JP2012191047A - 照明器具用の熱伝導基材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い放熱性を有することでＬＥＤ素子の温度上昇を抑制できると共に反射率も高く、かつ、製作も容易である照明器具用の熱伝導基材を提供すること目的とする。
【解決手段】絶縁性樹脂部材の内部に金属放熱板が埋設されて成る。前記絶縁性樹脂部材は、熱硬化性樹脂４を２０〜６０体積％と、無機フィラー３を４０〜８０体積％とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具用の熱伝導基材及びその製造方法に関する。

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、電子部品の高密度、高機能化が一層求められている。一方で、そのような小型化の発達が進むにつれて、電子部品の温度上昇の防止が重要となっており、例えば、照明用のＬＥＤにおいても、温度上昇を防止するための開発が盛んに行われている。

一般に、照明用途に検討されているＬＥＤの光源は発光効率が低く、ＬＥＤが発光する際に入力電力の大半が熱として放出されるため、発生した熱の程度が著しい場合、ＬＥＤが破壊されてしまうことがある。また、この発生熱が、ＬＥＤやそれを実装した基板に蓄熱されると、ＬＥＤの温度上昇が生じてしまい、ＬＥＤ自身の発光効率の低下を招いてしまうことがある。その上、ＬＥＤ素子はその光束が小さいため、大きな照度を得るためには基板上に複数のＬＥＤ素子を格子状に配置する必要があるので、ＬＥＤから発生する熱がより蓄積され易い環境でもある。

このようなＬＥＤ素子の過度の温度上昇を防止するために、ＬＥＤ照明器具等を高い放熱性を有する構造に設計することは、この分野の技術において非常に重要である。

放熱を高めるための具体的な例として、放熱性の高い金属からなるベース基板上にＬＥＤ素子のベアチップを実装して、熱を金属ベース基板に拡散する構造のＬＥＤ照明装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

あるいは、樹脂製部材と金属製部材からなる複合体で構成されるＬＥＤ照明装置用の熱伝導基材が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。具体的には図４に示しているように、この熱伝導基材Ａは、金属放熱板２上に無機フィラーと樹脂組成物から成る絶縁層１３が設けられて構成されている。この絶縁層１３には配線パターンと複数の凹部１７が設けられている。さらに凹部１７の内面には、反射率を高めるために、反射膜１４が設けられており、ＬＥＤ素子５が凹部１７内に実装され、凹部１７を透明樹脂で充填することにより、レンズ部１６が設けられている。

特開昭６２−１４９１８０号公報 特開２００４−３９６９１号公報

しかし、上記特許文献１においては、金属放熱板は絶縁層である樹脂の下部に取り付けられているため、金属放熱板に熱が伝わりにくくなり、ＬＥＤ素子の温度上昇を防ぎにくいものであった。

一方、上記特許文献２においても、金属放熱板は絶縁層の下部に取り付けられているため、放熱性能が充分でなく、ＬＥＤ素子の温度上昇を防ぎにくいものであった。また、金属放熱板を設ける工程に加えて、反射率を向上させるための反射膜１４を形成する工程も必要であるので、工数が増加してコストアップを招く原因となっていた。さらに、反射膜１４は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ等の耐酸化性の金属膜を、めっき法、蒸着法、スパッタ法によりわざわざ形成させなければならなかった。

このように、従来のＬＥＤ照明装置用の熱伝導基材では、放熱性が決して高いものではなく、また、製作にも手間がかかる問題を有していた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高い放熱性を有することでＬＥＤ素子の温度上昇を抑制できると共に反射率も高く、かつ、製作も容易である照明器具用の熱伝導基材及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る照明器具用の熱伝導基材は、絶縁性樹脂部材の内部に金属放熱板が埋設されて成る照明器具用の熱伝導基材であって、前記絶縁性樹脂部材は、熱硬化性樹脂を２０〜６０体積％と、無機フィラーを４０〜８０体積％とを含むことを特徴とする。

また、上記照明器具用の熱伝導基材は、前記絶縁性樹脂部材の熱伝導率が１〜１０Ｗ／ｍＫであることが好ましい。

また、上記照明器具用の熱伝導基材は、前記熱硬化性樹脂が、不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシ系アクリレート樹脂の少なくともいずれか一方を含んで形成されることが好ましい。

また、上記照明器具用の熱伝導基材は、前記無機フィラーが、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４又はＡｌＮの群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。

また、上記照明器具用の熱伝導基材は、前記絶縁性樹脂部材の反射率が８０％以上であることが好ましい。

また、上記照明器具用の熱伝導基材は、前記絶縁性樹脂部材の絶縁抵抗が１０^８ＭΩ以上であることが好ましい。

また、上記照明器具用の熱伝導基材の製造方法は、熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む未硬化の熱硬化性樹脂組成物の中に、金属放熱板を設けて加熱加圧成形することを特徴とする。

本発明の照明器具用の熱伝導基材では、高い放熱性を有するのでＬＥＤ素子の温度上昇を抑制することができる。また、熱伝導基材の絶縁性樹脂部材は、その反射率が高いので、反射板を別途製作して設ける必要がなく、製作が容易になる。

本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態の一例を示す断面図である。 従来例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本発明の照明器具用の熱伝導基材Ａは、図１に示しているように、絶縁性樹脂部材１の内部に金属放熱板２が埋設されて成るものである。

上記絶縁性樹脂部材１は、少なくとも熱硬化性樹脂４と無機フィラー３とから構成されてなるものである。

本発明に使用する上記熱硬化性樹脂４としては、公知のものを使用することができるが、特に、成形性や機械的強度に優れるという点で、不飽和ポリエステル樹脂、又はエポキシ系アクリレート樹脂を硬化させた樹脂であることが好ましい。この場合、上記熱硬化性樹脂４は、不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシ系アクリレート樹脂のいずれか一方を硬化させたものを使用しても良いし、両者を混合して硬化させたものを使用しても良い。また、これら以外の樹脂が含まれていても良い。

上記不飽和ポリエステル樹脂は、その種類が特に限定されるものではない。不飽和ポリエステル樹脂とは、例えば、不飽和ジカルボン酸等の不飽和多塩基酸（必要に応じて飽和多塩基酸を添加）と多価アルコールと、スチレン等の架橋剤からなるものである。尚、不飽和多塩基酸や飽和多塩基酸には、酸無水物も含まれる。

上記不飽和多塩基酸としては、例えば、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和二塩基酸が挙げられる。また、飽和多塩基酸としては、例えば、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸等の飽和二塩基酸、安息香酸、トリメリット酸等の二塩基酸以外の酸等が挙げられる。

上記多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、水素添加ビスフェノールＡ、１、６‐ヘキサンジオール等のグリコールが挙げられる。

上記架橋剤としては、一般的には、不飽和多塩基酸と多価アルコールとの縮重合生成物である熱硬化性樹脂４と架橋可能な不飽和単量体を使用することができる。不飽和単量体としては特に限定されないが、例えば、スチレン系モノマー、ビニルトルエン、酢酸ビニル、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル等を用いることができる。

不飽和ポリエステル樹脂の代表例としては、無水マレイン酸−プロピレングリコール−スチレン系等が挙げられる。

上記のような不飽和多塩基酸と多価アルコールとを公知の重縮合反応により反応させた後、架橋剤のラジカル重合等を行うことで、熱硬化性樹脂４を得ることができる。

上記不飽和ポリエステル樹脂を硬化させる方法としては公知の方法で実施することができ、例えば、ラジカル重合開始剤等の硬化剤を添加し、必要に応じて加熱したり活性エネルギー線を照射したりすれば良い。硬化剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、ｔ−アミルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシジカーボネート類、ケトンパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステル類、アルキルパーエステル類等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。

一方、上述のように、本発明に使用する熱硬化性樹脂４として、エポキシ系アクリレート樹脂を硬化させた樹脂も使用することができる。

エポキシ系アクリレート樹脂とは、エポキシ樹脂骨格に重合反応可能な官能基を有する樹脂である。エポキシ系アクリレート樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂のエポキシ基に、アクリル酸やメタクリル酸等の不飽和一塩基酸又はマレイン酸やフマル酸等の不飽和二塩基酸のモノエステルを開環付加させた反応生成物である。通常、この反応生成物は、希釈剤によって液状樹脂の状態となっている。希釈剤としては、例えば、スチレン、メタクリル酸メチル、エチレングリコールジメタクリーレート、酢酸ビニル、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等のラジカル重合反応性の単量体である。

ここで、上記エポキシ樹脂骨格としては、公知のエポキシ樹脂を使用でき、具体的にはビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ又はビスフェノールＳとエピクロルヒドリンから合成されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂又はビスフェノールＳ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールとホルムアルデヒドを酸性触媒下で反応させて得られるいわゆるフェノールノボラック樹脂とエピクロルヒドリンから合成されるフェノールノボラック型エポキシ樹脂、及びクレゾールとホルムアルデヒドを酸性触媒下で反応させて得られるいわゆるクレゾールノボラック樹脂とエピクロルヒドリンから合成されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラックエポキシ樹脂等が挙げられる。

硬化方法としては、上記不飽和ポリエステル樹脂と同様の方法で行うことができ、硬化剤も上記同様のものを使用することで、エポキシ系アクリレート樹脂の硬化物を得ることができる。

本発明の絶縁性樹脂部材１は、上記熱硬化性樹脂４に無機フィラー３が含有されて成るものである。無機フィラー３としては、公知のものを使用することができるが、これらの中でも電気絶縁性で熱伝導性の良好であるという点で、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４又はＡｌＮが特に好ましい。これらの無機フィラー３の中から１種のみを使用しても良いし、２種以上を組み合わせて使用しても良い。尚、無機フィラー３には、樹脂との相溶性を高めるために、あらかじめカップリング処理等により表面処理を行っても良い。

絶縁性樹脂部材１における熱硬化性樹脂４と無機フィラー３との構成割合としては、熱硬化性樹脂４が２０〜６０体積％、無機フィラー３が４０〜８０体積％である。無機フィラー３が４０体積％以上であれば、無機フィラー３による熱伝導性の効果が充分発揮できるので、絶縁性樹脂部材１の熱伝導率が低くなりすぎるおそれはない。また、無機フィラー３が８０体積％以下であれば、樹脂の粘度が過度に高くなるおそれがないので、安定して絶縁性樹脂部材１を成形することができる。同様に、熱硬化性樹脂４が２０〜６０体積％であれば、絶縁性樹脂部材１の熱伝導率が低くなりすぎるおそれはないし、安定して絶縁性樹脂部材１を成形することができる。さらに、熱硬化性樹脂４が２５〜５０体積％、無機フィラー３が５０〜７５体積％であれば、成形時の流動粘度がより適したものになるので成形性が向上するのに加えて、より高い熱伝導率を得ることができるという点で特に好ましい。

絶縁性樹脂部材１には、本発明の効果を阻害しない程度であれば、繊維強化材、低収縮剤、増粘剤、着色剤、重合禁止剤、重合遅延剤、硬化促進剤、製造上の粘度調製のための減粘剤、トナー（着色剤）の分散性向上のための分散調整剤、離型剤等が含まれていても良い。これらは公知のものを使用することができるが、例えば、以下のようなものを挙げることができる。

上記繊維強化材としては、ガラス繊維等の無機繊維や各種有機繊維が用いられる。その繊維長としては、例えば、０．２〜１０ｍｍ程度であれば、充分な補強効果や成形性を得ることができる。

上記低収縮剤としては、例えば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、セルロース・アセテート・ブチレート、ポリカプロラクタン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記増粘剤としては、例えば、ＭｇＯ（軽焼焼成法）、Ｍｇ(ＯＨ)_２、Ｃａ(ＯＨ)_２、ＣａＯ、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記着色剤としては、例えば、酸化チタン等の無機系顔料、有機系顔料等、あるいはそれらを主成分とするトナーを用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記離型剤としては、例えば、ステアリン酸等を使用することができる。

本発明の照明器具用の熱伝導基材Ａに使用される金属放熱板２としては、熱伝導性に優れたＡｌやＣｕ等からなる金属を使用することができる。

金属放熱板２の形状としては、特に限定されないが、例えば、矩形状の平板を使用することができる。この場合、厚みは０．５〜５．０ｍｍであることが好ましい。金属放熱板２は、絶縁性樹脂部材１の上面と平行に埋設されていることが好ましい。また、金属放熱板２の大きさは、絶縁性樹脂部材１に埋設されたときに、絶縁性樹脂部材１から露出することのない大きさであれば問題ないが、絶縁性樹脂部材１の上面の大きさと略一致していることが特に好ましい。もしくは、複数枚の金属放熱板２が、絶縁性樹脂部材１の内部に並設されるように埋設されていても良い。

金属放熱板２は、その表面が表面処理や粗面化処理されていることが好ましく、これによって金属放熱板２は絶縁性樹脂部材１に強固に固着されるようになる。表面処理としては、シラン系表面処理剤、チタン系表面処理剤等を用いることができ、シラン系表面処理剤としては、例えば、ビニルシラン、アクリルシラン、エポキシシラン、アミノシラン等を用いることができる。粗面化処理としては、塩化鉄、塩化銅等の水溶液中に金属放熱板２を浸漬してエッチングする化学的処理方法、Ａｌ_２Ｏ_３などの粉末を圧縮空気と共に金属放熱板２の表面に吹きつける物理的方法などが挙げられる。このような表面処理や粗面化処理は、いずれか一方のみでも良いし、両者を併用しても良い。

また、金属放熱板２には、複数個の貫通孔が形成されていても良く、それらの貫通孔に上記熱硬化性樹脂４が充填されていても良い。

本発明の絶縁性樹脂部材１は、上記のように熱硬化性樹脂４に無機フィラー３が含有されて成るものであるので、高い絶縁抵抗値を有する。特に、５００Ｖの電圧を印加したときの絶縁抵抗値が１０^８ＭΩ以上であることが好ましく、これによって高い絶縁信頼性を確保することができる。

本発明の絶縁性樹脂部材１は、上記のように熱硬化性樹脂４に無機フィラー３が含有されて成るものであるので、無機フィラー３が含有されていない熱硬化性樹脂４よりも熱伝導率が高い値を示すものとなり、優れた放熱性を有することになる。従って、ＬＥＤから発生する熱を効率よく放熱することができ、内部に埋設されている金属放熱板２に熱を効率良く伝えることができる。さらに、このような熱伝導率が非常に高い金属放熱板２が内部に埋設されているので、熱伝導基材Ａ全域に熱を拡散することが可能となり、絶縁性樹脂部材１からの熱の放射、対流による放熱がより効果的となる。従って、本発明の熱伝導基材ＡをＬＥＤ等の照明器具用として使用すれば、ＬＥＤ素子５の過度の温度上昇を抑えることができ、ＬＥＤ素子５の寿命を延ばすことができる。

具体的には、絶縁性樹脂部材１の熱伝導率の値が１〜１０Ｗ／ｍＫであれば、ＬＥＤ素子５の過度の温度上昇を抑えられるので効果的な放熱性を有することができる。特に好ましい熱伝導率の値は、２〜１０Ｗ／ｍＫである。

また、絶縁性樹脂部材１は、熱硬化性樹脂４に無機フィラー３が含有されているものであり、この無機フィラー３が白色状のものであれば、絶縁性樹脂部材１の外観は白色状となり、高い反射性を有するものとなる。そのため、ＬＥＤ素子５からの光の反射性を高くすることができ、照明光としての利用効率を高めることができる。従って、本発明の熱伝導基材ＡをＬＥＤ等の照明器具用として使用することにより、ＬＥＤの光出力の高出力化や照度の向上させることも可能となる。

具体的には、絶縁性樹脂部材１の反射率が８０％以上であれば、上記効果を充分発揮させることができ、照度が低下しにくくなるし、反射光の効果も損なわれにくくなる。特に、絶縁性樹脂部材１の反射率が８５％以上であることが好ましい。反射率の上限値は１００％である。尚、絶縁性樹脂部材１に例えば、ＴｉＯ_２などを主成分とする無機系顔料、有機系顔料等を配合されていれば、さらに絶縁性樹脂部材１の反射率を向上させることができる。

本発明の熱伝導基材Ａは、ＬＥＤユニットに用いることができる。すなわち、絶縁性樹脂部材１の一方の表面に導体回路６を複数個形成させ、その導体回路６の上にＬＥＤ素子全面に亘って複数個のＬＥＤ素子５が設けられることになる。

導体回路６としては、特に限定されないが、導電性に優れると共に回路形成が容易であるという点で、金属箔を使用することが好ましい。金属箔としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ及びこれらのうちのいずれかの金属を主成分とする合金を使用できるが、中でも特に、導電性に優れて回路形成も容易であるという点で、Ｃｕ及びＣｕを主成分とする合金が好ましい。また、金属箔と絶縁性樹脂部材１との接着強度を高めるために、金属箔の絶縁性樹脂部材１との接着面が粗化処理されていることが好ましい。

上記導体回路６は、引出し配線により外部電源に電気的に接合されているので、ＬＥＤ素子５は外部から電源入力できる状態になっている。尚、外部電源と接合しやすいように熱伝導基材Ａ自体に貫通孔が形成されていても良い。

また、導体回路６から金属放熱板２までの最短距離は、少なくとも０．３ｍｍ以上を確保できるように、金属放熱板２が絶縁性樹脂部材１中に埋設されていることが好ましい。このようにすることで、導体回路６と金属放熱板２との絶縁性の信頼性が損なわれにくくなる。

次に、本発明の熱伝導基材Ａの製造方法について説明する。

本発明の熱伝導基材Ａの製造方法は、熱硬化性樹脂４と無機フィラー３とを含む未硬化の熱硬化性樹脂組成物の中に、金属放熱板２を設けて加熱加圧成形ものである。熱硬化性樹脂４と無機フィラー３とを含む未硬化の熱硬化性樹脂組成物が、成形中に硬化されることで、絶縁性樹脂部材１が形成されることになる。以下、製造方法の詳細を説明する。

まず、絶縁性樹脂部材１を作製するための必要な各原料、無機フィラー３及び熱硬化性樹脂４を所定の割合で配合した後、ミキサーやブレンダーなどで混合し、ニーダーやロール等で混練することにより、未硬化状態の熱硬化性樹脂組成物（以下、コンパウンドという）を得る。

熱伝導基材Ａは、上記コンパウンドと金属放熱板２とを一体成形することで得ることができる。成形方法としては、上型金型と下型金型で構成される一対の成形金型を用い、まず、下型金型に銅箔等の金属箔を載置しておく。次いで、その金属箔の上に、上記コンパウンド、金属放熱板２、上記コンパウンドをこの順に積層させ、上型金型を設置する。

このようにして、上記コンパウンド等を上型金型と下型金型とで挟み込んだ後、加圧プレスを行い、所定の温度に設定した金型内で保持させる。所定の時間が経過することで、まずコンパウンド中に含まれていた熱硬化性樹脂４が加熱により溶融軟化して所定の形状となり、それと共にコンパウンドの硬化反応も進み、絶縁性樹脂部材１が形成される。また、成形中にコンパウンドが硬化するので、絶縁性樹脂部材１と金属箔、金属放熱板２とが強固に接着されることになる。このように製造することによって、図１に示しているように、絶縁性樹脂部材１の内部に金属放熱板２が埋設されて成る熱伝導基材Ａを得ることができる。

尚、上記成形条件は、熱硬化性樹脂の種類によって異なるが、特に限定はされるものではなく、例えば、成形圧力３〜２０ＭＰａ、金型温度１２０〜１５０℃、成形時間３〜１０分で行うことができる。上記成形方法としては公知の各種の成形方法を用いることができるが、例えば、圧縮成形（直圧成形）、トランスファー成形、射出成形等が挙げられる。

このようにして得られた熱伝導基材Ａの一方の面には金属箔が形成されているので、この金属箔を所定の位置にエッチングレジストでマスクしてエッチングし、その後エッチングレジストを除去することで、導体回路６を形成することができる。次いで、例えば配線回路の所定の位置にクリーム半田をスクリーン印刷により塗布し、半田リフローによりＬＥＤ素子を実装することでＬＥＤユニットが得ることができる。

本発明の熱伝導基材Ａの製造方法では、上記のような加熱加圧成形によって、熱伝導基材Ａを一体成形することが可能となり、従来のように反射板を別体で製作し、それを取り付ける工程を省くことができる。また、成形金型の形状を適宜選定することによって、ＬＥＤ素子を実装する絶縁性樹脂部材１の形状パターンを変えることができるので、後述するように、熱伝導基材Ａを所望の形状に変えたりすることが可能となる。

本発明の熱伝導基材Ａは、図１に示すような平板形状のものを熱伝導基板としてＬＥＤ等の照明器具に使用することができるし、あるいは、熱伝導基材Ａを別の筐体に収容させることで、照明器具に使用することもできる。

また、熱伝導基材Ａの形状は、図１に示しているような平板状でなくとも、使用の目的に応じて適宜の形状にすることができる。例えば、本発明の熱伝導基材Ａの形状は、図２に示しているような断面コ字状に形成された筐体形状のものにすることができる。この場合、金属放熱板２も断面コ字状の筐体形状のものが熱伝導基材Ａに設けられている。また、熱伝導基材Ａの外周面は、ＬＥＤ素子等の実装面としての役割を果たす。そして、筐体状の熱伝導基材Ａの内部は、電源収容部７として形成されている。このような形状にすることで、熱伝導基材Ａを照明器具の筐体として使用することも可能であり、また、電源収容部７に電源９等を収容することで、ＬＥＤ等の照明器具をコンパクトな構造にすることができる。

あるいは、熱伝導基材Ａは、図３に示しているように、熱伝導基材Ａの一方の面に、絶縁性樹脂部材１で形成された放熱フィン８を有する形状にすることも可能である。この放熱フィン８は、ＬＥＤ素子５の実装面とは反対の面に複数の断面略逆台形状の板状突起物が形成されているもので、熱伝導基材Ａの全長に亘って形成されている。このような放熱フィン８を有することによって、放熱効果をさらに向上させることが可能となる。

以上のような形状のものでも、製造時の成形金型の形状をそれぞれ所定のものを選定すれば、図１の熱伝導基材Ａと同様の製造方法で得ることができる。また、ＬＥＤ素子の実装面の表面形状についても、同様の方法で種々の形状にすることができる。従って、目的とする性能に応じて、ＬＥＤ等の照明器具の発光性や放熱性等の特性を自在に調節することが可能となる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
（実施例１）
不飽和ポリエステル樹脂（昭和高分子（株）製、Ｍ−６４０ＬＳ）１００質量部、硬化剤としてｔ−アミルパーオキシイソプロピルカーボネート１質量部、重合禁止剤としてｐ−ベンゾキノン０．１質量部、離型剤としてステアリン酸５質量部、無機フィラーとして死焼焼成法酸化マグネシウム５００質量部、着色剤として酸化チタンを主成分とするトナー７質量部、ステアリン酸５質量部をよく混合し、コンパウンドを得た。この配合では、熱硬化性樹脂と無機フィラーとの体積比率は、それぞれ３９体積％、６１体積％であった。

ここで上記体積比率は次の方法で算出した、すなわち、アルキメデス法によりあらかじめ上記配合で得る絶縁性樹脂部材の体積を算出しておき、その後、この絶縁性樹脂部材をマッフル炉を用いて６２５℃で焼成し、灰分重量を計測した。この灰分が無機フィラーであるため、灰分重量から無機フィラーの各体積％を算出した。無機フィラーと熱硬化性樹脂との体積比率を得た。本実施例及び比較例において、密度は酸化マグネシウムが３．６５ｇ／ｃｍ^３、窒化ホウ素が２．２７ｇ／ｃｍ^３、トナーが４．５ｇ／ｃｍ^３として算出した。一方、熱硬化性樹脂の体積比率は、｛１００−（無機フィラーの体積分率）｝により算出した。

一方、金属放熱板として、厚み１．０ｍｍのＡｌ板を用意し、この両面をサンドブラスト（研磨剤Ａｌ_２Ｏ_３、昭和電工（株）製、モランダムＡ−４０）で粗化処理した。

次に、下金型に厚み５０μｍの銅箔を配置し、その上に上記コンパウンド、上記Ａｌ板、さらに上記コンパウンドの順に積層させた後、上型金型を載置することで、金型内に絶縁性樹脂部材を形成させるための原料を挟み込んだ。

そして、成形圧力７ＭＰａ、金型温度１４５℃で加圧プレスした。成形時間は、４分間とした。これにより、まずコンパウンド中の不飽和ポリエステル樹脂が加熱により溶融軟化して所定の形状に変形し、次いで硬化することで、絶縁樹脂層と銅箔及びＡｌ板とが強固に接着された熱伝導基材が得られた。

上記のように作製された熱伝導基材について、所定の位置にエッチングレジストでマスクして銅箔をエッチングした後、エッチングレジストを除去して導体回路を形成させた。次いで、導体回路の所定の位置にクリーム半田をスクリーン印刷により塗布し、半田リフローによりＬＥＤ（日亜化学（株）社製、ＮＦＳＷ０３６ＡＴ）を実装（ＬＥＤ実装数４）して、ＬＥＤユニットを製作した。

尚、得られた絶縁性樹脂部材は、７０ｍｍ角で厚みが５ｍｍの平板状であり、導体回路と金属放熱板までの距離は１ｍｍであった。

表１に各実施例及び比較例の配合条件並びに得られた絶縁性樹脂部材や熱伝導基材の評価結果を示す。
（実施例２）
不飽和ポリエステル樹脂の代わりに不飽和ポリエステル樹脂とエポキシアクリレート樹脂（日本ユピカ（株）社製、ネオポール８２５０Ｈ）との混合物とし、配合組成を表１のようにしたこと以外は実施例１と同様の方法で熱伝導基材を得た。また、得られた熱伝導基材から、実施例１と同様の方法により、ＬＥＤユニットを製作した。
（実施例３）
不飽和ポリエステル樹脂の代わりにエポキシアクリレート樹脂を使用し、配合組成を表１のようにしたこと以外は実施例１と同様の方法で熱伝導基材を得た。また、得られた熱伝導基材から、実施例１と同様の方法により、ＬＥＤユニットを製作した。
（比較例１）
無機フィラー３である死焼焼成法酸化マグネシウムは使用せず、表１に示す配合で各材料をよく混合し脱泡処理を行い、コンパウンドを得た。一方、金属放熱板として、厚み１．０ｍｍのＡｌ板を用意し、この両面をサンドブラスト（研磨剤Ａｌ_２Ｏ_３、昭和電工（株）製、モランダムＡ−４０）で粗化処理した。次に、底面に厚み５０μｍの銅箔を配置し、所定の高さの位置にＡｌ板を固定した型を用意し、上記のように作製したコンパウンドを型に流し込んだ。その型ごと乾燥機内に投入し、コンパウンドを硬化させた。尚、コンパウンドの硬化時の温度は、６０、９０、１１０℃と順に温度を上げ、各２時間ずつ硬化時間を設けた。

徐冷後、型から取り出した熱伝導基板について、実施例１と同様の方法により、ＬＥＤユニットを製作した。
（比較例２）
配合組成を表１のようにしたこと以外は実施例１と同様の方法で熱伝導基材を得た。尚、調整したコンパウンドは４０℃で２４時間熟成させてベタツキがなくなるまで増粘させた。また、得られた熱伝導基材から、実施例１と同様の方法により、ＬＥＤユニットを製作した。

上記のようにして得られた実施例および比較例の熱伝導基材及びＬＥＤユニットについて以下に記載の方法で評価を行った。
（比較例３）
不飽和ポリエステル樹脂の代わりにエポキシアクリレート樹脂を使用し、配合組成を表１のようにしたこと以外は実施例１と同様の方法で熱伝導基材を得ようとしたが、成形性が非常に悪かったため、目的の熱伝導基材を得ることはできなかった。
（絶縁性樹脂部材の熱伝導率）
熱伝導基材から配線回路を避けて絶縁性樹脂部材のみの部分を１０ｍｍ角、厚さ２ｍｍで切り出し、ＮＥＴＺＳＣＨ社製のキセノンフラッシュ熱伝導率測定装置ＬＦＡ４４７を用い、２５℃で測定した。
（ＬＥＤ点灯時のＬＥＤ温度測定）
温度２５℃の環境下にてＬＥＤに４５０ｍＡの定格電流を印加してＬＥＤを点灯させ、２０分後のＬＥＤ半田接合部の温度を測定した。
（絶縁性樹脂部材の反射率）
熱伝導基材から配線回路を避けて絶縁性樹脂部材のみの部分を３０ｍｍ角、厚さ２ｍｍで切り出し、５５５ｎｍにおける絶縁性樹脂部材の反射率を測定した。測定には日立製の分光光度計Ｕ−４１００を用いた。
（絶縁性樹脂部材の絶縁抵抗値）
コンパウンドのみを別途成形し、ＪＩＳ Ｋ６９１１に基づいて試験片形状を切り出した。そして、テーパーピンの電極間に５００Ｖの電圧を印加し、絶縁性樹脂部材の絶縁抵抗値を測定した。

表１から以下のことが明らかである。

実施例１〜３では、絶縁性樹脂組成は高い熱伝導率を有していたため、ＬＥＤ実装部の過度の温度上昇は抑えられており、放熱性に優れる熱伝導基材であった。また、反射率も高く、ＬＥＤの照度の低下は見られなかった。

一方、比較例１及び２では、樹脂の熱伝導率が低いため、ＬＥＤ実装部に蓄熱して点灯時のＬＥＤには大きな温度上昇が見られた。

比較例３においては、無機フィラー３の含有量が多すぎるために成形時の樹脂の粘度が高くなり、成形することができなかった。

Ａ：熱伝導基材
１：絶縁性樹脂部材
２：金属放熱板
３：無機フィラー
４：熱硬化性樹脂

Claims (7)

1. 絶縁性樹脂部材の内部に金属放熱板が埋設されて成る照明器具用の熱伝導基材であって、
   前記絶縁性樹脂部材は、熱硬化性樹脂を２０〜６０体積％と、無機フィラーを４０〜８０体積％とを含むことを特徴とする照明器具用の熱伝導基材。
2. 前記絶縁性樹脂部材の熱伝導率が１〜１０Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１に記載の照明器具用の熱伝導基材。
3. 前記熱硬化性樹脂が、不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシ系アクリレート樹脂の少なくともいずれか一方を含んで形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明器具用の熱伝導基材。
4. 前記無機フィラーが、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４又はＡｌＮの群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明器具用の熱伝導基材。
5. 前記絶縁性樹脂部材の反射率が８０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明器具用の熱伝導基材。
6. 前記絶縁性樹脂部材の絶縁抵抗が１０^８ＭΩ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明器具用の熱伝導基材。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の照明器具用の熱伝導基材の製造方法であって、
   熱硬化性樹脂と無機フィラーとを含む未硬化の熱硬化性樹脂組成物の中に、金属放熱板を設けて加熱加圧成形することを特徴とする照明器具用の熱伝導基材の製造方法。

Images