KR20140033487A - 절연 반사 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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유스케 하타나카
아키오 우에스기
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은 절연성 및 확산 반사율의 어디에나 뛰어난 발광 소자를 제작할 수 있는 절연 반사 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 절연 반사 기판(1)은 알루미늄층(2)과 상기 알루미늄층(2)의 표면에 설치되는 산화알루미늄층(3)을 갖는 절연 반사 기판(1)이고, 상기 산화알루미늄층(3)의 두께가 80㎛ 이상 300㎛ 이하이며, 상기 산화알루미늄층(3)이 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트(4)를 갖고, 상기 대피트(4)의 평균 개구지름이 1㎛ 초과 30㎛ 이하이며, 상기 대피트(4)의 평균 깊이가 80㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층(3)의 두께 미만이고, 상기 대피트(4)의 평균 피트간 거리가 10㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층(3)의 두께 미만이며, 상기 산화알루미늄층(3) 표면의 면적에 대한 상기 대피트(4)의 상기 개구부의 합계 면적의 비율이 10% 이상 40% 이하이고, 상기 대피트(4)가 상기 대피트(4)의 내부 표면에 개구부가 존재하는 소피트(5)를 갖고, 상기 소피트(5)의 평균 개구지름이 5∼1000㎚이다.

Description

절연 반사 기판 및 그 제조 방법{INSULATING REFLECTIVE SUBSTRATE AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 발광 소자에 사용되는 절연 반사 기판에 관한 것으로서, 상세하게는 발광 다이오드(이하, 「LED」라고 한다)에 사용할 수 있는 절연 반사 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 LED는 형광등과 비교하여 전력 사용량이 1/100, 수명이 40배(40000시간)이라고 말해지고 있다. 이러한 전력 절약 또한 장수명이라는 특징이 환경 중시의 흐름 가운데 LED가 채용되는 중요한 요소로 되어 있다.
특히 백색 LED는 연색성이 뛰어나고, 형광등에 비하여 전원 회로가 간편하다는 메리트도 있기 때문에 조명용 광원으로서의 기대가 높아지고 있다.
최근, 조명용 광원으로서 요구되는 발광 효율이 높은 백색 LED(30∼150Lm/W)도 속속 등장하여, 실용시에 있어서의 광의 이용 효율의 점에서는 형광등(20∼110Lm/W)을 역전하고 있다.
이것에 의해, 형광등 대신에 백색 LED의 실용화의 흐름이 단숨에 높아지고, 액정 표시 장치의 백라이트나 조명용 광원으로서 백색 LED가 채용되는 케이스도 증가하고 있다.
이러한 백색 LED에 사용할 수 있는 기판으로서 특허문헌 1에는 「적어도 절연층과, 상기 절연층과 접해서 설치되는 금속층을 갖는 광반사 기판에 있어서, 320㎚ 초과∼700㎚ 파장광의 전 반사율이 50% 이상이고, 또한 300㎚∼320㎚ 파장광의 전 반사율이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 광반사 기판」이 기재되어 있다([청구항 1] [청구항 12]).
국제공개 제 2010/150810호
본 발명자들은 특허문헌 1에 기재된 광반사 기판에 대해서 검토를 행한 결과, 충분한 절연성 및 반사율을 갖고 있지만 알루미늄 기판의 표면 형상에 따라서는 LED의 확산 반사율이 저감하는 경우가 있어 형광등으로서 대용하기 어려운 경우가 있는 것을 알 수 있었다.
그래서, 본 발명은 절연성 및 확산 반사율의 어디에나 뛰어난 발광 소자를 제공할 수 있는 절연 반사 기판 및 그 제조 방법 그리고 절연 반사 기판을 사용한 배선 기판 및 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 절연층으로서 특정한 대피트 및 소피트를 갖는 산화알루미늄층을 사용함으로써 뛰어난 절연성과 확산 반사율을 양립시킬 수 있는 것을 찾아내고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 이하의 (1)∼(8)을 제공한다.
(1) 알루미늄층과 상기 알루미늄층의 표면에 설치되는 산화알루미늄층을 갖는 절연 반사 기판으로서,
상기 산화알루미늄층의 두께는 80㎛ 이상 300㎛ 이하이며,
상기 산화알루미늄층은 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트를 갖고,
상기 대피트의 평균 개구지름은 1㎛ 초과 30㎛ 이하이고,
상기 대피트의 평균 깊이는 80㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층의 두께 미만이고,
상기 대피트의 평균 피트간 거리는 10㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층의 두께 미만이고,
상기 산화알루미늄층의 표면 면적에 대한 상기 대피트의 상기 개구부의 합계 면적의 비율은 10% 이상 40% 이하이고,
상기 대피트는 상기 대피트의 내부 표면에 개구부가 존재하는 소피트를 갖고,
상기 소피트의 평균 개구지름은 5∼1000㎚인 절연 반사 기판.
(2) 상기 산화알루미늄층의 두께와 상기 알루미늄층의 두께의 비율(산화알루미늄층/알루미늄층)은 0.6∼5.0인 상기 (1)에 기재된 절연 반사 기판.
(3) LED 발광 소자의 발광 관측면측에 설치되는 기판인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 절연 반사 기판.
(4) 알루미늄 기판 표면의 깊이 방향의 일부에 양극 산화 처리를 실시함으로써 알루미늄층과 상기 알루미늄층의 표면에 설치되는 산화알루미늄층을 갖는 절연 반사 기판을 얻는 절연 반사 기판의 제조 방법으로서,
상기 알루미늄층은 상기 양극 산화 처리가 실시되지 않은 상기 알루미늄 기판의 잔부이고,
상기 산화알루미늄층은 상기 양극 산화 처리에 의해 상기 알루미늄 기판으로 형성된 양극 산화피막이고,
상기 알루미늄 기판 두께는 80㎛ 이상이고,
상기 알루미늄 기판은 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트를 갖고,
상기 대피트의 평균 개구지름은 1㎛ 초과 30㎛ 이하이고,
상기 대피트의 평균 깊이는 80㎛ 이상 또한 상기 알루미늄 기판의 두께 미만이고,
상기 대피트의 평균 피트간 거리는 10㎛ 이상 또한 상기 알루미늄 기판의 두께 미만이고,
상기 알루미늄 기판 표면의 면적에 대한 상기 대피트의 상기 개구부의 합계 면적의 비율은 10% 이상인 절연 반사 기판의 제조 방법.
(5) 상기 알루미늄 기판의 두께에 대한 상기 알루미늄층 및 상기 산화알루미늄층의 합계 두께의 비율은 90∼100%인 상기 (4)에 기재된 절연 반사 기판의 제조 방법.
(6) 상기 대피트가 알루미늄 기판에 대하여 염산 전해를 실시함으로써 형성되는 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 절연 반사 기판의 제조 방법.
(7) 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 절연 반사 기판과, 상기 절연 반사 기판의 상기 절연층측의 상부에 설치되는 금속 배선층을 갖는 배선 기판.
(8) 상기 (7)에 기재된 배선 기판과, 상기 배선 기판의 상기 금속 배선층측의 상부에 설치되는 청색 LED 발광 소자와, 상기 청색 LED 발광 소자의 적어도 상부에 설치되는 형광 발광체를 구비하는 백색계 LED 발광 소자.
(발명의 효과)
이하에 설명하는 바와 같이, 본 발명에 의하면 절연성 및 확산 반사율의 어디에나 뛰어난 발광 소자를 제공할 수 있는 절연 반사 기판 및 그 제조 방법 그리고 절연 반사 기판을 사용한 배선 기판 및 발광 소자를 제공할 수 있다.
그 때문에, 본 발명의 발광 소자는 형광등의 대용으로서 적합하게 사용할 수 있기 때문에 유용하다.
또한, 본 발명의 절연 반사 기판의 제조 방법은 막두께가 100㎛ 정도의 산화알루미늄층(양극 산화피막)을 3∼4시간 정도로 형성할 수 있기 때문에 매우 유용하다.
도 1은 본 발명의 절연 반사 기판의 적합한 실시형태의 일례를 나타내는 모식적인 부분 단면도이다.
도 2는 대피트의 평균 피트간 거리(L)를 산출하기 위한 모식도이다.
도 3은 알루미늄 기판의 적합한 실시형태의 일례를 나타내는 모식적인 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 절연 반사 기판의 제작에 있어서의 양극 산화 처리에 사용되는 양극 산화 처리 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 백색계 LED 발광 소자의 일 구성예를 나타낸 모식적인 단면도이다.
도 6은 비교예 3의 절연 반사 기판의 제작에 있어서의 전기화학적 조면화 처리에 사용되는 교번 파형 전류 파형도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 비교예 3의 절연 반사 기판의 제작에 있어서의 교류를 사용한 전기화학적 조면화 처리에 있어서의 레이디얼형 셀을 나타내는 개략도이다.
[절연 반사 기판]
이하에, 본 발명의 절연 반사 기판에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명의 절연 반사 기판은 알루미늄층과 상기 알루미늄층의 표면에 설치되는 산화알루미늄층을 갖는 절연 반사 기판이고, 상기 산화알루미늄층의 두께가 80㎛ 이상 300㎛ 이하이며, 상기 산화알루미늄층이 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트를 갖고, 상기 대피트의 평균 개구지름이 1㎛ 초과 30㎛ 이하이고, 상기 대피트의 평균 깊이가 80㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층의 두께 미만이며, 상기 대피트의 평균 피트간 거리가 10㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층의 두께 미만이며, 상기 산화알루미늄층의 표면의 면적에 대한 상기 대피트의 상기 개구부의 합계 면적의 비율이 10% 이상 40% 이하이며, 상기 대피트가 상기 대피트의 내부 표면에 개구부가 존재하는 소피트를 갖고, 상기 소피트의 평균 개구지름이 5∼1000㎚인 절연 반사 기판이다.
이어서, 본 발명의 절연 반사 기판의 전체 구성에 대해서 도 1을 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 절연 반사 기판의 적합한 실시형태의 일례를 나타내는 모식적인 부분 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 절연 반사 기판(1)은 알루미늄층(2)과, 알루미늄층(2)의 표면에 설치되는 산화알루미늄층(3)을 갖는 것이다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이 산화알루미늄층(3)은 소정의 평균 개구지름 등을 만족하는 대피트(4)를 갖고, 산화알루미늄층(3)의 표면 및 대피트(4)의 내부 표면에 개구부가 존재하는 소정의 평균 개구지름을 만족하는 소피트(5)를 갖는 것이다.
이하에, 알루미늄층 및 산화알루미늄층의 각각에 대해서 재료, 치수 등에 대해서 상세하게 설명한다.
[알루미늄층]
본 발명의 절연 반사 기판에 사용되는 알루미늄층은 알루미늄을 주성분으로 하는 금속층이면 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 산화알루미늄층의 형성 결함을 방지하는 관점으로부터 알루미늄 기판 표면의 깊이 방향의 일부에 양극 산화 처리를 실시해서 산화알루미늄층을 형성할 때의 알루미늄 기판의 잔부인 것이 바람직하다.
본 발명의 절연 반사 기판에 있어서는 상기 알루미늄층의 두께는 특별히 한정되지 않지만 0.1∼2.0㎜인 것이 바람직하고, 0.2∼1.0㎜인 것이 보다 바람직하다.
또한, 후술하는 산화알루미늄층의 두께와 상기 알루미늄층의 두께의 비율(산화알루미늄층/알루미늄층)은 본 발명의 절연 반사 기판을 사용한 배선 기판의 내전압(절연성)이 양호해지는 이유로부터 0.6∼5.0인 것이 바람직하고, 절연성 및 열전도율(방열성)의 밸런스가 양호해지는 이유로부터 1.0∼2.0인 것이 보다 바람직하다.
[산화알루미늄층]
본 발명의 절연 반사 기판에 사용되는 산화알루미늄층은 산화알루미늄을 주성분으로 하는 절연층이면 특별히 한정되지 않지만, 상술한 바와 같이 그 형성 결함을 방지하는 관점으로부터 상기 알루미늄 기판 표면의 깊이 방향의 일부에 양극 산화 처리를 실시해서 형성되는 양극 산화피막인 것이 바람직하다.
본 발명의 절연 반사 기판에 있어서는 상기 산화알루미늄층의 두께는 80㎛ 이상 300㎛ 이하이며, 100∼300㎛인 것이 바람직하고, 100∼200㎛인 것이 보다 바람직하다.
상기 산화알루미늄층의 두께가 상기 범위이면 본 발명의 절연 반사 기판을 사용한 배선 기판의 절연성이 양호해지고, 또한 후술하는 본 발명의 절연 반사 기판의 제조 방법의 효과, 즉 3∼4시간 정도의 단시간에 형성할 수 있다는 효과가 현재화하기 때문에 바람직하다.
<대피트>
상기 산화알루미늄층은 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트를 갖는다(도 1의 부호 4 참조).
여기에서, 상기 대피트의 평균 개구지름은 본 발명의 절연 반사 기판을 사용한 발광 소자의 방열성과 반사율의 밸런스의 관점으로부터 1㎛ 초과 30㎛ 이하이고, 2∼20㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 대피트의 평균 깊이는 80㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층의 두께 미만이며, 150㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 대피트의 평균 피트간 거리는 10㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층의 두께 미만이며, 30㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 산화알루미늄층의 표면 면적에 대한 상기 대피트의 상기 개구부의 합계 면적의 비율(이하, 「개구 면적률」이라고도 한다)은 본 발명의 절연 반사 기판을 사용한 발광 소자의 방열성과 반사율의 밸런스의 관점으로부터 10% 이상 40% 이하이며, 10% 이상 30% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화알루미늄층의 표면 면적에는 상기 대피트의 개구부의 면적도 포함하는 것으로 한다.
여기에서, 대피트의 평균 개구지름, 평균 깊이, 평균 피트간 거리 및 개구 면적률의 측정은 모두 전계방사형 주사전자현미경(FE-SEM)을 이용하여 관찰할 수 있다. 또한, 후술하는 본 발명의 절연 반사 기판의 제조 방법에 있어서의 알루미늄 기판에 존재하는 대피트에 대해서도 같다.
구체적으로는 히타치세이사쿠쇼사제의 S-900의 FE-SEM을 이용하여, 이하에 나타내는 방법 및 조건으로 관찰할 수 있다.
(대피트의 평균 개구지름)
상기 산화알루미늄층의 표면을 FE-SEM으로 촬영한 화상의 표시 영역 내에 있어서, 육안으로 판별할 수 있는 대피트가 1개 또는 2개 포함되도록 표시 배율을 조정하고, 그 배율로 FE-SEM 화상을 디지털 데이터로서 캡처하고, 관찰했다.
캡처한 화상에 있어서, 대피트라고 판단할 수 있는 오목부에 대해서 X, Y 방향으로 구멍가장자리부를 특정하고, 각 방향에서의 개구지름을 산출하고, X, Y 방향의 평균값을 대피트의 개구지름으로 했다.
상기와 마찬가지로 해서 대피트의 개구지름을 20개 측정하고, 산술평균함으로써 대피트의 평균 개구지름을 산출했다.
(대피트의 평균 깊이)
절연 반사 기판을 포매(包埋) 수지 중에 포매하고, 연마함으로써 단면을 노출시켰다.
이 단면을 FE-SEM으로 촬영한 화상의 표시 영역 내에 있어서 판별할 수 있는 대피트가 적어도 20개 포함되도록 표시 배율을 조정하고, 그 배율로 FE-SEM 화상을 디지털 데이터로서 캡처, 관찰했다.
캡처한 화상에 있어서, 각 대피트의 개구부(산화알루미늄층의 표면)로부터의 깊이를 측정하고, 산술평균함으로써 대피트의 평균 깊이를 산출했다.
(대피트의 평균 피트간 거리)
상기 산화알루미늄층의 표면을 FE-SEM으로 촬영한 화상의 표시 영역 내에 있어서 판별할 수 있는 대피트가 적어도 20개 포함되도록 표시 배율을 조정하고, 그 배율로 FE-SEM 화상을 디지털 데이터로서 캡처, 관찰했다.
이어서, 하기 식으로 나타내는 바와 같이 촬영한 화상 영역의 면적과 측정한 대피트의 개수로부터 산술적으로 대피트간 피치(L+Da)를 구하고, 그것으로부터 대피트의 평균 개구지름(Da)을 뺌으로써 대피트의 평균 피트간 거리(L)를 구했다.
대피트의 평균 피트간 거리(L)={Sa/(Np×0.866)}0.5-Da
(식 중 Sa는 「화상 영역의 면적」을 나타내고, Np는 「화상 영역의 대피트의 개수」를 나타내고, Da는 「대피트의 평균 개구지름」을 나타낸다)
또한, 상기 식은 구체적으로는 이하와 같이 도출하고 있다.
즉, 대피트가 세밀 충전되어 있다고 가정하면, 도 2에 나타내는 바와 같이 특정 삼각형에는 음영(해치) 부분을 합쳐서 1/2개의 대피트가 포함되게 된다.
또한, 특정 삼각형의 면적(St)은 하기 식으로 나타내어진다.
St=1/2×(L+Da)×{√3×(L+Da)/2}
=√3/4×(L+Da)2
그 때문에, 화상 영역(면적 : Sa) 중에 존재하는 대피트의 개수(Np)는 하기 식으로 나타내어진다.
Np=Sa/(St×2)=Sa/[{√3/4×(L+Da)2}×2]
=Sa×2/√3×(L+Da)-2
그리고, 상기 식을 이하와 같이 변형해 감으로써 대피트의 평균 피트간 거리(L)를 도출할 수 있다.
(L+Da)2=Sa×2/√3/Np
L+Da={Sa×2/√3/Np}0.5
L={Sa×2/√3/Np}0.5－Da
={Sa/(√3/2×Np)}0.5－Da
={Sa/(0.866×Np)}0.5－Da
(개구 면적률)
개구 면적률은 대피트의 평균 피트간 거리를 구한 화상을 사용하고, 하기 식 을 이용하여 산출했다.
(개구 면적률)=(Np×1/4×Da2×π)/Sa×100(%)
(식 중 Np는 「화상 영역의 대피트의 개수」를 나타내고, Da는 「대피트 평균 개구지름」을 나타내고, Sa는 「화상 영역의 면적」을 나타낸다)
<소피트>
상기 대피트는 상기 대피트의 내부 표면에 개구부가 존재하는 소피트를 갖는다(도 1의 부호 5 참조).
여기에서, 상기 소피트의 평균 개구지름은 5∼1000㎚이고, 10∼100㎚인 것이 바람직하며, 20∼50㎚인 것이 보다 바람직하다.
이러한 평균 개구지름의 소피트를 상기 대피트의 내부 표면에 가짐으로써 본 발명의 절연 반사 기판을 사용한 발광 소자의 확산 반사율이 양호해진다. 이것은 기판 평면에 대하여 수직 방향으로 형성되는 구멍의 수가 매우 적어져 입사광이 산란하기 쉬워지기 때문이라고 생각된다.
또한, 본 발명의 절연 반사 기판에 있어서는 상기 소피트는 도 1에 나타내는 바와 같이 대피트(4)의 내부 표면뿐만 아니라, 산화알루미늄층(3)의 표면에 갖고 있어도 된다.
(소피트의 평균 개구지름)
여기에서, 소피트의 평균 개구지름은 대피트와 마찬가지로 전계방사형 주사전자현미경(FE-SEM)을 이용하여 관찰할 수 있다.
구체적으로는, 상기 산화알루미늄층의 표면을 FE-SEM으로 촬영한 화상의 표시 영역 내에 있어서 육안으로 판별할 수 있는 소피트가 1개 또는 2개 포함되도록 표시 배율을 조정하고, 그 배율로 FE-SEM 화상을 디지털 데이터로서 캡처, 화상을 관찰했다.
화상에 있어서, 소피트라고 판단할 수 있는 오목부에 대해서 X, Y 방향으로 구멍가장자리부를 특정하고, 각 방향에서의 개구지름을 산출하고, X, Y 방향의 평균값을 대피트의 개구지름으로 했다.
상기와 마찬가지로 해서 대피트의 개구지름을 50개 측정하고, 산술평균함으로써 소피트의 평균 개구지름을 산출했다.
[절연 반사 기판의 제조 방법]
이하에, 본 발명의 절연 반사 기판의 제조 방법(이하, 간단히 「본 발명의 제조 방법」이라고 한다)에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 제조 방법은 알루미늄 기판 표면의 깊이 방향의 일부에 양극 산화 처리를 실시함으로써 알루미늄층과 상기 알루미늄층의 표면에 설치되는 산화알루미늄층을 갖는 절연 반사 기판을 얻는 절연 반사 기판의 제조 방법이고, 상기 알루미늄층이 상기 양극 산화 처리가 실시되지 않은 상기 알루미늄 기판의 잔부이며, 상기 산화알루미늄층이 상기 양극 산화 처리에 의해 상기 알루미늄 기판으로부터 형성된 양극 산화피막이고, 상기 알루미늄 기판의 두께가 80㎛ 이상이며, 상기 알루미늄 기판이 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트를 갖고, 상기 대피트의 평균 개구지름이 1㎛ 초과 30㎛ 이하이며, 상기 대피트의 평균 깊이가 80㎛ 이상 또한 상기 알루미늄 기판의 두께 미만이며, 상기 대피트의 평균 피트간 거리가 10㎛ 이상 또한 상기 알루미늄 기판의 두께 미만이며, 상기 알루미늄 기판 표면의 면적에 대한 상기 대피트의 상기 개구부의 합계 면적의 비율이 10% 이상인 절연 반사 기판의 제조 방법이다.
이하에, 알루미늄 기판 및 양극 산화 처리 조건 등에 대해서 상세히 설명한다.
[알루미늄 기판]
본 발명의 제조 방법에 사용되는 알루미늄 기판(출발 원료)은 공지의 알루미늄 기판을 사용할 수 있고, 순알루미늄 기판 이외에 알루미늄을 주성분으로 하고 미량의 다른 원소를 포함하는 합금판; 저순도 알루미늄(예를 들면 리사이클 재료)에 고순도 알루미늄을 증착시킨 기판; 규소 웨이퍼, 석영, 유리 등의 표면에 증착, 스퍼터 등의 방법에 의해 고순도 알루미늄을 피복시킨 기판; 알루미늄을 라미네이트한 수지 기판; 등을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 합금판에 포함되어도 좋은 다른 원소로서는 규소, 철, 구리, 망간, 마그네슘, 크롬, 아연, 비스무트, 니켈, 티타늄 등을 들 수 있고, 합금 중의 다른 원소의 함유량은 10질량% 이하인 것이 바람직하다.
이러한 알루미늄 기판은 조성이나 조제 방법(예를 들면, 주조 방법 등) 등에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 특허문헌 1의 [0031]∼[0051] 단락에 기재된 조성, 조제 방법 등을 적당하게 채용할 수 있다.
도 3은 알루미늄 기판의 적합한 실시형태의 일례를 나타내는 모식적인 부분 단면도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 기판(20)은 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트(24)를 갖는다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는 상기 알루미늄 기판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 상술한 본 발명의 절연 반사 기판에 있어서의 산화알루미늄층 및 알루미늄층의 두께와의 관계로부터 적어도 80㎛ 이상이고, 0.1∼2㎜ 정도인 것이 바람직하며, 0.15∼1.5㎜인 것이 보다 바람직하고, 0.2∼1.0㎜인 것이 더욱 바람직하다.
<대피트>
상기 알루미늄 기판은 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트를 갖는다(도 3의 부호 24 참조).
여기에서, 상기 대피트의 평균 개구지름은 후술하는 양극 산화 처리에 사용하는 전해액이 피트의 내부까지 침투하고, 상기 대피트의 내부 표면에 소피트를 형성하는 관점으로부터 1㎛ 초과 30㎛ 이하이고, 2∼20㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 대피트의 평균 깊이는 80㎛ 이상 또한 상기 알루미늄 기판의 두께 미만이며, 150㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 대피트의 평균 피트간 거리는 후술하는 양극 산화 처리에 의해 형성되는 산화알루미늄층의 형성 결함, 즉 상기 대피트간에 알루미늄 기판(알루미늄)이 잔존해버리는 것을 방지하는 관점으로부터 10㎛ 이상 또한 상기 알루미늄 기판의 두께 미만이며, 30㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 알루미늄 기판의 표면 면적에 대한 상기 대피트의 상기 개구부의 합계 면적의 비율(이하, 「개구 면적률」이라고도 한다)은 10% 이상이고, 10% 이상 40% 이하인 것이 바람직하며, 10% 이상 30% 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 알루미늄 기판 표면의 면적에는 상기 대피트의 개구부의 면적도 포함하는 것으로 한다.
<대피트의 형성 방법>
본 발명의 제조 방법에 있어서는 상기 대피트의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 알루미늄 기판에 대하여 직류 전류를 사용한 염산 전해를 실시함으로써 형성할 수 있다.
(아닐 처리)
상기 염산 전해의 전처리로서 알루미늄 기판에 아닐 처리를 실시해서 결정화시키는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 아닐 처리는 특별히 한정되지 않지만 알루미늄 기판을 120∼600℃의 온도에서 소성하는 처리가 적합하게 예시된다.
또한, 상기 아닐 처리의 처리 시간은 소성 온도에 따라 다르기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 5분∼50시간 정도가 바람직하다.
(염산 전해)
상기 염산 전해의 처리 조건은 특별히 한정되지 않지만, 전해액에 있어서의 염산의 농도는 0.2∼30g/L인 것이 바람직하다.
또한, 전해액의 액온은 5∼50℃인 것이 바람직하다.
또한, 전류 밀도는 0.05∼20A/dm2인 것이 바람직하다.
[양극 산화 처리(산화알루미늄층 및 소피트의 형성 방법)]
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 알루미늄 기판 표면의 깊이 방향의 일부에 양극 산화 처리를 실시함으로써 알루미늄층과 그 표면에 설치되는 산화알루미늄층을 갖는 절연 반사 기판을 얻을 수 있다.
여기에서, 깊이 방향의 일부란 깊이 방향의 전부에 양극 산화 처리를 실시하는 형태를 제외하는 의미이고, 양극 산화 처리가 실시되지 않은 부분(알루미늄 기판의 잔부)은 상술한 본 발명의 절연 반사 기판에 있어서의 알루미늄층을 구성하는 것이다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 양극 산화 처리는 예를 들면 평판 인쇄판용 지지체의 제조 등에서 행하여지고 있는 종래 공지의 방법으로 실시할 수 있다.
구체적으로는, 양극 산화 처리에 사용되는 전해액으로서는 황산, 인산, 크롬산, 옥살산, 술파민산, 벤젠술폰산, 아미드술폰산, 말론산, 시트르산, 타르타르산, 붕산 등이나, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등의 알칼리 금속/알칼리토류 금속의 수산화물 등을 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다.
이때, 적어도 알루미늄 기판, 전극, 수돗물, 지하수 등에 통상 포함되는 성분이 전해액 중에 포함되어 있어도 상관없다. 또한, 제 2, 제 3 성분이 첨가되어 있어도 상관없다. 여기에서 말하는 제 2, 제 3 성분으로서는, 예를 들면 Na, K, Mg, Li, Ca, Ti, Al, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn 등의 금속 이온; 암모늄 이온 등의 양이온; 질산 이온, 탄산 이온, 염화물 이온, 인산 이온, 불화물 이온, 아황산 이온, 티타늄산 이온, 규산 이온, 붕산 이온 등의 음이온을 들 수 있고, 이것들은 0∼10000ppm 정도의 농도로 포함되어 있어도 된다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는 상기 양극 산화 처리의 조건은 사용되는 전해액에 따라 다양하게 변화하므로 일률적으로 결정될 수 없지만, 일반적으로는 전해액 농도 1∼80질량%, 액온 5∼70℃, 전류 밀도 0.5∼60A/dm2, 전압 1∼600V, 전해 시간 15초∼20시간인 것이 적당하고, 원하는 양극 산화피막량(산화알루미늄층의 두께)이 되도록 조정된다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는 상기 양극 산화 처리는 일본 특허공개 소 54-81133호, 일본 특허공개 소 57-47894호, 일본 특허공개 소 57-51289호, 일본 특허공개 소 57-51290호, 일본 특허공개 소 57-54300호, 일본 특허공개 소 57-136596호, 일본 특허공개 소 58-107498호, 일본 특허공개 소 60-200256호, 일본 특허공개 소 62-136596호, 일본 특허공개 소 63-176494호, 일본 특허공개 평 4-176897호, 일본 특허공개 평 4-280997호, 일본 특허공개 평 6-207299호, 일본 특허공개 평 5-24377호, 일본 특허공개 평 5-32083호, 일본 특허공개 평 5-125597호, 일본 특허공개 평 5-195291호의 각 공보 등에 기재되어 있는 방법을 사용할 수도 있다.
특히, 일본 특허공개 소 54-12853호 공보 및 일본 특허공개 소 48-45303호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 전해액으로서 황산 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 전해액 중의 황산 농도는 10∼300g/L인 것이 바람직하고, 또한 알루미늄 이온 농도는 1∼25g/L인 것이 바람직하며, 2∼10g/L인 것이 보다 바람직하다. 이러한 전해액은, 예를 들면 황산 농도가 50∼200g/L인 희류산에 황산알루미늄 등을 첨가함으로써 조제할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 양극 산화 처리에 있어서 황산을 함유하는 전해액 중에서 양극 산화 처리를 행할 경우에는 상기 알루미늄 기판과 대극(對極) 사이에 직류를 인가해도 되고, 교류를 인가해도 된다.
상기 알루미늄 기판에 직류를 인가할 경우, 전류 밀도는 1∼60A/dm2인 것이 바람직하고, 5∼40A/dm2인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는 상기 양극 산화 처리를 연속적으로 실시할 경우에는 상기 알루미늄 기판의 일부에 전류가 집중해서 소위 「버닝」이 발생하지 않도록 양극 산화 처리의 개시 당초는 5∼10A/dm2의 저전류 밀도로 전류를 흘리고, 양극 산화 처리가 진행함에 따라 30∼50A/dm2 또는 그 이상으로 전류 밀도를 증가시키는 것이 바람직하다. 연속적으로 양극 산화 처리를 행할 경우에는 상기 알루미늄 기판에 전해액을 통해서 급전하는 액급전 방식에 의해 행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는 상기 양극 산화 처리에 사용되는 전해 장치로서는 일본 특허공개 소 48-26638호, 일본 특허공개 소 47-18739호, 일본 특허공고 소 58-24517호의 각 공보 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 도 4에 나타내는 장치가 적합하게 사용된다.
도 4는 알루미늄 기판의 표면을 양극 산화 처리하는 장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 양극 산화 처리 장치(410)에 있어서 알루미늄 기판(416)은 도 4 중 화살표로 나타내는 바와 같이 반송된다. 전해액(418)이 저류된 급전조(412)에서 알루미늄 기판(416)은 급전 전극(420)에 의해 (+)로 하전(荷電)된다. 그리고, 알루미늄 기판(416)은 급전조(412)에 있어서 롤러(422)에 의해 상방으로 반송되고, 닙 롤러(424)에 의해 하방으로 방향 변환된 후, 전해액(426)이 저류된 전해 처리조(414)를 향해서 반송되고, 롤러(428)에 의해 수평 방향으로 방향 전환된다. 계속하여, 알루미늄 기판(416)은 전해 전극(430)에 의해 (-)로 하전됨으로써 그 표면에 양극 산화피막이 형성되고, 전해 처리조(414)를 나온 알루미늄 기판(416)은 후공정으로 반송된다. 상기 양극 산화 처리 장치(410)에 있어서 롤러(422), 닙 롤러(424) 및 롤러(428)에 의해 방향 전환 수단이 구성되고, 알루미늄 기판(416)은 급전조(412)와 전해 처리조(414)의 조 사이부에 있어서 상기 롤러(422, 424, 428)에 의해 산형 및 역U자형으로 반송된다. 급전 전극(420)과 전해 전극(430)은 직류전원(434)에 접속되어 있다.
또한, 도 4의 양극 산화 처리 장치(410)의 특징은 급전조(412)와 전해 처리조(414)를 1매의 조벽(432)으로 칸막이하고, 알루미늄 기판(416)을 조 사이부에 있어서 산형 및 역U자형으로 반송한 것에 있다. 이것에 의해, 조 사이부에 있어서의 알루미늄 기판(416)의 길이를 최단으로 할 수 있다. 따라서, 양극 산화 처리 장치(410)의 전체 길이를 짧게 할 수 있으므로 설비비를 저감할 수 있다. 또한, 알루미늄 기판(416)을 산형 및 역U자형으로 반송함으로써 각 조(412 및 414)의 조벽(432)에 알루미늄 기판(416)을 통과시키기 위한 개구부를 형성할 필요가 없어진다. 따라서, 각 조(412 및 414) 내의 액면 높이를 필요 레벨로 유지하는데 필요한 송액량을 억제할 수 있으므로 가동비를 저감할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 양극 산화 처리는 어떤 1개의 처리 조건으로 단독 처리되어도 좋지만, 양극 산화피막의 장소에 따른 형상, 또는 깊이 방향에 있어서의 형상 등과 같이 형상을 제어하고 싶은 경우에는 2개 이상의 조건이 다른 양극 산화 처리를 순차적으로 조합하여 처리해도 좋다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는 상기 양극 산화 처리는 형성되는 양극 산화피막(절연성)을 갖는 본 발명의 발광 소자의 전 반사율이 향상되는 이유로부터, 예를 들면 일본 특허 제 3,714,507호, 일본 특허공개 2002-285382호 공보, 일본 특허공개 2006-124827호 공보, 일본 특허공개 2007-231339호 공보, 일본 특허공개 2007-231405 공보, 일본 특허공개 2007-231340호 공보, 일본 특허공개 2007-238988호 공보 등에 기재되어 있는 방법에 의해 벌집 형상으로 배열한 소피트를 형성하는 양극 산화 처리가 바람직하다.
이들 처리는 각 특허 및 공보의 처리 조건에서 기재되어 있는 처리가 바람직하다.
이러한 양극 산화 처리를 상기 알루미늄 기판 표면의 깊이 방향의 일부에 실시함으로써 알루미늄층과 그 표면에 설치되는 산화알루미늄층을 갖는 절연 반사 기판을 제조할 수 있다.
여기에서, 상술한 바와 같이 상기 알루미늄층은 상기 양극 산화 처리가 실시되지 않은 상기 알루미늄 기판의 잔부이고, 상기 산화알루미늄층은 상기 양극 산화 처리에 의해 상기 알루미늄 기판으로부터 형성된 양극 산화피막이다.
또한, 상기 양극 산화 처리를 실시함으로써 상기 알루미늄 기판이 갖는 상기 대피트는 상술한 본 발명의 절연 반사 기판에 있어서의 산화알루미늄층이 갖는 대피트를 구성하고, 또한 상기 대피트의 내부 표면에는 상술한 본 발명의 절연 반사 기판에 있어서의 산화알루미늄층(대피트)이 갖는 소피트가 형성되게 된다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 알루미늄 기판의 두께에 대한 상기 알루미늄층 및 상기 산화알루미늄층의 합계의 두께의 비율(이하, 「유지율」이라고도 한다)을 90∼100%로 할 수 있다.
이것은, 대피트를 갖고 있지 않은 알루미늄 기판을 사용했을 경우 막두께가 100㎛ 정도의 산화알루미늄층을 형성하기 위해서는 장시간(1000분 정도 이상)의 처리를 요하지만, 이렇게 장시간의 양극 산화 처리를 실시하면 초기 단계에서 형성한 양극 산화피막이 용해되어버리는 등의 이유에 의해 알루미늄층과 산화알루미늄층의 전체의 두께를 유지할 수 없는 경우가 있기 때문에 매우 뛰어난 효과라고 말할 수 있다.
[실링 처리]
본 발명의 절연 반사 기판의 제조 방법에 있어서는 상기 산화알루미늄층(양극 산화피막)이 다공질일 경우, 본 발명의 발광 소자의 방열성의 관점으로부터 피막 중에 존재하는 소피트를 봉하는 실링 처리를 행해도 된다.
실링 처리는 비등수 처리, 열수 처리, 증기 처리, 규산 소다 처리, 아질산염 처리, 아세트산 암모늄 처리 등 공지의 방법에 따라서 행할 수 있다. 예를 들면, 일본 특허공고 소 56-12518호 공보, 일본 특허공개 평 4-4194호 공보, 일본 특허공개 평 5-202496호 공보, 일본 특허공개 평 5-179482호 공보 등에 기재되어 있는 장치 및 방법으로 실링 처리를 행해도 된다.
[수세 처리]
또한, 본 발명의 절연 반사 기판의 제조 방법에 있어서는 상술한 각 처리의 공정 종료 후에는 수세를 행하는 것이 바람직하다. 수세에는 순수, 우물물, 수돗물 등을 사용할 수 있다. 처리액의 다음 공정으로의 반입을 방지하기 위해서 닙 장치를 사용해도 된다.
[기타 처리]
또한, 본 발명의 절연 반사 기판의 제조 방법에 있어서는 필요에 따라서 절연 반사 기판의 표면에 다양한 처리를 실시할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 발광 소자의 백색성(산란성)을 높이기 위해서 산화티타늄 등의 백색성 절연성 재료로 이루어지는 무기 절연층, 백색 레지스트 등의 유기 절연층을 형성해도 된다.
또한, 상기 백색 이외에도 예를 들면 전착 처리에 의해 산화알루미늄으로 이루어지는 절연층에 원하는 색을 착색할 수 있다. 구체적으로는, 「양극 산화」 금속 표면 기술 협회편. 금속 표면 기술 강좌B(1969 PP.195∼207), 「신알루마이트 이론」 카로스 출판(1997 PP.95∼96) 등에 기재되어 있는 유색 염색성의 이온종, 구체적으로는 Co 이온, Fe 이온, Au 이온, Pb 이온, Ag 이온, Se 이온, Sn 이온, Ni 이온, Cu 이온, Bi 이온, Mo 이온, Sb 이온, Cd 이온, As 이온 등을 전해액에 혼입하고, 전해 처리함으로써 착색을 실시할 수 있다.
또한, 마찬가지로 산화알루미늄층으로 이루어지는 절연층에 절연성 및 고반사성을 더욱 향상시키기 위해서, 예를 들면 일본 특허공개 평 6-35174호 공보의 단락 [0016]∼[0035]에 기재되어 있는 졸겔법에 의한 층을 설치할 수도 있다.
여기에서, 졸겔법이란 일반적으로 금속 알콕시드로 이루어지는 졸을 가수분해·중축합 반응에 의해 유동성을 상실한 겔로 하고, 이 겔을 가열해서 산화물층(세라믹층)을 형성하는 방법이다.
또한, 상기 금속 알콕시드는 특별히 한정되지 않지만 두께가 균일성이 좋은 층을 형성시키는 관점으로부터 Al(O-R)n, Ba(O-R)n, B(O-R)n, Bi(O-R)n, Ca(O-R)n, Fe(O-R)n, Ga(O-R)n, Ge(O-R)n, Hf(O-R)n, In(O-R)n, K(O-R)n, La(O-R)n, Li(O-R)n, Mg(O-R)n, Mo(O-R)n, Na(O-R)n, Nb(O-R)n, Pb(O-R)n, Po(O-R)n, Po(O-R)n, P(O-R)n, Sb(O-R)n, Si(O-R)n, Sn(O-R)n, Sr(O-R)n, Ta(O-R)n, Ti(O-R)n, V(O-R)n, W(O-R)n, Y(O-R)n, Zn(O-R)n, Zr(O-R)n 등을 들 수 있다(문장 중 R은 치환기를 가져도 좋은 쇄상, 분지상, 및 환상의 탄화수소기, n은 임의의 자연수를 나타낸다).
그 중에서도, 절연층과의 반응성이 뛰어나고, 졸겔층 형성성이 우수한 Si(O-R)n계가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 졸겔층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 층의 두께를 제어하는 관점으로부터 졸액을 도포해서 가열하는 방법이 바람직하다.
또한, 졸액의 농도로서는 0.1∼90질량%가 바람직하고, 1∼80질량%가 보다 바람직하며, 5∼70질량%가 특히 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서 졸겔층을 형성할 때에는 그 두께는 고반사율, 절연성의 관점으로부터 0.01㎛∼20㎛가 바람직하고, 0.05㎛∼15㎛가 보다 바람직하며, 0.1㎛∼10㎛가 특히 바람직하다. 또한, 층을 두껍게 하기 위해서 반복해 거듭 도포해도 좋다.
[배선 기판]
이하에, 본 발명의 배선 기판에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명의 배선 기판은 상술한 본 발명의 절연 반사 기판과, 상기 절연 반사 기판의 상기 산화알루미늄층측의 상부에 설치되는 금속 배선층을 갖는 배선 기판이다.
상기 금속 배선층의 재료는 전기를 통하게 하는 소재이면 특별히 한정되지 않고, 그 구체예로서는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni) 등을 들 수 있고, 이것들을 1종 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
이것들 중 전기 저항이 낮은 이유에서 Cu를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, Cu에 의한 배선층의 표층에는 와이어 본딩의 용이성을 향상시키는 관점으로부터 Au층이나 Ni/Au층을 설치해도 된다.
본 발명의 배선 기판에 있어서는 상기 금속 배선층의 두께는 도통 신뢰성 및 패키지의 컴팩트성의 관점으로부터 0.5∼1000㎛가 바람직하고, 1∼500㎛가 보다 바람직하며, 5∼250㎛가 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 배선 기판에 있어서는 상기 금속 배선층은 배선 밀착성이 우수한 이유로부터 본 발명의 절연 반사 기판에 있어서의 상기 산화알루미늄층의 상기 대피트의 상부에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는 상기 금속 배선층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 필요에 따라서 마스크층을 설치한 후에, 예를 들면 전해 도금 처리, 무전해 도금 처리, 치환 도금 처리 등의 다양한 도금 처리; 스퍼터링 처리; 증착 처리; 등을 실시하는 방법을 들 수 있다.
[백색계 LED 발광 소자]
이하에, 본 발명의 발광 소자에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명의 발광 소자는 상술한 본 발명의 배선 기판과, 상기 배선 기판의 상기 금속 배선층측의 상부에 설치되는 청색 LED 발광 소자와, 상기 청색 LED 발광 소자의 적어도 상부에 설치되는 형광 발광체를 구비하는 백색계 LED 발광 소자이다.
또한, 상술한 본 발명의 배선 기판은 사용되는 발광 소자의 형상이나 LED의 종류 등에 한정은 없고, 여러 가지 용도에 사용할 수 있다.
이어서, 본 발명의 백색계 LED 발광 소자의 구성에 대해서 도 5를 사용하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 발광 소자의 적합한 실시형태의 일례를 나타내는 모식적인 단면도이다. 또한, 도 5에 있어서는 스케일의 형편상 소피트(도 1의 부호 5 참조)의 표시를 생략하고 있다.
여기에서, 도 5에 나타내는 발광 소자(10)는 청색 LED(8)가 YAG계의 형광 입자(11)를 혼입한 투명 수지(12)에 의해 몰드되어 있고, YAG계의 형광 입자(11)에 의해 여기된 광과 청색 LED(8)의 잔광에 의하여 백색계 광이 발광되는 것이고, 청색 LED(8)가 외부 접속용 전극을 겸한 금속 배선층(6)을 갖는 본 발명의 배선 기판(7)에 와이어 본딩되어 있다.
여기에서, 도 5에 나타내는 청색 LED는 기판 상에 GaAlN, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlN, InN, AlInGaP, InGaN, GaN, AlInGaN 등의 반도체를 발광층으로서 형성시킨 것이 사용된다.
반도체의 구조로서는 MIS 접합, PIN 접합이나 PN 접합을 갖는 호모 구조, 헤테로 구조 또는 더블 헤테로 구조의 것을 들 수 있다. 반도체층의 재료나 그 혼정도에 따라 발광 파장을 자외광에서부터 적외광까지 여러 가지 선택할 수 있다.
또한, 도 5에 나타내는 투명 수지의 재질은 열경화성 수지가 바람직하다.
상기 열경화성 수지로서는 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 아크릴레이트 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 특히 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지가 바람직하다.
또한, 투명 수지는 청색 LED를 보호하기 위해서 경질인 것이 바람직하다.
또한, 투명 수지는 내열성, 내후성, 내광성이 우수한 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 투명 수지는 소정의 기능을 갖게 하기 위해서 필러, 확산제, 안료, 형광 물질, 반사성 물질, 자외선 흡수제, 산화방지제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 혼합할 수도 있다.
또한, 도 5에 나타내는 형광 입자는 청색 LED로부터의 광을 흡수해 다른 파장의 광으로 변환하는 것이면 좋다.
형광 입자로서는 구체적으로는, 예를 들면 Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 활성화되는 질화물계 형광체, 산질화물계 형광체, 사이알론계 형광체, β사이알론계 형광체; Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 전이금속계의 원소에 의해 주로 활성화되는 알칼리토류 할로겐 인회석 형광체, 알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리토류 규산염 형광체, 알칼리토류 황화물 형광체, 알칼리토류 티오갈레이트 형광체, 알칼리토류 질화규소 형광체, 게르마늄산염 형광체; Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 활성화되는 희토류 알루민산염 형광체, 희토류 규산염 형광체; Eu 등의 란타노이드계 원소로 주로 활성화되는 유기 착체; 등을 들 수 있고, 이것들을 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
한편, 본 발명의 배선 기판은 자외∼청색 LED와 그것을 흡수해 가시광 영역에서 형광을 발하는 형광 발광체를 사용한 형광체 혼색형 백색계 LED 발광 소자의 배선 기판으로서 사용할 수도 있다.
이들 형광 발광체가 청색 LED로부터의 청색광을 흡수해서 형광(황색계 형광)을 발생시키고, 이 형광과 청색 LED의 잔광에 의하여 발광 소자로부터 백색계 광이 발광된다.
상술한 방식은 청색 LED 광원 칩과 황색 형광체 1종을 조합시킨 소위 「유사 백색 발광형」이지만, 이 이외에도 예를 들면 자외∼근자외 LED 광원 칩과 적색/녹색/청색 형광체 등을 수종 조합시킨 「자외∼근자외 광원형」, 및 적색/녹색/청색 3광원으로 백색 발광시키는 「RGB 광원형」 등의 공지의 발광 방법을 사용하는 발광 유닛의 발광 소자의 기판에 본 발명의 배선 기판을 사용할 수 있다.
본 발명의 배선 기판에 LED 소자를 실장하는 방법은 가열에 의한 실장을 수반하지만, 땜납 리플로를 포함한 열압착, 및 플립 칩에 의한 실장 방법에서는 균일하고 또한 확실한 실장을 실시하는 관점으로부터 최고 도달 온도는 220∼350℃가 바람직하고, 240∼320℃가 보다 바람직하며, 260∼300℃가 특히 바람직하다.
이들 최고 도달 온도를 유지하는 시간으로서는 상기 관점으로부터 2초∼10분이 바람직하고, 5초∼5분이 보다 바람직하며, 10초∼3분이 특히 바람직하다.
또한, 금속 기판과 양극 산화피막의 열팽창률 차에 기인해서 양극 산화피막 내에 발생하는 크랙을 억제하는 관점으로부터 상기 최고 도달 온도에 도달하기 전에 원하는 일정 온도에서 5초∼10분, 보다 바람직하게는 10초∼5분, 특히 바람직하게는 20초∼3분의 열처리를 실시하는 방법을 취할 수도 있다. 원하는 일정 온도로서는 80∼200℃인 것이 바람직하고, 100∼180℃가 보다 바람직하며, 120∼160℃가 특히 바람직하다.
또한, 와이어 본딩에서의 실장시의 온도로서는 확실한 실장을 실시하는 관점으로부터 80∼300℃가 바람직하고, 90∼250℃가 보다 바람직하며, 100∼200℃가 특히 바람직하다. 가열 시간으로서는 2초∼10분이 바람직하고, 5초∼5분이 보다 바람직하며, 10초∼3분이 특히 바람직하다.
실시예
이하에 실시예를 나타내서 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이것들에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
<알루미늄 기판의 제작>
Si: 0.06질량%, Fe: 0.30질량%, Cu: 0.005질량%, Mn: 0.001질량%, Mg: 0.001질량%, Zn: 0.001질량%, Ti: 0.03질량%를 함유하고, 잔부는 Al과 불가피 불순물의 알루미늄 합금을 이용하여 용탕을 조제하고, 용탕 처리 및 여과를 행한 후에 두께 500㎜, 폭 1200㎜의 주괴를 DC 주조법으로 제작했다.
이어서, 표면을 평균 10㎜의 두께로 면삭기에 의해 깎아낸 후, 550℃에서 약 5시간 균열 유지하고, 온도 400℃로 내려갔을 때 열간 압연기를 이용하여 두께 2.7㎜의 압연판으로 했다.
또한, 연속 소둔기를 이용하여 열처리를 500℃, 유지 시간 없음으로 행한 후, 250℃ 이상에서 냉간 압연을 행하고, 두께 0.24㎜로 완성하여 JIS 1050재의 알루미늄 기판을 얻었다.
이 알루미늄 기판을 폭 1030㎜로 재단하고, 300℃에서 1시간 가열한 후, 이하에 나타내는 각 처리를 실시했다.
<대피트의 형성 처리>
상기 알루미늄 기판에 대하여 직류 전압을 이용하여 전기화학적인 조면화 처리를 실시하고, 상기 알루미늄 기판의 표면에 대피트를 형성시켰다.
구체적으로는, 염산 4.5g/L 수용액, 액온 60℃의 전해액을 사용하고, 대극에 카본 전극을 사용하고, 전류 밀도가 정전류 처리 3.8A/dm2이 되는 조건으로 10분간 처리했다.
그 후에 스프레이에 의한 수세를 행했다.
<소피트의 형성 처리(양극 산화 처리)>
대피트를 형성한 알루미늄 기판에 대하여 70g/L의 황산 전해액을 사용하여 20℃, 15V의 전압 조건으로 정전압 양극 산화 처리를 실시하여 상기 대피트가 형성되어 있는 깊이까지의 알루미늄을 모두 양극 산화피막으로 변화시킴으로써 양극 산화피막의 표면(대피트의 내부 표면을 포함한다)에 소피트를 갖는 절연 반사 기판을 제작했다.
여기에서, 양극 산화피막으로 모두 변화할 때까지의 판단은 양극 산화 처리시의 전류 밀도로부터 판단하고, 구체적으로는 전해 직후의 전류 밀도가 서서히 저하하고, 일정값이 된 때가 상기 전체 변화점이라고 판단했다. 또한, 상기 변화점에 도달한 소요(처리) 시간은 하기 제 1 표와 같았다.
<형상 해석>
제작한 절연 반사 기판의 형상(산화알루미늄층의 두께, 알루미늄층의 두께, 대피트의 형상, 소피트의 형상)을 표면 및 파단면 방향으로부터 FE-SEM(S-900, 히타치세이사쿠사쇼제)을 이용하고, 대피트는 500∼100배의 배율에 의해, 소피트는 1만∼10만배의 배율에 의해 관찰했다. 그 결과를 하기 제 1 표에 나타낸다.
또한, 각 층의 두께의 비율(산화알루미늄층/알루미늄층), 및 유지율[(산화알루미늄층의 두께+알루미늄층의 두께)/알루미늄 기판의 두께]을 산출했다. 그 결과를 하기 제 1 표에 나타낸다.
또한, 하기 제 1 표(그 2) 중 대피트의 개구 면적률이란 산화알루미늄층의 표면의 면적에 대한 대피트의 개구부의 합계 면적의 비율을 말한다.
(실시예 2)
대피트의 형성 처리에 있어서, 전해액의 액온을 30℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 처리를 실시하여 절연 반사 기판을 제작했다.
(실시예 3)
대피트의 형성 처리에 있어서, 처리 시간을 20분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 처리를 실시하여 절연 반사 기판을 제작했다.
(실시예 4)
소피트의 형성 처리에 있어서, 양극 산화 처리의 전압을 25V로 하고, 처리 온도를 15℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 처리를 실시하여 절연 반사 기판을 제작했다.
(실시예 5)
대피트의 형성 처리 후, 소피트의 형성 처리 전에 알루미늄 기판을 60℃의 가성소다(1% 수용액)에 침지하고, 10g/㎡ 용해시키는 알칼리 에칭 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 처리를 실시하여 절연 반사 기판을 제작했다.
(비교예 1)
대피트의 형성 처리를 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 처리를 실시하여 절연 반사 기판을 제작했다.
(비교예 2)
대피트의 형성 처리를 실시하지 않고, 실시예 1에서 형성시킨 양극 산화피막의 막두께(120㎛)와 같은 막두께가 될 때까지 소피트의 형성 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 처리를 실시하여 절연 반사 기판을 제작했다.
(비교예 3)
대피트의 형성 처리를 이하에 나타내는 조건으로 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 처리를 실시하여 절연 반사 기판을 제작했다.
구체적으로는, 상기 알루미늄 기판에 대하여 60Hz의 교류 전압을 이용하여 연속적으로 전기화학적인 조면화 처리를 행했다. 이때의 전해액은 염산 7.5g/L 수용액(알루미늄 이온을 5g/L 포함한다), 온도 35℃이었다. 교류 전원 파형은 도 6에 나타낸 파형이고, 전류값이 제로로부터 피크에 도달할 때까지의 시간(TP)이 0.8msec, duty비 1:1, 사다리꼴의 직사각형파 교류를 이용하여, 카본 전극을 대극으로 해서 전기화학적 조면화 처리를 행했다. 보조 애노드에는 페라이트를 사용했다. 전해조는 도 7에 나타내는 것을 사용했다. 전류 밀도는 전류의 피크값으로 25A/dm2, 전기량은 알루미늄판이 양극시의 전기량의 총 합계로 300C/dm2이었다. 그 후에, 스프레이에 의한 수세를 행했다.
(비교예 4)
소피트의 형성 처리를 이하에 나타내는 조건으로 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 처리를 실시하여 절연 반사 기판을 제작했다.
구체적으로는, 붕산 암모늄 수용액(10%)을 전해액으로 하고, 욕 온도를 90℃로 설정한 상태에서 목적으로 하는 알루미늄 기판을 양극으로 해서 양극 산화 처리를 실시했다.
또한, 전해시에는 욕을 교반하면서, 전압이 100V에 도달할 때까지 정전류 밀도(1mA/㎠)로 처리하고, 100V에 도달한 후에는 100V를 유지하는 정전압 처리로 변경하여 30분간 처리를 행했다.
<내전압(절연성)>
제작한 절연 반사 기판에 대해서 JIS C2110 규격의 방법에 따라서 절연파괴전압(kV)을 계측했다. 결과를 제 1 표에 나타낸다.
<열전도율(방열성)>
얻어진 절연 기판에 대해서 알박리코사제 TC-9000/레이저 플래시형 열확산율 측정 장치를 사용하여 t1/2법에 따라 열전도율을 계측했다. 결과를 제 1 표에 나타낸다.
열전도율이 10W/mK 정도 이상이면 방열성이 우수하다고 평가할 수 있다.
<반사율>
제작한 절연 반사 기판에 대해서 X-rite사제 SP-64형 적분구 광도계를 이용하여, 400∼700㎚의 전 반사율(SPIN 모드의 전 평균) 및 확산 반사율(SPEX 모드의 전 평균)을 측정했다. 결과를 제 1 표에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
제 1 표에 나타내는 결과로부터 산화알루미늄층이 대피트를 갖지 않는 절연 반사 기판은 산화알루미늄층의 두께가 얇은 경우에는 내전압이 낮고, 절연성이 뒤떨어지며, 확산 반사율도 낮아지는 것을 알 수 있었다(비교예 1). 또한, 산화알루미늄층의 두께가 실시예와 같은 정도이어도 방열성이 뒤떨어지고, 확산 반사율이 낮아지는 것을 알 수 있었다(비교예 2). 한편, 산화알루미늄층이 대피트를 갖는 경우이어도 대피트의 평균 개구지름이 크고, 평균 깊이가 얕을 경우에는 반사율(특히, 확산 반사율)이 낮아지는 것을 알 수 있고(비교예 3), 마찬가지로 소피트를 갖지 않는 경우에도 반사율(특히, 확산 반사율)이 낮아지는 것을 알 수 있었다(비교예 4).
이에 대하여, 산화알루미늄층에 소정의 대피트 및 소피트를 갖는 절연 반사 기판은 내전압이 높고, 모두 절연성이 양호하며, 또한 반사율(특히, 확산 반사율)이 높아 이 기판을 사용한 발광 소자는 모두 형광등의 대용으로서 유용한 것을 알 수 있었다(실시예 1∼5).
또한, 실시예 1∼5 중 산화알루미늄층의 두께와 알루미늄층의 두께의 비율(산화알루미늄층/알루미늄층)이 0.6∼5.0의 범위에 있는 실시예 1∼4가 절연성이 뛰어난 것을 알 수 있었다.
특히 실시예 1과 비교예 2의 대비로부터, 실시예 1은 확산 반사율이 우수할 뿐만 아니라, 같은 막두께의 산화알루미늄층을 형성시킬 경우에 있어서는 미리 대피트를 형성한 알루미늄 기판을 사용함으로써 양극 산화 처리의 소요 시간이 대폭 단축되는 것을 알 수 있었다.
1 : 절연 반사 기판 2 : 알루미늄층
3 : 산화알루미늄층 4 : 대피트
5 : 소피트 6 : 금속 배선층
7 : 배선 기판 8 : 청색 LED
9 : 와이어 10 : 발광 소자
11 : 형광 입자 12 : 투명 수지
20 : 알루미늄 기판 24 : 대피트
31 : 알루미늄박 32 : 레이디얼 드럼 롤러
33a, 33b : 주극 34 : 전해 처리액
35 : 전해액 공급구 36 : 슬릿
37 : 전해액 통로 38 : 보조 양극
39a, 19b : 사이리스터 40 : 교류 전원
41 : 주전해조 42 : 보조 양극조
410 : 양극 산화 처리 장치 412 : 급전조
414 : 전해 처리조 416 : 알루미늄 기판
418, 426 : 전해액 420 : 급전 전극
422, 428 : 롤러 424 : 닙 롤러
430 : 전해 전극 432 : 조벽
434 : 직류 전원

Claims (8)

  1. 알루미늄층과 상기 알루미늄층의 표면에 설치되는 산화알루미늄층을 갖는 절연 반사 기판으로서,
    상기 산화알루미늄층의 두께는 80㎛ 이상 300㎛ 이하이고,
    상기 산화알루미늄층은 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트를 갖고,
    상기 대피트의 평균 개구지름은 1㎛ 초과 30㎛ 이하이고,
    상기 대피트의 평균 깊이는 80㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층의 두께 미만이고,
    상기 대피트의 평균 피트간 거리는 10㎛ 이상 또한 상기 산화알루미늄층의 두께 미만이고,
    상기 산화알루미늄층의 표면의 면적에 대한 상기 대피트의 상기 개구부의 합계 면적의 비율은 10% 이상 40% 이하이고,
    상기 대피트는 상기 대피트의 내부 표면에 개구부가 존재하는 소피트를 갖고,
    상기 소피트의 평균 개구지름은 5∼1000㎚인 것을 특징으로 하는 절연 반사 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화알루미늄층의 두께와 상기 알루미늄층의 두께의 비율(산화알루미늄층/알루미늄층)은 0.6∼5.0인 것을 특징으로 하는 절연 반사 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    LED 발광 소자의 발광 관측면측에 설치되는 기판인 것을 특징으로 하는 절연 반사 기판.
  4. 알루미늄 기판의 표면 깊이 방향의 일부에 양극 산화 처리를 실시함으로써 알루미늄층과 상기 알루미늄층의 표면에 설치되는 산화알루미늄층을 갖는 절연 반사 기판을 얻는 절연 반사 기판의 제조 방법으로서,
    상기 알루미늄층은 상기 양극 산화 처리가 실시되지 않은 상기 알루미늄 기판의 잔부이고,
    상기 산화알루미늄층은 상기 양극 산화 처리에 의해 상기 알루미늄 기판으로 형성된 양극 산화피막이고,
    상기 알루미늄 기판의 두께는 80㎛ 이상이고,
    상기 알루미늄 기판은 그 표면에 개구부가 존재하는 대피트를 갖고,
    상기 대피트의 평균 개구지름은 1㎛ 초과 30㎛ 이하이고,
    상기 대피트의 평균 깊이는 80㎛ 이상 또한 상기 알루미늄 기판의 두께 미만이고,
    상기 대피트의 평균 피트간 거리는 10㎛ 이상 또한 상기 알루미늄 기판의 두께 미만이고,
    상기 알루미늄 기판의 표면의 면적에 대한 상기 대피트의 상기 개구부의 합계 면적의 비율은 10% 이상인 것을 특징으로 하는 절연 반사 기판의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 알루미늄 기판의 두께에 대한 상기 알루미늄층 및 상기 산화알루미늄층의 합계의 두께의 비율은 90∼100%인 것을 특징으로 하는 절연 반사 기판의 제조 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 대피트는 알루미늄 기판에 대하여 염산 전해를 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 반사 기판의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 절연 반사 기판과, 상기 절연 반사 기판의 상기 절연층측의 상부에 설치되는 금속 배선층을 갖는 것을 특징으로 하는 배선 기판.
  8. 제 7 항에 기재된 배선 기판과, 상기 배선 기판의 상기 금속 배선층측의 상부에 설치되는 청색 LED 발광 소자와, 상기 청색 LED 발광 소자의 적어도 상부에 설치되는 형광 발광체를 구비하는 것을 특징으로 하는 백색계 LED 발광 소자.
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