CN102162588B - 发光二极管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光二极管装置,该发光二极管装置具备:发光二极管;电力电路部,其对发光二极管提供电力;以及散热构件,其用于使从发光二极管产生的热散热。散热构件包括导热性片材,该导热性片材含有板状的氮化硼颗粒。导热性片材的与厚度方向正交的方向的热导率为4W/m·K以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管装置。
背景技术
近年来,作为实现延长产品寿命以及减少消耗电力的照明装置,公知一种发光二极管(LED)装置。
例如,提出了一种LED灯泡,该LED灯泡具备:LED;支承该LED的支承构件;以及容纳在支承构件内部的电路(例如,参照“LED電球で他社に先駆けよ”、因特网(http://it.nikkei.co.jp/business/news/index.aspx?n=MMIT2J000024112009))。
上述文献所提出的支承构件以与圆板和风扇连续的方式具有圆板和风扇,该圆板配置于LED下侧,该风扇配置于圆板的下方,支承构件通过压铸成形来由铝一体地形成。
并且,当由于LED发热而变得高温时,发光二极管装置的发光效率降低,因此上述文献的支承构件供助圆板从风扇将从LED产生的热散热。
但是,上述文献的支承构件通过压铸成形来形成,因此成形精度较粗糙,因此在圆板上表面与LED下表面之间产生间隙,从而存在以下不良情况:无法通过支承构件高效率地将从LED产生的热散热。
另外,支承构件由铝构成,因此还存在无法充分实现LED灯泡的轻量化的不良情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光二极管装置,该发光二极管装置能够高效率地将从发光二极管产生的热散热,并且能够实现发光二极管装置的轻量化。
本发明的发光二极管装置的特征在于,具备:发光二极管;电力电路部,其用于对上述发光二极管提供电力;以及散热构件,其用于将从上述发光二极管产生的热散热,其中,上述散热构件包括导热性片材,该导热性片材含有板状的氮化硼颗粒,与上述导热性片材的厚度方向正交的方向的热导率为4W/m·K以上。
另外,在本发明的发光二极管装置中,优选将上述散热构件与上述发光二极管密合状地配置在上述发光二极管的下面。
另外,在本发明的发光二极管装置中,优选上述散热构件是用于对从上述发光二极管产生的热进行热传导的散热器以及/或者用于使从上述发光二极管产生的热散热的散热片,另外,优选上述散热构件是上述散热器和上述散热片的一体成形品。
另外,在本发明的发光二极管装置中,优选上述散热构件兼做反射板,该反射板用于反射上述发光二极管所发射的光。
在本发明的发光二极管装置中,散热构件包括导热性片材,因此能够以较大接触面积与发光二极管或者该发光二极管附近的构件密合状地接触。因此,能够利用散热构件沿与导热性片材的厚度方向正交的方向高效率地将从发光二极管产生的热散热。
结果,能够防止发光效率的降低。
另外,散热构件由含有氮化硼颗粒的导热性片材构成,因此能够实现散热构件以及发光二极管装置的轻量化。
附图说明
图1示出本发明的发光二极管装置的一个实施方式(散热构件为散热器的方式)的剖视图。
图2示出导热性片材的立体图。
图3是用于说明导热性片材的制造方法的工序图,
(a)示出对混合物或者层叠片材进行热压的工序,
(b)示出将压制片材分割成多个部分的工序,
(c)示出层叠分割片材的工序。
图4示出本发明的发光二极管装置的其它实施方式(散热构件为散热器和散热片的方式)的剖视图。
图5示出本发明的发光二极管装置的其它实施方式(散热器和散热片一体成形的方式)的剖视图。
图6示出本发明的发光二极管装置的其它实施方式(散热器兼做反射板的方式)的剖视图。
图7是本发明的发光二极管装置的其它实施方式(并列配置发光二极管,散热构件为散热器的方式),
(a)示出立体图,
(b)示出剖视图。
图8是本发明的发光二极管装置的其它实施方式(并列配置发光二极管,散热构件为散热器和散热片的方式),
(a)示出立体图,
(b)示出剖视图。
图9是本发明的发光二极管装置的其它实施方式(并列配置发光二极管,散热构件为散热器的方式),
(a)示出立体图,
(b)示出剖视图。
图10示出本发明的发光二极管装置的其它实施方式(散热构件为散热器的方式)的剖视图。
图11示出耐弯曲试验的类型Ⅰ的试验装置(耐弯曲性试验前)的立体图。
图12示出耐弯曲试验的类型Ⅰ的试验装置(耐弯曲性试验中)的立体图。
具体实施方式
图1示出本发明的发光二极管装置的一个实施方式(散热构件为散热器的方式)的剖视图,图2示出导热性片材的立体图,图3是用于说明导热性片材的制造方法的工序图。
此外,在图1中,将纸面左右方向设为左右方向,将纸面上下方向设为上下方向,将纸面里外方向设为前后方向,以后附图的方向遵照上述方向。
在图1中,该发光二极管装置1具备发光二极管2、电力电路部3以及散热构件4。另外,发光二极管装置1具备散热片5、反射板12以及透镜6。
将发光二极管2配置在发光二极管装置1的大致中央,形成为在左右方向和前后方向上扩展的正剖视大致矩形状。具体地说,发光二极管2主要可以举出发射白色光的白色发光二极管(白色LED)等。
用于对发光二极管2提供电力而设置电力电路部3,将电力电路部3配置在发光二极管2的下侧,具体地说在发光二极管2下侧隔着散热构件4来配置电力电路部3。另外,电力电路部3具备初级布线8和次级布线(未图示),初级布线8与插头9相连接,该插头9与电源(未图示)相连接,另一方面,将未图示的次级布线插入到散热构件4的第一开口部7(虚线,后述)而与发光二极管2相连接。
散热构件4由导热性片材11(参照图2)构成,散热构件4是用于使从发光二极管2产生的热沿导热性片材11的平面方向SD进行热传导而散热的散热器10。
将散热器10设置在发光二极管2的下方,具体地说,与发光二极管2的下表面呈密合状地配置。另外,散热器10形成为沿左右方向和前后方向大致呈圆板形状。也就是说,通过大致圆板形状地形成导热性片材11来形成散热器10。
具体地说,导热性片材11含有氮化硼(BN)颗粒作为必要成分,例如还含有树脂成分。
氮化硼颗粒形成为板状(或者鳞片状),在导热性片材11中以在规定方向(后述)上取向的方式分散。
氮化硼颗粒的长度方向长度(在与板的厚度方向正交的方向上的最大长度)平均值例如为1~100μm,优选3~90μm。另外,氮化硼颗粒的长度方向长度平均值为5μm以上,优选为10μm以上,更优选为20μm以上,特别优选为30μm以上,最优选为40μm以上,通常,例如为100μm以下,优选为90μm以下。
另外,氮化硼颗粒的厚度(板的厚度方向长度,即,颗粒的宽度方向长度)平均值例如为0.01~20μm,优选0.1~15μm。
另外,氮化硼颗粒的长宽比(aspect Ratio)(长度方向长度/厚度),例如为2~10000,优选为10~5000。
另外,利用光散射法测定的氮化硼颗粒的平均粒径例如为5μm以上,优选为10μm以上,更优选为20μm以上,特别优选为30μm以上,最优选为40μm以上,通常为100μm以下。
需要说明的是,利用光散射法测定的平均粒径为用动态光散射式粒度分布测定装置测定的体积平均粒径。
利用光散射法测定的氮化硼颗粒的平均粒径不满足上述范围时,有时导热性片材11变脆,处理性降低。
另外,氮化硼颗粒的体积密度(日本工业标准JIS K 5101,视密度),例如为0.3~1.5g/cm3,优选为0.5~1.0g/cm3。
此外,氮化硼颗粒的比重例如为2.1~2.3,具体地说,2.26左右。
另外,氮化硼颗粒能够使用市售品或对其进行加工的加工品。作为氮化硼颗粒的市售品,可以举出,例如Momentive·Performance·Materials·Japan社制的“PT”系列(例如“PT-110”等),昭和电工社制的“SHOBN UHP”系列(例如,“SHOBN UHP-1”等)等。
树脂成分为能够分散氮化硼颗粒的成分,即,分散氮化硼颗粒的分散介质(基体),可以举出,例如热硬化性树脂成分、热塑性树脂成分等树脂成分。
作为热硬化性树脂成分,可以举出,例如环氧树脂、热硬化性聚酰亚胺、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、有机硅树脂、热硬化性聚氨酯树脂等。
作为热塑性树脂成分,可以举出,例如聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等)、丙烯酸树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯等)、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚碳酸酯、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚烯丙基砜(polyallylsulfone)、热塑性聚酰亚胺、热塑性聚氨酯树脂、聚氨基双马来酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、双马来酰亚胺三嗪树脂、聚甲基戊烯、氟树脂、液晶聚合物、烯烃-乙烯醇共聚物、离聚物、聚芳酯、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物等。
所述树脂成分,可以单独使用或组合使用2种以上。
热硬化性树脂成分中,优选可以举出环氧树脂。
环氧树脂在常温下为液态、半固态及固态的任一形态。
具体而言,作为环氧树脂,可以举出例如双酚型环氧树脂(例如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、二聚酸改性双酚型环氧树脂等)、酚醛清漆型环氧树脂(例如线型酚醛清漆型环氧树脂、甲酚-线型酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂等)、萘型环氧树脂、芴型环氧树脂(例如双芳基芴型环氧树脂等)、三苯基甲烷型环氧树脂(例如三羟基苯基甲烷型环氧树脂等)等芳香族类环氧树脂;例如三环氧基丙基异氰脲酸酯(三缩水甘油基异氰脲酸酯)、乙内酰脲环氧树脂等含氮环的环氧树脂;例如脂肪族型环氧树脂、例如脂环式环氧树脂(例如双环环型环氧树脂等)、例如缩水甘油醚型环氧树脂、例如缩水甘油胺型环氧树脂等。
所述环氧树脂可以单独使用或组合使用2种以上。
优选可以举出液态的环氧树脂及固态的环氧树脂的组合,更优选可以举出液态的芳香族类环氧树脂及固态的芳香族类环氧树脂的组合。作为所述的组合,具体而言,可以举出液态的双酚型环氧树脂及固态的三苯基甲烷型环氧树脂的组合、液态的双酚型环氧树脂及固态的双酚型环氧树脂的组合。
另外,作为环氧树脂,优选可以举出单独使用半固态的环氧树脂,更优选可以举出单独使用半固态的芳香族类环氧树脂。作为所述的环氧树脂,具体而言,可以举出半固态的芴型环氧树脂。
如果为液态的环氧树脂及固态的环氧树脂的组合、半固态的环氧树脂,可以提高导热性片材11的高度差追随性(后述)。
另外,环氧树脂的环氧当量例如为100~1000g/eqiv.,优选为180~700g/eqiv.,软化温度(环球法)例如为80℃以下(具体而言,为20~80℃),优选为70℃以下(具体而言,25~70℃)。
另外,环氧树脂在80℃的熔融粘度,例如为10~20,000mPa·s,优选为50~15,000mPa·s。组合使用2种以上环氧树脂时,设定它们的混合物的熔融粘度在上述范围内。
另外,组合使用常温下固态的环氧树脂和常温下液态的环氧树脂时,组合使用第1环氧树脂和第2环氧树脂,所述第1环氧树脂的软化温度例如小于45℃、优选为35℃以下,所述第2环氧树脂的软化温度例如为45℃以上、优选为55℃以上。由此,能将树脂成分(混合物)的运动粘度(依据日本工业标准JIS K7233,后述)设定在期望的范围内,另外,可以提高导热性片材11的高度差追随性。
另外,可以在环氧树脂中含有例如硬化剂及硬化促进剂而制备成环氧树脂组合物。
硬化剂是能够通过加热使环氧树脂硬化的潜在性硬化剂(环氧树脂硬化剂),可以举出例如咪唑化合物、胺化合物、酸酐化合物、酰胺化合物、酰肼化合物、咪唑啉间二氮杂环戊烯化合物等。另外,除了上述之外,也可以举出苯酚化合物、脲醛化合物、多硫化物化合物等。
作为咪唑化合物,可以举出,例如2-苯基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑等。
作为胺化合物,可以举出,例如乙撑二胺、丙邻二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等脂肪族多胺;例如间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜等芳香族多胺等。
作为酸酐化合物,可以举出,例如邻苯二甲酸酐、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、4-甲基-六氢邻苯二甲酸酐、甲基降冰片烯二酸酐、均苯四酸酐、十二碳烯琥珀酸酐、二氯琥珀酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、六氯降冰片烯二酸酐等。
作为酰胺化合物,可以举出,例如二氰基二酰胺、聚酰胺等。
作为酰肼化合物,可以举出,例如己二酸二酰肼等。
作为咪唑啉间二氮杂环戊烯化合物,可以举出,例如甲基咪唑啉间二氮杂环戊烯、2-乙基-4-甲基咪唑啉间二氮杂环戊烯、乙基咪唑啉间二氮杂环戊烯、异丙基咪唑啉间二氮杂环戊烯、2,4-二甲基咪唑啉间二氮杂环戊烯、苯基咪唑啉间二氮杂环戊烯、十一烷基咪唑啉间二氮杂环戊烯、十七烷基咪唑啉间二氮杂环戊烯、2-苯基-4-甲基咪唑啉间二氮杂环戊烯等。
所述的硬化剂,可以单独使用或组合使用2种以上。
作为硬化剂优选可以举出咪唑化合物。
作为硬化促进剂,可以举出,例如三乙烯四胺、三-2,4,6-二甲基氨基甲基苯酚等叔胺化合物,例如三苯基膦、四苯基鏻四苯基硼酸、四-正丁基鏻-o,o-二乙基二硫代磷酸酯等磷化合物,例如季铵盐化合物,例如有机金属盐化合物,例如它们的衍生物等。所述的硬化促进剂,可以单独使用或组合使用2种以上。
对于环氧树脂组合物中的硬化剂的配合比例,对于100重量份的环氧树脂,例如为0.5~50重量份,优选为1~10重量份,硬化促进剂的配合比例,例如为0.1~10重量份,优选为0.2~5重量份。
上述的硬化剂及/或硬化促进剂,根据需要可以作为被溶剂溶解及/或分散的溶剂溶液及/或溶剂分散液制备、使用。
作为溶剂,可以举出,例如丙酮、甲基乙基酮等酮类,例如乙酸乙酯等酯类,例如N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类等的有机溶剂等。另外,作为溶剂,也可以举出,例如水,例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等醇类等水系溶剂。作为溶剂,优选可以举出有机溶剂,更优选可以举出酮类、酰胺类。
热塑性树脂成分中,优选可以举出聚烯烃。
作为聚烯烃,优选可以举出聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物。
作为聚乙烯,例如,可以举出低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等。
作为乙烯-丙烯共聚物,例如,可以举出乙烯及丙烯的无规共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物等。
所述的聚烯烃,可以单独使用或组合2种以上使用。
另外,聚烯烃的重均分子量及/或数均分子量,例如为1000~10000。
另外,聚烯烃可以单独使用或组合多种使用。
另外,通过依据日本工业标准JIS K 7233(气泡粘度计法)的运动粘度试验(温度:25℃±0.5℃,溶剂:丁基卡必醇,树脂成分(固体成分)浓度:40质量%)测定的树脂成分的运动粘度,例如为0.22×10-4~2.00×10-4m2/s,优选0.3×10-4~1.9×10-4m2/s,更优选0.4×10-4~1.8×10-4m2/s。另外,也可以设定上述的运动粘度例如为0.22×10-4~1.00×10-4m2/s,优选为0.3×10-4~0.9×10-4m2/s,更优选为0.4×10-4~0.8×10-4m2/s。
树脂成分的运动粘度超过上述范围时,有时不能付与导热性片材11优异的柔软性及高度差追随性(后述)。另一方面,树脂成分的运动粘度小于上述范围时,有时不能使氮化硼颗粒按规定方向取向。
需要说明的是,在依据日本工业标准JIS K 7233(气泡粘度计法)的运动粘度试验中,通过树脂成分样品中的气泡的上升速度与标准样品(已知运动粘度)中的气泡的上升速度比较,将上升速度一致的标准样品的运动粘度判定为树脂成分的运动粘度,以此来测定树脂成分的运动粘度。
需要说明的是,树脂成分的比重例如为1.0~1.5,优选为1.1~1.2。
在导热性片材11上,氮化硼颗粒的基于体积的含有比例(固体成分,即,氮化硼颗粒相对于树脂成分及氮化硼颗粒的总体积所占的体积百分比),例如为35体积%以上,优选为60体积%以上,优选为75体积%以上,通常,例如为95体积%以下,优选为90体积%以下。
氮化硼颗粒的基于体积的含有比例小于上述范围时,有时不能使氮化硼颗粒在导热性片材11上按规定方向取向。另一方面,氮化硼颗粒的基于体积的含有比例超过上述范围时,导热性片材11变脆,有时处理性及高度差追随性(后述)降低。
另外,相对于100重量份的形成导热性片材11的各成分(氮化硼颗粒及树脂成分)的总量(固体成分总量),氮化硼颗粒的质量基准的配合比例例如为40~95重量份,优选为65~90重量份,相对于100重量份的形成导热性片材11的各成分的总量,树脂成分的质量基准的配合比例例如为5~60重量份,优选为10~35重量份。需要说明的是,氮化硼颗粒相对于100重量份的树脂成分的质量基准的配合比例,例如为60~1900重量份,优选为185~900重量份。
另外,组合使用2种环氧树脂(第1环氧树脂及第2环氧树脂)时,第1环氧树脂相对于第2环氧树脂的质量比例(第1环氧树脂的质量/第2环氧树脂的质量),可以根据各环氧树脂(第1环氧树脂及第2环氧树脂)的软化温度等适当设定,例如为1/99~99/1,优选为10/90~90/10。
需要说明的是,树脂成分中,除了上述的各成分(聚合物)之外,例如包含聚合物前体(例如,含有低聚物的低分子量聚合物等)、及/或单体。
关于导热性片材11的比重,由于以上述比例含有氮化硼颗粒、具体地说含有氮化硼颗粒和树脂成分,因此例如为1.5~2.5,优选为1.7~2.3,更优选为1.9~2.1。
接着,参照图2以及图3来说明制造导热性片材11的方法。
所述方法中,首先,按上述的配合比例配合上述的各成分,搅拌混合,由此制备混合物。
搅拌混合中,为了高效地混合各成分,例如,可以将溶剂与上述各成分一同配合、或例如通过加热使树脂成分(优选热塑性树脂成分)熔融。
作为溶剂,可以举出与上述同样的有机溶剂。另外,上述的硬化剂及/或硬化促进剂作为溶剂溶液及/或溶剂分散液进行制备时,在搅拌混合时不加入溶剂,可以直接提供给溶剂溶液及/或溶剂分散液的溶剂作为搅拌混合用的混合溶剂。或者,在搅拌混合时,也可以再加入溶剂作为混合溶剂。
使用溶剂搅拌混合时,搅拌混合后,除去溶剂。
为了除去溶剂,例如在室温下放置1~48小时,或例如以40~100℃加热0.5~3小时,或者,例如在0.001~50KPa的减压气氛下以20~60℃加热0.5~3小时。
通过加热使树脂成分熔融时,加热温度例如为树脂成分的软化温度附近或超过软化温度的温度,具体而言为40~150℃,优选70~140℃。
接着,在该方法中,对得到的混合物进行热压。
具体而言,如图3(a)所示,例如,根据需要借助2张离型膜22热压混合物,由此得到压制片材1A。对于热压的条件,温度例如为50~150℃、优选60~140℃,压力例如为1~100MPa,优选5~50MPa,时间例如为0.1~100分钟,优选1~30分钟。
更优选真空热压混合物。真空热压中的真空度例如为1~100Pa,优选5~50Pa,温度、压力及时间与上述热压的条件相同。
热压中的温度、压力及/或时间在上述范围外时,有时不能将导热性片材11的空隙率P(下述)调节为期望的值。
通过热压得到的压制片材1A的厚度,例如为50~1000μm、优选为100~800μm。
接着,在该方法中,如图3(b)所示,将压制片材1A分割为多个部分(例如4个),得到分割片材1B(分割工序)。在分割压制片材1A时,以向厚度方向投影时使压制片材1A被分割为多个部分的方式沿着其厚度方向切割压制片材1A。需要说明的是,使各分割片材1B在厚度方向投影时形状相同地切割压制片材1A。
接着,在该方法中,如图3(c)所示,在厚度方向上层叠各分割片材1B,得到层叠片材1C(层叠工序)。
之后,在该方法中,如图3(a)所示,热压(优选真空热压)层叠片材1C(热压工序)。热压的条件与上述混合物的热压条件相同。
热压后的层叠片材1C的厚度,例如为1mm以下,优选0.8mm以下,通常,例如为0.05mm以上,优选0.1mm以上。
之后,为了在导热性片材11中使氮化硼颗粒15在树脂成分16中沿着规定方向高效地取向,重复实施上述的分割工序(图3(b))、层叠工序(图3(c))及热压工序(图3(a))的一系列工序。重复次数没有特别限定,可以根据氮化硼颗粒的填充状态适当设定,例如为1~10次,优选2~7次。
需要说明的是,上述的热压工序(图3(a))中,例如,也可以利用多个压延辊等对混合物及层叠片材1C进行轧制。
由此,能够得到导热性片材11。
所得到的导热性片材11的厚度,例如为1mm以下,优选0.8mm以下,通常例如为0.05mm以上,优选0.1mm以上。
另外,导热性片材11中的氮化硼颗粒的基于体积的含有比例(固体成分,即,氮化硼颗粒相对于树脂成分及氮化硼颗粒的总体积所占的体积百分比)为如上所述地、例如为35体积%以上(优选为60体积%以上,更优选75体积%以上),通常为95体积%以下(优选为90体积%以下)。
氮化硼颗粒的含有比例不满足上述范围时,有时不能使氮化硼颗粒15在导热性片材11上按规定方向取向。
另外,树脂成分16为热硬化性树脂成分时,例如,重复实施上述的分割工序(图3(b))、层叠工序(图3(c))及热压工序(图3(a))的一系列工序,得到半硬化(B阶段状态)的导热性片材11。
然后,在如上所述得到的导热性片材11中,如图2及其局部放大示意图所示,氮化硼颗粒15的长度方向LD沿着与导热性片材11的厚度方向TD相交叉(正交)的平面方向SD进行取向。
另外,氮化硼颗粒15的长度方向LD与导热性片材11的平面方向SD所成的角度的算术平均值(氮化硼颗粒15相对于导热性片材11的取向角度α),例如为25度以下,优选20度以下,通常为0度以上。
需要说明的是,氮化硼颗粒15相对于导热性片材11的取向角度α是如下计算的:使用横截面抛光机(CP)沿着厚度方向切割加工导热性片材11,用扫描电子显微镜(SEM)观察由此出现的截面,以能够观察200个以上氮化硼颗粒15的视场的倍率拍摄照片,根据得到的SEM照片,取得氮化硼颗粒15的长度方向LD相对于导热性片材11的平面方向SD(与厚度方向TD正交的方向)的倾斜角α,计算其平均值。
由此,导热性片材11的平面方向SD的热导率为4W/m·K以上,优选5W/m·K以上,较优选10W/m·K以上,更优选15W/m·K以上,特别优选25W/m·K以上,通常为200W/m·K以下。
另外,在树脂成分16为热硬化性树脂成分时,导热性片材11的平面方向SD的热导率在热硬化的前后实质上相同。
导热性片材11的平面方向SD的热导率不满足上述范围时,平面方向SD的导热性不充分,因此有时不能用于要求所述的平面方向SD的导热性的散热用途。
需要说明的是,通过脉冲加热法测定导热性片材11的平面方向SD的热导率。脉冲加热法中,可以使用氙气闪光灯分析仪“LFA-447型”(NETZSCH社制)。
另外,导热性片材11的厚度方向TD的热导率,例如为0.5~15W/m·K,优选为1~10W/m·K。
需要说明的是,利用脉冲加热法、激光闪光法或TWA法测定导热性片材11的厚度方向TD的热导率。在脉冲加热法中,可以使用与上述同样的仪器,在激光闪光法中,可以使用“TC-9000”(爱发科理工社制),在TWA法中,可以使用“ai-Phasemobile”(ai-Phase社制)。
由此,导热性片材11的平面方向SD的热导率相对于导热性片材11的厚度方向TD的热导率的比(平面方向SD的热导率/厚度方向TD的热导率),例如为1.5以上,优选为3以上,更优选为4以上,通常为20以下。
另外,图2中未示出,但是在导热性片材11上,例如形成有空隙(间隙)。
导热性片材11中空隙的比例,即,空隙率P可以利用氮化硼颗粒15的含有比例(基于体积)调节,进一步地,可以利用氮化硼颗粒15及树脂成分16的混合物的热压(图2(a))的温度、压力及/或时间进行调节,具体而言,可以通过将上述热压(图2(a))的温度、压力及/或时间设定在上述范围内来进行调节。
导热性片材11的空隙率P,例如为30体积%以下,优选为10体积%以下。
上述的空隙率P,例如通过以下方式进行测定,即,利用横截面抛光机(CP)沿着厚度方向切割加工导热性片材11,用扫描电子显微镜(SEM)以200倍的倍率观察由此出现的截面而获得图像,并由获得的图像对空隙部分和除空隙以外的部分进行二值化处理,接着,计算空隙部分相对于整个导热性片材11的截面积所占的面积比。
需要说明的是,在导热性片材11中,硬化后的空隙率P2相对于硬化前的空隙率P1,例如为100%以下,优选为50%以下。
在测定空隙率P(P1)时,在树脂成分16为热硬化性树脂成分时,可以使用热硬化前的导热性片材11。
如果导热性片材11的空隙率P在上述的范围内,则能够提高导热性片材11的高度差追随性(后述)。
另一方面,导热性片材11不会在以下的初期粘结力试验(1)中从被粘物脱落。即,保持导热性片材11和被粘物间的暂时固定状态。
初期粘结力试验(1):在80℃的条件下,将导热性片材11加热压接在沿着水平方向的被粘物上而暂时固定,放置10分钟后,将被粘物上下翻转。
作为被粘物,可以举出,例如由与不锈钢(例如,SUS304等)或与发光二极管6相同的材料构成的基板等。
例如通过以下方式进行压接,一边将由硅树脂等树脂构成的海绵辊按压在导热性片材11上,一边使海绵辊在导热性片材11的表面上滚动。
在树脂成分16为热硬化树脂成分(例如,环氧树脂)时,加热压接的温度例如为80℃。
另一方面,在树脂成分16为热塑性树脂成分(例如,聚乙烯)时,加热压接的温度例如为在热塑性树脂成分的软化点或者在熔点上加上10~30℃的温度,优选为在热塑性树脂成分的软化点或者在熔点上加上15~25℃的温度,更优选为在热塑性树脂成分的软化点或者在熔点上加上20℃的温度,具体而言,为120℃(即,热塑性树脂成分的软化点或者在熔点100℃,在该100℃上加上20℃的温度)。
在上述的初期粘结力试验(1)中,在导热性片材11从被粘物脱落时,即,不能保持导热性片材11和被粘物间的暂时固定状态时,有时不能可靠地将导热性片材11暂时固定在被粘物上。
需要说明的是,树脂成分16为热硬化性树脂成分时,提供给初期粘结力试验(1)及初期粘结力试验(2)(后述)的导热性片材11为未硬化的导热性片材11,通过初期粘结力试验(1)及初期粘结力试验(2)中的加热压接,使导热性片材11成为B阶段状态。
而且,在树脂成分16为热塑性树脂成分时,提供给初期粘结力试验(1)及初期粘结力试验(2)(后述)的导热性片材11为固体状的导热性片材11,通过初期粘结力试验(1)及初期粘结力试验(2)中的加热压接,使导热性片材11成为软化状态。
优选在上述的初期粘结力试验(1)及以下的初期粘结力试验(2)两者中,导热性片材11不从被粘物脱落。即,保持导热性片材11和被粘物间的暂时固定状态。
初期粘结力试验(2):将导热性片材11加热压接在沿着水平方向的被粘物上而暂时固定,放置10分钟后,以沿着铅垂方向(上下方向)的方式配置被粘物。
初期粘结力试验(2)的加热压接的温度与上述初期粘结力试验(1)的加热压接中的温度相同。
需要说明的是,树脂成分16为热硬化性树脂成分时,提供给初期粘结力试验(1)的导热性片材11为未硬化的导热性片材11,通过初期粘结力试验(1)中的加热压接,使导热性片材11成为B阶段状态。
另外,在树脂成分16为热塑性树脂成分的情况下,提供给初期粘结力测试(1)以及初期粘结力测试(2)(后述)的导热性片材11为固体状的导热性片材11,通过初期粘结力测试(1)以及初期粘结力测试(2)中的加热压接,使导热性片材11成为软化状态。
另外,在导热性片材11中,相对于500nm的光的表面反射率R例如为70%以上,优选为75%以上,更优选为80%以上,通常为100%以下。
导热性片材11相对于500nm的光的表面反射率R为以硫酸钡的表面反射率为100%时的百分比。
另外,利用分光光度计测定表面反射率R,所述的利用分光光度计的测定使用积分球、以入射角为5度的方式实施。
导热性片材11的表面反射率R不满足上述范围时,有时不能高效地反射从后述的发光二极管6发出的500nm的光。
需要说明的是,在导热性片材11中,树脂成分16为热硬化性树脂成分时,表面反射率R为硬化后的导热性片材11的值。
另外,在依据日本工业标准JIS K 5600-5-1的圆柱形心轴法(cylindrical mandrel)的耐弯曲性试验中,在下述的试验条件下评价导热性片材11时,优选观察不到断裂。
试验条件
试验装置:类型I
心轴:直径10mm
弯曲角度:90度以上
导热性片材11的厚度:0.3mm
另外,图10以及图11示出类型Ⅰ的试验装置的立体图,下面,说明类型Ⅰ的试验装置。
在图10以及图11中,类型Ⅰ的试验装置90包括:第一平板91;第二平板92,其与第一平板91并列配置;以及心轴(旋转轴)93,其是为了能够使第一平板91和第二平板92相对转动而设置的。
第一平板91形成为大致矩形平板形状。另外,在第一平板91的一端部(可动端部)上设置有止挡件94。止挡件94形成为在第二平板92的表面上沿第二平板92的一端部延伸。
第二平板92呈大致矩形平板形状,被配置成其一边与第一平板91的一边(与设有止挡件94的一端部相反的一侧的另一端部(基端部)的一边)相邻。
心轴93形成为沿彼此相邻的第一平板91和第二平板92的一边延伸。
如图9所示,该类型Ⅰ的试验装置10在开始耐弯曲性试验之前,使第一平板91的表面与第二平板92的表面处于同一表面上。
并且,在实施耐弯曲性试验时,将导热性片材1载置在第一平板91的表面和第二平板92的表面上。此外,将导热性片材1载置成其一边与止挡件94抵接。
接着,如图10所示,使第一平板91与第二平板92相对转动。具体地说,使第一平板91的可动端部和第二平板92的可动端部以心轴93为中心转动规定角度。详细地说,使第一平板91和第二平板92以第一平板91和第二平板92的可动端部的表面接近(相对)的方式转动。
由此,导热性片材1一边追随第一平板91和第二平板92的转动一边以心轴93为中心弯曲。
更优选在上述的试验条件下,即使设定导热性片材11的弯曲角度为180度时,也观察不到断裂。
需要说明的是,树脂成分16为热硬化性树脂成分时,提供给弯曲性试验的导热性片材11为半硬化(B阶段状态)的导热性片材11(即,热硬化前的导热性片材11)。
上述的弯曲角度下的耐弯曲性试验中,在导热性片材11上观察到断裂时,有时不能付与导热性片材11优异的柔软性。
另外,在依据日本工业标准JIS K 7171(2008年)的3点弯曲试验中,在下述的试验条件下评价所述的导热性片材11时,例如观察不到断裂。
试验条件
试验片:规格20mm×15mm
支点间距离:5mm
试验速度:20mm/min(压头的押下速度)
弯曲角度:120度
评价方法:用肉眼观察在上述试验条件下试验时的试验片的中央部有无裂缝等断裂。
需要说明的是,在3点弯曲试验中,树脂成分16为热硬化性树脂成分时,可以使用热硬化前的导热性片材11。
因此,在上述的3点弯曲试验中没有观察到该导热性片材11断裂,因此高度差追随性优异。需要说明的是,所谓高度差追随性是指将导热性片材11设置在有高度差的设置对象上时,以沿着其高度差密合的方式追随的特性。
另外,在导热性片材11上,例如可以附着文字、记号等标记。即,导热性片材11在标记附着性方面优异。所谓标记附着性是指可以将上述的标记可靠地附着在导热性片材11上的特性。
具体而言,通过印刷或刻印等将标记附着(涂布、固定或粘结)在导热性片材11上。
作为印刷,例如可以举出喷墨印刷、凸版印刷、凹版印刷、激光印刷等。
需要说明的是,使用喷墨印刷、凸版印刷或凹版印刷来印刷标记时,例如,可以将用于提高标记的定影性的油墨定影层设置在导热性片材11的表面(印刷侧表面)上。
另外,使用激光印刷来印刷标记时,例如,可以将用于提高标记定影性的调色剂定影层设置在导热性片材11的表面(印刷侧表面)上。
作为刻印,可以举出,例如激光刻印、打刻等。
散热片5是为了将从发光二极管2产生的热量散热而设置的,散热片5形成为在发光二极管2下侧向下方较长延伸的正剖视大致半椭圆形状。具体地说,散热片5形成为向下方缩径的俯视剖视大致圆环状。
散热片5的内部收容有电力电路部3,散热片5以使发光二极管2和散热构件4的表面露出的方式与散热构件4相接合。
具体地说,散热片5的上端部以包围散热构件4的方式与散热构件4的周端部相接合。也就是说,散热片5的上端部的内周面与散热构件4的外周面相接触。
此外,在散热片5的下端部设置有插头9。插头9通过初级布线8与电力电路部3相连接,该初级布线8穿过形成于散热片5的下端部的第二开口部(未图示)。
散热片5例如含有铝、不锈钢、铁、铜等金属。
为了反射发光二极管2所发射的光而设置反射板12,反射板12呈平板片状,密合状地层叠在从发光二极管2露出的散热构件4的上表面。反射板12由含有光反射性物质的陶瓷材料的烧结体等构成。
透镜6呈大致半球形状(大致圆顶形状),形成为向上方缩径的俯视剖视大致圆环状。另外,将透镜6的下端面以透镜6覆盖发光二极管2和反射板12的方式设置在散热片5的上端面,将透镜6的下端面利用未图示的公知的粘接层(未图示)固定在散热片5的上端面。另外,透镜6的下端部的内周面与反射板12的外周面相接触。透镜6例如包括硅树脂等透明树脂。
并且,为了得到该发光二极管装置1,例如首先在散热片5内通过未图示的框架来固定电力电路部3,在该电力电路部3的上表面层叠散热构件4,该散热构件4由半硬化(B阶段状态)的导热性片材11构成。此时,视作B阶段状态的导热性片材11的柔软性良好,因此无缝地密合在电力电路部3的上表面。另外,导热性片材11也无缝地密合在散热片5的上端部的内周面。
此外,预先对导热性片材11进行外形加工,使得导热性片材11的外周面成为与散热片5的上端部的内周面相接触的大小且在导热性片材11的中央形成供未图示的次级布线通过的第一开口部7。
接着,在散热构件4的上表面层叠发光二极管2和反射板12。发光二极管2以与未图示的次级布线相连接的方式层叠。另外,以与初级布线8相连接的方式将插头9设置在散热片5的下端部。
此时,发光二极管2和反射板12无缝地密合在B阶段状态的导热性片材11上表面。
接着,利用粘接层将透镜6固定于散热片5的上端面。
之后,使形成散热构件4的导热性片材11热硬化(完全硬化)。
关于用于使导热性片材11完全硬化的加热条件,加热温度例如为60~250℃,优选为80~200℃,加热时间例如为5~200分钟。
完全硬化的导热性片材11无缝地粘接在发光二极管2和反射板12的下表面、电力电路部3的上表面、散热片5的上端部的内周面。
由此,得到发光二极管装置1。
并且,在该发光二极管装置1中,发光二极管2利用从电力电路部3提供的电力来发光。
此时,散热构件4由导热性片材11构成,散热构件4被配置成密合状地与发光二极管2以较大接触面积接触,因此能够利用作为散热器10的散热构件4沿导热性片材11的平面方向SD高效率地扩散从发光二极管2产生的热。
另外,在该发光二极管装置1中,不需要在发光二极管2与散热构件4之间另外填充将导热性粘接剂、导热性脂(greece),并且发光二极管2与散热构件4之间是密合的,因此能够使它们的交界面上的热阻降低,因此操作性(加工性)良好,能够易于更进一步提高散热性。
并且,由散热构件4扩散到平面方向SD的热被热传导到散热片5,并且从散热片5散热。
结果,能够防止发光效率的降低。
并且,在该发光二极管装置1中,散热构件4由导热性片材11构成,该导热性片材11含有氮化硼颗粒,因此能够实现散热构件4以及发光二极管装置1的轻量化。
此外,在上述说明中,利用穿过电力电路部3与第一开口部7的未图示的次级布线来连接发光二极管2,例如并未图示,但是在散热构件4的上表面形成布线图案,还能够通过上述布线图案使发光二极管2与电力电路部3相连接。在这种情况下,在完全硬化后的散热构件4的上表面将布线图案形成为规定的图案。
图4示出本发明的发光二极管装置的其它实施方式(散热构件为散热器和散热片的方式)的剖视图,图5示出本发明的发光二极管装置的其它实施方式(散热器和散热片一体成形的方式)的剖视图,图6示出本发明的发光二极管装置的其它实施方式(散热器兼做反射板的方式)的剖视图,图7是本发明的发光二极管装置的其它实施方式(并列配置发光二极管,散热构件为散热器的方式)的剖视图,图8是本发明的发光二极管装置的其它实施方式(并列配置发光二极管,散热构件为散热器和散热片的方式),图9是本发明的发光二极管装置的其它实施方式(并列配置发光二极管,散热构件为散热器的方式),图10示出本发明的发光二极管装置的其它实施方式(散热构件为散热器的方式)的剖视图。
此外,在以后的各图中,对与上述各部对应的构件标注相同的附图标记,省略其详细说明。另外,在图9中,为了清楚地表现发光二极管2和壳体17的配置和形状,省略散热器10和反射板12。
在上述说明中,由导热性片材11构成的散热构件4为散热器10,但是例如图4~图6所示,也可以是散热器10和散热片5。
在图4中,散热片5由导热性片材11构成。
通过使导热性片材11(参照图2)以其平面方向SD沿散热片5的周向的方式卷绕以上述形状形成散热片5。
关于散热片5,在收容电力电路部3之前,以上述形状准备B阶段状态的导热性片材11,之后,使散热器10的B阶段状态的导热性片材11热硬化的同时,使散热片5热硬化。
另外,例如图5以及图6所示,还能够一体地形成散热器10和散热片5。
在图5以及图6中,散热器10一体地具备圆板部13和圆筒部14。
圆板部13与图1示出的散热器10形成为相同形状。
圆筒部14从圆板部13的下表面的径向中段延伸到散热片5的内表面的上下方向中段,圆筒部14的轴线形成为沿上下方向。另外,圆筒部14在上下方向上投影时,其被配置成包围发光二极管2,并且与电力电路部3的外周面接触。
并且,与散热片5一体地成形这些圆板部13和圆筒部14。在图5以及图6中,为了使各构件更清楚,方便起见利用单点划线来表示它们的边界,但是实际上不会出现上述边界。
在形成散热构件4时,由B阶段状态的导热性片材11一体地形成圆筒部14、圆板部13与散热片5,之后,使圆筒部14、圆板部13与散热片5同时完全硬化。
这样,散热构件4为散热器10和散热片5的一体成形品,因此防止在散热器10和散热片5之间产生间隙,从而能够得到更良好的散热性。
另外,在上述图1、图4以及图5的说明中,设置有反射板12,但是例如图6所示,也可以不设置反射板12,由散热器10的圆板部13兼做反射板。
即,在图6中,形成散热器10的导热性片材11具有上述表面反射率R,因此圆板部13能够起到反射板的作用。
因此,能够使发光二极管1的结构简单。
另外,如图7~图9所示,还能够沿前后方向并列配置多个发光二极管2。
在图7的(a)以及图7的(b)中,发光二极管装置1具备多个发光二极管2、与各发光二极管2对应的电力电路部(未图示)、作为散热器10的散热构件4以及与各发光二极管2对应的透镜6。
散热器10形成为在前后方向上较长延伸的俯视观察大致矩形状。
将发光二极管2设置成与散热器10的上表面密合状地接触,在前后方向上相互隔开间隔配置有多个发光二极管2。
在该发光二极管装置1中,特别是,散热器10能够将从各发光二极管2产生的热沿前后方向高效地热传导。
在图8中,发光二极管装置1是在图7的发光二极管装置1中进一步设置有散热片5的装置。
如图8的(a)以及图8的(b)所示,散热片5形成在散热器10的整个下表面上,散热片5上表面形成为平坦状,形成为向下方敞开的剖视大致梳子形状。
在该发光二极管装置1中,散热器10高效地热传导从发光二极管2产生的热,并且,散热片5能够高效地使上述热散热。
另外,如图9所示,还能够沿壳体17配置作为散热构件4的散热器10。
如图9的(a)以及图9的(b)所示,该发光二极管装置1具备:壳体17,其收容各发光二极管2;散热器10,其层叠在壳体17上表面(内表面);发光二极管2;反射板12;以及透镜6。
壳体17呈向上侧敞开的大致箱状,形成为正剖视大致日语“コ”字形状,在前后方向上排列配置。
另外,各壳体17具备底壁18和侧壁19,该侧壁19以从底壁18的周缘部向外侧倾斜的方式向上方延伸。另外,侧壁19的前后方向两端部(除了最前端部和最后端部以外)相互接触。
作为散热构件4的散热器10在底壁18上表面以及侧壁19内表面上连续地层叠。
将发光二极管2密合状地配置在散热器10的上表面,该散热器10层叠在底壁18的上表面。
将反射板12设置在发光二极管2的周围,层叠在散热器10内表面(侧面),该散热器10层叠在侧壁19的内表面(侧面)。
为了得到该发光二极管装置1,首先在上述壳体17的上表面层叠B阶段状态的导热性片材11,接着将发光二极管2和反射板12层叠在导热性片材11的上表面,接着层叠透镜6,之后使导热性片材11热硬化。此外,导热性片材11较柔软,因此能够与壳体17的形状一致地而简便地层叠在壳体17的内表面。
在该发光二极管装置1中,散热器10传导从发光二极管2产生的热,壳体17将上述热散热。
另外,如图10所示,还能够使用作为散热构件4的散热片5来代替上述壳体17、散热器10以及反射板12。
在图10中,散热构件4为散热片5,该散热片5由配置在发光二极管2的下表面的下侧散热片20以及配置在发光二极管2周围的外侧散热片21一体地成形。
下侧散热片20被配置成其上表面与发光二极管2的下表面密合,形成为向下方敞开的剖视大致梳子形状。
另外,外侧散热片21形成为随着其内表面向上方去而向外侧倾斜。另外,外侧散热片21形成为向外侧敞开的剖视大致梳子形状。
在该发光二极管装置1中,散热片5将从发光二极管2产生的热散热。
实施例
下面示出制备例以及实施例进一步具体地说明本发明,但是本发明并不限于这些。
(导热性片材的制备)
制备例1
将13.42g的PT-110(商品名,板状的氮化硼颗粒,平均粒径(光散射法)45μm,Momentive·Performance·Materials·Japan公司制)和1g的JER828(商品名,双酚A型环氧树脂,液态,环氧当量184~194g/eqiv.,软化温度(环球法)小于25℃,溶融粘度(80℃)70mPa·s,日本环氧树脂公司制)、及2g的EPPN-501HY(商品名,三苯基甲烷型环氧树脂,固态,环氧当量163~175g/eqiv.,软化温度(环球法)57~63℃,日本化药公司制)和3g(固态成分0.15g)的硬化剂(Curezol 2PZ(商品名,四国化成公司制)的5%质量%甲乙酮溶液)(相对于作为环氧树脂的JER828及EPPN-501HY的总量为5质量%)配合并进行搅拌,在室温(23℃)下放置1晚,使甲乙酮(硬化剂的分散介质)挥发,制备半固态的混合物。
另外,上述的配合中,相对于除了硬化剂之外的固态成分(即,氮化硼颗粒和环氧树脂的固态成分)的总体积,氮化硼颗粒的体积百分率(体积%)为70体积%。
接着,用硅处理后的2张离型膜夹住所得到的混合物,使用真空加热压机,在80℃、10Pa的气氛(真空气氛)下,用5吨的负荷(20MPa)热压它们2分钟,得到厚度为0.3mm的压制片材(参照图2的(a))。
之后,将所得到的压制片材以沿着压制片材的厚度方向投影时被分割为多个的方式切断而得到分割片材(参照图2的(b)),接着,沿着厚度方向层叠分割片材,得到层叠片材(参照图2的(c))。
接下来,使用与上述同样的真空加热压机,用与上述同样的条件热压所得到的层叠片材(参照图2的(a))。
接着,重复4次上述的切断、层叠及热压这一系列操作(参照图2),得到厚度为0.3mm的导热性片材(B阶段)。
制备例2~16
遵照表1~表3的配合比例以及制造条件,通过与制备例1相同的处理,得到导热性片材(制备例2~16)(参照图3)。
(发光二极管装置的制作)
实施例1
在通过制备例1得到的B阶段状态的导热性片材的中央形成第一开口部,并且外形加工成上述大小,接着将上述导热性片材密合状地层叠在电力电路部的上表面,之后将发光二极管和反射板密合状地层叠在该导热性片材上表面,另外,利用穿过第一开口部的次级布线来将电力电路部与发光二极管连接起来。
之后,在150℃下加热120分钟,使导热性片材热硬化(完全硬化),由此形成由导热性片材构成的作为散热构件的散热器。该散热器粘接在发光二极管以及反射板与电力电路部上(参照图1)。
实施例2~16
除了分别使用制备例2~16的导热性片材代替制备例1的导热性片材以外,与实施例1同样地进行处理,形成了由导热性片材构成的散热器(实施例2~16)。
实施例2~16的任一个散热器都粘接在发光二极管以及反射板与电力电路部上(参照图1)。
(评价)
1.热导率
针对制备例1~16的导热性片材,测量了热导率。
即,通过使用氙气闪光灯分析仪“LFA-447型”(NETZSCH社制)的脉冲加热法测定在平面方向(SD)上的热导率。
其结果示于表1~表3。
2.散热性
使实施例1~16的发光二极管装置工作,利用红外线摄像机来测量散热器的表面温度,确认了实施例1~16抑制了温度上升。
因而,确认了实施例1~16的散热构件的散热性良好。
3.比重
测量了制备例1~16的导热性片材的比重。
表1~表3示出其结果。
任一个导热性片材的比重都在1.6~2.1的范围内,任一个导热性片材的比重都小于比重为2.7的铝,因此确认了导热性片材轻量化。
4.初期粘结力测试
4-1.针对笔记本电脑用安装基板的初期粘结力测试
关于制备例1~16的未硬化导热性片材,实施了对于安装了多个电子零件的笔记本电脑用安装基板的初期粘结力试验(1)及(2)。
即,在沿着水平方向的笔记本电脑用安装基板的表面(安装有电子零件的一侧)上,使用由硅树脂构成的海绵辊在80℃的条件(制备例1~9及制备例11~16)或在120℃的条件(制备例10)下加热压接导热性片材而暂时固定压接导热性片材,放置10分钟后,沿着上下方向设置笔记本电脑用安装基板(初期粘结力试验(2))。
接着,以导热性片材指向下侧的方式(即,以从暂时固定后不久的状态上下翻转的方式)设置笔记本电脑用安装基板(初期粘结力试验(1))。
在上述的初期粘结力试验(1)及初期粘结力试验(2)中,按照下述的基准评价导热性片材。其结果示于表1~表3。
<基准>
○:确认到导热性片材没有从笔记本电脑用安装基板上脱落。
×:确认到导热性片材从笔记本电脑用安装基板上脱落。
3-2.对于不锈钢基板的初期粘结力试验
关于制备例1~16的未硬化的导热性片材,与上述同样地实施相对于不锈钢基板(SUS304制)的初期粘结力试验(1)及(2)。
在上述的初期粘结力试验(1)及初期粘结力试验(2)中,按照下述的基准评价导热性片材。其结果示于表1~表3。
<基准>
○:确认到导热性片材没有从不锈钢基板上脱落。
×:确认到导热性片材从不锈钢基板脱落。
5.反射率
测定制备例1~16的导热性片材对于500nm的光的表面反射率(R)。
即,使用分光光度计(U4100,日立High-Technology社制),以入射角5度测定表面反射率(R)。另外,使用积分球,以硫酸钡粉末的反射率作为表面反射率的基准(即,100%),测定导热性片材的表面反射率(R)。
其结果示于表1~表3。
6.空隙率(P)
利用下述测定方法测定制备例1~16的未硬化的导热性片材的空隙率(P1)。
空隙率的测定方法:首先,利用横截面抛光机(CP)沿着厚度方向切割加工导热性片材11,用扫描电子显微镜(SEM)以200倍的倍率观察由此出现的截面而获得图像。之后,由获得的图像对空隙部分和除空隙以外的部分进行二值化处理,接着,计算空隙部分相对于整个导热性片材11的截面积所占的面积比。
其结果示于表1~表3。
7.高度差追随性(三点弯曲测试)
关于制备例1~16的未硬化的导热性片材,依据日本工业标准JIS K7171(2008年)实施下述试验条件下的3点弯曲试验,按照下述的评价基准评价高度差追随性。其结果示于表1~表3。
试验条件
试验片:规格20mm×15mm
支点间距离:5mm
试验速度:20mm/min(压头的押下速度)
弯曲角度:120度
(评价基准)
◎:完全观察不到断裂。
○:几乎观察不到断裂。
×:明确观察到断裂。
8.印刷标记视觉识别性(印刷标记附着性:喷墨印刷或
者激光印刷的标记附着性)
在制备例1~16的未硬化的导热性片材上,利用喷墨印刷及激光印刷来印刷标记,观察所述的标记。
结果,关于制备例1~16的导热性片材的任一个,都能够良好地识别由喷墨印刷及激光印刷两者产生的标记,确认了印刷标记附着性良好。
表1
(见下页)
表1
g*A:配合质量
[体积%]*B:相对于导热性片材(除了硬化剂以外)所占的总体积的百分比
[体积%]*C:相对于导热性片材的总体积所占的百分比
次数*D:层叠片材的热压次数
表2
表2
g*A:配合质量
[体积%]*B:相对于导热性片材(除了硬化剂以外)所占的总体积的百分比
[体积%]*C:相对于导热性片材的总体积所占的百分比
次数*D:层叠片材的热压次数
表3
表3
g*A:配合质量
[体积%]*B:相对于导热性片材(除了硬化剂以外)所占的总体积的百分比
[体积%]*C:相对于导热性片材的总体积所占的百分比
次数*D:层叠片材的热压次数
在没有特别的记载的情况下,表1~表3中的各成分的数值表示g数。
另外,在表1~表3的氮化硼颗粒一栏中,上层的数值为氮化硼颗粒的配合质量(g),中层的数值为氮化硼颗粒相对于在导热性片材中除了硬化剂以外的固体成分(即,氮化硼颗粒以及环氧树脂或者聚乙烯的固体成分)的总体积所占的体积百分比(体积%),下层的数值为氮化硼颗粒相对于导热性片材的固体成分(即,氮化硼颗粒以及环氧树脂以及硬化剂的固体成分)的总体积所占的体积百分比(体积%)。
另外,下面详细说明表1~表3的各成分中的打※标记的成分。
PT-110※1:商品名称,板状的氮化硼颗粒,平均粒径(光散射法)45μm,Momentive Performance Materials Japan社制
UHP-1※2:商品名称,SHOBN UHP-1,板状的氮化硼颗粒,平均粒径(光散射法)9μm,昭和电工社制
环氧树脂A※3:Ogsole EG(商品名称),二芳基芴型环氧树脂,半固态,环氧当量294g/eqiv.,软化温度(环球法)47℃,熔融粘度(80℃)1360mPa·s,大阪Gas Chemicals社制
环氧树脂B※4:JER 828(商品名称),双酚A型环氧树脂,液态,环氧当量184~194g/eqiv.,软化温度(环球法)小于25℃,熔融粘度(80℃)70mPa·s,japan Epoxy Resins社制
环氧树脂C※5:JER 1002(商品名称),双酚A型环氧树脂,固态,环氧当量600~700g/eqiv.,软化温度(环球法)78℃,熔融粘度(80℃)10000mPa·s以上(测量界限以上),japanEpoxy Resins社制
环氧树脂D※6:EPPN-501HY(商品名称),三苯基甲烷型环氧树脂,固态,环氧当量163~175g/eqiv.,软化温度(环球法)57~63℃,日本化药社制
硬化剂※7:curezole 2PZ(商品名称,四国化成社制)5质量%甲乙酮溶液
硬化剂※8:curezole 2P4MHZ-PW(商品名称,2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑四国化成社制)5质量%甲乙酮分散液
聚乙烯※9:低密度聚乙烯,重量平均分子量(Mw)4000,数平均分子量(Mn)1700,熔点100℃~105℃,Aldrich社制
需要说明的是,上述说明是作为本发明例示的实施方式提供的,但仅仅是例示,不应该被解释为限定性地说明。由本技术领域的技术人员明确可知的本发明的变形例,也包含在后述的权利要求书的范围内。
Claims (4)
1.一种发光二极管装置,其特征在于,具备:
发光二极管;
电力电路部,其用于对上述发光二极管提供电力;
散热器,其用于使从上述发光二极管产生的热散热;
散热片,其与上述散热器相接合,
其中,将上述散热器设置在上述发光二极管的下方,与上述发光二极管的下表面呈密合状地配置,
上述散热器为散热构件,
上述散热构件包括导热性片材,该导热性片材含有板状的氮化硼颗粒,
上述导热性片材的与厚度方向正交的方向的热导率为4W/m·K以上,
将上述电力电路部在上述发光二极管下侧隔着上述散热构件来配置,
上述散热片与上述散热构件的周端部相接合。
2.根据权利要求1所述的发光二极管装置,其特征在于,
上述散热构件是上述散热器以及上述散热片。
3.根据权利要求2所述的发光二极管装置,其特征在于,
上述散热构件是上述散热器和上述散热片的一体成形品。
4.根据权利要求1所述的发光二极管装置,其特征在于,
上述散热构件兼做反射板,该反射板用于反射上述发光二极管所发射的光。
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