JP5313356B2 - 発光装置用リフレクタ及び発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置用リフレクタ及び発光装置に関する。
LED(発光ダイオード)は、他の光源よりも消費電力が非常に少なく、また高輝度発光が可能であり、長寿命であることから、照明、表示素子等として需要を拡大しつつあり、携帯電話等の移動通信機器、ディスプレイ、自動車コンソールパネル、信号機等様々な用途に使用されている。このような電気電子機器においては、軽薄化が進んでおり、SMT(表面実装技術)が適用されている。
そのため、これらLED用途に使用される樹脂材料としては、高温でのハンダリフロープロセスに耐える耐熱性、LEDアセンブリの作動環境(温度及び光)における耐久性や軽薄部品を作成するための流動性等が必要とされる。
一般的に、このような性能を満足する材料として、耐熱ポリアミドが挙げられる。特許文献1には、ポリアミド9Tと酸化チタンからなる組成物が熱及び紫外線照射時の色調変化が少なく、ハンダ耐熱性が向上することが開示されている。特許文献2には、テレフタル酸単位を持つポリアミドと白色顔料、無機充填材を含み、130℃での曲げ弾性率が4500MPa〜12000MPaである組成物からなる発光ダイオード素子用反射板が開示されており、特許文献3には、テレフタル酸単位を持ち、融点が270℃以上のポリアミドと二酸化チタン、無機補強材、酸化安定剤を含む組成物からなる発光ダイオードアセンブリハウジングが開示されている。
特開2004−75994号公報 特開2005−194513号公報 特表2008−544498号公報
テレフタル酸単位を主構成成分とする従来のポリアミドは確かに、ハンダ耐熱性という観点では優れているものの、流動性や耐熱変色性、耐光変色性という観点では必ずしも十分とは言えず、LEDの寿命の律速が、ポリアミドからなるリフレクタの劣化による輝度が低下することがある。
本発明が解決しようとする課題は、長寿命化した発光装置用リフレクタ及びこの発光装置用リフレクタを備える発光装置を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、少なくとも50モル%の脂環族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と、少なくとも50モル%の主鎖が分岐構造のジアミンを含むジアミンとを重合させたポリアミドを含有するポリアミド組成物からなる発光装置用リフレクタ、該リフレクタを使用した発光装置が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[1](A)(a)脂環族ジカルボン酸を少なくとも50モル%含むジカルボン酸と(b)主鎖が分岐構造のジアミンを少なくとも50モル%含むジアミンとを重合させたポリアミドを含有するポリアミド組成物からなる発光装置用リフレクタ。
[2]主鎖が分岐構造のジアミンが、2−メチルペンタメチレンジアミンである、[1]に記載の発光装置用リフレクタ。
[3]脂環族ジカルボン酸が、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸である、[1]又は[2]に記載の発光装置用リフレクタ。
[4](A)ポリアミドの融点が270〜350℃である、[1]〜[3]のいずれかに記載の発光装置用リフレクタ。
[5](A)ポリアミドにおけるトランス異性体比率が50〜85%である、[1]
〜[4]のいずれかに記載の発光装置用リフレクタ。
[6]ポリアミド組成物が、さらに、(B)白色顔料を含有する[1]〜[5]のいずれかに記載の発光装置用リフレクタ。
[7](B)白色顔料が、数平均粒子径(電子顕微鏡写真法による)が0.1〜0.8μmである酸化チタンを含有する[6]に記載の発光装置用リフレクタ。
[8](B)酸化チタンが、無機コーティング及び/又は有機コーティングされている、[7]に記載の発光装置用リフレクタ。
[9](B)酸化チタンの強熱減量が0.7〜2.5質量%である、[7]又は[8]に記載の発光装置用リフレクタ。
[10]ポリアミド組成物が、さらに(C)アミン系光安定剤を含有する、[1]〜[9]のいずれかに記載の発光装置用リフレクタ。
[11]ポリアミド組成物が、さらに(D)フェノール系熱安定剤を含有する、[1]〜[10]のいずれかに記載の発光装置用リフレクタ。
[12]ポリアミド組成物が、さらに(E)ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、タルク、ウォラストナイト、カオリン、マイカ、炭酸カルシウム及びクレーからなる群から選ばれる1種以上の無機充填材を含有する、[1]〜[11]のいずれかに記載の発光装置用リフレクタ。
[13]全質量基準で(ポリアミド組成物100質量%に対し)
(A)(a)脂環族ジカルボン酸を少なくとも50モル%含むジカルボン酸と(b)主鎖が分岐構造のジアミンを少なくとも50モル%含むジアミンとを重合させたポリアミドを55〜95質量%、
(B)酸化チタンを5〜45質量%、
(C)アミン系光安定剤を0〜1質量%
(D)フェノール系熱安定剤を0〜1質量%、
(E)無機充填材を0〜25質量%、
含有するポリアミド組成物からなる発光装置用リフレクタ。
[14][1]〜[13]のいずれかに記載の発光装置用リフレクタを備える発光装置。
本発明によれば、長寿命化した発光装置用リフレクタ及びこの発光装置用リフレクタを備える発光装置を提供することができる。
実施形態に係る発光装置の模式断面図である。 実施形態に係る発光装置の発光装置の平面図である。 パッケージの成型工程を示す模式断面図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施の形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施の形態の発光装置用リフレクタは、脂環族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と主鎖が分岐構造のジアミンを含むジアミンとを重合させたポリアミドを含有し、本実施の形態の発光装置は、この発光装置用リフレクタを備えるものである。
[(A)ポリアミド]
本実施の形態において用いられる(A)ポリアミドは、下記(a)及び(b)を重合させたポリアミドである。
(a)脂環族ジカルボン酸を少なくとも50モル%含むジカルボン酸、
(b)主鎖が分岐構造のジアミン(2つのアミン間の鎖が直鎖構造でなく側鎖を有した構造であるジアミンをいう。)を少なくとも50モル%含むジアミン。
本実施の形態において、ポリアミドとは主鎖中にアミド(−NHCO−)結合を有する重合体を意味する。
(a)ジカルボン酸
本実施の形態に用いられる(a)ジカルボン酸は、少なくとも50モル%の脂環族ジカルボン酸を含むが(ジカルボン酸全モル数基準)、脂環族ジカルボン酸のモル%が上記値であることにより、耐熱性、流動性、靭性、低吸水性、及び剛性等を同時に満足する、ポリアミドを得ることができる。
(a−1)脂環族ジカルボン酸(脂環式ジカルボン酸とも記される。)としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、及び1,3−シクロペンタンジカルボン酸等の、脂環構造の炭素数が3〜10、好ましくは5〜10の脂環族ジカルボン酸が挙げられる。
脂環族ジカルボン酸は、無置換でも置換基を有していてもよい。この置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、及びtert−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基等が挙げられる。
脂環族ジカルボン酸としては、耐熱性、低吸水性、及び剛性等の観点で、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸であることが好ましい。
脂環族ジカルボン酸としては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
脂環族ジカルボン酸には、トランス体とシス体の幾何異性体が存在する。原料モノマーとしての脂環族ジカルボン酸は、トランス体とシス体のどちらか一方を用いてもよく、トランス体とシス体の種々の比率の混合物として用いてもよい。
脂環族ジカルボン酸は、高温で異性化し一定の比率になることや、シス体の方がトランス体に比べて、ジアミンとの当量塩の水溶性が高いことから、原料モノマーとしては、トランス体/シス体比がモル比にして、好ましくは50/50〜0/100であり、より好ましくは40/60〜10/90であり、さらに好ましくは35/65〜15/85である。
脂環族ジカルボン酸のトランス体/シス体比(モル比)は、液体クロマトグラフィー(HPLC)や核磁気共鳴分光法(NMR)により求めることができる。
本実施の形態に用いられる(a)ジカルボン酸における(a−2)脂環族ジカルボン酸以外のジカルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、2,3−ジメチルグルタル酸、2,2−ジエチルコハク酸、2,3−ジエチルグルタル酸、グルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸、及びジグリコール酸等の炭素数3〜20の直鎖又は分岐状飽和脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、及び5−ナトリウムスルホイソフタル酸等の無置換又は種々の置換基で置換された炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
種々の置換基としては、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜10のアリールアルキル基、クロロ基及びブロモ基等のハロゲン基、炭素数1〜6のシリル基、並びにスルホン酸基及びその塩(ナトリウム塩等)等が挙げられる。
脂環族ジカルボン酸以外のジカルボン酸を共重合する場合としては、耐熱性、流動性、靭性、低吸水性、及び剛性等の観点で、脂肪族ジカルボン酸を用いることが好ましく、より好ましくは、炭素数が6以上である脂肪族ジカルボン酸を用いる。
中でも、耐熱性及び低吸水性等の観点で、炭素数が10以上である脂肪族ジカルボン酸が好ましい。炭素数が10以上である脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、及びエイコサン二酸等が挙げられる。中でも、耐熱性等の観点で、セバシン酸及びドデカン二酸が好ましい。
脂環族ジカルボン酸以外のジカルボン酸としては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(a)ジカルボン酸中の(a−1)脂環族ジカルボン酸の割合(モル%)は、少なくとも50モル%である。脂環族ジカルボン酸の割合は、50〜100モル%であり、60〜100モル%であることが好ましく、さらに好ましくは70〜100モル%であり、もっとも好ましくは、100モル%である。脂環族ジカルボン酸の割合が、少なくとも50モル%であることにより、耐熱性、低吸水性、及び剛性等に優れるポリアミドとすることができる。
(a)ジカルボン酸中の(a−2)脂環族ジカルボン酸以外のジカルボン酸の割合(モル%)は、0〜50モル%であり、0〜40モル%であることが好ましい。
(a)ジカルボン酸成分として、炭素数10以上の脂肪族ジカルボン酸を含む場合には、(a−1)脂環族ジカルボン酸が50〜99.9モル%及び(a−2)炭素数10以上の脂肪族ジカルボン酸が0.1〜50モル%であることが好ましく、(a−1)脂環族ジカルボン酸が60〜95モル%及び(a−2)炭素数10以上の脂肪族ジカルボン酸が5〜40モル%であることがより好ましく、(a−1)脂環族ジカルボン酸が80〜95モル%及び(a−2)炭素数10以上の脂肪族ジカルボン酸が5〜20モル%であることがさらに好ましい。
(b)ジアミン
本実施の形態に用いられる(b)ジアミンは、主鎖が分岐構造のジアミン(主鎖から分岐した置換基を持つジアミン)を少なくとも50モル%含む(ジアミン全モル数基準)。
(b)ジアミンとして、主鎖が分岐構造のジアミンを少なくとも50モル%含むことにより、流動性、靭性、及び剛性等を同時に満足する、ポリアミドを得ることができる。
主鎖から分岐した置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、及びtert−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基等が挙げられる。
(b−1)主鎖が分岐構造のジアミンとしては、例えば、2−メチルペンタメチレンジアミン(2−メチル−1,5−ジアミノペンタンとも記される。)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−メチルオクタメチレンジアミン、及び2,4−ジメチルオクタメチレンジアミン等の炭素数3〜20の分岐状飽和脂肪族ジアミン等が挙げられる。
主鎖が分岐構造のジアミンとしては、耐熱性及び剛性等の観点で、2−メチルペンタメチレンジアミンであることが好ましい。主鎖が分岐構造のジアミンとしては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施の形態に用いられる(b)ジアミンの(b−2)主鎖が分岐構造のジアミン以外のジアミンとしては、例えば、脂肪族ジアミン、脂環族ジアミン、及び芳香族ジアミン等が挙げられる。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、及びトリデカメチレンジアミン等の炭素数2〜20の直鎖飽和脂肪族ジアミン等が挙げられる。
脂環族ジアミン(脂環式ジアミンとも記される。)としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジアミン、1,3−シクロヘキサンジアミン、及び1,3−シクロペンタンジアミン等が挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、芳香族を含有するジアミンであり、例えば、メタキシリレンジアミン等が挙げられる。
主鎖が分岐構造のジアミン以外のジアミンとしては、耐熱性、流動性、靭性、低吸水性、及び剛性等の観点で、好ましくは脂肪族ジアミン及び脂環族ジアミンであり、より好ましくは、炭素数4〜13の直鎖飽和脂肪族ジアミンであり、さらに好ましくは、炭素数6〜10の直鎖飽和脂肪族ジアミンであり、よりさらに好ましくはヘキサメチレンジアミンである。主鎖が分岐構造のジアミン以外のジアミンとしては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(b)ジアミン中の(b−1)主鎖が分岐構造のジアミンの割合(モル%)は、少なくとも50モル%である。すなわち、主鎖が分岐構造のジアミンの割合は、50〜100モル%であり、60〜100モル%であることが好ましい。より好ましくは、この割合は80〜100モル%であり、さらに好ましくは、85〜100モル%であり、特に好ましくは90〜100モル%、もっとも好ましくは100モル%である。主鎖が分岐構造のジアミンの割合が、少なくとも50モル%であることにより、流動性、靭性、及び剛性に優れるポリアミドとすることができる。
(b)ジアミン中の(b−2)主鎖が分岐構造のジアミン以外のジアミンの割合(モル%)は、0〜50モル%であり、0〜40モル%であることが好ましい。
(a)ジカルボン酸の添加量と(b)ジアミンの添加量は、同モル量付近であることが好ましい。重合反応中の(b)ジアミンの反応系外への逃散分もモル比においては考慮して、(a)ジカルボン酸全体のモル量1に対して、(b)ジアミン全体のモル量は、0.9〜1.2であることが好ましく、より好ましくは0.95〜1.1であり、さらに好ましくは0.98〜1.05である。
(c)ラクタム及び/又はアミノカルボン酸
(A)ポリアミドは、靭性の観点で、(c)ラクタム及び/又はアミノカルボン酸をさらに共重合させることができる。なお、本実施の形態に用いられる(c)ラクタム及び/又はアミノカルボン酸とは、重(縮)合可能なラクタム及び/又はアミノカルボン酸を意味する。
(A)ポリアミドが、(a)ジカルボン酸、(b)ジアミン、及び(c)ラクタム及び/又はアミノカルボン酸を重合させたポリアミドである場合には、(c)ラクタム及び/又はアミノカルボン酸は、炭素数が4〜14のラクタム及び/又はアミノカルボン酸が好ましく、炭素数6〜12のラクタム及び/又はアミノカルボン酸を用いることがより好ましい。
ラクタムとしては、例えば、ブチロラクタム、ピバロラクタム、ε−カプロラクタム、カプリロラクタム、エナントラクタム、ウンデカノラクタム、及びラウロラクタム(ドデカノラクタム)等が挙げられる。中でも、靭性の観点で、ε−カプロラクタム、ラウロラクタム等が好ましく、ε−カプロラクタムがより好ましい。
アミノカルボン酸としては、例えば、前記ラクタムが開環した化合物であるω−アミノカルボン酸やα,ω−アミノ酸等が挙げられる。
アミノカルボン酸としては、ω位がアミノ基で置換された炭素数4〜14の直鎖又は分岐状飽和脂肪族カルボン酸であることが好ましく、例えば、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、及び12−アミノドデカン酸等が挙げられ、アミノカルボン酸としては、パラアミノメチル安息香酸等も挙げられる。
ラクタム及び/又はアミノカルボン酸としては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(c)ラクタム及び/又はアミノカルボン酸の添加量(モル%)は、(a)、(b)及び(c)の各モノマー全体のモル量に対して、0〜20モル%であることが好ましい。
(a)ジカルボン酸と(b)ジアミンからポリアミドを重合する際に、分子量調節のために公知の末端封止剤をさらに添加することができる。
末端封止剤としては、例えば、モノカルボン酸、モノアミン、無水フタル酸等の酸無水物、モノイソシアネート、モノ酸ハロゲン化物、モノエステル類、及びモノアルコール類等が挙げられ、熱安定性の観点で、モノカルボン酸、及びモノアミンが好ましい。末端封止剤としては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
末端封止剤として使用できるモノカルボン酸としては、アミノ基との反応性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチル酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ピバリン酸、及びイソブチル酸等の脂肪族モノカルボン酸;シクロヘキサンカルボン酸等の脂環族モノカルボン酸;並びに安息香酸、トルイル酸、α−ナフタレンカルボン酸、β−ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸、及びフェニル酢酸等の芳香族モノカルボン酸;等が挙げられる。モノカルボン酸としては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
末端封止剤として使用できるモノアミンとしては、カルボキシル基との反応性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ステアリルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、及びジブチルアミン等の脂肪族モノアミン;シクロヘキシルアミン及びジシクロヘキシルアミン等の脂環族モノアミン;並びにアニリン、トルイジン、ジフェニルアミン、及びナフチルアミン等の芳香族モノアミン等が挙げられる。モノアミンとしては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(a)ジカルボン酸及び(b)ジアミンの組み合わせは、下記に限定されるものではないが、(a−1)少なくとも50モル%以上の脂環族ジカルボン酸及び(b−1)少なくとも50モル%以上の2−メチルペンタメチレンジアミンの組み合わせが好ましく、(a−1)少なくとも50モル%以上の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸及び(b−1)少なくとも50モル%以上の2−メチルペンタメチレンジアミンがより好ましい。
これらの組み合わせをポリアミドの成分として重合させることにより、耐熱性、流動性、靭性、低吸水性、及び剛性に優れることを同時に満足するポリアミドとすることができる。
(A)ポリアミドにおいて、脂環族ジカルボン酸構造は、トランス異性体及びシス異性体の幾何異性体として存在する。
ポリアミド中における脂環族ジカルボン酸構造のトランス異性体比率は、ポリアミド中の脂環族ジカルボン酸全体中のトランス異性体である比率を表し、トランス異性体比率は、好ましくは50〜85モル%であり、より好ましくは50〜80モル%であり、さらに好ましくは60〜80モル%である。
(a−1)脂環族ジカルボン酸としては、トランス体/シス体比(モル比)が50/50〜0/100である脂環族ジカルボン酸を用いることが好ましいが、(a)ジカルボン酸と(b)ジアミンの重合により得られるポリアミドとしては、トランス異性体比率が50〜85モル%であることが好ましい。
トランス異性体比率が上記範囲内にあることにより、ポリアミドは、高融点、靭性及び剛性に優れるという特徴に加えて、高いTgによる熱時剛性と、通常では耐熱性と相反する性質である流動性と、高い結晶性を同時に満足するという性質を持つ。
ポリアミドのこれらの特徴は、(a)少なくとも50モル%以上の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、(b)少なくとも50モル%以上の2−メチルペンタメチレンジアミンの組み合わせからなり、かつトランス異性体比率が50〜85モル%であるポリアミドで特に顕著である。
本実施の形態において、トランス異性体比率は、以下の実施例に記載の方法により測定することができる。
(A)ポリアミドは、特に限定されるものではなく、(a)少なくとも50モル%の脂環族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と、(b)少なくとも50モル%の、主鎖が分岐構造の脂肪族ジアミンを含むジアミンと、を重合させる工程を含む、ポリアミドの製造方法により製造することができる。
(A)ポリアミドの製造方法としては、ポリアミドの重合度を上昇させる工程を、さらに含むことが好ましい。
ポリアミドの製造方法としては、例えば、以下に例示するように種々の方法が挙げられる。
1)ジカルボン酸・ジアミン塩又はその混合物の水溶液又は水の懸濁液を加熱し、溶融状態を維持したまま重合させる方法(以下、「熱溶融重合法」と略称する場合がある。)、
2)熱溶融重合法で得られたポリアミドを融点以下の温度で固体状態を維持したまま重合度を上昇させる方法(以下、「熱溶融重合・固相重合法」と略称する場合がある。)、
3)ジアミン・ジカルボン酸塩又はその混合物の、水溶液又は水の懸濁液を加熱し、析出したプレポリマーをさらにニーダー等の押出機で再び溶融して重合度を上昇させる方法(以下、「プレポリマー・押出重合法」と略称する場合がある。)、
4)ジアミン・ジカルボン酸塩又はその混合物の、水溶液又は水の懸濁液を加熱、析出したプレポリマーをさらにポリアミドの融点以下の温度で固体状態を維持したまま重合度を上昇させる方法(以下、「プレポリマー・固相重合法」と略称する場合がある。)、
5)ジアミン・ジカルボン酸塩又はその混合物を固体状態を維持したまま重合させる方法(以下、「固相重合法」と略称する場合がある)、
6)ジカルボン酸と等価なジカルボン酸ハライド成分とジアミン成分を用いたて重合させる方法「溶液法」。
本実施の形態における(A)ポリアミドの分子量としては、25℃の相対粘度ηrを指標にできる。
本実施の形態における(A)ポリアミドの分子量は、靭性及び剛性等の機械物性並びに成形性等の観点で、JIS−K6810に従って測定した98%硫酸中濃度1%、25℃の相対粘度ηrにおいて、好ましくは1.5〜7.0であり、より好ましくは1.7〜6.0であり、さらに好ましくは1.9〜5.5である。
25℃の相対粘度の測定は、下記実施例に記載するように、JIS−K6810に準じて行うことができる。
本実施の形態における(A)ポリアミドの融点は、以下に詳述するTm2として、耐熱性の観点から、270〜350℃であることが好ましい。融点Tm2は、好ましくは270℃以上であり、より好ましくは275℃以上であり、さらに好ましくは280℃以上である。また、融点Tm2は、好ましくは350℃以下であり、より好ましくは340℃以下であり、さらに好ましくは335℃以下であり、よりさらに好ましくは330℃以下である。
(A)ポリアミドの融点Tm2を270℃以上とすることにより、耐熱性に優れるポリアミドとすることができる。また、(A)ポリアミドの融点Tm2を350℃以下とすることにより、押出、成形等の溶融加工でのポリアミドの熱分解等を抑制することができる。
本実施の形態における(A)ポリアミドの融解熱量ΔHは、耐熱性の観点から、好ましくは10J/g以上であり、より好ましくは14J/g以上であり、さらに好ましくは18J/g以上であり、よりさらに好ましくは20J/g以上である。
本実施の形態における(A)ポリアミドの融点(以下に詳述するTm1又はTm2)及び融解熱量ΔHの測定は、下記実施例に記載するように、JIS−K7121に準じて行うことができる。
融点及び融解熱量の測定装置としては、例えば、PERKIN−ELMER社製Diamond−DSC等が挙げられる。
本実施の形態における(A)ポリアミドのガラス転移温度Tgは、90〜170℃であることが好ましい。ガラス転移温度は、好ましくは90℃以上であり、より好ましくは100℃以上であり、さらに好ましくは110℃以上である。また、ガラス転移温度は、好ましくは170℃以下であり、より好ましくは165℃以下であり、さらに好ましくは160℃以下である。
(A)ポリアミドのガラス転移温度を90℃以上とすることにより、耐熱性や耐薬品性に優れるポリアミドとすることができる。また、(A)ポリアミドのガラス転移温度を170℃以下とすることにより、外観のよい成形品を得ることができる。
ガラス転移温度の測定は、下記実施例に記載するように、JIS−K7121に準じて行うことができる。
ガラス転移温度の測定装置としては、例えば、PERKIN−ELMER社製Diamond−DSC等が挙げられる。
本実施の形態においては、可視光領域での反射率を高めるために、(B)白色顔料をさらに含有していてもよい。
[(B)白色顔料]
(B)白色顔料としては、公知のものを使用することができ、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、鉛白、硫酸亜鉛、硫酸バリウム、酸化アルミニウム等が挙げられる。中でも、酸化チタンが好ましい。これらの白色顔料は、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
酸化チタンとしては、例えば、酸化チタン(TiO)、三酸化二チタン(Ti)、及び二酸化チタン(TiO)等が挙げられる。中でも、二酸化チタンが好ましい。
これら酸化チタンの結晶構造に特に制限はないが、耐光性の観点から好ましくはルチル型である。
酸化チタンの数平均粒子径は、靭性、押出加工性の観点から、好ましくは0.1〜0.8μmであり、より好ましくは0.15〜0.4μmであり、さらに好ましくは0.15〜0.3μmである。
これら酸化チタンの数平均粒子径は、電子顕微鏡写真法により測定することができる。例えば、ポリアミド樹脂組成物を電気炉に入れて、含まれる有機物を焼却処理し、残渣分から、例えば100本以上の酸化チタンを任意に選択し、電子顕微鏡で観察して、これらの粒子径を測定することにより数平均粒子径を測定して求めることが可能である。
酸化チタンは、例えば、硫酸チタン溶液を加水分解するいわゆる硫酸法によって得ても、あるいはハロゲン化チタンを気相酸化するいわゆる塩素法によって得てもよく、特に制限は無い。
酸化チタン粒子の表面は、コーティングされることが好ましい。最初に無機コーティング、次いで無機コーティング上に適用される有機コーティングでコーティングされることがより好ましい。酸化チタン粒子は当該分野で公知のいかなる方法を使用してコーティングされてもよい。
無機コーティングとしては金属酸化物を含むことが好ましい。無機コーティングの例としては、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、リン、亜鉛、希土類元素等の酸化物及び水和酸化物を含む金属酸化物及び水和酸化物が挙げられる。中でも好ましい金属酸化物は耐光性の観点からシリカ、アルミナ、ジルコニアであり、より好ましくはシリカ、アルミナである。これら無機コーティングは1種類の金属酸化物であってもよいし、2種類以上の組み合わせであってもよい。
有機コーティングとしては、カルボン酸類、ポリオール類、アルカノールアミン類及び/又はケイ素化合物の1つ又は複数を含んでいることが好ましい。中でも耐光性、フィルム加工性の観点から、ポリオール類、ケイ素化合物がより好ましく、加工時の発生ガスの低減の観点から、ケイ素化合物がさらに好ましい。有機コーティングとしての使用のために本発明で用いることができるケイ素化合物として、例えば、オルガノシラン類、オルガノポリシロキサン類、オルガノシラザン類が挙げられ、中でもオルガノポリシロキサン類が好ましい。
酸化チタンは強熱減量に特に制限はないが、酸化チタン全量100質量%に対し、0.7〜2.5質量%の範囲であることが、押出加工性の観点から好ましい。より好ましくは0.7〜2.0質量%であり、さらに好ましくは0.8〜1.5質量%である。ここで、強熱減量とは、酸化チタンを120℃で4時間乾燥させて、表面の付着水分を除去した後、650℃にて2時間加熱処理した際の重量減少率により算出することができる。
なお、これら酸化チタンとしては、1種類を用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(A)ポリアミドと(B)酸化チタンの配合量としては、ポリアミド組成物100質量%に対し、(A)ポリアミドを55〜95質量%、(B)酸化チタンを5〜45質量%であることが白色度の観点から好ましく、より好ましくは、(A)ポリアミドを65〜85質量%、(B)酸化チタンを15〜35質量%である。
本実施の形態においては、光安定性の観点から、(C)アミン系光安定剤をさらに含有していてもよい。
[(C)アミン系光安定剤]
アミン系光安定剤としては、特に制限されず、公知のものを使用することができる。中でも、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)オキサレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)マロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アジペート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)テレフタレート、N,N’−ビス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル−1,3−ベンゼンジカルボキシアミド、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシラートが好ましく、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、N,N’−ビス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル−1,3−ベンゼンジカルボキシアミド、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシラートがより好ましく、N,N’−ビス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル−1,3−ベンゼンジカルボキシアミドがさらに好ましい。
これらアミン系光安定剤は、分子量が1,000未満の低分子型であることが、光安定性のより一層の向上の観点から好ましい。分子量が1,000以上の高分子型になることで同等の光安定性を達成するにあたり添加量を増やすことが必要になり、発生ガス量が増える可能性がある。
ポリアミド組成物中のアミン系光安定剤の配合量は、ポリアミド組成物100質量%に対して、好ましくは0〜1質量%であり、より好ましくは0.01〜1質量%であり、さらに好ましくは0.1〜1質量%である。上記の範囲内の場合、光安定性を一層向上させることができる。
本実施の形態においては、熱安定性の観点から、(D)フェノール系熱安定剤をさらに含有していてもよい。
[(D)フェノール系熱安定剤]
フェノール系熱安定剤としては、特に制限されず、公知のものを使用することができる。例えば、N,N’−へキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオンアミド)、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス{2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピニロキシ]−1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサピロ[5,5]ウンデカン、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネート−ジエチルエステル、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、及び1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌル酸が挙げられ、中でも、より一層の熱安定性向上の観点から、好ましくはN,N’−へキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオンアミド)]である。
ポリアミド組成物中のフェノール系熱安定剤の配合量は、ポリアミド組成物100質量%に対して、好ましくは0〜1質量%であり、より好ましくは0.01〜1質量%であり、さらに好ましくは0.1〜1質量%である。上記の範囲内の場合、耐熱安定性を一層向上させることができる。
本実施の形態においては、強度剛性等の機械物性の観点から、(E)無機充填材をさらに含有していてもよい。
[(E)無機充填材]
(E)無機充填材としては、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス繊維やチタン酸カリウム繊維、タルク、ウォラストナイト、カオリン、マイカ、炭酸カルシウム、及びクレー等が挙げられる。
ガラス繊維の中でも、優れた機械的強度特性を付与できるという観点から、数平均繊維径が3〜30μmであり、且つ樹脂組成物において、重量平均繊維長が100〜750μmであり、重量平均繊維長と数平均繊維径とのアスペクト比(L/D)が10〜100であるものが、さらに好ましく用いられる。
ここで、本明細書における数平均繊維径及び重量平均繊維長は、例えば、樹脂組成物を電気炉に入れて、含まれる有機物を焼却処理し、残渣分から、例えば100本以上のガラス繊維を任意に選択し、SEMで観察して、これらのガラス繊維の繊維径を測定することにより数平均繊維径を測定するとともに、倍率1000倍でのSEM写真を用いて繊維長を計測することにより重量平均繊維長を求める方法がある。
また、無機充填材を、シランカップリング剤等により表面処理してもよい。前記シランカップリング剤としては、特に制限されないが、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランやN−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノシラン類;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランやγ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のメルカプトシラン類;エポキシシラン類;ビニルシラン類が挙げられる。中でも、上記の列挙成分から選択される1種以上であることが好ましく、アミノシラン類がより好ましい。
ポリアミド組成物中の無機充填材の配合量は、ポリアミド組成物100質量%に対して、好ましくは0〜25質量%であり、より好ましくは1〜25質量%であり、さらに好ましくは2〜20質量%である。上記の範囲内の場合、組成物としての強度、剛性と靭性をバランス良く保つことができ、発光装置用リフレクタの製造工程における不良を低減できる。
[ポリアミド組成物に含まれうる他の成分]
上記した成分の他に、本実施の形態の効果を損なわない範囲で、必要に応じてさらに他の成分を添加してもよい。
以下に制限されないが、例えば、顔料及び染料等の着色剤(着色マスターバッチ含む)、離型剤、難燃剤、フィブリル化剤、潤滑剤、蛍光増白剤、可塑化剤、銅化合物、ハロゲン化アルカリ金属化合物、酸化防止剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、流動性改良剤、充填剤、補強剤、展着剤、核剤、ゴム、強化剤並びに他のポリマー等を混合してもよい。ここで、上記した他の成分はそれぞれ性質が大きく異なるため、各成分についての、本実施の形態の効果をほとんど損なわない好適な含有率は様々である。そして、当業者であれば、上記した他の成分ごとの好適な含有率は容易に設定可能である。
本実施の形態におけるポリアミド組成物の製造方法としては、前記(A)ポリアミドと他の成分とを混合する方法であれば、特に限定されるものではない。
ポリアミドと他の成分の混合方法として、例えば、ポリアミドと他の成分とをタンブラー、ヘンシェルミキサー等を用いて混合し溶融混練機に供給し混練する方法や、単軸又は2軸押出機で溶融状態にしたポリアミドに、サイドフィダーから他の成分を配合する方法等が挙げられる。
溶融混練温度は、樹脂温度にして250〜375℃程度であることが好ましく、溶融混練時間は、0.25〜5分程度であることが好ましい。
溶融混練を行う装置としては、特に限定されるものではなく、公知の装置、例えば、単軸又は2軸押出機、バンバリーミキサー、及びミキシングロール等の溶融混練機を用いることができる。
上述したポリアミド組成物からなる本発明の発光装置用リフレクタは反射率が高く、そのリフレクタを用いた発光装置は寿命特性が良好である。本発明の発光装置用リフレクタは、LEDの他にLD等の光半導体をはじめ、フォトダイオード、CCD、CMOS等の半導体パッケージに広く使用することができる。
上述したポリアミド組成物をリフレクタとして使用することができるLEDは、特に構造や発光波長を限定されるものではない。以下に図面を用いて実施の形態に係る光半導体装置について説明する。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係等は説明を明確にするために誇張しているところがある。
図1は、実施形態に係る発光装置の模式断面図であり、図2は、同発光装置の平面図である。
図1及び2に示す発光装置100は、表面実装型発光装置であり、光半導体素子4と、光半導体素子4を載置するパッケージ1(発光装置用リフレクタ)と、光半導体素子4を被覆する封止部材8とを有している。パッケージ1は、光半導体素子4を載置するための基台と、光半導体素子4と電気的に接続される第1のリード電極2及び第2のリード電極3と、を一体成形して成るものである。パッケージ1は底面と側面とを持つ凹部を有しており、この凹部の開口部は底面よりも広口になっており、側面には傾斜が設けられている。このパッケージ1の凹部側面がリフレクタとして機能する。
なお、光半導体素子4はダイボンド部材5により基台に固定され、ワイヤ6を介して第1のリード電極2及び第2のリード電極3に電気的に接合されている。また、パッケージ1底面に、第1のアウターリード部2bと第2のアウターリード部3bとが露出している。
パッケージ1は、上述したポリアミド組成物を用いて形成されているため、反射率の向上効果が認められ、従来のリフレクタに比較して長寿命である。
ダイボンド部材5には、金属の共晶や樹脂が用いられる。また、図示を省略するが、他のリード電極にツェナーダイオード等の保護素子を載置してもよい。封止部材8にはシリコーン樹脂を用い、パッケージの凹部内に注入する。この封止部材8は光半導体素子4からの光を吸収し波長変換する蛍光物質や、その蛍光物質の波長変換効率を向上させるために光拡散物質を含有していてもよい。
パッケージ1は、一対のリード電極と一体成形されているが、他の形態としては、パッケージを成型した後、メッキ等により回路配線を設けるものもある。パッケージ1の形状は、平板状のものや、図1に示すようなカップ形状のもの等、種々の形態を採ることができる。パッケージ1は、外部からの電流を光半導体素子4に供給するリード電極が設けられるため、耐光性、耐熱性に優れた絶縁性のものが好適に用いられる。
光半導体素子4からの光を効率よく反射させるためにパッケージ1を構成するポリアミド組成物には酸化チタン等の白色顔料等を混合させることが好ましい。この白色顔料の数平均粒子径(電子顕微鏡写真法による)は0.1〜0.8μmであることが好ましい。また、パッケージ1の成形方法としては、樹脂によりパッケージ1をモールド成形させる場合は、カップ形状の凹部内側の底面に配置される光半導体素子4に電力を供給するリード電極をインサート成形する方法があり、その他にも、射出成形、押出成形、トランスファ・モールド等で比較的簡単に形成することができる。
光半導体素子4としては、窒化物半導体からなる青色発光のLEDチップや、紫外発光のLEDチップ等が用いられる。窒化物半導体とは一般式がAlxGayInzN、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、X+Y+Z=1)で示されるものであり、例えば、MOCVD法等の気相成長法によって基板上にInN、AlN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体をエピタキシャル成長させたものである。この窒化物半導体にn型半導体層、発光層、p型半導体層の順に形成させたものを用いる。窒化物半導体が積層される基板にはサファイア、SiC、Si、ZnO、GaN等を用いる。また、発光層には単一量子井戸構造や多重量子井戸構造を用いることが好ましい。光半導体素子4の発光波長は、360nm〜550nmであることが好ましい。
また、光半導体素子4の実装形態は、フェイスアップ実装されるもの、フリップチップ実装されるもののいずれも使用することができる。また同一平面上にn側電極とp側電極が形成された光半導体素子4を図示しているが、基板に導電性基板を用いることにより、基板の一方の面にn側電極が形成されており、基板の反対の面に窒化物半導体層を成長させ、その上にp側電極が形成された光半導体素子4を使用してもよい。
第1のリード電極2及び第2のリード電極3は、パッケージ1のカップ形状の内側の底面において露出され、光半導体素子4と電気的に接続されるものであり、例えば、パッケージ1にインサートされた板状のリードやパッケージ1の表面に形成された導電パターンである。従って、光半導体素子4と電気的に接続されて導電するという機能を果たすことができるものであれば、その材料は特に限定されないが、熱伝導率の比較的大きな材料で形成することが好ましい。例えば、銅、アルミニウム、金、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等の表面に銀若しくは銀を含有する合金が表面に施こされたものが挙げられる。また、銀単体、銀が含有された合金を用いてもよい。
封止部材8は、光半導体素子4からの光を効率よく外部に透過させると共に、外力、埃等から光半導体素子4やワイヤ6等を保護するものである。封止部材8は、特に限定されるものではないが、例えば、前述したシリコーン樹脂や、エポキシ樹脂を用いる。また、封止部材8には、蛍光物質や光拡散部材等を含有してもよい。
蛍光物質は、例えば封止部材8に含有されており、光半導体素子4からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであれば、特に限定されない。この蛍光物質を封止部材8に含有することで光半導体素子4から放出される波長の光に限らず、白色光等の所望の光を発光する光半導体装置を提供することができる。蛍光物質としては、例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、Ce等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体、又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。具体的には、(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ceや(Ca,Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr)Si:Eu、CaAlSiN:Eu等である。
以下、本実施の形態を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例に用いた原材料及び測定方法を以下に示す。なお、本実施例において、1Kg/cmは、0.098MPaを意味する。
[原材料]
本実施例において下記化合物を用いた。
(A)ポリアミドとして
(a)ジカルボン酸
(1)1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(CHDA)(商品名:1,4−CHDA HPグレード(トランス体/シス体=25/75)(イーストマンケミカル社製))
(2)ドデカン二酸(C12DA)(和光純薬工業社製)
(b)ジアミン
(3)2−メチルペンタメチレンジアミン(2MPD)(東京化成工業社製)
(B)酸化チタン
(4)TiO
平均粒子径:0.21μm
コーティング:アルミナ、シリカ、シロキサン化合物
強熱減量:1.21質量%
(C)アミン系光安定剤(HALS)
商品名:Nylostab(登録商標)S−EED(クラリアント社製)
(D)フェノール系熱安定剤
商品名:IRGANOX(登録商標)1098(チバ社製)
(E)ガラス繊維
商品名:ECS 03T−275H(日本電気硝子社製)
平均繊維径10μmφ、カット長3mm
[測定方法]
(1)融点Tm1、Tm2(℃)
JIS−K7121に準じて、PERKIN−ELMER社製Diamond−DSCを用いて測定した。測定条件は、窒素雰囲気下、試料約10mgを昇温速度20℃/minでサンプルの融点に応じて300〜350℃まで昇温したときに現れる吸熱ピーク(融解ピーク)の温度をTm1(℃)とし、昇温の最高温度の溶融状態で温度を2分間保った後、降温速度20℃/minで30℃まで降温し、30℃で2分間保持した後、昇温速度20℃/minで同様に昇温したときに現れる吸熱ピーク(融解ピーク)の最高ピーク温度を融点Tm2(℃)とし、その全ピーク面積を融解熱量ΔH(J/g)とした。なお、ピークが複数ある場合には、ΔHが1J/g以上のものをピークとみなした。例えば、融点295℃、ΔH=20J/gと融点325℃、ΔH=5J/gの二つのピークが存在する場合、融点Tm2は325℃とし、ΔH=25J/gとした。
(2)ガラス転移温度Tg(℃)
JIS−K7121に準じて、PERKIN−ELMER社製Diamond−DSCを用いて測定した。測定条件は、試料をホットステージ(Mettler社製EP80)で溶融させて得られた溶融状態のサンプルを、液体窒素を用いて急冷し、固化させ、測定サンプルとした。そのサンプル10mgを用いて、昇温スピード20℃/minの条件下、30〜350℃の範囲で昇温して、ガラス転移温度を測定した。
(3)25℃の相対粘度ηr
JIS−K6810に準じて実施した。具体的には、98%硫酸を用いて、1%の濃度の溶解液((ポリアミド1g)/(98%硫酸100mL)の割合)を作成し、25℃の温度条件下で測定した。
(4)トランス異性体比率
ポリアミド30〜40mgをヘキサフルオロイソプロパノール重水素化物1.2gに溶解し、1H−NMRで測定した。1,4−シクロヘキサンジカルボン酸の場合、トランス異性体に由来する1.98ppmのピーク面積とシス異性体に由来する1.77ppmと1.86ppmのピーク面積の比率からトランス異性体比率を求めた。
ポリアミド
[製造例1]
以下に述べる「熱溶融重合法」によりポリアミドの重合反応を実施した。
CHDA896g(5.20モル)、及び2MPD604g(5.20モル)を蒸留水1500gに溶解させ、原料モノマーの等モル50質量%の水混合液を作成した。
得られた水混合液と、溶融重合時の添加物である、2MPD21g(0.18モル)を内容積5.4Lのオートクレーブ(日東高圧製)に仕込み、液温(内温)が50℃になるまで保温して、オートクレーブ内を窒素置換した。オートクレーブの槽内の圧力が、ゲージ圧として(以下、槽内の圧力は全てゲージ圧として表記する。)、約2.5kg/cmになるまで加熱を続けた(このとき液温は約145℃であった)。槽内の圧力を約2.5kg/cmに保つため水を系外に除去しながら、加熱を続けて、水溶液の濃度が約85%になるまで濃縮した。水の除去を止め、槽内の圧力が約30kg/cmになるまで加熱を続けた。槽内の圧力を約30kg/cmに保つため水を系外に除去しながら、300℃になるまで加熱を続けた。さらに加熱は続けながら、槽内の圧力を60分間かけて30kg/cmから大気圧(ゲージ圧は0kg/cm)になるまで降圧した。樹脂温度(液温)の最終温度が約345℃になるようにヒーター温度を調整した。樹脂温度はその状態のまま、槽内を真空装置で100torrの減圧下に10分維持した。その後、窒素で加圧し下部紡口(ノズル)からストランド状にし、水冷、カッティングを行いペレット状で排出した。
さらに以下に述べる「固相重合」を実施した。
溶融重合で得られたポリアミドペレットを円錐型リボン真空乾燥機(株式会社大川原製作所製、商品名リボコーンRM−10V)に入れ、十分に窒素置換を行った。1L/分で窒素を流したまま、攪拌を行いながら260℃で6時間の加熱を行った。その後、窒素を流通したまま温度を下げていき約50℃になったところでペレットのまま装置から取り出し、ポリアミドを得た。得られたポリアミドを窒素気流中で乾燥し水分率を約0.2質量%未満に調整してから、上記測定方法に基づいて行った測定結果、融点Tm2は327℃、ガラス転移温度Tgは150℃、トランス異性体比率は71%、25℃の相対粘度は3.1であった。
[製造例2]
以下に述べる「熱溶融重合法」によりポリアミドの重合反応を実施した。
CHDA689g(4.00モル)、C12DA230g(1.00モル)、及び2MPD581g(5.00モル)を蒸留水1500gに溶解させ、原料モノマーの等モル50質量%の水混合液を作成した。
得られた水混合液と、溶融重合時の添加物である、2MPD14g(0.12モル)を内容積5.4Lのオートクレーブ(日東高圧製)に仕込み、液温(内温)が50℃になるまで保温して、オートクレーブ内を窒素置換した。オートクレーブの槽内の圧力が、ゲージ圧として(以下、槽内の圧力は全てゲージ圧として表記する。)、約2.5kg/cmになるまで加熱を続けた(このとき液温は約145℃であった)。槽内の圧力を約2.5kg/cmに保つため水を系外に除去しながら、加熱を続けて、水溶液の濃度が約85%になるまで濃縮した。水の除去を止め、槽内の圧力が約30kg/cmになるまで加熱を続けた。槽内の圧力を約30kg/cmに保つため水を系外に除去しながら、255℃になるまで加熱を続けた。さらに加熱は続けながら、槽内の圧力を60分間かけて30kg/cmから大気圧(ゲージ圧は0kg/cm)になるまで降圧した。樹脂温度(液温)の最終温度が約305℃になるようにヒーター温度を調整した。樹脂温度はその状態のまま、槽内を真空装置で100torrの減圧下に10分維持した。その後、窒素で加圧し下部紡口(ノズル)からストランド状にし、水冷、カッティングを行いペレット状で排出した。
さらに以下に述べる「固相重合」を実施した。
溶融重合で得られたポリアミドペレットを円錐型リボン真空乾燥機(株式会社大川原製作所製、商品名リボコーンRM−10V)に入れ、十分に窒素置換を行った。1L/分で窒素を流したまま、攪拌を行いながら240℃で12時間の加熱を行った。その後、窒素を流通したまま温度を下げていき約50℃になったところでペレットのまま装置から取り出し、ポリアミドを得た。得られたポリアミドを窒素気流中で乾燥し水分率を約0.2質量%未満に調整してから、上記測定方法に基づいて行った測定結果、融点Tm2は285℃、ガラス転移温度Tgは125℃、トランス異性体比率は72%、25℃の相対粘度は3.0であった。
ポリアミド組成物
[実施例1]
押出機上流側から1番目のバレルに上流側供給口を有し、9番目のバレルに下流側供給口を有した、L/D(押出機のシリンダーの長さ/押出機のシリンダー径)=48(バレル数:12)の二軸押出機[ZSK−26MC:コペリオン社製(ドイツ)]を用いて、上流側供給口からダイまでを340℃に設定し、スクリュー回転数250rpm、吐出量25kg/hで、上流側供給口より製造例1にて製造したポリアミド(70質量部)、酸化チタン(20質量部)、アミン系光安定剤(0.3質量部)、フェノール系熱安定剤(0.3質量部)をドライブレンドした後に供給し、下流側供給口よりガラス繊維(10質量部)を供給して溶融混練しポリアミド組成物ペレットを作製した。得られたポリアミド組成物を窒素気流中で乾燥し、水分を500ppm以下にした後、成形し、各種評価を実施した。
[実施例2]
押出機上流側から1番目のバレルに上流側供給口を有し、9番目のバレルに下流側供給口を有した、L/D(押出機のシリンダーの長さ/押出機のシリンダー径)=48(バレル数:12)の二軸押出機[ZSK−26MC:コペリオン社製(ドイツ)]を用いて、上流側供給口からダイまでを320℃に設定し、スクリュー回転数250rpm、吐出量25kg/hで、上流側供給口より製造例2にて製造したポリアミド(70質量部)、酸化チタン(20質量部)、アミン系光安定剤(0.3質量部)、フェノール系熱安定剤(0.3質量部)をドライブレンドした後に供給し、下流側供給口よりガラス繊維(10質量部)を供給して溶融混練しポリアミド組成物ペレットを作製した。得られたポリアミド組成物を窒素気流中で乾燥し、水分を500ppm以下にした後、成形し、各種評価を実施した。
[比較例1]
AMODEL(登録商標)A−4422 LS WH118(ソルベイアドバンストポリマーズ社製)を成形し、各種評価を実施した。AMODELはポリフタルアミド(芳香族ポリアミド)である。
[反射率の測定]
次に、パッケージの部材に用いるポリアミド組成物の反射率を測定した。まず、2cm角の板状のポリアミド組成物の成形品を準備した。ここで反射率を測定したポリアミド組成物は実施例1に記載のものを用いた。反射率測定装置には高速分光光度計:CMS−35SPを用い、D65光源で測定した。その結果、実施例1のポリアミド組成物の初期反射率は450nmの光に対して91.3%であった。また、実施例2のポリアミド組成物についても同様の成形品を準備し、同様の測定条件及び測定装置を用いて反射率を測定した。実施例2のポリアミド組成物の初期反射率は450nmの光に対して92.9%であった。また比較例1に記載の組成物の成形品を準備し、同様の測定条件及び測定装置を用いて、その反射率を測定した結果、初期反射率は87.7%であった。
この初期反射率の差から比較例1に記載の組成物を使用したパッケージの輝度を1.00(100%)とした場合に、実施例1に記載のポリアミド組成物を使用したパッケージの輝度は1.10(110%)となり、輝度は10%向上する。また、実施例2に記載のポリアミド組成物を使用したパッケージの輝度は比較例1に記載の組成物を使用したパッケージの輝度と比較して13%向上する。
Figure 0005313356
[耐光性試験]
初期反射率を測定後、2cm角の板状のポリアミド組成物の成形品をダイプラウィンテック製の耐光性試験機に投入した。耐光性試験条件は、照射条件を16mW/cmとして、環境温度を120℃で試験を行なった。耐光性試験機に300時間投入した後の実施例1のポリアミド組成物の反射率は85.6%であった。この反射率の結果から300時間後の450nmの光に対する反射率維持率を算出した結果、実施例1のポリアミド組成物を用いた場合は93.7%であった。
また、実施例2のポリアミド組成物についても初期反射率を測定後、2cm角の板状の成形品を準備し、同様の耐光性試験条件を行い、300時間経過後の反射率を測定した。その結果、300時間後の反射率は79.3%であった。この反射率の値から反射率維持率は85.3%であった。
一方、比較例1の組成物の成形品を耐光性試験機に投入し、同様の測定条件で反射率を測定した結果、300時間後の反射率は71.2%であった。この反射率の値から反射率維持率を算出した結果、81.2%であった。ここで反射率維持率とは試験前の初期反射率を100%とした場合の耐光性試験を300時間行なった後の反射率の維持度合いを算出したものである。
Figure 0005313356
[実施例3]
実施例3において、図1及び図2に示す発光装置を製造した。図1及び図2の構成については上述の通りである。
光半導体素子4としては青色に発光するGaN系半導体を使用した。光半導体素子4は同一面側に第1の電極と第2の電極とを有しており、光半導体素子4はダイボンド部材5(ダイボンド樹脂)を用いてフェイスアップで基台に接着した。光半導体素子4の第1の電極は金ワイヤ6を用いて第1のリード電極2と電気的に接続し、第2の電極も金ワイヤを用いて第2のリード電極3と電気的に接続した。基台、第1のリード電極2及び第2のリード電極3は母材に銅を用い、銀メッキを施した。基台、第1のリード電極2及び第2のリード電極3は約0.15mmのものを用いた。パッケージ1は上述した実施例1のポリアミド組成物を用い、封止部材8にはシリコーン樹脂を用いた。この封止部材8には(Y0.8Gd0.2Al12:Ceの組成を有するYAG系蛍光体が均一に混合されている。パッケージ1の凹部の底面及び側面には封止部材8を配置し、封止部材8の表面はパッケージ1の凹部の上面と略一致させた。
実施例3に係る発光装置は以下の工程により製造された。
図3(a)〜(d)は、本実施例におけるパッケージ1の成型工程を示す模式断面図である。以下、本発明にかかるパッケージの成型方法を(a)〜(d)として順に説明する。
まず、(a)金属平板に打ち抜き加工を施して形成されたリードフレーム24を、一対の成型用型である凸型27と凹型28とにて挟持し、凸型27と凹型28の内壁面によって形成される空洞内にリードフレーム24を配置する。このとき、後工程で正負一対のリード電極2,3として形成されるリードフレーム24の先端部が所定の間隔をおいて互いに対向するように配置する。なお、凸型27は、貫通孔に嵌め込まれた棒状の突き出し部材25(例えば、ピン等)を少なくとも一つ以上有し、上記空洞及び凹型28方向に可動である。次に、(b)凹型28に対し上記空洞方向に設けられたゲートへパッケージ成型材料26を注入し、上記空洞内をパッケージ成型材料26(ポリアミド組成物)で満たす。
なお、パッケージ成型材料の注入方向は、図3(b)にパッケージ成型材料注入方向29の矢印として示される。また、パッケージ成型材料26の注入時、図3(b)に示されるように、突き出し部材25の下面が凸型27の内壁面とほぼ同一平面となるように配置してもよいが、突き出し部材25の下面が凹型28方向にある程度突出するように配置してもよい。(c)上記空洞内へ充填された成型材料を加熱及び冷却することにより硬化させる。(d)最初に凹型28を取り外し、パッケージの上面に突き出し部材25の下面を圧し当て、突き出し部材25を凹型28の方向に移動させることにより、パッケージ1を凸型27内から取り外す。なお、突き出し部材25の移動方向は、図3(d)に突き出し方向30の矢印として示される。
以上説明したように、本実施の形態の発光装置で用いられるパッケージ1の如く、成形型を用いた射出成形にて形成させるパッケージ1は、成形型内にて形成された後、型内部に備えられたピン等の突き出し部材25にて押し出されて型から取り外される。
本実施例のパッケージ1は、光半導体素子4を収納することが可能な凹部を有している。凹部を形成する内壁面の形状は、開口側へ内径が徐々に大きくなるようなテーパー形状となっており、このテーパー形状の領域が発光装置用リフレクタとなる。これにより、光半導体素子4の端面から発光される光を効率よく発光観測面方向へ取り出すことができる。また、光の反射を高めるため、凹部の内壁面に銀等の金属メッキを施す等、光反射機能を有するようにしてもよい。
本実施例の発光装置は、以上のように構成されたパッケージ1の凹部内に、光半導体素子4が載置され、凹部内の光半導体素子4を被覆するようにシリコーン樹脂が充填され、封止部材8が形成される。
次に、凹部の底面に光半導体素子4をダイボンドする。光半導体素子4の第1の電極と第1のリード電極2のインナーリード部とをワイヤを用いて電気的に接続する。また、光半導体素子4の第2の電極と第2のリード電極3のインナーリード部とをワイヤを用いて電気的に接続する。
次に蛍光物質としてYAG系蛍光体を均一に混合した、封止部材8に相当するシリコーン樹脂をパッケージ1の凹部の上面まで滴下する。シリコーン樹脂の粘度等により、YAG系蛍光体が沈降する。YAG系蛍光体が沈降することにより光半導体素子4の周辺にYAG系蛍光体を配置することができ、所定の色調を有する発光装置を提供することができる。シリコーン樹脂を滴下後、硬化して、封止部材8を形成する。
最後に所定の位置でリードフレームを切り出して、第1のアウターリード部2bと第2のアウターリード部3bとを形成する。これにより実施例1に係る発光装置を製造することができる。
[寿命試験]
実施例3に示す発光装置である市販のサイドビュー型発光装置(日亜化学工業株式会社製NSSW108(製品型番))を用いて寿命試験を行なった。この発光装置は、長さ2.8mm×幅1.2mm×高さ0.8mmの形状を成している。
寿命試験1
寿命試験1では、雰囲気温度60℃、投入電流30mAの条件下において実施例3の発光装置と比較例1の組成物をパッケージに用いた発光装置(以下、比較例2)との出力(Po)維持率を測定した。3000時間経過後の出力維持率は実施例3では75%であったのに対して比較例2では60%まで大幅に低下している。
Figure 0005313356
寿命試験2
寿命試験2では、雰囲気温度85℃、湿度85%、投入電流10mAの条件下において実施例3の発光装置と比較例2の発光装置との出力(Po)維持率を測定する。3000時間経過後の出力維持率は実施例3では90%であったのに対して比較例2では80%に低下している。
Figure 0005313356
(a)脂環族ジカルボン酸を少なくとも50モル%含むジカルボン酸と(b)主鎖が分岐構造のジアミンを少なくとも50モル%含むジアミンとを重合させたポリアミドを含有するポリアミド組成物は、種々の光半導体素子、例えば、受光素子、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光センサー、レーザダイオード等のリフレクタとして有用である。また、このリフレクタは、液晶バックライト、パネルメータ、表示灯や、面発光スイッチ等に用いる発光装置に適用できる。
1…パッケージ、2…第1のリード電極、3…第2のリード電極、2b…第1のアウターリード部、3b…第2のアウターリード部、4…光半導体素子、5…ダイボンド部材、6…ワイヤ、8…封止部材、24…リードフレーム、25…突き出し部材、26…パッケージ成型材料、27…凸型、28…凹型、29…パッケージ成型材料注入方向、30…突き出し方向、100…発光装置。

Claims (14)

  1. (A)(a)脂環族ジカルボン酸を少なくとも50モル%含むジカルボン酸と(b)主鎖が分岐構造のジアミンを少なくとも50モル%含むジアミンとを重合させたポリアミドを含有するポリアミド組成物からなる発光装置用リフレクタ。
  2. 前記主鎖が分岐構造のジアミンが、2−メチルペンタメチレンジアミンである、請求項1に記載の発光装置用リフレクタ。
  3. 前記脂環族ジカルボン酸が、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸である、請求項1又は2に記載の発光装置用リフレクタ。
  4. 前記(A)ポリアミドの融点が270〜350℃である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置用リフレクタ。
  5. 前記(A)ポリアミドにおけるトランス異性体比率が50〜85%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発光装置用リフレクタ。
  6. 前記ポリアミド組成物が、(B)白色顔料を含有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光装置用リフレクタ。
  7. 前記(B)白色顔料が、数平均粒子径が0.1〜0.8μmである酸化チタンを含有する請求項6記載の発光装置用リフレクタ。
  8. 前記(B)酸化チタンが、無機コーティング及び/又は有機コーティングされている、請求項7記載の発光装置用リフレクタ。
  9. 前記(B)酸化チタンの強熱減量が0.7〜2.5質量%である、請求項7又は8に記載の発光装置用リフレクタ。
  10. 前記ポリアミド組成物が、(C)アミン系光安定剤を含有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の発光装置用リフレクタ。
  11. 前記ポリアミド組成物が、(D)フェノール系熱安定剤を含有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の発光装置用リフレクタ。
  12. 前記ポリアミド組成物が、(E)ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、タルク、ウォラストナイト、カオリン、マイカ、炭酸カルシウム及びクレーからなる群から選ばれる1種以上の無機充填材を含有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の発光装置用リフレクタ。
  13. 全質量基準で
    (A)(a)脂環族ジカルボン酸を少なくとも50モル%含むジカルボン酸と(b)主鎖が分岐構造のジアミンを少なくとも50モル%含むジアミンとを重合させたポリアミドを55〜95質量%、
    (B)酸化チタンを5〜45質量%、
    (C)アミン系光安定剤を0〜1質量%
    (D)フェノール系熱安定剤を0〜1質量%、
    (E)無機充填材を0〜25質量%、
    含有するポリアミド組成物からなる発光装置用リフレクタ。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の発光装置用リフレクタを備える発光装置。
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