JP2011135069A - Ｌｅｄ実装用基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＬＥＤの実装に適した新規な基板を提供する。
【解決手段】本発明のＬＥＤ実装用基板は、窒化ホウ素の粉末とフッ素樹脂とを含む組成物からなる熱伝導層（熱伝導シート１０）を含み、当該フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンを含む。熱伝導層の熱伝導率は、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける熱伝導層の反射率は、０．８０以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ実装用基板に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、小型、長寿命および省電力という特長を有する。そのため、ＬＥＤは次世代の主要な光源として期待されており、今後、ＬＥＤの発光強度がより高くなることが予想される。しかし、ＬＥＤの発光強度の増大に伴ってＬＥＤの発熱が大きくなる。ＬＥＤの発熱が大きくなると、ＬＥＤの特長が充分に生かせない場合がある。そのため、ＬＥＤからの発熱を効率よく放熱することが必要になる。また、ＬＥＤの発光を効率よく利用するためには、ＬＥＤが実装される基板の反射率を高めることが重要である。また、ＬＥＤから放射される光と熱によって、基板が大きく劣化・変色しないことが重要である。さらに、ＬＥＤが屋外で使用される場合には、太陽光に長期間さらされても、基板が大きく劣化・変色しないことが重要である。
ＬＥＤなどの素子を実装するための基板として、従来から、様々な基板が提案されている（たとえば特許文献１〜４）。
特開２００８−２７０７０９号公報 特開２００６−２７０００２号公報 特開２００８−２７７８１７号公報 特開２００３−１５２２９５号公報
しかし、従来の基板は、ＬＥＤの特長を充分に生かすだけの特性を有していなかった。このような状況において、本発明の目的は、ＬＥＤの実装に適した新規な基板を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明のＬＥＤ実装用基板は、窒化ホウ素の粉末とフッ素樹脂とを含む組成物からなる層を含み、前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンを含み、前記層の熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける前記層の反射率が０．８０以上である。
本発明によれば、ＬＥＤの実装に適した基板が得られる。本発明の基板は熱伝導率が高いため、ＬＥＤからの発熱を効率よく放熱できる。また、本発明の基板は反射率が高いため、ＬＥＤの発光を効率よく利用できる。また、本発明の基板は優れた耐候性を有するため、屋外で使用されても高い反射率を維持できる。そのため、屋外で長期間使用することが可能である。
本発明の基板を用いたＬＥＤモジュールを模式的に示す断面図である。 実施例２および比較例１の熱伝導シートについて、加熱試験による反射率の変化を示すグラフである。
本発明の実施の形態について、以下に説明する。なお、以下の説明では本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明はそれらの例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。
（本発明のＬＥＤ実装用基板）
本発明の基板は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を実装するための基板である。この基板は、窒化ホウ素（ＢＮ）の粉末とフッ素樹脂とを含む組成物からなる層を含む。その層を、以下では「熱伝導層」という場合がある。また、熱伝導層を構成する組成物を「組成物（Ａ）」という場合がある。組成物（Ａ）に含まれるフッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という場合がある）を含む。
典型的な一例では、熱伝導層はシート状である。本発明の基板は、シート状の熱伝導層のみからなるものであってもよい。あるいは、本発明の基板は、熱伝導層に加えて他の層や部材を含んでもよい。通常、熱伝導層の上にＬＥＤが配置される。熱伝導層とＬＥＤとの間には、配線パターンなどの他の層が配置されていてもよい。
熱伝導層の熱伝導率は、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、好ましくは３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。熱伝導率の上限に限定はないが、熱伝導率は３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。熱伝導層の熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である場合には、ＬＥＤによる発熱を効率よく放熱できる。熱伝導層の熱伝導率は、組成物（Ａ）に含まれる窒化ホウ素粉末の含有率を変化させることによって調整できる。たとえば、｛組成物（Ａ）に含まれる窒化ホウ素粉末の質量｝／｛組成物（Ａ）に含まれる樹脂の質量｝の比を大きくすることによって、熱伝導率を高めることができる。また、熱伝導率は、窒化ホウ素粉末以外の無機フィラーの種類および含有率や、組成物（Ａ）に含まれる樹脂の種類および含有率を変化させることによっても調整できる。
波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける熱伝導層の反射率は、０．８０以上（０．８０〜１の範囲）であり、好ましくは０．８５以上や０．９０以上である。好ましい一例では、３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長域における熱伝導層の反射率は、０．８０以上（０．８０〜１の範囲）であり、好ましくは０．８５以上や０．９０以上である。ＬＥＤの発光波長における熱伝導層の反射率を０．８０以上とすることによって、ＬＥＤの発光を効率よく利用できる。幅広い波長域における反射率が０．８０以上である場合、本発明の基板は、発光波長が異なる様々なＬＥＤの実装用基板として好ましく用いることができる。熱伝導層の反射率は、たとえば、熱伝導層の厚さおよび気孔率のうちの少なくとも１つを変化させることによって調整できる。
なお、ＰＴＦＥおよび窒化ホウ素は紫外線による劣化が少なく、また、優れた耐候性を有する。そのため、ＬＥＤが紫外線を放射する場合やＬＥＤが屋外で使用される場合でも、熱伝導層が劣化しにくく、高い熱伝導率と高い反射率を維持できる。その結果、ＬＥＤの長寿命化を図ることができる。
通常、熱伝導層は絶縁性を有する。熱伝導層の電気抵抗率（体積抵抗率）は、１０10Ω・ｃｍ以上（たとえば１０15Ω・ｃｍ以上）であってもよい。熱伝導層が絶縁性を有する場合には、その上に配線パターンを形成できる。
本発明の一例において、熱伝導層の厚さは、０．０５ｍｍ〜３ｍｍの範囲にあってもよく、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあってもよい。
本発明の効果が得られる限り、組成物（Ａ）に含まれるフッ素樹脂は、ＰＴＦＥ以外のフッ素樹脂を含んでもよい。たとえば、組成物（Ａ）は、融点が３２０℃以下（好ましくは２６０℃以下）であってＰＴＦＥではないフッ素樹脂（以下、「溶融性フッ素樹脂」という場合がある）を含んでもよい。溶融性フッ素樹脂の例には、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（以下、「ＰＦＡ」という場合がある）および四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（以下、「ＦＥＰ」という場合がある）が含まれる。ただし、ＰＦＡおよびＦＥＰには融点が異なる様々な製品が存在し、それらの中には融点が高い製品も存在する。また、組成物（Ａ）に含まれるフッ素樹脂は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含んでもよい。
組成物（Ａ）に含まれるフッ素樹脂は、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（以下、「ＰＦＡ」という場合がある）および四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（以下、「ＦＥＰ」という場合がある）からなる群より選ばれる少なくとも１つを含んでもよい。フッ素樹脂に占める溶融性フッ素樹脂（たとえばＰＦＡやＦＥＰ）の割合は、５質量％以上や１０質量％以上であってもよく、７０質量％以下や５０質量％以下や３０質量％以下であってもよい。
ＰＦＡやＦＥＰといった溶融性フッ素樹脂を組成物（Ａ）に添加することによって熱伝導層の気孔率（空隙率）を低減でき、その結果、熱伝導層の熱伝導率を高めることができる。なお、ＰＦＡおよびＦＥＰを組成物（Ａ）に添加した場合でも気孔率を１０体積％以上（たとえば２０体積％以上）とすることができる。気孔率を１０体積％以上（たとえば２０体積％以上）とすることによって、熱伝導層に屈曲性や柔軟性を付与できる。熱伝導層の気孔率が５〜３０体積％の範囲（たとえば１０体積％〜３０体積％や２０体積％〜３０体積％の範囲）にある場合、熱伝導率と反射率とを共に良好な値とすることが容易になる。また、溶融性フッ素樹脂を組成物（Ａ）に添加することによって、金属（たとえば金属シート）に対する熱伝導層の接着性を向上できる。その場合には、接着性を有する溶融性フッ素樹脂を用いることが好ましい。
また、組成物（Ａ）に含まれるＰＴＦＥの少なくとも一部は、架橋型のＰＴＦＥであってもよい。架橋型のＰＴＦＥは、ＰＴＦＥを化学的に架橋することによって得られる。架橋型のＰＴＦＥは、たとえば国際出願公開ＷＯ２００６／１２０８８２に開示されている。架橋型ＰＴＦＥを組成物（Ａ）に添加することによって、金属（たとえば金属シート）やポリイミドフィルムに対する熱伝導層の接着性を向上できる。
組成物（Ａ）における窒化ホウ素の粉末の含有率は、５０〜９５質量％の範囲、７０〜９０質量％の範囲、または８０〜９０質量％の範囲にあってもよい。組成物（Ａ）におけるフッ素樹脂の含有率（たとえばＰＴＦＥ）は、５〜５０質量％の範囲、１０〜３０質量％の範囲、または１０〜２０質量％の範囲にあってもよい。組成物（Ａ）の一例では、窒化ホウ素の粉末の含有率が７０〜９０質量％の範囲にあり、フッ素樹脂の含有率が１０〜３０質量％の範囲にある。この一例では、窒化ホウ素の粉末およびフッ素樹脂以外の成分の含有率が０〜１０質量％の範囲にあってもよい。
本発明の効果が得られる限り、窒化ホウ素の粉末に含まれる粒子の粒径および形状に特に限定はない。本発明の一例では、窒化ホウ素の粉末の平均粒径は０．２μｍ〜３５０μｍの範囲にある。窒化ホウ素粒子の形状は、粒状であってもよいし、鱗片状であってもよいし、そのような形状を有する粒子が凝集した形状であってもよい。
組成物（Ａ）の一例は、窒化ホウ素の粉末とフッ素樹脂（たとえばＰＴＦＥ）のみからなる。本発明の効果が得られる限り、組成物（Ａ）は、上述した成分以外の成分を含んでもよい。たとえば、組成物（Ａ）はフッ素樹脂以外の樹脂を含んでもよい。また、組成物（Ａ）は、窒化ホウ素以外の無機フィラーを含んでもよく、たとえば、窒化ホウ素以外の絶縁性の無機フィラーを含んでもよい。そのような無機フィラーの例には、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が含まれる。熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である無機フィラーを用いることによって、高い特性が得られる場合がある。組成物（Ａ）において、窒化ホウ素の粉末およびフッ素樹脂以外の成分の含有率は、通常２０質量％以下であり、１０質量％以下や５質量％以下であってもよい。窒化ホウ素の粉末およびそれ以外の無機フィラーは、組成物（Ａ）を構成する樹脂中に分散されている。
本発明の基板は、熱伝導層の表面に形成された配線パターンをさらに備えてもよい。配線パターンは、公知の材料および方法で形成できる。たとえば、スパッタ法や蒸着法などの気相成膜法で金属薄膜を形成したのち、レジストパターンの形成とエッチングとを行うことによって、配線パターンを形成できる。
本発明の基板は、放熱器上に配置されていてもよい。熱伝導層は、その放熱器の上に積層されていてもよい。熱伝導層は、放熱器に直接積層されていてもよいし、他の層を介して放熱器の上に積層されていてもよい。別の観点では、本発明は、放熱器と、放熱器上に配置された熱伝導層とを備える放熱モジュールに関する。また、さらに別の観点では、本発明は、本発明の基板（放熱器を含んでもよい）と、それに実装されたＬＥＤとを含むＬＥＤモジュールに関する。
放熱性を高めることができる限り、放熱器に限定はなく、一般的な金属製のヒートシンクを用いることができる。熱伝導層は、放熱器と接触するように放熱器上に配置されてもよいし、他の部材を介して放熱器上に配置されてもよい。また、熱伝導層は、ＬＥＤを含む装置の筐体（たとえば金属製の筐体）の上に配置されてもよい。熱伝導性が高く熱容量が大きい物体（放熱器や筐体）の上に熱伝導層を配置することによって、ＬＥＤが高温になることを抑制できる。
本発明の基板は、熱による劣化が小さく耐候性を有する。本発明の基板の好ましい一例では、２００℃で７２時間加熱した後の波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける熱伝導層の反射率、および、１２０℃で３６０時間加熱した後の波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける熱伝導層の反射率が、それぞれ０．８０以上（８０％以上）である。
（本発明の基板の製造方法）
本発明の基板に含まれる熱伝導層の製造方法の一例について、以下に説明する。この製造方法は、以下の工程（ｉ）〜（iii）を含む。なお、本発明の基板について説明した事項については、重複する説明を省略する場合がある。
工程（ｉ）では、組成物（Ａ）の成分を含む混合物（以下、「混合物（Ｂ）」という場合がある）からなるシートを複数枚形成する。混合物（Ｂ）は、窒化ホウ素の粉末とＰＴＦＥとを含む。混合物（Ｂ）に含まれるＰＴＦＥとして粉末のＰＴＦＥを用いることによって、特性が高い熱伝導層が得られる場合がある。
通常、混合物（Ｂ）は分散媒（成形助剤）を含む。本発明の基板を製造できる限り、分散媒に限定はない。分散媒は、有機溶媒であってもよく、無極性の有機溶媒（たとえば飽和炭化水素）であってもよい。分散媒の例には、デカンやドデカンが含まれる。
通常、組成物（Ａ）の各成分は、組成物（Ａ）における比率と同じ比率となるように混合物（Ｂ）に含まれる。混合物（Ｂ）における分散媒の含有率は特に限定されず、たとえば２０〜５５質量％の範囲にあってもよい。
工程（ｉ）の一例では、まず、組成物（Ａ）の成分と分散媒とを混合して混合物（Ｂ）を調製する。その後、混合物（Ｂ）を圧延することによってシートを形成する。工程（ｉ）では複数のシートを形成する。混合物（Ｂ）は、フッ素樹脂の繊維化が起こりにくい条件で行うことが好ましい。ミキサーによって材料を混合する場合には、低い回転数（たとえば１０００ｒｐｍ以下）で短時間（たとえば１０分間以下）の混合を行うことが好ましい。
工程（ii）では、複数のシート（工程（ｉ）で形成されたシート）を重ねて圧延することによって積層されたシートを形成する。工程（ii）によって、多層のシートが得られる。工程（ii）で得られたシートを切断したり工程（ii）を複数回繰り返したりすることによって、複数のシートが得られる。その複数のシートを、工程（ii）で重ねて圧延されるシートとして用いて、工程（ii）を繰り返してもよい。そのように工程（ii）を繰り返すことによって、積層数が多いシートが得られる。たとえば、工程（ii）によって２枚のシートを重ねて圧延すると、積層数が２であるシートが得られる。そのシートを２枚重ねて工程（ii）を行うと積層数が４であるシートが得られる。このように、工程（ii）において２枚のシートを重ねて圧延する場合には、工程（ii）をｎ回行うことによって積層数が２nであるシートが得られる。また、工程（ii）において３枚のシートを重ねる圧延する場合には、工程（ii）をｎ回行うことによって積層数が３nであるシートが得られる。なお、積層数が多くなると、成分がほぼ均一に混合して層構造を識別できなくなる場合がある。
シートの積層数は、１０〜５０００の範囲（たとえば２００〜１０００の範囲）にあってもよい。積層数を２００以上とすることによって、シートの強度を高めることができる。熱伝導層の一例では、厚さが０．１ｍｍ〜３ｍｍの範囲にあり、積層数が２００〜１０００の範囲にある。
必要に応じて、工程（ii）によって得られたシートから分散媒を除去する工程（iii）を行ってもよい。たとえば、組成物（Ａ）の成分の溶融温度よりも低い温度でシートを加熱することによって、分散媒を除去する。
また、必要に応じて、工程（ii）または工程（iii）ののちに、それらの工程を経たシートを圧延する工程（iv）を行ってもよい。
上記の工程によって、本発明の基板に用いられる熱伝導層が得られる。混合物（Ｂ）を上記の工程によって積層数が２００以上のシートとすることによって、特性が特に高いシート（熱伝導層）が得られる場合がある。上記の製造方法で製造される熱伝導層は、高い特性を示す。上記製造方法で製造される熱伝導層を含む基板は、本発明の基板の１つの側面を構成する。
本発明の実施例について以下に説明する。
（実施例１）
実施例１では、以下の方法で熱伝導シート（熱伝導層）を形成した。まず、窒化ホウ素の粉末（昭和電工株式会社製、品番ＵＨＰ−１）と、ＰＴＦＥ粉末（ダイキン工業株式会社製、品番Ｆ１０４Ｕ）と、ＰＦＡ（三井・デュポン株式会社製、品番ＭＰ−１０）とを、８０：１０：１０（質量比）の割合で混合した。この混合物１００質量部に対してデカン６０質量部をさらに加えて混練することによって、ペースト状の混合物を得た。材料の混合には、Ｖ型ミキサーを用い、回転数が１０ｒｐｍで温度が約２５℃の条件で１分間混合を行った。なお、窒化ホウ素の粉末（ＵＨＰ−１）を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したところ、窒化ホウ素の粉末は、鱗片状の粒子で構成されているタイプであることが分かった。また、窒化ホウ素の粉末（ＵＨＰ−１）の粒度分布を、レーザ−回折・散乱法（マイクロトラック法）によって測定し、算術平均粒径を求めた。測定には、レーザ回折・散乱式マイクロトラック粒度分析計ＳＲＡ２００（日機装株式会社製）を用いた。このようにして求められた算術平均粒径は、１３μｍであった。
このようにして得られたペースト状の混合物を圧延ロールで圧延することによって、厚さが３ｍｍのシートを２枚形成した。次に、２枚の当該シートを重ねて圧延することによって、積層数が２である第１の積層シートを形成した。次に、第１の積層シートを切断して２つに分け、それらを重ね合わせて圧延することによって、積層数が４である第２の積層シートを形成した。これらの切断、重ね合わせ、および圧延という一連の工程を、圧延方向を９０°ずつ変更しながら５回繰り返した。その積層シートを複数回圧延することによって、厚さが約０．８ｍｍの積層シートとした。
次に、得られた積層シートを約１５０℃で２０分間加熱した。この加熱によって、積層シートからデカンを除去した。次に、得られたシートを、３８０℃で１０ＭＰａの条件で５分間加圧成形することによって、実施例１の熱伝導シート（熱伝導層）を得た。
実施例１の熱伝導シートについて、熱伝導率、体積抵抗率、ならびに、波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける反射率を測定した。熱伝導率は、レーザーフラッシュ法によって測定した。熱伝導率の測定には、キセノンフラッシュアナライザー（ＮＥＴＺＳＣＨ社製のＬＦＡ４４７ＮａｎｏＦｌａｓｈ）を用いた。体積抵抗率の測定は、株式会社三菱化学アナリテック製の抵抗測定装置（ハイレスタＭＣＰ−ＨＴ４５０）によって行い、測定にはＵＲＳプローブを使用した。反射率の測定には、日本分光株式会社の紫外・可視分光光度計（Ｖ−５７０（積分球ＩＳＮ−４７０使用））を用いた。反射率の測定では、スペクトラロンの積分球用標準白色板（ｌａｂｓｐｈｅｒｅ社製）の反射率を１００％とし、それに基づいて反射率を求めた。
次に、上記熱伝導シート（熱伝導層）を用いて図１に示すＬＥＤモジュール１００を作製した。ＬＥＤモジュール１００は、熱伝導シート（熱伝導層）１０、配線パターン１１、ＬＥＤチップ１２、ワイヤ１３、封止樹脂１４、シート１５、およびヒートシンク（放熱器）１６を備える。ＬＥＤモジュール１００の作製方法について以下に説明する。
まず、上述した方法で形成された実施例１の熱伝導シートから、約５０ｍｍ角の熱伝導シート１０を切り出した。このシートの表面に対して、酸素プラズマ処理を４５秒間行った。酸素プラズマ処理は、酸素ガスの流量を５０ｓｃｃｍとし、２．５Ｐａで３００Ｗの条件で行った。続いて、シートの表面に対してアルゴンプラズマ処理を４５秒間行った。アルゴンプラズマ処理は、アルゴンガスの流量を５０ｓｃｃｍとし、２．５Ｐａで３００Ｗの条件で行った。
次に、熱伝導シート１０の片面（プラズマ処理された面）に、公知の方法によって配線パターン１１を形成した。この配線パターン１１の上に、ＬＥＤチップ１２（ＣＲＥＥ社製、ＥＺ１０００）をダイボンディングした。次に、配線パターン１１とＬＥＤチップ１２の電極端子とをワイヤ１３で接続した。次に、ＬＥＤチップ１２を封止樹脂１４（シリコーンエラストマ）で封止した。
次に、ＬＥＤチップ１２が実装された熱伝導シート１０を、シート１５を介してアルミニウム製のヒートシンク１６上に配置した。ヒートシンク１６には、株式会社アイネックス製のヒートシンク（ＨＭ−０１）を用いた。シート１５には、シリコーン系樹脂をマトリクス樹脂として含むシート（日東シンコ−株式会社製のＨＴ−１００ＨＬ）を用いた。このようにしてＬＥＤモジュール１００を作製した。
ＬＥＤモジュール１００のＬＥＤチップ１２を０．５Ａまたは１Ａで１０分間発光させたのち、サーモグラフィを用いてＬＥＤモジュール１００の最高温度を測定した。このとき、放射率を０．９８として温度を算出した。
（実施例２）
窒化ホウ素の粉末を水島合金鉄株式会社製の窒化ホウ素の粉末（ＨＰ−４０）に代えたことを除いて実施例１と同様にして、実施例２の熱伝導シート（熱伝導層）を形成した。実施例２で用いた窒化ホウ素（ＨＰ−４０）は、鱗片状の粒子が凝集した形状を有する。実施例２の熱伝導シートについて、実施例１と同様に熱伝導率、体積抵抗率および反射率を測定した。なお、窒化ホウ素の粉末（ＨＰ−４０）を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したところ、窒化ホウ素の粉末は、鱗片状の粒子が凝集しているタイプであることが分かった。また、窒化ホウ素の粉末（ＨＰ−４０）について、実施例１と同様の方法で算術平均粒径を求めたところ、算術平均粒径は２０μｍであった。
また、実施例１の熱伝導シートの代わりに実施例２の熱伝導シートを用いることを除いて実施例１と同様にして、実施例２のＬＥＤモジュールを作製した。実施例２のＬＥＤモジュールについて、実施例１と同様の方法でＬＥＤ発光後の最高温度を求めた。
（比較例１）
比較例１では、熱伝導シート１０の代わりに利昌工業株式会社製の白色基板（ＣＳ−３９６５）を用いた。この白色基板は、主に、酸化チタン粉末およびアルミナ粉末が充填されたガラスエポキシからなる基板である。この白色基板について、実施例１と同様に熱伝導率、体積抵抗率および反射率を測定した。また、実施例１の熱伝導シート１０の代わりに当該白色基板を用いることを除いて実施例１と同様にして、比較例１のＬＥＤモジュールを作製した。比較例１のＬＥＤモジュールについて、実施例１と同様の方法でＬＥＤ発光後の最高温度を求めた。
（比較例２）
比較例２では、窒化ホウ素の粉末とポリイミドとを用いて熱伝導シートを作製した。具体的には、まず、熱硬化性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液（ポリアミド酸濃度：２０質量％）を準備した。この溶液に、窒化ホウ素の粉末（昭和電工株式会社製、品番ＵＨＰ−１）を添加することによって、混合液を調製した。このとき、最終の熱伝導シートにおける窒化ホウ素の含有率が４５体積％となるように、窒化ホウ素の粉末を添加した。
次に、上記混合液を、１１０ｍｍ角で厚さが６５０μｍとなるようにガラス基板に塗布し、そのガラス基板を１２０℃のホットプレート上で３０分間加熱することによって溶媒を蒸発させ、フィルムを得た。そして、当該フィルムを３２０℃で１２分間加熱することによって、フィルム中のポリアミド酸をイミド化した。このようにして、窒化ホウ素の粉末およびポリイミドからなる比較例２の熱伝導シートを得た。比較例２の熱伝導シートのサイズは７０ｍｍ角であり、厚さは約１３０μｍであった。
比較例２の熱伝導シートについて、実施例１と同様に熱伝導率、体積抵抗率および反射率を測定した。また、実施例１の熱伝導シートの代わりに比較例２の熱伝導シートを用いることを除いて実施例１と同様にして、比較例２のＬＥＤモジュールを作製した。比較例２のＬＥＤモジュールについて、実施例１と同様の方法でＬＥＤ発光後の最高温度を求めた。
（比較例３）
比較例３では、熱伝導シート１０の代わりに、ＰＴＦＥからなるシート（日東電工株式会社のニトフロンＮｏ．９００ＵＬ、厚さ２５０μｍ）を用いた。このシートについて、実施例１と同様に熱伝導率、体積抵抗率および反射率を測定した。また、実施例１の熱伝導シート１０の代わりに当該シートを用いることを除いて実施例１と同様にして、比較例３のＬＥＤモジュールを作製した。比較例３のＬＥＤモジュールについて、実施例１と同様の条件でＬＥＤを発光させた。しかし、ＬＥＤ点灯後にＬＥＤがすぐに消灯した。そのＬＥＤは壊れて使用できなくなった。
実施例および比較例の熱伝導シートの作製条件、および評価結果を表１に示す。
なお、体積抵抗率は、実施例１および２、ならびに比較例１〜３のすべてにおいて、１０15Ω・ｃｍ以上であった。
Figure 2011135069
表１に示すように、実施例の熱伝導シート（熱伝導層）の熱伝導率は、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であった。これに対して、比較例１の熱伝導シートの熱伝導率は顕著に低かった。その結果、１Ａの電流値でＬＥＤを点灯させた場合には、実施例のモジュールの最高温度と比較例１のモジュールの最高温度との間には、１０℃以上の差が生じた。実施例のモジュールでは比較例１のモジュールよりも最高温度を１０℃以上低くすることが可能であるため、ＬＥＤへの熱ダメージを大きく軽減でき、その結果、ＬＥＤを長寿命化することが可能となる。
また、表１に示すように、３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける実施例の熱伝導シートの反射率は、０．８０以上（８０％以上）であった。これに対して、比較例の熱伝導シートの反射率は低く、比較例２の熱伝導シートの反射率は特に低かった。
さらに、上記実施例および比較例の熱伝導シートについて、２００℃で７２時間の加熱試験、および、１２０℃で３６０時間の加熱試験を行った。加熱試験後の各熱伝導シートの反射率を表２に示す。
Figure 2011135069
また、実施例２および比較例１の熱伝導シートについて、１２０℃で加熱試験を行ったときの反射率の変化を図２に示す。図２の横軸は加熱試験の経過時間を示し、縦軸は波長４７０ｎｍにおける反射率を示す。
表２および図２から明らかなように、実施例の熱伝導シートは、加熱試験後も高い反射率を維持した。一方、加熱試験前には反射率が比較的高かった比較例１の熱伝導シートは、加熱試験によって反射率が大きく低下した。これらの結果は、本発明の基板は、ＬＥＤの発熱や屋外の過酷な環境による劣化が小さく、高い反射率を維持できることを示している。
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用することができる。
本発明は、ＬＥＤ実装用の基板、ならびにそれを用いたモジュール、光源および機器などに利用できる。
１０ 熱伝導シート（熱伝導層）
１１ 配線パターン
１２ ＬＥＤチップ
１３ ワイヤ
１４ 封止樹脂
１５ シート
１６ ヒートシンク（放熱器）
１００ ＬＥＤモジュール

Claims (8)

  1. ＬＥＤ実装用基板であって、
    窒化ホウ素の粉末とフッ素樹脂とを含む組成物からなる層を含み、
    前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンを含み、
    前記層の熱伝導率が２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、
    波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける前記層の反射率が０．８０以上である、ＬＥＤ実装用基板。
  2. 前記フッ素樹脂が、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂および四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載のＬＥＤ実装用基板。
  3. 前記組成物における前記窒化ホウ素の粉末の含有率が７０〜９０質量％の範囲にあり、
    前記組成物における前記フッ素樹脂の含有率が１０〜３０質量％の範囲にある、請求項１または２に記載のＬＥＤ実装用基板。
  4. 前記層の表面に形成された配線パターンをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ実装用基板。
  5. 放熱器上に配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ実装用基板。
  6. 前記層の気孔率が５〜３０体積％の範囲にある、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ実装用基板。
  7. ２００℃で７２時間加熱した後の波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける前記層の反射率、および、１２０℃で３６０時間加熱した後の波長３８０ｎｍ、４７０ｎｍおよび６５０ｎｍにおける前記層の反射率が、それぞれ０．８０以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤ実装用基板。
  8. 前記窒化ホウ素の粉末は、鱗片状の窒化ホウ素の粒子の凝集体を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＬＥＤ実装用基板。
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