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KR101948327B1 - Ｌｅｄ의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물, 및 이를 이용한 ｌｅｄ용 리플렉터 및 광반도체 장치 - Google Patents

Ｌｅｄ의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물, 및 이를 이용한 ｌｅｄ용 리플렉터 및 광반도체 장치 Download PDF

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KR101948327B1
KR101948327B1 KR1020130040759A KR20130040759A KR101948327B1 KR 101948327 B1 KR101948327 B1 KR 101948327B1 KR 1020130040759 A KR1020130040759 A KR 1020130040759A KR 20130040759 A KR20130040759 A KR 20130040759A KR 101948327 B1 KR101948327 B1 KR 101948327B1
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KR
South Korea
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reflector
led
thermosetting resin
component
resin composition
Prior art date
Application number
KR1020130040759A
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English (en)
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KR20130116814A (ko
Inventor
도시오 시오바라
츠토무 가시와기
다카유키 구스노키
요시히로 츠츠미
Original Assignee
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 내열, 내광성이 우수하고, 광의 외부로의 누설도 적은 경화물을 제공하는 열경화성 수지 조성물, 상기 조성물로 성형한 LED용 리플렉터, 및 상기 LED용 리플렉터를 사용한 광반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물은
(A) 열경화성 수지,
(B) 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄, 산화마그네슘, 탄산바륨, 규산마그네슘, 황산아연, 황산바륨으로부터 선택되는 적어도 1종의 백색 안료,
(C) 적어도 하기 (C-1) 성분 및 하기 (C-2) 성분을 포함하는, (B) 성분을 제외한 무기질 충전재
(C-1) 평균 입경이 30 ㎛ 내지 100 ㎛이며, 굴절률이 상기 (A) 성분의 열경화성 수지의 경화물과의 굴절률의 차가 0.05 이상인 적어도 1종의 무기질 충전재
(C-2) 평균 입경이 30 ㎛ 미만인 적어도 1종의 무기질 충전재
를 함유하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물, 및 이를 이용한 ＬＥＤ용 리플렉터 및 광반도체 장치 {HEAT CURABLE RESIN COMPOSITION FOR REFLECTOR OF LED, AND REFLECTOR FOR LED AND OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 LED용 리플렉터를 성형하기 위한 열경화성 수지 조성물, 및 이를 이용한 LED용 리플렉터 및 광반도체 장치에 관한 것이다.
LED(발광 다이오드(Light Emitting Diode)) 등의 광반도체 소자는, 가두 디스플레이나 자동차 램프, 주택용 조명 등 다양한 인디케이터나 광원으로서 이용되고 있다. LED용 리플렉터 재료로서, 폴리프탈아미드 수지(PPA) 등의 열가소성 수지가 대량으로 사용되고 있다. 또한, 최근에는 산 무수물을 경화제로 한 에폭시 수지 등도 리플렉터용 재료로서 사용되고 있다.
LED용 리플렉터 재료로서 실리콘 수지나 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 사용할 수 있다는 것은 이미 특허문헌 1 내지 5, 7 내지 9에 기재되어 있다. 또한, 매트릭스어레이형 리플렉터에 대해서는 특허문헌 6에 기재되어 있다. 특허문헌 1 내지 3에서는 에폭시 수지나 실리콘 수지가 기재되어 있지만 수지 그 자체에 대해서는 상세하게 기술되어 있지 않다.
한편, 최근 액정 텔레비젼의 백 라이트나 일반 조명용 광원으로서 LED 소자의 고휘도화가 급속히 진전되고 있고, 이 용도는 LED의 신뢰성이나 내구성에 대한 요구도 거세져, 종래부터 리플렉터 재료로서 사용되고 있는 액정 중합체나 PPA(폴리프탈아미드) 등의 열가소성 수지, 또는 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로는 열과 광을 동시에 받는 환경에서 열화가 심하고, 수지가 변색되어 광의 반사율이 저하되기 때문에 리플렉터로는 사용할 수 없다는 문제가 발생하고 있다.
종래, 이 종류의 리플렉터용 수지 조성물의 충전재로서 순도가 높은 용융 실리카나 알루미나 등이 잘 알려져 있다. 일반적으로 리플렉터는 광을 효율적으로 반사시키기 위해서 될 수 있는 한 백색도가 높아야한다. 알루미나는 매우 딱딱한 재료이기 때문에 수지 조성물을 혼련할 때, 알루미나와 혼련 장치의 마모로 검게 오염된다. 이 때문에 알루미나 등의 딱딱한 충전재만을 고충전한 수지 조성물에서는 반사율이 높은 리플렉터를 제조하는 것이 매우 어렵다. 또한, 순도가 높은 알루미나 등은 가격도 높기 때문에 리플렉터로 한 경우 비용이 많이 든다는 문제점도 있다.
또한, 열경화성 수지 조성물로 성형한 리플렉터의 벽의 두께가 얇은 경우, 발광 소자로부터 발하는 광이 외부로 누설된다는 문제점도 발생하고 있다.
일본 특허 공개 (평)2006-156704호 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 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 내열, 내광성이 우수하며, 광의 외부로의 누설도 적은 경화물을 제공하는 열경화성 수지 조성물, 상기 조성물로 성형한 LED용 리플렉터, 및 상기 LED용 리플렉터를 사용한 광반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면
(A) 열경화성 수지 100 질량부
(B) 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄, 산화마그네슘, 탄산바륨, 규산마그네슘, 황산아연, 황산바륨으로부터 선택되는 적어도 1종의 백색 안료 3 내지 200 질량부
(C) 적어도 하기 (C-1) 성분 및 하기 (C-2) 성분을 포함하는, 상기 (B) 성분을 제외한 무기질 충전재 200 내지 1300 질량부
(C-1) 평균 입경이 30 ㎛ 내지 100 ㎛이며, 굴절률이 상기 (A) 성분의 열경화성 수지의 경화물과의 굴절률의 차가 0.05 이상인 적어도 1종의 무기질 충전재 100 내지 1000 질량부
(C-2) 평균 입경이 30 ㎛ 미만인 적어도 1종의 무기질 충전재 100 내지 800 질량부
를 함유하는 것을 특징으로 하는 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물을 제공한다.
이러한 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물은 내열, 내광성이 우수하고, 광의 외부로의 누설도 적은 경화물을 제공하는 열경화성 수지 조성물이 된다. 특히 매트릭스어레이상의 리플렉터로서 바람직한 경화물을 제공하는 조성물이 된다. 즉, 이러한 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형한 매트릭스어레이상 리플렉터가 형성된 리플렉터 기판은, 기판의 휘어짐이 적기 때문에, 발광 소자(LED 소자)를 탑재하여 밀봉한 후의 다이싱 등을 용이하게 행할 수 있고, 게다가 다이싱 후에는, 리플렉터 표면이나 소자 표면과 밀봉 수지와의 박리 불량이 억제된 광반도체 장치(LED 장치)를 얻을 수 있다.
또한 이 경우, 상기 (A) 성분인 열경화성 수지는 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 에폭시·실리콘 혼성 수지 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 (A) 성분인 열경화성 수지는 특별히 한정되지 않지만, 이들을 대표적인 것으로 들 수 있다.
또한, 상기 (C-1) 성분의 무기질 충전재는, (C-1) 성분의 무기질 충전재가 크리스토발라이트, 알루미노실리케이트, 알루미나 및 희토류의 산화물 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 (C-1) 성분이 이들의 것이면, 광의 외부로의 누설도 보다 한층 적은 경화물을 제공하는 열경화성 수지 조성물이 된다.
또한 이 경우, 상기 (C) 성분인 (C-1), (C-2) 성분 중 적어도 하나는 구상인 것이 바람직하다.
(C) 성분인 무기질 충전재의 형상은 특별히 문제되지는 않지만, 고충전화나 혼련 장치와의 마모를 최대한 줄이기 위해 구상인 것이 바람직하고, 추가로 구형도로는 0.7 내지 1.0의 것이 바람직하다.
또한 이 경우, 상기 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물은 축합 반응 또는 히드로실릴화 반응에 의해서 경화하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 열경화성 수지로는, 축합 반응에서 경화하는 타입이나, 알케닐기 함유 실리콘 수지와 히드로실릴기 함유 실리콘 수지의 부가 반응에서 경화하는 타입 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물로 성형한 것임을 특징으로 하는 LED용 리플렉터를 제공한다.
본 발명의 열경화성 수지 조성물을 성형한 것인 LED용 리플렉터는 내열, 내광성이 우수하고, 광의 외부로의 누설도 적은 것이 된다.
또한, 상기 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형한 매트릭스 타입 오목형 리플렉터가 형성된 리플렉터 기판은, 기판의 휘어짐이 적은 것이 된다.
또한, 본 발명에서는, 상기 본 발명의 LED용 리플렉터를 사용한 것임을 특징으로 하는 광반도체 장치를 제공한다.
상기 LED용 리플렉터를 사용한 광반도체 장치는, 리플렉터 표면이나 소자 표면과 밀봉 수지와의 박리 불량이 억제된 광반도체 장치가 된다.
본 발명의 열경화성 수지 조성물은 내열, 내광성이 우수하며, 광의 외부로의 누설도 적고, 특히 매트릭스어레이상의 리플렉터로서 바람직한 경화물을 제공하는 열경화성 수지 조성물이 된다.
특히, 이러한 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형한 매트릭스어레이상 리플렉터가 형성된 리플렉터 기판은, 기판의 휘어짐이 적기 때문에, 발광 소자를 탑재하여 밀봉한 후의 다이싱 등을 용이하게 행할 수 있고, 게다가 다이싱 후에는, 리플렉터 표면이나 소자 표면과 밀봉 수지와의 박리 불량이 억제된 광반도체 장치(LED 장치)를 얻는 것이 가능해진다.
도 1(A)는 본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형한 매트릭스 타입 오목형 리플렉터가 형성된 리플렉터 기판의 사시도이고, 도 1(B)는 상기 리플렉터 기판을 이용하여 제조한 광반도체 장치의 상면도 및 단면도이다.
도 2(A)는 본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형한 매트릭스 타입 평면형 리플렉터가 형성된 리플렉터 기판의 상면도이고, 도 2(B)는 발광 소자가 탑재·밀봉된 리플렉터 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형한 개편형 리플렉터의 단면도 및 상면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 내열, 내광성이 우수하고, 광의 외부로의 누설도 적은 경화물을 제공할 수 있는 LED용 리플렉터를 성형하기 위한 리플렉터 재료가 요구되고 있었다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, LED용 리플렉터를 성형하기 위한 열경화성 수지 조성물을 구성하는 경화성 수지의 경화물과 충전재와의 굴절률이 가까운 경우, 리플렉터 내부에 수납한 LED 소자로부터 발하는 광이 외부로 누설되기 쉽다는 것을 알 수 있었다. 한편, 편면 성형의 매트릭스어레이형 리플렉터를 제조, 사용한 경우, 성형품의 휘어짐을 개선하기 위해서는 무기질 충전재를 열경화성 수지 100 질량부에 대하여 200 내지 1300 질량부 충전할 필요가 있다는 것을 알 수 있었다.
일반적으로 입경이 50 ㎛ 이상, 바람직하게는 100 ㎛ 정도인 충전재를 충전함으로써 고충전화가 가능해지는 것은 반도체의 밀봉 수지 조성물에서는 공지되어 있다. 그러나, LED 소자를 수납하는 오목형 형상의 리플렉터 재료로서 고충전 가능한 충전재를 충전한 경우, 벽 두께가 200 ㎛ 정도가 되면 입경 100 ㎛ 정도의 충전재가 존재하고, 수지와의 굴절률이 가까운 것이면 용이하게 광이 외부로 누설되는 것이 판명되었다.
상기 지견으로부터, 본 발명자들은 LED용 리플렉터 재료로서 광 누설을 방지하기 위해, 이하와 같은 2종류의 입도 분포를 가진 무기질 충전재를 사용한 열경화성 수지 조성물이면, 내열, 내광성이 우수하고, 광의 외부로의 누설도 적은 경화물을 제공할 수 있는 LED용 리플렉터를 성형하기 위한 열경화성 수지 조성물이 되는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명자들은
(A) 열경화성 수지 100 질량부
(B) 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄, 산화마그네슘, 탄산바륨, 규산마그네슘, 황산아연, 황산바륨으로부터 선택되는 적어도 1종의 백색 안료 3 내지 200 질량부
(C) 적어도 하기 (C-1) 성분 및 하기 (C-2) 성분을 포함하는, (B) 성분을 제외한 무기질 충전재 200 내지 1300 질량부
(C-1) 평균 입경이 30 ㎛ 내지 100 ㎛이며, 굴절률이 상기 (A) 성분의 열경화성 수지의 경화물과의 굴절률의 차가 0.05 이상인 적어도 1종의 무기질 충전재 100 내지 1000 질량부
(C-2) 평균 입경이 30 ㎛ 미만인 적어도 1종의 무기질 충전재 100 내지 800 질량부
를 함유하는 것을 특징으로 하는 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물이 LED용 리플렉터 재료로서 유용하다는 것을 발견하였다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
(A) 열경화성 수지
본 발명의 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물에 있어서의 (A) 성분의 열경화성 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지와 실리콘 수지로 이루어지는 혼성(에폭시·실리콘 혼성 수지) 등이 대표적인 것이다.
에폭시 수지로는, 일반적으로 산 무수물 경화형의 에폭시 수지가 사용된다. 에폭시 수지로는 크레졸노볼락형, 페놀노볼락형, 비스페놀 A형, 비페닐형 등의 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지 등 어떠한 것이어도 사용 가능하다.
또한, 에폭시 수지로는 트리아진 유도체 에폭시 수지가 내열, 내광성의 측면에서 바람직하다. 트리아진 유도체 에폭시 수지는 열경화성 수지 조성물의 경화물의 황변을 억제하며, 경시 열화가 적은 반도체 발광 장치를 실현한다. 이러한 트리아진 유도체 에폭시 수지로는 1,3,5-트리아진 핵 유도체 에폭시 수지인 것이 바람직하다. 특히 이소시아누레이트환을 갖는 에폭시 수지는 내광성이나 전기 절연성이 우수하며, 1개의 이소시아누레이트환에 대하여, 2가, 보다 바람직하게는 3가의 에폭시기를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아누레이트, 트리스(α-메틸글리시딜)이소시아누레이트, 트리스(α-메틸글리시딜)이소시아누레이트 등을 사용할 수 있다. 또한, 트리아진 유도체 에폭시 수지의 연화점은 90 내지 125℃인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 트리아진 유도체 에폭시 수지와 산 무수물을 에폭시기 당량/산 무수물기 당량 0.6 내지 2.0으로 배합하고, 바람직하게는 산화 방지제 및/또는 경화 촉매의 존재하에서 반응하여 얻어진 고형물의 분쇄물을 수지 성분으로서 사용할 수도 있다.
산 무수물은 경화제로서 작용하는 것으로, 내광성을 부여하기 위해 비방향족이며, 이중 결합을 갖지 않는 것이 바람직하고, 예를 들면 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 트리알킬테트라히드로 무수 프탈산, 수소화메틸나스산 무수물 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 메틸헥사히드로 무수 프탈산이 바람직하다. 이들 산 무수물계 경화제는 1 종류를 단독으로 사용할 수도 있으며, 2종류 이상을 병용할 수도 있다.
산 무수물계 경화제의 배합량으로는, 상기한 트리아진 유도체 에폭시 수지의 에폭시기 1 당량에 대하여 산 무수물기가 0.6 내지 2.0 당량이고, 바람직하게는 1.0 내지 2.0 당량, 더욱 바람직하게는 1.2 내지 1.6 당량이다. 0.6 당량 이상이면 경화 불량이 발생하여, 신뢰성이 저하될 우려가 없기 때문에 바람직하다. 또한, 2.0 당량 이하이면, 미반응 경화제가 경화물 중에 남고, 얻어지는 경화물의 내습성을 악화시킬 우려가 없기 때문에 바람직하다.
또한, 본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서의 (A) 성분의 열경화성 수지로는, 실리콘 수지를 예로 들 수 있다.
열경화성 실리콘 수지로는, 축합 반응 또는 히드로실릴화 반응에 의해서 경화하는 것을 들 수 있다. 하기에 표시되는 것이 대표적인 것이다.
(1) 축합 반응에서 경화 타입
Figure 112013032284030-pat00001
(식 중, R1은 동일하거나 상이한 탄소수 1 내지 20의 유기기, R2는 동일하거나 상이한 탄소수 1 내지 4의 유기기를 나타내고, a, b, c는 0.8≤a≤1.5, 0≤b≤0.3, 0.001≤c≤0.5이고, 0.801≤a+b+c<2를 만족시키는 수임)
(2) (2-1) 알케닐기 함유 실리콘 수지와 (2-2) 히드로실릴기 함유 실리콘 수지의 백금 촉매 등에 의한 부가 반응에서 경화하는 타입
(2-1) 알케닐기 함유 실리콘 수지
Figure 112013032284030-pat00002
(식 중, R3은 서로 독립적으로 알케닐기 및 아릴기를 갖지 않는 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기이고, R4는 아릴기이고, R5는 알케닐기이고, R6은 수소 원자, 메틸기 및 에틸기 중 어느 하나이며, d는 0.4 내지 1.0, e는 0 내지 0.5, f는 0.05 내지 0.5, g는 0 내지 0.5의 수이되, 단 d+e+f+g=1.0 내지 2.0을 만족시키는 수임)
상기 일반식 (2)로 표시되는 알케닐기 함유 실리콘 수지는, 레진 구조(즉, 3차원 메쉬상 구조)의 오르가노폴리실록산을 주체로 하는 것이다. 레진 구조의 오르가노폴리실록산은 R8SiO1 .5 단위, R7 kR8 pSiO 단위 및 R7 qR8 rSiO0 .5 단위(상기 식에 있어서, R7은 비닐기 또는 알릴기이고, R8은 상기 R3 및 R4와 동일한 기이고, 바람직하게는 페닐기이며, k는 0 또는 1, p는 1 또는 2의 정수이고, k+p=2를 만족시키는 수이고, q는 1 내지 3, r은 0 내지 2의 정수이고, q+r=3을 만족시키는 수임)를 포함하는 오르가노폴리실록산인 것이 바람직하다.
레진 구조의 오르가노폴리실록산은, R8SiO1 .5 단위를 T 단위, R7 kR8 pSiO 단위를 D 단위, R7 qR8 rSiO0 .5 단위를 M 단위로 한 경우, 몰비로 (D+M)/T=0.01 내지 1, 바람직하게는 0.1 내지 0.5, M/T=0.05 내지 3, 바람직하게는 0.1 내지 0.5가 되는 양으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 오르가노폴리실록산은, GPC에 의해 측정되는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량이 500 내지 10,000의 범위에 있는 것이 바람직하다.
레진 구조의 오르가노폴리실록산은 상기 T 단위, D 단위, M 단위에 더하여, 또 다른 2관능성 실록산 단위, 3관능성 실록산 단위, 4관능성 실록산 단위를 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 소량 함유할 수도 있다.
레진 구조의 오르가노폴리실록산은 상기 T 단위, D 단위, M 단위의 단위원이 되는 화합물을 상기 몰비가 되도록 조합하고, 예를 들면 산의 존재하에서 공가수분해 반응을 행함으로써 용이하게 합성할 수 있다.
T 단위원으로서, 페닐트리클로로실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 시클로헥실트리클로로실란, 시클로헥실트리메톡시실란, 시클로헥실트리에톡시실란, 시클로펜틸트리클로로실란, n-프로필트리클로로실란, 메틸트리클로로실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란 등을 사용할 수 있다.
D 단위원으로서, 하기의 것을 사용할 수 있다.
Figure 112013032284030-pat00003
M 단위원으로서, 하기의 것을 사용할 수 있다.
Figure 112013032284030-pat00004
또한, 경화물에 적절한 유연성이나 저탄성화를 도모하기 위해, 상기 오르가노폴리실록산 이외에 하기의 오르가노폴리실록산도 적시 배합할 수 있다.
이와 같이 배합할 수 있는 오르가노폴리실록산으로는, 주쇄가 디오르가노실록산 단위(R2SiO2 /2 단위)의 반복을 포함하고, 분자쇄 양쪽 말단이 트리오르가노실록시기(R3SiO1 /2 단위)로 봉쇄된 직쇄상 구조를 갖는 오르가노폴리실록산을 들 수 있다(상기 식에 있어서, R은 R3, R4 또는 R5와 동일한 기를 의미함).
그 중에서도, 하기 식 (3)으로 표시되는, 양쪽 말단에 각 하나 이상의 비닐기를 갖는 직쇄상 오르가노폴리실록산으로서, 25℃에서의 점도가 10 내지 1,000,000 mPa·s, 바람직하게는 1,000 내지 50,000 mPa·s인 것이 작업성 및 경화성 등의 관점에서 바람직하다. 점도는, 예를 들면 회전 점도계에 의해 측정할 수 있다. 상기 직쇄상의 오르가노폴리실록산은 분자쇄 중에 소량의 분지상 구조를 함유할 수도 있다.
Figure 112013032284030-pat00005
(식 중, R3 및 R4는 상술한 바와 같고, R'은 R3 또는 R4이며, h는 1, 2 또는 3의 정수임)
상기 식 (3)에 있어서, x, y 및 z는 1≤x+y+z≤1,000을 만족하는 0 또는 양의 정수이고, 바람직하게는 5≤x+y+z≤500, 보다 바람직하게는 30≤x+y+z≤500이되, 단 0.5<(x+y)/(x+y+z)≤1.0을 만족하는 정수이다.
이러한 상기 식 (3)으로 표시되는 오르가노폴리실록산으로는, 구체적으로 하기의 것을 들 수 있다.
Figure 112013032284030-pat00006
(상기 식에 있어서, x, y, z는 상술한 바와 같음)
(2-2) 히드로실릴기 함유 실리콘 수지
하기 일반식 (4) 및/또는 하기 평균 조성식 (5)로 표시되는 오르가노히드로젠폴리실록산
Figure 112013032284030-pat00007
(식 중, R9는 서로 독립적으로 알케닐기를 갖지 않는 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기이고, R10은 수소이고, n은 1 내지 10의 정수임)
Figure 112013032284030-pat00008
(식 중, R11은 서로 독립적으로 알케닐기 및 아릴기를 포함하지 않는 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기. R12는 아릴기이고, i는 0.6 내지 1.5, j는 0 내지 0.5, k는 0.4 내지 1.0의 수이되, 단 i+j+k=1.0 내지 2.5를 만족시키는 수임)
이러한 오르가노히드로젠폴리실록산으로는 트리스(디메틸히드로젠실록시)메틸실란, 트리스(디메틸히드로젠실록시)페닐실란, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠폴리실록산, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸히드로젠실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸히드로젠실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠실록산·디페닐실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠실록산·디페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위를 포함하는 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위와 (C6H5)SiO3 /2 단위를 포함하는 공중합체 등을 들 수 있다.
또한, 하기 구조로 표시되는 오르가노히드로젠폴리실록산도 사용할 수 있다.
Figure 112013032284030-pat00009
히드로실릴기 함유 실리콘 수지의 히드로실릴기의 합계 당량이, (2-1) 알케닐기 함유 실리콘 수지 중의 알케닐기 1 당량에 대하여 0.5 내지 4.0 당량, 바람직하게는 0.8 내지 2.0 당량, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.5 당량인 것이 바람직하다. 0.5 당량 이상이면, 부가 반응이 진행되지 않아 경화물을 얻는 것이 곤란해질 우려가 없다. 또한, 4.0 당량 이하이면, 미반응된 히드로실릴기가 경화물 중에 다량으로 잔존하여 물성이 경시적으로 변화되는 원인이 될 우려가 없기 때문에 바람직하다.
또한, 상기한 에폭시 수지와 실리콘 수지를 혼합한 혼성 수지(에폭시·실리콘 혼성 수지)도 사용할 수 있다.
(B) 백색 안료
본 발명의 열경화성 수지 조성물에는, (B) 성분으로서 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄, 산화마그네슘, 탄산바륨, 규산마그네슘, 황산아연, 황산바륨으로부터 선택되는 백색 안료를 배합한다.
백색 안료는 백색 착색제로서, 백색도를 높이기 위해서 배합하는 것이고, 이들은 단독 또는 여러 종류를 병용하여 사용할 수 있다. 이들 중에서, 이산화티탄을 이용하는 것이 바람직하고, 이 이산화티탄의 단위 격자는 루틸형, 아나타스형, 브루카이트형 중 어느 것이어도 관계없다. 또한, 평균 입경이나 형상도 한정되지 않지만, 평균 입경은 통상 0.05 내지 5.0 ㎛이고, 바람직하게는 0.1 내지 2 ㎛이다. 또한, 평균 입경은, 레이저광 회절법에 의한 입도 분포 측정에 있어서의 질량 평균값 D50(또는 메디안 직경)으로서 구할 수 있다.
(B) 성분의 배합은, (A) 성분인 열경화성 수지 성분 100 질량부에 대하여 3 내지 200부이고, 바람직하게는 5 내지 150부이다. 3 질량부 미만이면 충분한 백색도가 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 200 질량부를 초과하면 기계적 강도 향상을 목적으로 첨가하는 다른 성분의 비율이 적어질 뿐 아니라, 성형성이 현저히 저하되는 경우가 있다.
(C) 무기질 충전재
본 발명의 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물 중에 포함되는 (C) 성분은, 적어도 하기의 (C-1) 성분 및 하기의 (C-2) 성분을 포함하는, 상기 (B) 성분을 제외한 무기질 충전재이다. 즉, (C) 성분은 광 누설을 방지하기 위해서 적어도 2종류의 입도 분포를 가진 무기질 충전재이다.
(C-1) 평균 입경이 30 ㎛ 내지 100 ㎛이며, 굴절률이 상기 (A) 성분의 열경화성 수지의 경화물의 굴절률과 0.05 이상의 차가 있는 적어도 1종의 무기질 충전재
(C-2) 평균 입경이 30 ㎛ 미만이고, 상기 (C-1) 성분 이외의 적어도 1종의 무기질 충전재를 포함하는 무기질 충전재
<(C-1) 성분>
(C-1) 성분으로는 평균 입경이 30 ㎛ 내지 100 ㎛인 무기질 충전재이며, 상기 충전재의 굴절률이 경화한 (A) 성분의 열경화성 수지의 굴절률(Na 원자의 D선(휘선 스펙트럼)으로 측정)로부터 0.05 이상 떨어진 것을 사용할 필요가 있고, 사용하는 열경화성 수지의 굴절률에 의해 선택된다.
경화한 (A) 성분의 열경화성 수지의 굴절률과의 차가 0.05 미만인 굴절률의 무기질 충전재를 사용한 경우에는, 광이 용이하게 경화 수지 조성물 내를 투과하여, 외부로 광이 누설되어 버린다.
평균 입경은 30 내지 70 ㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 35 내지 60 ㎛이다. 여기서 평균 입경이란, 레이저광 회절법에 의한 입도 분포 측정에 있어서의 질량 평균값 D50(또는 메디안 직경)으로서 구할 수 있다.
(A) 성분의 열경화성 수지가 에폭시 수지인 경우에는, 경화한 에폭시 수지(경화 수지)의 굴절률이 1.50 내지 1.55 정도이기 때문에, 1.55 이상의 굴절률을 갖는 알루미나, 알루미노실리케이트, 지르콘, 희토류의 산화물(산화이트륨, 산화란탄) 등을 (C-1) 성분으로서 들 수 있다.
(A) 성분의 열경화성 수지가 실리콘 수지나 에폭시 수지와 실리콘 수지의 혼성(에폭시·실리콘 혼성 수지)인 경우에는, 경화한 수지의 굴절률이 1.41 내지 1.53 정도이기 때문에 1.47 이상의 굴절률을 갖는 크리스토발라이트, 알루미나, 알루미노실리케이트, 지르콘, 희토류의 산화물(산화이트륨, 산화란탄) 등을 (C-1) 성분으로서 들 수 있다.
이들 무기질 충전재의 형상은 특별히 문제는 아니지만, 고충전화나 혼련 장치와의 마모를 최대한 줄이기 위해 구상인 것이 특히 바람직하다. 구형도로는 0.7 내지 1.0인 것이 바람직하다.
(C-1) 성분의 충전량으로는, (A) 성분의 열경화성 수지 100 질량부에 대하여 100 내지 1000 질량부이다. 또한, 후술하는 (C-2) 성분과의 합계량이 200 내지 1300 질량부가 되는 양이다. (C-1) 성분의 무기질 충전재의 첨가량이 100 질량부 미만이면 조립(粗粒) 영역의 분말이 너무 적어 고충전화될 수 없다. 또한, 1000 질량부를 초과하는 양이면 반대로 조립 영역의 분말이 많아 점도가 높아져 성형성이 저하된다.
<(C-2) 성분>
한편, 평균 입경이 30 ㎛ 미만인 (C-2) 성분의 미분무기질 충전재의 굴절률은 특별히 제한되지 않는다. 바람직한 평균 입경은 0.01 ㎛ 내지 25 ㎛이고, 보다 바람직하게는 1 내지 20 ㎛이고, 특히 바람직하게는 3 내지 15 ㎛이다.
(C-2) 성분은 상기 평균 입경을 만족시키는 무기질 충전재이면 특별히 제한되지 않지만, 실리카나 (C-1) 성분에서 예시한 것 중 입경이 작은 것(평균 입경이 30 ㎛ 미만) 등이 예시되며, 구상인 것이 바람직하다. 리플렉터의 가격이나 혼련 장치와의 마모에 의한 오염, 경화 수지 조성물의 팽창계수를 될 수 있는 한 작게 할 필요가 있다는 점에서 용융 실리카가 바람직하고, 특히 구상의 용융 실리카가 바람직하다.
(C-2) 성분의 충전량으로는, (A) 성분의 열경화성 수지 100 질량부에 대하여 100 내지 800 질량부이고, 바람직하게는 200 내지 600 질량부이다. (C-2) 성분이 100 질량부 미만이면, 소립 직경의 입도의 분말이 너무 적어 트랜스퍼 성형이나 압축 성형 등의 성형시에 유동성이 부족하여 리플렉터를 제조할 수 없게 되는 경우가 있고, 800 질량부를 초과하는 양이면 분말의 입도 분포가 미세한 쪽으로 너무 치우쳐 점도가 높아져 유동성이 저하된다.
또한, 상기한 무기질 충전재 이외에 미분말 실리카, 미분말 알루미나, 질화규소, 질화알루미늄, 보론니트라이드, 삼산화안티몬, 추가로 유리 섬유, 월라스토나이트 등의 섬유상 무기질 충전재도 사용 가능하다.
기타 성분
·접착 보조제
본 발명은 상기 (A) 내지 (C) 성분에 더하여, 리드 프레임 등과의 접착을 개선하기 위해 실리콘계 접착 보조제, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제 등의 접착 보조제를 배합할 수도 있다.
실리콘계 접착 보조제로는, 분자 중에 알콕시기와 에폭시기 등의 유기 관능성기를 갖는 실록산 화합물이나 분자 중에 히드로실릴기(SiH기)와 에폭시기 등의 유기 관능성기를 갖는 실록산 화합물 등이 예시되고, 실란 커플링제로는, 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-메르캅토프로필트리메톡시실란 등의 메르캅토 관능성 알콕시실란 등을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 커플링제의 배합량은, (A) 성분 100 질량부에 대하여 0.01 내지 10 질량부, 특히 0.1 내지 5 질량부인 것이 바람직하다.
·각종 첨가제
본 발명의 열경화성 수지 조성물에는, 필요에 따라 각종 첨가제를 더 배합할 수 있다. 예를 들면, 반응성 제어제, 이형제, 수지의 성질을 개선할 목적으로 다양한 실리콘 파우더, 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머, 유기 합성 고무 등의 첨가제를 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 첨가 배합할 수 있다.
LED 의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물의 제조 방법
본 발명의 LED의 리플렉터용 열경화성 실리콘 수지 조성물의 제조 방법으로는, 예를 들면 (A) 열경화성 수지, (B) 백색 안료, (C) 무기질 충전재, 그 밖의 첨가물 등을 소정의 조성비로 배합하고, 이를 믹서 등에 의해서 충분히 균일하게 혼합한 후, 열 롤, 혼련기, 익스트루더 등에 의한 용융 혼합 처리를 행하고, 이어서 냉각 고화시켜, 적당한 크기로 분쇄하여 열경화성 수지 조성물로 할 수 있다.
LED 용 리플렉터
본 발명의 열경화성 수지 조성물은 LED용 리플렉터를 성형하기 위한 열경화성 수지 조성물인데, 상기 리플렉터의 가장 일반적인 성형 방법으로는 트랜스퍼 성형법이나 압축 성형법을 들 수 있다.
트랜스퍼 성형법으로는, 트랜스퍼 성형기를 이용하여 성형 압력 5 내지 20 N/mm2, 성형 온도 120 내지 190℃에서 성형 시간 30 내지 500초, 특히 성형 온도 120 내지 180℃에서 성형 시간 30 내지 300초로 행하는 것이 바람직하다.
압축 성형법으로는, 컴프레션 성형기를 이용하여, 성형 온도는 120 내지 190℃에서 성형 시간 30 내지 600초, 특히 성형 온도 120 내지 180℃에서 성형 시간 120 내지 420초로 행하는 것이 바람직하다.
또한, 어느 성형법에 있어서도, 후경화를 150 내지 185℃에서 2 내지 20시간 행할 수 있다.
도 1(A)에 나타낸 바와 같이, 상기 본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형한 매트릭스 타입 오목형 리플렉터 (1)이 형성된 리플렉터 기판 (10)을 제조할 수 있다. 또한, 도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 상기 본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형한 매트릭스 타입 평면형 리플렉터 (1')이 형성된 리플렉터 기판 (10')을 제조할 수 있다.
광반도체 장치
상기한 LED용 리플렉터를 사용하여 광반도체 장치를 제조할 수 있다.
구체적으로는, 도 1에 도시한 매트릭스 타입 오목형 리플렉터 (1)이 형성된 리플렉터 기판 (10)을 이용하는 경우에는, 상기 매트릭스상 리플렉터 기판 (10)을 절단하기 전에, 리플렉터 기판 (10)의 개개의 오목부(소자 탑재 영역)에 존재하는 다이패드 (2) 상에 발광 소자 (3)(LED 소자)을 실리콘 다이본드제(LPS-8445S 신에쓰 가가꾸 고교 제조)를 이용하여 고정시키고, 150℃에서 1시간 가열함으로써 발광 소자 (3)을 고착시킨다. 그 후, 금선 (4)로 발광 소자 (3)과 리드 프레임 (5)를 전기적으로 접속한다. 그 후, 투명한 실리콘 수지(LPS5547 신에쓰 가가꾸 고교 제조)나 형광체 등을 배합한 투명 실리콘 수지 (6) 등을 포팅에 의해 리플렉터 기판 (10)의 오목부에 유입시키고, 120℃에서 1시간, 추가로 150℃에서 2시간 가열 경화시킴으로써 밀봉하였다. 투명 실리콘 수지 (6)의 밀봉은 포팅에 의한 방법, 또는 트랜스퍼 성형이나 압축 성형 등의 밀봉 방법으로 렌즈 형상 등으로 동시에 형성할 수도 있다.
도 2(A)에 도시한 매트릭스 타입 평면형 리플렉터 (1')이 형성된 리플렉터 기판 (10')을 이용하는 경우에는, 리플렉터 기판 (10')을 절단하기 전에, 리플렉터 기판 (10')에 존재하는 개개의 다이패드 (2) 상에 실리콘 다이본드제(LPS-8445S 신에쓰 가가꾸 고교 제조)를 이용하여 고정시키고, 150℃에서 1시간 가열함으로써 발광 소자(LED 소자) (3)을 고착시켰다. 그 후, 금선 (4)로 발광 소자 (3)과 리드 프레임 (5)를 전기적으로 접속한다. 그 후, 투명한 실리콘 수지(LPS-5538 신에쓰 가가꾸 고교 제조)나 형광체 등을 배합한 투명 실리콘 수지 (6) 등을 트랜스퍼 성형이나 압축 성형 등으로 120℃에서 3분의 경화 조건으로 렌즈 형상으로 성형 밀봉하고, 추가로 150℃에서 2시간 가열 경화시킨다. 도 2(B)에 발광 소자 (3)을 탑재하여 밀봉한 리플렉터 기판 (10')의 C-C' 단면도를 나타낸다.
그 후, 어느 발광 소자를 탑재하여 밀봉한 리플렉터 기판 (10, 10')도 다이싱, 레이저 가공, 워터제트 가공 등으로 절단하고, 개편, 단체화하여 광반도체 장치를 얻을 수 있다. 도 1(B)에 오목부에 발광 소자를 탑재·밀봉한 리플렉터 기판 (10)을, 다이싱하여 얻어진 광반도체 장치 (100)의 상면도 및 단면도를 나타낸다.
또한, 본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여, 도 3에 나타낸 개편형 리플렉터 (101)을 성형하여도 하등 문제는 없다. (102)는 리드 프레임을 나타낸다.
본 발명의 열경화성 수지 조성물로 성형한 LED용 리플렉터를 사용함으로써, 리플렉터 표면과 밀봉 수지인 투명 실리콘 수지의 접착이 견고해지며, 리플렉터 표면의 광에 의한 열화도 없기 때문에, 광반도체 장치(LED 장치)의 신뢰성이 현저히 향상된다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 제한되는 것은 아니다. 또한, 하기 기재에 있어서 부는 질량부를 나타낸다.
실시예, 비교예에서 사용한 하기 표 1, 2에서 나타내는 원료의 합성예 및 상세를 이하에 나타내었다.
(합성예 1) 열경화성 수지 A1(에폭시 수지)의 합성
트리아진 유도체 에폭시 수지(테픽(TEPIC)-S) 45 질량부, 산 무수물(리카시드 MH) 55 질량부, 산화 방지제(아인산트리페닐) 3 질량부, 촉매량의 이미다졸계 촉매(2E4MZ)를 미리 반응솥에 의해 100℃에서 용융 혼합하고, 냉각하여 고화시킨 후(연화점은 60℃), 분쇄하여, (A) 성분의 열경화성 수지 A1(경화물의 굴절률: 1.54)을 얻었다.
또한, 상기 합성예 1에서 이용한 각 반응 원료는 이하와 같다.
·트리아진 유도체 에폭시 수지
트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아네이트(테픽-S: 닛산 가가꾸(주) 제조 상품명, 에폭시 당량 100)
·산 무수물
비탄소 탄소 이중 결합 산 무수물: 메틸헥사히드로 무수 프탈산(리카시드 MH: 신니혼리카(주) 제조 상품명)
·산화 방지제
인계 산화 방지제: 아인산트리페닐(와코 쥰야꾸(주) 제조 상품명)
·이미다졸계 촉매: 2-에틸-4-메틸이미다졸(2E4MZ: 시코쿠 가세이(주) 제조 상품명)
·이산화티탄: 루틸형(R-45M: 사카이가가꾸 고교(주) 제조 상품명)
(합성예 2) 열경화성 수지 A2(실라놀기 함유 실리콘 수지)의 합성
메틸트리클로로실란 100 질량부, 톨루엔 200 질량부를 1 L의 플라스크에 넣고, 빙냉하에서 물 8 질량부, 이소프로필알코올 60 질량부의 혼합액을 액 내 적하하였다. 내온은 -5 내지 0℃에서 5 내지 20시간에 걸쳐 적하하고, 그 후 가열하여 환류 온도에서 20분간 교반하였다. 그로부터 실온까지 냉각하고, 물 12 질량부를 30℃ 이하, 30분간 적하하고, 20분간 교반하였다. 추가로 물 25 질량부를 적하한 후, 40 내지 45℃에서 60분간 교반하였다. 그 후 물 200 질량부를 넣어 유기층을 분리하였다. 이 유기층을 중성이 될 때까지 세정하고, 그 후 공비 탈수, 여과, 감압 스트리핑을 함으로써, 무색 투명한 고체(융점 76℃) 36.0 질량부의 열경화성 수지 A2를 얻었다. 경화한 수지의 굴절률은 1.41이다.
또한, 상기 열경화성 수지 A1, A2 이외에 (A) 성분의 열경화성 수지로서, 이하의 알케닐기 함유 실리콘 수지(이하의 합성예 3에서 얻어지는 A3-1, 이하에 나타내는 A3-2) 및 히드로실릴기 함유 실리콘 수지(이하에 나타내는 A3-3, A3-4, A3-5)를 이용하였다.
(합성예 3) 비닐기 함유 오르가노폴리실록산 (A3-1)의 합성
플라스크에 크실렌 1000 g, 물 5014 g을 가하고, 페닐트리클로로실란 2285 g(10.8 mol), 비닐디메틸클로로실란 326 g(2.70 mol), 크실렌 1478 g을 혼합한 것을 적하하였다. 적하 종료 후 3시간 동안 교반하고, 폐산 분리하여 수세하였다. 공비 탈수 후에 KOH 0.6 g(0.015 mol) 가하고, 150℃에서 4시간 가열 환류를 행하였다. 그 후, 트리메틸클로로실란 2.7 g(0.025 mol), 아세트산칼륨 2.5 g(0.025 mol)으로 중화하여 여과한 후, 용제를 감압 증류 제거하여, 투명하고 실온에서 고체인 실록산 수지 (A3-1)을 합성하였다. 비닐 당량은 0.0013 mol/g, 수산기 함유량은 0.01 질량％였다. 연화점은 65℃였다.
비닐기 함유 직쇄상 오르가노폴리실록산 (A3-2)으로는, 이하의 것을 이용하였다.
CH2=CH-Si(CH3)2O-(-Si(CH3)2O-)35-(Si(CH3)(CH=CH2)O-)5-(Si(CH3)(C6H6)O-)10-Si(CH3)2-CH=CH2
비닐기 당량은 0.0015 mol/g
오르가노히드로젠폴리실록산 (A3-3)으로는, 하기 구조의 오르가노히드로젠폴리실록산(0.00377 mol/g)을 사용하였다.
Figure 112013032284030-pat00010
(n=2.0(평균값), X: 수소 원자, SiH기 당량 0.403이었고, Ph는 페닐기를 나타냄)
오르가노히드로젠폴리실록산 (A3-4)로는, 하기 구조의 오르가노히드로젠폴리실록산(0.0069 mol/g)을 사용하였다.
Figure 112013032284030-pat00011
오르가노히드로젠폴리실록산 (A3-5)로는, 하기 구조의 오르가노히드로젠폴리실록산(0.0076 mol/g)을 사용하였다.
Figure 112013032284030-pat00012
(B) 성분의 백색 안료로는, 이하를 이용하였다.
(1) 산화티탄(CR-95: 이시하라 산교(주) 제조): 루틸형 평균 입경 0.28 ㎛)
(2) 산화아연(미쓰이 긴조꾸 제조)
(3) 산화마그네슘(와코 가가꾸 제조 평균 입경 10 um)
(4) 탄산바륨(와코 가가꾸 제조 순도 99％)
(5) 황산바륨(와코 가가꾸 제조)
(6) 규산마그네슘(키시다 가가꾸 제조 순도 90％)
(C) 성분의 무기질 충전제로는 이하를 이용하였다.
(1) 용융 구상 실리카 (S-1): 평균 입경 10 ㎛, 굴절률 1.43, 비중 2.2
(2) 용융 구상 실리카 (S-2): 평균 입경 55 ㎛, 굴절률 1.43, 비중 2.2
(3) 용융 구상 실리카 (S-3): 평균 입경 19 ㎛, 굴절률 1.43, 비중 2.2
(4) 구상 크리스토발라이트: 평균 입경 48 ㎛, 굴절률 1.54, 비중 2.3
(5) 구상 알루미노실리케이트: 평균 입경 45 ㎛, 굴절률 1.65, 비중 2.5
(6) 구상 알루미나: 평균 입경 43 ㎛, 굴절률 1.76, 비중 3.9
(7) 산화지르코늄: 평균 입경 38 ㎛, 굴절률 2.4, 비중 6.5
(8) 구상 산화이트륨 Y2O3: 평균 입경 41 ㎛, 굴절률 1.82, 비중: 8.6
(9) 산화란탄 La2O3 : 평균 입경 40 ㎛, 굴절률 1.88, 비중: 6.5
기타, 표 1, 2에 나타내는 이하의 성분을 이용하였다.
(D) 부가 반응 촉매
염화백금산의 옥틸알코올 변성 용액(백금 농도 2 질량％)
(E) 반응 억제제
하기 식으로 표시되는 화합물(EMDC)
Figure 112013032284030-pat00013
(F) 이형제
리케스타 EW 440A(리켄 비타민 가부시끼가이샤 제조)
(G) 접착 부여제
하기 식으로 나타내는 접착 부여제
H-1
Figure 112013032284030-pat00014
(상기 식 중, j는 2, h는 1, s는 3, t는 6, u는 9임)
Figure 112013032284030-pat00015
Figure 112013032284030-pat00016
(실시예 1 내지 12, 비교예 1 내지 4)
표 1, 2에 나타내는 배합(질량부)으로 열경화성 수지, 백색 안료, 무기질 충전제, 그 밖에 부가 반응 촉매, 반응 억제재, 이형제, 접착 부여제, 커플링제(KBM403E(신에쓰 가가꾸 고교사 제조), KBM803(신에쓰 가가꾸 고교사 제조)) 등을 배합하고, 2축 롤로 혼련하여 열경화성 수지 조성물을 얻었다. 또한, 실시예 1 내지 12는, 무기질 충전재로서 (C-1) 평균 입경이 30 ㎛ 내지 100 ㎛이며, 굴절률이 상기 (A) 성분의 열경화성 수지의 경화물과의 굴절률의 차가 0.05 이상인 적어도 1종의 무기질 충전재, 및 (C-2) 평균 입경이 30 ㎛ 미만인 적어도 1종의 무기질 충전재를 포함하고 있는 것이다. 한편, 비교예 1 내지 4는, 무기질 충전재로서 상기 (C-1) 및 (C-2) 중 어느 하나를 포함하는 것, 또는 어느 것도 포함하지 않은 것이다.
실시예 1 내지 12, 비교예 1 내지 4에서 얻어진 열경화성 수지 조성물을 이용하여, 이하의 다양한 특성을 측정하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 성형은 전부 트랜스퍼 성형기로, 성형 온도 175℃, 성형 압력 6.9 N/mm2, 성형 시간 180초의 조건으로 행하였다.
스파이럴 플로우값
EMMI 규격에 준한 금형을 사용하여, 성형 온도 175℃, 성형 압력 6.9 N/mm2, 성형 시간 120초의 조건으로 행하였다.
실온에서의 굽힘 강도, 굽힘 탄성률
JIS-K6911 규격에 준한 금형을 사용하여, 성형 온도 175℃, 성형 압력 6.9 N/mm2, 성형 시간 120초의 조건으로 성형하고, 그 후 150℃에서 2시간 후경화한 시험편을 실온(25℃)에서 굽힘 강도와 굽힘 탄성률을 측정하였다.
광 반사율
성형 온도 175℃, 성형 압력 6.9 N/mm2, 성형 시간 120초의 조건으로, 1변 50 mm, 두께 0.35 mm의 정방형의 경화물을 제조하고, SDG(주) 제조 X-라이트(rite)8200을 사용하여 450 nm의 광 반사율을 측정하였다.
광 누설 시험( 광투과율 )
광 누설 시험으로서 300 ㎛ 두께로 성형한 실시예 1 내지 12, 비교예 1 내지 4의 열경화성 수지 조성물의 시험편에 450 nm의 광을 조사하고, 투과하는 광의 양을 측정하였다. 비교예 1의 시험편의 광투과율을 1.0으로 했을 때의 각 시험편의 상대값을 표 3에 나타내었다. 실시예 1 내지 12의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 성형된 리플렉터를 이용한 것은, 비교예 1 내지 4에서 제조한 것과 비교하여 광의 누설은 매우 적은 것이 확인되었다.
Figure 112013032284030-pat00017
(실시예 13) 리플렉터의 성형과 물성
도 1(A)에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임 (5)로서 전면 은도금한 구리 리드 프레임을 이용하여, 실시예 1 내지 12에서 제조한 열경화성 수지 조성물로 매트릭스 타입 오목형 리플렉터 (1)을 하기의 성형 조건으로 트랜스퍼 성형하여, 매트릭스 타입 오목형 리플렉터 기판 (10)을 제작하였다(세로 50 mm 가로 55 mm의 구리판상으로 개구부 직경 3 mm, 높이 0.3 mm의 오목부가 전부 130개 형성된 세로 40 mm 가로 50 mm의 리플렉터 (1)이 성형된 것이 됨). 또한, 비교예 1 내지 4의 열경화성 실리콘 수지 조성물을 이용하여 동일한 공정을 행하였다.
성형 조건은 하기와 같다.
성형 온도: 170℃, 성형 압력: 70 Kg/㎠, 성형 시간: 3분
추가로 후경화를 170℃에서 2시간 행하였다.
본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 리플렉터 기판은 리드 프레임과 수지 조성물과의 밀착성도 양호하였다. 또한, 각각의 매트릭스 타입의 리플렉터 기판의 휘어짐을 측정하고, 결과를 상기 표 3에 나타내었다. 리플렉터 기판의 휘어짐은, 후경화한 상기 리플렉터 기판을 수지측에서 대각선의 두 방향에서 측정하여 평균값으로 나타내었다.
본 발명의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 얻어진 리플렉터 기판은 휘어짐이 억제되어 있는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 12의 열경화성 수지 조성물을 이용하여 제조한 매트릭스 타입 오목형 리플렉터 기판 (10)의 각각의 오목형의 저변에 노출된 리드 프레임 (5) 위에 청색 LED 소자 (3)을 실리콘 다이본드제(품명: LPS-8445S, 신에쓰 가가꾸(주) 제조)로 접착 고정시키고, 금선 (4)로 다른 한 쪽의 리드 프레임 (5)와 전기적으로 접속하였다. 그 후, 실리콘 밀봉제 (6)(LPS-5547: 신에쓰 가가꾸(주) 제조)을 LED 소자 (3)이 배치된 오목부에 각각 주입하고, 120℃에서 1시간, 추가로 150℃에서 1시간 경화시켜 밀봉하였다. 또한, 비교예 1 내지 4의 열경화성 실리콘 수지 조성물을 이용하여 동일한 공정을 행하였다.
밀봉 공정을 끝낸 매트릭스 타입 오목형 리플렉터 기판을 다이싱함으로써 개편화하여 LED 장치를 얻었다.
이들 개편형한 LED 장치를 이용하여, LED를 점등하여 리플렉터 저면부의 광 누설을 육안으로 확인하였다. 실시예 1 내지 12의 조성물로 제조한 리플렉터를 이용한 것은 비교예 1 내지 4에서 제조한 것에 비하여 광의 누설은 매우 적었다.
또한, 실시예 1 내지 12의 조성물로 제조한 LED 장치를 25℃, 습도 80％의 분위기 중에 48시간 방치한 후, 260℃의 리플로우 로(爐)에 3회 통과시켰다. 그 후, 패키지 표면이나 소자 표면과 밀봉 수지와의 접착 불량을 조사하였다. 본 발명의 열경화성 수지 조성물(실시예 1 내지 12)로 성형한 리플렉터를 이용한 것은 박리 불량이 전혀 발생하지 않았다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 함유된다.
1… 매트릭스 타입 오목형 리플렉터, 1'… 매트릭스 타입 평면형 리플렉터, 2… 다이패드, 3… 발광 소자(LED 소자), 4… 금선, 5…리드 프레임, 6… 투명 실리콘 수지, 10… 매트릭스 타입 오목형 리플렉터 기판, 10'… 매트릭스 타입 평면형 리플렉터 기판, 100… 광반도체 장치(LED 장치), 101… 개편형 리플렉터, 102… 리드 프레임.

Claims (7)

  1. (A) 실리콘 수지, 에폭시·실리콘 혼성 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지 및 트리아진 유도체 에폭시 수지 중 하나인 열경화성 수지 100 질량부
    (B) 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄, 산화마그네슘, 탄산바륨, 규산마그네슘, 황산아연, 황산바륨으로부터 선택되는 적어도 1종의 백색 안료 3 내지 200 질량부
    (C) 적어도 하기 (C-1) 성분 및 하기 (C-2) 성분을 포함하는, 상기 (B) 성분을 제외한 무기질 충전재 200 내지 1300 질량부
    (C-1) 평균 입경이 30 ㎛ 내지 100 ㎛이며, 굴절률이 상기 (A) 성분의 열경화성 수지의 경화물과의 굴절률의 차가 0.05 이상인 적어도 1종의 무기질 충전재 100 내지 1000 질량부
    (C-2) 평균 입경이 30 ㎛ 미만이고, 상기 (C-1) 성분 이외의 적어도 1종의 무기질 충전재 100 내지 800 질량부
    를 함유하는 것을 특징으로 하는 LED의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (C-1) 성분의 무기질 충전재가 크리스토발라이트, 알루미노실리케이트, 알루미나 및 희토류의 산화물 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 LED의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (C) 성분인 (C-1) 성분 및 (C-2) 성분 중 적어도 하나는 구상인 것을 특징으로 하는 LED의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 LED의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물은 축합 반응 또는 히드로실릴화 반응에 의해서 경화하는 것임을 특징으로 하는 LED의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 LED의 리플렉터용 열경화성 수지 조성물로 성형한 것임을 특징으로 하는 LED용 리플렉터.
  6. 제5항에 기재된 LED용 리플렉터를 사용한 것임을 특징으로 하는 광반도체 장치.
  7. 삭제
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