JP2017110088A - 樹脂組成物の製造方法、パッケージの製造方法、発光装置の製造方法、樹脂組成物、パッケージ、及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[発光装置の構成]
実施形態に係る発光装置の構成について、図1及び図2を参照して説明する。
図1は、実施形態に係る発光装置の斜視図である。図2は、実施形態に係る発光装置のII−II線における断面図である。
第1充填剤21bは、樹脂部21(樹脂組成物)の全量に対して、5重量%以上50重量%以下の比率で含有されていることが好ましく、7重量%以上20重量%以下の比率で含有されていることが特に好ましい。前記した比率は、樹脂部21に要する機械的強度や分散性を考慮して決められる。ここで「樹脂部21の全量」とは、樹脂部21を構成する樹脂21aと第1充填剤21bやその他の硬化促進剤、酸化防止剤、フィラー等の全てを含むものを言う。
従来技術では、発光素子からの光が、パッケージに含有されている黒系統の色の鉄やマグネタイトに吸収されるため、光取り出し効率の低下を招いていた。そこで、本実施形態では、鉄成分を含有している第1充填剤21bを加熱することによって鉄成分に化学変化を起こさせ、光反射性の良好なα‐Fe2O3に変えるようにしている。樹脂21aに鉄成分21cとしてα‐Fe2O3を含有する場合は、鉄成分21cが光を吸収することが少ない赤系統の色に変化している。そのため、発光素子1からの光が樹脂部21に照射されたときに、鉄成分21cは、光を吸収することなく反射することとなり、パッケージ2から出射する光取り出し効率を上げることができる。なお、第1充填剤21bの加熱については後記する。
次に、実施形態に係る発光装置の製造方法について、図3を参照して説明する。図3は、実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。
第1工程は、第1充填剤21bを加熱することによって、第1充填剤21bに含有されている鉄やマグネタイト等の鉄成分を、新たな鉄成分21cであるα‐Fe2O3に化学変化させる工程である。第1工程では、鉄やマグネタイトを含有する第1充填剤21bをるつぼ(坩堝)に投入して加熱する。なお、第1工程後において、鉄成分21cであるα‐Fe2O3は、第1充填剤21bに対して、0.1重量%以上1.5重量%以下の比率で含有されていることが多いが、これに限定されない。
第2工程は、第1充填剤21b及び第2充填剤21dを樹脂21a中に分散させて、樹脂組成物を製造する工程である。すなわち、第2工程では、第1工程において加熱された後の第1充填剤21bと、光反射性物質からなる第2充填剤21dと、を樹脂21aに混ぜ合わせ、樹脂21aの融点以上の温度で溶融混練する。これによって、第1充填剤21b及び第2充填剤21dが、樹脂21a中にほぼ均一に分散する。また、前記した加熱によってα‐Fe2O3となった鉄成分21cも樹脂21a中に分散する。
第3工程は、第2工程で得られた樹脂組成物を用いて、パッケージ2を形成する工程である。第3工程では、例えば、溶融した樹脂組成物を金型内に流し込んで冷却・固化する射出成形によってパッケージ2が形成される。なお、パッケージ2の形成方法(製造方法)はこれに限定されず、トランスファー成形、圧縮成形、押出成形等を用いてもよい。また、発光素子1と外部電源とを電気的に接続するリード22が、例えば、インサート成形によってパッケージ2に保持される。
第4工程は、パッケージ2に発光素子1を設置する工程である。すなわち、リード22において、凹部21vの底面に露出している箇所に発光素子1を接合することで、パッケージ2に発光素子1が設置される。そして、発光素子1の設置後、凹部21vに透光性部材3が充填される。
発光素子1から凹部21vに向かう光の多くは、凹部21vの表面で反射する。また、樹脂部21内に入射した光は、光反射性物質である第2充填剤21dの界面で反射(散乱)したり、樹脂21aに分散しているα‐Fe2O3の界面で反射(散乱)したりする。前記したように、鉄成分21cであるα‐Fe2O3と、樹脂21aと、の屈折率差が比較的大きいからである。その結果、樹脂部21内に入射した光の多くが、第2充填剤21dやα‐Fe2O3の界面で反射して凹部21vに戻り、さらに外部に向けて照射される。したがって、実施形態によれば、良好な光反射性を有するパッケージ2を提供でき、ひいては、光取り出し効率の高い発光装置100を提供できる。
次に、発光装置の実施例及び比較例について、図4〜図6を参照して説明する。
図4は、発光装置の製造方法の実施例において、加熱中のワラストナイト等の温度変化を示す説明図である。図5Aは、発光装置の製造方法の実施例において、ワラストナイトに含有されている鉄成分のラマン分析結果を示す説明図である。図5Bは、発光装置の製造方法の比較例において、ワラストナイトに含有されている鉄成分のラマン分析結果を示す説明図である。図6は、発光装置の製造方法の実施例及び比較例において、樹脂組成物からなる成形体の反射率を示す説明図である。
第1工程として、まず、鉄やマグネタイト等の鉄成分を含むワラストナイト1kgをアルミナるつぼに投入して蓋をし、4時間かけて常温から800℃まで徐々に温度上昇させた(時刻t1〜t2、温度TAから温度TBへの変化:図4参照)。そして、800℃で2時間加熱した後(時刻t2〜t3)、4時間かけて800℃から常温まで徐々に温度低下させた(時刻t3〜t4、温度TBから温度TAへの変化)。このように徐々に温度上昇・温度低下させるのは、アルミナるつぼの耐性を考慮したものである。なお、鉄成分の化学変化が起こるのは、主として、800℃で加熱した2時間である(時刻t2〜t3)。
また、前記した鉄(Fe)を加熱(図4参照)した後の試料についてラマン分析を行ったところ、加熱後の試料はα‐Fe2O3であることが判明した(図5B参照)。つまり、ワラストナイトに含有されている鉄が、第1工程の加熱によってα‐Fe2O3に化学変化したことを確認できた。
比較例は、前記した第1工程の加熱を行わない点を除いて、実施例と同様である。すなわち、ワラストナイト(加熱せず)と、酸化チタンと、をポリアミド樹脂中に分散させて樹脂組成物を製造した。そして、この樹脂組成物を金型に流し込んで、厚さ4mmの成形体を作成した。なお、ポリアミド樹脂、ワラストナイト、及び酸化チタンの重量比率は、実施例と同様である。
実施例で得られた成形体に580nmの光を照射したところ、反射率の平均値は94.4%であった(図6の実線を参照)。一方、比較例で得られた成形体に580nmの光を照射したところ、反射率の平均値は94.0%であった(図6の破線を参照)。つまり、実施例のほうが、比較例よりも反射率が0.4%高く、反射率の向上を図ることができた。これは、加熱前の鉄成分である鉄よりも、加熱後の鉄成分であるα‐Fe2O3のほうが、ポリアミド樹脂との界面における屈折率差が大きく、光を反射しやすいためである。
1 発光素子
2 パッケージ
21 樹脂部(樹脂組成物)
21a 樹脂
21b 第1充填剤
21c 鉄成分
21d 第2充填剤
21v 凹部
22 リード
3 透光性部材
Claims (13)
- 鉄成分が含有されているワラストナイトからなる第1充填剤を加熱する第1工程と、
前記第1工程において加熱された後の前記第1充填剤と、光反射性物質からなる第2充填剤と、を樹脂中に分散することによって、樹脂組成物を製造する第2工程と、を含む樹脂組成物の製造方法。 - 前記第1工程は、前記第1工程前における前記鉄成分と前記樹脂との屈折率差よりも、前記第1工程後における前記鉄成分と前記樹脂との屈折率差のほうが大きくなるように前記加熱を行う請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記ワラストナイトは、繊維状である請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記第2充填剤は、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、及び酸化イットリウムから選ばれる少なくとも1つからなる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記樹脂は、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、及びポリフタルアミン樹脂から選ばれる少なくとも1つからなる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記第1工程後において、前記第1充填剤に対する前記鉄成分の比率は、0.1重量%以上1.5重量%以下である請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記樹脂組成物に対する前記第1充填剤の比率は、5重量%以上50重量%以下であり、
前記樹脂組成物に対する前記第2充填剤の比率は、1重量%以上50重量%以下である請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。 - 前記加熱は、700℃以上900℃以下の温度で、1時間以上5時間以下の時間である請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の前記樹脂組成物を用いて、発光素子を設置するためのパッケージを形成する第3工程を含むパッケージの製造方法。
- 請求項9に記載の前記パッケージに前記発光素子を設置する第4工程を含む発光装置の製造方法。
- 鉄成分が含有されているワラストナイトからなる第1充填剤と、光反射性物質からなる第2充填剤と、が樹脂中に分散しており、
前記鉄成分は、前記第1充填剤に対して0.1重量%以上0.3重量%以下のα‐Fe2O3である樹脂組成物。 - 請求項11に記載の前記樹脂組成物を用いたパッケージ。
- 請求項12に記載の前記パッケージと、前記パッケージに設置される発光素子と、を備える発光装置。
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