发光元件用反射基板及其制造方法
【专利摘要】所提供的是一种发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板包括无机反射层作为阀金属基板上的光反射层，所述无机反射层含有至少一种选自由磷酸铝、氯化铝和硅酸钠组成的组的无机粘合剂，以及具有1.5至1.8的折射率和0.1至5μm的平均粒径的无机粒子，其中所述发光元件用反射基板具有高光反射层，采用所述高光反射层，空隙在更低的温度保持并且所述光反射层的强度和与所述基板的粘附性得以保持而不用高温烧结。
【专利说明】发光元件用反射基板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可以用于发光元件的光反射基板，并且更具体地涉及一种可以用于发光元件如发光二极管(在下文中称为“LED”)的发光元件用反射基板，及其制造方法。
【背景技术】
[0002]据称，LED通常使用在荧光灯中消耗电力的百分之一并具有荧光灯寿命四十倍的寿命(40，000小时)。包括省电和更长的寿命的特性，是在重视环境的社会中采用LED所依据的重要因素。
[0003]特别是，白光LED还具有包括出色的显色性和相比于荧光灯更简单的电源回路的优点，因此对于它们在照明光源中的应用的期待正在上升。
[0004]近来，具有作为照明光源所需的高发光效率(30至1501m / W)的白光LED在市场上不断出现，且在实际应用中，在光利用效率上取代了荧光灯(20至IlOlm / W)。
[0005]这急剧加速了取代荧光灯的白光LED的实际应用的趋势，并且在液晶显示器件中采用白光LED用于背光和照明光源的情形的数量日益增加。
[0006]通过烧结由氧化铝粒子模制的原板(green sheet)而获得的陶瓷基板具有比有机材料更出色的绝缘性质和散热性质并且因此用作用于发光元件如LED的基板。然而，烧结陶瓷因为其半透明性而具有低表面光反射率，并且当用作用于安装LED元件的基板时，需要具有由例如“银”制成的反射层以便反射来自发光元件的光并且将所反射的光朝向外壳之上辐射。
[0007]例如，专利文献I描述了一种用于表面安装LED的基板，其中从基板表面跨越用于线连接LED器件的平面相继设置由三个以上片段的铜箔电路组成的电极，位于凹处的每个电极镀有银或金，并且所述凹处具有光反射性。银受到其高价格的困扰，并且虽然它显示高反射率，其反射率归因于氧化或硫化而随时间相当大地改变。
[0008]所发现的是高半透明性(其将降低反射率)由陶瓷内散射的抑制导致，这归因于作为烧结的结果的粒子之间的紧密性，并且公开了限定烧结体的孔隙率的技术作为用于解决前述间题的方法(专利文献2)。在该技术中没有限定烧结自身是必须的，而当用作光反射体时反射层自身也需要具有一定强度，并且该技术认为通过将单独的氧化物粒子通过烧结结合在一起获得机械强度，如专利文献2的实施例中所述。
[0009]此外，已知通过喷射在基板上形成含有分散在透明树脂基体中的二氧化硅气凝胶或其他粒子的反射涂层的方法(专利文献3)。
[0010]引用列表
[0011]专利文献
[0012]专利文献I JP2OO6-3O2979A
[0013]专利文献2:TO2006 / 104061
[0014]专利文献3 JP11-29745A
【发明内容】
[0015]技术间题
[0016]如实施例的表I和2中所示，专利文献2中的烧结需要超过1，OOO0C的高温并且因此涉及燃料成本和设备成本。
[0017]对于如专利文献3中所公开的通过喷射或其他工艺形成反射涂层，难以保持与基板粘附性并且基板的材料也受限，因为当进行烧结时基板暴露于高温。
[0018]对于专利文献3的方法，还描述了使用树脂作为粘合剂。然而，在这种情况下，光反射层自身的耐热性劣化并且光反射层也不能经受住随时间的变化。
[0019]本发明的发明人研究了上述间题，并且本发明的目标是提供一种发光元件用反射基板，所述用于发光器件的反射基板具有高光反射层，其能够通过在较低温度的烧结获得膜强度和对基板的粘附性同时保持空隙，而不依赖于高温烧结。
[0020]解决间题的方式
[0021]本发明的发明人进行深入研究以实现前述目标，并且作为结果发现:具有合适的折射率和粒径的粒子可以通过使用磷酸铝、氯化铝和/或硅酸钠作为与特定无机粒子的无机粘合试剂(粘合剂)有效地结合在一起，从而获得高光反射率。从而完成本发明。
[0022]具体地，本发明提供以下各项:
[0023](I) 一种发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板包括:阀金属基板；和无机反射层，所述无机反射层形成在所述阀金属基板的至少一部分上，其中所述无机反射层含有至少一种选自由磷酸铝、氯化铝和硅酸钠组成的组的无机粘合剂，以及具有至少1.5但至多1.8的折射率和至少0.1 μ m但至多5 μ m的平均粒径的无机粒子。
[0024](2)根据(I)所述的发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板还包括在所述阀金属基板与所述无机反射层之间的阳极氧化膜层。
[0025](3)根据(I)或(2)所述的发光元件用反射基板，其中所述无机粒子包括选自由以下各项组成的组的至少一种:金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐和金属硫酸盐。
[0026](4)根据(I)至(3)中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述无机反射层通过在100°C至300°C的低温烘焙获得。
[0027](5)根据⑴至(4)中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述无机粒子包括选自由以下各项组成的组的至少一种:硫酸钡和氧化铝。
[0028](6)根据(I)至(5)中任一项所述的绝缘基板，其中所述阀金属是选白以下各项组成的组中的至少一种金属:铝、钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋和锑。
[0029](7)根据(I)至(6)中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述阀金属基板具有0.1至2mm的厚度。
[0030](8)根据⑴至(7)中任一项所述的绝缘基板，其中所述阀金属是铝。
[0031](9)根据(I)至(8)中任一项所述的发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板具有IOOMPa以下的抗拉强度。
[0032](10)根据(I)至(9)中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述无机粒子包括两种以上类型的粒子。
[0033](11)根据权利要求(I)至(10)中任一项所述的发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板还包括在所述反射基板的表面上的含硅表面涂层。[0034](12)根据(11)所述的发光元件用反射基板，其中空气中的水滴与所述表面涂层的表面之间的接触角为30度以上。
[0035](13)根据(I)至(12)中任一项所述的发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板还包括在所述反射基板的表面上的金属互连层。
[0036](14)根据⑴至(13)中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述阀金属层具有凹陷形状并且所述阳极氧化膜层和所述无机反射层形成在具有所述凹陷形状的所述阀金属层的表面上。
[0037](15) 一种白光发光二极管装置，所述白光发光二极管装置包括:根据(I)至(14)中任一项所述的发光元件用反射基板；设置在所述发光元件用反射基板上的蓝光发光元件；和设置在所述蓝光发光元件周围和/或之上的荧光发射体。
[0038](16) 一种用于制造发光元件用反射基板的方法，所述方法包括:将含有无机粘合剂前体和无机粒子的水性分散液涂布至阀金属基板上，所述无机粘合剂前体用于作为通过低温烘焙而反应的结果产生选自由磷酸铝、氯化铝和硅酸钠组成的组的至少一种无机粘合齐U，并且无机粒子具有至少1.5但至多1.8的折射率和至少0.1 μ m但至多5 μ m的平均粒径；和低温烘焙所涂布的水性分散液以形成无机反射层。
[0039](17)根据(16)所述的用于制造发光元件用反射基板的方法，其中将所述阀金属基板的至少一部分的表面阳极氧化以形成阳极氧化膜层并且在所述阳极氧化膜层上形成所述无机反射层。
[0040](18)根据(16)或(17)所述的用于制造发光元件用反射基板的方法，其中所述低温烘焙在100°C至300°C的温度进行。
[0041](19)根据(16)至(18)中任一项所述的用于制造发光元件用反射基板的方法，所述方法还包括用含硅处理液进行表面处理并干燥。
[0042](20)根据(16)至(19)中任一项所述的用于制造发光元件用反射基板的方法，其中在根据(16)至(19)中任一项所述的步骤之后以任意顺序进行步骤(c)和步骤(d):
[0043]步骤(C)包括形成用于传输电信号至所述发光元件的金属互连层和将所述金属互连层图案化；以及
[0044]步骤(d)包括对与将要被安装的所述发光元件的部分相对应的电极部分进行用于形成金属层的加工。
[0045]发明的有益效果
[0046]本发明提供一种发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板具有高光反射层，其保持空隙并且具有高强度和对基板的高粘附性，而不依赖于高温烧结。
[0047]在其中将阳极氧化膜层进一步设置在基板与无机反射层之间的实施方案中，无机反射层与基板之间的粘附性高。
[0048]附图简述
[0049]图1是示例根据本发明的一个优选实施方案的发光元件用反射基板的构造的示意图。
[0050]图2是示例根据本发明的另一个实施方案的发光元件用反射基板的示意图。
[0051]图3是示例评价中使用的互连图案的示意图。
[0052]图4是实施例2-3中制造的光反射基板的横截面的电子显微照片(5，000X)。[0053]实施方案详述
[0054][发光兀件用反射基板]
[0055]根据本发明的发光元件用反射基板是包括阀金属基板上的无机反射层的一种反射基板，其中无机反射层含有至少一种选自由磷酸铝、氯化铝和硅酸钠组成的组的无机粘合剂，以及具有至少1.5但至多1.8的折射率和至少0.1 μ m但至多5 μ m的平均粒径的无机粒子。
[0056]下面参考图1中所示的优选实施方案描述本发明的反射基板。
[0057]图1显示了其中将阳极氧化膜层2和无机反射层3形成在阀金属基板I上的实施方案。无机反射层3是含有至少一种选自由磷酸铝、氯化铝和硅酸钠组成的组的无机粘合齐U，以及具有至少1.5但至多1.8的折射率和至少0.1 μ m但至多5 μ m的平均粒径的无机粒子的层。虽然为了方便说明，将无机反射层3描述为与阳极氧化膜层2分开并且作为在阳极氧化膜层2上的层而形成的层，但是无机反射层3的一部分可以渗入多孔阳极氧化膜层。
[0058]除非另作说明，本说明书中使用的粒径用d50表示，其显示在累积粒径分布中50%处的平均粒径。该粒径通过以下方式测量，例如，将粒子分散在液体中并且测定透射率分布。使用激光衍射粒度分布仪测量粒径。
[0059]图2是显示根据本发明的发光元件用反射基板的另一个实施方案的横截面图。在图2的实施方案中，阀金属基板具有凹陷形状并且阳极氧化膜层2和无机反射层3形成在具有凹陷形状的阀金属基板11的表面上。发光元件110安装在无机反射层3上在其凹陷部分中，并且用于散热的热沉7设置在阀金属基板11的与其上隔着阳极氧化膜层2安装发光兀件110的表面相反的表面上。
[0060]虽然下面通过参考在阀金属基板I的整个表面上具有阳极氧化膜层2和无机反射层3的实例进行描述，根据本发明的发光元件用反射基板包括不具有阳极氧化膜层2的情况。阀金属基板I的一部分可以具有形成在其上的阳极氧化膜层2和无机反射层3。备选地，可以存在其中在阀金属基板I上仅形成阳极氧化膜层2的部分。无机反射层3形成在阳极氧化膜层2之中或之上。无机反射层3可以形成在阳极氧化膜层2的整个或一部分上，因为对于无机反射层和绝缘层(其为阳极氧化膜层)所需的位置依赖于所要安装的元件的形状和互连的位置而不同，并且这些层要以不同的设计排列。
[0061](无机粘合剂)
[0062]无机粘合剂是用于将后面要描述的无机粒子通过低温烘焙结合在一起以形成无机反射层的材料。在本发明的实施中，使用磷酸铝、氯化铝或硅酸钠作为无机粘合剂。这些可以作为其两种以上的混合物使用。
[0063]无机粘合剂可以如下具体地示例。
[0064](磷酸铝)
[0065]磷酸铝的实例包括偏磷酸铝、正磷酸铝和多磷酸铝。
[0066](氯化铝)
[0067]氯化铝的实例包括氯化铝、无水氯化铝、六水合氯化铝和聚氯化铝(通过将氢氧化铝溶解在盐酸中制备的聚合物形式的碱式氯化铝)。
[0068](硅酸钠)[0069]硅酸钠也称作硅酸盐苏打或水玻璃，并且通常使用作为偏硅酸的钠盐的Na2SiO3,但除此之外,可以使用，例如，Na4SiO4^ Na2Si2O5和Na2Si409。偏娃酸的钠盐可以通过将二氧化硅与碳酸钠或氢氧化钠一起熔融获得。
[0070](无机粘合剂的前体)
[0071]无机粘合剂可以通过使无机粘合剂的前体在水的存在下反应获得。无机粘合剂的前体的实例包括无机酸如磷酸、盐酸和硫酸；铝、氧化铝、硫酸铝、氢氧化铝，以及它们的混合物。无机粘合剂的前体是可以在低温烘焙下反应以产生无机粘合剂的物质。当要将反应物中和时，使用氢氧化钠溶液。铝化合物可以通过使它们作为无机粘合剂前体的原材料反应而制备。无机粘合剂如氯化铝、磷酸铝和硅酸钠也可以以水性分散液的形式从一开始就与无机粒子一起使用。备选地，可以通过与无机粘合剂前体混合而使用这些无机粘合剂。
[0072]在那些铝盐中，优选将氢氧化铝和氯化铝两者在低温烘焙之前加入至水性分散液，并且相对于氢氧化铝的量，氯化铝的量优选为5重量％至10重量％。据认为氯化铝的功能是催化性地促进氢氧化铝与磷酸之间的反应，并且优选以上面限定的范围之内的量使用氯化铝。在使用氯化铝和盐酸并且不使用磷酸铝的前体的情况下，作为无机粘合剂的氯化铝是无色的并且因此光反射率高。
[0073]可以代替或与磷酸铝一起使用磷酸盐化合物。对磷酸盐化合物不需要特别限定，只要它在水中不溶即可。其具体实例包括磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、磷酸钡、磷酸铝、磷酸镓、磷酸镧、磷酸钛和磷酸锆。磷酸铝是优选的，并且在与其他磷酸盐混合的情况下，优选以至少50重量％的量使用磷酸招。
[0074]当使用硅酸钠时，将其溶解在水中并且加热以将粘度调节至适合于作为水玻璃的值并且作为无机粘合剂前体使用。
[0075]这些无机粘合剂前体 可以通过将它们以任意组合混合而使用，以便制造所要获得的无机粘合剂。
[0076](无机粒子)
[0077]无机粒子具有至少1.5但至多1.8并且优选至少1.55但至多1.75的折射率。当折射率在该范围内时，所得到的无机反射层具有较高反射率。据推测这是因为反射率与空气的不同。
[0078]无机粒子具有至少0.1 μ m但至多5 μ m并且优选0.5μηι至2μηι的平均粒径。据认为，当所使用的无机粒子的平均粒径在前述范围之内时，在粒子之间可以确保合适的空隙同时实现对阳极氧化膜层的粘附。小于0.1 μ m的平均粒径可能降低反射率，而超过6μπι的平均粒径可能降低对阳极氧化膜层的粘附。
[0079]需要控制烧结工序以便在通过烧结将无机粒子结合在一起的工序中确保特定空隙。然而，在本发明中，使用前述无机粘合剂制造的无机反射层可能在低温加热下干燥并且无机粒子通过烧结不结合在一起。因此，用作原材料的无机粒子的平均粒径是重要的因素。
[0080]对无机粒子没有特别地限定并且其示例性实例包括:
[0081]氧化铝(矾土)(折射率η=1.65-1.76 ;下面括号中的数字是折射率值)、氢氧化铝(1.58-1.65-1.76)、氢氧化钙(1.57-1.6)、碳酸钙(1.58)、方解石(1.61)、碳酸钙(1.61)、沉淀的碳酸钙(1.59)、重碳酸钙(1.56)、超细碳酸钙(1.57)、石膏(1.55)、硫酸钙(1.59)、大理石(1.57)、硫酸钡(1.64)、碳酸钡(1.6)、氧化镁(1.72)、碳酸镁(1.52)、氢氧化镁(1.58)、碳酸锶(1.52)、高岭粘土 (1.56)、煅烧粘土 (1.62)、滑石(1.57)、絹云母(1.57)、光学玻璃(1.51-1.64)和玻璃珠(1.51)。对所要使用的粒子的材料没有特别地限定，只要它满足上面限定范围之内的折射率即可，并且可以使用无机盐如金属氧化物、金属氢氧化物、碳酸盐和硫酸化化合物。在这些中，优选使用金属氧化物。本发明不具有高温烧结步骤，因此不仅可以使用氧化物也可以使用各种无机盐。
[0082]只要满足前述特征，可以混合并使用两种以上类型的粒子或具有两种以上不同的平均粒径的粒子。通过组合具有不同的粒径的粒子或不同的材料的粒子，可以提高膜强度和对基板的粘附强度。
[0083]此外，通过改善所涂布的表面性质还可以预期表面光滑化效果。
[0084]此外，在本发明的实施中，对无机粒子的形状没有特别地限定。无机粒子可以是，例如，球体、多面体(例如，二十面体或十二面体)、立方体、四面体、具有表面凹凸的球体、片或针的形状。
[0085]在这些中，因为出色的热绝缘性质，无机粒子优选是球体、多面体、立方体、四面体或具有表面凹凸的球体的形状，并且因为易得性和更出色的热绝缘性，更优选球体的形状。
[0086]〈1.无机反射层>
[0087]无机反射层优选具有20g/m2至500g / m2的加热之后的干重。当该重量在该范围内时，空隙保留在无机反射层中，因此抑制光的透射并且反射率高。使用磷酸铝作为粘合剂消除了对于烧结的需要并且使得能够以更低的成本形成反射层。无机反射层由无机材料制成并且也强烈耐受随时间的变化。此外，无机反射层在反射层的形成过程中与基板上的阳极氧化膜层反应，使得也能够确保对基板的粘附。
[0088]相对于无机反射层中100重量份的无机粒子，至少一种选自由磷酸铝、氯化铝和硅酸钠组成的组的无机粘合剂的重量为优选5至100重量份并且更优选10至50重量份。
[0089]除无机粒子和无机粘合剂之外，无机反射层可以含有其他化合物。示例性的其他化合物包括分散剂、反应加速剂、无机粘合剂前体(未反应的材料)，以及无机粒子与无机粘合剂前体和/或无机粘合剂的反应产物。
[0090](用于制造无机反射层的方法)
[0091]对用于制造无机反射层的方法没有特别地限制，并且优选的方法包括将无机粒子混合至后面要描述的含有无机粘合剂前体的粘合剂溶液中以获得混合物，使用能够调节涂层厚度的涂布机将混合物涂布在阳极氧化膜层上至预定重量并且之后加热(低温烘焙)。
[0092]对涂布方法没有特别地限制，而可以使用多种方法，如由棒涂、旋涂、喷涂、幕涂、浸涂、气刀刮涂、刮板涂布和辊涂示例。
[0093]基于反应式以化学计量组成比调节无机粘合剂前体和无机粒子的水性分散液，使得液体粘度随着反应进行迅速地增加。适宜的是预先加入少量的水以便避免这种现象并且稳定地形成无机反射层。保留在无机反射层或阳极氧化膜层中的磷酸盐离子和盐酸盐离子可能导致基板的腐蚀和LED密封材料的劣化并且因此是不适宜的。因此，适宜的是相对于化学计量比以稍微过量的量配制除磷酸和盐酸之外的成分。
[0094]在加热之后干燥的膜中的磷酸铝、氯化铝或硅酸钠的产生可以通过用红外分光光度计的膜表面分析容易地证实。
[0095]无机反射层还可以通过制备在组成上不同的两种以上类型的粘合剂溶液并且随后涂布这些粘合剂溶液而具有两个以上层。通过在无机反射层中组合两个以上层，可以提高无机反射层的强度和与基板的粘附强度。此外，通过改善涂布的表面性质还可以预期表面光滑化效果。
[0096](低温烘焙)
[0097]在将含有无机粘合剂前体和无机粒子的水性分散液涂布至基板之后，进行低温烘焙以允许反应进行并且通过由该反应产生的无机粘合剂将无机粒子结合在一起。
[0098]低温烘焙中的温度为100°C至300°C，优选150°C至300°C并且更优选200°C至250。。。
[0099]在低于100°C的温度，水未被适当地移除，并且在超过300°C的温度，出现铝基体的强度上的改变。因此这些温度范围是不适宜的。此外，150°C以上的温度是适宜的以允许在无机粘合剂前体之间进行反应以将无机粒子结合在一起，并且180°C以上的温度是更适宜的以完全移除保留在所获得的无机粘合剂中的吸附水。在超过250°C的温度的延长处理改变阀金属基板的强度并且因此在250°C以下的温度的处理是适宜的。
[0100]烘焙时间为10分钟至60分钟并且更优选20分钟至40分钟。与烘焙温度相关，更短的处理不足以使反应进行，而更长的处理改变阀金属基板并且尤其是铝金属基板的强度。考虑到制造成本，60分钟以上的烘焙时间是不适宜的。因为该原因，烘焙时间最优选为20分钟至40分钟。
[0101]粘合剂溶液含有水并且因此可以在涂布之后进行的低温烘焙处理之前插入干燥步骤。干燥步骤可以在100°c以下的温度进行，这不导致产生磷酸铝的反应或结合反应。
[0102]<2.阀金属基板〉
[0103]阀金属的具体实例包括铝、钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋和锑。
[0104]在这些中，铝是优选的，因为它具有良好的尺寸稳定性并且相对廉价。
[0105]阀金属基板可以是单个的板。
[0106]如果需要，阀金属基板在另一种金属板如钢板、玻璃板、陶瓷板、树脂板或其他板上形成。
[0107]优选的是通过将阀金属基板的至少一部分的表面阳极氧化而提供阳极氧化膜层以便提高绝缘性质。阀金属基板上的阳极氧化膜层是具有适当电阻(约1014Ω.Cm)的高耐热绝缘膜。
[0108]阀金属基板应当具有10 μ m以上的厚度以便形成阳极氧化膜并确保绝缘性质。在其中将另一种板材料和阀金属基板彼此层叠并使用的情况下，使用高耐热、柔性钢板或金属板的层压板是优选的。
[0109](铝板)
[0110]可以使用已知类型的铝板以制造本发明的反射基板。可以在本发明中使用的铝板由主要由铝构成的尺寸稳定的金属，换言之，铝或铝合金制成。也可以使用纯铝板，主要由铝构成并含有少量的其他元素的合金板。
[0111]在本说明书中，将由上述铝或铝合金制成的各种基板统称为“铝板”。可以存在于铝合金中的其他元素包括硅、铁、铜、锰、镁、铬、锌、铋、镍和钛。合金中其他元素的含量不大
于10重量％。
[0112]如上所述，可以在本发明中使用的铝板不具有特定的组成并且对铝的纯度不特别地限制。通常可以使用用于作为板材使用的1000系列、3000系列和5000系列合金。然而，当作为发光元件用反射基板使用时，铝板需要具有出色的耐电压，并且适宜的是将材料中的金属间化合物等的粒子降低至最低的可能水平。在其中金属间化合物粒子等的降低不能通过热处理条件避免的情况下，也可以使用是具有高达99.9%以上的纯度的铝。
[0113]更具体地，可以适当地使用出现在铝手册第4版(日本轻金属协会于1990年出版)中的传统公知的材料，如标号为JIS A1050、JIS AllOO和JISA1070的铝板，以及标号为JIS A3004和国际合金标号3103A的含Mn的Al-Mn系铝板。为了增加抗拉强度也可以使用由向其中添加了至少0.1重量％的镁的上述铝合金组成的Al-Mg合金和Al-Mn-Mg合金(JIS A3005) ο还可以使用分别额外含有锆和硅的Al-Zr合金和Al-Si合金。还可以使用Al-Mg-Si合金。
[0114]JIS1050 材料和 JIS1070 材料描述在 W02010 / 150810 的第[0032]至[00331 段中。
[0115]Al-Mg合金、Al-Mn合金、Al-Mn-Mg合金、Al-Zr合金和Al-Mg-Si合金描述在W02010 / 150810 的第[0034]至[0038]段中。
[0116]用于将铝合金成形为板形的方法、直接冷铸法、连续铸造法、铝板的表面的结晶结构，以及铝板的金属间化合物描述在W02010 / 150810的第[0039]至[0050]段中。
[0117]在本发明的实施中，也可以通过在最终的轧制工序等中通过叠轧、转印或其他方法在铝板上形成凹凸并且在其上进行表面粗糙化处理从而使用如上所述的铝板。通过预先粗糙化基板的表面，可以改善基板与在阳极氧化膜层(其进而形成在粗糙化的基板表面上)上形成的无机反射层之间的粘附。后面将描述其他表面粗糙化方法。
[0118]可用于本发明的铝板可以是铝料片或切片的形式。
[0119]可用于本发明的阀金属板优选具有0.1至2.0mm的厚度。尤其是，铝板具有约0.1至约2.0mm,优选0.15至1.5mm,并且更优选0.2至1.0mm的厚度。该厚度可以根据用户的希望适当地改变。
[0120]〈3.表面粗糙化处理〉
[0121]可以将在本发明的反射基板的制造中经历碱脱脂的铝板直接阳极氧化以形成阳极氧化膜层。通过将预先粗糙化的铝表面阳极氧化，可以提高阳极氧化膜层与铝板之间的粘附。示例性表面粗糙化处理包括:其中对铝板依次进行机械砂目化处理、碱蚀处理、用酸的去污处理和用电解液的电化学砂目化处理的方法；其中对铝板进行机械砂目化处理，以及两个以上循环的碱蚀处理、用酸的去污处理和电化学砂目化处理(在各自的循环中使用不同的电解液)的方法；其中依次对铝板进行碱蚀处理、用酸的去污处理以及用电解液的电化学砂目化处理的方法；和其中对铝板进行两个以上循环的碱蚀处理、用酸的去污处理和电化学砂目化处理(在各自的循环中使用不同的电解液)的方法。然而，本发明不限于此。在这些方法中，电化学砂目化处理之后可以接着进行碱蚀处理和用酸的去污处理。
[0122]虽然所应用的方法依赖于其他处理(包括碱蚀处理)的条件，优选使用其中依次进行机械砂目化处理、使用基于硝酸的电解液的电化学砂目化处理，以及使用基于盐酸的电解液的电化学砂目化处理的方法，以形成其中小波结构叠加在中波结构上，中波结构又进而叠加在大波结构上的表面外形。为了形成其中小波结构叠加在大波结构上的表面外形，优选的是使用其中仅用增加的提供至阳极反应的总电量进行使用基于盐酸的电解液的电化学砂目化处理的方法。
[0123]相应的表面粗糙化处理详细描述在W02010-150810A的第[0055]至[0083]段中。
[0124]〈通孔形成〉
[0125]在根据本发明的发光元件用反射基板中，用于适当地提供互连部的通孔形成和用于在假定为最终产品的芯片上的系统的定线加工(routing processing)(用于获得单独的最终产品的加工)也可以在安装发光元件之前进行。通孔形成是在所需位置打孔。对所要形成的通孔的形状没有特别地限制，只要该通孔具有跨越所要互连的多个层延伸的长度并且具有足够的横截面尺寸和形状以设置所需的互连即可。考虑到最终芯片的尺寸和可靠的互连制造，通孔优选具有圆形形状和0.0Imm至2mm的直径,更优选具有0.05mm至Imm,尤其是0.1mm至0.8mm的直径。
[0126](定线加工)
[0127]定线加工是用于切割成用于最终产品而独立化的发光元件用反射基板(在下文中称为“芯片”)的尺寸的单独切割加工，或用于将板预先成形为易于切割为芯片的形状的加工，并且也称作图案化或切片。定线加工包括使用称为定线机的装置形成贯穿基板厚度的切口或使用切片机在厚度方向上形成切口(槽口)至不将基板切开的程度。
[0128]<4.烘焙处理〉
[0129]在上述定线加工和通孔形成中对于铝板不优选的是具有IOOMPa以下的在根据JIS Z2241(拉伸速率:2mm /分钟)的拉伸测试中的抗拉强度(在下文中称为“抗拉强度”)的柔性基板，因为这种基板具有不适宜地降低的可加工性。在根据本发明的发光元件用反射基板的制造中，适宜的是在包括定线加工和通孔形成的机械加工之后烘焙铝板以使得它更加柔性。不适宜的是在阳极氧化处理之后进行烘焙，因为可能归因于铝和阳极氧化膜之间热膨胀系数上的不同而出现裂纹。因此，适宜的是在机械加工之后但在阳极氧化处理之前进行烘焙处理用于调节铝板的强度。在机械加工之后但在阳极氧化处理之前进行的烘焙处理优选包括在250°C至400°C加热处理I至120分钟。当在阳极氧化处理之后进行烘焙处理时，优选的是在200°C至250°C的烘焙温度进行加热处理60至300分钟。
[0130]<5.阳极氧化处理〉
[0131]对经历上述表面处理和加工的铝板进一步进行阳极氧化处理。作为阳极氧化处理的结果，在铝板的表面上形成由氧化铝制成的阳极氧化膜层，从而获得多孔或非多孔表面绝缘层。
[0132]阳极氧化处理可以通过通常使用的方法进行。在这种情况下，可以例如，在具有50至300g / L的硫酸浓度和至多5重量％的铝浓度的水溶液中使电流通过作为阳极的铝板，在铝板的表面上形成阳极氧化膜层。可以单独使用或以它们的两种以上的组合使用酸如硫酸、磷酸、铬酸、草酸、氨基磺酸、苯磺酸、酰胺磺酸、丙二酸、柠檬酸、酒石酸和硼酸用于在阳极氧化处理中使用的溶液。
[0133]阳极氧化处理条件取决于所使用的电解溶液而变化，且因此不能严格指定。然而，通常适合的是，溶液的电解质浓度为I至80重量％且其温度为5至70°C，电流密度为0.5至60A / dm2,电压为I至100V，且电解时间为15秒至50分钟。可以调节这些条件以获得
想要的阳极氧化膜层重量。
[0134]当在含有硫酸的电解溶液中进行阳极氧化处理时，可以在铝板和对电极之间施加直流电或交流电。当向铝板施加直流电时，电流密度优选为I至60A/dm2，更优选为5至40A / dm2。为了避免在以连续方法进行的阳极氧化处理时，由于电流集中所导致的所谓的“烧焦的沉积物”在部分铝板上形成，优选在阳极氧化处理开始时施加处于5至IOA / dm2的低密度的电流，并且随着阳极氧化处理的进行电流密度上升到30至50A / dm2以上。当作为连续方法进行阳极氧化处理时，优选通过以溶液作为介质的功率提供系统将功率提供至铝板。以溶液作为介质的功率提供系统是不使用导体辊并且将功率通过电解液提供至铝板的间接功率提供系统。
[0135]阳极氧化膜层可以是多孔的或非多孔的。当阳极氧化膜层是多孔的时，平均孔径为约5至约1，OOOnm并且平均孔密度为约IxlO6至约IxlOw孔/ mm2。
[0136]阳极氧化处理的其他细节描述在W02010 / 150810的第[0091]至[0094]段中。
[0137]铝因为它非常高的热导率而在具有出色的散热性质上优于其他金属。此外，可以通过形成阳极氧化膜层作为表面层赋予铝绝缘性。
[0138]可以将预先加工成在其上要安装LED的基板的形状的板，例如，成形为六边形或八边形形状的板，或具有形成在其中的通孔的板阳极化并且用作基板。备选地，阳极氧化处理和上述无机反射层的形成之后可以进行板的加工。
[0139]阳极氧化膜层的厚度优选为I至200 μ m。小于I μ m的膜厚由于绝缘性差而降低耐电压性，而超过200 μ m的膜厚需要大量的用于制造的电力，其在经济上是不利的。阳极氧化膜层优选具有至少20 μ m,并且更优选至少40 μ m的厚度。
[0140]<6.封孔处理〉
[0141]在本发明的实施中，所得到的阳极氧化膜层可以根据任何已知方法封孔，其示例性实例包括沸水处理、热水处理、水蒸气处理、硅酸钠处理、亚硝酸盐处理和乙酸铵处理。封孔处理可以通过使用，例如，在 JP56-12518B、JP4-4194A、JP5-202496A 和 JP5-179482A 中描述的装置和方法进行。
[0142]可以优选使用的其他示例封孔处理包括如JP6-35174A的第[0016]至[0035]段中描述的使用溶胶-凝胶方法的封孔处理。
[0143]发现根据本发明的发光元件用反射基板的互连制造性可以通过在其上涂布最上层而提高的可能性。在阳极氧化膜层和无机反射层中存在的空隙非常小。然而，当进行在互连制造中涉及的湿法加工时，液体保留在内部从而带来降低反射率或绝缘性质的风险。
[0144]作为用于在氧化铝表面上形成致密膜而不影响基板自身的反射率的方法，含硅表面处理是适宜的。所得到的反射基板可以通过将其浸溃在含有I重量％至5重量％的硅酸钠的水溶液中并且之后在加热下干燥而用硅酸盐玻璃涂布。换言之，可以通过形成由例如硅酸钠制成的薄玻璃层抑制溶液的渗透并且不使反射特性受损。
[0145]<7.无机反射层的形成〉
[0146]上述无机反射层可以在将基板预加工以使得可以将基板分为芯片或各自包括多个芯片的部分之后，通过多种印刷方法如丝网印刷仅形成在基板的需要光反射的部分上。用于在无机反射层中使用的材料可以通过由该方法形成无机反射层而节约。
[0147]〈8.发光元件用反射基板〉
[0148]在单独使用阀金属板并且不使用另一种金属板作为用于增强的芯材料的情况下，包括无机反射层的根据本发明的上述发光元件用反射基板具有优选IOOMPa以下并且更优选30至80MPa的根据JIS Z2241 (拉伸速率:2mm /分钟)的拉伸测试的抗拉强度(在下文中称为“抗拉强度”)。
[0149]<9.表面涂层>
[0150]根据本发明的发光元件用反射基板还可以包括无机反射层3上的含硅表面涂层，如图4中所示。通过形成无机反射层3并且之后提供表面涂层4作为表面层以覆盖无机反射层中的空隙，表面光滑度增加，并且当安装LED芯片时防止粘合剂渗透无机反射层同时确保无机反射层的高反射率，从而避免了粘合剂的不必要消费并且获得高粘附力和出色的芯片接合(die bonding)性质。 [0151]本发明的表面涂层4通过用含硅处理液的表面处理形成。含硅处理液的示例性实例包括硅酸钠水溶液和硅氧烷树脂。可以将硅氧烷树脂用有机溶剂稀释并使用。使用这种处理液的示例性表面处理方法包括:在处理液中浸溃，涂布处理液和用处理液喷涂。示例性涂层方法包括辊涂、幕涂、旋涂和刷涂。所得到的表面涂层是硅酸盐玻璃涂层或硅氧烷树脂涂层。
[0152]表面涂层可以光滑化无机反射层的表面凹凸，消除表面缺陷，抑制用于在LED芯片安装中使用的粘合剂的渗透并减少粘合剂的量。另一方面，可以确保无机反射层中的内部空隙并且因此光反射率不下降。
[0153]空气中的水滴与表面涂层的表面之间的接触角为优选30°以上。本说明书中的接触角为通过O / 2方法测量的值。根据O / 2方法的接触角是通过将连接液滴相对于固体表面的左端和右端与顶点的直线的角度加倍获得的值Θ。
[0154]接触角依赖于所得到的表面涂层的材料和表面外形。在使用硅氧烷树脂材料的情况下，因为官能团存在于表面上，分子间内聚力低(约20dyne / cm)，并且表面涂层显示高斥水性并且相对于水(约73dyne / cm)具有约40°至约90°的接触角。本发明的表面涂层通常含有具有强分子间内聚力的无机粒子并且作为材料的整体具有比使用仅由硅氧烷树脂组成的材料更低的接触角。换言之，表面涂层显示亲水倾向。由无机粒子和硅氧烷树脂组成的材料具有约30°至约70°的接触角。
[0155]另一方面，对于表面外形的影响，据认为更大的凹凸具有增强斥水性的更大效果。因此，通过用斥水剂材料涂布不均匀表面获得更高的斥水性。表面涂层具有优选的涂层重量。表面涂层仅需要具有Iym以上的厚度以覆盖表面缺陷如裂纹和针孔。对于基材的凹凸(表面粗糙度Ra)，涂布至如上限定的厚度降低涂层的表面粗糙度Ra，并且表面涂层基本上表现出其材料的斥水性没有归因于凹凸的增强并且显示30°至50°的接触角。
[0156]此外，在使用厚表面涂层的情况下，表面涂层自身反射光并且不能获得无机反射层的效果。当厚度超过?ο μ m时，光反射率基本上取决于表面涂层自身的特性，并且仅获得小于90%的值，尽管无机反射层的光反射率超过90%。表面涂层作为光反射体的功能由此降低。表面涂层的厚度更优选为2 μ m至5 μ m。
[0157]〈10.金属互连层〉
[0158]在根据本发明的发光元件用反射基板中可以进一步形成金属互连层。金属互连层可以设置在其上要安装发光元件的阳极氧化膜层和无机反射层上，或者如果需要，设置在表面涂层上。如图3中所示，可以加工对应于其中要安装发光元件的部分的电极部22，用于形成金属层，从而在金属互连层的末端形成电极部22。金属互连层还可以形成在与其上要安装发光元件的阳极氧化膜层相反的背侧上，并且经由通孔电连接至其上要安装发光元件的那一侧。在金属互连层形成在不具有表面涂层的无机反射层上的情况下，金属墨的液体成分渗透无机反射层并且因此该情况在互连制造上是出色的。
[0159]对金属互连层的材料没有特别地限制，只要它是导电材料(在下文中也称为“金属材料”)即可，并且其具体实例包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镁(Mg)和镍(Ni)。这些可以单独使用或以其两种以上的组合使用。在这些中，铜因为其低电阻而优选使用。可以将金层或镍/金层形成在铜金属互连层的顶部以提高引线接合的容易性。
[0160]金属互连层可以是使用这些材料的多层结构。例如，优选这样的实施方案，其中从最下层按银层、镍层和金层的顺序形成多层。
[0161]金属互连层的厚度可以根据目的或所需用途按需要确定，但考虑到导电的可靠性和包装的紧凑性，金属互连层优选具有0.5至1，000 μ m、更优选I至500 μ m且最优选5至250 μ m的厚度。
[0162]〈金属互连层的形成〉
[0163]用于形成金属互连层的示例方法包括涉及通过以下方式在相应的层上图案印刷的方法:例如，使用含有上述金属材料和液体成分(例如，溶剂和树脂成分)的金属墨的喷墨印刷或丝网印刷。
[0164]这种形成方法使得能够在无机反射层具有凹凸的表面上简单地形成图案化金属互连层而不需要很多步骤。
[0165]形成金属互连层的其他范例性方法包括各种镀覆处理，如电镀、无电镀和置换镀覆、溅射、气相沉积、金属箔的真空贴附处理和使用粘合层的粘接。
[0166]根据发光元件安装设计，通过任何公知的方法，对如此形成的金属互连层图案化。可以再次在将实际安装发光元件的部分形成金属层(也包括焊料)，以便进行适当加工，用于通过热压焊、倒装焊接或弓I线接合更简单地连接。
[0167]适合的金属层优选由焊料或如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镁(Mg)和镍(Ni)的金属材料制成。当通过加热安装发光元件时，为了连接的可靠性，经由镍涂覆焊料或涂覆金或银的方法是优选的。
[0168]通过在金属互连层形成方法中使用金属墨通过喷墨印刷或丝网印刷在无机反射层上形成图案，可以简单地在具有凹凸的表面上形成图案化金属互连层而不需要大量步骤。归因于由无机反射层的凹凸产生的高固着效果，金属互连层与无机反射层之间的粘附也是出色的。通过与无电镀覆或其他技术组合，可以在金属互连层上再次形成金属层(也包括焊料)，以便适当地加工金属互连层，用于促进互连或通过热压焊、倒装焊接或引线接合连接至电极。
[0169]<11.白光发射装置〉
[0170]图2是显示本发明的白光发射装置的示例性构造的示意图。
[0171]在图2的实例中，阀金属基板具有凹陷形状并且阳极氧化膜层2和无机反射层3形成在具有凹陷形状的阀金属基板11的表面上。将发光元件110安装在凹陷部分中的无机反射层3上，并且将用于散热的热沉7设置在阀金属基板11的与其上要隔着阳极氧化膜层2安装发光元件110的表面相反的表面上。
[0172]在图2中所示的白光发光装置100中，将充当发光元件110的LED元件安装在用于具有用于外部连接的电极的发光元件的反射基板30上并且通过引线接合9电连接至电极。将发光元件110用含有荧光体(荧光粒子)150的树脂材料160密封。在白光发光装置100中，可以通过来自LED元件的光和来自荧光体150的激发光的颜色混合来获得所需波长的光。在用作白光发光装置的情况下，使用发射蓝光的LED元件作为LED元件并且将该LED元件用含有YAG (钇铝石榴石)或其他荧光体(荧光粒子)150的树脂密封。通过来自LED元件的蓝光与来自荧光体(荧光粒子)150的黄色区域中的激发光的颜色混合，将假白光发射至发光表面侧。
[0173]可以使用包含半导体如GaAIN、ZnS、ZnSe, SiC、GaP, GaAlAs, AIN、InN、AIInGaP,InGaN, GaN或AIInGaN的发光层的LED元件。所述半导体是，例如，同质结构的、异质结构的或含有MIS结、PIN结或PN结的双重异质结构的。光发射波长可以可变地在从紫外光到红外光的范围内选择，这取决于半导体的材料和它们的混合比率。
[0174]本发明的白光发光装置100包括其中阳极氧化膜层2和无机反射层3形成在阀金属基板11上并且具有出色的膜强度和对基板的粘附性的反射基板30，并且该反射层还具有高光反射率。
[0175]LED元件广泛地应用于多个领域如室内和室外照明、汽车前灯和显示装置中的背光装置，从而具有高光反射特性而不用在高温烧结的根据本发明的发光元件用反射基板是有用的。
实施例
[0176]以下以实施例的方式更具体地描述本发明。然而，本发明不应理解为限于下列实施例。
[0177]〈1.用于反射层的涂布液的制备〉
[0178]将磷酸、氢氧 化铝和水混合以获得粘合剂溶液，并且将如下所示的各IOOg的粉末粒子以不同组合加入至IOOg的每个粘合剂溶液并且搅拌。将所得到的混合物涂布以制备七种类型的基板。将基板在180°C的低温烘焙30分钟。
[0179]如下所示配制粘合剂溶液。
[0180]〈粘合剂溶液(I)>
[0181]
85%__(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)48 g
V1.K化.'!..? i (Wako Pure (...'IicmicaI Indusirics, I id.)11 g
7?K41 g
总计100 g
[0182]〈粘合剂溶液(2)>
[0183]
【权利要求】
1.一种发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板包括:阀金属基板；和无机反射层，所述无机反射层形成在所述阀金属基板的至少一部分上，其中所述无机反射层含有至少一种选自由磷酸铝、氯化铝和硅酸钠组成的组中的无机粘合剂，以及具有至少1.5但至多1.8的折射率和至少0.1 μ m但至多5 μ m的平均粒径的无机粒子。
2.根据权利要求1所述的发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板还包括在所述阀金属基板与所述无机反射层之间的阳极氧化膜层。
3.根据权利要求1或2所述的发光元件用反射基板，其中所述无机粒子包括选自由以下各项组成的组中的至少一种:金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐和金属硫酸盐。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述无机粒子包括选自由硫酸钡和氧化铝组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述阀金属是选自由以下各项组成的组中的至少一种金属:招、钽、银、钛、铪、错、锌、鹤、秘和铺。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述阀金属基板具有0.1至2mm的厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述阀金属是铝。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板具有IOOMPa以下的抗拉强度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述无机粒子包括两种以上类型的粒子。
10.根据权利要求1 至9中任一项所述的发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板还包括所述反射基板的表面上的含硅表面涂层。
11.根据权利要求10所述的发光元件用反射基板，其中空气中的水滴与所述表面涂层的表面之间的接触角为30度以上。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的发光元件用反射基板，所述发光元件用反射基板还包括在所述反射基板的表面上的金属互连层。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的发光元件用反射基板，其中所述阀金属基板具有凹陷形状并且所述阳极氧化膜层和所述无机反射层形成在具有所述凹陷形状的所述阀金属基板的表面上。
14.一种白光发光二极管装置，所述白光发光二极管装置包括:根据权利要求1至13中任一项所述的发光元件用反射基板；设置在所述发光元件用反射基板上的蓝光发光元件；和设置在所述蓝光发光元件周围和/或之上的荧光发射体。
15.一种用于制造发光元件用反射基板的方法，所述方法包括:将含有无机粘合剂前体和无机粒子的水性分散液涂布至阀金属基板上，所述无机粘合剂前体用于产生作为通过低温烘焙而反应的结果的至少一种无机粘合剂，所述至少一种无机粘合剂选自由磷酸铝、氯化铝和硅酸钠组成的组，并且所述无机粒子具有至少1.5但至多1.8的折射率和至少0.1 μ m但至多5 μ m的平均粒径；和低温烘焙所涂布的水性分散液以形成无机反射层。
16.根据权利要求15所述的用于制造发光元件用反射基板的方法，其中将所述阀金属基板的至少一部分的表面阳极氧化以形成阳极氧化膜层并且在所述阳极氧化膜层上形成所述无机反射层。
17.根据权利要求15或16所述的用于制造发光元件用反射基板的方法，其中所述低温烘焙在100°C至300°C的温度进行。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的用于制造发光元件用反射基板的方法，其中将所述阀金属基板的表面用含硅处理液进一步处理并干燥。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的用于制造发光元件用反射基板的方法，其中在根据权利要求15至18中任一项所述的步骤之后以任意顺序进行步骤(c)和步骤(d): 步骤(c)包括形成用于传输电信号至所述发光元件的金属互连层和图案化所述金属互连层；以及 步骤(d)包括对与要被安装的所述发光元件的部分相对应的电极部分进行用于形成金属层的加工 。
【文档编号】H01L33/60GK103477458SQ201280015908
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年3月28日
【发明者】堀田吉则, 畠中优介, 川口顺二 申请人:富士胶片株式会社