JP2007332259A - トランスファーモールド用タブレット、その製造方法、発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)R1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 aR4 bSiO(4-a-b)/2単位からなり(R1〜R3はメチル基、フェニル基等を示し、R4はビニル基等を示し、aは0〜2で、bは1又は2で、a+bは2又は3)、R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300であるレジン構造のオルガノポリシロキサン、(B)R1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 cHdSiO(4-c-d)/2単位からなり(cは0〜2で、dは1又は2で、c+dは2又は3)、R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300であるレジン構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサン、及び(C)白金族系触媒を含む硬化性シリコーン樹脂組成物からなるトランスファーモールド用タブレット。
【選択図】なし
Description
<タブレット>
(B)R1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 cHdSiO(4-c-d)/2単位からなり(但し、R1、R2及びR3は上記の通りであり、cは0、1又は2で、dは1又は2で、c+dは2又は3である)、上記R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300個であるレジン構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分中のビニル基又はアリル基に対する(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子がモル比で0.1〜4.0となる量、及び
(C)白金族金属系触媒:硬化有効量、
を含有してなる硬化性シリコーン樹脂組成物からなる、発光素子の被覆に用いるトランスファーモールド用のタブレットを提供する。このタブレットはトランスファーモールディングに適し、かつ耐光性に優れた発光装置の量産に有用である。
<発光装置>
本発明は、また、発光素子の被覆に用いるトランスファーモールド用のタブレットの製造方法であって、
蛍光物質及びフィラーの少なくとも一方を含有するシリコーン組成物を調製する工程と、
こうして調製したシリコーン組成物を加圧下で成形してタブレットを作製する工程と、
を有することを特徴とするタブレットの製造方法を提供する。このようなタブレットは量産性に優れた発光装置の製造方法を可能にする利点がある。
そこで、本発明は、また、基板上に実装された発光素子がシリコーン硬化物により被覆されている発光装置の製造方法であって、
蛍光物質及びフィラーの少なくとも一方を含有するシリコーン組成物を調製する工程と、
こうして調製したシリコーン組成物を加圧下で成形してタブレットを作製する工程と、
前記基板上に実装された前記発光素子の周囲に前記タブレットをトランスファーモールディングする工程と、
前記トランスファーモールディングされた前記組成物を硬化させてショアD硬度が30以上のシリコーン硬化物に転換する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。これにより量産性に優れた発光装置の製造方法を提供することができる。また、耐光性、耐熱性に優れた発光装置を提供することができる。
本発明は、また、主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、並びに、蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分を含有するシリコーン組成物からなり、発光装置に用いるトランスファーモールド用のタブレットの製造方法であって、
(a1) 前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの少なくとも一方の少なくとも一部を溶融して溶融物を得る工程と、
(a2) 該溶融物を固体化する工程と、
(a3) 得られた固体化物をタブレットに成形する工程と、
を有し、
さらに、
(α1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの残部が存在する場合には、(a1)工程で得られた溶融物に該溶融物の固体化前にその残部を添加する工程と、
(α2)前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とを、(a1)工程における溶融の前に、溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加するか、並びに/あるいは、(a1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加するか、並びに/あるいは、(a3)工程において、前記固体化物に、該固体化物をタブレットに成形する前に、添加する工程と、
を有する上記のタブレットの製造方法を提供する。
前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とは(α2)に規定されるように、下記1)〜3)の3つの段階の内の1つの段階ですべて添加してもよいし、2もしく3の段階に分けて導入してもよい。
2)(a1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加する。
3)(a3)工程において、前記固体化物に、該固体化物をタブレットに成形する前に、添加し、一緒に成形に付す。
(b1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの少なくとも一方の少なくとも一部を溶融して溶融物を得る工程と、
(b2)得られた溶融物を固体化後、粉砕して粉砕物を得る工程と、
(b3)得られた粉砕物をタブレットに成形する工程と、
を有し、
さらに、
(β1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの残部が存在する場合には、(b2)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物にその残部を添加する工程と、
(β2)前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とを、(b1)工程における溶融の前に、溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加するか、並びに/あるいは(b1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加するか、並びに/あるいは、(b3)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物に添加する工程と、
を有する上記のタブレットの製造方法を提供する。
1)(b1)工程における溶融の前に、溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加し、一緒に溶融に付する。
2)(b1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加する。
3)(b3)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物に添加する。
前記溶融する工程と、前記シリコーン組成物を調整する工程と、をほぼ同時に行うこともできる。これにより簡易に製造することができる。
これらの製造方法により得られるタブレットは量産性に優れた発光装置の製造方法を可能にする利点がある。
そこで、本発明は上記のタブレットの製造方法を利用する次の発光装置の製造方法をも提供する。
該シリコーン硬化物が、主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、並びに、蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分を含有するシリコーン組成物の硬化物であり、
(a1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの少なくとも一方の少なくとも一部を溶融して溶融物を得る工程と、
(a2)該溶融物を固体化する工程と、
(a3)得られた固体化物をタブレットに成形する工程と、
(a4)前記基板に該タブレットをトランスファーモールドしてシリコーン硬化物に転換する工程と、
(a5)前記発光素子を前記トランスファーモールド前、若しくはトランスファーモールド後に前記基板に実装する工程と、
を有し、
さらに、
(α1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの残部が存在する場合には、(a1)工程で得られた溶融物に該溶融物の固体化前にその残部を添加する工程と、
(α2)前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とを、(a1)工程における溶融の前に溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加するか、並びに/あるいは、(a1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加するか、並びに/あるいは、(a3)工程において、前記固体化物に該固体化物をタブレットに成形する前に、添加する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。この方法によれば、発光素子が蛍光物質やフィラーが均一に分散されたシリコーン硬化物により被覆された発光装置を高い量産性で製造することができる。
該シリコーン硬化物が、主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、並びに、蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分を含有するシリコーン組成物の硬化物であり、
(b1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの少なくとも一方の少なくとも一部を溶融して溶融物を得る工程と、
(b2)得られた溶融物を固体化後、粉砕して粉砕物を得る工程と、
(b3)得られた粉砕物をタブレットに成形する工程と、
(b4)前記基板に該タブレットをトランスファーモールドしてシリコーン硬化物に転換する工程と、
(b5)前記発光素子を前記トランスファーモールド前、若しくはトランスファーモールド後に前記基板に実装する工程と、
を有し、
さらに、
(β1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの残部が存在する場合には、(b2)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物にその残部を添加する工程と、
(β2)前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とを、(b1)工程における溶融の前に、溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加するか、並びに/あるいは(b1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加するか、並びに/あるいは、(b3)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物に添加する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法をも提供する。この方法によれば、発光素子が蛍光物質やフィラーが均一に分散されたシリコーン硬化物により被覆された発光装置を高い量産性で製造することができる。
また、上記の製造方法において、前記発光素子の少なくとも一部は蛍光物質含有の樹脂、蛍光物質含有のガラス、蛍光物質不含有の樹脂及び蛍光物質不含有のガラスの少なくとも1種により被覆されていることが好ましい。蛍光物質を有することにより、更に色調を変えることができる。また、内側よりも硬質のもので被覆することができる。
本発明に用いられる代表的なシリコーン組成物としては、前記の(A)、(B)及び(C)成分を必須とする硬化性シリコーン樹脂組成物が挙げられる。これらの各成分について説明する。
本発明組成物の重要な構成成分であるレジン構造(即ち、三次元網状構造)のオルガノポリシロキサンは、(A)R1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 aR4 bSiO(4-a-b)/2単位からなり(但し、R1、R2及びR3は独立にメチル基、エチル基、プロピル基、シクロヘキシル基又はフェニル基を示し、R4はビニル基又はアリル基を示し、aは0,1又は2で、bは1又は2で、a+bは2又は3である)、上記R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300個であるオルガノポリシロキサンである。該R2 2SiO単位の繰り返し数は5〜300個であり、好ましくは10〜300個、より好ましくは15〜200個、更に好ましくは20〜100個である。
上記において、R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300個であるとは、R2 2SiO単位が5〜300個連続して繰り返される構造が存在することを意味する。即ち(A)成分の分子中に式(1):
R1SiO1.5単位が、90〜24モル%、より好ましくは、70〜28モル%、
R2 2SiO単位が、75〜9モル%、より好ましくは、70〜20モル%
R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2単位が、50〜1モル%、より好ましくは10〜2モル%
(但し、これら3種の単位の合計が100モル%)
である。
ClMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2Cl、
HOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OH、
MeOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OMe
(但し、m=5〜150の整数、n=5〜300の整数)
等を例示することができる。
本発明組成物の重要な構成成分であるレジン構造(即ち、三次元網状構造)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、R1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 cHdSiO(4-c-d)/2単位からなり(但し、R1、R2及びR3は上記の通りであり、cは0,1又は2で、dは1又は2で、c+dは2又は3である)、上記R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300個である、該R2 2SiO単位の繰り返し数は、好ましくは10〜300個、より好ましくは15〜200個、更に好ましくは20〜100個である。
上記において、R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300個であるとは、R2 2SiO単位が5〜300個連続して繰り返される構造が存在することを意味する。即ち、(A)成分の場合と同様に、(B)成分の分子中に式(1):
で表される直鎖状ジオルガノポリシロキサン連鎖構造が存在していることを意味する。
R1SiO1.5単位が、90〜24モル%、より好ましくは、70〜28モル%、
R2 2SiO単位が、75〜9モル%、より好ましくは、70〜20モル%
R3 cHdSiO(4-c-d)/2単位が、50〜1モル%、より好ましくは10〜2モル%
(但し、これら3種の単位の合計が100モル%)
である。
ClMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2Cl、
HOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OH、
MeOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OMe
(但し、m=5〜150の整数、n=5〜300の整数)
等を例示することができる。
この触媒成分は、本発明の組成物の付加硬化反応を生じさせるために配合されるものであり、白金系、パラジウム系、ロジウム系のものがある。コスト等の見地から白金、白金黒、塩化白金酸などの白金系のもの、例えば、H2PtCl6・mH2O,K2PtCl6,KHPtCl6・mH2O,K2PtCl4,K2PtCl4・mH2O,PtO2・mH2O(mは、正の整数)等の白金化合物;これらと、オレフィン等の炭化水素、アルコール又はビニル基含有オルガノポリシロキサンとの錯体等を挙げることができる。これらは一種単独でも、2種以上の組み合わせでも使用することができる。これらの触媒成分の配合量は、有効量、即ち、所謂触媒量でよく、具体的には、通常、前記(A)成分と(B)成分の合計量に対して白金族金属の質量換算で0.1〜500ppm、特に好ましくは0.5〜100ppmの範囲で使用される。
上記の組成物には、上述した(A)〜(C)成分以外にも、必要に応じて、それ自体公知の各種の添加剤を配合することができる。以下、そのような任意的成分について説明する。
蛍光物質は、例えば、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光ダイオードからの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、又は、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体蛍光体、Ca−Al−Si−O−N系オキシ窒化物ガラス蛍光体等から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
フィラーとしては、例えば、ヒュームドシリカ、ヒュームド二酸化チタン等の補強性無機充填剤、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、酸化亜鉛等の非補強性無機充填剤を、(A)及び(B)成分の合計量100質量部当り600質量部以下(0〜600質量部)の範囲で適宜配合することができる。
また、上記組成物には、接着性を付与するため、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)、ケイ素原子に結合したアルケニル基(例えばSi−CH=CH2基)、アルコキシシリル基(例えばトリメトキシシリル基)、エポキシ基(例えばグリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基)から選ばれる官能性基を少なくとも2種、好ましくは2種又は3種含有する直鎖状又は環状のケイ素原子数4〜50個、好ましくは4〜20個程度のオルガノシロキサンオリゴマーや、下記一般式(2)で示されるオルガノオキシシリル変性イソシアヌレート化合物及び/又はその加水分解縮合物(オルガノシロキサン変性イソシアヌレート化合物)などの接着助剤を任意成分として必要に応じて配合することができる。
(式中、g及びhは各々1〜49の整数であって、但しg+hは2〜50、好ましくは4〜20である。)
次に、添付の図1を例として、本発明の代表的な実施形態について説明する。しかし、本発明の範囲は何ら図1の例に制限されるものではない。図1は典型的な周知のパッケージ構造の発光装置の断面図であり、1は絶縁基板、2及び3は電極及び回路配線、4は発光ダイオード、5はボンディングワイヤ、6は蛍光体が分散されたシリコーン樹脂硬化物からなる封止体である。以下の実施の形態の説明において(A)、(B)及び(C)の各成分は上述した硬化性シリコーン樹脂組成物の成分を意味する。
(タブレット化→成形→個片化)
1.(A)、(B)及び(C)の各成分があらかじめ配合された、粉末状の硬化性シリコーン樹脂組成物を大量生産作業に便利なよう、かつ、最終製品に気泡が生ずる等の問題点を除去するために、所定の形態金型に入れ、適切な圧力、例えば、4.9〜29.4MPaの圧力で加圧しタブレット状に加工する。
2.次に図1に示すような構造に類似したパッケージ構造にトランスファーモールド工程を用い、タブレット状に加工したシリコーン樹脂組成物で、通常50〜200℃、特に70〜180℃で1〜30分、特に2〜10分で硬化させ、封止体6を成形することができる。金型から封止体6を取り出した後、必要に応じて50〜200℃、特に70〜180℃で0.1〜10時間、特に1〜4時間で硬化させることが出来る。
3.硬化完了後、製品パターンに応じて個々のチップLED製品に切断する為ダイシング工程を実施し、所望のチップLEDを得ることが出来る。ダイシング工程で生じる水分を取り除き、製品を安定化させる為に60〜180℃の条件下で1〜24時間程度ベーキングすることもある。
(蛍光体DRYブレンド→タブレット化→成形→個片化)
1.(A)、(B)及び(C)成分があらかじめ配合され、蛍光体未添加の粉末状の硬化性シリコーン樹脂組成物にパウダー形態の蛍光体を欲しようとする色度水準に応じて一定の割合、好ましくは配合後1乃至50重量%、より好ましくは3乃至20重量%の割合でミキサー等で十分に撹拌混合させる。
2.撹拌混合した後、所定の形態金型に入れ、適切な圧力、例えば、4.9MPa〜29.4MPaの圧力で加圧しタブレット状に加工する。
3.次に図1に示すような構造に類似したパッケージ構造にトランスファーモールド工程を用いて、タブレット状に加工した蛍光体が含まれた硬化性シリコーン樹脂組成物で、通常50〜200℃、特に70〜180℃で1〜30分、特に2〜10分で硬化させ、封止体6を成形することができる。金型から封止体を取り出した後、必要に応じて50〜200℃、特に70〜180℃で0.1〜10時間、特に1〜4時間で硬化させることが出来る。
4.硬化完了後所定の寸法に切削し、個片化することで所望の色度水準のLEDを得ることが出来る。
(溶融樹脂と蛍光体撹拌混合→固体化→粉砕→タブレット化→成形→個片化)
1.固体状のシリコーン樹脂(A)成分(主剤)、および固体状のシリコーン樹脂(B)(架橋剤)成分を樹脂成分の融点以上に加温し溶融させる。
2.溶融させたシリコーン樹脂成分に所定量の蛍光体をミキサーを用いて実質均一になるように撹拌分散させ、白金族金属系触媒(C)を適量加え、ミキサーで均一分散する。
3.蛍光体を分散させたシリコーン樹脂成分を室温以下まで冷却し固体化させる。
4.固体化させた、蛍光体が含有されたシリコーン樹脂組成物を粉砕した後、所定の形態金型に入れ、適切な圧力、例えば、4.9MPa〜29.4MPaの圧力で加圧しタブレット状に加工する。
5.次に図1に示すような構造に類似したパッケージ構造にトランスファーモールド工程を用いて、タブレット状に加工した蛍光体が含まれた硬化性シリコーン樹脂組成物で、通常50〜200℃、特に70〜180℃で1〜30分、特に2〜10分で硬化させ、封止体6を成形することができる。金型から封止体6を取出した後、必要に応じて50〜200℃、特に70〜180℃で0.1〜10時間、特に1〜4時間で硬化させることが出来る。
6.硬化完了後所定の寸法に切削し、個片化することで所望の色度水準のLEDを得ることが出来る。
((A)成分、(B)成分のどちらか一方を溶融して蛍光体を撹拌分散させる)
シリコーン樹脂成分(A)、および(B)成分、白金族金属系触媒(C)による硬化反応が著しく速い場合、つまり溶融混合中に硬化が完了してしまう様な場合には、(A)成分、(B)成分のどちらか一方のみを溶融させ、蛍光体を撹拌分散させた後、固体化、粉砕後、固体状態で、(A)成分と(B)成分をドライブレンドすることも出来る。この時、白金族金属系触媒(C)は、(A)成分と(B)成分の内溶融させた方の樹脂に混合させることになる。ドライブレンドされた、蛍光体入りシリコーン樹脂組成物は、実施の形態1〜3について記載の方法と同様にタブレット化した後、トランスファーモールド工程を用いて波長変換用封止体6を成形することが出来る。
(二層以上の樹脂層から構成されたLED)
本発明は、上述の(A)〜(C)を含んでなる硬化性シリコーン樹脂組成物単独での封止だけでなく必要に応じて、エポキシ樹脂、他のシリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂と組み合わせて、LEDを作製することが出来る。さらに、樹脂以外にガラスを用いることができる。複数の樹脂との組み合わせの場合、必要に応じて、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂に蛍光体を混合させてもよい。
(絶縁基板1/電極2,3)
絶縁基板は、適当な機械的強度と絶縁性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、ガラスエポキシ、セラミックス基板、金属基板等を用いることができる。また、エポキシ系樹脂シートを多層張り合わせたものでもよい。また、絶縁基板に形成する負及び正電極は、Cuを主成分とする金属層とすることが好ましい。例えば、負及び正電極は、Cu/Ni/Agによって構成することができる。
発光ダイオードと蛍光体は、発光ダイオードの一部又は全部の発光を蛍光体が波長変換できるような組み合わせであれば特に限定されない。例として、現在最も需要の多い白色の発光装置を構成するために適した発光ダイオードと蛍光体の組み合わせについて説明する。
白色の発光装置を構成するために適した発光ダイオードとして、窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いたものを用いることができる。この発光ダイオードは、InxGa1-xN(0<x<1)を発光層として有しており、その混晶度によって発光波長を約365nmから650nmで任意に変えることができる。
−ビニル基含有オルガノポリシロキサンレジン(A1)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeViSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ビニル基含有レジン(A1)を合成した。このレジンの重量平均分子量は62,000、融点は60℃であった。
−ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンレジン(B1)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeHSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ヒドロシリル基含有レジン(B1)を合成した。このレジンの重量平均分子量は58,000、融点は58℃であった。
−ビニル基含有オルガノポリシロキサンレジン(A2)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、Me2ViSiCl:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ビニル基含有レジン(A2)を合成した。このレジンの重量平均分子量は63,000、融点は63℃であった。
−ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンレジン(B2)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、Me2HSiCl:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ヒドロシリル基含有レジン(B2)を合成した。このレジンの重量平均分子量は57,000、融点は56℃であった。
合成例1のビニル基含有レジン(A1):189g、合成例2のヒドロシリル基含有レジン(B1):189g、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2g、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1gを加えた組成物を、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。
[実施例2]
合成例1のビニル基含有レジン(A1):189g、合成例2のヒドロシリル基含有レジン(B1):189g、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2g、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1gを加えた組成物90質量部に対して、さらに粒径5μm(平均粒径)の蛍光体(YAG)を10質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。
1)機械的特性
コンプレッション成型機にて圧縮成型し、150℃,5分で加熱成型して硬化物を得た。更にこれを150℃,4時間で2次硬化させたものについて、JIS K 6251及びJIS K 6253に準拠し、引張強度(0.2mm厚)、硬度(タイプD型スプリング試験機を用いて測定)及び伸び率(0.2mm厚)を測定した。
2)表面のタック性
上記のように2次硬化させた硬化物表面のタック性を指触にて確認した。更に、市販の銀紛(平均粒径5μm)中に硬化物を置き、取り出し後、エアーを吹き付けて表面に埃のように付着した銀粉が取れるか試験した。
3)蛍光体の分散安定性
アルミナ基盤上に形成された直径6mm、中央部深さ2mmで底が凹曲面である凹部に上記の調製直後の樹脂組成物を入れ、上記と同様の条件で加熱硬化して図2に示す形状のレンズ成型物21を成型した。このレンズ成型物21の上部22と下部23のそれぞれから一部切り取り、各々を800℃にて加熱して灰化し、得られた灰中の蛍光体の含有量(質量%)を測定し、上部22と下部23における含有量を比較した。さらに、該組成物を−20℃の冷凍庫内に3月間保管した後に、組成物を上記と同様にレンズ成型物に成型し、同様にして上部と下部における蛍光体の含有量を比較した。こうして蛍光体の分散安定性を測定した。
これらの各測定結果を表1に示す。
合成例3のビニル基含有レジン(A−2):189g、合成例4のヒドロシリル基含有レジン(B−2):189g、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2g、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1gを加えた組成物70質量部に対して、さらに粒径5μm(平均粒径)の蛍光体(YAG)を30質量部加えた後、これらを60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。該組成物を実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
実施例1で調製したシリコーン樹脂組成物に代えて、繰り返し単位数5〜300個の直鎖状ジオルガノポリシロキサン連鎖構造を含有せず常温で液体のビニル基含有オルガノポリシロキサンレジンを主剤とする市販の付加反応硬化型シリコーンワニスであるKJR−632(商品名、信越化学工業(株)製)90質量部に対して、実施例1と同じ粒径5μm(平均粒径)の蛍光体(YAG)10質量部を加えた後、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく攪拌した組成物について、実施例1と同様にして各特性を評価した。結果を表1に示す。
実施例1で調製したシリコーン樹脂組成物に代えて、繰り返し単位数5〜300個の直鎖状ジオルガノポリシロキサン連鎖構造を含有せず常温で液体のビニル基含有オルガノポリシロキサンレジンを主剤とする市販の付加反応硬化型シリコーンワニスであるKJR−632L−1(商品名、信越化学工業(株)製)70質量部に対して、実施例1と同じ粒径5μm(平均粒径)の蛍光体(YAG)30質量部を加えた後、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく攪拌した組成物について、実施例1と同様にして各特性を評価した。結果を表1に示す。
*1:ビニル基含有レジン中のケイ素原子結合ビニル基に対するヒドロシリル基含有レジン中のケイ素原子結合水素原子のモル比
回路形成されたプリント基板に、青色発光ダイオードチップを接着固定させて搭載し、導電性ワイヤーで電気的に接続した後、実施例1で調製した、シリコーン樹脂組成物をタブレット状に打錠しトランスファーモールド工程を用いて、150℃15分金型内で硬化させた。金型から取り出した後、オーブン内で追硬化として150℃4時間硬化させた。追硬化後、ダイシング工程を用いて所定の大きさに切削し、LEDの個片を得た。
実施例1で調製したシリコーン樹脂組成物とYAG蛍光体15質量部をドライブレンドした後タブレット状に打錠した。蛍光体入り樹脂タブレットを、トランスファーモールド工程を用いて、150℃15分金型内で硬化させた。金型から取り出した後、オーブン内で追硬化として150℃4時間硬化させた。追硬化後、ダイシング工程を用いて所定の大きさに切削し、白色LEDの個片を得た。
回路形成されたプリント基板に、青色発光ダイオードチップを接着固定させて搭載し、導電性ワイヤーで電気的に接続した後、YAG蛍光体を25質量部添加した液状のシリコーン樹脂を用いて、チップ周辺のみをコートした。その後実施例1で調製した、固体シリコーン樹脂組成物をタブレット状に打錠し、トランスファーモールド工程を用いて、150℃15分金型内で硬化させた。金型から取り出した後、オーブン内で追硬化として150℃4時間硬化させた。追硬化後、ダイシング工程を用いて所定の大きさに切削し、白色LEDの個片を得た。
[実施例7]
基板に、複数の青色発光ダイオードチップを列状に(本実施例では一列にであるが、平行な二列以上でもよい。)接着固定させて搭載し、導電性ワイヤーで電気的に接続した後、YAG蛍光体を添加した液状のシリコーン樹脂組成物を用いて、一列に並ぶ個々の青色発光ダイオードチップを覆うようにコートした。その後、このようにコートしたチップを縦断面が略半円弧状のドーム型の金型内に置き、実施例1で調製した固体シリコーン樹脂組成物をタブレット状に打錠しトランスファーモールド法により被覆成形し、硬化させた。シリコーン樹脂硬化物で被覆したチップを金型から取り出した後、被覆樹脂をオーブン内で追硬化した。追硬化後、ダイシング工程を用いて所定の大きさに切削し、白色LEDの個片を得ることができた。この個片化された白色LEDの形状は、チップ周囲に略半球状の蛍光体含有シリコーン樹脂層が形成され、その外周に透光性の略半球状のシリコーン樹脂層が形成されていた。
2.電極及び配線
3.電極及び配線
4.発光ダイオード
6.封止体
21.レンズ成型物
22.上部
23.下部
Claims (25)
- (A)R1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 aR4 bSiO(4-a-b)/2単位からなり(但し、R1、R2及びR3は独立にメチル基、エチル基、プロピル基、シクロヘキシル基又はフェニル基を示し、R4はビニル基又はアリル基を示し、aは0,1又は2で、bは1又は2で、a+bは2又は3である)、上記R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300個であるレジン構造のオルガノポリシロキサン、
(B)R1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 cHdSiO(4-c-d)/2単位からなり(但し、R1、R2及びR3は上記の通りであり、cは0、1又は2で、dは1又は2で、c+dは2又は3である)、上記R2 2SiO単位の繰り返し数が5〜300個であるレジン構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分中のビニル基又はアリル基に対する(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子がモル比で0.1〜4.0となる量、及び
(C)白金族金属系触媒:硬化有効量、
を含有してなる硬化性シリコーン樹脂組成物からなる、発光素子の被覆に用いるトランスファーモールド用のタブレット。 - 前記硬化性シリコーン樹脂組成物がさらに蛍光物質及びフィラーの少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項1に記載のダブレット
- 請求項1に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物を硬化させてなり、ショアD硬度が30以上のシリコーン硬化物を有することを特徴とする発光装置。
- 前記硬化物は、少なくとも1面のダイシング面を有することを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
- 前記シリコーン組成物が蛍光物質を含有することを特徴とする請求項3又は4に記載の発光装置。
- 前記シリコーン組成物がフィラーを含有することを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記(A)成分及び/又は(B)成分がシラノール基を含有することを特徴とする請求項3乃至6のいずれか一項に記載の発光装置。
- 発光素子の被覆に用いるトランスファーモールド用のタブレットの製造方法であって、
蛍光物質及びフィラーの少なくとも一方を含有するシリコーン組成物を調製する工程と、
こうして調製したシリコーン組成物を加圧下で成形してタブレットを作製する工程と、
を有することを特徴とするタブレットの製造方法。 - 基板上に実装された発光素子がシリコーン硬化物により被覆されている発光装置の製造方法であって、
蛍光物質及びフィラーの少なくとも一方を含有するシリコーン組成物を調製する工程と、
こうして調製したシリコーン組成物を加圧下で成形してタブレットを作製する工程と、
前記基板上に実装された前記発光素子の周囲に前記タブレットをトランスファーモールディングする工程と、
前記トランスファーモールディングされた前記組成物を硬化させてショアD硬度が30以上のシリコーン硬化物に転換する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記シリコーン組成物が、請求項1に記載の(A)成分、(B)及び(C)成分を含有していることを特徴とする請求項9に記載の発光装置の製造方法。
- 前記シリコーン組成物が蛍光物質を含有するものであり、該蛍光物質の量が該シリコーン組成物において1乃至50重量%の範囲であることを特徴とする請求項9又は10に記載の発光装置の製造方法。
- 前記シリコーン組成物がフィラーを含有するものであり、該フィラーの量が該シリコーン組成物において80重量%未満であることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記のタブレットを作製する工程において、
前記のシリコーン組成物を4.9MPa乃至29.4MPaの圧力下で成形して前記タブレットを作製することを特徴とする請求項9乃至12のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。 - さらに、得られた前記シリコーン硬化物をダイシングにより切断する工程を有することを特徴とする請求項9乃至13のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子の少なくとも一部は蛍光物質含有の樹脂、蛍光物質含有のガラス、蛍光物質不含有の樹脂及び蛍光物質不含有のガラスの少なくとも1種により被覆されていることを特徴とする請求項9乃至14のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、並びに、蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分を含有するシリコーン組成物からなり、発光装置に用いるトランスファーモールド用のタブレットの製造方法であって、
(a1) 前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの少なくとも一方の少なくとも一部を溶融して溶融物を得る工程と、
(a2) 該溶融物を固体化する工程と、
(a3) 得られた固体化物をタブレットに成形する工程と、
を有し、
さらに、
(α1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの残部が存在する場合には、(a1)工程で得られた溶融物に該溶融物の固体化前にその残部を添加する工程と、
(α2)前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とを、(a1)工程における溶融の前に、溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加するか、並びに/あるいは、(a1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加するか、並びに/あるいは、(a3)工程において、前記固体化物に、該固体化物をタブレットに成形する前に、添加する工程と、
を有する上記のタブレットの製造方法。 - 主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、並びに、蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分を含有するシリコーン組成物からなり、発光装置に用いるトランスファーモールド用のタブレットの製造方法であって、
(b1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの少なくとも一方の少なくとも一部を溶融して溶融物を得る工程と、
(b2)得られた溶融物を固体化後、粉砕して粉砕物を得る工程と、
(b3)得られた粉砕物をタブレットに成形する工程と、
を有し、
さらに、
(β1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの残部が存在する場合には、(b2)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物にその残部を添加する工程と、
(β2)前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とを、(b1)工程における溶融の前に、溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加するか、並びに/あるいは(b1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加するか、並びに/あるいは、(b3)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物に添加する工程と、
を有する上記のタブレットの製造方法。 - 前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサンが請求項1に記載の(A)成分であるレジン構造のオルガノポリシロキサンであり、前記オルガノハイドロジェンポリシロキサンが請求項1に記載の(B)成分であるレジン構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンである請求項16又は17に記載のタブレットの製造方法。
- 基板上に実装された発光素子がシリコーン硬化物により被覆されている発光装置の製造方法であって、
該シリコーン硬化物が、主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、並びに、蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分を含有するシリコーン組成物の硬化物であり、
(a1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの少なくとも一方の少なくとも一部を溶融して溶融物を得る工程と、
(a2)該溶融物を固体化する工程と、
(a3)得られた固体化物をタブレットに成形する工程と、
を有し、
さらに、
(α1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの残部が存在する場合には、(a1)工程で得られた溶融物に該溶融物の固体化前にその残部を添加する工程と、
(α2)前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とを、(a1)工程における溶融の前に溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加するか、並びに/あるいは、(a1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加するか、並びに/あるいは、(a3)工程において、前記固体化物に該固体化物をタブレットに成形する前に、添加する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 基板上に実装された発光素子がシリコーン硬化物により被覆されている発光装置の製造方法であって、
該シリコーン硬化物が、主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、並びに、蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分を含有するシリコーン組成物の硬化物であり、
(b1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの少なくとも一方の少なくとも一部を溶融して溶融物を得る工程と、
(b2)得られた溶融物を固体化後、粉砕して粉砕物を得る工程と、
(b3)得られた粉砕物をタブレットに成形する工程と、
を有し、
さらに、
(β1)前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの残部が存在する場合には、(b2)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物にその残部を添加する工程と、
(β2)前記白金族金属系触媒と、前記の蛍光物質及びフィラーの少なくとも一成分とを、(b1)工程における溶融の前に、溶融に供される前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び/又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンに添加するか、並びに/あるいは(b1)工程における溶融の後に溶融により得られた前記溶融物に添加するか、並びに/あるいは、(b3)工程において前記粉砕物をタブレットに成形する前に該粉砕物に添加する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記のアルケニル基含有オルガノポリシロキサンが請求項1に記載の(A)成分であるレジン構造のオルガノポリシロキサンであり、前記オルガノハイドロジェンポリシロキサンが請求項1に記載の(B)成分であるレジン構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンである請求項19又は20に記載の発光装置の製造方法。
- 前記シリコーン組成物が前記蛍光物質を含有し、該蛍光物質の量が該シリコーン組成物に対して1〜50重量%の範囲であることを特徴とする請求項19乃至21のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記シリコーン組成物が前記フィラーを含有し、該フィラーの量が該シリコーン組成物に対して80重量%未満であることを特徴とする請求項19乃至21のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- さらに、得られたシリコーン硬化物をダイシングにより切断する工程を有することを特徴とする請求項19乃至23のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子の少なくとも一部は蛍光物質含有の樹脂、蛍光物質含有のガラス、蛍光物質不含有の樹脂及び蛍光物質不含有のガラスの少なくとも1種により被覆されていることを特徴とする請求項19乃至24のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
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