JP2020055910A - 樹脂組成物、及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
及び側面を有し、蛍光物質を含有する波長変換部材と、前記波長変換部材の上面を被覆し、蛍光物質を実質的に含有しない透光部材と、前記発光素子と前記波長変換部材の間に配置される前記樹脂組成物で成形される光反射部材と、を備える。
実施形態1の樹脂組成物は、(A)シリコーン樹脂、若しくはシリコーン変性樹脂、又は、これらを含むハイブリッド樹脂、及び(B)下記一般式1で示されるシランカップリング剤で処理された反射材、を含む。
本実施形態1で用いられるシリコーン樹脂若しくはシリコーン変性樹脂、又はこれらを含むハイブリッド樹脂は特に限定されないが、耐熱性及び耐光性から、シリコーン樹脂が望ましい。
本実施形態1で用いられるシランカップリング剤は、下記式1で表されるシランカップリング剤である。
ここで、処理工程において、100重量部の反射材を0.1重量部〜10重量部のシランカップリング剤で処理することが好ましく、100重量部の反射材を0.3重量部〜2重量部のシランカップリング剤で処理することがより好ましい。
本発明に係る実施形態2の発光装置は、実施形態1の樹脂組成物を用いて成形された反射部材を用いる発光装置である。図1は、本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略上面図(a)と、そのA−A断面における概略断面図(b)である。
以下、実施形態2の各構成部材について説明する。
発光素子は、少なくとも半導体素子構造を備え、多くの場合に基板をさらに備える。発光素子としては、例えば発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)チップが挙げられる。発光素子の上面視形状は、矩形、特に正方形状又は一方向に長い長方形状であることが好ましいが、その他の形状であってもよく、例えば三角形状、五角形状、六角形状等であれば発光効率を高めることもできる。発光素子は基板と半導体層とを有し、発光素子、主に基板の側面は、上面に対して、垂直であってもよいし、内側又は外側に傾斜していてもよい。発光素子は、同一面側に正負(p,n)電極を有することが好ましいが、正/負電極を互いに反対の面に有する対向電極構造でもよい。
波長変換部材20の母材21は、発光素子10から出射される光に対して透光性(例えば光透過率50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは85%以上)を有するものであることが好ましい。波長変換部材の母材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂を用いることができる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。ガラスでもよい。波長変換部材は、これらの母材のうちの1種を単層で、若しくはこれらの母材のうちの2種以上を積層して構成することができる。このほか、波長変換部材は、蛍光体と無機物(例えばアルミナ)との焼結体、又は蛍光体の板状結晶などを用いることができる。なお、波長変換部材の母材の屈折率を、透光部材(の母材)の屈折率より高くすることで、光の取り出し効率を高めることもできる。
透光部材30は、発光素子10から出射される光に対して透光性を有するものであればよい。透光部材30の光透過率は、発光素子10からの光の50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは85%以上を透過するものであることが好ましい。透光部材30は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂を用いることができる。なかでも、シリコーン樹脂若しくはシリコーン変性樹脂又はそれらを含むハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れる。透光部材30はガラスでもよい。透光部材30は、これらの母材のうちの1種を単層で、若しくはこれらの母材のうちの2種以上を積層して構成することができる。また、透光部材は、光拡散剤を含有してもよく、好ましくはその表面の滑らかさを維持できる程度の含有量とする。
接着部材40の母材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、好ましい。
光反射部材50は上述の樹脂組成物を用いる。光反射部材50は、発光素子10から側方へ出射される光を効率良く上方へ反射させ、光取り出し効率を高める。その光取出し効率を高めるためには、光反射部材中の反射材の含有量が多い方がよいが、反射材は粒状の粒子であるため、樹脂51に混合する際に、樹脂51の粘度が高くなり、混合し難い。そのため、樹脂の粘度が高くなるため、樹脂に含有する反射材の含有量が制限させる。しかし光反射部材に含まれる反射材を所定のシランカップリング剤で表面処理することで、発光装置作製時の熱によって変色することなく、樹脂の粘度を低く抑えつつ反射材を高充填できる。その結果、反射材が高充填された樹脂組成物を用いて、例えば、200μm以下、さらには50μm以下の薄い光反射部材を成形することができる。このような薄い光反射部材であっても、光反射部材の光反射率を高くできるので、光反射部材からの光の漏れを低減でき、光の取出し効率が高い発光装置を提供することができる。なお光反射部材を薄くすることで、結果的に、発光装置自体の薄型化、小型化もできるようになる。
導電部材60は、発光素子10の電極と配線基板70とを電気的に接続するためのものである。導電部材60としては、金、銀、銅などのバンプ、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、パラジウムなどの金属粉末と樹脂バインダを含む金属ペースト、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、低融点金属などのろう材のうちのいずれか1つを用いることができる。
配線基板70に用いられる基体71は、リジッド基板であれば、樹脂(繊維強化樹脂を含む)、セラミックス、ガラス、金属、紙などを用いて構成することができる。樹脂としては、エポキシ、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン(BT)、ポリイミドなどが挙げられる。セラミックスとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン、若しくはこれらの混合物などが挙げられる。金属としては、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン、若しくはこれらの合金などが挙げられる。基体は、可撓性基板(フレキシブル基板)であれば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマーなどを用いて構成することができる。なお、これらの基材のうち、特に発光素子の線膨張係数に近い物性を有する基材を使用することが好ましい。
以上のように構成された実施形態2の発光装置は、所定のシランカップリング剤により表面処理された反射材を多く含む光反射部材を備えているため、発光装置からの光取出し効率を向上させることができる。
表1に示すように、実施例1及び比較例1、2の樹脂組成物を作製した。実施例1の樹脂組成物は、シリコーン樹脂と、ビニル基を持つカップリング剤と、酸化チタンである反射材と、を重量比率(%)でシリコーン樹脂:カップリング剤:反射材=34:1:65となるよう秤量、調整を行った。ビニル基を持つシランカップリング剤の種類については、7−オクテニルトリメトキシシラン試薬(94.4%)を使用した。酸化チタンはルチル型を使用した。比較例1及び2の樹脂組成物は、実施例1とカップリング剤を使用しない以外は同じ材料を使用した。比較例1の樹脂組成物は、シリコーン樹脂と、表面処理していない酸化チタンである反射材と、を重量比率(%)でシリコーン樹脂:反射材=40:60となるよう秤量、調整を行った。比較例2の樹脂組成物は、シリコーン樹脂と、表面処理していない酸化チタンである反射材と、を重量比率(%)でシリコーン樹脂:反射材=35:65となるよう秤量、調整を行った。実施例1の光反射部材は、所定量の酸化チタンと、カップリング剤とを同時に投入し、インテグラルブレンドにて処理を行った。実施例1の樹脂組成物は、カップリング剤で処理した酸化チタンと、シリコーン樹脂と、を所定量投入し、自転公転ミキサーにて混合し作成した。比較例1及び2の樹脂組成物も、同様に、酸化チタンと、シリコーン樹脂と、を所定量投入し、自転公転ミキサーにて混合し作成した。
実施例2の発光装置を作製する。
実施例2の発光装置として、実施例1の樹脂組成物をトランスファー成形して光反射部材を作成し、その光反射部材を用いて発光装置を作製する。発光装置はNSSW703B−HG(日亜化学工業株式会社製)の形態を採る。
この結果から、実施例2の発光装置は、比較例3の発光装置より全光束が大きい。
従来、発光装置に使用される光反射部材は、何ら表面処理していない酸化チタン粒子等の反射材を含有する樹脂を用いて作製されている。
しかしながら、発光素子からの光取り出し効率を高めるため、光反射部材に含有される反射材の濃度を高くすることが試みられている。光反射部材の母材である樹脂に表面処理していない反射材を混合させると樹脂の粘度が急激に高くなり、流動性が悪化するために、樹脂に反射材を高充填することが難しい。
一方、本実施形態で説明した、ビニル基を有するシランカップリング剤により表面処理された酸化チタンを用いた光反射部材を試作してみたところ、樹脂の流動性の悪化を抑制することができ、光反射部材も容易に成形でき、また、光反射部材を高充填することができる。その結果、光取出し効率の高い発光装置ができるようになった。
20…波長変換部材(21…母材、25…蛍光物質)
30…透光部材
40…接着部材
50…光反射部材(51…樹脂、55…反射材)
60…導電部材
70…配線基板(71…基体、75…配線(75a…素子搭載部、75b…端子部))
Claims (7)
- 前記反射材の母材は、金属化合物、金属酸化物、窒化物、又は、硫化物の少なくともいずれか1つを含む請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記C)反射材は、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、イットリア安定化ジルコニア、酸化ニオブ、チタン酸バリウム、水酸化マグネシウム、酸化イットリウム、窒化ホウ素、硫化亜鉛、又は、硫化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも1つを含む請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記nは、1〜20の整数である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記反射材と前記シランカップリング剤との重量比率は、前記反射材の母材100重量部に対して、前記シランカップリング剤は0.1〜10重量部である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 発光素子と、
前記発光素子の上に配置され、上面及び側面を有し、蛍光物質を含有する波長変換部材と、
前記波長変換部材の上面を被覆し、蛍光物質を実質的に含有しない透光部材と、前記発光素子と前記波長変換部材の間に配置される接着部材と、
前記発光素子及び前記波長変換部材の側面に配置される請求項1乃至5のいずれか一項に記載される樹脂組成物で成形される光反射部材と、を備える発光装置。 - 前記光反射部材の最小厚さが200μm以下である請求項6に記載の発光装置。
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