絕緣反射基板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種絕緣反射基板，所述絕緣反射基板能夠提供具有優(yōu)異的絕緣性和優(yōu)異的擴散反射率的發(fā)光元件。本發(fā)明的絕緣反射基板(1)包括鋁層(2)和設(shè)置在所述鋁層(2)的表面上的氧化鋁層(3)。所述的氧化鋁層(3)具有80μm至300μm的厚度(包括端點)，并且所述氧化鋁層(3)在所述氧化鋁層的表面中具有各自具有開口的大凹坑(4)。所述大凹坑(4)具有大于1μm但30μm以下的平均開口直徑和80μm以上但小于所述氧化鋁層(3)的厚度的平均深度。兩個大凹坑(4)之間的平均距離是10μm以上但小于所述氧化鋁層(3)的厚度。所述大凹坑(4)的開口的總面積與所述氧化鋁層(3)的表面積的比率為10％至40％(包括端點)。每個大凹坑(4)具有小凹坑(5)，所述小凹坑在所述大凹坑(4)的內(nèi)表面中各自具有開口，并且所述小凹坑(5)具有5-1,000nm的平均開口直徑。
【專利說明】絕緣反射基板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可以在發(fā)光元件中使用的絕緣反射基板，并且更具體地涉及一種可以在發(fā)光二極管(在下文中稱為“LED”)中使用的絕緣反射基板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)稱，LED通常使用在熒光燈中消耗電力的百分之一并具有熒光燈壽命四十倍的壽命(40，000小時)。包括省電和更長的壽命的特性，是在重視環(huán)境的社會中采用LED所依據(jù)的重要因素。
[0003]特別是，白光LED還具有包括優(yōu)異的顯色性和相比于熒光燈更簡單的電源回路的優(yōu)點，因此對于它們在照明光源中的應(yīng)用的期待正在上升。
[0004]近來，具有作為照明光源所需的高發(fā)光效率(30至150Lm/W)的白光LED在市場上不斷出現(xiàn)，且在實際應(yīng)用中，在光利用效率上取代了熒光燈(20至110Lm/W)。
[0005]這急劇加速了取代熒光燈的白光LED的實際應(yīng)用的趨勢，并且在液晶顯示器件中采用白光LED用于背光和照明光源的情形的數(shù)量日益增加。
[0006]作為可以在如上所述的白光LED中使用的基板，專利文獻I描述了 " 一種光反射基板，所述光反射基板至少包括:絕緣層；和與所述絕緣層接觸設(shè)置的金屬層，其中光在大于320nm且不大于700nm的波長范圍內(nèi)的全反射率不小于50%，并且光在300nm至320nm的波長范圍內(nèi)的全反射率不小于60% (權(quán)利要求1和12)。
[0007]引用列表
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:W0 2010/150810
[0010]發(fā)明概述
[0011]技術(shù)問題
[0012]本發(fā)明的發(fā)明人對專利文獻I中描述的光反射基板進行了研究并且作為結(jié)果發(fā)現(xiàn)該光反射基板具有足夠的絕緣性和反射率，但所使用的LED依賴于鋁基板的表面形狀可能具有減少的擴散反射率并且難以代替熒光燈使用。
[0013]因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種能夠提供具有優(yōu)異的絕緣性和高擴散反射率兩者的發(fā)光器件的絕緣反射基板及其制造方法，以及使用所述絕緣反射基板的電路板和發(fā)光器件。
[0014]解決問題的方式
[0015]本發(fā)明的發(fā)明人進行深入的研究以實現(xiàn)以上目標(biāo)，并且作為結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用具有特定的大凹坑和小凹坑的氧化鋁層作為絕緣層，可以同時獲得優(yōu)異的絕緣性和高擴散反射率，并且從而完成了本發(fā)明。
[0016]具體地，本發(fā)明提供以下⑴至⑶。
[0017](I) 一種絕緣反射基板,所述絕緣反射基板包括:
[0018]鋁層和在所述鋁層的表面上形成的氧化鋁層，[0019]其中所述氧化鋁層具有80 μ m以上但至多300 μ m的厚度；
[0020]其中所述氧化鋁層具有大凹坑，所述大凹坑的開口存在于在所述氧化鋁層的表面處，
[0021]其中所述大凹坑具有大于I μ m但至多30 μ m的平均開口尺寸，
[0022]其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述氧化鋁層的厚度的平均深度，
[0023]其中所述大凹坑之間的平均距離為10 μ m以上但小于所述氧化鋁層的厚度，
[0024]其中所述大凹坑的所述開口的總面積與所述氧化鋁層的表面積的比率為10%以上但至多40%，
[0025]其中所述大凹坑具有小凹坑，所述小凹坑的開口存在于所述大凹坑的內(nèi)表面處，并且
[0026]其中所述小凹坑具有5至1，OOOnm的平均開口尺寸。
[0027](2)根據(jù)(I)所述的絕緣反射基板，其中所述氧化鋁層的厚度與所述鋁層的厚度之間的比率(氧化鋁層/鋁層)為0.6至5.0。
[0028](3)根據(jù)(I)或(2)所述的絕緣反射基板，其中所述絕緣反射基板是在LED發(fā)光器件的其上觀察發(fā)光的那一側(cè)上形成的基板。
[0029](4) 一種制造絕緣反射基板的方法，所述方法包括以下步驟:
[0030]對鋁基板從其表面在 深度方向上延伸的部分進行陽極氧化處理，以獲得所述絕緣反射基板，所述絕緣反射基板包括鋁層和在所述鋁層的表面上形成的氧化鋁層，
[0031]其中所述鋁層是所述鋁基板的未經(jīng)歷所述陽極氧化處理的殘留部分，
[0032]其中所述氧化鋁層是通過所述陽極氧化處理從所述鋁基板形成的陽極氧化膜，
[0033]其中所述招基板具有80 μ m以上的厚度，
[0034]其中所述鋁基板具有大凹坑，所述大凹坑的開口存在于所述鋁基板的表面處，
[0035]其中所述大凹坑具有大于I μ m但至多30 μ m的平均開口尺寸，
[0036]其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述鋁基板的厚度的平均深度，
[0037]其中所述大凹坑之間的平均距離為10 μ m以上但小于所述鋁基板的厚度，并且
[0038]其中所述大凹坑的所述開口的總面積與所述鋁基板的表面積的比率為10%以上。
[0039](5)根據(jù)(4)所述的制造絕緣反射基板的方法，其中所述鋁層和所述氧化鋁層的總厚度與所述鋁基板的厚度的比率為90至100%。
[0040](6)根據(jù)(4)或(5)所述的制造絕緣反射基板的方法，其中通過對所述鋁基板進行鹽酸電解而形成所述大凹坑。
[0041 ] (7) 一種電路板，所述電路板包括:
[0042]根據(jù)(I)至(3)中的任一項所述的絕緣反射基板；和
[0043]金屬互連層，所述金屬互連層在所述絕緣反射基板的其上形成有絕緣層的那一側(cè)上形成在所述絕緣反射基板的上部。
[0044](8) 一種白光LED發(fā)光器件,所述白光LED發(fā)光器件包括:
[0045]根據(jù)(7)所述的電路板；
[0046]藍光LED發(fā)光器件，所述藍光LED發(fā)光器件在所述電路板的其上形成有所述金屬互連層的那一側(cè)上設(shè)置在所述電路板的上部；和
[0047]熒光發(fā)光體，所述熒光發(fā)光體至少設(shè)置在所述藍光LED發(fā)光器件的上部。[0048]本發(fā)明的有益效果
[0049]如后面將描述的，本發(fā)明可以提供一種能夠提供具有優(yōu)異的絕緣性和高擴散反射率兩者的發(fā)光器件的絕緣反射基板及其制造方法，以及使用所述絕緣反射基板的電路板和發(fā)光器件。
[0050]因此，可以有益地使用本發(fā)明的發(fā)光器件代替熒光燈并且因此是有用的。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的制造絕緣反射基板的方法是極其有用的，因為可以在約3至4小時內(nèi)形成具有約100 μ m的膜厚度的氧化鋁層(陽極氧化膜)。
[0052]附圖簡述
[0053]圖1是顯示本發(fā)明的絕緣反射基板的優(yōu)選實施方案的示意性局部截面圖。
[0054]圖2是用于計算相鄰的大凹坑之間的平均距離(L)的示意圖。
[0055]圖3是顯示鋁基板的優(yōu)選實施方案的示意性局部截面圖。
[0056]圖4是可以在本發(fā)明的絕緣反射基板的制造中用于進行陽極氧化處理的陽極氧化裝置的示意圖。
[0057]圖5是顯示本發(fā)明的白光LED發(fā)光器件的構(gòu)造的實例的示意性截面圖。
[0058]圖6是顯示在比較例3中的絕緣反射基板的制造中可以用于進行電化學(xué)砂目化處理的交流電波形的圖。
[0059]圖7是顯示在比較例·3中的絕緣反射基板的制造中采用交流電的電化學(xué)砂目化處理中的徑向電解池的示意圖。
[0060]實施方案詳述
[0061][絕緣反射基板]
[0062]接下來，詳細描述根據(jù)本發(fā)明的絕緣反射基板。
[0063]本發(fā)明的絕緣反射基板是這樣一種絕緣反射基板，所述絕緣反射基板包括:鋁層和在所述鋁層的表面上形成的氧化鋁層，其中所述氧化鋁層具有80 μ m以上但至多300 μ m的厚度；其中所述氧化鋁層具有大凹坑，所述大凹坑的開口存在于在所述氧化鋁層的表面處，其中所述大凹坑具有大于I μ m但至多30 μ m的平均開口尺寸，其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述氧化鋁層的厚度的平均深度，其中所述大凹坑之間的平均距離為10 μ m以上但小于所述氧化鋁層的厚度，其中所述大凹坑的開口的總面積與所述氧化鋁層的表面積的比率為10%以上但至多40%，其中所述大凹坑具有小凹坑，所述小凹坑的開口存在于所述大凹坑的內(nèi)表面處，并且其中所述小凹坑具有5至1，OOOnm的平均開口尺寸。
[0064]接下來，參考圖1描述本發(fā)明的絕緣反射基板的整體構(gòu)造。
[0065]圖1是顯示本發(fā)明的絕緣反射基板的優(yōu)選實施方案的示意性局部截面圖。
[0066]如圖1中給出的，根據(jù)本發(fā)明的絕緣反射基板I包括鋁層2和形成在鋁層2的表面上的氧化鋁層3。
[0067]如圖1中給出的，氧化鋁層3還包括滿足特定平均開口尺寸的大凹坑4和小凹坑5，所述小凹坑5的開口在氧化鋁層3的表面和大凹坑4的內(nèi)表面處并且滿足特定平均開口尺寸。
[0068]下面分別詳細描述鋁層和氧化鋁層的材料和尺寸。
[0069][鋁層]
[0070]對可以在本發(fā)明的絕緣反射基板中使用的鋁層沒有特別地限定，條件是它是主要由鋁組成的金屬層。然而，在防止歸因于后面描述的氧化鋁層形成所致的缺陷的方面，鋁層優(yōu)選為在通過對鋁基板從其表面在深度方向上延伸的部分進行陽極氧化處理而形成氧化鋁層之后的鋁基板的殘留部分。
[0071]在本發(fā)明的絕緣反射基板中，對鋁層的厚度沒有特別地限定，并且為優(yōu)選0.1至2.0mm并且更優(yōu)選0.2至1.0mm。
[0072]在使用本發(fā)明的絕緣反射基板的電路板的良好的耐電壓性(絕緣性)的方面，后面描述的氧化鋁層的厚度與鋁層的厚度之間的比率(氧化鋁層/鋁層)優(yōu)選為0.6至5.0，并且在絕緣性與熱導(dǎo)率(熱散逸性)之間良好的平衡的方面，更優(yōu)選為1.0至2.0。
[0073][氧化鋁層]
[0074]對可以在本發(fā)明的絕緣反射基板中使用的氧化鋁層沒有特別地限定，條件是它是主要由氧化鋁組成的絕緣層。然而，如上所述，在防止歸因于氧化鋁層形成所致的缺陷的方面，氧化鋁層優(yōu)選為通過對鋁基板從其表面在深度方向上延伸的部分進行陽極氧化而形成的陽極氧化膜。
[0075]在本發(fā)明的絕緣反射基板中，氧化鋁層的厚度為80 μ m以上但至多300 μ m，優(yōu)選100至300 μ m并且更優(yōu)選100至200 μ η。
[0076]上面定義的范圍內(nèi)的氧化鋁層的厚度是優(yōu)選的，因為使用本發(fā)明的絕緣反射基板的電路板展現(xiàn)良好的絕緣性，并且后面將描述的根據(jù)本發(fā)明的制造絕緣反射基板的方法具有可以在短至約3至4小時的時間內(nèi)形成絕緣反射基板的顯著效果。
[0077]〈大凹坑〉
·[0078]氧化鋁層具有大凹·坑，所述大凹坑的開口存在于氧化鋁層的表面處(參見圖1的附圖標(biāo)記4)。
[0079]在使用本發(fā)明的絕緣反射基板的發(fā)光器件的熱散逸性和反射率之間的平衡的方面，大凹坑具有大于Iym但至多30 μ m并且優(yōu)選2至20 μ m的平均開口尺寸。
[0080]大凹坑具有80 μ m以上但小于氧化鋁層的厚度并且優(yōu)選150 μ m以下的平均深度。
[0081]大凹坑之間的平均距離為10 μ m以上但小于氧化鋁層的厚度并且優(yōu)選30 μ m以下。
[0082]在使用本發(fā)明的絕緣反射基板的發(fā)光器件的熱散逸性與反射率之間的平衡的方面，大凹坑的開口的總面積與氧化鋁層的表面積的比率(在下文中也稱為"開口面積率")為10%以上但至多40%并且優(yōu)選10%以上但至多30%。應(yīng)當(dāng)注意的是氧化鋁層的表面積也包括大凹坑的開口的面積。
[0083]大凹坑的平均開口尺寸和平均深度，大凹坑之間的平均距離及其開口面積率可以通過用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)觀察測量。對于后面將描述的在本發(fā)明的制造絕緣反射基板的方法中的鋁基板中存在的大凹坑也是這樣的。
[0084]更具體地，大凹坑可以用FE-SEM(由Hitachi, Ltd.制造的S-900)根據(jù)下面描述的方法和條件觀察。
[0085](大凹坑的平均開口尺寸)
[0086]調(diào)節(jié)顯示放大率以使得在用FE-SEM攝取氧化鋁層的表面獲得的圖像的顯示區(qū)域包括一個或兩個可視覺辨別的大凹坑；并且在所調(diào)節(jié)的放大率下作為數(shù)字數(shù)據(jù)捕獲FE-SEM圖像并觀察。[0087]在所捕獲的圖像可以確定為大凹坑的凹進處中，凹坑的邊緣在X和y方向上指出；計算每個方向上的開口尺寸；并且將在X和y方向上的測量的平均值取做大凹坑的開口尺寸。
[0088]重復(fù)該過程以測量20個大凹坑的開口尺寸，并且通過算術(shù)平均運算計算大凹坑的平均開口尺寸。
[0089](大凹坑的平均深度)
[0090]將絕緣反射基板埋在包埋樹脂中并且拋光以露出截面表面。
[0091]調(diào)節(jié)顯示放大率以使得在用FE-SEM攝取截面表面獲得的圖像的顯示區(qū)域包括至少20個可辨別的大凹坑；并且在所調(diào)節(jié)的放大率下作為數(shù)字數(shù)據(jù)捕獲FE-SEM圖像并觀察。
[0092]在所捕獲的圖像中，測量每個大凹坑從其開口(氧化鋁層的表面)的深度并且通過算術(shù)平均運算計算大凹坑的平均深度。
[0093](相鄰的大凹坑之間的平均距離)
[0094]調(diào)節(jié)顯示放大率以使得在用FE-SEM攝取氧化鋁層的表面獲得的圖像的顯示區(qū)域包括至少20個可辨別的大凹 坑；并且在所調(diào)節(jié)的放大率下作為數(shù)字數(shù)據(jù)捕獲FE-SEM圖像并觀察。
[0095]之后，如在下面的式中給出的，從所攝取的圖像區(qū)域的面積和所測量的大凹坑的數(shù)目算術(shù)確定相鄰的大凹坑之間的間距(L+Da);并且將大凹坑的平均開口尺寸(Da)從間距(L+Da)減去以確定相鄰的大凹坑之間的平均距離(L)。
[0096]相鄰的大凹坑之間的平均距離(L) = {Sa/(Np X 0.866) }°_5_Da
[0097]其中Sa表示圖像區(qū)域的面積，Np表示圖像區(qū)域中的大凹坑的數(shù)目，并且Da表示大凹坑的平均開口尺寸。
[0098]更加具體地，該式如下得出:
[0099]這里如圖2中給出的，假設(shè)大凹坑密堆積，特定三角形包括對應(yīng)于陰影(陰影線)部分的大凹坑的一半。
[0100]特定三角形的面積St由下式表示:
【權(quán)利要求】
1.一種絕緣反射基板,所述絕緣反射基板包括: 鋁層和在所述鋁層的表面上形成的氧化鋁層， 其中所述氧化鋁層具有80 μ m以上但至多300 μ m的厚度； 其中所述氧化鋁層具有大凹坑，所述大凹坑的開口存在于在所述氧化鋁層的表面處， 其中所述大凹坑具有大于Iym但至多30 μ m的平均開口尺寸， 其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述氧化鋁層的厚度的平均深度， 其中所述大凹坑之間的平均距離為IOym以上但小于所述氧化鋁層的厚度， 其中所述大凹坑的所述開口的總面積與所述氧化鋁層的表面積的比率為10%以上但至多40%， 其中所述大凹坑具有小凹坑，所述小凹坑的開口存在于所述大凹坑的內(nèi)表面處，并且 其中所述小凹坑具有5至1，OOOnm的平均開口尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣反射基板，其中所述氧化鋁層的厚度與所述鋁層的厚度之間的比率(氧化鋁層/鋁層)為0.6至5.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的絕緣反射基板，其中所述絕緣反射基板是在LED發(fā)光器件的其上觀察發(fā)光的那一側(cè)上形成的基板。
4.一種制造絕緣反射基板的方法，所述方法包括以下步驟: 對鋁基板從其表面在深度方向上延伸的部分進行陽極氧化處理，以獲得所述絕緣反射基板，所述絕緣反射基板包括鋁層和在所述鋁層的表面上形成的氧化鋁層，` 其中所述鋁層是所述鋁基板的未經(jīng)歷所述陽極氧化處理的殘留部分， 其中所述氧化鋁層是通過所述陽極氧化處理從所述鋁基板形成的陽極氧化膜， 其中所述鋁基板具有80 μ m以上的厚度， 其中所述鋁基板具有大凹坑，所述大凹坑的開口存在于所述鋁基板的表面處， 其中所述大凹坑具有大于I μ m但至多30 μ m的平均開口尺寸， 其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述鋁基板的厚度的平均深度， 其中所述大凹坑之間的平均距離為10 μ m以上但小于所述鋁基板的厚度，并且 其中所述大凹坑的所述開口的總面積與所述鋁基板的表面積的比率為10%以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造絕緣反射基板的方法，其中所述鋁層和所述氧化鋁層的總厚度與所述鋁基板的厚度的比率為90至100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制造絕緣反射基板的方法，其中通過對所述鋁基板進行鹽酸電解而形成所述大凹坑。
7.一種電路板，所述電路板包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的絕緣反射基板；和 金屬互連層，所述金屬互連層在所述絕緣反射基板的其上形成有絕緣層的那一側(cè)上形成在所述絕緣反射基板的上部。
8.一種白光LED發(fā)光器件,所述白光LED發(fā)光器件包括: 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路板； 藍光LED發(fā)光器件，所述藍光LED發(fā)光器件在所述電路板的其上形成有所述金屬互連層的那一側(cè)上設(shè)置在所述電路板的上部；和 熒光發(fā)光體，所述熒光發(fā)光體至少設(shè)置在所述藍光LED發(fā)光器件的上部。
【文檔編號】C25F3/04GK103635611SQ201280033029
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月4日
【發(fā)明者】畠中優(yōu)介, 上杉彰男 申請人:富士膠片株式會社