JPH10329268A - 耐熱性基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 (1)絶縁基板の表面に低コストで微細な凹凸
を形成することができ、(2)光線の電気への変換効率の
高い耐熱性基板を提供すること。 【解決手段】 ステンレス板の表面にポリイミド系樹脂
の被膜が形成されてなる耐熱性基板において、この被膜
の厚さが５〜５０μｍの範囲にされてなり、かつ、被膜
の表面がＪＩＳ Ｂ０６５１に準拠して測定した表面粗
度Ｒmaxが０．０１〜１．０μｍの範囲、突起のピッチ
が１〜１０μｍの範囲にされてなることを特徴とする耐
熱性基板。 【効果】 上記課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性基板に関す
る。さらに詳しくは、電子材料分野に好適な耐熱性基板
に関し、本発明に係る耐熱性基板は、太陽電池、光セン
サー、光スイッチなどの光電変換装置用の基板として使
用される。

【０００２】

【従来の技術】電子材料用の絶縁基板は、従来から、太
陽電池用基板、プリント配線用基板、サーマルヘッド用
基板などとして、広く用いられている。絶縁基板の用途
が集積型の太陽電池の場合には表面平滑性が要求される
ので、ステンレス板の表面粗度Ｒmaxを４０ｎｍ未満、
突起のピッチを４ｎｍ未満の極めて平滑な超鏡面状に研
磨する方法が知られている。しかしながら、ステンレス
板の表面を上の様に超鏡面状に研磨するにはコスト高に
なり、経済的に極めて不利となる。これを解決する方法
として、ステンレス板の表面にポリイミド系樹脂などの
電気絶縁性樹脂の被膜を形成する技法が提案され、実用
化されている（特公平６−５９７１５号公報）。

【０００３】太陽電池の用途に使用する場合に光線の電
気への変換効率を向上させるために、最近では、上記の
様に絶縁基板の表面を極めて平滑な鏡面状にする方法と
は逆に、絶縁基板の表面に微細な凹凸を形成する技法が
提案されている（特開平７−２５４７２１号公報）。こ
の方法によるときは、入射する太陽光線を絶縁基板の微
細な凹凸によって乱反射させ、絶縁基板の微細な凹凸に
封じ込めることによって光線の電気への変換効率を向上
させるものである。しかしながら、特開平７−２５４７
２１号公報に記載の方法では、絶縁基板の表面に形成す
る凹凸が余りにも微細過ぎて、この極微細な凹凸を形成
する工程のためにコスト高になるのは免れないという欠
点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとした課題】本発明者は、かかる状
況にあって、上記従来技術の諸欠点を一挙に解決した耐
熱性基板を提供すべく、鋭意検討の結果本発明を完成し
たものである。本発明の目的は、次の通りである。 １．絶縁基板の表面に低コストで微細な凹凸を形成する
ことができる耐熱性基板を提供すること。 ２．光線の電気への変換効率の高い耐熱性基板を提供す
ること。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、ステンレス板の表面にポリイミド系樹
脂の被膜が形成されてなる耐熱性基板において、ポリイ
ミド系樹脂の被膜の厚さが５〜５０μｍの範囲にされて
なり、かつ、この被膜の表面がＪＩＳ Ｂ０６５１に準
拠して測定した表面粗度Ｒmaxが０．０１〜１．０μｍ
の範囲、突起のピッチが０．１〜１０μｍの範囲にされ
てなることを特徴とする耐熱性基板を提供するものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る耐熱性基板は、その基体はステンレス板よ
り構成される。本発明においてステンレス板とは、通常
の炭素鋼に比較して耐蝕性の優れた特殊鋼を言う。多く
はＣｒ含有率が約１２％以上のクロム鋼を主体とし、こ
れにＮｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂなどを含ませたものであ
る。組織の観点から、マルテンサイト型、フェライト
型、オーステナイト型などに分類できる。マルテンサイ
ト型炭素鋼の標準組成は、Ｃｒ含有率が１３％であるの
で、１３クロムステンレス鋼と称され、ＳＵＳ３０１、
３０４、３０５、３１０（いずれもＪＩＳ記号。以下同
じ。）などが挙げられる。フェライト型炭素鋼の標準組
成は、Ｃｒ含有率が１８％であるので、１８クロムステ
ンレス鋼と称され、ＳＵＳ４３０、４３４などが挙げら
れる。オーステナイト型炭素鋼の標準組成は、Ｃｒ含有
率が１８％、Ｎｉ含有率が８％であるので、１８−８ス
テンレス鋼と称され、ＳＵＳ４１０、ＴＨＲ１００など
が挙げられる。

【０００７】上記のステンレス板の表面は、超鏡面状の
平滑面となるように研磨する必要はなく、また特定の範
囲の表面粗度に調節する必要もない。ステンレス板の厚
さは、一般的には０．０５〜５mmの範囲で選ぶのがよ
く、中でも特に好ましいのは０．１〜１mmの範囲であ
る。

【０００８】本発明においてポリイミド系樹脂とは、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、お
よびこれらの混合物であって、溶媒可溶性のものを言
う。ポリイミド系樹脂には、第二成分として、例えばポ
リサルホン、ポリエーテルポリサルホンなどの溶媒可溶
性の樹脂を混合したものも含まれる。

【０００９】ポリイミド系樹脂の具体例としては、ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）と、
二種の芳香族ジイソシアネート、すなわち、４，４´−
ジフェニルメタンジイソシアネートおよび２，４−トリ
レンジイソシアネートを共重合させたもの、例えば、次
の構造式［Ｉ］で表される構造のものである。

【００１０】

【化１】

【００１１】

【化２】

【００１２】

【化３】

【００１３】他の具体例としては、ビフェニルテトラカ
ルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）と、芳香族ジアミンから
ポリアミド酸を経由して合成される、以下の構造式［I
I］および構造式[III]で表わされる構造のものが挙げら
れる。

【００１４】

【化４】

【００１５】

【化５】

【００１６】さらに他の具体例としては、以下の構造式
［IV］の繰返し単位を約８０モル％、および以下の構造
式［Ｖ］の繰返し単位を約２０モル％有する構造の共重
合（コ）ポリイミドが挙げられる。

【００１７】

【化６】

【００１８】

【化７】

【００１９】上記ポリイミド系樹脂であって、市販され
ているものとしては、米国アモコ社のＴｏｒｌｏｎ（そ
の構造式は、以下の[VI]の通りである。）、米国ゼネラ
ルエレクトリック社のＵｌｔｅｍ（ポリエーテルイミ
ド）（その構造式は、以下の[VII]の通りである。）な
どが挙げられる。

【００２０】

【化８】

【００２１】

【化９】

【００２２】上記の共重合（コ）ポリイミド、共重合
（コ）ポリアミドイミドは、その相対粘度（ηinh)が
０．１〜１０ｄｌ／ｇ（Ｎ−メチルピロリドン中、濃度
０．５重量％、３０℃で測定）の範囲のものが好まし
い。

【００２３】前記ステンレス板に、上記のポリイミド系
樹脂の被膜を形成するには、溶媒に溶解した溶液として
塗布する。使用可能な溶媒としては、Ｎ−メチルピロリ
ドン、Ｎ，Ｎ´−ジメチルホルムアミド、ｏ−メチルフ
ェノール、ｍ−メチルフェノール、ｐ−メチルフェノー
ル、ｏ−クロロフェノール、ｐ−クロロフェノール、
２，４−ジクロロフェノール、ジエチレングリコールジ
メチルエーテルなどが挙げられる。中でも、Ｎ−メチル
ピロリドン、Ｎ，Ｎ´−ジメチルホルムアミドが好適で
ある。塗布液の樹脂の濃度は、塗布作業が円滑に遂行で
きる程度の粘度が得られるように、１〜２５重量％の範
囲で選ぶのが好ましい。

【００２４】塗布方法としては、スピンコート法、ドク
ターブレードコート法、バーコート法、ロールコート
法、フローコート法などが挙げられる。ステンレス板表
面への塗布量は、塗布液の固形分の濃度、塗布液の粘度
などを調節して、湿った状態の塗布膜の厚さを３〜３０
０μｍ程度とし、塗布乾燥後の被膜が所定厚さの被膜と
なるように、塗布操作を繰返して行い調節する。

【００２５】塗布操作が完了したら塗布膜を加熱乾燥す
る。加熱条件は、ポリイミド系樹脂の種類、溶媒の種
類、得られる基板の用途などにもよるが、２００〜４０
０℃の温度範囲で、５〜６０分の範囲で加熱し、基板表
面の被膜の残留溶媒濃度を十分に低い値とする。例え
ば、溶媒がＮ，Ｎ´−ジメチルホルムアミドであって、
基板の用途がアモルファス太陽電池基板の場合は、真空
下のＣＶＤ操作で悪影響を与えない残留溶媒濃度は、５
０ｐｐｍ程度未満とする必要がある。なお、乾燥する際
の基板の加熱は、急速加熱すると溶媒が急激に気化して
被膜の表面性が悪くなることがあるので、徐々に昇温加
熱するのが好ましい。乾加熱度が低い場合は時間を長く
し、乾加熱度が高い場合は時間を短くするのが一般的で
ある。

【００２６】基板の表面に形成する被膜の厚さは、１〜
７０μｍの範囲とする。被膜の厚さが１μｍ未満である
と、被膜にピンホールなどの欠陥が発生し易く、電子部
品として使用する際に絶縁破壊を起こす危険が高くな
り、また、被膜の厚さが７０μｍを超えると、被膜に残
留溶媒が残り易くなるので、いずれも好ましくない。

【００２７】本発明に係る耐熱性基板は、ポリイミド系
樹脂の被膜の表面がＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されてい
る値であって、ＪＩＳ Ｂ０６５１に準拠して測定した
表面粗度Ｒmaxを０．０１〜１．０μｍの範囲、突起の
ピッチを０．１〜１０μｍの範囲とする。被膜の表面粗
度Ｒmaxが０．０１μｍ未満、突起のピッチが０．１μ
ｍ未満であると、被膜の表面に微細な凹凸を形成するの
が困難でコスト高になるので好ましくない。被膜の表面
粗度Ｒmaxが１．０μｍを超え、突起のピッチが１０μ
ｍを超える場合には、凹凸が大きくなり過ぎて、入射す
る太陽光線を乱反射させ絶縁基板の表面に封じ込めると
いう本発明の目的が達成されないので好ましくない。

【００２８】上記のポリイミド系樹脂の被膜表面に上記
の様な微細な凹凸を形成するには、(1)ポリイミド系樹
脂の被膜に微細な粉末を配合する方法、(2)ポリイミド
系樹脂の被膜の表面を処理して粗面化する方法、およ
び、(3)上記(1)の方法と上記(2)の方法とを組合せた方
法、などが挙げられる。

【００２９】上記(1)の方法では、ポリイミド系樹脂を
溶媒に溶解させた溶液に微粉末を配合し、これを基体の
ステンレス板の表面に塗布する。使用できる微粉末は、
その平均粒径が０．０５〜５μｍの範囲のものが好適で
ある。微粉末としては、酸化マグネシウム、炭酸マグネ
シウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸カルシ
ウム、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、シリカ、酸化
チタンなどが挙げられる。中でも、シリカ微粉末が好適
である。微粉末のポリイミド系樹脂への配合量は、その
種類、平均粒径、被膜の厚さ、耐熱性基板の用途などに
より変るが、ポリイミド系樹脂に対してが５〜５００重
量％の範囲とするのが好ましい。微粉末の配合量が５重
量％未満であると被膜の表面に微細な凹凸を形成するこ
とが難しく、配合量が５００重量％を超えると被膜にピ
ンホールが発生し易く、いずれも好ましくない。

【００３０】ポリイミド系樹脂の被膜の表面に上記の
(2)の方法で微細な凹凸を形成する方法としては、(a)テ
クスチュアなどの物理的な方法、(b)被膜の表面をカレ
ンダーロール、マイクログラビアロールなどで梨地化す
る方法、(c)ヒドラジンでエッチングする方法、などが
挙げられる。上記の(1)の方法によってポリイミド系樹
脂への微粉末を配合する場合であってその配合量が少な
い場合は、樹脂の被膜の表面に、さらに上記の(2)の方
法で微細な凹凸を形成する方法と組合せるのが好まし
い。

【００３１】本発明に係る耐熱性基板は、ステンレス板
の表面に塗布されたポリイミド系樹脂の微細な凹凸が、
入射した光線を好ましく乱反射させて絶縁基板の表面に
封じ込めることができるので、光電変換効率を向上させ
ることができる。この様な耐熱性基板は、太陽電池用基
板、光センサー用基板、光スイッチ用基板などの光電変
換装置の基板として好適に使用されるほか、プリント配
線用基板、サーマルヘッド用基板などの電子機器の基板
などの用途にも使用される。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基いて詳細に説明す
るが、本発明はその趣旨を越えない限り以下の記載例に
限定されるものではない。

【００３３】［共重合ポリイミドの製造例］米国特許第
３，７０８，４５８号明細書の実施例４の記載に準拠
し、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸無水物と、８０モル％のトリレンジイソシナネート
（２，４−異性体約８０モル％と２，５−異性体約２０
モル％の混合物）および２０モル％の４，４´−ジフェ
ニルメタンジイソシナネートを含む混合物とから、Ｎ，
Ｎ´−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を溶媒として、
共重合ポリイミドを合成した。得られた共重合ポリイミ
ドの相対粘度（ηinh)は、０．６ｄｌ／ｇ（Ｎ−メチル
ピロリドン中、濃度０．５重量％、温度３０℃）であっ
た。

【００３４】［実施例１］上記の製造例で製造した共重
合ポリイミドをＤＭＦに溶解させ、固形分濃度１５重量
％の溶液とし、これに平均粒径が０．１μｍのシリカ微
粉末を固形分に対して３００重量％なる様に配合して均
一に混合し、この溶液を孔径１μｍのフィルターで濾過
して被膜形成用の溶液とした。大きさが３００mm×３０
０mm、厚さが０．３mmのＳＵＳ３０４ステンレス板の片
面に、上記の被膜形成用の溶液を、室温下、ダイコータ
ーによって塗布し、直ちに８０℃のオーブンに入れ、５
分間この温度を維持し、その後徐々に３５０℃まで昇温
し、この温度で５分間保持した。得られた耐熱性基板
は、共重合ポリイミドの被膜の厚さが１０μｍ、表面粗
度Ｒmaxが０．２μｍ、突起のピッチが２μｍであっ
た。

【００３５】［実施例２］実施例１に記載の例におい
て、シリカ微粉末を平均粒径が０．３μｍのもので、配
合量を２００重量％に変更した他は、同例におけると同
様の手順で被膜を形成した耐熱性基板を得た。得られた
耐熱性基板は、共重合ポリイミドの被膜の厚さが１２μ
ｍ、被膜の表面粗度Ｒmaxが０．３μｍ、突起のピッチ
が２．５μｍであった。

【００３６】［比較例］実施例１に記載の例において、
被膜形成用の溶液にシリカ微粉末を配合しなかった他
は、同例におけると同様の手順で被膜を形成した耐熱性
基板を得た。得られた耐熱性基板は、共重合ポリイミド
の被膜の厚さは１３μｍであり、被膜の表面粗度Ｒmax
が０．０１μｍ、突起のピッチが０．０５μｍであっ
た。。

【００３７】［応用例］実施例１〜実施例２および比較
例に記載の方法で得られた耐熱性基板の被膜の表面に、
まず、スパッタリング法で２００ｎｍ厚さのＡｇ電極層
を下部電極として形成した。さらに、このＡｇ電極層の
上にｐｉｎ接合をもつ厚さ５００ｎｍのアモルファスシ
リコン膜（光電変換層）をＣＶＤ法によって形成した。
最後に、透明電極として１００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッ
タリング法で形成して太陽電池を得た。得られた太陽電
池の光電変換効率を測定した結果、実施例１〜実施例２
の耐熱性基板を使用したものは比較例の基板を使用した
ものに比較して、３５〜５０％高い値を示した。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、次のような特別に有利な効果
を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。 １．本発明に係る耐熱性基板は、ステンレス板の表面に
ポリイミド系樹脂の薄いがピンホールのない被膜を形成
しているので、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などに優
れており、電子材料用の用途に好適である。 ２．本発明に係る耐熱性基板は、ステンレス板の表面に
超極微細な凹凸を形成することを必要とせず、ステンレ
ス板の表面に形成したポリイミド系樹脂の被膜表面に微
細な凹凸を形成するので、これを形成するのにコスト高
となることがなく、安価に製造することができる。 ３．本発明に係る耐熱性基板は、ステンレス板の表面に
微細な凹凸を有するポリイミド系樹脂の被膜を形成して
いるので、太陽電池基板として使用した場合には、入射
した光線を好ましく乱反射させて絶縁基板の表面に封じ
込めることができるので、光電変換効率を向上させるこ
とができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス板の表面にポリイミド系樹脂
   の被膜が形成されてなる耐熱性基板において、ポリイミ
   ド系樹脂の被膜の厚さが５〜５０μｍの範囲にされてな
   り、かつ、この被膜の表面がＪＩＳ Ｂ０６５１に準拠
   して測定した表面粗度Ｒmaxが０．１〜１．０μｍの範
   囲、突起のピッチが０．１〜１０μｍの範囲にされてな
   ることを特徴とする耐熱性基板。
2. 【請求項２】 ポリイミド系樹脂が、平均粒径が０．０
   ５〜５μｍの範囲のシリカ微粉末が５〜５００重量％配
   合されてなるものである、請求項１記載の耐熱性基板。