KR20150016885A - 구리 스트립, 도금된 구리 스트립 및 리드프레임 - Google Patents

구리 스트립, 도금된 구리 스트립 및 리드프레임 Download PDF

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Abstract

(과제) 보다 반사율이 높은 표면도금층을 형성할 수 있는 구리 스트립, 도금된 구리 스트립 및 리드프레임을 제공한다.
(해결수단) 바탕도금층이 성장되는 바탕도금층 성장면을 구비하는 구리 스트립으로서, 바탕도금층의 성장속도가 구리 스트립의 바탕도금층 성장면에서 면내균일이 되도록, 바탕도금층 성장면에는 비정질 영역 또는 미세한 결정립으로 이루어지는 영역 중 적어도 어느 하나가 형성되어 있다.

Description

구리 스트립, 도금된 구리 스트립 및 리드프레임{COPPER STRIP, PLATED COPPER STRIP AND LEAD FRAME}
본 발명은, 리드프레임(lead frame)에 적합하게 사용되는 구리 스트립(copper strip), 도금된 구리 스트립 및 리드프레임에 관한 것이다.
최근 발광다이오드(ＬＥＤ; Light Emitting Diode)는 구리 스트립(Copper strip)을 사용하여 형성되는 리드프레임과, 리드프레임 상에 탑재되는 ＬＥＤ칩 등의 발광소자(發光素子)를 구비하여 구성되어 있다. 이러한 구리 스트립에는, 예를 들면 바탕도금층으로서 구리(Ｃｕ)도금층 또는 니켈(Ｎｉ)도금층 중의 적어도 어느 하나와, 표면도금층(表面鍍金層)으로서 발광소자로부터의 빛을 반사시키는 은(Ａｇ)도금층이 형성되어 있다. Ａｇ도금층은 구리 스트립에 있어서 발광소자를 탑재하는 쪽의 면 상에 성장되어 있다. Ａｇ도금층은 전체 가시광선(可視光線)의 파장영역에 있어서 반사율(反射率)이 우수하다. 이 때문에 Ａｇ도금층이 형성되면, 발광소자로부터 발광된 빛이 Ａｇ도금층에 의하여 반사되어 발광소자로부터의 빛을 외부에 효율적으로 출사(出射)시킬 수 있다. 그 결과, ＬＥＤ(ＬＥＤ모듈)의 발광출력(광도(光度)), 광속(光束), 휘도(輝度) 등의 광학성능을 보다 향상시킬 수 있다.
ＬＥＤ의 광학성능의 평가는, 예를 들면 적분구(integrating sphere)를 사용하여 측정한 전광속(全光束)에 의하여 이루어진다. 즉 ＬＥＤ의 광학성능은, 적분구 중에 샘플광원을 넣어서 센서로 빛을 받는 방식으로 측정되어 평가된다. 따라서 ＬＥＤ의 광학성능은, ＬＥＤ가 구비하는 Ａｇ도금층 등의 표면도금층의 표면상태에 크게 영향받는다. 예를 들면 Ａｇ도금층 등이 표면의 광택도가 낮고 광택얼룩이 발생되어 있으면, 적분구법에 의하여 측정한 전광속이 낮아져서 광학성능이 낮다라고 평가된다. 즉 Ａｇ도금층 등의 표면에 광택얼룩이 발생되어 있으면, Ａｇ도금층의 반사율이 저하되어 ＬＥＤ의 광학성능이 저하되어 버린다.
그래서, 예를 들면 금속기재(예를 들면 구리 스트립)의 표면에 형성되는 가공변질층(加工變質層)의 두께가 소정값 이하가 되도록, 가공변질층을 제거하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌1 참조). 이에 따라 이러한 금속기재 상에 Ａｇ도금이 실시되었을 때에 도금의 비정상적인 석출(析出)이 억제된다. 따라서 Ａｇ도금층에 있어서 반사율의 저하를 억제할 수 있다.
일본국 공개특허 특개 2007-39804호 공보
최근, ＬＥＤ의 사용 용도가 확대되어 가고 있다. 이 때문에 ＬＥＤ의 광학성능을 보다 향상시키는 것이 요구되고 있다. 즉 Ａｇ도금층 등의 표면도금층의 반사율을 더 높게 하는 것이 요구되고 있다. 그러나 종래와 같은 Ａｇ도금층의 반사율을 향상시키는 방법으로는, 요구되는 Ａｇ도금층의 반사율을 충족시키는 것이 어려웠다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하여 보다 반사율이 높은 표면도금층을 형성할 수 있는 구리 스트립, 도금된 구리 스트립 및 리드프레임을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음과 같이 구성되어 있다.
본 발명의 제1태양에 의하면, 바탕도금층이 성장되는 바탕도금층 성장면을 구비하는 구리 스트립으로서, 상기 바탕도금층의 성장속도가 상기 구리 스트립의 바탕도금층 성장면에서 면내균일이 되도록, 상기 바탕도금층 성장면에는, 비정질 영역 또는 미세한 결정립으로 이루어지는 영역의 적어도 어느 하나가 형성되어 있는 구리 스트립이 제공된다.
본 발명의 제2태양에 의하면, 상기 바탕도금층 성장면은, ＥＢＳＤ법으로, 측정영역을 90μm × 120μm로 하고 측정간격을 0.2μm로 하여 측정함으로써 얻어지는 신뢰성 지수가 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상인 면인 제1태양의 구리 스트립이 제공된다.
본 발명의 제3태양에 의하면, 바탕도금층이 성장되는 바탕도금층 성장면을 구비하는 구리 스트립으로서, 상기 구리 스트립의 바탕도금층 성장면은, ＥＢＳＤ법으로, 측정영역을 90μm × 120μm로 하고 측정간격을 0.2μm로 하여 측정함으로써 얻어지는 신뢰성 지수가 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상인 면인 구리 스트립이 제공된다.
본 발명의 제4태양에 의하면, 상기 신뢰성 지수의 측정은, 케미컬 에칭에 의하여 상기 바탕도금층 성장면이 50ｎｍ 이상 제거된 후에 실시되는 제2 또는 제3태양의 구리 스트립이 제공된다.
본 발명의 제5태양에 의하면, 상기 제1 내지 제4 중에서 어느 하나의 태양의 구리 스트립의 바탕도금층 성장면에, 바탕도금층으로서 Ｃｕ도금층 또는 Ｎｉ도금층의 적어도 어느 하나가 성장되어 형성되어 있는 도금된 구리 스트립이 제공된다.
본 발명의 제6태양에 의하면, 상기 바탕도금층 상에는 빛을 반사시키는 표면도금층으로서 Ａｇ도금층이 성장되어 형성되어 있는 제5태양의 도금된 구리 스트립이 제공된다.
본 발명의 제7태양에 의하면, 제5 또는 제6태양의 도금된 구리 스트립을 사용하여 형성한 리드프레임이 제공된다.
본 발명에 관한 구리 스트립, 도금된 구리 스트립 및 리드프레임에 의하면, 보다 반사율이 높은 표면도금층을 형성할 수 있다.
도1은 본 발명의 1실시형태에 관한 도금된 구리 스트립의 개략적인 단면도이다.
도2는 본 발명의 1실시형태에 관한 구리 스트립 및 도금된 구리 스트립의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.
도3은 본 발명의 1실시예에 관한 구리 스트립의 바탕도금층 성장면의 ＩＰＦ맵이다.
도4는 본 발명의 1실시예에 관한 ＣＩ값과 ＣＩ값의 적산비율과의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도5는 본 발명의 1실시예에 관한 구리 스트립에 형성한 Ａｇ도금층의 조사광의 파장과 반사율과의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도6은, (a)는 본 발명의 1실시예에 관한 구리 스트립에 형성한 Ａｇ도금층의 표면의 ＳＥＭ 화상이며, (b)는 본 발명의 1비교예에 관한 구리 스트립에 형성한 Ａｇ도금층의 표면의 ＳＥＭ 화상이다.
도7은 종래의 구리 스트립에 형성한 Ａｇ도금층의 표면의 ＳＥＭ 화상이다.
(발명자 등이 얻은 지견)
우선, 본 발명의 실시형태의 설명에 앞서 발명자 등이 얻은 지견(知見)에 대해서 설명한다.
본 발명자 등은 꾸준한 검토에 의하여, 상기한 바와 같은 구리 스트립에 형성되고, 빛을 반사시키는 표면도금층으로서의 Ａｇ도금층의 반사율을 저하시키는 주요 원인은, 예를 들면 도7에 나타나 있는 바와 같이 Ａｇ도금층의 표면에 형성되는 산맥과 같은 볼록부(산맥 모양 볼록부)인 것을 알았다. 도7은 종래의 구리 스트립에 형성된 Ａｇ도금층 표면의 ＳＥＭ 화상이다. 도7에 나타내는 ＳＥＭ 화상은, 구리 스트립과, 바탕도금층으로서의 Ｃｕ도금층 또는 Ｎｉ도금층 중의 적어도 어느 하나와, 표면도금층으로서의 Ａｇ도금층을 구비하며 시료가 되는 도금된 구리 스트립을, 지면의 상하방향에 70° 경사지게 해서 Ａｇ도금층의 쪽에서 촬영한 것이다. 이는 시료의 바로 위에서 촬영하면 산맥 모양 볼록부가 관찰되기 어렵기 때문이다. 도7에 있어서 지면의 좌우방향이 구리 스트립의 압연방향(壓延方向)이 된다. 도7로부터, 산맥 모양 볼록부는 구리 스트립의 압연방향을 따라 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 예를 들면 산맥 모양 볼록부는, 압연방향을 따라 10μm ∼ 30μm의 길이로 연속하여 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또한 산맥 모양 볼록부는, 구리 스트립의 압연방향과 직교하는 방향으로 30μm ∼ 100μm 간격으로 다수 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이러한 산맥 모양 볼록부는, 구리 스트립의 바탕도금층이 성장되는 면(바탕도금층 성장면)에 있어서 결정조직(結晶組織)의 결정방위(結晶方位)에 기인하여 형성되는 것을 알았다. 일반적으로 구리 스트립은, 압연가공(壓延加工)과 소둔가공(燒鈍加工)이 소정횟수 반복되어 형성된다. 이 과정에서 구리 스트립의 압연면의 결정조직은, 압연방향과 같은 방위의 결정방위이거나 압연방향에 가까운 방위의 결정방위를 가지는 결정립(結晶粒)이 연속하여 있는 경향이 있다. 바탕도금층으로서의 Ｃｕ도금층 또는 Ｎｉ도금층의 성장은, 구리 스트립의 압연면, 즉 바탕도금층 성장면에 있어서 결정립의 결정방위에 의존한다. 이 때문에 바탕도금층의 성장속도는 바탕도금층 성장면에 있어서 결정립의 결정방위에 따라 달라진다. 이것은, 구리 스트립에 사용되는 구리(Ｃｕ)와 바탕도금층에 사용되는 구리(Ｃｕ)나 니켈(Ｎｉ)이 동일한 ＦＣＣ(face centered cubic) 금속이며, 또한 바탕도금층에 사용되는 Ｃｕ나 Ｎｉ의 평균입자지름이 구리 스트립에 사용되는 Ｃｕ의 입자지름과 거의 동일한 정도이기 때문에, 바탕도금층이 구리 스트립에 있어서 바탕도금층 성장면의 결정립(Ｃｕ)의 결정방위를 이어받아서 에피택셜(epitaxial) 성장되기 쉬운 것에 기인한다. 이 때문에, 바탕도금층이 바탕도금층 성장면에서 면내균일하게 성장되지 않고, 바탕도금층 성장면 상에 성장(전착)되는 바탕도금층의 성막량(成膜量)(성장량)에 차이가 발생해버린다. 즉 구리 스트립의 압연방향에 따라, 바탕도금층의 두께가 두꺼운 장소와 얇은 장소가 발생해버린다. 이로 인하여 바탕도금층의 표면에 산맥 모양 볼록부가 형성되어 버리는 것을 알았다. 그 결과 바탕도금층 상에 성장되어 형성되는 Ａｇ도금층의 표면에 산맥 모양 볼록부가 형성되어버려서, Ａｇ도금층의 반사율이 저하되어 버리는 것을 알았다. 또한 바탕도금층 성장면에는 압연가공을 할 때에 압연롤러의 표면으로부터 전사된 줄무늬 등의 요철(凹凸)이 존재한다. 그러나 압연가공시에 압연롤러에 의하여 바탕도금층 성장면에 전사된 요철은, Ａｇ도금층의 표면에 형성된 산맥 모양 볼록부와 직접적인 관계는 없다.
그래서 본 발명자 등은, 구리 스트립에 있어서 바탕도금층 성장면의 결정조직의 상태에 의거하여 Ａｇ도금층의 표면을 보다 평탄하게 할 필요가 있다고 생각했다. 즉, 보다 반사율이 높은 Ａｇ도금층을 형성하기 위해서는, 구리 스트립에 있어서 바탕도금층 성장면의 결정조직(결정립)의 상태를 조정할 필요가 있다고 생각했다. 본 발명은, 발명자 등이 찾아낸 상기 지견에 의거하는 것이다.
(1) 구리 스트립 및 도금된 구리 스트립의 구성
우선, 본 발명의 1실시형태에 관한 구리 스트립 및 도금된 구리 스트립의 구성에 대해서, 주로 도1를 사용하여 설명한다. 도1은 본 실시형태에 관한 도금된 구리 스트립(1)의 개략적인 단면도이다.
도1에 나타나 있는 바와 같이, 도금된 구리 스트립(1)은 구리 스트립(2)과 바탕도금층(3)과 표면도금층(4)을 구비하여 구성되어 있다. 구리 스트립(2)의 적어도 어느 하나의 주면(主面) 상에는 바탕도금층(3)이 성장되어 형성되어 있다. 구리 스트립(2)은 양호한 기계적 강도와 전기전도성을 겸비하고 있다. 이러한 구리 스트립(2)은 구리나 구리합금 등의 주괴(鑄塊)에 압연처리나 소둔처리 등을 함으로써 형성된다.
구리 스트립(2)의 형성재료로서는, 철(Ｆｅ)이나 니켈(Ｎｉ), 코발트(Ｃｏ) 등을 함유하는 구리합금을 사용할 수 있다. 예를 들면 구리 스트립(2)의 형성재료로서 Ｆｅ와 인(P)을 함유하는 Ｃｕ-Ｆｅ-Ｐ계의 구리합금이 사용되면 좋다. Ｃｕ-Ｆｅ-Ｐ계의 구리합금으로서, 예를 들면 0.05ｗｔ％ ∼ 0.15ｗｔ％의 Ｆｅ와 0.025ｗｔ％ ∼ 0.04ｗｔ％의 Ｐ를 함유하는 구리합금(C19210)이나, 2.1ｗｔ％ ∼ 2.6ｗｔ％의 Ｆｅ와 0.015ｗｔ％ ∼ 0.15ｗｔ％의 Ｐ와 0.05ｗｔ％ ∼ 0.20ｗｔ％의 아연(Ｚｎ)을 함유하는 구리합금(C19400)이 널리 알려져 있다. 이 밖에, 예를 들면 구리 스트립(2)의 형성재료로서, 무산소구리(ＯＦＣ; Oxygen-Free Copper)나, 지르코늄(Ｚｒ)을 함유하는 Ｃｕ-Ｚｒ계의 구리합금(예를 들면 C15150)이나, 소정량의 Ｚｎ과 Ｎｉ와 P와 실리콘(Ｓｉ)을 각각 함유하는 코르손계(corson係)의 구리합금 등을 사용해도 좋다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 구리합금을 사용하여 형성되는 구리합금 스트립(copper alloy strip)도 구리 스트립(2)에 포함시켜서 생각한다.
구리 스트립(2)의 바탕도금층이 성장되는 면(이하에서는 간단하게 「바탕도금층 성장면」이라고도 한다), 즉 구리 스트립(2)의 압연면은, 바탕도금층(3)의 성장속도가 바탕도금층 성장면에서 면내균일이 되도록 형성되어 있다. 즉 바탕도금층 성장면에는, 비정질 영역 또는 결정입경이 매우 작은(미세한) 결정립(예를 들면 지름환산으로 10ｎｍ 정도 이하의 결정립)으로 이루어지는 영역(이하에서는 「미세결정립 영역」이라고도 한다) 중의 적어도 어느 하나가 형성되어 있다. 또한 비정질 영역 또는 미세결정립 영역 중의 적어도 어느 하나는 바탕도금층 성장면내에 균일하게 분포되어 있으면 좋다. 이에 따라 바탕도금층(3)으로서의, 예를 들면 구리(Ｃｕ)도금층이나 니켈(Ｎｉ)도금층의 성장속도가 바탕도금층 성장면내에서 면내균일이 된다. 따라서 바탕도금층(3)의 두께가 바탕도금층 성장면에서 면내균일이 되어, 바탕도금층(3)의 표면이 평탄하게 된다. 그 결과, 후술하는 바와 같이, 바탕도금층(3) 상에 형성되는 표면도금층(4)으로서 빛을 반사시키는 은(Ａｇ)도금층의 표면이 평탄하게 되기 때문에, 표면도금층(4)의 반사율을 높일 수 있다.
바탕도금층 성장면은, 측정영역(관찰영역)을 90μm × 120μm로 하고 측정간격(스텝 사이즈)을 0.2μm로 하여 ＥＢＳＤ(Electron Back Scattering Diffracted Pattern)법으로 측정함으로써 얻어지는 신뢰성 지수(ＣＩ값; Confidence Index 값)가 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상, 바람직하게는 68% 이상인 면이면 좋다.
ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율이란, 측정영역에 있어서의 측정점의 총 개수에 대한 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율이다. 예를 들면 측정영역이 90μm × 120μm이며, 스텝 사이즈가 0.2μm인 경우에, 측정영역내의 측정점의 총 개수는 270,000개가 된다. 따라서 이 경우에, ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상이라는 것은, ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 수가 135,000개 이상 있는 것을 말한다.
또한 ＣＩ값이란, ＥＢＳＤ법으로, 즉 ＥＢＳＤ 장치를 사용하여 바탕도금층 성장면에 있어서 결정립의 결정방위를 측정하고 해석한 결과의 신뢰성(측정 정밀도)을 나타내는 값이다. ＥＢＳＤ법을 이용함으로써 구리 스트립(2)의 극표면만의 정보를 얻을 수 있다. 예를 들면 가속전압을 20kV로 한 경우에, 바탕도금층 성장면으로부터 30ｎｍ ∼ 50ｎｍ 정도의 깊이까지의 정보만을 얻을 수 있다. 또한 ＣＩ값은 측정점마다 측정가능하다. ＥＢＳＤ법으로는, 비정질 영역이나, 1개의 측정점 중에 상이한 결정방위를 구비하는 복수의 미세한 결정립(예를 들면 지름환산으로 10ｎｍ 정도 이하의 결정립)이 포함되는 영역(즉 미세결정립 영역)에 있어서 결정립의 결정방위를 정확하게 측정하는 것이 어렵다. 따라서 이러한 측정점에서는 ＥＢＳＤ법에 의한 해석결과의 신뢰성이 저하하고, ＣＩ값이 낮아지게 된다. 즉 ＣＩ값이 0.1 이하의 측정점은, ＥＢＳＤ법으로 결정립의 결정방위가 정확하게 측정되어 있지 않을 가능성이 있다고 판정된다. 따라서 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점은, 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이라고 판정된다. 이에 대하여, ＣＩ값이 0.1을 넘는 측정점은, ＥＢＳＤ법으로 결정립의 결정방위가 정확하게 측정되어 해석되어 있다라고 판정된다. 즉 ＣＩ값이 0.1을 넘는 측정점은, 결정화가 진행하여 결정성이 높은 영역(비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 아닌 영역)이라고 판정된다. ＣＩ값의 측정방법에 관해서는 후술한다.
상기한 바와 같이, 바탕도금층 성장면은, 소정의 측정영역내에 있어서 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율이 50%이상, 바람직하게는 68%이상인 면이면 좋다. 이러한 바탕도금층 성장면이라면, 실질적으로 동일한 결정방위를 구비하는 결정립이 구리 스트립(2)의 압연방향을 따라 10μm ∼ 30μm의 길이로 연속하여 형성되는 일은 없다. 따라서 바탕도금층(3)이 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면 상에 성장되어 형성될 때에, 바탕도금층(3)의 성장속도를 바탕도금층 성장면에서 면내균일하게 할 수 있다. 이에 따라 바탕도금층(3)은 바탕도금층 성장면에서 면내균일하게 성장되어서, 바탕도금층(3)의 표면이 평탄하게 된다. 그 결과, 바탕도금층(3) 상에 형성되는 표면도금층(4)의 표면을 평탄하게 할 수 있어, 표면도금층(4)의 반사율을 향상시킬 수 있다.
또한 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점이 측정영역내에서 가능한 균일하게 분포되어 있으면 좋다. 이에 따라 바탕도금층(3)의 성장속도를 바탕도금층 성장면에서 더욱 면내균일하게 할 수 있다.
ＣＩ값의 측정은, 예를 들면 케미컬 에칭에 의하여 바탕도금층 성장면(즉 측정면)이 50ｎｍ 이상, 바람직하게는 50ｎｍ 이상 100ｎｍ 이하 제거된 후에 이루어지면 좋다. 이에 따라 바탕도금층 성장면 상에 형성되어 버린 자연산화막이나 바탕도금층 성장면에 부착되어 버린 오염물질을 제거할 수 있다. 따라서, 예를 들면 결정성이 높은 영역이 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이라고 판정되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 바탕도금층 성장면에 있어서 ＣＩ값의 측정을 더 정확하게 실시할 수 있다.
(ＣＩ값의 측정방법)
이하에서는, ＥＢＳＤ법으로 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면을 측정함으로써 바탕도금층 성장면의 ＣＩ값을 얻는 방법에 대해서 설명한다.
우선, 예를 들면 ＥＢＳＤ 장치를 사용하여 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면 상의 복수의 측정점(조사점)에 전자선을 조사하고, 각 측정점에서 회절패턴(전자후방산란 회절상)을 얻는다. ＥＢＳＤ 장치로서는, 예를 들면 일본국 주식회사 히타치 하이테크놀러지즈 제품인 주사형 전자현미경(ＳＵ-70)에 장착된 일본국 주식회사 ＴＳＬ 솔루션즈 제품인 결정방위해석(ＯＩＭ; Orientation Imaging Microscopy) 장치를 사용할 수 있다. 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면에 전자선이 조사될 때에, 구리 스트립(2)은 예를 들면 70°의 경사각도로 지지되어 있다. 또한 ＥＢＳＤ 장치의 가속전압은 예를 들면 20kV로 한다. 이에 따라 바탕도금층 성장면으로부터 30ｎｍ ∼ 50ｎｍ 정도 깊이까지의 정보만을 얻을 수 있다.
다음에 얻어진 각 측정점에서의 회절패턴에 의거하여, 각 측정점에 있어서의 결정립의 결정방위를 결정한다. 즉, 예를 들면 컴퓨터에 의하여 각 측정점에서의 회절패턴이 해석되어, 컴퓨터에 의하여 가장 신뢰성이 높다고 판단된 결정방위가 선택된다. 그리고 이 선택된 결정방위가 각 측정점에 있어서의 결정방위로 결정된다. 이때에 바탕도금층 성장면이 비정질 영역이면 회절패턴이 얻어지지 않는다. 또한 바탕도금층 성장면이 미세결정립 영역일 경우에, 고분해능의 ＴＥＭ(transmission electron microscopy)으로 격자상이 얻어지는 결정립이더라도 ＥＢＳＤ 장치로는 회절패턴이 얻어지지 않는 경우가 있다. 즉 바탕도금층 성장면이 미세결정립 영역이면, 1개의 측정점 중에 결정방위가 다른 복수의 미세한 결정립이 포함되어 있기 때문에, 비정질 영역과 마찬가지로 회절패턴이 얻어지지 않는다. 이 때문에 예를 들면 컴퓨터에 의하여 회절패턴이 해석될 때에, 바탕도금층 성장면의 비정질 영역이나 미세결정립 영역에서는, 컴퓨터는 회절패턴이 얻어지지 않는 상황에서 측정점마다 랜덤한 결정방위를 선택한다.
구체적으로는, 각 측정점에서의 결정방위의 결정은 이하에 기재한 바와 같이 이루어진다. 예를 들면 ＥＢＳＤ법으로 결정방위가 측정되어서 해석되는 면(즉 바탕도금층 성장면)이 구리(Ｃｕ) 등의 ＦＣＣ 금속일 경우에, ＥＢＳＤ 장치(ＥＢＳＤ 장치가 구비하는 ＯＩＭ 해석 소프트웨어)는 보통 각 측정점에서의 회절패턴으로부터 각각 7개의 밴드(검지선(檢知線))를 검출한다. 그리고 검출한 7개의 밴드로부터 3개의 밴드를 선택하고 각도관계로부터 결정방위를 추정한다. 7개의 밴드로부터 3개의 밴드를 선택하는 조합은 35가지가 있다. 따라서 35가지의 모든 조합마다 결정방위를 추정한다. 각 조합에서 추정되는 결정방위는 모두 동일한 방위가 된다고는 할 수 없다. 즉 각 조합에서 추정되는 결정방위는 1개로 한정되지 않고 복수의 결정방위가 추정될 경우가 있다. 35가지 모든 조합마다 추정된 결정방위 중 가장 많이 추정된 결정방위가 측정점에 있어서의 결정방위로서 결정된다.
다음에 얻어진 각 측정점에서의 결정방위에 의거하여 서로 이웃하는 측정점에 있어서의 결정방위의 방위차를 산출한다. 이 방위차가 허용각도(Tolerance Angle)(예를 들면 5°) 미만이면 동일한 결정립이라고 간주하고, 이 방위차가 허용각도(예를 들면 5°) 이상이면 다른 결정립이라고 간주한다.
얻어진 결정방위에 의하여 결정립의 색별(色別)을 하고 ＩＰＦ(Inverse Pole Figure)맵을 얻는다. 이때에, 동일한 결정방위를 구비하는 결정립에는 동일한 색이 붙여진다. 즉 ＩＰＦ맵에서는, 결정화하고 있는 영역은 그 결정립의 크기(입경)에 따라 동일한 색의 영역이 나타내진다.
다음에 각 측정점에서의 신뢰성 지수(ＣＩ값)를 산출해서 얻는다. 이하에서는 상기의 7개의 밴드로부터 3개의 밴드를 선택하고, 각 측정점에 있어서의 결정방위를 결정하는 경우를 예로 ＣＩ값을 산출하는 방법에 대해서 설명한다. 즉 35가지의 각 조합에서 추정된 결정방위 중 추정된 결정방위의 횟수를, 예를 들면 Ｖｏｔｅ수라고 부르기로 한다. 가장 큰 Ｖｏｔｅ수와 두번째로 큰 Ｖｏｔｅ수의 차이가 클수록 추정된 결정방위의 신뢰성이 높다고 말할 수 있다. ＣＩ값은, 이러한 판단방법에 의거하여 하기 (식1)로부터 산출된다.
(식1） ＣＩ값 = (V1 - V2) / Ｖｉｄｅａｌ
여기에서 V1은 가장 큰 Ｖｏｔｅ수, V2은 두번째로 큰 Ｖｏｔｅ수, Ｖｉｄｅａｌ은 조합수이다. 예를 들면 7개의 밴드로부터 3개의 밴드를 선택할 때에, Ｖｉｄｅａｌ은 35가 된다.
ＣＩ값은 0.0으로부터 1.0까지의 값을 취한다. 예를 들면 35가지의 조합이 있을 경우에, V1 = 35, V2 = 0인 때에 ＣＩ값 = 1.0이 되고, 가장 신뢰성이 높게 된다. 이에 대하여, V 1= V2인 때에 ＣＩ값 = 0.0이 되고, 가장 신뢰성이 낮게 된다.
일반적으로, 예를 들면 Ｃｕ 등의 ＦＣＣ 금속에서는, ＣＩ값이 0.2 ∼ 0.3 이상인 측정점에서는 90% 이상의 확률로 정확하게 결정방위가 측정되어 선택되고 있다라고 말해지고 있다. 이에 대하여, ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점에서는 가장 많이 추정된(Ｖｏｔｅ수가 가장 크다) 결정방위와 두번째로 많이 추정된(Ｖｏｔｅ수가 두번째로 크다) 결정방위가 동일한 정도의 확률로 선택되어 있을 가능성이 있을수록, 선택된 결정방위의 신뢰성이 낮은 것이 된다. 즉 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점은, 회절패턴이 얻어지지 않은 비정질 영역 또는 미세결정립 영역인 것이 된다. 이러한 순서로 전체 측정점에 대해서 ＣＩ값을 각각 산출한다.
그리고 ＩＰＦ맵과 전체 측정점의 ＣＩ값의 분포를 비교해보면, 측정영역내에 있어서 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점이 많은 장소일수록 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 많은 장소인 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면 상에는 바탕도금층(3)이 성장되어 형성되어 있다. 바탕도금층(3)으로서, 예를 들면 구리(Ｃｕ)도금층 또는 니켈(Ｎｉ)도금층 중 적어도 어느 하나가 성장되어 형성되어 있으면 좋다. 상기한 바와 같이 바탕도금층(3)이 형성되는 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면에는, 비정질 영역 또는 미세결정립 영역 중 적어도 어느 하나가 형성되어 있다. 이에 따라 바탕도금층(3)의 성장속도가 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면 상에서 면내균일이 된다. 따라서 바탕도금층(3)은 바탕도금층 성장면에서 면내균일하게 성장되어서, 바탕도금층(3)의 표면이 평탄하게 된다. 즉 바탕도금층(3)의 표면의 평활도(平滑度)를 향상시킬 수 있다.
바탕도금층(3) 상에는 표면도금층(4)이 성장되어 형성되어 있다. 표면도금층(4)으로서, 반사율(광반사율)이 높은, 예를 들면 은(Ａｇ)도금층이 성장되어 형성되어 있으면 좋다. 표면도금층(4)은, 예를 들면 전해도금(電解鍍金)에 의하여 성장되어 형성되면 좋다. 이와 같이 표면도금층(4)은 표면이 평탄한(즉 평활도가 높은) 바탕도금층(3) 상에 형성되어 있다. 이에 따라 표면도금층(4)은 바탕도금층(3) 상에 면내균일하게 성장되기 때문에 표면도금층(4)의 표면이 평탄하게 된다. 즉 표면도금층(4)의 표면의 평활도를 향상시킬 수 있다. 따라서 표면도금층(4)의 광택도를 향상시킬 수 있어서 반사율을 향상시킬 수 있다.
이러한 도금된 구리 스트립(1)은, 예를 들면 리드프레임 등에 적합하게 사용된다. 예를 들면 도금된 구리 스트립(1)에 금형 등을 사용한 블랭킹 가공(blanking 加工)을 함으로써, 예를 들면 리드프레임이 형성된다.
(2) 구리 스트립 및 도금된 구리 스트립의 제조방법
다음에 본 실시형태에 관한 구리 스트립(2) 및 도금된 구리 스트립(1)의 제조방법의 1실시형태에 대해서, 주로 도2를 사용하여 설명한다. 도2는 본 실시형태에 관한 구리 스트립(2) 및 도금된 구리 스트립(1)의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.
(주조공정(S10))
도2에 나타나 있는 바와 같이, 우선 예를 들면 도가니식 용해로(crucible式 溶解爐), 채널식 용해로(channel式 溶解爐) 등의 전기로(電氣爐)를 사용하고, 모재(母材)인 구리(Ｃｕ)를 용해하여 구리의 용탕(溶湯; molten metal)을 제조한다. 또, 구리합금의 주괴를 주조하는 경우에는, 구리의 용탕 중에 소정량의 소정의 원소를 첨가하여 구리합금의 용탕을 제조한다. 그리고 이 구리의 용탕 또는 구리합금의 용탕을 주형에 공급하여 두께가 150mm ∼ 250mm 정도, 폭이 400mm ∼ 1000mm 정도이며, 사각형 단면을 구비하는 구리 또는 구리합금의 주괴(케이크)를 주조한다.
(열간압연공정(S20))
주조공정(S10)이 종료한 후에, 주조한 케이크를 소정의 온도로 가열하고 열간압연처리(熱間壓延處理)를 하여, 소정두께의 열간압연재(熱間壓延材)를 형성한다. 즉 소정의 온도(예를 들면 800℃ 이상 1000℃ 이하)로 가열한 가열로 속에 케이크를 반입한다. 그리고 가열로 안에서 소정의 시간(예를 들면 30분 이상) 케이크를 유지해서 케이크를 가열한다. 소정의 시간 경과 후에 케이크를 가열로로부터 반출하고, 열간압연기(熱間壓延機)를 사용하여, 예를 들면 실온에서 케이크를 소정의 두께(예를 들면 10mm ∼ 15mm)가 되도록 압연해서 열간압연재를 형성한다. 열간압연처리가 종료한 후에는, 가능한 신속하게 열간압연재를 예를 들면 실온 정도까지 냉각하면 좋다.
열간압연처리의 처리온도, 즉 가열로의 가열온도는 구리합금의 화학조성에 따라서 조정하면 좋다. 예를 들면 구리합금 중에 첨가한 첨가물을 석출시킨 구리합금(석출형 구리합금)에서는, 열간압연처리의 처리온도(특히 열간압연처리의 시작온도)는 구리합금 중에 첨가하고 있는 원소가 고용(固溶)되는 온도이면 좋다. 이에 따라 열간압연처리에 의하여 열간압연재의 표면에 형성되는 산화막(산화 스케일; oxidation scale)을 줄일 수 있다. 즉 열간압연처리의 처리온도가 지나치게 높으면, 열간압연재의 표면에 형성되는 산화 스케일이 증대되는 경우가 있다.
(면삭공정(S30))
열간압연공정(S20)이 종료한 후에 면삭(面削)을 실시함으로써, 열간압연처리에 의하여 열간압연재의 표면에 형성된 산화막(산화 스케일)을 깎아서 산화막을 제거한다.
(냉간압연공정·소둔공정(S40·S50))
면삭공정(S30)이 종료한 후에, 열간압연재에, 소정의 가공도의 냉간압연처리(冷間壓延處理)(냉간압연공정(S40))와 소정온도에서 소정시간동안 가열하는 소둔처리(燒鈍處理)(소둔공정(S50))을 소정횟수 반복해서 실시하여, 소정두께의 생지(生地)라 불리는 냉간압연재(冷間壓延材)를 형성한다. 열간압연재에 냉간압연처리에 의한 가공변형(strain by machining)을 줌으로써 구리 스트립(2)의 강도를 향상시킬 수 있다. 또, 소둔처리는 시효처리(時效處理; aging treatment)를 포함하고 있어도 좋다.
(버프연마공정(S60))
냉간압연공정(S40)과 소둔공정(S50)를 소정횟수 반복한 후에, 냉간압연재의 압연면, 즉 바탕도금층 성장면이 되는 면을 연마하는 버프처리(buff 處理)를 실시한다. 버프처리는, 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면(즉 압연면)에, 비정질 영역 또는 미세결정립 영역 중의 적어도 어느 하나가 형성되도록 하기 위해서 실시한다. 즉 버프처리는, 측정영역을 90μm × 120μm로 하고 스텝 사이즈를 0.2μm로 하여 ＥＢＳＤ법으로 측정함으로써 얻어지는 바탕도금층 성장면의 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상, 바람직하게는 68% 이상이 되도록 실시하면 좋다. 버프처리는, 예를 들면 표면에 연마지립(硏磨砥粒)이 부착된 원통상의 버프를 사용하여 실시한다. 그리고 이러한 버프를 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면 상에서 소정방향(예를 들면 시계방향)으로 회전시킴으로써, 버프의 표면 상의 연마지립에 의하여 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면의 표면을 연마하여 바탕도금층 성장면에 비정질 영역 또는 미세결정립 영역 중의 적어도 어느 하나를 형성한다. 이때에 연마지립으로서 번수(番手)가 #600 ∼ #3000 상당의 입경을 구비하는 것을 사용하면 좋다.
(마무리 압연공정(S70))
버프연마공정(S60)이 종료한 후에, 냉간압연재에 소정의 가공도로 마무리 압연처리를 하여 소정두께(예를 들면 0.2mm)의 구리 스트립(2)을 형성한다. 또, 마무리 압연공정(S70)이 종료된 후에는 구리 스트립(2)에 소둔처리를 하지 않는 편이 좋다. 마무리 압연공정(S70)이 종료한 후에 소둔처리를 하면, 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면의 결정조직이 변하는 경우가 있다. 즉 바탕도금층 성장면에 형성된 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이, 비정질 영역 또는 미세결정립 영역으로 되지 않는 경우가 있다. 이에 따라 본 실시형태에 관한 구리 스트립(2)이 제조된다.
(바탕도금층 형성공정(S80))
마무리 압연공정(S70)이 종료한 후에, 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면(압연면) 상에, 소정두께의 바탕도금층(3)을 형성한다. 바탕도금층(3)으로서, 예를 들면 Ｃｕ도금층 또는 Ｎｉ도금층 중의 적어도 어느 하나를 형성한다.
(표면도금층 형성공정(S90))
바탕도금층 형성공정(S80)이 종료하면, 바탕도금층(3) 상에 빛을 반사시키는 표면도금층(4)으로서 예를 들면 Ａｇ도금층을 형성한다. 이에 따라 본 실시형태에 관한 도금된 구리 스트립(1)이 제조되어서, 그 제조공정을 종료한다.
(3) 본 실시형태에 관한 효과
본 실시형태에 의하면, 이하에 나타나 있는 1개 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 본 실시형태에 의하면, 바탕도금층(3)이 성장되는 면이 되는 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면에는, 바탕도금층(3)의 성장속도가 바탕도금층 성장면에서 면내균일이 되도록 비정질 영역 또는 미세결정립 영역 중의 적어도 어느 하나가 형성되어 있다. 이에 따라 바탕도금층(3)이 바탕도금층 성장면 상에서 면내균일하게 성장되기 때문에, 바탕도금층(3)의 표면이 평탄하게 된다. 그 결과, 바탕도금층(3) 상에 성장되어 형성되는 표면도금층(4)(예를 들면 Ａｇ도금층)의 표면이 평탄해져 표면도금층(4)의 광반사율이 향상된다.
(b) 본 실시형태에 의하면, 바탕도금층 성장면은, 측정영역을 90μm × 120μm로 하고 측정간격을 0.2μm로 하여 ＥＢＳＤ법으로 측정함으로써 얻어지는 신뢰성 지수(ＣＩ값)가 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상, 바람직하게는 68% 이상인 면이다. 즉 바탕도금층 성장면은, 비정질 영역 또는 미세결정립 영역의 비율이 50% 이상, 바람직하게는 68% 이상인 면이다. 이에 따라 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면 상에 표면이 보다 평탄한 바탕도금층(3)을 성장시켜 형성할 수 있다. 따라서 바탕도금층(3) 상에 성장되어 형성되는 표면도금층(4)의 표면을 보다 평탄하게 할 수 있어서 표면도금층(4)의 광반사율을 보다 향상시킬 수 있다.
(c) 본 실시형태에 의하면, 바탕도금층 성장면의 ＣＩ값의 측정은, 케미컬 에칭에 의하여 바탕도금층 성장면이 50ｎｍ 이상 제거된 후에 이루어지고 있다. 이에 따라 바탕도금층 성장면의 더 정확한 ＣＩ값을 얻을 수 있다.
(d) 본 실시형태에 의하면, 도금된 구리 스트립(1)은, 비정질 영역 또는 미세결정립 영역 중의 적어도 어느 하나가 형성된 바탕도금층 성장면을 갖는 구리 스트립(2)을 구비하여 구성되어 있다. 즉 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면 상에, 구리 스트립(2)의 쪽으로부터 순서대로 바탕도금층(3)과 표면도금층(4)이 각각 성장되어서 도금된 구리 스트립(1)이 형성되어 있다. 따라서 도금된 구리 스트립(1)은, 표면도금층(4)의 표면이 평탄하게 되어 광반사율이 높아진다.
(e) 본 실시형태에 의하면, 도금된 구리 스트립(1)을 사용하여 리드프레임을 형성하고 있다. 이에 따라 예를 들면 리드프레임 상에 발광소자가 탑재되어서 발광다이오드가 형성된 경우에, 발광다이오드의 광 취출효율(取出效率)을 향상시킬 수 있다.
(본 발명의 다른 실시예)
이상, 본 발명의 1실시형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경가능하다.
예를 들면 바탕도금층(3) 및 표면도금층(4)이 형성된 도금된 구리 스트립(1)을 사용하여 리드프레임이 형성되고, 리드프레임에 발광소자가 탑재되어서 발광다이오드(ＬＥＤ)가 형성되는 경우에, 구리 스트립(2)의 외부배선과의 접속부에는 전기적인 접속의 신뢰성을 향상시키기 위해서 도금처리가 이루어지고 있어도 좋다. 이러한 도금처리로서는, 예를 들면 은(Ａｇ), 니켈(Ｎｉ), 팔라듐(Ｐｄ) 등을 사용하여 실시하면 좋다.
또한 구리 스트립(2)은 리드프레임 이외의 용도에 이용하더라도 좋다. 예를 들면 구리 스트립(2)의 바탕도금층 성장면 상에 다른 ＦＣＣ 금속을 함유하는 도금층이 성장되어 형성되어 있으면, 바탕도금층(3)과 표면도금층(4)이 형성되어 있지 않아도 좋다. 이 경우에 있어서도 도금층의 표면을 평탄하게 할 수 있어서 광택도를 향상시킬 수 있다. 따라서 도금층 표면의 외관상의 아름다움이나 광택도가 중시되는 용도 전반에 걸쳐서 효과적으로 이용할 수 있다.
[실시예]
다음에 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예1)
실시예1에서는, 2.1ｗｔ％ ∼ 2.6ｗｔ％의 철(Ｆｅ)과, 0.05ｗｔ％ ∼ 0.2ｗｔ％의 아연(Ｚｎ)과, 0.015ｗｔ％ ∼ 0.15ｗｔ％의 인(P)이 포함되고, 잔부(殘部)가 97ｗｔ％ 이상의 구리(Ｃｕ) 및 불가피(不可避)한 불순물로 이루어지는 구리합금(C194: ＣＤＡ Ｎｏ．C19400)을 사용하였다. 이때에 Ｃｕ는 구리합금 중에 97ｗｔ％ 이상 포함되어 있다. 그리고 도가니식 용해로를 사용하여 질소분위기 하에서 상기 구리합금을 용해하여 용탕을 제작하였다. 그 후에 용탕을 주형에 공급하여 소정두께와 소정폭의 케이크를 주조했다.
다음에 케이크를 소정온도로 가열하고 열간압연처리를 하여 소정두께의 열간압연재를 제작하였다. 그리고 열간압연재에 소정의 가공도의 냉간압연처리와 소둔처리를 소정횟수 반복해서 실시하여, 소정두께의 냉간압연재를 제작하였다. 소둔처리는 환원분위기 하에서 실시되었다.
그리고 냉간압연재의 압연면, 즉 바탕도금층 성장면이 되는 면에 소정조건으로 버프처리를 하였다. 버프처리는, 제작되는 시료인 구리 스트립의 바탕도금층 성장면(즉 압연면)에 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 형성되도록 실시되었다. 그리고 버프처리를 한 냉간압연재에 마무리 압연처리를 소정의 가공도로 실시하여 두께가 0.2mm인 구리 스트립을 제작하였다. 이것을 실시예1의 시료로 하였다.
(실시예2 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8)
실시예2 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8에서는, 구리합금의 종류를, 표1에 나타나 있는 바와 같이 함과 아울러 버프처리의 조건을 변경하였다. 이 밖에는 상기의 실시예1과 마찬가지로 하여 구리 스트립을 제작하였다. 이들을 각각 실시예2 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 시료로 하였다.
표1 중의 ＯＦＣ란, 0.0010ｗｔ％ 이하의 산소(O)가 포함되고, 잔부가 99.95ｗｔ％ 이상의 Ｃｕ 및 불가피한 불순물로 이루어지는 구리(무산소구리)(ＣＤＡ Ｎｏ．C10200)이다. 또한 ＨＣＬ02Z란, 0.015ｗｔ％ ∼ 0.03ｗｔ％의 지르코늄(Ｚｒ)이 포함되고, Ｃｕ 및 Ｚｒ의 합계중량(Ｃｕ+Ｚｒ)이 99.96ｗｔ％ 이상인 구리합금(ＣＤＡ Ｎｏ．C15150)이다. 또한 ＨＣＬ305란, 코르손계의 구리합금이라고 불리는 것으로, 1.5ｗｔ％ ∼ 2.0ｗｔ％의 아연(Ｚｎ)과 2.2ｗｔ％ ∼ 2.8ｗｔ％의 니켈(Ｎｉ)과 0.015ｗｔ％ ∼ 0.06ｗｔ％의 인(P)과 0.3ｗｔ％ ∼ 0.7ｗｔ％의 실리콘(Ｓｉ)이 포함되고, 잔부가 Ｃｕ 및 불가피한 불순물로 이루어지는 구리합금이다.
Figure pat00001
(전처리공정)
다음에 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료에, 표2에서 나타내는 조건으로 음극전해탈지공정(陰極電解脫脂工程)과 산세공정(酸洗工程)을 실시하여 시료의 표면을 청정화(淸淨化)하는 전처리(前處理)를 하였다. 즉 전처리를 함으로써 각 시료의 표면에 형성되어버린 자연산화막이나 각 시료의 표면에 부착되어버린 오염물질을 제거하였다. 본 실시예에 있어서의 산세공정의 처리조건은, 각 시료에 표면도금층으로서 은(Ａｇ)도금층을 성장시켜서 형성할 때의 양산(量産) Ａｇ도금 라인에 있어서의 산세처리의 조건으로 상정하였다. 또한 산세처리의 조건은, 양산 Ａｇ도금 라인에 있어서의 산세처리의 조건의 범위내에서 에칭량이 많아지는 조건으로 하였다. 구체적으로는, 양산 Ａｇ도금 라인에 있어서의 산세처리에서 에칭되는 양(에칭량)은 일반적으로 50ｎｍ ∼ 100ｎｍ이다. 따라서 본 실시예에 있어서도 산세공정에서의 에칭량이 50ｎｍ ∼ 100ｎｍ가 되도록 하는 처리조건으로 하였다.
Figure pat00002
표2에 나타나 있는 바와 같이, 음극전해탈지공정에서는, 양극으로서 ＳＵＳ판을 사용하고, 수산화나트륨 20g/L와 탄산나트륨20g/L를 포함하는 수용액 중에서, 액온을 40℃로 하고 전류밀도를 5A/ｄｍ2로 하고 처리시간을 30초로 하여, 각 시료에 전해탈지처리를 실시하였다. 음극전해탈지공정이 종료한 후에 각 시료를 수세(水洗)하였다. 그 후에 산세공정에서는, 황산 5ｗｔ％와 과황산칼륨 10g/L를 포함하는 수용액 중에, 수용액의 액온을 실온으로 하고 각 시료를 10초간 수용액에 침지시켜서 산세처리를 실시했다. 산세공정에 있어서, 온도조건이나 과황산칼륨(산화제)의 열화 등으로 에칭속도가 변동한 경우에는, 에칭량이 50ｎｍ ∼ 100ｎｍ가 되도록, 예를 들면 산세처리의 처리시간(침지시간)을 적절하게 조정하면 좋다.
<바탕도금층 성장면의 평가>
전처리공정이 종료한 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료에 대해서, 각 시료의 바탕도금층 성장면(즉 압연면)의 평가를 실시했다. 전처리공정이 종료한 후에 바탕도금층 성장면의 평가를 함으로써, 평가를 더 정확하게 할 수 있다.
(ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율의 산출)
우선, 표3에 나타내는 조건으로 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료에 있어서 바탕도금층 성장면의 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율의 산출을 실시했다. 그 결과를 표1에 나타낸다.
Figure pat00003
즉 표3에 나타나 있는 바와 같이, ＥＢＳＤ 장치로서, 일본국 주식회사 히타치 하이테크놀러지즈 제품인 주사형 전자현미경(ＳＵ-70)에 장착된 일본국 주식회사 ＴＳＬ 솔루션즈 제품인 결정방위해석(ＯＩＭ; Orientation Imaging Microscopy) 장치를 사용하였다. 그리고 각 시료를 70° 경사지게 지지하면서 ＥＢＳＤ 장치를 사용하고, 각 시료의 바탕도금층 성장면(압연면) 상의 복수의 측정점(조사점)에 전자선을 조사하여 각 측정점에서 회절패턴(전자후방산란 회절상)을 얻었다. 이때에, 주사형 전자현미경의 가속전압을 20kV, 관찰배율을 1000배로 하였다. 또한 ＥＢＳＤ 장치에 의하여 전자선을 조사할 때에, 각 시료는 70° 경사지게 지지되어 있다. 이 때문에 전자선조사위치(측정점)에 따라 초점이 시프트한다. 초점이 맞지 않은 채 측정하면, ＩＱ(Image Quality) 값이 낮아지게 되어 적절한 측정, 해석을 할 수 없기 때문에, 경사초점보정을 실시했다. 또한 경사초점보정은 관찰배율에 맞추어 정확하게 실시했다. 그리고 얻어진 결정방위에 의거하여 ＩＰＦ맵을 작성하였다. 또한 얻어진 각 측정점에서의 회절패턴에 의거하여 각 측정점에 있어서의 결정립의 결정방위를 측정하여 해석하고, 각 측정점에 있어서의 ＣＩ값을 산출해서 얻었다.
다음에 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료마다, 모든 측정점에 대해서 얻어진 ＣＩ값에 의거하여, 관찰영역에 있어서의 측정점의 총수에 대한 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율을 산출하였다. 본 실시예에서는, 관찰영역을 90μm × 120μm로 하고 측정간격(스텝 사이즈)을 0.2μm로 했으므로, 관찰영역에 있어서의 측정점의 총수는 270,000점이 된다.
(구리 스트립의 바탕도금층 성장면의 해석결과)
얻어진 ＩＰＦ맵의 일례를 도3에 나타낸다. 도3은 구리합금으로서 C194를 사용한 실시예1, 실시예2, 실시예9, 비교예1 및 비교예2의 각 시료의 ＩＰＦ맵이다. 도3으로부터, 실시예1, 실시예2 및 실시예9의 각 시료의 바탕도금층 성장면은 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 많이 형성되어 있는 것을 확인하였다. 즉 실시예1, 실시예2 및 실시예9의 각 시료의 바탕도금층 성장면은, 연속한 복수의 측정점이 동일한 결정방위를 나타내거나 또는 방위차가 허용각도(Tolerance Angle; 본 실시예에서는 5°) 미만을 나타내기 때문에 동일한 결정립이라고 간주되고, 입경이 큰 결정립이 형성되어 있다라고 인식되는 장소가 점재(點在)하고 있지만, 관찰영역의 대부분은 측정점마다 랜덤한 결정방위를 나타내는 결정립에 의하여 형성되어 있는 것을 확인하였다. 또한 이들 각 시료의 바탕도금층 성장면은, 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 관찰영역 내에 균일하게 분포되어 있다는 것, 즉 특정한 장소에 치우쳐서 존재하고 있지 않은 것을 확인하였다.
이에 대하여 비교예1 및 비교예2의 각 시료의 바탕도금층 성장면에는, 입경이 큰 결정립이 형성되어 있는 것을 확인하였다. 또한 이들 결정립은, 압연방향(지면의 상하방향)을 따라 소정의 길이로 연속하여 형성되어 있는 것을 확인하였다. 즉 비교예1 및 비교예2의 각 시료의 바탕도금층 성장면의 결정조직은, 압연방향과 동일한 방위의 결정방위이거나 압연방향에 가까운 방위의 결정방위를 가지는 결정립이 연결되어 있는 것을 확인하였다.
(ＣＩ값의 적산분포의 해석결과)
또한 실시예1, 실시예2, 실시예9, 비교예1 및 비교예2의 각 시료의 ＣＩ값의 적산분포의 해석결과를 도4에 나타낸다. 도4는, ＣＩ값과 ＣＩ값의 적산비율과의 관계를 나타내는 그래프 도면이다. 즉 도4에 나타내는 그래프 도면에 있어서, 예를 들면 ＣＩ값이 0.3인 장소의 ＣＩ값의 적산비율이란, ＣＩ값이 0.3 이하인 모든 측정점(예를 들면 ＣＩ값이 0.1이거나 0.2인 측정점도 포함한다)의 비율을 나타내고 있다. 도4 및 표1로부터, 소정의 관찰영역에 있어서 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율은, 실시예1의 시료에서는 85%이며, 실시예2의 시료에서는 68%이며, 실시예9의 시료에서는 52%이며, 비교예1의 시료에서는 37%이며, 비교예2의 시료에서는 16%인 것을 확인하였다. 또한 도4로부터, 실시예1, 실시예2 및 실시예9의 각 시료에서는 ＣＩ값이 0.1을 넘는 측정점이 적기 때문에, ＣＩ값이 0.1을 넘으면 적산 그래프의 기울기가 완만해지는 것을 확인하였다. 또한 비교예1 및 비교예2의 각 시료에서는 ＣＩ값이 0.1을 넘는 측정점이 많기 때문에, 실시예1, 실시예2 및 실시예9의 각 시료의 적산 그래프와 비교하여, ＣＩ값이 0.1을 넘는 장소의 그래프의 기울기가 커지게 되는 것을 확인하였다.
(구리 스트립의 바탕도금층 성장면의 평가결과)
도3 및 도4로부터, 구리 스트립의 바탕도금층 성장면은, ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점이 많을수록, 관찰영역내에 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 많이 형성되어 있는 것을 확인하였다. 즉 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점은, 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이기 때문에 결정방위가 정확하게 측정될 수 없는 장소인 것을 확인하였다.
<반사율의 평가>
다음에 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료의 바탕도금층 성장면상에 표4에 나타내는 조건으로 바탕도금층을 성장시켜서 형성하고, 바탕도금층상에 표면도금층을 성장시켜서 형성하여 도금된 구리 스트립을 각각 제작하였다. 그리고 표면도금층의 반사율을 측정하여 평가하였다.
Figure pat00004
(전처리공정)
즉, 우선 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료에, 표4에 나타내는 조건으로 음극전해탈지공정과 산세공정을 실시하고, 시료의 표면을 청정화하는 전처리를 실시하였다. 즉 음극전해탈지공정에서는, 양극으로서 ＳＵＳ판을 사용하고, 수산화나트륨 20g/L와 탄산나트륨 20g/L를 포함하는 수용액 중에서 액온을 40℃로 하고 전류밀도를 5A/ｄｍ2로 하고 처리시간을 30초로 하여, 각 시료에 전해탈지처리를 실시하였다. 음극전해탈지공정이 종료한 후에, 각 시료를 수세(水洗)하였다. 그 후에 산세공정에서는, 황산 5ｗｔ％와 과황산칼륨 120g/L를 포함하는 수용액 중에 수용액의 액온을 실온으로 하여 각 시료를 10초간 수용액에 침지시키고 산세처리를 실시했다. 산세공정에 있어서, 온도조건이나 과황산칼륨(산화제)의 열화 등으로 에칭속도가 변동하였을 경우에는, 에칭량이 50ｎｍ ∼ 100ｎｍ가 되도록, 예를 들면 산세처리의 처리시간(침지시간)을 적절하게 조정하면 좋다. 이에 따라 각 시료의 표면에 형성되어버린 자연산화막이나 각 시료의 표면에 부착되어버린 오염물질을 제거하였다.
(바탕도금층 형성공정)
다음에 상기의 전처리공정이 종료한 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료의 바탕도금층 성장면에, 표4에 나타내는 조건으로 소정두께의 바탕도금층을 성장시켜서 형성하였다. 바탕도금층으로서 구리(Ｃｕ)도금층 또는 니켈(Ｎｉ)도금층 중 어느 하나를 성장시켰다. 또한, 바탕도금층의 목표도금두께(목표성막량)는 1μm로 하였다.
즉 바탕도금층으로서 Ｃｕ도금층을 형성하는 경우에, 바탕도금층 형성공정에서는, 양극으로서 Ｃｕ판을 사용하고, 황산구리5수화물 200g/L와 황산 100g/L를 포함하는 수용액 중에서, 액온을 40℃로 하고 전류밀도를 5A/ｄｍ2로 하고 처리시간을 55초로 하여 바탕도금층을 성장시켜서 형성하였다.
또한 바탕도금층으로서 Ｎｉ도금층을 형성하는 경우에, 바탕도금층 형성공정에서는, 양극으로서 Ｎｉ판을 사용하고, 황산니켈6수화물 280g/L와 염화니켈6수화물 45g/L와 붕산 45g/L를 포함하는 수용액 중에서, 액온을 40℃로 하고 전류밀도를 5A/ｄｍ2로 하고 처리시간을 55초로 하여 바탕도금층을 성장시켜서 형성하였다.
(표면도금층 형성공정)
계속하여 바탕도금층을 형성한 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료에, 표4에 나타내는 조건으로 표면도금층을 성장시켜서 형성하였다. 즉 각 시료의 바탕도금층 상에 표면도금층으로서의 은(Ａｇ)도금층을 성장시켜서 형성하였다. 또, 표면도금층의 목표도금두께(목표성막량)는 3μm로 하였다.
즉 표면도금층 형성공정에서는, 시안화은 36g/L와 시안화칼륨 60g/L와 탄산칼륨 15g/L와 셀레노시안산칼륨(potassium selenocyanate) 70mg/L를 포함하는 수용액 중에서, 액온을 실온으로 하고 전류밀도를 4A/ｄｍ2로 하고 처리시간을 210초로 하여, 표면도금층으로서의 Ａｇ도금층을 성장시켜서 형성하였다.
(반사율의 측정)
다음에 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료를 사용하여 제작한, 도금된 구리 스트립의 반사율의 측정을 실시했다. 반사율의 측정은 표면도금층 형성공정 종료 후의 각 시료에 대해서 실시했다. 즉 반사율의 측정은 바탕도금층 및 표면도금층이 형성된 각 시료에 대해서 실시했다. 각 시료의 반사율의 측정은 표5에 나타내는 조건으로, 이하에 나타나 있는 바와 같이 실시했다.
Figure pat00005
표5에 나타나 있는 바와 같이, 반사율을 측정하는 장치로서 일본국 오션포토닉스 주식회사 제품의 장치를 조합시킨 것을 사용하였다. 그리고 조사광의 파장을 350ｎｍ ∼ 850ｎｍ의 범위에서 변경하여 각 파장에서의 반사율을 각각 측정하였다. 우선, 표준판인 경면판(鏡面板)의 표면에 350ｎｍ ∼ 850ｎｍ의 파장을 각각 조사하고, 각 파장에서의 반사광량을 각각 측정하였다. 다음에 실시예1 ∼ 9 및 비교예1 ∼ 8의 각 시료의 표면도금층의 표면에 350ｎｍ ∼ 850ｎｍ의 파장을 각각 조사하고, 각 파장에서의 반사광량을 각각 측정하였다. 그리고 각 파장에 있어서의 표준판의 반사광량에 대한 각 시료의 반사광량의 비율을 산출하고, 이것을 각 시료의 반사율（％）이라고 하였다. 즉 각 시료의 반사율（％）은, 표준판의 반사율을 100%이라고 했을 때의 상대반사율로 나타냈다. 따라서 반사율이 100%을 넘는 경우에는, 표준판보다도 반사광량이 많았던 것을 의미하고, 입사광보다도 많은 빛이 반사된다는 의미는 아니다. 또, 본 실시예에서는 간편함을 위해 인간의 눈에 있어서의 감도가 높은 파장 550ｎｍ에서의 반사율로 비교하였다. 그 결과를 표1에 나타낸다.
(반사율의 평가)
도5는 각 파장에 있어서의 실시예1 및 비교예2의 각 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립의 반사율의 측정결과를 그래프 도면으로 나타낸다. 도5로부터, 실시예1의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립은, 비교예2의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립과 비교하여, 전체 가시광선의 파장영역에 걸쳐서(즉 어느 파장에 있어서도) 반사율이 높아지는 것을 확인하였다. 예를 들면 인간의 눈에 있어서의 감도가 가장 높은 550ｎｍ의 파장의 빛을 조사했을 때에, 실시예1의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립의 반사율은 113%인 것에 대해, 비교예2의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립의 반사율은 98%이었다. 상기한 바와 같이, 반사율은 표준판의 반사광량을 100%라고 했을 때의 상대반사율이다. 따라서 반사율이 113%라는 것은 표준판보다도 13% 많게 반사한 것을 의미한다.
또한, 도6(a)는 실시예1의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립의 표면도금층에 있어서 표면의 ＳＥＭ 화상의 일례를 나타내고, 도6(b)는 비교예2의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립의 표면도금층에 있어서 표면의 ＳＥＭ 화상의 일례를 나타낸다. 도6으로부터, 실시예1의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립의 표면도금층의 표면은, 비교예2의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립과 비교하여, 평탄하고 균일하여 평활도가 높은 것을 확인하였다. 이에 대하여 비교예2의 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립의 표면도금층의 표면에는, 압연방향(지면의 좌우방향)을 따라 산맥모양의 볼록부가 형성되어 평활도가 낮은 것을 확인하였다.
또한 도5와 도6을 비교함으로써 구리 스트립의 바탕도금층 성장면에 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 형성되어 있으면, 바탕도금층의 성장속도가 바탕도금층 성장면에서 면내균일하게 되는 것을 확인하였다. 이에 따라 바탕도금층이 바탕도금층 성장면 상에 면내균일하게 성장되기 때문에, 바탕도금층의 표면이 평탄하게 되는 것을 확인하였다. 그 결과, 바탕도금층 상에 표면이 평탄한 표면도금층(Ａｇ도금층)을 형성할 수 있고, 표면도금층의 반사율을 높게 할 수 있는 것을 확인하였다.
<종합평가>
표1로부터, 실시예1 ∼ 9에 관한 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립은, 표준판과 비교하여 반사율이 높아지게 되는 것을 확인하였다. 즉 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상인 시료는, 구리 스트립의 형성재료에 관계없이 반사율이 108% ∼ 116%가 되는 것을 확인하였다. 이로부터, 실시예1 ∼ 9에 관한 시료와 같이, 바탕도금층 성장면에 비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 형성되어 있으면, 바탕도금층의 성장속도가 바탕도금층 성장면에서 면내균일이 되어 바탕도금층의 표면이 평탄해지는 것을 확인하였다. 그 결과, 바탕도금층 상에 형성되는 표면도금층(Ａｇ도금층)의 표면이 평탄하게 되어 반사율이 높아지는 것을 확인하였다.
이러한 실시예1 ∼ 9에 관한 각 시료가 예를 들면 ＬＥＤ(ＬＥＤ 모듈)에 사용되면, ＬＥＤ의 광학성능의 평가가 높아진다. 즉 예를 들면 ＬＥＤ의 광학성능의 평가를 적분구를 사용하여 측정한 전광속에 의하여 실시할 경우에 높은 전광속을 얻을 수 있다. 또, 표면도금층의 반사율이 높은만큼 ＬＥＤ의 광학성능의 평가는 높아진다. 즉 전광속이 커지게 된다.
이에 대하여 비교예1 ∼ 8에 관한 시료를 사용하여 형성한 도금된 구리 스트립은, 표준판과 비교하여 반사율이 낮아지는 것을 확인하였다. 즉 ＣＩ값이 0.1 이하인 측정점의 비율이 50%미만인 시료는, 반사율이 95% ∼ 99%가 되는 것을 확인하였다. 이로부터, 구리 스트립의 바탕도금층 성장면이 결정성이 높은 영역(비정질 영역 또는 미세결정립 영역이 아닌 영역)이 많은 면이라면, 바탕도금층이 바탕도금층 성장면의 결정립(결정조직)의 결정방위에 기인해서 에피택셜 성장되어, 바탕도금층 성장면에서 바탕도금층의 성막량에 차이가 발생해버리는 것을 확인하였다. 즉 비교예 1∼ 8에 관한 시료에서는, 바탕도금층 성장면에서 바탕도금층의 성장속도가 면내균일하게 되지 않는 것을 확인하였다. 따라서 바탕도금층이 바탕도금층 성장면 상에 면내균일하게 성장되지 않고, 바탕도금층의 표면이 평탄하게 되지 않는 것을 확인하였다. 그 결과, 비교예1 ∼ 8에 관한 시료에서는, 바탕도금층 상에 형성되는 표면도금층의 표면에 산맥모양의 볼록부가 형성되어 버려서, 평활도가 낮아지는 것을 확인하였다. 이에 따라 비교예1 ∼ 8의 시료에서는 표면도금층의 반사율이 낮아지는 것을 확인하였다.
1: 도금된 구리 스트립
2: 구리 스트립
3: 바탕도금층
4: 표면도금층

Claims (7)

  1. 바탕도금층이 성장되는 바탕도금층 성장면을 구비하는 구리 스트립(copper strip)으로서,
    상기 바탕도금층의 성장속도가 상기 구리 스트립의 바탕도금층 성장면에서 면내균일(面內均一)이 되도록, 상기 바탕도금층 성장면에는 비정질 영역(非晶質 領域) 또는 미세한 결정립(結晶粒)으로 이루어지는 영역 중 적어도 어느 하나가 형성되는 것을 특징으로 하는 구리 스트립(copper strip).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바탕도금층 성장면은, 측정영역을 90μm × 120μm로 하고 측정간격을 0.2μm로 하여 ＥＢＳＤ(Electron Back Scattering Diffracted Pattern)법으로 측정함으로써 얻어지는 신뢰성 지수가 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상인 면인 것을 특징으로 하는 구리 스트립.
  3. 바탕도금층이 성장되는 바탕도금층 성장면을 구비하는 구리 스트립으로서,
    상기 구리 스트립의 바탕도금층 성장면은, 측정영역을 90μm × 120μm로 하고 측정간격을 0.2μm로 하여 ＥＢＳＤ법으로 측정함으로써 얻어지는 신뢰성 지수가 0.1 이하인 측정점의 비율이 50% 이상인 면인 것을 특징으로 하는 구리 스트립.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 신뢰성 지수의 측정은, 케미컬 에칭(chemical etching)에 의하여 상기 바탕도금층 성장면이 50ｎｍ 이상 제거된 후에 실시되는 것을 특징으로 하는 구리 스트립.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항의 구리 스트립의 바탕도금층 성장면에, 바탕도금층으로서 Ｃｕ도금층(Cu plating layer) 또는 Ｎｉ도금층(Ni plating layer) 중 적어도 어느 하나가 성장되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금된 구리 스트립.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바탕도금층 상에는, 빛을 반사시키는 표면도금층(表面鍍金層)으로서 Ａｇ도금층이 성장되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금된 구리 스트립.
  7. 제5항 또는 제6항의 도금된 구리 스트립을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 리드프레임(lead frame).
KR1020140069818A 2013-08-05 2014-06-10 구리 스트립, 도금된 구리 스트립 및 리드프레임 KR20150016885A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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