CN103931006A - 发光元件用衬底、发光组件和发光组件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发光元件用衬底(1)包括：配置在用于配置发光元件(2)的一表面(1a)、由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第一层(11)；由Fe或Fe合金构成的第二层(12)；配置在另一表面(1b)、由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第三层(13)，其中，一表面形成为峰度(Rku)为10.5以下，且算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下。

Description

发光元件用衬底、发光组件和发光组件的制造方法
技术领域
本发明涉及发光元件用衬底、发光组件和发光组件的制造方法，特别涉及配置发光元件的发光元件用衬底、具有该发光元件用衬底的发光组件及发光组件的制造方法。
背景技术
迄今为止，已知有用于配置发光元件的发光元件用衬底。这种发光元件用衬底例如已在日本特开2003-133596号公报中公开。
上述日本特开2003-133596号公报中公开了如下的LED显示装置：该LED显示装置包括：金属衬底(发光元件用衬底)、以形成凹部的方式配置在金属衬底的表面上的绝缘层、配置在金属衬底的表面上且凹部内的LED(发光元件)、连接LED与绝缘层上的电路图案的键合线(Bonding Wire)、和填充在凹部内的透明密封材料。该LED显示装置的金属衬底构成为，通过固定在底座(chassis)等上，确保作为用于配置LED的衬底的机械强度，并且将热量散发到底座等处。此处，上述日本特开2003-133596号中公开了作为金属衬底，将Al、Cu和Fe之任一者，包含两种或三种上述金属材料的包覆(clad)材料、或者包含上述金属材料的合金作为材料的例子。但上述日本特开2003-133596号中对于金属衬底由多种金属材料构成时的具体结构(构成金属衬底的各种金属材料(金属层)的种类、厚度、组合的顺序等)没有任何公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-133596号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
此处，即使在由日本特开2003-133596号中例示的Al、Cu和Fe之任一者或者包含两种或三种上述金属的包覆材料构成LED显示装置的金属衬底的情况下，也因金属衬底的具体结构不同，可能存在无法获得充分散热性能的情况。在金属衬底的散热性能不充分的情况下，可以认为LED的热量不能充分地通过金属衬底传递到底座侧，而蓄积在LED附近的金属衬底中。因此，热量难以从LED传递到金属衬底，LED的温度上升。其结果是存在LED的亮度下降且LED的寿命缩短的问题。此外，根据制造LED显示装置时的热处理温度不同，还存在金属衬底的机械强度下降，在处理时金属衬底变得易于损坏，对LED显示装置的制造带来障碍的问题。
本发明是为了解决如上所述的问题而做出的，本发明的目的在于，提供一种能够提高发光元件用衬底的散热性能，抑制因发光元件的温度上升导致的亮度下降，并且能确保充分的机械强度的发光元件用衬底、具有该发光元件用衬底的发光组件以及发光组件的制造方法。
用于解决问题的技术方案
本发明的第一方面的发光元件用衬底包括：配置在用于配置发光元件的一表面，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第一层；由Fe或Fe合金构成的第二层；和与第一层之间夹着第二层，并且配置在另一表面，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第三层，其中，一表面形成为，作为表示表面粗糙度的指标的峰度(kurtosis)(Rku)为10.5以下，且作为表示表面粗糙度的指标的算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下。
在本发明的第一方面的发光元件用衬底中，如上所述，在用于配置发光元件的一表面，配置由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第一层，由此热传导性比Fe或Fe合金优异的第一层配置在发光元件侧，因此能够使来自发光元件的热量迅速地从发光元件附近的第一层的部分向远离发光元件的位置的第一层的部分扩散。由此，能够使第一层的热量迅速地散发到与第一层连接的外部的散热部件或者外部大气，因此能够抑制发光元件附近的散热性能得到提高了的发光元件用衬底中蓄积热量。其结果是能够抑制发光元件的温度因蓄积在发光元件用衬底中的热量而上升，因此能够抑制发光元件的亮度因发光元件的温度上升而降低，并且能够实现发光元件的长寿命化。
另外，在上述第一方面的发光元件用衬底中，包括由Fe或Fe合金构成的第二层，由此与发光元件用衬底仅由线膨胀系数比第二层大的Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者(一层)构成的情况相比，由于利用第一层和线膨胀系数比第一层小并且特别在高温条件下机械强度高的第二层，使发光元件用衬底成为多层结构，因此能够抑制发光元件用衬底的热膨胀，并且能够提高发光元件用衬底的机械强度。由此，能够抑制发光元件用衬底因热膨胀或外力而变形，因此能够抑制发光元件用衬底的变形所带来的应力施加到配置在发光元件用衬底的一表面上的发光元件。其结果是能够抑制因应力施加到发光元件而导致的发光元件的亮度下降和发光元件的短寿命化。
另外，在上述第一方面的发光元件用衬底中，在另一表面配置由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第三层，并且在其与第一层之间夹着第二层，由此利用第一层和第三层夹着线膨胀系数比第一层和第三层小的第二层，由此与发光元件用衬底仅由第一层和第二层构成的情况不同，能够抑制发光元件用衬底以弯向第一层侧和第二层侧之任一者的方式变形。由此，能够抑制发光元件用衬底的变形所带来的应力施加到配置在发光元件用衬底的一表面上的发光元件。其结果是能够抑制因应力施加到发光元件而导致的发光元件的亮度下降和发光元件的短寿命化。
另外，上述第一方面的发光元件用衬底中，一表面形成为峰度(Rku)为10.5以下，由此能够减少用于配置发光元件的一表面的尖锐部分。而且，一表面形成为算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下，由此能够降低用于配置发光元件的一表面的凹凸的高度差(起伏)。由此，能够在一表面上形成无缺陷的优质镀层，并且在发光元件用衬底兼有用于反射发光元件的光的反射板功能的情况下，在一表面能够充分地反射发光元件的光。
在上述第一方面的发光元件用衬底中，优选第三层由与第一层相同的金属材料构成。由此，能够抑制发光元件用衬底以弯向第一层侧和第二层侧之任一者的方式变形。
上述第一方面的发光元件用衬底中，优选构成为，在200℃以上400℃以下的温度条件下，第二层的0.2％屈服强度为250MPa以上。通过这样构成，即使在置于200℃以上400℃以下的高温条件下之后，第二层的0.2％屈服强度也保持在250MPa以上，因此能够可靠地抑制发光元件用衬底的机械强度降低。由此，能够有效地抑制因机械强度下降的发光元件用衬底在处理时容易破损而导致发光组件的制造变困难。
在上述第一方面的发光元件用衬底中，优选第一层由Cu或Cu合金构成，在一表面上，形成有构成可反射来自发光元件的光的光反射层的镀层。通过这样构成，在难以反射光的由Cu或Cu合金构成的第一层所处且用于配置发光元件的一表面上，形成有构成光反射层的镀层，因此能够更好地反射来自发光元件的光。另外，由于一表面的峰度为10.5以下，一表面的尖锐部分较少，并且一表面的算术平均粗糙度为0.15μm以下，一表面的起伏较小，因此能够在一表面上形成无缺陷的优质镀层。
在上述第一方面的发光元件用衬底中，优选第三层由与第一层相同的金属材料构成，第一层与第三层具有相同厚度。通过这样构成，利用由相同金属材料构成并且具有相同厚度的第一层和第三层夹着线膨胀系数比第一层和第三层小的第二层，由此能够有效地抑制发光元件用衬底以弯向第一层侧和第二层侧之任一者的方式变形。另外，由于能够使发光元件用衬底的结构在正反面(表里)相同，因此能够使发光元件用衬底构成为无需区分正反面。
在上述第一方面的发光元件用衬底中，优选由第一层、第二层和第三层构成板状的衬底主体，板状的衬底主体构成为，板面方向的热导率为150W/(m×K)以上，且板厚方向的热导率为100W/(m×K)以上。通过这样构成，能够将来自发光元件的热量不仅向第一层，也能向位于板厚方向的第二层和第三层充分地扩散，并且还能够向板面方向的第二层和第三层充分地扩散。由此，发光元件附近的热量能够更好地向发光元件用衬底整体扩散，因此能够进一步地抑制发光元件附近的发光元件用衬底中蓄积热量。
在上述第一方面的发光元件用衬底中，优选由第一层、第二层和第三层构成板状的衬底主体，板状的衬底主体构成为线膨胀系数为17×10-6/K以下。通过这样构成，能够充分地抑制发光元件用衬底的热膨胀，因此能够充分地抑制热膨胀导致的发光元件用衬底的变形。由此，能够有效地抑制发光元件用衬底的变形所带来的应力施加到配置在发光元件用衬底的一表面上的发光元件。
在上述第一方面的发光元件用衬底中，优选第一层和第三层均由Cu构成，第二层由Fe构成。通过这样构成，第一层由热传导性优异的Cu构成，由此能够使来自发光元件的热量更加迅速地从发光元件附近的第一层的部分向远离发光元件的位置的第一层的部分扩散，因此能够使第一层的热量迅速地散发到与第一层连接的外部的散热部件或者外部大气。另外，使用由Fe构成的第二层，由此能够进一步地抑制发光元件用衬底的热膨胀，并且能够提高发光元件用衬底的机械强度。此外，第三层与第一层同样由Cu构成，由此能够进一步地抑制发光元件用衬底以弯向第一层侧和第二层侧之任一者的方式变形。
在上述第一方面的发光元件用衬底中，优选第二层由Fe合金构成，构成第二层的Fe合金由含有Ni和Cr的至少任一者并且Ni和Cr共计10质量％以下的Fe合金构成。通过这样构成，含有Ni和Cr的至少任一者，由此能够提高由Fe合金构成的第二层的耐蚀性。此外，通过使构成第二层的Fe合金的Ni和Cr共计10质量％以下，能够抑制第二层的热导率过度变小。
在上述第一方面的发光元件用衬底中，优选由第一层、第二层和第三层构成板状的衬底主体，板状的衬底主体以从另一表面侧覆盖用于支承板状的衬底主体的板状的基座的表面的方式被折弯。通过这样构成，能够以覆盖板状的基座的方式配置发光元件用衬底，因此与发光元件用衬底未折弯的情况相比，能够确保发光元件用衬底的表面积较大。由此，能够使来自发光元件的热量迅速地从发光元件附近的第一层的部分向远离发光元件的广范围的第一层的部分扩散，并且广范围散热到外部大气。其结果是能够进一步地抑制发光元件附近的发光元件用衬底中蓄积热量。
本发明的第二方面的发光组件包括：发光元件；和发光元件用衬底，其中该发光元件用衬底包括：配置在用于配置发光元件的一表面，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第一层；由Fe或Fe合金构成的第二层；和与第一层之间夹着第二层，并且配置在另一表面，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第三层，发光元件用衬底的一表面形成为，作为表示表面粗糙度的指标的峰度(Rku)为10.5以下，且作为表示表面粗糙度的指标的算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下。
在本发明的第二方面的发光组件中，能够获得与上述第一方面的发光元件用衬底相同的效果。
本发明的第三方面的发光组件的制造方法包括：形成发光元件用衬底的工序，该发光元件用衬底包括：配置在用于配置发光元件的一表面，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第一层；由Fe或Fe合金构成的第二层；和与第一层之间夹着第二层，并且配置在另一表面，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第三层，其中一表面形成为，作为表示表面粗糙度的指标的峰度(Rku)为10.5以下，且作为表示表面粗糙度的指标的算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下；在200℃以上400℃以下的温度条件下进行热处理的工序；和在发光元件用衬底的一表面上配置发光元件的工序。
在本发明的第三方面的发光组件的制造方法中，除了具有与上述第一方面的发光元件用衬底和第二方面的发光组件相同的效果外，还因为包括：形成包含由Fe或Fe合金构成的第二层的发光元件用衬底的工序、和在200℃以上400℃以下的温度条件下进行热处理的工序，由此即使在200℃以上400℃以下的高温条件下进行热处理的工序后，第二层的0.2％屈服强度也不会降低，因此能够抑制发光元件用衬底的机械强度降低。由此，能够抑制机械强度下降的发光元件用衬底的处理变困难导致发光组件的制造变困难。
发明效果
如上所述，根据本发明能够抑制发光元件的亮度下降，并且能够实现发光元件的长寿命化。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的LED组件的结构的俯视图。
图2是沿图1的600-600线的截面图。
图3是沿图1的600-600线的LED元件附近的引线框架(leadframe)的放大截面图。
图4是沿图1的600-600线的连接层周边的引线框架的放大截面图。
图5是用于说明本发明的第一实施方式的LED组件的制造过程的立体图。
图6是用于说明本发明的第一实施方式的LED组件的制造过程的截面图。
图7是用于说明本发明的第一实施方式的LED组件的制造过程的俯视图。
图8是表示本发明的第二实施方式的LED组件的结构的截面图。
图9是本发明的第二实施方式的LED元件附近的引线框架的放大截面图。
图10是表示为了确认本发明的第一实施方式的效果而进行的、第一层和第三层使用Cu的情形的模拟(simulation)结果的图。
图11是表示为了确认本发明的第一实施方式的效果而进行的、第一层和第三层使用Cu的情形的模拟结果的图。
图12是表示为了确认本发明的第二实施方式的效果而进行的、第一层和第三层使用Ag的情形的模拟结果的图。
图13是表示为了确认本发明的第二实施方式的效果而进行的、第一层和第三层使用Ag的情形的模拟结果的图。
图14是表示为了确认本发明的第二实施方式的效果而进行的、第一层和第三层使用Al的情形的模拟结果的图。
图15是表示为了确认本发明的第二实施方式的效果而进行的、第一层和第三层使用Al的情形的模拟结果的图。
图16是表示为了确认本发明的第一实施方式的效果而进行的表面粗糙度的确认实验的结果的图。
图17是表示为了确认本发明的第一实施方式的效果而进行的0.2％屈服强度的确认实验的结果的图。
图18是表示为了确认本发明的第一实施方式的效果而进行的0.2％屈服强度的确认实验的结果的图。
图19是表示本发明的第一实施方式的第一变形例的LED组件的结构的截面图。
图20是表示本发明的第一实施方式的第二变形例的LED组件的结构的截面图。
具体实施方式
以下基于附图，说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
首先，参考图1～图4，针对本发明第一实施方式的LED组件100的结构进行说明。此外，LED组件100为本发明的“发光组件”的一个例子。
如图1和图2所示，本发明的第一实施方式的LED组件100，其一侧(X1侧)通过焊料101a连接到印刷电路板102的Cu布线102a，而另一侧(X2侧)通过焊料101b连接到印刷电路板102的Cu布线102b。由此，构成为，通过另行连接到印刷电路板102的控制部(未图示)控制LED组件100的发光。
此外，LED组件100包括：被分割为X1侧和X2侧的板状的引线框架(lead frame)1、固定在引线框架1的X1侧的一表面1a上的LED元件2、和被引线框架1覆盖的板状的基座3。另外，如图2所示，基座3中上表面3a(Z1侧的面)、长度方向(X方向)的两侧面3b、和下表面3c(Z2侧的面)的一部分被引线框架1的另一表面1b所覆盖。此外，引线框架1的一表面1a为用于配置LED元件2的一侧和与印刷电路板102相对的一侧(外侧)的表面，并且引线框架1的另一表面1b为与基座3的上表面3a、两侧面3b和下表面3c接触的一侧(内侧)的表面。此外，引线框架1为本发明的“发光元件用衬底”的一个例子，LED元件2为本发明的“发光元件”的一个例子。而且，上表面3a、侧面3b和下表面3c为本发明的“基座的表面”的一个例子。
如图1和图2所示，引线框架1构成为，被形成在基座3的上表面3a侧(Z1侧)且比X方向的中央部靠X2侧的位置的切口部10a和形成在基座3的下表面3c侧(Z2侧)且X方向中央部及其周围的切口部10b(参考图2)分为X1侧和X2侧。此外，切口部10a和10b均形成为在Y方向(参考图1)延伸。
此外，如图2所示，引线框架1以覆盖基座3的一部分的方式构成。具体而言，在引线框架1中，基座3的上表面3a与X方向的两侧面3b的边界、和基座3的下表面3c与X方向的两侧面3b的边界以沿着基座3的方式被折弯成大致直角。由此，引线框架1以沿着基座3的上表面3a的端部附近、X方向的两侧面3b和基座3的下表面3c的一部分的方式被折弯。
此外，引线框架1具有约0.1mm以上、约1.5mm以下的大约一致的厚度t1(参考图3)。此外，构成为引线框架1的板面方向(与叠层方向正交的方向)的热导率为约150W/(m×K)以上，且引线框架1的板厚方向(叠层方向)的热导率为约100W/(m×K)以上。另外，构成为，引线框架1的线膨胀系数为约17×10-6/K以下。
如图2所示，LED元件2构成为从上表面(Z1侧的面)主要向上方(Z1方向)照射光。此外，LED元件2通过由绝缘性树脂构成的粘合部件4粘合到引线框架1的X1侧的一表面1a上。另外，形成在LED元件2的上表面侧的未图示的一对电极分别经由Au线5a和5b电连接到引线框架1的X1侧和X2侧。
基座3由具有绝缘性并且能够反射光的白色的氧化铝(Al2O3)构成。此外，基座3还形成在引线框架1的切口部10a和10b的内部。由此确保了引线框架1的X1侧与X2侧的绝缘。而且，通过配置在切口部10a的内部的基座3，能够将从LED元件2照射到下方(Z2侧)的切口部10a的光向上方(Z1侧)反射。
此外，如图1和图2所示，引线框架1的一表面1a上以包围LED元件2的方式配置有反射部(reflector)6。该反射部6由氧化铝(Al2O3)构成，并且构成为从下方(Z2侧)向上方(Z1侧)开口增大。由此，反射部6构成为能够将从LED元件2照射到侧方侧的光向上方(Z1方向)反射。此外，在由反射部6与引线框架1形成的空间，以覆盖LED元件2和Au线5a及5b的方式配置有由透明的硅树脂构成的密封树脂7。
此外，基座3和反射部6通过在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下烧成而形成。另外，密封树脂7通过在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下固化而形成。
在此，在第一实施方式中，如图3和图4所示，引线框架1由具有外侧Cu层11、Fe层12、内侧Cu层13相互轧制接合而成的三层包覆(clad)结构的包覆材料构成。另外，外侧Cu层11和内侧Cu层13均由无氧铜、韧(tough pitch)铜和磷脱氧铜等纯度99.9％以上的Cu构成。此外，Fe层12由纯Fe、或含有Ni和Cr的至少任一者且Ni和Cr共计10质量％以下的Fe合金构成。此外，外侧Cu层11配置在作为用于配置LED元件2的一侧(外侧)的一表面1a，且内侧Cu层13以其与外侧Cu层11之间夹着Fe层12的方式配置在基座3侧(内侧)的另一表面1b。另外，外侧Cu层11、Fe层12和内侧Cu层13分别为本发明的“第一层”、“第二层”和“第三层”的一个例子。
此外，Fe层12的热导率(约80W/(m×K))比外侧Cu层11的热导率(约400W/(m×K))小。由此，从LED元件2传递到引线框架1的外侧Cu层11的热量比起从外侧Cu层11传递到Fe层12，更容易沿着外侧Cu层11本身传递。亦即，LED元件2附近的外侧Cu层11的热量比起沿着板厚方向按照Fe层12和内侧Cu层13的顺序向Z2方向传递，更易于沿板面方向传递到远离LED元件2的位置的外侧Cu层11。
此外，Fe层12的线膨胀系数(约12×10-6/K)比外侧Cu层11和内侧Cu层13的线膨胀系数(约17×10-6/K)小。另外，构成Fe层12的Fe或Fe合金的机械强度比构成外侧Cu层11和内侧Cu层13的Cu大。
此外，构成为在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下，Fe层12的0.2％屈服强度为约400MPa以上，并且具有约200℃下的0.2％屈服强度以上的0.2％屈服强度。即，构成为，在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下，Fe层12不被退火。由此构成为，即使被置于约200℃以上、约400℃以下的高温条件下后，也能抑制引线框架1整体的机械强度下降。
此外，在第一实施方式中，构成为，外侧Cu层11的厚度t2和内侧Cu层13的厚度t3为大致相同厚度。而且构成为，Fe层12的厚度t4为引线框架1的厚度t1(＝t2+t3+t4)的约20％以上、约70％以下。其结果是构成为，外侧Cu层11的厚度t2和内侧Cu层13的厚度t3均为引线框架1的厚度t1的约15％以上、约40％以下，且外侧Cu层11与内侧Cu层13的总计厚度(＝t2+t3)为引线框架1的厚度t1的约30％以上、约80％以下。
此外，在第一实施方式中，引线框架1的外侧Cu层11侧的一表面1a形成为，在整个面上，作为表示表面粗糙度的指标的峰度(Rku)为10.5以下，且算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下。
在此，峰度(Rku)是表示表面粗糙度的指标的一种，且为表示形成在表面的凹凸形状的尖锐程度的指标。具体而言，峰度通过将基准长度下的高度的四次方除以表示表面粗糙度的标准差的均方根高度的四次方而求得。峰度较小的情况意味着表面的凹凸形状为平缓的状态，峰度较大的情况意味着表面的凹凸形状锐角状地突起的状态。此外，算术平均粗糙度(Ra)是表示表面粗糙度的指标的一种，其通过计算基准长度下的高度的绝对值的平均值而求得。算术平均粗糙度较小的情况意味着表面的凹凸形状的高度差小(起伏小)，算术平均粗糙度较大的情况意味着表面的凹凸形状的高度差大(起伏大)。
即，引线框架1的一表面1a形成为，由于峰度较小而凹凸形状平缓，并且由于算术平均粗糙度较小而凹凸形状的起伏较小。
此外，在引线框架1的一表面1a上，形成有光反射层14(参考图3)和连接层15(参考图4)。光反射层14形成在一表面1a中与基座3的上表面3a对应的部分的一表面1a上、且被反射部6包围的区域。此外，连接层15形成在配置焊料101a和101b的区域。具体而言，连接层15形成在一表面1a中与基座3的下表面3c对应的部分的一表面1a上、和一表面1a中与基座3的两侧面3b对应的部分的下侧的一表面1a上。此外，光反射层14的厚度t5和连接层15的厚度t6均为约0.5μm以上、约1.5μm以下。此外，光反射层14为本发明的“镀层”的一个例子。
光反射层14由Ag镀层构成，具有将从LED元件2照射到下方(Z2侧)的光向上方(Z1侧)反射的功能，并且为了容易地将Au线5a和5b与引线框架1连接而形成。另外，连接层15具有从引线框架1侧起依次叠层有Ni镀层和Au镀层(未图示)的结构。该连接层15为了提高对于焊料101a和101b的引线框架1的浸润性而形成。此外，光反射层14和连接层15均通过镀膜处理形成。
在第一实施方式中，如上所述，由Cu构成的外侧Cu层11配置在作为用于配置LED元件2的一侧(外侧)的一表面1a，由此由热传导性比Fe或Fe合金优异的Cu构成的外侧Cu层11配置在LED元件2侧，因此能够使来自LED元件2的热量迅速地从LED元件2附近的外侧Cu层11的部分向远离LED元件2的位置的外侧Cu层11的部分扩散。由此，能够使外侧Cu层11的热量迅速地散发到与外侧Cu层11连接的外部的散热部件(印刷电路板102)或者外部大气，因此能够抑制LED元件2附近的散热性能得到提高了的引线框架1中蓄积热量。其结果是能够抑制LED元件2的温度因蓄积在引线框架1中的热量而上升，因此能够抑制LED元件2的温度上升导致LED元件2的亮度下降。而且，由于能够抑制LED元件2长时间暴露在异常的高温中，因此能够实现LED元件2的长寿命化。
此外，在第一实施方式中，构成Fe层12的Fe或Fe合金的机械强度比构成外侧Cu层11和内侧Cu层13的Cu高，并且Fe层12的线膨胀系数(约12×10-6/K)比外侧Cu层11和内侧Cu层13的线膨胀系数(约17×10-6/K)小，由此，与引线框架1仅由线膨胀系数比Fe层12大的Cu(Cu层)构成的情况相比，由于利用外侧Cu层11和线膨胀系数比外侧Cu层11小并且特别在高温条件下机械强度高的Fe层12，使引线框架1成为多层结构，因此能够抑制引线框架1的热膨胀，并且能够提高引线框架1的机械强度。由此，能够抑制引线框架1因热膨胀或外力而变形，因此能够抑制引线框架1的变形所带来的应力还施加到配置在引线框架1的一表面1a上的LED元件2。其结果是能够抑制因应力施加到LED元件2而导致的LED元件2的亮度下降和LED元件2的短寿命化。
此外，在第一实施方式中，在基座3侧(内侧)的另一表面1b配置具有与外侧Cu层11的厚度t2大致相同的厚度t3、且由与外侧Cu层11相同的金属材料(Cu)构成的内侧Cu层13，并且在其与外侧Cu层11之间夹着Fe层12，由此利用由相同金属材料(Cu)构成并且具有大致相同厚度的外侧Cu层11和内侧Cu层13夹着线膨胀系数比外侧Cu层11和内侧Cu层13小的Fe层12，由此与引线框架1仅由外侧Cu层11和Fe层12构成的情况不同，能够有效地抑制引线框架1以弯向外侧Cu层11侧和Fe层12侧之任一者的方式变形。由此，能够抑制引线框架1的变形所带来的应力还施加到配置在引线框架1的一表面1a上的LED元件2。其结果是能够抑制因应力施加到LED元件2而导致的LED元件2的亮度下降和LED元件2的短寿命化。另外，由于能够使引线框架1的结构在正反面大致相同，能够构成为，无需对引线框架1区分正反面。
此外，在第一实施方式中，引线框架1的外侧Cu层11侧的一表面1a形成为，峰度(Rku)为10.5以下，且算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下。在此，在一表面1a的峰度大于10.5并且在一表面1a形成有尖锐部分的情况下，或者在一表面1a的算术平均粗糙度大于0.15μm并且一表面1a上的凹凸的高度差(起伏)较大(较粗糙)的情况下，在形成光反射膜14时，光反射膜14会破损，发生镀膜缺陷的可能性变高。在形成有这样的镀膜缺陷的情况下，从LED元件2向下方(Z2方向)照射的光无法充分地在引线框架1的一表面1a反射，其结果是LED组件100的光量下降。另一方面，一表面1a形成为，峰度为10.5以下，且算术平均粗糙度为0.15μm以下，由此能够减少用于配置LED元件2的一表面1a的尖锐部分，并且能够减小一表面1a的起伏，因此能够在一表面1a上形成无缺陷的优质光反射层14和连接层15。由此，从LED元件2照射的光在引线框架1的一表面1a充分地反射，因此能够抑制LED组件100的光量降低。
此外，在第一实施方式中，外侧Cu层11与内侧Cu层13的总计厚度为引线框架1的厚度t1的约30％以上，由此特别是充分地确保热导率比Fe层12大的外侧Cu层11的厚度t2，由此能够使外侧Cu层11的热量更加迅速地散发到与外侧Cu层11连接的外部的散热部件或者外部大气，其结果是能够有效地抑制LED元件2附近的引线框架1中蓄积热量，因此予以优选。此外，外侧Cu层11与内侧Cu层13的总计厚度为引线框架1的厚度t1的约80％以下，由此Fe层12的厚度14也能够充分地确保，因此能够抑制因线膨胀系数相对较大、易于受热变形的外侧Cu层11和内侧Cu层13与线膨胀系数相对较小、难以受热变形的Fe层12之间产生的应力导致外侧Cu层11与Fe层12被剥离或者内侧Cu层13与Fe层12被剥离。
此外，在第一实施方式中，通过在一表面1a上形成光反射层14，在由难以反射光的Cu构成的外侧Cu层11所处且用于配置LED元件2的一表面1a上形成有光反射层14，因此能够更好地反射来自LED元件2的光。
此外，在第一实施方式中，通过使引线框架1的板面方向(与叠层方向正交的方向)的热导率为约150W/(m×K)以上并且使引线框架1的板厚方向(叠层方向)的热导率为约100W/(m×K)以上，能够将来自LED元件2的热量不仅向外侧Cu层11，也能够向位于板厚方向上的Fe层12和内侧Cu层13充分地扩散，并且还能够向板面方向的Fe层12和内侧Cu层13充分地扩散。由此，LED元件2附近的热量能够更好地向引线框架1整体扩散，因此能够进一步地抑制LED元件2附近的引线框架1中蓄积热量。
此外，在第一实施方式中，通过使引线框架1的线膨胀系数为约17×10-6/K以下，能够充分地抑制引线框架1的热膨胀，因此能够充分地抑制热膨胀导致的引线框架1的变形。由此，能够有效地抑制引线框架1的变形所带来的应力施加到配置在引线框架1的一表面1a上的LED元件2。
此外，在第一实施方式中，构成为Fe层12由纯Fe构成的情况下，能够进一步地抑制引线框架1的热膨胀，并且能够提高引线框架1的机械强度。
此外，在第一实施方式中，构成为Fe层12由含有Ni和Cr的至少任一者并且Ni和Cr共计10质量％以下的Fe合金构成的情况下，能够提高Fe层12的耐蚀性，并且能够抑制Fe层12的热导率过度变小。
此外，在第一实施方式中，引线框架1沿着基座3的上表面3a的端部附近、X方向的两侧面3b和基座3的下表面3c的一部分折弯，由此能够以覆盖板状的基座3的方式配置引线框架1，因此与引线框架1未折弯的情况相比，能够确保引线框架1的表面积较大。由此，能够使来自LED元件2的热量迅速地从LED元件2附近的外侧Cu层11的部分向远离LED元件2的广范围的外侧Cu层11的部分扩散，并且能够广范围散热到外部大气，因此能够进一步地抑制LED元件2附近的引线框架1中蓄积热量。
接着，参考图2、图3和图5～图7，针对本发明的第一实施方式的LED组件100的制造过程进行说明。
首先，准备在宽度方向(X方向)上具有规定宽度且在与X方向正交的轧制方向(Y方向)延伸的由Cu构成一对Cu板、和在X方向上具有与Cu板大致相同宽度且在Y方向延伸的Fe板。其中，Cu板由纯度约99.9％以上的Cu构成。另外，Fe板由纯Fe或含有Ni和Cr的至少任一者且Ni和Cr共计10质量％以下的Fe合金构成。此时，以Fe板的厚度为一对Cu板与Fe板的总计厚度的约20％以上、约70％以下的方式准备。
然后，如图5所示，在以夹着Fe板的方式配置一对Cu板的状态下，利用在X方向的轧辊(roller)201a和201b对一对Cu板和Fe板在Y方向上进行轧制(轧制接合)。此时，作为与引线框架1的一表面1a(外侧Cu层11)接触的轧辊201a，使用具有平滑的轧辊表面的轧辊201a。具体而言，使用轧辊表面的算术平均粗糙度(Ra)为约0.05μm以下的轧辊201a。由此，引线框架1的一表面1a的峰度(Rku)可调整到10.5以下，并且算术平均粗糙度(Ra)可调整到0.15μm以下。
然后，通过对一对Cu板和Fe板进行扩散退火，形成由具有外侧Cu层11、Fe层12和内侧Cu层13接合而成的三层的包覆结构的包覆材料构成的引线框架用材料200。此时，如图3所示，引线框架用材料200(引线框架1)的厚度t1为约0.1mm以上、约1.5mm以下，Fe层12的厚度t4为引线框架用材料200的厚度t1(＝t2+t3+t4)的约20％以上、约70％以下。
然后，通过与含Ag的镀液接触，在引线框架用材料200(引线框架1)的一表面1a中与基座3的上表面3a对应的部分的一表面1a上、且被反射部6包围的区域，形成由Ag镀层构成的光反射层14(参考图2)。并且，在与含Ni的镀液接触后与含Au的镀液接触，由此在一表面1a中与基座3的下表面3c对应的部分的一表面1a上、和一表面1a中与基座3的两侧面3b对应的部分的下侧的一表面1a上，形成依次叠层有Ni镀层和Au镀层(未图示)的连接层15(参考图2)。
然后，如图6所示，通过冲压加工，在引线框架用材料200，形成沿Y方向延伸的切口部10a。
之后，通过嵌入(insert)成形，在引线框架用材料200，形成基座3和反射部6。具体而言，如图6所示，在将引线框架用材料200配置在具有规定形状的模具202的状态下，向模具202注入氧化铝(Al2O3)和粘结剂(binder)的混合物。然后，通过在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下烧成，除去粘结剂。由此，以具有与模具202的形状对应的形状的方式，形成由氧化铝构成的基座3和反射部6。此时，由于在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下，Fe层12不会被退火，因此Fe层12的0.2％屈服强度为约200℃下的0.2％屈服强度以上、且保持在约400MPa以上。由此，能够抑制引线框架1整体的机械强度下降。
然后，如图7所示，在形成于引线框架1的一表面1a的光反射层14的表面上，安装LED元件2。此时，通过在光反射层14与LED元件2之间配置由绝缘性树脂构成的粘合部件4(参考图2)，粘合引线框架1和LED元件2。
然后，利用超声波焊接，分别将在LED元件2的上表面侧形成的未图示的一对电极与Au线5a的一端和Au线5b的一端连接。此外，利用超声波焊接，分别将引线框架1的一表面1a的X1侧和X2侧与Au线5a的另一端和Au线5b的另一端连接。此时，与在由Cu构成的外侧Cu层11焊接Au线5a和5b的情况相比，通过在引线框架1的一表面1a上形成的由Ag镀层构成的光反射层14(参考图2)，能够更容易地连接引线框架1与Au线5a和5b。
然后，以覆盖LED元件2、Au线5a和5b的方式，在由反射部6和引线框架1形成的空间，配置密封树脂7。接着在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下，使密封树脂7固化。此时，如上所述，由于在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下Fe层12不会被退火，因此Fe层12的0.2％屈服强度为约200℃下的0.2％屈服强度以上，且保持在约400MPa以上。由此，能够抑制引线框架1整体的机械强度下降。由此，如图7所示，形成设有多个与LED组件100对应的部分的引线框架用材料200。
之后，沿着切断线200a和200b，切断引线框架用材料200。然后，如图2所示，对位于切断线200a的X1侧的引线框架1以沿着X1侧的基座3的X1侧的侧面3b和下表面3c的方式进行弯曲加工，并且对位于切断线200a的X2侧的引线框架1以沿着基座3的X2侧的侧面3b和下表面3c的方式进行弯曲加工。由此，形成在Y方向延伸的切口部10b，形成多个LED组件100。
最后，以焊料101a和101b位于引线框架1的一表面1a上形成的连接层15的方式，将LED组件100连接到形成有Cu布线102a和102b的印刷电路板102。
在第一实施方式的制造方法中，如上所述，构成为，在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下，Fe层12的0.2％屈服强度为约400MPa以上，因此即使在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下进行热处理的、形成基座3和反射部6的制造过程后、和使密封树脂7固化的制造过程后，Fe层12的0.2％屈服强度仍保持在约400MPa以上，因此能够抑制引线框架1的机械强度降低。由此，能够抑制机械强度下降的引线框架1在处理时易于破损而导致LED组件100的制造变困难。
(第二实施方式)
接着，参考图8和图9，针对本发明的第二实施方式进行说明。该第二实施方式中，与上述第一实施方式不同，针对如下情况进行说明，即在LED组件300中，在引线框架301的一表面301a配置有由Ag或Al构成的外侧层311，且在另一表面301b配置有由Ag或Al构成的内侧层313。此外，LED组件300为本发明的“发光组件”的一个例子，引线框架301为本发明的“发光元件用衬底”的一个例子。另外，外侧层311和内侧层313分别为本发明的“第一层”和“第三层”的一个例子。
在本发明的第二实施方式中，如图8和图9所示，引线框架301由具有由Ag或Al构成的外侧层311、Fe层12、和由与外侧层311相同的金属构成的内侧层313相互轧制接合而成的三层包覆结构的包覆材料构成(参考图9)。此外，内侧层313配置在作为用于配置LED元件2的一侧(外侧)的一表面301a，且内侧层313配置在基座3侧(内侧)的另一表面301b。
此外，如图9所示，构成为外侧层311的厚度t2与内侧层313的厚度t3为大致相同厚度。此外构成为，外侧层311的厚度t2和内侧层313的厚度t3均为引线框架301的厚度t1的约15％以上、约40％以下，并且外侧层311与内侧层313的总计厚度(＝t2+t3)为引线框架301的厚度t1的约30％以上、约80％以下。
此外，在外侧层311和内侧层313均由Ag构成的情况下，外侧层311和内侧层313的热导率为约430W/(m×K)。此外，在外侧层311和内侧层313均由Al构成的情况下，外侧层311和内侧层313的热导率为约240W/(m×K)。即，无论是在外侧层311和内侧层313均由Ag构成的情况下，还是在它们均由Al构成情况下，外侧层311和内侧层313的热导率(约430W/(m×K)(Ag)和约240W/(m×K)(Al))均比Fe层12的热导率(约80W/(m×K))大，因此LED元件2附近的外侧层311的热量比起沿着板厚方向按照Fe层12和内侧层313的顺序在Z2方向传递，更易于沿板面方向传递到远离LED元件2的位置的外侧层311。
此外，在外侧层311和内侧层313均由Ag构成的情况下，外侧层311和内侧层313的线膨胀系数为约19×10-6/K。此外，在外侧层311和内侧层313均由Al构成的情况下，外侧层311和内侧层313的线膨胀系数为约23.5×10-6/K。即，无论是在外侧层311和内侧层313均由Ag构成的情况下，还是它们均由Al构成的情况下，外侧层311和内侧层313的线膨胀系数(约19×10-6/K(Ag)和23.5×10-6/K(Al))均比Fe层12的线膨胀系数(12×10-6/K)大。此外，构成Fe层12的Fe或者Fe合金的机械强度比构成外侧层311和内侧层313的Ag或Al大。
此外，如图8所示，由于引线框架301的由Ag或Al构成的外侧层311具有易于反射光的性质，因此与上述第一实施方式不同，在引线框架301的一表面301a上不形成光反射层。即，在引线框架301的一表面301a上通过粘合部件4直接配置有LED元件2。由此能够省略形成光反射层的制造过程。此外，引线框架301的外侧层311的一表面301a形成为，在整个面上，作为表示表面粗糙度的指标的峰度(Rku)为10.5以下，且算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下。此外，本发明的第二实施方式的其它结构与上述第一实施方式相同。
此外，第二实施方式的LED组件300的制造过程除了用一对Ag板或Al板代替一对Cu板的点和不形成光反射层的点之外，均与上述第一实施方式相同。
在第二实施方式中，如上所述，通过在作为用于配置LED元件2的一侧(外侧)的一表面301a配置由Ag或Al构成的外侧层311，能够使来自LED元件2的热量迅速地从LED元件2附近的外侧层311的部分向远离LED元件2的位置的外侧层311的部分扩散，因此能够抑制LED元件2附近的引线框架301中蓄积热量。其结果是能够抑制LED元件2的温度因蓄积在引线框架301中的热量而上升，因此能够抑制LED元件2的温度上升导致LED元件2的亮度下降，并且能够实现LED元件2的长寿命化。
此外，在第二实施方式中，构成Fe层12的Fe或Fe合金的机械强度比构成外侧层311和内侧层313的Ag或Al高，并且Fe层12的线膨胀系数(约12×10-6/K)比外侧层311和内侧层313的线膨胀系数(约19×10-6/K(Ag)和23.5×10-6/K(Al))小，由此能够抑制引线框架301因热膨胀或外力而变形，因此能够抑制引线框架301的变形所带来的应力施加到配置在引线框架301的一表面301a上的LED元件2。其结果是能够抑制因应力施加到LED元件2而导致的LED元件2的亮度下降和LED元件2的短寿命化。
此外，在第二实施方式中，在基座3侧(内侧)的另一表面301b配置具有与外侧层311的厚度t2大致相同的厚度t3、且由与外侧层311相同的金属材料(Ag或者Al)构成的内侧层313，并且在其与外侧层311之间夹着Fe层12，由此能够有效地抑制引线框架301以弯向外侧层311侧或Fe层12侧之任一者的方式变形。由此，能够抑制引线框架301的变形所带来的应力还施加到配置在引线框架301的一表面301a上的LED元件2。其结果是能够抑制因应力施加到LED元件2而导致的LED元件2的亮度下降和LED元件2的短寿命化。
此外，在第二实施方式中，引线框架301的外侧层311的一表面301a形成为，在整个面上，峰度(Rku)为10.5以下，且算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下，由此能够减少用于配置LED元件2的一表面301a的尖锐部分，并且能够减小一表面301a的凹凸的高度差(起伏)，因此能够在一表面301a充分地反射LED元件2的光。此外，本发明的第二实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。
【实施例】
接着，参考图3、图5和图9～图18，针对为了确认本发明的效果而进行的、板面方向的热导率、板厚方向的热导率和线膨胀系数的模拟(simulation)、表面粗糙度的确认实验以及0.2％屈服强度的确认实验进行说明。
(模拟)
以下说明的模拟中，作为与上述第一实施方式的引线框架1对应的实施例1-1～1-9，假定为由外侧Cu层11、Fe层12、和内侧Cu层13在板厚方向叠层的状态下接合而成的三层结构的包覆材料构成的引线框架1。此处，作为实施例1-1～1-9的引线框架1，假定外侧Cu层11的厚度t2和内侧Cu层13的厚度t3(参考图3)分别为引线框架1的厚度t1(参考图3)的5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％和45％的情况。即，作为实施例1-1～1-9的引线框架1，经建模使得Cu所占的厚度的比例分别为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％。因此，在实施例1-1～1-9的引线框架1中，Fe层12的厚度t4(参考图3)分别为引线框架1的厚度t1的90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％和10％。
此外，作为与实施例1-1～1-9对比的比较例1-1，假定为仅由Fe构成的引线框架(完全不含Cu的引线框架)。此外，作为比较例1-2，假定为仅由Cu构成的引线框架(完全不含Fe的引线框架)。
此外，作为与上述第二实施方式的引线框架301对应的实施例2-1～2-9，假定为由在由Ag构成的外侧层311、Fe层12、和由Ag构成的内侧层313在板厚方向叠层的状态下接合而成的三层结构的包覆材料构成的引线框架301。此处，作为实施例2-1～2-9的引线框架301，假定由Ag构成的外侧层311的厚度t2和内侧层313的厚度t3(参考图9)分别为引线框架301的厚度t1(参考图9)的5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％和45％的情况。即，作为实施例2-1～2-9的引线框架301，经建模使得Ag所占的厚度的比例分别为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％。此外，作为与实施例2-1～2-9对比的比较例2-1，假定为仅由Fe构成的引线框架(完全不含Ag的引线框架)。另外，比较例2-1与上述比较例1-1相同。此外，作为比较例2-2，假定为仅由Ag构成的引线框架(完全不含Fe的引线框架)。
此外，作为与上述第二实施方式的引线框架301对应的实施例3-1～3-10，假定为由在由Al构成的外侧层311、Fe层12、和由Al构成的内侧层313在板厚方向叠层的状态下接合而成的三层结构的包覆材料构成的引线框架301。在此，作为实施例3-1～3-10的引线框架301，假定由Al构成的外侧层311的厚度t2和内侧层313的厚度t3(参考图9)分别为引线框架301的厚度t1(参考图9)的5％、10％、15％、20％、22.5％、25％、30％、35％、40％和45％的情况。即，作为实施例3-1～3-10的引线框架301，经建模使得Al所占的厚度的比例分别为10％、20％、30％、40％、45％、50％、60％、70％、80％和90％。此外，作为与实施例3-1～3-10对比的比较例3-1，假定为仅由Fe构成的引线框架(完全不含Al的引线框架)。另外，比较例3-1与上述比较例1-1和2-1相同。此外，作为比较例3-2，假定为仅由Al构成的引线框架(完全不含Fe的引线框架)。
此外，在比较例1-1、2-1和3-1的仅由Fe构成的引线框架中，作为Fe的热导率使用78.2W/(m×K)，并且作为线膨胀系数使用12.1×10-6/K。此外，在比较例1-2的仅由Cu构成的引线框架中，作为Cu的热导率使用394.0W/(m×K)，并且作为线膨胀系数使用17.0×10-6/K。此外，在比较例2-2的仅由Ag构成的引线框架中，作为Ag的热导率使用425.0W/(m×K)，并且作为线膨胀系数使用19.1×10-6/K。此外，在比较例3-2的仅由Al构成的引线框架中，作为Al的热导率使用238.0W/(m×K)，并且作为线膨胀系数使用23.5×10-6/K。
然后，使用上述比较例的数值和规定的计算公式，分别对实施例1-1～1-9、实施例2-1～2-9和实施例3-1～3-10计算板面方向的热导率、板厚方向的热导率和线膨胀系数。
根据图10和图11所示的模拟结果可知，通过增大引线框架中的Cu所占的厚度的比例，板面方向的热导率、板厚方向的热导率和线膨胀系数均增大。根据该结果判明了通过增大引线框架中Cu所占的厚度的比例能够使LED元件附近的热量更好地向引线框架整体扩散。
此外，可知在引线框架中的Cu所占的厚度的比例为30％以上的情况下(实施例1-3～1-9和比较例1-2)，板面方面的热导率达到150W/(m×K)以上，板厚方向的热导率达到100W/(m×K)以上。根据该结果，可认为通过使Cu所占的厚度的比例为30％以上，能够使LED元件附近的热量充分地扩散到引线框架整体。另外，可知在引线框架中的Cu所占的厚度的比例为90％以下的情况下(实施例1-1～1-9和比较例1-1)，线膨胀系数不足17×10-6/K。根据该结果，可认为通过使Cu所占的厚度的比例为90％以下，能够充分地抑制引线框架的热膨胀，因此可认为能够充分地抑制热膨胀导致的引线框架的变形。
此外，根据图12和图13所示的模拟结果可知，通过增大引线框架中的Ag所占的厚度的比例，板面方向的热导率、板厚方向的热导率和线膨胀系数均增大。根据该结果，判明了通过增大引线框架中的Ag所占的厚度的比例，能够使LED元件附近的热量更好地向引线框架整体扩散。
此外，可知在引线框架中的Ag所占的厚度的比例为30％以上的情况下(实施例2-3～2-9和比较例2-2)，板面方面的热导率达到150W/(m×K)以上，板厚方向的热导率达到100W/(m×K)以上。根据该结果，可认为通过使Ag所占的厚度的比例为30％以上，能够使LED元件附近的热量充分地扩散到引线框架整体。另外，可知在引线框架中的Ag所占的厚度的比例为80％以下的情况下(实施例2-1～2-8和比较例2-1)，线膨胀系数在17×10-6/K以下。根据该结果，可认为通过使Ag所占的厚度的比例为80％以下，能够充分地抑制引线框架的热膨胀，因此可认为能够充分地抑制热膨胀导致的引线框架的变形。
此外，根据图14和图15所示的模拟结果可知，通过增大引线框架中的Al所占的厚度的比例，板面方向的热导率、板厚方向的热导率和线膨胀系数均增大。根据该结果，判明了通过增大引线框架中的Al所占的厚度的比例，能够使发光元件附近的热量更好地向引线框架整体扩散。
此外，可知在引线框架中的Al所占的厚度的比例为45％以上的情况下(实施例3-5～3-10和比较例3-2)，板面方面的热导率达到150W/(m×K)以上，板厚方向的热导率达到100W/(m×K)以上。根据该结果，可认为通过使Al所占的厚度的比例为45％以上，能够使LED元件附近的热量充分地扩散到引线框架整体。另外，在引线框架中的Al所占的厚度的比例为30％的情况下(实施例3-3)，板面方向的热导率不足150W/(m×K)(126.1W/(m×K))，板厚方向的热导率不足100W/(m×K)(97.9W/(m×K))，而在引线框架中的Al所占的厚度的比例为40％的情况下(实施例3-4)，板面方向的热导率不足150W/(m×K)(142.1W/(m×K))，但由于Al具有与Cu和Ag接近的性质，因此可以认为在一定程度上能够使LED元件附近的热量充分地扩散到引线框架整体。
另外，可知在引线框架中的Al所占的厚度的比例为60％以下的情况下(实施例3-1～3-7和比较例3-1)，线膨胀系数为17×10-6/K以下。根据该结果，可认为通过使Al所占的厚度的比例为60％以下，能够充分地抑制引线框架的热膨胀，因此可认为能够充分地抑制热膨胀导致的引线框架的变形。此外，在引线框架中的Al所占的厚度的比例为70％以上80％以下的情况下(实施例3-8和3-9)，虽然线膨胀系数比17×10-6/K大(实施例3-8(17.1×10-6/K)和实施例3-9(18.6×10-6/K))，但由于Al具有与Cu和Ag接近的性质，因此可认为在一定程度上能够抑制引线框架的热膨胀。
(表面粗糙度的确认实验)
以下说明的表面粗糙度的确认实验中，制作了与上述第一实施方式对应的实施例1-10和1-11的引线框架1，并且作为与实施例1-10和1-11对比的比较例，制作了比较例1-3和1-4的引线框架。具体而言，作为实施例1-10、1-11和比较例1-3、1-4的引线框架，制作了外侧Cu层11的厚度t2、Fe层12的厚度t4和内侧Cu层13的厚度t3(参考图3)分别为引线框架的厚度t1(参考图3)的20％、60％和20％的板状引线框架。
在此，作为制作比较例1-3的引线框架(引线框架用材料)时的与一表面1a接触的轧辊201a(参考图5)，使用轧辊表面的算术平均粗糙度(Ra)具有0.19μm以上0.30μm以下的值的轧辊201a来进行轧制。即，比较例1-3中，轧辊表面的算术平均粗糙度的值并非固定，且使用辊面的算术平均粗糙度较大的轧辊201a。
此外，在实施例1-10中使用轧辊表面的算术平均粗糙度为0.05μm的轧辊201a进行轧制。即，在实施例1-10中使用轧辊表面的算术平均粗糙度比比较例1-3小的轧辊201a。此外，在实施例1-11中使用轧辊表面的算术平均粗糙度为0.025μm的轧辊201a进行轧制。即，在实施例1-11中使用轧辊表面的算术平均粗糙度比比较例1-3和实施例1-10更小的轧辊201a。
此外，在比较例1-4中，使用轧辊表面的算术平均粗糙度为0.025μm的轧辊201a进行轧制，并且对轧制后的引线框架的一表面1a(参考图5)通过干式抛光(lapping)进行研磨。
之后，利用规定的测量设备来测量引线框架的一表面1a的表面粗糙度。然后，利用得到的测量结果分别计算轧制方向(Y方向)和宽度方向(X方向)的算术平均粗糙度(Ra)和峰度(Rku)。
另外，分别对实施例1-10、实施例1-11、比较例1-3和比较例1-4的各引线框架，在轧辊201a所接触的一侧的一表面1a上，通过与镀液接触，形成与由Ag镀层构成的光反射层14(参考图3)对应的镀层。然后通过观察镀层的状态来判断镀层有无缺陷。
如图16所示，判明了在使用轧辊表面的算术平均粗糙度(Ra)为0.05μm以下的轧辊201a的实施例1-10、实施例1-11和比较例1-4中能够使算术平均粗糙度(Ra)达到0.15μm以下。而且判明了在除了使用轧辊表面的算术平均粗糙度(Ra)为0.025μm以下的轧辊201a并且通过干式抛光进行研磨的情况(比较例1-4)之外的实施例1-10、实施例1-11和比较例1-3中，能够使峰度(Rku)为10.5以下。
此外，在实施例1-10和1-11的情况下，未观察到镀层的缺陷。这可认为是，由于在实施例1-10和1-11的情况下，轧辊表面的算术平均粗糙度(Ra)为0.05μm以下，充分小，因此轧辊201a的表面所接触的引线框架1(引线框架用材料200)的一表面1a也与轧辊201a的表面对应，其算术平均粗糙度(Ra)达到0.15μm以下且峰度达到10.5以下。可认为其结果是，一表面1a能够形成为，凹凸形状平缓并且起伏较小，因此形成于一表面1a上的镀层中不产生缺陷。
另一方面，在比较例1-3和1-4的情况下，观察到了镀层的缺陷。这可认为是，由于在比较例1-3中轧辊表面的算术平均粗糙度(Ra)为0.19μm以上0.30μm以下，比较大，因此轧辊201a的表面所接触的引线框架(引线框架用材料)的一表面1a也与轧辊201a的表面对应，一表面1a的凹凸起伏增大。可认为其结果是因起伏较大凹凸形状导致一表面1a上形成的镀层产生缺陷。此外，在比较例1-4中，虽然在利用轧辊201a轧制后通过干式抛光来研磨，由此能够使得一表面1a的算术平均粗糙度进一步地变小，但可认为一表面1a的凹凸形状容易变尖锐。可认为其结果是，变尖锐的凹凸形状导致一表面1a上形成的镀层产生缺陷。
其结果判明，如实施例1-10和1-11所示，使用轧辊表面的算术平均粗糙度为0.05μm以下的轧辊201a进行轧制，并且不通过干式抛光进行研磨，由此能够使引线框架1的一表面1a的算术平均粗糙度为0.15μm以下，且使峰度为10.5以下。进一步判明，通过形成算术平均粗糙度为0.15μm以下且使峰度为10.5以下的一表面1a，能够在一表面1a上形成无缺陷的优质镀层。由此可认为，在通过如实施例1-10和1-11的制造方法来制作引线框架1时，能够在引线框架1的一表面1a充分地反射从激光元件2照射的光，其结果是能够抑制LED组件100的光量降低。
(0.2％屈服强度的确认实验)
下面说明的0.2％屈服强度的确认实验中，在25℃(室温)、200℃、300℃、400℃和600℃的温度条件下，分别对由Cu构成的试验品和由Fe构成的试验品进行拉伸试验。此时，通过测定试验品(Cu和Fe)从通常状态被拉伸0.2％时施加到试验品的应力来测定0.2％屈服强度(屈服极限)。
根据图17和图18所示的实验结果，判明了Cu的0.2％屈服强度在高于200℃的高温条件下下降。可认为这是因为在高于200℃的高温条件下Cu被退火，因此机械强度降低。另一方面，判明了Fe的0.2％屈服强度在200℃以上400℃以下的高温条件下仍保持在400MPa以上。可认为这是因为在200℃以上400℃以下的高温条件下Fe不会被退火，机械强度没有降低。
其结果判明，在引线框架1，设置在200℃以上400℃以下的高温条件下0.2％屈服强度不会降低的由Fe构成Fe层12，由此在200℃以上400℃以下的高温条件下也能够抑制引线框架1的机械强度降低。
此外，本次公开的实施方式应被释为在所有方面均为示例而并非限制。本发明的范围并非通过上述的实施方式的说明示出，而是通过权利要求示出，而且还包括与权利要求等价含义和范围内的所有变更。
例如，在上述第一和第二实施方式中示出了将引线框架1(301)沿着基座3的上表面3a的端部附近、X方向的两侧面3b和基座3的下表面3c的一部分折弯的例子，但本发明不囿于此。例如，也可以如图19所示的本发明的第一实施方式的第一变形例那样，向远离基座3的方向对LED组件400的引线框架401进行弯曲加工，而不覆盖基座3的下表面3c。另外，也可以不折弯引线框架，而仅配置在基座的上表面。此外，LED组件400为本发明的“发光组件”的一个例子，引线框架401为本发明的“发光元件用衬底”的一个例子。
此外，在上述第一和第二实施方式中示出了将引线框架1(301)形成为具有大致相同厚度t1的例子，但本发明不囿于此。例如，也可以如图20所示的本发明第一实施方式的第二变形例那样，使LED组件500的引线框架501中与用于配置LED元件2的基座3的上表面3a对应的厚板部501c的厚度比其它区域(薄板部501d)的厚度大。通过这样设置厚板部501c，能够使LED元件2附近的热量有效地扩散到引线框架501整体。另外，厚板部501c处的引线框架501由外侧Cu层11、Fe层12和内侧Cu层13的三层结构(参考图3)构成。另一方面，薄板部501d处的引线框架501可以使用与厚板部501c相同的材质，并且也可以是外侧Cu层11、Fe层12和内侧Cu层13三层结构。另外，薄板部501d处的引线框架501既可以只是内侧Cu层13，也可以是Fe层12和内侧Cu层13的两层结构。此外，LED组件500为本发明的“发光组件”的一个例子，引线框架501为本发明的“发光元件用衬底”的一个例子。
此外，在上述第一实施方式中示出了外侧Cu层11和内侧Cu层13由纯度99.9％以上的Cu构成的例子，但也可以构成为由Cu-2.30Fe-0.10Zn-0.03P构成的C19400(CDA标准)或Cu-0.1Fe-0.03P、Cu-0.2Zr等Cu的纯度为99.9％以下的Cu合金来构成外侧Cu层11和内侧Cu层13。由此，对引线框架的冲压加工等加工变容易，并且能够进一步提高引线框架在高温条件下的机械强度。
此外，在上述第二实施方式中示出了外层311和内层313由Ag或Al构成的例子，但也可以构成为由包含Ag和Ag之外的元素的Ag合金或包含Al和Al之外的元素的Al合金来构成外层311和内层313。由此，对引线框架的冲压加工等加工变容易，并且能够进一步地提高引线框架在高温条件下的机械强度。
此外，在上述第一实施方式中示出了外侧Cu层11(第一层)和内侧Cu层13(第三层)均由Cu构成的例子，在上述第二实施方式中示出了外侧层311(第一层)和内侧层313(第三层)均由Ag或Al构成的例子，但本发明不囿于此。在本发明中，作为第一层与第三层的组合也可以分别是Cu与Ag、Cu与Al、Ag与Cu、Ag与Al、Al与Cu、Al与Ag。另外，在上述组合中，Cu也可以是Cu合金，Ag也可以是Ag合金，Al也可以是Al合金。
此外，在上述第一实施方式中示出了在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下Fe层12的0.2％屈服强度构成为约400MPa以上的例子，但本发明不囿于此。在本发明中，在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下，Fe层12的0.2％屈服强度只要为约250MPa以上即可。此外，在约200℃以上、约400℃以下的高温条件下，Fe层12的0.2％屈服强度优选为约400MPa以上。
此外，在上述第一实施方式中示出了引线框架1的外侧Cu层11侧的一表面1a形成为在整个面上峰度(Rku)为10.5以下且算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下的例子，但本发明不囿于此。在本发明中，也可以形成为，引线框架1的一表面1a中至少只有形成有光反射层14的区域，其峰度为10.5以下且算术平均粗糙度为0.15μm以下。
此外，在上述第一实施方式中示出了通过与含Ag的镀液接触而形成由Ag镀层构成的光反射层14的例子，但本发明不囿于此。在本发明中，也可以通过在引线框架1的一表面1a上涂敷Ag浆(paste)，形成光反射层14。即使在这种在一表面1a上涂敷Ag浆的情况下，通过使一表面1a的峰度为10.5以下且算术平均粗糙度为0.15μm以下，在一表面1a上尖锐部分较少，并且起伏较小，因此依然能够在一表面1a上形成无缺陷的优质光反射层14。此外，也可以构成为由Al镀层等Ag以外的金属材料的镀层来构成光反射层14。
此外，上述第一实施方式和第二实施方式中示出了基座3和反射部6由氧化铝(Al2O3)构成的例子，但本发明不囿于此。例如也可以构成为基座3和反射部6由氮化铝(AlN)构成。
此外，上述第一和第二实施方式中示出了在具有LED元件2的LED组件100(300)中使用引线框架1(301)的例子，但本发明不囿于此。例如，也可以在射出激光的激光元件组件中使用引线框架1(301)。
附图标记
1、301、401、501……引线框架(发光元件用衬底)
1a、301a……一表面
1b、301b……另一表面
2……LED元件(发光元件)
3……基座
3a……上表面(基座的表面)
3b……侧面(基座的表面)
3c……下表面(基座的表面)
11……外侧Cu层(第一层)
12……Fe层(第二层)
13……内侧Cu层(第三层)
14……光反射层(镀层)
100、300、400、500……LED组件(发光组件)
311……外侧层(第一层)
313……内侧层(第三层)

Claims (12)

1.一种发光元件用衬底(1)，其特征在于，包括：
配置在用于配置发光元件(2)的一表面(1a)，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第一层(11)；
由Fe或Fe合金构成的第二层(12)；和
与所述第一层之间夹着所述第二层，并且配置在另一表面(1b)，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第三层(13)，其中
所述一表面形成为，作为表示表面粗糙度的指标的峰度(Rku)为10.5以下、且作为表示表面粗糙度的指标的算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下。
2.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于：
所述第三层由与所述第一层相同的金属材料构成。
3.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于，构成为：
在200℃以上400℃以下的温度条件下，所述第二层的0.2％屈服强度为250MPa以上。
4.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于：
所述第一层由Cu或Cu合金构成，
在所述一表面上，形成有构成能够反射来自所述发光元件的光的光反射层的镀层(14)。
5.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于：
所述第三层由与所述第一层相同的金属材料构成，
所述第一层与所述第三层具有相同厚度。
6.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于：
由所述第一层、所述第二层和所述第三层构成板状的衬底主体，
所述板状的衬底主体构成为，板面方向的热导率为150W/(m×K)以上，且板厚方向的热导率为100W/(m×K)以上。
7.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于：
由所述第一层、所述第二层和所述第三层构成板状的衬底主体，
所述板状的衬底主体构成为线膨胀系数为17×10-6/K以下。
8.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于：
所述第一层和所述第三层均由Cu构成，
所述第二层由Fe构成。
9.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于：
所述第二层由Fe合金构成，
构成所述第二层的Fe合金由含有Ni和Cr的至少任一者且Ni和Cr共计10质量％以下的Fe合金构成。
10.如权利要求1所述的发光元件用衬底，其特征在于：
由所述第一层、所述第二层和所述第三层构成板状的衬底主体，
所述板状的衬底主体以从所述另一表面侧覆盖用于支承所述板状的衬底主体的板状的基座的表面的方式被折弯。
11.一种发光组件(100)，其特征在于，包括：
发光元件(2)；和
发光元件用衬底(1)，该发光元件用衬底包括：配置在用于配置所述发光元件的一表面(1a)，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第一层(11)；由Fe或Fe合金构成的第二层(12)；和与所述第一层之间夹着所述第二层，并且配置在另一表面(1b)，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第三层(13)，其中
所述发光元件用衬底的所述一表面形成为，作为表示表面粗糙度的指标的峰度(Rku)为10.5以下，且作为表示表面粗糙度的指标的算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下。
12.一种发光组件(100)的制造方法，其特征在于，包括：
形成发光元件用衬底(1)的工序，其中所述发光元件用衬底包括：配置在用于配置发光元件(2)的一表面(1a)，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第一层(11)；由Fe或Fe合金构成的第二层(12)；和与所述第一层之间夹着所述第二层，并且配置在另一表面(1b)，由Cu、Ag、Al、Cu合金、Ag合金和Al合金之任一者构成的第三层(13)，所述一表面形成为，作为表示表面粗糙度的指标的峰度(Rku)为10.5以下、且作为表示表面粗糙度的指标的算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm以下；
在200℃以上400℃以下的温度条件下进行热处理的工序；和
在所述发光元件用衬底的所述一表面上配置所述发光元件的工序。
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