(57)【要約】【課題】長期の熱安定性および光透過性に優れ、リフロー実装が可能で、LEDチップの発熱による寸法の変動や実装半田へのストレスを小さくすることができ、且つ高価なシリコーンレジンの使用量を多くすること無く、表層にあるシリコーンレジンの低いタック性によりダスト付着を抑制することができ、またレンズやＬＥＤ素子の実装時にワイヤの倒れを発生させることがなく、且つシリコーンラバーの柔らかさによりレンズのワレやクラックを防ぐことが可能なレンズを提供すること。【解決手段】表層としてシリコーンレジンからなる透明樹脂成形部、内層としてシリコーンラバーからなる透明樹脂成形部を有するリフロー実装が可能な二層のレンズを成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一透明樹脂成形部と第二透明樹脂成形部とが積層されてなる樹脂レンズにおいて、前記第一透明樹脂成形部（シリコーンレジン）の厚みが前記レンズの厚みの５％以上８０％以下であることを特徴とする樹脂レンズ。
【請求項２】
第一透明樹脂成形部がシリコーンレジンからなり、前記第二透明樹脂成形部がシリコーンラバーからなることを特徴とする請求項１記載の樹脂レンズ。
【請求項３】
金属薄板材からなるフレーム上を成形金型内に載置し第二透明樹脂を流し込み第二透明樹脂成形部を形成する工程と、
つぎに、成形金型内に第一透明樹脂を流し込み第一透明樹脂成形部を形成し前記第二透明樹脂部と前記第一透明樹脂部とからなる前記フレーム付き樹脂レンズを形成する工程と、
前記成形金型を開放し前記フレームを取り出す同時に前記樹脂レンズを離型する工程を備えた樹脂レンズの製造方法。
【請求項４】
第一透明樹脂成形部がシリコーンレジンからなり、前記第二透明樹脂成形部がシリコーンラバーからなることを特徴とする請求項３記載の樹脂レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂レンズとその製造方法に係り、特に高輝度ＬＥＤ用の樹脂レンズとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称す）市場の急速な発展に伴い、車載用や照明用途への展開が進み、短波長化による高輝度化が求められてきており、そのＬＥＤに使用されるレンズには優れた光透過性（透明性）や熱安定性が要求されている。
【０００３】
また、レーザダイオード（以下、ＬＤと称す）を用いたＣＤ、ＤＶＤ等の光ピックアップでも記憶容量の増大に伴い短波長化が進んでおり、光透過性（透明性）や熱安定性が要求されている。
【０００４】
従来のＬＥＤに使用されるレンズは高い生産性と優れた光透過性（透明性）、熱安定性を有した熱可塑性シリコーン系樹脂またはシリコーン系樹脂で形成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
熱可塑性シリコーン樹脂またはシリコーン系樹脂は、成分中に含まれる官能シロキサン単位や置換基の種類や組み合わせを変化させることで光透過性や熱安定性を上げることも知られている。これらは官能シロキサン単位によりその性質が決まることが知られており、特に２官能シロキサン単位を多く含有する材料はシリコーンラバー、３官能シロキサン単位や４官能シロキサン単位を多く含有する材料はシリコーンレジンと呼ばれており、高輝度ＬＥＤ用のレンズ材料として用いられている。
【特許文献１】特開２０００−２３５１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら熱可塑性シリコーン樹脂で形成したレンズでは、ＬＥＤ素子を基板に実装する際のリフロー実装（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系などのペーストを実装基板の電極部に塗布し通炉する）の温度が３００℃近くとなり、樹脂が溶融あるいは軟化することで形状を維持できず、実装したレンズがパッケージから外れてしまうことや、寸法の変動によりＬＥＤ動作時において光の所望の指向特性から逸脱してしまうという問題がある。
【０００７】
また、高輝度ＬＥＤに用いる場合、チップの発熱による高温動作時の長期にわたる寸法等の熱安定性が確保できなくなることや、熱可塑性シリコーン樹脂が高温になることにより組成やその物性値が変化し、レンズの屈折率や透明性が変動し、所定の光透過性が得られなくなるという問題がある。
【０００８】
例えば白色ＬＥＤに使用された場合は、長時間発光後の白色の色合いすなわち演色性が変化してくるなどの問題が生じる。
【０００９】
また、発光時の発熱により樹脂の軟化が発生し、寸法の変動や実装基板からの浮き、実装半田部へのストレス等が発生し、品質が悪くなることが懸念される。
【００１０】
また、熱硬化性シリコーンレジンは、例えば、Ｓｈｏｒｅ  Ｄ硬度で１０以上の一定の硬度を有するが、一般的に硬度と反比例の関係にあるとされる脆さが弱く壊れ易く、レンズの亀裂や割れが発生するという問題がある。さらに、材料を合成する際の工程が複雑になることが知られており、原材料の製造コストが高くなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の樹脂レンズは、第一透明樹脂成形部と第二透明樹脂成形部とが積層されてなる樹脂レンズにおいて、第一透明樹脂成形部の厚みがレンズの厚みの５％以上８０％以下であり、その製造方法は、金属薄板材からなるフレーム上を成形金型内に載置し第二透明樹脂を流し込み第二透明樹脂成形部を形成する工程と、つぎに、成形金型内に第一透明樹脂を流し込み第一透明樹脂成形部を形成し第二透明樹脂部と第一透明樹脂部とからなるフレーム付き樹脂レンズを形成する工程と、成形金型を開放しフレームを取り出すと同時に樹脂レンズを離型する工程を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この方法によれば、長期の熱安定性および光透過性に優れ、且つリフロー実装が可能で、LEDチップの発熱による寸法の変動や実装半田へのストレスを小さくすることができる。また表層にあるシリコーンレジンの低いタック性によりダスト付着を抑制することができ、レンズの透過率を向上させることが出来る。さらにレンズやＬＥＤ素子の実装時のワイヤー倒れを発生させることがなく、且つレンズのワレやクラックを防ぐことが可能なレンズを構成することが可能となる。
【００１３】
また高価なシリコーンレジンの使用量を削減し、安価なレンズを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るレンズを説明する図である。
図１において、シリコーンレジン１０１からなる透明樹脂成形部、シリコーンラバー１０２からなる透明樹脂成形部を有するレンズであり、シリコーンレジン１０１からなる表層の厚さがレンズ厚さの８０％以下であることを特徴とする。これは８０％以上ではシリコーンラバー１０２の厚みが薄くなり、クラックやワレが発生してしまうためである。また、シリコーンラバー１０２の厚みが２０％以下と薄くなると、樹脂が金型キャビティ内部を均一に流れるのが困難となり、成形不良を誘発しやすくするためである。
【００１６】
また、シリコーンレジン１０１の硬度がＳｈｏｒｅＤにて５〜１００、望ましくは３０〜８０、およびシリコーンラバー１０２からなる内層の硬度がＳｈｏｒｅＤにて１〜４０、望ましくは５〜３０であり、且つシリコーンラバー１０２の硬度がシリコーンレジン１０１の硬度よりも低いことを特徴としている。
【００１７】
また、表層、内層の熱膨張係数がそれぞれ５０×１０-6〜１０００×１０-6であり、望ましくは１００×１０-6〜５００×１０-6であり、その両者の熱膨張係数差は、２００×１０-6以下であることを特徴としている。これは、熱膨張係数差が２００×１０-6以下とすることで、成形時における２層間での熱応力が軽減され、樹脂のハガレ、浮き、気泡の抱き込みを小さくすることが可能となるためである。
【００１８】
また、それぞれの屈折率は１．３以上１．８以下であり、表層のシリコーンレジン１０１の屈折率はシリコーンラバー１０２と比較して同等もしくは低いことが、ＬＥＤチップからの光取り出し効率の観点から望ましい。
【００１９】
なお、このレンズを成形する方法としては、射出成形機、射出圧縮成形機あるいは圧縮成形機等で成形するのが望ましく、２台の成形機で２回に分けて成形する方法と、ひとつの成形機内で２つの射出ユニットと２台の金型を用いて成形する方法が考えられる。
【００２０】
例えば前者の方法では図２に示すような方法が考えられる。図２は、リール巻き出しスタンド２０３から掃き出されたＣｕやＦｅ系の材料からなる金属フレーム上に、竪型成形機２０１に取り付けられた成形金型２０５でシリコーンラバー１０２を成形した後、竪型成形機２０２に取り付けられた成形金型２０６でシリコーンレジン１０１を成形し、２層レンズを形成する方法である。脆さのあるシリコーンレジン１０１を先に成形すると、レンズが２つ目の成形金型内で成形される際、位置ズレなどにより型締や型開時に負荷がかかり、クラックが入ったり、ワレてしまうことが考えられるため、柔らかいシリコーンラバー１０２を先に成形するのが望ましい。このように金属フレーム２０７を用いて成形し離型することでレンズも離型することができ、レンズの金型からの取り出しが容易となると共に、ひとつの生産ラインで大量に当該レンズを生産することが可能となる。また、リール巻取りスタンド２０４はレンズの付いた金属フレームを巻き取るものであり、リール１個で一度に複数のレンズを取り扱うことができるが、例えばこのリールスタンド２０４の部分で金属フレーム２０７を所定の長さに短冊状にカットして取り扱っても良く、また樹脂成形されたレンズ部分のみをカット（ゲートカット）して、レンズ単品で取り扱っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
光学用のレンズ等として有用であり、特に大量の熱を発生する高輝度ＬＥＤ用のレンズ等として適している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ用レンズを示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ用レンズの成形方法を示す図
【符号の説明】
【００２３】
１０１  シリコーンレジンからなる透明樹脂成形部
１０２  シリコーンラバーからなる透明樹脂成形部
２０１  竪型成形機（シリコーンラバー成形用）
２０２  竪型成形機（シリコーンレジン成形用）
２０３  リール巻き出しスタンド
２０４  リール巻取りスタンド
２０５  成形金型（シリコーンラバー成形用）
２０６  成形金型（シリコーンレジン成形用）
【図１】
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【図２】
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