JP4412024B2 - Ceramic substrate for mounting photoelectric conversion element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、LED等の光電変換素子が実装される光電変換素子実装用セラミックス基板に関するものである。 The present invention relates to a ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element on which a photoelectric conversion element such as an LED is mounted.
従来、光電変換素子、例えば発光ダイオード(LED)等は、電子機器のインジケータ等の用途に用いられてきたものであるが、近年、その発光効率や輝度が向上し、単位入力あたりの輝度が白熱ランプに優るようなLEDが開発され、このLEDを複数個まとめることにより、照明用途への応用が可能となってきた。 Conventionally, photoelectric conversion elements such as light-emitting diodes (LEDs) have been used for applications such as electronic device indicators, but in recent years their luminous efficiency and luminance have improved, and the luminance per unit input has been incandescent. LEDs that are superior to lamps have been developed, and by combining a plurality of LEDs, it has become possible to apply them to lighting applications.
また、LEDは長寿命であることからランプの取り替えの省力化等のメンテナンス性のメリットがあり、発光波長レンジが狭いことにより生鮮食物にダメージを与える赤外線が出ない照明(例えば、鮮魚店のショウケース用照明)として使用できるというメリット、美術品を退色劣化させる紫外線が出ない照明(例えば、美術館、博物館の照明)等に使用できるというメリット等がある。 In addition, since LEDs have a long service life, they have the advantage of maintenance such as labor saving of lamp replacement, and illumination that does not emit infrared rays that damage fresh food due to the narrow emission wavelength range (for example, show in a fish shop) For example), and can be used for lighting that does not emit ultraviolet light that causes deterioration of the work of art (eg, museum lighting).
また、LED等の光電変換素子は、光交換機や光インターコネクション装置等にも活用され、通信の大容量化、高速化の実現に寄与している。 In addition, photoelectric conversion elements such as LEDs are also used in optical exchanges, optical interconnection devices, and the like, and contribute to realization of a large communication capacity and high speed.
このような光電変換素子は、電気配線と結合させるために基板に実装して使用される場合が多い。光電変換素子を実装するための基板としては、例えば特許文献1に開示されているように、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化ベリリウム等からなるセラミックス基板を用いることが提案されている。
上記のようなセラミックス基板は、光電変換素子を実装する場合、この光電変換素子から発せられる光を吸収する材質を用いると、基板に実装された光電変換素子から発せられる光の、実際に観測される発光輝度が小さくなってしまうものである。またセラミックス基板には、光電変換素子と電気配線とを接続するための金属等からなる導体配線を設ける必要があり、このためセラミックス基板と金属膜との間に優れた密着強度を具備させる必要がある。 When the ceramic substrate as described above is mounted with a photoelectric conversion element, if a material that absorbs light emitted from the photoelectric conversion element is used, light emitted from the photoelectric conversion element mounted on the substrate is actually observed. The light emission brightness is reduced. In addition, it is necessary to provide a conductor wiring made of a metal or the like for connecting the photoelectric conversion element and the electric wiring on the ceramic substrate. For this reason, it is necessary to provide excellent adhesion strength between the ceramic substrate and the metal film. is there.
しかし、従来、セラミックス基板と金属との間に高い密着性を付与しつつ、同時にセラミックス基板に高い光反射性をも付与したものは、見出されてはいなかった。 However, conventionally, no one has been found that imparts high adhesion between a ceramic substrate and a metal while simultaneously imparting high light reflectivity to the ceramic substrate.
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、導体配線との間の充分な密着強度を確保しつつ、光電変換素子から発せられる光を高効率に反射して発光効率を向上することができる光電変換素子実装用セラミックス基板及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and improves the light emission efficiency by reflecting the light emitted from the photoelectric conversion element with high efficiency while ensuring sufficient adhesion strength with the conductor wiring. An object of the present invention is to provide a ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element and a method for manufacturing the same.
本発明に係る光電変換素子実装用セラミックス基板は、アルミナ及びシリカを含有し、且つシリカの含有率が2質量%以上である材質からなる基材1の表面に、この基材1よりもアルミナ含有率が高い材質からなる被覆層2を形成し、この被覆層2の表面に金属導体層3を形成して成ることを特徴とするものである。これにより、被覆層2と金属導体層3との間で高い密着性が得られて、金属導体層3の密着強度を向上することができ、且つ基材1表面においては高い光反射性が維持される。
The ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element according to the present invention contains alumina and silica, and the alumina content is higher than that of the
上記光電変換素子実装用セラミックス基板においては、アルミナ及びシリカを含有し、且つシリカの含有率が2質量%以上である材質からなる基材1の表面に、電磁波を部分的に照射することによりこの電磁波が照射された部位に、基材1よりもアルミナ含有率が高く且つシリカ含有率が低い材質からなる被覆層2を形成し、この被覆層2の表面に金属導体層3を形成する。この場合、金属導体層3は被覆層2の表面に形成されることから、金属導体層3のピール強度を向上することができ、且つ金属導体層3が形成されていない部位に被覆層2が形成されていない基材1が露出して、この露出する基材1表面により、更に高い光反射性が維持される。
In the ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element, the surface of the
また、本発明に係る光電変換素子実装用セラミックス基板の製造方法は、下記の(a)から(c)の工程を含むことを特徴とする。
(a)アルミナ及びシリカを含有し、且つシリカの含有率が2質量%以上である材質からなる基材1を形成する基材形成工程。
(b)基材形成工程によって形成された基材1の表層におけるシリカを除去すると共にアルミナを残存させることで、基材1の表面に基材1よりもアルミナ含有率が高く且つシリカ含有率が低い材質からなる被覆層2を形成するシリカ除去工程。
(c)上記シリカ除去工程により形成された被覆層2の表面に金属導体層3を形成する金属導体層形成工程。
Moreover, the manufacturing method of the ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element according to the present invention includes the following steps (a) to (c).
(A) The base material formation process which forms the
(B) By removing silica in the surface layer of the
(C) A metal conductor layer forming step of forming the
このような工程を経ることで、上記のような、アルミナ及びシリカを含有し、且つシリカの含有率が2質量%以上である材質からなる基材1の表面に、この基材1よりもアルミナ含有率が高く且つシリカ含有率が低い材質からなる被覆層2が形成され、この被覆層2の表面に金属導体層3が形成された光電変換素子実装用セラミックス基板を製造することができる。また、基材1の表層からシリカを除去することで被覆層2を形成することから、基材1の表面に付加的に被覆層2を形成する場合よりも被覆層2を密着性良く形成することができ、また工程数を削減することもできる。
By passing through such a process, the surface of the
この光電変換素子実装用セラミックス基板の製造方法においては、上記シリカ除去工程において、基材1をアルカリ溶液に浸漬することにより基材1の表層におけるシリカを除去することができる。このようにすると、複雑な立体形状を有する基材1の表面にも容易に被覆層2を形成することができ、また、アルカリ溶液の濃度、温度、浸漬時間等を制御することにより、容易に被覆層2の厚みを制御することができるものである。
In this method for producing a ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element, silica in the surface layer of the
また、上記シリカ除去工程において、基材1をシリカの融点以上の温度で熱処理することにより基材1の表層におけるシリカを除去することもできる。このようにすると、熱処理によるシリカの溶出によりシリカを除去して被覆層2を形成することができ、またシリカが溶出したあとの溶出痕は加熱に伴うアルミナ結晶粒の成長により埋められて被覆層2の表面は平滑に形成され、これにより金属導体層3を精度良く形成することができるものである。
In the silica removal step, the silica in the surface layer of the
また、上記シリカ除去工程において、基材1の表面に電磁波を照射することによりこの電磁波が照射された部位のシリカを除去することもできる。この場合、電磁波による加熱処理により表層部分のみを効率的に加熱することができて処理時間の短縮とコスト削減が可能であり、また所望の部位のみに被覆層2を形成することが容易なものである。
In the silica removal step, the silica at the site irradiated with the electromagnetic wave can be removed by irradiating the surface of the
本発明によれば、金属導体層の充分な密着強度を確保しつつ、光電変換素子から発せられる光を高効率に反射して発光効率を向上することができる光電変換素子実装用セラミックス基板を得ることができる。 According to the present invention, a ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element capable of improving the light emission efficiency by reflecting light emitted from the photoelectric conversion element with high efficiency while ensuring sufficient adhesion strength of the metal conductor layer is obtained. be able to.
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
本発明に係るセラミックス基板は、セラミックス製の基材1の表面に、基材1よりもアルミナ含有率が高いセラミックス製の被覆層2を形成した基板(母基板4)における、被覆層2の表面に、金属導体層3を形成したものである。
The ceramic substrate according to the present invention is the surface of the
上記基材1は、光電変換素子から発せられる光を反射する機能を有するものであり、アルミナ及びシリカを含有し、且つシリカの含有率が2質量%以上となる材質から形成されることで、高い光反射性を有するものである。このシリカの含有率の上限は特に制限されないが、十分な密着強度を確保するという観点からはシリカ含有率の上限を8質量%とすることが好ましい。また、基材1中にはシリカとアルミナ以外の成分が含有されないことが好ましいが、少量の添加成分及び不可避的に混入する成分は許容されるものであり、このような場合のシリカとアルミナ以外の成分の含有率は1質量%以下であることが好ましい。
The
被覆層2は、その表面に金属導体層3が形成されることで金属導体層3を密着性良く形成する機能を有するものであり、上記基材1よりもアルミナ含有率が高く且つシリカ含有率が低い材質にて形成することで、基材1の表面に直接金属導体層3を形成する場合よりも、金属導体層3が高い密着強度で形成されるものである。
The
この被覆層2のアルミナ含有率は高いほど導体配線との間に高い密着強度が得られるものであり、特にこの含有率が99質量%以上であることが望ましい。この被覆層2中のアルミナ含有率は、上記のように高いほど好ましく、理想的には100質量%となるようにするものである。
The higher the alumina content of the
上記被覆層2は、図1(c)のように基材1の表面の全面に形成しても良いが、基材1の表面に部分的に形成することができる(図2(b)参照)。
Although the said
この被覆層2は、その厚みを1〜250μmの範囲となるように形成することが好ましい。この場合、被覆層2が形成されている部位において光電変換素子から発せられる光を反射する場合、この光は被覆層2を透過して被覆層2と基材1との界面で高い反射率にて反射するものであり、またこのような厚みの被覆層2の表面に金属導体層3を形成する場合に非常に高い密着強度が得られるものである。
The
被覆層2を基材1に対して部分的に形成する場合には、図2(b)に示すように、被覆層2を金属導体層3が形成される部位に形成し、この被覆層2の表面に金属導体層3を形成することが好ましい。この場合、金属導体層3は被覆層2を介して形成されるので高い密着強度を有する。また被覆層2を基材1の全面に形成する場合などには、光電変換素子から発せられる光Lは図2(a)に示すように、一旦被覆層2を透過した後、基材1と被覆層2との界面において反射するものであり、被覆層2の透過時に若干の光損失を生じるが、被覆層2を金属導体層3が形成される部位に部分的に形成すると、図2(b)に示すように、光電変換素子実装用セラミックス基板の表面には、金属導体層3が形成されていない部位において広い範囲に亘って光の反射率が高い基材1の表面が露出することから、光電変換素子から発せられる光Lを基材1の表面で直接反射させて高い発光効率を得ることができるものである。
When the
このような光電変換素子実装用セラミックス基板の製造方法について説明する。 A method for manufacturing such a ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element will be described.
光電変換素子実装用セラミックス基板の製造にあたっては、まずアルミナ及びシリカを含有し、且つシリカの含有率が2質量%以上である材質からなる基材1を形成する(基材形成工程;図1(a)参照)。
In the manufacture of a ceramic substrate for mounting a photoelectric conversion element, first, a
この基材形成工程においては、適宜の手法が用いられるが、例えばセラミックス粉末と適宜のバインダーとを加熱ニーダ等の混練機などで混合し、得られた成形材料を、CIM(セラミックス射出成形)を適用するなどして所望の形状に成形し、これを加熱脱脂した後、焼成することで、基材1を形成することができる。バインダーの組成は特に制限されず、前記成形材料を成形可能なものとし、且つ加熱脱脂により分解揮発させることができるものを適宜選択して使用することができるが、例えばポリスチレン60質量%、パラフィンワックス20質量%、ステアリン酸20質量%の組成を有するものを用いることができる。またバインダーの使用量も適宜調整されるが、セラミックス粉末100質量部に対してバインダーを15〜25質量部の範囲とすることが好ましい。
In this base material forming step, an appropriate method is used. For example, ceramic powder and an appropriate binder are mixed with a kneader such as a heating kneader, and the obtained molding material is subjected to CIM (ceramic injection molding). The
次に、得られた基材1の表面に、被覆層2を形成して、母基板4を得る(図1(b)参照)。被覆層2は、適宜の手法にて形成することができるが、例えば基材1の表面に被覆層2の形成のためのセラミックス粉末を成形し、焼成することにより形成しても良い。
Next, the
また、上記の基材形成工程によって形成された基材1の表層におけるシリカを除去すると共にアルミナを残存させることで、基材1の表面に基材1よりもアルミナ含有率が高く且つシリカ含有率が低い材質からなる被覆層2を形成するようにしても良い(シリカ除去工程)。特にこのようなシリカ除去工程によって被覆層2を形成すると、基材1の表面に付加的に被覆層2を形成する場合よりも被覆層2を密着性良く形成することができ、また工程数を削減することもできる。
Further, by removing silica in the surface layer of the
次いで、母基板4における、被覆層2の表面の所定の位置に、金属導体層3を形成するものである(金属導体層形成工程;図1(c)参照)。
Next, the
金属導体層3を形成するにあたっては、適宜の手法を採ることができる。
In forming the
金属導体層3の形成方法の好ましい一例を図3に示す。まず、母基板4の表面に銅等による導体薄膜5を、物理蒸着等により形成し、この導体薄膜5に、レーザ光等の電磁波を照射して、導体薄膜5を部分的に除去する。このとき、導体薄膜5が除去された部分に囲まれた領域6が、所望の導体パターン状になるようにする(図3(a)参照)。
A preferred example of a method for forming the
次に、上記の導体パターン状の領域6に対して電解めっき処理を施すことにより厚膜化して、金属導体層3を形成する。このとき厚膜化されていない導体薄膜5が残存する(図3(b)参照)。
Next, the
この残存した導体薄膜5は、前記金属導体層3とは電気的に絶縁されているので、そのまま残存させても良いが、ソフトエッチング処理を施すなどして除去するようにしても良い(図3(c)参照)。
The remaining conductor
上記のように金属導体層3を形成するにあたっては、導体薄膜5を形成する際に、予め母基板4の表面に加熱処理を施すなどして、その表面を清浄化しておくことが好ましい。また、金属導体層3と母基板4との間の密着性を向上するため、予めプラズマ処理等の表面処理を施しておくことも好ましい。導体薄膜5の形成は適宜の手法を採用して行うことができるが、例えば銅等をターゲットとしたDCマグネトロンスパッタリングにより形成することができる。このとき導体薄膜5の厚みは100〜1000nmの範囲に形成することが望ましい。
When forming the
また、電磁波による導体薄膜5の部分的な除去にあたっては、例えばYAGレーザの第3高調波(THG−YAGレーザ)を使用することができる。
Further, for partial removal of the conductor
また、電解めっきによる金属導体層3の形成時には、例えば電解銅めっき処理を実施して銅製の金属導体層3を形成することができる。また、この金属導体層3の厚みは5〜20μmの範囲であることが好ましい。
Moreover, at the time of formation of the
上記のセラミック基板の製造工程における、シリカ除去工程でのシリカ除去の方法は、適宜の手法が採用できるが、例えば基材1をアルカリ溶液に浸漬することにより基材1の表層におけるシリカを除去することができる。このアルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液など、適宜のものが用いられる。このようにして被覆層2を形成すると、複雑な立体形状を有する基材1の表面にも容易に被覆層2を形成することができるものであり、また、アルカリ溶液の濃度、温度、浸漬時間等を制御することにより、被覆層2の厚みを容易に制御することもできる。
An appropriate method can be adopted as a method for removing silica in the silica removing step in the above-described ceramic substrate manufacturing process. For example, the silica in the surface layer of the
また、基材1をシリカの融点以上の温度で熱処理することにより基材1の表層におけるシリカを除去することで、被覆層2を形成することもできる。例えば、基材形成工程における基材1の焼成時に、シリカの融点(1610℃)未満の温度で焼成を行って基材1を作製し、続いて、加熱温度をシリカの融点以上まで上昇させることにより、基材1の表層からシリカを溶出させて、被覆層2を形成するものである。このとき、基材1の表層においては、シリカが溶出することで溶出痕が形成されるが、同時に加熱によりアルミナの結晶粒の成長が起こって溶出痕を埋めることとなり、このため形成される被覆層2の表面が粗化されることがなく平滑に形成され、この被覆層2の表面に金属導体層3を形成する際に精度良く形成することが可能となる。
Moreover, the
このシリカ溶出のための加熱処理条件は、適宜調整されるものであるが、シリカを確実に溶出させるためには加熱温度を1620℃以上とすることが好ましく、また過大な温度による加熱処理装置の損傷を防ぐためにはこの加熱温度を1700℃以下とすることが好ましい。 The heat treatment conditions for elution of silica are adjusted as appropriate. However, in order to ensure the elution of silica, the heating temperature is preferably set to 1620 ° C. or higher. to prevent damage, it is not preferable that the heating temperature is 1700 ° C. or less.
また、基材形成工程にて得られた基材1の表面に、レーザ光等の電磁波を照射することで、この電磁波が照射された部位における基材1の表層からシリカを溶出させ、これにより基材1の表面の任意の箇所に被覆層2を形成することもできる。図4,5に示す例では、被覆層2を任意の箇所に形成した後、図3に示すものと同様にして金属導体層3を形成した例を示すものであり、まず図4(a)に示すように、基材形成工程にて得られた基材1の表面に、レーザ光等の電磁波wを照射することで、被覆層2を部分的に形成し、母基板4を得る。この電磁波wの照射によるシリカの溶出にあたっては、例えばYAGレーザの第3高調波(THG−YAGレーザ)を使用することができる。電磁波wの照射条件は、適宜調整されるものであるが、例えばTHG−YAGレーザの場合には、平均出力4〜7W、スポット径20〜100μm、走査速度50〜400mm/secの条件で照射を行うことにより、基材1の任意の箇所に被覆層2を形成することができる。
In addition, by irradiating the surface of the
次に、母基板4の、被覆層2の表面を含む面に、銅等による導体薄膜5を、物理蒸着等により形成し(図4(b)参照)、この導体薄膜5に、レーザ光等の電磁波を照射して、導体薄膜5を部分的に除去する(図4(c)参照)。このとき、導体薄膜5が除去された部分に囲まれた領域6が、所望の導体パターン状になるようにする。この領域6は、被覆層3の表面上に形成されるようにする。
Next, a conductor
次に、上記の導体パターン状の部分に対して電解めっき処理を施すことにより厚膜化して、金属導体層3を形成する。このとき厚膜化されていない導体薄膜5が残存する(図5(a)参照)。
Next, the
この残存した導体薄膜5は、前記金属導体層3とは電気的に絶縁されているので、そのまま残存させても良いが、ソフトエッチング処理を施すなどして除去するようにしても良い(図5(b)参照)。
The remaining conductor
〔実施例1〕
以下の材料を、質量比が粉末原料:バインダ=100:20となるように加熱ニーダに入れて混練し、ペレットを作製した。
[Example 1]
The following materials were put into a heating kneader so as to have a mass ratio of powder raw material: binder = 100: 20 and kneaded to prepare pellets.
粉末原料組成
・アルミナ粉末(住友化学工業製、「AES−11」、平均粒径φ0.5μm、純度99.0%)…96質量部
・シリカ粉末(アドマテックス社製、「SO−C2」、粒径0.4〜0.6μm)…4質量部
バインダー組成
・ポリスチレン…60質量%
・パラフィンワックス…20質量%
・ステアリン酸…20質量%。
Powder raw material composition-Alumina powder (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., "AES-11", average particle diameter φ 0.5 µm, purity 99.0%) ... 96 parts by mass-Silica powder (manufactured by Admatechs, "SO-C2", Particle size 0.4 to 0.6 μm) ... 4 parts by mass Binder composition ・ Polystyrene ... 60% by mass
・ Paraffin wax: 20% by mass
・ Stearic acid: 20% by mass.
上記ペレットを用い、射出成形機(FANUC社製、「ROBOSHOT−α50iAp」)にて、材料温度180℃、金型温度20℃、射出率40cm3/sの条件で射出成形することで、40mm×30mm×2mmの寸法の矩形平板状の成形品を得た。 By using the above pellets and injection molding under the conditions of a material temperature of 180 ° C., a mold temperature of 20 ° C., and an injection rate of 40 cm 3 / s on an injection molding machine (manufactured by FANUC, “ROBOSHOT-α50iAp”), 40 mm × A rectangular flat plate shaped product having a size of 30 mm × 2 mm was obtained.
この成形品を72時間かけて室温から550℃まで加熱することで脱脂した。 This molded product was degreased by heating from room temperature to 550 ° C. over 72 hours.
次いで、炉内温度を室温から10時間かけて1600℃まで昇温し、続いて1600℃で1時間保持することで、焼結した。 Next, the furnace temperature was raised from room temperature to 1600 ° C. over 10 hours, and then kept at 1600 ° C. for 1 hour to sinter.
得られた基材1を、濃度20%、温度30℃の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬することにより、表層部のシリカを溶出させ、被覆層2を形成した。このとき水酸化ナトリウム水溶液への浸漬時間を変更することにより、各種厚みの被覆層2を有する複数の母基板4を作製した。
The obtained
(反射率測定)
得られた母基板4について、紫外・可視分光光度計(島津製作所製、「UV3100PC」)を使用し、波長470nmの光に対する反射率を測定した。
(Reflectance measurement)
About the obtained
(表面粗さ)
得られた母基板4について、非接触三次元計測機(三鷹光器製、「NH−3N」)を使用して、算術平均粗さ(Ra)を計測した。
(Surface roughness)
About the obtained mother board |
(ピール強度)
得られた母基板4を、1000℃で1時間加熱することで表面を清浄化した後、表面をプラズマ処理し、更にDCマグネトロンスパッタリング装置を用いて導体薄膜5を形成した。すなわち、まず母基板4をプラズマ処理装置のチャンバ内にセットし、このチャンバ内を10-4Pa程度まで減圧した後、150℃で3分間予備加熱した。その後、チャンバ内に酸素ガスを流通させると共に、チャンバ内のガス圧を10Pa程度に制御し、この状態で電極間に1kWの高周波電圧(RF:13.56MHz)を印加して発生させたプラズマ中に300秒間曝露することで、プラズマ処理を行った。次いで、チャンバ内の圧力を10-4Pa以下にし、この状態でチャンバ内にアルゴンガスを0.6Paのガス圧となるように導入した後、更に500Vの直流電圧を印加して銅ターゲットをボンバードして、厚み300nmの銅による導体薄膜5を形成した。
(Peel strength)
The obtained
次に、大気中でYAGレーザの第3高調波(THG−YAGレーザ)を使用し、平均出力6W、スポット径40μm、走査速度200mm/sで、導体薄膜5の表面にレーザを直線状に5mm間隔で走査した。
Next, using a third harmonic of a YAG laser (THG-YAG laser) in the atmosphere, the laser is linearly 5 mm on the surface of the conductive
このようにレーザによるパターンを形成した後、電解銅めっき処理を施して、厚み15μmの銅膜からなる金属導体層3を形成した。
Thus, after forming the pattern by a laser, the electrolytic copper plating process was performed and the
このように母基板4に形成した金属導体層3に対して剥離強度試験(90度ピール試験)を行った。このとき、万能材料試験機(島津製作所製、「オートグラフ AG10TD」)を用いて、室温・大気圧雰囲気下で、試験速度50mm/sの一定速度で試験を行い、JIS C6481に準拠して単位幅あたりの引き剥がし強度(90度ピール強度)を算出した。
A peel strength test (90 degree peel test) was performed on the
(評価結果)
実施例1における、被覆層2の厚みを変更した各サンプルについての、反射率とピール強度の測定結果を、図6に示す。図示のように被覆層2の厚みが厚くなるほどピール強度は向上するが、一定の値に近づくとその上昇度合いは飽和してしまうものであり、また被覆層2の厚みが厚くなるほど、反射率は低下してしまうものであった。これにより、十分なピール強度と反射率とを同時に備えるためには、被覆層2の厚みは1〜250μmの範囲となるようにすることが好ましいと、判断される。
(Evaluation results)
FIG. 6 shows the measurement results of the reflectance and peel strength for each sample in Example 1 in which the thickness of the
また、表面粗さの測定結果は、被覆層2の厚みによらず、いずれも約0.6μmであった。
Moreover, the measurement results of the surface roughness were all about 0.6 μm regardless of the thickness of the
〔実施例2〕
実施例1と同様にして基材1を作製し、濃度を変更した水酸化ナトリウムに浸漬することで被覆層2のシリカ濃度が異なる複数の母基板4を得た。
[Example 2]
A
この母基板4に対して、実施例1の場合と同様のピール強度測定を行った。この結果を図7に示す。
The same peel strength measurement as that in Example 1 was performed on the
図示の結果のように、被覆層2中のアルミナ含有率が高いほど、ピール強度が高くなるものであり、高いピール強度を達成するためには、被覆層2中のアルミナ含有率は99質量%以上であることが好ましいと判断される。
As shown in the results, the higher the alumina content in the
〔実施例3〕
実施例1と同様にして基材1を作製し、この基材1の表面に、大気中でYAGレーザの第3高調波(THG−YAGレーザ)を使用し、平均出力5W、スポット径40μm、走査速度200mm/sで、基材1の表面にレーザを直線状に5mm間隔で平行に走査した。これにより、レーザの照射箇所におけるシリカを溶出させて、被覆層2を形成した。
Example 3
A
そして、上記のピール強度測定と同一の手法により、被覆層2を形成した箇所のみに金属導体層3を形成し、この金属導体層3のピール強度を測定したところ、1.2N/mmであった。
Then, the
また、実施例1と同様に反射率を測定したところ、反射率は78%であった。 Further, when the reflectance was measured in the same manner as in Example 1, the reflectance was 78%.
〔実施例4〕
実施例1における焼成時に、炉内温度を室温から10時間かけて1600℃まで昇温し、続いて1600℃で1時間保持することで、焼結した後、更に続けて昇温速度100℃/hで一時間かけて1700℃まで昇温して加熱し、これにより基材1の表層からシリカを溶出させて、被覆層2を形成した(図8参照)。
Example 4
During firing in Example 1, the furnace temperature was raised from room temperature to 1600 ° C. over 10 hours, and then kept at 1600 ° C. for 1 hour to sinter, followed by further heating rate of 100 ° C. / The temperature was raised to 1700 ° C. over 1 hour and heated, and silica was eluted from the surface layer of the
この母基板4に対して、実施例1と同様の評価試験を行ったところ、ピール強度は1.3N/mm、反射率は73%、表面粗さは0.3μmであった。
When this
〔比較例1〕
実施例1と同様にして作製した基材1に、被覆層2の形成を行わずに、ピール強度と反射率の測定を行ったところ、ピール強度は0.2N/mm、反射率は80%であった。
[Comparative Example 1]
When the peel strength and the reflectance were measured on the
この比較例1では、反射率は高いものの、ピール強度は極端に低く、実用に適さないものであり、これに対して上記の実施例1〜3ではピール強度と反射率が共に優れたものとなった。 In Comparative Example 1, although the reflectance is high, the peel strength is extremely low and not suitable for practical use. On the other hand, in Examples 1 to 3 described above, both the peel strength and the reflectance are excellent. became.
1 基材
2 被覆層
3 金属導体層
1
Claims (5)
(a)アルミナ及びシリカを含有し、且つシリカの含有率が2質量%以上である材質からなる基材1を形成する基材形成工程。
(b)上記基材形成工程によって形成された基材の表層におけるシリカを除去すると共にアルミナを残存させることで、基材の表面に基材よりもアルミナ含有率が高く且つシリカ含有率が低い材質からなる被覆層を形成するシリカ除去工程。
(c)上記シリカ除去工程により形成された被覆層の表面に金属導体層を形成する金属導体層形成工程。 The manufacturing method of the ceramic substrate for photoelectric conversion element mounting characterized by including the process of the following (a) to (c).
(A) The base material formation process which forms the base material 1 which consists of a material which contains an alumina and a silica and the content rate of a silica is 2 mass% or more.
(B) A material having a higher alumina content and a lower silica content than the base material on the surface of the base material by removing silica in the surface layer of the base material formed by the base material forming step and leaving alumina. The silica removal process which forms the coating layer which consists of.
(C) A metal conductor layer forming step of forming a metal conductor layer on the surface of the coating layer formed by the silica removing step.
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