JP2010251405A - 光反射材及びそれを用いた発光ダイオードデバイス - Google Patents
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Abstract
【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
Description
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (9)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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