JP2014189856A - Ledのリードフレーム用銅合金板条 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Fe:0.01〜0.5mass%、P:0.01〜0.20mass%、Zn:0.01〜1.0mass%、Sn:0.01〜0.15mass%を含み、残部が実質的にCu及び不可避不純物からなるCu−Fe系銅合金板条。圧延垂直方向の表面粗さが、Ra:0.2μm以下、RzJIS:1.2μm以下、Rz:1.5μm以下であり、圧延平行方向の平均長さが2〜100μm、圧延垂直方向の平均長さが1〜30μm、圧延平行方向に沿った最大深さが400nm以下の凹みが表面に密集して形成されている。Raは算術平均粗さ、RzJISは十点平均粗さ、Rzは最大高さ粗さである。
【選択図】図2
Description
一方、主として照明用として用いられる高輝度LEDは発熱量が意外に大きく、この熱がLED素子自体や周りの樹脂を劣化させ、LEDの特長である長寿命を損ねかねないことから、LED素子の放熱対策が重要視されている。この放熱対策の1つとして、前述のC194よりさらに高い導電率(熱伝導率)のLEDリードフレームが求められている。
上記銅合金は、必要に応じてCo、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、Ni、Ti、Zr、Si、Agの1種又は2種以上を合計で0.3mass%以下含む。
(銅合金の化学組成)
本発明に係る銅合金は、Fe:0.01〜0.5mass%、P:0.01〜0.20mass%)、Zn:0.01〜1.0mass%、Sn:0.01〜0.15mass%を含み、残部Cu及び不可避不純物からなり、必要に応じてCo、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、Ni、Ti、Zr、Si、Agの1種又は2種以上を合計で0.3mass%以下含み、。
Snは銅合金の強度の向上に寄与するが、0.01mass%未満では、十分な強度が得られない。また、Snを0.15mass%を超えて含有すると、銅合金の導電率及び熱伝導率を劣化させてしまう。
反射膜としてのAgめっき膜の反射特性の向上には、基材である銅合金板状の表面形態が影響する。銅合金板条の圧延平行方向に沿って、その表面全面に無数の細かい凹みを密集して形成することにより、素子から発せられる光を均一に分散して反射させ、反射率を向上させることが可能となる。
このときの銅合金板条の圧延垂直方向の表面粗さは、算術平均粗さRaが0.2μm以下、十点平均粗さRzJISが1.2μm以下、最大高さ粗さRzが1.5μm以下であることが必要である。Raが0.2μmを超えると、Agめっき膜による光の反射の方向性を無くし、かつ光を均一散乱させるのに十分でなく、反射率を向上させることができない。また、RzJISが1.2μmを超え、又はRzが1.5μmを超えたときも、同様に十分な反射率が得られない。
圧延平行方向の平均長さが2μm未満、又は100μmを超える場合、Agめっき膜による光の均一散乱が十分でなく、高い反射率が得られない。凹みの圧延平行方向の平均長さは好ましくは8〜50μm、より好ましくは10〜30μmである。また、凹みの圧延垂直方向の平均長さが1μm未満、又は30μmを超えるときも、Agめっき膜による光の均一散乱が十分でなく、高い反射率が得られない。凹みの圧延垂直方向の平均長さは好ましくは3〜15μm、より好ましくは4〜10μm、圧延平行方向に測定した凹みの深さが400nmを超えた場合も、Agめっき膜による光の均一散乱が十分でなく、高い反射率が得られない。凹みの深さは好ましくは50〜200nm、より好ましくは70〜150nmである。
Cu−Fe−P系銅合金板条は、通常、鋳塊を面削後、熱間圧延し、熱間圧延後急冷し又は溶体化処理し、続いて冷間圧延及び析出焼鈍を行った後、仕上げ冷間圧延を行って製造されている。冷間圧延及び析出焼鈍は必要に応じて繰り返し、仕上げ冷間圧延後に必要に応じて低温焼鈍が行われる。本発明に係る銅合金板条の場合も、この製造工程自体を大きく変更する必要はない。一方、粗大なFe、Fe−P又はFe−P−O粒子は、主として溶解鋳造時及び熱間圧延時に形成されるため、適切な溶解鋳造及び熱間圧延の条件を選択する必要がある。具体的には下記のとおりである。
溶解鋳造において、1200℃以上の銅合金溶湯にFeを添加して溶解し、以後も溶湯温度を1200℃以上に保って鋳造する。鋳塊の冷却は、凝固時(固液共存時)及び凝固後とも、1℃/秒以上の冷却速度で行う。そのためには、連続鋳造又は半連続鋳造の場合、鋳型内の一次冷却、鋳型直下の二次冷却を十分効かせる必要がある。熱間圧延では、均質化処理を900℃以上、望ましくは950℃以上で行い、その温度で熱間圧延を開始し、熱間圧延終了温度を650℃以上、望ましくは700℃以上とし、熱間圧延終了後直ちに大量の水で300℃以下まで急冷する。
(引張強度の測定)
供試材から長手方向を圧延方向に平行としてJIS5号試験片を採取し、JISZ2241の規定に準拠して引張試験を行い、引張強度を測定した。引張強度は450N/mm2以上を合格とした。
(導電率の測定)
導電率はJISH0505の規定に準拠して測定した。導電率は80%IACS以上を合格とした。
作製した供試材を用い、×2000倍にて表面のSEM観察を行い、100μm×100μmの範囲で、粒径(外接円直径)が1μm以上のFe、Fe−P又はFe−P−O粒子又は介在物の個数をカウントし、1mm2あたりの個数を算出した。また、同範囲における前記粒子又は介在物の最大粒径を測定した。
作製した供試材を用い、AFM(Atomic Force Microscope)にて圧延垂直方向に供試材の表面状態を観察し、表面粗さ曲線(AFMプロファイル)を求め、該AFMプロファイルからRa(算術平均粗さ)、RzJIS(十点平均粗さ)及びRz(最大高さ粗さ)を求めた。圧延垂直方向のAFMプロファイルの一例を図3に示す。
凹みの圧延平行方向の平均長さ及び深さは、圧延平行方向のAFMプロファイルから求めた。圧延平行方向のAFMプロファイルの一例を図2に示す。図2に示すように、銅合金板表面の一般的な粗さ曲線とは異なり、明確な凹みが圧延平行方向に連続して形成されている。また、凹みの圧延垂直方向の平均長さは、圧延垂直方向のAFMプロファイル(図3参照)から求めた。AFMプロファイルの測定長さは500μmとした。
凹みの長さはAFMプロファイルの隣接する山頂間の距離であり、圧延平行方向及び圧延垂直方向とも、AFMプロファイルから求めたRsm(輪郭曲線要素の平均長さ)を凹みの平均長さとみなした。凹みの深さはAFMプロファイルの隣接する山頂と谷底間の距離とし、その最大値を凹みの最大深さとした。
(Agめっき条件)
各供試材について、電解脱脂(5Adm2×60sec)、酸洗(20mass%硫酸×5sec)を行い、0.1〜0.2μmの厚さのCuフラッシュめっきを行った後、厚さ2.5μmのAgめっきを行った。Agめっき液の組成は下記のとおりである。Ag濃度:80g/L、遊離KCN濃度:120g/L、炭酸カリウム濃度;15g/L、添加剤(商品名:Ag20−10T(メタローテクノロジーズSA製)):20ml/L。
Agめっき表面をSEM観察し、1mm2の範囲のAgめっき欠陥(めっき未着、突起)の有無を評価した。
(耐熱剥離性)
各供試材から短冊状試験片を採取し、はんだ付け後、150℃×1000Hr保持し、曲げ戻しした際のはんだの剥離状況を確認した。はんだが剥離しなかったものを○(合格)、剥離したものを×(不合格)と評価した。
はんだ付けは、Sn−3mass%Ag−0.5mass%Cuはんだを使用し、浴温260±5℃、浸漬時間5secにて行った。
(反射率の測定)
コニカミノルタ株式会社製の分光測色計CM−600dを用いて、全反射率(正反射率+拡散反射率)を測定した。全反射率は90%以上を合格とした。
Claims (2)
- Fe:0.01〜0.5mass%、P:0.01〜0.20mass%)、Zn:0.01〜1.0mass%、Sn:0.01〜0.15mass%を含み、残部がCu及び不可避不純物からなり、圧延垂直方向の表面粗さが、Ra:0.2μm以下、RzJIS:1.2μm以下、Rz:1.5μm以下であり、圧延平行方向の平均長さが2〜100μm、圧延垂直方向の平均長さが1〜30μm、圧延平行方向に沿った最大深さが400nm以下の凹みが表面に密集して形成されていることを特徴とするLEDのリードフレーム用銅合金板条。
- さらにCo、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、Ni、Ti、Zr、Si、Agの1種又は2種以上を合計で0.02〜0.3mass%含むことを特徴とする請求項1に記載されたLEDのリードフレーム用銅合金板条。
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