JP5110804B2

JP5110804B2 - Ｌｅｄの製造方法

Info

Publication number: JP5110804B2
Application number: JP2006082105A
Authority: JP
Inventors: 昌男笹平; 新吾渡邊
Original assignee: Electroplating Engineers of Japan Ltd
Current assignee: Electroplating Engineers of Japan Ltd
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: JP2007258514A

Description

本願発明は、銀めっきされた反射部を有するＬＥＤの製造方法に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）は、白熱電球や蛍光灯に代わる光源として市場が急成長しており、パネルや、車のテールランプ、信号、携帯電話等のポータブル機器におけるバックライトなどに用いられている。今後は、車のヘッドライト、液晶ディスプレイのバックライト、照明などへの需要が大幅に伸びることが予想され、高輝度化が望まれている。

ここで、ＬＥＤの基本的な構造としては、セラミックス、ガラス、アルミニウム合金等の基材上に、電極を介してＬＥＤ発光素子が配するものである。この発光素子の周辺には、発光した光を有効に活用するために、反射部が形成された構造が用いられている。この反射部については、以下のような特許文献が示されている。

特許文献１には、反射部として、光沢度及び反射率が高い銀やアルミニウムを蒸着させたＬＥＤが開示されている。また、特許文献２によると、反射部に金めっきを行った場合について、青色、青緑色、又は緑色の光について発光出力が低下する欠点が指摘されており、これに対して銀めっきを行った場合、前記の色も反射されて発光出力が低下しないと示されている。
特開２００５−５６９４１号公報特開平９−２９３９０４号公報

上述したように、銀は光沢度及び反射率が高いため、ＬＥＤの反射部として用いるのに好適である。しかし、その一方、反射部の銀めっきの下地には、銀以外の金属、金属酸化物、又は硫黄化合物などが含まれることがあり、銀の活性が非常に高いことから、前記した銀以外の物質が銀めっき中に拡散しやすいという問題を有していた。そして、反射部形成の際やＬＥＤとしての使用時に与えられる熱履歴、又は経時変化により前記物質の拡散が促進され、銀めっき表面に拡散物質が出現しやすい傾向があった。そのため、基材に直接銀めっきを行うと、めっき表面への拡散物質の出現が起こりやすくなり、光沢度が低下して高い反射率が安定して維持できない場合があった。

また、ＬＥＤの反射部を形成する基材は表面が荒れている場合があり、このような平滑でない基材表面上に直接銀めっきを行うと、銀めっきの表面も平滑性が保ちにくくなり、銀めっきの高い反射率を実現できないものとなってしまう。このため、基材表面の性状によらず銀めっきを平滑に形成するため、下地として光沢性のニッケルＮｉめっきを行う方法が用いられることがある。しかし、この光沢性のＮｉめっきを行うに際して、有機系光沢剤が含まれるＮｉめっきを用いる場合には、Ｎｉめっき上の銀めっき中に有機系光沢剤が拡散する問題が発生することがあった。

そこで、本願発明は、銀めっきされたＬＥＤの反射部において、銀以外の金属、金属酸化物、又は硫黄化合物による拡散を防止し、光沢度の低下を抑制して、高い反射率を安定して維持できるＬＥＤの製造方法を提供する。また、銀めっきの下地に光沢性のＮｉめっきを行った場合についても、Ｎｉめっきに含有している有機系光沢剤等の拡散を防止して、高い反射率を安定して維持できるＬＥＤの製造方法の提供を目的とする。

上記課題解決のため、本願発明は、ＬＥＤ発光素子と発光した光を反射して集光する銀めっきされた反射部とを備えるＬＥＤの製造方法において、銀めっきを行う前に、予め拡散防止金属めっきを行うことを特徴とした。

拡散防止金属めっきを行った場合、銀めっき中における銀以外の金属、金属酸化物あるいは硫黄化合物の拡散が防止され、熱履歴や経時変化によっても銀めっき表面の光沢度が低下せず、異物の発生が確認されなかった。ここで、拡散防止金属とは、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、白金Ｐｔ、ルテニウムＲｕ、イリジウムＩｒのいずれか、又はＰｄ−Ｃｏ（コバルト）やＰｄ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｃｏ、Ｒｈ−Ｒｕ等の合金である。

また、拡散防止金属めっきの下地としてＮｉめっきを行うことも好ましい。銀めっきの下地として光沢性のＮｉめっきを行った場合であっても、Ｎｉめっき上に拡散防止金属めっきを行うことにより、Ｎｉめっき中に含有している有機系光沢剤等が銀めっき中へ拡散することを防止できるからである。尚、光沢性のＮｉめっきを行うことで表面の平滑性を保つことができるため、高い反射率を実現するために有効な方法となる。

また、拡散防止金属はパラジウムであることが望ましい。本発明者らの研究により、パラジウムを用いた場合には、特に熱処理前後の光沢度の低下が抑制され、外観も熱処理前後での変色等が少ないことが判明したからである。

拡散防止金属めっきを行う厚みは０．００１〜１．０μｍであることが好ましい。０．００１μｍ未満では拡散防止機能が発揮できず、１．０μｍより厚くした場合でも、拡散防止機能をさらに向上できるものではなく、高コストとなり実用的でないからである。また、Ａｇめっきの厚みについては０．０１〜５０．０μｍの範囲であることが望ましい。０．０１μｍ未満では高い反射率が実現されず、５０．０μｍを超えても反射率は向上しないため、高コストとなり実用性がないからである。そして、拡散防止金属めっきの下地としてＮｉめっきを行う際の膜厚は１．０〜１５．０μｍであることが望ましい。１．０μｍ未満では充分に表面を平滑とするのが困難な傾向となり、１５．０μｍを超える厚みとしても平滑性をさらに向上できるものではなく、実用性がないからである。

以上で説明したように、本願発明によれば、反射部形成の際やＬＥＤとしての使用時に与えられる熱履歴、又は経時変化による銀めっき表面の光沢度の低下を抑制し、高い反射率を安定して維持できるＬＥＤとすることができる。従って、ＬＥＤの反射部としての集光効果に優れ、ＬＥＤの高輝度化を図ることができる。また、銀めっきの下地として光沢性のＮｉめっきを行う場合でも、Ｎｉめっきに含有している有機系光沢剤等の拡散を防ぐことが可能となるため、ＬＥＤの反射部に用いる基材表面の性状によらず、銀めっき表面の平滑性を付与して高い反射率を実現することができる。

以下に、本願発明の好ましい実施形態について説明する。

実施例１では、拡散防止金属としてＰｄを用いた場合について説明する。まず、ＬＥＤの反射部を形成する対象として、予めタングステンＷペーストが表面に塗布された基材に、３〜４μｍのＮｉめっきを行った。そして、このＮｉめっき上に０．０５μｍのＰｄストライクめっきをし、さらに３．５μｍのＡｇめっきを行った。各めっき処理の具体的な条件を、以下に示す。

Ｎｉめっき：Ｎｉ濃度７５ｇ／Ｌのめっき液（ワット浴タイプのＮｉめっき液（有機系光沢剤を含有）、レクトロニックＳＤ：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ３．０、操作温度５５℃、電流密度３Ａ／ｄｍ^２の条件で、６．５ｍｉｎめっき処理を行った。

Ｐｄめっき：Ｐｄ濃度０．５ｇ／Ｌのめっき液（弱アルカリタイプのＰｄストライクめっき液、パラデックスストライクＩＩ：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、弱アルカリ条件下、操作温度３５〜４５℃、電流密度６Ａ／ｄｍ^２の条件で、３０ｓｅｃめっき処理を行った。

Ａｇめっき：Ａｇ濃度６０ｇ／Ｌのめっき液（シアン系アルカリ性銀めっき液、シルブレックス５：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ８．０〜９．５、操作温度６０℃、電流密度１Ａ／ｄｍ^２の条件で、１１．５ｍｉｎめっき処理を行った。

以上のようにして得られた反射部について、３５０℃、１０ｍｉｎの熱処理を行い、以下の方法により、熱処理前後での光沢度及び外観変化を観察した。

光沢度の測定：デンシトメータ（ＮＤ−１１、日本電色工業株式会社製）により、反射部表面の光沢度を５回測定し、この平均値を算出した。結果については、以下の表に示す。

外観変化の観察：熱処理前後の銀めっき表面の状態について、金属顕微鏡による観察を行った。また、目視により表面全体の変色等についても確認を行った。この結果を図１に示す。

拡散防止金属としてＲｈを用いた以外は、実施例１と同様の方法で行った。Ｒｈめっき処理は、Ｒｈ濃度１．５ｇ／Ｌのめっき液（弱酸性タイプ、スーパーホワイト：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ１．０、操作温度５５℃、電流密度２Ａ／ｄｍ^２の条件で、３０ｓｅｃめっき処理を行った。

拡散防止金属としてＰｔを用いた以外は、実施例１と同様の方法で行った。Ｐｔめっき処理は、Ｐｔ濃度２０ｇ／Ｌのめっき液（アルカリ性タイプ、プラチナート１００：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ１３．８、操作温度９０℃、電流密度２．５Ａ／ｄｍ^２の条件で、３０ｓｅｃめっき処理を行った。

拡散防止金属としてＲｕを用いた以外は、実施例１と同様の方法で行った。Ｒｕめっき処理は、Ｒｕ濃度１０ｇ／Ｌのめっき液（酸性タイプ、ルテネックス：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ１．３、操作温度６５℃、電流密度１．０Ａ／ｄｍ^２の条件で、３０ｓｅｃめっき処理を行った。

拡散防止金属としてＩｒを用いた以外は、実施例１と同様の方法で行った。Ｉｒめっき処理は、Ｉｒ濃度１０ｇ／Ｌのめっき液（酸性タイプ、イリデックス２００：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ５．０、操作温度８５℃、電流密度０．１５Ａ／ｄｍ^２の条件で、３０ｓｅｃめっき処理を行った。実施例２〜実施例５により得られた反射部については、光沢度の測定結果を以下の表に示す。

比較例１：拡散防止金属の代わりに金Ａｕをめっきした以外は、実施例１と同様の方法で行った。Ａｕめっきは、Ａｕ濃度１ｇ／Ｌのめっき液（中性シアンＡｕめっき液、ポストフラッシュ１００：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ５．５〜７．５、操作温度５０℃、電流密度０．０５Ａ／ｄｍ^２の条件で、３０ｓｅｃめっき処理を行った。以上の方法により得られた反射部について、光沢度の測定結果を以下の表に示し、外観変化の観察結果を図２に示した。

比較例２：拡散防止金属の代わりに銅Ｃｕをめっきした以外は、実施例１と同様の方法で行った。Ｃｕめっきは、Ｃｕ濃度１４．５ｇ／Ｌのめっき液（アルカリ性シアンタイプ、Ｃｕストライク：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ１０．８、操作温度５０℃、電流密度３Ａ／ｄｍ^２の条件で、２０ｓｅｃめっき処理を行った。以上の方法により得られた反射部について、光沢度の測定結果を以下の表に示し、外観変化の観察結果を図３に示した。

比較例３：拡散防止金属の代わりにＡｇをめっきした以外は、実施例１と同様の方法で行った。Ａｇめっきは、Ａｇ濃度１．０ｇ／Ｌのめっき液（アルカリシアンＡｇめっき液、Ａｇストライク：日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社製）を準備し、ｐＨ１３．０、操作温度２５℃、電流密度２Ａ／ｄｍ^２の条件で、２０ｓｅｃめっき処理を行った。以上の方法により得られた反射部について、光沢度の測定結果を以下の表に示し、外観変化の観察結果を図４に示した。

表より、ＬＥＤの反射部に銀めっきを行う前に、拡散防止金属としてＰｄをめっきした実施例１は、熱処理前後で光沢度の低下がほとんど見られなかった。また、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒを拡散防止金属に用いた実施例２〜５についても、ほとんど光沢度が低下しないことが確認された。一方、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇを銀めっきの下地としてめっきした比較例１〜３では、熱処理後に光沢度が１．００以下まで低下してしまうことが分かった。

また、実施例１の熱処理前後の外観変化については、図１に示されるように、熱処理後においてもひび割れや粒状物質等が観察されなかった。尚、図１については肉眼で観察した場合でも、表面の変色等が観察されなかった。従って、拡散防止金属としてＰｄによるめっきを行った場合は、充分な耐熱性があり、光沢度の低下が抑制されたものと考えられる。

一方、拡散防止金属の代わりにＡｕをめっきした比較例１は、図２において熱処理後の銀めっき表面にひび割れが生じており、肉眼による観察からは表面に白い変色も確認された。これは、拡散防止金属の下地として行ったＮｉめっき中に含有している有機系光沢剤が、銀めっき表面に拡散したためであると考えられる。また、Ｃｕを用いた比較例２も、図３において熱処理後に細かいひび割れが生じており、表面の白色変化も観察された。そして、拡散物質の代わりにＡｇを用いた比較例３では、熱処理後の変色は見られなかったものの、図４において粒状物が確認され、細かいひび割れも見受けられた。従って、比較例１〜３は、加熱処理によって、Ｎｉめっきに含有される有機系光沢剤が銀めっき表面まで拡散したため、光沢度が低下したものと考えられる。

実施例１の熱処理前（左）及び熱処理後（右）における金属顕微鏡写真（４００倍）比較例１の熱処理前（左）及び熱処理後（右）における金属顕微鏡写真（４００倍）比較例２の熱処理前（左）及び熱処理後（右）における金属顕微鏡写真（４００倍）比較例３の熱処理前（左）及び熱処理後（右）における金属顕微鏡写真（４００倍）

Claims

ＬＥＤ発光素子と、発光した光を反射して集光する銀めっきされた反射部とを備えるＬＥＤの製造方法において、
銀めっきを行う前に、予めパラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、イリジウム、のいずれか又はそれらを含む合金である拡散防止金属めっきを行うものであり、
前記拡散防止金属めっきの下地として光沢性のニッケルめっきを行うことを特徴とするＬＥＤの製造方法。
前記光沢性のニッケルめっきは有機系光沢剤が含有されている請求項１に記載のＬＥＤの製造方法。
拡散防止金属がパラジウムである請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤの製造方法。