JP6107174B2 - 樹脂組成物およびその硬化物 - Google Patents
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Description
シリコーン微粒子の酸価は、粒子表面に存在する酸性官能基に由来する。前記酸性官能基は、シリコーン微粒子合成時にできるシラノール基であることが好ましい。前記シラノール基であれば、重合反応条件を適宜操作することにより微粒子表面のシラノール基の量を容易に調節することができる。また、前記シラノール基は、該微粒子の表面を一部または全てを覆った状態で存在するため、該微粒子の表面は負に帯電しやすい。一方、蛍光体は構造にもよるがその表面は正に帯電しやすい性質をもつ。このため、シリコーン微粒子の表面に前記シラノール基が存在し負に帯電することで、蛍光体と静電的相互作用により強く会合し、良好な沈降抑制効果を得ることができる。
また、本発明に用いられるシリコーン微粒子の酸価は、微粒子表面に存在する酸性官能基の量に由来するため、微粒子表面にシリコーン樹脂および/またはシリコーンゴム層が配されていれば、微粒子コア部分の成分は特に限定されない。具体的には、平均粒子径が0.01μm〜100μmの微粒子(コア粒子)に、シリコーン樹脂および/またはシリコーンゴムが少なくとも一部を被覆してなるコアシェル構造のシリコーン微粒子を用いてもよい。前記コア粒子に用いられるものとしては、例えば、オルガノトリアルコキシシラン、オルガノジアルコキシシラン、オルガノトリアセトキシシラン、オルガノジアセトキシシラン、オルガノトリオキシムシラン、オルガノジオキシムシランなどのオルガノシランを加水分解し、次いで縮合させる方法により得られるシリコーン縮合粒子、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物粒子、SiCl4ガスを高温で反応させ酸化・加水分解させて得られるフュームドシリカなどを用いることができる。前記コア粒子には、機械的強度、屈折率、耐熱性、耐光性などの観点からシリコーン縮合粒子を用いることが好ましい。また、コアシェル構造微粒子のシェルは、コア粒子を完全に被覆することが好ましいが、微粒子の酸価が3.0mgKOH/g以上であれば蛍光体の沈降抑制効果は十分に得られるので、必ずしもコア粒子を完全に被覆していなくてもよい。前記シェルの平均厚さは1nm〜500nmであることが好ましい。前記シェルの平均厚さが500nm以下であれば、コア粒子の特性(屈折率、耐熱性、耐光性)とシェルの特性(蛍光体沈降抑制効果)を両立させることができる。シェルの平均厚さが1nm未満であれば、シェルの特性は軽微なものとなり蛍光体沈降抑制効果は不十分になる。前記シェルの平均厚さが500nmよりも大きくなると、コアシェル構造粒子の屈折率、耐熱性、耐光性はシェル構造に強く依存しコア粒子の特性を得られ難くなるため好ましくない。
本発明に用いられるシリコーン微粒子のシロキサン構造には、主鎖を構成するSi原子に有機置換基を含むことができる。具体的には、メチル基および/またはフェニル基が好ましい。これら置換基の含有量によりシリコーン微粒子の屈折率を調整することができる。LED発光装置の輝度を低下させないために封止樹脂であるシリコーン樹脂を通る光を散乱させずに使用したい場合には、シリコーン微粒子の屈折率d1と、当該シリコーン微粒子および蛍光体以外の成分による屈折率d2の屈折率差が小さい方が好ましい。シリコーン微粒子の屈折率d1と、シリコーン微粒子および蛍光体以外の成分による屈折率d2の屈折率の差は、0.10未満であることが好ましく、0.03以下であることがさらに好ましいこのような範囲に屈折率を制御することにより、シリコーン微粒子とシリコーン組成物の界面での反射・散乱が低減され、高い透明性、光透過率が得られ、LED発光装置の輝度を低下させることがない。
本発明において、シリコーン微粒子の平均粒子径は、メジアン径(D50)で表し、この平均粒子径は下限としては0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.5μm以上であることがさらに好ましい。また、上限としては2.0μm以下であることが好ましく、1.0μm以下であることがさらに好ましい。平均粒子径が前記範囲であることで、硬化物中の内部応力が緩和され、加熱による割れ(クラック)、歪み、パッケージからの剥離などが抑制される。また、本発明の樹脂組成物は、真球状の粒子を用いることが好ましい。
本発明の樹脂組成物に含まれるシリコーン微粒子の含有量は、透明樹脂100重量部に対して、下限としては1重量部以上であることが好ましく、2重量部以上であることがさらに好ましい。また、上限としては20重量部以下であることが好ましく、10重量部以下であることがさらに好ましい。シリコーン微粒子の含有量が上記範囲であることで、特に良好な蛍光体分散安定化効果が得られ、かつ輝度を高く保つことができる。
本発明の樹脂組成物は、透明樹脂を含む。本発明において透明とは、JIS−K7361−1(1997)に準拠して測定される固体における全光線透過率が50%以上であることをいう。無機系材料および/または有機系材料であることが好ましい。無機系材料としては、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマー、金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重縮合して得られる溶液などを挙げることができる。具体例として、−(TiO)n−、−(ZrO)n−、−(AlO)n−などのメタロキサン化合物などが挙げられる。有機系材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられる。具体的には、ポリメタクリル酸メチルなどのメタアクリル樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などを挙げることができる。
本発明の樹脂組成物には、蛍光体を含むことができる。前記蛍光体は、LEDチップから放出される光を吸収して波長を変換し、LEDチップの光と異なる波長の光を放出するものである。これにより、LEDチップから放出される光の一部と、蛍光体から放出される光の一部とが混合して、白色を含む多色系のLEDが得られる。具体的には、青色系LEDにLEDからの光によって黄色系の発光色を発光する蛍光体を光学的に組み合わせることによって、単一のLEDチップを用いて白色系を発光させることができる。
本発明の樹脂組成物には、ヒドロシリル化反応触媒を含むことができる。本発明の樹脂組成物に、付加硬化型シリコーン樹脂を用いた場合、該樹脂の熱硬化反応速度をヒドロシリル化反応触媒によって適宜制御することができる。具体的には、白金微粉末、白金黒、塩化白金酸、四塩化白金、アルコール変性塩化白金酸、白金のオレフィン錯体、白金のアルケニルシロキサン錯体、白金のカルボニル錯体等の白金系触媒、式:[Rh(O2CCH3)2]2、Rh(O2CCH3)3、Rh2(C8H15O2)4、Rh(C5H7O2)3、Rh(C5H7O2)(CO)2、Rh(CO)[Ph3P](C5H7O2)、RhY3[(R18)2S]3、(R19 3P)2Rh(CO)Y、(R19 3P)2Rh(CO)H、Rh2Y2Z4、Rh[O(CO)R18]3−n(OH)n、またはHmRhp(En)qClrで表されるロジウム系触媒(式中、Yは水素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子であり、Zはメチル基、エチル基等のアルキル基、CO、C8H14、または0.5C8H12であり、R18はアルキル基、シクロアルキル基、またはアリール基であり、R19はアルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、またはアリールオキシ基であり、Enはオレフィンであり、nは0または1であり、mは0または1であり、pは1または2であり、qは1〜4の整数であり、rは2、3、または4である。)、式:Ir(OOCCH3)3、Ir(C5H7O2)3、[Ir(D)(En)2]2、または[Ir(D)(Dien)]2で表されるイリジウム系触媒(式中、Dは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、またはアルコキシ基であり、Enはオレフィンであり、Dienはシクロオクタジエンである。)、ビス(イミノ)ピリジン鉄二窒素錯体等の鉄系触媒(非特許文献:サイエンス(Science)、2012年、第335巻、567−570頁)が例示される。中でも、反応性の高さから白金系触媒が好ましい。
例えば、常温での硬化を抑制してポットライフを長くするため、アセチレンアルコールなどのヒドロシリル化反応遅延剤を含むことができる。具体的には、アセチレンアルコール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、環状ビニルシロキサン誘導体、エチレンジアミン誘導体などを挙げることができる。そのなかで、ポットライフ延長性と加熱硬化性の観点から、アセチレンアルコール誘導体がより好ましく用いられる。前記アセチレンアルコール誘導体としては、1−エチニル−1−シクロヘキサノール、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、3−フェニル−1−ブチン−3−オールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明の樹脂組成物に含むことができるヒドロシリル化反応遅延剤の添加量は、樹脂組成物の重量に対して1〜50,000ppmであることが好ましく、10〜10,000ppmであることがより好ましい。1ppm未満であるとポットライフ延長性は軽微なものとなり、50,000ppmより多いと硬化物が着色してしまうため好ましくない。また、本発明の樹脂組成物に含むことができるヒドロシリル化反応遅延剤は、単一種で用いてもよいし、複数種の混合物でもよい。
本発明の樹脂組成物には、シリコーン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤を含むことができる。シリコーン系界面活性剤としては、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、アラルキル変性ポリアルキルシロキサンなどが挙げられる。具体的には、BYK−300、BYK−302、BYK−306、BYK−307、BYK−310、BYK−330、BYK−331、BYK−333、BYK−337、BYK−341、BYK−344、BYK−370、BYK375(以上 ビックケミー・ジャパン(株)製)、FZ−2110、FZ−2166、FZ−2154、FZ−2120、L−720、L−7002、SH8700、L−7001、FZ−2123、SH8400、FZ−77、FZ−2164、FZ−2203、FZ−2208(以上 東レ・ダウコーニング(株)製)、KF−353、KF−615A、KF−640、KF−642、KF−643、KF−6020、X−22−6191、KF−6011、KF−6015、X−22−2516、KF−410、X−22−821、KF−412、KF−413、KF−4701(以上 信越化学(株)製)が挙げられる。
本発明の樹脂組成物を製造する方法としては、酸価が3.0mgKOH/g以上であるシリコーン微粒子と透明樹脂を均一に混合攪拌することができればよく、例えば、ホモジナイザー、自公転型攪拌機、三本ローラー、ボールミル、遊星式ボールミル、ビーズミルなどを用いることができるが、この限りではない。前記シリコーン微粒子を混合分散後、もしくは混合分散の工程で、真空もしくは減圧条件化で脱泡処理することも好ましく行われる。次に、得られた樹脂組成物に、蛍光体およびヒドロシリル化反応触媒を添加し、前記方法などを用いて、混合分散を行うことが好ましい。本発明のシリコーン微粒子含有樹脂組成物の粘度は、構成成分の割合、溶剤の添加などによって適宜調整されるが、B型回転粘度計(DV−II+Pro、ブルックフィールド社製、チャンバー:SC4−6R、スピンドル:SC4−14K)を用いて測定し、25℃のときの粘度が100〜10,000,000mPa・S、特に300〜500,000mPa・Sであることが好ましい。上記範囲内であれば、LEDパッケージに対して良好な充填性を得ることができる。
本発明の蛍光体含有樹脂組成物の蛍光体の分散安定性については、蛍光体の沈降の様子を目視観察、上記蛍光体含有樹脂組成物の経時粘度変化、分析装置など用いて評価することができる。具体的には、上記蛍光体含有樹脂組成物を遠心分離器((株)久保田製作所製、テーブルトップ遠心機4000)にセットし所定の回転数と時間で強制加速試験を行い蛍光体の沈降具合を目視観察する方法、上記蛍光体含有樹脂組成物の粘度をB型回転粘度計(DV−II+Pro、ブルックフィールド社製、チャンバー:SC4−6R、スピンドル:SC4−14K)を用いて1時間ごとに6時間後まで測定しその粘度変化で評価する方法、分散安定性分析装置“LUMiSizer”(ドイツL.U.M社製)を用いて分離現象を光学的に直接測定する方法などが挙げられる。
前記方法により得られた蛍光体含有樹脂組成物は、LEDチップ上に射出成形、圧縮成型、注型成形、トランスファー成形、押出成形、ブロー成形、カレンダー成形、真空成形、発泡成形、コーティング、ディスペンス、印刷、転写した後、硬化させることにより、所望の形状の蛍光体分散体をLEDチップ上に設置することができる。加熱硬化させる場合の硬化条件は、通常、40〜250℃で1分〜5時間、好ましくは100℃〜200℃で5分〜2時間である。こうして、シリコーン樹脂組成物の硬化物を備えた発光ダイオード(LED)得られる。この硬化物はLEDチップ上にだけ設置しても良いが、側面にも設置しても良い。LEDチップの光取り出し部に設けられることが好ましい。この後、蛍光体を含まない透明シリコーン樹脂で封止してもよいし、LEDチップ上だけでなく周辺部等もシリコーン樹脂組成物の硬化物で覆う等の方法により、本発明のシリコーン樹脂組成物自体を封止剤として利用しても良い。
本発明により得られる蛍光体含有樹脂組成物は、蛍光体の分散安定性が優れているため該樹脂をシート状に成形した場合においても蛍光体を均一な濃度で所望の厚みに成形することができる。一定の膜厚で蛍光体含有層を形成したシート状樹脂組成物を、LEDチップ直上に直接設置しても、色度バラツキが低減された前記LEDパッケージと同等の発光性を得ることができる。具体的には、剥離性を有するフレキシブルなベース基板上に塗布、乾燥、硬化もしくは半硬化させた後、LEDチップ上に剥離転写させ、さらに必要に応じて加熱硬化して、所望の形状の蛍光体含有層をLEDチップ直上に設置する。その後、蛍光体を含まない透明シリコーン樹脂で封止してもよいし、シート状成型物で覆う範囲をLEDチップ上だけでなく周辺部にも広げる等の方法によりシート状成型物自体を封止剤として利用しても良い。ベース基板としては、PETフィルム、PPフィルム、PPSフィルム、ポリイミドフィルム、アラミドフィルムなどを用いることができる。
*最大膜厚ズレ値は、膜厚の最大値または最小値のうち平均膜厚との差が大きい方を選択する。
(シリコーン微粒子の原料)
モノマー1:フェニルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製、特級)とメチルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製、特級)を、モル比1:1で混合・攪拌した混合物
モノマー2:フェニルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製、特級)とメチルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製、特級)を、モル比1:9で混合・攪拌した混合物
モノマー3:フェニルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製、特級)とメチルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製、特級)を、モル比1:6で混合・攪拌した混合物
塩基1:アンモニア水(和光純薬工業(株)製、25%水溶液)
塩基2:ジメチルアミン水溶液(和光純薬工業(株)製、50%水溶液)
塩基3:ピリジン水溶液(和光純薬工業(株)製、特級、2.5%水溶液)
酸1:塩酸水溶液(和光純薬工業(株)製、特級、2.5%水溶液)
添加剤1:シリコーン系界面活性剤“BYK−333”(東レ・ダウコーニング(株)製)。
樹脂1:シリコーン樹脂OE−6630A/B(東レ・ダウコーニング(株)製、屈折率1.53)
樹脂2:シリコーン樹脂OE−6336A/B(東レ・ダウコーニング(株)製、屈折率1.41)
樹脂3:シリコーン樹脂KER−6075F(信越化学工業(株)製、屈折率1.44)。
蛍光体1:CeドープのYAG系蛍光体“NYAG−02”(Intematix(株)製、比重4.8g/cm3、D50:約7μm)
蛍光体2:Euドープのシリケート系蛍光体“EY4254”(Intematix(株)製、比重4.7g/cm3、D50:約15μm)
蛍光体3:ナイトライド系蛍光体“R6634”(Intematix(株)製、比重3.0g/cm3、D50:約15μm)。
粒子19:親水性シリカ粒子“アエロジル300”(日本アエロジル(株)製、一次粒子径7nm)
粒子20:疎水性シリカ粒子“アエロジルR812”(日本アエロジル(株)製、一次粒子径7nm)。
各樹脂組成物に添加した微粒子の平均粒子径測定は、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ(株)製、高分解能電界放出型走査電子顕微鏡S−4800)を用いて観察し、得られた画像を解析ソフト(Image version6.2)を用いて解析し、粒子直径分布を求めた。粒子直径分布において小粒子径側からの通過分積算50%の粒子径を、メジアン径(D50)として求めた。
各微粒子の酸価は、以下の方法で測定した。まず、測定する微粒子を0.10g秤量し、100mL三角フラスコへ入れる。次に、メチルレッド(和光純薬工業(株)製、特級)をメタノール(和光純薬工業(株)製、特級)を用いて5.0×10−4mol/Lに調製した後、該メタノール溶液を3mL計りとり、該三角フラスコへ添加する。次に、メタノール(和光純薬工業(株)製、特級)5mLを、該三角フラスコへ添加する。そして、攪拌子を該三角フラスコへ入れ、マグネチックスターラーで100rpm30分間攪拌する。攪拌終了後、攪拌子を取り出す。次に、n−ブチルアミン(和光純薬工業(株)製、特級)をメタノール(和光純薬工業(株)製、特級)を用いて5.0×10−3mol/Lに調製した後、これをビュレットに充填し、滴定評価を始める。ビュレットを操作し充填されたn−ブチルアミンメタノール溶液を前記三角フラスコへ滴下する。シリコーン微粒子含有メチルレッドメタノール溶液の色が、赤色から黄色へ変色したところで測定を終了し、滴下量を記録する。以上の操作を5回繰り返す。次に、式(1)を用いて滴下量から酸価を計算し、5回の平均値を該シリコーン微粒子の酸価とする。
参考例1〜12および比較例1〜4における樹脂組成物は、以下の要領で作製した。容量300mlのポリエチレン容器に表3〜4に示す各成分を秤量して添加した。スパチュラでよく混ぜ合わせたのち、櫛歯型ホモジナイザー(T25デジタルウルトラタックスシャフトジェネレータ:S25N−25G、IKAジャパン(株)製)を用いて、15000rpmで30分間分散した。分散終了後、目開き100μmのステンレス製フィルターをセットしたタンク付ステンレスホルダー(KST4−47、アドバンテック東洋(株)製)を用いて加圧濾過を行うことで樹脂組成物を得た。
参考例13〜14、25〜26、実施例15〜24および比較例5〜8における蛍光体含有樹脂組成物は、以下の要領で作製した。容量300mlのポリエチレン容器に前記の要領で作製した樹脂組成物と蛍光体を表5〜6に示す組成に従って秤量して添加した。スパチュラでよく混ぜ合わせたのち、自転公転式攪拌機(ARV−310、(株)シンキー製)を用いて、1000rpmで10分間攪拌し、蛍光体含有樹脂組成物を得た。
参考例1〜12および比較例1〜4における樹脂組成物、参考例13〜14、25〜26、実施例15〜24および比較例5〜8における蛍光体含有樹脂組成物の粘度測定とチキソトロピー性評価を、以下の要領で行った。まず、前記樹脂組成物または蛍光体含有樹脂組成物を調製後、所定の時間(直後、24時間後または1週間後)静置した後、B型回転粘度計(DV−II+Pro、ブルックフィールド社製、チャンバー:SC4−6R、スピンドル:SC4−14K)を用いて、20℃における回転数5rpmと50rpm(ずり速度:2s−1、20s−1)の粘度を測定した。チキソトロピー性は、前記粘度測定で得られた数値を、式(2)に代入し、チキソ比(T.I値)を算出した。
樹脂組成物の経時安定性は、分散直後と室温静置1週間後の粘度変化率(式3)を算出し、以下のように評価した。粘度変化が小さいほど、分散安定性に優れていることを示し、評価がB以上であれば実用上優れている。
S:粘度変化率 0% 分散安定性が非常に良好
A:粘度変化率 ±5%未満 分散安定性が良好
B:粘度変化率±10%未満 分散安定性が実用上問題ない
C:粘度変化率±10%以上20%未満 分散安定性が悪い
D:粘度変化率±20%以上 分散安定性が著しく悪い。
参考例13〜14、25〜26、実施例15〜24および比較例5〜8における蛍光体含有樹脂組成物を用いたLEDパッケージおよびLED発光装置は、以下の要領で作製した。InGaN系LEDチップ(昭和電工(株)製)を、フレーム((株)エノモト製、TOP LED BASE)に、銀ペーストを用いて実装した。次に、直径25μmの金ワイヤーを用いて、LEDチップと電極を接続した。このLEDチップを実装したLEDパッケージに上記方法で調製した蛍光体含有樹脂組成物を、ディスペンサー(武蔵エンジニアリング(株)製、MPP−1)を用いて充填した。次に、該パッケージをステンレス製バットに水平に置いた後、通気孔付き蓋を被せ、熱風オーブンにいれ、80℃1時間加熱処理し、さらに150℃2時間加熱処理して該樹脂組成物を硬化させた。次に、該パッケージを室温にて放冷後、外枠から外して個片化した。得られた個片を半田付けを用いて電極と金属線を接続し、金属線を電源に接続した。該電源を通じて、所定の電流を流すことにより、光を発生するLED発光装置を得た。
各蛍光体含有樹脂組成物を用いて封止処理したLEDパッケージを、発光装置に搭載し、400mAの電流を流してLED発光装置を点灯させ、瞬間マルチ測光システム(MCPD−3000、大塚電子(株)製)を用いて、通電開始直後の輝度と相関色温度を測定した。輝度の評価は以下のようにした。まず、各蛍光体含有樹脂組成物の1種類につき、それぞれ別個に100個のLED発光装置を作製し、該100個の平均輝度を算出した。次に、微粒子を添加しない以外は前記同様にして、各蛍光体含有樹脂組成物に対応する組成の微粒子非含有樹脂組成物を作製し(これを「対応の微粒子非含有樹脂組成物」と呼ぶ)、これを用いて各蛍光体含有樹脂組成物の場合と同様に100個のLED発光装置を作製し、該100個の平均輝度を算出した。そして、式(5)を用いて以下のように評価した。
S:輝度変化率 0% 発光性が非常に良好
A:輝度変化率 ±10%未満 発光性が良好
B:輝度変化率±10%以上20%未満 実用上問題ない
C:輝度変化率±20%以上50%未満 発光不良。
また、相関色温度ばらつきの評価は、該100個中の平均値、最大値、最小値を求め、式(6)よりばらつきを評価した。
*相関色温度最大ずれ値は、相関色温度の最大値または最小値のうち平均との差が大きい方を選択する。
各蛍光体含有樹脂組成物を用いて封止処理したLEDパッケージ100個を、260℃のはんだ浴((株)石崎電気製、SOLDERING BATH HP−410)に10秒間漬けた後、20℃の冷却水に10秒間漬けた。この操作を合計5回行った後、該パッケージを観察し、全てのパッケージで封止部分に変化が無ければ○、封止部分にクラックが入ったり、パッケージとの間に剥離が生じたりした物が、1〜20個であれば△、21〜100個であれば×と評価した。
(製造例1)
2L四つ口丸底フラスコに攪拌機、温度計、環流管、滴下ロートを取り付け、該フラスコに、2.5%のアンモニア水(塩基1)2Lを入れ、300rpmで攪拌しつつ、オイルバスにて昇温した。内温20℃に到達したところで滴下ロートからモノマー1 200g(前記アンモニア水100重量部に対して10重量部)を30分かけ滴下した。その後、内温80℃まで昇温し、さらに5時間続けた後、該フラスコをオイルバスから外し、室温まで冷却した。その後、酢酸(和光純薬工業(株)製、特級)約5g添加し、撹拌混合した後、反応液を250mL遠沈管に移し変え、遠心分離器にセットし、3000rpm30分間遠心分離を行った。その後、遠沈管内の上澄み液を除去したあと、この容器に純水150mL入れ、スパチュラを用いて攪拌した後、遠心分離器にセットし、3000rpm30分間遠心分離を行った。その後、遠沈管内のケーキ状沈殿物をステンレスバットに移し、熱風式オーブンで100℃6時間乾燥させ、白色粉末90gを得た。得られた粒子をSEMで観察したところ、単分散球状微粒子であった。この微粒子を液浸法により屈折率測定した結果、1.53であった。この粒子をSEM観察した結果、平均粒子径(D50)は、1.7μmであった。また、この粒子の酸価を測定した結果、3.1mgKOH/gであった。
重合温度を20℃とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末を80g得た。得られた粒子をSEMで観察したところ、単分散球状微粒子であった。この微粒子を液浸法により屈折率測定した結果、1.53であった。得られた粒子をSEMで観察したところ、単分散球状微粒子であった。この粉末SEM観察した結果、平均粒子径(D50)は、1.7μmであった。また、この粒子の酸価を測定した結果、6.5mgKOH/gであった。
重合温度を5℃とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末を70g得た。得られたSEMで観察したところ、単分散球状微粒子であった。この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.54であった。この粒子をSEM観察した結果、平均粒子径(D50)は、1.0μmであった。また、この粒子の酸価を測定した結果、4.5mgKOH/gであった。得られたSEMで観察したところ、単分散球状微粒子であった。この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。この粒子をSEM観察した結果、平均粒子径(D50)は、1.0μmであった。また、この粒子の酸価を測定した結果、4.5mgKOH/gであった。
重合温度を20℃、重合時間を1時間とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末80g得た。得られたSEMで観察したところ、単分散球状微粒子であった。この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。この粒子をSEM観察した結果、平均粒子径(D50)は、1.7μmであった。また、この粒子の酸価を測定した結果、4.5mgKOH/gであった。
重合時間を12時間とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末80gを得た。得られたSEMで観察したところ、単分散球状微粒子であった。この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。この粒子をSEM観察した結果、平均粒子径(D50)は、3.0μmであった。また、この粒子の酸価を測定した結果、3.5mgKOH/gであった。
昇温前の2L四つ口丸底フラスコに、添加剤としてポリエーテル変性ジメチルシロキサン“BYK−333”(添加剤1)を1ppm含む2.5%のアンモニア水2Lを入れるとした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末75g得た。この粉末をSEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、0.5μmであった。また、液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。さらに、この粒子の酸価を測定した結果、7.2mgKOH/gであった。
重合温度を20℃とした以外は製造例6と同様の方法で合成し、白色粉末90gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、0.5μmであった。さらに、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、8.3mgKOH/gであった。
重合温度を5℃とした以外は製造例6と同様の方法で合成し、白色粉末90gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、0.8μmであった。さらに、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、7.5mgKOH/gであった。
モノマーをモノマー2に、重合温度を20℃とした以外は製造例6と同様の方法で合成し、白色粉末90gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、0.5μmであった。さらに、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.41であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、8.3mgKOH/gであった。
モノマーをモノマー3に、重合温度を20℃とした以外は製造例6と同様の方法で合成し、白色粉末80gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、0.5μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.44であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、8.2mgKOH/gであった。
モノマー1の添加量を100gに、重合温度を5℃とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末40gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、0.5μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、3.1mgKOH/gであった。
モノマー1の添加量を400gに、重合温度を20℃に、さらに重合時間を10時間とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末170gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、3.0μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、3.1mgKOH/gであった。
重合触媒をジメチルアミン溶液(塩基2)に、重合温度を20℃に、さらに重合時間を1時間とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末80gを得た。なお、モノマー1の使用量は前記ジメチルアミン水溶液100重量部に対して10重量部とした。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、1.7μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、6.4mgKOH/gであった。
重合触媒をピリジン水溶液(塩基3)に、重合温度を5℃とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末80gを得た。なお、モノマー1の使用量は前記ピリジン水溶液100重量部に対して10重量部とした。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、1.7μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、6.5mgKOH/gであった。
重合触媒を塩酸(酸1)に、重合温度を20℃とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末80gを得た。なお、モノマー1の使用量は前記塩酸水溶液100重量部に対して10重量部とした。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、3.0μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、3.7mgKOH/gであった。
重合触媒を酸1に、重合温度を20℃とした以外は製造例6と同様の方法で合成し、白色粉末70gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、1.0μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、6.5mgKOH/gであった。
重合温度を120℃とした以外は製造例1と同様の方法で合成し、白色粉末50gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、1.7μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、2.9mgKOH/gであった。
重合触媒を塩基3に、重合温度を120℃とした以外は製造例6と同様の方法で合成し、白色粉末70gを得た。この白色粉末を、SEMで観察したところ、単分散球状微粒子であり、平均粒子径(D50)は、0.5μmであった。また、この微粒子を液浸法を用いて屈折率測定した結果、1.53であった。また、この粒子の酸価を測定した結果、1.5mgKOH/gであった。
上記の通り樹脂組成物の調整と粘度の測定を行い、チキソトロピー性算出および経時安定性評価を行った。結果を表3〜4に示した。
酸価が3.0mgKOH/g以上であるシリコーン微粒子が用いられた参考例1〜12では、微粒子を分散した直後の粘度と分散後1週間が経過した樹脂組成物の粘度を測定し、粘度変化がないことから、微粒子の粒子径によらず樹脂中における分散安定性が高いことを示した。一方、酸価が3.0mgKOH/g未満であるシリコーン微粒子が用いられた比較例1〜4では、微粒子の再凝集がおこり、1週間経過後では粘度が大きく低下し、チキソトロピー性も低いものとなった。
参考例1、6、7では、それぞれ異なる透明樹脂が用いられているが、微粒子の分散安定性は良好であった。
参考例5、8〜10では、微粒子の添加量を変えて透明樹脂に分散した。その結果、添加量が多いほど樹脂の粘度は上昇するものの、良好な分散安定性を示した。
参考例1、11、12では、粒子径のことなる微粒子を分散した結果、粘度の相違は認められるものの良好な分散安定性を示した。
上記の通り蛍光体含有樹脂組成物の調整と粘度の測定を行い、チキソトロピー性算出、経時安定性評価を行った。また上記の通りLEDパッケージおよびLED発光装置を作製し、輝度および相関色温度の測定ならびに輝度変化率および相関色温度ばらつきの評価、およびヒートサイクル耐久性評価を行った。結果を表5〜6に示した。
酸価が3.0mgKOH/g以上であるシリコーン微粒子が用いられた参考例13〜14、25〜26、実施例15〜24では、蛍光体含有樹脂組成物における蛍光体およびシリコーン微粒子の高い分散安定性が認められた。また、該樹脂組成物を用いて作製したLED発光装置では、相関色温度ばらつきの抑制効果が確認できることから、蛍光体の沈降抑制効果が確認された。一方、酸価が3.0mgKOH/g未満であるシリコーン微粒子が用いられた比較例5〜8では、蛍光体沈降による樹脂組成物の粘度低下が確認できる。また、相関色温度ばらつきも大きいことが確認された。
実施例17〜19では、シリコーン微粒子のモノマー比率や透明樹脂の種類によらず、良好な蛍光体沈降抑制効果を確認した。
実施例17、20、21では、樹脂組成物に分散させる蛍光体の種類を変えても、良好な蛍光体沈降抑制効果を確認した。
実施例17、22〜24では、粒子の添加量を変えても、良好な蛍光体沈降抑制効果を確認した。輝度変化率はいずれも実用上問題ない範囲であったが、透明樹脂100重量部に対して1重量部以上20重量部以下の範囲であることがより好ましかった。
参考例13、25、26では、それぞれ粒子径の異なるシリコーン微粒子を分散した樹脂組成物を用いているが、良好な蛍光体沈降抑制効果を確認した。ヒートサイクル耐久性の観点では、平均粒子径が0.01μm以上2.0μm以下の範囲であることがより好ましかった。
2 ダンボンディング材
3 導電性ワイヤー
4 パッケージ
5 シリコーン樹脂
6 蛍光体粒子
7 シリコーン微粒子
8 シリコーン封止樹脂
Claims (5)
- 酸価が7.0mgKOH/g以上であるシリコーン微粒子、蛍光体および透明樹脂を含み、前記透明樹脂がシリコーン樹脂であり、前記シリコーン微粒子の平均粒子径が0.01μm以上2.0μm以下であり、前記シリコーン微粒子の含有量が前記透明樹脂100重量部に対して0.5重量部以上25重量部以下である樹脂組成物。
- 前記シリコーン微粒子が表面に酸性官能基を有し、該酸性官能基がシラノール基である請求項1記載の樹脂組成物。
- 請求項1または2記載の樹脂組成物を硬化して得られる硬化物。
- 請求項1または2記載の樹脂組成物の硬化物を備える発光ダイオード。
- 請求項4記載の発光ダイオードを備えた半導体発光装置。
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