JP2011228685A

JP2011228685A - Ｌｅｄ放熱用部材

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Publication number: JP2011228685A
Application number: JP2011075314A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kobayashi; 隆弘小林; Hideyuki Umezu; 秀之梅津; Toru Nishimura; 西村　　透
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-11-10

Abstract

【課題】優れた熱伝導性および成形品薄肉部の充填性、機械的強度を達成し、ＬＥＤの明るさ増大に対して高効率に放熱することが可能なＬＥＤ放熱用部材を提供する。
【解決手段】（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の合計を１００重量％として（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２５〜４５重量％と（Ｂ）水酸化マグネシウム１０〜６０重量％および（Ｃ）繊維径が４〜１１μｍのガラス繊維１５〜６５重量％を配合してなり、熱流計法で測定した熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である樹脂組成物を成形してなるＬＥＤ放熱用部材。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱伝導性、寸法安定性、金属接着性、強度に優れたＬＥＤ放熱用部材に関するものである。

近年、環境低負荷に対する観点から蛍光灯や電球と比較して、省電力で長寿命な性能を有する光源としてＬＥＤ（エルイーディー：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）が数多く開発され、市場に供されている。中でも照明用等に用いられる高発光効率のＬＥＤは、優れた省電力性と長寿命性を有する点で注目され、産業用から一般家庭用などに用途が拡大されつつある。特に消費電力が大きく、短寿命である電球に代わる次世代照明材料として拡大が期待される。

一方、ＬＥＤの発する光の強さを増大させるためには、供給する電流を多くする必要がある。しかし、素子が熱に弱く、８０℃以上になると素子の劣化が始まるためＬＥＤ寿命の低下、それに伴い明るさが低下するという特性がある。ＬＥＤ寿命の低下、明るさの低下を防ぐためには、適切に放熱する部材を用いることが好ましく、適切に放熱しないと上述する発光効率の低下や寿命の短縮でＬＥＤの利点が失われる他、発煙・発火などの事故に繋がる事がある。

現在、高発光効率ＬＥＤの放熱対策として、ＬＥＤ基盤や筐体にはアルミダイカストなどの金属材料をＬＥＤ放熱部材として用いている。しかし、ダイカストなどの金属材料は部品を作製する際に、一つずつ切削する必要があり加工に手間がかかり、結果コストが高くなる。また、蛍光灯や電球と比較して製品重量が増すためにソケットや天井保持器具が重みに耐えられず落下する危険性があるなどの課題がある。

上記ＬＥＤ放熱部材の課題に対し、成形性、熱伝導性、成形品薄肉部への充填性と強度にすぐれた新たな材料が求められている。

ところで、ポリアリーレンスルフィド樹脂（以下ＰＰＳ樹脂と略す場合がある）とポリアリーレンエーテル系樹脂と、強化材と水酸化マグネシウムを含有する樹脂組成物を成形し、該成形品の反射面となる面に金属膜を設けることを特徴とするランプリフレクタ（例えば、特許文献１参照）が知られている。

また、電気・電子部品、自動車部品に用いる樹脂組成物として、特許文献２には、ポリアリーレンサルファイド樹脂および水酸化マグネシウムを主成分とする金属酸化物を含有する耐アーク性などの電気特性に優れる樹脂組成物が、特許文献３には、ポリアリーレンスルフィド樹脂と水酸化マグネシウムと繊維状充填材および／または非繊維状充填材を配合してなる耐トラッキング性が改善された樹脂組成物が、特許文献４には、ポリアリーレンサルファイド樹脂にガラス繊維、タルクおよび水酸化マグネシウムを含む成形表面外観、耐アーク性に優れた樹脂組成物が、特許文献７には、ポリフェニレンスルフィド樹脂に水酸化マグネシウムと炭酸カルシウムからなる切削加工性に優れたポリフェニレンスルフィド樹脂組成物がそれぞれ記載されている。

また、電気機器部品用途などに用いることができるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物として、特許文献５には、ポリフェニレンスルフィド樹脂にポリオレフィン系重合体および／またはポリオレフィン系共重合体、シリコーン、フッ素樹脂から選ばれる１種または２種以上と水酸化マグネシウムと繊維状および／または非繊維状充填材からなる耐トラッキングに優れたポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が開示されている。

さらに、特許文献６には、ライトソケットなどに用いることができるポリフェニレンスルフィド樹脂組成物として、特許文献５には、ポリフェニレンスルフィド樹脂に表面処理が施されていない水酸化マグネシウムと繊維状および／または非繊維状充填材からなる耐トラッキング性に優れたポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が開示されている。

しかし、これらの文献のいずれにも、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が熱伝導性に優れており、放熱性の必要な部材に適することは開示されていない。
さらに、ＬＥＤ放熱部材には、薄型フィン形状の放熱構造を適用することにより、放熱効果を高める為、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の薄肉部への充填性と強度に優れることが求められるが、これらの文献のいずれにも開示されていない。

特開平５−３２０５０６号公報（特許請求の範囲、実施例）特開平１−３１８０６８号公報（特許請求の範囲、実施例）特開２００１−２８８３６３号公報（特許請求の範囲、実施例）特開平２−６４１５８号公報（特許請求の範囲、実施例）特開平８−２９１２５３号公報（特許請求の範囲、実施例）特開２００２−１６７５１０号公報（特許請求の範囲、実施例）特開２００８−８１５８０号公報（特許請求項の範囲、実施例）

しかしながら、近年のＬＥＤの明るさ向上に伴い、電流出力増加による発熱量増加のおける放熱対策として、金属を代替することができる、成形加工性にすぐれ、かつ熱伝導性が良く、成形品薄肉部への充填性と強度に優れる樹脂組成物を成形してなるＬＥＤ放熱部材が求められている。

よって本発明は、上述の課題を解決し、成形加工性、熱伝導性、成形品薄肉部への充填性と強度に優れたＬＥＤ放熱用部材を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を有する。
１．（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の合計を１００重量％として（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２５〜４５重量％と（Ｂ）水酸化マグネシウム１０〜６０重量％および（Ｃ）繊維径が４〜１１μｍのガラス繊維１５〜６５重量％を配合してなり、熱流計法で測定した熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である樹脂組成物を成形してなるＬＥＤ放熱用部材。
２．前記ガラス繊維の繊維径が５〜８μｍであることを特徴とする１に記載のＬＥＤ放熱用部材。
３．前記樹脂組成物が、前記（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の合計１００重量部に対して、さらに（Ｄ）オレフィン系樹脂を１〜１０重量部配合してなる樹脂組成物である１〜２いずれか記載のＬＥＤ放熱用部材。

本発明のＬＥＤ放熱用部材は成形性、熱伝導性に優れ、成形品薄肉部への充填性と強度に優れる。本発明のＬＥＤ放熱部材によれば、射出成形機等を用いて連続的に所望の形状に加工することが可能であり、優れた熱伝導性の有するＬＥＤ放熱部材を得ることが可能である。

本発明のＬＥＤ放熱部材は、ＬＥＤチップ周辺から発生する熱を外部へ伝達し、放熱させるＬＥＤ基盤や筐体などの放熱が必要な部材に有用である。

実施例において薄肉部強度評価を行った成形品の概略図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明で用いる（Ａ）ＰＰＳ樹脂の代表例としては、ポリアリーレンスルフィド、ポリアリーレンスルフィドスルホン、ポリアリーレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられ、中でもポリアリーレンスルフィドが特に好ましく使用される。かかるポリアリーレンスルフィドは、下記構造式で示される繰り返し単位を好ましくは７０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上含む重合体であり、上記繰り返し単位が７０モル％以上の場合には、耐熱性が優れる点で好ましい。

また、かかるポリアリーレンスルフィド樹脂は、その繰り返し単位の３０モル％以下を、下記の構造式を有する繰り返し単位などで構成することが可能であり、ランダム共重合体、ブロック共重合体であってもよく、それらの混合物であってもよい。

かかるポリアリーレンスルフィド樹脂は、通常公知の方法、つまり特公昭４５−３３６８号公報に記載される比較的分子量の小さな重合体を得る方法あるいは特公昭５２−１２２４０号公報や特開昭６１−７３３２号公報に記載される比較的分子量の大きな重合体を得る方法などによって製造することができる。

本発明においては、上記のようにして得られたポリアリーレンスルフィド樹脂を、空気中加熱による架橋／高分子量化、窒素などの不活性ガス雰囲気下あるいは減圧下での熱処理、有機溶媒、熱水、酸水溶液などによる洗浄、酸無水物、アミン、イソシアネート、官能基含有ジスルフィド化合物などの官能基含有化合物による活性化などの種々の処理を施した上で使用することも、もちろん可能である。

ポリアリーレンスルフィド樹脂を加熱により架橋／高分子量化する場合の具体的方法としては、空気、酸素などの酸化性ガス雰囲気下あるいは前記酸化性ガスと窒素、アルゴンなどの不活性ガスとの混合ガス雰囲気下で、加熱容器中で所定の温度において希望する溶融粘度が得られるまで加熱を行う方法を例示することができる。この場合の加熱処理温度としては、好ましくは１５０〜２８０℃、より好ましくは２００〜２７０℃の範囲が選択して使用され、処理時間としては、好ましくは０．５〜１００時間、より好ましくは２〜５０時間の範囲が選択されるが、この両者をコントロールすることによって、目標とする粘度レベルを得ることができる。かかる加熱処理の装置は、通常の熱風乾燥機でもまた回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率良く、しかもより均一に処理する場合は、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。

ポリアリーレンスルフィド樹脂を窒素などの不活性ガス雰囲気下あるいは減圧下で熱処理する場合の具体的方法としては、窒素などの不活性ガス雰囲気下あるいは減圧（好ましくは７，０００Ｎｍ^−２以下）下で、加熱処理温度１５０〜２８０℃、好ましくは２００〜２７０℃、加熱時間０．５〜１００時間、好ましくは２〜５０時間の条件で加熱処理する方法を例示することができる。かかる加熱処理の装置は、通常の熱風乾燥機でもまた回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率良く、しかもより均一に処理する場合は、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。

ポリアリーレンスルフィド樹脂を有機溶媒で洗浄する場合に、洗浄に用いる有機溶媒としては、ポリアリーレンスルフィド樹脂を分解する作用などを有しないものであれば特に制限はなく使用することができる。例えばＮ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどの含窒素極性溶媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホンなどのスルホキシド・スルホン系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトフェノンなどのケトン系溶媒、ジメチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、クロロホルム、塩化メチレン、トリクロロエチレン、２塩化エチレン、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、フェノール、クレゾール、ポリエチレングリコールなどのアルコール・フェノール系溶媒、およびベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒などが使用される。これらの有機溶媒のなかでも、特にＮ−メチルピロリドン、アセトン、ジメチルホルムアミドおよびクロロホルムなどが好ましく使用される。また、これらの有機溶媒は、１種類または２種類以上の混合で使用される。

かかる有機溶媒による洗浄の具体的方法としては、有機溶媒中にポリアリーレンスルフィド樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり、必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。有機溶媒でポリアリーレンスルフィド樹脂を洗浄する際の洗浄温度については特に制限はなく、常温〜３００℃程度の任意の温度が選択できる。洗浄温度が高くなるほど洗浄効率が高くなる傾向があるが、通常は常温〜１５０℃の洗浄温度で十分な効果が得られる。なお、有機溶媒洗浄を施されたポリアリーレンスルフィド樹脂は、残留している有機溶媒を除去するため、水または温水で数回洗浄することが好ましい。上記水洗浄の温度は５０〜９０℃であることが好ましく、６０〜８０℃であることが好ましい。

ポリアリーレンスルフィド樹脂を熱水で処理する場合の具体的方法としては、以下の方法を例示することができる。すなわち、熱水洗浄によるポリアリーレンスルフィド樹脂の好ましい化学的変性の効果を発現するために、使用する水は蒸留水あるいは脱イオン水であることが好ましい。熱水処理の操作は、通常、所定量の水に所定量のポリアリーレンスルフィド樹脂を投入し、常圧であるいは圧力容器内で加熱、撹拌することにより行われる。ポリアリーレンスルフィド樹脂と水との割合は、水の多い方がよく、好ましくは水１リットルに対し、ポリアリーレンスルフィド樹脂２００ｇ以下の浴比で使用される。

ポリアリーレンスルフィド樹脂を酸処理する場合の具体的方法としては、以下の方法を例示することができる。すなわち、酸または酸の水溶液にポリアリーレンスルフィド樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり、必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。用いられる酸としては、ポリアリーレンスルフィド樹脂を分解する作用を有しないものであれば特に制限はなく、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの脂肪族飽和モノカルボン酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸などのハロ置換脂肪族飽和カルボン酸、アクリル酸、クロトン酸などの脂肪族不飽和モノカルボン酸、安息香酸、サリチル酸などの芳香族カルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸などのジカルボン酸、および硫酸、リン酸、塩酸、炭酸、珪酸などの無機酸性化合物などが用いられる。これらの酸のなかでも、特に酢酸、塩酸がより好ましく用いられる。酸処理を施されたポリアリーレンスルフィド樹脂は、残留している酸または塩などを除去するため、水で数回洗浄することが好ましい。上記水洗浄の温度は５０〜９０℃であることが好ましく、６０〜８０℃であることが好ましい。また、洗浄に用いる水は、酸処理によるポリアリーレンスルフィド樹脂の好ましい化学的変性の効果を損なわない意味で、蒸留水または脱イオン水であることが好ましい。

本発明で用いられるポリアリーレンスルフィド樹脂の溶融粘度は、成形時の成形品の歪みを低減し、かつ得られた樹脂組成物に組成ムラ（特性バラツキ）をなくすために３００℃、剪断速度１０００／秒の条件下で８０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、５０Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、３０Ｐａ・ｓ以下であることが更に好ましい。溶融粘度の下限については特に制限はないが、５Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。また溶融粘度の異なる２種以上のポリアリーレンスルフィド樹脂を併用して用いてもよい。

なお、ポリアリーレンスルフィド樹脂の溶融粘度は、キャピログラフ（東洋精機（株）社製）装置を用い、ダイス長１０ｍｍ、ダイス孔直径０．５〜１．０ｍｍの条件により測定することができる。

本発明に用いる（Ｂ）水酸化マグネシウムは、化学式Ｍｇ（ＯＨ）_２で示される無機物を８０重量％以上含む比較的純度の高い水酸化マグネシウムが挙げられ、熱伝導率、機械的強度や溶融粘度の点から、好ましくはＭｇ（ＯＨ）_２で示される無機物を８０重量％以上、ＣａＯ含量５重量％以下、塩素含量１重量％以下、より好ましくはＭｇ（ＯＨ）_２を９５重量％以上含みかつ、ＣａＯ含量１重量％以下、塩素含量０．５重量％以下、さらに好ましくは、Ｍｇ（ＯＨ）_２９８重量％以上含みかつ、ＣａＯ含量０．１重量％以下、塩素含量０．１重量％以下の高純度水酸化マグネシウムが適している。

本発明で使用される水酸化マグネシウムの形状は、粒子状、フレーク状、繊維状いずれでもよいが分散性などの観点から粒子状、フレーク状が最も好適である。また、その粒子径に関して特に限定はないが、樹脂組成物の機械的強度や溶融粘性のバランス上、レーザー回折法によって測定した平均粒子径が０．１〜１０μｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．３〜４μｍの範囲のものが適当である。

この（Ｂ）水酸化マグネシウムを、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシランなどのビニルシラン化合物、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのエポキシシラン化合物、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ―アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノシラン化合物、ステアリン酸、オレイン酸、モンタン酸、ステアリルアルコールなどの長鎖脂肪酸または長鎖脂肪族アルコールで表面処理して使用することは好ましく、特にエポキシシラン化合物、アミノシラン化合物で表面処理した（Ｂ）水酸化マグネシウムの適用は熱伝導性向上効果、機械的強度の点で好適である。

本発明に用いる（Ｃ）繊維径４〜１１μｍのガラス繊維は、繊維径がSEM（走査型電子顕微鏡）で観察したガラス繊維の断面の直径が４〜１１μｍの範囲であるガラス繊維が挙げられ、流動性、機械的強度の点から繊維径が上記範囲であることが好ましい。特に繊維径が５〜８μｍの範囲のものが流動性、機械的強度を高位でバランス化できる点で好ましい。繊維径が４μｍ未満であると樹脂組成物の混練時にガラスが折損し、流動性が著しく低下する他、機械的強度も低下する。繊維径が１１μｍより大きくなると、組成物中のガラス繊維の本数が減少することになり、ガラス繊維による補強効果が得にくくなることから機械的強度が劣るようになる。

ガラス繊維の形態としては、チョップドガラス繊維、ミルドガラス繊維等いずれのものでも使用することができるが、樹脂組成物の流動性、ＬＥＤ放熱用部材の機械的強度の点からチョップドガラス繊維が好ましい。

また、本発明で用いる（Ｃ）繊維長４〜１１μｍのガラス繊維は、繊維断面の形状が円形であることが好ましく、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察したガラス繊維の断面の長径と短径の比が、１〜１．５の範囲が成形品薄肉部への充填性と強度の点から好ましく、より好ましくは１〜１．２の範囲、さらに好ましくは１〜１．１の範囲である。ガラス繊維の断面の長径と短径の比が１．５を越えると、成形品の薄肉部への充填性が低下する傾向にあり、さらにガラス繊維による補強効果が低下する傾向にある。なお、繊維断面とはガラス繊維の長さ方向に対して直角な面のことである。

かかる（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂、（Ｂ）水酸化マグネシウムおよび（Ｃ）繊維径１１〜４μｍのガラス繊維の配合量は、（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の合計を１００重量％として（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２５〜４５重量％と（Ｂ）水酸化マグネシウム１０〜６０重量％および（Ｃ）繊維径が４〜１１μｍのガラス繊維１５〜６５重量％の範囲、より好ましくは（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２５〜４０重量と（Ｂ）水酸化マグネシウム１５〜６０重量％および（Ｃ）繊維径が４〜１１μｍのガラス繊維１５〜６０重量％、さらに好ましくは（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２５〜３５重量％と（Ｂ）水酸化マグネシウム２０〜６０重量％および（Ｃ）繊維径４〜１１μｍのガラス繊維１５〜５５重量％の範囲である。ポリフェニレンスルフィド樹脂が２５重量％より少ないと流動性が低下する。また、４５重量％より多いとＬＥＤ放熱用部材としての熱伝導性が得られない。水酸化マグネシウムが１０重量％より少ないと水酸化マグネシウム分散不足などにより、熱伝導性が低下する。また、６０重量％より多いと流動性低下や樹脂組成物混練時の装置の負荷が増大し製造が困難になる。繊維径４〜１１μｍのガラス繊維が１５重量％より少ないと機械的強度が低下する。また、６５重量％より多いと熱伝導性が不足する他、流動性低下や樹脂組成物混練時の装置の負荷が増大し製造が困難になる。

本発明のＬＥＤ放熱用部材を構成する樹脂組成物は、上記のとおりポリフェニレンスルフィド樹脂と水酸化マグネシウムと繊維径が４〜１１μｍのガラス繊維を配合することにより、熱流計法で測定した熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを得ることができる。ここで、熱伝導率は、樹脂組成物からなる角形成形品（５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚み、フィルムゲート）を作成し、この成形品の両表面を深さ０．５ｍｍ切削して厚さ２ｍｍにし、さらに切削を行い縦×横（２０ｍｍ×２０ｍｍ）の試験片としたものを用いて熱流計法熱伝導率測定装置（リガク社製ＧＨ−１Ｓ）により測定した値である。

本発明のＬＥＤ放熱用部材を構成する樹脂組成物の熱伝導率は、発熱するＬＥＤおよびＬＥＤ基盤に接触し熱源となるＬＥＤ周辺の熱を放散し、ＬＥＤの温度上昇を最大限に抑制するため、熱伝導率０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましく、熱伝導率１．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上がさらに好ましい。熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ未満であるとＬＥＤの温度上昇による放熱効果が低くなり、ＬＥＤの点灯時の明るさ、発光効率、寿命が低下する。

また、本発明では、ＬＥＤ放熱用部材の靭性付与によるさらなる機械的強度向上の観点から、ＬＥＤ放熱用部材を構成する樹脂組成物に、さらに（Ｄ）オレフィン系樹脂を前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の合計１００重量部に対し対して１〜１０重量部配合することが好ましい。

本発明で用いる（Ｄ）オレフィン系樹脂は、オレフィンを（共）重合した重合体であり、具体的には、オレフィン系（共）重合体、およびそれらにエポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基を有する単量体成分（以下、官能基含有成分と略す。）を導入して得られるオレフィン系（共）重合体（変性オレフィン系（共）重合体）などが挙げられる。

本発明においてオレフィン系樹脂は１種または２種以上で使用することも可能である。

オレフィン系重合体としては、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、４−メチルペンテン−１、イソブチレンなどのα−オレフィン単独または２種以上を重合して得られる重合体、α−オレフィンとアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのα，β−不飽和酸およびそのアルキルエステルとの共重合体が挙げられる。

オレフィン系重合体の好適な具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレン共重合体、エチレン／ブテン−１共重合体、エチレン／アクリル酸エチル共重合体、エチレン／アクリル酸ブチル共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル共重合体、エチレン／メタクリル酸ブチル共重合体などが挙げられる。

変性オレフィン系（共）重合体にエポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基を有する単量体成分を導入するための官能基含有成分の例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、エンドビシクロ−（２，２，１）−５−ヘプテン−２，３−ジカルボン酸、エンドビシクロ−（２，２，１）−５−ヘプテン−２，３−ジカルボン酸無水物などの酸無水物基を含有する単量体、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、シトラコン酸グリシジルなどのエポキシ基を含有する単量体、カルボン酸金属錯体などのアイオノマーを含有する単量体が挙げられる。

これら官能基含有成分を導入する方法は特に制限なく、共重合せしめたり、オレフィン重合体にラジカル開始剤を用いてグラフト導入するなどの方法を用いることができる。官能基含有成分の導入量は変性オレフィン重合体全体に対して０．００１〜４０モル％、好ましくは０．０１〜３５モル％の範囲内であるのが適当である。

本発明に特に有用なオレフィン重合体にエポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基有する単量体成分を導入して得られるオレフィン（共）重合体の具体例としては、エチレン／プロピレン−ｇ−メタクリル酸グリシジル共重合体（“ｇ”はグラフトを表す、以下同じ）、エチレン／ブテン−１−ｇ−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／アクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／アクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／プロピレン−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／ブテン−１−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸メチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸エチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸エチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸共重合体の亜鉛錯体、エチレン／メタクリル酸共重合体のマグネシウム錯体、エチレン／メタクリル酸共重合体のナトリウム錯体などを挙げることができる。

好ましいものとしては、エチレン／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／アクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／ブテン−１−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸エチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体などが挙げられる。

とりわけ好ましいものとしては、エチレン／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／アクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体などが挙げられる。

上記（Ｄ）オレフィン系樹脂の配合量は前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００重量部に対して、１〜１０重量部、好ましくは２〜８重量部、より好ましくは３〜６重量部である。オレフィン系樹脂を１重量部以上配合することで、柔軟性および耐衝撃性を改良する効果が得られるので好ましく、機械的強度も向上する。また、１０重量部以下配合することで、樹脂組成物の熱安定性が損なわれることがなく、組成物を製造する際の溶融混練時の増粘を抑えることもでき、また良好な射出成形性を維持することができるので好ましい。

さらに、本発明で用いる樹脂組成物には本発明の効果を損なわない範囲において、ポリアルキレンオキサイドオリゴマ系化合物、エステル系化合物、有機リン系化合物などの可塑剤、無機微粒子、有機リン化合物、金属酸化物、ポリエーテルエーテルケトンなどの結晶核剤、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、モンタン酸ワックス類、モンタン酸及びその金属塩、そのエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミド、各種ビスアミド、ビス尿素、ポリエチレンワックス、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸アルミ等の金属石鹸、エチレンジアミン、ステアリン酸・セバシン酸重縮合物、シリコーン系化合物などの離型剤、次亜リン酸塩などの着色防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤等の酸化防止剤、耐候剤および紫外線防止剤（レゾルシノール系、サリシレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等）、耐熱安定剤（ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、ホスファイト系およびこれらの置換体等）、発泡剤、顔料（硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック、メタリック顔料等）、染料（ニグロシン等）、帯電防止剤（アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、４級アンモニウム塩型カチオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートのような非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等）、難燃剤（例えば、赤燐、メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれらの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンの組み合わせ等）などの通常の添加剤を添加することができる。

本発明のＬＥＤ放熱用部材を構成する樹脂組成物は、通常公知の方法で製造される。例えば、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分中および、必要に応じて（Ｄ）成分などのその他の必要な添加剤を予備混合して、または予備混合することなく押出機などに供給して十分溶融混練することにより調製される。具体的には原料の混合物を単軸あるいは二軸の押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ミキシングロールなどの通常公知の溶融混練機に供して２６０〜４００℃の温度で混練する方法などを例として挙げることができる。また、原料の混合順序にも特に制限はなく、全ての原材料を上記の方法により溶融混練する方法、一部の原材料を上記の方法により溶融混練し、さらに残りの原材料を溶融混練する方法、あるいは一部の原料を単軸あるいは二軸の押出機により溶融混練中にサイドフィーダーを用いて残りの原材料を混合する方法など、いずれの方法を用いてもよい。好ましくはポリフェニレンスルフィド樹脂、オレフィン系樹脂を溶融混練後、水酸化マグネシウム、繊維径４〜１１μｍのガラス繊維を添加、溶融混練して製造する方法である。中でも二軸押出機を用いて、ポリフェニレンスルフィド樹脂、オレフィン系樹脂を供給、溶融混練後、サイドフィーダーを用いて水酸化マグネシウム、繊維径４〜１１μｍのガラス繊維を供給、混練した後、真空状態に曝して発生するガスを除去する方法を好ましく挙げることができる。このような押出工程でポリフェニレンスルフィド樹脂組成物を得ることにより各成分の分散状態が良好な材料を得ることができる。また、少量添加剤成分については、他の成分を上記の方法などで混練しペレット化した後、成形前に添加して成形に供することももちろん可能である。

本発明では、樹脂組成物を、通常の成形方法（射出成形、プレス成形、インジェクションプレス成形など）により、溶融成形することによりＬＥＤ放熱用部材を成形する。なかでも量産性の点から射出成形、インジェクションプレス成形により成形することが好ましい。

本発明の樹脂組成物は、成形加工性に優れているだけでなく、熱伝導性、成形品薄肉部への充填性と強度に優れているという未知なる属性を有しており、ＬＥＤの発熱に対する放熱性が必要とされる部材、その発生した熱を放散する金属に接する部材、構成部品、周辺部品、筐体に適している。特に近年の発行効率の高いＬＥＤの放熱用部材として用いることが可能である。具体的には、ＬＥＤの発光効率（発光効率（ｌｍ／Ｗ）＝全光束（ｌｍ）／消費電力（Ｗ））が２０ｌｍ／Ｗ以上のＬＥＤの放熱用部材として好適に用いることができ、より好ましくは、３０ｌｍ／Ｗ以上、さらに好ましくは４０ｌｍ／Ｗ以上のＬＥＤの放熱用部材に用いることができる。放熱用部材として具体的には、ＬＥＤ素子を封止したＬＥＤパッケージ実装基盤、実装基盤に接する放熱プレート、放熱プレートから外部へ熱を放散する筐体、ＬＥＤ電源回路を保護するケースなどが挙げられる。これらＬＥＤ放熱部材は、ＬＥＤ放熱用部材として、本発明の樹脂組成物からなる成形体と金属などとの複合体として用いることもできる。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の骨子は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

参考例１ポリフェニレンスルフィド樹脂
ＰＰＳの調製
撹拌機および底に弁の付いた２０リットルオートクレーブに、４７％水硫化ナトリウム（三協化成）２３８３ｇ（２０．０モル）、９６％水酸化ナトリウム８３１ｇ（１９．９モル）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）３９６０ｇ（４０．０モル）、およびイオン交換水３０００ｇを仕込み、常圧で窒素を通じながら２２５℃まで約３時間かけて徐々に加熱し、水４２００ｇおよびＮＭＰ８０ｇを留出した後、反応容器を１６０℃に冷却した。仕込みアルカリ金属硫化物１モル当たりの系内残存水分量は０．１７モルであった。また、仕込みアルカリ金属硫化物１モル当たりの硫化水素の飛散量は０．０２１モルであった。
次に、ｐ−ジクロロベンゼン（シグマアルドリッチ）２９４２ｇ（２０．０モル）、ＮＭＰ１５１５ｇ（１５．３モル）を加え、反応容器を窒素ガス下に密封した。その後、４００ｒｐｍで撹拌しながら、２００℃から２２７℃まで０．８℃／分の速度で昇温し、次いで２７４℃まで０．６℃／分の速度で昇温し、２７４℃で５０分保持した後、２８２℃まで昇温した。オートクレーブ底部の抜き出しバルブを開放し、窒素で加圧しながら、内容物を撹拌機付き容器に１５分かけてフラッシュし、２５０℃でしばらく撹拌して大半のＮＭＰを除去し、ポリアリーレンスルフィド（ＰＰＳ）と塩類を含む固形物を回収した。

得られた固形物およびイオン交換水１５１２０ｇを撹拌機付きオートクレーブに入れ、７０℃で３０分洗浄した後、ガラスフィルターで吸引濾過した。次いで７０℃に加熱した１７２８０ｇのイオン交換水をガラスフィルターに注ぎ込み、吸引濾過してケークを得た。

得られたケークおよびイオン交換水１１８８０ｇを、撹拌機付きオートクレーブに仕込み、オートクレーブ内部を窒素で置換した後、１９２℃まで昇温し、３０分保持した。その後オートクレーブを冷却して内容物を取り出した。

内容物をガラスフィルターで吸引濾過した後、これに７０℃のイオン交換水１７２８０ｇを注ぎ込み吸引濾過してケークを得た。得られたケークを８０℃で熱風乾燥し、さらに１２０℃で２４時間で真空乾燥することにより、乾燥ＰＰＳを得た。得られたＰＰＳは、ポリスチレン換算の重量平均分子量が２００００であった。

なお、重量平均分子量は以下の方法で測定した。

ポリマー５ｍｇ、１−クロロナフタレン５ｇをサンプル瓶に計り取り、２１０℃に設定した高温濾過装置（センシュー科学製ＳＳＣ−９３００）に入れ、５分間（１分間予備加熱、４分間攪拌）加熱した後、高温濾過装置から取り出し、室温になるまで放置し、サンプル調整を行った。ついで以下の測定条件で重量平均分子量を測定した。
・ＧＰＣ測定条件
装置：センシュー科学ＳＳＣ−７１００
カラム名：センシュー科学ＧＰＣ３５０６×１
溶離液：１−クロロナフタレン（１−ＣＮ）
検出器：示差屈折率検出器
検出器感度：Ｒａｎｇｅ８
検出器極性：＋
カラム温度：２１０℃
プレ恒温槽温度：２５０℃
ポンプ恒温槽温度：５０℃
検出器温度：２１０℃
サンプル側流量：１．０ｍＬ/ｍｉｎ
リファレンス側流量：１．０ｍＬ/ｍｉｎ
試料注入量：３００μＬ
検量線作成試料：ポリスチレン。

上記ＰＰＳの溶融粘度は、キャピログラフ（東洋精機（株）社製）装置を用い、ダイス長１０ｍｍ、ダイス孔直径０．５ｍｍ、３００℃、剪断速度１０００／秒の条件で測定し、５Ｐａ・ｓであった。比重１．３４。

参考例２水酸化マグネシウム
Ｂ１：協和化学工業社製“ＫＩＳＵＭＡ５ＥＵ”、密度２．４ｇ／ｃｍ^３
参考例３ガラス繊維
Ｃ１：日本電気硝子社製チョップドストランド“Ｔ−７４７Ｈ”繊維径１０．５μｍ
ガラス繊維断面の長径／短径＝１、密度２．５５ｇ／ｃｍ^３
Ｃ２：日本電気硝子社製チョップドストランド“Ｔ−７９０ＤＥ”繊維径６μｍ
ガラス繊維断面の長径／短径＝１、密度２．５５ｇ／ｃｍ^３
Ｃ３：日本電気硝子社製チョップドストランド“Ｔ−７１７”、繊維径１３μｍ
ガラス繊維断面の長径／短径＝１、密度２．５５ｇ／ｃｍ^３

繊維径は、ＪＩＳ“Ｒ−３４２０”（１９７８年４月１日制定、最新改正日２００６年９月１日）に則って測定を行った。

参考例４オレフィン系樹脂
Ｄ１：住友化学工業社製“ＢＦ−Ｅ”、エチレン／グリシジルメタクリレート＝８８／１２重量％共重合体、密度０．９４ｇ／ｃｍ^３
Ｄ２：三井化学社製“タフマーＡ４０８５”、エチレン／ブテン−１＝８２／１８重量％共重合体、密度０．８８ｇ／ｃｍ^３

実施例１〜９
スクリュー径４４ｍｍの同方向回転ベント付き２軸押出機（日本製鋼所製、ＴＥＸ−４４）を用いて、表１に示す参考例１のポリフェニレンスルフィド樹脂および、参考例４のオレフィン系樹脂を元込め部から添加し、参考例２の水酸化マグネシウムおよび、参考例３のガラス繊維を中間添加口から投入し、樹脂温度３００℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍで溶融混練を行い、ペレットを得た。ついで１３０℃の熱風乾燥機で５時間乾燥した後、後述する評価を行った。結果を表１に示す。

比較例１〜４
スクリュー径４４ｍｍの同方向回転ベント付き２軸押出機（日本製鋼所製、ＴＥＸ−４４）を用いて、表２に示す参考例１のポリフェニレンスルフィド樹脂および、参考例４のオレフィン系樹脂を元込め部から添加し、参考例２の水酸化マグネシウムおよび、参考例３のガラス繊維を中間添加口から投入し、樹脂温度３００℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍで溶融混練を行い、ペレットを得た。ついで１３０℃の熱風乾燥機で５時間乾燥した後、後述する評価を行った。結果を表２に示す。

（１）曲げ強度
射出成形機ＵＨ１０００（８０ｔ）（日精樹脂工業社製）を用い、シリンダー温度３２０℃、金型温度１５０℃の温度条件で、１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ厚（フィルムゲート）の角形成形品を成形下限厚＋５ＭＰａで２５枚成形し、流れ方向に沿って成形品中心を基点として両側に１２．７ｍｍ幅で各２枚、計４枚曲げ強度試験片をそれぞれ作製した。次いで得られた成形品をＡＳＴＭＤ７９０に準拠し、曲げ強度の測定を行い、その平均値を算出した。この値が高いほど機械的強度が優れる。

（２）熱伝導率
射出成形機ＵＨ１０００（８０ｔ）（日精樹脂工業社製）を用い、シリンダー温度３２０℃、金型温度１５０℃の温度条件で、角形成形品（５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚み、フィルムゲート）を作製し、この成形品の両表面を深さ０．５ｍｍ切削して厚さ２ｍｍの試験片としたものを用いて熱流計法熱伝導率測定装置（リガク社製ＧＨ−１Ｓ）により熱伝導率を測定した。この値が高いほど熱伝導性に優れる。

（３）ＬＥＤ放熱試験
射出成形機ＵＨ１０００（８０ｔ）（日精樹脂工業社製）を用い、シリンダー温度３２０℃、金型温度１５０℃の温度条件で、円形成形品（直径５０ｍｍ、厚み２ｍｍ）を作製し、この成形品に発光効率３０ｌｍ／ＷのＬＥＤチップを搭載した基盤（基盤サイズ、直径５０ｍｍ、厚み１ｍｍ）を搭載した。ＬＥＤを２００時間連続で点灯し、ＬＥＤの点灯状態を観察した。実施例１〜９のＬＥＤ放熱部材は、２００時間後も明るさに変化なく点灯していた。比較例１と比較例４は明るさが低下した。

（４）成形品薄肉部充填性（成形品充填率）
射出成形機ＵＨ１０００（８０ｔ）（日精樹脂工業社製）を用い、シリンダー温度３２０℃、金型温度１５０℃の温度条件で、図１の厚さ１．３ｍｍのフィン状突起物を１０枚有する成形品を成形下限圧＋５ＭＰａで各１０個成形し、成形品の比重を比重測定装置ＡＵＷ３２０／ＳＭＫ−４０１（島津製作所社製）にて測定し、平均値を成形品比重とした。理論比重は、各参考例の密度を表１、２に示す比率より算出した。下記式より、成形品充填率を算出した。
成形品充填率＝（成形品比重×理論比重）×１００
成形品充填率が高いほど、薄肉部への充填性に優れる。

（５）成形品薄肉部強度（成形品割れ数）
射出成形機ＵＨ１０００（８０ｔ）（日精樹脂工業社製）を用い、シリンダー温度３２０℃、金型温度１５０℃の温度条件で、図１の厚さ１．３ｍｍのフィン状突起物を１０枚有する成形品を成形下限圧＋５ＭＰａで各２０個成形し、得られた成形品をフィン状突起物側を下向きにして、高さ１ｍからコンクリート製ブロックの平面部分に落下させたときのフィン状突起物の割れ数を測定した。フィン状突起物の割れ数が少ないほど薄肉部強度に優れる。

表１と表２およびＬＥＤ放熱試験の結果からもからも明らかなように、本発明の樹脂組成物からなるＬＥＤ放熱用部材は、優れた熱伝導性および成形品薄肉部の充填性、機械的強度を達成し、ＬＥＤの明るさ増大に対して高効率に放熱することが可能なＬＥＤ放熱用部材である。

Claims

（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の合計を１００重量％として（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２５〜４５重量％と（Ｂ）水酸化マグネシウム１０〜６０重量％および（Ｃ）繊維径が４〜１１μｍのガラス繊維１５〜６５重量％を配合してなり、熱流計法で測定した熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である樹脂組成物を成形してなるＬＥＤ放熱用部材。
前記ガラス繊維の繊維径が５〜８μｍであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ放熱用部材。
前記樹脂組成物が、前記（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の合計１００重量部に対して、さらに（Ｄ）オレフィン系樹脂を１〜１０重量部配合してなる樹脂組成物である請求項１〜２いずれか記載のＬＥＤ放熱用部材。