JP2014072247A - 長期信頼性を有する高反射率光半導体装置用リードフレーム用基体、それを用いた光半導体装置用リードフレームとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近紫外域から可視光域で高い反射率と良好な耐食性を兼ね備え、かつ加工性と生産性が良好な光半導体装置用リードフレーム用基体、及びそれを用いた光半導体装置用リードフレーム、並びに、それらの製造方法を提供する。
【解決手段】導電性基材１の表面に、銀または銀合金からなる表面めっき層２を有する光半導体装置用リードフレーム用基体であって、表面めっき層２の厚さが０．５〜１０μｍであり、酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムの少なくとも１種の微粒子８を表面めっき層２中に体積比で１〜１０％含み、微粒子８の粒度分布において、微粒子８のメディアン径Ｒ_ｍが０．０５〜１μｍであり、かつ、表面めっき層２の表面上に、微粒子８をその粒子投影面積が表面めっき層２の表面積に対して面積比で１５〜３０％となるように露出および／または付着してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光半導体装置用リードフレーム用基体、それを用いた光半導体装置用リードフレーム、及びそれらの製造方法に関する。

光半導体装置用リードフレームは、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子等の光半導体素子である発光素子を光源に利用した、各種表示用・照明用光源の構成部材として広く利用されている。この光半導体装置は、例えば基板にリードフレームを配し、そのリードフレーム上に発光素子を搭載した後、熱、湿気、酸化等の外部要因による発光素子やその周辺部位の劣化を防止するため、発光素子とその周囲を樹脂で封止している。

ところで、ＬＥＤ素子を照明用光源として用いる場合、リードフレームの反射材には可視光波長（例えば４００〜８００ｎｍ）の全領域において反射率が高い（例えば硫酸バリウムや酸化アルミニウムなどの基準物質に対する反射率が８０％以上）ことが求められる。

このような要求に応じて、ＬＥＤ素子が実装されるリードフレーム上には、特に可視光域の光反射率（以下、反射率という）の向上を目的として、銀または銀合金からなる層（皮膜）が形成されているものが多い。銀皮膜は可視光域の反射率が高いことが知られており、銀めっき層を反射面に形成すること（特許文献１）や、銀または銀合金皮膜形成後に２００℃以上で３０秒以上の熱処理を施し、当該皮膜の結晶粒径を０．５μｍ〜３０μｍとすること（特許文献２）などにより、可視光域の反射率をより高くできることが知られている。また、出願人は、銀または銀合金皮膜形成後に塑性加工を行い、銀または銀合金からなるめっき皮膜を塑性変形された組織とすること（特許文献３）により、近紫外域（波長３４０〜４００ｎｍ）から可視光域の反射率をより高くできることを提案した。

このように、銀または銀合金皮膜は可視光域の反射率あるいは近紫外域から可視光域の反射率が良好であるが、耐硫化性が乏しく、長期間使用することで表面が硫化し、近紫外域から可視光域の反射率が低下するという問題がある。

この対策として、銀または銀合金皮膜上に耐食皮膜を形成する方法（特許文献４）がある。しかし、この方法では、可視光域における反射率の低下、製造工程の複雑化といった問題が生じる。

また別の対策として、銀または銀合金皮膜中に高反射率と耐食性を兼ね備えた粒子を分散（共析）させることで、銀または銀合金皮膜の反射率を向上し、かつ耐食性を付与する方法（特許文献５）がある。しかし、この方法では、銀または銀合金皮膜中に分散させる粒子量が多くなった場合、皮膜の加工性が低下するという問題が生じる。また、可視光の反射率に寄与する銀または銀合金皮膜の表面付近に粒子を分布させるに当り、反射率に寄与しない皮膜内部にも表面付近と同程度の粒子を分散させている為に余分な粒子を使用しており、結果として生産性が低い。

特開昭６１−１４８８８３号公報 特許第４３６７４５７号公報 特開２０１２−２８７５７号公報 特開２０１２−９５４２号公報 特開２０１１−２２２６０３号公報

本発明は、銀または銀合金からなる表面めっき層の内部及び表面に、高反射率と良好な耐食性を兼ね備えた微粒子を分散させ、その分布状態を所定の条件の範囲内に制御することで、近紫外域から可視光域で高い反射率と良好な耐食性を兼ね備え、かつ加工性と生産性が良好な光半導体装置用リードフレーム用基体、及びそれを用いた光半導体装置用リードフレームを提供することを課題とする。また本発明は、このような光半導体装置用リードフレーム用基体及びそれを用いた光半導体装置用リードフレームの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の課題は下記の手段により達成される。
（１）導電性基材の表面に、銀または銀合金からなる表面めっき層を有する光半導体装置用リードフレーム用基体であって、
前記表面めっき層の厚さが０．５〜１０μｍであり、
酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムの少なくとも１種の微粒子を前記表面めっき層中に体積比で１〜１０％含み、
前記微粒子の粒度分布において、前記微粒子のメディアン径Ｒ_ｍが０．０５〜１μｍであり、
かつ、前記表面めっき層の表面上に、前記微粒子をその粒子投影面積が表面めっき層の表面積に対して面積比で１５〜３０％となるように露出および／または付着してなることを特徴とする光半導体装置用リードフレーム用基体。
（２）前記微粒子の９０％以上の微粒子が、Ｒ_ｍ±０．２５μｍの粒径であることを特徴とする（１）項に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体。
（３）前記導電性基材が、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする（１）または（２）項に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体。
（４）前記導電性基材と前記表面めっき層の間に、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅または銅合金からなる少なくとも一層の中間層を有する（１）〜（３）のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体。
（５）（１）〜（４）のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体からなる光半導体装置用リードフレーム。
（６）銀または銀合金のめっき液にメディアン径Ｒ_ｍ０．０５〜１μｍの酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムの少なくとも１種の微粒子を分散し、
導電性基材の表面に前記めっき液によってめっきを施して厚さ０．５〜１０μｍとなるように表面めっき層を形成し、
前記表面めっき層上に露出および／または付着した前記微粒子の量を調整する
各工程をこの順に有してなる（１）〜（４）のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体の製造方法。
（７）銀または銀合金のめっき液にメディアン径Ｒ_ｍ０．０５〜１μｍの酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムの少なくとも１種の微粒子を分散し、
導電性基材の表面に前記めっき液によってめっきを施して厚さ０．５〜１０μｍとなるように表面めっき層を形成し、
前記表面めっき層上に露出および／または付着した前記微粒子量を調整し、
所定の形状に成形加工する
各工程をこの順に有してなる（５）項に記載の光半導体装置用リードフレームの製造方法。

本発明により、銀または銀合金からなる表面めっき層の内部及び表面に、高反射率と良好な耐食性を兼ね備えた微粒子を分散させ、その分布状態を適正に制御することで、近紫外域から可視光域で高い反射率と耐食性を兼ね備え、かつ加工性と生産性が良好な光半導体装置用リードフレーム用基体を得られる。
このような特性を有しているため、本発明により得られる光半導体装置用リードフレーム用基体は、例えば光半導体装置用リードフレーム用材料として好適である。

本発明の光半導体装置用リードフレーム用基体の一実施形態の断面図である。 本発明の光半導体装置用リードフレーム用基体の別の一実施形態の断面図である。 本発明の光半導体装置用リードフレームの第１の実施形態の概略断面図である。 本発明の光半導体装置用リードフレームの第２の実施形態の概略断面図である。 本発明の光半導体装置用リードフレームの第３の実施形態の概略断面図である。 本発明の光半導体装置用リードフレームの第４の実施形態の概略断面図である。 本発明の光半導体装置用リードフレームの第５の実施形態の概略断面図である。 本発明の光半導体装置用リードフレームの第６の実施形態の概略断面図である。

以下、本発明の光半導体装置用リードフレーム用基体の実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、各実施形態はあくまでも一例であり、本発明の範囲は各実施形態に限定されるものではない。また、図示した形態は説明に必要な構成を模式的に示しており、各層や微粒子の寸法と互いの大きさの比率は、図示したものに限定して解釈されるものではない。

本発明の光半導体装置用リードフレーム用基体の好ましい一つの実施態様は、図１の概略断面図で示したように、導電性基材１の上に表面めっき層（反射層）２を有し、その表面めっき層２の内部及び表面に、反射率が高くかつ耐食性が良好な微粒子８（８ａ、８ｂ、８ｃ）を所定の分散状態で分散させてなるものである。また本発明の光半導体装置用リードフレーム用基体の好ましい別の実施態様においては、図２の概略断面図で示したように、導電性基材１と表面めっき層２の間に、少なくとも一層の下地めっき層（中間層）４を有していても良い。なお、図２中には、便宜的に微粒子８ａと８ｃのみを図示したが、これら以外に図１に示した微粒子８ｂが存在してもよい。

当該光半導体装置用リードフレーム用基体は、表面めっき層２の内部及び表面に分散した微粒子８の分布を制御し、表面に露出および／または付着分散した微粒子量を多くしている。これにより、表面めっき層２の内部及び表面に微粒子を均一に分散させる場合に比べ、表面めっき層２の表面付近において、微粒子８の効果を効率良く得ることができ、また、光半導体装置用リードフレーム用基体の加工性、生産性も改善できる。

導電性基材１は、例えば銅、鉄、アルミニウムまたはこれらの少なくとも１種の合金を用いることが好ましい。また、これらの複合クラッド材であっても良い。これらの金属基材又は合金基材を用いることで、反射率特性が良く、表面めっき皮膜を形成するのが容易で、かつ生産性の良い光半導体装置用リードフレーム用基体が提供できる。また、これらの金属を基材とした光半導体装置用リードフレーム用基体を用いたリードフレームは、放熱特性に優れており、発光体が発光する際に発生する熱エネルギーを、リードフレームを介してスムーズに外部に放出することができるため、発光素子の長寿命化及び長期にわたる反射率特性の安定化が見込まれる。これは、基材の導電率ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ）に依存するものである。基材の導電率は、少なくとも１０％ＩＡＣＳ以上が好ましく、５０％ＩＡＣＳ以上がさらに好ましい。なお、基材が変化しても、反射率は反射層の表面状態に依存するため、反射率に大きな変化は見られず、放熱性及び基材の物理特性が主に変化する。

導電性基材１と表面めっき層２の間には、少なくとも一層の下地めっき層（中間層）４を形成しても良い。下地めっき層４は、ニッケル、コバルト、銅またはこれらの少なくとも１種の合金を用いることが好ましい。例えば、鉄系の基材を用いた場合は材料の熱伝導度が比較的低いため、下地めっきに銅および銅合金層を施すことにより、反射率を損なうことなく放熱性を向上させることができる。さらに、前記の銅めっきはめっき密着性の向上にも寄与するため発光素子が発光する際の発熱による密着性の劣化を防止できる。銅および銅合金基材を用いた場合は、発光素子が発光する際の発熱による基材成分の表面めっき層への拡散を抑制するために、下地めっき層４としてニッケル、コバルトまたはこれらの少なくとも１種の合金層を施すことが有効である。

下地めっき層４の厚さは、特に限定するものではないが、０．２〜２μｍとすることが好ましい。０．２μｍより薄くなると、上記した基材成分の表層側への熱拡散防止効果が、十分に発揮されない恐れがある。また２μｍより大きくなると、上記熱拡散防止効果が飽和し、さらに成形加工時に加工割れを起こす恐れがある。

表面めっき層２は、銀または銀合金を用いることが好ましい。銀または銀合金は、近紫外域から可視光域の反射率、導電性、熱伝導性が良好であり、耐食性も比較的良好であることから、光半導体装置用リードフレーム用基体に用いる表面めっき層として好適である。本発明の光半導体装置用リードフレーム用基体において表面めっき層を形成する銀または銀合金としては、銀、銀−錫合金、銀−インジウム合金、銀−ロジウム合金、銀−ルテニウム合金、銀−金合金、銀−パラジウム合金、銀−ニッケル合金、銀−セレン合金、銀−アンチモン合金、及び銀−白金合金からなる群から選ばれた材料を用いることができる。これらの銀又は銀合金を用いることにより、反射率が良好で生産性の良いリードフレームが得られる。

ただし、表面めっき層２に銀合金を用いる場合、特に可視光域の反射率を９０％より高くするのは難しくなることがあるため、表面めっき層に用いるのは銀が特に好ましく、その純度は９９質量％以上であることが好ましい。

表面めっき層２の厚さは、０．５〜１０μｍとし、１〜５μｍとすることが好ましい。表面めっき層が薄すぎる場合、基材成分が表面まで拡散し易く、めっき材の長期信頼性が低下する恐れがある。また厚すぎる場合、光半導体装置用リードフレーム用基体の長期信頼性の向上はこれ以上望めず、かつ必要以上に貴金属を使用することにより生産性が低下、生産コストが上昇する。

表面めっき層２の内部及び表面に分散させる微粒子８は、近紫外域から可視光域の反射率が銀よりも高く、かつ化学的に安定であることが望ましい。このような材料として、酸化アルミニウムや硫酸バリウムなどが好適である。不純物の存在により微粒子本来の反射率が低下するため、微粒子に含まれる不純物は、５質量％以下とすることが好ましい。

微粒子８は、表面めっき層２の内部に体積比で１〜１０％、好ましくは３〜８％分散させる。表面めっき層中に分散される微粒子が少なすぎる製造条件では、表面に露出および／または付着分散する微粒子量が少なくなり、光半導体装置用リードフレーム用基体表面における近紫外域から可視光の反射率、耐食性の向上は望めない。また多すぎる場合、光半導体装置用リードフレーム用基体を加工する際の加工性が低くなる恐れが有り、かつ表面めっき層の内部に存在して近紫外域から可視光の反射率、耐食性に寄与しない微粒子量が増加する結果となるので、生産性が低下する。

微粒子８は、表面めっき層２の表面に、粒子投影面積が表面めっき層の表面積に対して面積比で１５〜３０％、好ましくは２０〜２５％となるように露出および／または付着させる。表面めっき層の表面に露出および／または付着される微粒子が少なすぎると、表面めっき層の表面における近紫外域から可視光の反射率、耐食性の向上は望めない。また多すぎると、表面めっき層の表面におけるワイヤボンディング性が低下し、当該光半導体装置用リードフレーム用基体を用いて製造した光半導体装置用リードフレームの信頼性が低下する恐れがある。

なお、ここで微粒子が露出している状態とは、図１および図２において微粒子８ａで示したように、表面めっき層に埋設されている微粒子の一部が表面めっき層の表面から露出している状態であることを意味する。
一方、微粒子が付着している状態とは、図１において微粒子８ｂで示したように、微粒子が表面めっき層に埋設されておらず、表面めっき層上に付着している状態であることを意味する。付着は微粒子の分子間力による表面めっき層との物理的な接着である。なお、前述の通り、図２では図示していないが図２の態様においても、微粒子８ａとともにあるいは微粒子８ａに代えて、微粒子８ｂが存在してもよい。

表面めっき層の表面には、このように付着した微粒子と、露出した微粒子とが存在する。本発明においては、表面めっき層の表面の微粒子が付着のみで構成されていても良く、あるいは、露出のみで構成されていても良い。本発明においては、当然、表面に露出している粒子と表面に付着している粒子とが混在する構成であっても良い。
これらの露出または付着した微粒子の他、本発明においては、図１および図２において微粒子８ｃで示したように、微粒子が表面めっき層中に全体が埋設されて分散している状態が所定の分散割合で必ず存在する。

また、本発明においては、前記酸化アルミニウム、硫酸バリウムまたはフッ素樹脂の少なくとも１種の微粒子の粒度分布において、その微粒子のメディアン径Ｒ_ｍが０．０５〜１μｍとなるようにし、好ましくは、０．３〜０．７μｍとする。微粒子の平均粒径が小さすぎる場合、光半導体装置用リードフレーム用基体を製造するに当りめっき浴中で微粒子が凝集してしまい、表面めっき層に微粒子を分散させることができない。また大きすぎる場合、光半導体装置用リードフレーム用基体の加工性が低下する。本発明では、前記所定の粒度分布を満たす微粒子を用いることで、これらの粒径による効果を平均的に良好に得ることができる。
微粒子の粒度分布は、後述の方法によって適正に調整することができる。

さらに、本発明において、９０％以上の微粒子がＲ_ｍ±０．２５μｍの粒径を有することが好ましい。すなわち、微粒子全体中で個々の微粒子の９０％以上が、Ｒ_ｍ−０．２５≦ｒ≦Ｒ_ｍ＋０．２５の範囲内に入る粒径ｒ（μｍ）を有することが好ましい。このような範囲に粒径を調整すると、「反射率の向上に寄与しない粒子や加工性の低下に寄与する粒子の数が少ないため、反射率と加工性を両立することができる」点で好ましい。なお、この範囲に入る粒径が９０％未満だと「反射率の向上に寄与しない粒子や加工性の低下に寄与する粒子の数が増加するため、反射率と加工性を両立することができなくなる」で好ましくない。

微粒子８は、微粒子を分散させためっき液に導電性基材１を浸漬し、電気めっきまたは無電解めっきを行なうことで、表面めっき層２の内部及び表面に分散させることができる。表面めっき層の内部における微粒子分散量は、めっき液中の微粒子濃度、めっき時の電流密度、撹拌強度により調節することができる。

微粒子８を表面めっき層２の内部及び表面に分散させるに当り、界面活性剤を使用しても良い。界面活性剤は特に限定するものではなく、微粒子８をめっき液中に分散し、表面めっき層２の内部及び表面に分散させ得るものであれば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性などのいずれの界面活性剤を使用しても良い。

表面めっき層２の表面に付着および／または露出分散した微粒子８の分散量は、例えば洗浄、研削、表面処理のような、めっき後の微粒子量調整工程を設けることで制御できる。通常のリードフレーム用基体では、めっき処理後、表面めっき層の表面に付着および／または露出分散した微粒子を水洗等で取り除く。しかし本発明においては、微粒子量調整工程を行い、微粒子８の量を制御して光半導体装置用リードフレーム用基体表面付近の微粒子量を調整する。これによって、近紫外域から可視光域の反射率と耐食性が良好で、かつ加工性と生産性を兼ね備えた光半導体装置用リードフレーム用基体を得ることができる。

例えば、微粒子量調整工程は、水洗で行う場合は、水洗時間や水洗の強度（流量、水圧等）を調整する。また、表面めっき層２の表面への微粒子の付着および／または露出による分散量を増やしたい場合は、電気泳動等の手法を用いることができる。このようにして、表面めっき層２の表面に付着および／または露出分散する微粒子８の分散量を調整する。

次に、本発明において、微粒子８の粒度分布は次のようにして調整することができる。
（１）微粒子市販品の分級
・濾過、遠心分離、ハイドロサイクロンなどの湿式分級によって分級する。
・サイクロン、振るいかけなどの乾式分級によって分級する。
（２）微粒子市販品の粉砕
・ビーズミルなどの湿式微粉砕によって粉砕する。
・乾式ビーズミルなどの乾式微粉砕によって粉砕する。
（３）微粒子市販品の使用・混合
・所定の粒度分布を有する微粒子をそのまま用いるか、それらを２種以上混合して使用してもよい。
なお、本発明において、微粒子８の粒度分布は、レーザー回折方式、動的光散乱方式、超音波方式等の粒度分布測定により測定することができる。

上記の光半導体装置用リードフレーム用基体は、近紫外域から可視光域の反射率と耐食性が良好で、かつ良好な加工性と生産性を兼ね備えているため、光半導体装置用リードフレーム用材料として好適に用いることができる。

以下、本発明の光半導体装置用リードフレームの実施の形態を、図面を用いて説明する。各図において、リードフレームに光半導体素子が搭載されている状態を示している。なお、各実施形態はあくまでも一例であり、本発明の範囲は各実施形態に限定されるものではない。また、図示した形態は説明に必要な限度で省略して示しており、寸法や具体的なリードフレームないしは素子の構造が図示したものに限定して解釈されるものではない。また、図３〜図８中では、微粒子８（８ａ、８ｂ、８ｃ）は図示を省略した。

図３は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第１の実施形態の概略断面図である。本実施形態のリードフレームは、導電性基材１の両表面上に銀または銀合金からなる表面めっき層２が形成され、表面めっき層２の一部の表面上に光半導体素子３が搭載されている。さらにボンディングワイヤ７によって、破断部（図中折れ線形状の領域として省略的に示している。）にて絶縁された他方のリードフレームと光半導体素子３とが、電気的に接続されて回路が形成されている。本発明において、本実施形態のリードフレームは、近紫外域から可視光域の反射率が高く、かつ耐食性が良好な微粒子８を表面めっき層２の内部及び表面に分散させることで、近紫外域及び可視光領域（波長３４０ｎｍ〜８００ｎｍ）の反射特性に優れ、かつ耐食性が良好な光半導体装置用リードフレームとなる。

図４は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第２の実施形態の概略断面図である。図４に示す実施形態のリードフレームが、図３に示すリードフレームと異なる点は、導電性基材１と表面めっき層２との間に、下地めっき層４が形成されていることである。その他の点については、図３に示すリードフレームと同様である。

図５および図６は、光半導体素子が搭載される側の片面のみに、近紫外域から可視光域の反射率が良好で、かつ耐食性が良好な微粒子８を内部及び表面に分散した表面めっき層２を配置した、第３および第４の実施形態の概略断面図であり、図５と図６との相違点は、下地めっき層４の有無である。

図７は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第５の実施形態の概略断面図である。図７は、モールド樹脂５および封止樹脂６によって光半導体モジュールが形成されている様子を便宜的に示しており、光半導体素子３が搭載される部分と、その近傍である反射現象を起こす箇所と、モールド樹脂５の内部とにのみ表面めっき層２が形成されている。本実施形態において、下地めっき層４は導電性基材１の全面に形成されているが、導電性基材１と表面めっき層２との間に介在する形態であれば、部分的に形成されていてもよい。また、モールド樹脂５の下部の途中まで表面めっき層２が形成されているが、反射現象に寄与する部分である領域が覆われていれば良く、モールド樹脂５の外側まであるいはモールド樹脂内部のみが覆われている状態でもよい。本発明においては、このように、光反射に寄与する部分にのみに銀または銀合金からなる表面めっき層２を形成することも可能である。

図８は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第６の実施形態の概略断面図である。図８は、図７同様、モールド樹脂５および封止樹脂６によって光半導体モジュールが形成されている様子を便宜的に示している。図８の実施形態が図７と異なる点は、導電性基材１の光半導体素子３が配置される面にのみ下地めっき層４が設けられていることと、表面めっき層２が導電性基材１の全面に設けられていることである。

以下、本発明について、実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

下記の表１に示した導電性基材上に、酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムからなる微粒子を分散させた下記銀または銀合金のめっき液でめっき処理した。このめっき処理で設けた銀または銀合金からなる表面めっき層の内部及び表面に、前記酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムからなる微粒子を所定の分散量で分散させた。このように表面めっき層を設けることで、光半導体装置用リードフレーム用基体を、下記の方法で作製した。さらに、この基体を所定の形状に打ち抜き加工することで光半導体装置用リードフレームが得られる。
表面めっき層の内部における微粒子分散量及び表面めっき層の表面における微粒子の露出および／または付着分散量（露出している微粒子と付着している微粒子の合計分散量）を、表１に示す。表１において、表面めっき層の内部における微粒子分散量を微粒子の内部分散量、及び表面めっき層の表面における微粒子の露出および／または付着分散量（前記の合計分散量）を微粒子の表面付着量と、それぞれ略記した。

導電性基材として用いた材料のうち、「Ｃ１４４１０（Ｃｕ−０．１５Ｓｎ：古河電気工業（株）製、商品名 ＥＦＴＥＣ−３）」、「Ｃ１８０４５（Ｃｕ−Ｃｒ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金材料：Ｃｕ−０．３Ｃｒ−０．２５Ｓｎ−０．５Ｚｎ：古河電気工業（株）製、商品名 ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）」、「Ｃ１９４００（Ｃｕ−Ｆｅ系合金材料：Ｃｕ−２．３Ｆｅ−０．０３Ｐ−０．１５Ｚｎ）」、「Ｃ２６８００（黄銅：Ｃｕ−３５Ｚｎ）」、「Ｃ５２１００（リン青銅：Ｃｕ−８Ｓｎ−０．０３Ｐ）」、および「Ｃ７７０００（洋白：Ｃｕ−１８Ｎｉ−２７Ｚｎ）」は銅または銅合金の基材を表し、Ｃの後の数値はＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格による種類を示す。また、「Ａ２０１４」はアルミニウムまたはアルミニウム合金の基材を表し、日本工業規格（ＪＩＳ Ｈ ４０００：２００６ など）にその成分が規定されている。また、「４２アロイ」は鉄系基材を表し、ニッケルを４２質量％含有し、残部が鉄と不可避不純物からなる合金を表す。

厚さ０．２５ｍｍ、幅１８０ｍｍの導電性基材に、めっき前処理として脱脂処理および酸洗処理を施した後、銀ストライクめっき処理及び表面めっき層形成を順次行ない、洗浄、乾燥工程を経て光半導体装置用リードフレーム用基体を作製した。また、酸洗処理と銀ストライクめっき処理の間に、１μｍの下地めっき層形成を行なった試料も作製した。なお基材が「Ａ２０１４」のときは、酸洗処理と下地めっき層形成の間に、亜鉛置換処理を行なった。

表面めっき層形成用のめっき液は、表１に記載した通りメディアン粒径０．０５μｍ〜１．０μｍの酸化アルミニウム微粒子または硫酸バリウム微粒子を分散させてから用いた。酸化アルミニウムと硫酸バリウムはどちらも関東化学（株）製のものを使用し、ビーズミルによる粉砕、濾過による分級、混合を組み合わせることで、あらかじめ粒度分布を９０％以上の微粒子が、Ｒ_ｍ±０．２５μｍとなるように調整してからめっき液中に分散させた。微粒子の粒度分布は、水中もしくは界面活性剤（ＥＡ−１５０（商品名）、第一工業製薬（株）製）溶液中に微粒子を分散させ、適当な濃度に調整した分散液について、スペクトリス（株）マルバーン事業部製のゼータサイザーナノＺＳ（商品名）を用いて、動的光散乱法により測定（ＤＬＳ分析）した。

（前処理条件）
［電解脱脂処理］
脱脂液：ＮａＯＨ ６０ｇ／リットル
脱脂条件：電流密度２．５Ａ／ｄｍ^２、温度６０℃、脱脂時間６０秒
［酸洗処理］
酸洗液：１０質量％硫酸
酸洗条件：室温、３０秒浸漬
［亜鉛置換処理］
亜鉛置換液：ＮａＯＨ ５００ｇ／リットル、ＺｎＯ １００ｇ／リットル、酒石酸（Ｃ_４Ｈ_６Ｏ_６） １０ｇ／リットル、ＦｅＣｌ_２ ２ｇ／リットル
処理条件：室温、３０秒浸漬
［銀ストライクめっき処理］
めっき液：ＫＡｇ（ＣＮ）_２ ４．４５ｇ／リットル、ＫＣＮ ６０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度２５℃

（下地めっき条件）
［ニッケルめっき］
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ ５００ｇ／リットル、ＮｉＣｌ_２ ３０ｇ／リットル、Ｈ_３ＢＯ_３ ３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃
［コバルトめっき］
めっき液：Ｃｏ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ ５００ｇ／リットル、ＣｏＣｌ_２ ３０ｇ／リットル、Ｈ_３ＢＯ_３ ３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃
［銅めっき］
めっき液：ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ ２５０ｇ／リットル、Ｈ_２ＳＯ_４ ５０ｇ／リットル、ＮａＣｌ ０．１ｇ／リットル
めっき条件：電流密度６Ａ／ｄｍ^２、温度４０℃

（表面めっき条件）
［銀めっき］
めっき液：ＡｇＣＮ ５０ｇ／リットル、ＫＣＮ １００ｇ／リットル、Ｋ_２ＣＯ_３ ３０ｇ／リットル、前記酸化アルミニウム微粒子または硫酸バリウム微粒子 １〜１００ｇ／リットル
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃
［Ａｇ−Ｓｎ合金めっき］
めっき液：ＫＣＮ １００ｇ／リットル、ＮａＯＨ ５０ｇ／リットル、ＡｇＣＮ １０ｇ／リットル、Ｋ_２Ｓｎ（ＯＨ）_６ ８０ｇ／リットル、前記酸化アルミニウム微粒子または硫酸バリウム微粒子 １〜１００ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ４０℃
［Ａｇ−Ｉｎ合金めっき］
めっき液：ＫＣＮ １００ｇ／リットル、ＮａＯＨ ５０ｇ／リットル、ＡｇＣＮ １０ｇ／リットル、ＩｎＣｌ_３ ２０ｇ／リットル、前記酸化アルミニウム微粒子または硫酸バリウム微粒子 １〜１００ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 ２Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［Ａｇ−Ｐｄ合金めっき］
めっき液：ＫＡｇ［ＣＮ］_２ ２０ｇ／リットル、ＰｄＣｌ_２ ２５ｇ／リットル、Ｋ_４Ｏ_７Ｐ_２ ６０ｇ／リットル、ＫＳＣＮ １５０ｇ／リットル、前記酸化アルミニウム微粒子または硫酸バリウム微粒子 １〜１００ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 ０．５Ａ／ｄｍ^２、温度 ４０℃
［Ａｇ−Ｓｅ合金めっき］
めっき液：ＫＣＮ １５０ｇ／リットル、Ｋ_２ＣＯ_３ １５ｇ／リットル、ＫＡｇ［ＣＮ］_２ ７５ｇ／リットル、Ｎａ_２Ｏ_３Ｓｅ５Ｈ_２Ｏ ５ｇ／リットル、前記酸化アルミニウム微粒子または硫酸バリウム微粒子 １〜１００ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 ２Ａ／ｄｍ^２、温度 ５０℃
［Ａｇ−Ｓｂ合金めっき］
めっき液：ＫＣＮ １５０ｇ／リットル、Ｋ_２ＣＯ_３ １５ｇ／リットル、ＫＡｇ［ＣＮ］_２ ７５ｇ／リットル、Ｃ_４Ｈ_４ＫＯＳｂ １０ｇ／リットル、前記酸化アルミニウム微粒子または硫酸バリウム微粒子 １〜１００ｇ／リットル
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ５０℃

微粒子の内部分散量の測定：
電子顕微鏡（倍率１００００倍）により光半導体装置用リードフレーム用基体断面を直接観察し、観察像から微粒子の内部分散量を測定した。

微粒子の表面付着量の測定：
電子顕微鏡（倍率１００００倍）により光半導体装置用リードフレーム用基体の表面を直接観察し、観察像から微粒子の表面へ露出および／または付着した分散量の合計量を測定した。

微粒子の粒度分布の測定：
上記粒度分布を調整した微粒子を水中もしくは界面活性剤ＥＡ−１５０（商品名、第一工業製薬（株）製）の水溶液中に分散させ、適当な濃度に調整した分散液について、スペクトリス（株）マルバーン事業部製のゼータサイザーナノＺＳ（商品名）を用いて、動的光散乱法により測定（ＤＬＳ分析）した。

表１の実施例及び比較例について下記の評価を行った。その結果を、表２に示す。

反射率測定：
分光光度計 Ｕ−４１００（商品名、（株）日立ハイテクノロジーズ製）を用いて、波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で全反射率を連続測定した。このうち、紫外域〜近紫外域である３４０ｎｍ、３７５ｎｍ、４００ｎｍ、さらには可視光域である４５０ｎｍおよび６００ｎｍにおける全反射率（％）を表２に示す。それぞれ波長３４０ｎｍでの反射率を６０％以上、３７５ｎｍでの反射率を７５％以上、４００ｎｍでの反射率を８０％以上、可視光域の波長４５０ｎｍおよび６００ｎｍにおいては９０％以上であることが要求特性とした。

硫化試験（ＪＩＳ Ｈ８５０２記載）：
Ｈ_２Ｓ ３ｐｐｍ、２４時間後の腐食状態について、レイティングナンバー（ＲＮ）評価を実施した。なお、ここで、レイティングナンバーが９以上の場合は、光半導体素子（ＬＥＤ素子）を１００００時間点灯しても輝度の低下が数％程度と小さいことを意味し、良好な耐食性を有して長期信頼性が高いことを示す。一方、このレイティングナンバーが９未満を耐食性に不足すると判断した。

ワイヤボンディング性（ＷＢ性）：
下記のワイヤボンディング条件において、１０点テスト後に接合強度測定を行った。
ワイヤボンダ：ＳＷＢ−ＦＡ−ＣＵＢ−１０（商品名、（株）新川製）
ワイヤ：２５μｍ金ワイヤ
ボンディング温度：１５０℃
キャピラリ：１８２０−１７−４３７ＧＭ
１ｓｔ条件：１０ｍｓｅｃ、４５Ｂｉｔ、４５ｇ
２ｎｄ条件：１０ｍｓｅｃ、１００Ｂｉｔ、１３０ｇ
（強度−３σ）の値が４９．０ｍＮ以上のものを「優」として「◎」と示し、２９．４ｍＮ以上４９．０ｍＮ未満のものを「良」として「○」と示し、２９．４ｍＮ未満であるが接合可能なものを「可」として「△」と示し、まったく接合しなかったものを「不可」として「×」と示した。この内、評価が◎○△のものを実用合格レベル、×のものを不合格レベルと判断した。ここで、σは１０点測定の強度の標準偏差を表す。

曲げ加工性：
作製した光半導体装置用リードフレーム用基体から、長さ３０ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を、長さ方向が圧延方向と平行になるように切り出し、プレス機（日本オートマチックマシン（株）製）で曲げ半径Ｒ＝０．５ｍｍで曲げた際の曲げ加工性を調べた。曲げ加工した試験片の最大曲げ加工部をマイクロスコープ（（株）キーエンス製）を用いて１７５倍に拡大して観察し、曲げ加工性を判定した。最大曲げ加工部を観察した結果、割れが存在しないものを「良」として「○」と示し、シワや軽微な割れが存在するものを「可」として「△」と示し、大きな割れが存在するものを「不可」として「×」と示した。この内、評価が○△のものを実用合格レベル、×のものを不合格レベルと判断した。

表２に示されるように、本実施例の光半導体装置用リードフレーム用基体及び光半導体装置用リードフレームは、いずれも近紫外域から可視光域の反射率、耐食性、ワイヤボンディング性、曲げ加工性が良好であった。
これに対して、比較例ではいずれか１つ以上の特性に劣った結果となった。表面めっき層の内部及び表面に微粒子を分散させていない比較例１では、波長３７５ｎｍ、４００ｎｍ、４５０ｎｍにおける反射率及び耐食性が劣るものとなった。微粒子の粒径が大きすぎた比較例２、６および表面めっき層の内部における微粒子分散量が多すぎた比較例３、７では、曲げ加工性が劣るものとなった。表面めっき層の表面における微粒子の露出および／または付着分散量が少なすぎた比較例４、８では、波長３７５ｎｍ、４５０ｎｍにおける反射率が劣り、耐食性が不足するものとなった。表面めっき層の表面における微粒子の露出および／または付着分散量が多すぎた比較例５、９では、ワイヤボンディング性が劣るものとなった。

１ 導電性基材
２ 表面めっき層
３ 光半導体素子
４ 下地めっき層
５ モールド樹脂
６ 封止樹脂
７ ボンディングワイヤ
８ 微粒子
８ａ 表面めっき層の表面に付着した微粒子
８ｂ 表面めっき層の表面に露出した微粒子
８ｃ 表面めっき層中に埋設分散した微粒子

Claims (7)

1. 導電性基材の表面に、銀または銀合金からなる表面めっき層を有する光半導体装置用リードフレーム用基体であって、
   前記表面めっき層の厚さが０．５〜１０μｍであり、
   酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムの少なくとも１種の微粒子を前記表面めっき層中に体積比で１〜１０％含み、
   前記微粒子の粒度分布において、前記微粒子のメディアン径Ｒ_ｍが０．０５〜１μｍであり、
   かつ、前記表面めっき層の表面上に、前記微粒子をその粒子投影面積が表面めっき層の表面積に対して面積比で１５〜３０％となるように露出および／または付着してなることを特徴とする光半導体装置用リードフレーム用基体。
2. 前記微粒子の９０％以上の微粒子が、Ｒ_ｍ±０．２５μｍの粒径であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体。
3. 前記導電性基材が、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体。
4. 前記導電性基材と前記表面めっき層の間に、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅または銅合金からなる少なくとも一層の中間層を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体からなる光半導体装置用リードフレーム。
6. 銀または銀合金のめっき液にメディアン径Ｒ_ｍ０．０５〜１μｍの酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムの少なくとも１種の微粒子を分散し、
   導電性基材の表面に前記めっき液によってめっきを施して厚さ０．５〜１０μｍとなるように表面めっき層を形成し、
   前記表面めっき層上に露出および／または付着した前記微粒子の量を調整する
   各工程をこの順に有してなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム用基体の製造方法。
7. 銀または銀合金のめっき液にメディアン径Ｒ_ｍ０．０５〜１μｍの酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムの少なくとも１種の微粒子を分散し、
   導電性基材の表面に前記めっき液によってめっきを施して厚さ０．５〜１０μｍとなるように表面めっき層を形成し、
   前記表面めっき層上に露出および／または付着した前記微粒子量を調整し、
   所定の形状に成形加工する
   各工程をこの順に有してなる請求項５に記載の光半導体装置用リードフレームの製造方法。