JP2013030648A - 表面実装型発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子2と、発光素子を搭載するための第一リード11と、発光素子と電気的に接続される第二リード12とを一体成形してなるリフレクター1と、発光素子を被覆する封止樹脂組成物の硬化物4とを有する表面実装型発光装置であって、リフレクターは熱硬化性樹脂組成物で成形され、底面と側面とを持つ凹部が形成されており、凹部の側面の樹脂壁厚みが50〜500μmで、封止樹脂組成物は硬化物の硬度がショアDで30以上ある熱硬化性樹脂組成物である。
【選択図】図4
Description
なお、本発明に関連する従来技術として、上述した文献と共に下記文献が挙げられる。
〔請求項1〕
発光素子と、発光素子を搭載するための第一リードと、発光素子と電気的に接続される第二リードとを一体成形してなるリフレクターと、発光素子を被覆する封止樹脂組成物の硬化物とを有する表面実装型発光装置であって、リフレクターは熱硬化性樹脂組成物で成形され、底面と側面とを持つ凹部が形成されており、凹部の側面の樹脂壁厚みが50〜500μmで、封止樹脂組成物は硬化物の硬度がショアDで30以上ある熱硬化性樹脂組成物であることを特徴とする表面実装型発光装置。
〔請求項2〕
リフレクターが硬化性エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、又はシリコーン・エポキシ混成樹脂組成物を成形することにより形成された請求項1記載の表面実装型発光装置。
〔請求項3〕
封止樹脂組成物が硬化性シリコーン樹脂組成物、又はシリコーン・エポキシ混成樹脂組成物である請求項1記載の表面実装型発光装置。
本発明のリフレクターの形成に使用する熱硬化性樹脂組成物としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、更にはシリコーン樹脂とエポキシ樹脂の混成樹脂組成物等が例示される。
なかでも、エポキシ樹脂組成物としてトリアジン誘導体エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤を含有する熱硬化性樹脂組成物が耐熱性や耐光性が優れていることから特に望ましいものである。
R1 aSi(OR2)b(OH)cO(4-a-b-c)/2 (1)
(式中、R1は同一又は異種の炭素数1〜20の一価の炭化水素基、R2は同一又は異種の炭素数1〜4の一価の炭化水素基を示し、0.8≦a≦1.5、0≦b≦0.3、0.001≦c≦0.5、0.801≦a+b+c<2を満たす数である。)
で示されるようなシリコーン樹脂と縮合触媒を含むものが代表的なものである。
無機充填剤の配合量は、樹脂100質量部に対して50〜1200質量部、特には300〜1000質量部であることが好ましい。
白色顔料としては二酸化チタンを用いることが好ましく、この二酸化チタンの単位格子はルチル型、アナタース型、ブルカイト型のどれでも構わないが、ルチル型が好ましく使用される。また、平均粒径や形状も限定されないが、平均粒径は通常0.05〜5.0μmである。上記二酸化チタンは、樹脂や無機充填剤との相溶性、分散性を高めるため、AlやSi等の含水酸化物などで予め表面処理することができる。
白色顔料の配合量は、樹脂100質量部に対して10〜500質量部、特には50〜300質量部であることが好ましい。
リフレクター1としては、発光素子2を搭載するための第一リード(ダイパッド)11と発光素子2と電気的に接続される第二リード(発光素子電極と外部電極とを接続するためのリード)12を有する金属リードフレーム10の第一及び第二リード間の空隙部分に上記熱硬化性樹脂組成物を供給し、第一リード表面と第二リードの先端表面部分が露出した底面をなす凹形状を形成するように成形する。このように熱硬化性樹脂組成物で成形されたリフレクターは、金属リードフレーム上に100〜300個程度マトリックス状にリフレクターとなる凹部が配列された状態で成形された基板が例示される。
封止樹脂組成物としては、耐熱性、耐候性、耐光性に優れ、かつ透明性に優れた硬化物を与えるものが望ましく、また封止樹脂組成物には、フィラー、ガラス繊維、拡散材、顔料、発光素子からの光を吸収し、波長変換する蛍光体等からなる群から選択される1種以上を混合することもできる。
即ち、従来から多用されている熱可塑性樹脂製のリフレクターを使用した発光装置の封止樹脂組成物としては、硬化物の硬度がショアDで30未満のものが耐クラック性やワイヤオープン等の信頼性を維持するために使用されているが、本発明では、熱硬化性樹脂で製造されたリフレクターを使用する場合、発光素子を保護する封止樹脂としてショアDで30以上の硬度をもったものでなければならない。ショアDで30未満のもので封止した発光装置は外部の衝撃により容易に装置が破壊されてしまう。
メチルトリクロロシラン100質量部、トルエン200質量部を1Lのフラスコに入れ、これらの混合液に、氷冷下で水8質量部、及びイソプロピルアルコール60質量部の混合液を滴下した。フラスコ内液温−5〜0℃で5〜20時間かけて滴下し、その後得られた反応液を加熱して還流温度で20分間撹拌した。それから該反応液を室温まで冷却し、水12質量部を30℃以下の温度で30分間かけて滴下し、その後20分間撹拌した。得られた混合液に更に水25質量部を滴下後、40〜45℃で60分間撹拌した。こうして得た混合液に水200質量部を加えて分離した有機層を採取した。この有機層を中性になるまで洗浄し、その後共沸脱水、濾過、減圧ストリップに供することにより、下記式(2)で示される無色透明の固体(融点76℃)として36.0質量部の熱硬化性オルガノポリシロキサン(A−1)を得た。
(CH3)1.0Si(OC3H7)0.07(OH)0.10O1.4 (2)
ジメチルジクロロシラン129質量部、オクタメチルサイクリックシロキサン1483質量部を混合し、発煙硝酸26質量部を滴下し、30〜35℃にて2時間撹拌後、45〜55℃で16時間撹拌し、冷却を行い、下記式(3)で示される両末端ジクロロ直鎖状ポリジメチルシロキサン1,548質量部を得た。
ClMe2SiO(Me2SiO)19SiMe2Cl (3)
(塩素含有率は0.13mol/100g、25℃における動粘度は25mm2/s。)
次いで、水350質量部を5Lのフラスコに入れ、上記式(3)で示される両末端ジクロロ直鎖状ポリジメチルシロキサン34.7質量部、トリクロロフェニルシラン58.9質量部、メチルビニルジクロロシラン6.4質量部及びトルエン65.7質量部の混合液を滴下した。フラスコ内液温25〜40℃で3〜5時間かけて滴下し、その後得られた反応液を25〜40℃で60分間撹拌した。該混合液から有機層を採取し、該有機層を中性になるまで洗浄した後、共沸脱水を行い、不揮発分を50%に調整した。これに28質量%アンモニア水を0.3質量部加え、25〜40℃で30分間撹拌した後、共沸脱水を行った。その後、氷酢酸0.06質量部を加えて液性を酸性にし、再度共沸脱水を行った。得られた溶液を濾過、減圧ストリップに供することにより、下記式(4)で示される無色透明の固体を67.5質量部得た。
[(Me2SiO)21]0.57(PhSiO1.5)0.37(MeViSiO)0.06 (4)
リフレクターの製造(1)
合成例1の熱硬化性シリコーン樹脂80質量部、合成例2の20質量部、酸化チタンはルチル型R−45M(堺化学工業(株)製商品名、平均粒径0.29μm)160質量部、溶融球状シリカはMSR−4500TN((株)龍森製商品名、平均粒径45μm)540質量部、触媒1質量部、離型剤はステアリン酸カルシウム1質量部を配合し、均一に混合した後、熱二本ロールで混練することで白色のシリコーン樹脂組成物を得た。
このシリコーン樹脂組成物で全面銀メッキした銅リードフレームを用い、図1のマトリックスタイプの凹型リフレクター(1)を下記の成形条件でトランスファー成形し作製した。
成形条件は下記の通り。
成形温度:170℃、成形圧力:70kg/cm2、成形時間:3分間
更にポストキュアを170℃で2時間行った。
合成例1の熱硬化性シリコーン樹脂37質量部、トリアジン誘導体エポキシ樹脂(トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート(TEPIC−S:日産化学(株)製商品名、エポキシ当量100))28質量部、酸無水物(炭素炭素二重結合不含有酸無水物:メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(リカシッドMH:新日本理化(株)製商品名))35質量部、酸化チタンはルチル型R−45M(堺化学工業(株)製商品名、平均粒径0.29μm)160質量部、溶融球状シリカはMSR−4500TN((株)龍森製商品名、平均粒径45μm)540質量部、触媒1質量部、離型剤はステアリン酸カルシウム1質量部を配合し、均一に混合した後、熱二本ロールで混練することで白色のシリコーン樹脂組成物を得た。
このシリコーン樹脂組成物で全面銀メッキした銅リードフレームを用い、図1のマトリックスタイプの凹型リフレクター(2)を下記の成形条件でトランスファー成形し作製した。
成形条件は下記の通り。
成形温度:170℃、成形圧力:70kg/cm2、成形時間:3分間
更にポストキュアを170℃で2時間行った。
成形したマトリックスタイプのリフレクターのそれぞれの凹状の底辺に露出したリードフレーム上に青色LED素子をシリコーンダイボンド剤(品名:LPS632D、信越化学工業(株)製)で接着固定し、金線でもう一方のリード部と素子電極を電気的に接続した。その後、表1に示した硬化物の硬度が異なるシリコーン封止樹脂組成物をLED素子が配置された凹部開口部内にそれぞれ注入し、120℃で1時間、更に150℃で1時間硬化させ、封止した。
このマトリックスタイプのリフレクターをダイシングすることで個片化した。
個片化したリフレクターの側面の厚みをダイシングすることで100μm、200μm、300μmになるように切断した。リフレクターの側面の厚みを40μmで切断しようとしたが、厚みが薄すぎてダイシング時に側面にクラックが発生し、40μmの厚みのリフレクターは製造できなかった。
また、比較のため、従来のポリフタルアミド(PPA)で製造したリフレクターで側面の厚みが100μmのリフレクターを使用して同様の発光装置を製造した。
図5に示したように、実施例、比較例で製造した発光装置20の底面を接着剤21で基板22に固定し、リフレクターの側面をプッシュ・プルゲージで加圧することで破壊強度を測定した。加圧速度は100μm/秒で測定した。結果を表2に示す。
これら個片型した実施例1〜7、比較例1〜3で組み立てた発光装置を用い、25℃,80%の雰囲気中に48時間放置した後、260℃のリフロー炉に3回通した。その後、リフレクター表面や素子表面と封止樹脂との接着不良を調べた。また、リフロー後のリフレクター表面の変色も観察した。
また、−40℃/30分→100℃/30分のヒートショックを行い、信頼性を測定した。結果を表2に示す。
2 発光素子
3 金線
4 発光素子を保護する熱硬化性樹脂組成物
10 金属リードフレーム
11 第一リード
12 第二リード
20 発光装置
21 接着剤
22 基板
Claims (3)
- 発光素子と、発光素子を搭載するための第一リードと、発光素子と電気的に接続される第二リードとを一体成形してなるリフレクターと、発光素子を被覆する封止樹脂組成物の硬化物とを有する表面実装型発光装置であって、リフレクターは熱硬化性樹脂組成物で成形され、底面と側面とを持つ凹部が形成されており、凹部の側面の樹脂壁厚みが50〜500μmで、封止樹脂組成物は硬化物の硬度がショアDで30以上ある熱硬化性樹脂組成物であることを特徴とする表面実装型発光装置。
- リフレクターが硬化性エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、又はシリコーン・エポキシ混成樹脂組成物を成形することにより形成された請求項1記載の表面実装型発光装置。
- 封止樹脂組成物が硬化性シリコーン樹脂組成物、又はシリコーン・エポキシ混成樹脂組成物である請求項1記載の表面実装型発光装置。
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