

2.凝胶浆料的制备（凝胶法成型）

目前，由于环保及排放的限制，很多LED氧化铝散热基板的生产厂家都相继在开发水基凝胶成型的制造方法。大批量生产通常凝胶浆料的制备需要球磨20小时以上甚至30小时。试验室通常使用行星球磨机则只需2～3小时，但每次的凝胶量只能产出几百ml，无法满足批量生产的需要！大批量生产只能使用一般的球磨机，而一般球磨机产出凝胶浆料需要球磨20小时以上甚至30小时。生产效率受到极大限制！成为制约LED氧化铝散热基板量产化的瓶颈之一。

为此，我们通过对凝胶形成的机理和过程的深入研究，创造性地使用复合搅拌法结合新型分散剂将氧化铝凝胶浆料的制备时间缩短到2～4小时，一次可产出10～50升的凝胶浆料以满足批量化生产的需要！大大提高了生产效率和节省能源。（注：详情请联系jmkenttan@163.com）

3.透明基板的制造方法（凝胶法成型或低压注射成型） 工艺流程：

凝胶法成型：凝胶浆料制备－浆料气泡排除－注模－排塑－烧成－切片－打磨－印银电极－烧银－激光划片－成品

低压注射成型：搅拌和蜡－蜡浆气泡排除－注模成型－排蜡－烧成－（以下工序同上）……

透明氧化铝基板或基片关键的生产工序就是必须把浆料中的气泡的完全排除，否则会影响基片的通光性或透明度。这也是制约透明氧化铝批量化生产的主要因素或瓶颈！

为此，我们通过采取不同的方法进行大量的试验对比，优化了浆料气泡排除及引发剂添加的工艺方法，将细小至纳米级的气泡完全排除并且简化生产工艺，提高生产效率的同时最大限度保证了基片的通光性或透明度！工艺特点是以切片的方式生产圆形或方形或条形的透明氧化铝基片，大大满足批量化生产的要求。（注：详情请联系jmkenttan@163.com）

4.低压注射成型用XINCOWAX LP65特种蜡

XINCOWAX LP65特种蜡是我们在使用德国司马公司siliplast LP65蜡的过程中开发的替代产品，具有性能好、成本低的优势。

化学成分：石蜡、含乳化剂。特性参数：外观：白色颗粒 溶解性：不溶于水 密度（20℃）：约0.90g/cm3 熔点：约50℃ 灼烧残余：最大0.1% 。

用于氧化物和非氧化物陶瓷的低压热注射成型。XINCOWAX LP65对陶瓷粉体有很好的包裹性，因而特别适合细小形状的低压热注射成型。其性能与德国蜡siliplast LP65完全相等。XINCOWAX LP65的添加量主要取决于陶瓷胚体的化学成分及粒度分布，对氧化铝陶瓷添加量为12%、对透明氧化铝陶瓷添加量为约18%。脱脂方法为热脱脂，胚件可在较宽的温度范围平稳脱脂。 （注：详情请联系jmkenttan@163.com）

5.热压注射成型用XINCOWAX MP95特种蜡

XINCOWAX MP95的特点是成型胚体耐环境温度特性比LP65高，适合中国南方的高温天气，并且可用于硬质金属的粉末冶金热压注成型。 化学成分：蜡混合物。特性参数：外观：白色至棕黄色颗粒 溶解性：不溶于水 密度（20℃）：约0.92g/cm3 熔点：约80℃ 灼烧残余：最大0.1% 。

用于氧化物和非氧化物陶瓷及硬质金属热注射成型的粘结剂。XINCOWAX MP95对陶瓷粉体有很好的包裹性及较低的粘度，因而特别适合热注射成型复杂形状的细小陶瓷件。XINCOWAX MP95的添加量主要取决于陶瓷胚体的化学成分及粒度分布，对氧化铝陶瓷添加量为12%，对硬质金属件添加量约为7%左右。脱脂方法为热脱脂，胚件可在较宽的温度范围平稳脱脂。 （注：详情请联系jmkenttan@163.com）