KR20110120247A - 절연성 광 반사 기판 - Google Patents

Abstract

(과제) 절연성 및 발광 효율의 어느 것도 우수한 발광 소자를 제공할 수 있는 절연성 광 반사 기판 그리고 그 제조 방법 및 그것을 사용한 발광 소자의 제공.
(해결 수단) 기판과, 상기 기판의 표면에 형성되는 양극 산화 피막을 갖고,
상기 기판이, 두께 10 ㎛ 이상의 알루미늄 합금층을 표면에 갖고,
상기 알루미늄 합금층이, 알루미늄 순도가 99.9 질량％ 이상이고, Si 및 Fe 의 합계의 함유량이 0.005 질량％ 이하이고, 또한 Al, Si, Fe, Ga 및 Zn 이외의 불가피 불순물의 함유량이 0.01 질량％ 이하이고,
상기 양극 산화 피막이, 상기 양극 산화 피막의 표면으로부터 두께 방향으로 마이크로포어를 갖고,
상기 마이크로포어의 깊이에 대한 상기 마이크로포어의 중심선 길이의 비율 (길이/깊이) 이, 1.0 ∼ 1.2 인 절연성 광 반사 기판.

Description

절연성 광 반사 기판{INSULATED LIGHT-REFLECTIVE SUBSTRATE}

본 발명은, 발광 소자에 사용되는 광 반사 기판, 보다 구체적으로는, 발광 다이오드 (이하, LED 라고 한다) 발광 소자에 사용되는 절연성 광 반사 기판에 관한 것이다.

일반적으로, LED 는, 형광등과 비교하여, 전력 사용량이 1/100, 수명이 40 배 (40000 시간) 라고 한다. 이와 같은 전력 절약 또한 장수명이라는 특징이, 환경 중시의 흐름 속에서 LED 가 채용되는 중요한 요소로 되어 있다.

특히 백색 LED 는, 연색성이 우수하고, 형광등에 비해 전원 회로가 간편하다는 장점도 있기 때문에, 조명용 광원으로서의 기대가 높아지고 있다.

최근, 조명용 광원으로서 요구되는 발광 효율이 높은 백색 LED (30 ∼ 150 Lm/W) 도 잇달아 등장하여, 실용시에 있어서의 광의 이용 효율 면에서는, 형광등 (20 ∼ 110 Lm/W) 을 역전하고 있다.

이로써, 형광등을 대신하여 백색 LED 의 실용화의 흐름이 단번에 높아져, 액정 표시 장치의 백라이트나 조명용 광원으로서 백색 LED 가 채용되는 경우도 증가하고 있다.

그런데, 고휘도화를 달성하기 위해서 LED 칩에 전류를 대량으로 흐르게 하면, 발열량이 증대되어 파장 변환용 형광체 담지 수지 재료의 시간 경과적 열화를 촉진시키고, 그 결과, 장수명이라는 특징이 희생이 된다는 문제점이 지적되고 있다.

실제, 종래의 LED 에 있어서는, 장시간 구동시키거나 발광 휘도를 높이기 위해서 고전류 구동시키거나 하면, LED 칩이 현저하게 발열되어 고온 상태로 되어, 열 열화된다는 문제가 발생하고 있다.

이와 같은 문제를 해소하기 위해서, 알루미늄 기판의 표면을 양극 산화 피막으로 피복한 절연 기판이 제안되어 있고 (예를 들어, 특허문헌 1 및 2 를 참조), 양극 산화 피막이 절연성을 가짐과 함께, 알루미늄 기판이 높은 열전도성을 갖기 때문에, 양호한 방열성이 얻어질 것이 기대되고 있다.

일본 공개실용신안공보 소55-154564호 일본 공개특허공보 2007-251176호

그러나, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 절연 기판에서는, 알루미늄 기판의 순도나 양극 산화 피막 중에 존재하는 마이크로포어의 형상에 따라서는, LED 의 발광 효율이 저하되는 경우가 있는 것이 명백해져, 우수한 절연성을 유지하면서 높은 발광 효율을 달성하는 것이 곤란하다는 것을 알 수 있었다.

그래서, 본 발명은, 절연성 및 발광 효율의 어느 것도 우수한 발광 소자를 제공할 수 있는 절연성 광 반사 기판 그리고 그 제조 방법 및 그것을 사용한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 특정 조성의 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 합금층을 표면에 소정 두께로 갖는 기판과, 직관 형상의 마이크로포어를 갖는 양극 산화 피막을 갖는 기판을 사용함으로써, 발광 소자의 우수한 절연성과 발광 효율을 양립할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 이하의 (1) ∼ (16) 을 제공한다.

(1) 기판과, 상기 기판의 표면에 형성되는 양극 산화 피막을 갖고,

상기 기판이, 두께 10 ㎛ 이상의 알루미늄 합금층을 표면에 갖고,

상기 알루미늄 합금층이, 알루미늄 순도가 99.9 질량％ 이상이고, Si 및 Fe 의 합계의 함유량이 0.005 질량％ 이하이고, 또한 Al, Si, Fe, Ga 및 Zn 이외의 불가피 불순물의 함유량이 0.01 질량％ 이하이고,

상기 양극 산화 피막이, 상기 양극 산화 피막의 표면으로부터 두께 방향으로 마이크로포어를 갖고,

상기 마이크로포어의 깊이에 대한 상기 마이크로포어의 중심선 길이의 비율 (길이/깊이) 이, 1.0 ∼ 1.2 인 절연성 광 반사 기판.

(2) Ga 의 함유량이, 5 ∼ 25 ppm 인 상기 (1) 에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(3) Zn 의 함유량이, 5 ∼ 20 ppm 인 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(4) 상기 절연성 광 반사 기판의 가시광 영역의 전체 반사율이, 70 ％ 이상인 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(5) 상기 절연성 광 반사 기판의 300 ∼ 320 ㎚ 의 파장광의 전체 반사율이, 70 ％ 이상인 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(6) 상기 절연성 광 반사 기판이, 발광 소자의 발광원을 형성하는 오목부를 갖는 상기 (1) ∼ (5) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(7) 상기 절연성 광 반사 기판의 표면이, 평균 파장 0.01 ∼ 100 ㎛ 의 요철을 갖는 상기 (1) ∼ (6) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(8) 원자간력 현미경을 사용하여, 상기 절연성 광 반사 기판의 표면의 50 ㎛ × 50 ㎛ 의 범위를 512 × 512 점 측정하여 얻어지는 3 차원 데이터로부터 근사 3 점법에 의해 구해지는 실면적 (S_x) 과, 기하학적 측정 면적 (S₀) 으로부터, 하기 식 (I) 에 의해 구해지는 표면적차 (ΔS) 가, 1 ∼ 50 ％ 인 상기 (1) ∼ (7) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판.

ΔS = ［(S_x-S₀)/S₀] × 100 (％) (I)

(9) 상기 양극 산화 피막이, 적어도 2 개의 상이한 조건에서 양극 산화 처리를 실시하여 얻어지고,

상기 양극 산화 피막이, 상기 양극 산화 피막의 표면으로부터 상기 알루미늄 합금층과 상기 양극 산화 피막의 계면까지의 깊이 방향으로 적어도 2 개의 상이한 양극 산화 처리층을 갖고,

적어도 1 개의 상기 양극 산화 처리층의 수직 방향의 깊이 (L) 가, 하기 식 (a) ∼ (c) 로 나타내는 상기 (1) ∼ (8) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판.

L = 1/2 × m × λ × n_avp/n_{avp +1} 식 (a)

n_avp = n_Al2O3 × (1-D_p) ＋ n_air × D_p 식 (b)

n_{avp +1} = n_Al2O3 × (1-D_{p +1}) ＋ n_air × D_{p +1} 식 (c)

(식 중, m 은 1 이상의 정수를 나타내고, λ 는 반사 목적의 광의 파장을 나타내고, n_avp 는 양극 산화 피막의 표면측에 위치하는 양극 산화 처리층 (p) 의 굴절률을 나타내고, n_{avp +1} 은 양극 산화 처리층 (p) 의 하층에 위치하여, 양극 산화 처리층 (p) 과 접하는 양극 산화 처리층 (p＋1) 의 굴절률을 나타내고, n_Al2O3 은 산화 알류미늄의 굴절률을 나타내고, n_air 은 공기의 굴절률 = 1 을 나타내고, D_p 는 양극 산화 처리층 (p) 이 갖는 마이크로포어의 공극률을 나타내고, D_{p +1} 은 양극 산화 처리층 (p＋1) 이 갖는 마이크로포어의 공극률을 나타낸다)

(10) 상기 양극 산화 피막이, 서로 공극률이 상이한 2 층 또는 3 층의 양극 산화 처리층을 갖고, 상기 식 (a) ∼ (c) 로 나타내는 깊이 (L) 의 양극 산화 처리층을 1 층 또는 2 층 갖는 상기 (9) 에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(11) 상기 양극 산화 피막이, 서로 마이크로포어의 개구 직경이 상이한 2 층 또는 3 층의 양극 산화 처리층을 갖는 상기 (9) 또는 (10) 에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(12) 상기 절연성 광 반사 기판이, 발광 소자의 발광을 발광 관측면측에 반사하는 광 반사 기판인 상기 (1) ∼ (11) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(13) 상기 양극 산화 피막의 표면에, 금속 도체에 의한 배선층을 갖고 발광 소자 실장용으로 사용되는 상기 (1) ∼ (12) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판.

(14) 상기 (1) ∼ (12) 중 어느 한 항에 기재된 절연성 광 반사 기판을 얻는 절연성 광 반사 기판의 제조 방법으로서,

알루미늄 순도가 99.9 질량％ 이상이고, Si 및 Fe 의 합계의 함유량이 0.005 질량％ 이하이고, 또한 Al, Si, Fe, Ga 및 Zn 이외의 불가피 불순물의 함유량이 0.01 질량％ 이하인 알루미늄 합금층을 표면에 갖는 기판을 제조하는 기판 제조 공정과,

상기 기판의 표면에 조면화 처리를 실시하는 조면화 처리 공정과,

상기 조면화 처리를 실시한 상기 기판 표면에 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막을 형성하는 양극 산화 처리 공정을 갖는 절연성 광 반사 기판의 제조 방법.

(15) 상기 (13) 에 기재된 절연성 광 반사 기판을 얻는 절연성 광 반사 기판의 제조 방법으로서,

상기 양극 산화 처리 공정 후에, 추가로 상기 양극 산화 피막 상에 금속 잉크를 잉크젯 인쇄법에 의해 공급하여 금속 동체로 이루어지는 배선층을 형성하는 배선층 형성 공정을 갖는 상기 (14) 에 기재된 절연성 광 반사 기판의 제조 방법.

(16) 상기 (13) 에 기재된 절연성 광 반사 기판과, 상기 절연성 광 반사 기판의 상기 배선층의 상층에 형성되는 청색 LED 발광 소자와, 상기 청색 LED 발광 소자의 둘레 및/또는 상부에 형성되는 형광 발광체를 구비하는 백색계 LED 발광 소자.

이하에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 절연성 및 발광 효율의 어느 것도 우수한 발광 소자를 제공할 수 있는 절연성 광 반사 기판 그리고 그 제조 방법 및 그것을 사용한 발광 소자를 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 특정 조성의 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 합금층을 표층 (적어도 표면으로부터 10 ㎛ 의 깊이) 에만 존재시키면 되기 때문에, 기판의 베이스 재료 (이하, 「심재」라고도 한다) 로서 저순도 알루미늄 합금, 강판 등을 사용함으로써 보다 저비용으로 절연성 광 반사 기판을 제공할 수 있기 때문에, 매우 유용하다.

도 1 은 본 발명의 절연성 광 반사 기판의 제조의 일례에 있어서의 전기 화학적 조면화 처리에 사용되는 교번 파형 전류 파형도의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 본 발명의 절연성 광 반사 기판의 제조의 일례에 있어서의 교류를 이용한 전기 화학적 조면화 처리에 사용되는 래디얼형 셀의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 절연성 광 반사 기판의 제조의 일례에 있어서의 양극 산화 처리에 사용되는 양극 산화 처리 장치의 개략도이다.
도 4 는 형광체 혼색형 백색계 발광 장치의 일 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 5(A), 도 5(B) 는, 본 발명의 절연성 광 반사 기판을 사용한 백색계 발광 장치를 설명하는 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 절연성 광 반사 기판의 일 실시형태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 절연성 광 반사 기판의 제조에 있어서의 기계적 조면화 처리에 사용되는 브러시그레이닝 공정의 개념을 나타내는 개략도이다.

이하에, 본 발명의 절연성 광 반사 기판에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 후술하는 특정한 조성의 알루미늄 합금층을 표면에 갖는 기판과, 상기 기판의 표면에 형성되는 양극 산화 피막을 갖는다.

여기서, 상기 기판은, 두께 10 ㎛ 이상의 상기 알루미늄 합금층을 표면에 갖는 기판이면 특별히 한정되지 않고, 상기 알루미늄 합금층만으로 이루어지는 기판이어도 되고, 다른 기재의 표면에 상기 알루미늄 합금층이 형성된 기판이어도 된다.

또, 상기 양극 산화 피막은, 상기 알루미늄 합금층과는 별도로 제조한 것을 상기 알루미늄 합금층과 접착시켜도 되는데, 상기 알루미늄 합금층의 표면으로부터 깊이 방향의 일부에 양극 산화 처리를 실시함으로써, 알루미늄 합금층 상에 일체적으로 생성되는 양극 산화 피막인 것이 바람직하다.

1. ＜알루미늄 합금층의 조성＞

본 발명의 절연성 광 반사 기판을 구성하는 알루미늄 합금층에 있어서의 알루미늄 (Al) 순도는, 99.9 질량％ 이상이고, 99.99 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 99.991 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

또, 상기 알루미늄 합금층에 있어서의 불순물로서의 규소 (Si) 와 철 (Fe) 의 함유량의 합계는, 0.005 질량％ 이하이다. 여기서, Si 및 Fe 는, 알루미늄 중에서 금속간 화합물이나 석출물을 용이하게 형성하는 원소로서, 금속간 화합물이나 석출물의 입자 형상 물질이 양극 산화 피막 중에 존재하면, 전압 부하시에 그 입자를 기점으로 하여 절연이 파괴된다. 따라서, 이들의 합계를 보다 저레벨로 유지하면 절연성 (내전압) 이 높은 절연성 광 반사 기판이 얻어진다. 검토 결과, Si 와 Fe 의 함유량의 합계량이 0.005 질량％ 이하이면, 얻어지는 절연성 광 반사 기판의 절연성이 높고, 0.005 질량％ 를 초과하면 내전압이 900 V 이상, 바람직하게는 1 kV 이상을 유지할 수 없는 것이 판명되었다. 따라서, Si 와 Fe 의 함유량의 합계는, 0.005 질량％ 이하이고, 0.001 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0005 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 알루미늄 합금층에 있어서의 불순물로서, 주조시에 회피할 수 없는 불가피 불순물도 광 반사율이나 절연성에 악영향을 미친다. 불가피 불순물의 합계량이 0.01 질량％ 이하이면, 광 반사율 및 절연성이 높다. 따라서, Al, Si, Fe, 갈륨 (Ga) 및 아연 (Zn) 이외의 불가피 불순물의 합계량은, 0.01 질량％ 이하이다.

한편, 상기 알루미늄 합금층에 함유될 가능성이 있는 Si 및 Fe 이외의 불가피 불순물로서는, 구리 (Cu), 망간 (Mn), 마그네슘 (Mg), 크롬 (Cr), 비스무트 (Bi), 니켈 (Ni), 티탄 (Ti) 등이 있다.

또, 미량 성분에 대해 검토를 더한 결과, Ga 및 Zn 을 적당량 가짐으로써, 광 반사성을 향상시킬 수 있는 것을 알아내었다. 구체적으로는, Ga 에 대해서는 5 ∼ 25 ppm 을 의도적으로 첨가하는 것이 바람직하다. Zn 에 대해서는 5 ∼ 20 ppm 의 범위에서 의도적으로 첨가하는 것이 바람직하다. 이들도 첨가량을 늘리면 내전압에 악영향을 미치기 때문에 각 성분의 상한이 한정된다.

본 명세서에서는, 상기 고순도의 알루미늄을 함유한 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 총칭하여 「특정한 조성의 알루미늄 합금」이라고 기재한다.

2. ＜알루미늄 합금층을 갖는 기판＞

본 발명의 절연성 광 반사 기판을 구성하는 기판은, 두께 10 ㎛ 이상의 상기 알루미늄 합금층을 표면에 갖는 기판이면 특별히 한정되지 않고, 상기 알루미늄 합금층만으로 이루어지는 단독 기판이어도 되고, 필요한 경우에는 강판 등의 금속판, 유리판, 세라믹판, 수지제판 등의 다른 기재의 표면에 상기 알루미늄 합금층이 형성된 적층 기판이어도 된다.

단독 기판인 경우에는, 기판의 두께는 0.1 ㎜ ∼ 5 ㎜ 정도인 것이 바람직하다.

또, 기판의 형상은 평탄한 판 형상이어도 되고, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 (110) 를 실장하기 위한 오목부 (3) 를 갖는 것이어도 된다.

여기서, 상기 오목부는, 상측을 향함에 따라 외측으로 확대되도록 경사져 있는 것이 좋다. 이로써 오목부의 저부에 실장된, 발광 소자로부터 측방에 방사된 광을 효율적으로 상방에 반사시킬 수 있다.

또, 단독 기판인 경우는, 기판의 표면에 형성되는 양극 산화 피막은, 기판의 일방의 주면 (표면) 에 형성되어 있어도 되고, 일방의 주면과 거기에 평행한 주면 (이면) 에 형성되어 있어도 된다. 경우에 따라서는 다른 4 개의 단면을 포함하는 6 면 모두에 형성되어 있어도 된다.

한편, 적층 기판인 경우에는, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 가요성이 있고, 내열성이 높은 강판이나 금속판 (10) 과의 적층판인 것이 바람직하다.

적층판의 판 두께는, 0.1 ㎜ ∼ 5 ㎜ 정도인 것이 바람직하고, 이 중 알루미늄 합금층의 두께는, 10 ㎛ 이상이고, 10 ㎛ ∼ 200 ㎛ 인 것이 바람직하고, 20 ㎛ ∼ 100 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 알루미늄 합금층은 적층한 판의 편면에만 있어도 되고, 양면에 있어도 된다.

여기서, 강판과 적층시키는 경우에는, 알루미늄 합금층과 강판의 밀착성이 우수한 용융 도금법에 의해 적층시킨 용융 알루미늄 도금 강판의 양태가 바람직하다. 강판으로서는 SUS (스테인리스 강판) 를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 금속판과 적층시키는 경우에는, 금속판으로서는, 구체적으로는, 예를 들어, 알루미늄판, 알루미늄 합금판, 동판, 니켈판, 티탄판 등을 바람직하게 들 수 있고, 특히 알루미늄판, 알루미늄 합금판, 니켈판과의 적층이 바람직하다. 알루미늄판, 알루미늄 합금판이면, 본 발명의 특정한 조성의 알루미늄 합금층과의 화학적, 물리적 특성이 가깝기 때문에 적층판으로서 바람직하다. 또, 알루미늄판, 알루미늄 합금판에 대한 적층은, 납재를 사용하여 적층시킨 알루미늄 클래드재를 사용하는 것이 바람직하다.

(1) 용융 알루미늄 도금 강판의 제조 방법

용융 알루미늄 도금 강판의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.

먼저, 압연한 스테인리스 강판을 준비하고, 표면의 산화 피막을 제거한다. 산화 피막의 제거에는 무산소 상태로 유지한 환원 소둔로 내에서의 환원 제거법이나, 산세 처리에 의해 화학적으로 제거하는 방법 등을 이용할 수 있다.

이어서, 산화 피막을 제거한 후, 즉시 알루미늄 도금 욕조에 침지되어, 표면에 상기 특정한 조성의 알루미늄 합금층을 형성시킨다. 도금층의 두께는 용융 알루미늄의 점도, 강판 표면의 성상 등에 따라 변화하지만, 가스 분사에 의해 막 두께의 평준화를 도모하는 방법을 이용할 수도 있다.

그 후, 냉각을 실시하여 도금 강판이 된다. 도금 막 두께 (알루미늄 합금층) 는, 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 정도까지 임의로 제어할 수 있다.

(2) 알루미늄 클래드재의 제조 방법

알루미늄 클래드재의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.

먼저, 피재용 알루미늄 합금과 납재용 알루미늄 합금을 각각 공지된 방법으로, 주조, 면삭, 균질화 열처리 (이하 「균열 처리」라고 칭함) 하여, 피재용 주괴와 납재용 주괴를 제조한다. 여기서, 피재용 알루미늄 합금은 상기 특정한 조성의 알루미늄 합금층과 동일한 조성으로 한다. 이들을 각각 다시 열간 압연에 의해 소정 두께까지 압연하여, 피재용 압연판과 납재용 압연판을 제조한다.

한편, 심재용 알루미늄 합금에 대해서도 공지된 방법으로 주조, 면삭을 실시하고, 균열 처리를 실시하여 심재용 주괴를 얻는다.

이어서, 상기 심재용 주괴와 상기 피재용 압연판을 상기 납재용 압연판을 사이에 두고 중합하여, 450 ℃ 이상 550 ℃ 이하의 온도에서 적어도 1 시간 이상 열처리하여, 친숙해지게 한 후 중합시킨 채로 열간 압연함으로써 압착하여, 알루미늄 클래드판으로 한다.

그 후, 소정 두께까지 냉간 압연, 중간 소둔을 실시하고, 마지막에 냉간 압연으로 원하는 판 두께로 마무리한다.

중간 소둔은 350 ℃ ∼ 400 ℃ 에서 2 시간 내지 4 시간 실시하는 것이 바람직하다. 최종 압연 후의 클래드재의 강도를 150 내지 200 MPa 의 범위로 조정하기 위해서 마무리 소둔을 실시해도 되고, 그 때 150 ℃ 내지 300 ℃ 에서 1 시간 이상 3 시간 이하의 소둔 처리를 실시해도 된다.

(납재)

알루미늄 클래드재의 조제에 사용하는 납재는 통상적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있고, 일반적으로는 7 ∼ 13 질량％ 의 Si 를 함유하는 Al-Si 계 합금 납재가 사용된다. 예를 들어, JIS4343 합금, JIS4045 합금 및 JIS4047 합금이 바람직하다.

납재는 600 ℃ 이하의 온도에서 용해가 시작되어 그 액상이 「납」이 되어 유동하고, 상층의 피재와 하층의 심재의 알루미늄재의 접합에 기여한다. 후술과 같이 가열시에 용해된 납재 성분이 상하의 알루미늄재 (피재, 심재) 중으로 확산되는데, 확산 두께는 10 ㎛ 이내이고, 특정한 조성의 알루미늄 합금층인 피재의 두께가 원하는 양극 산화 피막 두께보다 두꺼우면, 납재의 합금 성분 및 불가피 불순물 성분은 특정한 조성의 알루미늄 합금층에 영향을 미치지 않기 때문에 고려하지 않아도 된다.

(심재)

알루미늄 클래드재의 조제에 사용하는 심재로서는 내열성이 높은 금속판을 사용할 수 있다.

특히 심재와 최표층을 형성하는 피재의 일체 형성성을 고려한 경우에는, 알루미늄판, 알루미늄 합금판, 스테인리스 강판을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 알루미늄판, 알루미늄 합금판을 사용하는 경우에는, 납재를 개재시킨 클래드재로서 사용하는 것이 특히 바람직하다.

심재로 하는 알루미늄 합금은 JIS3000 계 합금, 6000 계 합금을 사용할 수 있는데, 특히 6000 계 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

스테인리스 강판을 사용하는 경우에는, 상기 용융 알루미늄 도금법에 의해 강판에 알루미늄층을 형성한 용융 알루미늄 도금 강판으로서 사용하는 것이 바람직하다.

이 때에 사용하는 스테인리스 강판으로서는 종래 공지된 강판을 사용할 수 있다. 특히, SUS403 재료, SUS304 재료가 바람직하다.

적층판의 형상은, 단독 기판과 동일하게, 평탄한 판 형상이어도 되고, 발광 소자 등의 소자를 실장하기 위한 오목부를 갖는 것이어도 된다. 이들 오목부는 적층시키는 다른 기판 표면을 미리 가공하여 형성시켜 두어도 되고, 특정한 조성의 알루미늄 합금층을 적층시킨 후에 기판을 가공해도 된다. 오목부는 상측을 향함에 따라 외측으로 확대되도록 경사져 있는 것이 좋다. 이로써 오목부의 저부에 실장된, 발광 소자로부터 측방으로 방사된 광을 효율적으로 상방으로 반사할 수 있다.

적층판의 표면에는 특정한 조성의 알루미늄 합금층이 형성되고, 그 표면에는 양극 산화 피막을 갖는다.

3. ＜표면 물성 및 형상＞

본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 표면에 있어서의 가시광 영역의 전체 반사율이 70 ％ 이상인 것이 바람직하고, 80 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 90 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또, 본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 표면에 있어서의 300 ∼ 320 ㎚ 의 파장광의 전체 반사율이 70 ％ 이상인 것이 바람직하고, 80 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 90 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 전체 반사율은, 분광 광도계로 측정된 값을 말하고, 가시광 영역의 전체 반사율이 70 ％ 이상이면 본 발명의 발광 소자의 발광 효율이 보다 양호한 것이 되고, 300 ∼ 320 ㎚ 의 파장광의 전체 반사율이 70 ％ 이상이면, 연색성이 높은 자외광 LED 등을 사용한 차세대 시스템에 바람직한 기판이 된다.

또한, 본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 그 표면이, 평균 파장 0.01 ∼ 100 ㎛ 의 요철을 가지면 전체 반사율이 높아 바람직하다. 또, 상이한 파장의 요철이 중첩된 형상을 취하고 있어도 된다.

본 발명의 절연성 광 반사 기판의 표면이 이와 같은 요철을 가지면, 광 확산 효과의 향상, 또한 발광 흡수 효과/간섭 효과 (반사로서의 로스가 될 수 있는 효과) 를 억제할 수 있는 것으로 추정된다. 이 때문에, 본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 그 반사성이 우수하다.

평균 파장 5 ∼ 100 ㎛ 의 요철 (이하 「대파 구조」라고도 한다) 은, 광 산란성의 효과가 보다 양호해지는 점에서, 평균 파장 7 ∼ 75 ㎛ 인 것이 바람직하고, 평균 파장 10 ∼ 50 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.

평균 파장 0.5 ∼ 5 ㎛ 의 요철 (이하 「중파 구조」라고도 한다) 은, 광 산란성이 보다 커지고, 또한 광 흡수 효과가 억제되는 점에서, 평균 파장 0.7 ∼ 4 ㎛ 인 것이 바람직하고, 평균 파장 1 ∼ 3 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.

평균 파장 0.01 ∼ 0.5 ㎛ 의 요철 (이하 「소파 구조」라고도 한다) 은, 가시광의 간섭 효과가 억제되는 점에서, 평균 파장 0.015 ∼ 0.4 ㎛ 인 것이 바람직하고, 평균 파장 0.02 ∼ 0.3 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 절연성 광 반사 기판의 표면은, 상기 서술한 대파 구조, 중파 구조 및 소파 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 갖는 것이 바람직하고, 반사율을 보다 높게 할 수 있는 점에서, 이들 2 개 이상을 중첩시켜 갖는 것이 바람직하며, 3 개 모두를 중첩시켜 갖는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 원자간력 현미경을 사용하여, 그 표면의 50 ㎛ × 50 ㎛ 의 범위를 512 × 512 점 측정하여 얻어지는 3 차원 데이터로부터 근사 3 점법에 의해 구해지는 실면적 (S_x) 과, 기하학적 측정 면적 (외관 면적) (S₀) 으로부터, 하기 식 (I) 에 의해 구해지는 표면적차 (ΔS) 가, 1 ∼ 50 ％ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 20 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 4 ∼ 8 ％ 인 것이, 절연성 광 반사 기판의 백색성 향상 (산란성 향상) 의 관점에서 더욱 바람직하다.

ΔS = ［(S_x-S₀)/S₀] × 100 (％) (I)

여기서, 표면적차 (ΔS) 는, 절연성 광 반사 기판 표면의 요철의 정도를 나타내는 팩터의 하나이다. ΔS 가 크면, 보다 광을 산란시킬 수 있어, 광 반사율이 높아진다.

본 발명에 있어서는, ΔS 를 구하기 위해서, 원자간력 현미경 (Atomic Force Microscope：AFM) 에 의해 표면 형상을 측정하여, 3 차원 데이터를 구한다. 측정은, 예를 들어, 이하의 조건으로 실시할 수 있다.

즉, 절연성 광 반사 기판을 가로세로 1 ㎝ 의 크기로 잘라내어, 피에조 스캐너 상의 수평한 시료대에 세트하고, 캔틸레버를 시료 표면에 어프로치하여, 원자간력이 작용하는 영역에 도달했을 때, XY 방향으로 스캔하고, 그 때, 시료의 요철을 Z 방향의 피에조의 변위로 파악한다. 피에조 스캐너는, XY 방향에 대해 150 ㎛, Z 방향에 대해 10 ㎛, 주사 가능한 것을 사용한다. 캔틸레버는 공진 주파수 120 ∼ 150 kHz, 스프링 상수 12 ∼ 20 N/m 인 것 (SI-DF20, NANOPROBE 사 제조) 을 이용하여 DFM 모드 (Dynamic Force Mode) 로 측정한다. 또, 구한 3 차원 데이터를 최소 제곱 근사함으로써 시료의 미미한 기울기를 보정하여 기준면을 구한다. 계측할 때에는, 표면의 50 ㎛ × 50 ㎛ 의 범위를 512 × 512 점 측정한다. XY 방향의 분해능은 1.9 ㎛, Z 방향의 분해능은 1 ㎚, 스캔 속도는 60 ㎛/sec 로 한다.

상기에서 구해진 3 차원 데이터 (f (x, y)) 를 이용하여, 이웃하는 3 점을 추출하고, 그 3 점에서 형성되는 미소 삼각형의 면적의 총합을 구하여 실면적 (S_x) 으로 한다. 표면적차 (ΔS) 는, 얻어진 실면적 (S_x) 과 기하학적 측정 면적 (S₀) 으로부터, 상기 식 (I) 에 의해 구해진다.

4. ＜표면 처리＞

본 발명의 절연성 광 반사 기판을 제조할 때의 표면 처리는, 각종 조면화 처리 및 그 전 처리나 후 처리를 포함한다. 절연성 광 반사 기판의 제조 공정은, 조면화 처리 및 양극 산화 처리 이외의 각종 공정을 포함하고 있어도 된다.

상기 서술한 표면 형상을 형성시키기 위한 대표적 방법으로서, 상기 알루미늄 합금층을 표면에 갖는 기판 (이하, 본 표면 처리의 항목에 있어서는 「알루미늄판」이라고 한다) 에 알칼리 에칭 처리, 산에 의한 디스머트 처리 및 전해액을 사용한 전기 화학적 조면화 처리를 순차 실시하는 방법, 알루미늄판에, 알칼리 에칭 처리, 산에 의한 디스머트 처리 및 상이한 전해액을 사용한 전기 화학적 조면화 처리를 복수 회 실시하는 방법을 들 수 있다. 이들 조면화 처리 전에 기계적 조면화 처리를 추가로 실시해도 된다.

전기 화학적 조면화 처리로서는 질산 또는/및 염산을 주체로 하는 전해액을 사용한 방법을 바람직하게 들 수 있다. 이들의 조면화 처리 전에 기계적 조면화 처리를 실시해도 되고, 실시하지 않아도 된다.

이하, 표면 처리의 각 공정에 대해, 상세하게 설명한다.

＜탈지 처리＞

탈지 처리는, 산, 알칼리, 유기 용제 등을 사용하여, 알루미늄판 표면에 부착된, 먼지, 지방, 수지 등의 유기 성분 등을 용해시켜 제거하고, 유기 성분을 원인으로 하는 후술하는 각 처리에 있어서의 결함의 발생을 방지하는 것을 목적으로 하여 실시된다.

탈지 처리로서는, 구체적으로는, 예를 들어, 각종 알코올 (예를 들어, 메탄올 등), 각종 케톤 (예를 들어, 메틸에틸케톤 등), 벤진, 휘발유 등의 유기 용제를 상온에서 알루미늄판 표면에 접촉시키는 방법 (유기 용제법)； 비누, 중성 세제 등의 계면활성제를 함유하는 액을 상온으로부터 80 ℃ 까지의 온도에서 알루미늄판 표면에 접촉시키고, 그 후, 수세하는 방법 (계면활성제법)； 농도 10 ∼ 200 g/ℓ 의 황산 수용액을 상온으로부터 70 ℃ 까지의 온도에서 알루미늄판 표면에 30 ∼ 80 초간 접촉시키고, 그 후, 수세하는 방법； 농도 5 ∼ 20 g/ℓ 의 수산화나트륨 수용액을 상온에서 알루미늄판 표면에 30 초간 정도 접촉시키면서, 알루미늄판 표면을 음극으로 하여 전류 밀도 1 ∼ 10 A/dm² 의 직류 전류를 흐르게 하여 전해하고, 그 후 농도 100 ∼ 500 g/ℓ 의 질산 수용액을 접촉시켜 중화하는 방법； 각종 공지된 양극 산화 처리용 전해액을 상온에서 알루미늄판 표면에 접촉시키면서, 알루미늄판 표면을 음극으로 하여 전류 밀도 1 ∼ 10 A/dm² 의 직류 전류를 흐르게 하거나, 또는 교류 전류를 흐르게 하여 전해하는 방법； 농도 10 ∼ 200 g/ℓ 의 알칼리 수용액을 40 ∼ 50 ℃ 에서 알루미늄판 표면에 15 ∼ 60 초간 접촉시키고, 그 후, 농도 100 ∼ 500 g/ℓ 의 질산 수용액을 접촉시켜 중화하는 방법； 경유, 등유 등에 계면활성제, 물 등을 혼합시킨 유화액을 상온으로부터 50 ℃ 까지의 온도에서 알루미늄판 표면에 접촉시키고, 그 후, 수세하는 방법 (유화 탈지법)； 탄산나트륨, 인산염류, 계면활성제 등의 혼합액을 상온으로부터 50 ℃ 까지의 온도에서 알루미늄판 표면에 30 ∼ 180 초간 접촉시키고, 그 후, 수세하는 방법 (인산염법)； 등을 들 수 있다.

이들 중, 알루미늄판 표면의 지분을 제거할 수 있는 한편, 알루미늄의 용해가 거의 일어나지 않는 관점에서, 유기 용제법, 계면활성제법, 유화 탈지법, 인산염법이 바람직하다.

또, 탈지 처리에는, 종래 공지된 탈지제를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 시판되고 있는 각종 탈지제를 소정 방법으로 사용함으로써 실시할 수 있다.

＜기계적 조면화 처리＞

기계적 조면화 처리를 실시하는 경우에는, 전기 화학적 조면화 처리와 비교하여, 보다 저비용으로, 평균 파장 5 ∼ 100 ㎛ 의 요철이 있는 표면을 형성할 수 있기 때문에, 대파 구조를 형성시키는 조면화 처리의 수단으로서 유효하다.

기계적 조면화 처리 방법으로는, 예를 들어, 알루미늄판 표면을 금속 와이어로 긁는 와이어브러시그레인법, 연마구와 연마제로 알루미늄판 표면을 모랫발 (砂目) 을 세우는 볼그레인법, 일본 공개특허공보 평6-135175호 및 일본 특허공보 소50-40047호에 기재되어 있는 나일론 브러시와 연마제로 표면을 모랫발을 세우는 브러시그레인법을 이용할 수 있다.

또, 요철면을 알루미늄판에 압접하는 전사 방법을 이용할 수도 있다. 즉, 일본 공개특허공보 소55-74898호, 일본 공개특허공보 소60-36195호, 일본 공개특허공보 소60-203496호의 각 공보에 기재되어 있는 방법 이외에, 전사를 수 회 실시하는 것을 특징으로 하는 일본 공개특허공보 평6-55871호, 표면이 탄성인 것을 특징으로 하는 일본 공개특허공보 평6-24168호에 기재되어 있는 방법도 적용 가능하다.

또, 방전 가공, 쇼트 블라스트, 레이저, 플라즈마 에칭 등을 이용하여, 미세한 요철을 식각한 전사 롤을 사용하여 반복 전사를 실시하는 방법이나, 미세 입자를 도포한 요철이 있는 면을, 알루미늄판에 접면시키고, 그 위에서 복수 회 반복하여 압력을 가하여, 알루미늄판에 미세 입자의 평균 직경에 상당하는 요철 패턴을 복수 회 반복 전사시키는 방법을 이용할 수도 있다. 전사 롤에 미세한 요철을 부여하는 방법으로는, 일본 공개특허공보 평3-8635호, 일본 공개특허공보 평3-66404호, 일본 공개특허공보 소63-65017호의 각 공보 등에 기재되어 있는 공지된 방법을 이용할 수 있다. 또, 롤 표면에 다이, 바이트, 레이저 등을 사용하여 2 방향으로부터 미세한 홈을 잘라, 표면에 각형의 요철을 부착해도 된다. 이 롤 표면에는, 공지된 에칭 처리 등을 실시하여, 형성시킨 각형의 요철이 둥그스름해지도록 하는 처리를 실시해도 된다.

또, 표면의 경도를 높이기 위해서, 담금질, 하드 크롬 도금 등을 실시해도 된다.

그 밖에도, 기계적 조면화 처리로서는, 일본 공개특허공보 소61-162351호, 일본 공개특허공보 소63-104889호 등에 기재되어 있는 방법을 이용할 수도 있다.

본 발명에 있어서는, 생산성 등을 고려하여 상기 서술한 각각의 방법을 병용할 수도 있다. 이들 기계적 조면화 처리는, 전기 화학적 조면화 처리 전에 실시하는 것이 바람직하다.

이하, 기계적 조면화 처리로서 바람직하게 사용되는 브러시그레인법에 대해 설명한다. 브러시그레인법은, 일반적으로, 원주 형상의 몸통의 표면에, 나일론 (상표), 프로필렌, 염화비닐수지 등의 합성 수지로 이루어지는 합성 수지모 (毛) 등의 브러시모를 다수 심은 롤러 형상 브러시를 사용하여, 회전하는 롤러 형상 브러시에 연마제를 함유하는 슬러리액을 분사하면서, 상기 알루미늄판 표면의 일방 또는 양방을 문지름으로써 실시하는 방법이다. 상기 롤러 형상 브러시 및 슬러리액 대신에, 표면에 연마층을 형성한 롤러인 연마 롤러를 사용할 수도 있다. 롤러 형상 브러시를 사용하는 경우, 굽힘 탄성률이 바람직하게는 10,000 ∼ 40,000 kgf/㎠, 보다 바람직하게는 15,000 ∼ 35,000 kgf/㎠ 이고, 또한 모 탄력의 강도가 바람직하게는 500 gf 이하, 보다 바람직하게는 400 gf 이하인 브러시모를 사용한다. 브러시모의 직경은, 일반적으로는, 0.2 ∼ 0.9 ㎜ 이다. 브러시모의 길이는, 롤러 형상 브러시의 외경 및 몸통의 직경에 따라 적절하게 결정할 수 있지만, 일반적으로는, 10 ∼ 100 ㎜ 이다.

연마제는 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 파미스톤, 규사, 수산화알루미늄, 알루미나 분말, 탄화규소, 질화규소, 화산재, 카보랜덤, 금강사 등의 연마제； 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 파미스톤, 규사가 바람직하다. 특히, 규사는, 파미스톤에 비해 딱딱하여, 잘 부서지지 않기 때문에 조면화 효율이 우수한 점에서 바람직하다. 연마제의 평균 입경은, 조면화 효율이 우수하고, 또한 모랫발을 세우는 피치를 좁게 할 수 있는 점에서, 3 ∼ 50 ㎛ 인 것이 바람직하고, 6 ∼ 45 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 연마제는, 예를 들어, 수중에 현탁시켜, 슬러리액으로서 사용한다. 슬러리액에는, 연마제 이외에, 증점제, 분산제 (예를 들어, 계면활성제), 방부제 등을 함유시킬 수 있다. 슬러리액의 비중은 0.5 ∼ 2 인 것이 바람직하다.

기계적 조면화 처리에 적절한 장치로서는, 예를 들어, 일본 특허공보 소50-40047호에 기재된 장치를 들 수 있다.

＜전기 화학적 조면화 처리＞

전기 화학적 조면화 처리 (이하 「전해 조면화 처리」라고도 한다) 에는, 통상적인 교류를 이용한 전기 화학적 조면화 처리에 사용되는 전해액을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 염산 또는 질산을 주체로 하는 전해액을 사용하는 것이, 상기 서술한 표면 형상을 얻기 쉬우므로 바람직하다.

전해 조면화 처리는, 예를 들어, 일본 특허공보 소48-28123호 및 영국 특허 제896,563호 명세서에 기재되어 있는 전기 화학적 그레인법 (전해 그레인법) 에 따를 수 있다. 이 전해 그레인법은, 정현파형의 교류 전류를 사용하는 것이지만, 일본 공개특허공보 소52-58602호에 기재되어 있는 특수한 파형을 사용하여 실시해도 된다. 또, 일본 공개특허공보 평3-79799호에 기재되어 있는 파형을 사용할 수도 있다. 또, 일본 공개특허공보 소55-158298호, 일본 공개특허공보 소56-28898호, 일본 공개특허공보 소52-58602호, 일본 공개특허공보 소52-152302호, 일본 공개특허공보 소54-85802호, 일본 공개특허공보 소60-190392호, 일본 공개특허공보 소58-120531호, 일본 공개특허공보 소63-176187호, 일본 공개특허공보 평1-5889호, 일본 공개특허공보 평1-280590호, 일본 공개특허공보 평1-118489호, 일본 공개특허공보 평1-148592호, 일본 공개특허공보 평1-178496호, 일본 공개특허공보 평1-188315호, 일본 공개특허공보 평1-154797호, 일본 공개특허공보 평2-235794호, 일본 공개특허공보 평3-260100호, 일본 공개특허공보 평3-253600호, 일본 공개특허공보 평4-72079호, 일본 공개특허공보 평4-72098호, 일본 공개특허공보 평3-267400호, 일본 공개특허공보 평1-141094의 각 공보에 기재되어 있는 방법도 적용할 수 있다. 또, 전술한 것 이외에, 전해 콘덴서의 제조 방법으로서 제안되어 있는 특수한 주파수의 교번 전류를 사용하여 전해할 수도 있다. 예를 들어, 미국 특허 제4,276,129호 명세서 및 미국 특허 제4,676,879호 명세서에 기재되어 있다.

전해조 및 전원에 대해서는, 여러 가지 제안되어 있는데, 미국 특허 제4203637호 명세서, 일본 공개특허공보 소56-123400호, 일본 공개특허공보 소57-59770호, 일본 공개특허공보 소53-12738호, 일본 공개특허공보 소53-32821호, 일본 공개특허공보 소53-32822호, 일본 공개특허공보 소53-32823호, 일본 공개특허공보 소55-122896호, 일본 공개특허공보 소55-132884호, 일본 공개특허공보 소62-127500호, 일본 공개특허공보 평1-52100호, 일본 공개특허공보 평1-52098호, 일본 공개특허공보 소60-67700호, 일본 공개특허공보 평1-230800호, 일본 공개특허공보 평3-257199호의 각 공보 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다. 또, 일본 공개특허공보 소52-58602호, 일본 공개특허공보 소52-152302호, 일본 공개특허공보 소53-12738호, 일본 공개특허공보 소53-12739호, 일본 공개특허공보 소53-32821호, 일본 공개특허공보 소53-32822호, 일본 공개특허공보 소53-32833호, 일본 공개특허공보 소53-32824호, 일본 공개특허공보 소53-32825호, 일본 공개특허공보 소54-85802호, 일본 공개특허공보 소55-122896호, 일본 공개특허공보 소55-132884호, 일본 특허공보 소48-28123호, 일본 특허공보 소51-7081호, 일본 공개특허공보 소52-133838호, 일본 공개특허공보 소52-133840호, 일본 공개특허공보 소52-133844호, 일본 공개특허공보 소52-133845호, 일본 공개특허공보 소53-149135호, 일본 공개특허공보 소54-146234호의 각 공보 등에 기재되어 있는 것 등도 사용할 수 있다.

전해액인 산성 용액으로서는, 질산, 염산 이외에, 미국 특허 제4,671,859호, 미국 특허 제4,661,219호, 미국 특허 제4,618,405호, 미국 특허 제4,600,482호, 미국 특허 제4,566,960호, 미국 특허 제4,566,958호, 미국 특허 제4,566,959호, 미국 특허 제4,416,972호, 미국 특허 제4,374,710호, 미국 특허 제4,336,113호, 미국 특허 제4,184,932호의 각 명세서 등에 기재되어 있는 전해액을 사용할 수도 있다.

산성 용액의 농도는 0.5 ∼ 2.5 질량％ 인 것이 바람직하지만, 상기 스머트 제거 처리에서의 사용을 고려하면, 0.7 ∼ 2.0 질량％ 인 것이 특히 바람직하다. 또, 액온은 20 ∼ 80 ℃ 인 것이 바람직하고, 30 ∼ 60 ℃ 인 것이 보다 바람직하다.

염산 또는 질산을 주체로 하는 수용액은, 농도 1 ∼ 100 g/ℓ 의 염산 또는 질산의 수용액에, 질산알루미늄, 질산나트륨, 질산암모늄 등의 질산 이온을 갖는 질산 화합물 또는 염화알루미늄, 염화나트륨, 염화암모늄 등의 염산 이온을 갖는 염산 화합물의 적어도 하나를 1 g/ℓ 로부터 포화될 때까지의 범위로 첨가하여 사용할 수 있다. 또, 염산 또는 질산을 주체로 하는 수용액에는, 철, 구리, 망간, 니켈, 티탄, 마그네슘, 실리카 등의 알루미늄 합금 중에 함유되는 금속이 용해되어 있어도 된다. 바람직하게는, 염산 또는 질산의 농도 0.5 ∼ 2 질량％ 의 수용액에 알루미늄 이온이 3 ∼ 50 g/ℓ 가 되도록, 염화알루미늄, 질산알루미늄 등을 첨가한 액을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, Cu 와 착물을 형성할 수 있는 화합물을 첨가하여 사용함으로써 Cu 를 많이 함유하는 알루미늄판에 대해서도 균일한 모랫발을 세우는 것이 가능해진다. Cu 와 착물을 형성할 수 있는 화합물로서는, 예를 들어, 암모니아； 메틸아민, 에틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 트리메틸아민, 시클로헥실아민, 트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, EDTA (에틸렌디아민4아세트산) 등의 암모니아의 수소 원자를 탄화수소기 (지방족, 방향족 등) 등으로 치환하여 얻어지는 아민류； 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨 등의 금속 탄산염류를 들 수 있다. 또, 질산암모늄, 염화암모늄, 황산암모늄, 인산암모늄, 탄산암모늄 등의 암모늄염도 들 수 있다. 온도는 10 ∼ 60 ℃ 가 바람직하고, 20 ∼ 50 ℃ 가 보다 바람직하다.

전기 화학적 조면화 처리에 사용되는 교류 전원파는, 특별히 한정되지 않고, 사인파, 직사각형파, 사다리꼴파, 삼각파 등이 사용되는데, 직사각형파 또는 사다리꼴파가 바람직하고, 사다리꼴파가 특히 바람직하다. 사다리꼴파란, 도 1 에 나타낸 것을 말한다. 이 사다리꼴파에 있어서 전류가 제로에서 피크에 도달할 때까지의 시간 (TP) 은 1 ∼ 3 msec 인 것이 바람직하다. 1 msec 미만이면, 알루미늄판의 진행 방향과 수직으로 발생하는 채터마크라는 처리 불균일이 발생하기 쉽다. TP 가 3 msec 를 초과하면, 특히 질산 전해액을 사용하는 경우, 전해 처리에 의해 자연 발생적으로 증가하는 암모늄 이온 등으로 대표되는 전해액 중의 미량 성분의 영향을 받기 쉬워져, 균일한 모랫발을 세우기 어려워진다.

사다리꼴파 교류의 duty 비는 1：2 ∼ 2：1 인 것이 사용 가능하지만, 일본 공개특허공보 평5-195300호에 기재되어 있는 바와 같이, 알루미늄에 컨덕터 롤을 사용하지 않는 간접 급전 방식에 있어서는 duty 비가 1：1 인 것이 바람직하다. 사다리꼴파 교류의 주파수는 0.1 ∼ 120 Hz 인 것을 사용하는 것이 가능하지만, 50 ∼70 Hz 가 설비상 바람직하다. 50 Hz 보다 낮으면, 주극의 카본 전극이 용해되기 쉬워지고, 또, 70 Hz 보다 높으면, 전원 회로 상의 인덕턴스 성분의 영향을 받기 쉬워져, 전원 비용이 높아진다.

전해조에는 1 개 이상의 교류 전원을 접속할 수 있다. 주극에 대향하는 알루미늄판에 가해지는 교류의 양극과 음극의 전류비를 컨트롤하고, 균일한 모랫발을 세우는 것을 실시하는 것과, 주극의 카본을 용해시키는 것을 목적으로 하여, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 보조 양극 (18) 을 설치하고, 교류 전류의 일부를 분류시키는 것이 바람직하다. 도 2 에 있어서, 11 은 알루미늄판이고, 12 는 래디얼 드럼 롤러이고, 13a 및 13b 는 주극이고, 14 는 전해 처리액이고, 15 는 전해액 공급구이고, 16 은 슬릿이고, 17 은 전해액 통로이고, 18 은 보조 양극이고, 19a 및 19b 는 사이리스터이고, 20 은 교류 전원이고, 40 은 주전해조이고, 50 은 보조 양극조이다. 정류 소자 또는 스위칭 소자를 통하여 전류값의 일부를 두 개의 주전극과는 별도의 조에 형성한 보조 양극에 직류 전류로서 분류시킴으로써, 주극에 대향하는 알루미늄판 상에서 작용하는 양극 반응을 맡는 전류값과, 음극 반응을 맡는 전류값의 비를 제어할 수 있다. 주극에 대향하는 알루미늄판 상에서, 음극 반응과 양극 반응을 맡는 전기량의 비 (음극시 전기량/양극시 전기량) 는, 0.3 ∼ 0.95 인 것이 바람직하다.

전해조는, 종형, 플랫형, 래디얼형 등의 공지된 표면 처리에 사용하는 전해조가 사용 가능한데, 일본 공개특허공보 평5-195300호에 기재되어 있는 것과 같은 래디얼형 전해조가 특히 바람직하다. 전해조 내를 통과하는 전해액은, 알루미늄 웹의 진행 방향에 대해 패러렐이어도 되고 카운터여도 된다.

(질산 전해)

질산을 주체로 하는 전해액을 사용한 전기 화학적 조면화 처리에 의해, 평균 파장 0.5 ∼ 5 ㎛ 의 요철을 형성시킬 수 있다. 단, 전기량을 비교적 많게 했을 때에는, 전해 반응이 집중하여, 파장 5 ㎛ 를 초과하는 요철도 생성된다.

이와 같은 표면 형상을 얻기 위해서는, 전해 반응이 종료된 시점에서의 알루미늄판의 양극 반응을 맡는 전기량의 총합이, 1 ∼ 1000 C/dm² 인 것이 바람직하고, 50 ∼ 300 C/dm² 인 것이 보다 바람직하다. 이 때의 전류 밀도는 20 ∼ 100 A/dm² 인 것이 바람직하다.

또, 예를 들어, 고농도, 예를 들어, 질산 농도 15 ∼ 35 질량％ 의 질산 전해액을 사용하여 30 ∼ 60 ℃ 에서 전해를 실시하거나, 질산 농도 0.7 ∼ 2 질량％ 의 질산 전해액을 사용하여 고온, 예를 들어, 80 ℃ 이상에서 전해를 실시하거나 함으로써, 평균 파장 0.20 ㎛ 이하의 소파 구조를 형성시킬 수도 있다. 그 결과, 상기 식 (I) 로부터 산출되는 ΔS 를 크게 할 수 있다.

(염산 전해)

염산은 그 자체의 알루미늄 용해력이 강하기 때문에, 미미한 전해를 가하는 것만으로 표면에 미세한 요철을 형성시키는 것이 가능하다. 이 미세한 요철은, 평균 파장이 0.01 ∼ 0.2 ㎛ 이고, 알루미늄판의 표면의 전체면에 균일하게 생성된다.

이와 같은 표면 형상을 얻기 위해서는 전해 반응이 종료된 시점에서의 알루미늄판의 양극 반응을 맡는 전기량의 총합이, 1 ∼ 100 C/dm² 인 것이 바람직하고, 20 ∼ 70 C/dm² 인 것이 보다 바람직하다. 이 때의 전류 밀도는 20 ∼ 50 A/dm² 인 것이 바람직하다.

이와 같은 염산을 주체로 하는 전해액에서의 전기 화학적 조면화 처리에서는, 양극 반응을 맡는 전기량의 총합을 400 ∼ 2000 C/dm² 로 크게 함으로써 크레이터 형상의 큰 굴곡을 동시에 형성할 수도 있다. 이 경우에는 평균 파장 10 ∼ 30 ㎛ 의 크레이터 형상의 굴곡에 중첩하여 평균 파장 0.01 ∼ 0.4 ㎛ 의 미세한 요철이 전체면에 생성된다. 이 경우, 평균 파장 0.5 ∼ 5 ㎛ 의 중파 구조는 생성되지 않는다.

ΔS 를 크게 하기 위해서는, 작은 요철을 표면에 다수 형성하는 것이 유효하다. 이와 같이 작은 요철을 표면에 다수 형성하는 방법으로는, 예를 들어, 염산을 주체로 하는 전해액을 사용한 전해 조면화 처리, 고농도 또한 고온의 질산을 주체로 하는 전해액을 사용한 전해 조면화 처리를 바람직하게 들 수 있다. 기계적 조면화 처리나, 통상적인 질산을 주체로 하는 전해액을 사용한 전해 조면화 처리에 의해서도 ΔS 는 커지지만, 그 정도는 작다.

상기 질산, 염산 등의 전해액 중에서 실시되는 전해 조면화 처리 전 및/또는 후에, 알루미늄판에 음극 전해 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 음극 전해 처리에 의해, 알루미늄판 표면에 스머트가 생성됨과 함께, 수소 가스가 발생하여 보다 균일한 전해 조면화 처리가 가능해진다.

음극 전해 처리는, 산성 용액 중에서 음극 전기량이 바람직하게는 3 ∼ 80 C/dm², 보다 바람직하게는 5 ∼ 30 C/dm² 로 실시된다. 음극 전기량이 3 C/dm² 미만이면, 스머트 부착량이 부족한 경우가 있고, 또, 80 C/dm² 를 초과하면, 스머트 부착량이 과잉이 되는 경우가 있다. 전해액은, 전해 조면화 처리에서 사용하는 용액과 동일해도 되고 상이해도 된다.

＜알칼리 에칭 처리＞

알칼리 에칭 처리는, 상기 알루미늄판을 알칼리 용액에 접촉시킴으로써, 표층을 용해시키는 처리이다.

전해 조면화 처리보다 전에 실시되는 알칼리 에칭 처리는, 기계적 조면화 처리를 실시하지 않은 경우에는, 알루미늄판 (알루미늄 압연판) 의 표면의 압연유, 오염, 자연 산화 피막 등을 제거하는 것을 목적으로 하고, 또, 이미 기계적 조면화 처리를 실시하고 있는 경우에는, 기계적 조면화 처리에 의해 생성된 요철의 에지 부분을 용해시켜, 급준한 요철을 매끄러운 굴곡을 갖는 표면으로 바꾸는 것을 목적으로 하여 실시된다.

알칼리 에칭 처리 전에 기계적 조면화 처리를 실시하지 않는 경우, 에칭량은, 0.1 ∼ 10 g/m² 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 5 g/m² 인 것이 보다 바람직하다. 에칭량이 0.1 g/m² 미만이면, 표면의 압연유, 오염, 자연 산화 피막 등이 잔존하는 경우가 있기 때문에, 후단의 전해 조면화 처리에 있어서 균일한 요철 생성이 되지 않아 불균일이 발생하는 경우가 있다. 한편, 에칭량이 1 ∼ 10 g/m² 이면, 표면의 압연유, 오염, 자연 산화 피막 등의 제거가 충분히 실시된다. 상기 범위를 초과하는 에칭량으로 하는 것은, 경제적으로 불리해진다.

알칼리 에칭 처리 전에 기계적 조면화 처리를 실시하는 경우, 에칭량은, 3 ∼ 20 g/m² 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 15 g/m² 인 것이 보다 바람직하다. 에칭량이 3 g/m² 미만이면, 기계적 조면화 처리 등에 의해 형성된 요철을 평활화할 수 없는 경우가 있고, 후단의 전해 조면화 처리에 있어서 균일한 요철 형성이 되지 않는 경우가 있다. 한편, 에칭량이 20 g/m² 를 초과하면, 요철 구조가 소멸하는 경우가 있다.

전해 조면화 처리의 직후에 실시하는 알칼리 에칭 처리는, 산성 전해액 중에서 생성된 스머트를 용해시키는 것과, 전해 조면화 처리에 의해 형성된 요철의 에지 부분을 용해시키는 것을 목적으로 하여 실시된다. 전해 조면화 처리에서 형성되는 요철은 전해액의 종류에 따라 상이하기 때문에 그 최적인 에칭량도 상이한데, 전해 조면화 처리 후에 실시하는 알칼리 에칭 처리의 에칭량은, 0.1 ∼ 5 g/m² 인 것이 바람직하다. 질산 전해액을 사용한 경우, 염산 전해액을 사용한 경우보다 에칭량은 넉넉하게 설정할 필요가 있다. 전해 조면화 처리가 복수 회 실시되는 경우에는, 각각의 처리 후에, 필요에 따라 알칼리 에칭 처리를 실시할 수 있다.

알칼리 용액에 사용되는 알칼리로서는, 예를 들어, 가성 알칼리, 알칼리 금속염을 들 수 있다. 구체적으로는, 가성 알칼리로서는, 예를 들어, 가성 소다, 가성 칼리를 들 수 있다. 또, 알칼리 금속염으로서는, 예를 들어, 메타규산 소다, 규산 소다, 메타규산 칼리, 규산 칼리 등의 알칼리 금속 규산염； 탄산 소다, 탄산 칼리 등의 알칼리 금속 탄산염； 알루민산 소다, 알루민산 칼리 등의 알칼리 금속 알루민산염； 글루콘산 소다, 글루콘산 칼리 등의 알칼리 금속 알돈산염； 제 2 인산 소다, 제 2 인산 칼리, 제 3 인산 소다, 제 3 인산 칼리 등의 알칼리 금속 인산 수소염을 들 수 있다. 그 중에서도, 에칭 속도가 빠른 점 및 저렴한 점에서, 가성 알칼리의 용액, 및 가성 알칼리와 알칼리 금속 알루민산염의 양자를 함유하는 용액이 바람직하다. 특히, 가성 소다의 수용액이 바람직하다.

알칼리 용액의 농도는, 에칭량에 따라 결정할 수 있지만, 1 ∼ 50 질량％ 인 것이 바람직하고, 10 ∼ 35 질량％ 인 것이 보다 바람직하다. 알칼리 용액 중에 알루미늄 이온이 용해되어 있는 경우에는, 알루미늄 이온의 농도는, 0.01 ∼ 10 질량％ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 8 질량％ 인 것이 보다 바람직하다. 알칼리 용액의 온도는 20 ∼ 90 ℃ 인 것이 바람직하다. 처리 시간은 1 ∼ 120 초인 것이 바람직하다.

알루미늄판을 알칼리 용액에 접촉시키는 방법으로는, 예를 들어, 알루미늄판을 알칼리 용액을 넣은 조 내를 통과시키는 방법, 알루미늄판을 알칼리 용액을 넣은 조 내에 침지시키는 방법, 알칼리 용액을 알루미늄판의 표면에 불어넣는 방법을 들 수 있다.

＜디스머트 처리＞

전해 조면화 처리 또는 알칼리 에칭 처리를 실시한 후, 표면에 잔류하는 오염 (스머트) 을 제거하기 위해서 산세 (디스머트 처리) 가 실시되는 것이 바람직하다.

사용되는 산으로서는, 예를 들어, 질산, 황산, 인산, 크롬산, 불화수소산, 붕불화수소산을 들 수 있다. 상기 디스머트 처리는, 예를 들어, 상기 알루미늄판을 염산, 질산, 황산 등의 농도 0.5 ∼ 30 질량％ 의 산성 용액 (알루미늄 이온 0.01 ∼ 5 질량％ 를 함유한다) 에 접촉시킴으로써 실시한다. 알루미늄판을 산성 용액에 접촉시키는 방법으로는, 예를 들어, 알루미늄판을 산성 용액을 넣은 조 내를 통과시키는 방법, 알루미늄판을 산성 용액을 넣은 조 내에 침지시키는 방법, 산성 용액을 알루미늄판의 표면에 불어넣는 방법을 들 수 있다. 디스머트 처리에 있어서는, 산성 용액으로서 상기 서술한 전해 조면화 처리에 있어서 배출되는 질산을 주체로 하는 수용액 혹은 염산을 주체로 하는 수용액의 폐수, 또는 후술하는 양극 산화 처리에 있어서 배출되는 황산을 주체로 하는 수용액의 폐수를 사용할 수 있다. 디스머트 처리의 액온은, 25 ∼ 90 ℃ 인 것이 바람직하다. 또, 처리 시간은, 1 ∼ 180 초인 것이 바람직하다. 디스머트 처리에 사용되는 산성 용액에는, 알루미늄 및 알루미늄 합금 성분이 용해되어 있어도 된다.

5. ＜스루홀 가공 그리고 루팅 가공＞

본 발명의 절연성 광 반사 기판에 있어서는, 발광 소자를 실장하는 데에 있어서, 적절하게 배선부를 형성하기 위한 스루홀 가공, 그리고, 최종 제품을 상정한 칩화를 실시하기 위한 루팅 가공을 실시할 수도 있다. 스루홀 가공은 표면 처리, 양극 산화 공정 전에 실시해도 되고 후에 실시해도 된다. 후술하는 양극 산화에 의한 절연층 형성 전에 상기 가공을 실시하면, 양극 산화에 의해 형성되는 절연층에 대한 균열을 방지하는 관점, 및 상기 가공에 의해 발생하는 기판 단면부에 대한 절연성을 유지할 수 있다. 양극 산화 공정 후에 실시하면, 양극 산화 처리 공정의 효율을 높이고, 또 최종 제품의 사이즈로 양호한 정밀도로 가공할 수 있다.

스루홀 가공, 루팅 가공을 실시하는 바람직한 방법으로는, 드릴 가공, 금형에 의한 프레스 가공, 다이서에 의한 다이싱 가공, 레이저 가공 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다.

6. ＜양극 산화 처리＞

이상과 같이 표면 처리되고, 필요한 경우에는 가공된 알루미늄판에, 추가로, 양극 산화 처리를 실시한다. 양극 산화 처리에 의해, 산화 알류미늄으로 이루어지는 양극 산화 피막이 알루미늄판의 표면에 형성되어, 다공질, 혹은, 비공질의 표면 절연층이 얻어진다. 필요한 경우에는 알루미늄판의 주평면뿐만 아니라, 스루홀의 내부 또는 알루미늄판의 단면도 양극 산화 처리하여 절연성, 광 반사성으로 할 수 있다.

양극 산화 처리는, 종래 실시되고 있는 방법으로 실시할 수 있다. 양극 산화 처리에 사용되는 용액으로서는, 황산, 인산, 크롬산, 옥살산, 술파민산, 벤젠술폰산, 아미드술폰산, 말론산, 시트르산, 타르타르산, 붕산 등이나, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등의 알칼리 금속/알칼리 토금속의 수산화물 등을 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

직관 형상의 마이크로포어를 갖도록 양극 산화 처리 조건을 제어하는 데에는, 일본 공개특허공보 2008-270158호의［0055］ ∼ ［0108］단락에 기재된 자기 규칙화법이나 정전압 처리 등을 사용해도 된다.

이 때, 적어도 알루미늄판, 전극, 수돗물, 지하수 등에 통상적으로 함유되는 성분이 전해액 중에 함유되어 있어도 상관없다. 나아가서는, 제 2, 제 3 성분이 첨가되어 있어도 상관없다. 여기서 말하는 제 2, 제 3 성분으로서는, 예를 들어, 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, 티탄산 이온, 규산 이온, 붕산 이온 등의 음이온을 들 수 있고, 0 ∼ 10000 ppm 정도의 농도로 함유되어 있어도 된다.

양극 산화 처리의 조건은, 사용되는 전해액에 따라 다양하게 변화하므로 한 마디로 결정될 수 없지만, 일반적으로는 전해액 농도 1 ∼ 80 질량％, 액온 5 ∼ 70 ℃, 전류 밀도 0.5 ∼ 60 A/dm², 전압 1 ∼ 600 V, 전해 시간 15 초 ∼ 20 시간인 것이 적당하고, 원하는 양극 산화 피막량이 되도록 조정된다.

또, 일본 공개특허공보 소54-81133호, 일본 공개특허공보 소57-47894호, 일본 공개특허공보 소57-51289호, 일본 공개특허공보 소57-51290호, 일본 공개특허공보 소57-54300호, 일본 공개특허공보 소57-136596호, 일본 공개특허공보 소58-107498호, 일본 공개특허공보 소60-200256호, 일본 공개특허공보 소62-136596호, 일본 공개특허공보 소63-176494호, 일본 공개특허공보 평4-176897호, 일본 공개특허공보 평4-280997호, 일본 공개특허공보 평6-207299호, 일본 공개특허공보 평5-24377호, 일본 공개특허공보 평5-32083호, 일본 공개특허공보 평5-125597호, 일본 공개특허공보 평5-195291호의 각 공보 등에 기재되어 있는 방법을 이용할 수도 있다.

그 중에서도, 일본 공개특허공보 소54-12853호 및 일본 공개특허공보 소48-45303호에 기재되어 있는 바와 같이, 전해액으로서 황산 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 전해액 중의 황산 농도는, 10 ∼ 300 g/ℓ 인 것이 바람직하고, 10 ∼ 100 g/ℓ 인 것이 보다 바람직하다. 또, 알루미늄 이온 농도는, 1 ∼ 25 g/ℓ 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 10 g/ℓ 인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 전해액은, 예를 들어, 황산 농도가 50 ∼ 200 g/ℓ 인 묽은 황산에 황산알루미늄 등을 첨가함으로써 조제할 수 있다.

황산을 함유하는 전해액 중에서 양극 산화 처리를 실시하는 경우에는, 알루미늄판과 대극 (對極) 사이에 직류 또는 교류의 어느 하나를 인가해도 되고, 교류를 인가해도 된다. 알루미늄판에 직류를 인가하는 경우에 있어서는, 알루미늄판과 대극 사이에 일정한 전압을 인가하는 것이 바람직하고 10 V ∼ 50 V 의 범위의 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

상기 양극 산화 피막은, 상기 양극 산화 피막의 표면으로부터 두께 방향으로 마이크로포어를 가지고 있고, 상기 마이크로포어의 깊이에 대한 상기 마이크로포어의 중심선의 길이 (길이/깊이) 가 1.0 ∼ 1.2 이고, 1.0 ∼ 1.1 이 바람직하고, 나아가서는 1.0 ∼ 1.05 인 것이 보다 바람직하다. 마이크로포어의 형상이 이 범위이면 얻어지는 절연성 광 반사 기판의 절연성, 광 반사율이 높다.

양극 산화 피막이 다공질인 경우, 마이크로포어의 평균 포어 직경이 5 ∼ 1000 ㎚ 정도이고, 평균 포어 밀도가 1 × 10⁶ ∼ 1 × 10¹⁰/㎟ 정도이다.

또, 상기 양극 산화 피막의 두께는 1 ∼ 200 ㎛ 인 것이 바람직하다. 1 ㎛ 미만이면 절연성이 부족하여 내전압이 저하되고, 한편, 200 ㎛ 를 초과하면 제조에 다대한 전력이 필요해져, 경제적으로 불리해진다. 양극 산화 피막의 두께는, 2 ∼ 100 ㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 20 ∼70 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 양극 산화 피막이, 적어도 2 개의 상이한 조건에서 양극 산화 처리를 실시하여 얻어지고, 상기 양극 산화 피막의 표면으로부터 상기 알루미늄 합금층과 상기 양극 산화 피막의 계면까지의 깊이 방향으로 적어도 2 개의 상이한 양극 산화 처리층을 갖고, 적어도 1 개의 상기 양극 산화 처리층의 수직 방향의 깊이 (L) 가, 하기 식 (a) ∼ (c) 로 나타내는 것이 바람직하다.

L = 1/2 × m × λ × n_avp/n_{avp +1} 식 (a)

n_avp = n_Al2O3 × (1-D_p) ＋ n_air × D_p 식 (b)

n_{avp +1} = n_Al2O3 × (1-D_{p +1}) ＋ n_air × D_{p +1} 식 (c)

(식 중, m 은 1 이상의 정수를 나타내고, λ 는 반사 목적의 광의 파장을 나타내고, n_avp 는 양극 산화 피막의 표면측에 위치하는 양극 산화 처리층 (p) 의 굴절률을 나타내고, n_{avp +1} 은 양극 산화 처리층 (p) 의 하층에 위치하여, 양극 산화 처리층 (p) 과 접하는 양극 산화 처리층 (p＋1) 의 굴절률을 나타내고, n_Al2O3 은 산화 알류미늄의 굴절률을 나타내고, n_air 은 공기의 굴절률 = 1 을 나타내고, D_p 는 양극 산화 처리층 (p) 이 갖는 마이크로포어의 공극률을 나타내고, D_{p +1} 은 양극 산화 처리층 (p＋1) 이 갖는 마이크로포어의 공극률을 나타낸다)

예를 들어, 제 1 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (1) 의 마이크로포어에 상당하는 부분의 구멍부가 공극률 0.33 (33 ％) 이고, 제 2 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (2) 의 구멍부가 수직 방향의 깊이 (L) 에서 공극률 0 (0 ％) 인 경우를 검토한다.

양극 산화 처리층 (1) 은, 양극 산화 피막의 표면측의 층에서, 양극 산화 처리층 (2) 이 그 하층이라고 하면, 알루미나의 굴절률을 1.6 으로 하여, 이하와 같이 산출된다.

n_av1 = 1.6 × (1 - 0.33) ＋ 1 × 0.33 = 1.4

n_av2 = 1.6 × (1 - 0) ＋ 1 × 0 = 1.6

n_av1/n_av2 = 1.4/1.6

여기서, 파장 450 ㎚ 의 광이 양극 산화 처리층 (1) 및 양극 산화 처리층 (2) 에 침입하는 경우, 양극 산화 처리층 (2) 에 침입한 광이 양극 산화 처리층 (2) 의 저부에서 반사되고, 2L 의 광로를 이동하는 광 B 와, 양극 산화 처리층 (1) 의 저부에서 반사된 광 A 의 파형이 겹칠 때 식 (a) 의 관계가 충족되어, 증반사가 일어난다.

따라서,

L = 1/2 ×m × 450 × 1.4/1.6 이고, m = 1 인 경우에는 L = 197 ㎚ 이고, m = 2 인 경우에는 L = 394 ㎚ 인 경우에 증반사가 일어난다.

또, 예를 들어, 제 1 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (1) 의 구멍부가 공극률 0.33 (33 ％) 이고, 제 2 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (2) 의 구멍부가 수직 방향의 깊이 (L) 에서 공극률 0.42 (42 ％) 이고, 제 3 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (3) 의 구멍부가 공극률 0.33 (33％) 인 경우, 양극 산화 처리층 (1) 이, 양극 산화 피막의 표면측에 있고, 양극 산화 처리층 (2 및 3) 은 그 하층에 이 순서로 존재하면, 알루미나의 굴절률을 1.6 로 하여, 이하와 같이 산출된다.

n_av1 = 1.6 × (1 - 0.33) ＋ 1 × 0.33 = 1.4

n_av2 = 1.6 × (1 - 0.42) ＋ 1 × 0.42 = 1.35

n_av3 = 1.6 × (1 - 0.33) ＋ 1 × 0.33 = 1.4

n_av2/n_av3 = 1.35/1.4

여기서, 파장 450 ㎚ 의 광이 양극 산화 처리층 (1) 의 구멍부을 거쳐, 양극 산화 처리층 (2) 의 구멍부 및 양극 산화 처리층 (3) 의 구멍부에 침입하는 경우, 양극 산화 처리층 (3) 의 구멍부에 침입한 광이 양극 산화 처리층 (3) 의 저부에서 반사되고, 2L 의 광로를 이동하는 광 B 와 양극 산화 처리층 (2) 의 저부에서 반사된 광 A 의 파형이 겹칠 때 식 (a) 의 관계가 충족되어 증반사가 일어난다.

따라서,

L = 1/2 × m × 450 × 1.35/1.4 이고, m = 1 인 경우에는 L = 216 ㎚ 이고, m = 2 인 경우에는 L = 433 ㎚ 인 경우에 증반사가 일어난다.

또한, 예를 들어, 상이한 양극 산화 처리층이 전체에서 2 층인 경우, 제 1 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (1) 과 연통되어 있는 제 2 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (2) 이 상기 (a) 식으로 나타내는 수직 방향 깊이 (L) 를 가지면, 반사 목적의 광 파장 (λ) 은, 제 1 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (1) 의 저부에서 반사하는 광과, 제 2 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (2) 의 저부에서 반사되는 광이 간섭하고, 공진하여, 증반사되는 것으로 생각되지만 이와 같은 메커니즘에는 한정되지 않는다.

또, 양극 산화 처리 조건에 따라서는 평균 개구 직경을 특정할 수 있는 마이크로포어를 형성하는 경우, 또는 별도의 양극 산화 처리 조건에 따라서는 알루미나, 수산화알루미늄, 또는 이들 수화 산화물이 공극을 갖고 랜덤하게 형성되어, 특정한 평균 개구 직경을 갖지 않는 경우가 있다. 본 발명에서는 이와 같은 마이크로포어에 상당하는 부분을 구멍부라고 기재한다.

본 발명자의 지견에 의하면, 그러한 경우에서도, 적어도 2 개의 상이한 양극 산화 처리층 중 적어도 1 개의 양극 산화 처리층의 구멍부가 상기 식 (a) 로 나타내는 수직 방향 깊이 (L) 를 가지면, 반사 목적의 광의 파장 (λ) 은, 제 1 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (1) 의 구멍부의 저부에서 반사되는 광과, 제 2 양극 산화 처리에 의해 얻어지는 양극 산화 처리층 (2) 의 구멍부의 저부에서 반사되는 광이 간섭하여 증반사되는 것을 알 수 있었다.

상기 양극 산화 처리층의 형상은 제조 방법에 의해 한정되는 것은 아니지만, 특징적으로는, 도 6 으로 나타내는 예가 있다. 도 6 의 예는, 제 1 양극 산화 처리에 의해 공극률이 높은 양극 산화 처리층 (1) 을 형성하고, 제 2 양극 산화 처리에 의해, 형성된 양극 산화 처리층의 마이크로포어에 상당하는 개구 직경을 좁히거나, 또는 다공질인 상태로 매립하는 것과 같은 제조 방법에 의해 제조된다.

도 6 은, 본 발명의 양극 산화 피막을 갖는 알루미늄 합금층을 구비하는 방열 반사판의 일 실시형태의 모식적 단면도이다.

도 6 의 도면에 나타내는 절연성 반사 기판 (30) 은, 알루미늄 합금층 (1) 과 알루미늄의 양극 산화 피막 (2) 을 이 순서로 적층한 적층 구조를 갖는다. 양극 산화 피막 (2) 은, 그 표면의 위치를 선 a 로 나타내고, 알루미늄 합금층 (1) 과 양극 산화 피막의 계면의 위치를 선 d 로 나타내고 있다.

제 1 양극 산화 처리에 의해 형성되는 31 의 번호로 나타내는 양극 산화 처리층 (p) 은, 그 표면 a 로부터, 알루미늄 합금층 (1) 측을 향해 신장하는 마이크로포어에 상당하는 구멍부 (32) 와 저부 (33) 를 갖는다. 저부 (33) 의 위치는 점선 c 로 나타난다. 또 제 2 양극 산화 처리에 의해 형성되는 34 의 번호로 나타내는 양극 산화 처리층 (p＋1) 은, 마이크로포어에 상당하는 구멍부 (35) 와 저부 (36) 를 갖는다. 제 1 과 제 2 에서 상이한 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 처리층 (p, p＋1) 이 형성되고, 구멍부 (32 및 35) 의 각각 공극률이 Dp, Dp＋1 로 상이하다. 양극 산화 처리층 (p) 의 저부와 양극 산화 처리층 (p＋1) 은 연통하고 있고, 양극 산화 처리층 (p＋1) 의 저부 (36) 는, 알루미늄 합금층 (1) 과 양극 산화 피막 (2) 의 계면의 위치의 선 d 상에 있다. 양극 산화 처리층 (p＋1) 의 수직 방향의 깊이 (L) 는, c ∼ d 간의 거리이다. 여기서, 연통이란 유체 (기체 및 액체) 가 유통 가능한 상태를 말한다.

또한, 상기 양극 산화 처리층 (p 또는 p＋1) 의 수직 방향의 깊이 (두께라고도 한다) 는, 도 6 에 나타내는 양극 산화 피막 (2) 의 단면의 사진 (15 만배) 을 찍어, 25 개 이상의 양극 산화 처리층의 구멍부의 깊이를 측정하여, 평균한 값이다.

＜봉공 처리＞

본 발명에 있어서는, 필요에 따라 양극 산화 피막이 다공질인 경우, 존재하는 마이크로포어를 봉하는 봉공 처리를 실시해도 된다. 봉공 처리는, 비등수 처리, 열수 처리, 증기 처리, 규산소다 처리, 아질산염 처리, 아세트산암모늄 처리 등의 공지된 방법에 따라 실시할 수 있다. 예를 들어, 일본 특허공보 소56-12518호, 일본 공개특허공보 평4-4194호, 일본 공개특허공보 평5-202496호, 일본 공개특허공보 평5-179482호 등에 기재되어 있는 장치 및 방법으로 봉공 처리를 실시해도 된다.

＜수세 처리＞

상기 서술한 각 처리의 공정 종료 후에는 수세를 실시하는 것이 바람직하다. 수세에는, 순수, 정수, 수돗물 등을 사용할 수 있다. 처리액의 다음 공정으로의 반입을 방지하기 위해서 닙 장치를 사용해도 된다. 수세 후, 추가로 산 또는 알칼리의 용액에 1 ∼ 60 초간 침지 후, 수세해도 된다.

＜보호층＞

또, 본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 후술하는 LED 에 대한 전기 신호 전송을 위한 금속 배선층 형성 가공, 패턴 가공, LED 실장부에 대한 금속층 형성 가공 등, 후 처리에서 사용하는 각종 용제에 대응시키기 위해, 보호 처리를 실시할 수 있다.

구체적으로는, 보호 처리는, 일본 공개특허공보 2008-93652호, 일본 공개특허공보 2009-68076호 등에 기재된 바와 같이, 양극 산화 피막 표면의 친/소수성 (친/소유성) 의 성질을 적절하게 변경할 수 있는 것 이외에, 산/알칼리 등에 내성을 부여하는 방법도, 적절하게 이용할 수 있다.

7. ＜배선층＞

이하에, 본 발명의 절연성 광 반사 기판에 있어서의 배선층 (금속 배선층) 에 대해 상세하게 설명한다.

상기 배선층은, 금속 도체로 구성되고, 상기 서술한 양극 산화 피막 상에 형성되어, 발광 소자를 실장하기 위해서 사용된다.

또, 상기 배선층은 발광 소자가 실장되는 양극 산화 피막 상에 형성되어도 되고, 발광 소자가 실장되는 양극 산화 피막과는 반대측의 이면측에 형성되어 발광 소자 실장면과는 스루홀을 통해 전기적으로 접속되어도 된다.

상기 금속 배선층의 재료는, 전기를 통과하는 소재이면 특별히 한정되지 않고, 그 구체예로서는, 금 (Au), 은 (Ag), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg), 니켈 (Ni) 등을 들 수 있고, 이들을 1 종 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다.

이들 중, 전기 저항이 낮은 이유에서 Cu 를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, Cu 에 의한 배선층의 표층에는, 와이어 본딩의 용이성을 높이는 관점에서, Au 층이나 Ni/Au 층을 형성하고 있어도 된다.

또, 상기 금속 배선층의 두께는, 도통 신뢰성 및 패키지의 컴팩트성의 관점에서, 0.5 ∼ 1000 ㎛ 가 바람직하고, 1 ∼ 500 ㎛ 가 보다 바람직하고, 5 ∼ 250 ㎛ 가 특히 바람직하다.

상기 금속 배선층의 형성 방법으로는, 전해 도금 처리, 무전해 도금 처리, 치환 도금 처리 등의 다양한 도금 처리 이외에, 스퍼터링 처리, 증착 처리, 금속 박의 진공 첩부 처리, 접착층을 형성한 접착 처리 등을 들 수 있다.

이들 중, 내열성이 높은 관점에서, 금속만의 층 형성인 것이 바람직하고, 후막/균일 형성화 및 고밀착성의 관점에서, 도금 처리에 의한 층 형성이 특히 바람직하다.

상기 도금 처리는, 양극 산화 피막에 대한 도금 처리가 되기 위해서, 시트층이라고 불리는 환원 금속층을 형성한 후, 그 금속층을 이용하여 두꺼운 금속층을 형성하는 수법을 이용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 시트층의 형성에는, 무전해 도금을 사용하는 것이 바람직하고, 도금액으로서는, 주성분 (예를 들어, 금속염, 환원제 등) 과 보조 성분 (예를 들어, pH 조정제, 완충제, 착화제, 촉진제, 안정제, 개량제 등) 으로 구성되는 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 도금액으로서는, SE-650·666·680, SEK-670·797, SFK-63 (모두 니혼 카니젠사 제조), 멜플레이트 NI-4128, 엠플레이트 NI-433, 엠플레이트 NI-411 (모두 멜텍스사 제조) 등의 시판품을 적절하게 사용할 수 있다.

또, 상기 금속 배선층의 재료로서 구리를 사용한 경우, 황산, 황산구리, 염산, 폴리에틸렌글리콜 및 계면활성제를 주성분으로 하고, 그 밖에 각종 첨가제를 첨가한 여러 가지의 전해액을 사용할 수 있다.

이와 같이 하여 형성되는 금속 배선층은, LED 실장의 설계에 따라 공지된 방법으로 패턴 형성된다. 또, 실제로 LED 가 실장되는 지점에는, 다시 금속층 (땜납도 포함) 을 형성하여 열압착이나, 플립 칩, 와이어 본딩 등에 의해, 접속하기 쉽도록 적절하게 가공할 수 있다.

바람직한 금속층으로는, 땜납, 또는 금 (Au), 은 (Ag), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg), 니켈 (Ni) 등의 금속 소재가 바람직하고, 가열에 의한 LED 의 실장의 관점에서는, 땜납, 또는 Ni 를 통한 Au, Ag 를 형성하는 방법이 접속 신뢰성의 관점에서 바람직하다.

배선층의 형성 방법으로서 이하에서 설명하는 금속 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄법 또는 스크린 인쇄법에 의해 양극 산화 피막 상에 패턴을 형성하면, 요철이 있는 표면에 많은 공정을 필요로 하지 않고 간단하고 쉽게 패턴을 갖는 배선층을 형성할 수 있고, 양극 산화 피막의 마이크로포어에 의한 앵커 효과가 높기 때문에 배선층과 광 반사층의 밀착성도 우수하다.

(잉크젯 인쇄법)

양극 산화 피막 상의 소망 부위에 도체 금속을 함유하는 금속 잉크를 잉크젯 인쇄법에 의해 배선층을 형성한다. 금속 잉크로 배선 패턴을 형성하고, 그 후 소성시켜 배선으로 한다.

금속 잉크로서는, 예를 들어, 바인더, 계면활성제 등을 함유하는 용매에 도체 금속의 미립자를 균일 분산시킨 것 등을 들 수 있다. 이 경우, 용매는, 도체 금속에 대한 친화성과 휘발성을 겸비한 것이 필요하다.

금속 잉크에 함유되는 도체 금속으로서는, 은, 구리, 금, 백금, 니켈, 알루미늄, 철, 팔라듐, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 등의 금속의 미립자； 산화은, 산화코발트, 산화철, 산화루테늄 등의 금속 산화물의 미립자； Cr-Co-Mn-Fe, Cr-Cu, Cr-Cu-Mn, Mn-Fe-Cu, Cr-Co-Fe, Co-Mn-Fe, Co-Ni-Cr-Fe 등의 복합 합금의 미립자； 은 도금, 구리 등의 도금 복합체의 미립자； 등을 들 수 있고, 이들을 1 종 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다.

이들 중, 금속의 미립자가 바람직하고, 은, 구리, 금이 보다 바람직하고, 내산화성이 우수하여 고절연성 산화물을 생성하기 어렵고, 저비용이고, 배선 패턴의 소성 후에 있어서의 도전성이 향상된다는 이유로부터, 특히 은이 바람직하다.

미립자인 도체 금속의 형상으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 구 형상, 입자 형상, 비늘 조각 형상 등을 들 수 있는데, 미립자끼리의 접촉 면적을 크게 하여 도전성을 향상시킨다는 관점에서, 비늘 조각 형상이 바람직하다.

금속 잉크에 함유되는 도체 금속의 평균 사이즈는, 금속 잉크에 의해 형성되는 배선 패턴 중의 충전률을 높여 도전성을 향상시킨다는 관점, 본 발명의 절연 기판이 구비하는 상기 양극 산화 피막에 대한 공급이라는 관점에서, 1 ∼ 20 ㎚ 가 바람직하고, 5 ∼ 10 ㎚ 가 보다 바람직하다.

(스크린 인쇄법)

양극 산화 피막 상의 소망 부위에 도체 금속을 함유하는 금속 잉크를 스크린 인쇄법에 의해 인쇄한다. 금속 잉크로 배선 패턴을 형성하고, 그 후 소성시켜 배선으로 한다.

스크린 인쇄법에 의한 금속 잉크의 공급은, 배선 패턴에 따른 투과 부분을 스크린에 형성하고, 금속 잉크를 이 투과 부분으로부터 스퀴징함으로써 실시할 수 있다.

도체 금속을 함유하는 금속 잉크로서는, 상기 서술한 잉크젯 인쇄법에서 사용한 것을 사용할 수 있다.

8. ＜절연성 광 반사 기판의 이용＞

본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 사용하는 LED 의 종류, 및 발광 소자의 형상 등에, 특별히 한정은 없고, 여러 가지의 용도로 사용할 수 있다. 또, 종래 공지된 LED 를 사용하는 발광 장치의 절연성 광 반사 기판으로서 사용할 수 있다.

예를 들어, 도 4 에 나타내는 기판 (140) 대신에 본 발명의 절연성 광 반사 기판 (30) 을 사용함으로써 발광 장치 (100) 의 휘도를 향상시킬 수 있다. 도 4 에 있어서 부호 100 은 백색계 LED 발광 장치로서, 외부 접속용 전극 (120, 130) 을 갖는 기판 (140) 에, 청색 LED 등의 발광 소자 (110) 가 페이스다운본딩되어 있고, 발광 소자 (청색 LED) (110) 를 YAG 계의 형광 입자 (150) 를 혼입한 투명 수지 (160) 로 몰드하고 있다. YAG 계의 형광 입자 (150) 에 의해 여기된 광과, 발광 소자 (청색 LED) (110) 의 잔광에 의해, 백색계 LED 발광 장치 (100) 로부터 백색계 광이 발광면측의 화살표 방향으로 발광된다.

또, 본 발명의 절연성 광 반사 기판 상에 청색 LED 를 설치하고, 공지된 수지로 봉지하고, 그 상부에 형광 발광체를 갖는 밸브 금속의 양극 산화층인 미세 구조체 (형광 발광 유닛) 를 구비하는 구성의 형광 발광 장치로 해도 된다. 이들 형광 발광 장치에 대해서는, 일본 특허출원 2009-134007호 명세서, 일본 특허출원 2009-139261호 명세서에 기재되어 있다.

도 5(A) 는, 심재인 예를 들어 SUS 금속판 (10) 의 표면에 알루미늄 합금층 (1) 과 그 표면에 양극 산화 피막 (2) 을 갖는 본 발명의 절연성 광 반사 기판 (30) 을 나타낸다. 또한 절연성 광 반사 기판 (30) 상에 탑재된 발광 소자 (110) 를 형광 입자 (150) 를 갖는 투명 수지 (160) 로 봉지한 형광 발광 장치 (100) 를 나타내는 단면도이다. 금속판 (10) 은 심재로서 본 발명의 절연성 광 반사 기판의 기계적 강도, 가요성을 담당하고 있다. 또, 히트싱크가 되어 방열성에 기여해도 된다. 발광 소자 (110) 는 와이어 (9) 로 본딩되어 양극 산화 피막 (2) 상에 형성된 도시되지 않은 배선층의 필요 지점과 전기적으로 접속된다.

도 5(B) 는, 알루미늄판 (11) 과 그 표면에 양극 산화 피막 (2) 을 갖는 본 발명의 절연성 광 반사 기판 (30) 상에 탑재된 발광 소자 (110) 를 형광 입자 (150) 를 갖는 투명 수지 (160) 로 봉지한 형광 발광 장치 (100) 를 나타내는 단면도이다.

알루미늄판 (11) 의 발광 소자 (110) 가 실장되는 지점은 오목부 (3) 가 형성되고 오목부 (3) 는 상측을 향함에 따라 외측으로 확대되도록 경사져 있다. 발광 소자 (110) 는 절연성 광 반사 기판 (30) 상에 다이본딩 등으로 탑재되고, 절연성 광 반사 기판 (30) 의 하부에는 히트싱크 (7) 가 형성되어 있어도 된다. 발광 소자 (110) 는 와이어 (9) 로 본딩되어, 양극 산화 피막 (2) 상에 형성된 도시되지 않은 배선층의 필요 지점과 전기적으로 접속된다. 본 발명의 절연성 광 반사 기판 (30) 은, 절연성이 높고 가시광 영역에 있어서의 전체 반사율이 높기 때문에, 이것을 기판으로서 사용하는 발광 장치 (100) 의 발광 효율이 높다.

발광 소자는, 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 가진 호모 구조, 헤테로 구조 혹은 더블헤테로 구조인 것을 들 수 있다. 반도체층의 재료나 그 혼정도 (混晶度) 에 의해 발광 파장을 자외광으로부터 적외광까지 다양하게 선택할 수 있다.

투명 수지 (160) 의 재질은 열경화성 수지가 바람직하다. 열경화성 수지 중, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 아크릴레이트 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종에 의해 형성하는 것이 바람직하고, 특히 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지가 바람직하다. 투명 수지 (160) 는, 발광 소자 (110) 를 보호하기 위해 경질인 것이 바람직하다. 또, 투명 수지 (160) 는, 내열성, 내후성, 내광성이 우수한 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 투명 수지 (160) 는, 소정 기능을 갖게 하기 위해서, 필러, 확산제, 안료, 형광 물질, 반사성 물질, 자외선 흡수제, 산화 방지제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 혼합할 수도 있다.

형광 입자 (150) 는, 발광 소자 (110) 로부터의 광을 흡수하여 상이한 파장의 광으로 파장 변환하는 것이면 된다. 예를 들어, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 질화물계 형광체·산질화물계 형광체·사이알론계 형광체·β 사이알론계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이 금속계의 원소에 의해 주로 부활되는 알칼리 토류 할로겐 애퍼타이트 형광체, 알칼리 토금속 붕산할로겐 형광체, 알칼리 토금속 알루민산염 형광체, 알칼리 토류 규산염 형광체, 알칼리 토류 황화물 형광체, 알칼리 토류 티오갈레이트 형광체, 알칼리 토류 질화규소 형광체, 게르만산염 형광체, 또는 Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 희토류 알루민산염 형광체, 희토류 규산염 형광체 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 유기 착물 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명의 절연성 광 반사 기판은, 자외 ∼ 청색 LED 와 그것을 흡수하여 가시광 영역에서 형광을 발하는 형광 발광체를 사용한 형광체 혼색형 백색계 LED 발광 소자의 광 반사 기판으로서 사용할 수도 있다.

이들의 형광 발광체가 청색 LED 로부터의 청색광을 흡수하여 형광 (황색계 형광) 을 발생시키고, 이 형광과 청색 LED 의 잔광에 의해, 발광 소자로부터 백색계 광이 발광된다.

상기 서술한 방식은, 청색 LED 광원 1 칩과 황색 형광체 1 종을 조합한 이른바 「의사 백색 발광형」이지만, 이 밖에도, 예를 들어 자외 ∼ 근자외 LED 광원 1 칩과 적색/녹색/청색 형광체 등을 여러 종류 조합한 「자외 ∼ 근자외 광원형」, 및 적색/녹색/청색 3 광원으로 백색 발광시키는 「RGB 광원형」 등의 공지된 발광 방법을 이용하는 발광 유닛의 발광 소자의 기판에 본 발명의 절연성 광 반사 기판을 사용할 수 있다.

본 발명의 배선층에 발광 소자를 실장하는 방법은 가열에 의한 실장을 수반하지만, 땜납 리플로우를 포함한 열압착, 및 플립칩에 의한 실장 방법에서는, 균일하고 확실한 실장을 실시하는 관점에서, 최고 도달 온도는 220 ∼ 350 ℃ 가 바람직하고, 240 ∼ 320 ℃ 가 보다 바람직하며, 260 ∼ 300 ℃ 가 특히 바람직하다. 또 이들 최고 도달 온도를 유지하는 시간으로서는, 동 관점에서 2 초 ∼ 10 분이 바람직하고, 5 초 ∼ 5 분이 보다 바람직하며, 10 초 ∼ 3 분이 특히 바람직하다.

또, 본 발명의 절연성 광 반사 기판에 있어서의 알루미늄 합금층과 양극 산화 피막의 열팽창률차에서 기인되는 양극 산화 피막에 대한 크랙 발생을 억제하는 관점에서, 상기 최고 도달 온도에 도달하기 전에, 원하는 일정 온도에서 5 초 ∼ 10 분, 보다 바람직하게는 10 초 ∼ 5 분, 특히 바람직하게는 20 초 ∼ 3 분의 열처리를 실시하는 방법을 취할 수도 있다. 이 경우 원하는 일정 온도로서는, 80 ∼ 200 ℃ 인 것이 바람직하고, 100 ∼ 180 ℃ 가 보다 바람직하며, 120 ∼ 160 ℃ 가 특히 바람직하다. 이들 온도·시간 미만이면 소자의 실장이 불충분해질 우려가 있고, 이들 온도·시간 초과이면 기판이 열화될 우려가 있다.

또 와이어 본딩에서의 실장시의 온도로서는, 상기 서술과 마찬가지로 확실한 실장을 실시하는 관점에서, 80 ∼ 300 ℃ 가 바람직하고, 90 ∼ 250 ℃ 가 보다 바람직하고, 100 ∼ 200 ℃ 가 특히 바람직하다. 가열 시간으로서는, 2 초 ∼ 10 분이 바람직하고, 5 초 ∼ 5 분이 보다 바람직하며, 10 초 ∼ 3 분이 특히 바람직하다.

실시예

이하에 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

(실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 3)

＜기판의 제조＞

초고순도 알루미늄 (5N：99.999 질량％, 큐슈 미츠이 알루미늄사 제조) 잉곳을 1 kg 마다 분취하고, 추가로 각 성분의 금속을 첨가하여 카본 도가니 내에서 용해시킨 후, 카본제의 주형 (내용적：10 ㎝ × 10 ㎝ × 5 ㎝) 에 흘려 넣어 서랭시킴으로써, 주괴를 조제하였다.

이어서, 이 주괴의 표면을 각각의 면에 대해 1 ㎝ 의 두께로 면삭하여, 표면 불균일 부분을 제거하였다. 면삭 후의 표면을 용제로 세정하여, 다음의 성분 분석에 제공하였다.

주괴의 성분 분석은, 글로우 방전 질량 분석계 (서모사이언티픽 제조：ELEMENT-GD) 를 사용하여 실시하고, Al, Si, Fe, Ga 및 Zn 을 정량하고, Al, Si, Fe, Ga 및 Zn 이외의 불가피 불순물 성분의 양도 동시에 산출하였다. 불가피 불순물은, 구리, 망간, 마그네슘, 크롬, 비스무트, 니켈 및 티탄의 합계였다.

성분 분석 후, 냉간 압연 장치에서, 50 ％/패스의 압하율로 6 회 압연한 후, 최종 판 두께가 0.4 ㎜ 가 되도록 최종 압연을 실시하여, 하기 표 1 에 나타내는 조성의 알루미늄 합금층만으로 이루어지는 기판을 제조하였다.

압연한 판으로부터 폭 10 ㎝ × 길이 15 ㎝ 의 기판 (이하, 「알루미늄 합금 기판」이라고 한다) 을 채취하여, 이하에 나타내는 조면화 처리 및 양극 산화 처리를 실시하였다.

＜조면화 처리 (요철의 형성)＞

조면화 처리는, 이하의 (a) ∼ (f) 의 각종 처리를 실시하였다. 또한, 각 처리 및 수세 후에는 닙 롤러로 액절을 실시하였다.

(a) 탈지 처리

탈지 처리로서 계면활성제를 함유하는 액을 알루미늄 합금 기판의 표면에 접촉시키고, 그 후, 수세하여, 농도 15 g/ℓ 의 황산 수용액을 알루미늄 합금 기판 표면에 접촉시키고, 알루미늄 합금 기판 표면을 용해시키고, 그 후, 수세하였다.

(b) 알칼리 에칭 처리

알루미늄 합금 기판을 가성 소다 농도 2.6 질량％, 알루미늄 이온 농도 6.5 질량％, 온도 70 ℃ 의 수용액을 사용하여 스프레이에 의한 에칭 처리를 실시하고, 알루미늄 합금 기판을 1 g/㎡ 용해시켰다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다.

(c) 디스머트 처리

온도 30 ℃ 의 질산 농도 1 질량％ 수용액 (알루미늄 이온을 0.5 질량％ 함유) 에서, 스프레이에 의한 디스머트 처리를 실시하고, 그 후, 스프레이로 수세하였다. 디스머트 처리에 사용한 질산 수용액은, 질산 수용액 중에서 교류를 이용하여 전기 화학적 조면화 처리를 실시하는 공정의 폐수를 사용하였다.

(d) 전기 화학적 조면화 처리

60 Hz 의 교류 전압을 이용하여 연속적으로 전기 화학적인 조면화 처리를 실시하였다. 이 때의 전해액은, 질산 9.0 g/ℓ 수용액 (알루미늄 이온을 5 g/ℓ, 암모늄 이온을 0.007 질량％ 함유), 액온 50 ℃ 였다. 교류 전원 파형은 도 1 에 나타낸 파형으로, 전류값이 제로에서 피크에 도달할 때까지의 시간 (TP) 이 0.8 msec, duty 비 1：1, 사다리꼴의 직사각형파 교류를 이용하여, 카본 전극을 대극으로 하여 전기 화학적인 조면화 처리를 실시하였다. 보조 양극으로는 페라이트를 사용하였다. 사용한 전해조는 도 2 에 나타내는 것을 사용하였다. 전류 밀도는 전류의 피크값으로 30 A/dm², 전기량은 알루미늄 합금 기판이 양극시의 전기량의 총합으로 220 C/dm² 였다. 보조 양극에는 전원으로부터 흐르는 전류의 5 ％ 를 분류시켰다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다.

(e) 알칼리 에칭 처리

알루미늄 합금 기판을 가성 소다 농도 26 질량％, 알루미늄 이온 농도 6.5 질량％ 의 수용액을 사용하여 스프레이에 의한 에칭 처리를 32 ℃ 에서 실시하고, 알루미늄 합금 기판을 10 g/㎡ 용해시키고, 전단의 교류를 이용하여 전기 화학적 조면화 처리를 실시했을 때에 생성된 수산화알루미늄을 주체로 하는 스머트 성분을 제거하고, 또한 생성된 요철의 에지 부분을 용해시켜 에지 부분을 매끄럽게 하였다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다.

(f) 디스머트 처리

온도 30 ℃ 의 황산 농도 15 질량％ 수용액 (알루미늄 이온을 4.5 질량％ 함유) 으로, 스프레이에 의한 디스머트 처리를 실시하고, 그 후, 스프레이로 수세하였다. 디스머트 처리에 사용한 질산 수용액은, 질산 수용액 중에서 교류를 이용하여 전기 화학적 조면화 처리를 실시하는 공정의 폐수를 사용하였다.

＜양극 산화 처리 (양극 산화 피막의 형성)＞

도 3 에 나타내는 구조의 양극 산화 장치를 사용하여 양극 산화 처리를 실시하여, 알루미늄 합금 기판의 표면에 양극 산화 피막을 갖는 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

전해액으로서는 황산을 사용하고, 황산 농도 0.3 M, 온도 17 ℃, 전압 25 V 의 조건 하에서, 8 시간 실시하였다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다. 최종적인 양극 산화 피막의 두께는 45 ㎛ 였다.

(비교예 4 및 5)

비교예 4 및 5 에 대해서는, 각각 실시예 4 및 비교예 2 의 주괴를 사용하고, 상기 (a) ∼ (f) 와 동일한 조면화 처리를 실시한 후, 이하의 조건의 양극 산화 처리를 실시하여, 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

＜양극 산화 처리＞

도 3 에 나타내는 구조의 양극 산화 장치를 사용하여 양극 산화 처리를 실시하였다. 전해액으로서는 황산을 사용하고, 황산 농도 1.8 M, 온도 45 ℃, 전류 밀도 20 A/dm² 의 조건 하에서, 40 분간 실시하였다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다. 최종적인 산화 피막의 두께는 45 ㎛ 였다.

(실시예 9 ∼ 11)

실시예 4 에 따라 제조한 알루미늄 합금 기판을 0.8 ㎜ 로 압연한 것을 피재로 하고, 하기 표 2 에 나타내는 합금 A ∼ 합금 C 로부터 조제한 주괴를 심재로 하고, 이들을 납재를 통해 중합하고, 500 ℃ 3 시간 노 중에서 열처리한 것을 열간 압연에 의해 압착하여 실시예 9 ∼ 11 의 기판을 제조하였다.

제조한 각 기판에 대해, 실시예 1 과 동일한 조면화 처리 및 양극 산화 처리를 실시함으로써, 기판의 표면에 양극 산화 피막 (두께：45 ㎛) 을 갖는 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

(실시예 12 ∼ 14 및 비교예 6)

실시예 4 에서 제조한 알루미늄 합금 기판을 노 중에서 용해시킨 후, 스테인리스 강판 (SUS403, 2B 규격재, 판 두께 0.3 ㎜) 을 침지시킴으로써, 상기 스테인리스 강판 (심재) 의 표면에 약 100 ㎛ 의 알루미늄 합금층을 갖는 기판을 제조하였다. 이 기판을 실시예 12 로 하였다.

마찬가지로, 상기 스테인리스 강판 (SUS403) 을 알루미늄 함유 아연 용융 도금욕에 침지시켜 미리 아연 도금층 (약 10 ㎛) 을 형성한 후, 실시예 4 에서 제조한 알루미늄 합금 기판을 용해시킨 용융 도금욕에 침지시킴으로써, 아연 도금층 상에 약 100 ㎛ 의 알루미늄 합금층을 갖는 기판을 제조하였다. 이 기판을 실시예 13 으로 하였다.

마찬가지로, 실시예 4 의 알루미늄 합금을 노 중에서 용해시키고, 스테인리스 강판 (SUS304) 을 침지시킴으로써, 상기 스테인리스 강판 (심재) 의 표면에 약 100 ㎛ 의 알루미늄 합금층을 갖는 기판을 제조하였다. 이 기판을 실시예 14 로 하였다.

마찬가지로, 비교예 5 의 알루미늄 합금을 노 중에서 용해시키고, 스테인리스 강판 (SUS304) 을 침지시킴으로써, 상기 스테인리스 강판 (심재) 의 표면에 약 100 ㎛ 의 알루미늄 합금층을 갖는 기판을 제조하였다. 이 기판을 비교예 6 으로 하였다.

또한, 이들 기판 제조에 사용한 스테인리스강은, 10 ％ 염화 제 2 철 수용액 (40 ℃) 으로 3 분간 처리하여 표면을 조면화한 것을 사용하였다.

제조한 각 기판의 조성 분석을 실시한 바, 알루미늄 합금층과 스테인리스 강판의 천이 영역 (스테인리스의 주성분인 Fe 의 확산층) 의 두께는 모두 약 50 ㎛ 이고, 피재로 한 알루미늄 합금층의 성분이 유지되어 있는 것은 표층으로부터 50 ㎛ 사이인 것으로 판단할 수 있었다.

제조한 각 기판에 대해, 실시예 1 과 동일한 (a) 탈지 처리 및 양극 산화 처리를 실시함으로써, 기판의 표면에 양극 산화 피막 (두께：45 ㎛) 을 갖는 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

(실시예 15 ∼ 17)

실시예 15 ∼ 17 에 대해서는, 모두 실시예 4 의 주괴를 사용하고, 상기 (a) ∼ (f) 와 동일한 조면화 처리를 실시한 후, 이하의 조건의 황산 양극 산화 처리 및 붕산 양극 산화 처리를 이 순서로 연속하여 실시하여, 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

＜황산 양극 산화 처리＞

전해액으로서는 황산을 사용하고, 황산 농도 30 g/ℓ, 온도 17 ℃, 전압 25 V 의 조건 하에서, 실시예 15 에 대해서는 8 시간, 실시예 16 및 17 에 대해서는 5 시간을 실시하였다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다.

황산 양극 산화에 의해 형성된 양극 산화 피막의 두께는, 실시예 15 에 있어서는 45 ㎛, 실시예 16 및 17 에 있어서는 25 ㎛ 였다.

＜붕산 양극 산화 처리＞

붕산 농도 30 g/ℓ, 붕산 나트륨 20 g/ℓ, 액온 20 ℃ 의 수용액 중에서, 실시예 15 및 16 에 있어서는 전압 600 V 의 직류 전해를 60 분 실시하고, 실시예 17 에 있어서는 전압을 300 V 로 60 분 직류 전해를 실시하여, 황산 양극 산화 처리에 의해 생성된 마이크로포어의 내부에 양극 산화 처리를 실시하였다.

붕산 양극 산화 처리에 의해 형성된 양극 산화 피막의 두께는, 실시예 15 및 16 에 있어서는 0.4 ㎛ (400 ㎚), 실시예 17 에 있어서는 0.2 ㎛ (200 ㎚) 로, 모두 상기 식 (a) 로 나타내는 L 을 만족시키고 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 실시예 15 및 16 에 있어서의 L 의 계산값은, 450 ㎚ 를 목적 파장으로 하면, m = 1 인 경우에는 L = 197 ㎚ 로 산출되고, m = 2 인 경우에는 L = 394 ㎚ 로 산출된다. 마찬가지로, 실시예 17 에 있어서의 L 의 계산값은, 330 ㎚ 를 목적 파장으로 하면, m = 2 인 경우에는 L = 202 ㎚ 로 산출되고, m = 3 인 경우에는 L = 303 ㎚ 으로 산출된다.

(실시예 18)

실시예 18 에 대해서는, 실시예 4 의 주괴를 사용하고, 상기 (a) ∼ (f) 와 동일한 조면화 처리를 실시한 후, 이하의 조건의 황산 양극 산화 처리를 실시하여, 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

＜황산 양극 산화 처리＞

황산 농도 70 g/ℓ, 액온 20 ℃ 의 수용액 중에서, 전압 16 V 의 직류 전해를 3 시간 실시하였다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다. 황산 양극 산화에 의해 형성된 양극 산화 피막의 두께는 25 ㎛ 였다.

(비교예 7)

비교예 7 에 대해서는, 실시예 4 의 주괴를 사용하고, 상기 (a) ∼ (f) 와 동일한 조면화 처리를 실시한 후, 이하의 조건의 붕산 양극 산화 처리를 실시하여, 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

＜붕산 양극 산화 처리＞

붕산 농도 30 g/ℓ, 붕산 나트륨 20 g/ℓ, 액온 20 ℃ 의 수용액 중에서, 전압 300 V 의 직류 전해를 60 분 실시하였다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다. 붕산 양극 산화 처리에 의해 형성된 양극 산화 피막의 두께는 0.4 ㎛ 였다.

(실시예 19)

실시예 19 에 대해서는, 실시예 4 의 주괴를 사용하고, 상기 (a) 처리의 후에 하기 (g) 기계적 조면화 처리를 실시하고, 상기 (f) 처리를 실시하지 않았던 것 이외에는, 실시예 4 와 동일한 조건으로 조면화 처리 및 양극 산화 처리를 실시함으로써, 기판의 표면에 양극 산화 피막 (두께：45 ㎛) 을 갖는 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

(g) 기계적 조면화 처리

도 7 에 나타내는 장치를 사용하여, 연마제 (파미스) 와 물의 현탁액 (비중 1.12) 을 연마 슬러리액으로서 알루미늄 합금 기판의 표면에 공급하면서, 회전하는 롤러 형상 나일론 브러시에 의해 기계적 조면화 처리를 실시하였다.

도 7 에 있어서, 21 은 알루미늄 합금 기판, 22 및 24 는 롤러 형상 브러시, 23 은 연마 슬러리액, 25, 26, 27 및 28 은 지지 롤러이다. 연마제의 평균 입경은 40 ㎛, 최대 입경은 100 ㎛ 였다. 나일론 브러시의 재질은 6·10 나일론, 모 길이는 50 ㎜, 모의 직경은 0.3 ㎜ 였다. 나일론 브러시는 φ 300 ㎜ 의 스테인리스제의 통에 구멍을 뚫어 조밀해지도록 심었다. 회전 브러시는 3 개 사용하였다. 브러시 하부의 2 개의 지지 롤러 (φ 200 ㎜) 의 거리는 300 ㎜ 였다. 브러시 롤러는 브러시를 회전시키는 구동 모터의 부하가, 브러시 롤러를 알루미늄 합금 기판에 누르기 전의 부하에 대해 7 kW 플러스가 될 때까지 눌렀다. 브러시의 회전 방향은 알루미늄 합금 기판의 이동 방향과 동일했다. 브러시의 회전수는 200 rpm 이었다.

(실시예 20)

실시예 20 에 대해서는, 실시예 4 의 주괴를 사용하고, 상기 (a) 처리, 상기 (g) 처리, 상기 (b) 처리 및 상기 (c) 처리를 이 순서로 실시한 후, 실시예 18 과 동일한 황산 양극 산화 처리를 실시하여, 기판의 표면에 양극 산화 피막 (두께：25 ㎛) 을 갖는 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

(실시예 21)

실시예 21 에 대해서는, 실시예 4 의 주괴를 사용하고, 상기 (a) 처리, 상기 (g) 처리, 상기 (b) ∼ (e) 처리 그리고 하기 (h) 전기 화학적 조면화 처리 및 (i) 알칼리 에칭 처리를 이 순서로 실시한 후, 실시예 18 과 동일한 황산 양극 산화 처리를 실시하여, 기판의 표면에 양극 산화 피막 (두께：25 ㎛) 을 갖는 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

(h) 전기 화학적 조면화 처리

대파를 60 Hz 의 교류 전압을 이용하여 연속적으로 전기 화학적인 조면화 처리를 실시함으로써 형성하였다. 이 때의 전해액은, 염산 15.0 g/ℓ 수용액 (알루미늄 이온을 10 g/ℓ 를 함유), 액온 50 ℃ 였다. 교류 전원 파형은 도 1 에 나타낸 정현파를 사용하여, 카본 전극을 대극으로 하여 실시하였다. 사용한 전해조는 도 2 에 나타내는 것을 사용하였다. 전류 밀도는 전류의 피크값으로 22 A/dm², 전기량은 알루미늄 합금 기판이 양극시의 전기량의 총합으로 50 C/dm² 였다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다.

(i) 알칼리 에칭 처리

알루미늄 합금 기판에 대해, 가성 소다 농도 5 질량％, 알루미늄 이온 농도 0.5 질량％ 의 수용액을 사용하여 스프레이에 의한 에칭 처리를 32 ℃ 에서 실시하였다. 알루미늄 합금 기판을 표준 조건으로 5 g/㎡ 용해시키고, 전단의 교류를 이용하여 전기 화학적 조면화 처리를 실시했을 때에 생성된 수산화알루미늄을 주체로 하는 스머트 성분을 제거하고, 또, 생성된 요철의 에지 부분을 용해시켜 에지 부분을 매끄럽게 하였다. 그 후, 스프레이에 의한 수세를 실시하였다. 그 후, 온도 30 ℃ 의 황산 농도 15 질량％ 수용액 (알루미늄 이온을 4.5 질량％ 함유) 을 스프레이에 의해 기판 표면에 분사하여 디스머트 처리를 실시하고, 그 후, 스프레이로 수세하였다.

(실시예 22)

실시예 22 에 대해서는, 실시예 4 의 주괴를 사용하고, 상기 (a) ∼ (e) 처리, 상기 (h) 처리 및 상기 (i) 처리를 이 순서로 실시한 후, 실시예 18 과 동일한 황산 양극 산화 처리를 실시하여, 기판의 표면에 양극 산화 피막 (두께：25 ㎛) 을 갖는 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

(실시예 23)

상기 (i) 처리의 알칼리 용해량을 2 g/㎡ 로 한 것 이외에는, 실시예 22 와 동일한 방법에 의해 절연성 광 반사 기판을 제조하였다.

(실시예 24)

Au 나노 입자 (나노텍, CI 화성사 제조) 50 g 을 자일렌 50 g 에 첨가한 후에 8 시간 상온에서 교반을 실시함으로써, 안정적인 Au 잉크 분산액을 조제하였다. 또한, 조제한 잉크 분산액을 고형 분말 분석한 바, 금의 함유량은 26.8 질량％였다.

이어서, 상기 잉크 분산액의 2 질량％ 에 상당하는 실란 커플링제 (KBM603, 신에츠 폴리머사 제조) 를 상기 잉크 분산액에 첨가하고, 혼합함으로써, 금속 잉크를 조제하였다. 조제된 금속 잉크의 점도는, 10 cps 였다.

다음으로, 조제된 금속 잉크를, 다이마틱스·매테리얼 프린터 (DMP-2831, 후지필름 다이마틱스사 제조) 를 사용하고, 실시예 2 에서 제조한 절연성 광 반사 기판의 양극 산화 피막 상에 잉크젯 인쇄법에 의해 공급하여, 160 ℃ 에서 설정된 열풍 건조기에 의해 약 5 분간 열풍 건조시켜, Au 금속 배선을 얻었다.

＜마이크로포어의 깊이에 대한 마이크로포어의 중심선의 길이 (길이/깊이) 의 측정＞

제조한 각 절연성 광 반사 기판의 양극 산화 피막에 대해, 그 단면을 FE-SEM (히타치 제작소사 제조, S-4000) 으로 관찰하고, 마이크로포어의 깊이에 대한 마이크로포어의 중심선의 길이 (길이/깊이) 를 측정하여 평균하였다. 그 결과를 하기 표 1 에 나타낸다.

＜표면 형상의 측정＞

제조한 각 절연성 광 반사 기판의 표면의 요철에 대해, 하기 (1) ∼ (3) 의 측정을 실시하여, 대파 구조, 중파 구조 및 소파 구조의 각 평균 파장을 산출하였다.

결과를 하기 표 1 에 나타낸다. 또한, 표 1 중, 「-」는, 해당하는 평균 파장의 요철이 없었던 것을 나타낸다.

(1) 대파 구조의 평균 파장

촉침식 조도계 (sufcom 575, 토쿄 정밀사 제조) 로 2 차원 조도 측정을 실시하고, ISO4287 에 규정되어 있는 평균 산 (山) 간격 (S_m) 을 5 회 측정하여, 그 평균값을 평균 파장으로 하였다.

2 차원 조도 측정은, 이하의 조건으로 실시하였다.

(측정 조건)

절단값 0.8 ㎜, 경사 보정 FLAT-ML, 측정 길이 3 ㎜, 세로 배율 10000 배, 주사 속도 0.3 ㎜/sec, 촉침 선단 직경 2 ㎛

(2) 중파 구조의 평균 파장

SEM 을 사용하여 각 절연성 광 반사 기판의 표면을 바로 위에서 배율 2000 배로 촬영하고, 얻어진 SEM 사진에 있어서 요철의 주위가 고리 형상으로 연결되어 있는 중파 구조의 요철을 50 개 추출하고, 그 직경을 판독 출력하여 파장으로 하여, 평균 파장을 산출하였다.

(3) 소파 구조의 평균 파장

고분해능 SEM 을 사용하여 각 절연성 광 반사 기판의 표면을 바로 위에서 배율 50000 배로 촬영하고, 얻어진 SEM 사진에 있어서 소파 구조의 요철을 50 개 추출하고, 그 직경을 판독 출력하여 파장으로 하여, 평균 파장을 산출하였다.

또, 제조한 각 절연성 광 반사 기판의 표면에 대해, ΔS 를 구하기 위해서, 원자간력 현미경 (SP13700, 세이코 전자 공업사 제조) 에 의해 표면 형상을 측정하여, 3 차원 데이터를 구하였다. 이하, 구체적인 순서를 설명한다.

절연성 광 반사 기판을 가로세로 1 ㎝ 의 크기로, 피에조 스캐너 상의 수평한 시료대에 세트하고, 캔틸레버를 시료 표면에 어프로치하여, 원자간력이 작용하는 영역에 이르렀을 때, XY 방향으로 스캔하여, 그 때, 시료의 요철을 Z 방향의 피에조의 변위로 파악하였다. 피에조 스캐너는, XY 방향에 대해 150 ㎛, Z 방향에 대해 10 ㎛, 주사 가능한 것을 사용하였다. 캔틸레버는 공진 주파수 120 ∼ 150 kHz, 스프링 상수 12 ∼ 20 N/m 인 것 (SI-DF20, NANOPROBE 사 제조) 을 사용하여 DFM 모드 (Dynamic Force Mode) 로 측정하였다. 또, 구한 3 차원 데이터를 최소 제곱 근사함으로써 시료의 미미한 기울기를 보정하여 기준면을 구하였다.

계측할 때에는, 표면의 50 ㎛□ 를 512 × 512 점 측정하였다. XY 방향의 분해능은 1.9 ㎛, Z 방향의 분해능은 1 ㎚, 스캔 속도는 60 ㎛/sec 로 하였다.

상기에서 구해진 3 차원 데이터 (f (x, y)) 를 사용하여, 이웃하는 3 점을 추출하고, 그 3 점에서 형성되는 미소 삼각형의 면적의 총합을 구하여 실면적 (S_x) 으로 하였다. 표면적차 (ΔS) 는, 얻어진 실면적 (S_x) 과 기하학적 측정 면적 (S₀) (50 ㎛ × 50 ㎛) 으로부터, 상기 식 (I) 에 의해 구하였다.

결과를 하기 표 1 에 나타낸다.

＜광 반사율의 측정＞

제조한 각 절연성 광 반사 기판에 대해, 분광 반사율 측정기 (SP64, X-Rite 사 제조) 를 사용하여 가시광 영역 (400 ∼ 800 ㎚) 및 자외 영역 (300 ∼ 320 ㎚) 에 있어서의 전체 반사율의 평균값을 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

＜내전압의 측정＞

제조한 각 절연성 광 반사 기판에 대해, JISC2110 규격의 방법에 따라, 10 kV 절연 파괴 시험 장치 (야마요 시험기 유한회사 제조) 를 사용하여 오일 중에서 절연 파괴 전압 (내전압) 을 측정하였다. 3 지점 측정을 실시하여, 그 평균값을 내전압으로 하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

＜발광의 확인＞

실시예 4 및 실시예 13 에서 사용한 알루미늄 합금 기판 및 클래드판에 대해, 프레스 가공에 의해 외형이 가로세로 5 ㎜, 깊이 0.2 ㎜ 인 오목부를 40 ㎜ 피치로 형성하였다.

이 프레스 가공이 완료된 기판을 사용하여 실시예 4 의 기판에 대해서는, 실시예 1, 15 및 18 의 표면 처리를 계속하여 실시하여, 3 종류의 절연성 광 반사 기판을 형성하였다.

한편, 실시예 13 의 기판에 대해서는, 그 상태에서 실시예 1 의 표면 처리를 계속하여 실시하여, 1 종류의 절연성 광 반사 기판을 얻었다.

얻어진 각 절연성 광 반사 기판 및 미가공의 기판 (실시예 4 및 실시예 13) 에 대해, 다이싱 가공에 의해 가로세로 5 ㎜ 의 오목부를 중심으로 하여 가로세로 40 ㎜ 의 기판으로 개편화 가공하였다.

개편화한 각각의 기판에, 미리 준비한 접착층이 형성된 구리 배선 패턴을 열에 의해 압착하여 기판 상에 배선을 형성하였다.

이어서, 대항한 구리 배선의 선단 부분이 3 ㎜ 간격이 되도록 배치하였다. 이로써 오목부가 있는 기판에서는 오목부 내부에 구리 배선 선단 부분이 들어가도록 하였다.

여기서, 프레스 미가공의 기판에 대해서는 구리 배선을 내부에 포함하도록 중심을 합하여 가로세로 5 ㎜ 의 방형으로 스크린 인쇄에 의해 레지스트를 높이 120 ㎛ 가 되도록 인쇄하여, 봉지제의 토수 (土手) 를 형성하였다.

그 후, 전기판에 있어서 LED 칩을 오목부 중심으로 다이 본드하여, 칩과 구리 배선 부분을 와이어 본드에 의해 접속하였다. 또한 실리콘 수지제 봉지제를 적하하여 LED 칩, 와이어 본드 부분을 봉지하여 LED 패키지를 완성시켰다.

프레스 가공 기판 및 미가공 기판 모두 발광을 확인하였다. 프레스 가공 기판에서는 토수 부분도 반사면이 되어 있기 때문에 발광량이 비교적 높은 수치를 나타내었다.

실시예로 나타내는 바와 같이 알루미늄 합금 성분의 양과 광 반사율 및 내전압의 관계에는 이하의 특성이 있다.

1) Si＋Fe 가 0.005 질량％ 이하이고, Al, Si, Fe, Ga 및 Zn 이외의 불가피 불순물의 함유량이 0.01 질량％ 이하이면, 내전압이 높고, 광 반사율도 높다.

2) 동일하게, 양극 산화 피막이 갖는 마이크로포어의 깊이에 대한 중심선 길이의 비율 (길이/깊이) 이 1.0 ∼ 1.2 이면, 내전압이 높고, 광 반사율도 높다.

3) Si＋Fe 가 0.005 질량％ 이하의 범위인 경우에, Ga 또는 Zn 을 소정량 첨가하면, 광 반사율이 향상된다.

4) Si＋Fe 가 0.005 질량％ 이하의 범위인 경우에, Ga 와 Zn 을 병용하면 효과는 더욱 높다.

또, 실시예에서 제조한 절연성 광 반사 기판은, 자외 영역에 있어서도 높은 반사율을 얻는 것을 알 수 있고, 예를 들어, 태양광에 보다 근접하게 하는 시도로서 연색성이 높은 자외광 LED 등을 사용한 차세대 시스템에 바람직한 기판인 것을 알 수 있었다.

1 알루미늄 합금층
2 양극 산화 피막
3 오목부
7 히트싱크
9 와이어
10 금속판
11 알루미늄판
12 래디얼 드럼 롤러
13a, 13b 주극
14 전해 처리액
15 전해액 공급구
16 슬릿
17 전해액 통로
18 보조 양극
19a, 19b 사이리스터
20 교류 전원
21 알루미늄 합금판
22, 24 롤러 형상 브러시
23 연마 슬러리액
25, 26, 27, 28 지지 롤러
30 절연성 광 반사 기판
31 양극 산화 처리층 (p)
32 구멍부
33 저부
34 양극 산화 처리층 (p＋1)
35 구멍부
36 저부
100 발광 장치
110 발광 소자
120, 130 전극
140 광 반사 기판
150 형광 입자
160 투명 수지
410 양극 산화 처리 장치
412 급전조
414 전해 처리조
416 알루미늄 합금판
418, 426 전해액
420 급전 전극
422, 428 롤러
424 닙 롤러
430 전해 전극
432 조벽
434 직류 전원

Claims (16)

1. 기판과, 상기 기판의 표면에 형성되는 양극 산화 피막을 갖고,
   상기 기판이, 두께 10 ㎛ 이상의 알루미늄 합금층을 표면에 갖고,
   상기 알루미늄 합금층이, 알루미늄 순도가 99.9 질량％ 이상이고, Si 및 Fe 의 합계의 함유량이 0.005 질량％ 이하이고, 또한 Al, Si, Fe, Ga 및 Zn 이외의 불가피 불순물의 함유량이 0.01 질량％ 이하이고,
   상기 양극 산화 피막이, 상기 양극 산화 피막의 표면으로부터 두께 방향으로 마이크로포어를 갖고,
   상기 마이크로포어의 깊이에 대한 상기 마이크로포어의 중심선 길이의 비율 (길이/깊이) 이, 1.0 ∼ 1.2 인, 절연성 광 반사 기판.
2. 제 1 항에 있어서,
   Ga 의 함유량이, 5 ∼ 25 ppm 인, 절연성 광 반사 기판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   Zn 의 함유량이, 5 ∼ 20 ppm 인, 절연성 광 반사 기판.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 절연성 광 반사 기판의 가시광 영역의 전체 반사율이, 70 ％ 이상인, 절연성 광 반사 기판.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 절연성 광 반사 기판의 300 ∼ 320 ㎚ 의 파장광의 전체 반사율이, 70 ％ 이상인, 절연성 광 반사 기판.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 절연성 광 반사 기판이, 발광 소자의 발광원을 형성하는 오목부를 갖는, 절연성 광 반사 기판.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 절연성 광 반사 기판의 표면이, 평균 파장 0.01 ∼ 100 ㎛ 의 요철을 갖는, 절연성 광 반사 기판.
8. 제 1 항에 있어서,
   원자간력 현미경을 사용하여, 상기 절연성 광 반사 기판의 표면의 50 ㎛ × 50 ㎛ 의 범위를 512 × 512 점 측정하여 얻어지는 3 차원 데이터로부터 근사 3 점법에 의해 구해지는 실면적 (S_x) 과, 기하학적 측정 면적 (S₀) 으로부터, 하기 식 (I) 에 의해 구해지는 표면적차 (ΔS) 가, 1 ∼ 50 ％ 인, 절연성 광 반사 기판.
   ΔS = ［(S_x-S₀)/S₀] × 100 (％) (I)
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 양극 산화 피막이, 적어도 2 개의 상이한 조건에서 양극 산화 처리를 실시하여 얻어지고,
   상기 양극 산화 피막이, 상기 양극 산화 피막의 표면으로부터 상기 알루미늄 합금층과 상기 양극 산화 피막의 계면까지의 깊이 방향으로 적어도 2 개의 상이한 양극 산화 처리층을 갖고,
   적어도 1 개의 상기 양극 산화 처리층의 수직 방향의 깊이 (L) 가, 하기 식 (a) ∼ (c) 로 나타내는, 절연성 광 반사 기판.
   L = 1/2 × m × λ × n_avp/n_{avp +1} 식 (a)
   n_avp = n_Al2O3 × (1-D_p) ＋ n_air × D_p 식 (b)
   n_{avp +1} = n_Al2O3 × (1-D_{p +1}) ＋ n_air × D_{p +1} 식 (c)
   (식 중, m 은 1 이상의 정수를 나타내고, λ 는 반사 목적의 광의 파장을 나타내고, n_avp 는 양극 산화 피막의 표면측에 위치하는 양극 산화 처리층 (p) 의 굴절률을 나타내고, n_{avp +1} 은 양극 산화 처리층 (p) 의 하층에 위치하여, 양극 산화 처리층 (p) 과 접하는 양극 산화 처리층 (p＋1) 의 굴절률을 나타내고, n_Al2O3 은 산화 알류미늄의 굴절률을 나타내고, n_air 은 공기의 굴절률 = 1 을 나타내고, D_p 는 양극 산화 처리층 (p) 이 갖는 마이크로포어의 공극률을 나타내고, D_{p +1} 은 양극 산화 처리층 (p＋1) 이 갖는 마이크로포어의 공극률을 나타낸다)
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 양극 산화 피막이, 서로 공극률이 상이한 2 층 또는 3 층의 양극 산화 처리층을 갖고, 상기 식 (a) ∼ (c) 로 나타내는 깊이 (L) 의 양극 산화 처리층을 1 층 또는 2 층 갖는, 절연성 광 반사 기판.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 양극 산화 피막이, 서로 마이크로포어의 개구 직경이 상이한 2 층 또는 3 층의 양극 산화 처리층을 갖는, 절연성 광 반사 기판.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연성 광 반사 기판이, 발광 소자의 발광을 발광 관측면측에 반사하는 광 반사 기판인, 절연성 광 반사 기판.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 산화 피막의 표면에, 금속 도체에 의한 배선층을 갖고 발광 소자 실장용으로 사용되는, 절연성 광 반사 기판.
14. 제 1 항에 기재된 절연성 광 반사 기판을 얻는 절연성 광 반사 기판의 제조 방법으로서,
    알루미늄 순도가 99.9 질량％ 이상이고, Si 및 Fe 의 합계의 함유량이 0.005 질량％ 이하이고, 또한 Al, Si, Fe, Ga 및 Zn 이외의 불가피 불순물의 함유량이 0.01 질량％ 이하인 알루미늄 합금층을 표면에 갖는 기판을 제조하는 기판 제조 공정과,
    상기 기판의 표면에 조면화 처리를 실시하는 조면화 처리 공정과,
    상기 조면화 처리를 실시한 상기 기판 표면에 양극 산화 처리를 실시하여 양극 산화 피막을 형성하는 양극 산화 처리 공정을 갖는, 절연성 광 반사 기판의 제조 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    제 13 항에 기재된 절연성 광 반사 기판을 얻는 절연성 광 반사 기판의 제조 방법으로서,
    상기 양극 산화 처리 공정 후에, 추가로 상기 양극 산화 피막 상에 금속 잉크를 잉크젯 인쇄법에 의해 공급하여 금속 동체로 이루어지는 배선층을 형성하는 배선층 형성 공정을 갖는, 절연성 광 반사 기판의 제조 방법.
16. 제 13 항에 기재된 절연성 광 반사 기판과, 상기 절연성 광 반사 기판의 상기 배선층의 상층에 형성되는 청색 LED 발광 소자와, 상기 청색 LED 발광 소자의 둘레 및/또는 상부에 형성되는 형광 발광체를 구비하는, 백색계 LED 발광 소자.

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