JP5839861B2

JP5839861B2 - 光半導体装置用リードフレーム、光半導体装置用リードフレームの製造方法、および光半導体装置

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Publication number: JP5839861B2
Application number: JP2011150461A
Authority: JP
Inventors: 良聡小林; 鈴木　智; 智鈴木; 昭頼橘; 伸菊池; 座間　悟; 悟座間
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: JP2012033919A

Description

本発明は、光半導体装置用リードフレームとその製造方法、および光半導体装置に関する。

光半導体装置用リードフレームは、例えばＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）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。その光半導体装置は、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。銀の皮膜は、可視光域における反射率が高いことが知られており、具体的には、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）等が知られている。また、銀めっき後に圧延を実施後、加熱処理を行ったバネ用の電気接点材が知られており、圧延を行うことでめっき結晶粒間の結合力が強化され、耐摩耗性が向上することが知られている（特許文献３）。

特開昭６１−１４８８８３号公報特許第４３６７４５７号公報特許第３５１５２２６号

特許文献１のような公知の技術にて、銀またはその合金皮膜を単純に形成しただけの場合、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍで７５％以上、特に４５０ｎｍの反射率は８５％程度（後述の従来例１では８５％であった）と高水準である。しかしながら、近年の光半導体装置、特にＬＥＤのリードフレームに求められる反射率は、チップの発光効率がいまだ数１０％程度であることから、これを極力効率的に活用すべく、より一層高い反射率レベル（例えば波長４５０ｎｍ以上で９０％以上）のものが求められてきている。

そこで、特許文献２のように、表面粗さ０．５μｍ以上の下地材料表面に、銀または銀合金の皮膜の結晶粒径を０．５μｍ〜３０μｍとすることで、可視光域の反射率を９０％以上に高められた発明が開示されており、めっき厚の規定や粗度の規定、および結晶粒径を規定範囲に収めるために熱処理を施す等の手法が取られている。しかし、この手法を用いた場合、材料に熱処理が施されるため、銀表面の酸化が進行することで反射率の低下が懸念され、また熱処理によって下地が銀表面にまで拡散して反射率の低下やワイヤボンディング性を劣化させる場合があった。さらに、特許文献２ではＬＥＤ実装基盤に適応されているが、近年の高出力ＬＥＤ等の出現により、より放熱性が問題となっている。そこで、放熱性の良い銅または銅合金のリードフレームを使用したタイプに展開可能であると推測されるが、熱処理を行うと基材の銅成分が銀表面に拡散してしまい、反射率を低下させるため、容易にリードフレームに展開することは難しいことがわかった。このため、リードフレームにおいても従来の銀皮膜と比べて反射率が良好なリードフレームは開発されていないのが現状である。

本発明者らは鋭意検討を行った結果、めっきで形成された結晶粒界が当該波長の吸収ピークを形成していることを突き止めた。この結晶粒界を減少させるか、粒界の間隙を狭くして光が吸収されないようにすることで、吸収ピークを消滅せしめることを試みた。
この問題を解決するために、特許文献２では、めっき後の熱処理によって銀めっきの結晶粒を粗大化させて、結晶粒と結晶粒の間隙を小さくし、その結果、反射率を上げる手法を採用している。しかし、熱処理によって結晶粒を粗大化させても、例えば、３つ以上の結晶粒が近接している領域を考えると、必ずしも、それらの結晶粒の間隙を完全に消滅させたり、間隙を狭くすることはできないことがわかった。このため、このような熱処理された材料を使って製品とした場合、光発光素子の発光に伴う発熱によって、前記めっきされた銀の結晶粒の間隙を介して、下地材料である基体や下地めっき層が外部の空気と接触して酸化され、また、めっきされた銀の酸化が促進されて、めっき剥がれの原因となっていると考えられる。さらに、結晶粒が表面側に粗大化すれば、表面での粗さが増大してしまうために、より大きくなった表面粗さに影響を受けて反射率が悪化することも考えられる。

そこで、本発明は、ＬＥＤ・フォトカプラ・フォトインタラプタなどに使用される光半導体装置用リードフレームにおいて、可視光域（波長４００〜８００ｎｍ）において全体的に従来の銀皮膜よりも反射率が高く、特に波長４５０ｎｍ近辺を発光するチップ搭載時に反射率が良好で、高輝度かつ放熱性に優れたリードフレームおよびその製造方法を提供することを目的とする。特に可視光域における波長４００〜８００ｎｍで反射率８５％以上、かつ耐熱性が、１５０℃３時間で大気中にて熱処理を行った後、波長４５０ｎｍでの反射率低下が５％以内であって、さらに４５０ｎｍ以上の波長では反射率９０％以上のリードフレーム及びその製造方法を提供することを目的とした。

上記問題に鑑み誠意検討を進めた結果、導電性基体上の最表面に銀からなる反射層がめっき法で形成された光半導体装置用リードフレームにおいて、めっき層形成後に塑性加工を施すことでめっき組織を潰し、かつ残存しためっき組織の面積比を５０％以下とすることで、熱処理を施すことなく、また結晶粒径も制御することもなく、可視光域である波長４００〜８００ｎｍの反射率を８５％以上かつ波長４５０〜８００ｎｍで９０％以上とすることができることを見出し、この知見に基づき本発明を為すに至った。

すなわち、上記課題は以下の手段により解決される。
（１）導電性基体の最表面の、少なくとも片面もしくは両面に、一部もしくは全面に反射層を具備してなる光半導体装置用リードフレームであって、前記反射層が、少なくとも光半導体素子が発する光を反射する領域の最表面において、銀からなるめっき組織の少なくとも表面が加工率２２％以上の圧延塑性変形組織であり、その少なくとも表面において、銀からなるめっき組織残存率の面積比が５０％以下であり、波長４００〜８００ｎｍでの反射率が８５％以上、かつ耐熱性が、１５０℃３時間で大気中にて熱処理を行ったとき、波長４５０ｎｍでの反射率低下が５％以内であることを特徴とする、光半導体装置用リードフレーム。
（２）前記導電性基体は、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）記載の光半導体装置用リードフレーム。
（３）前記塑性変形後の反射層の厚さが、０．２〜１０μｍであることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の光半導体装置用リードフレーム。
（４）前記基体が、その上に金属層をｎ層（ｎは１以上の整数）具備し、かつ前記反射層が前記基体上に、直接、または前記金属層の少なくとも１層を介して設けられていることを特徴とする（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。
（５）前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の半導体装置用リードフレームを製造する方法であって、導電性基体上の最表面であって少なくとも光半導体素子が発する光を反射する領域に銀からなる反射層をめっき法で形成した後、さらにその反射層に塑性加工を施して該反射層のめっき組織に塑性変形を生じさせるに当たり、該塑性加工の施工方法が加工率２２％以上の圧延加工であることを特徴とする、光半導体装置用リードフレームの製造方法。
（６）光半導体素子と、少なくとも前記光半導体素子が搭載される箇所に設けられた前記（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とを具備することを特徴とする光半導体装置。

本発明によれば、導電性基体上の最表面に銀からなる反射層をめっき法で形成した後、さらにその反射層に塑性加工が施されてめっき組織の少なくとも表面に加工率２２％以上の塑性変形圧延組織（形状）を有し、かつその表面に残存しためっき組織形状に似た形状の面積比（以降めっき組織残存率という）が５０％以下とすることにより、可視光域である波長４００〜８００ｎｍの反射率を８５％以上、さらに４５０ｎｍ以上の波長では反射率を９０％以上、に高めることができる。また、近紫外域での反射率向上にも優れた効果を奏する。また、リードフレームを使用することにより、実装基板上の回路へ直接形成するよりも放熱性に優れ、熱による光半導体装置の劣化を遅延させることができる。
また、塑性加工方法はめっき処理後に加工率２２％以上の圧延加工を施すことで要望の状態が容易に達成できる。すなわち、本発明によれば、可視光域である波長４００〜８００ｎｍにおいて全体的に従来の銀皮膜よりも反射率が高く、特に波長４５０ｎｍ近辺を発光する光半導体チップ搭載時に反射率が良好で、高輝度かつ放熱性に優れたリードフレームおよびその製造方法を提供することができる。

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。本発明に係る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。本発明に係る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。

本発明のリードフレームは、銀からなる反射層を電気めっき法などのめっき法で形成した後、さらにその反射層に塑性加工が施されて銀からなるめっき組織（めっき法で形成された金属組織）が少なくとも表面に塑性変形を生じていることを特徴とする。めっき層に塑性変形を生じさせることにより、めっきで形成された結晶の粒界の結合力を強固にして転位を排出するとともに、塑性加工のエネルギーで銀を再結晶させると同時に、表面の凹凸を機械的に作用する力で平滑にすることができる。その結果、波長４００〜８００ｎｍの反射率を向上させることができるため、特に波長４５０ｎｍ〜８００ｎｍの光半導体発光チップを搭載する光半導体装置に好適に使用される。光半導体装置の中でも、特にＬＥＤにおいて効果を発揮する。また、近紫外域での反射率向上にも優れた効果を奏する。
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

ここで塑性加工が施されていないめっき組織残存率は、反射層として利用される箇所における領域の５０％以下である必要があり、好ましく３０％以下である。ここで、めっき組織残存率とは、典型的には、電気めっき法などのめっき法で銀めっき層を形成したときにほぼ全域にわたってめっき組織（針状組織や球状粒子の析出状態）が形成され、これに対し塑性加工が施されて塑性変形を生じそのめっき組織が消失しても、その後の表面にめっき組織形状に似た形状が残存する場合のその残存しためっき組織に似た形状の面積比［残存しためっき組織に似た形状の面積／測定対象領域の面積］（％）を言う。この割合が低いほど優れた反射特性が得られ、より高輝度なＬＥＤ用リードフレームとして適用できる。なお、塑性加工の結果、めっき組織又はそれに似た形状が全く残存しない場合もあるため、めっき組織残存率の下限値は０％である。本発明においては、めっき組織残存率は、０％に近ければ近い程好ましく、反射率向上の観点からは、めっき組織残存率が０％であることが最も好ましい。ここで、「反射層として利用される箇所」とは、ＬＥＤモジュールを形成する際に発光部以外のところを樹脂モールドしてＬＥＤモジュールとなるが、そのＬＥＤチップが光を発した際にリードフレームが露出している箇所で光の反射現象が起こる部分のことを示す。つまり、反射現象に寄与するリードフレーム露出箇所におけるめっき組織残存率が５０％以下であることが好ましく、全面がめっき組織残存率５０％以下は当然良好であるが、例えばストライプ状やスポット状に塑性加工が施されて、その箇所のめっき組織残存率が５０％以下であり、かつその領域のみがＬＥＤの反射層として利用される箇所になる状態でもよい。

めっき法としては、電気めっき法や無電解めっき法等の湿式めっき法でもよく、または、スパッタ法等の乾式めっき法でもよい。
また、塑性加工としては、圧延加工の塑性加工でよい。圧延加工によれば、基体を含めた素材の全体が塑性加工を受けるので、そのめっき組織の全体が塑性変形を受ける。

本発明においては、電気めっき法、無電解めっき法またはスパッタ法で形成された金属組織（めっき組織）に対して、圧延加工の塑性加工により、めっき組織の少なくとも表面が塑性変形した反射層を最表面に有することを特徴とする。ここで、塑性変形した金属組織は、本件技術分野で冶金学的に明らかである通り、鋳造組織とは相違し、また、めっきによって形成された変形前のめっき組織とも相違する。具体的には、通常めっき後には表面に微細な結晶が見られ、針状組織や球状粒子の析出状態等が見られる。一方、めっき後に圧延加工を施した後の表面状態は、圧延ロールのロール目に形成されている加工模様がリードフレーム側に転写されたような表面性状を呈しているため、例えば汎用的なＳＥＭで観察倍率２０００〜１００００倍で表面観察を行うことで、明確に区別が可能である。

本発明での製造方法を詳しく説明すると、導電性の基体（例えば条材）の両面または片面の、一部又は全部に、めっき法（例えば、電気めっき法、無電解めっき法またはスパッタ法）を施して、銀からなる反射層を形成し、圧延加工の塑性加工を施す。次に、エッチング法などによりリードフレームの形状とする。
このリードフレームに樹脂モールドなどによってチップ搭載部を形成し、光半導体チップの搭載、ワイヤーボンディング、蛍光体を含有させた樹脂やガラスで封止して光半導体モジュールを製造する。
従来の方法では、一般的に、導電性の基体（条材など）をエッチング加工によりリードフレームの形状とした後に、銀めっきや金／パラジウム／ニッケルめっきを行っている。また、前記特許文献２記載の方法では、めっき後に所定の加熱処理に付してめっき層の粒径を粗大化させている。
本発明と従来の方法とは、本発明が機械的な加工上がりとしてめっき組織を変性したものであるのに対して、従来法ではクラッドによる単なる加工上がりや、めっき上がりや熱処理上がりであるか又はめっき圧延熱処理上がりである点で、組織が全く相違する。

本実施形態の光半導体装置用リードフレームは、基体を銅もしくは銅合金、鉄もしくは鉄合金、またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金とすることで、反射率特性がよくかつ皮膜を形成するのが容易であり、コストダウンにも寄与できるリードフレームが提供できる。また、これらの金属または合金を基体とする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、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、基体の導電率ＩＡＣＳ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｎｎｅａｌｅｄＣｏｐｐｅｒＳｔａｎｄａｒｄ）に依存するものであり、少なくとも１０％以上あるものが好ましく、５０％以上であるものがさらに好ましい。なお、これら基体が変化しても、反射率は反射層の表面状態に依存するため、反射率変化は見られず、放熱性及び基体の物理特性のみが変化する。

本実施形態の光半導体装置用リードフレームは、塑性変形後の銀からなる反射層の厚さを０．２μｍ以上とすることにより、長期信頼性を確保することができる。一方、１０μｍ以下とすることにより、必要以上に貴金属を使用することなくコストダウンを図ることができる。これは、長期信頼性という効果は、反射層の厚さが１０μｍで飽和することによる。０．２〜１０μｍであれば効果は十分期待されるが、好ましくは０．５〜７μｍ、さらに好ましくは１〜５μｍである。これは、銀からなる塑性変形後の反射層被覆厚が０．２μｍ未満であると基材の銅成分が表面にまで拡散しやすくなることから、少なくとも０．２μｍ以上の最表層被覆厚が形成されることが好ましいことを意味している。実際に上記下限値以上のものを作製し、これを下回るものに比し、耐熱性が高まることを確認した。

銀または銀合金等の金属またはその合金からなる表面の反射層は、前記の通り、電気めっき法や無電解めっき法により湿式でめっきを施して形成してもよく、あるいは、スパッタ法により前記金属基体表面に乾式によりめっきを施して析出させることで形成させてもよい。ここでは、電気めっき法を代表例としてこれについて説明したが、無電解めっき法やスパッタ法の場合には、それぞれ常法により、電気めっき法の場合と同様にして、銀または銀合金等の金属またはその合金からなる層を形成することができる。例えば無電解めっき法の場合は、市販浴（例えばエスダイヤＡｇ４０；佐々木化学薬品社製）等を用いて形成すればよく、スパッタ法においても常法の装置（例えばＳＸ−２００；アルバック社製）などを使用して作製できる。
この塑性加工後の厚さを達成するための加工前の被覆厚さ（初期厚さ）は、特に限定するものではないが、例えば、１〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。
なお、反射層を銀合金にすると反射率が波長４００〜８００ｎｍで９０％を確保するのは難しいため、反射層に用いるのは銀が好ましく、その純度は９９％以上であることが好ましい。

本実施形態の光半導体装置用リードフレームは、導電性基体と銀からなる反射層との間に、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅、および銅合金からなる群から選ばれた金属または合金からなる中間層を形成することができる。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反射層への拡散を抑制するために、下地にニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金層を施すことが有効である。これらの下地めっきの厚さは限定するものではないが、０．２〜２．０μｍの範囲が好ましい。

本実施形態の光半導体装置用リードフレームは、塑性加工の施工方法は圧延加工である。他の塑性加工方法としては鍛造法や転造法などがあるが、反射層となる面を平滑に均一に形成するのが困難であることや、生産性が悪くコストが高いなどのため不向きである。なお、クラッド法により張り合わせて一度に反射層と塑性加工を施す方法も考えられるが、貴金属被覆膜厚を数μｍオーダーで好適に制御するには適していない。このため、反射層を形成するには厚さをマイクロメートルオーダーで適切に制御する製造方法としては、電気めっき法が生産性やコスト面から優れる。

本実施形態において、半導体装置用リードフレームを製造する方法における塑性加工が圧延加工である場合、めっき後の表面粗度の影響もあるが、例えば圧延加工率がめっき後の板厚に対して、２２％以上である。このような加工率の範囲として光半導体用リードフレームを製造することで、めっき組織残存率を好適な範囲に調整しやすく好ましい。圧延加工率が上記下限値以上の場合、めっき組織残存率が圧延ロールの粗度の影響を受けにくくなるため、ロール粗度に依存せずにめっき組織残存率を安定的に５０％以下とすることができ、反射率を十分に高めることができる。圧延加工率の上限は特に設けないが、素材に要求される強度、硬度、導電率の調整を加味した上で決定される必要があり、また圧延加工率が高いと圧延機に必要な電力が大きくなり環境負荷が高くなるだけでなく、曲げ加工時の割れやクラックが生じやすくなるため、現実的には８０％程度が上限である。
導電性基体の一部または全部に銀が被覆された材料への機械的な加工は、例えば、冷間圧延機による圧延加工によって行うことができる。圧延加工機は、２段ロール、４段ロール、６段ロール、１２段ロール、２０段ロール等があるが、いずれの圧延加工機でも使用することができる。
なお、めっき後の板厚から光半導体用リードフレームの製品板厚になるまでには、圧延工程を何回経ても構わない。圧延回数を数回とすることでめっき組織に圧延ロールが接触する確率が高くなり、その結果めっき組織残存率を低減しやすくなるが、回数が増えると生産性が悪くなるため、圧延回数は多くても５回以下が好ましい。なお、圧延加工に用いる圧延ロールは、ロール目の転写によって形成されるリードフレーム側の反射率を向上させることを考慮すると、表面粗度の算術平均（Ｒａ）で０．１μｍ未満であることが好ましい。
なお「加工率」とは、「（加工前の板厚−加工後の板厚）×１００／（加工前の板厚）」で示される割合のことを示すものである。

更に、要求される機械特性を制御するため、圧延加工の塑性加工の後にバッチ型あるいは走間型などの手法によって熱処理（調質又は低温焼鈍ともいう）を施すことで、調質するとともに、結晶粒界で結晶粒同士の結合力を強化して粒界間隔をより狭くすることができるが、反射率を低下させない程度の熱処理に留める必要がある。
このような圧延加工等の塑性加工の後に施される熱処理の条件としては、特に制限されるものではないが、例えば、温度５０〜１５０℃で、０．０８〜３時間の熱処理を行うことが好ましい。この熱処理の温度が高すぎたり時間が長すぎると熱履歴が過剰となり、反射率が低下してしまう。

本実施形態の光半導体装置は、少なくとも光半導体素子を搭載する箇所に本発明のリードフレームを用いたことにより、低コストで効果的に反射率特性を得ることができる。これは、光半導体素子の搭載部にのみ銀からなる反射層を形成することで、反射率特性は十分効果が上げられるためである。この場合、銀からなる反射層は部分的に形成されていてもよく、例えばストライプめっきやスポットめっきなどの部分めっきで形成し、その後塑性加工により形成してもよい。反射層が部分的に形成されるリードフレームを製造することは、反射層が不要となる部分の金属使用量を削減できるので、環境にやさしく低コストである光半導体装置とすることができる。

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す。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。

図１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、導電性基体１上に銀からなる反射層２が形成され、反射層２の一部の表面上に光半導体素子３が搭載されていて、さらにボンディングワイヤ７によって破断部９（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。本実施形態のリードフレームは、反射層２は電気めっきで形成された後、塑性変形を生じており、そのめっき組織残存率は５０％以下となっている。本発明によって、可視光域である波長４００〜８００ｎｍにおいて反射率８５％以上、特に波長４５０〜８００ｎｍでは反射率９０％以上となり、反射特性に優れた光半導体装置用リードフレームが提供できる。

図２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２に示す実施形態のリードフレームが、図１に示すリードフレームと異なる点は、導電性基体１と反射層２との間に、中間層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１に示すリードフレームと同様である。

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３の実施形態の概略断面図である。図３は、モールド樹脂５および封止樹脂６によってＬＥＤ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が搭載される部分及びその近傍である反射現象を起こす箇所および、モールド樹脂５の内部にのみ反射層２が形成されている。本発明においては、このように、光反射に寄与する部分近傍にのみに銀からなる反射層２を形成することも可能である。なお、本実施形態における概略断面図では、反射層２は導電性基体１の表層に段差を持って形成されているが、塑性加工を受けて導電性基体１の内部に一部ないしは全部が埋没していてもよい。
本実施形態において、中間層４は導電性基体１の全面に形成されているが、導電性基体１と反射層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。

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４の実施形態の概略断面図である。図４において、リードフレームの片面に銀からなる反射層２が形成されている。この態様のように、リードフレームの片面だけに反射層２を形成して光半導体装置を構成することも可能である。

以下、本発明を実施例に基づきさら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。

実施例として、厚さ０．２５ｍｍ、幅１８０ｍｍの表１に示す導電性基体に以下に示す前処理を行った後、以下に示す電気めっき処理を施した。その後、Ａｇめっき層を塑性変形させるため、圧延加工により加工率を変化させて本発明例１、３〜４、６〜９、１２〜２４、比較例１および参考例１のリードフレームを作製した（中間層のない実施例及び比較例が図１に示したリードフレームの構造に相当し、中間層のある実施例が図２に示したリードフレームの構造に相当する。）。参考例２は、特許文献３の比較例１を、参考例３は、特許文献３の実施例２を、それぞれ模したものであり、圧延加工を行った後に２４０℃で４時間の熱処理を実施したものを準備した（熱処理上がり品）。また、従来例１のめっき上がり品については、板厚０．２５ｍｍ、幅１８０ｍｍの表１に示す導電性基体に以下に示す前処理を行った後、以下に示す電気めっき処理を施し、圧延を行わないで、リードフレームを作製した。また従来例２では、従来例１で得られためっき材に熱処理を残留酸素濃度５００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気にて、３００℃で５分熱処理を行ったリードフレームを準備し、結晶粒径を熱処理によって調整したものを準備した。
導電性基体として用いられた材料のうち、「Ｃ１８０４５（ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金材料：Ｃｕ−０．３Ｃｒ−０．２５Ｓｎ−０．５Ｚｎ）」、「Ｃ１９４００（Ｃｕ−Ｆｅ系合金材料：Ｃｕ−２．３Ｆｅ−０．０３Ｐ−０．１５Ｚｎ）」、「Ｃ２６０００（黄銅：Ｃｕ−３０Ｚｎ）」、「Ｃ５２１００（リン青銅：Ｃｕ−８Ｓｎ−Ｐ）」、および「Ｃ７７０００（洋白：Ｃｕ−１８Ｎｉ−２７Ｚｎ）」は銅または銅合金の基体を表し、Ｃの後の数値はＣＤＡ（ＣｏｐｐｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格による種類を示す。なお、「Ｃ１８０４５（ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）」は、古河電気工業株式会社製の銅合金である。
また、「Ａ２０１４」はアルミニウムまたはアルミニウム合金の基体を表し、日本工業規格（ＪＩＳＨ４０００：２００６など）にその成分が規定されている。
また、「４２アロイ」は鉄系基体を表し、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。
なお、基体が「Ａ２０１４」のときは電解脱脂・酸洗・亜鉛置換処理の工程を経て、その他の基体の場合は電解脱脂・酸洗の工程を経た前処理を行った。
また、それぞれ銀めっきを行う前は、銀ストライクめっきを行った。

（前処理条件）
［電解脱脂］
脱脂液：ＮａＯＨ６０ｇ／リットル
脱脂条件：２．５Ａ／ｄｍ^２、温度６０℃、脱脂時間６０秒
［酸洗］
酸洗液：１０％硫酸
酸洗条件：３０秒浸漬、室温
［亜鉛置換］基体がアルミニウムの時に使用
亜鉛置換液：ＮａＯＨ５００ｇ／リットル、ＺｎＯ１００ｇ／リットル、酒石酸（Ｃ_４Ｈ_６Ｏ_６）１０ｇ／リットル、ＦｅＣｌ_２２ｇ／リットル
処理条件：３０秒浸漬、室温
［Ａｇストライクめっき］
めっき液：ＫＡｇ（ＣＮ）_２４．４５ｇ／リットル、ＫＣＮ６０ｇ／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）
［Ｎｉめっき］
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ５００ｇ／リットル、ＮｉＣｌ_２３０ｇ／リットル、Ｈ_３ＢＯ_３３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃
［Ｃｏめっき］
めっき液：Ｃｏ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ５００ｇ／リットル、ＣｏＣｌ_２３０ｇ／リットル、Ｈ_３ＢＯ_３３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度５Ａ／ｄｍ^２、温度５０℃
［Ｃｕめっき］
めっき液：ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ２５０ｇ／リットル、Ｈ_２ＳＯ_４５０ｇ／リットル、ＮａＣｌ０．１ｇ／リットル
めっき条件：電流密度６Ａ／ｄｍ^２、温度４０℃

（銀めっき条件）
［Ａｇめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ５０ｇ／リットル、ＫＣＮ１００ｇ／リットル、Ｋ_２ＣＯ_３３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度１Ａ／ｄｍ^２、温度３０℃

（評価方法）
上記のようにして得られた、表１の発明例、参考例および従来例のリードフレームについて、下記試験および基準により評価を行った。その結果を表１に示す。なお、従来例とは、比較例のうち従来技術相当のものを示す。
（１Ａ）反射率測定：分光光度計（Ｖ６６０（商品名、日本分光（株）製））において、全反射率を３００ｎｍ〜８００ｎｍにかけて連続測定を実施した。このうち、４００ｎｍ、４５０ｎｍ、６００ｎｍおよび８００ｎｍにおける全反射率（％）を表１に示す。それぞれ波長４００ｎｍでの反射率を８５％以上、波長４５０ｎｍ〜８００ｎｍでの反射率を９０％以上であることが要求特性とした。
（１Ｂ）耐熱性：１５０℃の温度で３時間大気中にて熱処理を行った後、上記反射率測定を実施した。その結果、波長４５０ｎｍの全反射率がまったく変化しなかったものを「ＡＡ」、反射率低下が２％以内であったものを「Ａ」、反射率低下が２％を越え５％以内だったものを「Ｂ」、反射率低下が５％を越えたものを「Ｃ」とし、Ｂ以上を耐熱性に優れ安定な反射率が得られる実用レベルとして表１に示した。

これらの結果から明らかなように、発明例は、従来例よりも４００〜８００ｎｍにおける反射率が良好であり、４００ｎｍで８５％以上、４５０〜８００ｎｍで９０％以上を満足した。特にめっき組織残存率が５０％以下である発明例においては、波長４５０ｎｍで反射率９０％以上、波長４５０〜８００ｎｍで９５％以上を満足しており、従来の技術では達成し得なかった非常に優れた反射率が得られていることが分かる。また、近紫外域でも反射率に優れることを確認した。
一方の従来例１は通常の銀めっき品であるが、波長４００ｎｍの反射率が８５％以下、さらに波長４５０ｎｍでは反射率が８５％であり、４５０ｎｍ発光のチップを搭載した場合、本発明例の方が５〜１０％も輝度が高いことを意味する。このことは、本発明例での反射率向上によりこれらの波長を利用した光半導体に好適に用いられることが期待される。さらに従来例２は、銀めっき後に熱処理を施して結晶粒径を０．５μｍ以上に粗大化させた例であるが、初期の反射率が波長４００ｎｍでは８５％を僅かながら下回っており、さらに耐熱性が劣っていることが分かる。これは、リードフレームタイプに従来例２のような熱処理を施すと、基材の銅成分が表層にまで拡散しやすくなり、その結果耐熱性に劣るものと考えられる。このため、熱処理を用いていない本発明例では耐熱性にも優れ、反射率が熱劣化しにくい光半導体用リードフレームが提供できる。
さらに参考例１においては、銀からなる反射層のめっき組織残存率が５０％を上回っており、その結果波長４００ｎｍおよび４５０ｎｍの反射率がそれぞれ８５％および９０％を下回っていることから、反射率改善が不十分であることが分かる。
さらに参考例２、参考例３においては、銀からなる反射層のめっき組織残存率は５０％を下回っているものの、圧延加工後に過剰な熱処理が加えられている。この結果、反射率の低下が大きく、全波長域で反射率の低下が見られていることから、先述の適正な熱処理条件を超えないようにすることが必要であることがわかる。
これらの結果から、最表層の銀からなる反射層を電気めっき法で形成後、そのめっき組織残存率を５０％以下にすることによって、波長４００ｎｍで反射率８５％以上、波長４５０〜８００ｎｍで反射率９０％以上が達成でき、本発明のリードフレームを光半導体装置に用いることで、優れた輝度を示し、かつ耐熱性に優れるので長期に渡って高輝度を維持できる、優れた光半導体装置を提供できることが分かる。

１導電性基体
２銀からなる反射層
３光半導体素子
４中間層
５モールド樹脂
６封止樹脂
７ボンディングワイヤ
９絶縁部（絶縁部を含む領域を省略的に示した）

Claims

導電性基体の最表面の、少なくとも片面もしくは両面に、一部もしくは全面に反射層を具備してなる光半導体装置用リードフレームであって、前記反射層が、少なくとも光半導体素子が発する光を反射する領域の最表面において、銀からなるめっき組織の少なくとも表面が加工率２２％以上の圧延塑性変形組織であり、その少なくとも表面において、銀からなるめっき組織残存率の面積比が５０％以下であり、波長４００〜８００ｎｍでの反射率が８５％以上、かつ耐熱性が、１５０℃３時間で大気中にて熱処理を行ったとき、波長４５０ｎｍでの反射率低下が５％以内であることを特徴とする、光半導体装置用リードフレーム。
前記導電性基体は、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記載の光半導体装置用リードフレーム。
前記塑性変形後の反射層の厚さが、０．２〜１０μｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光半導体装置用リードフレーム。
前記基体が、その上に金属層をｎ層（ｎは１以上の整数）具備し、かつ前記反射層が前記基体上に、直接、または前記金属層の少なくとも１層を介して設けられていることを特徴とする請求項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。
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置用リードフレームを製造する方法であって、導電性基体上の最表面であって少なくとも光半導体素子が発する光を反射する領域に銀からなる反射層をめっき法で形成した後、さらにその反射層に塑性加工を施して該反射層のめっき組織に塑性変形を生じさせるに当たり、該塑性加工の施工方法が加工率２２％以上の圧延加工であることを特徴とする、光半導体装置用リードフレームの製造方法。
光半導体素子と、少なくとも前記光半導体素子が搭載される箇所に設けられた前記請求項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とを具備することを特徴とする光半導体装置。