(57)【要約】【課題】３５０ｎｍ〜８００ｎｍにピークを有する波長を、半田リフロー炉通過後においても高効率で反射することができる白色高耐熱高反射材及びＬＥＤパッケージを提供することを目的とする。【解決手段】２０乃至５０重量部のアクリル系の官能基を有するアダマンタン樹脂と５０乃至８０重量部のシリコーン樹脂とを混ぜ合わせて合計１００重量部とした混合樹脂と硬化剤と球状の粒子形状のアルミナを１００重量部以上混ぜ合わせた反射材用樹脂組成物を硬化させたことを特徴とする白色高耐熱高反射材。【選択図】図２
2011249554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０乃至５０重量部のアクリル系の官能基を有するアダマンタン樹脂と５０乃至８０重量部のシリコーン樹脂とを混ぜ合わせて合計１００重量部とした混合樹脂と硬化剤と球状の粒子形状のアルミナを１００重量部以上混ぜ合わせた反射材用樹脂組成物を硬化させたことを特徴とする白色高耐熱高反射材。
【請求項２】
アクリル系官能基を有するアダマンタン樹脂が１−アダマンチルメタクリレートであることを特徴とする請求項１に記載の白色高耐熱高反射材。
【請求項３】
シリコーン樹脂が付加反応型のシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の白色高耐熱高反射材。
【請求項４】
硬化剤がラジカル型光重合開始剤であることを特徴とする請求項１に記載の白色高耐熱高反射材。
【請求項５】
ラジカル型光重合開始剤が、アルキルフェノン系光重合開始剤であることを特徴とする請求項１に記載の白色高耐熱高反射材。
【請求項６】
発光素子搭載する金属リードフレームと、前記発光素子の上部を除く周囲を囲むように配置するリフレクターと、請求項１に記載の白色高反射材とで構成している特徴とするＬＥＤパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の波長にピークを有する光を高効率で取り出すための反射材の中でも、３５０ｎｍ〜８００ｎｍにピークを有する波長を高効率で反射し、耐熱性を有する白色高耐熱高反射材およびＬＥＤパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、装置の小型化および光源の小型化のための光源の半導体化、すなわち半導体レーザー、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと略す）を利用したデバイスが提案されている。実際のところ、ＬＥＤは長寿命、省電力、温度安定性、低電圧駆動などの特徴が評価され、ディスプレイ、行き先表示板、車載照明、信号灯、ビデオカメラなどへ応用されている。そんな中、ＬＥＤの光源から発せられる光の発光効率を向上させたり、特定波長域にピークを有する光を高効率で取り出すには、反射材の反射率を向上させる必要がある。
【０００３】
ＬＥＤなどの用途の反射材としては、芳香族ポリエステル系樹脂からなる反射材が開示されている。しかし、これらの反射材の分子鎖中に含まれる芳香環が紫外線を吸収するため、紫外線に晒されると反射材が劣化黄変して反射率が経時的に低下するという課題を有していた。また、ポリアミド系樹脂に酸化チタンを添加した樹脂組成物が反射材として開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２８８２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、可視光領域では非常に高い反射率を有しているものの、酸化チタンは４００ｎｍ以下の紫外線を良く吸収するため、この材料は４００ｎｍ以下の紫外線をほとんど反射しないという課題や、最大温度が２６０℃のリフロー炉で１０秒保持して半田付けするプロセスを複数回行った後に、樹脂が褐色に変色して反射材の反射率を低下させてしまうという課題を有していた。
【０００６】
そこで本発明は上記従来の問題に鑑みて、３５０ｎｍ〜８００ｎｍにピークを有する波長を、半田リフロー炉通過後においても高効率で反射することができる白色高耐熱高反射材およびＬＥＤパッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、２０乃至５０重量部のアクリル系の官能基を有するアダマンタン樹脂と５０乃至８０重量部のシリコーン樹脂とを混ぜ合わせて合計１００重量部とした混合樹脂と硬化剤と球状の粒子形状のアルミナを１００重量部以上混ぜ合わせた反射材用樹脂組成物を硬化させたことを特徴とする白色高耐熱高反射材である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、３５０ｎｍ〜８００ｎｍにピークを有する波長を、半田リフロー炉通過後においても高効率で反射することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の反射材を作製するための工程フロー図
【図２】本発明の白色高反射材を用いたＬＥＤパッケージの一実施例を示す断面図
【図３】本発明の白色高反射材を用いたＬＥＤパッケージの一実施例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について詳しく説明する。
【００１１】
本発明の白色高耐熱高反射材は、２０乃至５０重量部のアクリル系の官能基を有するアダマンタン樹脂と５０乃至８０重量部のシリコーン樹脂とを混ぜ合わせて合計１００重量部とした混合樹脂と硬化剤と球状の粒子形状のアルミナを１００重量部以上混ぜ合わせた反射材用樹脂組成物を硬化させたことを特徴とする。
【００１２】
所定の比率でアクリル系の官能基を有するアダマンタン樹脂とシリコーン樹脂と硬化剤とフィラーを組み合わせて、光を照射してラジカル重合反応を起こすことで樹脂が白色化し、更に加熱することで硬化を完了させるという作用を有する。また、フィラーを組み合わせることで、反射率が向上すると共に、耐熱性も向上するという作用を有する。
【００１３】
特に、フィラーは、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛などの白色顔料として使用される無機材料や内部に空隙を有しかつポリマーが高度に架橋された中空状のポリマーからなる有機材料を使用することができるが、耐熱性という面から無機材料が好ましい。無機材料を加えることで反射率と耐熱性が向上するという作用を有し、更にアルミナは３５０乃至８００ｎｍの波長領域で比較的反射率の低下が少ないという作用も有するが、チタニア、酸化亜鉛は、４００ｎｍ前後より短い波長領域で反射率が著しく低下してしまう。また、アルミナ粒子の形状についても、球状粒子については３５０乃至８００ｎｍの範囲で９０％以上の反射率を有するが、鱗片状の粒子は反射率が１０％程度低下してしまう。
【００１４】
また、アクリル系官能基を有するアダマンタン樹脂が１−アダマンチルメタクリレートであることを特徴とする。
【００１５】
アダマンタンは１０個の炭素がダイヤモンドの構造と同様に配置されたかご型の分子である。分子の外側には水素が突き出しているが、この水素をアクリル基に置き換えたものがアクリル系の官能基を有するアダマンタン樹脂である。アクリル系のアダマンタン樹脂としては、１−アダマンチルアクリレート、１−アダマンチルメタクリレート、１，３−アダマンタンジメタノールジアクリレート、１，３−アダマンタンジメタノールジメタクリレートがあるが、１−アダマンチルメタクリレート以外は室温にて固体であり、湯浴などで加温することで液化することで使用可能なものもあるが、室温に戻ると再結晶化するなど、シリコーン樹脂との相溶性が悪く好ましくない。このアクリル系の官能基を有するアダマンタン樹脂とシリコーン樹脂をラジカル重合させることで樹脂が白色化するという作用を有し、エポキシ基などと置き換えたアダマンタン樹脂では白色化すると作用は発現しない。
【００１６】
また、シリコーン樹脂が付加反応型のシリコーンゴムであることを特徴とする。
【００１７】
シリコーン樹脂は、珪素と酸素からなるシロキサン結合を骨格とし、その珪素にメチル基を主体とする有機基が結合した付加重合型のシリコーンゴムであり、有機基が結合したシロキサンを基本骨格としたものであれば、特に制限は無く、例えば信越シリコーン株式会社のＫＥシリーズやモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社のＩＶＳシリーズなどの市販品を使用できる。アクリル系の官能基を有するアダマンタン樹脂とシリコーン樹脂をラジカル重合させることで樹脂が白色化するという作用を有する。
【００１８】
また、硬化剤がラジカル型光重合開始剤であることを特徴とする。
【００１９】
また、ラジカル型光重合開始剤が、アルキルフェノン系光重合開始剤であることを特徴とする。
【００２０】
硬化剤は、ラジカルを発生させることができるラジカル重合開始剤を使用することができる。光ラジカル重合開始剤としては、アルキルフェノン系やアシルフォスフィンオキサイド系などがあり、チバ・ジャパン株式会社のイルガキュアシリーズやダロキュアシリーズなどの市販品が使用でき、中でも無黄変タイプのイルガキュア１８４やダロキュア１１７３を使用することが望ましい。熱ラジカル重合開始剤としては、有機過酸化物系のラジカル重合開始剤がある。これらを使用しても白色高反射材を得ることができるが、熱収縮が大きく、成形性を必要とする反射材用途には適さない。本発明の反応は、ラジカルを発生させることで、白色化するという作用が発現するので、カチオン系やアニオン系などのほかの重合開始剤は適さない。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施例における白色高反射材の製造工程を示した工程フロー図である。
【００２３】
まず、各材料を所定量秤量して、混合容器に入れる。次いで、減圧による脱泡機能を有する撹拌混合装置にセットし、所定時間混合する。次いで、テフロン（登録商標）で作製した型枠にリードフレーム、リフレクターを所定の位置にセットし、そこに混合した反射材用樹脂組成物を流し込む。次いで、紫外線を所定量照射し、一次硬化を行う。最後に所定温度の電気炉に入れ、二次硬化を行う。
【００２４】
かかる構成によれば、樹脂組成物を均一に混合することができ、また、リードフレーム、リフレクターを所定の位置にセットしたテフロン（登録商標）製の型枠に、樹脂組成物を流し込んだ後、即紫外線による一次硬化を行うことができるために、樹脂組成物の漏れ出しが無くなる作用がある。
【００２５】
図２は、発光素子１とリフレクター２とリードフレーム３とを白色高耐熱高反射材５とでモールドし、発光素子１とリードフレーム３の一端をワイヤー４でボンディングした構成をしたＬＥＤパッケージの断面図である。
【００２６】
かかる構成によれば、リードフレームとリフレクターをモールドする際に同時に接着することができ、リフレクターとリードフレームを接着するための専用の接着剤を省略することができる。また、リードフレームのギャップ間にも白色高耐熱高反射材５がモールドされているので、市販のモールド樹脂を使用した場合に比べて半田リフロー炉を通過した後の反射率の低下が非常に少ないという作用が有する。
【００２７】
図３は、ワイヤー８でボンディングした発光素子６とリードフレーム７を白色高反射材９でモールドし、リフレクターをも白色高反射材９で形成したＬＥＤパッケージの断面図である。
【００２８】
かかる構成によれば、リフレクターを白色高反射材９で形成することができ、製造工程を短縮することができる。
【００２９】
以下、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）２０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ４０重量部、イルガキュア１８４（チバ・ジャパン株式会社製）０．００５重量部、球状アルミナ粒子であるアドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）１００重量部をメノウ乳鉢に入れ、前記メノウ乳鉢を自動乳鉢ＡＭＭ−１４０Ｄ（日陶科学株式会社製）にセットし１０分間混合し、更に樹脂組成物を自公転式の撹拌脱泡装置用の専用容器に入れ、自公転式の撹拌脱泡装置Ｖ−ｍｉｎｉ３００（株式会社ＥＭＥ製）で公転速度１６００ｒｐｍ、自転速度８００ｒｐｍの条件で４分間撹拌した。得られた樹脂組成物をＶ−ｍｉｎｉ３００で、公転速度１０００ｒｐｍ、自転速度５００ｒｐｍの条件で３０秒撹拌しながら、シリンジに充填した。次に厚み１ｍｍ、４０ｍｍ角のテフロン（登録商標）シートの中央部分に直径３０ｍｍの円をくりぬいた型枠を準備し、この型枠の両側を厚み０．３ｍｍ、直径４０ｍｍ角のテフロン（登録商標）シートを介して、厚み３ｍｍ、直径４０ｍｍ角のガラス板で挟みこみ、この型枠の中に混合した樹脂組成物を充填した。充填した型枠は両面にそれぞれ２５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を、ベルトコンベア式の紫外線照射機ＶＢ−１５２０１ＢＹ（ウシオ電機株式会社製）にて照射し、一次硬化を行った。更に恒温器ＳＴ−１２０（エスペック株式会社製）に入れ、１５０℃で３０分二次硬化を行った。
【００３１】
（実施例２）
アドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）を１５０重量部にした以外は実施例１と同様である。
【００３２】
（実施例３）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）４０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ３０重量部とした以外は実施例１と同様である。
【００３３】
（実施例４）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）４０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ３０重量部、アドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）を１５０重量部にした以外は実施例１と同様である。
【００３４】
（実施例５）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）５０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ２５重量部とした以外は実施例１と同様である。
【００３５】
（実施例６）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）５０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ２５重量部、アドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）を１５０重量部にした以外は実施例１と同様である。
【００３６】
（比較例１）
アドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）を３０重量部にした以外は実施例１と同様である。
【００３７】
（比較例２）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）４０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ３０重量部、アドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）を３０重量部にした以外は実施例１と同様である。
【００３８】
（比較例３）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）５０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ２５重量部、アドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）を３０重量部にした以外は実施例１と同様である。
【００３９】
（比較例４）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）とイルガキュア１８４（チバ・ジャパン株式会社製）を添加せず、シリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ５０重量部とし、更に、ベルトコンベア式の紫外線照射機ＶＢ−１５２０１ＢＹ（ウシオ電機株式会社製）にて紫外線を照射し、一次硬化を行わなかったこと以外は実施例１と同様である。
【００４０】
（比較例５）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）６０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ２０重量部とした以外は実施例１と同様である。
【００４１】
（比較例６）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）８０重量部とシリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）をそれぞれ１０重量部とした以外は実施例１と同様である。
【００４２】
（比較例７）
アダマンテートＸ−Ｍ−１０４（出光興産株式会社製）１００重量部とし、シリコーン樹脂ＫＥ１０９ＡおよびＫＥ１０９Ｂ（信越シリコーン株式会社製）を添加しなかったとした以外は実施例１と同様である。
【００４３】
（比較例８）
球状アルミナ粒子であるアドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）を板状アルミナ粒子であるセラフＹＦＡ０５０７０（キンセイマテック株式会社製）にした以外は実施例１と同様である。
【００４４】
（比較例９）
球状アルミナ粒子であるアドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）をルチル型酸化チタンＴＩＯ１３ＰＢ（株式会社高純度化学研究所製）にした以外は実施例１と同様である。
【００４５】
（比較例１０）
球状アルミナ粒子であるアドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）をアナターゼ型酸化チタンＴＩＯ１７ＰＢ（株式会社高純度化学研究所製）にした以外は実施例１と同様である。
【００４６】
（比較例１１）
球状アルミナ粒子であるアドマファインＡＯ−５０２（株式会社アドマテック製）を酸化亜鉛ＺＮＯ０３ＰＢ（株式会社高純度化学研究所製）にした以外は実施例１と同様である。
【００４７】
（反射率の測定）
得られた白色高反射材を１５０φ積分球付属装置を取り付けたＵ−３５００形自記分光光度計（株式会社日立ハイテクノロジーズ製）に取り付け、３５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長の全反射率を測定した。なお、測定の際のリファレンスとしては硫酸バリウムを使用した。
【００４８】
得られた全反射率の測定結果を（表１）に示した。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
実施例１〜６の初期反射率は、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が８６％以上、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が１００％、波長が８００ｎｍのときの全反射率が９８％以上となり、また２６０℃１時間処理後の反射率が、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が７８％以上、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が９３％以上、波長が８００ｎｍのときの全反射率が９７％以上となった。
【００５１】
一方、比較例１〜３のアルミナの充填量が少ないサンプルの初期反射率は、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が８０％以上、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が９７％以上、波長が８００ｎｍのときの全反射率が９２％以上となり、また２６０℃１時間処理後の反射率が、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで５６％、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで８２％、波長が８００ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで９５％となり、本発明の実施例と比べて、２６０℃１時間処理熱処理後の反射率が大きく低下しており、本発明の白色高耐熱高反射材が優れていることが明らかとなった。また樹脂組成物の組成比を変えた比較例４〜７のサンプルの初期反射率は、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が６４％以上、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が９１％以上、波長が８００ｎｍのときの全反射率が８７％以上となり、また２６０℃１時間処理後の反射率が、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで７３％、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで９８％、波長が８００ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで９５％となり、本発明の実施例と比べて、２６０℃１時間処理熱処理後の反射率が大きく低下しており、本発明の白色高耐熱高反射材が優れていることが明らかとなった。更に充填するフィラーであるアルミナの形状を変えた比較例８のサンプルでは、初期反射率は、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が８１％以上、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が８６％以上、波長が８００ｎｍのときの全反射率が８６％以上となり、また２６０℃１時間処理後の反射率が、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が５１％、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が７１％、波長が８００ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで８４％となり、本発明の実施例と比べて、初期の場合でも全体的に反射率が低く、本発明の白色高耐熱高反射材が優れていることが明らかとなった。更に充填するフィラーの種類を変えた比較例９〜１１のサンプルでは、初期反射率は、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が１０％以下、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が９８％以上、波長が８００ｎｍのときの全反射率が９５％以上となり、また２６０℃１時間処理後の反射率が、波長が３５０ｎｍのときの全反射率が１０％以下、波長が４６０ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで８６％、波長が８００ｎｍのときの全反射率が最も良いサンプルで９２％となり、本発明の実施例と比べて、初期の反射率の特に３５０ｎｍでの反射率が大きく低下しており、本発明の白色高耐熱高反射材が優れていることが明らかとなった。
【００５２】
なお、本実施例では、白色高耐熱高反射材に球状のアルミナを１００重量部以上入れることで、上記効果が得られるが、フィラーを多く入れすぎると、分散剤などを入れる必要があり、分散剤は熱に弱いため、白色高耐熱高反射材に入れるフィラーは１５０重量部以下であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の白色高反射材は、液晶ディスプレイのバックライトに使用されるリフレクター、各種照明用途の反射板、ＬＥＤパッケージを構成するリフレクターなどに使用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１    発光素子
２    リフレクター
３    リードフレーム
４    ワイヤー
５    白色高耐熱高反射材
６    発光素子
７    リードフレーム
８    ワイヤー
９    白色高反射材
【図１】
2011249554.tif 000004
【図２】
2011249554.tif 000005
【図３】
2011249554.tif 000006