(57)【要約】      （修正有）【課題】銀皮膜の光反射性、及びその耐熱性を向上させる最表面を有する光反射材、および該光反射材を反射部に具備する発光ダイオードデバイスを提供する。【解決手段】光反射材は銀と白金族金属との合金皮膜を最表面に有する。発光ダイオードデバイスは、少なくとも発光ダイオード素子を載置する台座を有し、この台座は前記発光ダイオード素子を囲む光反射部を具備する。この光反射部は前記光反射材を前記台座の表面に形成してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀と白金族金属との合金皮膜を最表面に有する光反射材。
【請求項２】
前記銀と白金族金属との合金皮膜が白金族金属を０．０１〜２０重量％含有する請求項１記載の光反射材。
【請求項３】
前記最表面皮膜の下層に銀皮膜を有する請求項１又は２に記載の光反射材。
【請求項４】
前記最表面皮膜と銀皮膜との間に白金族金属を２〜２０重量％含有する銀と白金族金属との合金皮膜を具備する請求項３に記載の光反射材。
【請求項５】
前記最表面皮膜の膜厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍである請求項１〜４のいずれか一つに記載の光反射材。
【請求項６】
前記銀皮膜の膜厚が０．５〜５μｍである請求項３〜５のいずれか一つに記載の光反射材。
【請求項７】
前記白金族金属がパラジウムである請求項１〜６のいずれか一つに記載の光反射材。
【請求項８】
少なくとも発光ダイオード素子及びそれを囲む反射部からなる発光ダイオードデバイスにおいて、前記光反射部が請求項１〜７のいずれか一つに記載の光反射材を具備する発光ダイオードデバイス。
【請求項９】
少なくとも銅又は銅合金からなる台座、該台座上に形成した銀皮膜、該銀皮膜の上に載置した発光ダイオード素子、及び該素子を囲むように設けた（該台座上の）光反射部からなり、前記光反射部が請求項１〜７のいずれか一つに記載の光反射材を具備する発光ダイオードデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光反射性が優れた皮膜を最表面に有する光反射材、その光反射材を光反射部に用いた発光ダイオードデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスは、半導体のｐｎ接合に順方向電流を流し、接合領域で電子と正孔とを再結合させることにより発光させるダイオードであり、構造が単純で電気エネルギーを直接光エネルギーに変換するため、変換効率、信頼性が高く、すでに広く実用化されている。
また、近年、省エネルギー、延いては環境保全の観点からこれまでの白熱電球や蛍光灯に代わる新たな光源、照明器具として白色光発光ダイオードの利用が注目されている。
この発光ダイオードデバイスは、リードフレームの台座を加工し、反射部に囲まれた位置にＬＥＤチップを載置し、ＬＥＤチップの発光を反射部で効率的に取り出す設計となっている。また必要に応じて前記ＬＥＤチップをエポキシ樹脂等の樹脂により封止する構成となっている。
この発光ダイオードデバイスは、光源としても実用化されているが、種々改善すべき問題がある。その一つに、反射部の反射率を向上させる課題がある。
これまで光反射率の優れた材料としては銀やアルミニウム、あるいは金の皮膜が有用な材料として知られている（特許文献１、２）。中でも銀は光沢度、反射率が高く反射材として最も好適な材料として知られている。
【０００３】
しかしながら、銀は活性であり、銀皮膜の表面は酸化などにより変色し易く、また銀皮膜の下地に銀以外の金属、金属酸化物、硫化物が存在する場合には銀皮膜中にこれらの物質が拡散し易く銀皮膜表面に移行して、いずれも銀皮膜の光反射性に影響し、その性能を低下させる。前記ＬＥＤデバイスの構成でいえば、リードフレームを形成する銅の上に光反射部として銀皮膜を形成すると、銅が銀皮膜中に拡散して銀皮膜の表面にまで達してその反射率の低下を招くこととなる。
前記銀皮膜中への拡散を防止するための技術については例えば、銀めっき皮膜の形成前に、白金族金属のパラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、イリジウムのいずれかまたはそれらの合金からなる拡散防止層を設けることが提案されている（特許文献３）。
しかし、銀皮膜の光反射性能の改善、あるいは酸化による変色、特に高温環境下での変色による光反射性能の低下に対する対策については、まだ有効な技術開発がなされておらず、特に前記白色光源としての利用促進に資する上でこうした改善が要望されている。
【０００４】
ところで、銀皮膜の形成のためのめっき方法については、すでに各種の提案がされている。銀は電気抵抗が金属中最も小さく、はんだ付け性も良好なことから電子部品等に広く用いられている。しかし、その反面、銀は高活性であり大気中で酸化あるいは硫化されやすくその結果変色しやすい、耐摩耗性が劣るなどの欠点を有する。こうした問題点を改良することを目的とした、銀の合金めっき液についてもすでに多くの提案がある。
例えば、プリント配線板の銀めっき皮膜が酸化されやすく、はんだ付け性に劣ることとなる問題を、銀めっき皮膜を白金族金属のパラジウム、白金、金及びロジウムからなる群から選ばれた少なくとも一つの金属により合金化した銀合金めっき皮膜とすることによりこれらの特性を改善することを提案するもの（特許文献４）。
特定の緩衝剤を使用することによりｐＨを約６．５ないし９．５に維持してパラジウム又はパラジウム合金金属が浴から沈殿することを防止した水性めっき浴を提案するもの（特許文献５）。
耐酸化性、耐摩耗性の改善のため銀をパラジウムと合金化したメッキとすることを提案するもの（特許文献６）。
銀めっき皮膜の耐食性などを向上するための銀−パラジウムめっき皮膜を形成するめっき液浴が、パラジウムの組成比が高まるとめっき皮膜の表面状態や密着性が悪くなる問題点を改良しためっき浴組成を提案するもの（特許文献７）。
安定性が良好で、形成された合金皮膜の合金組成、膜厚などが均一で、良好な外観を有するめっき皮膜を得ることができる特定の組成の無電解めっき液を提案するもの（特許文献８）。
安定性が良好で、めっき浴組成が大きく変動することなく、目的とする合金組成のＡｇ−Ｐｄめっき皮膜を容易に形成できる電気めっき浴組成を提案するもの（特許文献９）。
安定性良好、密着性、外観良好なＡｇ−Ｐｄめっき皮膜を得る特定組成のめっき浴を提案するもの（特許文献１０）。
しかしながら、これら先行技術文献には、銀合金皮膜表面の光反射性、あるいは耐熱性に関しては、何らの開示もされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５６９４１号公報
【特許文献２】特開平９−２９３９０４号公報
【特許文献３】特開２００７−２５８５１４
【特許文献４】特開２０００−２１２７６３
【特許文献５】特開昭５７−１２３９９２号公報
【特許文献６】特開昭５７−７６１９６号公報
【特許文献７】特開平７−２３３４９６号公報
【特許文献８】特開平２００６−８３４４６
【特許文献９】特開２００５−２５６１２９
【特許文献１０】特開平１０−１８０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は、こうした状況の下に、銀皮膜の光反射性、及びその耐熱性を向上させる最表面を有する光反射材、該光反射材を反射部に具備する発光ダイオードデバイスを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、銀皮膜の光反射性の向上について鋭意検討した結果、銀に白金族金属を合金化した皮膜が、驚くべきことに銀皮膜自体の光反射性より勝り、また該白金族金属を合金化した皮膜は特に耐熱性、耐食性に優れ、高温の環境の下で使用に供される場合においても、同様に銀皮膜自体の光反射性に勝る光反射性を発揮することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
[１]  銀と白金族金属との合金皮膜を最表面に有する光反射材、
[２]  前記最表面皮膜が白金族金属を０．０１〜２０重量％含有する[１]記載の光反射材、
[３]  前記最表面皮膜の下層に銀皮膜を有する[１]又は[２]に記載の光反射材、
[４]  前記最表面皮膜と銀皮膜との間に白金族金属を２〜２０重量％含有する銀と白金族金属との合金皮膜を具備する[３]に記載の光反射材、
[５]  前記最表面皮膜の膜厚が３０ｎｍ〜１０００ｎｍである[１]〜[４]のいずれか一つに記載の光反射材、
[６]  前記銀皮膜の膜厚が０．５〜５μｍである[３]〜[５]のいずれか一つに記載の光反射材、
[７]  前記白金族金属がパラジウムである[１]〜[６]のいずれか一つに記載の光反射材、
[８]  少なくとも発光ダイオード素子及びそれを囲む反射部からなる発光ダイオードデバイスにおいて、前記光反射部が前記[１]〜[７]のいずれか一つに記載の光反射材を具備する発光ダイオードデバイス、
[９]  銅又は銅合金からなる台座、該台座上に形成した銀皮膜、該銀皮膜の上に載置した発光ダイオード素子、及び該素子を囲むように設けた光反射部からなり、前記光反射部が前記[１]〜[７]のいずれか一つに記載の光反射材を具備する発光ダイオードデバイス、
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光反射材は、その反射部の最表面に特定組成の白金族金属を合金化した銀−白金族金属皮膜を有することにより、その光反射性を銀皮膜自体の光反射性よりも向上することができる。特に白金族金属との合金化により銀皮膜はその耐熱性を向上することができ高温環境下での使用、例えば発光ダイオードデバイスの反射材として有用である。また、該最表面の下層に白金族金属組成のより高い銀−白金族金属合金皮膜を形成することにより、フレームを構成する銅などの金属の拡散を防止することができ、該拡散金属の最表面への移行による光反射率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光反射材を光反射部に好適に使用することができる発光ダイオードデバイスの基本構造を示す概略説明図である。
【図２】実施例１の電流密度とめっき膜厚およびＰｄ品位との関係を示すグラフ。
【図３】実施例２の電流密度とめっき膜厚およびＰｄ品位との関係を示すグラフ。
【図４】実施例３の電流密度とめっき膜厚およびＰｄ品位との関係を示すグラフ。
【図５】実施例４の電流密度とめっき膜厚およびＰｄ品位との関係を示すグラフ。
【図６】実施例５における加熱処理試験前の各試料の可視光領域での光反射率を示すグラフ。
【図７】実施例５における加熱試験後の各試料の可視光領域での光反射率を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本願発明について具体的に説明する。
本発明の光反射材は、その最表面において銀−白金族金属合金皮膜を有することが重要である。銀と合金化する白金族金属はいずれも用いることができる。すなわちルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金のいずれでも良い。中でも、パラジウムが特に好ましい。
前記最表面皮膜は、反射材の製造後の保存、流通過程中、あるいは応用品への組立加工時においてその保護のために、保護膜を設けることもできる。
光反射材のベース材は、基本的には金属、セラミックス、ガラスなどが使用でき、特に制限されるものではない。
【００１２】
しかし、発光ダイオードデバイスの反射材として利用する場合には、リードフレームをＬＥＤ素子が載置できるように加工した台座をベース材とすることが好ましい。このリードフレームは一般に銅又は銅合金から構成されており、この銅又は銅合金の上に銀皮膜を形成し、この銀皮膜にＬＥＤ素子への給電を担わせる。また、反射部においては、その下地銀皮膜の上に最表面層となる銀−白金族金属合金皮膜を形成する。より好ましくは、該下地銀皮膜と銀−白金族金属合金皮膜の間に、より白金族金属品位の高い銀−白金族金属合金皮膜を挟むように形成することである。このように白金族金属品位のより低い最表面皮膜と同高い皮膜で銀−白金族金属皮膜の２層構造とすることにより、前者により高い光反射率を維持して、後者により銅などの拡散を防止して、拡散により銅などが最表面へ移行することを防止して、また耐熱性を向上させ、最表面の光反射性の低下を防止することができる。また、前記銀下地皮膜は、素材の銅からの拡散を抑制すると共に、電導性、放熱性伝導、ＬＥＤ発光素子の搭載接着、ワイヤーボンディング性等のために使用されており、本発明においてもこうした点から有効である。
なお、ＬＥＤ素子は、反射材を含め透明な樹脂で封止することが好ましい。封止樹脂としてはエポキシ樹脂が好ましい。
【００１３】
前記最表面層の銀−白金族金属合金皮膜における白金族金属の含有量は、０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１５重量％、更に好ましくは０．１〜５重量％である。白金族金属の含有量が０．０１重量％未満では、白金族金属合金化による最表面皮膜の光反射性向上への効果が実質的に見られず、また２０重量％を超えるとコスト的に不利である上に光反射性向上への効果が低下する。また、最表面層の下に拡散防止のために設ける銀−白金族金属合金皮膜の白金族金属含有量は、最表面層の白金族金属含有量よりも高く、２重量％以上、２０重量％以下であり、好ましくは、４重量％〜１５重量％以下である。
【００１４】
本発明における前記光反射性向上効果は、銀皮膜を基準として、これよりも光反射性能が向上することを示すものである。更にこの光反射性向上効果は、常温時及び高温雰囲気での使用を想定して、いずれかの状態において銀皮膜よりも勝る光反射性能を示すことを意味する。
最表面層の銀−白金族金属合金皮膜の膜厚は、好ましくは３０ｎｍ〜１０００ｎｍであり、より好ましくは４０〜３００ｎｍである。
最表面層の下層として拡散防止のために設ける銀−白金族金属合金皮膜の膜厚は、４０〜１０００ｎｍが好ましくは、より好ましくは５０〜５００ｎｍである。
また、本発明において下地銀皮膜の膜厚は、０．５〜５μｍ、好ましくは２〜４μｍである。
【００１５】
本発明の各皮膜は、その形成方法については特に制限はなく公知技術を利用することができる。例えば無電解めっき、電気めっき、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ（原子層堆積法）、ＡＬＥいずれの方法によるものであってもかまわないが、電気めっき法が簡便で好ましい。
電気めっき方法に使用する、めっき液はＡｇと白金族金属との合金皮膜を形成できるものであればいずれでも良くこれも公知技術を利用することができる。
以下の実施例では、白金族金属としてパラジウムを使用した場合について示すが、他の白金族金属を合金化した場合においても同様な傾向を示す。
銀−パラジウム合金皮膜は、例えば、特開昭５６−１５６７９０号公報に記載のめっき液、めっき方法を使用することができる。また、前記公報記載の方法では高シアン浴を使用するが、低シアン浴、例えば、日鉱商事株式会社製ＨＳ−Ｍ４００なども使用することができる。
【実施例】
【００１６】
実施例１
銀−パラジウム合金皮膜の形成は、以下のめっき浴及びめっき条件を使用した。
Ａｇ：２．５ｇ／Ｌ
Ｐｄ：５ｇ／Ｌ
ＫＣＮ：１００ｇ／Ｌ
浴量：０．３Ｌ
めっき温度：２５℃
めっき面積：０．１ｄｍ２（２５×２０ｍｍ）
被めっき材：銅板への直接めっき
なお、前記Ａｇとしてはシアン化銀カリウムを、またＰｄとしてはシアン化パラジウムカリウムを使用した。
めっき後のめっき皮膜の膜厚、Ｐｄ品位（Ｐｄ重量％）を以下の表に示す。
また、この測定値から電流密度とめっき膜厚の関係及び電流密度とＰｄ品位との関係を図２に示す。表中ＤＫは電流密度Ａ／ｄｍ２を示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
実施例２
めっき温度を４０℃とする以外は実施例１と同様にして銀−パラジウム合金皮膜を形成した。
その結果を以下の表に示す。また、この測定値から電流密度とめっき膜厚及び電流密度とＰｄ品位との関係を図３に示す。
【００１９】
【表２】
2010251405.tif 000004
【００２０】
実施例３
めっき温度を５０℃とする以外は実施例１と同様にして銀−パラジウム合金皮膜を形成した。
その結果を以下の表に示す。また、この測定値から電流密度とめっき膜厚の関係及び電流密度とＰｄ品位との関係を図４に示す。
【００２１】
【表３】
2010251405.tif 000005
【００２２】
実施例４
めっき温度を６０℃とする以外は実施例１と同様にして銀−パラジウム合金皮膜を形成した。
その結果を以下の表に示す。また、この測定値から電流密度とめっき膜厚の関係及び電流密度とＰｄ品位との関係を図５に示す。
【００２３】
【表４】
2010251405.tif 000006
【００２４】
以上のように、銀−パラジウム合金皮膜の膜厚、及びパラジウム品位（Ｐｄ重量％）は、めっき条件を選ぶことにより、それぞれ容易に調整することができる。
【００２５】
実施例５
パラジウム品位の異なる銀−パラジウム合金皮膜の光反射性能を、加熱処理試験前と加熱処理試験後においてそれぞれ光反射率を測定することにより評価した。
各試料は、銅基材に銀めっき下地２μｍをつけ、その上に所定の銀−パラジウムめっきを１００ｎｍ施した。対照試料は下地銀めっきのみとした。
加熱処理試験は、めっきした試料を３００℃のホットプレート上に２時間置いて行った。光反射率の測定には島津製作所製「ＵＶ−２２００シリーズ用積分球付属装置ＩＳＲ−２２００（Ｐ／Ｎ２０６−６１６００）」を使用した。
その結果を図６（加熱処理試験前）、７（加熱処理試験後）に示す。
図６は、銀皮膜に対して０．４重量％のパラジウムを合金化した皮膜は可視領域において銀皮膜を超える光反射率を示している。常温下ではパラジウムの品位が高まると光反射率は銀皮膜より低下する。しかし、高温雰囲気下では耐熱性が劣る銀皮膜の光反射率は著しく低下するのに対して銀−パラジウム合金化皮膜では、可視光領域の光反射率はむしろ向上している。こうした驚くべき現象を図７は明確に示している。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
このように本発明の光反射材は、その最表面に銀−白金族金属合金化皮膜を有することにより、光反射性能を向上することができ、特に高機能化、小型化での高温の環境下ではその向上効果は著しく、実用上極めて有用である。
したがって、発光ダイオードデバイスの反射材として、あるいは従来の白熱電球や蛍光灯に代わる照明器具用の反射材として、またその他の広い分野で有用である。例えば、ａ）携帯電話、ｂ）ＬＣＤバックライト、ｃ）自動車用メーター、ルームライト、ヘッドライト、フォグライト、ｄ）信号機、ｅ）住宅用、オフィス、商業施設などの照明、ｆ）街路灯，ｇ）大型映像表示機、ｈ）アミューズメント、ｉ）ビルボード、ｊ）可視光光通信、ｋ）樹脂硬化、ｌ）光触媒励起用光源、ｍ）コネクター、リードスィッチの市場などにおいて有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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