JP7343220B2 - resist ink - Google Patents

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Description

本発明は深紫外線LED用基板の保護膜(高反射絶縁膜)として用いられるレジストインクに関し、深紫外線を効率よく拡散反射するレジストインクに関する。 The present invention relates to a resist ink used as a protective film (highly reflective insulating film) for a deep ultraviolet LED substrate, and more particularly to a resist ink that efficiently diffuses and reflects deep ultraviolet rays.

波長320nm~400nmの、いわゆるUVA光や、波長280nm~320nmの、いわゆるUVB光と比べて、波長250nm~280nm以下の深紫外線はエネルギーが非常に高く、大腸菌、ファージ菌、緑膿菌などの菌やウイルスの殺菌による水や空気の浄化が可能な光として大いに期待されている(非特許文献1)。特に、265nmの深紫外光の殺菌応力が高いことが先の研究で明らかとなっている(非特許文献2)。 Compared to the so-called UVA light with a wavelength of 320 nm to 400 nm and the so-called UVB light with a wavelength of 280 nm to 320 nm, deep ultraviolet light with a wavelength of 250 nm to 280 nm or less has much higher energy and is harmful to bacteria such as Escherichia coli, phages, and Pseudomonas aeruginosa. There are great expectations as a light that can purify water and air by sterilizing bacteria and viruses (Non-Patent Document 1). In particular, previous research has revealed that deep ultraviolet light of 265 nm has a high sterilization stress (Non-Patent Document 2).

深紫外線の光源としては、水銀ランプやハロゲンランプ等が使用されているが、これらは大型なうえに消費電力が高く、民生品への適用が拡大しない原因となっている。そのため、小型で消費電力の少ないLED光源への転換が求められている。 Mercury lamps, halogen lamps, and the like are used as deep ultraviolet light sources, but these are large and consume high power, which is the reason why their application to consumer products has not expanded. Therefore, there is a need to switch to LED light sources that are smaller and consume less power.

水や空気の浄化に使用される深紫外線LEDは、大面積を一度に照射する必要があることから、基板上に多数個の深紫外線LEDチップを配置する、いわゆるCOB(Chip on Board)パッケージが使用される。ここで、深紫外線LEDチップは可視光LEDと比べて発光効率が低く、発熱性が高い。そのため、COBパッケージ用の基板としては放熱性の高い材料が必要となる。 Deep UV LEDs used for water and air purification need to irradiate a large area at once, so a so-called COB (Chip on Board) package, in which many deep UV LED chips are arranged on a substrate, is used. used. Here, deep ultraviolet LED chips have lower luminous efficiency and higher heat generation than visible light LEDs. Therefore, a material with high heat dissipation properties is required for the substrate for the COB package.

放熱性の高い材料としては、アルミニウムや銅などの金属基板や窒化アルミニウムなどのセラミック基板があげられる。ただし、金属基板は導電性であることから、深紫外線LEDチップを実装するには表面に絶縁膜を塗布する必要がある。一方、窒化アルミニウム基板は、絶縁性に優れており絶縁膜を塗布することなく深紫外線LEDチップを実装する事ができるが、深紫外線による劣化が生じやすい。そのため、金属、セラミックどちらの基板においても、深紫外線により劣化しないCOBパッケージ用の基板として、表面に保護膜の形成が必要となる。そしてこの保護膜は絶縁性と深紫外線の高反射性を兼ね備えた、高反射絶縁膜であることが求められる。 Examples of materials with high heat dissipation include metal substrates such as aluminum and copper, and ceramic substrates such as aluminum nitride. However, since the metal substrate is conductive, it is necessary to coat the surface with an insulating film in order to mount the deep ultraviolet LED chip. On the other hand, aluminum nitride substrates have excellent insulating properties and can mount deep ultraviolet LED chips without applying an insulating film, but are susceptible to deterioration due to deep ultraviolet rays. Therefore, whether it is a metal or ceramic substrate, it is necessary to form a protective film on the surface of the substrate for a COB package that does not deteriorate due to deep ultraviolet rays. This protective film is required to be a highly reflective insulating film that has both insulating properties and high reflectivity for deep ultraviolet rays.

このような保護膜用材料としては、深紫外線の照射において劣化し難いシリコーンをベースとして、無機フィラーを含有させたレジストインクが知られている(特許文献1、特許文献2)。しかしながら、ここで開示されたレジストインクは深紫外線波長域における拡散反射率が非常に低く、深紫外線LEDの発光効率の向上には寄与しない。また、特許文献3にはガラスセラミックを使用した深紫外線用基板が公開されている。この基板は、放熱ビアによる放熱性も備えているが、280nmにおける反射率が75%程度であって、可視光LEDに使用される基板(特許文献4、特許文献5)と比べても十分な反射率を有しているとはいえない。 As such a material for a protective film, a resist ink is known that is based on silicone, which does not easily deteriorate when irradiated with deep ultraviolet rays, and contains an inorganic filler (Patent Document 1, Patent Document 2). However, the resist ink disclosed herein has very low diffuse reflectance in the deep ultraviolet wavelength range, and does not contribute to improving the luminous efficiency of deep ultraviolet LEDs. Further, Patent Document 3 discloses a deep ultraviolet ray substrate using glass ceramic. This substrate also has heat dissipation properties due to heat dissipation vias, but the reflectance at 280 nm is about 75%, which is sufficient compared to substrates used for visible light LEDs (Patent Document 4, Patent Document 5). It cannot be said that it has reflectance.

特許文献6は、LEDモジュールを開示したものであって、基板の少なくとも一部を被覆する反射層として、バインダーマトリクスとバインダーマトリクス内に分散されている無機粒子とを含む構成が開示され、この無機粒子として、酸化アルミニウム、酸化ジルコニア、酸化チタン及び酸化バリウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む例が開示され、さらにこの無機粒子の平均粒径が、0.1μm以上50μm以下である構成が開示されている。しかしながら、特許文献6には、波長360nm以上の反射率が記載されているだけであって、250nm~280nmの波長領域における反射率や、深紫外線耐性があるかどうかなどについては記載も示唆もない。 Patent Document 6 discloses an LED module, in which a structure including a binder matrix and inorganic particles dispersed in the binder matrix is disclosed as a reflective layer covering at least a part of a substrate. An example is disclosed in which the particles include at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconia oxide, titanium oxide, and barium oxide, and further the average particle size of the inorganic particles is 0.1 μm or more and 50 μm or less. is disclosed. However, Patent Document 6 only describes the reflectance at wavelengths of 360 nm or more, and there is no description or suggestion about the reflectance in the wavelength range of 250 nm to 280 nm or whether there is deep ultraviolet ray resistance. .

特許文献6についてさらに詳しく評価すると、出願人は、無機粒子の平均粒径として、0.01μm以上50μ以下という非常に広い範囲を請求項に記載しているものの、明細書中では無機粒子であるZrOの平均粒径が2.0μmで、ZrO粒子の含有量として64体積%のときの360nm~740nmの反射率を示しているだけであって、他は表面粗さRaの調整に使用したものと考えられる。A more detailed evaluation of Patent Document 6 reveals that although the applicant describes a very wide range of 0.01 μm or more and 50 μm or less as the average particle size of inorganic particles in the specification, the particles are not considered inorganic particles in the specification. It only shows the reflectance from 360 nm to 740 nm when the average particle size of ZrO 2 is 2.0 μm and the content of ZrO 2 particles is 64% by volume, and the others are used for adjusting the surface roughness Ra. It is thought that this was done.

特開2012-227292号公報JP2012-227292A WO2011/118108号公報WO2011/118108 publication 特開2017―117982号公報JP2017-117982A 特開2011-246329号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-246329 特開2014-187158号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-187158 特開2019-125683号公報JP 2019-125683 Publication

https://www.ultraviolet-led.com/media/japanese/a21https://www.ultraviolet-led.com/media/japanese/a21 Water Research 130(2018)31-37Water Research 130 (2018) 31-37

今後、水や空気の浄化による安全性向上への要求が高くなるに伴って、殺菌作用に優れた265nm、254nm、270nm及び280nmの各波長の深紫外線LEDの効率向上が強く要求される。そのため、深紫外線による劣化が小さく、且つこれら各波長に対して高反射なCOBパッケージ用基板の保護膜として用いることのできるレジストインクが求められる。 In the future, as the demand for improved safety through purification of water and air increases, there will be a strong demand for improved efficiency of deep ultraviolet LEDs with wavelengths of 265 nm, 254 nm, 270 nm, and 280 nm, which have excellent sterilizing effects. Therefore, there is a need for a resist ink that is less susceptible to deterioration due to deep ultraviolet rays and is highly reflective for each of these wavelengths and can be used as a protective film for a COB package substrate.

本発明は、深紫外線による劣化が小さく、且つ殺菌作用の高い250nm~280nmの波長領域で反射率の高いレジストインク、特にCOBパッケージ用基板の保護膜に適したレジストインクを提供する。 The present invention provides a resist ink that is less degraded by deep ultraviolet rays and has a high reflectance in the wavelength range of 250 nm to 280 nm, which has a high bactericidal effect, and is particularly suitable for a protective film of a COB package substrate.

上記課題を解決するために、本発明に係るレジストインクは、シリコーンと酸化ジルコニウム粉末を必須成分として含有する。 In order to solve the above problems, the resist ink according to the present invention contains silicone and zirconium oxide powder as essential components.

シリコーンは特に限定されるものではないが、酸化ジルコニウム粉末を分散させるための作業温度(常温)での粘度は10Pa・s以下であることが望ましい。10Pa・sを超えると酸化ジルコニウム粉末との混合中に粘度が増大してしまう可能性がある。混合中に粘度が増大すると、酸化ジルコニウム粉末が良好に分散せず、深紫外線反射率が低下する恐れがある。 The silicone is not particularly limited, but it is desirable that the viscosity at the working temperature (room temperature) for dispersing the zirconium oxide powder is 10 Pa·s or less. If it exceeds 10 Pa·s, the viscosity may increase during mixing with the zirconium oxide powder. If the viscosity increases during mixing, the zirconium oxide powder may not be dispersed well, and the deep ultraviolet reflectance may decrease.

また、シリコーンは、COBパッケージ用基板などへの塗布・硬化工程中に発生するシロキサンガスを低減させるため、精製されたシリコーンを使用する事が好ましい。精製されていないシリコーンを用いるとシロキサンガスが発生し、LED素子の接点に付着すると、その分解成分である二酸化ケイ素(SiO2)が電気絶縁物として作用し接点不良を誘発するという問題を生じる。 Further, it is preferable to use purified silicone in order to reduce siloxane gas generated during the coating and curing process on a COB package substrate, etc. When unrefined silicone is used, siloxane gas is generated, and when it adheres to the contacts of the LED element, silicon dioxide (SiO2), a decomposed component of the gas, acts as an electrical insulator and causes contact failure.

本発明において、酸化ジルコニウム粉末は、平均粒子径(D50)が1μm以下であって、その含有量は、32wt%以上50wt%以下である必要がある。そして、レジストインクの硬化後の膜厚を30μm以上としたときに、殺菌作用の高い深紫外線である250~280nmの波長領域において85%以上という高反射率を達成できることが明らかとなった。 In the present invention, the zirconium oxide powder must have an average particle diameter (D50) of 1 μm or less, and its content must be 32 wt% or more and 50 wt% or less. It has also been revealed that when the film thickness of the resist ink after curing is 30 μm or more, a high reflectance of 85% or more can be achieved in the wavelength range of 250 to 280 nm, which is deep ultraviolet rays with a high bactericidal effect.

本発明において、酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径(D50)が1μmを超える場合、反射帯域の長波長シフトが発生し、250nmの反射率が低下してしまうことが明らかとなった。平均粒子径(D50)が1μm以下であって、かつシリコーン中に均一に分散できる(凝集しない)範囲の粒子径を選択する必要がある。経験上、平均粒子径が0.2μm以下になると凝集が起こりやすい。 In the present invention, it has been revealed that when the average particle diameter (D50) of the zirconium oxide powder exceeds 1 μm, a long wavelength shift of the reflection band occurs and the reflectance at 250 nm decreases. It is necessary to select a particle size that has an average particle size (D50) of 1 μm or less and is within a range where it can be uniformly dispersed (does not aggregate) in the silicone. From experience, agglomeration tends to occur when the average particle diameter is 0.2 μm or less.

酸化ジルコニウム粉末の含有量は32wt%以上である必要がある。32wt%未満の場合には、深紫外線の反射率が低下してしまう。逆に、50wt%を超えると、酸化ジルコニウム粉末の凝集が起こり始め、特に250nmの深紫外線の反射率が低下してしまう。 The content of zirconium oxide powder needs to be 32 wt% or more. If it is less than 32 wt%, the reflectance of deep ultraviolet rays will decrease. On the other hand, if it exceeds 50 wt%, agglomeration of the zirconium oxide powder begins to occur, and the reflectance of deep ultraviolet light of 250 nm in particular decreases.

酸化ジルコニウム粉末中の粒子の形状は限定されるものではないが、一般的に不定形粒子に比べて球状に近い形状の粒子は比表面積を低減させ添加量を増大させることができるため好ましい。 Although the shape of the particles in the zirconium oxide powder is not limited, in general, particles with a shape close to spherical are preferable compared to amorphous particles because they can reduce the specific surface area and increase the amount added.

添加する無機粉末としては、酸化ジルコニウムを必須成分とするが他の無機粉末を適宜添加する事ができる。この時、酸化チタンのように紫外線を吸収する無機粉末は深紫外線の反射率低下を招いてしまう。そのため、紫外線に吸収領域を持たない無機粉末である必要がある。そのような無機粉末としては酸化アルミ(アルミナ)を挙げることができる。また、添加する無機粉末の粒子径は、酸化ジルコニウム粉末と同様に平均粒子径(D50)が1μm以下であることが好ましい。250nm~280nmの波長領域の反射率を低下させないためである。 The inorganic powder to be added includes zirconium oxide as an essential component, but other inorganic powders can be added as appropriate. At this time, inorganic powders that absorb ultraviolet rays, such as titanium oxide, cause a decrease in the reflectance of deep ultraviolet rays. Therefore, it is necessary to use an inorganic powder that does not have an ultraviolet absorption region. Examples of such inorganic powders include aluminum oxide (alumina). Further, the particle size of the inorganic powder to be added is preferably such that the average particle size (D50) is 1 μm or less, similar to the zirconium oxide powder. This is to avoid reducing the reflectance in the wavelength range of 250 nm to 280 nm.

本発明のレジストインクをCOBパッケージ用基板に塗布する方法としては、一般的に知られているスクリーン印刷やディスペンス法、スプレー印刷などを使用できる。印刷膜厚としては、前記したように250nm~280nmの波長領域で高反射率を達成するため、30μm以上とする必要がある。 As a method for applying the resist ink of the present invention to a COB package substrate, generally known screen printing, dispensing methods, spray printing, etc. can be used. The printed film thickness needs to be 30 μm or more in order to achieve high reflectance in the wavelength range of 250 nm to 280 nm as described above.

本発明によれば、250~280nmの深紫外線波長域において拡散反射率が85%以上と高く、深紫外線が長期間照射されても、深紫外線反射率の低下や色調変化などの明らかな劣化が生じず、深紫外線耐性に優れたレジストインクが提供可能となる。 According to the present invention, the diffuse reflectance is as high as 85% or more in the deep ultraviolet wavelength range of 250 to 280 nm, and even when deep ultraviolet rays are irradiated for a long period of time, there is no obvious deterioration such as a decrease in deep ultraviolet reflectance or a change in color tone. It becomes possible to provide a resist ink that does not cause UV rays and has excellent resistance to deep ultraviolet rays.

深紫外線LEDチップが実装されたCOBパッケージを表す図である。FIG. 2 is a diagram showing a COB package in which a deep ultraviolet LED chip is mounted. 本発明のレジストインクで形成した深紫外線保護膜(深紫外線高反射絶縁膜)の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a deep ultraviolet protective film (deep ultraviolet high reflective insulating film) formed using the resist ink of the present invention. 本発明のレジストインクで形成したガラス基板上(サンプルNo.2)及びアルミ基板上深紫外線保護膜について、紫外線領域から可視光線領域における反射スペクトルの一例である。This is an example of the reflection spectra in the ultraviolet to visible light range of a deep ultraviolet protective film on a glass substrate (sample No. 2) and an aluminum substrate formed using the resist ink of the present invention. 本発明のレジストインクで形成したガラス基板上深紫外線保護膜の紫外線領域における反射スペクトルの一例である(サンプルNo.2)。This is an example of a reflection spectrum in the ultraviolet region of a deep ultraviolet protective film formed on a glass substrate using the resist ink of the present invention (sample No. 2). 本発明のレジストインクで形成したガラス基板上深紫外線保護膜の紫外線領域の反射スペクトルの他の例である(サンプルNo.16及びNo.17)。This is another example of the reflection spectrum in the ultraviolet region of a deep ultraviolet protective film on a glass substrate formed using the resist ink of the present invention (Samples No. 16 and No. 17).

以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

シリコーンとして、縮合型PDMS(ポリジメチルシリケート)を使用した。シリコーンを硬化させる硬化剤としてはジオクチル錫(日東化成株式会社)を使用した。 Condensed PDMS (polydimethylsilicate) was used as the silicone. Dioctyltin (Nitto Kasei Co., Ltd.) was used as a curing agent for curing silicone.

酸化ジルコニウムは、平均粒子径に応じて、第一希元素化学工業株式会社又は新日本電工株式会社から市販されている粉末を使用した。平均粒子径(D50)が0.5μm、1μm、2μm、3μmおよび14μmの製品を使用し、深紫外線反射率を対比した。 As the zirconium oxide, powders commercially available from Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd. or Nippon Denko Co., Ltd. were used depending on the average particle diameter. Products with average particle diameters (D50) of 0.5 μm, 1 μm, 2 μm, 3 μm, and 14 μm were used to compare deep ultraviolet reflectance.

酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径(D50)として0.5μmまたは1μmを使用したレジストインクは、60wt%のPDMSと35wt%の酸化ジルコニウム粉末および5wt%の溶剤を遠心分離式攪拌器(THINKY製ARE-310)により混合し、その後、三本ロールミル(井上製作所製三本ロールミル機)で精密分散して作製した。三本ロールミルのギャップは15μmに設定し、精密分散を施した。なお、溶剤としてはテキサノールを使用した。 Resist ink using 0.5 μm or 1 μm as the average particle diameter (D50) of zirconium oxide powder is prepared by mixing 60 wt% PDMS, 35 wt% zirconium oxide powder, and 5 wt% solvent in a centrifugal stirrer (ARE- manufactured by THINKY). 310), and then precisely dispersed using a three-roll mill (three-roll mill manufactured by Inoue Seisakusho). The gap of the three-roll mill was set to 15 μm to perform precise dispersion. Note that Texanol was used as the solvent.

酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径(D50)が2μm、3μmまたは14μmを使用したレジストインクは、62wt%のPDMSと36wt%の酸化ジルコニウム粉末および2wt%の溶剤(テキサノール)を遠心分離式攪拌器により混合し、その後三本ロールミルで精密分散して作製した。三本ロールミルのギャップは15μmに設定した。 Resist ink using zirconium oxide powder with an average particle diameter (D50) of 2 μm, 3 μm, or 14 μm is made by mixing 62 wt% PDMS, 36 wt% zirconium oxide powder, and 2 wt% solvent (Texanol) using a centrifugal stirrer. Then, it was produced by precise dispersion using a three-roll mill. The gap of the three-roll mill was set to 15 μm.

酸化ジルコニウム粉末の含有量の異なるレジストインクを次の条件で作製した。酸化ジルコニウムの平均粒子径(D50)が0.5μmの粉末を用い、(60+X)wt%のPDMSと(35-X)wt%の酸化ジルコニウム粉末および5wt%の溶剤(テキサノール)を遠心分離式攪拌器により混合し、その後三本ロールミルで精密分散した。三本ロールミルのギャップは15μmに設定した。この時、Xは0、3および5とした。 Resist inks having different contents of zirconium oxide powder were prepared under the following conditions. Using zirconium oxide powder with an average particle diameter (D50) of 0.5 μm, (60 + The mixture was mixed in a vessel and then precisely dispersed in a three-roll mill. The gap of the three-roll mill was set to 15 μm. At this time, X was set to 0, 3, and 5.

酸化ジルコニウム粉末の含有量が37%であるサンプルNo.16は、酸化ジルコニウムの平均粒子径(D50)が0.5μmの粉末を用い、58wt%のPDMSと37wt%の酸化ジルコニウム粉末および5wt%の溶剤(テキサノール)を遠心分離式攪拌器により混合し、その後三本ロールミルで精密分散して作製した。ここで、三本ロールミルのギャップは15μmに設定した。また、酸化ジルコニウム粉末の含有量が50wt%であるサンプルNo.17は、酸化ジルコニウムの平均粒子径(D50)が0.5μmの粉末を用い、43wt%のPDMSと50wt%の酸化ジルコニウム粉末および7wt%の溶剤(テキサノール)を遠心分離式攪拌器により混合し、その後三本ロールミルで精密分散して作製した。ここで、三本ロールミルのギャップは15μmに設定した。 Sample No. with a zirconium oxide powder content of 37%. No. 16 uses zirconium oxide powder with an average particle diameter (D50) of 0.5 μm, and mixes 58 wt% PDMS, 37 wt% zirconium oxide powder, and 5 wt% solvent (Texanol) using a centrifugal stirrer. After that, it was produced by precise dispersion using a three-roll mill. Here, the gap of the three-roll mill was set to 15 μm. In addition, sample No. 3 has a zirconium oxide powder content of 50 wt%. No. 17 uses zirconium oxide powder with an average particle diameter (D50) of 0.5 μm, and mixes 43 wt% PDMS, 50 wt% zirconium oxide powder, and 7 wt% solvent (Texanol) using a centrifugal stirrer. After that, it was produced by precise dispersion using a three-roll mill. Here, the gap of the three-roll mill was set to 15 μm.

次に、酸化ジルコニウム粉末と他の無機粉末を添加したレジストインクを次の条件で作製した。酸化ジルコニウムの平均粒子径(D50)が0.5μmの粉末を用い、35wt%の酸化ジルコニウム粉末と(60-Y)wt%のPDMSとYwt%の無機粉末と5wt%の溶剤(テキサノール)を遠心分離式攪拌器により混合し、その後三本ロールミルで精密分散した。三本ロールミルのギャップは10μmに設定した。この時、Yは30および20とした。無機粉末として酸化チタン(ケマーズ製Ti-Pure R-101)と酸化アルミニウム(住友化学製AL-S43B又は昭和電工製AL-45-A)を使用した。 Next, a resist ink containing zirconium oxide powder and other inorganic powders was prepared under the following conditions. Using zirconium oxide powder with an average particle diameter (D50) of 0.5 μm, 35 wt% zirconium oxide powder, (60-Y) wt% PDMS, Ywt% inorganic powder, and 5 wt% solvent (Texanol) were centrifuged. The mixture was mixed using a separate stirrer and then precisely dispersed using a three-roll mill. The gap of the three-roll mill was set to 10 μm. At this time, Y was set to 30 and 20. Titanium oxide (Ti-Pure R-101 manufactured by Chemours) and aluminum oxide (AL-S43B manufactured by Sumitomo Chemical or AL-45-A manufactured by Showa Denko) were used as inorganic powders.

(基板への塗布)
レジストインクに硬化剤(ジオクチル錫(日東化成株式会社))を1wt%添加し、#325のメッシュを使用してスクリーン印刷によりガラス基板へ印刷した。印刷層数を変化させることで膜厚を調整した。印刷後180℃で2時間硬化させてレジストインクを塗布した深紫外線高反射保護膜付きガラス基板を作製した。
(Application to the board)
A curing agent (dioctyltin (Nitto Kasei Co., Ltd.)) was added to the resist ink in an amount of 1 wt %, and the resist ink was printed on a glass substrate by screen printing using a #325 mesh. The film thickness was adjusted by changing the number of printed layers. After printing, the resist ink was cured at 180° C. for 2 hours to prepare a glass substrate with a deep ultraviolet high reflection protective film.

(深紫外線耐性)
作製した深紫外線高反射保護膜付きガラス基板に、波長265nmの紫外線を37mW/cm2に調整し、1000時間照射した。照射前後での波長265nmにおける反射率変化を測定した。
(Deep UV resistance)
The produced glass substrate with a deep ultraviolet high reflection protective film was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 265 nm and adjusted to 37 mW/cm 2 for 1000 hours. Changes in reflectance at a wavelength of 265 nm before and after irradiation were measured.

(反射率測定)
作製した深紫外線反射基板および紫外線照射後の該基板について、分光光度計を用いて深紫外線反射率を測定した。ベースとしてスペクトラロン(labsphere製)を用い、積分球を用いて拡散反射率を測定した。
(reflectance measurement)
The deep ultraviolet reflectance of the produced deep ultraviolet reflective substrate and the substrate after ultraviolet irradiation was measured using a spectrophotometer. Spectralon (manufactured by Labsphere) was used as a base, and the diffuse reflectance was measured using an integrating sphere.

異なる粒子径(D50)の酸化ジルコニウム粉末(含有量はいずれの場合も32wt%)を用いて作製したレジストインクを塗布し、架橋硬化して得られた高反射基板の反射率を表1に示す。また、粒子径0.5μmの場合において、塗布膜厚を変化させた際の深紫外線反射率も示す。表1より、粒子径が1μm以下の酸化ジルコニウムを用いて作製したレジストインクを塗布し架橋硬化して得られた反射基板は、膜厚30μm未満の場合(サンプルNo.1)を除き、250~280nmの波長領域において85%以上の高反射率が得られていることがわかる。また、膜厚30μmで85%以上の反射率が得られているが、さらに膜厚を厚くすると反射率が増大する事がわかった。100μmを塗布すると(サンプルNo.4)、250nm~280nmの波長領域で90%以上の反射率を示す。一方、酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径が1μmを超えると、特に短波長側(250nm)の反射率が急激に低下することが判明した(サンプルNo.6~サンプルNo.12)。 Table 1 shows the reflectance of high reflective substrates obtained by applying resist inks prepared using zirconium oxide powders (content is 32 wt% in each case) with different particle diameters (D50) and crosslinking and curing. . Also shown is the deep ultraviolet reflectance when the coating film thickness is changed in the case of a particle size of 0.5 μm. From Table 1, it can be seen that the reflective substrates obtained by applying and cross-linking a resist ink prepared using zirconium oxide with a particle size of 1 μm or less have a film thickness of 250 μm or less, except for the case where the film thickness is less than 30 μm (sample No. 1). It can be seen that a high reflectance of 85% or more is obtained in the wavelength region of 280 nm. Furthermore, although a reflectance of 85% or more was obtained with a film thickness of 30 μm, it was found that the reflectance increased when the film thickness was further increased. When coated with a thickness of 100 μm (sample No. 4), it exhibits a reflectance of 90% or more in the wavelength range of 250 nm to 280 nm. On the other hand, it was found that when the average particle diameter of the zirconium oxide powder exceeded 1 μm, the reflectance, especially on the short wavelength side (250 nm), decreased rapidly (Sample No. 6 to Sample No. 12).

Figure 0007343220000001
Figure 0007343220000001

酸化ジルコニウム粉末の含有量の異なるレジストインクを塗布し架橋硬化して得られた深紫外線反射基板の反射率を表2に示す。酸化ジルコニウム粉末の含有量が32wt%以上のとき250~280nmの波長領域で85%以上の高反射率が得られていることがわかる。 Table 2 shows the reflectance of deep ultraviolet reflective substrates obtained by applying resist inks with different contents of zirconium oxide powder and crosslinking and curing. It can be seen that when the content of zirconium oxide powder is 32 wt% or more, a high reflectance of 85% or more is obtained in the wavelength region of 250 to 280 nm.

Figure 0007343220000002
Figure 0007343220000002

酸化ジルコニウム粉末と他の無機粉末を混合して作製したレジストインクを塗布・架橋硬化して得られた高反射基板の反射率を表3に示す。酸化チタン粉末を含有させた試料は深紫外線反射率が大きく低下している。これは、酸化チタンが紫外線を吸収する事に起因している。酸化アルミニウム粉末を含有させた基板においては、平均粒子径(D50)が0.8μmの粉末を使用したときのみ250~280nmの波長領域において85%以上の高反射率が得られていることがわかる。 Table 3 shows the reflectance of a highly reflective substrate obtained by coating and crosslinking a resist ink prepared by mixing zirconium oxide powder and other inorganic powders. The deep ultraviolet reflectance of the sample containing titanium oxide powder was greatly reduced. This is due to the fact that titanium oxide absorbs ultraviolet light. It can be seen that in the substrate containing aluminum oxide powder, a high reflectance of 85% or more in the wavelength range of 250 to 280 nm is obtained only when powder with an average particle diameter (D50) of 0.8 μm is used. .

Figure 0007343220000003
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深紫外線耐性を評価した結果を表1中に示している。深紫外線耐性は、波長265nmの紫外線を37mW/cm2に調整し、1000時間照射し、照射前後での波長265nmにおける反射率変化を測定したものである。酸化ジルコニウム粉末として平均粒子径が14μmという大きな粒子を用いたサンプル(No.12)では、反射率が増大したが、その理由は不明である。それ以外は、サンプルNo.2、5、6及び10のいずれのサンプルでも約4%前後の変化量であった。サンプルNo.2及び5では、照射後の265nmにおける反射率が85%以上であった。 The results of evaluating deep ultraviolet resistance are shown in Table 1. The deep ultraviolet ray resistance was determined by irradiating ultraviolet rays with a wavelength of 265 nm at 37 mW/cm2 for 1000 hours, and measuring the change in reflectance at a wavelength of 265 nm before and after irradiation. In the sample (No. 12) using large particles with an average particle diameter of 14 μm as zirconium oxide powder, the reflectance increased, but the reason is unknown. Other than that, sample No. The amount of change in all samples 2, 5, 6, and 10 was around 4%. Sample No. In samples 2 and 5, the reflectance at 265 nm after irradiation was 85% or more.

上記の通り、250~280nmの深紫外線波長域において拡散反射率が高く、深紫外線耐性に優れたレジストインクを塗布して、深紫外線領域で高反射となる保護膜付きガラス基板を作製できた。 As described above, by applying a resist ink that has a high diffuse reflectance in the deep ultraviolet wavelength region of 250 to 280 nm and excellent resistance to deep ultraviolet rays, a glass substrate with a protective film that is highly reflective in the deep ultraviolet region was fabricated.

図1は深紫外線LEDチップ3が実装されたCOB基板を表したものである。深紫外線LEDチップ3は、金線4によって4個直列に配置され、広範囲に深紫外線を照射できる。後方に照射された深紫外線は、本発明のレジストインクを用いて形成された保護膜(高反射絶縁膜)5によって透過・吸収されることなく、前方に反射され、深紫外線の光量が増大する。 FIG. 1 shows a COB substrate on which a deep ultraviolet LED chip 3 is mounted. Four deep ultraviolet LED chips 3 are arranged in series by gold wires 4, and can irradiate deep ultraviolet rays over a wide range. The deep ultraviolet rays irradiated backward are reflected forward without being transmitted or absorbed by the protective film (highly reflective insulating film) 5 formed using the resist ink of the present invention, increasing the amount of deep ultraviolet rays. .

図2は、本発明のレジストインクを用いて形成された保護膜(高反射絶縁膜)5の拡大図であって、シリコーンマトリックス7中に所定の粒子径の酸化ジルコニウム粉末8が所定の含有量で分散している。そして、高反射絶縁膜5の厚みは30μm以上である。本保護膜は、ガラス基板上に形成された場合、可視光線の領域で(見た目には)、半透明であった。 FIG. 2 is an enlarged view of a protective film (highly reflective insulating film) 5 formed using the resist ink of the present invention, in which zirconium oxide powder 8 with a predetermined particle size is contained in a silicone matrix 7. It is dispersed in The thickness of the highly reflective insulating film 5 is 30 μm or more. When this protective film was formed on a glass substrate, it was semitransparent (in appearance) in the visible light range.

図3は、サンプルNo.2の深紫外線領域から可視光線領域の広範囲における反射率を示したものである(実線)。可視光線領域では70%から30%程度の反射率であるのに対して、殺菌作用にとって最も重要な深紫外線領域である250nm~280nmの波長領域で選択的に85%以上という高い反射率を示していることがわかる。同じ保護膜をアルミ基板上に47μmの膜厚で形成した例を、図3中に破線で示した。アルミ基板上では、反射率に対して基板そのものからの反射率の寄与があるが、可視光線の領域で60~80%の反射率であるのに対して、250nm~280nmの波長領域で選択的に90%以上という高い反射率を示していることがわかる。図4は、サンプルNo.2の深紫外線領域での反射スペクトルの拡大図であって、250nm~280nmの波長領域で85%以上の高反射率となっていることが明らかである。 FIG. 3 shows sample No. 2 shows the reflectance over a wide range from the deep ultraviolet region to the visible light region (solid line). While the reflectance in the visible light range is around 70% to 30%, it selectively shows a high reflectance of 85% or more in the deep ultraviolet wavelength range of 250 nm to 280 nm, which is the most important wavelength range for sterilization. It can be seen that An example in which the same protective film was formed on an aluminum substrate with a film thickness of 47 μm is shown by a broken line in FIG. On an aluminum substrate, the reflectance from the substrate itself contributes to the reflectance, but while the reflectance is 60 to 80% in the visible light range, it is selective in the wavelength range of 250 nm to 280 nm. It can be seen that the reflectance is as high as 90% or more. FIG. 4 shows sample No. This is an enlarged view of the reflection spectrum in the deep ultraviolet region of No. 2, and it is clear that the reflectance is as high as 85% or more in the wavelength region of 250 nm to 280 nm.

図5は、サンプルNo.16及び17の深紫外線領域での反射スペクトルであって、250nm~280nmの波長領域で85%以上の高反射率となっているが、酸化ジルコニウム粉末の含有量が増大すると凝集の影響が出てきて、長波長側の反射率は増大するものの、短波長側の反射率が減少する。酸化ジルコニウム粉末の含有量が50wt%になると、250nmでの反射率が85%となる。 FIG. 5 shows sample No. The reflection spectra in the deep ultraviolet region of Nos. 16 and 17 show a high reflectance of 85% or more in the wavelength region of 250 nm to 280 nm, but as the content of zirconium oxide powder increases, the effect of aggregation appears. Therefore, although the reflectance on the long wavelength side increases, the reflectance on the short wavelength side decreases. When the content of zirconium oxide powder becomes 50 wt%, the reflectance at 250 nm becomes 85%.

1・・・電極
2・・・封止樹脂
3・・・深紫外線LEDチップ
4・・・金線
5・・・保護膜(高反射絶縁膜)
6・・・金属基板
7・・・シリコーン
8・・・酸化ジルコニウム粉末
1... Electrode 2... Sealing resin 3... Deep UV LED chip 4... Gold wire 5... Protective film (high reflective insulation film)
6...Metal substrate 7...Silicone 8...Zirconium oxide powder

Claims (2)

レジストインクであって、必須成分としてシリコーンと、平均粒子径(D50)が0.5μm以上1μm以下の酸化ジルコニウム粉末を32wt%以上37wt%以下含有し、基材上に30μm以上100μm以下の膜厚で塗布され架橋硬化されたときに、250~280nmの波長領域における拡散反射率が85%以上であることを特徴とするレジストインク。
A resist ink, which contains silicone as an essential component and zirconium oxide powder with an average particle size (D50) of 0.5 μm or more and 1 μm or less in an amount of 32 wt% or more and 37 wt% or less, and a film of 30 μm or more and 100 μm or less on a base material. A resist ink characterized by having a diffuse reflectance of 85% or more in a wavelength range of 250 to 280 nm when applied thickly and crosslinked and cured.
波長265nmの深紫外線を1000時間照射したあとの、波長265nmにおける反射率低下が5%以下であることを特徴とする請求項1に記載のレジストインク。
2. The resist ink according to claim 1, wherein the decrease in reflectance at a wavelength of 265 nm is 5% or less after irradiation with deep ultraviolet rays at a wavelength of 265 nm for 1000 hours.
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