JP2011199233A - Insulated substrate and process for production of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子に用いられる絶縁基板に関するものであり、詳しくは発光ダイオード(以下、「LED」という。)に用いられる絶縁基板およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an insulating substrate used for a light emitting element, and more particularly to an insulating substrate used for a light emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) and a method for manufacturing the same.
一般的に、LEDは、蛍光灯と比較して、電力使用量が1/100、寿命が40倍(40000時間)と言われている。このような省電力かつ長寿命という特徴が、環境重視の流れの中でLEDが採用される重要な要素となっている。
特に白色LEDは、演色性に優れ、蛍光灯に比べて電源回路が簡便であるというメリットもあることから、照明用光源としての期待が高まっている。
近年、照明用光源として要求される発光効率の高い白色LED(30〜150lm/W)も続々と登場し、実用時における光の利用効率の点では、蛍光灯(20〜110lm/W)を逆転している。
これにより、蛍光灯にかわり白色LEDの実用化の流れが一気に高まり、液晶表示装置のバックライトや照明用光源として白色LEDが採用されるケースも増えつつある。
In general, LEDs are said to have a power consumption of 1/100 and a lifespan of 40 times (40000 hours) compared to fluorescent lamps. Such a feature of power saving and long life is an important factor in adopting LEDs in an environment-oriented flow.
In particular, white LEDs are excellent in color rendering properties and have a merit that a power supply circuit is simpler than fluorescent lamps, and therefore, expectations for light sources for illumination are increasing.
In recent years, white LEDs (30 to 150 lm / W) with high luminous efficiency, which are required as a light source for illumination, have appeared one after another, and the fluorescent lamp (20 to 110 lm / W) has been reversed in terms of light use efficiency in practical use. is doing.
As a result, the flow of practical use of white LEDs instead of fluorescent lamps is rapidly increasing, and the number of cases in which white LEDs are employed as backlights or illumination light sources for liquid crystal display devices is increasing.
ところで、高輝度化を達成するためにLEDチップに電流を大量に流すと、発熱量が増大して波長変換用蛍光体担持樹脂材料の経時劣化を促進し、その結果、長寿命という特徴が犠牲になるという問題点が指摘されている。
実際、従来のLEDにおいては、長時間駆動させたり、発光輝度を高めるために高電流駆動させたりすると、LEDチップが著しく発熱して高温状態となり、熱劣化するという問題が生じている。
By the way, if a large amount of current is passed through the LED chip in order to achieve high brightness, the amount of generated heat increases, and the deterioration of the wavelength-supporting phosphor-supporting resin material is promoted over time. The problem of becoming.
In fact, in the conventional LED, when the LED is driven for a long time or driven at a high current in order to increase the light emission luminance, there is a problem that the LED chip remarkably generates heat and becomes a high temperature state, resulting in thermal deterioration.
このような問題を解消するため、アルミニウム基板の表面を陽極酸化皮膜で被覆した絶縁基板が提案されており(例えば、特許文献1〜7を参照)、陽極酸化皮膜が絶縁性を有するとともに、アルミニウム基板が高い熱伝導性を有するため、良好な放熱性が得られることが期待されている。 In order to solve such a problem, an insulating substrate in which the surface of an aluminum substrate is coated with an anodized film has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 7). Since the substrate has high thermal conductivity, it is expected that good heat dissipation can be obtained.
本発明者は、特許文献1〜7に記載の絶縁基板について検討を行った結果、更なる絶縁性(耐電圧)の向上の観点から陽極酸化皮膜の膜厚を厚くすると、放熱性が低下してしまうことが明らかとなり、優れた絶縁性および放熱性を両立することが困難であることが分かった。 As a result of studying the insulating substrates described in Patent Documents 1 to 7, the present inventor results in a decrease in heat dissipation when the thickness of the anodized film is increased from the viewpoint of further improvement in insulation (voltage resistance). It became clear that it was difficult to achieve both excellent insulation and heat dissipation.
そこで、本発明は、絶縁性および放熱性のいずれにも優れる発光素子を提供することができる絶縁基板およびその製造方法ならびにそれを用いた発光素子を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an insulating substrate that can provide a light-emitting element that is excellent in both insulation and heat dissipation, a manufacturing method thereof, and a light-emitting element using the same.
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、陽極酸化皮膜の空隙率を所定の値以下とした絶縁層を有する絶縁基板を用いることにより、優れた絶縁性と放熱性を両立できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、以下の(1)〜(14)を提供する。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor is able to achieve both excellent insulation and heat dissipation by using an insulating substrate having an insulating layer in which the porosity of the anodized film is not more than a predetermined value. The present invention was completed.
That is, the present invention provides the following (1) to (14).
(1)金属基板と、上記金属基板の表面に設けられる絶縁層とを有する絶縁基板であって、
上記金属基板が、バルブ金属基板であり、
上記絶縁層が、バルブ金属の陽極酸化皮膜であり、
上記陽極酸化皮膜の空隙率が、30%以下である絶縁基板。
(1) An insulating substrate having a metal substrate and an insulating layer provided on the surface of the metal substrate,
The metal substrate is a valve metal substrate,
The insulating layer is an anodized film of a valve metal,
An insulating substrate having a porosity of the anodized film of 30% or less.
(2)上記陽極酸化皮膜の表面が、平均ピッチが0.5μm以下で、かつ、平均直径が1μm以上の凹凸を有する上記(1)に記載の絶縁基板。 (2) The insulating substrate according to (1), wherein the surface of the anodized film has irregularities with an average pitch of 0.5 μm or less and an average diameter of 1 μm or more.
(3)上記陽極酸化皮膜が、マイクロポアを有し、
上記マイクロポアの内部の少なくとも一部が、上記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質によって封孔されている上記(1)または(2)に記載の絶縁基板。
(3) The anodic oxide film has micropores,
The insulating substrate according to (1) or (2), wherein at least a part of the inside of the micropore is sealed with a substance different from the substance constituting the anodized film.
(4)上記陽極酸化皮膜が、マイクロポアを有し、
上記マイクロポアが、その内部の少なくとも一部が上記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質によって封孔されているマイクロポアと、その内部が上記異なる物質により封孔されていないマイクロポアとで構成されている上記(1)〜(3)のいずれかに記載の絶縁基板。
(4) The anodic oxide film has micropores,
The micropore is composed of a micropore in which at least a part of the inside thereof is sealed with a material different from the material constituting the anodized film, and a micropore in which the inside is not sealed with the different material. The insulating substrate according to any one of (1) to (3), which is configured.
(5)上記異なる物質が、絶縁性である上記(3)または(4)に記載の絶縁基板。 (5) The insulating substrate according to (3) or (4), wherein the different substance is insulating.
(6)上記バルブ金属が、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマスおよびアンチモンからなる群から選択される少なくとも1種の金属である上記(1)〜(5)のいずれかに記載の絶縁基板。 (6) The valve metal according to (1) to (5), wherein the valve metal is at least one metal selected from the group consisting of aluminum, tantalum, niobium, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth and antimony. An insulating substrate according to any one of the above.
(7)上記バルブ金属が、アルミニウムである上記(6)に記載の絶縁基板。 (7) The insulating substrate according to (6), wherein the valve metal is aluminum.
(8)上記絶縁基板が、LED発光素子の発光観測面側に設けられる基板である上記(1)〜(7)のいずれかに記載の絶縁基板。 (8) The insulating substrate according to any one of (1) to (7), wherein the insulating substrate is a substrate provided on a light emission observation surface side of the LED light emitting element.
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の絶縁基板を製造する絶縁基板の製造方法であって、
バルブ金属基板の表面に陽極酸化処理を施して、バルブ金属の陽極酸化皮膜をバルブ金属基板上に形成させる陽極酸化処理工程と、
上記陽極酸化処理工程の後に、封孔処理を施して、上記陽極酸化皮膜の空隙率を30%以下とする封孔処理工程とを有する絶縁基板の製造方法。
(9) An insulating substrate manufacturing method for manufacturing the insulating substrate according to any one of (1) to (8) above,
Anodizing the surface of the valve metal substrate to form an anodized film of the valve metal on the valve metal substrate;
A method for manufacturing an insulating substrate, comprising: a sealing treatment step of performing a sealing treatment after the anodizing treatment step so that a porosity of the anodized film is 30% or less.
(10)上記陽極酸化処理により、マイクロポアを有する上記陽極酸化皮膜が形成され、
上記封孔処理により、上記マイクロポアの内部の少なくとも一部が上記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質により封孔される、上記(9)に記載の絶縁基板の製造方法。
(10) By the anodization treatment, the anodized film having micropores is formed,
The method for producing an insulating substrate according to (9), wherein at least a part of the inside of the micropore is sealed with a material different from the material constituting the anodized film by the sealing treatment.
(11)上記バルブ金属基板の厚さ方向にスルーホールを貫通形成するスルーホール形成工程を有する、上記(9)または(10)に記載の絶縁基板の製造方法。 (11) The method for manufacturing an insulating substrate according to (9) or (10), further including a through-hole forming step of forming a through-hole in the thickness direction of the valve metal substrate.
(12)上記スルーホール形成工程の後に、上記バルブ金属基板を所望の形状で個片化可能にする個片化工程を有する上記(11)に記載の絶縁基板の製造方法。 (12) The method for manufacturing an insulating substrate according to (11), further including an individualization step that enables the valve metal substrate to be separated into a desired shape after the through-hole forming step.
(13)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の絶縁基板と、上記絶縁基板の上記絶縁層側の上部に設けられる金属配線層とを有する配線基板。 (13) A wiring substrate having the insulating substrate according to any one of (1) to (8) and a metal wiring layer provided on the insulating layer side of the insulating substrate.
(14)上記(13)に記載の配線基板と、上記配線基板の上記金属配線層側の上部に設けられる青色LED発光素子と、上記青色LED発光素子の少なくとも上部に設けられる蛍光発光体とを具備する白色系LED発光素子。 (14) The wiring board according to (13), a blue LED light emitting element provided on the metal wiring layer side of the wiring board, and a fluorescent light emitter provided on at least the blue LED light emitting element. A white LED light-emitting element provided.
以下に説明するように、本発明によれば、絶縁性および放熱性のいずれにも優れる発光素子を提供することができる絶縁基板およびその製造方法ならびにそれを用いた発光素子を提供することができる。 As will be described below, according to the present invention, it is possible to provide an insulating substrate capable of providing a light emitting element excellent in both insulation and heat dissipation, a method for manufacturing the same, and a light emitting element using the same. .
[絶縁基板]
以下に、本発明の絶縁基板について詳細に説明する。
本発明の絶縁基板は、金属基板と、上記金属基板の表面に設けられる絶縁層とを有する絶縁基板であって、上記金属基板がバルブ金属基板であり、上記絶縁層がバルブ金属の陽極酸化皮膜であり、上記陽極酸化皮膜の空隙率が30%以下である絶縁基板である。
次に、本発明の絶縁基板を構成する金属基板(バルブ金属基板)および絶縁層(バルブ金属の陽極酸化皮膜)について説明する。
[Insulated substrate]
Hereinafter, the insulating substrate of the present invention will be described in detail.
The insulating substrate of the present invention is an insulating substrate having a metal substrate and an insulating layer provided on the surface of the metal substrate, wherein the metal substrate is a valve metal substrate, and the insulating layer is an anodized film of a valve metal. And an insulating substrate having a porosity of 30% or less of the anodized film.
Next, the metal substrate (valve metal substrate) and the insulating layer (valve metal anodized film) constituting the insulating substrate of the present invention will be described.
〔金属基板〕
本発明の絶縁基板に用いられる金属基板は、バルブ金属からなる基板である。
ここで、バルブ金属とは、陽極酸化により金属表面がその金属の酸化物の皮膜で覆われる特性を有し、更にその酸化皮膜が、電流を一方方向にのみ流して逆方向には非常に流しにくい特性を有する金属のことであり、その具体例としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。
これらのうち、発光素子における光源の透過性が良好となり、加工性および強度にも優れる理由から、アルミニウム基板であるのが好ましい。
[Metal substrate]
The metal substrate used for the insulating substrate of the present invention is a substrate made of a valve metal.
Here, the valve metal has a characteristic that the metal surface is covered with an oxide film of the metal by anodic oxidation, and the oxide film flows only in one direction and flows very much in the reverse direction. It is a metal having difficult characteristics, and specific examples thereof include aluminum, tantalum, niobium, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, antimony and the like.
Of these, an aluminum substrate is preferred because the light source has good light-transmitting properties and excellent workability and strength.
<アルミニウム基板>
本発明の絶縁基板に好適に用いられるアルミニウム基板は、公知のアルミニウム基板を用いることができ、純アルミニウム基板のほか、アルミニウムを主成分とし微量の異元素を含む合金板;低純度のアルミニウム(例えば、リサイクル材料)に高純度アルミニウムを蒸着させた基板;シリコンウエハー、石英、ガラス等の表面に蒸着、スパッタ等の方法により高純度アルミニウムを被覆させた基板;アルミニウムをラミネートした樹脂基板;等を用いることもできる。
ここで、上記合金板に含まれてもよい異元素としては、ケイ素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、クロム、亜鉛、ビスマス、ニッケル、チタン等が挙げられ、合金中の異元素の含有量は、10質量%以下であるのが好ましい。
<Aluminum substrate>
As the aluminum substrate suitably used for the insulating substrate of the present invention, a known aluminum substrate can be used. In addition to a pure aluminum substrate, an alloy plate containing aluminum as a main component and a small amount of foreign elements; low-purity aluminum (for example, , Recycled materials), substrates with high-purity aluminum deposited thereon; substrates coated with high-purity aluminum on the surface of silicon wafers, quartz, glass, etc. by a method such as vapor deposition or sputtering; resin substrates with aluminum laminated; You can also
Here, the foreign elements that may be included in the alloy plate include silicon, iron, copper, manganese, magnesium, chromium, zinc, bismuth, nickel, titanium, etc., and the content of the foreign elements in the alloy is It is preferably 10% by mass or less.
このように本発明の絶縁基板に好適に用いられるアルミニウム基板は、その組成が特定されるものではなく、例えば、アルミニウムハンドブック第4版(1990年、軽金属協会発行)に記載されている従来公知の素材、例えば、JIS A1050、JIS A1100、JIS A1070、Mnを含むJIS A3004、国際登録合金 3103A等のAl−Mn系アルミニウム基板を適宜利用することができる。また、引張強度を増す目的で、これらのアルミニウム合金に0.1質量%以上のマグネシウムを添加したAl−Mg系合金、Al−Mn−Mg系合金(JIS A3005)を用いることもできる。更に、ZrやSiを含むAl−Zr系合金やAl−Si系合金を用いることもできる。更に、Al−Mg−Si系合金を用いることもできる。 Thus, the composition of the aluminum substrate suitably used for the insulating substrate of the present invention is not specified. For example, a conventionally known aluminum substrate described in Aluminum Handbook 4th Edition (1990, published by Light Metal Association) A material, for example, an Al-Mn based aluminum substrate such as JIS A1050, JIS A1100, JIS A1070, JIS A3004 containing Mn, and internationally registered alloy 3103A can be appropriately used. For the purpose of increasing the tensile strength, an Al—Mg alloy or an Al—Mn—Mg alloy (JIS A3005) in which 0.1% by mass or more of magnesium is added to these aluminum alloys can also be used. Furthermore, an Al—Zr alloy or an Al—Si alloy containing Zr or Si can also be used. Furthermore, an Al—Mg—Si based alloy can also be used.
JIS1050材に関しては、特開昭59−153861号、特開昭61−51395号、特開昭62−146694号、特開昭60−215725号、特開昭60−215726号、特開昭60−215727号、特開昭60−216728号、特開昭61−272367号、特開昭58−11759号、特開昭58−42493号、特開昭58−221254号、特開昭62−148295号、特開平4−254545号、特開平4−165041号、特公平3−68939号、特開平3−234594号、特公平1−47545号、特開昭62−140894号、特公平1−35910号および特公昭55−28874号の各公報に記載されている。 Regarding JIS 1050 materials, JP-A-59-153861, JP-A-61-51395, JP-A-62-146694, JP-A-60-215725, JP-A-60-215726, JP-A-60- No. 215727, JP-A-60-216728, JP-A-61-272367, JP-A-58-11759, JP-A-58-42493, JP-A-58-212254, JP-A-62-148295 JP-A-4-254545, JP-A-4-165541, JP-B-3-68939, JP-A-3-234594, JP-B-1-47545, JP-A-62-140894, JP-B-1-35910 And Japanese Patent Publication No. 55-28874.
JIS1070材に関しては、特開平7−81264号、特開平7−305133号、特開平8−49034号、特開平8−73974号、特開平8−108659号および特開平8−92679号の各公報に記載されている。 Regarding the JIS 1070 material, each of JP-A-7-81264, JP-A-7-305133, JP-A-8-49034, JP-A-8-73974, JP-A-8-108659, and JP-A-8-92679 is disclosed. Are listed.
Al−Mg系合金に関しては、特公昭62−5080号、特公昭63−60823号、特公平3−61753号、特開昭60−203496号、特開昭60−203497号、特公平3−11635号、特開昭61−274993号、特開昭62−23794号、特開昭63−47347号、特開昭63−47348号、特開昭63−47349号、特開昭64−1293号、特開昭63−135294号、特開昭63−87288号、特公平4−73392号、特公平7−100844号、特開昭62−149856号、特公平4−73394号、特開昭62−181191号、特公平5−76530号、特開昭63−30294号、特公平6−37116号、特開平2−215599号および特開昭61−201747号の各公報に記載されている。 Regarding Al-Mg alloys, JP-B-62-5080, JP-B-63-60823, JP-B-3-61753, JP-A-60-203396, JP-A-60-203497, JP-B-3-11635 are used. JP, 61-274993, JP 62-23794, JP 63-47347, JP 63-47348, JP 63-47349, JP 64-1293, JP-A 63-135294, JP-A 63-87288, JP 4-73392, JP 7-100904, JP 62-149856, JP 4-73394, JP 62-62 181911, JP-B-5-76530, JP-A-63-30294, JP-B-6-37116, JP-A-2-215599, and JP-A-61-201747 It has been.
Al−Mn系合金に関しては、特開昭60−230951号、特開平1−306288号、特開平2−293189号、特公昭54−42284号、特公平4−19290号、特公平4−19291号、特公平4−19292号、特開昭61−35995号、特開昭64−51992号および特開平4−226394号の各公報、米国特許第5,009,722号明細書、同第5,028,276号明細書等に記載されている。 Regarding Al-Mn alloys, JP-A-60-230951, JP-A-1-306288, JP-A-2-293189, JP-B-54-42284, JP-B-4-19290, JP-B-4-19291 JP-B-4-19292, JP-A-61-35995, JP-A-64-51992, and JP-A-4-226394, US Pat. No. 5,009,722, No. 028,276 and the like.
Al−Mn−Mg系合金に関しては、特開昭62−86143号、特開平3−222796号、特公昭63−60824号、特開昭60−63346号、特開昭60−63347号および特開平1−293350号の各公報、欧州特許第223,737号、米国特許第4,818,300号、英国特許第1,222,777号の各明細書等に記載されている。 Regarding Al-Mn-Mg alloys, JP-A-62-86143, JP-A-3-222796, JP-B-63-60824, JP-A-60-63346, JP-A-60-63347, and JP-A-60-63347 are disclosed. No. 1-293350, European Patent No. 223,737, US Pat. No. 4,818,300, British Patent No. 1,222,777 and the like.
Al−Zr系合金に関しては、特公昭63−15978号、特開昭61−51395号、特開昭63−143234号および特開昭63−143235号の各公報等に記載されている。 Al-Zr alloys are described in JP-B 63-15978, JP-A 61-51395, JP-A 63-143234, JP-A 63-143235, and the like.
Al−Mg−Si系合金に関しては、英国特許第1,421,710号明細書等に記載されている。 The Al—Mg—Si alloy is described in British Patent 1,421,710.
アルミニウム合金を板材とするには、例えば、下記の方法を採用することができる。
まず、所定の合金成分含有量に調整したアルミニウム合金溶湯に、常法に従い、清浄化処理を行い、鋳造する。清浄化処理には、溶湯中の水素等の不要ガスを除去するために、フラックス処理、アルゴンガス、塩素ガス等を用いる脱ガス処理、セラミックチューブフィルタ、セラミックフォームフィルタ等のいわゆるリジッドメディアフィルタや、アルミナフレーク、アルミナボール等をろ材とするフィルタや、グラスクロスフィルタ等を用いるフィルタリング処理、あるいは、脱ガス処理とフィルタリング処理を組み合わせた処理が行われる。
In order to use an aluminum alloy as a plate material, for example, the following method can be employed.
First, a molten aluminum alloy adjusted to a predetermined alloy component content is subjected to a cleaning process and cast according to a conventional method. In the cleaning process, in order to remove unnecessary gas such as hydrogen in the molten metal, flux treatment, degassing process using argon gas, chlorine gas, etc., so-called rigid media filter such as ceramic tube filter, ceramic foam filter, A filtering process using a filter that uses alumina flakes, alumina balls or the like as a filter medium, a glass cloth filter, or a combination of a degassing process and a filtering process is performed.
これらの清浄化処理は、溶湯中の非金属介在物、酸化物等の異物による欠陥や、溶湯に溶け込んだガスによる欠陥を防ぐために実施されることが好ましい。溶湯のフィルタリングに関しては、特開平6−57432号、特開平3−162530号、特開平5−140659号、特開平4−231425号、特開平4−276031号、特開平5−311261号、特開平6−136466号の各公報等に記載されている。また、溶湯の脱ガスに関しては、特開平5−51659号公報、実開平5−49148号公報等に記載されている。本出願人も、特開平7−40017号公報において、溶湯の脱ガスに関する技術を提案している。 These cleaning treatments are preferably performed in order to prevent defects caused by foreign matters such as non-metallic inclusions and oxides in the molten metal and defects caused by gas dissolved in the molten metal. Regarding filtering of the molten metal, JP-A-6-57432, JP-A-3-162530, JP-A-5-140659, JP-A-4-231425, JP-A-4-276031, JP-A-5-311261, JP-A-5-311261 6-136466 and the like. Further, the degassing of the molten metal is described in JP-A-5-51659, Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-49148, and the like. The present applicant has also proposed a technique relating to degassing of molten metal in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-40017.
ついで、上述したように清浄化処理を施された溶湯を用いて鋳造を行う。鋳造方法に関しては、DC鋳造法に代表される固定鋳型を用いる方法と、連続鋳造法に代表される駆動鋳型を用いる方法がある。
DC鋳造においては、冷却速度が0.5〜30℃/秒の範囲で凝固する。1℃未満であると粗大な金属間化合物が多数形成されることがある。DC鋳造を行った場合、板厚300〜800mmの鋳塊を製造することができる。その鋳塊を、常法に従い、必要に応じて面削を行い、通常、表層の1〜30mm、好ましくは1〜10mmを切削する。その前後において、必要に応じて、均熱化処理を行う。均熱化処理を行う場合、金属間化合物が粗大化しないように、450〜620℃で1〜48時間の熱処理を行う。熱処理が1時間より短い場合には、均熱化処理の効果が不十分となることがある。
Next, casting is performed using the molten metal that has been subjected to the cleaning treatment as described above. As for the casting method, there are a method using a fixed mold represented by a DC casting method and a method using a driving mold represented by a continuous casting method.
In DC casting, solidification occurs at a cooling rate of 0.5 to 30 ° C./second. When the temperature is less than 1 ° C., many coarse intermetallic compounds may be formed. When DC casting is performed, an ingot having a thickness of 300 to 800 mm can be manufactured. The ingot is chamfered as necessary according to a conventional method, and usually 1 to 30 mm, preferably 1 to 10 mm, of the surface layer is cut. Before and after that, soaking treatment is performed as necessary. When performing a soaking treatment, heat treatment is performed at 450 to 620 ° C. for 1 to 48 hours so that the intermetallic compound does not become coarse. If the heat treatment is shorter than 1 hour, the effect of soaking may be insufficient.
その後、熱間圧延、冷間圧延を行ってアルミニウム基板の圧延板とする。熱間圧延の開始温度は350〜500℃が適当である。熱間圧延の前もしくは後、またはその途中において、中間焼鈍処理を行ってもよい。中間焼鈍処理の条件は、バッチ式焼鈍炉を用いて280〜600℃で2〜20時間、好ましくは350〜500℃で2〜10時間加熱するか、連続焼鈍炉を用いて400〜600℃で6分以下、好ましくは450〜550℃で2分以下加熱するかである。連続焼鈍炉を用いて10〜200℃/秒の昇温速度で加熱して、結晶組織を細かくすることもできる。 Thereafter, hot rolling and cold rolling are performed to obtain a rolled plate of an aluminum substrate. An appropriate starting temperature for hot rolling is 350 to 500 ° C. An intermediate annealing treatment may be performed before or after hot rolling or in the middle thereof. The conditions for the intermediate annealing treatment are heating at 280 to 600 ° C. for 2 to 20 hours, preferably 350 to 500 ° C. for 2 to 10 hours using a batch annealing furnace, or 400 to 600 ° C. using a continuous annealing furnace. Heating is performed for 6 minutes or less, preferably 450 to 550 ° C. for 2 minutes or less. The crystal structure can be made finer by heating at a heating rate of 10 to 200 ° C./second using a continuous annealing furnace.
以上の工程によって、所定の厚さ、例えば、0.1〜0.5mmに仕上げられたアルミニウム基板は、更にローラレベラ、テンションレベラ等の矯正装置によって平面性を改善してもよい。平面性の改善は、アルミニウム基板をシート状にカットした後に行ってもよいが、生産性を向上させるためには、連続したコイルの状態で行うことが好ましい。また、所定の板幅に加工するため、スリッタラインを通してもよい。また、アルミニウム基板同士の摩擦による傷の発生を防止するために、アルミニウム基板の表面に薄い油膜を設けてもよい。油膜には、必要に応じて、揮発性のものや、不揮発性のものが適宜用いられる。 The flatness of the aluminum substrate finished to a predetermined thickness, for example, 0.1 to 0.5 mm by the above steps, may be further improved by a correction device such as a roller leveler or a tension leveler. The flatness may be improved after the aluminum substrate is cut into a sheet, but in order to improve the productivity, it is preferable to perform it in a continuous coil state. Further, a slitter line may be used for processing into a predetermined plate width. Moreover, in order to prevent the generation | occurrence | production of the damage | wound by friction between aluminum substrates, you may provide a thin oil film on the surface of an aluminum substrate. As the oil film, a volatile or non-volatile film is appropriately used as necessary.
一方、連続鋳造法としては、双ロール法(ハンター法)、3C法に代表される冷却ロールを用いる方法、双ベルト法(ハズレー法)、アルスイスキャスターII型に代表される冷却ベルトや冷却ブロックを用いる方法が、工業的に行われている。連続鋳造法を用いる場合には、冷却速度が100〜1000℃/秒の範囲で凝固する。連続鋳造法は、一般的には、DC鋳造法に比べて冷却速度が速いため、アルミマトリックスに対する合金成分固溶度を高くすることができるという特徴を有する。連続鋳造法に関しては、本出願人によって提案された技術が、特開平3−79798号、特開平5−201166号、特開平5−156414号、特開平6−262203号、特開平6−122949号、特開平6−210406号、特開平6−26308号の各公報等に記載されている。 On the other hand, as the continuous casting method, a twin roll method (hunter method), a method using a cooling roll typified by the 3C method, a double belt method (Hazley method), a cooling belt or a cooling block typified by Al-Swiss Caster II type The method using is industrially performed. When the continuous casting method is used, it solidifies at a cooling rate of 100 to 1000 ° C./second. Since the continuous casting method generally has a higher cooling rate than the DC casting method, it has a feature that the solid solubility of the alloy component in the aluminum matrix can be increased. Regarding the continuous casting method, the techniques proposed by the present applicant are disclosed in JP-A-3-79798, JP-A-5-201166, JP-A-5-156414, JP-A-6-262203, and JP-A-6-122949. JP-A-6-210406 and JP-A-6-26308.
連続鋳造を行った場合において、例えば、ハンター法等の冷却ロールを用いる方法を用いると、板厚1〜10mmの鋳造板を直接、連続鋳造することができ、熱間圧延の工程を省略することができるというメリットが得られる。また、ハズレー法等の冷却ベルトを用いる方法を用いると、板厚10〜50mmの鋳造板を鋳造することができ、一般的に、鋳造直後に熱間圧延ロールを配置し連続的に圧延することで、板厚1〜10mmの連続鋳造圧延板が得られる。 When continuous casting is performed, for example, if a method using a cooling roll such as a Hunter method is used, a cast plate having a thickness of 1 to 10 mm can be directly cast continuously, and the hot rolling step is omitted. The advantage of being able to In addition, when a method using a cooling belt such as the Husley method is used, a cast plate having a thickness of 10 to 50 mm can be cast. Generally, a hot rolling roll is arranged immediately after casting and continuously rolled. Thus, a continuous cast and rolled plate having a thickness of 1 to 10 mm is obtained.
これらの連続鋳造圧延板は、DC鋳造について説明したのと同様に、冷間圧延、中間焼鈍、平面性の改善、スリット等の工程を経て、所定の厚さ、例えば、0.1〜0.5mmの板厚に仕上げられる。連続鋳造法を用いた場合の中間焼鈍条件および冷間圧延条件については、本出願人によって提案された技術が、特開平6−220593号、特開平6−210308号、特開平7−54111号、特開平8−92709号の各公報等に記載されている。 These continuous cast and rolled plates are subjected to processes such as cold rolling, intermediate annealing, improvement of flatness, slits, and the like in the same manner as described for DC casting. Finished to a thickness of 5 mm. Regarding the intermediate annealing condition and the cold rolling condition when using the continuous casting method, the techniques proposed by the present applicant are disclosed in JP-A-6-220593, JP-A-6-210308, JP-A-7-54111, It is described in JP-A-8-92709.
アルミニウム基板の結晶組織は、化学的粗面化処理や電気化学的粗面化処理を行った場合、アルミニウム基板の表面の結晶組織が面質不良の発生の原因となることがあるので、表面においてあまり粗大でないことが好ましい。アルミニウム基板の表面の結晶組織は、幅が200μm以下であるのが好ましく、100μm以下であるのがより好ましく、50μm以下であるのが更に好ましく、また、結晶組織の長さが5000μm以下であるのが好ましく、1000μm以下であるのがより好ましく、500μm以下であるのが更に好ましい。これらに関して、本出願人によって提案された技術が、特開平6−218495号、特開平7−39906号、特開平7−124609号の各公報等に記載されている。 The crystal structure of the aluminum substrate may cause poor surface quality when the surface of the aluminum substrate is subjected to chemical or electrochemical surface roughening. It is preferably not too coarse. The crystal structure on the surface of the aluminum substrate preferably has a width of 200 μm or less, more preferably 100 μm or less, still more preferably 50 μm or less, and the length of the crystal structure is 5000 μm or less. Is preferably 1000 μm or less, and more preferably 500 μm or less. With regard to these, techniques proposed by the present applicant are described in JP-A-6-218495, JP-A-7-39906, JP-A-7-124609, and the like.
アルミニウム基板の合金成分分布は、化学的粗面化処理や電気化学的粗面化処理を行った場合、アルミニウム基板の表面の合金成分の不均一な分布に起因して面質不良が発生することがあるので、表面においてあまり不均一でないことが好ましい。これらに関して、本出願人によって提案された技術が、特開平6−48058号、特開平5−301478号、特開平7−132689号の各公報等に記載されている。 The distribution of alloy components on the aluminum substrate may cause poor surface quality due to non-uniform distribution of alloy components on the surface of the aluminum substrate when chemical or electrochemical surface roughening is performed. Therefore, it is preferable that the surface is not very uneven. With regard to these, the techniques proposed by the present applicant are described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-48058, 5-301478, and 7-132589.
アルミニウム基板の金属間化合物は、その金属間化合物のサイズや密度が、化学的粗面化処理や電気化学的粗面化処理に影響を与える場合がある。これらに関して、本出願人によって提案された技術が、特開平7−138687号、特開平4−254545号の各公報等に記載されている。 As for the intermetallic compound of the aluminum substrate, the size and density of the intermetallic compound may affect the chemical roughening treatment or the electrochemical roughening treatment. With respect to these, techniques proposed by the present applicant are described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-138687 and 4-254545.
本発明においては、上記に示されるようなアルミニウム基板をその最終圧延工程等において、積層圧延、転写等により凹凸を形成させて用いることもできる。 In the present invention, an aluminum substrate as shown above can be used by forming irregularities by lamination rolling, transfer or the like in the final rolling step or the like.
本発明の絶縁基板に好適に用いられるアルミニウム基板は、アルミニウムウェブであってもよく、枚葉状シートであってもよい。
アルミニウムウェブの場合、アルミニウムの荷姿としては、例えば、鉄製パレットにハードボードとフェルトとを敷き、製品両端に段ボールドーナツ板を当て、ポリチュ−ブで全体を包み、コイル内径部に木製ドーナツを挿入し、コイル外周部にフェルトを当て、帯鉄で絞め、その外周部に表示を行う。また、包装材としては、ポリエチレンフィルム、緩衝材としては、ニードルフェルト、ハードボードを用いることができる。この他にもいろいろな形態があるが、安定して、キズも付かず運送等が可能であればこの方法に限るものではない。
The aluminum substrate suitably used for the insulating substrate of the present invention may be an aluminum web or a sheet-like sheet.
In the case of an aluminum web, for example, the packing form of aluminum is, for example, laying a hardboard and felt on an iron pallet, applying cardboard donut plates to both ends of the product, wrapping the whole with a polytube, and inserting a wooden donut into the inner diameter of the coil Then, a felt is applied to the outer periphery of the coil, the band is squeezed with a band, and the display is performed on the outer periphery. Moreover, a polyethylene film can be used as the packaging material, and a needle felt or a hard board can be used as the cushioning material. There are various other forms, but the present invention is not limited to this method as long as it is stable and can be transported without being damaged.
本発明の絶縁基板に好適に用いられるアルミニウム基板の厚みは、0.1〜2.0mm程度であり、0.15〜1.5mmであるのが好ましく、0.2〜1.0mmであるのがより好ましい。この厚さは、ユーザーの希望等により適宜変更することができる。 The thickness of the aluminum substrate suitably used for the insulating substrate of the present invention is about 0.1 to 2.0 mm, preferably 0.15 to 1.5 mm, and preferably 0.2 to 1.0 mm. Is more preferable. This thickness can be appropriately changed according to the user's wishes or the like.
〔絶縁層〕
本発明の絶縁基板に用いられる絶縁層は、上記金属基板(バルブ金属基板)の表面に設けられる層であって、上述したバルブ金属の陽極酸化皮膜である。
上記絶縁層は、上記バルブ金属基板とは別のバルブ金属基材の陽極酸化皮膜であってもよいが、絶縁層の形成欠陥を防ぐ観点から、上記バルブ金属基板の一部(表面)に後述する陽極酸化処理を施すことによってバルブ金属基板上に形成される陽極酸化皮膜であるのが好ましい。
[Insulating layer]
The insulating layer used in the insulating substrate of the present invention is a layer provided on the surface of the metal substrate (valve metal substrate) and is the above-described anodized film of the valve metal.
The insulating layer may be an anodized film of a valve metal substrate different from the valve metal substrate, but from the viewpoint of preventing formation defects of the insulating layer, a part (surface) of the valve metal substrate will be described later. An anodized film formed on the valve metal substrate by performing an anodizing treatment is preferable.
本発明においては、上記陽極酸化皮膜の空隙率が30%以下であり、15%以下であるのが好ましく、5%以下であるのがより好ましい。
ここで、陽極酸化皮膜の空隙率とは、下記式により算出される値をいう。なお、下記式中、バルブ金属酸化物の密度(g/cm3)は、化学便覧等に記載された密度をいい、例えば、酸化アルミニウムであれば3.98であり、酸化チタンであれば4.23である。
空隙率(%)=〔1−(酸化皮膜密度/バルブ金属酸化物の密度)〕×100
(式中、酸化皮膜密度(g/cm3)は、「単位面積あたりの酸化皮膜質量/酸化皮膜膜厚」を表す。)
In the present invention, the porosity of the anodic oxide film is 30% or less, preferably 15% or less, and more preferably 5% or less.
Here, the porosity of the anodized film refers to a value calculated by the following formula. In the following formula, the density (g / cm 3 ) of the valve metal oxide refers to the density described in the chemical handbook, for example, 3.98 for aluminum oxide and 4 for titanium oxide. .23.
Porosity (%) = [1- (oxide film density / valve metal oxide density)] × 100
(In the formula, the oxide film density (g / cm 3 ) represents “oxide film mass per unit area / oxide film thickness”.)
このような空隙率を有する陽極酸化皮膜を絶縁層に用いることにより、絶縁性および放熱性がいずれも優れる発光素子を提供することができる。
これは、陽極酸化皮膜の組成や膜厚に影響を与えずに、陽極酸化皮膜の空隙に存在する空気量が減ることになる結果、陽極酸化皮膜の優れた絶縁性を保持しつつ熱伝導率も高くすることができたためと考えられる。
By using an anodic oxide film having such a porosity for the insulating layer, a light-emitting element that is excellent in both insulation and heat dissipation can be provided.
This reduces the amount of air present in the voids of the anodized film without affecting the composition and film thickness of the anodized film, resulting in thermal conductivity while maintaining the excellent insulating properties of the anodized film. It is thought that it was possible to raise the price.
また、本発明においては、絶縁性をより良好とする観点から、図1に示すように、上記陽極酸化皮膜1が有するマイクロポア2の内部の少なくとも一部が、上記陽極酸化皮膜1を構成する物質とは異なる物質3によって封孔されているのが好ましく(図1(A)参照)、更に後述する金属配線層との密着性も良好にする観点から、上記陽極酸化皮膜1が有するマイクロポアが、その内部の少なくとも一部が上記陽極酸化皮膜1を構成する物質とは異なる物質3によって封孔されているマイクロポア2aとともに、その内部が上記異なる物質により封孔されていないマイクロポア2bとで構成されているのがより好ましい(図1(B)参照)。
ここで、上記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質は、絶縁性であるのが好ましく、その具体例としては、上記陽極酸化皮膜がアルミニウムの陽極酸化皮膜(酸化アルミニウム)である場合、具体的には、例えば、水酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、および、これらの水和物等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、酸化アルミニウムと屈折率が近く、発光素子における光源の透過性が良好となる理由ならびに酸化アルミニウムとの吸着性および絶縁性に優れる理由から、水酸化アルミニウムおよびその水和物であるのが好ましい。
In the present invention, from the viewpoint of improving the insulation, at least a part of the inside of the micropore 2 included in the anodized film 1 constitutes the anodized film 1 as shown in FIG. It is preferably sealed with a substance 3 different from the substance (see FIG. 1 (A)), and from the viewpoint of improving the adhesion to the metal wiring layer described later, the micropores of the anodic oxide film 1 are included. However, at least a part of the inside of the micropore 2a is sealed with a substance 3 different from the substance constituting the anodic oxide film 1, and the micropore 2b is not sealed with the different substance. Is more preferable (see FIG. 1B).
Here, the substance different from the substance constituting the anodized film is preferably insulative, and as a specific example, when the anodized film is an aluminum anodized film (aluminum oxide), Specifically, examples thereof include aluminum hydroxide, titanium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, zirconium oxide, and hydrates thereof, and these may be used alone. Two or more kinds may be used in combination.
Of these, aluminum hydroxide and its hydrates have a refractive index that is close to that of aluminum oxide, and because the light source has good light-transmitting properties and because of its excellent adsorptivity and insulation with aluminum oxide. Is preferred.
更に、本発明においては、発光素子の用途に応じて、上記絶縁層を上記金属基板の両面に設けていてもよく、上記金属基板の端面に設けていてもよい。 Furthermore, in this invention, according to the use of a light emitting element, the said insulating layer may be provided in both surfaces of the said metal substrate, and may be provided in the end surface of the said metal substrate.
このような本発明の絶縁基板を構成する金属基板および絶縁層の表面は、特に白色LED用の絶縁基板として使用する場合において、光の拡散反射成分を高める観点から、所定の表面形状を設けることができる。
表面形状としては、平均波長0.01〜100μmの凹凸を有する形状が好ましく、また、異なる波長の凹凸が重畳された形状であってもよい。
このような表面形状を有すると、光拡散効果が向上し、発光吸収効果および干渉効果(反射としてのロスとなりうる効果)を抑えることができると推定される。
このような表面形状を設ける処理は、例えば、特開2007−245116号公報の段落[0049]〜[0076]に記載されているような、機械的/電気的/化学的な各種処理条件で施すのが好ましい。
The surface of the metal substrate and the insulating layer constituting the insulating substrate of the present invention is provided with a predetermined surface shape from the viewpoint of increasing the diffuse reflection component of light, particularly when used as an insulating substrate for a white LED. Can do.
The surface shape is preferably a shape having irregularities with an average wavelength of 0.01 to 100 μm, and may be a shape in which irregularities with different wavelengths are superimposed.
With such a surface shape, it is presumed that the light diffusion effect is improved, and the light emission absorption effect and the interference effect (effects that can cause loss as reflection) can be suppressed.
The treatment for providing such a surface shape is performed under various mechanical / electrical / chemical treatment conditions as described in, for example, paragraphs [0049] to [0076] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-245116. Is preferred.
特に、本発明の絶縁基板を構成する絶縁層(陽極酸化皮膜)の表面は、LED実装を考慮して設けられる後述する金属配線層との密着性が良好となり、非配線部分の反射特性の劣化を抑制できる理由から、平均ピッチが0.5μm以下で、かつ、平均直径が1μm以上の凹凸を有しているのが好ましい。
本発明においては、上記凹凸は、上記陽極酸化皮膜が有するマイクロポアの内部の一部(例えば、8〜9割程度)に上記異なる物質を封孔することによっても形成することができる。
In particular, the surface of the insulating layer (anodized film) constituting the insulating substrate of the present invention has good adhesion with a metal wiring layer (described later) provided in consideration of LED mounting, and the reflection characteristics of the non-wiring portion are deteriorated. Therefore, it is preferable to have irregularities having an average pitch of 0.5 μm or less and an average diameter of 1 μm or more.
In the present invention, the irregularities can also be formed by sealing the different substances in a part (for example, about 80 to 90%) of the micropores of the anodized film.
[絶縁基板の製造方法]
以下に、本発明の絶縁基板の製造方法について詳細に説明する。
本発明の絶縁基板の製造方法は、上述した本発明の絶縁基板を製造する方法であって、
バルブ金属基板の表面に陽極酸化処理を施して、バルブ金属の陽極酸化皮膜をバルブ金属基板上に形成させる陽極酸化処理工程と、
上記陽極酸化処理工程の後に、封孔処理を施して、上記陽極酸化皮膜の空隙率を30%以下とする封孔処理工程とを有する絶縁基板の製造方法である。
次に、陽極酸化処理工程および封孔処理工程について説明する。
[Insulating substrate manufacturing method]
Below, the manufacturing method of the insulated substrate of this invention is demonstrated in detail.
The manufacturing method of the insulating substrate of the present invention is a method of manufacturing the above-described insulating substrate of the present invention,
Anodizing the surface of the valve metal substrate to form an anodized film of the valve metal on the valve metal substrate;
After the said anodizing process, it is a manufacturing method of an insulating substrate which performs a sealing process and has the sealing process process which makes the porosity of the said anodized film 30% or less.
Next, the anodizing process and the sealing process will be described.
〔陽極酸化処理工程〕
陽極酸化処理工程は、上記金属基板の表面に陽極酸化処理を施すことにより、金属基板表面に多孔質または非孔質部分を有する絶縁層を形成する処理工程である。
[Anodizing treatment process]
The anodizing process is a process for forming an insulating layer having a porous or non-porous portion on the surface of the metal substrate by anodizing the surface of the metal substrate.
酸化処理工程における陽極酸化処理は、平版印刷版用支持体の製造等で行われている従来の方法で陽極酸化処理を施すことができる。
具体的には、陽極酸化処理に用いられる溶液としては、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸、ホウ酸等や、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ金属/アルカリ土類金属の水酸化物等を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
この際、少なくともアルミニウム基板、電極、水道水、地下水等に通常含まれる成分が電解液中に含まれていても構わない。更には、第2、第3の成分が添加されていても構わない。ここでいう第2、第3の成分としては、例えば、Na、K、Mg、Li、Ca、Ti、Al、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等の金属のイオン;アンモニウムイオン等の陽イオン;硝酸イオン、炭酸イオン、塩化物イオン、リン酸イオン、フッ化物イオン、亜硫酸イオン、チタン酸イオン、ケイ酸イオン、ホウ酸イオン等の陰イオンが挙げられ、0〜10000ppm程度の濃度で含まれていてもよい。
The anodizing treatment in the oxidation treatment step can be performed by a conventional method performed in the production of a lithographic printing plate support or the like.
Specifically, as a solution used for anodizing treatment, sulfuric acid, phosphoric acid, chromic acid, oxalic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, amidosulfonic acid, malonic acid, citric acid, tartaric acid, boric acid, etc. Alkali metal / alkaline earth metal hydroxides such as sodium hydroxide, magnesium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide can be used alone or in combination of two or more.
At this time, at least a component usually contained in an aluminum substrate, an electrode, tap water, ground water, or the like may be contained in the electrolytic solution. Furthermore, the 2nd, 3rd component may be added. Examples of the second and third components herein include metal ions such as Na, K, Mg, Li, Ca, Ti, Al, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn; Cation such as ammonium ion; anion such as nitrate ion, carbonate ion, chloride ion, phosphate ion, fluoride ion, sulfite ion, titanate ion, silicate ion, borate ion, etc., 0 to 10,000 ppm It may be contained at a concentration of about.
また、陽極酸化処理工程における陽極酸化処理の条件は、使用される電解液によって種々変化するので一概に決定され得ないが、一般的には電解液濃度1〜80質量%、液温5〜70℃、電流密度0.5〜60A/dm2、電圧1〜600V、電解時間15秒〜20時間であるのが適当であり、所望の陽極酸化皮膜量となるように調整される。 In addition, the conditions of the anodizing treatment in the anodizing treatment step vary depending on the electrolyte used, and thus cannot be determined unconditionally. In general, however, the electrolyte concentration is 1 to 80% by mass, and the solution temperature is 5 to 70. ° C., a current density of 0.5 to 60 a / dm 2, voltage 1~600V, is suitably an electrolysis time of 15 seconds to 20 hours, is adjusted to obtain the desired anodized layer weight.
更に、第1陽極酸化処理工程における陽極酸化処理は、特開昭54−81133号、特開昭57−47894号、特開昭57−51289号、特開昭57−51290号、特開昭57−54300号、特開昭57−136596号、特開昭58−107498号、特開昭60−200256号、特開昭62−136596号、特開昭63−176494号、特開平4−176897号、特開平4−280997号、特開平6−207299号、特開平5−24377号、特開平5−32083号、特開平5−125597号、特開平5−195291号の各公報等に記載されている方法を使用することもできる。 Further, the anodizing treatment in the first anodizing treatment step is disclosed in JP-A-54-81133, JP-A-57-47894, JP-A-57-51289, JP-A-57-51290, JP-A-57. JP-A-54300, JP-A-57-136596, JP-A-58-107498, JP-A-60-2000025, JP-A-62-136596, JP-A-63-176494, JP-A-4-17697. JP-A-4-280997, JP-A-6-207299, JP-A-5-24377, JP-A-5-32083, JP-A-5-125597, JP-A-5-195291, etc. You can also use this method.
中でも、特開昭54−12853号公報および特開昭48−45303号公報に記載されているように、電解液として硫酸溶液を用いるのが好ましい。電解液中の硫酸濃度は、10〜300g/Lであるのが好ましく、また、アルミニウムイオン濃度は、1〜25g/Lであるのが好ましく、2〜10g/Lであるのがより好ましい。このような電解液は、例えば、硫酸濃度が50〜200g/Lである希硫酸に硫酸アルミニウム等を添加することにより調製することができる。 Of these, as described in JP-A-54-12853 and JP-A-48-45303, it is preferable to use a sulfuric acid solution as the electrolytic solution. The sulfuric acid concentration in the electrolytic solution is preferably 10 to 300 g / L, and the aluminum ion concentration is preferably 1 to 25 g / L, and more preferably 2 to 10 g / L. Such an electrolytic solution can be prepared, for example, by adding aluminum sulfate or the like to dilute sulfuric acid having a sulfuric acid concentration of 50 to 200 g / L.
陽極酸化処理工程においては、硫酸を含有する電解液中で陽極酸化処理を行う場合には、アルミニウム基板と対極との間に直流を印加してもよく、交流を印加してもよい。
アルミニウム基板に直流を印加する場合、電流密度は1〜60A/dm2であるのが好ましく、5〜40A/dm2であるのがより好ましい。
In the anodizing treatment step, when anodizing is performed in an electrolytic solution containing sulfuric acid, direct current may be applied between the aluminum substrate and the counter electrode, or alternating current may be applied.
When a direct current is applied to the aluminum substrate, the current density is preferably from 1 to 60 A / dm 2, and more preferably 5 to 40 A / dm 2.
また、陽極酸化処理工程における陽極酸化処理を連続的に施す場合には、アルミニウム基板の一部に電流が集中していわゆる「焼け」が生じないように、陽極酸化処理の開始当初は、5〜10A/dm2の低電流密度で電流を流し、陽極酸化処理が進行するにつれ、30〜50A/dm2またはそれ以上に電流密度を増加させるのが好ましい。連続的に陽極酸化処理を行う場合には、アルミニウム基板に、電解液を介して給電する液給電方式により行うのが好ましい。 In addition, when the anodizing treatment in the anodizing treatment step is continuously performed, the initial anodizing treatment is performed so that current is concentrated on a part of the aluminum substrate and so-called “burning” does not occur. It is preferable to increase the current density to 30 to 50 A / dm 2 or higher as the anodic oxidation process proceeds with a current flowing at a low current density of 10 A / dm 2 . In the case where the anodizing process is continuously performed, it is preferable that the anodizing process is performed by a liquid power feeding method in which power is supplied to the aluminum substrate through an electrolytic solution.
陽極酸化皮膜が多孔質である場合、マイクロポアの平均ポア径が5〜1000nm程度であり、平均ポア密度が1×106〜1×1010/mm2程度である。また、このマイクロポアの陽極酸化皮膜における割合と近似する陽極酸化皮膜の空隙率は、後述する封孔処理が容易となる観点から、1〜90%であることが好ましく、5〜80%がより好ましく、10〜70%が特に好ましい。なお、空隙率の算出方法は、上述した通りである。 When the anodized film is porous, the average pore diameter of the micropores is about 5 to 1000 nm, and the average pore density is about 1 × 10 6 to 1 × 10 10 / mm 2 . Further, the porosity of the anodic oxide film that approximates the proportion of the micropores in the anodic oxide film is preferably 1 to 90%, more preferably 5 to 80%, from the viewpoint of facilitating the sealing treatment described later. Preferably, 10 to 70% is particularly preferable. The method for calculating the porosity is as described above.
陽極酸化皮膜の厚さは1〜200μmであるのが好ましい。1μm未満であると絶縁性に乏しく耐電圧が低下し、一方、200μmを超えると製造に多大な電力が必要となり、経済的に不利になる。陽極酸化皮膜の厚さは、2〜100μmであるのがより好ましく、10〜50μmであるのが更に好ましい。 The thickness of the anodized film is preferably 1 to 200 μm. If the thickness is less than 1 μm, the insulation is poor and the withstand voltage is lowered. The thickness of the anodized film is more preferably 2 to 100 μm, still more preferably 10 to 50 μm.
陽極酸化処理に用いられる電解装置としては、特開昭48−26638号、特開昭47−18739号、特公昭58−24517号の各公報等に記載されているものを用いることができる。中でも、図2に示す装置が好適に用いられる。図2は、アルミニウム基板の表面を陽極酸化処理する装置の一例を示す概略図である。陽極酸化処理装置410において、アルミニウム基板416は、図2中矢印で示すように搬送される。電解液418が貯溜された給電槽412にてアルミニウム基板416は給電電極420によって(+)に荷電される。そして、アルミニウム基板416は、給電槽412においてローラ422によって上方に搬送され、ニップローラ424によって下方に方向変換された後、電解液426が貯溜された電解処理槽414に向けて搬送され、ローラ428によって水平方向に方向転換される。ついで、アルミニウム基板416は、電解電極430によって(−)に荷電されることにより、その表面に陽極酸化皮膜が形成され、電解処理槽414を出たアルミニウム基板416は後工程に搬送される。上記陽極酸化処理装置410において、ローラ422、ニップローラ424およびローラ428によって方向転換手段が構成され、アルミニウム基板416は、給電槽412と電解処理槽414との槽間部において、上記ローラ422、424および428により、山型および逆U字型に搬送される。給電電極420と電解電極430とは、直流電源434に接続されている。 As the electrolysis apparatus used for the anodizing treatment, those described in JP-A-48-26638, JP-A-47-18739, JP-B-58-24517, and the like can be used. Among these, the apparatus shown in FIG. 2 is preferably used. FIG. 2 is a schematic view showing an example of an apparatus for anodizing the surface of an aluminum substrate. In the anodizing apparatus 410, the aluminum substrate 416 is transported as indicated by arrows in FIG. The aluminum substrate 416 is charged (+) by the power supply electrode 420 in the power supply tank 412 in which the electrolytic solution 418 is stored. Then, the aluminum substrate 416 is conveyed upward by the roller 422 in the power supply tank 412, changed in direction downward by the nip roller 424, and then conveyed toward the electrolytic treatment tank 414 in which the electrolytic solution 426 is stored. The direction is changed horizontally. Next, the aluminum substrate 416 is charged to (−) by the electrolytic electrode 430 to form an anodized film on the surface thereof, and the aluminum substrate 416 exiting the electrolytic treatment tank 414 is transported to a subsequent process. In the anodizing apparatus 410, the roller 422, the nip roller 424 and the roller 428 constitute a direction changing means, and the aluminum substrate 416 is disposed between the power supply tank 412 and the electrolytic treatment tank 414 between the rollers 422, 424 and By 428, it is conveyed into a mountain shape and an inverted U shape. The feeding electrode 420 and the electrolytic electrode 430 are connected to a DC power source 434.
図2の陽極酸化処理装置410の特徴は、給電槽412と電解処理槽414とを1枚の槽壁432で仕切り、アルミニウム基板416を槽間部において山型および逆U字型に搬送したことにある。これによって、槽間部におけるアルミニウム基板416の長さを最短にすることができる。よって、陽極酸化処理装置410の全体長を短くできるので、設備費を低減することができる。また、アルミニウム基板416を山型および逆U字型に搬送することによって、各槽412および414の槽壁432にアルミニウム基板416を通過させるための開口部を形成する必要がなくなる。よって、各槽412および414内の液面高さを必要レベルに維持するのに要する送液量を抑えることができるので、稼働費を低減することができる。 The feature of the anodizing apparatus 410 in FIG. 2 is that the power supply tank 412 and the electrolytic treatment tank 414 are partitioned by a single tank wall 432, and the aluminum substrate 416 is conveyed in a mountain shape and an inverted U shape between the tanks. It is in. As a result, the length of the aluminum substrate 416 in the inter-tank portion can be minimized. Therefore, the overall length of the anodizing apparatus 410 can be shortened, so that the equipment cost can be reduced. Further, by transporting the aluminum substrate 416 in a mountain shape and an inverted U shape, it is not necessary to form an opening for allowing the aluminum substrate 416 to pass through the tank wall 432 of each tank 412 and 414. Therefore, since the liquid feeding amount required to maintain the liquid level height in each tank 412 and 414 at a required level can be suppressed, the operating cost can be reduced.
また、陽極酸化処理工程における陽極酸化処理は、ある1つの処理条件で単独処理されてもよいが、陽極酸化皮膜の、場所による形状、あるいは深さ方向における形状、等のように形状を制御したい場合には、2つ以上の条件の異なる陽極酸化処理を順次組み合わせて処理してもよい。 In addition, the anodizing treatment in the anodizing treatment step may be performed alone under a certain treatment condition, but the shape of the anodized film, such as the shape depending on the location or the shape in the depth direction, is desired to be controlled. In some cases, two or more anodizing treatments under different conditions may be sequentially combined.
また、後述する封孔処理工程における封孔のバラツキを抑制する観点から、例えば、特許第3,714,507号、特開2002−285382号公報、特開2006−124827号公報、特開2007−231339号公報、特開2007−231405公報、特開2007−231340号公報、特開2007−238988号公報等に記載されている方法により、ハニカム状に配列したマイクロポアを形成する陽極酸化処理が好ましい。
これらの処理は、各特許および公報の処理条件にて記載されている処理が好ましい。
Further, from the viewpoint of suppressing variation in sealing in the sealing processing step described later, for example, Japanese Patent No. 3,714,507, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-285382, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-124827, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-2007. Anodizing treatment for forming micropores arranged in a honeycomb shape by a method described in Japanese Patent No. 231339, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-231405, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-231340, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-238988, or the like is preferable. .
These processes are preferably the processes described in the processing conditions of each patent and publication.
〔封孔処理工程〕
封孔処理工程は、上記陽極酸化処理工程の後に、封孔処理を施して、上記陽極酸化皮膜の空隙率を30%以下とし、本発明の絶縁基板を得る工程である。
[Sealing process]
The sealing treatment step is a step of obtaining an insulating substrate of the present invention by performing sealing treatment after the anodizing treatment step so that the porosity of the anodized film is 30% or less.
封孔処理工程における封孔処理は、沸騰水処理、熱水処理、蒸気処理、ケイ酸ソーダ処理、亜硝酸塩処理、酢酸アンモニウム処理等の公知の方法に従って行うことができる。例えば、特公昭56−12518号公報、特開平4−4194号公報、特開平5−202496号公報、特開平5−179482号公報等に記載されている装置および方法で封孔処理を行ってもよい。 The sealing treatment in the sealing treatment step can be performed according to a known method such as boiling water treatment, hot water treatment, steam treatment, sodium silicate treatment, nitrite treatment, ammonium acetate treatment and the like. For example, even if the sealing treatment is carried out by the apparatus and method described in JP-B-56-12518, JP-A-4-4194, JP-A-5-20296, JP-A-5-179482, etc. Good.
本発明においては、上記陽極酸化皮膜がマイクロポアを有している場合、上記陽極酸化皮膜の空隙率をより小さくし、放熱性をより良好とする観点から、陽極酸化皮膜の表面だけではなく、沸騰水処理、熱水処理、ケイ酸ソーダ処理等の処理液をマイクロポアの内部まで浸透させるのが好ましい。 In the present invention, when the anodized film has micropores, from the viewpoint of reducing the porosity of the anodized film and improving heat dissipation, not only the surface of the anodized film, It is preferable to infiltrate a treatment liquid such as boiling water treatment, hot water treatment, or sodium silicate treatment into the inside of the micropore.
また、本発明においては、上記陽極酸化皮膜がマイクロポアを有している場合、絶縁性をより良好にする観点から、上述したように、上記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質によって封孔されているのが好ましい。
このような異なる物質を封孔させる封孔処理としては、例えば、上述した沸騰水処理、熱水処理、ケイ酸ソーダ処理等の処理液をマイクロポアの内部まで浸透させることにより、マイクロポアの内壁を構成する物質(例えば、酸化アルミニウム等)を変質(例えば、水酸化アルミニウム等に変質)させる方法であってもよいが、特開平6−35174号公報の段落[0016]〜[0035]に記載されているようなゾルゲル法による封孔処理等も好適に挙げられる。
ここで、ゾルゲル法とは、一般に金属アルコキシドからなるゾルを加水分解・重縮合反応により流動性を失ったゲルとし、このゲルを加熱して酸化物を形成する方法である。
上記金属アルコキシドは、特に限定されないが、マイクロポアの内部への封孔が容易である観点から、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等が好適に例示される。なお、上記例示中、Rは、置換基を有してもよい、直鎖状、分枝状もしくは環状の炭化水素基または水素原子を表し、nは任意の自然数を示す。
これらのうち、上記絶縁層がアルミニウムの陽極酸化皮膜である場合、酸化アルミニウムとの反応性に優れ、ゾルゲル形成性に優れた、酸化チタン、酸化珪素系の金属アルコキシドが好ましい。
また、ゾルゲルをマイクロポアの内部に形成する方法は特に限定されないが、マイクロポアの内部への封孔が容易である観点から、ゾル液を塗布して加熱する方法が好ましい。
また、ゾル液の濃度は、0.1〜90質量%が好ましく、1〜80質量%がより好ましく、5〜70質量%が特に好ましい。
また、空隙率を低下させるために、繰り返し重ねて処理してもよい。
In the present invention, when the anodic oxide film has micropores, as described above, the anodic oxide film is sealed with a substance different from the substance constituting the anodic oxide film as described above. Preferably it is perforated.
As the sealing treatment for sealing such different substances, for example, the inner wall of the micropore can be obtained by infiltrating the inside of the micropore with a treatment liquid such as the boiling water treatment, the hot water treatment, and the sodium silicate treatment. May be a method of altering a substance (for example, aluminum oxide or the like) constituting the material (for example, altering to aluminum hydroxide or the like), but described in paragraphs [0016] to [0035] of JP-A-6-35174. A sealing treatment by a sol-gel method as described above is also preferable.
Here, the sol-gel method is a method in which a sol composed of a metal alkoxide is generally used as a gel that loses fluidity by hydrolysis and polycondensation reaction, and this gel is heated to form an oxide.
The metal alkoxide is not particularly limited, but Al (O—R) n, Ba (O—R) n, B (O—R) n, Bi from the viewpoint of easy sealing inside the micropore. (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 and the like are preferably exemplified. In the above examples, R represents a linear, branched or cyclic hydrocarbon group which may have a substituent, or a hydrogen atom, and n represents an arbitrary natural number.
Among these, when the insulating layer is an aluminum anodic oxide film, titanium oxide and silicon oxide-based metal alkoxides that are excellent in reactivity with aluminum oxide and excellent in sol-gel formation are preferable.
The method for forming the sol-gel inside the micropore is not particularly limited, but from the viewpoint of easy sealing inside the micropore, a method of applying and heating the sol solution is preferable.
The concentration of the sol solution is preferably 0.1 to 90% by mass, more preferably 1 to 80% by mass, and particularly preferably 5 to 70% by mass.
Moreover, in order to reduce a porosity, you may process repeatedly repeatedly.
一方、このような異なる物質を封孔させる他の封孔処理として、上記陽極酸化皮膜が有するマイクロポアに入る大きさの絶縁性粒子をマイクロポア内部に充填させてもよい。
このような絶縁性粒子としては、分散性およびサイズの観点からコロイダルシリカが好ましい。
コロイダルシリカは、ゾル−ゲル法で調製して使用することもでき、市販品を利用することもできる。ゾル−ゲル法で調製する場合には、Werner Stober et al;J.Colloid and Interface Sci., 26, 62−69 (1968)、Rickey D.Badley et al;Lang muir 6, 792−801 (1990)、色材協会誌,61 [9] 488−493 (1988) などを参照できる。
また、コロイダルシリカは、二酸化ケイ素を基本単位とするシリカの水または水溶性溶媒の分散体であり、その粒子径は1〜400nmであることが好ましく、1〜100nmであることがより好ましく、5〜50nmであることが特に好ましい。粒子径が1nmより小さい場合は、塗液の貯蔵安定性が悪く、400nmより大きい場合は、マイクロ孔への充填性が悪くなる。
上記範囲の粒子径のコロイダルシリカは、水性分散液の状態で、酸性、塩基性のいずれであっても用いることができ、混合する水性分散体の安定領域に応じて、適宜選択することができる。
水を分散媒体とする酸性のコロイダルシリカとしては、例えば、日産化学工業社製のスノーテックス(登録商標。以下同様。)−O、スノーテックス−OL、旭電化工業社製のアデライト(登録商標。以下同様。)AT−20Q、クラリアントジャパン社製クレボゾール(登録商標。以下同様。)20H12、クレボゾール30CAL25等の市販品を使用することができる。
On the other hand, as another sealing treatment for sealing such a different substance, the inside of the micropore may be filled with insulating particles having a size that can enter the micropore of the anodic oxide film.
As such insulating particles, colloidal silica is preferable from the viewpoint of dispersibility and size.
Colloidal silica can be prepared and used by a sol-gel method, and a commercially available product can also be used. For preparation by the sol-gel method, Werner Stober et al; Colloid and Interface Sci. , 26, 62-69 (1968), Rickey D .; Badley et al; Lang muir 6, 792-801 (1990), Color Material Association Journal, 61 [9] 488-493 (1988), and the like.
Colloidal silica is a dispersion of water or a water-soluble solvent of silica having silicon dioxide as a basic unit, and the particle diameter is preferably 1 to 400 nm, more preferably 1 to 100 nm. It is especially preferable that it is ˜50 nm. When the particle size is smaller than 1 nm, the storage stability of the coating liquid is poor, and when it is larger than 400 nm, the filling properties into the micropores are poor.
Colloidal silica having a particle size in the above range can be used in the state of an aqueous dispersion, whether acidic or basic, and can be appropriately selected depending on the stable region of the aqueous dispersion to be mixed. .
Examples of acidic colloidal silica using water as a dispersion medium include, for example, Snowtex (registered trademark; the same shall apply hereinafter) -O, Snowtex-OL, manufactured by Nissan Chemical Industries, and Adelite (registered trademark) manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. The same shall apply hereinafter.) Commercially available products such as AT-20Q, Clevosol (registered trademark, the same applies hereinafter) manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., 20H12, clebosol 30CAL25 and the like can be used.
塩基性のコロイダルシリカとしては、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、アミンの添加で安定化したシリカがあり、例えば、日産化学工業社製のスノーテックス−20、スノーテックス−30、スノーテックス−C、スノーテックス−C30、スノーテックス−CM40、スノーテックス−N、スノーテックス−N30、スノーテックス−K、スノーテックス−XL、スノーテックス−YL、スノーテックス−ZL、スノーテックスPS−M、スノーテックスPS−L;旭電化工業社製のアデライトAT−20、アデライトAT−30、アデライトAT−20N、アデライトAT−30N、アデライトAT−20A、アデライトAT−30A、アデライトAT−40、アデライトAT−50;クラリアントジャパン社製のクレボゾール30R9、クレボゾール30R50、クレボゾール50R50;デュポン社製のルドックス(登録商標。以下同様。)HS−40、ルドックスHS−30、ルドックスLS、ルドックスSM−30;等の市販品を使用することができる。 Examples of basic colloidal silica include silica stabilized by the addition of alkali metal ions, ammonium ions, and amines. For example, SNOWTEX-20, SNOWTEX-30, SNOWTEX-C, and SNOWTEX-C manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Tex-C30, Snotex-CM40, Snotex-N, Snotex-N30, Snotex-K, Snotex-XL, Snotex-YL, Snotex-ZL, Snotex PS-M, Snotex PS-L Asahi Denka Kogyo's Adelite AT-20, Adelite AT-30, Adelite AT-20N, Adelite AT-30N, Adelite AT-20A, Adelite AT-30A, Adelite AT-40, Adelite AT-50; Clariant Japan Made of clebozo 30R9, Kurebozoru 30R50, Kurebozoru 50R50; DuPont Ludox (TM forth..) HS-40, Ludox HS-30, Ludox LS, Ludox SM-30; and the like can be used commercially available products.
また、水溶性溶剤を分散媒体とするコロイダルシリカとしては、例えば、日産化学工業社製のMA−ST−M(粒子径:20〜25nm、メタノール分散タイプ)、IPA−ST(粒子径:10〜15nm、イソプロピルアルコール分散タイプ)、EG−ST(粒子径:10〜15nm、エチレングリコール分散タイプ)、EG−ST−ZL(粒子径:70〜100nm、エチレングリコール分散タイプ)、NPC−ST(粒子径:10〜15nm、エチレングリコールモノプロピルエーテール分散タイプ)等の市販品を使用することができる。
また、これらコロイダルシリカは、一種または二種類以上組み合わせてもよく、少量成分として、アルミナ、アルミン酸ナトリウムなどを含んでいてもよい。
また、コロイダルシリカは、安定剤として無機塩基(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニアなど)や有機塩基(テトラメチルアンモニウムなど)を含んでいてもよい。
Examples of colloidal silica using a water-soluble solvent as a dispersion medium include MA-ST-M (particle diameter: 20 to 25 nm, methanol dispersion type), IPA-ST (particle diameter: 10 to 10) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. 15 nm, isopropyl alcohol dispersion type), EG-ST (particle diameter: 10 to 15 nm, ethylene glycol dispersion type), EG-ST-ZL (particle diameter: 70 to 100 nm, ethylene glycol dispersion type), NPC-ST (particle diameter) : Commercial products such as 10-15 nm, ethylene glycol monopropyl ether dispersion type) can be used.
These colloidal silicas may be used alone or in combination of two or more, and may contain alumina, sodium aluminate or the like as a minor component.
Colloidal silica may contain an inorganic base (such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, or ammonia) or an organic base (such as tetramethylammonium) as a stabilizer.
本発明においては、上記封孔処理において、上記マイクロポアの内部に上記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質を封孔した場合、空隙率が30%を超えない限度において、上記陽極酸化皮膜の表層(表面)付近に存在する上記異なる物質を除去するのが好ましい。
表層付近に存在する上記異なる物質を除去することにより、上記陽極酸化皮膜の表面に、平均ピッチが0.5μm以下で、かつ、平均直径が1μm以上の凹凸を形成することが容易となり、これにより後述する金属配線層との密着性が良好になる。
また、表層付近に存在する上記異なる物質を除去する方法は特に限定されないが、例えば、後述する実施例に示す酵素プラズマ処理、水酸化ナトリウム水溶液による浸漬処理等の他、機械的研磨処理や化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)処理等により表層部分のみを除去する方法が好適に挙げられる。
In the present invention, in the sealing treatment, when a substance different from the substance constituting the anodic oxide film is sealed in the micropore, the anodic oxide film is within a limit not exceeding 30%. It is preferable to remove the different substances present in the vicinity of the surface layer (surface).
By removing the different substances present in the vicinity of the surface layer, it becomes easy to form irregularities having an average pitch of 0.5 μm or less and an average diameter of 1 μm or more on the surface of the anodized film. Adhesion with a metal wiring layer to be described later is improved.
Further, the method for removing the different substances present in the vicinity of the surface layer is not particularly limited. For example, in addition to enzyme plasma treatment and immersion treatment with an aqueous sodium hydroxide solution shown in the examples described later, mechanical polishing treatment and chemical machinery A method of removing only the surface layer portion by polishing (CMP: Chemical Mechanical Polishing) or the like is preferable.
〔スルーホール形成工程/個片化工程〕
本発明の絶縁基板の製造方法においては、スルーホール形成工程を備えていてもよい。スルーホール形成工程は、上記金属基板の厚さ方向に上記スルーホールを貫通形成する工程である。
また、本発明の絶縁基板の製造方法においては、個片化工程を備えていてもよい。個片化工程は、上記スルーホール形成工程を備える場合には上記スルーホール形成工程の後に、上記金属基板を所望の形状(例えば、最終製品に必要な加工シロを加えたもの等)で個片化可能にする工程であり、ルーティング加工ともいう。
これらの工程は、上述した陽極酸化処理工程の前に行っても後に行ってもよい。陽極酸化処理工程の前に行うと、陽極酸化処理により形成される絶縁層への亀裂を防ぎ、これらの工程により生じる基板端面部への絶縁性を保持することができる。陽極酸化処理工程の後に行うと、陽極酸化処理の効率を上げられ、また最終製品のサイズに精度よく加工することができる。
[Through-hole formation process / individualization process]
In the manufacturing method of the insulated substrate of this invention, you may provide the through-hole formation process. The through hole forming step is a step of forming the through hole in the thickness direction of the metal substrate.
Moreover, in the manufacturing method of the insulated substrate of this invention, you may provide the singulation process. When the singulation step includes the through-hole formation step, the metal substrate is divided into pieces having a desired shape (for example, a processing product added to the finished product) after the through-hole formation step. This process is also called routing processing.
These processes may be performed before or after the anodizing process described above. If it is performed before the anodizing treatment step, it is possible to prevent cracks in the insulating layer formed by the anodizing treatment, and to maintain the insulating property to the substrate end face portion generated by these steps. If it is performed after the anodizing treatment step, the efficiency of the anodizing treatment can be increased, and the final product can be processed accurately.
スルーホール形成工程により形成されるスルーホールの形状は、配線が必要な複数の層間の長さを有し、必要な配線をその中に入れて確保できる大きさ(径)であれば特に限定されないが、最終的なチップの大きさや、より確実な配線の形成を考えると、円形であることが好ましく、具体的には、0.01〜2mmφが好ましく、0.05〜1mmφがより好ましく、0.1〜0.8mmφが特に好ましい。 The shape of the through-hole formed by the through-hole forming step is not particularly limited as long as it has a length between a plurality of layers where wiring is required and has a size (diameter) that can secure the necessary wiring by placing it therein. However, considering the final chip size and more reliable wiring formation, it is preferably circular, specifically 0.01 to 2 mmφ, more preferably 0.05 to 1 mmφ, and 0. .1 to 0.8 mmφ is particularly preferable.
また、個片化工程において個片化するサイズは、最終的なチップの大きさや形状を考慮する必要があるが、方形型のチップを想定した場合、チップのコンパクト性および加工適性の観点から、1辺が0.1〜50mmが好ましく、0.2〜40mmがより好ましく、0.4〜30mmが特に好ましい。特に、メインパッケージ用の反射基板を想定する場合には、現在の形状規格例である、3.2mm×2.8mm、1.6mm×0.8mm等の大きさにルーティングすることが好ましい。
また、個片化した後のチップ部には、上述した陽極酸化処理工程を個片化工程の後に行う場合は、陽極酸化処理により絶縁層を設けるために、チップ部への電気導通性を施す形状に加工しておくことが好ましい。好適な方法としては、導通部を設けた状態でルーティング加工する方法、導通ワイヤ等によりチップ部を接続しておく方法等が挙げられるがこれらに限定されない。
In addition, the size to be singulated in the singulation process needs to consider the size and shape of the final chip, but when assuming a rectangular chip, from the viewpoint of compactness and workability of the chip, One side is preferably 0.1 to 50 mm, more preferably 0.2 to 40 mm, and particularly preferably 0.4 to 30 mm. In particular, when a reflection substrate for a main package is assumed, it is preferable to route to a size such as 3.2 mm × 2.8 mm, 1.6 mm × 0.8 mm, which is an example of the current shape standard.
Further, in the case where the anodizing process described above is performed on the chip part after singulation after the singulation process, in order to provide an insulating layer by anodizing process, electrical conductivity to the chip part is applied. It is preferable to process into a shape. Suitable methods include, but are not limited to, a method of performing routing processing with a conductive portion provided, a method of connecting the chip portion with a conductive wire, and the like.
本発明においては、スルーホール形成工程および個片化工程を施す好適な方法としては、ドリル加工、金型によるプレス加工、ダイサーによるダイシング加工、レーザー加工、等が挙げられるが、これらに限定されない。 In the present invention, suitable methods for performing the through-hole forming step and the singulation step include, but are not limited to, drilling, pressing with a die, dicing with a dicer, laser processing, and the like.
〔保護処理〕
更に、本発明の絶縁基板の製造方法においては、上述したスルーホール形成工程や個片化工程、後述するLEDへの電気信号伝送のための金属配線層形成加工やLED実装部への金属層形成加工等で使用する各種溶剤に対応させるべく、保護処理を施すことができる。
保護処理としては、具体的には、例えば、特開2008−93652号公報、特開2009−68076号公報等に記載のように、陽極酸化皮膜表面の親/疎水性(親/疎油性)の性質を適宜変えることができるほか、酸/アルカリ等に耐性を付与する方法も、適宜用いることができる。
[Protection treatment]
Furthermore, in the method for manufacturing an insulating substrate according to the present invention, the above-described through-hole forming step, individualizing step, metal wiring layer forming processing for electric signal transmission to the LED described later, and metal layer forming on the LED mounting portion are performed. In order to cope with various solvents used in processing or the like, protection treatment can be performed.
Specifically, as the protection treatment, for example, as described in JP 2008-93652 A, JP 2009-68076 A, etc., the hydrophilic / hydrophobic (philic / oleophobic) surface of the anodized film surface is used. In addition to being able to change the properties as appropriate, methods for imparting resistance to acids / alkalis can also be used as appropriate.
〔その他の処理〕
更に、本発明の絶縁基板の製造方法においては、必要に応じて絶縁基板の表面に種々の処理を施すことができる。
例えば、反射基板の白色性を高めるために、酸化チタン等の白色性絶縁性材料からなる無機絶縁層、白色レジスト等の有機絶縁層を設けてもよい。
また、上記白色以外にも、例えば電着処理により、酸化アルミニウムよりなる絶縁層に所望の色を着色することができる。具体的には、「陽極酸化」金属表面技術協会編.金属表面技術講座B(1969 PP.195〜207)、「新アルマイト理論」カロス出版(1997 PP.95〜96)等に記載されているような有色染色性のイオン種、具体的には、Coイオン、Feイオン、Auイオン、Pbイオン、Agイオン、Seイオン、Snイオン、Niイオン、Cuイオン、Biイオン、Moイオン、Sbイオン、Cdイオン、Asイオン等を電解液に混入して、電解処理することにより、着色を施すことができる。
[Other processing]
Furthermore, in the method for manufacturing an insulating substrate of the present invention, various treatments can be applied to the surface of the insulating substrate as necessary.
For example, in order to improve the whiteness of the reflective substrate, an inorganic insulating layer made of a white insulating material such as titanium oxide or an organic insulating layer such as a white resist may be provided.
In addition to the white color described above, a desired color can be colored on the insulating layer made of aluminum oxide, for example, by electrodeposition. Specifically, “Anodizing” Metal Surface Technology Association. Colored ionic species such as those described in Metal Surface Technology Course B (1969 PP. 195-207), “New Anodized Theory”, Karos Publishing (1997 PP. 95-96), specifically Co Ion, Fe ion, Au ion, Pb ion, Ag ion, Se ion, Sn ion, Ni ion, Cu ion, Bi ion, Mo ion, Sb ion, Cd ion, As ion, etc. are mixed in the electrolytic solution and electrolysis is performed. By processing, it can color.
[配線基板]
以下に、本発明の配線基板について詳細に説明する。
本発明の配線基板は、上述した本発明の絶縁基板と、上記絶縁基板の上記絶縁層側の上部に設けられる配線層とを有する配線基板である。
[Wiring board]
Below, the wiring board of this invention is demonstrated in detail.
The wiring substrate of the present invention is a wiring substrate having the above-described insulating substrate of the present invention and a wiring layer provided on the insulating layer side of the insulating substrate.
上記金属配線層の材料は、電気を通す素材であれば特に限定されず、その具体例としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)等が挙げられ、これらを1種単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
これらのうち、電気抵抗が低い理由からCuを用いるのが好ましい。なお、Cuによる配線層の表層には、ワイヤボンディングの容易性を高める観点から、Au層やNi/Au層を設けていてもよい。
The material of the metal wiring layer is not particularly limited as long as it is a material that conducts electricity. Specific examples thereof include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), and magnesium (Mg). , Nickel (Ni), and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Of these, Cu is preferably used because of its low electrical resistance. Note that an Au layer or a Ni / Au layer may be provided on the surface layer of the wiring layer made of Cu from the viewpoint of improving the ease of wire bonding.
また、上記金属配線層の厚さは、導通信頼性およびパッケージのコンパクト性の観点から、0.5〜1000μmが好ましく、1〜500μmがより好ましく、5〜250μmが特に好ましい。 The thickness of the metal wiring layer is preferably 0.5 to 1000 μm, more preferably 1 to 500 μm, and particularly preferably 5 to 250 μm, from the viewpoint of conduction reliability and package compactness.
上記金属配線層の形成方法としては、電解めっき処理、無電解めっき処理、置換めっき処理などの種々めっき処理の他、スパッタリング処理、蒸着処理、金属箔の真空貼付処理、接着層を設けての接着処理等が挙げられる。
これらのうち、耐熱性が高い観点から、金属のみの層形成であることが好ましく、厚膜/均一形成化および高密着性の観点から、めっき処理による層形成が特に好ましい。
As a method of forming the metal wiring layer, in addition to various plating processes such as an electrolytic plating process, an electroless plating process, and a displacement plating process, a sputtering process, a vapor deposition process, a vacuum pasting process of a metal foil, and an adhesion layer are provided. Processing and the like.
Among these, from the viewpoint of high heat resistance, the metal-only layer formation is preferable, and from the viewpoint of thick film / uniform formation and high adhesion, layer formation by plating is particularly preferable.
上記めっき処理は、非導電性物質(絶縁基板)に対するめっき処理になるため、シード層と呼ばれる還元金属層を設けた後、その金属層を利用して厚い金属層を形成する手法を用いるのが好ましい。
また、上記シード層の形成には、無電解めっきが用いるのが好ましく、めっき液としては、主成分(例えば、金属塩、還元剤等)と補助成分(例えば、pH調整剤、緩衝剤、錯化剤、促進剤、安定剤、改良剤等)から構成される溶液を用いるのが好ましい。なお、めっき液としては、SE−650・666・680、SEK−670・797、SFK−63(いずれも日本カニゼン社製)、メルプレートNI−4128、エンプレートNI−433、エンプレートNI−411(いずれもメルテックス社製)等の市販品を適宜用いることができる。
また、上記金属配線層の材料として銅を用いた場合、硫酸、硫酸銅、塩酸、ポリエチレングリコールおよび界面活性剤を主成分とし、その他各種添加剤を加えた種々の電解液を用いることができる。
Since the plating process is a plating process for a non-conductive substance (insulating substrate), a method of forming a thick metal layer using the metal layer after providing a reduced metal layer called a seed layer is used. preferable.
For the formation of the seed layer, electroless plating is preferably used. As a plating solution, a main component (for example, a metal salt, a reducing agent, etc.) and an auxiliary component (for example, a pH adjusting agent, a buffering agent, a complex, etc.) are used. It is preferable to use a solution composed of an agent, accelerator, stabilizer, improver, etc. In addition, as a plating solution, SE-650 * 666 * 680, SEK-670 * 797, SFK-63 (all manufactured by Nippon Kanisen Co., Ltd.), Melplate NI-4128, Enplate NI-433, Enplate NI-411 Commercial products such as those manufactured by Meltex can be used as appropriate.
Further, when copper is used as the material of the metal wiring layer, various electrolytic solutions containing sulfuric acid, copper sulfate, hydrochloric acid, polyethylene glycol and a surfactant as main components and other various additives can be used.
このようにして形成される金属配線層は、LED実装の設計に応じ、公知の方法でパターン形成される。また、実際にLEDが実装される箇所には、再度金属層(半田も含む)を設け、熱圧着や、フリップチップ、ワイヤボンディング等で、接続しやすい用に適宜加工することができる。
好適な金属層としては、半田、または、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)等の金属素材が好ましく、加熱によるLEDの実装の観点では、半田、または、Niを介してのAu、Agを設ける方法が接続信頼性の観点から好ましい。
The metal wiring layer thus formed is patterned by a known method according to the LED mounting design. In addition, a metal layer (including solder) is again provided at a location where the LED is actually mounted, and can be appropriately processed for easy connection by thermocompression bonding, flip chip, wire bonding, or the like.
As a suitable metal layer, a metal material such as solder or gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), magnesium (Mg), nickel (Ni) is preferable. From the viewpoint of mounting reliability, a method of providing Au or Ag via solder or Ni is preferable from the viewpoint of connection reliability.
具体的には、パターンが形成された銅(Cu)配線上に、ニッケル(Ni)を介して金(Au)を形成する方法としては、Niストライクめっきを施し、その後にAuめっきを施す方法が挙げられる。
ここで、Niストライクめっきは、Cu配線層の表面酸化層の除去とAu層密着性確保を目的に施される。
また、Niストライクめっきには、一般的なNi/塩酸混合液を用いてもよく、NIPS−100(日立化成工業製)等の市販品を用いてもよい。
一方、Auめっきは、Niストライクめっきを施した後に、ワイアボンディングや半田の濡れ性を向上させる目的で施される。
また、Auめっきは無電解めっきで生成させるのが好ましく、HGS−5400(日立化成工業社製)、ミクロファブAuシリーズ、ガルバノマイスターGBシリーズ、プレシャスハブIGシリーズ(いずれも田中貴金属社製)等の市販の処理液を用いることができる。
Specifically, as a method of forming gold (Au) via nickel (Ni) on a copper (Cu) wiring on which a pattern is formed, Ni strike plating is performed, and then Au plating is performed. Can be mentioned.
Here, the Ni strike plating is performed for the purpose of removing the surface oxide layer of the Cu wiring layer and ensuring adhesion of the Au layer.
For Ni strike plating, a general Ni / hydrochloric acid mixed solution may be used, or a commercially available product such as NIPS-100 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) may be used.
On the other hand, Au plating is performed for the purpose of improving wire bonding and solder wettability after performing Ni strike plating.
The Au plating is preferably generated by electroless plating, such as HGS-5400 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), microfab Au series, galvanomister GB series, precious hub IG series (all manufactured by Tanaka Kikinzoku). A commercially available processing solution can be used.
[白色系LED発光素子]
以下に、本発明の白色系LED発光素子について詳細に説明する。
本発明の白色系LED発光素子は、上述した本発明の配線基板と、上記配線基板の上記金属配線層側の上部に設けられる青色LED発光素子と、上記青色LED発光素子の少なくとも上部に設けられる蛍光発光体とを具備する白色系LED発光素子である。
なお、上述した本発明の配線基板は、使用される発光素子の形状やLEDの種類等に限定はなく、種々の用途に用いることができる。
次に、本発明の白色系LED発光素子の構成を図面を用いて説明する。
[White LED light emitting element]
Hereinafter, the white LED light emitting element of the present invention will be described in detail.
The white LED light emitting element of the present invention is provided at least above the wiring board of the present invention described above, a blue LED light emitting element provided on the metal wiring layer side of the wiring board, and the blue LED light emitting element. A white LED light emitting device comprising a fluorescent light emitter.
Note that the above-described wiring board of the present invention is not limited to the shape of the light emitting element to be used, the type of LED, and the like, and can be used for various applications.
Next, the configuration of the white LED light emitting element of the present invention will be described with reference to the drawings.
図3は、本発明の白色系LED発光素子の好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
ここで、図3に示す白色系LED発光素子100は、青色LED110がYAG系の蛍光粒子150を混入した透明樹脂160でモールドされており、YAG系の蛍光粒子150によって励起された光と青色LED110の残光とにより、白色系光が発光されるものであり、青色LED110が、外部接続用の電極を兼ねた金属配線層120,130を有する本発明の配線基板140にフェースダウンボンディングされている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a preferred embodiment of the white LED light-emitting element of the present invention.
Here, in the white LED light emitting device 100 shown in FIG. 3, the blue LED 110 is molded with a transparent resin 160 mixed with YAG-based fluorescent particles 150, and the light excited by the YAG-based fluorescent particles 150 and the blue LED 110. White light is emitted by the afterglow, and the blue LED 110 is face-down bonded to the wiring substrate 140 of the present invention having the metal wiring layers 120 and 130 that also serve as external connection electrodes. .
また、図4は、本発明の白色系LED発光素子の好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
ここで、図4に示す白色系LED発光素子100は、蛍光体混色型の白色系LED発光素子として構成されており、絶縁層32と金属基板33と金属配線層34とを有する本発明の配線基板と、配線基板の金属配線層34側の上部に設けられる青色LED発光素子22と、青色LED発光素子22の少なくとも上部に設けられる蛍光発光体26とを具備するものである。
また、図4に示すように、本発明の白色系LED発光素子は、青色LED発光素子22が樹脂24で封止されているのが好ましい。
また、本発明においては、蛍光発光体26として、特願2009−134007号明細書および特願2009−139261号明細書に記載した蛍光発光ユニットを用いることができる。
Moreover, FIG. 4 is typical sectional drawing which shows an example of the suitable embodiment of the white type LED light emitting element of this invention.
Here, the white LED light emitting element 100 shown in FIG. 4 is configured as a phosphor-mixed white LED light emitting element, and has the insulating layer 32, the metal substrate 33, and the metal wiring layer 34. A substrate, a blue LED light emitting element 22 provided on the metal wiring layer 34 side of the wiring board, and a fluorescent light emitter 26 provided at least on the blue LED light emitting element 22 are provided.
As shown in FIG. 4, in the white LED light-emitting element of the present invention, it is preferable that the blue LED light-emitting element 22 is sealed with a resin 24.
In the present invention, as the fluorescent light emitter 26, the fluorescent light emitting units described in Japanese Patent Application Nos. 2009-134007 and 2009-139261 can be used.
また、図5は、本発明の白色系LED発光素子の他の構成例を示した模式的な断面図である。
ここで、図5に示す白色系LED発光素子100は、図3に示す白色系LED発光素子と同様、青色LED37がYAG系の蛍光粒子150を混入した透明樹脂160でモールドされており、青色LED37が、外部接続用の電極を兼ねた金属配線層120,130を有する本発明の配線基板にフェースダウンボンディングされている。
また、図5に示すように、本発明の配線基板にはスルーホール35が設けられ、青色LED37の下部に位置する金属基板33は、他の基板部分より厚みがある形状に成型されヒートシンク39としてもよい。
なお、図5には明示されていないが、絶縁層32部分におけるスルーホール35の内部は、陽極酸化処理されて絶縁層であるのが好ましい。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of the white LED light emitting element of the present invention.
Here, in the white LED light emitting element 100 shown in FIG. 5, similarly to the white LED light emitting element shown in FIG. 3, the blue LED 37 is molded with a transparent resin 160 mixed with YAG fluorescent particles 150. However, it is face-down bonded to the wiring board of the present invention having the metal wiring layers 120 and 130 that also serve as external connection electrodes.
As shown in FIG. 5, the wiring board of the present invention is provided with a through hole 35, and the metal substrate 33 positioned below the blue LED 37 is molded into a shape thicker than the other substrate portions to form a heat sink 39. Also good.
Although not clearly shown in FIG. 5, the inside of the through hole 35 in the insulating layer 32 is preferably an insulating layer that has been anodized.
ここで、図3および図5に示す青色LEDは、基板上にGaAlN、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。
半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構造のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。
Here, in the blue LED shown in FIGS. 3 and 5, a semiconductor such as GaAlN, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlN, InN, AlInGaP, InGaN, GaN, and AlInGaN is formed on the substrate as a light emitting layer. Things are used.
Examples of the semiconductor structure include a homostructure, a heterostructure, or a double heterostructure having a MIS junction, a PIN junction, or a PN junction. Various emission wavelengths can be selected from ultraviolet light to infrared light depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal.
また、図3および図5に示す透明樹脂の材質は熱硬化性樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により形成することが好ましく、特にエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が好ましい。
また、透明樹脂は、青色LEDを保護するため硬質のものが好ましい。
また、透明樹脂は、耐熱性、耐候性、耐光性に優れた樹脂を用いることが好ましい。
また、透明樹脂は、所定の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、紫外線吸収剤、酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも1種を混合することもできる。
Moreover, the material of the transparent resin shown in FIGS. 3 and 5 is preferably a thermosetting resin.
Among thermosetting resins, it is preferably formed of at least one selected from the group consisting of epoxy resins, modified epoxy resins, silicone resins, modified silicone resins, acrylate resins, urethane resins, and polyimide resins, especially epoxy resins, Modified epoxy resins, silicone resins, and modified silicone resins are preferred.
Further, the transparent resin is preferably hard to protect the blue LED.
Moreover, it is preferable to use resin excellent in heat resistance, a weather resistance, and light resistance for transparent resin.
The transparent resin may be mixed with at least one selected from the group consisting of a filler, a diffusing agent, a pigment, a fluorescent material, a reflective material, an ultraviolet absorber, and an antioxidant so as to have a predetermined function. it can.
更に、図3および図5に示す蛍光粒子は、青色LEDからの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。
蛍光粒子としては、具体的には、例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に付活される窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体、サイアロン系蛍光体、βサイアロン系蛍光体;Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体;Ce等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体;Eu等のランタノイド系元素で主に付活される有機錯体;等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Furthermore, the fluorescent particles shown in FIG. 3 and FIG. 5 may be anything that absorbs light from the blue LED and converts the wavelength into light of a different wavelength.
Specific examples of the fluorescent particles include nitride-based phosphors, oxynitride-based phosphors, sialon-based phosphors, and β-sialon-based phosphors that are mainly activated by lanthanoid elements such as Eu and Ce. An alkaline earth halogen apatite phosphor, an alkaline earth metal borate phosphor, an alkaline earth metal aluminate phosphor mainly activated by a lanthanoid group such as Eu, or a transition metal group element such as Mn; Alkaline earth silicate phosphor, alkaline earth sulfide phosphor, alkaline earth thiogallate phosphor, alkaline earth silicon nitride phosphor, germanate phosphor; mainly activated by lanthanoid elements such as Ce Rare earth aluminate phosphors, rare earth silicate phosphors, organic complexes mainly activated by lanthanoid elements such as Eu, etc., and these may be used alone, It may be used in combination with more species.
一方、本発明の配線基板は、紫外〜青色LEDとそれを吸収し可視光領域で蛍光を発する蛍光発光体とを用いた蛍光体混色型白色系LED発光素子の配線基板として用いることもできる。
これらの蛍光発光体が青色LEDからの青色光を吸収して蛍光(黄色系蛍光)を生じ、この蛍光と青色LEDの残光とにより、発光素子から白色系光が発光される。
上述した方式は、青色LED光源チップと黄色蛍光体1種とを組み合わせたいわゆる「擬似白色発光型」であるが、このほかにも、例えば紫外〜近紫外LED光源チップと赤色/緑色/青色蛍光体等を数種組み合わせた「紫外〜近紫外光源型」、及び、赤色/緑色/青色3光源で白色発光させる「RGB光源型」、等の公知の発光方法を用いる発光ユニットの発光素子の基板に本発明の配線基板を用いることができる。
On the other hand, the wiring board of the present invention can also be used as a wiring board for phosphor mixed color white LED light emitting elements using ultraviolet to blue LEDs and a fluorescent light emitting material that absorbs the LEDs and emits fluorescence in the visible light region.
These fluorescent light emitters absorb blue light from the blue LED to generate fluorescence (yellowish fluorescent light), and white light is emitted from the light emitting element by the fluorescent light and the afterglow of the blue LED.
The above-described method is a so-called “pseudo white light emission type” in which a blue LED light source chip and one kind of yellow phosphor are combined. In addition, for example, an ultraviolet to near-ultraviolet LED light source chip and red / green / blue fluorescence. A substrate of a light-emitting element of a light-emitting unit using a known light-emitting method such as “ultraviolet to near-ultraviolet light source type” in which several kinds of bodies are combined, and “RGB light source type” that emits white light with three red / green / blue light sources The wiring board of the present invention can be used.
本発明の配線基板にLED素子を実装する方法は加熱による実装を伴うが、半田リフローを含めての熱圧着、およびフリップチップによる実装方法では、均一かつ確実な実装を施す観点から、最高到達温度は220〜350℃が好ましく、240〜320℃がより好ましく、260〜300℃が特に好ましい。
これらの最高到達温度を維持する時間としては、同観点から2秒〜10分が好ましく、5秒〜5分がより好ましく、10秒〜3分が特に好ましい。
また、金属基板と陽極酸化皮膜との熱膨張率差に起因して陽極酸化皮膜内に発生するクラックを抑制する観点から、上記最高到達温度に到達する前に、所望の一定温度で5秒〜10分、より好ましくは10秒〜5分、特に好ましくは20秒〜3分の熱処理を施す方法をとることもできる。所望の一定温度としては、80〜200℃であることが好ましく、100〜180℃がより好ましく、120〜160℃が特に好ましい。
The method of mounting the LED element on the wiring board of the present invention involves mounting by heating, but in the thermocompression bonding including solder reflow and the mounting method by flip chip, the highest temperature is achieved from the viewpoint of uniform and reliable mounting. Is preferably 220 to 350 ° C, more preferably 240 to 320 ° C, and particularly preferably 260 to 300 ° C.
The time for maintaining these maximum temperatures is preferably from 2 seconds to 10 minutes, more preferably from 5 seconds to 5 minutes, and particularly preferably from 10 seconds to 3 minutes.
Also, from the viewpoint of suppressing cracks generated in the anodized film due to the difference in thermal expansion coefficient between the metal substrate and the anodized film, the desired constant temperature is reached for 5 seconds to reach the maximum temperature. A method of performing a heat treatment for 10 minutes, more preferably 10 seconds to 5 minutes, particularly preferably 20 seconds to 3 minutes can also be employed. The desired constant temperature is preferably 80 to 200 ° C, more preferably 100 to 180 ° C, and particularly preferably 120 to 160 ° C.
また、ワイヤボンディングでの実装時の温度としては、確実な実装を施す観点から、80〜300℃が好ましく、90〜250℃がより好ましく、100〜200℃が特に好ましい。加熱時間としては、2秒〜10分が好ましく、5秒〜5分がより好ましく、10秒〜3分が特に好ましい。 Moreover, as temperature at the time of mounting by wire bonding, from a viewpoint of performing reliable mounting, 80-300 degreeC is preferable, 90-250 degreeC is more preferable, and 100-200 degreeC is especially preferable. The heating time is preferably 2 seconds to 10 minutes, more preferably 5 seconds to 5 minutes, and particularly preferably 10 seconds to 3 minutes.
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
(実施例1〜8)
<アルミニウム基板の作製>
Si:0.06質量%、Fe:0.30質量%、Cu:0.005質量%、Mn:0.001質量%、Mg:0.001質量%、Zn:0.001質量%、Ti:0.03質量%を含有し、残部はAlと不可避不純物のアルミニウム合金を用いて溶湯を調製し、溶湯処理およびろ過を行った上で、厚さ500mm、幅1200mmの鋳塊をDC鋳造法で作成した。
次いで、表面を平均10mmの厚さで面削機により削り取った後、550℃で、約5時間均熱保持し、温度400℃に下がったところで、熱間圧延機を用いて厚さ2.7mmの圧延板とした。
更に、連続焼鈍機を用いて熱処理を500℃で行った後、冷間圧延で、厚さ0.24mmに仕上げ、JIS 1050材のアルミニウム基板を得た。
このアルミニウム基板を幅1030mmにした後、以下に示す陽極酸化処理および封孔処理に供した。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
(Examples 1-8)
<Preparation of aluminum substrate>
Si: 0.06 mass%, Fe: 0.30 mass%, Cu: 0.005 mass%, Mn: 0.001 mass%, Mg: 0.001 mass%, Zn: 0.001 mass%, Ti: Containing 0.03% by mass, the balance is prepared using Al and an inevitable impurity aluminum alloy, and after performing the molten metal treatment and filtration, an ingot having a thickness of 500 mm and a width of 1200 mm is obtained by a DC casting method. Created.
Next, the surface was shaved with a chamfering machine with an average thickness of 10 mm, soaked at 550 ° C. for about 5 hours, and when the temperature dropped to 400 ° C., the thickness was 2.7 mm using a hot rolling mill. A rolled plate was used.
Furthermore, after performing heat processing at 500 degreeC using a continuous annealing machine, it finished by cold rolling to 0.24 mm in thickness, and obtained the aluminum substrate of JIS1050 material.
The aluminum substrate was made to have a width of 1030 mm and then subjected to the following anodic oxidation treatment and sealing treatment.
<陽極酸化処理>
上記で作製したアルミニウム基板に対して、図2に示す構造の陽極酸化装置を用いて陽極酸化処理を行った。電解液の条件、電圧、形成後の陽極酸化皮膜の厚さを下記第1表に示す。なお、陽極酸化皮膜の厚さに関しては、断面方向からSEMによる1000〜5000倍での倍率での観察から求めた。
<Anodizing treatment>
The aluminum substrate produced above was anodized using an anodizing apparatus having a structure shown in FIG. The electrolytic solution conditions, voltage, and thickness of the formed anodic oxide film are shown in Table 1 below. The thickness of the anodized film was obtained from observation at a magnification of 1000 to 5000 times by SEM from the cross-sectional direction.
<封孔処理>
上記で得られた陽極酸化皮膜からなる絶縁層に、後述する封孔処理(1)〜(6)のいずかを施し、絶縁基板を作製した。なお、各実施例で施す封孔処理の種類は、下記第1表に示す通りである。
<Sealing treatment>
Any of the sealing treatments (1) to (6) described later was applied to the insulating layer made of the anodized film obtained above to produce an insulating substrate. In addition, the kind of sealing process performed in each Example is as showing in the following Table 1.
封孔処理(1):
陽極酸化皮膜からなる絶縁層を有するアルミニウム基板を、80℃の純水に1分間浸漬した後、浸漬させた状態で110℃の雰囲気下で10分間加熱した。
Sealing treatment (1):
An aluminum substrate having an insulating layer made of an anodized film was immersed in pure water at 80 ° C. for 1 minute, and then heated in an atmosphere at 110 ° C. for 10 minutes in the immersed state.
封孔処理(2):
陽極酸化皮膜からなる絶縁層を有するアルミニウム基板を、60℃の純水に1分間浸漬した後、浸漬させた状態で130℃の雰囲気下で25分間加熱した。
Sealing treatment (2):
An aluminum substrate having an insulating layer made of an anodized film was immersed in pure water at 60 ° C. for 1 minute, and then heated in an atmosphere at 130 ° C. for 25 minutes.
封孔処理(3):
陽極酸化皮膜からなる絶縁層を有するアルミニウム基板を、80℃の塩化リチウム5%水溶液に1分間浸漬した後、浸漬させた状態で110℃の雰囲気下で10分間加熱した。
Sealing treatment (3):
An aluminum substrate having an insulating layer made of an anodized film was immersed in a 5% aqueous solution of lithium chloride at 80 ° C. for 1 minute, and then heated in an atmosphere at 110 ° C. for 10 minutes.
封孔処理(4):
陽極酸化皮膜からなる絶縁層を有するアルミニウム基板を、100℃/500kPaの水蒸気に1分間さらす処理を施した。
Sealing treatment (4):
The aluminum substrate which has the insulating layer which consists of an anodic oxide film was processed to expose to 100 degreeC / 500kPa water vapor for 1 minute.
封孔処理(5):
陽極酸化皮膜からなる絶縁層を有するアルミニウム基板を、25℃の処理液A(下記参照)に15分間浸漬し、その後500℃の雰囲気下で1分間加熱処理を施した。
(処理液A)
・チタンテトライソプロポキシド 50.00g
・濃硝酸 0.05g
・純水 21.60g
・メタノール 10.80g
Sealing treatment (5):
An aluminum substrate having an insulating layer made of an anodized film was immersed in a treatment liquid A (see below) at 25 ° C. for 15 minutes, and then heat-treated at 500 ° C. for 1 minute.
(Processing liquid A)
・ Titanium tetraisopropoxide 50.00g
・ Concentrated nitric acid 0.05g
・ Pure water 21.60g
・ Methanol 10.80 g
封孔処理(6):
陽極酸化皮膜からなる絶縁層を有するアルミニウム基板を、25℃の処理液B(下記参照)に1時間浸漬処理を施した。
(処理液B)
・20nm径コロイダルシリカ (日産化学工業(株)製MA−ST−M)0.01g
・エタノール 100.00g
Sealing treatment (6):
An aluminum substrate having an insulating layer made of an anodized film was immersed in a treatment liquid B (see below) at 25 ° C. for 1 hour.
(Processing liquid B)
・ 20 nm diameter colloidal silica (Nissan Chemical Industries, Ltd. MA-ST-M) 0.01 g
・ Ethanol 100.00g
封孔処理(7):
陽極酸化皮膜からなる絶縁層を有するアルミニウム基板を、25℃の処理液B([0103]参照)に3時間浸漬処理を施した。
Sealing treatment (7):
An aluminum substrate having an insulating layer made of an anodized film was immersed in a treatment liquid B (see [0103]) at 25 ° C. for 3 hours.
(比較例1〜3)
封孔処理を施さなかった以外は実施例1、3および6と同様の方法により、それぞれ比較例1、2および3の絶縁基板を作製した。
(Comparative Examples 1-3)
Insulating substrates of Comparative Examples 1, 2, and 3 were produced in the same manner as in Examples 1, 3, and 6 except that the sealing treatment was not performed.
<空隙率>
作製した各絶縁基板について、陽極酸化皮膜の空隙率を下記式から算出した。結果を下記第1表に示す。
空隙率(%)=〔1−(酸化皮膜密度/3.98)〕×100
(式中、酸化皮膜密度(g/cm3)は、「単位面積あたりの酸化皮膜質量/酸化皮膜膜厚」を表し、3.98は酸化アルミニウムの密度(g/cm3)を表す。)
<Porosity>
About each produced insulating substrate, the porosity of the anodic oxide film was computed from the following formula. The results are shown in Table 1 below.
Porosity (%) = [1- (oxide film density / 3.98)] × 100
(In the formula, the oxide film density (g / cm 3 ) represents “oxide film mass per unit area / oxide film thickness”, and 3.98 represents the density of aluminum oxide (g / cm 3 ).)
<熱伝導率>
作製した各絶縁基板について、アルバック理工社製TC−9000/レーザーフラッシュ型熱拡散率測定装置を用い、t1/2法に従い熱拡散率を計算し、熱伝導率を下記式から算出した。結果を第1表に示す。
熱伝導率λ=α×Cp×ρ
(式中、αは熱拡散率、Cpは比熱、ρは密度、をそれぞれ表す。)
<Thermal conductivity>
About each produced insulation board | substrate, thermal diffusivity was computed according to the t1 / 2 method using TC-9000 / laser flash type thermal diffusivity measuring apparatus by ULVAC-RIKO, and the thermal conductivity was computed from the following formula. The results are shown in Table 1.
Thermal conductivity λ = α × Cp × ρ
(In the formula, α represents thermal diffusivity, Cp represents specific heat, and ρ represents density.)
<絶縁破壊電圧>
得られた絶縁基板について、JISC2110規格の方法に従い、絶縁破壊電圧を計測した。結果を第1表に示す。
<Dielectric breakdown voltage>
With respect to the obtained insulating substrate, the dielectric breakdown voltage was measured according to the method of the JISC2110 standard. The results are shown in Table 1.
<全反射率の測定>
得られた絶縁基板について、エックスライト社製SP64を用いて400〜700nmの全反射率を計測した。計測は、10nm毎に測定し、その平均値を算出した。結果を第1表に示す。
<Measurement of total reflectance>
About the obtained insulating substrate, 400-700 nm total reflectance was measured using SP64 by X-Rite. The measurement was performed every 10 nm, and the average value was calculated. The results are shown in Table 1.
第1表に示す結果から、まず、比較例1と比較例2とを対比すると、絶縁性(耐電圧)向上の観点から陽極酸化皮膜を厚くすると、放熱性(熱伝導率)が低くなることが分かった。
これに対し、封孔処理を施して、陽極酸化皮膜の空隙率が30%以下とした絶縁基板(実施例1〜8)は、陽極酸化皮膜の厚くしても放熱性の低減を抑制することができ、絶縁性および放熱性のいずれにも優れることが分かった。
特に、陽極酸化皮膜の形成条件および膜厚が同じ値となる実施例1と比較例1とを対比すると、封孔処理を施して陽極酸化皮膜の空隙率を30%以下とすることにより、耐電圧と平均反射率を維持したまま、熱伝導率を向上できることが分かった。実施例3と比較例2との対比および実施例6と比較例3との対比からも同様のことが分かる。
From the results shown in Table 1, first, comparing Comparative Example 1 and Comparative Example 2, if the anodic oxide film is thickened from the viewpoint of improving insulation (withstand voltage), the heat dissipation (thermal conductivity) is reduced. I understood.
On the other hand, the insulating substrate (Examples 1 to 8) in which the porosity of the anodic oxide film is 30% or less by performing the sealing treatment suppresses the reduction in heat dissipation even when the anodic oxide film is thick. It was found that both insulation and heat dissipation were excellent.
In particular, when Example 1 and Comparative Example 1 in which the formation conditions and film thickness of the anodized film are the same values are compared, the sealing treatment is performed to reduce the porosity of the anodized film to 30% or less. It was found that the thermal conductivity can be improved while maintaining the voltage and average reflectance. The same can be seen from the comparison between Example 3 and Comparative Example 2 and the comparison between Example 6 and Comparative Example 3.
(実施例9)
実施例3で作製した絶縁基板(空隙率:5%)に対し、圧力を管理しながら酸素プラズマ処理を更に施し、実施例9の絶縁基板を作製した。
酸素プラズマ処理は、ヤマト科学社製のプラズマリアクターPR300を用い、80mL/分の酸素を流し、−0.1MPaになるように圧力を調整しながら、100Wの条件で4分間施した。
酸素プラズマ処理により、封孔処理によりマイクロポアの内部に封孔された水酸化アルミニウムの水酸基とイオン化した酸素とが反応して水として脱離され、表面層に存在していた水酸化アルミニウムは、酸化アルミニウムに変質し、体積収縮により除去された。
酸素プラズマ処理を施した後、絶縁基板表面をSEMで観察したところ、表面から2μm程度までの変質が観察され、次いで、AFMで5μm四方をタッピングモードで測定した結果、平均深さ1.8μmの凹部が平均ピッチ110nmの周期で存在していることが分かった。なお、実施例3で作製した絶縁基板表面をAFMで測定したところ、深さが0.3μmを超える凹部は観察されず、明確なピッチも検出できなかった。
また、上述した方法により酸素プラズマ処理後の陽極酸化皮膜の空隙率を算出したところ、空隙率は9%であった。
Example 9
The insulating substrate manufactured in Example 3 (porosity: 5%) was further subjected to oxygen plasma treatment while controlling the pressure, whereby the insulating substrate of Example 9 was manufactured.
The oxygen plasma treatment was performed using a plasma reactor PR300 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. for 4 minutes under a condition of 100 W while flowing oxygen at 80 mL / min and adjusting the pressure to be −0.1 MPa.
By the oxygen plasma treatment, the hydroxyl group of aluminum hydroxide sealed inside the micropore by the sealing treatment reacts with ionized oxygen and is desorbed as water, and the aluminum hydroxide present in the surface layer is It changed to aluminum oxide and was removed by volume shrinkage.
After the oxygen plasma treatment, the surface of the insulating substrate was observed with an SEM. As a result, alteration from the surface to about 2 μm was observed, and then 5 μm square was measured with an AFM in a tapping mode. As a result, the average depth was 1.8 μm. It was found that the recesses exist with an average pitch of 110 nm. In addition, when the surface of the insulating substrate produced in Example 3 was measured by AFM, a recess having a depth exceeding 0.3 μm was not observed, and a clear pitch could not be detected.
Moreover, when the porosity of the anodic oxide film after the oxygen plasma treatment was calculated by the method described above, the porosity was 9%.
(実施例10)
実施例3で作製した絶縁基板(空隙率:5%)に対し、更に1%NaOH溶液(液温:10℃)を用いてアルカリ処理を1分間施し、実施例10の絶縁基板を作製した。
アルカリ処理の後、10分間の水洗処理を施して乾燥させた後、絶縁基板表面をSEMで観察したところ、表面から約10μm程度までの変質が観察され、次いで、AFMで5μm四方をタッピングモードで測定した結果、平均深さ2μmの凹部が平均ピッチ100nmの周期で存在していることが分かった。
また、上述した方法によりアルカリ処理後の陽極酸化皮膜の空隙率を算出したところ、空隙率は12%であった。
(Example 10)
The insulating substrate produced in Example 3 (porosity: 5%) was further subjected to alkali treatment for 1 minute using a 1% NaOH solution (liquid temperature: 10 ° C.) to produce the insulating substrate of Example 10.
After the alkali treatment, the substrate was washed with water for 10 minutes and dried, and then the surface of the insulating substrate was observed with an SEM. As a result, alteration from the surface to about 10 μm was observed. As a result of measurement, it was found that recesses having an average depth of 2 μm exist with a period of an average pitch of 100 nm.
Moreover, when the porosity of the anodized film after alkali treatment was calculated by the method described above, the porosity was 12%.
作製した実施例1〜10および比較例1〜3の絶縁基板に対して、以下に示す方法により実装に供する金属配線層を形成させた配線基板を作製した。
(1)Niシード層の形成
まず、1000mLビーカーに硫酸ニッケル六水和物25gと純水500mLとを入れ、硫酸ニッケル六水和物を溶解させた後、次亜リン酸ナトリウム20g、酢酸ナトリウム10gおよびクエン酸ナトリウム10gを入れて撹拌した。
次いで、純水を加えて全量を1000mLとした後、硫酸でpHを5に調整し、撹拌しながら、浴温を83℃に保持した。
本溶液中に各絶縁基板を1分間浸漬させることで、Niシード層を形成した。
(2)Cuめっき層の形成
硫酸、硫酸銅、塩酸、ポリエチレングリコールおよびラウリル硫酸ナトリウムを調製した電解液中に、Niシード層を形成した上記基板を浸漬し、定電圧下で電解し、厚さ20μmのCuめっき層を形成した。
(3)金属配線の形成
Cuめっき層を形成した上記基板をレジスト液(DSR330P、タムラ化研社製)に25℃で浸漬時間5分の条件で浸漬させた後、乾燥温度80℃、乾燥時間10分にて乾燥させた。
次いで、FL−3S(ウシオライティング社製)を用いて、配線パターンを形成したマスクを用いて露光を行い、現像液1%炭酸ナトリウム水溶液を用いて30℃下で90秒間現像処理を施し、不要なレジスト層を除去した。
次いで、上記方法でパターンが形成された基板を過酸化水素溶液に浸漬し、エッチング処理を施すことで非配線部のCu層およびNiシード層を剥離した。
次いで、残りのレジスト層を除去し、Cu配線が形成された配線基板を作製した。
(4)Auめっき層の形成
Cu配線が形成された配線基板に対して、ワイアボンディング適性を付与するためにNiストライクめっきを行い、更にNiストライクめっき層の上層にAuめっき層を設けた。
Niストライクめっきは、Ni/塩酸混合液を用いて5分間処理した。
その後、プレシャスハブACG2000(田中貴金属社製)の基本液と還元液とを10:0.4の割合で調製した液中に、50℃の条件で10分間浸漬し、Auめっき層を形成した。
With respect to the produced insulating substrates of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3, a wiring substrate in which a metal wiring layer provided for mounting was formed by the following method was prepared.
(1) Formation of Ni seed layer First, 25 g of nickel sulfate hexahydrate and 500 mL of pure water were put into a 1000 mL beaker to dissolve nickel sulfate hexahydrate, and then 20 g of sodium hypophosphite and 10 g of sodium acetate. And 10 g of sodium citrate was added and stirred.
Subsequently, pure water was added to make the total volume 1000 mL, the pH was adjusted to 5 with sulfuric acid, and the bath temperature was maintained at 83 ° C. while stirring.
The Ni seed layer was formed by immersing each insulating substrate in this solution for 1 minute.
(2) Formation of Cu plating layer In the electrolyte prepared sulfuric acid, copper sulfate, hydrochloric acid, polyethylene glycol and sodium lauryl sulfate, the substrate on which the Ni seed layer was formed was immersed, electrolyzed under a constant voltage, thickness A 20 μm Cu plating layer was formed.
(3) Formation of metal wiring The substrate on which the Cu plating layer was formed was immersed in a resist solution (DSR330P, manufactured by Tamura Kaken Co., Ltd.) at 25 ° C. for 5 minutes, followed by a drying temperature of 80 ° C. and a drying time. Dry in 10 minutes.
Next, using FL-3S (manufactured by Ushio Lighting Co., Ltd.), exposure is performed using a mask on which a wiring pattern is formed, and development is performed for 90 seconds at 30 ° C. using a 1% aqueous sodium carbonate solution. The resist layer was removed.
Next, the substrate on which the pattern was formed by the above method was immersed in a hydrogen peroxide solution and subjected to an etching treatment to peel off the Cu layer and the Ni seed layer in the non-wiring portion.
Next, the remaining resist layer was removed to produce a wiring board on which Cu wiring was formed.
(4) Formation of Au plating layer Ni strike plating was performed on the wiring board on which the Cu wiring was formed in order to impart wire bonding suitability, and an Au plating layer was further provided on the Ni strike plating layer.
The Ni strike plating was processed for 5 minutes using a Ni / hydrochloric acid mixture.
After that, an Au plating layer was formed by immersing the precious hub ACG2000 (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) and a reducing solution at a ratio of 10: 0.4 for 10 minutes at 50 ° C.
封孔処理を施さなかった比較例1〜3で作製した絶縁基板を用いた場合は、上記(3)および(4)に示す工程において、非配線部のCu層のエッチング処理の際に、下地のNiシード層を剥離することができず、非配線部の反射率が低下し、かつ、Auめっき層の形成時に全面にAuがめっきされてしまう問題が起こった。
一方、実施例1〜8で作製した絶縁基板を用いた場合、上記のような問題は発生しなかったが、形成したCu配線の細線部分との密着性がやや劣る結果が得られた。
また、実施例9および10で作製した絶縁基板を用いた場合、上記のような問題は発生せず、かつ、形成したCu配線の細線部分との密着性にも優れることが分かった。これは、実施例9および10で作製した絶縁基板の表面が有する凹凸形状により、Cu配線とのアンカー効果が生じているためと考えられる。
In the case of using the insulating substrate produced in Comparative Examples 1 to 3 that has not been subjected to the sealing treatment, in the steps shown in the above (3) and (4), during the etching process of the Cu layer of the non-wiring portion, The Ni seed layer could not be peeled off, the reflectance of the non-wiring portion was lowered, and Au was plated on the entire surface when the Au plating layer was formed.
On the other hand, when the insulating substrates produced in Examples 1 to 8 were used, the above-mentioned problems did not occur, but the results were slightly inferior in adhesion with the thin wire portion of the formed Cu wiring.
Moreover, when the insulated substrate produced in Example 9 and 10 was used, it turned out that the above problems do not generate | occur | produce and it is excellent also in the adhesiveness with the thin wire | line part of formed Cu wiring. This is presumably because the anchoring effect with the Cu wiring is caused by the uneven shape of the surface of the insulating substrate produced in Examples 9 and 10.
(実施例11)
まず、比較例2で作製した絶縁基板(未封孔、空隙率:36%)に対して、撥水性材料(パーフルオロヘキシルエチルメトキシシラン[CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH3)3](Gelest社製))を精製せずにそのままインクジェット装置(DMT−2831、Dimatix社製)を用いて配線状に突出、付着させた後に乾燥させた。
その後、上述した封孔処理(1)と同様の封孔処理を施した。なお、上述した方法により陽極酸化皮膜の空隙率を算出したところ、空隙率は18%であった。
次いで、アルカリによる溶解処理(1%NaOH溶液、液温度:30℃、処理時間:20秒間)を施し、ほぼ単層のフッ素(フルオロアルキルシラン)皮膜を除去した。
この状態でNiを蒸着し、全面にNiシード層を形成した。
引き続き、上記(2)〜(4)に示す工程と同様の方法で、Cu配線基板を作製した。
ここで、上記(3)に示す工程において、非配線部の封孔処理されていた部分はNiシード層の溶解が容易となり、かつ、上記(4)に示す工程で施されるNiストライクめっきおよびAuめっきにおいても非配線部への金属の析出は観察されなかった。
(Example 11)
First, a water-repellent material (perfluorohexylethylmethoxysilane [CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si (OCH) is applied to the insulating substrate (unsealed pores, porosity: 36%) prepared in Comparative Example 2). 3 ) 3 ] (manufactured by Gelest)) was used as it was without being purified, and was projected and adhered in a wiring shape using an ink jet apparatus (DMT-2831, manufactured by Dimatix), and then dried.
Then, the sealing process similar to the sealing process (1) mentioned above was performed. In addition, when the porosity of the anodized film was calculated by the method described above, the porosity was 18%.
Next, dissolution treatment with an alkali (1% NaOH solution, liquid temperature: 30 ° C., treatment time: 20 seconds) was performed to remove a substantially monolayer fluorine (fluoroalkylsilane) film.
Ni was vapor-deposited in this state, and a Ni seed layer was formed on the entire surface.
Subsequently, a Cu wiring substrate was produced by the same method as the steps shown in the above (2) to (4).
Here, in the step shown in the above (3), the non-wiring portion that has been subjected to the sealing treatment can easily dissolve the Ni seed layer, and the Ni strike plating applied in the step shown in the above (4) and Also in Au plating, metal deposition on the non-wiring portion was not observed.
1 陽極酸化皮膜
2、2a、2b マイクロポア
3 異なる物質
22 青色LED
24 樹脂
26 蛍光発光ユニット
32 絶縁層
33 金属基板
34 金属配線層
35 スルーホール
37 青色LED
39 ヒートシンク
100 発光素子
110 青色LED
120,130 金属配線層(電極)
140 配線基板
150 蛍光粒子
160 透明樹脂
410 陽極酸化処理装置
412 給電槽
414 電解処理槽
416 アルミニウム基板
418、426 電解液
420 給電電極
422、428 ローラ
424 ニップローラ
430 電解電極
432 槽壁
434 直流電源
1 Anodized film 2, 2a, 2b Micropore 3 Different materials 22 Blue LED
24 Resin 26 Fluorescent light emitting unit 32 Insulating layer 33 Metal substrate 34 Metal wiring layer 35 Through hole 37 Blue LED
39 Heat Sink 100 Light Emitting Element 110 Blue LED
120, 130 Metal wiring layer (electrode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 140 Wiring board 150 Fluorescent particle 160 Transparent resin 410 Anodizing apparatus 412 Power supply tank 414 Electrolytic processing tank 416 Aluminum substrate 418, 426 Electrolytic solution 420 Power supply electrode 422, 428 Roller 424 Nip roller 430 Electrolytic electrode 432 Tank wall 434 DC power supply
Claims (14)
前記金属基板が、バルブ金属基板であり、
前記絶縁層が、バルブ金属の陽極酸化皮膜であり、
前記陽極酸化皮膜の空隙率が、30%以下である絶縁基板。 An insulating substrate having a metal substrate and an insulating layer provided on the surface of the metal substrate,
The metal substrate is a valve metal substrate;
The insulating layer is an anodized film of a valve metal;
An insulating substrate having a porosity of the anodized film of 30% or less.
前記マイクロポアの内部の少なくとも一部が、前記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質によって封孔されている請求項1または2に記載の絶縁基板。 The anodized film has micropores;
The insulating substrate according to claim 1, wherein at least a part of the inside of the micropore is sealed with a material different from a material constituting the anodized film.
前記マイクロポアが、その内部の少なくとも一部が前記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質によって封孔されているマイクロポアと、その内部が前記異なる物質により封孔されていないマイクロポアとで構成されている請求項1〜3のいずれかに記載の絶縁基板。 The anodized film has micropores;
The micropore includes a micropore in which at least a part of the inside thereof is sealed with a material different from the material constituting the anodized film, and a micropore in which the inside is not sealed with the different material. The insulating substrate according to claim 1, which is configured.
バルブ金属基板の表面に陽極酸化処理を施して、バルブ金属の陽極酸化皮膜をバルブ金属基板上に形成させる陽極酸化処理工程と、
前記陽極酸化処理工程の後に、封孔処理を施して、前記陽極酸化皮膜の空隙率を30%以下とする封孔処理工程とを有する絶縁基板の製造方法。 An insulating substrate manufacturing method for manufacturing the insulating substrate according to claim 1,
Anodizing the surface of the valve metal substrate to form an anodized film of the valve metal on the valve metal substrate;
A method for manufacturing an insulating substrate, comprising: a sealing treatment step of performing a sealing treatment after the anodizing treatment step so that a porosity of the anodized film is 30% or less.
前記封孔処理により、前記マイクロポアの内部の少なくとも一部が前記陽極酸化皮膜を構成する物質とは異なる物質により封孔される、請求項9に記載の絶縁基板の製造方法。 By the anodizing treatment, the anodized film having micropores is formed,
The method for manufacturing an insulating substrate according to claim 9, wherein at least a part of the inside of the micropore is sealed with a material different from a material constituting the anodized film by the sealing treatment.
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