Led的引線框用銅合金板條的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種引線框用銅合金板條，其目的在于提高Cu-Fe系銅合金板條構(gòu)成的引線框的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率，改善LED封裝體的放熱性。提高在引線框的表面形成的鍍Ag反射膜的反射率，實現(xiàn)LED封裝體的高亮度化。在Cu-Fe系銅合金板條中，軋制垂直方向的表面粗糙度為Ra：0.2μm以下，RzJIS：1.2μm以下，Rz：1.5μm以下，軋制平行方向的平均長度為2～100μm，軋制垂直方向的平均長度為1～30μm，沿著軋制平行方向在表面密集地形成有最大深度為400nm以下的凹坑。Ra為算數(shù)平均粗糙度，RzJIS為十點平均粗糙度，Rz為最大高度粗糙度。Cu-Fe系銅合金板條包含F(xiàn)e：1.8～2.6質(zhì)量％、P：0.005～0.20質(zhì)量％、Zn：0.01～0.50質(zhì)量％，或者包含F(xiàn)e：0.01～0.5質(zhì)量％、P：0.01～0.20質(zhì)量％、Zn：0.01～1.0質(zhì)量％、Sn：0.01～0.15質(zhì)量％，余量實質(zhì)性上由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
【專利說明】LED的引線框用銅合金板條

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及例如作為LED的引線框使用的銅合金板條(板和條)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，以發(fā)光二極管(LED =Light Emitting D1de)作為光源的發(fā)光裝置由于節(jié)能且長壽命，在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得以普及。LED元件被固定于熱傳導(dǎo)性和導(dǎo)電性優(yōu)異的銅合金引線框，被組裝到封裝體中。為了有效地取出從LED元件發(fā)出的光，而在銅合金引線框的表面形成作為反射膜的鍍Ag被膜。作為LED用引線框的銅合金，多使用強度:450N / mm2、導(dǎo)電率:70% IACS左右的C194 (參照專利文獻1、2)。
[0003]為了使LED封裝體高亮度化，有使LED元件自身高亮度化的方法和使鍍Ag高品質(zhì)化(高反射率化)的方法。但是，LED元件的高亮度化接近極限，只要略微的高亮度化，元件成本就大幅度提高。因此,近年來對鍍Ag的高反射率化的要求變強烈。
[0004]另一方面，鍍Ag大大受到銅合金原材料的表面狀態(tài)的影響,容易產(chǎn)生凸起、未鍍、條紋等，阻礙鍍Ag的反射特性的缺陷。特別是，多用作LED用銅合金引線框的C194在原材料中包含著Fe、Fe-P或Fe-P-O粒子，露出于表面的這些粒子使上述鍍Ag缺陷產(chǎn)生，這使鍍Ag的反射率降低。
[0005]另外，主要用作照明用途的高亮度LED的發(fā)熱量出乎意料的大，該熱量使LED元件自身和周圍的樹脂劣化，有可能損害作為LED的特長的長壽命，因此LED元件的放熱措施被視為很重要。作為該放熱措施之一，要求比上述的C194更高的導(dǎo)電率(導(dǎo)熱率)的LED引線框。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2011-252215號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2012-89638號公報(段落0058)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明目的在于提高在由C194系(Cu-Fe系銅合金)板條構(gòu)成的引線框的表面形成的鍍Ag反射膜的反射率，實現(xiàn)LED封裝體的高亮度化。進一步的目的在于作為LED封裝體的放熱措施的一個環(huán)節(jié)，采用具有比C194高的導(dǎo)電率的Cu-Fe-P系銅合金作為引線框的原材料，提高在表面形成的鍍Ag反射膜的反射率，實現(xiàn)LED封裝體的高亮度化。
[0011]本發(fā)明涉及調(diào)整表面形態(tài)而使鍍Ag反射膜的反射率提高了的LED的引線框用Cu-Fe系銅合金板條(板和條)，其特征在于，軋制垂直方向的表面粗糙度為Ra:0.2μπι以下,Rzjis:1.2 μ m以下,Rz:1.5 μ m以下,軋制平行方向的平均長度為2~100 μ m,軋制垂直方向的平均長度為I~30 μ m,沿著軋制平行方向在表面密集地形成有最大深度為400nm以下的凹坑。還有，Ra為算數(shù)平均粗糙度，Rzjis為十點平均粗糙度，Rz為最大高度粗糙度。
[0012]上述C194系銅合金(Cu-Fe系銅合金)包含F(xiàn)e:L 8~2.6質(zhì)量％、P:0.005~0.20質(zhì)量％、Zn:0.01~0.50質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。另外,根據(jù)需要，還包含合計為0.3質(zhì)量％以下的Sn、Co、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、N1、T1、Zr中的I種或2種以上。
[0013]或者，上述Cu-Fe-P系銅合金包含F(xiàn)e:0.01~0.5質(zhì)量％、P:0.01~0.20質(zhì)量％、Zn:0.01~1.0質(zhì)量％、Sn:0.01~0.15質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。另外，根據(jù)需要，還包含合計為0.3質(zhì)量％以下的Co、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、N1、T1、Zr、S1、Ag中的I種或2種以上。
[0014]在上述Cu-Fe-P系銅合金的板條中，優(yōu)選露出于表面的Fe、Fe-P或Fe-P-O粒子的粒徑為5μπι以下，并且具有I μL?以上的粒徑的粒子為3000個/ mm2以下。還有，粒子的大小是指該粒子的外接圓的直徑。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，具有高導(dǎo)電率(導(dǎo)熱率)的引線框成為放熱路徑，可以提高LED封裝體的放熱性。另外，提高在由Cu-Fe-P系銅合金板條構(gòu)成的引線框的表面形成的鍍Ag反射膜的反射率，可以實現(xiàn)LED封裝體的高亮度化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明涉及的銅合金板條的表面形態(tài)的示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明涉及的銅合金板條的軋制平行方向的AFM輪廓的一例。
[0018]圖3是本發(fā)明涉及的銅合金板條的軋制垂直方向的AFM輪廓的一例。
[0019]圖4是本發(fā)明涉及的銅合金板條的軋制平行方向的AFM輪廓的一例。
[0020]圖5是本發(fā)明涉及的銅合金板條的軋制垂直方向的AFM輪廓的一例。

【具體實施方式】
[0021]接著，參照圖1~5，對本發(fā)明進行更具體地說明。
[0022](銅合金板條的表面形態(tài))
[0023]欲提高作為反射膜的鍍Ag膜的反射特性，則受到作為基材的銅合金板狀的表面形態(tài)的影響。首先，沿著銅合金板條的軋制平行方向，通過在其表面整面密集地形成無數(shù)的細小凹坑，而將從元件發(fā)出的光均勻地分散反射，使提高反射率成為可能。
[0024]此時的銅合金板條的軋制垂直方向的表面粗糙度要求算數(shù)平均粗糙度Ra為0.2μπι以下，十點平均粗糙度Rzjis為1.2μπι以下，最大高度粗糙度Rz為1.5μπι以下。如果Ra超過0.2 μ m,則基于鍍Ag膜的光反射的方向性消失，并且光的均勻散射是不充分的，無法提高反射率。另外，Rzjis超過1.2 μ m或Rz超過1.5 μ m時，同樣不能得到充分的反射率。
[0025]在銅合金板條的表面密集地存在的凹坑要求軋制平行方向的平均長度為2~100 μ m,軋制垂直方向的平均長度為I~30 μ m,沿著軋制平行方向的最大深度為400nm以下。如圖1的示意圖所示，該凹坑I在銅合金板條的表面密集地存在，后述的AFM輪廓的峰成為其邊界。
[0026]軋制平行方向的平均長度小于2μπι或超過100 μ m時，基于鍍Ag膜的光的均勻散射不充分，不能得到高的反射率。凹坑的軋制平行方向的平均長度優(yōu)選8~50μπι，更優(yōu)選10~30 μ m。另外，凹坑的軋制垂直方向的平均長度小于I μ m或超過30 μ m時，基于鍍Ag膜的光的均勻散射不充分，無法得到高的反射率。凹坑的軋制垂直方向的平均長度優(yōu)選3~15μηι,更優(yōu)選4~10 μ m,在軋制平行方向測定的凹坑的深度超過400nm時,基于鍍Ag膜的光的均勻散射不充分，無法得到高的反射率。凹坑的深度優(yōu)選50~200nm，更優(yōu)選70~150nmo
[0027]露出于C194系(Cu-Fe系)銅合金的最外表面的粒子由Fe、Fe-P或Fe-P-O構(gòu)成，該露出部分的粒徑(外接圓的直徑)超過5 μ m時，或露出部分的粒徑為I μ m以上的粒子超過3000個/ mm2存在時，發(fā)生凸起或未鍍等鍍Ag缺陷，成為鍍Ag被膜的反射特性劣化的原因。
[0028]本發(fā)明涉及的Cu-Fe-P系銅合金，在板條的最外表面露出Fe、Fe-P或Fe-P-O等粒子。這些粒子的露出部分的粒徑(外接圓的直徑)超過5μπι時或露出部分的粒徑為Ιμπι以上的粒子超過2000個/ mm2而存在時，出現(xiàn)了發(fā)生凸起或未鍍等的鍍Ag缺陷的可能性。因此，在本發(fā)明涉及的銅合金板條中，希望露出于最外表面的Fe、Fe-P或Fe-P-O等粒子的露出部分的粒徑為5 μ m以下，并且露出部分的粒徑為I μ m以上的粒子為2000個/ mm2以下。
[0029](C194 系(Cu-Fe 系)銅合金)
[0030]本發(fā)明涉及的C194系(Cu-Fe系)銅合金包含F(xiàn)e:1.8~2.6質(zhì)量％1:0.005~
0.20質(zhì)量％、Zn:0.01~0.50質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，根據(jù)需要，還包含合計為0.3質(zhì)量％以下的Sn、Co、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、N1、T1、Zr中的I種或2種以上。
[0031]在上述C194系(Cu-Fe系)銅合金中，F(xiàn)e和P形成化合物，具有提高強度和導(dǎo)電率特性的作用。但是，如果含有超過2.6質(zhì)量％，則熔解時不能全部固溶的Fe作為結(jié)晶產(chǎn)物殘留，該結(jié)晶產(chǎn)物為大的粒子且粒徑也達到數(shù)1ym以上，其露出于銅合金板條的表面，成為鍍Ag缺陷的原因。另外，如果小于1.8質(zhì)量％，則不能得到作為LED用引線框的強度。另一方面，如果P含有超過0.2質(zhì)量％，則會使作為LED用引線框的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性劣化，如果小于0.005質(zhì)量％，則不能得到作為LED用框架的強度。
[0032]在上述C194系(Cu-Fe系)銅合金中，Zn具有提高焊料的耐熱剝離性的作用，具有維持將LED封裝體組裝到基盤時的焊料接合可靠性的作用。如果該Zn小于0.01質(zhì)量％，則對滿足焊料的耐熱剝離性是不充分的，如果含有超過0.50質(zhì)量％，則導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性劣化。
[0033]在上述C194 系(Cu-Fe 系)銅合金中，Sn、Co、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、N1、T1、Zr 使銅合金的強度、耐熱性提高，進而也具有提高制造時的熱軋性的作用。對于向銅合金添加這些元素得到上述作用時，希望含有合計為0.02質(zhì)量％以上。但是，這些成分如果含有超過合計為0.3質(zhì)量％，會造成導(dǎo)熱性和導(dǎo)電率劣化。
[0034](Cu-Fe-P 系銅合金)
[0035]本發(fā)明涉及的Cu-Fe-P系銅合金包含F(xiàn)e:0.01~0.5質(zhì)量％、P:0.01~0.20質(zhì)量％、211:0.01~1.0質(zhì)量％、511:0.01~0.15質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，根據(jù)需要，還包含合計為0.3質(zhì)量％以下的Co、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、N1、T1、Zr、S1、Ag中的I種或2種以上。
[0036] 在上述Cu-Fe-P系銅合金中，F(xiàn)e和P形成化合物，具有提高強度和導(dǎo)電率特性的作用。但是，如果含有超過0.5質(zhì)量％，則引起銅合金的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率的降低。另外，如果小于0.01質(zhì)量％，則不能得到作為LED用引線框的強度。另一方面，如果P含有超過0.2質(zhì)量％，則使銅合金的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率劣化，如果小于0.01質(zhì)量％，則不能得到作為LED用引線框需要的強度。
[0037]在上述Cu-Fe-P系銅合金中，Zn具有提高焊料的耐熱剝離性的作用，具有維持將LED封裝體組裝到基盤時的焊料接合可靠性的作用。如果該Zn小于0.01質(zhì)量％，則對滿足焊料的耐熱剝離性是不充分的，如果含有超過1.0質(zhì)量％，則銅合金的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性劣化。
[0038]Sn有助于提高銅合金的強度，如果小于0.01質(zhì)量％，則不能得到充分的強度。另外，如果Sn含有超過0.15質(zhì)量％，則會造成銅合金的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率劣化。
[0039]在上述Cu-Fe-P 系銅合金中，Co、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、N1、T1、Zr、S1、Ag 使銅合金的強度、耐熱性提高，進而也具有提高制造時的熱軋性的作用。向銅合金添加這些元素得到上述作用時，希望含有合計為0.02質(zhì)量％以上。但是，如果這些成分含有超過合計為0.3質(zhì)量％，則會造成導(dǎo)熱性和導(dǎo)電率劣化。
[0040](銅合金板條的制造方法)
[0041]關(guān)于C194銅合金板條和Cu-Fe-P系銅合金板條，通常是將鑄錠端面切削后進行熱軋，熱軋后急冷或熔體化處理，繼而進行冷軋和析出退火，然后進行最終冷軋而制造?？筛鶕?jù)需要重復(fù)進行冷軋和析出退火，根據(jù)需要在最終冷軋后進行低溫退火。本發(fā)明涉及的銅合金板條的情況也不需要較大地改變該制造工序本身。另一方面，粗大的Fe、Fe-P或Fe-P-O粒子主要是熔解鑄造時和熱軋時形成，因此必須選擇適當(dāng)?shù)娜劢忤T造和熱軋的條件。具體如下。
[0042]在熔解鑄造中，1200°C以上的銅合金熔液中添加Fe后熔解，之后也將熔液溫度保持在1200°C以上進行鑄造。鑄錠的冷卻在凝固時(固液共存時)和凝固后均按1°C /秒以上的冷卻速度進行。因此，連續(xù)鑄造或半連續(xù)鑄造時，使鑄模內(nèi)的一次冷卻，鑄模之后的二次冷卻必須充分起效。在熱軋中，將均質(zhì)化處理在900°C以上，希望在950°C以上進行，在該溫度下開始熱軋，熱軋結(jié)束溫度為650°C以上，希望為700°C以上，熱軋結(jié)束后立刻用大量的水急冷至300°C以下。
[0043]本發(fā)明涉及的銅合金板條的表面形態(tài)(表面粗糙度、凹部)是在最終冷軋中，通過將軋制輥的表面形狀轉(zhuǎn)印到銅合金板條而形成。換言之，需要在軋制輥的表面具有與上述表面形態(tài)對應(yīng)的微細的暗紋圖案。作為該軋制輥使用塞隆(SiAlON)等的氮化硅系的輥。使該輥旋轉(zhuǎn)以及沿軸方向平行移動的同時，在其表面使金剛石磨粒的超磨粒砂輪沿同方向旋轉(zhuǎn)并施加力(接觸面的移動方向相反)，磨削輥的表面而形成暗紋圖案。通過改變金剛石磨粒的粒度和分布密度、超磨粒砂輪的施加力、輥的旋轉(zhuǎn)速度和移動速度，由此可以在輥的表面形成粗糙度(長度、寬度、高度)不同的微細的凹凸，即形成暗紋圖案。
[0044] 在最終冷軋中，采用輥徑為20~10mm左右的輥，按單個道次或多個道次的通板的合計計進行20~70%的冷加工。進行多個道次的通板的情況下，希望將第I道次的塞隆輥的暗紋設(shè)定為比第2道次之后的輥的暗紋粗，將第2道次之后的軋制速度設(shè)定為比第I道次的軋制速度慢。軋制速度慢的一方，輥的暗紋被更好地轉(zhuǎn)印到銅合金板條的表面，輥徑小的一方可以進行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)印。另外，氮化硅系的輥材質(zhì)堅固不易變形，因此認為可良好地將輥的暗紋圖案轉(zhuǎn)印到銅合金板條的表面。目前只有采用以超磨粒砂輪磨削了表面的氮化硅系的輥實施最終冷乳，才能由此能得到具有本發(fā)明規(guī)定的表面形態(tài)(特別是密集地形成的凹部)的銅合金板條。
[0045]實施例
[0046]將表1~4中所示成分的銅合金用小型電爐在大氣中在木炭皮膜下熔煉，鑄造了厚度50mm、寬度80mm、長度180mm的鑄錠。對所制作的上述鑄錠的正面和背面進行端面切削各5mm后，在95(TC下進行均質(zhì)化處理后熱乳，制成厚度12mmt的板材，從70(TC以上的溫度進行急冷。將該板材的正面和背面分別進行端面切削約1mm。對這些板材反復(fù)進行冷乳和500~550°C X2~5小時的析出退火后，釆用在表面形成暗紋圖案的直徑50mm的塞隆輥(僅N0.33，130為無暗紋圖案的普通的高速鋼輥)，以40%的加工率進行最終冷乳，制作厚度0.2mm的銅合金條作為試驗材料。
[0047]【表1】
[0048]

【權(quán)利要求】
1.一種引線框用銅合金板條，其是LED的引線框用銅合金板條，其中，軋制垂直方向的表面粗糙度為Ra:0.2μπι以下，Rzjis:1.2μπι以下，Rz:1.5 μ m以下，軋制平行方向的平均長度為2~100 μ m,軋制垂直方向的平均長度I~30 μ m,沿著軋制平行方向在表面密集地形成有最大深度為400nm以下的凹坑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引線框用銅合金板條，其包含F(xiàn)e:1.8~2.6質(zhì)量％、P:0.005~0.20質(zhì)量％、Zn:0.01~0.50質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的引線框用銅合金板條，還包含合計為0.02~0.3質(zhì)量％的Sn、Co、Al、Cr、Mg、Mn、Ca、Pb、N1、T1、Zr 中的 I 種或 2 種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的引線框用銅合金板條，其特征在于，露出于表面的Fe、Fe-P或Fe-P-O粒子的粒徑為5 μ m以下，并且具有I μ m以上的粒徑的粒子為3000個/ mm2以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引線框用銅合金板條,其包含F(xiàn)e:0.01~0.5質(zhì)量％、P:0.01~0.20質(zhì)量％、Zn:0.01~1.0質(zhì)量％、Sn:0.01~0.15質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的引線框用銅合金板條，還包含合計為0.02~0.3質(zhì)量％的Co、Al、Cr、Mg、Mn 、Ca、Pb、N1、T1、Zr、S1、Ag 中的 I 種或 2 種以上。
【文檔編號】C22C9/00GK104073677SQ201410015636
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】三輪洋介, 真砂靖, 西村昌泰, 松下秀輝 申請人:株式會社神戶制鋼所