JP6726486B2 - 反射基板の製造方法及び反射基板 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば以下の[1]〜[8]に関する。
[2]前記球状の無機粒子の70%以上(個数基準)が、粒子径が20〜60μmの範囲にある粒子である前記[1]に記載の反射基板の製造方法。
[3]前記球状の無機粒子が、スプレードライ法により得られた球状の造粒粉末である前記[1]又は[2]に記載の反射基板の製造方法。
[4]前記球状の無機粒子が、ZrO2、SiO2、Al2O3及びAlNから選択される少なくとも1種を含む粒子である前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の反射基板の製造方法。
[5]前記ベース基板における反射層形成領域の材質が、アルミニウム、チタニウム又はステンレス鋼である前記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の反射基板の製造方法。
[6]前記反射層の膜厚が、1μm以上の範囲にある前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の反射基板の製造方法。
[7]ベース基板と、球状の無機粒子を用いた粉末噴射コーティング法により、前記ベース基板上の少なくとも一部の領域に形成された反射層と、を有する反射基板。
[8]LED素子搭載用基板である、前記[7]に記載の反射基板。
本明細書において、近紫外領域とは、波長360nm以上400nm以下の範囲をいい、可視光領域とは、波長400nmを超えて740nm以下の範囲をいう。
本発明の反射基板の製造方法は、球状の無機粒子を用いて、粉末噴射コーティング法により、ベース基板上の少なくとも一部の領域に反射層を形成する工程を有する。
本発明では、ベース基板上に反射層を形成するために、球状の無機粒子が用いられる。本発明で用いられる球状の無機粒子は、波長360nm以上400nm以下の範囲のうち少なくとも一部の範囲において、反射層が形成されるベース基板の反射率よりも高い反射率を有することが好ましい。
また、1種の無機粒子を用いてもよく、2種以上の無機粒子を用いてもよい。
ベース基板における反射層形成領域の材質としては、例えば、アルミニウム、チタニウム、ステンレス鋼(例:JIS規格に規定される、SUS430、SUS304、SUS316)等の金属(合金を包含する)が挙げられる。また、ベース基板としては、例えば、アルミニウム基板、チタニウム基板、ステンレス鋼基板等の金属製基板;エポキシ樹脂基板等の合成樹脂製基板;合成樹脂製基板の表面にアルミニウム層、チタニウム層、ステンレス鋼層等の金属層が形成された積層基板;アルミニウム、チタニウム、鉄を主成分とする合金基板と積層基板;これらの基板上にガラス膜などの保護層が形成された基板が挙げられる。ベース基板として金属製基板を用いた場合、ベース基板の裏面からの放熱性が高くなり、例えばLED素子をベース基板上に搭載した場合、発光時におけるベース基板の温度分布を均等化することができる。このため、LED光のばらつきを抑制することができる点で好ましい。
ベース基板は特に限定されないが、形状としては、例えば、平板状が挙げられる。また、ベース基板の厚さは通常0.5〜2mm程度である。
本発明では、ベース基板上の少なくとも一部の領域に反射層を形成する成膜法として、粉末噴射コーティング法が用いられる。本発明において「粉末噴射コーティング法」とは、原料粉末を搬送ガス中に分散させて粉末ガス化し、粉末ガスを対象基板に向けて噴射することにより粉末ガス中の前記粉末を対象基板に衝突及び堆積させて、前記粉末を構成する材料からなる膜を対象基板上に形成する方法を意味する。なお、粉末ガスとは、気体中に浮遊するガラス粉末とその気体との混合物のことをいう。
成膜室内の圧力は、好ましくは10〜1000Pa、より好ましくは10〜400Pa、さらに好ましくは20〜200Paである。圧力が前記範囲にあると、得られる膜が緻密になりすぎないため、近紫外領域の光の反射率が高い基板を得るうえで好ましい。
形成される反射層の膜厚は、通常1μm以上、好ましくは10〜1000μm、より好ましくは100〜300μmである。形成される反射層の膜厚が前記範囲の下限値以上であれば、近紫外領域において高い反射率を得ることができる傾向にあり、また、成膜の制御の観点から好ましい。
本発明の反射基板は、ベース基板と、球状の無機粒子を用いた粉末噴射コーティング法により、前記ベース基板上の少なくとも一部の領域に形成された反射層とを有する。
以下、本発明の反射基板をLED素子搭載用基板として用いる一例を説明する。具体的には、LED装置を製造する方法について説明する。LED装置は、例えば、反射層及び回路パターンが形成されたLED素子搭載用基板(以下「基板Z」ともいう)の反射層上にLED素子を搭載する工程、前記基板Zに搭載されたLED素子と前記基板Zの回路パターンとを導通させる工程、透光性の封止材を用いてLED素子を封止する工程を経て、製造することができる。
ベース基板がアルミニウム基板等の金属製基板である場合には、ベース基板上に絶縁層を兼ねた反射層を形成し、この反射層上に金属箔を積層し、この金属箔にエッチング処理を施すことにより回路パターンを形成することができる。金属箔としては、例えば、銅箔が挙げられる。その他、公知の手段により回路パターンを形成することができる。
LED素子は、透光性樹脂及び蛍光体を含む封止材を用いて樹脂封止される。上記LED装置は、近紫外領域の光の反射率が高い基板を有することから、上述したように、封止材中の蛍光体量を減らすことができる。このため、蛍光体の励起光が他の蛍光体に吸収されたりすることなく取り出されるため、LED装置からの光の出射効率が高くなる。
[調製例1]
球状のZrO2造粒粒子の調製方法を説明する。
水酸化ジルコニウム粉末にかえて水酸化アルミニウム粉末を用いたこと以外は調製例1に準じて、Al2O3の造粒粒子を得る。得られたAl2O3の造粒粒子について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、球状(顆粒状)であることを確認した。SEMの写真から任意の粒子の粒子径を測定し算出した結果、球状(顆粒状)のAl2O3の造粒粒子の粒子径は、5μm以上の粒子のうち約81%(個数基準)が20〜60μmの範囲にあり、メディアン径(D50)は46.8μmであった。また、上述の20〜60μmの範囲の粒子径の円形度はいずれも0.9以上であった。このようにして得られたAl2O3の造粒粒子の粉末をAl2O3造粒粉と呼ぶ。
水酸化ジルコニウム粉末にかえてアルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末を用いて、スプレードライ法により調製例1に準じて球状造粒物を得た後、還元剤が存在する窒素雰囲気において1200〜1800℃の温度で熱処理と還元窒化処理を行うことによってAlNの造粒粒子を得る。得られたAlNの造粒粒子について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、球状(顆粒状)であることを確認した。SEMの写真から任意の粒子の粒子径を測定し算出した結果、球状(顆粒状)のAlNの造粒粒子の粒子径は、5μm以上の粒子のうち約83%(個数基準)が20〜60μmの範囲にあり、メディアン径(D50)は40.5μmであった。また、上述の20〜60μmの範囲の粒子径の円形度はいずれも0.9以上であった。このようにして得られたAlNの造粒粒子の粉末をAlN造粒粉と呼ぶ。
次に、比較例としてZrO2の焼結粉砕粒子の調製法を説明する。
まず、ZrO2微粉末原料に対して、金型プレスにより成形圧力500〜700kgf/cm2でプレスを行い粉末成形体を造る。これを1200〜1900℃で2時間焼成して高密度の焼結体とする。そして、この焼結体を粉砕機にて粉砕した後に、分級することによって、ZrO2粉砕粒子が得られる。
ZrO2微粉末原料にかえてAl2O3微粉末原料を用いたこと以外は比較調製例1に準じて、Al2O3粉砕粒子を得る。得られたAl2O3粉砕粒子について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、球状ではなく角ばった形状であることを確認した。また、上記と同様にしてメディアン径(D50)を求めた。その結果、D50は0.6μmであった。このようにして得られたAl2O3粉砕粒子の粉末をAl2O3粉砕粉と呼ぶ。
ZrO2微粉末原料にかえてAlN微粉末原料を用いたこと以外は比較調製例1に準じて、AlN粉砕粒子を得る。得られたAlN粉砕粒子について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、球状ではなく角ばった形状であることを確認した。また、上記と同様にしてメディアン径(D50)を求めた。その結果、D50は0.5μmであった。このようにして得られたAlN粉砕粒子の粉末をAlN粉砕粉と呼ぶ。
以下の実施例及び比較例で得られた反射基板について、分光測色計「CM−2600d」(コニカミノルタ(株)製)で反射率を、波長360〜740nmにわたって10nm間隔で測定した。得られた測定値について後述する数値範囲における平均値を計算し平均反射率とした。
はじめに反射基板を構成するベース基板として、LED用で一般的に使用されているアルミニウム基板を用いた例を、図5(a)〜(c)を用いて詳細に説明する。
アルミニウム基板上に、原料粉末として調製例1で得られた球状のZrO2造粒粉を用い、GD法により成膜を行った。ロータリーポンプにて成膜室であるチャンバー内の圧力を60Paに調整した。搬送ガスとして窒素ガスを用い、搬送ガスの流量を1L/分とし、窒素ガスボンベより混合部へガス導入部であるガス配管を通じて窒素ガスを導入して、混合部にてZrO2造粒粉を窒素ガスに分散させた粉末ガスを発生させた。粉末ガスは粉末ガス導入部である粉末ガス搬送管を通ってノズルに搬送され、ノズルの開口からアルミニウム基板に向けてZrO2造粒粉を噴射した。ノズル幅10mm、ノズルスリット幅0.8mmの矩形開口を持つノズルを採用した。成膜時のノズルの走査方法としては、アルミニウム基板/ノズル間距離を20mmとし、スキャン速度を10mm/秒とし、スキャンを計10サイクル行った。以上の工程は常温で行った。以上のようにして、膜厚が約100μmの反射層をアルミニウム基板上に形成し、実施例反射基板A11を得た。反射層の膜厚は、以下の実施例及び比較例でも同様であるが、接触式膜厚計により確認した。
原料粉末として調製例2〜3で得られたAl2O3造粒粉又はAlN造粒粉を用いたこと以外は反射層の形成と同様に行った。これにより、膜厚が約100μmの反射層をアルミニウム基板上に形成し、Al2O3造粒粉を用いた実施例反射基板A21とAlN造粒粉を用いた実施例反射基板A31をそれぞれ得た。
原料粉末として比較調製例1〜3で得られたZrO2粉砕粉、Al2O3粉砕粉又はAlN粉砕粉を用いた。それ以外は実施例反射基板A11と同様に行った。これにより、膜厚が約10〜20μmの反射層をアルミニウム基板上に形成し、比較用反射基板A12、A22、A32をそれぞれ得た。ここで、非球状の粉砕粉を用いた場合は厚膜化が困難であったため、反射層の膜厚は約10〜20μmとした。
次に、反射基板を構成するベース基板として、チタニウム基板を用いた例を、図6(a)〜(c)を用いて詳細に説明する。
ベース基板をチタニウム基板とし、実施例及び比較例Aと同様に、ZrO2、Al2O3、AlNの造粒粉を用いて膜厚が約100μmの反射層をチタニウム基板上にそれぞれ形成し、実施例反射基板B11、B21、B31をそれぞれ得た。
次に、反射基板を形成するベース基板として、SUS基板を用いた例を、図7(a)〜(c)を用いて詳細に説明する。
ベース基板をSUS基板とし、実施例及び比較例Aと同様に、ZrO2、Al2O3、AlNの造粒粉を用いて膜厚が約100μmの反射層をSUS基板上にそれぞれ形成し、実施例反射基板C11、C21、C31をそれぞれ得た。
Claims (5)
- 球状の無機粒子を用いて、粉末噴射コーティング法により、ベース基板上の少なくとも一部の領域に反射層を形成する工程を有し、
前記球状の無機粒子の70%以上(個数基準)が、粒子径が20〜60μmの範囲にある粒子である、
反射基板の製造方法。 - 前記球状の無機粒子が、スプレードライ法により得られた球状の造粒粉末である請求項1に記載の反射基板の製造方法。
- 前記球状の無機粒子が、ZrO2、SiO2、Al2O3及びAlNから選択される少なくとも1種を含む粒子である請求項1又は2に記載の反射基板の製造方法。
- 前記ベース基板における反射層形成領域の材質が、アルミニウム、チタニウム又はステンレス鋼である請求項1〜3のいずれか1項に記載の反射基板の製造方法。
- 前記反射層の膜厚が、1μm以上の範囲にある請求項1〜4のいずれか1項に記載の反射基板の製造方法。
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