KR101959568B1 - 표면 실장형 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 소자와, 발광 소자를 탑재하기 위한 제1 리드와, 발광 소자와 전기적으로 접속되는 제2 리드를 일체 성형하여 이루어진 리플렉터와, 발광 소자를 피복하는 밀봉 수지 조성물의 경화물을 갖는 표면 실장형 발광 장치에 있어서, 리플렉터는 열경화성 수지 조성물로 성형되고, 저면과 측면을 갖는 오목부가 형성되어 있으며, 오목부의 측면의 수지 벽 두께가 50 내지 500㎛이고, 밀봉 수지 조성물은 경화물의 경도가 쇼어 D로 30 이상인 열경화성 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 표면 실장형 발광 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 내충격 강도가 높고, 또한 접착성, 내변색성이 양호한 표면 실장형 발광 장치를 제공할 수 있다.

Description

표면 실장형 발광 장치 {Surface-Mount Light Emitting Device}
본 발명은 충격 강도가 우수하고, 또한 우수한 내열성, 내광성을 갖는 표면 실장형 발광 장치에 관한 것이다.
LED(발광 다이오드; Light Emitting Diode) 등의 광반도체 소자는, 가두 디스플레이나 자동차 램프, 주택용 조명 등 여러 가지 인디케이터나 광원으로서 이용되고 있다. LED 용 리플렉터 재료로서, 폴리프탈아미드 수지(PPA) 등의 열가소성 수지가 대량으로 사용되고 있다. 또한, 최근에는 산 무수물을 경화제로 한 에폭시 수지 등도 리플렉터용 재료로서 사용되고 있다. 한편, 최근 액정 텔레비전의 백 라이트나 일반 조명용 광원으로서 LED 소자의 고휘도화가 급속히 진행되고 있다. 이 용도는 LED의 신뢰성이나 내구성에 대한 요구도 엄격하고, 종래부터 리플렉터로서 사용되고 있는 PPA 등의 열가소성 수지나 액정 중합체, 또는 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로서는 열과 광을 동시에 받는 환경에서 열화가 심하고, 수지가 변색되어 광의 반사율이 저하되기 때문에 리플렉터로서는 사용할 수 없다.
LED용 리플렉터 재료로서 실리콘 수지나 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 사용할 수 있는 것은 이미 특허문헌 1 내지 6, 8, 9에 기재되어 있다. 또한, 매트릭스 어레이형 리플렉터에 관해서는 특허문헌 7에 기재되어 있다.
현재, 상기 열경화성 수지로 제조된 LED용 리플렉터가 실용화되고 있지만, 리플렉터를 형성하는 측면의 벽의 두께가 한층 얇아지고, 100㎛ 정도의 것이 많아졌다. 종래부터 사용되고 있는 PPA 등의 열가소성 수지나 액정 중합체의 리플렉터의 경우, 측면의 두께가 얇아져도 수지 그 자체가 강인하므로 큰 문제는 되지 않았다.
이것에 대하여, 열경화성 수지는 일반적으로 열가소성 수지에 비해 취약하므로, 최근의 열경화성 수지로 제조된 리플렉터는 충격에 의해 용이하게 파괴된다는 문제점이 발생하여, 큰 문제가 되고 있다.
또한, 본 발명과 관련된 종래 기술로서, 상술한 문헌과 함께 하기 문헌을 들 수 있다.
일본 특허 공개 제2006-156704호 공보 일본 특허 공개 제2007-329219호 공보 일본 특허 공개 제2007-329249호 공보 일본 특허 공개 제2008-189827호 공보 일본 특허 공개 제2006-140207호 공보 일본 특허 공개 제2007-235085호 공보 일본 특허 공개 제2007-297601호 공보 일본 특허 공개 제2009-21394호 공보 일본 특허 공개 제2009-155415호 공보
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서, 여러 가지 검토한 결과, 열경화성 수지 조성물의 경화물로 이루어진 리플렉터와 밀봉 수지 조성물로서 쇼어 D로 30 이상의 경화물 경도를 갖는 열경화성 수지 조성물을 사용함으로써, 충격 강도가 우수하고, 또한 우수한 내열성, 내광성을 갖는 표면 실장형 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 열경화성 수지 조성물로 성형한 리플렉터의 오목부 측면의 벽 두께가 얇아지면 오목부에 주입하여 경화시킨 실리콘 수지 조성물 등의 밀봉 수지 조성물의 경화물의 경도에 의해서 발광 장치의 내충격 강도가 크게 영향을 받는 것을 발견함과 동시에, 열경화성 수지 조성물로 성형한 리플렉터의 벽 두께를 50 내지 500㎛로 한 경우, 밀봉 수지 조성물의 경화물을 쇼어 D 경도 30 이상으로 함으로써, 내충격 강도가 높고, 게다가 접착성, 내변색성이 양호한 표면 실장형 발광 장치가 얻어지는 것을 지견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 하기에 나타내는 표면 실장형 발광 장치를 제공한다.
[청구항 1]
발광 소자와, 발광 소자를 탑재하기 위한 제1 리드와, 발광 소자와 전기적으로 접속되는 제2 리드를 일체 성형하여 이루어지는 리플렉터와, 발광 소자를 피복하는 밀봉 수지 조성물의 경화물을 갖는 표면 실장형 발광 장치에 있어서, 리플렉터는 열경화성 수지 조성물로 성형되고, 저면과 측면을 갖는 오목부가 형성되어 있으며, 오목부의 측면의 수지 벽 두께가 50 내지 500㎛이고, 밀봉 수지 조성물은 경화물의 경도가 쇼어 D로 30 이상인 열경화성 수지 조성물인 것을 특징으로 하는, 표면 실장형 발광 장치.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 리플렉터가 경화성 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 또는 실리콘·에폭시 혼성 수지 조성물을 성형함으로써 형성된, 표면 실장형 발광 장치.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 밀봉 수지 조성물이 경화성 실리콘 수지 조성물, 또는 실리콘·에폭시 혼성 수지 조성물인, 표면 실장형 발광 장치.
본 발명에 따르면, 내충격 강도가 높고, 또한 접착성, 내변색성이 양호한 표면 실장형 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 성형 후의 매트릭스형 리플렉터의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 매트릭스형 리플렉터 기판을 다이싱하여 개편화한 리플렉터를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 5는 발광 장치의 파괴 강도를 측정하는 방법을 설명하는 개략도이다.
본 발명의 표면 실장형 발광 장치에 있어서, 리플렉터는 열경화성 수지 조성물을 성형함으로써 얻어진다.
본 발명의 리플렉터 형성에 사용하는 열경화성 수지 조성물로서는, 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 또한 실리콘 수지와 에폭시 수지의 혼성 수지 조성물 등이 예시된다.
에폭시 수지 조성물로서는, 에폭시 수지로서 비스페놀형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 지방족형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 아르알킬형 에폭시 수지 등, 경화제로서 산 무수물, 각종 페놀 수지, 각종 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
그 중에서도, 에폭시 수지 조성물로서 트리아진 유도체 에폭시 수지, 산 무수물, 경화 촉진제를 함유한 열경화성 수지 조성물이 내열성이나 내광성이 우수하므로 특히 바람직한 것이다.
실리콘 수지 조성물로서는, 축합형이나 부가형의 열경화성 실리콘 수지 조성물을 대표적인 것으로 하여 예시할 수 있다.
축합형의 실리콘 수지 조성물로서는, 하기의 평균 조성식 (1)로 표시되는 실리콘 수지와 축합 촉매를 포함하는 것이 대표적인 것이다.
R1 aSi(OR2)b(OH)cO(4-a-b-c)/2 (1)
(식 중, R1은 동일 또는 이종의 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기, R2는 동일 또는 이종의 탄소수 1 내지 4의 1가의 탄화수소기를 나타내고, 0.8≤a≤1.5, 0≤b≤0.3, 0.001≤c≤0.5, 0.801≤a＋b＋c＜2를 만족시키는 수임)
부가형 실리콘 수지 조성물은 비닐기를 함유하는 실리콘 수지, 경화제로서 히드로실릴기를 갖는 실리콘 수지, 백금 촉매를 포함하는 실리콘 수지 조성물을 들 수 있다.
실리콘·에폭시 혼성 수지 조성물로서는, 트리아진 유도체 에폭시 수지, 실리콘 수지, 산 무수물, 경화 촉진제를 포함하는 열경화성 에폭시·실리콘 수지 조성물이, 경화성이 우수하고, 내열성, 내광성이 우수함과 동시에 양호한 강도를 가지므로 바람직하다.
이 경우, 성형성이나 양호한 경화물 물성을 얻기 위해서, 미리 에폭시 수지 및/또는 1 분자 중에 적어도 1개의 에폭시기를 갖는 실리콘 수지와 산 무수물을 예비 반응시켜, 중합도를 높인 것을 사용할 수도 있다.
특히, 500nm 이하의 광을 발광하는 고휘도 발광 소자를 탑재한 리플렉터에는, 실리콘 수지나 실리콘 수지와 에폭시 수지 등의 혼성 수지를 사용한다. 에폭시 수지나 열가소성 폴리프탈아미드 등을 사용하면, 발광시의 발열이나 단파장 광에 의해 수지가 분해되어 변색됨으로써, 광 반사율이 저하되고, 광의 취출 효율이 저하된다.
이 때문에, 내열성이나 내광성이 가장 우수한 실리콘 수지가 바람직한 것이다. 실리콘 수지 중에서도 메틸기 함유량이 많은 실리콘 수지가 좋다.
본 발명에 관한 리플렉터 형성용 열경화성 수지 조성물에는, 무기 충전제를 배합할 수 있다. 무기 충전제로서는, 통상 수지 조성물에 배합되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 용융 실리카, 용융 구상 실리카, 결정성 실리카 등의 실리카류, 알루미나, 질화 규소, 질화 알루미늄, 보론니트라이드, 유리 섬유, 삼산화안티몬 등을 들 수 있다. 이들 무기 충전제의 평균 입경이나 형상은 특별히 한정되지 않지만, 평균 입경은 통상 5 내지 40㎛이다. 또한, 평균 입경은 레이저광 회절법에 의한 입도 분포 측정에 있어서의 질량 평균치 D50(또는 중앙 직경)으로서 구할 수 있다. 특히 용융 실리카, 용융 구상 실리카가 이용되고, 그 입경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 성형성, 유동성에서 볼 때, 평균 입경은 4 내지 40㎛, 특히 7 내지 35㎛가 바람직하다.
이상과 같은 리플렉터 형성용 열경화성 수지 조성물로서는, 시판의 열경화성 수지 조성물을 사용할 수 있다.
또한, 리플렉터의 강도, 인성을 높이기 위해서, 리플렉터 형성용 열경화성 수지 조성물에는 하기와 같은 것을 배합할 수도 있다. 예를 들면, 유리 섬유나 붕규산 유리, 암면(rock wool)과 같은 비정질 섬유, 알루미나 섬유와 같은 다결정 섬유, 티탄산 칼륨, 규산 칼슘, 규산 유리, 붕산 알루미늄과 같은 단결정 섬유, 또한 황산 마그네슘, 탄화 규소, 질화 규소 등을 들 수 있으며, 어떤 타입이라도 상관없다.
무기 충전제의 배합량은, 수지 100 질량부에 대하여 50 내지 1200 질량부, 특히 300 내지 1000 질량부인 것이 바람직하다.
백색 리플렉터를 얻기 위해서는, 하기와 같은 백색 안료를 병용할 수도 있다.
백색 안료로서는 이산화티탄을 이용하는 것이 바람직하고, 이 이산화티탄의 단위 격자는 루틸(rutile)형, 아나타스(anatase)형, 브루카이트(brookite)형 어느 것이라도 상관없지만, 루틸형이 바람직하게 사용된다. 또한, 평균 입경이나 형상도 한정되지 않지만, 평균 입경은 통상 0.05 내지 5.0㎛이다. 상기 이산화티탄은, 수지나 무기 충전제와의 상용성, 분산성을 높이기 위해서, Al이나 Si 등의 함수 산화물 등으로 미리 표면 처리할 수 있다.
또한, 백색 안료(백색 착색제)로서, 이산화티탄 이외에 티탄산칼륨, 산화지르콘, 황화 아연, 산화아연, 산화마그네슘 등을 단독으로 또는 이산화티탄과 병용하여 사용할 수도 있다.
백색 안료의 배합량은, 수지 100 질량부에 대하여 10 내지 500 질량부, 특히 50 내지 300 질량부인 것이 바람직하다.
상기 무기 충전제는, 수지와 무기 충전제의 결합 강도를 강하게 하기 위해서, 실란 커플링제, 티타네이트커플링제 등의 커플링제로 미리 표면 처리한 것을 배합할 수도 있다.
이러한 커플링제로서는, 예를 들면 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시 관능성 알콕시실란, N-β(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노 관능성 알콕시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란 등의 머캅토 관능성 알콕시실란 등을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 표면 처리에 이용하는 커플링제의 배합량 및 표면 처리 방법에 관해서는 특별히 제한되는 것이 아니다.
리플렉터 형성용 열경화성 수지 조성물에는, 필요에 따라 각종 첨가제를 더 배합할 수 있다. 예를 들면, 수지의 성질을 개선하는 목적으로 여러 가지 실리콘 분말, 열 가소성 수지, 열 가소성 엘라스토머, 유기 합성 고무, 지방산 에스테르, 글리세린산에스테르, 스테아르산아연, 스테아르산칼슘 등의 내부 이형제 등의 첨가제를 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 첨가 배합할 수 있다.
상기와 같은 열경화성 수지 조성물을 경화시킨 경화물의 350 내지 800nm에서의 광 반사율은 초기치로 80％ 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 90％ 이상이다.
본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 리플렉터를 성형하는 가장 일반적인 방법으로서는, 저압 트랜스퍼 성형이나 압축 성형법을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 수지 조성물의 성형 온도는 130 내지 185℃로 30 내지 180초간 행하는 것이 바람직하다. 후 경화는 150 내지 185℃로 1 내지 8 시간 행할 수도 있다.
본 발명에서 사용하는 발광 소자 탑재용 표면 실장형 리플렉터의 일 실시 형태를 도 1 내지 4에 나타낸다.
리플렉터(1)로서는, 발광 소자(2)를 탑재하기 위한 제1 리드(다이패드) (11)와 발광 소자(2)와 전기적으로 접속되는 제2 리드(발광 소자 전극과 외부 전극을 접속하기 위한 리드) (12)를 갖는 금속 리드 프레임(10)의 제1 및 제2 리드 사이의 공극 부분에 상기 열경화성 수지 조성물을 공급하여, 제1 리드 표면과 제2 리드의 선단 표면 부분이 노출된 저면을 이루는 오목 형상을 형성하도록 성형한다. 이와 같이 열경화성 수지 조성물로 성형된 리플렉터는, 금속 리드 프레임 위에 100 내지 300개 정도 매트릭스형으로 리플렉터가 되는 오목부가 배열된 상태에서 성형된 기판이 예시된다.
매트릭스형으로 배열한 리플렉터 기판의 경우는, 리플렉터 기판을 절단하기 전에, 각각의 리플렉터의 오목부에 존재하는 제1 리드(다이패드) (11) 위에 발광 소자(2)를 실리콘 다이본드제를 이용하여 고정하고, 예를 들면 150℃로 1 시간 가열하여 발광 소자를 고착시킬 수 있다. 그 후, 금선(3)으로 발광 소자(2)와 제2 리드(12) 선단을 전기적으로 접속하여, 밀봉 수지 조성물(4)로 하고, 투명한 실리콘 수지 조성물, 실리콘·에폭시 혼성 수지 조성물, 형광체 등을 배합한 실리콘 수지 조성물 등을 포팅(potting)에 의해 리플렉터의 오목부에 유입시켜, 예를 들면 120℃로 1 시간, 150℃로 2 시간 더 가열 경화시킴으로써 밀봉한다. 이 종류의 밀봉 수지 조성물에 의한 밀봉은 포팅에 의한 방법, 또는 트랜스퍼 성형이나 압축 성형 등의 밀봉 방법을 이용하는 것으로 렌즈 형상 등을 동시에 형성할 수도 있다.
그 후, 다이싱, 레이저 가공, 워터 제트 가공 등으로 매트릭스형으로 배열한 성형 기판을 절단하여, 리플렉터를 개편, 단체화한다.
이와 같이 하여 얻을 수 있는 본 발명의 광 소자용 리플렉터는, 발광 소자와, 발광 소자를 탑재하기 위한 제1 리드와, 발광 소자와 전기적으로 접속되는 제2 리드를 일체 성형하여 이루어지는 열경화성 수지 조성물로 성형되고, 저면과 측면을 갖는 오목부가 형성되어 있다. 매트릭스형으로 성형하는 경우, 단위 면적당 가능한 다수의 리플렉터를 제조하기 위해서는, 리플렉터의 오목부 측면의 수지 두께를 얇게 할 필요가 있다. 그 때문에, 통상은 오목부 측면의 수지 벽 두께가 50 내지 500㎛인 것이다. 50㎛보다 얇으면 수지 두께가 지나치게 얇아 취급 시에 깨지기 쉽고, 500㎛보다 두꺼우면 단위 면적당의 개수가 감소해버리기 때문에 비용이 높아진다. 바람직하게는 100 내지 300㎛이다.
본 발명에서는, 상술한 바와 같이, 고휘도 LED 등의 발광 소자의 밀봉을 행하는 밀봉 수지 조성물로서는 열경화성 수지 조성물을 이용한다. 이 밀봉용 열경화성 수지 조성물로서는, 실리콘 수지 조성물, 실리콘·에폭시 혼성 수지 조성물 등을 사용할 수 있고, 특히 신장이 있는 실리콘 수지 조성물이 바람직하다.
열경화성 실리콘 수지 조성물로서는 디메틸 실리콘, 메틸·페닐계 실리콘 수지 등 각종 실리콘 수지를 주성분으로 하는 것이 있고, 수지 구조에 따라서는 경화물 경도가 쇼어 A로 측정할 수 있는 부드러운 것이나, 쇼어 D로 측정할 수 있는 딱딱한 것까지 제조할 수 있다. 이 경우, 경화형으로서는 부가 경화형, 유기 과산화물 경화형 중 어느 쪽일 수 있고, 경화형에 따른 공지된 경화제를 사용할 수 있다.
밀봉 수지 조성물로서는 내열성, 내후성, 내광성이 우수하고, 또한 투명성이 우수한 경화물을 제공하는 것이 바람직하며, 또한 밀봉 수지 조성물에는, 충전재, 유리 섬유, 확산재, 안료, 발광 소자로부터의 광을 흡수하여, 파장 변환하는 형광체 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 혼합할 수도 있다.
상기 밀봉용 열경화성 수지 조성물로서는, 그 경화물의 쇼어 D 경도가 30 이상, 바람직하게는 30 내지 70, 더욱 바람직하게는 30 내지 60인 것을 사용한다.
즉, 종래부터 다용되고 있는 열 가소성 수지제의 리플렉터를 사용한 발광 장치의 밀봉 수지 조성물로서는, 경화물의 경도가 쇼어 D로 30 미만인 것이 균열 내성이나 와이어 오픈 등의 신뢰성을 유지하기 위해 사용되고 있지만, 본 발명에서는, 열경화성 수지로 제조된 리플렉터를 사용하는 경우, 발광 소자를 보호하는 밀봉 수지로서 쇼어 D로 30 이상의 경도를 가진 것이 아니면 안 된다. 쇼어 D로 30 미만인 것으로 밀봉한 발광 장치는 외부의 충격에 의해 용이하게 장치가 파괴되어 버린다.
이 경우, 상기 열경화성 수지 조성물, 특히 실리콘 수지 조성물로서는 시판품을 사용할 수 있고, 시판품 중에서 경화물의 쇼어 D 경도가 상기 값인 것을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 표면 실장형 발광 장치는, 리플렉터가 실리콘 수지 등의 열경화성 수지로 되어 있기 때문에 내열성, 내광성이 우수하고, 종래의 폴리프탈아미드(PPA) 등의 열가소성 수지로 되어 있는 것에 비해 고휘도의 LED를 수납하여, 고전류를 흘려도 발광 장치의 열화는 없다. 그 때문에, 조명 기구, 디스플레이, 액정 텔레비전의 백 라이트 유닛 등에 이용할 수 있다.
본 발명에서는, 열경화성 수지로 제조된 리플렉터는 리드 프레임과 견고하게 접착되어 있기 때문에, 열가소성 수지에 비하여 와이어에의 영향도 적고, 종래 사용할 수 없었던 경도의 수지라도 신뢰성에 문제가 없는 것이다.
[실시예]
이하, 합성예, 참고예, 실시예 및 비교예에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하겠지만, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, Me는 메틸기, Vi는 비닐기, Ph는 페닐기를 나타낸다.
[합성예 1]
메틸트리클로로실란 100 질량부, 톨루엔 200 질량부를 1L의 플라스크에 넣고, 이들 혼합액에, 빙냉 하에서 물 8 질량부 및 이소프로필알코올 60 질량부의 혼합액을 적하하였다. 플라스크 내의 액체 온도 -5 내지 0℃로 5 내지 20시간에 걸쳐서 적하하고, 그 후 얻어진 반응액을 가열하여 환류 온도로 20분간 교반하였다. 그것으로부터 상기 반응액을 실온까지 냉각하여, 물 12 질량부를 30℃ 이하의 온도로 30분간 적하하고, 그 후 20분간 교반하였다. 얻어진 혼합액에 다시 물 25 질량부를 적하한 후, 40 내지 45℃로 60분간 교반하였다. 이렇게 해서 얻은 혼합액에 물 200 질량부를 가하여 분리한 유기층을 채취하였다. 이 유기층을 중성이 될 때까지 세정하고, 그 후 공비 탈수, 여과, 감압 스트립에 제공함으로써, 하기 화학식 2로 표시되는 무색 투명의 고체(융점 76℃)로서 36.0 질량부의 열경화성 오르가노폴리실록산 (A-1)을 얻었다.
(CH3)1.0Si(OC3H7)0.07(OH)0.10O1 .4 (2)
[합성예 2]
디메틸디클로로실란 129 질량부, 옥타메틸시클릭실록산 1483 질량부를 혼합하여, 발연 질산 26 질량부를 적하하고, 30 내지 35℃로 2 시간 교반 후, 45 내지 55℃로 16 시간 교반하고, 냉각을 행하여, 하기 화학식 (3)으로 표시되는 양쪽 말단 디클로로 직쇄상 폴리디메틸실록산 1,548 질량부를 얻었다.
ClMe2SiO(Me2SiO)19SiMe2Cl (3)
(염소 함유율은 0.13 mol/100g, 25℃에 있어서의 동점도는 25mm2/s)
이어서, 물 350 질량부를 5L의 플라스크에 넣고, 상기 식 (3)으로 표시되는 양쪽 말단 디클로로 직쇄상 폴리디메틸실록산 34.7 질량부, 트리클로로페닐실란 58.9 질량부, 메틸비닐디클로로실란 6.4 질량부 및 톨루엔 65.7 질량부의 혼합액을 적하하였다. 플라스크 내의 액체 온도 25 내지 40℃로 3 내지 5시간에 걸쳐 적하하고, 그 후 얻어진 반응액을 25 내지 40℃로 60분간 교반하였다. 상기 혼합액으로부터 유기층을 채취하여, 상기 유기층을 중성이 될 때까지 세정한 후, 공비 탈수를 행하여, 불휘발분을 50％로 조정하였다. 이에 28 질량％ 암모니아수를 0.3 질량부 가하고, 25 내지 40℃에서 30분간 교반한 후, 공비 탈수를 행하였다. 그 후, 빙초산 0.06 질량부를 가하여 액성을 산성으로 하고, 다시 공비 탈수를 행하였다. 얻어진 용액을 여과, 감압 스트립에 제공함으로써, 하기 화학식 (4)로 표시되는 무색 투명의 고체를 67.5 질량부 얻었다.
[(Me2SiO)21]0.57(PhSiO1 .5)0.37(MeViSiO)0.06 (4)
[참고예]
리플렉터의 제조(1)
합성예 1의 열경화성 실리콘 수지 80 질량부, 합성예 2의 20 질량부, 산화티탄은 루틸형 R-45 M[사카이 화학 공업(주) 제조 상품명, 평균 입경 0.29㎛] 160 질량부, 용융 구상 실리카는 MSR-4500 TN[(주)다쯔모리 제조 상품명, 평균 입경 45㎛] 540 질량부, 촉매 1 질량부, 이형제는 스테아르산칼슘 1 질량부를 배합하여, 균일하게 혼합한 후, 열 2축 롤로 혼련하여 백색의 실리콘 수지 조성물을 얻었다.
이 실리콘 수지 조성물로 전체면을 은도금한 구리 리드 프레임을 이용하여, 도 1의 매트릭스형의 오목형 리플렉터(1)를 하기의 성형 조건으로 트랜스퍼 성형하여 제작하였다.
성형 조건은 하기와 같다.
성형온도: 170℃, 성형압력: 70kg/cm2, 성형 시간: 3분간
후 경화를 170℃로 2 시간 더 행하였다.
리플렉터의 제조(2)
합성예 1의 열경화성 실리콘 수지 37 질량부, 트리아진 유도체 에폭시 수지[트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아누레이트(TEPIC-S:닛산 가가꾸(주) 제조 상품명, 에폭시당량 100)] 28 질량부, 산 무수물(탄소 탄소 이중 결합 불함유 산 무수물: 메틸헥사히드로무수프탈산[리카시드 MH:신니혼 리카(주) 제조 상품명)] 35 질량부, 산화티탄은 루틸형 R-45 M[사카이 화학 공업(주) 제조 상품명, 평균 입경 0.29㎛] 160 질량부, 용융 구상 실리카는 MSR-4500 TN[(주)다쯔모리 제조 상품명, 평균 입경 45㎛] 540 질량부, 촉매 1 질량부, 이형제는 스테아르산칼슘 1 질량부를 배합하여, 균일하게 혼합한 후, 열 2축 롤로 혼련하여 백색의 실리콘 수지 조성물을 얻었다.
이 실리콘 수지 조성물로 전체면을 은도금한 구리 리드 프레임을 이용하여, 도 1의 매트릭스 타입의 오목형 리플렉터(2)를 하기의 성형 조건으로 트랜스퍼 성형하여 제작하였다.
성형 조건은 하기와 같다.
성형 온도: 170℃, 성형 압력: 70kg/cm2, 성형 시간: 3분간
후 경화를 170℃로 2 시간 더 행하였다.
[실시예 및 비교예]
성형한 매트릭스 타입의 리플렉터 각각의 오목형의 저변에 노출된 리드 프레임 위에 청색 LED 소자를 실리콘 다이본드제[품명: LPS632D, 신에쓰 가가꾸 고교(주) 제조]로 접착 고정하고, 금선으로 다른 한쪽의 리드부와 소자 전극을 전기적으로 접속하였다. 그 후, 표 1에 나타낸 경화물의 경도가 다른 실리콘 밀봉 수지 조성물을 LED 소자가 배치된 오목부 개구부 내에 각각 주입하고, 120℃로 1 시간, 150℃로 1 시간 더 경화시켜 밀봉하였다.
이 매트릭스형의 리플렉터를 다이싱하여 개편화하였다.
개편화한 리플렉터의 측면 두께를 다이싱하여 100㎛, 200㎛, 300㎛이 되도록 절단하였다. 리플렉터의 측면 두께를 40㎛로 절단하고자 했지만, 두께가 지나치게 얇아 다이싱 시에 측면에 균열이 발생하여, 40㎛ 두께의 리플렉터는 제조할 수 없었다.
또한, 비교를 위해, 종래의 폴리프탈아미드(PPA)로 제조한 리플렉터로 측면의 두께가 100㎛인 리플렉터를 사용하여 동일한 발광 장치를 제조하였다.
Figure 112012060127913-pat00001
※ KJR9022, LPS5400, LPS5547F, LPS5555F, KJR632는 모두 신에쓰 가가꾸 고교(주) 제조의 실리콘 수지 조성물이다.
실리콘 수지 조성물의 특성은 120℃에서 1 시간, 150℃에서 1 시간 경화시킨 후, 실온에서 측정하였다.
발광 장치의 파괴 강도의 측정 방법
도 5에 도시한 바와 같이, 실시예, 비교예에서 제조한 발광 장치(20)의 저면을 접착제(21)로 기판(22)에 고정하여, 리플렉터의 측면을 푸시·풀게이지(push·pull gauge)로 가압함으로써 파괴 강도를 측정하였다. 가압 속도는 100㎛/초로 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
리플로우 후의 접착과 변색의 평가
이들 개편형(個片型)한 실시예 1 내지 7, 비교예 1 내지 3에서 조립한 발광 장치를 이용하여, 25℃, 80％의 분위기 중에 48 시간 방치한 후, 260℃의 리플로우 로(爐)에 3회 통과시켰다. 그 후, 리플렉터 표면이나 소자 표면과 밀봉 수지의 접착 불량을 조사했다. 또한, 리플로우 후의 리플렉터 표면의 변색도 관찰하였다.
또한, -40℃/30분→100℃/30분의 히트 쇼크(heat shock)를 행하여 신뢰성을 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112012060127913-pat00002
(리플로우, 히트 쇼크 시험은 각 n=10으로 행하고, 불량율을 나타낸다. )
※ 비교예 2, 3의 리플로우의 불량 모드는 Ag 도금면과의 박리이고, 히트 쇼크의 불량 모드는 와이어 오픈이었다.
1: 리플렉터
2: 발광 소자
3: 금선
4: 발광 소자를 보호하는 열경화성 수지 조성물
10: 금속 리드 프레임
11: 제1 리드
12: 제2 리드
20: 발광 장치
21: 접착제
22: 기판

Claims (3)

  1. 발광 소자와, 발광 소자를 탑재하기 위한 제1 리드와, 발광 소자와 전기적으로 접속되는 제2 리드를 일체 성형하여 이루어지는 리플렉터와, 발광 소자를 피복하는 밀봉 수지 조성물의 경화물을 갖는 표면 실장형 발광 장치에 있어서, 리플렉터는 열경화성 수지 조성물로 성형되고, 저면과 측면을 갖는 오목부가 형성되어 있으며, 오목부의 측면의 수지 벽 두께가 100 내지 300㎛이고, 밀봉 수지 조성물은 경화물의 경도가 쇼어 D로 30 이상인 열경화성 수지 조성물인 표면 실장형 발광 장치를 얻기 위한 리플렉터 기판이며,
    발광 소자를 탑재하기 위한 제1 리드와 발광 소자와 전기적으로 접속되는 제2 리드를 갖는 금속 리드 프레임의 제1 및 제2 리드 사이의 공극 부분에 실리콘 수지 조성물 및 실리콘·에폭시 혼성 수지 조성물로부터 선택되는 열경화성 수지 조성물이 공급되어, 금속 리드 프레임 위에 제1 리드 표면과 제2 리드의 선단 표면 부분이 노출된 저면을 이루는 오목 형상을 갖는 100 내지 300개의 리플렉터가 되는 오목부가 매트릭스형으로 배열되고, 또한 상기 리플렉터가 개편화되는 때에 오목부 측면의 수지 두께가 100 내지 300㎛이 되도록 성형되고,
    각각의 리플렉터의 오목부에 존재하는 제1 리드 위에 발광 소자가 고정되고, 발광 소자와 제2 리드 선단이 전기적으로 접속됨과 동시에, 밀봉 수지 조성물로서 쇼어 D로 30 이상의 경화물을 부여하는 경화성 실리콘 수지 조성물로 발광소자가 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는, 측면의 수지 두께가 100 내지 300㎛이 되는 리플렉터가 개편화되는 리플렉터 기판.
  2. 발광 소자와, 발광 소자를 탑재하기 위한 제1 리드와, 발광 소자와 전기적으로 접속되는 제2 리드를 일체 성형하여 이루어지는 리플렉터와, 발광 소자를 피복하는 밀봉 수지 조성물의 경화물을 갖는 표면 실장형 발광 장치에 있어서, 리플렉터는 열경화성 수지 조성물로 성형되고, 저면과 측면을 갖는 오목부가 형성되어 있으며, 오목부의 측면의 수지 벽 두께가 100 내지 300㎛이고, 밀봉 수지 조성물은 경화물의 경도가 쇼어 D로 30 이상인 열경화성 수지 조성물인 표면 실장형 발광 장치의 제조 방법이며,
    발광 소자를 탑재하기 위한 제1 리드와 발광 소자와 전기적으로 접속되는 제2 리드를 갖는 금속 리드 프레임의 제1 및 제2 리드 사이의 공극 부분에 실리콘 수지 조성물 및 실리콘·에폭시 혼성 수지 조성물로부터 선택되는 열경화성 수지 조성물을 공급하여, 금속 리드 프레임 위에 제1 리드 표면과 제2 리드의 선단 표면 부분이 노출된 저면을 이루는 오목 형상을 갖는 100 내지 300개의 리플렉터가 되는 오목부가 매트릭스형으로 배열되고, 또한 상기 리플렉터가 개편화되는 때에 오목부 측면의 수지 두께가 100 내지 300㎛이 되도록 리플렉터 기판을 성형하고,
    각각의 리플렉터의 오목부에 존재하는 제1 리드 위에 발광 소자를 고정하고, 발광 소자와 제2 리드 선단을 전기적으로 접속함과 동시에, 밀봉 수지 조성물로서 쇼어 D로 30 이상의 경화물을 부여하는 경화성 실리콘 수지 조성물로 발광소자를 밀봉하고, 그 후 상기 성형 기판을 절단하여 측면의 수지 두께가 100 내지 300㎛이 되도록 리플렉터를 개편화하는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 발광 장치의 제조 방법.
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