JP4608025B1 - 放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂密着性が良好であり、ＬＥＤチップ等の発熱を効率的に放散することが可能なチップオンボードでの放熱基板としての使用に適するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金薄板を提供する。
【解決手段】Ｆｅ；１．５〜２．４質量％、Ｐ；０．００８〜０．０８質量％およびＺｎ；０．０１〜０．５質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、銅合金条材の表面より１０μｍまでの深さの範囲の結晶組織内のＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０〜２０％であり、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２〜２０μｍであり、銅合金条材の表面が表面処理剤により粗化された部位の表面の最大高さＲｚが１．０〜２．０μｍであり、粗化されていない部位の表面の算術平均粗さＲａが０．０２〜０．０５μｍであり、最大高さＲｚが０．２０〜０．４０μｍであり、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．１０〜０．２５である。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱性及び樹脂密着性に優れ、特にチップオンボードでの使用に適したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系電子機器用銅合金条材に関する。

発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末などのバックライト、屋内外広告など、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。また、ＬＥＤランプは、長寿命で信頼性が高く、低消費電力、耐衝撃性、高純度表示色、軽薄短小化の実現などの特徴を有することから、産業用途のみならず一般照明用途への適用も進み始めている。このようなＬＥＤランプを種々の用途に適用する場合、白色発光を得ることが重要となり、更に、高輝度化及び放熱性を目的に、基板（ボード）の上に複数のＬＥＤチップを搭載し、樹脂層により被覆したチップオンボード（ＣＯＢ）タイプのものも開発されている。

特許文献１には、青色ＬＥＤチップのような発光素子と、近似した比重を有する２種類以上の蛍光体と、これらの蛍光体のうちで最も比重が大きい蛍光体の２０％以上の比重を有する透明樹脂を含む蛍光体含有樹脂層とを備え、２種類以上の蛍光体は、互いに類似した形状を有し、さらに近似した平均粒径（Ｄ５０が７〜２０μｍ）を有する、複数のＬＥＤランプ間などでの発光色のばらつきが抑制され、均一で安定した高効率の発光が得られる発光装置が開示されている。

特許文献２には、放熱性基板上に複数個のＬＥＤを略線状に配列させ、連続して配置される二個以上のＬＥＤを一括して囲繞するリフレクタを基板上に配置し、さらにリフレク
タ上に導光板を配置してバックライト光源を構成した、高輝度かつ低発光ムラの光を生成
でき、かつ駆動安定性にも優れたバックライト装置（光源）が開示されている。
チップオンボード（ＣＯＢ）に使用される基板としてはアルミニウムが主であったが、近年、熱伝導性、プレス加工性、導電性、機械的強度とのバランスから銅合金が使用されている。特に、ＬＥＤチップの発熱を効率的に放熱させる熱伝導性が重要であり、また、粗化処理されて表面上に樹脂層（絶縁層）が形成されることから、樹脂密着性の良さも求められている。

この様なチップオンボードに使用される銅合金放熱基板には、熱伝導性、プレス加工性、導電性、機械的強度とのバランスが取れたリードフレーム用のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金薄板及びその最表面に銀或いは錫めっきが施された薄板が多用されている。
特許文献３には、特定組成のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の、引張試験により求められる、引張弾性率が１２０ＧＰａを超えるものとするとともに、均一伸びと全伸びとの比、均一伸び／全伸びを０．５０未満とし、特許文献３の図１に示すように測定される、せん断面率を低下させ、高強度で、かつ、スタンピング加工の際のプレス打ち抜き性を向上させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板が開示されている。

特許文献４には、圧延面についてのＸ線回折により求まる積分強度比Ｉ｛２００｝／Ｉ｛１１１｝が１.５以下であり、厚さ１６μｍ以下の箔とすることが望ましく、具体的組成として、質量％で、Ｆe：０.０４５〜０.０９５％、Ｐ：０.０１０〜０.０３０％であり、Ｆe、Ｐ、Ｃｕ以外の元素の合計が１％未満、残部がＣｕからなり、および、質量％で、Ｎｉ：０.５〜３.０％、Ｓｎ：０.５〜２.０％、Ｐ：０.０３〜０.１０％であり、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｃｕ以外の元素の合計が１％未満、残部がＣｕからなり、導電率は８５％ＩＡＣＳ以上でフレキシブル基板の導電部材に適した耐屈曲性に優れた銅合金が開示されている。
非特許文献１には、Ｆｅ；２．１〜２．６重量％、Ｐ；０．０１５〜０．１５重量％およびＺｎ；０．０５〜０．２０重量％を含む、熱伝導性、プレス加工性、導電性、機械的強度とのバランスが取れた銅合金条材が開示されている。

特開２００９−２７７９９８号公報 特開２００５−３５３５０７号公報 特開２００８−８８４９９号公報 特開２００６−６３４３１号公報

「ＴＡＭＡＣ１９４」、 三菱伸銅株式会社、 ２０１０年

チップオンボードに使用される従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金では、樹脂層との密着性が充分ではなく、ＬＥＤチップ等の発熱を効率的に放熱する熱伝導性が不足気味であった。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであり、樹脂密着性が良好であり、ＬＥＤチップ等の発熱を効率的に放散することが可能なチップオンボードでの放熱基板としての使用に適するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金薄板を提供する。

本発明者らは、直径が１５ｎｍ未満の非常に微細な析出物粒子（Ｆｅ−Ｐ系化合物）は、５００℃といった高温領域においては、粒子の移動を拘束するピン止め効果が小さく再結晶化の抑制効果をあまり期待出来ないが、透過型電子顕微鏡観察において、１μｍ²あたりの析出物粒子の直径のヒストグラムにおけるピーク値が直径１５〜３５ｎｍの範囲内でありかつ当該範囲内の直径の析出物粒子が総度数の５０％以上の頻度で存在し、その半値幅が２５ｎｍ以下である析出物粒子（Ｆｅ−Ｐ系化合物）は、５００℃前後の高温領域での再結晶化抑制に非常に効果的であり、更なる耐熱性の向上に大きく寄与することを見出している。

更に鋭意検討の結果、本発明者らは、Ｆｅ；１．５〜２．４質量％、Ｐ；０．００８〜０．０８質量％およびＺｎ；０．０１〜０．５質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる銅合金条材は、銅合金条材の表面より１０μｍまでの深さの範囲のＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０％〜２０％であり、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２μｍ〜２０μｍであると、その銅合金条材の表面の析出物粒子（Ｆｅ−Ｐ系化合物）が非常に均質に分散されて、通常の表面処理剤により均質な粗化がなされ、更に、表面の表面粗さＲｚが１．０μｍ〜２．０μｍであると、高温及び高湿度での樹脂密着性が特に優れていることを見出した。そこで、樹脂が密着される表面については、表面処理剤により粗化することとした。
一方、ＬＥＤチップが直接搭載される表面は、粗化しない方がよく、粗化されない部分の表面の算術平均粗さＲａが０．０２〜０．０５μｍであり、最大高さＲｚが０．２０〜０．４０μｍであり、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．１０〜０．２５であると、その条材表面に直接的に搭載されるＬＥＤ等の発熱素子との接触熱抵抗が小さくなり、チップオンボード用の放熱基板として優れた特性を発揮することも見出した。

本発明の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材は、Ｆｅ；１．５〜２．４質量％、Ｐ；０．００８〜０．０８質量％およびＺｎ；０．０１〜０．５質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる銅合金条材において、前記銅合金条材の表面より１０μｍまでの深さの範囲の結晶組織内のＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０〜２０％であり、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２〜２０μｍであり、前記銅合金条材の表面が表面処理剤により粗化された部位の表面の最大高さＲｚが１．０〜２．０μｍであり、粗化されていない部位の表面の算術平均粗さＲａが０．０２〜０．０５μｍであり、最大高さＲｚが０．２０〜０．４０μｍであり、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．１０〜０．２５であることを特徴とする。

ＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０％未満であると、表面処理剤による表面の粗化が充分になされず、方位密度が２０％を超えると、銅合金条材表面の歪が生じ易くなり、均質な粗化が出来難くなる。
Ｃｕｂｅ方位とは、結晶の＜００１＞ 方向が圧延方向、圧延面法線および幅方向と平行になる方位であり、圧延面には（１００）面が配向する。Ｃｕｂｅ方位が発達するにつれて、そのＣｕｂｅ方位を有する結晶粒の存在比率は大きくなり、Ｃｕｂｅ方位が過度に発達すると、当該銅合金の強度は低下する。
ＥＢＳＤ法でのＣｕｂｅ方位の方位密度は、試料表面に電子線を入射させ、この時に発生する反射電子から菊池パターン（Ｃｕｂｅ方位マッピング）を得る。この菊池パターンを解析すれば、電子線入射位置の結晶方位を知ることができる。そして、該電子線を試料表面に２次元で走査させ、所定ピッチ毎に結晶方位を測定すれば、試料表面の方位分布が測定出来る。

ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２μｍ未満では、表面粗化の効果が飽和してコスト的に無駄である。平均結晶粒径が２０μｍを超えると、表面の均質な粗化に支障をきたす。
ＥＢＳＤ法での平均結晶粒径は、菊池パターン（Ｃｕｂｅ方位マッピング）を解析し、結晶粒径のヒストグラムと各面積比率のヒストグラムとから求めた。

樹脂密着される表面の粗化は、銅合金条材の表面より１０μｍ以内の深さの範囲で充分であり、表面より１０μｍまでの深さの範囲のＣｕｂｅ方位の方位密度、平均結晶粒径が上記数値範囲内であれば充足し、１０μｍを超えるのは製造コスト的に無駄である。
また、表面処理剤により粗化された表面の最大粗さＲｚが１．０μｍ未満では、樹脂密着性が不充分であり、最大粗さＲｚが２．０μｍを超えても、粗大析出物粒子が残って樹脂密着性が不充分となり、特に高湿度時での密着性が悪くなる。
また、表面が粗化されていない部位の表面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ或いは最大高さＲｚが０．４０μｍを超えると、その表面に直接搭載されるＬＥＤとの接触熱抵抗が大きくなり、Ｒａを０．０２μｍ或いはＲｚを０．２０μｍ未満とするには、特殊な表面処理が必要となり製造コストが増加する。
また、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．２５を超えると粗さの均質性が失われ、その条材表面に直接搭載されるＬＥＤチップとの接触熱抵抗が大きくなる。Ｒｑ／Ｒｚが０．１０未満では効果が飽和してコスト的に無駄である。

更に、本発明の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材は、Ｎｉ；０．００３〜０．５質量％及び／又はＳｎ；０．００３〜０．５質量％を含有していてもよい。
これらの元素は、電子機器用銅合金の特性を向上させる効果を有しており、用途にあわせて選択的に含有させることで特性を向上させることが可能となる。

更に、本発明の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材は、Ａｌ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｇ及びＳｉのうちの少なくとも１種以上を含有し、その含有量が０．０００７〜０．５質量％に設定されていてもよい。
これらの元素は、電子機器用銅合金の特性を向上させる効果を有しており、用途にあわせて選択的に含有させることで特性を向上させることが可能となる。

そして、本発明の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材は、前記表面が粗化された部位に絶縁層が形成され、前記表面が粗化されていない部位にＬＥＤチップ素子が直接搭載される。
これにより、高輝度化及び放熱性を目的とした、複数のＬＥＤチップを搭載し、樹脂層により被覆されたチップオンボード（ＣＯＢ）タイプの優れた特性を有するＬＥＤパッケージの製造が可能となる。

更に、本発明の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材は、複数の厚肉部と薄肉部とが幅方向に交互に並んだ異形断面を有していてもよく、前記粗化された部位が薄肉部であり、前記表面が粗化されていない部位が厚肉部とされる。
本発明の異形断面の電子機器用銅合金条材を使用することにより、種々のバリエーションの優れた特性を有するＬＥＤパッケージの製造が可能となる。

本発明により、樹脂密着性が良好であり、ＬＥＤチップ等の発熱を効率的に放散することが可能なチップオンボードでの使用に適したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系電子機器用銅合金条材を提供することができる。

本発明の実施形態である電子機器用銅合金条材にＬＥＤチップを直接搭載した一例を示す断面図である。 本発明の実施形態である異形断面の電子機器用銅合金条材にＬＥＤチップを直接搭載した一例を示す断面図である。 本発明の実施形態である電子機器用銅合金条材の熱抵抗性を測定する装置の概略図である。

以下、本発明の一実施形態である電子機器用銅合金について詳細を説明する。
［銅合金条の成分組成］
本発明の一実施形態のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金条は、Ｆｅ；１．５〜２．４質量％、Ｐ；０．００８〜０．０８質量％およびＺｎ；０．０１〜０．５質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる基本組成を有する。この基本組成に対し、後述するＳｎ、Ｎｉ等の元素を更に選択的に含有させても良い。
（Ｆｅ）
Ｆｅは銅の母相中に分散する析出物粒子を形成して強度及び耐熱性を向上させる効果があるが、その含有量が１．５質量％未満では析出物の個数が不足し、その効果を奏功せしめることができない。一方、２．４質量％を超えて含有すると、強度及び耐熱性の向上に寄与しない粗大な析出物粒子が存在してしまい、耐熱性に効果のある析出物粒子が不足してしまうことになる。このため、Ｆｅの含有量は１．５〜２．４質量％の範囲内とすることが好ましい。

（Ｐ）
ＰはＦｅと共に銅の母相中に分散する析出物粒子を形成して強度及び耐熱性を向上させる効果があるが、その含有量が０．００８質量％未満では析出物粒子の個数が不足し、その効果を奏功せしめることができない。一方、０．０８質量％を超えて含有すると、強度及び耐熱性の向上に寄与しない粗大な析出物が存在してしまい、耐熱性に効果のあるサイズの析出物粒子が不足してしまうことになると共に導電率及び加工性が低下してしまう。このため、Ｐの含有量は０．００８〜０．０８質量％の範囲内とすることが好ましい。
（Ｚｎ）
Ｚｎは銅の母相中に固溶して半田耐熱剥離性を向上させる効果を有しており、０．０１質量％未満ではその効果を奏功せしめることができない。一方、０．５質量％を超えて含有しても、更なる効果を得ることが出来なくなると共に母層中への固溶量が多くなって導電率の低下をきたす。このため、Ｚｎの含有量は０．０１〜０．５質量％の範囲内とすることが好ましい。

（Ｎｉ）
Ｎｉは母相中に固溶して強度を向上させる効果を有しており、０．００３質量％未満ではその効果を奏功せしめることができない。一方、０．５質量％を超えて含有すると導電率の低下をきたす。このため、Ｎｉを含有する場合には、０．００３〜０．５質量％の範囲内とすることが好ましい。
（Ｓｎ）
Ｓｎは母相中に固溶して強度を向上させる効果を有しており、０．００３質量％未満ではその効果を奏功せしめることができない。一方、０．５質量％を超えて含有すると導電率の低下をきたす。このため、Ｓｎを含有する場合には、０．００３〜０．５質量％の範囲内とすることが好ましい。
なお、本発明の銅合金は、Ａｌ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｍｇ及びＳｉのうちの少なくとも１種以上が０．０００７〜０．５質量％含有されていても良い。これらの元素は、銅合金の様々な特性を向上させる役割を有しており、用途に応じて選択的に添加することが好ましい。

［銅合金条の表面より１０μｍまでの深さの範囲のＣｕｂｅ方位の方位密度と平均結晶粒径］
本発明の樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材は、銅合金条材の表面より深さ１０μｍまでの範囲の結晶組織内のＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０％〜２０％であり、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２μｍ〜２０μｍであり、その銅合金条材の表面は、表面処理剤により均質に粗化された部位と、粗化されていない部位とを有する。
ＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０％未満であると、表面処理による表面の粗化が充分ではなく、方位密度が２０％を超えると、表面の歪が大きくなり均質な粗化が出来難くなる。
Ｃｕｂｅ方位とは、結晶の＜００１＞ 方向が圧延方向、圧延面法線および幅方向と平行になる方位であり、圧延面には（１００）面が配向する。Ｃｕｂｅ方位が発達するにつれて、そのＣｕｂｅ方位を有する結晶粒の存在比率は大きくなり、Ｃｕｂｅ方位が過度に発達すると、当該銅合金の強度は低下する。
ＥＢＳＤ法でのＣｕｂｅ方位の方位密度は、試料表面に電子線を入射させ、この時に発生する反射電子から菊池パターン（Ｃｕｂｅ方位マッピング）を得る。この菊池パターンを解析すれば、電子線入射位置の結晶方位を知ることができる。そして、該電子線を試料表面に２次元で走査させ、所定ピッチ毎に結晶方位を測定すれば、試料表面の方位分布を測定出来る。
ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２μｍ未満では、表面の粗化の効果が飽和してコスト的に無駄である。平均結晶粒径が２０μｍを超えると、粗大析出物粒子の残留により、表面の均質な粗化に支障をきたす。
ＥＢＳＤ法での平均結晶粒径は、菊池パターン（Ｃｕｂｅ方位マッピング）を解析し、結晶粒径のヒストグラムと各面積比率のヒストグラムとから求めた。
樹脂密着される表面の粗化は、銅合金条材の表面より深さ１０μｍ以内がなされれば充分であり、表面より１０μｍまでの深さの範囲のＣｕｂｅ方位の方位密度、平均結晶粒径が上記数値範囲内であれば充分であり、１０μｍを超えるのは製造コスト的に無駄である。

［銅合金条材の表面粗さと樹脂密着性、接触抵抗性］
前述したように、銅合金条材の表面は、表面処理剤により粗化された部位と、粗化されていない部位とが存在し、粗化された部位の表面に樹脂が成形され、粗化されていない部位の表面にＬＥＤチップ素子が直接搭載される。
表面処理剤に粗化された表面は、その表面粗さ（最大高さ）Ｒｚが１．０μｍ〜２．０μｍである。最大高さＲｚが１．０μｍ未満では、樹脂密着性が不充分であり、最大高さＲｚが２．０μｍを超えても、粗大析出物粒子が残って樹脂密着性が不充分となり、特に高湿度時での密着性が悪くなる。
一方、粗化されていない部位の表面は、算術平均粗さＲａが０．０２μｍ〜０．０５μｍであり、最大高さＲｚが０．２０μｍ〜０．４０μｍであり、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．１０〜０．２５である。
表面が粗化されていない部位の表面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ或いは最大高さＲｚが０．４０μｍを超えると、その表面に直接搭載されるＬＥＤとの接触熱抵抗が大きくなり、Ｒａを０．０２μｍ或いはＲｚを０．２０μｍ未満とするには、特殊な表面処理が必要となり製造コストが増加する。
また、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．２５を超えると粗さの均質性が失われ、その条材表面に直接搭載されるＬＥＤチップとの接触熱抵抗が大きくなる。Ｒｑ／Ｒｚが０．１０未満では効果が飽和してコスト的に無駄である。

［製造方法］
次に、本発明の析出物粒子（Ｆｅ−Ｐ系化合物）を有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金の製造条件について以下に説明する。析出物粒子を銅合金条材の表面より１０μｍまでの深さの範囲の結晶組織内に均質に分散させる為の冷間圧延、低温焼鈍の各条件を除き、通常の製造工程自体を大きく変えることは不要である。
先ず、上記の好ましい成分範囲に調整された銅合金を溶解鋳造し、鋳塊を面削後、圧延率を６０％以上にて熱間圧延を施し、次に、９００〜９５０℃にて２０〜３００秒の溶体化処理を行う。
（時効処理）
溶体化処理後の銅合金板を４５０〜５７５℃にて３〜１２時間の時効処理を行い、広範な粒度分布を有する析出物粒子を析出させ、最終の目的とする構成の析出物粒子を得るための素地をつくる。４５０℃以下或いは３時間以下では析出物粒子が充分に析出せず、５７５℃以上或いは１２時間以上では銅合金組織が軟化する。

（第１冷間圧延）
時効処理後の銅合金板を加工率（圧延率）６０〜７０％で冷間圧延し、析出物の粒径を小さくすると共に更なる析出物粒子の析出を促進させる。析出相の優先核形成サイトが核生成の駆動力的に有利な転位セル境界となるため、核生成頻度が促進される。加工率が６０％未満では析出物粒子の粒径を小さくするには不十分であり、７０％を超えると核生成頻度の促進効果に支障を来たす。
（第１低温焼鈍）
第１冷間圧延後の銅合金板を２７０〜３２０℃にて４０〜１１０分の低温焼鈍を行い、析出物粒子の直径を一定の範囲値内にシフトさせ、表面から深さ１０μｍ以内の範囲の結晶組織内のＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０％〜２０％であり、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２〜２０μｍとし、表面処理剤により、銅合金条材の表面が均質に粗化されるようにする。２７０℃未満或いは４０分未満では効果がなく、３２０℃或いは１１０分を超えると析出物粒子の粗大化に繋がりピン止め効果の発揮に支障をきたし、表面状態の均質性をなくす。
この１回の低温焼鈍のみでは、析出物粒子の直径を一定の範囲値内にシフトさせ、表面から深さ１０μｍ以内の範囲の方位密度、平均結晶粒径を所定範囲値内に入れるのは無理であり、更なる冷間圧延及び低温焼鈍が必要となる。

（第２冷間圧延）
第１低温焼鈍後の銅合金板を加工率２０〜３５％で冷間圧延し、析出物粒子を目的とする直径の範囲内にシフトさせる素地を作製する。加工率が３５％を超えると全体としての圧延率が高くなり、再結晶化を促すことに繋がり、また、強度、導電率、ビッカース硬度にも悪影響を及ぼす。加工率が２０％未満では殆んど効果はない。
（第２低温焼鈍）
第２冷間圧延後の銅合金板を２７０〜３２０℃にて２０〜９０分の低温焼鈍を行うことにより、析出粒子の１μｍ²あたりの析出物粒子の直径を一定の範囲値内にシフトさせ、表面から深さ１０μｍ以内の範囲の結晶組織内のＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０％〜２０％であり、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２μｍ〜２０μｍとする。２７０℃或いは３０分未満では効果がなく、３５０℃或いは１００分を超えると析出物粒子の粗大化に繋がりピン止め効果の発揮に支障をきたし、表面状態の均質性をなくす。
この第２低温焼鈍にて、析出粒子の１μｍ²あたりの析出物粒子の直径を一定の範囲値内にシフトさせ、表面から深さ１０μｍ以内の範囲の結晶組織内のＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０％〜２０％であり、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２μｍ〜２０μｍとならなければ、更に冷間圧延及び低温焼鈍を上記の加工率、熱処理条件にて繰返すことが必要となる。この場合、冷間圧延或いは低温焼鈍を単独で繰り返しても意味はなく、冷間圧延の後に低温焼鈍を行うことが重要である。
前述の様な構成とされた本実施形態の電子機器用銅合金は、容易に均質な粗化処理がなされて樹脂密着に優れ、更に、放熱性の良好なＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金条材となる。

［表面の粗化処理］
上記のようにして得られたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金条材を所望の形状に打ち抜き加工した後、ＬＥＤチップが搭載される部位にマスキングし、エッチング液等の表面処理剤に浸漬することにより、マスキングを施した部位以外の部位を粗化処理する。
粗化された部位の表面は、その表面粗さ（最大高さ）Ｒｚが１．０μｍ〜２．０μｍとされ、マスキングにより粗化されなかった部位の表面は、算術平均粗さＲａが０．０２μｍ〜０．０５μｍ、最大高さＲｚが０．２０μｍ〜０．４０μｍ、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．１０〜０．２５とされる。

［チップオンボードの使用形態］
本発明の実施形態である電子機器用銅合金条材にＬＥＤチップを直接搭載してなるＬＥＤパッケージの一例を図１に示す。
このＬＥＤパッケージは、実施形態の銅合金条材からなる基板１の表面の一部に絶縁層２Ａと導電層（回路パターン）２Ｂが形成され、ＬＥＤチップ３が基板１に直接搭載されて電気的に接続されており、他方、導電層２Ｂとの間がボンディングワイヤ４によって接続されている。また、基板１の上にはＬＥＤチップ３を囲むように円錐状凹部を有するリフレクタブロック５が設けられており、そのリフレクタブロック５の円錐状凹部の内面が反射面として機能している。このリフレクタブロック５はポリブチレンテレフタレートやポリカーボネート等の樹脂により形成され、基板１上に一体に成形されている。また、このリフレクタブロック５の円錐状凹部内は、ＬＥＤチップ３を埋設状態とする封止樹脂６が設けられている。
そして、前述したように、基板１において、ＬＥＤチップ３が搭載されている部位を除いて、その表面が表面処理剤によって粗化され、その粗化された表面上にリフレクタブロック５や封止樹脂６が固着されており、ＬＥＤチップ３が搭載されている部位の表面は粗化されていない表面とされ、その粗化されていない表面にＬＥＤチップ３が直接固着されている。

一方、図２は、本発明の実施形態である異形断面の電子機器用銅合金条材にＬＥＤチップを直接搭載した一例を図２示す。
図２は、図１におけるＬＥＤチップの部分の縦断面に相当する断面図であり、基板１１が厚肉部１２とその両側の薄肉部１３とを幅方向に並べてなる異形断面条材から形成され、その厚肉部１２の上にＬＥＤチップ３が搭載されて電気的に接続されている。そして、この図２に示す例では、基板１１の厚肉部１２の上面のＬＥＤチップ３が搭載される部位を除いて、表面が粗化されており、その粗化された表面に樹脂が固着され、ＬＥＤチップ３が搭載される厚肉部１２の上面が粗化されていない部位とされ、その粗化されていない表面にＬＥＤチップ３が直接固着されている。
いずれの例においても、粗化された表面は、その表面粗さ（最大高さ）Ｒｚが１．０μｍ〜２．０μｍであり、粗化されていない部位の表面は、算術平均粗さＲａが０．０２μｍ〜０．０５μｍであり、最大高さＲｚが０．２０μｍ〜０．４０μｍであり、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．１０〜０．２５である。

以下、本発明の実施例について比較例を含めて詳細に説明する。
下記表１に示す組成の銅合金（添加元素以外の成分はＣｕ及び不可避不純物）を、電気炉により還元性雰囲気下で溶解し、厚さが３０ｍｍ、幅が１００ｍｍ、長さが２５０ｍｍの鋳塊を作製した。この鋳塊を７３０℃にて１時間加熱した後、圧延率６７％にて熱間圧延を行って厚さ１０ｍｍに仕上げ、その表面をフライスで板厚８ｍｍになるまで面削した後、９２０℃にて６０秒間の溶体化処理を行った後、板厚１．５ｍｍまで冷間圧延を行った。次に、４５０〜５７５℃にて３〜１２時間の時効処理を行った後、表１に示す条件にて第１冷間圧延、第１低温焼鈍、第２冷間圧延、第２低温焼鈍を順次行い、表１の実施例１〜１１、比較例１〜９に示す０．３ｍｍの銅合金薄板を得た。

得られた銅合金薄板から組織観察用の試験片を採取し、機械研磨およびバフ研磨を行った後、電解研磨して表面を調整した。得られた各試験片について、日立ハイテク社製のＳＥＭ 型番「Ｓ−３４００Ｎ」）と、ＴＳＬ社製のＥＢＳＤ測定・解析システムＯＩＭ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍａｃｒｏｇｒａｐｈ）を用いて３００μｍ×３００μｍの領域を１μｍの間隔で測定した。その後、同システムの解析ソフト（ソフト名「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ」）を用いて、Ｃｕｂｅ方位の方位密度（理想方位から１５°以内）と平均結晶粒径（隣接するピクセル間の方位差が１５°である境界を結晶粒界とみなした）を求めた。これらの銅合金薄板のＥＢＳＤ測定に基づき求められた、Ｃｕｂｅ方位の方位密度と平均結晶粒径を表２に示す。
また、これらの銅合金薄板の試験片の表面粗さＲａ、Ｒｚ、Ｒｑを、レーザー顕微鏡（オリンパス社製ＯＬＳ３００）を用いて測定した。これらの測定の結果を表２に示す。
また、これらの銅合金薄板の試験片の一部をマスキングした状態とし、Ｈ₂ＳＯ₄：７０．５ｇ／Ｌ（０．７２ｍｏｌ／Ｌ）、Ｈ₂Ｏ₂：３４ｇ／Ｌ（１ｍｏｌ／Ｌ）からなる組成のマイクロエッチング剤に３５℃で１分間浸漬して表面の粗化を行い、各試料片につき、マスキングした部分の表面粗さＲａ，Ｒｚ，Ｒｑ／Ｒｚ及び粗化された部分の表面粗さＲｚを、レーザー顕微鏡（オリンパス社製ＯＬＳ３００）を用いて測定した。これらの測定の結果を表２に示す。

次に、樹脂との密着性の評価は、各試料から切り出した各試験片の粗化面に、フィルムタイプのエポキシ系樹脂接着剤（東レ社製ＴＳＡ−６６）を用いて試験冶具を接着した後、室温にてせん断試験を実施し、樹脂の破壊モードを検査した。この時、破壊モードが樹脂内破壊のものを○、一部界面剥離を△、完全界面剥離のものを×とした。これらの測定結果を表３に示す。

また、接触熱抵抗性、引張強さ、ビッカース硬さ、導電率の測定結果を表３に示す。
接触熱抵抗性は、図３に示すように、各試料２１を寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．１ｍｍとし、その表面の粗化されていない部位に抵抗素子とダイオードが組み込まれたＳｉ半導体デバイス２２を圧着し、これをスタンド２３に支持して３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍのアクリルケース２４の中心部に固定し、無風状態でＳｉ半導体デバイス２２を加熱し、Ｓｉ半導体デバイス２２と銅合金薄板２１の温度を測定し、下記（１）式より算出した。
Ｒｔｈ＝（Ｔｊ−Ｔｘ）／Ｐ …（１）
Ｔｘ；Ｓｉ半導体デバイスが接合している銅合金薄板の裏面中央部の温度（Ｋ）
Ｔｊ；Ｓｉ半導体デバイスに与えられる銅合金薄板と接する面の温度Ｔｊ（Ｋ）
Ｐ；Ｓｉ半導体デバイスに与えられる全熱損失量Ｐ（Ｗ）

引張強さは、試験片を長手方向に圧延方向に平行としたＪＩＳ５号片を作製して測定した。
ビッカース硬さは、１０ｍｍ×１０ｍｍの試験片を作製し、松沢精機社製のマイクロビッカース硬度計（商品名「微小硬度計」）を用いて０．５ｋｇの荷重を加えて４箇所硬さ測定を行い、硬さはそれらの平均値とした。
導電率は、ミーリングにより１０ｍｍ×３０ｍｍの短冊状の試験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定し、平均断面法により算出した。

表３より、本発明のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金条材は、通常の表面処理剤により、容易に均質な粗化処理がなされ、優れた樹脂密着性を有し、ＬＥＤチップ等の発熱を効率的に放散することが可能であり、引張強さ、ビッカース硬さ、導電率も良好あり、チップオンボードでの使用に適していることがわかる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの記載に限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、例えば、光沢及び耐熱性の観点から、銅条材の表面が粗化されていない部位の表面に電解めっき方法により、錫或いは銀めっき処理が施されていても良い。

１ 基板
２Ａ 絶縁層
２Ｂ 導電層
３ ＬＥＤチップ
４ ボンディングワイヤ
５ リフレクタブロック
６ 封止樹脂
１１ 基板
１２ 厚肉部
１３ 薄肉部

Claims (5)

1. Ｆｅ；１．５〜２．４質量％、Ｐ；０．００８〜０．０８質量％およびＺｎ；０．０１〜０．５質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる銅合金条材において、前記銅合金条材の表面より１０μｍまでの深さの範囲の結晶組織内のＥＢＳＤ法にて測定したＣｕｂｅ方位の方位密度が１０〜２０％であり、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が１２〜２０μｍであり、前記銅合金条材の表面が表面処理剤により粗化された部位の表面の最大高さＲｚが１．０〜２．０μｍであり、粗化されていない部位の表面の算術平均粗さＲａが０．０２〜０．０５μｍであり、最大高さＲｚが０．２０〜０．４０μｍであり、二乗平均平方根粗さＲｑと最大高さＲｚの比Ｒｑ／Ｒｚが０．１０〜０．２５であることを特徴とする放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材。
2. Ｎｉ；０．００３〜０．５質量％及び／又はＳｎ；０．００３〜０．５質量％を含有することを特徴とする請求項１に記載の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材。
3. Ａｌ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｇ及びＳｉのうちの少なくとも１種以上を含有し、その含有量が０．０００７〜０．５質量％に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材。
4. 前記表面が粗化された部位に絶縁層が形成され、前記表面が粗化されていない部位にＬＥＤチップ素子が直接搭載されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材。
5. 複数の厚肉部と薄肉部とが幅方向に交互に並んだ異形断面を有しており、前記粗化された部位が薄肉部であり、前記表面が粗化されていない部位が厚肉部であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の放熱性及び樹脂密着性に優れた電子機器用銅合金条材。

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