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JP5312368B2 - Metal composite substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP5312368B2
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Abstract

The invention discloses a metal composite substrate, which avoids the disadvantage of selective dissolution from a head face to the common cladding material through an all-sided aluminium coated layer, and solves the problem that aluminium composition cannot be managed strictly in the event of forming an aluminium layer of a surface layer by fusing, plating and the like. The metal composite substrate has excellent insulating property and high-temperature intensity. Aluminium or aluminium alloy is coated on the whole surface of a core material formed by metal whose heat resisting strength above 300 DEG C is higher than that of aluminium. An aluminium plate or an aluminium alloy plate is stuck on at least one surface of the obtained aluminium or aluminium alloy layers. At least one surface of the aluminium plate or the aluminium alloy plate has an anode oxidization coated film.

Description

本発明は、金属複合板に関する。本発明の金属複合基板は、その少なくとも1つの表面が陽極酸化皮膜を持つアルミニウムまたはアルミニウム合金で覆われており、高温での強度特性に優れた金属複合基板に関する。   The present invention relates to a metal composite plate. The metal composite substrate of the present invention relates to a metal composite substrate having at least one surface covered with aluminum or an aluminum alloy having an anodized film and having excellent strength characteristics at high temperatures.

半導体用基板は、絶縁性が要求されるとともに、放熱性が求められる。可撓性が高いことも好ましい。アルミニウム合金を半導体用基板に用いる場合は、アルミニウム合金が良導電性の材料であるため、そのままでは絶縁性を満たすことが出来ないが、表面に陽極酸化皮膜を設けることで、絶縁性が飛躍的に向上する。またアルミニウム合金は、熱伝導率が高い材料であるので、放熱性が優れ、板厚を選定すれば可撓性にも優れる。また、半導体用基板として製造する際、高温での処理がなされる場合があり、その場合には耐熱性が必要となる。
例えば、ポリイミド等比較的耐熱性の高い樹脂材料は絶縁性にすぐれるため、半導体用支持体に使用される場合があるが、過度の高温には耐えられない。この点でもアルミニウム合金基板は、有る程度の高温に耐えられるため優れている。
半導体として絶縁性、耐熱性が要求されるものの例としては、薄膜系太陽電池や、発光ダイオード(以下、LEDという)等が知られている。
Semiconductor substrates are required to have insulating properties and heat dissipation. High flexibility is also preferable. When an aluminum alloy is used for a semiconductor substrate, since the aluminum alloy is a highly conductive material, the insulation cannot be satisfied as it is, but by providing an anodized film on the surface, the insulation is dramatically improved. To improve. Moreover, since aluminum alloy is a material with high thermal conductivity, heat dissipation is excellent, and if the plate thickness is selected, flexibility is also excellent. Moreover, when manufacturing as a semiconductor substrate, processing at a high temperature may be performed, in which case heat resistance is required.
For example, a resin material having a relatively high heat resistance such as polyimide is excellent in insulation, so that it may be used as a support for a semiconductor, but cannot withstand an excessively high temperature. In this respect, the aluminum alloy substrate is excellent because it can withstand a certain high temperature.
As examples of semiconductors that require insulating properties and heat resistance, thin film solar cells, light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs), and the like are known.

例えば耐熱性が必要な、薄膜系太陽電池に関しては、以下の種類のものが知られている。太陽電池は、(1)単結晶Si太陽電池、(2)多結晶Si太陽電池、(3)薄膜系太陽電池の3種に大別される。Siウエハーを基板とする単結晶Si太陽電池および多結晶Si太陽電池に対し、薄膜系太陽電池は、ガラス基板、金属基板、樹脂基板といった多様な基板を用い、これらの基板上に薄膜の光吸収層を形成したものである。
前記光吸収層としては、アモルファスSiやナノ結晶SiのSi系薄膜、CdS/CdTe、CIS(Cu−In−Se)、CIGS(Cu−In−Ga−Se)等の化合物系薄膜が用いられる。また、可撓性を有する基板を用いることにより、基板をロールに巻き取りながら絶縁層や薄膜を形成するロール・ツー・ロール方式でフレキシブルな太陽電池セルを連続生産することが可能である。
薄膜系太陽電池用基板としては従来ガラス基板が主に使用されている。これは絶縁性、耐熱性が優れるが、ガラス基板は割れやすく取り扱いに十分な注意が必要であると共に、フレキシブル性に欠ける欠点があった。最近では住宅等の建造物用の電力供給源として太陽電池が注目を集めており、十分な供給電力を確保する上で太陽電池の大型化・大面積化・軽量化が望まれている。そのため、割れにくくフレキシブルであり、軽量化を図ることのできる基板材料として、樹脂基板やアルミニウム合金基板、Feなどの基板にアルミニウムをクラッドした基板などが提案されている。
そして、そのアルミニウム合金基板上に陽極酸化皮膜などの絶縁層を設け、その上に薄膜系太陽電池層を設ける方法が知られている。
光吸収層として上記化合物系薄膜を形成するには、基板上に化合物を配置し、化合物の種類に応じて350〜650℃で焼結する。例えば、連続生産においてCIGS層を形成するには、350〜600℃、4〜20m/分のライン速度で焼結することが好ましく、この温度に耐える基板材料が望ましい。
また、ハンダ付け等による配線などをおこなう際には、ハンダ付けにより一時的に高温がかかる場合あり、この際に問題が無いことが必要である。
For example, the following types of thin film solar cells requiring heat resistance are known. Solar cells are roughly classified into three types: (1) single-crystal Si solar cells, (2) polycrystalline Si solar cells, and (3) thin-film solar cells. In contrast to single-crystal Si solar cells and polycrystalline Si solar cells that use Si wafers as substrates, thin-film solar cells use a variety of substrates such as glass substrates, metal substrates, and resin substrates, and light absorption of thin films on these substrates A layer is formed.
As the light absorbing layer, a Si-based thin film of amorphous Si or nanocrystalline Si, a compound-based thin film such as CdS / CdTe, CIS (Cu-In-Se), CIGS (Cu-In-Ga-Se), or the like is used. Further, by using a flexible substrate, it is possible to continuously produce flexible solar cells by a roll-to-roll method in which an insulating layer or a thin film is formed while winding the substrate on a roll.
Conventionally, glass substrates have been mainly used as thin film solar cell substrates. This is excellent in insulation and heat resistance, but the glass substrate is fragile and requires sufficient care for handling, and has a drawback of lacking flexibility. Recently, solar cells have attracted attention as a power supply source for buildings such as houses, and in order to secure sufficient power supply, it is desired to increase the size, area, and weight of solar cells. Therefore, as a substrate material that is hard to break and flexible and can be reduced in weight, a resin substrate, an aluminum alloy substrate, a substrate such as Fe that is clad with aluminum, and the like have been proposed.
And the method of providing an insulating layer, such as an anodic oxide film, on the aluminum alloy substrate and providing a thin-film solar cell layer thereon is known.
In order to form the compound-based thin film as the light absorption layer, a compound is placed on a substrate and sintered at 350 to 650 ° C. depending on the type of the compound. For example, in order to form a CIGS layer in continuous production, it is preferable to sinter at a line speed of 350 to 600 ° C. and 4 to 20 m / min, and a substrate material that can withstand this temperature is desirable.
Further, when performing wiring by soldering or the like, a high temperature may be temporarily applied by soldering, and it is necessary that there be no problem at this time.

特許文献1は、基板側からではなく、配線用の線材からはんだ付けの際に太陽電池用半導体基板にクラックが生じ難く、しかも導電性に優れた太陽電池用電極線材を提案している。   Patent Document 1 proposes a solar cell electrode wire that is less prone to cracking in the solar cell semiconductor substrate when soldering from a wire for wiring rather than from the substrate side, and that is excellent in conductivity.

他の例としてLEDに用いられる基板には、絶縁性と光の反射性が求められる事に加えて、発光時に必要な放熱性、製造工程中の加熱に耐えられる耐熱性が求められる。
例えば、図7は特許文献2,3に記載される蛍光体混色型の白色系LED発光素子の一構成例を示した模式図であり、本発明の発光素子においても構成の一部として用いられてもよいものである。図7において100は白色系LED発光素子であり、外部接続用の電極120,130を有する基板140に、青色LED110がフェースダウンボンディングされており、該青色LED110をYAG系の蛍光粒子150を混入した透明樹脂160でモールドしている。YAG系の蛍光粒子150によって励起された光と、青色LED110の残光により、白色系LED発光素子100から白色系光が発光面側の矢印方向に発光される。
LEDのエネルギー変換効率はまだ低く、可視光になるエネルギー以外の70〜80%は直接LED素子部での発熱になると言われており、LEDが取り付けられる基板には放熱性が要求される。
また、配線などの実装をおこなう際には、ハンダ付け等により一時的に高温がかかる場合あり、前記と同様の問題が起こる場合がある。
また優れた発光特性を得るためには、光反射基板としての機能が必要である。発光出力を向上させる目的で、例えば、特許文献4等に開示されているように、アルミ基板を光反射基板として用いることで、発光ロスを抑え、発光出力を向上させる方法が知られている。しかしながら、可視光の全領域にわたる反射率の向上のためには、反射基板自体の白色化が望まれているが、白色化兼絶縁性付与のために白色樹脂を用いる場合は、発熱により、白色樹脂が劣化してしまう問題があった。
As another example, a substrate used for an LED is required to have insulating properties and light reflectivity, as well as heat dissipation necessary for light emission and heat resistance that can withstand heating during the manufacturing process.
For example, FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a phosphor-mixed white LED light-emitting element described in Patent Documents 2 and 3, and is also used as part of the structure in the light-emitting element of the present invention. It may be. In FIG. 7, reference numeral 100 denotes a white LED light emitting element. A blue LED 110 is face-down bonded to a substrate 140 having external connection electrodes 120 and 130, and YAG fluorescent particles 150 are mixed into the blue LED 110. Molded with a transparent resin 160. White light is emitted from the white LED light emitting element 100 in the direction of the arrow on the light emitting surface side by the light excited by the YAG fluorescent particles 150 and the afterglow of the blue LED 110.
The energy conversion efficiency of the LED is still low, and it is said that 70 to 80% other than the energy that becomes visible light directly generates heat in the LED element portion, and the substrate to which the LED is attached is required to have heat dissipation.
Further, when mounting wiring or the like, a high temperature may be temporarily applied due to soldering or the like, and the same problem as described above may occur.
Further, in order to obtain excellent light emission characteristics, a function as a light reflecting substrate is required. For the purpose of improving the light emission output, for example, as disclosed in Patent Document 4 and the like, a method is known in which an aluminum substrate is used as a light reflecting substrate to suppress light emission loss and improve the light emission output. However, in order to improve the reflectance over the entire visible light region, whitening of the reflective substrate itself is desired. However, when white resin is used for whitening and imparting insulation, heat generation causes whiteness. There was a problem that the resin deteriorated.

これらに共通するのは半導体用の基板としての絶縁性、及び使用中あるいは製造工程の途中での耐熱性である。
これに対し、その陽極酸化皮膜が絶縁層として機能する事が知られているアルミニウム基板を用いると、高温時の強度が不足し、形状維持が困難になる不具合があった。
それに対し高温強度の高いアルミニウム合金としては、FeやMnを添加した合金が知られており、その改善策として特許文献5には、Si:0.25〜0.35質量%、Fe:0.05〜0.3質量%、Cu:0.3〜0.5質量%、Mn:1.2〜1.8質量%、Sc:0.05〜0.4質量%、Zr:0.05〜0.2質量%を含有し、残部がAlおよび不純物からなり、さらにV:0.05〜0.2質量%するアルミニウム合金や、このうちSc濃度が0.07〜0.15質量%、Zr濃度が0.07〜0.1質量%、V濃度が0.07〜0.1質量%であるアルミニウム合金が提案されている。
What is common to these is insulation as a substrate for semiconductors and heat resistance during use or during the manufacturing process.
On the other hand, when an aluminum substrate whose anodized film is known to function as an insulating layer is used, there is a problem that the strength at high temperature is insufficient and it is difficult to maintain the shape.
On the other hand, as an aluminum alloy having high high-temperature strength, an alloy to which Fe or Mn is added is known. As an improvement measure, Patent Document 5 describes Si: 0.25 to 0.35 mass%, Fe: 0.00. 05-0.3 mass%, Cu: 0.3-0.5 mass%, Mn: 1.2-1.8 mass%, Sc: 0.05-0.4 mass%, Zr: 0.05- An aluminum alloy containing 0.2% by mass, the balance being Al and impurities, and V: 0.05 to 0.2% by mass, of which Sc concentration is 0.07 to 0.15% by mass, Zr An aluminum alloy having a concentration of 0.07 to 0.1% by mass and a V concentration of 0.07 to 0.1% by mass has been proposed.

特許文献6にはアルミニウム合金を用いた太陽電池用フレキシブル基板上に設けた陽極酸化皮膜層の機械的強度を上げる方法として、陽極酸化皮膜のマイクロポア形状を特定したものが提案されている。その内容はアルミニウム基材表面にポアを有する陽極酸化皮膜が形成されたアルミニウム合金製絶縁材料であって、上記陽極酸化皮膜の厚さが0.5μm以上であると共に、前記陽極酸化皮膜中に上記ポアの軸心と略直角方向に延設された複数の空孔を有するものである。   Patent Document 6 proposes a method for specifying the micropore shape of an anodized film as a method for increasing the mechanical strength of an anodized film layer provided on a flexible substrate for solar cells using an aluminum alloy. The content is an insulating material made of an aluminum alloy in which an anodized film having pores is formed on the surface of an aluminum substrate, and the thickness of the anodized film is 0.5 μm or more, and It has a plurality of holes extending in a direction substantially perpendicular to the axis of the pore.

また、特許文献6の段落15では、陽極酸化処理浴としてはシュウ酸浴または硫酸浴等が適用できるが、合金と処理条件によって陽極酸化皮膜の内部構造が異なり、その結果として、種々の耐電圧が得られることが記載されている。さらに陽極酸化処理後にポアおよび・または空孔にSi酸化物を充填した構造にすることによって、より高い耐電圧を実現可能であることが記載されている。   In paragraph 15 of Patent Document 6, an oxalic acid bath or a sulfuric acid bath can be applied as the anodizing bath, but the internal structure of the anodized film differs depending on the alloy and processing conditions, and as a result, various withstand voltages are obtained. Is obtained. Further, it is described that a higher withstand voltage can be realized by forming a structure in which pores and / or vacancies are filled with Si oxide after anodizing.

また、特許文献7にはフレキシブル太陽電池の製造に適した被膜付き金属材料に関し、1種のアルカリ金属または複数種のアルカリ金属の混合物を添加された絶縁層を含む被膜を有し、温度範囲0〜600℃での熱膨張係数が12×10−6−1で、絶縁層は少なくとも1種の酸化物層を含み、該酸化物層はAl、TiO、HfO、Ta、Nb、これら酸化物の混合物のうちのいずれか1種の誘電性酸化物、望ましくはAlおよび/またはTiO、から実質的に成ることを特徴とする被膜付き鋼製品が記載されている。また、その金属酸化物被膜付き鋼製品を多段ロールプロセス(roll-to-roll process)により製造する方法が記載されている。
また、特許文献8には、基体と表面絶縁層からなる電子材料用基板で、表面絶縁層が1種以上の金属酸化物とそれ以外の非導電性物質からなる絶縁性に優れた電子材料用基板が記載されている。また、金属酸化物として、アルミ基板の表面に設けた陽極酸化皮膜金属酸化物を使うことが記載されている。
また、特許文献9には、アルミニウム合金板を含む金属板表面に厚さ0.5μm以上、中心線平均粗さRa=0.5−200μmの絶縁層を設けることが記載されている。またアルミニウム基板に陽極酸化皮膜を設けて絶縁層に使用することが記載されている。
また特許文献10には、凹凸面を設けた陽極酸化皮膜を持つアルミニウム基板を用いるアモルファス太陽電池基板について記載されている。
また特許文献11には、微細孔を持つ陽極酸化皮膜を持つ太陽電池用基板について記載されている。
Patent Document 7 relates to a metal material with a film suitable for the production of a flexible solar cell, and has a film including an insulating layer to which one kind of alkali metal or a mixture of plural kinds of alkali metals is added, and has a temperature range of 0. The thermal expansion coefficient at ˜600 ° C. is 12 × 10 −6 K −1 , the insulating layer includes at least one oxide layer, and the oxide layer includes Al 2 O 3 , TiO 2 , HfO 2 , Ta 2. With a coating characterized in that it consists essentially of O 5 , Nb 2 O 5 , a dielectric oxide of any one of these oxide mixtures, preferably Al 2 O 3 and / or TiO 2 Steel products are listed. Also described is a method for producing the steel product with the metal oxide coating by a roll-to-roll process.
Further, Patent Document 8 discloses a substrate for electronic materials composed of a base and a surface insulating layer, and the surface insulating layer is for an electronic material excellent in insulating properties composed of one or more metal oxides and other non-conductive substances. A substrate is described. Further, it is described that an anodic oxide film metal oxide provided on the surface of an aluminum substrate is used as the metal oxide.
Patent Document 9 describes that an insulating layer having a thickness of 0.5 μm or more and a center line average roughness Ra = 0.5-200 μm is provided on the surface of a metal plate including an aluminum alloy plate. Further, it is described that an anodized film is provided on an aluminum substrate and used for an insulating layer.
Patent Document 10 describes an amorphous solar cell substrate using an aluminum substrate having an anodized film provided with an uneven surface.
Patent Document 11 describes a solar cell substrate having an anodized film having fine holes.

WO2005/114751特開WO2005 / 114751 JP 特許第2998696号明細書Japanese Patent No. 2998696 特開平11−87784号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-87784 2006−100753号特開Japanese Patent Laid-Open No. 2006-100773 2008−81794号公報No. 2008-81794 特開2000−349320号公報JP 2000-349320 A 特表2007−502536号公報Special table 2007-502536 gazette 特開平11−229187号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-229187 特開2000−49372号公報JP 2000-49372 A 特開平11−97724号公報JP-A-11-97724 特開2000−286432号公報JP 2000-286432 A

半導体用支持体の中でも薄膜系太陽電池に代表されるような、製造工程の中で高温処理を必要とするデバイスの基板では、従来、ガラス基板が多く用いられてきた。ただしガラス基板は、可撓性を持たないため、曲面状に配置することが困難であり、前記特許文献7,8,9,10,11のような金属基板を設ける方法が提案されてきた。しかし、特許文献8,9,10,11が記載するような、表面に絶縁性の陽極酸化被膜を設けたアルミニウムを使用したものでは、高温下での強度が不足して形状保持が困難となるため、高温で光吸収層を設けることが必要な薄膜系太陽電池にする場合、高温下でのハンドリングが困難で安定的に製造することが困難であった。
また、特許文献7が示すような鋼製品に絶縁層を設ける方法も提案されたが、その絶縁性能は不十分で、太陽電池を基板上で直列接合して発電電圧をかせぐことが出来なかった。
一方、特許文献5が示すような高強度のアルミニウム合金も提案されたが、500℃以上の高温で光吸収層を設けることが困難で、特に、平面性が維持できないという不具合が発生した。更に、アルミニウム金属中に添加したFeやMnは、アルミニウムと金属間化合物を生成しやすく、その結果、これら金属間化合物がアルミニウム金属表面に形成される陽極酸化皮膜の欠陥となって耐絶縁性を低下させるという致命的な問題点があり好ましくなかった。
Conventionally, a glass substrate has been often used for a substrate of a device that requires high-temperature processing in a manufacturing process, such as a thin film solar cell, among semiconductor supports. However, since the glass substrate does not have flexibility, it is difficult to arrange the glass substrate in a curved shape, and a method of providing a metal substrate as in Patent Documents 7, 8, 9, 10, and 11 has been proposed. However, as described in Patent Documents 8, 9, 10, and 11, using aluminum with an insulating anodic oxide coating on the surface is insufficient in strength at high temperatures, making shape retention difficult. For this reason, when a thin-film solar cell that needs to be provided with a light absorption layer at a high temperature is used, handling at a high temperature is difficult and it is difficult to manufacture stably.
Moreover, although the method of providing an insulating layer in steel products as shown in Patent Document 7 was also proposed, its insulation performance was insufficient, and it was not possible to increase the generated voltage by joining solar cells in series on the substrate. .
On the other hand, a high-strength aluminum alloy as shown in Patent Document 5 has also been proposed, but it is difficult to provide a light absorption layer at a high temperature of 500 ° C. or higher, and in particular, there is a problem that flatness cannot be maintained. Furthermore, Fe or Mn added to aluminum metal tends to form an intermetallic compound with aluminum, and as a result, these intermetallic compounds become defects in the anodized film formed on the surface of the aluminum metal and have insulation resistance. There was a fatal problem of lowering, which was not preferable.

これに対し本発明者らは、絶縁性と高温強度が必要な半導体用基板材料として好適な、高温強度に優れ、特に高温下で、平面性を良好に保ち、ハンドリングに耐える材料として、溶融メッキ法等で全面にアルミを設けた複合材に、陽極酸化処理を行った金属複合基板を提供することを提案した。
しかし、この方法は、溶融メッキ法で全面に設けたアルミ材料は組成を厳密に制御することが難しいという問題があった。
On the other hand, the inventors of the present invention are suitable as a semiconductor substrate material that requires insulation and high-temperature strength, excellent in high-temperature strength, particularly as a material that maintains good flatness and resists handling at high temperatures. We proposed to provide a metal composite substrate that was anodized on a composite material with aluminum on the entire surface.
However, this method has a problem that it is difficult to strictly control the composition of the aluminum material provided on the entire surface by the hot dipping method.

本発明者らは、薄膜系太陽電池基板などの半導体材料として好適な、高温強度に優れ、特に高温下で、平面性を良好に保ち、ハンドリングに耐える材料として、溶融メッキ法等で芯材の全面にアルミ被覆層を設けた被覆芯材の表面に、アルミニウム板、あるいはアルミニウム合金板を張り付けることにより、表面層のアルミニウム板組成の厳密な管理が可能で、組成を管理できるアルミニウム板に陽極酸化処理を行い、絶縁性と高温強度が優れた基板を提供できることを知見した。これにより、通常のクラッド材では端面からの選択的溶解が起こりやすい不具合を全面のアルミ被覆層で防止し、かつ溶融メッキ等で表面層のアルミニウム層を形成した場合に生じるアルミニウム組成の厳密な管理ができないという問題を解決する。絶縁性能と耐高温強度、高温ハンドリング性、高温熱処理後の平面性に優れる半導体用絶縁基板が得られることを知見し本発明を完成した。これにより、太陽電池、LEDなどの半導体用基板に適した、高温強度と、絶縁性の優れた基板を提供する。
本発明は、高温強度および耐電圧特性に優れた陽極酸化皮膜を表面層に有する金属複合基板、およびその製造方法の提供を目的とする。
The inventors of the present invention are suitable as a semiconductor material such as a thin film solar cell substrate, excellent in high-temperature strength, particularly as a material that maintains good flatness at high temperatures and withstands handling. By sticking an aluminum plate or an aluminum alloy plate to the surface of the coated core material provided with an aluminum coating layer on the entire surface, the aluminum plate composition of the surface layer can be strictly controlled, and the anode can be controlled on the aluminum plate that can control the composition. It was found that a substrate having excellent insulation and high-temperature strength can be provided by oxidation treatment. As a result, in ordinary clad materials, defects that tend to cause selective dissolution from the end face are prevented by the entire aluminum coating layer, and strict control of the aluminum composition that occurs when the surface aluminum layer is formed by hot dipping etc. Solve the problem of not being able to. The present invention was completed by discovering that an insulating substrate for a semiconductor excellent in insulation performance, high temperature strength resistance, high temperature handling properties, and flatness after high temperature heat treatment can be obtained. Thereby, the board | substrate excellent in high temperature intensity | strength and insulation suitable for semiconductor substrates, such as a solar cell and LED, is provided.
An object of the present invention is to provide a metal composite substrate having an anodized film excellent in high-temperature strength and withstand voltage characteristics as a surface layer, and a method for producing the same.

本発明は、以下の構成を有する。
(1)300℃以上での耐熱強度がアルミニウムより高い金属よりなる芯材の全表面にアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる被覆層を有し、該被覆層の少なくとも一つの表面にアルミニウム板またはアルミニウム合金板を有する金属複合基板であって、前記金属複合基板のアルミニウム板またはアルミニウム合金板の少なくとも一つの表面に陽極酸化皮膜を有する金属複合基板。
(2)前記芯材が鋼であり、前記陽極酸化皮膜が、前記金属複合基板の全表面に設けられ、前記陽極酸化皮膜が、厚さ1〜200μmの多孔質陽極酸化皮膜であるのが好ましい。
The present invention has the following configuration.
(1) A coating layer made of aluminum or an aluminum alloy is provided on the entire surface of a core material made of a metal having a heat resistance strength higher than aluminum at 300 ° C. or higher, and an aluminum plate or an aluminum alloy plate is formed on at least one surface of the coating layer A metal composite substrate having an anodized film on at least one surface of an aluminum plate or an aluminum alloy plate of the metal composite substrate.
(2) Preferably, the core material is steel, the anodized film is provided on the entire surface of the metal composite substrate, and the anodized film is a porous anodized film having a thickness of 1 to 200 μm. .

(3)前記のいずれかに記載の金属複合基板の陽極酸化皮膜が光反射面を有する絶縁性光反射基板であって、該光反射面の320nm超〜700nm波長光の全反射率が50%以上であって、且つ、300nm〜320nm波長光の全反射率が60%以上であることを特徴とする、絶縁性光反射基板。
(4)前記光反射面が、平均波長0.01〜100μmの凹凸を有するのが好ましい。
(5)前記光反射基板の光反射面の上層に青色発光素子を有し、その周りおよび・または上部に蛍光発光体を備える白色系発光ダイオード装置。
(6)前記の金属複合基板に、光吸収層および電極層が形成された薄膜系太陽電池。
(7)前記金属複合基板上に、裏面電極層を介して光吸収層が形成され、該光吸収層が、CdS/CdTe、CIS、およびCIGSのからなるうちのいずれかの化合物を含む薄膜系太陽電池が好ましい。
(8)300℃以上での耐熱強度がアルミニウムより高い金属よりなる芯材を、その全表面をアルミニウムまたはアルミニウム合金で被覆し、得られるアルミニウムまたはアルミニウム合金層の少なくとも一つの表面に、アルミニウム板あるいはアルミニウム合金板を貼り合わせ、得られるアルミニウム板あるいはアルミニウム合金板の少なくとも一つの表面に陽極酸化処理、水洗処理、乾燥処理を行う金属複合基板の製造方法。
(3) The insulating composite light reflecting substrate in which the anodized film of the metal composite substrate according to any one of the above has a light reflecting surface, and the total reflectance of light having a wavelength of more than 320 nm to 700 nm is 50%. An insulating light reflecting substrate, which has the above, and has a total reflectance of light having a wavelength of 300 nm to 320 nm of 60% or more.
(4) It is preferable that the said light reflection surface has an unevenness | corrugation with an average wavelength of 0.01-100 micrometers.
(5) A white light emitting diode device having a blue light emitting element on an upper layer of a light reflecting surface of the light reflecting substrate, and a fluorescent light emitting body around and / or above the light emitting element.
(6) A thin-film solar cell in which a light absorption layer and an electrode layer are formed on the metal composite substrate.
(7) A thin film system in which a light absorption layer is formed on the metal composite substrate through a back electrode layer, and the light absorption layer includes any one compound of CdS / CdTe, CIS, and CIGS Solar cells are preferred.
(8) A core material made of a metal having a higher heat resistance at 300 ° C. or higher than aluminum is coated on the entire surface with aluminum or an aluminum alloy, and at least one surface of the resulting aluminum or aluminum alloy layer is coated with an aluminum plate or A method for producing a metal composite substrate, in which an aluminum alloy plate is bonded, and at least one surface of the obtained aluminum plate or aluminum alloy plate is subjected to anodizing treatment, water washing treatment, and drying treatment.

本発明の、金属複合基板は、高温熱処理時の平面性が優れ、かつ表面に皮膜欠陥が無い陽極酸化皮膜を持つ。高温下での蒸着処理等の各種処理に耐えるので、太陽電池基板用、LED保持基板用などの絶縁性基板として、バッチ式、あるいはロール・ツー・ロール方式で各種半導体装置を効率良く生産することができる。
また、本発明の金属複合基板は、芯材の全表面がアルミニウムまたはアルミニウム合金で被覆されその上層にアルミニウムまたはアルミニウム合金板が張り付けられているので、組成が管理されたアルミニウム板の少なくとも1つの表面を陽極酸化処理して陽極酸化皮膜とすることができ優れた絶縁性が得られ耐電圧特性が高い。また、その全表面に陽極酸化皮膜を設ければ、陽極酸化皮膜を一部の表面に有する基板と比べて、端面まで絶縁性で高温強度、機械的強度も高い端面を形成できることから、基板としての絶縁性もより優れ、耐傷性が高く、酸性溶液中での陽極酸化処理時に、端部からの溶解を発生させずに表面処理性が優れている。
The metal composite substrate of the present invention has an anodic oxide film that is excellent in flatness during high-temperature heat treatment and has no film defects on the surface. Because it withstands various processes such as vapor deposition at high temperatures, it can efficiently produce various semiconductor devices in batch or roll-to-roll systems as insulating substrates for solar cell substrates and LED holding substrates. Can do.
In the metal composite substrate of the present invention, the entire surface of the core material is coated with aluminum or an aluminum alloy, and an aluminum or aluminum alloy plate is attached to the upper layer, so that at least one surface of the aluminum plate whose composition is controlled Can be made into an anodized film by anodizing treatment, and an excellent insulating property can be obtained and a withstand voltage characteristic is high. In addition, if an anodic oxide film is provided on the entire surface, it is possible to form an end surface that is insulative, high-temperature strength, and high in mechanical strength as compared with a substrate having an anodic oxide film on a part of the surface. Insulation properties are also excellent, scratch resistance is high, and surface treatment properties are excellent without causing dissolution from the edges during anodizing treatment in an acidic solution.

図1は、本発明の金属複合基板の1例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a metal composite substrate of the present invention. 図2は、本発明の別の態様の金属複合基板を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a metal composite substrate according to another aspect of the present invention. 図3は、本発明の絶縁性光反射基板の1例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the insulating light reflecting substrate of the present invention. 図4は、本発明の別の態様の絶縁性光反射基板を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an insulating light reflecting substrate according to another aspect of the present invention. 図5は、本発明の基板の作製における陽極酸化処理に用いられる陽極酸化処理装置の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of an anodizing apparatus used for anodizing in the production of the substrate of the present invention. 図6は、本発明の金属複合基板を用いた薄膜系太陽電池の一般的な構成の1例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a general configuration of a thin-film solar cell using the metal composite substrate of the present invention. 蛍光体混色型の白色系発光ダイオードユニットの1構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows one structural example of the fluorescent substance color mixture type white light emitting diode unit.

<金属複合基板>
本発明の金属複合基板の好適例を図1および図2に断面図で示す。以下の説明でアルミニウム、アルミニウム合金、アルミとそれぞれいう場合は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を意味する場合がある。
図1に示す金属複合基板10は、芯材1の全面を、アルミニウム合金で被覆しアルミニウム合金被覆層3とし、その少なくとも1つの表面にアルミニウム合金板5を貼り合わせ、張り合わせたアルミニウム合金板層の少なくとも1つの表面に陽極酸化皮膜7を有する。
図2は、本発明の別の態様の金属複合基板20で、図1と同様にアルミニウム合金板5を貼り合わせ、張り合わせたアルミニウム合金板層を含むすべてのアルミニウム合金表面に陽極酸化皮膜7を有する実施態様を示す。
<Metal composite substrate>
Preferred examples of the metal composite substrate of the present invention are shown in cross-sectional views in FIGS. In the following description, each of aluminum, aluminum alloy, and aluminum may mean aluminum or an aluminum alloy.
A metal composite substrate 10 shown in FIG. 1 is an aluminum alloy plate layer in which the entire surface of a core material 1 is coated with an aluminum alloy to form an aluminum alloy coating layer 3, and an aluminum alloy plate 5 is bonded to at least one surface thereof. An anodized film 7 is provided on at least one surface.
FIG. 2 shows a metal composite substrate 20 according to another embodiment of the present invention, in which an aluminum alloy plate 5 is bonded in the same manner as in FIG. 1, and an anodized film 7 is provided on all aluminum alloy surfaces including the laminated aluminum alloy plate layer. An embodiment is shown.

[1.芯材]
本発明で用いる芯材はアルミニウム合金より300℃以上での耐熱強度が高い金属材料が使用される。耐熱強度は具体的には300℃以上での引っ張り強度を指標とすることができる。例えば、鋼、チタン、ニッケルなどを選べるが、実用的かつ高価でないこと、フレキシブルであることが望ましいので、鋼が望ましく、軟鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼が使用される。耐熱性の面からは、鋼の中でも耐熱鋼、ステンレス鋼がより望ましい。
軟鋼は、低炭素鋼で、SS400等が使用出来る。
耐熱鋼は、数%のクロムやニッケル、コバルト、タングステン等を含むもので、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系に分類される。板材に使用される鋼としてはオーステナイト系、フェライト系の耐熱鋼が望ましく、オーステナイト系の耐熱鋼ではSUH309,SUH310,SUH330,SUH660、SUH661等が好ましい。フェライト系の耐熱鋼では、SUH21,SUH409,SUH446等が好ましい。
[1. Core material]
The core material used in the present invention is a metal material having higher heat resistance at 300 ° C. or higher than that of an aluminum alloy. Specifically, the tensile strength at 300 ° C. or higher can be used as an index for the heat resistance strength. For example, steel, titanium, nickel or the like can be selected, but steel is desirable because it is practical and inexpensive, and it is desirable to be flexible, and soft steel, heat-resistant steel, and stainless steel are used. From the viewpoint of heat resistance, heat resistant steel and stainless steel are more preferable among the steels.
Mild steel is low carbon steel, SS400 etc. can be used.
The heat-resisting steel contains several percent of chromium, nickel, cobalt, tungsten, etc., and is classified into austenitic, ferritic, and martensitic. As the steel used for the plate material, austenitic and ferritic heat resistant steels are desirable, and for austenitic heat resistant steels, SUH309, SUH310, SUH330, SUH660, SUH661 and the like are preferable. For ferritic heat-resistant steel, SUH21, SUH409, SUH446, etc. are preferable.

ステンレス鋼は、11%以上のクロム、あるいは11%以上のクロムを含みNiをも含む鋼である。ステンレス鋼の材質は、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系に分類される。オーステナイト系ステンレスとしてはSUS304、SUS316、SUS310、SUS309、SUS317,SUS321,SUS347等が使用できる。フェライト系ステンレスとしてはSUS430、SUS405,SUS410,SUS436、SUS444等が使用できる。マルテンサイト系ステンレスとしては、SUS403,SUS440、SUS420、SUS410等が使用できる。この内、フレキシブルな板として使用する場合は、オーステナイト系あるいはフェライト系が好ましい。特に耐熱強度を高くしたい場合はオーステナイト系を使用することが好ましい。SUS304、316が一般的だが、特に一層高い耐熱性を求める場合はSUS310、SUS309を使用することが好ましい。板の厚さは可撓性に影響するので、過度の剛性不足を伴わない範囲で薄くすることが好ましい。フレキシビリティの観点からは厚さ0.5mm以下、好ましくは0.3mm以下、さらに好ましくは0.1mm以下が好ましい。板厚を薄くすることは、原材料コストの面からも好ましい。ただし、ハンドリング時の最低限の剛性を確保する上では下限は0.03mm以上であることが好ましい。   Stainless steel is 11% or more chromium, or steel containing 11% or more chromium and also containing Ni. Stainless steel materials are classified into austenitic, ferritic and martensitic. As austenitic stainless steel, SUS304, SUS316, SUS310, SUS309, SUS317, SUS321, SUS347 and the like can be used. As the ferritic stainless steel, SUS430, SUS405, SUS410, SUS436, SUS444, or the like can be used. As martensitic stainless steel, SUS403, SUS440, SUS420, SUS410, or the like can be used. Among these, when using as a flexible board, an austenite type or a ferrite type is preferable. In particular, when it is desired to increase the heat resistance strength, it is preferable to use an austenite system. SUS304 and 316 are common, but SUS310 and SUS309 are preferably used when particularly higher heat resistance is required. Since the thickness of the plate affects the flexibility, it is preferable to reduce the thickness within a range that does not cause an excessive lack of rigidity. From the viewpoint of flexibility, the thickness is 0.5 mm or less, preferably 0.3 mm or less, more preferably 0.1 mm or less. It is preferable to reduce the plate thickness from the viewpoint of raw material costs. However, in order to ensure the minimum rigidity during handling, the lower limit is preferably 0.03 mm or more.

[2.アルミニウムまたはアルミニウム合金]
本発明の芯材被覆層およびアルミニウム合金板層に用いるアルミニウムまたはアルミニウム合金は、不要な金属間化合物を含まないことが望ましい。具体的には不純物の少ない、99質量%以上の純度のアルミであることが望ましい。例えば、99.99質量%Al、99.96質量%Al、99.9質量%Al、99.85質量%Al、99.7質量%AL、99.5質量%Al等が望ましい。あるいは、金属間化合物を作りにくい元素を添加することも出来る。例えば99.9質量%のAlにマグネシウムを2.0〜7.0質量%添加したアルミニウム合金にすることも出来る。マグネシウム以外では、Cu、Siなど、固溶限界の高い添加元素を選ぶことが出来る。絶縁性のある半導体基板に適用する場合は、Alの純度を高め、析出物に起因する金属間化合物を避け、絶縁層の健全性を増すことが出来る。これはアルミニウム合金の陽極酸化を行った場合、金属間化合物が起点となって、絶縁不良を起こす可能性が増えるからである。平版印刷版用支持体に適用する場合は、表面層のアルミに、電気化学的粗面化性を制御可能な元素を添加することが出来る。例えば、CuやSiはその代表例である。
[2. Aluminum or aluminum alloy]
The aluminum or aluminum alloy used for the core material coating layer and the aluminum alloy plate layer of the present invention preferably contains no unnecessary intermetallic compound. Specifically, aluminum having a purity of 99% by mass or more with less impurities is desirable. For example, 99.99 mass% Al, 99.96 mass% Al, 99.9 mass% Al, 99.85 mass% Al, 99.7 mass% AL, 99.5 mass% Al, etc. are desirable. Alternatively, an element that is difficult to form an intermetallic compound can be added. For example, an aluminum alloy in which 2.0 to 7.0% by mass of magnesium is added to 99.9% by mass of Al can be used. Other than magnesium, an additive element having a high solid solution limit such as Cu and Si can be selected. When applied to an insulating semiconductor substrate, the purity of Al can be increased, an intermetallic compound caused by precipitates can be avoided, and the soundness of the insulating layer can be increased. This is because when anodization of an aluminum alloy is performed, the possibility of an insulation failure increases due to an intermetallic compound as a starting point. When applied to a lithographic printing plate support, an element capable of controlling electrochemical surface roughening can be added to aluminum in the surface layer. For example, Cu and Si are typical examples.

[3.芯材被覆層]
芯材に高温強度の高い材料を用い、その被覆層としてアルミニウムまたはアルミニウム合金層を被覆する。被覆方法は、蒸着、溶融メッキまたは電気メッキ法等がある。本発明では、端面の保護がしやすい電気メッキ、溶融メッキ法が好ましい方法である。
被覆層の厚さは好ましくは最低10μm以上である。好ましくは20μm以上、更に望ましくは30μm以上が良い。厚さの上限は、溶融メッキで形成される場合は工程上の制約を受けるが、100μm以下が好ましく、50μm以下がさらに好ましい。
溶融メッキ法については特開平8−144037号公報に記載の方法を使用できる。
[3. Core material coating layer]
A material having a high temperature strength is used for the core material, and an aluminum or aluminum alloy layer is coated as the coating layer. Examples of the coating method include vapor deposition, hot dipping, or electroplating. In the present invention, electroplating and hot dipping methods that can easily protect the end faces are preferred methods.
The thickness of the coating layer is preferably at least 10 μm. The thickness is preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more. The upper limit of the thickness is restricted by the process when formed by hot dipping, but is preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less.
Regarding the hot dipping method, the method described in JP-A-8-144037 can be used.

アルミ溶融メッキ法の複合材としては、日新製鋼社のアルスター鋼板、アルスターステンレス、新日本製鐵社のアルシートが知られていて、これらを用いることもできる。
被覆されるアルミ層は、組成中の微量成分の制御が難しく、これを表面層とすると陽極酸化処理される表面層のアルミニウム組成を所望の組成にすることは困難である。
As a composite material of the aluminum hot dipping method, Alster steel plate, Alster stainless steel of Nisshin Steel Co., Ltd., and Al Sheet of Nippon Steel Corp. are known, and these can also be used.
The aluminum layer to be coated is difficult to control a trace component in the composition, and if this is used as a surface layer, it is difficult to make the aluminum composition of the surface layer to be anodized a desired composition.

[4.アルミニウム合金板]
そこで、芯材にアルミ被覆を施した被覆芯材は、その少なくとも1つの表面にアルミニウム板を貼りつける。貼り付ける方法は、好ましくはクラッド圧延により貼り付ける。アルミニウム合金板の厚さは限定されないが、1μm〜5mmが好ましい。
これにより、溶融メッキで設けたアルミ層の組成制御が困難であるのに対し、予め組成制御を行ったアルミニウム合金板を表層に設けることが可能となる。
クラッド圧延方法としては、特開2001−18074号公報に記載の方法が例示できる。
クラッド圧延方法の1例は、アルミニウム合金板の圧延温度を300〜500℃の範囲に、アルミニウム合金被覆芯材の圧延温度を250〜450℃の範囲に調整すると共に、圧下率を適切な範囲に選択してアルミニウム合金被覆層を全面に有する芯材とアルミニウム合金板とを貼り合わせる。
[4. Aluminum alloy plate]
Therefore, the coated core material in which the core material is coated with aluminum has an aluminum plate attached to at least one surface thereof. The attaching method is preferably performed by clad rolling. Although the thickness of an aluminum alloy plate is not limited, 1 micrometer-5 mm are preferable.
Thereby, while it is difficult to control the composition of the aluminum layer provided by hot dipping, it is possible to provide an aluminum alloy plate whose composition has been controlled in advance on the surface layer.
Examples of the clad rolling method include the method described in JP-A No. 2001-18074.
One example of the clad rolling method is to adjust the rolling temperature of the aluminum alloy sheet to a range of 300 to 500 ° C., the rolling temperature of the aluminum alloy coated core material to a range of 250 to 450 ° C., and set the rolling reduction to an appropriate range. A core material having an aluminum alloy coating layer on the entire surface and an aluminum alloy plate are bonded together.

[5.複合金属体]
得られる複合金属体は、厚さ20〜5000μmであり、板幅は100〜2000mmである。
アルミニウム合金板層の表面粗度は用途に応じて選択される。太陽電池用基板の場合は鏡面仕上げされていることが好ましく、LED用基板の場合は必要な反射率に応じた表面粗度にすることが好ましい。その表面粗さRaが0.1nm〜2μmであることが好ましく、1nm〜0.5μmであることが特に好ましい。
複合金属体の強度は、500℃以上に熱処理をされている中での引っ張り強度が5MPa以上あることが必要で、望ましくは10MPa以上あることが好ましい。
また、500℃以上で熱処理されている中で、クリープを起こさないため、500℃、10分間保持された際、最大0.1%の塑性変形を起こす強度が0.2MPa以上あることが好ましく、望ましくは0.4MPa以上、更に望ましくは1MPa以上である。
この複合金属体は、必要な場合にはさらにアルミニウム表面の粗面化や陽極酸化処理を行い、表面硬度、画像記録層との密着に優れ、高温バーニング処理を行っても支持体の強度低下や平面性低下を起こさない平版印刷版用支持体としても有用である。
[5. Composite metal body]
The resulting composite metal body has a thickness of 20 to 5000 μm and a plate width of 100 to 2000 mm.
The surface roughness of the aluminum alloy plate layer is selected according to the application. In the case of a substrate for a solar cell, it is preferable to have a mirror finish, and in the case of an LED substrate, it is preferable to have a surface roughness corresponding to the required reflectance. The surface roughness Ra is preferably 0.1 nm to 2 μm, and particularly preferably 1 nm to 0.5 μm.
The composite metal body needs to have a tensile strength of 5 MPa or more, preferably 10 MPa or more, while being heat-treated at 500 ° C. or more.
Further, in order to prevent creep during heat treatment at 500 ° C. or higher, it is preferable that the strength causing plastic deformation of 0.1% at the maximum when held at 500 ° C. for 10 minutes is 0.2 MPa or higher. Desirably 0.4 MPa or more, more desirably 1 MPa or more.
If necessary, this composite metal body is further roughened and anodized on the surface of the aluminum, is excellent in surface hardness and adhesion to the image recording layer, and the strength of the support is reduced even after high-temperature burning treatment. It is also useful as a support for a lithographic printing plate that does not cause a decrease in flatness.

[6.表面処理方法(陽極酸化皮膜の形成)]
表層のアルミニウム合金板層は、必要に応じて、汚れ等を除去するための洗浄処理を、酸あるいは有機溶剤などを用いて行われることが好ましい。
その後、硫酸、リン酸、シュウ酸などの酸性溶液中で陽極酸化処理を行う。陽極酸化皮膜の厚みは5μm以上が望ましく、10μm以上が更に望ましい。ただし過度に分厚い陽極酸化皮膜は、皮膜生成に要するコスト、時間がかかるため好ましくない。現実的には最大50μm以下、望ましくは30μm以下が望ましい。
陽極酸化処理に用いる電解液は、望ましくは、硫酸またはシュウ酸水溶液を用いる。得られる陽極酸化皮膜の健全性はシュウ酸皮膜が優れる。一方、連続処理生産性は硫酸が優れる。
[6. Surface treatment method (formation of anodized film)]
The surface aluminum alloy plate layer is preferably subjected to a cleaning treatment for removing dirt or the like using an acid or an organic solvent, if necessary.
Thereafter, anodization is performed in an acidic solution such as sulfuric acid, phosphoric acid, or oxalic acid. The thickness of the anodized film is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. However, an excessively thick anodic oxide film is not preferable because it takes cost and time to generate the film. Actually, the maximum is 50 μm or less, preferably 30 μm or less.
The electrolyte used for the anodizing treatment is preferably sulfuric acid or an oxalic acid aqueous solution. An oxalic acid film is excellent in the soundness of the obtained anodic oxide film. On the other hand, sulfuric acid is excellent in continuous processing productivity.

好ましい陽極酸化処理条件を以下に示す。
陽極酸化処理に用いる電流は、交流、直流、交直重畳電流を用いることが可能であり、電流の与え方は、電解初期から一定でも漸増法を用いてもよいが、直流を用いる方法が特に好ましい。
陽極酸化処理は、複合材板の表裏、2側面同時におこなってもよいし、表裏同時に、次に2側面で行ってもよいし、または片面ずつ逐次おこなってもよい。
アルミニウム表面の電解液流速並びに流速の与え方、電解槽、電極、電解液の濃度制御方法は、公知の陽極酸化処理方法を用いることが可能である。
たとえば、特開2002-362055号公報、特開2003-001960号公報、特開平6−207299号公報、特開平6−235089号公報、特開平6−280091号公報、特開平7−278888号公報、特開平10−109480号公報、特開平11−106998号公報、特開2000−17499号公報、特開2001−11698号公報、特開2005−60781号公報、の記載が一例である。複合材板の対極としては、アルミニウムを陽極としたときの対極(陰極)としてアルミニウム、カーボン、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ステンレスなどを用いることが可能である。アルミニウムを陰極としたときの対極(陽極)として、鉛、白金、酸化イリジウムなどを用いることが可能である。
Preferred anodizing conditions are shown below.
The current used for the anodic oxidation treatment can be alternating current, direct current, or AC / DC superimposed current. The method of applying the current may be constant or gradually increasing from the initial stage of electrolysis, but the method using direct current is particularly preferable. .
The anodizing treatment may be performed simultaneously on the front and back and the two sides of the composite plate, may be performed simultaneously on the front and back, and then on the two sides, or may be performed sequentially one by one.
As the electrolytic solution flow rate on the aluminum surface, the method of giving the flow rate, the electrolytic cell, the electrode, and the electrolytic solution concentration control method, a known anodizing method can be used.
For example, JP-A-2002-362055, JP-A-2003-001960, JP-A-6-207299, JP-A-6-235089, JP-A-6-280091, JP-A-7-278888, Examples of JP-A-10-109480, JP-A-11-106998, JP-A 2000-17499, JP-A 2001-11698, and JP-A 2005-60781 are examples. As the counter electrode of the composite material plate, aluminum, carbon, titanium, niobium, zirconium, stainless steel, or the like can be used as a counter electrode (cathode) when aluminum is used as an anode. As a counter electrode (anode) when aluminum is used as a cathode, it is possible to use lead, platinum, iridium oxide, or the like.

図5に、本発明の陽極酸化処理に用いることができる装置の一例を示す。装置は、被覆芯材の少なくとも1つの表面にアルミニウム合金板を張り付けた複合金属体2を複数のパスロール20を介して搬送し、所定の電解液22中で直流電流を通電することでその表面に陽極酸化皮膜を設ける。図5では、図中左から搬送された複合金属体2はパスロール20に転接して給電槽24に入り、そこで電解液22を介して陽極28から通電される。複合金属体2は次に酸化層25に搬送されて、プラス(アノード)になり、陰極30に対抗して搬送され陽極酸化が行われる。陽極酸化皮膜を厚く設けるためには、酸化層25の処理長を給電槽24の処理長より長くすることで対応が出来る。
図5は、電極が複合金属体の陽極酸化される面に対し、下面に配置されている例を示しているが、図2、図4に示すような複合金属体2の全面に陽極酸化皮膜を設ける場合は、電極形状を両面で陽極酸化が出来るような形態にすることで可能となる。両面に陽極酸化できるように電極を設置することで、板の端面でも電気力線が回り込み、陽極酸化が行われる。
(a)硫酸水溶液中での陽極酸化処理
硫酸100〜300g/L、更に好ましくは120〜200g/L(アルミニウムイオンを0〜10g/L含む)、液温10〜55℃(特に好ましくは20〜50℃)、電流密度10〜100A/dm(特に好ましくは20〜80A/dm)、電解処理時間5〜300秒(特に好ましくは5〜120秒)で、複合材板を陽極として陽極酸化処理する。このときの複合材板と対極間の電圧は、10〜150Vであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、複合材板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
アルミニウムイオンは電解液中に、電気化学的または化学的に溶解するが、予め硫酸アルミニウムを添加しておくことが特に好ましい。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
FIG. 5 shows an example of an apparatus that can be used for the anodizing treatment of the present invention. The apparatus conveys the composite metal body 2 in which an aluminum alloy plate is attached to at least one surface of the coated core material through a plurality of pass rolls 20 and applies a direct current in a predetermined electrolytic solution 22 to the surface thereof. An anodized film is provided. In FIG. 5, the composite metal body 2 conveyed from the left in the drawing rolls into contact with the pass roll 20 and enters the power supply tank 24, where it is energized from the anode 28 through the electrolytic solution 22. The composite metal body 2 is then transported to the oxide layer 25 to become positive (anode), transported against the cathode 30 and subjected to anodization. In order to provide a thick anodic oxide film, the treatment length of the oxide layer 25 can be made longer than the treatment length of the power supply tank 24.
FIG. 5 shows an example in which the electrode is disposed on the lower surface of the surface of the composite metal body to be anodized, but the anodic oxide film is formed on the entire surface of the composite metal body 2 as shown in FIGS. In the case of providing the electrode, it is possible to make the electrode shape into a form capable of anodizing on both sides. By arranging the electrodes so that both sides can be anodized, the lines of electric force also wrap around the end face of the plate, and anodization is performed.
(a) Anodizing treatment in sulfuric acid aqueous solution 100 to 300 g / L of sulfuric acid, more preferably 120 to 200 g / L (including 0 to 10 g / L of aluminum ions), liquid temperature of 10 to 55 ° C. (particularly preferably 20 to 50 ° C.), current density of 10 to 100 A / dm 2 (particularly preferably 20 to 80 A / dm 2 ), electrolytic treatment time of 5 to 300 seconds (particularly preferably 5 to 120 seconds), and anodization using the composite material plate as an anode Process. The voltage between the composite material plate and the counter electrode at this time is preferably 10 to 150 V, and the voltage is the electrolytic bath composition, the liquid temperature, the flow velocity of the aluminum interface, the power waveform, the distance between the composite material plate and the counter electrode, It varies depending on the electrolysis time.
Aluminum ions are dissolved electrochemically or chemically in the electrolytic solution, but it is particularly preferable to add aluminum sulfate in advance. Further, trace elements contained in the aluminum alloy may be dissolved.

(b)シュウ酸水溶液中での陽極酸化処理
シュウ酸10〜150g/L(特に好ましくは30〜100g/L)、アルミニウムイオンを0〜10g/Lを含むことが好ましい。液温10〜55℃(特に好ましくは10〜30℃)、電流密度0.1〜50A/dm(特に好ましくは0.5〜10A/dm)、電解処理時間1〜100分(特に好ましくは30〜80分)で、複合材板を陽極として陽極酸化処理する。このときの複合材板と対極間の電圧は、10〜150Vであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、複合材板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
アルミニウムイオンは電解液中に、電気化学的または化学的に溶解するが、予めシュウ酸アルミニウムを添加しておいても良い。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
(b) Anodizing treatment in oxalic acid aqueous solution It is preferable that 10 to 150 g / L of oxalic acid (particularly preferably 30 to 100 g / L) and 0 to 10 g / L of aluminum ions are contained. Liquid temperature 10 to 55 ° C. (particularly preferably 10 to 30 ° C.), current density 0.1 to 50 A / dm 2 (particularly preferably 0.5 to 10 A / dm 2 ), electrolytic treatment time 1 to 100 minutes (particularly preferred 30 to 80 minutes), and anodizing is performed using the composite plate as an anode. The voltage between the composite material plate and the counter electrode at this time is preferably 10 to 150 V, and the voltage is the electrolytic bath composition, the liquid temperature, the flow velocity of the aluminum interface, the power waveform, the distance between the composite material plate and the counter electrode, It varies depending on the electrolysis time.
Aluminum ions are dissolved electrochemically or chemically in the electrolytic solution, but aluminum oxalate may be added in advance. Further, trace elements contained in the aluminum alloy may be dissolved.

[ホウ酸電解処理(封孔処理)]
陽極酸化処理したアルミニウム合金板は、特に絶縁性を高めたい場合には、次にホウ酸液中で封孔処理することが望ましい。
封孔処理は、電気化学的な方法、化学的な方法が知られているが、複合基板のアルミニウムを陽極にした電気化学的な方法(陽極処理)が特に好ましい。
電気化学的な方法は、アルミニウムまたはその合金を陽極にして直流電流を加え、封孔処理する方法が好ましい。電解液はホウ酸水溶液が好ましく、ホウ酸水溶液にナトリウムを含むホウ酸塩を添加した水溶液が好ましい。ホウ酸塩としては、八ほう酸二ナトリウム、テトラフェニルほう酸ナトリウム、テトラフルオロほう酸ナトリウム、ペルオキソほう酸ナトリウム、四ほう酸ナトリウム、メタほう酸ナトリウムなどがある。これらのホウ酸塩は、無水または水和物として入手することができる。
[Boric acid electrolysis treatment (sealing treatment)]
The anodized aluminum alloy plate is preferably sealed in a boric acid solution, particularly when it is desired to increase the insulation.
As the sealing treatment, an electrochemical method and a chemical method are known, but an electrochemical method (anodic treatment) in which aluminum of the composite substrate is used as an anode is particularly preferable.
The electrochemical method is preferably a method in which aluminum or an alloy thereof is used as an anode and a direct current is applied to perform sealing treatment. The electrolytic solution is preferably an aqueous boric acid solution, and is preferably an aqueous solution obtained by adding a borate containing sodium to an aqueous boric acid solution. Examples of borates include disodium octaborate, sodium tetraphenylborate, sodium tetrafluoroborate, sodium peroxoborate, sodium tetraborate, and sodium metaborate. These borates are available as anhydrous or hydrated.

封孔処理に用いる電解液として、特には、0.1〜2mol/Lのホウ酸水溶液に、0.01〜0.5mol/Lの四ほう酸ナトリウムを添加した水溶液を用いることが特に好ましい。アルミニウムイオンは0〜0.1mol/L溶解していることが好ましい。アルミニウムイオンは、電解液中へ封孔処理により化学的または電気化学的に溶解するが、予めホウ酸アルミニウムを添加して電解する方法が特に好ましい。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
好ましい封孔処理条件は、液温10〜55℃(特に好ましくは10〜30℃)、電流密度0.01〜5A/dm(特に好ましくは0.1〜3A/dm)、電解処理時間0.1〜10分(特に好ましくは1〜5分)である。
電流は、交流、直流、交直重畳電流を用いることが可能であり、電流の与え方は、電解初期から一定でも漸増法を用いてもよいが、直流を用いる方法が特に好ましい。電流の与え方は、定電圧法、定電流法どちらを用いても良い。
このときの複合基板と対極間の電圧は、100〜1000Vであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、複合材板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
封孔処理は、複合基板の表裏同時におこなってもよいし、片面ずつ逐次おこなってもよい。
アルミニウム表面の電解液流速並びに流速の与え方、電解槽、電極、電解液の濃度制御方法は、前記陽極酸化処理に記載の公知の陽極酸化処理方法、並びに封孔処理の方法を用いることが可能である。ホウ酸ナトリウムを含むホウ酸水溶液中で陽極酸化処理する際の膜厚は100nm以上が望ましく、更に望ましくは300nm以上である。上限は多孔質陽極酸化皮膜の膜厚になるが、生産コストの面からは1μm以下が現実的な上限となる。
これにより、半導体基板用金属複合基板、特に高温強度が必要で、可とう性のメリットがある、薄膜太陽電池基板用金属複合基板を提供できる。
また、化学的な好ましい方法は、陽極酸化処理後にポアおよび・または空孔にSi酸化物を充填した構造にすることも可能である。Si酸化物による充填はSi−O結合を有する化合物を含む溶液を塗布、または、珪酸ソーダ水溶液(1号珪酸ソーダまたは3号珪酸ソーダ、1〜5質量%水溶液、20〜70℃)に、1〜30秒間浸せき後に水洗・乾燥し、更に200〜600℃で1〜60分間焼成する方法も可能である。
化学的な好ましい方法として、前記珪酸ソーダ水溶液のほかに、フッ化ジルコン酸ソーダおよび・またはリン酸2水素ナトリウムの単体または混合比率が重量比で5:1〜1:5の混合水溶液の、濃度1〜5質量%の液に、20〜70℃で1〜60秒浸せきすることで封孔処理をおこなう方法を用いることも可能である。
As the electrolytic solution used for the sealing treatment, it is particularly preferable to use an aqueous solution obtained by adding 0.01 to 0.5 mol / L sodium tetraborate to a 0.1 to 2 mol / L boric acid aqueous solution. It is preferable that 0 to 0.1 mol / L of aluminum ion is dissolved. Aluminum ions are chemically or electrochemically dissolved in the electrolytic solution by a sealing treatment, and a method of electrolyzing by adding aluminum borate in advance is particularly preferable. Further, trace elements contained in the aluminum alloy may be dissolved.
Preferred sealing treatment conditions are a liquid temperature of 10 to 55 ° C. (particularly preferably 10 to 30 ° C.), a current density of 0.01 to 5 A / dm 2 (particularly preferably 0.1 to 3 A / dm 2 ), and an electrolytic treatment time. 0.1 to 10 minutes (particularly preferably 1 to 5 minutes).
As the current, an alternating current, a direct current, or an AC / DC superimposed current can be used. The method of applying the current may be constant or gradually increasing from the initial stage of electrolysis, but a method using direct current is particularly preferable. Either a constant voltage method or a constant current method may be used for applying the current.
At this time, the voltage between the composite substrate and the counter electrode is preferably 100 to 1000 V, and the voltage is the electrolytic bath composition, the liquid temperature, the flow velocity at the aluminum interface, the power waveform, the distance between the composite material plate and the counter electrode, the electrolysis It changes with time.
The sealing treatment may be performed simultaneously on the front and back of the composite substrate, or may be sequentially performed on each side.
As the electrolytic solution flow rate on the aluminum surface, the method of giving the flow rate, the electrolytic cell, the electrode, and the concentration control method of the electrolytic solution, the known anodizing method and the sealing method described in the anodizing treatment can be used. It is. The film thickness when anodizing in a boric acid aqueous solution containing sodium borate is desirably 100 nm or more, and more desirably 300 nm or more. The upper limit is the film thickness of the porous anodic oxide film, but 1 μm or less is a practical upper limit from the viewpoint of production cost.
Thereby, a metal composite substrate for a semiconductor substrate, particularly a metal composite substrate for a thin film solar cell substrate that requires high-temperature strength and has a merit of flexibility can be provided.
In addition, a chemically preferable method may be a structure in which pores and / or vacancies are filled with Si oxide after anodizing. For filling with Si oxide, a solution containing a compound having a Si—O bond is applied, or a sodium silicate aqueous solution (No. 1 sodium silicate or No. 3 sodium silicate, 1 to 5 mass% aqueous solution, 20 to 70 ° C.) is 1 A method of immersing for ˜30 seconds, washing with water and drying, and further firing at 200 to 600 ° C. for 1 to 60 minutes is also possible.
As a chemically preferable method, in addition to the sodium silicate aqueous solution, the concentration of sodium fluoride zirconate and / or sodium dihydrogen phosphate alone or a mixed aqueous solution having a mixing ratio of 5: 1 to 1: 5 by weight It is also possible to use a method of performing a sealing treatment by immersing in a liquid of 1 to 5% by mass at 20 to 70 ° C. for 1 to 60 seconds.

<絶縁性光反射基板(LED用基板)>
本発明の絶縁性光反射基板の好適例を図3および図4に断面図で示す。
図3に示す本発明の絶縁性光反射基板30は、芯材1の全面を、アルミニウム合金で被覆しアルミニウム合金被覆層3とし、その少なくとも1つの表面にアルミニウム合金板5を貼り合わせ、張り合わせたアルミニウム合金板層の少なくとも1つの表面を粗面化して粗面化表面9を得る。さらにその粗面化表面9を陽極酸化して粗面化表面を形成する陽極酸化皮膜7を有する。
図4は、本発明の他の態様の絶縁性光反射基板40で、図3と同様にアルミニウム合金被覆層3を得て、その少なくとも1つの表面にアルミニウム合金板5を貼り合わせ、張り合わせたアルミニウム合金板層の少なくとも1つの表面を粗面化して粗面化表面9を得る。さらにその粗面化表面9を含むすべてのアルミニウム合金表面を陽極酸化して陽極酸化皮膜7を全面に有する絶縁性光反射基板40である。
LED基板に必要な要件は、絶縁性と光反射性である。また本発明の絶縁性光反射基板は更に、加熱雰囲気に置いても基板の平面性が低下せず、基板の絶縁性が低下しない。
本発明の絶縁性光反射基板は、陽極酸化皮膜である絶縁層と、該絶縁層が粗面化表面に形成され絶縁層と接して金属層を有し、320nm超〜700nm波長光の光反射率が50%以上であって、且つ、300nm〜320nm波長の光反射率が60%以上、である。ここで全反射率は例えば分光光度計で測定される。
<Insulating light reflecting substrate (LED substrate)>
Preferred examples of the insulating light reflecting substrate of the present invention are shown in cross-sectional views in FIGS.
In the insulating light reflecting substrate 30 of the present invention shown in FIG. 3, the entire surface of the core material 1 is coated with an aluminum alloy to form an aluminum alloy coating layer 3, and an aluminum alloy plate 5 is bonded to at least one surface thereof and bonded together. At least one surface of the aluminum alloy plate layer is roughened to obtain a roughened surface 9. Furthermore, it has an anodized film 7 that anodizes the roughened surface 9 to form a roughened surface.
FIG. 4 shows an insulating light reflecting substrate 40 according to another embodiment of the present invention, in which an aluminum alloy coating layer 3 is obtained in the same manner as in FIG. 3, and an aluminum alloy plate 5 is bonded to and bonded to at least one surface thereof. At least one surface of the alloy plate layer is roughened to obtain a roughened surface 9. Further, the insulating light reflecting substrate 40 has the anodized film 7 on the entire surface by anodizing all the aluminum alloy surfaces including the roughened surface 9.
The requirements for the LED substrate are insulation and light reflectivity. Further, even if the insulating light reflecting substrate of the present invention is placed in a heated atmosphere, the flatness of the substrate does not deteriorate and the insulating property of the substrate does not deteriorate.
The insulating light reflecting substrate of the present invention has an insulating layer that is an anodic oxide film, a metal layer in contact with the insulating layer formed on the roughened surface, and light reflection of light having a wavelength of more than 320 nm to 700 nm. The rate is 50% or more, and the light reflectance at a wavelength of 300 nm to 320 nm is 60% or more. Here, the total reflectance is measured by, for example, a spectrophotometer.

[1.表面形状]
本発明に用いられる絶縁性光反射基板は、上記反射率を満たすべく、その表面が、平均波長0.01〜100μmの凹凸を有するのが好ましい。また、異なる波長の凹凸が重畳された形状をとっていてもよい。
本発明の光反射基板の表面がこのような凹凸を有すると、光拡散効果の向上、且つ、発光吸収効果/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。このため、本発明の光反射基板は、その光反射性に優れる。
平均波長5〜100μmの凹凸(以下「大波構造」ともいう。)は、光散乱性の効果がよりよくなる点で、平均波長7〜75μmであるのが好ましく、平均波長10〜50μmであるのがより好ましい。
本発明の光反射基板の表面は、上記凹凸か、以下の凹凸かのいずれかを有する構造であるのが好ましい。
平均波長0.5〜5μmの凹凸(以下「中波構造」ともいう。)は、光散乱性がより大きくなり、また、光吸収効果が抑えられる点で、平均波長0.7〜4μmであるのが好ましく、平均波長1〜3μmであるのがより好ましい。
平均波長0.01〜0.5μmの凹凸(以下「小波構造」ともいう。)は、可視光の干渉効果が抑えられる点で、平均波長0.015〜0.4μmであるのが好ましく、平均波長0.02〜0.3μmであるのがより好ましい。
本発明の光反射基板の表面は、上述した大波構造、中波構造および小波構造からなる群から選ばれる少なくとも一つを有するが、反射率をより高くすることができる点で、これらの二つ以上を重畳して有するのが好ましく、三つすべてを重畳して有するのがより好ましい。
[1. Surface shape]
It is preferable that the surface of the insulating light reflecting substrate used in the present invention has irregularities with an average wavelength of 0.01 to 100 μm in order to satisfy the above reflectance. Moreover, you may take the shape where the unevenness | corrugation of a different wavelength was superimposed.
When the surface of the light reflecting substrate of the present invention has such irregularities, it is presumed that the light diffusion effect can be improved and the light emission absorption effect / interference effect (effect that can be a loss as reflection) can be suppressed. For this reason, the light reflection board | substrate of this invention is excellent in the light reflectivity.
Concavities and convexities (hereinafter also referred to as “large wave structure”) having an average wavelength of 5 to 100 μm are preferably an average wavelength of 7 to 75 μm and more preferably an average wavelength of 10 to 50 μm in terms of improving the light scattering effect. More preferred.
The surface of the light reflecting substrate of the present invention preferably has a structure having either the above-described unevenness or the following unevenness.
Concavities and convexities (hereinafter also referred to as “medium wave structure”) having an average wavelength of 0.5 to 5 μm have an average wavelength of 0.7 to 4 μm in that light scattering properties are increased and the light absorption effect is suppressed. It is preferable that the average wavelength is 1 to 3 μm.
Concavities and convexities (hereinafter also referred to as “small wave structure”) having an average wavelength of 0.01 to 0.5 μm are preferable to have an average wavelength of 0.015 to 0.4 μm in terms of suppressing the interference effect of visible light. More preferably, the wavelength is 0.02 to 0.3 μm.
The surface of the light reflecting substrate of the present invention has at least one selected from the group consisting of the above-described large wave structure, medium wave structure, and small wave structure. It is preferable to have the above superimposed, and it is more preferable to have all three superimposed.

ここで粗面化処理で得られた凹凸の平均波長の測定方法は、例えば本発明の実施例に記載の方法でもよく、また、他の方法としては、小波構造の平均波長は、粗面化された表面を、表面に垂直な方向から、走査型電子顕微鏡(S−900、日立製作所社製)を用いて倍率30000倍のSEM写真を撮影する。SEM写真において、凹部を取り囲む輪郭が識別できる形状をピットとし、その長径と短径の平均値が1.0μm以下のピットであって、ピットの中に更にピットを含まないものを小波とする。但しこの際のピットに陽極酸化皮膜に起因するマイクロポアの凹部は除外する。ピット100個の平均値を持って小波の平均波長とする。
大波構造、中波構造の平均波長は、日本電子社製の走査型電子顕微鏡JSM5500を用いて、法線方向から30度傾斜させて倍率2000倍で観察し、波長5μm以上の凹凸成分および波長0.6μm以上5μm未満の凹凸成分を水平方向にそれぞれ30点測定し、それぞれの平均値を大波構造および中波構造の平均波長とする。
Here, the measurement method of the average wavelength of the unevenness obtained by the roughening treatment may be, for example, the method described in the embodiment of the present invention, and as another method, the average wavelength of the small wave structure is roughened. From the direction perpendicular to the surface, an SEM photograph at a magnification of 30000 is taken using a scanning electron microscope (S-900, manufactured by Hitachi, Ltd.). In the SEM photograph, the shape that can identify the outline surrounding the recess is a pit, and the average value of the major axis and the minor axis is 1.0 μm or less, and the pit that does not further include a pit is a small wave. However, the micropore recess caused by the anodized film is excluded from the pits at this time. The average value of 100 waves is taken as the average wavelength of the wavelet.
The average wavelength of the large wave structure and the medium wave structure was observed with a scanning electron microscope JSM5500 manufactured by JEOL Ltd., tilted 30 degrees from the normal direction, and observed at a magnification of 2000 times. Measure unevenness components of 6 μm or more and less than 5 μm in the horizontal direction at 30 points, and set the average value of each to the average wavelength of the large wave structure and medium wave structure.

[2.光反射面の形成(粗面化処理および陽極酸化処理)]
光反射面の形成は、以下の粗面化処理後に陽極酸化処理を行う。陽極酸化処理は上記の処理と同様であるので、以下は粗面化処理を説明する。
<表面処理>
本発明の絶縁性光反射基板を製造する際の表面処理は、粗面化処理および陽極酸化処理を含む。表面処理工程は、粗面化処理および陽極酸化処理以外の各種の工程を含んでいてもよい。
上述した表面形状を形成させるための代表的方法として、アルミニウム板に機械的粗面化処理、アルカリエッチング処理、酸によるデスマット処理および電解液を用いた電気化学的粗面化処理を順次施す方法、アルミニウム板に機械的粗面化処理、アルカリエッチング処理、酸によるデスマット処理および異なる電解液を用いた電気化学的粗面化処理を複数回施す方法、アルミニウム板にアルカリエッチング処理、酸によるデスマット処理および電解液を用いた電気化学的粗面化処理を順次施す方法、アルミニウム板にアルカリエッチング処理、酸によるデスマット処理および異なる電解液を用いた電気化学的粗面化処理を複数回施す方法が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。これらの方法において、前記電気化学的粗面化処理の後、更に、アルカリエッチング処理および酸によるデスマット処理を施してもよい。
[2. Formation of light reflecting surface (roughening and anodizing)
The light reflecting surface is formed by anodizing after the following roughening treatment. Since the anodizing treatment is the same as the above treatment, the roughening treatment will be described below.
<Surface treatment>
The surface treatment for producing the insulating light reflecting substrate of the present invention includes a roughening treatment and an anodizing treatment. The surface treatment step may include various steps other than the surface roughening treatment and the anodizing treatment.
As a typical method for forming the surface shape described above, a method of sequentially performing mechanical surface roughening treatment, alkali etching treatment, desmutting treatment with an acid and electrochemical surface roughening treatment using an electrolytic solution on an aluminum plate, A method of performing mechanical surface roughening treatment, alkali etching treatment, acid desmutting treatment and electrochemical surface roughening treatment using different electrolytes on an aluminum plate a plurality of times, alkali etching treatment, acid desmutting treatment on an aluminum plate, and Examples include a method of sequentially performing an electrochemical surface roughening treatment using an electrolytic solution, a method of subjecting an aluminum plate to an alkali etching treatment, a desmutting treatment with an acid, and an electrochemical surface roughening treatment using different electrolytic solutions multiple times. However, the present invention is not limited to these. In these methods, after the electrochemical roughening treatment, an alkali etching treatment and an acid desmutting treatment may be further performed.

中でも、他の処理(アルカリエッチング処理等)の条件にもよるが、大波構造、中波構造および小波構造が重畳した表面形状を形成させるには、機械的粗面化処理、硝酸を主体とする電解液を用いた電気化学的粗面化処理および塩酸を主体とする電解液を用いた電気化学的粗面化処理を順次施す方法が好適に挙げられる。また、大波構造および小波構造が重畳した表面形状を形成させるには、塩酸を主体とする電解液を用い、アノード反応にあずかる電気量の総和を大きくした電気化学的粗面化処理のみを施す方法が好適に挙げられる。
上記各粗面化処理の詳細については特願2010-010820号明細書に記載されている。
Among them, although depending on the conditions of other treatments (alkali etching treatment, etc.), in order to form a surface shape on which a large wave structure, a medium wave structure and a small wave structure are superimposed, a mechanical surface roughening treatment and nitric acid are mainly used. Preferred examples include a method of sequentially performing an electrochemical surface roughening treatment using an electrolytic solution and an electrochemical surface roughening treatment using an electrolytic solution mainly composed of hydrochloric acid. In addition, in order to form a surface shape in which a large wave structure and a small wave structure are superimposed, an electrolytic solution mainly composed of hydrochloric acid is used, and only an electrochemical surface roughening process is performed in which the total amount of electricity involved in the anode reaction is increased. Are preferable.
Details of each of the above roughening treatments are described in Japanese Patent Application No. 2010-010820.

<半導体用基板の製造方法>
本発明の金属複合基板を用いて半導体デバイスの基板とする場合は必要な場合はそれぞれの工程に必要な大きさにサイジングされる。また、側面や底面のアルミニウムやアルミニウム合金または陽極酸化処理されたアルミニウムやアルミニウム合金を、溶解したり切削することにより除去して、一部の面に芯材またはアルミニウムが露出していてもよく、その場合も本発明の金属複合材基板に含まれる。
<Manufacturing method of semiconductor substrate>
When the metal composite substrate of the present invention is used as a substrate for a semiconductor device, it is sized to a size necessary for each process, if necessary. Also, the side or bottom surface aluminum or aluminum alloy or anodized aluminum or aluminum alloy may be removed by melting or cutting, and the core material or aluminum may be exposed on some surfaces, Such a case is also included in the metal composite substrate of the present invention.

<太陽電池の製造方法>
太陽電池は、(1)単結晶Si太陽電池、(2)多結晶Si太陽電池、(3)薄膜型太陽電池の3種に大別される。本発明のようなフレキシブルな金属複合基板を用いる場合、薄膜型太陽電池への利用が適している。薄膜型太陽電池としては、光吸収層の種類によって、薄膜Si型、化合物型の2種類が代表的である。
薄膜Si型は、CVD法等でアモルファスSi、又は微結晶Siの薄膜を設ける方法で、化合物型にはGaAs型太陽電池、CIS(カルコバイライト系)型太陽電池等が知られている。CIS型は、Siの替わりに、Cu、In,Ga、Se、S等の化合物を用いる太陽電池で、化合物によってCIS、CIGS、CIGSS等の略称を持つ。
<Method for manufacturing solar cell>
Solar cells are roughly classified into three types: (1) single-crystal Si solar cells, (2) polycrystalline Si solar cells, and (3) thin-film solar cells. When a flexible metal composite substrate as in the present invention is used, it is suitable for use in a thin film solar cell. As a thin film type solar cell, two types, a thin film Si type and a compound type, are typical depending on the type of the light absorption layer.
The thin film Si type is a method of providing a thin film of amorphous Si or microcrystalline Si by a CVD method or the like, and GaAs type solar cells, CIS (calcobylite type) type solar cells, etc. are known as compound types. The CIS type is a solar cell that uses a compound such as Cu, In, Ga, Se, or S instead of Si, and has an abbreviation such as CIS, CIGS, or CIGSS depending on the compound.

図6は本発明の金属複合基板を用いることが可能な薄膜系太陽電池11の一般的な構成の一例を示す断面図である。
芯材1の全面を、アルミニウム合金で被覆しアルミニウム合金被覆層3とし、その少なくとも1つの表面にアルミニウム合金板5を貼り合わせ、張り合わせたアルミニウム合金板層の少なくとも1つの表面に陽極酸化皮膜7を絶縁層13として有する本発明の金属複合材基板10を基板として用いる。さらに絶縁層13を介して裏面電極層14が積層され、さらに光吸収層15、バッファー層16、透明電極層17が順次積層され、透明電極層17および裏面電極層14に取り出し電極18、19が積層されている。さらに、透明電極層17の露出部分は反射防止膜21で被覆されている。
また、図6に例示した薄膜系太陽電池において、裏面電極層14、光吸収層15、バッファー層16、透明電極層17、取り出し電極18、19の材料や厚さは何ら限定されない。例えば、CISまたはCIGSを用いた薄膜系太陽電池において、各層は以下の材料と厚さを例示できる。
裏面電極層14の材料は導電性を有する材料で厚さは0.1〜1μmである。積層には、太陽電池の製造に一般的に使用される手法を用いればよく、例えば、スパッタリング法や蒸着法などを用いればよい。材料は、導電性を有する限り特に 限定されず、例えば、体積抵抗率が6×106 Ω・cm以下の金属、半導体などを用いればよい。具体的には、例えば 、Mo(モリブデン)を積層すればよい。形状は特に限定されず、太陽電池として必要な形状に応じて任意の形状に積層すればよい。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a general configuration of the thin-film solar cell 11 that can use the metal composite substrate of the present invention.
The entire surface of the core material 1 is coated with an aluminum alloy to form an aluminum alloy coating layer 3, an aluminum alloy plate 5 is bonded to at least one surface thereof, and an anodized film 7 is formed on at least one surface of the laminated aluminum alloy plate layer. The metal composite substrate 10 of the present invention having the insulating layer 13 is used as a substrate. Further, the back electrode layer 14 is laminated through the insulating layer 13, and the light absorption layer 15, the buffer layer 16, and the transparent electrode layer 17 are sequentially laminated, and the extraction electrodes 18 and 19 are placed on the transparent electrode layer 17 and the back electrode layer 14. Are stacked. Further, the exposed portion of the transparent electrode layer 17 is covered with an antireflection film 21.
In the thin film solar cell illustrated in FIG. 6, the material and thickness of the back electrode layer 14, the light absorption layer 15, the buffer layer 16, the transparent electrode layer 17, and the extraction electrodes 18 and 19 are not limited at all. For example, in a thin film solar cell using CIS or CIGS, each layer can be exemplified by the following materials and thicknesses.
The material of the back electrode layer 14 is a conductive material and has a thickness of 0.1 to 1 μm. For the lamination, a method generally used for manufacturing a solar cell may be used, and for example, a sputtering method, a vapor deposition method, or the like may be used. The material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity. For example, a metal or semiconductor having a volume resistivity of 6 × 10 6 Ω · cm or less may be used. Specifically, for example, Mo (molybdenum) may be stacked. The shape is not particularly limited, and may be laminated in an arbitrary shape according to the shape necessary for the solar cell.

<薄膜系太陽電池>
薄膜系太陽電池の製作はロール・ツー・ロール方式で行うことができる。即ち、所定厚さに成形されてロールに巻かれた金属複合基板は、巻き出しロールから巻き取りロールに巻き取られる間に後述する各層の形成が順次行われ、あるいは巻き取り毎に各層の形成が行われる。
本発明の金属複合基板の製造においては、ロールツーロールプロセスにより、陽極酸化処理、封孔処理までおこなわれることが特に好ましい。
その後、前記処理をおこなって一旦巻き取られた金属複合基板を再送り出しして後述する各層の形成が順次行われ、太陽電池を形成し、その後裁断処理して太陽電池とする方法が好ましい。また、陽極酸化処理、封孔処理をおこなった後に裁断し、その後太陽電池を形成する方法も好ましい。
<Thin film solar cell>
Thin film solar cells can be manufactured by a roll-to-roll method. That is, the metal composite substrate formed to have a predetermined thickness and wound on a roll is formed with each layer described later while being wound around the winding roll from the winding roll, or each layer is formed every winding. Is done.
In the production of the metal composite substrate of the present invention, it is particularly preferable that the anodizing treatment and the sealing treatment are performed by a roll-to-roll process.
Thereafter, the metal composite substrate that has been wound up by performing the above-mentioned treatment is re-delivered to form each layer to be described later in order to form a solar cell, and then cut to form a solar cell. Further, a method of cutting after anodizing treatment and sealing treatment and then forming a solar cell is also preferable.

<実施例および比較例>
以下に実施例、比較例により、本発明を説明するが、本発明はこれらの具体例に限定されない。以下の実施例中の%は特に断らない限り質量%である。
芯材に厚み100μmの金属材料(ステンレス鋼と鋼)を用い、厚み25μmのアルミニウム合金を全面に溶融メッキ法で設けた。溶融メッキに使用したアルミはAl純度=99.99%、99.9%、99%の3水準を検討した。
芯材としてはステンレス鋼SUS304、耐熱鋼SUH309、軟鋼SS400の3水準を検討した。
本願実施例は各溶融メッキ材料に厚さ50μmのアルミ板をクラッド圧延で張り付けた(複合金属体の全厚さ0.2mm)。圧延速度は4m/minとした。アルミ板は、Al純度=99.99%、99.9%の2水準と、Al純度99.99%の原料とMgを溶解し、Al95.4%+Mg4.5%の材料1水準の計3水準を検討した。
比較例1〜3は、上記芯材に溶融メッキで3水準のアルミをメッキし、その後のアルミニウム合金板の張り付け(クラッド圧延)は実施しなかったが、溶融メッキ厚さは基板表面で50μmとした。
比較例4はアルミニウム合金の被覆層である溶融メッキを行わず、実施例と同様の芯材にクラッド圧延で99.9%の純度のAl板(厚さ0.1mm)を貼り付けた。
比較例5〜7は、各水準のAl板(厚さ0.2mm)そのものを基板とした。
<Examples and Comparative Examples>
The present invention will be described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these specific examples. Unless otherwise indicated,% in the following examples is mass%.
A metal material (stainless steel and steel) having a thickness of 100 μm was used as a core material, and an aluminum alloy having a thickness of 25 μm was provided on the entire surface by a hot dipping method. The aluminum used for hot dipping was examined for three levels of Al purity = 99.99%, 99.9%, and 99%.
As the core material, three levels of stainless steel SUS304, heat resistant steel SUH309, and mild steel SS400 were examined.
In this embodiment, an aluminum plate having a thickness of 50 μm was attached to each hot dipped material by clad rolling (total thickness of composite metal body: 0.2 mm). The rolling speed was 4 m / min. The aluminum plate has two levels of Al purity = 99.99% and 99.9%, and a raw material of Mg with an Al purity of 99.99% and Mg, and a total of 3 materials of Al 95.4% + Mg 4.5%. The level was examined.
In Comparative Examples 1 to 3, the above core material was plated with three levels of aluminum by hot dipping and the subsequent aluminum alloy plate was not attached (clad rolling), but the hot dipped thickness was 50 μm on the substrate surface. did.
In Comparative Example 4, aluminum plate (thickness: 0.1 mm) having a purity of 99.9% was pasted on the same core material as that of the example by clad rolling, without performing hot dipping as a coating layer of an aluminum alloy.
In Comparative Examples 5 to 7, each level of Al plate (thickness 0.2 mm) itself was used as the substrate.

(1)金属複合基板の製造と評価
各板の表面は鏡面ロールで圧延することでRa=0.05μmになるように仕上げた。
まず、表面を硫酸15%、液温度30℃にて10秒洗浄後、水洗を行い、シュウ酸(1mol/L液)中で直流による陽極酸化処理を行い、陽極酸化皮膜20μmの皮膜を生成し、水洗した。
各基板を180度折り曲げることで、陽極酸化皮膜を割り、その破面を同様に電子顕微鏡観察することで、陽極酸化皮膜の厚みを測定した。
複合金属体の実施例1、2、3、4、5、6と、比較例1、2、3,5,6,7は陽極酸化皮膜が形成できていたが、比較例4は、板の端面において芯材とアルミの界面にて溶解が進み、表面の陽極酸化皮膜厚みが不足、端面の溶解が進む問題が発生し、評価を中止した。
(1) Production and Evaluation of Metal Composite Substrate The surface of each plate was finished to Ra = 0.05 μm by rolling with a mirror roll.
First, the surface was washed with 15% sulfuric acid at a liquid temperature of 30 ° C. for 10 seconds, washed with water, and anodized by direct current in oxalic acid (1 mol / L solution) to form a 20 μm anodic oxide film. , Washed with water.
Each substrate was bent 180 degrees to split the anodized film, and the fracture surface was similarly observed with an electron microscope to measure the thickness of the anodized film.
In Examples 1, 2, 3, 4, 5, and 6 of the composite metal body and Comparative Examples 1, 2, 3, 5, 6, and 7, the anodic oxide film could be formed. Dissolution progressed at the interface between the core material and the aluminum at the end face, and the problem was that the surface anodized film was insufficient in thickness and the end face was melted.

評価1
以上の実施例1〜6,比較例1〜3,5〜7各材料について、硫酸洗浄、水洗後、シュウ酸陽極酸化処理(皮膜厚み=20μm)、水洗を実施した。
次に各試料を300mm×300mmの大きさに切り出し、表面の絶縁性評価を100箇所行った。絶縁性は抵抗値が1MΩ以上あった場合を合格として判断した。1〜10MΩの場合○、10MΩ以上の場合を◎、1MΩ未満を×とした。絶縁性は、550℃×30分間の加熱前、加熱後でそれぞれ測定を行った。
加熱後の平面性は、室温にて、ガラス定盤上で評価した。平面性は浮き上がり量を金尺で測定した。浮き上がり量が3mm以下の物についてはテーパゲージを使用して測定した。表2に結果を示す。
加熱後の陽極酸化皮膜のクラック発生有無については、目視検査を行った。クラック発生が無い場合を○。一箇所でもクラック発生がある場合を×とした。
Evaluation 1
About each of the above Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, 5-7, after washing with sulfuric acid and washing with water, oxalic acid anodizing treatment (film thickness = 20 μm) and washing with water were carried out.
Next, each sample was cut out to a size of 300 mm × 300 mm, and surface insulation evaluation was performed at 100 locations. Insulation was judged as acceptable when the resistance value was 1 MΩ or more. In the case of 1 to 10 MΩ, the case of 10 MΩ or more is marked as ◎, and the case of less than 1 MΩ is marked as x. Insulation was measured before and after heating at 550 ° C. for 30 minutes.
The flatness after heating was evaluated on a glass surface plate at room temperature. For flatness, the amount of lift was measured with a gold scale. For those with a lift of 3 mm or less, measurement was made using a taper gauge. Table 2 shows the results.
The presence or absence of cracks in the anodized film after heating was visually inspected. ○ when there is no crack. The case where cracks occurred even at one location was marked as x.

実施例1〜6は何れも加熱後の平面性、加熱前後の絶縁性が良好で、特に99.99%Al材板をクラッドで貼りつけた実施例1と、Al95.4%+Mg4.5%材板をクラッドで貼りつけた実施例6の材料は加熱後も絶縁性が良好であった。加熱後のクラック発生も無かった。
比較例1、2は、加熱前絶縁性は目標内であるが、加熱後の絶縁性が低下する。溶融メッキでアルミをメッキした際に、芯材、メッキ槽から不純物が混入したアルミが最表層になるため、陽極酸化を行った後も、陽極酸化皮膜中に不純物が混入し、絶縁抵抗が低下した為である。その傾向は、加熱後において顕著になる。これは加熱によって、不純物元素の拡散が起こるためと考えられる。
比較例3は、溶融メッキのアルミ純度が低いことから加熱前から絶縁性が低下している。
比較例5,6,7は芯材を持たないため高温処理に耐えられず、歪みと、反りが発生し平面性が低下した。加熱後、陽極酸化皮膜にもクラックが発生した。
In each of Examples 1 to 6, the flatness after heating and the insulation before and after heating were good, and in particular, Example 1 in which a 99.99% Al material plate was bonded with clad, and Al 95.4% + Mg 4.5% The material of Example 6 in which the material plate was bonded with clad had good insulation even after heating. There was no cracking after heating.
In Comparative Examples 1 and 2, the insulation before heating is within the target, but the insulation after heating decreases. When aluminum is plated by hot dipping, aluminum mixed with impurities from the core material and plating tank becomes the outermost layer, so even after anodic oxidation, impurities are mixed into the anodic oxide film and insulation resistance decreases. This is because. This tendency becomes remarkable after heating. This is presumably because the impurity element diffuses due to heating.
In Comparative Example 3, since the aluminum purity of hot dip plating is low, the insulating property is lowered before heating.
Since Comparative Examples 5, 6, and 7 did not have a core material, they could not withstand high-temperature treatment, and distortion and warpage occurred, resulting in reduced flatness. After heating, cracks also occurred in the anodized film.

(2)太陽電池の製造と評価
次に、絶縁性が合格であった金属複合基板(0.3mm×300mm×300mm)を用いて、CIGS型の太陽電池を作成した。基板には実施例1、2、3、4、5、6と比較例5,6,7と同じ基板を用いた。特開2009‐267337号出願の段落244,245に記載の方法と同様の方法で作成した。まず、蒸着法にて 約1μmのMo電極を片面に形成した。更に、CIGS層を設け、引き続き、約1μmのZnOからなる透明電極を設け、太陽電池を製造した。太陽電池として機能することの確認のため、皮膜の一部を切削し、Mo電極層を露出し、表層のZnO電極層との間で、テスターを用いて、太陽光による発電可否を調べた。
その際、比較例8、9はMo製膜の途中で、比較例10はCIGS製膜の途中で板が反り、表面にクラックが入る不具合がおこり、太陽電池に仕上げることが出来なかった。表3に結果を示す。
(2) Manufacture and Evaluation of Solar Cell Next, a CIGS type solar cell was created using a metal composite substrate (0.3 mm × 300 mm × 300 mm) that passed the insulation. The same substrate as in Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6 and Comparative Examples 5, 6, 7 was used as the substrate. It was prepared by the same method as described in paragraphs 244 and 245 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-267337. First, an approximately 1 μm Mo electrode was formed on one side by vapor deposition. Furthermore, a CIGS layer was provided, and subsequently a transparent electrode made of about 1 μm of ZnO was provided to manufacture a solar cell. In order to confirm that it functions as a solar cell, a part of the coating was cut, the Mo electrode layer was exposed, and whether or not it was possible to generate power with sunlight was measured between the surface ZnO electrode layer and a surface layer using a tester.
At that time, Comparative Examples 8 and 9 were in the middle of Mo film formation, and Comparative Example 10 was unable to be finished into a solar cell due to a problem that the plate warped in the middle of CIGS film formation and cracked on the surface. Table 3 shows the results.

(3)絶縁性光反射基板の製造
基板は表1と同じ実施例、比較例の材料を使用し、以下の粗面化処理を行って表3に示す絶縁性光反射基板を得た。
1)アルカリエッチング処理
上記で得られた実施例・比較例の複合金属体をカセイソーダ濃度2.6質量%、アルミニウムイオン濃度6.5質量%、温度70℃の水溶液を用いてスプレーによるエッチング処理を行い、アルミニウム板を6g/m2溶解した。その後、スプレーによる水洗を行った。
2)デスマット処理
温度30℃の硝酸濃度1質量%水溶液(アルミニウムイオンを0.5質量%含む。)で、スプレーによるデスマット処理を行い、その後、スプレーで水洗した。デスマット処理に用いた硝酸水溶液は、硝酸水溶液中で交流を用いて電気化学的粗面化処理を行う工程の廃液を用いた。
(3) Production of Insulating Light Reflecting Substrate Using the same materials of Examples and Comparative Examples as in Table 1, the substrate was subjected to the following roughening treatment to obtain the insulating light reflecting substrate shown in Table 3.
1) Alkaline etching treatment The composite metal bodies obtained in the above examples and comparative examples are subjected to an etching treatment by spraying using an aqueous solution having a caustic soda concentration of 2.6 mass%, an aluminum ion concentration of 6.5 mass%, and a temperature of 70 ° C. The aluminum plate was dissolved at 6 g / m 2 . Then, water washing by spraying was performed.
2) Desmut treatment Desmut treatment was performed by spraying with a 1% by weight aqueous solution of nitric acid at a temperature of 30 ° C. (containing 0.5% by weight of aluminum ions), and then washed with water by spraying. The nitric acid aqueous solution used for the desmut treatment was a waste liquid from a process of performing an electrochemical surface roughening treatment using alternating current in a nitric acid aqueous solution.

3)電気化学的粗面化処理
60Hzの交流電圧を用いて連続的に電気化学的な粗面化処理を行った。このときの電解液は、硝酸10.5g/L水溶液(アルミニウムイオンを5g/L、アンモニウムイオンを0.007質量%含む。)、液温50℃であった。交流電源波形は台形波(特願2010-010820号の図1参照)であり、電流値がゼロからピークに達するまでの時間TPが0.8msec、duty比1:1、台形の矩形波交流を用いて、カーボン電極を対極として電気化学的な粗面化処理を行った。補助アノードにはフェライトを用いた。使用した電解槽は特願2010-010820号の図2に示すものを使用した。電流密度は電流のピーク値で30A/dm2、電気量はアルミニウム板が陽極時の電気量の総和で220C/dm2であった。補助陽極には電源から流れる電流の5%を分流させた。その後、スプレーによる水洗を行った。
3) Electrochemical roughening treatment An electrochemical roughening treatment was continuously performed using an alternating voltage of 60 Hz. The electrolytic solution at this time was a 10.5 g / L aqueous solution of nitric acid (containing 5 g / L of aluminum ions and 0.007% by mass of ammonium ions) at a liquid temperature of 50 ° C. The AC power supply waveform is a trapezoidal wave (see Fig. 1 of Japanese Patent Application No. 2010-010820). The time TP until the current value reaches the peak from zero is 0.8 msec, the duty ratio is 1: 1, and the trapezoidal rectangular wave AC is used. An electrochemical surface roughening treatment was performed using a carbon electrode as a counter electrode. Ferrite was used for the auxiliary anode. The electrolytic cell used was the one shown in FIG. 2 of Japanese Patent Application No. 2010-010820. The current density was 30 A / dm 2 at the peak current value, and the amount of electricity was 220 C / dm 2 in terms of the total amount of electricity when the aluminum plate was the anode. 5% of the current flowing from the power source was shunted to the auxiliary anode. Then, water washing by spraying was performed.

4)アルカリエッチング処理
アルミニウム板をカセイソーダ濃度26質量%、アルミニウムイオン濃度6.5質量%の水溶液を用いてスプレーによるエッチング処理を32℃で行い、アルミニウム板を0.3g/m2溶解し、前段の交流を用いて電気化学的粗面化処理を行ったときに生成した水酸化アルミニウムを主体とするスマット成分を除去し、また、生成した凹凸のエッジ部分を溶解してエッジ部分を滑らかにした。その後、スプレーによる水洗を行った。
5)デスマット処理
温度30℃の硫酸濃度15質量%水溶液(アルミニウムイオンを4.5質量%含む。)で、スプレーによるデスマット処理を行い、その後、スプレーで水洗した。
6)陽極酸化処理
図5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。第1および第2電解部に供給した電解液としては、シュウ酸を用いた。電解液は、いずれも、シュウ酸濃度60g/L(アルミニウムイオンを0.5質量%含む。)、温度38℃であった。その後、スプレーによる水洗を行った。最終的な酸化皮膜の厚さは10μmであった。
(4)LED素子実装ユニットの製造と評価
上記で得られた絶縁性光反射基板を評価して結果を表4に示す。
実施例13は 実施例1の基板を使用しており最表層にクラッド圧延された99.99%のアルミに粗面化処理を施し表面を白くした上で、更に形成される陽極酸化皮膜の均一性が特に優れているため光のロスが少なく高い輝度を示した。
実施例14−18も粗面化処理で白くなる加工を施した上で、均一な陽極酸化皮膜を形成されたので良好な結果であった。
比較例11−13は、配線加工時の加熱で、LEDの実装時に割れが発生し、発光試験に至らなかった。
実施例13〜18の粗面化後の光反射面の全反射率はすべて60%以上であり、平均波長0.01〜100μmの範囲の凹凸を有した。比較例14の全反射率は50%未満であった。
4) Alkaline etching treatment The aluminum plate was spray-etched at 32 ° C. using an aqueous solution having a caustic soda concentration of 26 mass% and an aluminum ion concentration of 6.5 mass% to dissolve the aluminum plate by 0.3 g / m 2. The smut component mainly composed of aluminum hydroxide generated when the electrochemical surface roughening treatment was performed using AC was removed, and the edge portion of the generated irregularities was dissolved to smooth the edge portion. . Then, water washing by spraying was performed.
5) Desmut treatment The desmut treatment was performed by spraying with a 15% by weight aqueous solution of sulfuric acid at a temperature of 30 ° C (containing 4.5% by weight of aluminum ions), and then washed with water by spraying.
6) Anodizing treatment Anodizing treatment was performed using an anodizing apparatus having a structure shown in FIG. Oxalic acid was used as the electrolytic solution supplied to the first and second electrolysis units. All of the electrolyte solutions had an oxalic acid concentration of 60 g / L (containing 0.5 mass% of aluminum ions) and a temperature of 38 ° C. Then, water washing by spraying was performed. The final oxide film thickness was 10 μm.
(4) Manufacture and evaluation of LED element mounting unit The insulating light reflecting substrate obtained above was evaluated, and the results are shown in Table 4.
In Example 13, the substrate of Example 1 was used, and after the surface was whitened by subjecting 99.99% aluminum clad and rolled to the outermost layer, the surface of the anodic oxide film to be formed was uniform. Because of its particularly excellent properties, it showed high brightness with little light loss.
Examples 14-18 were also good results because a uniform anodized film was formed after the whitening treatment was performed.
In Comparative Example 11-13, cracking occurred when the LED was mounted due to heating during wiring processing, and the light emission test was not achieved.
The total reflectance of the light reflecting surfaces after roughening in Examples 13 to 18 was all 60% or more, and had irregularities in the average wavelength range of 0.01 to 100 μm. The total reflectance of Comparative Example 14 was less than 50%.

(5)輝度評価
上記のようにして得られた実施例、比較例の光反射基板を用いて、以下のようにして、蛍光体混色型の白色系LED発光ユニットの輝度評価を行なった。
すなわち、図7に示す発光ユニット100の青色LED110に接する形で、各実施例、比較例の光反射基板を、光反射基板140として設け、青色LED110を6Vで駆動させた際の各発光ユニットの輝度を比較した。
比較例14の基板は、表1の実施例1の複合金属体を用いて、粗面化処理1)〜5)を行わず、陽極酸化処理6)のみを行った基板を用いて実施例と同様にLEDユニットを製造した。
その結果、実施例13の絶縁性光反射基板を用いた発光ユニットは、比較例14の基板を用いた発光ユニットと比較して、1.1〜1.3倍の輝度向上効果が得られた。
(5) Luminance evaluation Using the light reflecting substrates of the examples and comparative examples obtained as described above, the luminance evaluation of the phosphor-mixed white LED light emitting unit was performed as follows.
That is, the light reflecting substrate of each example and comparative example is provided as the light reflecting substrate 140 in contact with the blue LED 110 of the light emitting unit 100 shown in FIG. 7, and each light emitting unit when the blue LED 110 is driven at 6V is provided. The brightness was compared.
The substrate of Comparative Example 14 uses the composite metal body of Example 1 of Table 1 and does not perform the surface roughening treatments 1) to 5), but uses the substrate subjected to only the anodic oxidation treatment 6). Similarly, an LED unit was manufactured.
As a result, the light emitting unit using the insulating light reflecting substrate of Example 13 was 1.1 to 1.3 times as bright as the light emitting unit using the substrate of Comparative Example 14. .

1 芯材
2 複合金属体
3 被覆層
5 アルミニウ合金板
7 陽極酸化皮膜
9 粗面化表面
10、20 金属複合基板
30,40 絶縁性光反射基板
11 薄膜系太陽電池
13 絶縁層
14 裏面電極層
15 光吸収層
16 バッファー層
17 透明電極層
18、19 取り出し電極
21 反射防止膜
20 パスロール
22 電解液
24 給電槽
25 酸化槽
26 直流電源
28 陽極
30 陰極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core material 2 Composite metal body 3 Covering layer 5 Arminium alloy plate 7 Anodized film 9 Roughened surface 10, 20 Metal composite substrate 30, 40 Insulating light reflecting substrate 11 Thin film solar cell 13 Insulating layer 14 Back electrode layer 15 Light absorption layer 16 Buffer layer 17 Transparent electrode layers 18 and 19 Extraction electrode 21 Antireflection film 20 Pass roll 22 Electrolytic solution 24 Feed tank 25 Oxidation tank 26 DC power supply 28 Anode 30 Cathode

Claims (14)

300℃以上での耐熱強度がアルミニウムより高い金属よりなる芯材の全表面にアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる被覆層を有し、該被覆層の少なくとも一つの表面にアルミニウム板またはアルミニウム合金板を有する金属複合基板であって、前記金属複合基板のアルミニウム板またはアルミニウム合金板の少なくとも一つの表面に陽極酸化皮膜を有する金属複合基板。   A metal having a coating layer made of aluminum or an aluminum alloy on the entire surface of a core material made of a metal having a heat resistance higher than aluminum at 300 ° C. or higher, and an aluminum plate or an aluminum alloy plate on at least one surface of the coating layer A metal composite substrate having an anodized film on at least one surface of an aluminum plate or an aluminum alloy plate of the metal composite substrate. 前記芯材が鋼である請求項1に記載の金属複合基板。   The metal composite substrate according to claim 1, wherein the core material is steel. 前記陽極酸化皮膜が、前記金属複合基板の全表面に設けられる請求項1または2に記載の金属複合基板。   The metal composite substrate according to claim 1, wherein the anodized film is provided on the entire surface of the metal composite substrate. 前記陽極酸化皮膜が、厚さ1〜200μmの多孔質陽極酸化皮膜である請求項1〜3のいずれかに記載の金属複合基板。   The metal composite substrate according to claim 1, wherein the anodized film is a porous anodized film having a thickness of 1 to 200 μm. 前記陽極酸化皮膜が、封孔処理をされる請求項1〜4のいずれかに記載の金属複合基板。   The metal composite substrate according to claim 1, wherein the anodized film is subjected to a sealing treatment. 請求項1〜5のいずれかに記載の金属複合基板よりなる絶縁性金属基板。   An insulating metal substrate comprising the metal composite substrate according to claim 1. 請求項1〜5のいずれかに記載の金属複合基板の陽極酸化皮膜が光反射面を有する絶縁性光反射基板であって、該光反射面の320nm超〜700nm波長光の全反射率が50%以上であって、且つ、300nm〜320nm波長光の全反射率が60%以上であることを特徴とする、絶縁性光反射基板。   The anodized film of the metal composite substrate according to any one of claims 1 to 5 is an insulating light reflecting substrate having a light reflecting surface, and the light reflecting surface has a total reflectance of light having a wavelength of more than 320 nm to 700 nm. %, And the total reflectance of light having a wavelength of 300 nm to 320 nm is 60% or more. 前記光反射面が、平均波長0.01〜100μmの凹凸を有する請求項7に記載の絶縁性光反射基板。   The insulating light reflecting substrate according to claim 7, wherein the light reflecting surface has irregularities having an average wavelength of 0.01 to 100 μm. 請求項7または8に記載の光反射基板の光反射面の上部に青色発光素子を有し、その周りおよび・または上部に蛍光発光体を備える白色系発光ダイオード装置。   9. A white light emitting diode device comprising a blue light emitting element on an upper part of a light reflecting surface of a light reflecting substrate according to claim 7 or 8, and a fluorescent light emitting element around and / or above the light emitting element. 請求項1〜5のいずれかに記載の金属複合基板よりなる半導体用基板。   A semiconductor substrate comprising the metal composite substrate according to claim 1. 請求項1〜5のいずれかに記載の金属複合基板に、光吸収層および電極層が形成された薄膜系太陽電池。   A thin-film solar cell in which a light absorption layer and an electrode layer are formed on the metal composite substrate according to claim 1. 前記金属複合基板上に、裏面電極層を介して光吸収層が形成され、該光吸収層が、CdS/CdTe、CIS、およびCIGSのからなるうちのいずれかの化合物を含む請求項11に記載の薄膜系太陽電池。   The light absorption layer is formed on the metal composite substrate through a back electrode layer, and the light absorption layer contains any one compound of CdS / CdTe, CIS, and CIGS. Thin film solar cells. 300℃以上での耐熱強度がアルミニウムより高い金属よりなる芯材を、その全表面をアルミニウムまたはアルミニウム合金で被覆し、得られるアルミニウムまたはアルミニウム合金層の少なくとも一つの表面に、アルミニウム板あるいはアルミニウム合金板を貼り合わせ、得られるアルミニウム板あるいはアルミニウム合金板の少なくとも一つの表面に陽極酸化処理、水洗処理、乾燥処理を行う金属複合基板の製造方法。   A core material made of a metal having a heat resistance higher than aluminum at 300 ° C. or higher is coated with aluminum or an aluminum alloy on the entire surface, and an aluminum plate or an aluminum alloy plate is formed on at least one surface of the resulting aluminum or aluminum alloy layer. A method for producing a metal composite substrate, in which at least one surface of an aluminum plate or an aluminum alloy plate obtained is anodized, washed with water, and dried. 前記被覆が溶融メッキである請求項13に記載の金属複合基板の製造方法。   The method for manufacturing a metal composite substrate according to claim 13, wherein the coating is hot-dip plating.
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