JP2014156580A - 発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物、基板の調製方法およびその発光ダイオード素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物に関する。
【解決手段】
本発明の発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物は、(A)アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンと、(B)ケイ素−水素結合を含むポリシロキサンと、(C)保護機能を含む充填材の組合せと、(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒とを含む。このうち、該保護機能の充填材の組合せは、高熱伝導材料、難燃剤、耐劣化材料、抗紫外線材料、ガスバリア材料、熱膨張抑制材料および/または耐高温材料を選択することができる。発光ダイオード素子のベース、リフレクタおよび/または封止材の材料の調製方法に使用することができ、発光ダイオード素子の使用寿命および安定性を効果的に向上させる。
【選択図】なし
【解決手段】
本発明の発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物は、(A)アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンと、(B)ケイ素−水素結合を含むポリシロキサンと、(C)保護機能を含む充填材の組合せと、(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒とを含む。このうち、該保護機能の充填材の組合せは、高熱伝導材料、難燃剤、耐劣化材料、抗紫外線材料、ガスバリア材料、熱膨張抑制材料および/または耐高温材料を選択することができる。発光ダイオード素子のベース、リフレクタおよび/または封止材の材料の調製方法に使用することができ、発光ダイオード素子の使用寿命および安定性を効果的に向上させる。
【選択図】なし
Description
本発明は発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物、発光ダイオード素子のベース、リフレクタおよび/または封止材に応用可能な材料の調製方法に関する。
発光ダイオード素子(LED;light emitting diode)の発展において、すでに多くの業界または学者が、LEDの材質特性について、LED素子の使用安定度または使用寿命を効果的に向上させることができる材質を開発している。例えば、台湾特許第I373478号「硬化性樹脂組成物、LEDの封入およびその製造方法と、光半導体」、米国特許第7,615,387号「Addition curing silicone composition capable of producing a cured product with excellent crack resistance」および米国特許第7,705,104号「Addition curable silicon resin composition for light emitting diode」である。
以前は、材料について、一般的にLEDを固定する封止材が研究開発されており、LED素子の基板、ベースおよび/またはリフレクタに対する材料の開発はあまり行われていなかった。ただ、LED封止材の新しい材料として、シロキサン系材料がよく使用されているが、シロキサン系材料は、通常その他の系の材料と良好に接着するのが難しい。
さらに、LED素子の封止材および基板は通常異なる材料が使用されるため、その熱収縮率が大きく異なる。したがって、慣用されるベースまたはリフレクタの調製方法では、高温、高湿の環境下で、接着が強固でないか、または収縮率が一致しないために、部材の離脱または樹脂の亀裂などの問題が容易に発生し、LED素子の使用安定度および使用寿命に重大な影響を及ぼす。
本発明の主な目的は、発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物、基板の調製方法およびその発光ダイオード素子を提供することであり、慣用されるLED素子の使用材料の調製方法における欠点を改善することができ、さらにはLED素子の使用安定度および使用寿命を向上させることができる。
このため、本発明は発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物を提供する。その特徴は、(A)その全体の平均的組成が構造式(1)、つまりR1 nSiO(4−n)/2‥(1)に示すような、アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンと;(B)その全体の平均的組成が構造式(2)、つまりR3 aHbSiO(4−a−b)/2‥(2)に示すような、ケイ素−水素結合を含むポリシロキサンと;(C)保護機能を含む充填材の組合せと;(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒とを含むことである。
本発明の実施例において、発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物を提供する。このうち該組成(A)の構造式(1)におけるnの範囲は1から2である。
本発明の実施例において、発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物を提供する。このうち該保護機能の充填材の組合せは、高熱伝導材料、難燃剤、耐劣化材料、抗紫外線材料、耐高温材料、ガスバリア材料、熱膨張抑制材料(Thermal Expansion Inhibitor)およびその組合せのうちの1つを選択することができる。
本発明の実施例において、発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物を提供する。このうち該保護機能の充填材の組合せは、酸化アルミニウム、酸化クロム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、有機塩化物、有機臭化物、赤リン、リン酸エステル、ハロゲン化リン酸エステル、窒素系難燃剤、有機ハロゲンの単量体、有機リンの単量体、二酸化ケイ素、金属酸化物、炭酸カルシウム、カーボンナノチューブ(Carbon Nanotube)、カーボンナノファイバー(Nano Fiber)、グラフェン(Graphene)、窒化ホウ素、金属窒化物、炭素繊維、グラファイト、ダイヤモンド、炭素、セラミックス、ナノマイカ(Nano Mica)、逆ペロブスカイト構造マンガン窒化物(Anti−Perovskite Structure Mn3XN(X=Ge、Zn、Sn、Cu))またはその組合せのうちの1つを選択することができる。
本発明の実施例において、発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物を提供する。このうち該(B)ヒドロシリル基を含むポリシロキサンは、ヒドロシリル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンである。さらに該(A)アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンの含有量は1から99重量%であり、(B)ヒドロシリル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンの含有量は1から40重量%であり、(C)保護機能を含む充填材の組合せは1から90重量%であり、(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒の含有量は、効果的な触媒量の多くても500重量ppmであり、全体のポリシロキサン重量を基準とする。
本発明の実施例において、発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物を提供する。このうち該(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒の含有量は、1から50ppmが好ましい。
本発明の実施例において、発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物を提供する。このうち該(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒は、白金系触媒、パラジウム系触媒またはロジウム系触媒を選択することができる。
本発明は、発光ダイオード素子に応用可能な基板の調製方法も提供することができ、その特徴は、該基板の調製方法が前述したポリシロキサン組成物を含むことである。
本発明は、基板を含む発光ダイオード素子を提供することもでき、その特徴は、該基板が前述したポリシロキサン組成物で製造されるものを備えていることである。
本発明の実施例において、発光ダイオード素子を提供する。このうち該基板はベース、リフレクタまたはベース/リフレクタを含む。
本発明の実施例において、封止材をさらに含む発光ダイオード素子を提供する。該封止材は前述したポリシロキサン組成物で製造されるものを使用する。
本発明の加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物において、組成は以下の通りである。
(A)構造式(1)に示すような全体の平均的組成を有する、アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサン:
R1 nSiO(4−n)/2 (1)
(式中、R1は互いに独立して置換基を有さないか、または置換基を有する一価の炭化水素基、アルコキシ基、水酸基でよい。このうち該置換基はハロゲン基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびアルコキシ基の群から選択することができる。
nは正数で、0≦n≦2である)。
R1 nSiO(4−n)/2 (1)
(式中、R1は互いに独立して置換基を有さないか、または置換基を有する一価の炭化水素基、アルコキシ基、水酸基でよい。このうち該置換基はハロゲン基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびアルコキシ基の群から選択することができる。
nは正数で、0≦n≦2である)。
本発明の加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物において、組成は以下の通りである。
(B)構造式(2)に示すような全体の平均的組成を有する、ケイ素−水素結合を含むポリシロキサン:
R3 aHbSiO(4−a−b)/2 (2)
(式中、R3は互いに独立して置換基を有さないか、または置換基を有する一価の炭化水素基、アルコキシ基、水酸基であるが、アルケニル基を含まない。このうち該置換基はハロゲン基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびアルコキシ基の群から選択することができる。
aおよびbは正数である)。
R3 aHbSiO(4−a−b)/2 (2)
(式中、R3は互いに独立して置換基を有さないか、または置換基を有する一価の炭化水素基、アルコキシ基、水酸基であるが、アルケニル基を含まない。このうち該置換基はハロゲン基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびアルコキシ基の群から選択することができる。
aおよびbは正数である)。
本発明に基づく加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物において、添加することができる組成は以下の通りである。
(C)高熱伝導材料、難燃剤、耐劣化材料、抗紫外線材料、耐高温材料、ガスバリア材料、熱膨張抑制材料(Thermal Expansion Inhibitor)および上記各種の組合せを含む各種保護機能の充填材。例えば、窒化ケイ素(Si3N4)、炭化ケイ素(SiC)、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、有機塩化物、有機臭化物、赤リン、リン酸エステル、ハロゲン化リン酸エステル、窒素系難燃剤、有機ハロゲンの単量体、有機リンの単量体、二酸化ケイ素(SiO2)、金属酸化物、炭酸カルシウム、カーボンナノチューブ(Carbon Nanotube)、カーボンナノファイバー(Nano Fiber)、グラフェン(Graphene)、窒化ホウ素、金属窒化物、炭素繊維、グラファイト、ダイヤモンド、炭素、セラミックス、ナノマイカ(Nano Mica)、逆ペロブスカイト構造マンガン窒化物(Anti−Perovskite Structure Mn3XN(X=Ge、Zn、Sn、Cu))およびその上記各種の組合せのうちの1つを選択することができる。金属酸化物のうち、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化クロム(Cr2O3)、酸化亜鉛(ZnO2)、酸化チタン(TiO2)が比較的適しているが、これに限定されない。金属窒化物は窒化アルミニウム(AlN)が比較的適しているが、これに限定されない。
本発明の実施例において、組成(C)の炭化ケイ素(SiC)の用量は重量比2%から20%であり、酸化アルミニウム(Al2O3)の用量は重量比10%から100%であり、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)の用量は重量比5%から50%であり、酸化亜鉛(ZnO2)の用量は重量比1%から10%であり、酸化チタン(TiO2)の用量は重量比1%から10%であり、難燃剤の用量は重量比5%から80%である。
本発明に基づく加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能を含む充填材との材料組成物において、添加することができる組成は以下の通りである。
(D)白金系、パラジウム系またはロジウム系触媒から選択することができる、アルケンヒドロシリル化反応の触媒。これら触媒は単一種の触媒または2種以上の異なる触媒を組み合わせて使用するのを選択することができる。
本発明において、組成(D)の触媒の用量は特に制限されず、通常効果的な触媒量でよい。全体のポリシロキサンの重量を基準とし、組成(D)の触媒の用量は多くても500ppmであり、好ましくは0.1から100ppmであり、より好ましくは1から50ppmである。
本発明の加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物は、LED素子の基板(ベース、リフレクタ)および/または封止材に適用される。本発明のもう1つの目的は、LED素子の基板(ベース、リフレクタ)に用いる材料の調製方法を提供することであり、その特徴は、該基板(ベース、リフレクタ)の材料の調製方法が、本発明の加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能の充填材との組成物を含むことである。
以下に、具体的な実施例により本発明を説明するが、本発明を制限するものではない。本発明の実施例において、Aはアルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンを表し、Bはケイ素−水素結合を含むポリシロキサンを表し、Cは熱伝導、難燃、耐劣化、耐温度などの各種保護機能を含む充填材の組合せを表し、Dはアルケンヒドロシリル化反応の触媒を表す。
本発明の具体的な実施例において、Bはケイ素−水素結合を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンを表すことができるのが好ましいが、これに制限されない。
[試験サンプルの作製]
(1)配合したベースまたはリフレクタの調製材料を対応する型に注入し、その後完全に硬化するまで加熱し、離型して取り出した。
(1)配合したベースまたはリフレクタの調製材料を対応する型に注入し、その後完全に硬化するまで加熱し、離型して取り出した。
(2)同じ材料系の封止樹脂を配合した後、(1)で作製したリフレクタ(またはフレーム)に注入した。60℃/1時間、120℃/2時間の熱架橋および硬化により、試験サンプルを得た。
[特性評価]
(1)赤インク試験(Red ink test)
ポッティングおよび硬化後のLEDランプのサンプルをMerck赤インクに浸漬した。80℃で24時間加熱し、加熱終了後、ポッティングおよび硬化後のLEDランプのサンプルを取り出して清水で洗浄した。水気をふき取った後、光学顕微鏡で赤インクの浸入の有無を確認した。
○:光学顕微鏡下で赤インクの浸入が観察されない。
×:光学顕微鏡下で赤インクの浸入を観察することができる。
(1)赤インク試験(Red ink test)
ポッティングおよび硬化後のLEDランプのサンプルをMerck赤インクに浸漬した。80℃で24時間加熱し、加熱終了後、ポッティングおよび硬化後のLEDランプのサンプルを取り出して清水で洗浄した。水気をふき取った後、光学顕微鏡で赤インクの浸入の有無を確認した。
○:光学顕微鏡下で赤インクの浸入が観察されない。
×:光学顕微鏡下で赤インクの浸入を観察することができる。
(2)リフロー試験(reflow test)
ポッティングおよび硬化後のLEDランプのサンプルを260℃でリフローした。3分間ずつ、全部で20回行い、その後光学顕微鏡で観察した。
○:光学顕微鏡下で樹脂の亀裂、樹脂の起泡、ポッティング樹脂と硬化後のLEDリフレクタとが接着する面の脱離(peeling)または起泡などが観察されない。
×:光学顕微鏡下で樹脂の亀裂、樹脂の起泡、ポッティング樹脂と硬化後のLEDリフレクタとが接着する面の脱離または起泡などのうちの1つを観察することができる。
ポッティングおよび硬化後のLEDランプのサンプルを260℃でリフローした。3分間ずつ、全部で20回行い、その後光学顕微鏡で観察した。
○:光学顕微鏡下で樹脂の亀裂、樹脂の起泡、ポッティング樹脂と硬化後のLEDリフレクタとが接着する面の脱離(peeling)または起泡などが観察されない。
×:光学顕微鏡下で樹脂の亀裂、樹脂の起泡、ポッティング樹脂と硬化後のLEDリフレクタとが接着する面の脱離または起泡などのうちの1つを観察することができる。
(3)高温高湿後の冷熱循環試験
ポッティングおよび硬化後のLEDランプのサンプルを、まず85℃/85%相対湿度の条件下で160時間放置し、さらに温度120℃および−40℃で30分間ずつ1000回冷熱循環する。その後、光学顕微鏡で観察した。
○:光学顕微鏡下で樹脂の亀裂、樹脂の起泡、ポッティング樹脂と硬化後のLEDリフレクタとが接着する面の脱離(peeling)または起泡などが観察されない。
×:光学顕微鏡下で樹脂の亀裂、樹脂の起泡、ポッティング樹脂と硬化後のLEDリフレクタとが接着する面の脱離または起泡などのうちの1つを観察することができる。
ポッティングおよび硬化後のLEDランプのサンプルを、まず85℃/85%相対湿度の条件下で160時間放置し、さらに温度120℃および−40℃で30分間ずつ1000回冷熱循環する。その後、光学顕微鏡で観察した。
○:光学顕微鏡下で樹脂の亀裂、樹脂の起泡、ポッティング樹脂と硬化後のLEDリフレクタとが接着する面の脱離(peeling)または起泡などが観察されない。
×:光学顕微鏡下で樹脂の亀裂、樹脂の起泡、ポッティング樹脂と硬化後のLEDリフレクタとが接着する面の脱離または起泡などのうちの1つを観察することができる。
[合成の実施例]
実施例における加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物は、LED素子の基板(ベースおよび/またはリフレクタ)の材料の調製方法に適用することができる。
実施例における加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物は、LED素子の基板(ベースおよび/またはリフレクタ)の材料の調製方法に適用することができる。
(A)アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサン
30%塩酸水溶液100グラムを反応フラスコに入れ、その後さらに400グラムのエタノールおよびメチルフェニルジメトキシシラン50グラム、ビニルトリメトキシシラン30グラム、フェニルトリメトキシシラン306グラム、ジフェニルジメトキシシラン60グラム、ヘキサメチルジシロキサン15グラムを添加し、反応混合物を得た。
30%塩酸水溶液100グラムを反応フラスコに入れ、その後さらに400グラムのエタノールおよびメチルフェニルジメトキシシラン50グラム、ビニルトリメトキシシラン30グラム、フェニルトリメトキシシラン306グラム、ジフェニルジメトキシシラン60グラム、ヘキサメチルジシロキサン15グラムを添加し、反応混合物を得た。
該反応混合物を40から90℃の間で2から6時間反応させ、反応終了後、水で中性になるまで洗浄し、さらに溶媒を減圧除去した。
その後、濃硫酸(H2SO4)5グラムを添加し、再度、減圧加熱脱水し、その後中和および水で中性になるまで洗浄し、さらに水分を減圧除去してアルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサン100グラムを得た。
(B)ケイ素−水素結合を含むポリシロキサン
30%塩酸水溶液100グラムを反応フラスコに入れ、その後さらに400グラムのエタノールおよびメチルフェニルジメトキシシラン50グラム、テトラヒドロジメチルジシロキサン50グラム、フェニルトリメトキシシラン250グラム、ジフェニルジメトキシシラン40グラム、ヘキサメチルジシロキサン10グラムを添加して反応混合物を得た。
30%塩酸水溶液100グラムを反応フラスコに入れ、その後さらに400グラムのエタノールおよびメチルフェニルジメトキシシラン50グラム、テトラヒドロジメチルジシロキサン50グラム、フェニルトリメトキシシラン250グラム、ジフェニルジメトキシシラン40グラム、ヘキサメチルジシロキサン10グラムを添加して反応混合物を得た。
該反応混合物を40から90℃の間で2から6時間反応させ、反応終了後、水で中性になるまで洗浄し、さらに溶媒を減圧除去した。
その後、濃硫酸(H2SO4)5グラムを添加し、再度、減圧加熱脱水し、その後中和および水で中性になるまで洗浄し、さらに水分を減圧除去してケイ素−水素結合を含むポリシロキサン100グラムを得た。
(C)高熱伝導材料、難燃剤、耐劣化材料、抗紫外線材料、耐高温材料および上記各種の組合せを含む各種保護機能の充填材
SiC−5グラム、Al2O3−50グラム、Al(OH)3−30グラム、ZnO2−2グラム、TiO2−5グラムおよび難燃剤30グラムを均一に混合した後、回転レトルト炉に入れて水分を除いた。
SiC−5グラム、Al2O3−50グラム、Al(OH)3−30グラム、ZnO2−2グラム、TiO2−5グラムおよび難燃剤30グラムを均一に混合した後、回転レトルト炉に入れて水分を除いた。
(D)アルケンヒドロシリル化反応の触媒
白金系、パラジウム系またはラジウム系触媒から選択され、これらの触媒は単独または2種以上の異なる触媒を組み合わせて使用することができる。
白金系、パラジウム系またはラジウム系触媒から選択され、これらの触媒は単独または2種以上の異なる触媒を組み合わせて使用することができる。
(実施例1)
(A)アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンを88グラムと;
(B)ヒドロシリル基を含むポリシロキサンは、ヒドロシリル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンであり、該ヒドロシリル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンを10グラムと;
(C)高熱伝導材料、難燃剤、耐劣化材料、抗紫外線材料、耐高温材料および上記各種の組合せを含む、各種保護機能の充填材を200グラムと;
(D)アルケニル基を含む、ヒドロシリル化反応の触媒を50ppmと、
を採取し、十分に混合してから真空脱気して基板(ベースおよび/またはリフレクタ)の調製材料を得た。
(A)アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンを88グラムと;
(B)ヒドロシリル基を含むポリシロキサンは、ヒドロシリル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンであり、該ヒドロシリル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンを10グラムと;
(C)高熱伝導材料、難燃剤、耐劣化材料、抗紫外線材料、耐高温材料および上記各種の組合せを含む、各種保護機能の充填材を200グラムと;
(D)アルケニル基を含む、ヒドロシリル化反応の触媒を50ppmと、
を採取し、十分に混合してから真空脱気して基板(ベースおよび/またはリフレクタ)の調製材料を得た。
(実施例2から6)
表1に示す調製方法の組成重量(グラム)を十分に混合してから、真空脱気して実施例2から6の基板(ベースおよび/またはリフレクタ)の調製材料を得た。
表1に示す調製方法の組成重量(グラム)を十分に混合してから、真空脱気して実施例2から6の基板(ベースおよび/またはリフレクタ)の調製材料を得た。
上記実例1から6で得た基板(ベースおよび/またはリフレクタ)の調製材料をプレート状の試験サンプルにし、比較例1(PPA製リフレクタ;ポリフタルアミド製リフレクタ)および2(Epoxy製リフレクタ;エポキシ樹脂製リフレクタ)と同様に、上記の特性評価方法で、各サンプルに対して赤インク試験、リフロー試験、高温高湿後の冷熱循環試験(−40℃/120℃)を行った。評価結果は表1に示す通りである。
表1に示すように、本発明の加熱成型可能なポリシロキサン組成物で製造した基板(ベースまたはリフレクタ)および同系の封止樹脂(封止材)を組み合わせて使用した実例1から6は、ポリシロキサンを基礎材料系として同時に使用し、少なくとも1つの保護機能の充填材を添加する。フレームまたはリフレクタに加熱硬化してから、同じ材料のシロキサン封止樹脂を注入するかまたは封入して、光学顕微鏡で観察した。赤インクの浸入は見られず、さらにリフロー試験および高温高湿後の冷熱循環試験(−40℃/120℃の条件下で試験)でも離型、脱離などは見られなかった。
比較例1(PPA製リフレクタ)および2(Epoxy製リフレクタ)については、それぞれ本発明の加熱成型可能なポリシロキサン組成物が不足しており、これらの赤インク試験、リフロー試験、冷熱循環試験の結果は好ましくなかった。
このことから、本発明の加熱成型可能なポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物により、LEDフレーム、基板、ベースまたはリフレクタ、および同系の封止樹脂は、封入および硬化した後、同じ熱収縮率、優れた耐離型性、耐樹脂脱離性および耐温度差衝撃性を兼ね備えることができる。さらに押出加熱成型することができるため、生産が簡便である優位性を有し、基板(ベースおよび/またはリフレクタ)材料またはその他商業的用途への応用に適している。
[発光ダイオード素子の作製]
図1を参照されたい。図1は、前記本発明のポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物で製造されるLED素子の好ましい実施例における構造概要図である。図に示すのは、表面実装型の発光ダイオード素子10であり、チップ型LED素子または平面型LED素子ともいわれる。これは、主にベース111上に複数の相互に接続しないリードフレーム13、例えば第1リードフレーム131および第2リードフレーム132を設け、第1リードフレーム131に発光ダイオード(LED)15を固定し、さらにワイヤー17により第2リードフレーム132と接続して、第1リードフレーム131、LED15、ワイヤー17および第2リードフレーム132は電気伝導経路を形成することができる。
図1を参照されたい。図1は、前記本発明のポリシロキサンと保護機能を含む充填材との組成物で製造されるLED素子の好ましい実施例における構造概要図である。図に示すのは、表面実装型の発光ダイオード素子10であり、チップ型LED素子または平面型LED素子ともいわれる。これは、主にベース111上に複数の相互に接続しないリードフレーム13、例えば第1リードフレーム131および第2リードフレーム132を設け、第1リードフレーム131に発光ダイオード(LED)15を固定し、さらにワイヤー17により第2リードフレーム132と接続して、第1リードフレーム131、LED15、ワイヤー17および第2リードフレーム132は電気伝導経路を形成することができる。
リードフレーム13の周辺位置にリフレクタ(または環状体という)115を突設して、リフレクタ115およびベース111、リードフレーム13の間に、LED15を収容可能なスペースを形成することができ、この収容スペース内に封止材19を充填し、これによりLED15を保護する。
本発明の前述したポリシロキサン組成物(保護機能の充填材を含む)は、LED素子10の基板11に使用することができ、ベース111、リフレクタ115またはベース111およびリフレクタ115(2つとも)の作製材料とする。
本発明のLED素子10の1つの好ましい実施例において、その基板11、ベース111、リフレクタ115および封止材19は、すべて同じ、類似または近似のポリシロキサン組成物を使用して製造される。それぞれの材質の物性または化学的性質は比較的似ており、そのため比較的優れた接着性および耐衝撃性を得ることができる。
また、たとえLED素子10の封止材19に出光の必要性のため基板11(ベース111および/またはリフレクタ115)と異なる作製材料を選択するとしても、本発明のポリシロキサン組成物(保護機能の充填材を含む)は、基板11(ベース111および/またはリフレクタ115)に比較的良好な熱伝導性、難燃性、耐劣化性、抗紫外線性および/または耐高温性などの保護性能を備えさせることもできる。同様に、基板11(ベース111および/またはリフレクタ115)の動作安定性を確保することもでき、さらに相対してLED素子10の使用寿命が確保される。
また、図2を参照されたい。図2は、本発明の発光ダイオード素子の別の実施例の構造概要図である。本実施例において、本発明はレンズ型または凸面型の発光ダイオード素子20に適用することもできる。図1との違いは、主に基板11にベース(111)を有するだけであり、リフレクタ(115)を有さず、さらに封止材29は凸面または凹面のレンズ面である。
同じ理由で、本実施例において、その基板11および/または封止材29も前述したポリシロキサン組成物(保護機能の充填材を含む)を選択して製造することができ、同様にLED素子20の使用安定度および使用寿命を確保することもできる。
明細書の組成物、調製方法またはLED素子において記載する、もしかしたら、必須および変化などの語句は本発明を制限するものではない。明細書で使用する専門用語は、主に特定の実施例を記載するためであり、本発明を制限するためではない。明細書で使用する単数の量詞(例えば1つのおよびその1つの)は、明細書の内容を明確に説明している場合以外は複数でもよい。例えば、明細書で言及する1つの装置は、2つまたは2つ以上の装置の組合せを含んでもよく、明細書で示す物質は数種の物質の混合物を含んでもよい。
以上の記載は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲に記載の形状、構造、特徴および主旨に基づいて行う均等な変化および修飾は、すべて本発明の特許請求の範囲内に含まれるべきである。
10 発光ダイオード素子
11 基板
111 ベース
115 リフレクタ
13 リードフレーム
131 第1リードフレーム
132 第2リードフレーム
15 発光ダイオード
17 ワイヤー
19 封止材
20 発光ダイオード素子
29 封止材
11 基板
111 ベース
115 リフレクタ
13 リードフレーム
131 第1リードフレーム
132 第2リードフレーム
15 発光ダイオード
17 ワイヤー
19 封止材
20 発光ダイオード素子
29 封止材
Claims (11)
- (A)その全体の平均的組成が構造式(1)に示すような、アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンと;
R1 nSiO(4−n)/2 (1)
(B)その全体の平均的組成が構造式(2)に示すような、ケイ素−水素結合を含むポリシロキサンと;
R3 aHbSiO(4−a−b)/2 (2)
(C)保護機能を含む充填材の組合せと;
(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒と
を含むことを特徴とする、発光ダイオード素子に応用可能なポリシロキサン組成物。 - 該組成(A)の構造式(1)におけるnの範囲が1から2である、請求項1に記載のポリシロキサン組成物。
- 該保護機能の充填材の組合せが、高熱伝導材料、難燃剤、耐劣化材料、抗紫外線材料、耐高温材料、ガスバリア材料、熱膨張抑制材料およびその組合せのうち1つを選択することができる、請求項1に記載のポリシロキサン組成物。
- 該保護機能の充填材の組合せが、窒化ケイ素、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム、有機塩化物、有機臭化物、赤リン、リン酸エステル、ハロゲン化リン酸エステル、窒素系難燃剤、有機ハロゲンの単量体、有機リンの単量体、二酸化ケイ素、金属酸化物、炭酸カルシウム、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラフェン、窒化ホウ素、金属窒化物、炭素繊維、グラファイト、ダイヤモンド、炭素、セラミックス、ナノマイカ、逆ペロブスカイト構造マンガン窒化物およびその組合せのうちの1つを選択することができる、請求項3に記載のポリシロキサン組成物。
- 該(B)ヒドロシリル基を含むポリシロキサンが、ヒドロシリル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンであり、さらに該(A)アルケニル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンの含有量が1から99重量%であり、(B)ヒドロシリル基を含むかご状、網状または鎖状のポリシロキサンの含有量が1から40重量%であり、(C)保護機能を含む充填材の組合せが1から90重量%であり、(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒の含有量が効果的な触媒量の多くても500重量ppmであり、全体のポリシロキサンの重量を基準とする、請求項1に記載のポリシロキサン組成物。
- 該(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒の含有量は1から50ppmが好ましい、請求項5に記載のポリシロキサン組成物。
- 該(D)アルケンを含むヒドロシリル化反応の触媒が、白金系触媒、パラジウム系触媒またはラジウム系触媒を選択することができる、請求項1に記載のポリシロキサン組成物。
- 該基板の調製方法が、請求項1から7のいずれか1項に記載のポリシロキサン組成物を含むことを特徴とする、発光ダイオード素子に応用可能な基板の調製方法。
- 基板を含む発光ダイオード素子であって、該基板が請求項1から7のいずれか1項に記載のポリシロキサン組成物で製造されるものを備えていることを特徴とする、発光ダイオード素子。
- 該基板がベース、リフレクタまたはベース/リフレクタを含む、請求項9に記載の発光ダイオード素子。
- 封止材をさらに含み、該封止材が請求項1から7のいずれか1項に記載のポリシロキサン組成物で製造されるものを備えている、請求項9に記載の発光ダイオード素子。
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