TW201608743A - 反射器、附反射器之引線框架、半導體發光裝置及樹脂組成物 - Google Patents

反射器、附反射器之引線框架、半導體發光裝置及樹脂組成物 Download PDF

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Tomoki Sasou
Katsuya Sakayori
Kei Amagai
Satoru Kanke
Toshiyuki Sakai
Keisuke Hashimoto
Hiroyuki Hasegawa
Akihiro Maeda
Makoto Mizoshiri
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Abstract

本發明提供一種於至少維持所要求之耐熱性、反射率等基本性能的狀態下，具有與基板之優異之密接性的反射器。 本發明之反射器具有藉由樹脂組成物成形而成之光反射面，該樹脂組成物含有樹脂、與含白色顏料及纖維狀填料的無機填料，該纖維狀填料之徑向之截面積為1μm2以上且100μm2以下，於使用根據TG-DTA法之熱重量/示差熱同步分析裝置測得該反射器之加熱前之質量後，於大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱從而殘留之灰分量，以加熱前之該反射器之總質量為基準，為70質量%以上且90質量%以下。

Description

反射器、附反射器之引線框架、半導體發光裝置及樹脂組成物
本發明係關於一種反射器、附反射器之引線框架、半導體發光裝置及樹脂組成物。
先前，作為將電子零件構裝至基板等方法，採用於將電子零件暫時固定於在特定部位預先點焊有焊料之基板上後，藉由紅外線、熱風等手段對該基板進行加熱而使焊料熔融，從而固定電子零件之方法(迴焊(reflow)法)。藉由該方法，可提高基板表面上之電子零件之構裝密度。
又，作為半導體發光裝置之一之LED元件係小型、壽命較長且省電性優異，因此廣泛地用作顯示燈等光源。而且，近年來，相對低價地製造亮度更高之LED元件，因此研究作為代替螢光燈及白熾燈泡之光源之利用。於應用於此種光源之情形時，為了獲得較大之照度，多用如下方式：於表面構裝型LED封裝體、即於鋁等金屬製之基板(LED構裝用基板)上配置多個LED元件，於各LED元件之周圍配設使光向特定方向反射之反射器(反射體)。
然而，LED元件係於發光時伴有發熱，故而此種方式之LED照明裝置係因LED元件發光時之溫度上升而反射器劣化，從而其反射率下 降，因此亮度下降，導致LED元件之短壽命化等。因此，對反射器要求耐熱性。
為了因應上述耐熱性之要求，於專利文獻1中提出使用於發光二極體之反射器中的聚合物組成物，具體而言，揭示有包含聚鄰苯二甲醯胺、碳黑、二氧化鈦、玻璃纖維、及抗氧化劑之聚合物組成物。而且，揭示有：對該組成物測定熱老化後之反射率，與不含有碳黑之聚合物組成物相比，該組成物係可獲得良好之反射率，黃變亦較少。然而，專利文獻1中記載之聚合物組成物之熱老化試驗係170℃且3小時之短時間內之評價，是否可於更長時間之實用條件下之耐熱耐久性方面獲得良好之結果並不明確。
又，於專利文獻2中，揭示有使用於組合光半導體元件與螢光體等波長轉換手段而成之光半導體裝置的熱硬化性光反射用樹脂組成物。該專利文獻2中記載之熱硬化性光反射用樹脂組成物之熱老化試驗係於150℃且500小時之更實用之條件下進行驗證，但成形時間為90秒而比熱塑性樹脂更長，又，作為後硬化處理而需要於150℃進行2小時，故而於生產性上存在問題。
為了解決該等問題點，於專利文獻3中，記載有含有烯烴樹脂、具有分子量為1000以下之烯丙基系取代基之交聯處理劑、球狀溶融氧化矽、玻璃纖維等無機粒子、及白色顏料之樹脂組成物。又，記載有：此種樹脂組成物具有優異之耐熱性，故而於經過迴焊步驟製作反射器等成形體之情形時有用。
然而，如下情形逐漸變明確：於在上述樹脂組成物中使用玻 璃纖維作為無機粒子、例如製作反射器之情形時，隨著反射器之要求厚度變薄，而反射器之變形變得明顯，反射器與基板之密接性惡化。於該情形時，推測為被封裝之LED元件之密封不徹底，作為發光裝置之壽命變短。
因此，於使用玻璃纖維作為無機粒子之情形時，要求於至少維持所要求之耐熱性等基本性能之狀態下，具有與基板之優異之密接性的反射器。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2006-503160號公報
[專利文獻2]日本特開2009-149845號公報
[專利文獻3]日本特開2013-166926號公報
本發明之課題在於提供一種於至少維持所要求之耐熱性、反射率等基本性能之狀態下，具有與基板之優異之密接性的反射器。
本發明人等藉由使用於徑向上具有特定之截面積的纖維狀填料而解決了上述課題。即，本發明提供下述者。
一種反射器，具有藉由樹脂組成物成形而成之光反射面，該樹脂組成物含有樹脂、與含白色顏料及纖維狀填料的無機填料，該纖維狀填料之徑向的截面積為1μm2以上且100μm2以下，於使用根據TG-DTA 法之熱重量/示差熱同步分析裝置測定該反射器之加熱前之質量後，於大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱從而殘留之灰分量，以加熱前之該反射器之總質量為基準，為70%以上且90%以下。
根據本發明，可提供一種於至少維持所要求之耐熱性、反射率等基本性能之狀態下，具有與基板之優異之密接性之反射器。
10‧‧‧光半導體元件
12‧‧‧反射器
14‧‧‧基板
16‧‧‧引線
18‧‧‧透鏡
圖1係表示本發明之實施形態之半導體發光裝置之一例的概略剖面圖。
圖2係表示本發明之實施形態之半導體發光裝置之一例的概略剖面圖。
以下，參照隨附圖式，對本發明之實施形態進行說明，但本發明並不限定於該實施形態。再者，於本說明書中，可任意採用被認為較佳之規定，可謂較佳者彼此之組合更佳。
[1.反射器]
本發明之實施形態之反射器具有藉由樹脂組成物成形而成之光反射面，該樹脂組成物含有樹脂、與含白色顏料及纖維狀填料的無機填料(以下，存在稱為反射器用樹脂組成物之情形)，該纖維狀填料之徑向的截面積為1μm2以上且100μm2以下，於使用根據TG-DTA法之熱重量/示差熱 同步分析裝置測得該反射器之加熱前之質量後，於大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱從而殘留之灰分量，以加熱前之該反射器之總質量為基準，為70質量%以上且90質量%以下。
若本實施形態之反射器之灰分量未達70質量%，則無法滿足於迴焊步驟中要求之耐熱性。又，若灰分量超過90質量%，則反射器之成形性下降。
根據上述觀點，上述灰分量之下限值較佳為72質量%，更佳為75質量%。又，上述灰分量之上限值較佳為88質量%，更佳為85質量%。
本發明之實施形態之反射器主要具有如下作用：使來自半導體發光裝置之LED元件的光向透鏡(出光部)反射。
本實施形態之反射器可與下述之半導體發光裝置組合使用，亦可與由其他材料所構成之半導體發光裝置、LED構裝用基板等組合使用。對於反射器之詳細內容係與應用於使用圖1及圖2而於下述之半導體發光裝置中之反射器(圖1及圖2中之反射器12)相同，故而於此處省略。
本實施形態之反射器可應用於各種用途。例如，可應用於以耐熱性絕緣膜、耐熱性脫模片、太陽電池之光反射片或LED為代表之照明、電視用光源之反射器等。特別是，於LED之情形時，光半導體元件之密封性會對該半導體元件之壽命產生影響，但本實施形態之反射器由於密接性良好且可獲得較高之密封性，故而可較佳地應用於LED。進而，可更佳地應用於如下之金屬基板型LED：藉由蝕刻及半蝕刻而加工製成引線框架，將元件之設置部之背面用作電極。
其次，詳細地對反射器之構成要素進行說明。
[2.反射器用樹脂組成物]
可使用於本發明之實施形態之反射器之光反射面的成形中的反射器用樹脂組成物至少含有樹脂、與含白色顏料及纖維狀填料之無機填料。
<樹脂>
作為可於本實施形態中使用之樹脂，只要為可使用於光反射面之成形中之樹脂即可，可列舉聚醯胺、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、聚縮醛、聚對苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯等。其中，較佳為使用聚烯烴樹脂。樹脂可單獨使用，亦可摻合不同之樹脂而使用。進而，亦可利用由不同之單體獲得之嵌段聚合物、共聚物、三元共聚物。
作為聚烯烴樹脂，可列舉使聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、降莰烯衍生物進行開環複分解聚合所得之樹脂或者其氫化樹脂等。其中，作為聚烯烴樹脂，較佳為選自聚乙烯、聚丙烯、含環狀結構之聚乙烯、含環狀結構之聚丙烯、及聚甲基戊烯中之至少1種。
聚甲基戊烯具有如下特性：熔點為較高之230~240℃，即便成形溫度為280℃左右亦不會分解而耐化學品性及電絕緣性優異。若考慮此種特性，則聚甲基戊烯等聚烯烴樹脂例如可較佳地使用於半導體發光裝置之反射器。
作為聚甲基戊烯樹脂，較佳為4-甲基戊烯-1之均聚物，但亦可為4-甲基戊烯-1與其他α-烯烴、例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十八烯、1-二十烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯等碳數2~20之α-烯烴之共聚物，即以4-甲基-1-戊烯為主體之共聚物。
於本實施形態中，可使用於反射器用樹脂組成物中之聚烯烴 樹脂較佳為重量平均分子量為220,000~800,000。
若聚烯烴樹脂之重量平均分子量處於上述範圍，則可抑制使含有聚烯烴樹脂之反射器用樹脂組成物成形而獲得之反射器等成形體產生龜裂，例如可防止迴焊步驟中之反射器之損壞等。
又，就含有聚烯烴樹脂之反射器用樹脂組成物之成形性之觀點而言，重量平均分子量之下限值較佳為230,000以上，更佳為240,000以上。又，重量平均分子量之上限值較佳為700,000以下，更佳為650,000以下。
再者，重量平均分子量較佳為藉由凝膠滲透層析法(GPC)而測得之聚苯乙烯換算的重量平均分子量。然而，只要是能以良好再現性測得重量平均分子量之方法，則並不限定於此。例如，可藉由所例示之方法對利用適當之溶劑提取的材料測得重量平均分子量。
利用GPC之重量平均分子量之測定條件之一例係如下所述。
溶離液：鄰二氯苯
溫度：140~160℃
流速：1.0mL/min
試樣濃度：1.0g/L
注入量：300μL
<無機填料>
於本實施形態中，可使用於反射器用樹脂組成物中之無機填料含有白色顏料及纖維狀填料。以下，對無機填料進行說明。
(白色顏料)
於本實施形態中，作為可使用於反射器用樹脂組成物中之白色顏料， 可單獨或者混合使用氧化鈦、硫化鋅、氧化鋅、硫化鋇、鈦酸鉀等。
白色顏料係用以對由該樹脂組成物獲得之成形體賦予白色系之色調者，特別是，藉由將其色調設為高度之白色而可提高成形體之光線反射率。於成形體為反射器之情形時，要求良好之光線反射率，故而作為白色顏料，較佳為使用易於獲取且光線反射率亦優異之氧化鈦。
從考慮成形性且就獲得較高之反射率之觀點而言，白色顏料之平均粒徑於一次粒度分佈中較佳為0.10μm以上且0.50μm以下，更佳為0.10μm以上且0.40μm以下，進而較佳為0.21μm以上且0.25μm以下。平均粒徑可作為利用雷射光繞射法之粒度分佈測定中之質量平均值D50而求出。
(纖維狀填料)
於本實施形態中，可使用於反射器用樹脂組成物中之無機填料需含有纖維狀填料，且纖維狀填料之徑向之截面積需為1μm2以上且100μm2以下。若纖維狀填料之徑向之截面積未達1μm2，則因填料強度下降而於加工時變得易於在纖維長度方向上破損、彎折而長度變短，結果無法獲得充分之補強效果而耐熱性下降。
測定纖維狀填料之截面積之方法有若干種，本實施形態之纖維狀填料之截面積係如下者：破斷半導體發光裝置之反射器，根據對其破斷面進行SEM觀察而獲得之實測值算出。
即，於SEM圖像中，測得呈現於反射器之截面的纖維狀填料之徑長。於填料之截面為橢圓形狀之情形時，測得該橢圓之長徑及短徑，將長徑與短徑之比為0.8以上且1.2以下者設為對象，將關於至少10個截面之平均值設為纖維狀填料之截面積。
於根據藉由測定而獲得之徑長算出纖維狀填料之截面積時，徑長係設為測定至有效數字3位數為止者。又，截面積係作為纖維狀填料之截面中自截面積較小者起測定總數之50%者之平均值而算出，將算出後之數值之第3位數四捨五入而設為測定值。
若纖維狀填料之徑向之截面積超過100μm2，則樹脂中之流動性下降，因此變得難以均勻地填充至反射器與基板之界面附近為止，從而因纖維狀填料變得不存在於界面附近而界面附近之強度下降，於使用於半導體發光裝置等情形時，反射器與基板之密接性下降。
根據上述觀點，纖維狀填料之徑向之截面積之下限值較佳為30μm2，更佳為35μm2。又，纖維狀填料之徑向之截面積之上限值較佳為85μm2，更佳為50μm2。
作為纖維狀填料，可列舉石棉纖維、碳纖維、石墨纖維、金屬纖維、礦渣纖維、石膏纖維、氧化矽纖維、氧化矽-氧化鋁纖維、氧化鋯纖維、氮化硼纖維、氮化矽纖維、硼纖維、玻璃纖維等。
於該等中，就形成反射器之光反射面且提高光線反射率之觀點而言，纖維狀填料較佳為含有60質量%以上之二氧化矽之玻璃纖維。纖維狀填料中之二氧化矽之比率更佳為65質量%以上，進而較佳為70質量%以上。
纖維狀填料之截面形狀可為通常之大致圓形狀，亦可為扁平形狀等異形截面。進而，亦可並非為截面形狀、截面積固定之纖維。該情形時之截面積係規定為將於長度方向上不同之截面積平均而獲得之截面積。
作為一例，於纖維狀填料為玻璃纖維之情形時，作為截面之尺寸，較佳為滿足上述截面積之規定，且截面之短徑D1為0.5μm以上且25μm以 下，長徑D2為0.5μm以上且300μm以下，D2相對於D1之比D2/D1為1.0以上且30以下。又，玻璃纖維之平均纖維長度較佳為0.75μm以上且300μm以下。此種玻璃纖維亦被稱為磨碎纖維(milled fiber)，可對長纖維進行粉碎而獲得。
(其他無機填料)
於本實施形態中，作為可調配在反射器用樹脂組成物中之除了白色顏料及纖維狀填料以外的無機填料，一般而言，只要是可調配於熱塑樹脂組成物；如環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚矽氧樹脂這些熱硬化樹脂組成物的無機填料，且為不會阻礙作為反射器之反射特性的無機填料，則可單獨使用或者混合使用。
作為一例，可列舉硼酸鋁晶鬚、鎂系晶鬚、矽系晶鬚、矽灰石、絲狀鋁英石、海泡石、硬矽鈣石、氧化矽粒子、層狀矽酸鹽、以有機鎓離子交換所得之層狀矽酸鹽、玻璃薄片、非膨潤性雲母、石墨、金屬箔、陶瓷珠粒、黏土、雲母、絹雲母、沸石、膨潤土(bentonite)、白雲石、高嶺土、粉末矽酸、長石粉、白砂中空球、石膏、均密石英質岩、碳鈉鋁石及白土富勒烯等碳奈米粒子等板狀或粒子狀之無機填料。
<交聯處理劑>
於本實施形態中，反射器用樹脂組成物亦可進而含有交聯處理劑。於樹脂組成物含有交聯處理劑之情形時，在成形為反射器之形狀後，照射電子束而獲得反射器。藉此，可對本實施形態之反射器賦予更優異之耐熱性。
交聯處理劑具有如下結構：具有飽和或者不飽和之至少1個環結構，且於形成環結構之原子中之至少1個原子上鍵結有烯丙基、甲基烯丙基、 經由連結基之烯丙基、及經由連結基之甲基烯丙基中之任一烯丙基系取代基。
本實施形態之樹脂組成物係藉由含有具有該結構之交聯處理劑而發揮良好之電子束硬化性，具有優異之耐熱性。
作為飽和或者不飽和之環結構，可列舉環狀環、雜環、芳香環等。形成環結構之原子之數量較佳為3~12，更佳為5~8，進而較佳為6員環。環結構之數量較佳為1~3，更佳為1或2，進而較佳為1。
交聯處理劑之分子量較佳為1000以下，更佳為500以下，進而較佳為300以下。藉由分子量為1000以下，而於樹脂組成物中獲得良好之分散性，可引起基於電子束照射之有效之交聯反應。
交聯處理劑之熔點較佳為使用之聚烯烴樹脂之熔點以下，例如較佳為200℃以下。
若為上述交聯處理劑，則成形時之流動性優異，故而可使樹脂組成物之成形溫度下降而減輕熱負荷、或減輕成形時之摩擦、或增加含有白色顏料之無機填料的含有率。
作為交聯處理劑中之連結基，可列舉酯鍵、醚鍵、伸烷基、(雜)伸芳基等。形成環之原子中之不與烯丙基系取代基鍵結之原子成為鍵結有氫、氧、氮等之狀態；或鍵結有各種取代基之狀態。
於本實施形態中，作為可使用於反射器用樹脂組成物中之交聯處理劑，較佳為於形成有該交聯處理劑之1個環之原子中之至少2個原子上，分別獨立地鍵結有烯丙基系取代基。又，於環結構為6員環之情形時，較佳為於形成有該環之原子中之至少2個原子上，分別獨立地鍵結有 烯丙基系取代基，且較佳為於鍵結有1個烯丙基系取代基之原子之間位上鍵結有其他烯丙基系取代基。
進而，交聯處理劑較佳為以下述式(1)或(2)表示。
(式(1)中，R1~R3分別獨立地為烯丙基、甲基烯丙基、經由酯鍵之烯丙基、及經由酯鍵之甲基烯丙基中之任一烯丙基系取代基)
(式(2)中，R1~R3分別獨立地為烯丙基、甲基烯丙基、經由酯鍵之烯丙基、及經由酯鍵之甲基烯丙基中之任一烯丙基系取代基)
作為以上述式(1)表示之交聯處理劑，可列舉異氰尿酸三烯丙酯、異氰尿酸甲基二烯丙酯、異三聚氰酸二烯丙基單環氧丙酯、異氰尿酸單烯丙基二環氧丙酯、異氰尿酸三甲基烯丙酯等。
作為以上述式(2)表示之交聯處理劑，可列舉鄰苯二甲酸之二烯丙酯、間苯二甲酸之二烯丙酯等。
又，於本實施形態中，亦可以改善成形性、作為反射器之物 性值為目的而視需要對聚烯烴樹脂摻合彈性體。
彈性體係玻璃轉移溫度為40℃以下之聚合物，包含通常之膠質聚合物及熱塑性彈性體。再者，於為經嵌段共聚合之膠質聚合物等且玻璃轉移溫度為2點以上之情形時，只要最低之玻璃轉移溫度為40℃以下，則可用作本發明之玻璃轉移溫度為40℃以下之膠質聚合物。
作為彈性體之例，可列舉異戊二烯橡膠、其氫化物；氯丁二烯橡膠、其氫化物；乙烯-丙烯共聚物、乙烯-α-烯烴共聚物、丙烯-α-烯烴共聚物等飽和聚烯烴橡膠；乙烯-丙烯-二烯共聚物、α-烯烴-二烯共聚物、異丁烯-異戊二烯共聚物、異丁烯-二烯共聚物等二烯系共聚物、該等之鹵化物、二烯系聚合物或其鹵化物之氫化物；丙烯腈-丁二烯共聚物、其氫化物；偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、丙烯-四氟乙烯共聚物等氟橡膠；胺酯(urethane)橡膠、聚矽氧橡膠、聚醚系橡膠、丙烯酸橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、表氯醇橡膠、環氧丙烷橡膠、乙烯丙烯酸系橡膠等特殊橡膠；降莰烯系單體與乙烯或α-烯烴之共聚物、降莰烯系單體、乙烯與α-烯烴之三元共聚物、降莰烯系單體之開環聚合物、降莰烯系單體之開環聚合物氫化物等降莰烯系膠質聚合物；經乳化聚合或溶液聚合之苯乙烯-丁二烯-橡膠、高苯乙烯橡膠等無規或嵌段-苯乙烯-丁二烯系共聚物、該等之氫化物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯-橡膠、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯-橡膠等芳香族乙烯系單體-共軛二烯之無規共聚物、該等之氫化物；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯-橡膠、苯乙烯-乙烯- 丁二烯-苯乙烯-橡膠等芳香族乙烯系單體-共軛二烯之直鏈狀或放射狀嵌段共聚物、以其等之氫化物等苯乙烯系熱塑性彈性體為代表之胺酯系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體、1,2-聚丁二烯系熱塑性彈性體、氯乙烯系熱塑性彈性體、氟系熱塑性彈性體等熱塑性彈性體等中之與成為主成分之含有脂環結構之熱塑性樹脂不相溶者。
於該等中，芳香族乙烯系單體與共軛二烯系單體之共聚物、及其氫化物與含有脂環結構之熱塑性樹脂之分散性良好，故而較佳。芳香族乙烯系單體與共軛二烯系單體之共聚物可為嵌段共聚物，亦可為無規共聚物。就耐候性之方面而言，更佳為將除芳香環以外之部分氫化者。具體而言，可列舉苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯-嵌段共聚物及該等之氫化物、苯乙烯-丁二烯-無規共聚物及該等之氫化物等。
於本實施形態中，只要不會破壞由該反射器用樹脂組成物成形而成之反射器之功能，則可於反射器用樹脂組成物中含有各種添加劑。例如，可以改善樹脂組成物之性質為目的而調配各種晶鬚、聚矽氧粉末、熱塑性彈性體、有機合成橡膠、脂肪酸酯、甘油酸酯、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等內部脫模劑、二苯甲酮系、水楊酸系、氰基丙烯酸酯系、異氰尿酸酯系、草醯替苯胺(anilide oxalate)系、苯甲酸酯系、受阻胺系、苯并***系、酚系等抗氧化劑、或受阻胺系、苯甲酸酯系等光穩定劑等添加劑。
又，於反射器用樹脂組成物中，除上述添加劑以外，亦可調配如矽烷偶合劑之分散劑。作為矽烷偶合劑，例如可列舉六甲基二矽氮烷 等二矽氮烷；環狀矽氮烷；三甲基矽烷、三甲基氯矽烷、二甲基二氯矽烷、甲基三氯矽烷、烯丙基二甲基氯矽烷、三甲氧基矽烷、苄基二甲基氯矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷、羥丙基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、正丁基三甲氧基矽烷、正十六烷基三甲氧基矽烷、正十八烷基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、及乙烯基三乙醯氧基矽烷等烷基矽烷化合物；γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-(2-胺基乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-(2-胺基乙基)胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)3-胺基丙基三甲氧基矽烷、及N-β-(N-乙烯基苄基胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷等胺基矽烷化合物等。
於本實施形態中，反射器用樹脂組成物亦可熔融混練上述聚烯烴樹脂與含有白色顏料及纖維狀填料之無機填料而成形為顆粒等造粒物。作為熔融混練方法，可使用熔融混練擠出機、二輥研磨機或者三輥研磨機、均質機、行星混合機等攪拌機、Polylabo系統或Laboplastomill等熔融混練機等公知之熔融混練方法。
<反射器用樹脂組成物中之各成分之含有率>
於本實施形態中使用之反射器用樹脂組成物中，樹脂之含有率較佳為以反射器用樹脂組成物之總質量為基準，為7質量%以上且30質量%以下。樹脂之含有率之下限值更佳為10質量%，進而較佳為11質量%。又，樹脂之含有率之上限值更佳為28質量%，進而較佳為25質量%以下。若樹脂之 含有率為上述範圍，則可一面確保成形樹脂組成物時之成形性，一面製成耐熱性優異之成形體。
於本實施形態中，反射器用樹脂組成物中之無機填料含有率較佳為以反射器用樹脂組成物之總質量為基準，為70質量%以上，更佳為72質量%以上，進而較佳為75質量%以上。就成形性之觀點而言，無機填料含有率之上限值為90質量%左右。若無機填料含有率為70質量%以上，則可滿足於迴焊步驟中要求之耐熱性。
又，就反射器之光反射率、強度、成形翹曲等製品性能之觀點而言，白色顏料之含量較佳為相對於樹脂100質量份設為超過200質量份且500質量份以下。又，更佳為300質量份以上且480質量份以下，進而較佳為350質量份以上且450質量份以下。
若白色顏料之含量相對於樹脂100質量份超過200質量份，則可於反射器之光反射率、強度、成形翹曲等方面獲得充分之製品性能。又，若為500質量份以下，則可防止因較多地含有無機成分引起之加工性之惡化、或者成形狀態之惡化。
又，藉由將無機填料中之白色顏料之含量設為上述範圍，可將由該反射器用樹脂組成物成形而成之反射器之色調設為白色系，可獲得作為反射器而較佳之光線反射率。
無機填料中之纖維填料之含量較佳為相對於樹脂100質量份為10質量份以上且300質量份以下，更佳為30質量份以上且200質量份以下，進而較佳為50質量份以上且180質量份以下。
藉由將無機填料中之纖維填料之含量設為上述範圍，可不阻礙作為反 射器而較佳之光線反射率，而滿足於迴焊步驟中要求之耐熱性。
於本實施形態中，於在反射器用樹脂組成物中含有交聯處理劑之情形時，交聯處理劑之含量可相對於樹脂100質量份設為15質量份以上且40質量份以下、較佳為15質量份以上且30質量份以下、更佳為16質量份以上且20質量份以下。若交聯處理劑為上述範圍內，則可不使交聯處理劑從交聯前之成形體滲出而有效地進行交聯。
<反射器用樹脂組成物之燃燒後之灰分量>
於本實施形態中，要求反射器用樹脂組成物之根據TG-DTA法之灰分量，以加熱前之反射器用樹脂組成物的總質量為基準，為70質量%以上且90質量%以下。
此處，所謂根據TG-DTA法之灰分量係指與上述條件同樣地使用熱重量/示差熱同步分析裝置測得該反射器用樹脂組成物之加熱前之質量後，於大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱從而殘留之灰分量。
若反射器用樹脂組成物之灰分未達70質量%，則無法滿足於迴焊步驟中要求之耐熱性、及所需之反射率。又，若灰分量超過90質量%，則反射器之成形性下降。
根據上述觀點，上述灰分量之下限值較佳為72質量%，更佳為75質量%。又，上述灰分量之上限值較佳為88質量%，更佳為85質量%。
於本實施形態中，在由反射器用樹脂組成物成形反射器時，可使用轉移成形、壓縮成形、射出成形等成形方法。例如，於使用射出成形方法之情形時，可於料缸溫度200~400℃且模具溫度20~150℃進行射出 成形而獲得反射器之形狀之成形體。於使用交聯處理劑之情形時，對所獲得之成形體實施電子束照射處理，藉此可獲得進一步硬化之反射器。如上所述，藉由進行電子束照射處理，可進一步提高反射器之耐熱性。
再者，可對成形前之反射器用樹脂組成物實施電子束照射處理，亦可將該電子束照射處理後之反射器用樹脂組成物成形為作為反射器所期望之形狀。
關於電子束之加速電壓，可根據反射器用樹脂組成物之大小、或成形後之反射器之厚度而適當地選定。例如，於厚度為1mm左右之反射器之情形時，通常可以250~3000kV左右之加速電壓使所使用之交聯處理劑交聯並使其硬化。再者，於照射電子束時，加速電壓越高則透過能力越增加，故而於使用因電子束而劣化之基材作為基材之情形時，以電子束之透過深度與成形體之厚度實質上變得相等之方式來選定加速電壓，藉此可抑制向成形體照射多餘之電子束，可將因過多之電子束引起之成形體之劣化抑制在最小限度。又，照射電子束時之吸收劑量係根據樹脂組成物之組成而適當地設定，但較佳為成形體中之交聯密度飽和之量，照射劑量較佳為50~600kGy。
進而，作為電子束源，並無特別限制，例如可使用Cockcroft Walton型、Vande Graft型、共振變壓器型、絕緣芯變壓器型、或者直線型、高頻高壓型、高頻型等各種電子束加速器。
[3.附反射器之引線框架]
本發明之實施形態之附反射器之引線框架係具備具有上述光反射面之反射器者，該光反射面係由含有上述樹脂、與含白色顏料及纖維狀填料之 無機填料的樹脂組成物成形而成，該纖維狀填料之徑向的截面積為1μm2以上且100μm2以下，於使用根據TG-DTA法之熱重量/示差熱同步分析裝置測定該反射器之加熱前之質量後，於大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱從而殘留之灰分量，以加熱前之該反射器之總質量為基準，為70質量%以上且90質量%以下。
本實施形態之附反射器之引線框架可藉由如下方式製造：於引線框架上藉由射出成形而將上述反射器用樹脂組成物成形為所期望之反射器形狀。
此處，所謂引線框架係指用以載置反射器之基板。引線框架只要為可於半導體發光裝置之領域內用作基板者，則均可使用。作為引線框架之材料，例如可列舉由氧化鋁、氮化鋁、富鋁紅柱石、玻璃等燒結體構成之陶瓷等。除此之外，亦可列舉聚醯亞胺樹脂等具有可撓性之樹脂材料等。特別是，將由金屬形成之反射器用基板稱為引線框架。再者，形成於引線框架之端子部等之形狀亦可藉由半蝕刻而形成。
作為形成反射器用基板之金屬材料，可使用鋁、銅及銅之合金。又，為了提高反射率，亦可藉由銀等反射率較高之貴金屬進行鍍敷。
又，本實施形態之附反射器之引線框架之厚度較佳為0.1mm以上且3.0mm以下。
[4.半導體發光裝置]
將本發明之實施形態之半導體發光裝置例示於圖1。本實施形態之半導體發光裝置係於基板14上具有光半導體元件10、及反射器12，該反射器12設置於該光半導體元件10之周圍，且具有使來自光半導體元件10之光 向特定方向反射之光反射面。光半導體元件10較佳為LED元件或LED封裝體。於半導體發光裝置中，反射器12相當於上述反射器，光反射面之至少一部分(於圖1之情形時為全部)以由上述反射器用樹脂組成物所構成之成形體構成。
光半導體元件10係具有藉由n型及p型披覆層夾持釋出放射光(通常，於白色光LED中為UV或藍色光)之例如由AlGaAs、AlGaInP、GaP或GaN所構成之活性層之雙異質結構的半導體晶片(發光體)，例如設為一邊之長度為0.5mm左右之六面體之形狀。而且，於打線接合構裝之形態之情形時，經由引線16而連接於未圖示之電極(連接端子)。
反射器12之形狀係依據透鏡18之端部(接合部)之形狀，通常為角形、圓形、橢圓形等筒狀或環狀。於圖1之概略剖面圖中，反射器12為筒狀體(環狀體)，反射器12之所有端面接觸固定於基板14之表面。
再者，為了提高來自光半導體元件10之光之指向性，反射器12之內表面亦可向上方擴展成錐狀(參照圖1)。
又，於將透鏡18側之端部加工成與該透鏡18之形狀對應之形狀之情形時，反射器12亦可作為透鏡固持器而發揮功能。
如圖2所示，反射器12亦可僅將光反射面側設為由本發明之樹脂組成物所構成之光反射層12b。於該情形時，就使熱阻變低等觀點而言，光反射層12b之厚度較佳為設為500μm以下，更佳為設為300μm以下。形成光反射層12b之構件12a可由公知之耐熱性樹脂構成。
如上所述，於反射器12上設置有透鏡18，其通常為樹脂製，亦存在根據目的、用途等而採用各種結構並著色之情形。
由基板14、反射器12及透鏡18形成之空間部可為透明密封部，亦可視需要為空隙部。該空間部通常為填充有賦予透光性及絕緣性之材料等之透明密封部，於打線接合構裝中，可防止因如下情形發生之電性不良：因與引線16直接接觸而施加之力、及間接地施加之振動、衝擊等而引線16自與光半導體元件10之連接部及/或與電極之連接部脫離、切斷、或短路。又，同時可保護光半導體元件10免受濕氣、灰塵等之影響，跨及長期間維持可靠性。
作為賦予該透光性及絕緣性之材料(透明密封劑組成物)，通常可列舉聚矽氧樹脂、環氧聚矽氧樹脂、環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚碳酸酯樹脂等。於該等中，就耐熱性、耐候性、低收縮性及耐變色性之觀點而言，較佳為聚矽氧樹脂。
以下，對圖1所示之半導體發光裝置之製造方法之一例進行說明。
首先，使用上述本發明之實施形態之反射材樹脂組成物，藉由使用具備特定形狀之空腔空間之模具的轉移成形、壓縮成形、射出成形等，而於基板14上成形為特定形狀之反射器12。由於將基板放入至模具並於其上成形樹脂，故而亦稱為注塑成形。此後，藉由接著劑或接合構件而將另外準備之光半導體元件10及電極固定至基板14，藉由引線16而將LED元件與電極連接。
其次，向由基板14及反射器12形成之凹部注入含有聚矽氧樹脂等之透明密封劑組成物，藉由加熱、乾燥等使其硬化而製成透明密封部。此後，於透明密封部上配設透鏡18而獲得圖1所示之半導體發光裝置。
再者，亦可於透明密封劑組成物未硬化之狀態下載置透鏡18後，使組成物硬化。
本實施形態之反射器用樹脂組成物因於成形該反射器用樹脂組成物而成之成形體中優異之密接性而可獲得改善密封性、進而改善半導體元件之壽命之效果，故而可較佳地使用於厚度為3.0mm以下、較佳為1.0mm以下、更佳為0.8mm以下之附反射器之引線框架、或薄型半導體發光裝置封裝體用反射器之製造中。
[實施例]
使用實施例，詳細地對本發明之實施形態之反射器進行說明。本發明並不限定於該等實施例。
[反射器用樹脂組成物]
藉由下述方法製作實施例及比較例之反射器用樹脂組成物，對成形性及灰分量進行評價。將結果示於第1表。
<反射器用樹脂組成物之製作>
根據第1表所示之調配配方，使用擠出機(日本Placon股份有限公司MAX30：模嘴直徑為3.0mm)及造粒機(東洋精機製作所股份有限公司MPETC1)混合下述各種材料而獲得反射器用樹脂組成物。
‧聚烯烴樹脂…聚甲基戊烯樹脂、重量平均分子量=497,000)
‧白色顏料…氧化鈦粒子：平均粒徑為0.21μm
‧纖維狀填料1…玻璃纖維：PF70E-001(日東紡股份有限公司製造，平均纖維長度為62μm、平均截面積為104.2μm2、截面形狀為圓形之玻璃纖維)
‧纖維狀填料2…玻璃纖維：SS05DE-413SP(日東紡股份有限公司製造，平均纖維長度為65μm、平均截面積為41.6μm2、截面形狀為圓形之玻璃纖維)
‧纖維狀填料3…玻璃纖維：EFDE50-01(Central Glass Fiber股份有限公司製造，平均纖維長度為55μm，平均截面積為33.2μm2)
‧纖維狀填料4…玻璃纖維：MF03JB1-20(Asahi Fiber Glass股份有限公司製造，平均纖維長度為34μm，平均截面積為81.7μm2)
‧纖維狀填料5…玻璃纖維：MF03JB1-20(Asahi Fiber Glass股份有限公司製造，平均纖維長度為71μm，平均截面積為81.7μm2)
‧交聯處理劑…異氰尿酸三烯丙酯
‧矽烷偶合劑…己基三甲氧基矽烷
‧抗氧化劑1…IRGANOX1010(BASF Japan股份有限公司製造)
‧抗氧化劑2…雙(2,6-二三級丁基-4-甲基苯基)新戊四醇二亞磷酸酯
‧脫模劑…硬脂酸鋅
再者，於上述纖維狀填料1~5中，平均纖維長度及平均截面積係使用碳帶將混合至反射器樹脂組成物前之纖維狀填料固定至SEM觀察用試樣台，藉由SEM(日立高新技術股份有限公司S-4800)進行觀察而測定出之值。作為至少10個纖維狀填料之平均值而算出。
<顆粒製成>
獲得上述樹脂組成物之步驟係使用擠出機之螺桿進行混練，將於該步驟中穩定地獲得經顆粒化之樹脂組成物之情形設為合格，將施加至擠出機 之螺桿之負荷較大而在無法實現連續運轉之狀態下無法穩定地獲得經顆粒化之樹脂組成物之情形設為不合格。
<成形性>
使用反射器用樹脂組成物，按照以下之條件製作附反射器之引線框架。
使用射出成形機Sodick TR40ER Sodick(預塑化(Pre-plasticizating)式)，於鍍銀框架(厚度：250μm)成形樹脂組成物(厚度：700μm，外形尺寸：35mm×35mm，開口部：2.9mm×2.9mm)而獲得附反射器之引線框架。射出成形機條件設為料缸溫度：270℃、模具溫度：80℃、射出速度：100mm/sec、保壓力：80MPa、保壓時間：1sec、冷卻時間：8sec。
於成形後，於在模具內未完全填充有反射器用樹脂組成物之情形時設為短路。又，使用顯微鏡計測附反射器之引線框架之開口部之毛邊，將最大寬度為100μm以上設為有毛邊之產生。將不符合任一情形之情形設為成形性良好。
<灰分量>
於使用根據TG-DTA法之熱重量/示差熱同步分析裝置測定反射器用樹脂組成物之加熱前之質量後，於鋁鍋中在大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱而測得殘留之灰分之重量，求出加熱後之質量相對於加熱前之質量之比率。
[反射器用樹脂組成物之硬化物]
藉由下述方法製作實施例及比較例之反射器用樹脂組成物之硬化物，對負荷撓曲溫度進行評價。將結果示於第1表。
<反射器用樹脂組成物硬化物之製作>
使用射出成形機Sodick TR40ER Sodick(預塑化式)，利用ASTM用啞鈴模具進行成形而獲得反射器用樹脂成形物。射出成形機條件設為料缸溫度：260℃、模具溫度：45℃、射出速度：15mm/sec、保壓力：55MPa、保壓時間：7sec、冷卻時間：15sec。以加速電壓800kV、照射劑量400kGy對該成形物照射電子束而使其硬化，從而獲得反射器用樹脂組成物硬化物。
<熱變形溫度>
針對供試體，依據ASTM D648，將達到規定撓曲量之溫度設為負荷撓曲溫度(熱變形溫度)。
[附反射器之引線框架]
藉由下述方法製作實施例及比較例之附反射器之引線框架，對密接度、反射率、及耐久性A進行評價。將結果示於第1表。
<附反射器之引線框架之製作>
以下之評價係成形以與使用於上述成形性之評價者相同之條件來製作之反射器用樹脂組成物，以加速電壓800kV、照射劑量400kGy照射電子束而使其硬化，從而獲得附反射器之引線框架。
<密接度>
藉由紅液滲透探傷(red check)試驗測得附反射器之引線框架之各供試體與基板的密接度，判定是否合格。即，向反射器之空腔滴加0.8μL之紅色墨水(PILOT CORPORATION股份有限公司製造之「INK30R」)，利用50倍之光學顯微鏡觀察經過6小時後之墨水向背面之滲透情況。評價基準如下。
將於經過6小時後亦未觀察到滲透之情形設為合格。
將於經過6小時前觀察到滲透之情形設為不合格。
<反射率>
使用反射率測定裝置MCPD9800(大塚電子股份有限公司製造)測得所獲得之附反射器之引線框架之供試體於波長230~780nm下之光反射率。利用波長450nm之反射率進行比較。
<耐久性A>
測定將附反射器之引線框架之供試體於200℃放置45小時後之反射率。於測定反射率時，使用上述反射率測定裝置，以相同之條件進行測定。利用波長450nm之反射率進行比較。
[發光裝置]
使用實施例及比較例之附反射器之引線框架製作發光裝置，對初始光束、玻璃纖維之直徑進行評價。將結果示於第1表。
將根據第1表所示之調配配方製作之反射器用樹脂組成物成形為反射器形狀，以加速電壓800kV、照射劑量400kGy對該成形體照射電子束而使其硬化。於硬化後，獲得附反射器之引線框架。藉由接著劑將所獲得之附反射器之引線框架與另外準備之LED元件及電極固定至基板上，藉由引線將LED元件與電極連接後，進行切斷並單片化而獲得半導體發光裝置(LED封裝體)。於配線基板上設置焊料，於該焊料上載置該半導體發光裝置，藉由迴焊爐加熱至240℃而使焊料熔融，從而將半導體發光裝置構裝於配線基板上。
<初始光束>
藉由瞬間多測光系統(廣動態範圍型)MCPD-9800(大塚電子股份有 限公司製造)測定以定電流200mA發光時之光束並設為初始光束。
<纖維狀填料之截面積>
如下所述般測得纖維狀填料之截面積。
破斷半導體發光裝置之反射器，藉由SEM(日立高新技術股份有限公司S-4800)觀察其破斷面。於將破斷面大致平行地固定至金屬製之試樣台後，以倍率2500倍自破斷面之垂直方向進行觀察。
於所獲得之SEM圖像中，測得呈現於反射器之截面之纖維狀填料之徑長。於填料之截面為橢圓形狀之情形時，測得該橢圓之長徑及短徑，將長徑與短徑之比為0.8以上且1.2以下者設為對象。
於根據藉由測定而獲得之徑長算出纖維狀填料之截面積時，徑長係測定至有效數字3位數為止。又，截面積係作為纖維狀填料之截面中自截面積較小者起測定總數之50%者之平均值而算出。以可獲得至少10個截面之平均值之方式進行取樣。
即，若測定總數為20個，則算出自截面積較小者起10個之平均值。將算出後之數值之第3位數四捨五入而設為截面積之值。
如第1表所示可知，使用根據實施例1-4之調配配方製作之反射器用樹脂組成物者可不破壞發光裝置之製成中所需之特性而改善密接度。特別是，纖維狀填料之截面積之尺寸越大者，越顯示出良好之反射率。於使用纖維狀填料之截面積為81.7μm2者之情形時，與比較例者相比，反射率及耐久性A之任一特性均可顯著提高。
灰分量為70%以下之比較例3、比較例4、比較例5之耐久性A之惡化明顯，向發光裝置之使用欠佳。另一方面，比較例6無法獲得使用於成形中之樹脂組成物，因此無法用作反射器樹脂組成物。

Claims (19)

  1. 一種反射器，具有藉由樹脂組成物成形而成之光反射面，該樹脂組成物含有樹脂、與含白色顏料及纖維狀填料的無機填料，該纖維狀填料之徑向的截面積為1μm2以上且100μm2以下，於使用根據TG-DTA法之熱重量/示差熱同步分析裝置測得該反射器之加熱前之質量後，於大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱從而殘留之灰分量，以加熱前之該反射器之總質量為基準，為70質量%以上且90質量%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之反射器，其中，上述纖維狀填料之徑向之截面積為30μm2以上且85μm2以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之反射器，其中，上述纖維狀填料為含有60質量%以上之二氧化矽的玻璃纖維。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之反射器，其中，上述灰分量以加熱前之反射器之總質量為基準，為72質量%以上且88質量%以下。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之反射器，其中，上述白色顏料之含量相對於上述樹脂100質量份為超過200質量份且500質量份以下。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之反射器，其中，上述白色顏料之含量相對於上述樹脂100質量份為300質量份以上且480質量份以下。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之反射器，其中，上述樹脂為聚烯烴樹脂。
  8. 如申請專利範圍第7項之反射器，其中，上述聚烯烴樹脂選自聚乙烯、聚丙烯、含環狀結構之聚乙烯、含環狀結構之聚丙烯、及聚甲基戊烯中之至少1種。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之反射器，其中，上述白色顏料為氧化鈦。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之反射器，其中，上述樹脂組成物進而含有交聯處理劑。
  11. 如申請專利範圍第10項之反射器，其係於將上述樹脂組成物成形為該反射器之形狀後，照射電子束而成。
  12. 一種附反射器之引線框架，具備具有光反射面之反射器，該光反射面由含有樹脂、與含白色顏料及纖維狀填料之無機填料的樹脂組成物成形而成，該纖維狀填料之徑向的截面積為1μm2以上且100μm2以下，於使用根據TG-DTA法之熱重量/示差熱同步分析裝置測得該反射器之加熱前之質量後，於大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱從而殘留之灰分量，以加熱前之該反射器之總質量為基準，為70質量%以上且90質量%以下。
  13. 如申請專利範圍第12項之附反射器之引線框架，其厚度為0.1mm以上且3.0mm以下。
  14. 如申請專利範圍第12或13項之附反射器之引線框架，其中，上述樹脂為聚烯烴樹脂。
  15. 如申請專利範圍第14項之附反射器之引線框架，其中，上述聚烯烴樹 脂選自聚乙烯、聚丙烯、含環狀結構之聚乙烯、含環狀結構之聚丙烯、及聚甲基戊烯中之至少1種。
  16. 一種半導體發光裝置，具備光半導體元件、設置於該光半導體元件之周圍且使來自該光半導體元件之光向特定方向反射的反射器、及基板，且該光半導體元件及該反射器配置於該基板上，該反射器為申請專利範圍第1至11項中任一項之反射器。
  17. 一種樹脂組成物，含有樹脂、與含白色顏料及纖維狀填料之無機填料，該纖維狀填料之徑向的截面積為1μm2以上且100μm2以下，於使用根據TG-DTA法之熱重量/示差熱同步分析裝置測得該樹脂組成物之加熱前之質量後，於大氣環境下以10℃/分鐘升溫至600℃後，於600℃進行30分鐘加熱從而殘留之灰分量，以加熱前之該反射器之總質量為基準，為70質量%以上且90質量%以下。
  18. 如申請專利範圍第17項之樹脂組成物，其中，上述樹脂為聚烯烴樹脂。
  19. 如申請專利範圍第18項之樹脂組成物，其中，上述聚烯烴樹脂選自聚乙烯、聚丙烯、含環狀結構之聚乙烯、含環狀結構之聚丙烯、及聚甲基戊烯中之至少1種。
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