JP6155930B2 - 半導体発光装置、半導体発光装置用部品及びそれらの製造方法、並びに反射体、その製造方法及び反射体形成用組成物 - Google Patents
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本発明に係る半導体発光装置1は、図1及び図2に示すように、基板14と、光半導体素子10と、光半導体素子10が発光する光を反射させる反射体12とを有している。そして、その反射体12が、電子線硬化性樹脂の硬化物と白色材料とラジカル捕捉剤とを少なくとも含んでいる。ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して0.5質量部以上4質量部以下の範囲内の割合で含まれている。
基板14は特に限定されず、半導体発光装置1の分野で用いられるものあれば各種の基板を使用できる。基板14は、リードフレームやリード電極等とも言われており、基板14上に搭載される光半導体素子10に電力を供給する導電体(リード電極)として機能したり、ヒートシンクとして機能したりする。基板14と光半導体素子10との配置は特に限定されず、図1等に示すように、両者が直接接触していてもよいし、直接接触していなくても電気的に接続されていてもよい。
光半導体素子10は、図1及び図2に示すように、基板14上に設けられている。この光半導体素子10は、任意の波長の光を発光する半導体素子であればよく、その種類は特に限定されない。発光波長は特に限定されないが、例えば、230nm〜400nmの紫外光であってもよいし、紫外光から可視光の範囲の光であってもよいし、可視光の光であってもよい。
反射体12は、図1及び図2に示すように、基板14上に設けられている。この反射体12は、本発明に係る半導体発光装置1が備える必須の構成であり、光半導体素子10から発光される光を所定方向、すなわち出光部側へ反射させる役割を果たしている。そのための構造形態は特に限定されないが、通常、図1及び図2に示すように、光を所定方向に反射させる面を備え、その面をテーパー状に傾けた形態に設けられている。
電子線硬化性樹脂の硬化物は、電子線硬化性樹脂に電子線を照射して得られた硬化であればよい。その硬化態様としては、後述するように、反射体形成用組成物を射出成形して反射体12を形成した後に電子線を照射して硬化させたものであってもよいし、射出成形で形成する前の反射体形成用組成物に電子線を照射して硬化させたものであってもよいし、射出成形して反射体12を成形する前の反射体形成用組成物に電子線を照射して半硬化させるとともに、半硬化した反射体形成用組成物を射出成形した反射体12に電子線を照射して硬化させたものであってもよい。
架橋処理剤は、電子線硬化性樹脂の硬化物の耐熱性が十分でない場合に、必要に応じて上記した電子線硬化性樹脂とともに反射体形成用組成物に含まれる。
白色材料は、電子線硬化性樹脂の硬化物とともに反射体12に含まれている。すなわち、白色材料は、反射体12を形成するための反射体形成用組成物に含まれ、その反射体形成用組成物で形成した反射体12に、電子線硬化性樹脂の硬化物及び繊維状材料とともに含まれている。白色材料としては、酸化チタン、硫化亜鉛、酸化亜鉛、硫化バリウム、チタン酸カリウム等の白色顔料を挙げることができる。これらの白色材料は、単独又は2種以上混合して使用することができる。なかでも酸化チタンが好ましい。
ラジカル捕捉剤は、電子線硬化性樹脂の硬化物とともに反射体12に含まれている。すなわち、ラジカル捕捉剤は、反射体12を形成するための反射体形成用組成物に含まれ、その反射体形成用組成物で形成した反射体12に、電子線硬化性樹脂の硬化物及び白色材料とともに含まれている。ラジカル捕捉剤は、本発明の電子線硬化性樹脂の硬化物の耐熱老化性をより効果的に改良し、反射率、色調、強度等の保持率をより向上させる効果を有する。紫外線等が照射してラジカルが生じた場合も、その反射体12にラジカル捕捉剤が含まれていることにより、ラジカルを捕捉して樹脂成分の劣化を防ぐことができる。また、電子線の照射より反射体形成用組成物中で生じた過剰なラジカルを捕捉して、樹脂成分がそのラジカルで劣化するのを防ぐように作用する。なお、ラジカル捕捉剤は、酸化防止剤と呼ばれたり、光安定化剤と呼ばれたりすることがある。
無機材料は、反射体12に任意に含まれている、すなわち、電子線硬化性樹脂の硬化物及び白色材料とともに反射体12を構成するが、任意成分として含まれる。なお、無機材料を含む反射体形成用組成物は、より強度の高い反射体12を形成することができる。
反射体形成用組成物の硬化物は、本発明の効果を阻害しない範囲内で、その他の添加材料を含んでいてもよい。添加材料としては、例えば、得られた反射体12の性質を改善する目的で、種々のウィスカー、シリコーンパウダー、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、脂肪酸エステル、グリセリン酸エステル、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の内部離型剤や、ヒンダードアミン系、ベンゾエート系等の光安定剤等を挙げることができる。
反射体12の形状は、図1及び図2に示すように、レンズ18の端部、すなわち接合部の形状に準じており、特に限定はない。通常は、角形、円形、楕円形等の筒状又は輪状である。図1で例示する形態では、反射体12は、筒状体、換言すれば輪状体であり、反射体12のすべての端面が基板14の表面に接触し、固定されている。
本発明に係る半導体発光装置1の製造方法は、基板14と、光半導体素子10と、光半導体素子10が発光する光を反射させる反射体12とを有する製造方法であって、電子線硬化性樹脂と白色材料とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、そのラジカル捕捉剤が電子線硬化性樹脂100質量部に対して3質量部以上12質量部以下の範囲内で含まれている反射体形成用組成物を射出成形する工程と、その射出成形する工程前及び工程後の一方又は両方で電子線を照射する工程とを有する。
本発明に係る半導体発光装置用部品は、基板14と、光半導体素子10が発光する光を反射させる反射体12とを有し、その反射体12が電子線硬化性樹脂の硬化物と白色材料とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して0.5質量部以上4質量部以下の範囲内で含まれている。また、本発明に係る半導体発光装置用部品の製造方法は、そうした半導体発光装置用部品の製造方法であって、上記同様、電子線硬化性樹脂と白色材料とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して3質量部以上12質量部以下の範囲内で含まれている反射体形成用組成物を射出成形する工程と、その射出成形する工程前及び工程後の一方又は両方で電子線を照射する工程とを有している。
本発明に係る反射体12、その製造方法及び反射体形成用組成物は、上記した半導体発光装置及びその製造方法の欄で説明した反射体及び反射体形成用組成物と同様であるので、ここではその説明を省略する。
・電子線硬化性樹脂;ポリメチルペンテン樹脂(TPX RT−18、三井化学株式会社製)
・白色材料;酸化チタン粒子(PF−691、ルチル型構造、平均粒径0.21μm、石原産業株式会社製)
・無機材料;ガラス繊維(PF70E−001、繊維長70μm、日東紡株式会社製)
・架橋処理剤;TAIC(トリアリルイソシアヌレート、融点:23℃、日本化成株式会社製)
・ラジカル捕捉剤;酸化防止剤(IRGANOX1010、BASF・ジャパン株式会社製)
・添加剤a;酸化防止剤(アデカスタブPEP−36、ADEKA株式会社製)
・添加剤b:離型剤(SZ−2000、堺化学工業株式会社製)
下記表1に示すように、各種材料を配合した。実施例1〜6及び比較例1は、ラジカル捕捉剤の添加量を表1に示すように順に増した反射体形成用組成物を調製した。その後にスクリュー温度250〜270℃で混練し、反射体形成用組成物を得た。得られた反射体形成用組成物を押出機(日本プラコン株式会社、MAX30:ダイス径3.0mm)とペレタイザー(株式会社東洋精機製作所、MPETC1)とを用いてペレット化した。
(ラジカル捕捉剤の含有量の測定)
ラジカル捕捉剤を添加した反射体形成用組成物を成形し、電子線を照射する前の含有量と、電子線を照射した後の含有量を測定した。ラジカル捕捉剤の測定は、反射体形成用組成物からラジカル捕捉剤をアセトニトリルで抽出し、抽出液よりHPLCシステム(株式会社島津製作所製、システムコントローラ:SCL−10Avp、ポンプ:LC−10Avp)を用いて求めた。なお、測定にはカラム(株式会社島津製作所製製、VP−ODS、150mm×4.6mm)を用い、測定条件はカラム温度40℃、移動相:アセトニトリル100%、流量0.5mL/分、測定波長210nm、保持時間17分とし、検量線よりラジカル捕捉剤量を算出した。
反射体形成用組成物の流動性は、メルトボリュームレート(MVR)の測定で評価した。反射体形成用組成物のMVRは、JIS K 7210:1999で規定された熱可塑性プラスチックのメルトフローレート(MFR)に記載の方法に準拠した方法で測定した。具体的には、試験温度280℃、試験荷重2.16kg、標準移動距離2.5cmで行った。測定装置としては、メルトフローテスター(チアスト社製)を用いた。
成形後の反射体試料を加熱処理しない初期段階での反射率を測定して「初期反射率」として表1に示した。また、成形後の反射体試料を200℃で10時間、35時間、45時間、50時間、65時間それぞれ加熱した後に測定して、それぞれの反射率として表1に示した。反射率の測定は、波長230〜780nmにおける光反射率を分光光度計(UV−2550、株式会社島津製作所製)を使用して行った。表1には、波長450nmでの反射率(%)の結果を示した。
10 光半導体素子
12 反射体
12a 反射層
12b 部材
14 基板
16 リード線
18 レンズ
20 空間部
Claims (7)
- 基板と、光半導体素子と、前記光半導体素子が発光する光を反射させる反射体とを有し、前記反射体が電子線硬化性樹脂の硬化物と白色材料と架橋処理剤とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、
前記電子線硬化性樹脂がポリメチルペンテンであり、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して0.5質量部以上4質量部以下の範囲内で含まれている、ことを特徴とする半導体発光装置。 - 基板と、光半導体素子と、前記光半導体素子が発光する光を反射させる反射体とを有する半導体発光装置の製造方法であって、
電子線硬化性樹脂と白色材料と架橋処理剤とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、前記電子線硬化性樹脂がポリメチルペンテンであり、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して3質量部以上12質量部以下の範囲内で含まれている反射体形成用組成物を射出成形する工程と、
前記射出成形する工程前及び工程後の一方又は両方で電子線を照射する工程とを有し、
前記電子線を照射した後の前記電子線硬化性樹脂の硬化物には、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して0.5質量部以上4質量部以下の範囲内で含まれている、ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 基板と、光半導体素子が発光する光を反射させる反射体とを有し、前記反射体が電子線硬化性樹脂の硬化物と白色材料と架橋処理剤とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、
前記電子線硬化性樹脂がポリメチルペンテンであり、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して0.5質量部以上4質量部以下の範囲内で含まれている、ことを特徴とする半導体発光装置用部品。 - 基板と、光半導体素子が発光する光を反射させる反射体とを有する半導体発光装置用部品の製造方法であって、
電子線硬化性樹脂と白色材料と架橋処理剤とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、前記電子線硬化性樹脂がポリメチルペンテンであり、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して3質量部以上12質量部以下の範囲内で含まれている反射体形成用組成物を射出成形する工程と、
前記射出成形する工程前及び工程後の一方又は両方で電子線を照射する工程とを有し、
前記電子線を照射した後の前記電子線硬化性樹脂の硬化物には、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して0.5質量部以上4質量部以下の範囲内で含まれている、ことを特徴とする半導体発光装置用部品の製造方法。 - 電子線硬化性樹脂の硬化物と白色材料と架橋処理剤とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、
前記電子線硬化性樹脂がポリメチルペンテンであり、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して0.5質量部以上4質量部以下の範囲内で含まれている、ことを特徴とする反射体。 - 電子線硬化性樹脂と白色材料と架橋処理剤とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、前記電子線硬化性樹脂がポリメチルペンテンであり、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して3質量部以上12質量部以下の範囲内で含まれている反射体形成用組成物を射出成形する工程と、
前記射出成形する工程前及び工程後の一方又は両方で電子線を照射する工程とを有し、
前記電子線を照射した後の前記電子線硬化性樹脂の硬化物には、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して0.5質量部以上4質量部以下の範囲内で含まれている、ことを特徴とする反射体の製造方法。 - 電子線硬化性樹脂と白色材料と架橋処理剤とラジカル捕捉剤とを少なくとも含み、前記電子線硬化性樹脂がポリメチルペンテンであり、前記ラジカル捕捉剤が前記電子線硬化性樹脂100質量部に対して3質量部以上12質量部以下の範囲内で含まれている、ことを特徴とする反射体形成用組成物。
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