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技術 光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置

出願人 日亜化学工業株式会社
発明者 加藤保夫松田和也
出願日 2018年9月27日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2018-182722
公開日 2020年4月2日 (10ヶ月経過) 公開番号 2020-053601
状態 未査定
技術分野 LED素子のパッケージ
主要キーワード 金銀合金 ニッケルリン合金 フェニル含有量 ニッケル合金めっき液 硫黄添加 質量濃度比 硫化変色 樹脂成形材
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

樹脂材料との密着性を高めた光半導体装置金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置を提供する。

解決手段

導電性基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層と、金又は金合金めっきの層と、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下である金銀合金のめっきの層とを、この順に有する、光半導体装置用金属材料である。

概要

背景

発光ダイオード(Light Emitting Diode、以下「LED」ともいう。)やレーザーダイオード(Laser Diode、以下「LD」ともいう。)のような半導体発光素子(以下、「発光素子」ともいう。)を備える光半導体装置は、例えば車載用一般照明用液晶表示装置バックライトプロジェクターなどの光源として用いられている。

光半導体装置において、発光素子からの光に対して高い反射率を有する銀又は銀合金のめっきを表面に設けたリードフレーム又は基板が採用されている。しかしながら、銀又は銀合金は硫化物によって硫化し易く、硫化によって変色し、反射率が低下する。特許文献1又は2には、反射率は銀よりも低いが、銀よりも耐硫化性に優れた金のめっきを表面に設けた基板を備えた光半導体装置が開示されている。金又は金合金を表面に設けたリードフレーム又は基板を備えた光半導体装置は、例えば高い信頼性が要求される車載用の光半導体装置として用いられる。

概要

樹脂材料との密着性を高めた光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置を提供する。導電性基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層と、金又は金合金めっきの層と、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下である金銀合金のめっきの層とを、この順に有する、光半導体装置用金属材料である。A

目的

本発明の一態様は、樹脂材料との密着性を高めた光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

導電性基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層と、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下である金銀合金のめっきの層とを、この順に有する、光半導体装置金属材料

請求項2

前記ニッケル又はニッケル合金めっき層と、前記金銀合金めっきの層との間に、ロジウムパラジウムロジウム合金又はパラジウム合金めっきの層を有する、請求項1に記載の光半導体装置用金属材料。

請求項3

前記ニッケル又はニッケル合金めっきの層の厚さが0.5μm以上10μm以下である、請求項1又は2に記載の光半導体装置用金属材料。

請求項4

前記ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっきの層の厚さが0.01μm以上0.3μm以下である、請求項2又は3に記載の光半導体装置用金属材料。

請求項5

450nmに発光ピーク波長を有する光に対する反射率が25%以上45%以下である、請求項1から4のいずれか1項に記載の光半導体装置用金属材料。

請求項6

L*a*b*表色系におけるb*値が20以上30以下である、請求項1から5のいずれか1項に記載の光半導体装置用金属材料。

請求項7

請求項1から6のいずれか1項に記載の光半導体装置用金属材料からなるリードフレーム又は基板上に発光素子が搭載された光半導体装置。

請求項8

前記光半導体装置用金属材料からなるリードフレーム又は基板の表面の一部に樹脂材料を用いて形成された部材と接触する部位を有する、請求項7に記載の光半導体装置。

請求項9

導電性の基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層を形成する工程と、必要に応じて、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金のめっきの層を形成する工程と、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下である金銀合金のめっきの層を形成する工程と、をこの順に含む、光半導体装置用金属材料の製造方法。

請求項10

200℃以上450℃以下の温度、5分以上2時間以内の処理時間で、熱処理する工程をさらに含む、請求項9に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。

請求項11

前記層を形成する工程は、電解めっき法又は無電解めっき法により行う、請求項9又は10に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。

請求項12

前記金銀合金めっきの層を形成する工程において、シアン化金カリウム又はシアン化金を金属金濃度で0.5g/L以上10g/L以下含み、シアン化銀カリウム又はシアン化銀金属銀濃度で0.05g/L以上2g/L以下含み、金属金と金属銀(金/銀)の質量濃度比率が95/5から80/20であり、シアン化塩を0.5g/L以上150g/L以下含む、めっき液を用いる、請求項9から11のいずれか1項に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。

請求項13

前記めっき液が、シアン塩炭酸塩リン酸塩硝酸塩クエン酸塩及び硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種の電気伝導塩を5g/L以上150g/L以下含む、請求項12に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。

請求項14

前記金銀合金めっきの層を形成する工程において、前記めっき液を用いて、前記めっき液の液温が20℃以上70℃以下、陽極に金又は金銀合金からなる可溶性電極、あるいは、ステンレス又は白金白金被覆チタン電極を使用して、導電性の基体の陰極電流密度が0.1A/dm2以上2A/dm2以下とし、めっき時間が5秒間以上10分間以内の条件で、電解めっきを行う、請求項13に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、光半導体装置金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置に関する。

背景技術

0002

発光ダイオード(Light Emitting Diode、以下「LED」ともいう。)やレーザーダイオード(Laser Diode、以下「LD」ともいう。)のような半導体発光素子(以下、「発光素子」ともいう。)を備える光半導体装置は、例えば車載用一般照明用液晶表示装置バックライトプロジェクターなどの光源として用いられている。

0003

光半導体装置において、発光素子からの光に対して高い反射率を有する銀又は銀合金のめっきを表面に設けたリードフレーム又は基板が採用されている。しかしながら、銀又は銀合金は硫化物によって硫化し易く、硫化によって変色し、反射率が低下する。特許文献1又は2には、反射率は銀よりも低いが、銀よりも耐硫化性に優れた金のめっきを表面に設けた基板を備えた光半導体装置が開示されている。金又は金合金を表面に設けたリードフレーム又は基板を備えた光半導体装置は、例えば高い信頼性が要求される車載用の光半導体装置として用いられる。

先行技術

0004

特開2003−347596号公報
特開2006−093365号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、金は、樹脂材料との密着性が低い。リードフレーム又は基板上の表面に施された金めっきと、封止用の樹脂材料又は光半導体装置のパッケージを構成する成形体用の樹脂材料との密着性が低いと、例えば光半導体装置を回路基板リフロー実装した場合、金めっきと樹脂材料によって構成された部材との界面からリフローしたはんだが染み込み、短絡などの不具合が生じる場合がある。また、樹脂材料に用いた樹脂の種類によっては、リフロー時の熱によって溶融し、金めっきと樹脂材料によって構成された部材の界面から溶融した樹脂材料が漏れ出すなどの不具合を生じる場合がある。
そこで本発明の一態様は、樹脂材料との密着性を高めた光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の実施形態に係る光半導体装置用金属材料は、導電性基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層と、厚さが0.01μm以上0.5μm以下であり、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっきの層とを、この順に有する。

0007

本発明の実施形態に係る光半導体装置は、前記光半導体装置用金属材料からなるリードフレーム又は基板上に発光素子が搭載された光半導体装置である。

0008

本発明の実施形態に係る光半導体装置用金属材料の製造方法は、導電性の基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層を形成する工程と、必要に応じて、ロジウムパラジウムロジウム合金又はパラジウム合金のめっきの層を形成する工程と、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下である金銀合金のめっきの層を形成する工程と、をこの順に含む。

発明の効果

0009

本発明の一実施の形態によれば、樹脂材料との密着性を高めた光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0010

図1Aは、一実施形態に係る光半導体装置を示す概略平面図である。
図1Bは、図1Aの光半導体装置の概略断面図である。
図2Aは、一実施形態に係る光半導体装置用金属材料の一部の概略断面図である。
図2Bは、他の実施形態に係る光半導体装置用金属材料の一部の概略断面図である。
図3Aは、他の実施形態に係る光半導体装置を示す概略斜視図である。
図3Bは、図3Aの光半導体装置の概略断面図である。
図4Aは、光半導体装置の製造方法を説明するための概略断面製造工程図である。
図4Bは、光半導体装置の製造方法を説明するための概略断面製造工程図である。
図4Cは、光半導体装置の製造方法を説明するための概略断面製造工程図である。
図4Dは、光半導体装置の製造方法を説明するための概略断面製造工程図である。

0011

以下、発明の実施の形態について、適宜図面を参照にして説明する。ただし、以下に説明する光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、特定の記載がない限り、本発明は、以下の実施の形態に限定されない。また、実施の形態において説明するめっき液組成及びめっき操作条件は、一例である。また、実施の形態において説明する内容は、他の実施の形態にも適用可能である。図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。また、以下の説明において、同一の名称又は符号は、原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。

0012

実施の形態1
光半導体装置
図1A及び図1Bに、実施形態1の光半導体装置100の構造を示す。本実施形態の光半導体装置100は、平面視において矩形である発光素子2と、一対の板状の光半導体装置用金属材料1からなるリードフレーム10(以下、単に「リードフレーム10」ともいう。)と、リードフレーム10の一部が埋め込まれた樹脂成形体3と、を備える。

0013

樹脂成形体3は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物によって構成される。樹脂成形体3は、底面と側面を持つ凹部を形成しており、凹部の底面は一対のリードフレーム10の一部で構成され、側面は、所定の傾斜角度を有する反射面31が形成されている。一対のリードフレーム10の間は、樹脂成形体3を構成する樹脂組成物によって埋められ、樹脂成形体3の底面の一部32を構成する。樹脂成形体3は、平面視において横長である形状である。樹脂成形体3は、その側面にリードフレーム10が底面に露出された横長の凹部を有する。樹脂成形体3の外面には、一対の板状のリードフレーム10の一部が外部端子部として露出し、外部端子部は樹脂成形体3の下面に沿って折り曲げられている。発光素子2は、凹部の底面を構成する一対のリードフレーム10の一方に搭載される。発光素子2は封止部材5により被覆されている。封止部材5は、例えば、発光素子2からの光を波長変換する蛍光体封止材料を含む。封止材料は、透光性樹脂を含むことが好ましい。蛍光体は、発光素子2からの光により励起されて、発光素子2からの光を波長変換し、特定の波長範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する。また、発光素子2は一対の正負電極を有しており、その一対の正負の電極は一対のリードフレーム10とそれぞれワイヤ6を介して電気的に接続されている。一対のリードフレーム10を介して、外部からの電力の供給を受けて光半導体装置100を発光させることができる。後述する実施の形態で説明する光半導体装置用金属材料からなるリードフレーム10又は基板は、例えば樹脂成形体3又は封止部材5などの樹脂材料を用いて形成された部材と接触する部位を有する。本明細書において、樹脂材料は、少なくとも樹脂を含む材料をいう。樹脂材料は、例えば樹脂を含む樹脂組成物などが挙げられる。

0014

実施の形態2
光半導体装置用金属材料
図2Aは、リードフレーム10又は基板を構成する光半導体装置用金属材料1の一実施形態を示す概略断面図である。
光半導体装置用金属材料1は、例えば銅合金からなる導電性の基体1aと、基体1a上に、ニッケル又はニッケル合金めっき層1bと、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層1dとをこの順に有する。

0015

光半導体装置用金属材料1からなるリードフレーム10は、発光素子2を搭載する搭載部材、発光素子2から出射された光を反射する反射部材、発光素子2と電気的に接続される導電部材としての機能を兼ねている。さらに、リードフレーム10は発光素子2から発せられる熱の放熱を行う放熱部材としての機能を兼ねていてもよい。光半導体装置用金属材料1からなるリードフレーム10は、実施形態1のように、発光素子2の下方に設けられていてもよく、発光素子2を取り囲むリフレクタ形状に設けられていてもよい。また、リードフレーム10は、板状のリードフレームであってもよい。光半導体装置用金属材料1は、絶縁性の基体上に形成された配線として用いてもよい。

0016

また、光半導体装置用金属材料1は、表層に厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層1dを有するため、樹脂との密着性が良く、光半導体装置100においては、例えば封止部材5及び樹脂成形体3との密着性を向上することができる。光半導体装置用金属材料1からなるリードフレーム10は、樹脂材料の密着性が高いため、このリードフレーム10を用いた光半導体装置100をプリント基板半田リフロー実装する工程において、半田が光半導体装置内に浸入することや封止材料(以下、「封止樹脂」と称する場合もある。)が樹脂成形体3の外に漏れるのを防止することができる。

0017

さらに、光半導体装置用金属材料1は、表層に厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層1dを有するため、硫化又は酸化による変色を抑制することができ、硫化変色又は酸化変色による光束の低下を抑制し、高い光束を維持することができる。

0018

光半導体装置用金属材料1は、図2Aに示すように、基体1aを中心として、互いに対向する一対の二面において、基体1a上に、ニッケル又はニッケル合金めっき層1bと、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層1dとをこの順に有する。光半導体装置用金属材料1は、板状の基体1aを中心として互いに対向する二対の四面において、基体1aを中心にくるむように、ニッケル又はニッケル合金めっき層1bと、必要に応じて、後述するロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1cと、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層1dとをこの順に有していてもよい。板状の基体1aの一対の対向する二面は上面又は底面という場合があり、板状の基体1aの他の対向する二面は側面という場合がある。

0019

光半導体装置用金属材料1は、450nmに発光ピーク波長を有する光に対する反射率が25%以上45%以下であることが好ましい。光半導体装置用金属材料の反射率は、より好ましくは26%以上44%以下であり、さらに好ましくは26%以上43%以下である。
光半導体装置用金属材料1の表面は、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層1dで被覆されている。光半導体装置用金属材料の450nmに発光ピーク波長を有する光に対する反射率は、表層の金銀合金めっき層の主として金の含有率によって変化する。光半導体装置用金属材料の反射率が25%未満であると、金の含有率が高いことを示し、反射率が45%を超えると金の含有率が低いことを示す。光半導体装置用金属材料の反射率が25%以上45%以下であれば、樹脂材料と光半導体装置用金属材料からなるリードフレームの密着性が良好となり、光半導体装置を半田リフロー実装する工程において、半田が光半導体装置内に浸入することや封止材料が外部に漏れるのを抑制することができる。また、光半導体装置用金属材料1の反射率が25%以上45%以下であると、硫化を抑制して、光束を維持することができる。

0020

光半導体装置用金属材料1は、L*a*b*表色系におけるb*値で表される色度が、20以上30以下であることが好ましい。光半導体装置用金属材料1のb*値で表される色度が、より好ましくは21以上28以下であり、さらに好ましくは21以上27以下である。光半導体装置用金属材料1の表面は、厚さが0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層1dで被覆されており、L*a*b*表色系におけるb*値で表される色度は、金銀合金めっき層1d中の主に金の含有率によって変化する。光半導体装置用金属材料1は、b*値が20以上30以下の範囲であれば、樹脂との密着性が良好となる。光半導体装置用金属材料1からなるリードフレームを用いた光半導体装置100は、封止部材5又は樹脂成形体3との密着性が良好となり、光半導体装置を半田リフロー実装する工程において、半田が光半導体装置内に浸入することや封止材料が外部に漏れるのを抑制することができる。また、光半導体装置用金属材料1のL*a*b*表色系におけるb*値が20以上30以下であると、硫化を抑制して、光束を維持することができる。光半導体装置用金属材料1のL*a*b*表色系におけるb*値が20未満であると、金銀合金めっき層1d中の金の含有率が低いことを示し、b*値が30を超えると、金銀合金めっき層1d中の金の含有率が高いことを示す。

0021

金銀合金めっき層1d
金銀合金めっき層1dは、光半導体装置用金属材料1の表面に設けられる。金銀合金めっき層1dの厚さは、0.01μm以上0.5μm以上であり、好ましくは0.02μm以上0.4μm以下である。金銀合金めっき層1dの厚さが0.01μm未満と薄くなると、樹脂材料との密着性が低下し、光半導体装置用金属材料1をリードフレーム又は基板として用いた光半導体装置100は、封止部材5及び樹脂成形材3との密着性が低下する場合がある。また、金銀合金めっき層1dの厚さが0.5μmを超えて厚くなると、高価な貴金属の使用量が多くなり、コストが高くなるため、好ましくない。

0022

金銀合金めっき層1d中の金含有率は80質量%以上95質量%以下である。金銀合金めっき層1d中の金含有率は、好ましくは82質量%以上95質量%以下、より好ましくは85質量%以上95質量%以下である。金銀合金めっき層1d中の金含有率が80質量%未満であると、金の含有率が少ないため、硫化変色しやすく、光半導体装置用金属材料1をリードフレーム10として用いた光半導体装置の光束を維持することが困難となる。金銀合金めっき層1d中の金含有率が95質量%を超えると、樹脂材料との密着性が銀より劣る金の含有率が増えるため、樹脂材料との密着性が低下し、半田が光半導体装置内に浸入することや封止材料が外部に漏れるのを抑制し難く、樹脂材料との密着性を改善できない場合がある。

0023

金銀合金めっき層1dは、光半導体装置用金属材料1の全ての表面に設けられている必要はない。つまり、光半導体装置用金属材料1の表面の少なくとも一部が金銀合金めっき層1dであればよい。例えば、図1A及び図1Bに示した樹脂成形体3の凹部の底面に露出していない、リードフレーム10のうち、樹脂成形体3の側壁部の内部に埋設された埋設部や封止部材5と密着している埋没部は、樹脂との密着向上のため、その表面に金銀合金めっき層1dを必要とするが、樹脂成形体3の外部に露出した外部端子部や光半導体装置の底面側に露出した実装部には、その表面に金銀合金めっき層1dが設けられていなくてもよい。このように光半導体装置用金属材料1の一部に金銀合金めっき層1dを設けるためには、金銀合金めっき層1dを形成する際に、金銀合金めっき層1dを必要としない部分を保護テープマスクし、金銀合金めっき層1dを表面の一部に形成することができる。

0024

金銀合金めっき層1dは、樹脂成形体3又は封止部材5と直接密着してない部位であるなら、本実施形態のように板状の光半導体装置用金属材料1の一対の対向する二面、例えば上面及び底面との両方に設けられていてもよく、ある面のみに設けられ他の面には設けられていなくてもよい。また、一つ面の中で一部のみに設けられてもよい。また、金銀合金めっき層1dは、設けられている全領域にわたって同一の厚みであってもよく、厚みが異なっていてもよい。厚みを異ならせることにより、より効果的にコストを低減することができる。例えば、金銀合金めっき層1dが光半導体装置用金属材料1の上面と底面とに設けられ、一方の面での厚みが他方よりも厚くてもよい。樹脂成形体3又は封止部材5と直接密着している部分に比較的厚い金銀合金めっき層1dを設けることで、例えば光半導体装置100をプリント基板に半田リフロー実装する際に、半田が光半導体装置100内に浸入することをより効果的に抑制することができる。

0025

基体1a
光半導体装置用金属材料1は、表層に金銀合金めっき1dがその上に積層される基体1aを有する。本実施形態においては、基体1aは、光半導体装置用金属材料1のおおまかな形状を決定する材料として用いられる。

0026

基体1aの材料としては、銅、鉄、これらの合金、あるいはクラッド材(例えば銅/鉄ニッケル合金/銅の積層)などを好適に用いることができる。銅やその合金は、放熱性に優れているため、好ましく用いることができる。特に、板状の銅及び銅合金は、機械的特性電気的特性加工性などの面においても優れており、好ましい。クラッド材は、線膨張係数を低く抑えることができるため、光半導体装置100の信頼性を高めることができる。

0027

基体1aの厚さや形状などについては、光半導体装置100の形状などに応じて種々選択することができる。例えば、板状、塊状、膜状などの形状とすることができる。さらには、セラミックなどに印刷などで設けられる配線パターンであってもよく、形成された配線パターンに銅やその合金をめっきしたものであってもよい。

0028

光半導体装置用金属材料1の光の反射率を高めるため、基体1aの平坦度は、なるべく高いことが好ましい。例えば、基体1aの表面粗さRaが0.5μm以下であることが好ましい。これにより、基体1aの上に設けるニッケル又はニッケル合金層1b、必要に応じて設けられる後述するロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1c、及び金銀合金めっき層1dの平坦度を高めることができる。また、基体1aの平坦度が高いと、厚さが0.01μm以上0.5μm以下の金銀合金めっき層1dの平坦度も高くすることができ、光半導体装置用金属材料1の反射率を良好に高めることができる。基体1aの平坦度は、圧延処理物理研磨化学研磨などの処理を行うことで高めることができる。基体1aの平坦度は、基体1aを構成する材料と同種類の材料のめっきを行うことによって高めることもできる。例えば、銅合金からなる基体1aの場合は、銅合金めっきを行うことによって、基体1aの平坦度を高めることができる。

0029

ニッケル又はニッケル合金層1b
本実施形態の光半導体装置用金属材料1は、基体1a上にニッケル又はニッケル合金めっき層1bを有する。

0030

ニッケル又はニッケル合金めっき層1bの厚さは、好ましくは0.5μm以上10μm以下であり、より好ましくは1μm以上10μm以下である。ニッケル又はニッケル合金めっき層1bの厚さが0.5μm以上であると、基体1aから基体1aに含まれる金属が下地層であるロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1cや、表層である金又は金合金めっき層1dへ拡散することを効果的に低減させることができる。ニッケル又はニッケル合金めっき層1bの厚さが10μm以下であると、原材料製造コストが低減することができる。ニッケル又はニッケル合金めっき層1bの材料としては、例えば、ニッケルのほか、ニッケルリン、ニッケルスズ、ニッケルコバルトなどの合金を用いることができる。

0031

実施の形態3
光半導体装置用金属材料
図2Bは、リードフレーム10を構成する光半導体装置用金属材料1の他の実施形態を示す概略断面図である。光半導体装置用金属材料1は、ニッケル又はニッケル合金めっき層1bと、金銀合金めっき層1dとの間に、下地層1cとして、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1cを有することが好ましい。

0032

ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1c
本実施形態の光半導体装置用金属材料1は、ニッケル又はニッケル合金めっき層1bに接触する下地層として、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1cを有することが好ましい。銅を含む材料からなる基体1aを用いた場合、基体1aの上にニッケル又はニッケル合金めっき層1bを設け、その上に第2の下地層としてロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1cを設け、表層として金銀合金めっき層1dをこの順に積層させることが好ましい。このような構成とすることで、例えば基体1aに銅が含まれる場合、基体1aに含まれる銅が、金銀合金めっき層1dに拡散するのを抑制することができ、積層された各めっき層の密着性を高めることができる。また、基体1aに含まれる銅の拡散が抑制されることで、光半導体装置用金属材料1をリードフレーム10として用いた場合に、ワイヤボンディング性を高めることができる。

0033

ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1cの厚さは、好ましくは0.01μm以上0.3μm以下であり、より好ましくは0.02μm以上0.2μm以下、さらに好ましくは0.03μm以上0.1μm以下である。ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1cの厚さが0.01μm以上0.3μm以下であると、基体1aに含まれる金属の他の下地層及び表層への拡散を抑制し、各層の密着性を高めることができる。

0034

金銀合金めっき層1dの下地層1cは、硫化防止と基体1aに含まれる金属の他の層への拡散防止の役割の両方を兼ねる層としてもよい。これにより、コストを低減することができる。例えば、金は硫黄成分と反応しにくく、基体1aに含まれる金属の拡散防止の効果も高いため、好ましく用いることができる。

0035

光半導体装置用金属材料1は、例えば、後述する図3A及び3Bに示すように、略平板状であることが好ましい。これにより、光半導体装置用金属材料1の信頼性を高めることができる。ニッケル又はニッケル合金めっき層1bは、基体1として用いられる銅、鉄、これらの合金、あるいはクラッド材(例えば銅/鉄ニッケル合金/銅の積層)などよりも多少脆いので、ニッケル又はニッケル合金めっき層1bを備える光半導体装置用金属材料1は、屈曲させずに平板状のまま用いることが好ましい。

0036

実施の形態4
光半導体装置
図3A及び図3Bは、実施形態4の光半導体装置200の構造を示す。本実施形態の光半導体装置200は、屈曲部を有さないリードフレーム10を有する。実施形態1の光半導体装置100と、共通する部材には、同一の符号を付した。
次に、実施形態1の光半導体装置100及び実施形態4の光半導体装置用200を構成する各部材について説明する。

0037

発光素子2
発光素子2は、発光素子2は、任意の波長の半導体発光素子を選択することができる。例えば、青色、緑色発光の発光素子2としては、InGaN、GaN、AlGaNなどの窒化物系半導体GaPを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、GaAlAs、AlInGaPなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる発光素子2を用いることもできる。用いる発光素子2の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。

0038

光半導体装置が波長変換可能な部材を備える場合には、その波長変換可能な部材を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。また、可視光領域の光だけでなく、紫外線赤外線を出力する発光素子2とすることができる。

0039

発光素子2は、光半導体装置用金属材料1からなるリードフレーム10又は基板上に実装することが好ましい。これにより、光半導体装置の光取出し効率を向上させることができる。

0040

発光素子2は、導電部材と電気的に接続される正負の電極を有している。これらの正負の電極は一面側に設けられていてもよく、発光素子2の上下両面に設けられていてもよい。導電部材との接続は、後述の接合部材4とワイヤ6によってなされてもよく、フリップチップ実装によってなされてもよい。

0041

樹脂成形体3
樹脂成形体3は、一対のリードフレーム10を一体的に保持する樹脂組成物からなる部材である。樹脂成形体3の平面視形状は、図1Aに示すような一対の対向する辺が他の対向する辺よりも長い、平面が略長方形状であってもよく、図3Aに示すような四角形であってもよい。その他、樹脂成形体3は、多角形、更にそれらを組み合わせたような形状とすることができる。樹脂成形体3が凹部を有する場合、凹部の側壁部31は、その内側面は図3Bに示すような底面に対して傾斜した角度で設けた傾斜面を有してもよく、略垂直な角度であってもよく、段差面を有していてもよい。また、その高さや開口部の形状などについても、目的や用途に応じて適宜選択することができる。凹部の内部にはリードフレーム10が設けられることが好ましい。一対のリードフレーム10の間は、樹脂成形体3を構成する樹脂組成物によって埋められ、樹脂成形体3の底面の一部32を構成する。

0042

樹脂成形体3は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を用いて形成することができる。特に、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物を用いるのが好ましい。熱硬化性樹脂を含む組成物としては、封止部材5に用いられる樹脂に比してガス透過性の低い樹脂が好ましく、具体的にはエポキシ樹脂組成物シリコーン樹脂組成物シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物変性ポリイミド樹脂組成物ウレタン樹脂変性ウレタン樹脂組成物などをあげることができる。樹脂成形体3を構成する樹脂組成物には、充填材フィラー)としてTiO2、SiO2、Al2O3、MgO、MgCO3、CaCO3、Mg(OH)2、及びCa(OH)2から選ばれる少なくとも1種の無機粒子を含有してもよい。樹脂成形体3を構成する樹脂組成物に、フィラーとして無機粒子を含まれることによって、樹脂成形体3の光の透過率を調整することができる。

0043

なお、樹脂成形体3の他に、リードフレーム10を保持する部材としては、セラミックやガラスや金属などの無機物で形成されてもよい。これにより、劣化などが少なく、信頼性の高い光半導体装置とすることができる。

0044

接合部材4
接合部材4は、発光素子2をリードフレーム10に固定し実装する部材である。導電性の接合部材4の材料として、銀、金、パラジウムを含む導電性ペースト、金−スズ、スズ−銀−銅などの共晶はんだ材料、低融点金属などのろう材、銅、銀、金粒子、銀又は銀合金めっき層と同様の材料を用いることができる。絶縁性の接合部材4としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂ハイブリッド樹脂などを用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、発光素子2からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子2の実装面アルミニウム膜銀膜などの反射率の高い金属層誘電体反射膜を設けることができる。

0045

封止部材5
封止部材5は、発光素子2、リードフレーム10、ワイヤ6、後述する保護膜の各部材を被覆するよう設けられる。光半導体装置は、封止部材5を備えることで、被覆した部材を塵芥や水分、更には外力などから保護することができ、光半導体装置の信頼性を高めることができる。特に、保護膜を形成した後に封止部材5を保護膜上に設けることで、保護膜を保護することができるため、光半導体装置の信頼性が高まる。

0046

封止部材5は、発光素子2からの光を透過可能な透光性を有し、且つ、それらによって劣化しにくい耐光性を有するものが好ましい。封止部材5に用いる具体的な材料としては、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、フッ素樹脂組成物など、発光素子からの光を透過可能な透光性を有する絶縁樹脂組成物を挙げることができる。特にジメチルシリコーンフェニル含有量の少ないフェニルシリコーンフッ素シリコーン樹脂などシロキサン骨格ベースに持つ樹脂を少なくとも1種以上含むハイブリッド樹脂なども用いることができる。

0047

封止部材5の形成方法は、封止部材5を構成する材料に樹脂が含まれる場合、ポッティング滴下)法、圧縮成型法印刷法トランスファモールド法ジェットディスペンス法スプレー塗布などを用いることができる。光半導体装置が凹部を有する樹脂成形体3を備える場合は、ポッティング法が好ましく、光半導体装置が平板状の基体を用いる場合は、圧縮成型法やトランスファモールド法が好ましい。

0048

封止部材5は、図1B又は図3Bに示すように、樹脂成形体3の凹部内を充填するよう設けることが好ましい。

0049

封止部材5の外表面の形状については、光半導体装置に求められる配光特性などに応じて種々選択することができる。例えば、上面を凸状レンズ形状、凹状レンズ形状、フレネルレンズ形状、粗面などとすることで、光半導体装置の指向特性や光取出し効率を調整することができる。

0050

封止部材5には、着色剤光拡散剤光反射材、各種フィラー、波長変換部材などを含有させることもできる。

0051

波長変換部材は、発光素子2の光を波長変換させる材料である。発光素子2からの発光が青色光の場合、波長変換部材としては、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるイットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体(以下、「YAG:Ce」と呼ぶ。)が好適に用いられる。YAG:Ce蛍光体は、発光素子からの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な光半導体装置を、比較的簡単に形成することができる。

0052

ワイヤ6
ワイヤ6は発光素子2とリードフレーム10などの導電部材とを接続する。ワイヤ6の材料は、金、アルミニウム、銅など及びこれらの合金が好適に用いられる。また、ワイヤ6は、コアの表面にコアと別の材料で被覆層を設けたもの、例えば、銅のコアの表面にパラジウムやパラジウム金合金などを被覆層として設けたものを用いることができる。なかでも、ワイヤ6の材料は、信頼性の高い金、銀、銀合金のいずれか1種から選ばれることが好ましい。また、特に、光反射率の高い銀または銀合金であることが好ましい。この場合は特に、ワイヤ6は保護膜によって被覆されることが好ましい。これにより、銀を含むワイヤの硫化や断線を防止し、光半導体装置の信頼性を高めることができる。また、リードフレーム10を構成する光半導体装置用金属材料の基体1aが銅からなる、ワイヤ6が銀又は銀合金からなる場合、光半導体装置用金属材料1が、ニッケル又はニッケル合金めっき層1bを備えることによって、銅と銀での間の局部電池の形成を抑制することができる。これにより、リードフレーム10及びワイヤ6の劣化が抑制され、信頼性の高い光半導体装置とすることができる。

0053

保護膜
光半導体装置はさらに、保護膜を備えてもよい。保護膜は、リードフレーム10を構成する光半導体装置用金属材料1の表面に設けられた金銀合金めっき層1dを少なくとも被覆する。保護膜は、主としてリードフレーム10を構成する光半導体装置用金属材料1の表面の金銀合金めっき層1dの変色または腐食を抑制する部材である。さらに、任意に、発光素子2、接合部材4、ワイヤ6、基体(樹脂成形体3)などのリードフレーム10以外の部材の表面や、金銀合金めっき層1dが設けられていない光半導体装置用金属材料1の表面を被覆してもよい。ワイヤ6が銀又は銀合金である場合、保護膜はワイヤ6を被覆するよう設けられることが好ましい。これにより、銀を含むワイヤの硫化や断線を防止し、光半導体装置の信頼性を高めることができる。
保護膜は、原子層堆積法(以下、ALD(Atomic Layer Deposition)ともいう)によって形成されることが好ましい。ALD法によれば、非常に均一な保護膜を製膜することができるとともに、形成された保護膜が他の成膜方法で得られる保護膜に比較して緻密であるため、例えばリードフレーム10を構成する光半導体装置用金属材料1のインジウム又はインジウム合金めっき層1dの硫化を非常に有効に防止することができる。

0054

保護膜の材料としては、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、ZnO、Nb2O5、MgO、In2O3、Ta2O5、HfO2、SeO、Y2O3、SnO2などの酸化物や、AlN、TiN、ZrNなどの窒化物、ZnF2、SrF2などのフッ化物が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。或いは、積層させるようにしてもよい。

0055

なお、接合部材4とリードフレーム10との熱膨張率差により、発光素子2の周囲において保護膜にクラックが形成され、発光素子2の近傍のリードフレーム10を構成する光半導体装置用金属材料1の金銀合金めっき層1dが酸化するおそれがある。リードフレーム10を構成する光半導体装置用金属材料1の金銀合金めっき層1dの厚みを0.01μm以上0.5μm以下、金含有率が80質量%以上95質量%以下にすることによって酸化の進行が低減され、リードフレーム10の反射率の低下を抑えることができる。

0056

光半導体装置は、上記の他、種々の部材を備えることができる。例えば、保護素子としてツェナーダイオードを搭載することができる。

0057

光半導体装置の製造方法
次に、光半導体装置の製造方法の一例として、実施形態4の光半導体装置200の製造方法を図4A乃至図4Dに基づき説明する。
図4Aに示すように、本発明の実施形態2又は3の光半導体装置用金属材料1からなるリードフレーム10を準備する。具体的には、光半導体装置用金属材料1の基体1aを構成する例えば銅の金属板パンチングし、後述する光半導体装置用金属材料1の製造方法で説明するように、ニッケル又はニッケル合金めっき層1b、必要に応じてロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1c、さらに金銀合金めっき層1dを形成し、リードフレームであるリードフレーム10を形成する。

0058

図4Bに示すように、リードフレーム10に、トランスファモールド法で樹脂成形体3を形成する。樹脂成形体3は、リードとなる一対のリードフレーム10が、それぞれに樹脂成形体3の凹部の底面に露出するように形成される。つまり、リードフレーム10はそれぞれの樹脂成形体3の凹部の底面に露出されている。

0059

次に、図4Cに示すように、樹脂成形体3が形成されたリードフレーム10の発光素子2を搭載する領域に、図示を省略した接合部材を介して発光素子2を搭載する。そして、発光素子2とリードフレーム10とを図示を省略したワイヤによって接続する。その後、樹脂成形体3のそれぞれの凹部内に封止部材5を設ける。

0060

そして、図4Dに示すようなリードフレーム10と樹脂成形体3を、ダイシングソーなどを用いて切断し、図3A及び図3Bに示すような個々の光半導体装置に個片化する。この切断により、光半導体装置200の外側面にリードフレーム10の断面が露出する。この断面においては、リードフレーム10を構成する光半導体装置用金属材料1の銅の基体1aと、ニッケル又はニッケル合金めっき層1b、必要に応じてパラジウム又はロジウム又はパラジウム合又はロジウム合金めっき層1c、さらに金銀合金めっき層1dが露出している。

0061

実施の形態5
光半導体装置用金属材料の製造方法
次に、光半導体装置用金属材料の製造方法について説明する。
実施形態5の光半導体装置金属材料の製造方法は、基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層を形成する工程と、必要に応じてロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金のめっきの層を形成する工程と、厚さが0.01μm以上0.5μm以下であり、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっきの層を形成する工程の各工程をこの順に含む。

0062

基体は、ウェットエッチングにより、所定の位置に段差を形成し、段差を形成した後に、前記各工程を行ってもよい。

0063

ニッケル又はニッケル合金めっきの層を形成する工程と、必要に応じて、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金のめっきの層を形成する工程と、金銀合金めっきの層を形成する工程とは、各めっき層の形成が容易であるため、電解めっき法又は無電解めっき法により行うことが好ましい。なかでも電解めっき法は、層の形成の速度が速く、量産性を高めることができるため、好ましい。

0064

めっきをする前に、基体の前処理を行ってもよい。前処理としては、希硫酸希硝酸希塩酸などの酸処理や、水酸化ナトリウムなどのアルカリ処理が挙げられ、これらを1回又は数回、同じ処理又は異なる処理を組み合わせて行ってもよい。前処理を数回行う場合は、各処理後に純水を用いて流水洗浄するのが好ましい。基体が銅や銅を含む合金からなる金属板の場合、前処理に希硫酸を用いることが好ましい。基体が鉄や鉄を含む合金からなる金属板の場合、前処理に希塩酸を用いることが好ましい。

0065

光半導体装置用金属材料は、各層を形成した後、200℃以上450℃以下の温度、5分以上2時間以内の処理時間で、熱処理する工程をさらに含むことが好ましい。熱処理は、大気中でも良いし窒素ガスなどの不活性雰囲気水素ガスなどの還元雰囲気でもよいが、金銀合金めっき中の銀の酸化を防止するため、窒素ガス雰囲気中で熱処理することが好ましい。また、熱処理方法としては、熱風恒温器中のようなバッチ処理でもよいし、連続めっき装置の最終工程に熱風炉赤外炉を設けて連続的に熱処理してもよい。これらの熱処理によって、基体1aや各めっき層の金属が適宜相互拡散し、基体1aとニッケル又はニッケル合金めっき層1bや、各めっき層1b、1c及び1d間の密着が向上するため好ましい。なお、熱処理の温度と処理時間は、各めっき層の厚さの組み合わせを案して決めることができる。

0066

ニッケル又はニッケル合金のめっき層を形成する工程において、めっき層を構成する材料が、純ニッケルの場合は、例えばスルファミン酸ニッケルを含むめっき液を使用して電解めっきして形成することができる。また、ニッケルリン合金である場合は、次亜リン酸ニッケルめっき液を使用して無電解めっきして形成することができる。

0067

ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっきの層を形成する工程において、めっき層を構成する材料が、パラジウム又はパラジウム合金の場合は、例えばテトラアンミンパラジウム塩化物を含むめっき液を使用して電解めっきして形成することができる。めっき層を構成する材料が、ロジウム又はロジウム合金の場合は、例えば硫酸ロジウムを含むめっき液を使用して電解めっきして形成することができる。

0068

金銀合金めっきの層を形成する工程において、シアン化金カリウム又はシアン化金を金属金濃度で0.5g/L以上10g/L以下含み、シアン化銀カリウム又はシアン化銀金属銀濃度で0.05g/L以上2g/L以下含み、金属金と金属銀(金/銀)の質量濃度比率が95/5から80/20であり、シアン化塩を0.5g/L以上150g/L以下含む、めっき液を用いることが好ましい。シアン化金カリウム又はシアン化金と、シアン化銀カリウム又はシアン化銀の濃度比率を95/5から80/20となる浴組成のめっき液を用いることによって、厚さが0.01μm以上0.5μm以下であり、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層1dを形成することができる。シアン化塩としては、例えばシアン化カリウムシアン化ナトリウムが挙げられる。

0069

めっき液が、シアン塩炭酸塩リン酸塩硝酸塩クエン酸塩及び硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種の電気伝導塩を5g/L以上150g/L以下含むことが好ましい。めっき液に含まれる電気伝導塩が5g/L以上150g/L以下であれば、めっき液の電気抵抗が高くなりすぎることなく、また、めっき液の粘性が過剰となることなく、イオン移動度が低下することなく、工業的に安定してめっき液を使用することができる。また、めっき液に含まれる電気伝導塩が5g/L以上150g/L以下であれば、めっき液の粘性が過剰となることなく、被めっき物による、いわゆるめっき液の持ち出しも少なくなるので、経済的に金銀合金めっきを施すことができる。シアン塩としては、シアン化カリウム、シアン化ナトリウムが挙げられる。炭酸塩としては、炭酸カリウム炭酸ナトリウム炭酸アンモニウムなどが挙げられる。リン酸塩としては、リン酸カリウムリン酸ナトリウムリン酸アンモニウムピロリン酸カリウムなどが挙げられる。硝酸塩としては、硝酸カリウム硝酸ナトリウム硝酸アンモニウムなどが挙げられる。クエン酸塩としては、クエン酸カリウムクエン酸ナトリウムクエン酸アンモニウムなどが挙げられる。硫酸塩としては、硫酸カリウム硫酸ナトリウムなどが挙げられる。

0070

金銀合金めっきの層を形成する工程において、めっき液を用いて、めっき液の液温が20℃以上70℃以下、陽極に金又は金銀合金からなる可溶性電極、あるいは、ステンレス又は白金白金被覆チタン電極を使用して、導電性の基体の陰極電流密度が0.1A/dm2以上2A/dm2以下とし、めっき時間が5秒間以上10分間以内の条件で、電解めっきを行うことが好ましい。この条件によって、工業的に安定して、経済的に、厚さが0.01μm以上0.5μm以下であり、金含有率が80質量%以上95質量%以下の金銀合金めっき層を形成することができる。

0071

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

0072

実施例1
図2Aに示すように、以下の基体1aを表面に、ニッケル又はニッケル合金めっき層1b、その上に表層である金銀合金めっき層1dを、この順で、以下に示す浴組成を有する各めっき液を用いて、各条件で電解めっきにて光半導体装置用金属材料1を形成した。この光半導体装置用金属材料1を用いて、一対のリードフレームであるリードフレーム10を用意した。実施例における各層の厚さは表1に記載した。めっき時間は5秒間以上10分間以内に調整した。

0073

実施例1の基体1a
銅の基体:三菱伸銅株式会社製のTAMAC194材をプレス金型リードフレーム形状にしたものを使用した。

0074

実施例1のニッケル又はニッケル合金めっき層1b
ニッケルめっき層1bは、標準的なスルファミン酸電解めっき浴として、以下の浴組成のめっき液を用いた。
ニッケル又はニッケル合金めっき液
硫酸スルファミン酸ニッケル:450g/L
塩化ニッケル:10g/L
ほう酸:30g/L
pH4.0
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し液温55℃、陰極電流密度5A/dm2で電解めっきしてニッケルめっき層を形成した。陽極は硫黄添加ニッケル板を使用した。

0075

実施例1の金銀合金めっき層1d
金銀合金めっき液1
シアン化金カリウム:金として9g/L
シアン化銀カリウム:銀として1g/L(金90質量%、銀10質量%)
シアン化カリウム:120g/L
炭酸カリウム:15g/L
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し、液温30℃、陰極電流密度0.8A/dm2で電解めっきして金銀合金めっき層を形成した。陽極は金含有率90質量%の可溶性金銀合金電極を用いた。

0076

実施例2
図2Bに示すように、以下の基体1aを表面に、ニッケル又はニッケル合金めっき層1b、その上に下地層であるロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1c、その上に表層である金銀合金めっき層1dを、この順で、以下に示す浴組成を有する各めっき液を用いて、各条件で電解めっきにて光半導体装置用金属材料1を形成した。この光半導体装置用金属材料1を用いて、一対のリードフレームであるリードフレーム10を用意した。

0077

実施例2のニッケル又はニッケル合金めっき層1b
基体1aと、ニッケルめっき層を形成するめっき液は、実施例1と同じものを用いた。

0078

実施例2のパラジウムめっき層1c
実施例2のパラジウムめっき層1cは、以下の浴組成のめっき液を用いた。
パラジウム又はパラジウム合金めっき液
テトラアンミンパラジウム塩化物:パラジウムとして5g/L
硝酸アンモニウム:150g/L
3−ピリジンスルホン酸ナトリウム:5g/L
pH8.5
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し、液温50℃、陰極電流密度1A/dm2で電解めっきしてパラジウムめっき層を形成した。陽極は白金被覆チタン電極を用いた。

0079

実施例2の金銀合金めっき層1d
実施例2の金銀合金めっき層1dは、以下の浴組成のめっき液を用いた。
金銀合金めっき液2
シアン化金カリウム:金として4.25g/L
シアン化銀カリウム:銀として0.75g/L(金85質量%、銀15質量%)
シアン化カリウム:30g/L
クエン酸カリウム:80g/L
リン酸カリウム:50g/L
pH9.5
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し液温30℃、陰極電流密度1A/dm2で電解めっきして金銀合金めっき層を形成した。陽極は白金被覆チタン電極を使用した。

0080

実施例3
図2Bに示すように、以下の基体1aを表面に、ニッケル又はニッケル合金めっき層1b、その上に下地層であるロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1c、その上に表層である金銀合金めっき層1dを、この順で、以下に示す浴組成を有する各めっき液を用いて、各条件で電解めっきにて光半導体装置用金属材料1を形成した。この光半導体装置用金属材料1を用いて、一対のリードフレームであるリードフレーム10を用意した。

0081

実施例3のニッケル又はニッケル合金めっき1a
基体1aと、ニッケルめっき層を形成するめっき液は、実施例1と同じものを用いた。

0082

実施例3のロジウムめっき層1c
実施例3のロジウムめっき層1cは、以下の浴組成のめっき液を用いた。
ロジウ又はロジウム合金ムめっき液
硫酸ロジウム:ロジウムとして2g/L
硫酸:50g/L
硫酸鉛:鉛として10mg/L
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し、液温45℃、陰極電流密度1A/dm2で電解めっきしてロジウムめっき層を形成した。陽極は白金被覆チタン電極を用いた。

0083

実施例3の金銀合金めっき層1d
実施例3の金銀合金めっき層1dは、以下の浴組成のめっき液を用いた。
金銀合金めっき液3
シアン化金カリウム:金として4.75g/L
シアン化銀カリウム:銀として0.25g/L(金95量%、銀5質量%)
シアン化カリウム:1g/L
クエン酸カリウム:120g/L
リン酸カリウム:50g/L
pH6.5(クエン酸で調整)
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し液温45℃、陰極電流密度1A/dm2で電解めっきして金銀合金めっき層を形成した。陽極は白金被覆チタン電極を使用した。

0084

実施例4から11
以下のようにして、各実施例の光半導体装置用金属材料1を形成した。この光半導体装置用金属材料1を用いて、一対のリードフレームであるリードフレーム10を用意した。

0085

実施例4から11の基体1a
基体として実施例1と同様の銅の基体、又は以下に示す基体を使用した。
42アロイ合金の基体:DOWAメタクス株式会社製42%Ni-Feの鉄ニッケル合金(Fe−42%Ni)をプレス金型でリードフレーム形状にしたものを使用した。鉄材:新日鐵住金株式会社製のSPCE−SBをプレス金型でリードフレーム形状にしたものを使用した。

0086

実施例4から11のニッケル又はニッケル合金めっき層1b
ニッケル合金めっき層を形成するめっき液は、実施例1と同じめっき液か、実施例1の浴組成を有するめっき液にスルファミン酸スズ、又は、スルファミン酸コバルトを適量添加しためっき液を用いて、ニッケルめっき層1b、ニッケルスズ合金めっき層1b、又は、ニッケルコバルトめっき層を形成した。

0087

実施例4から11のロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層1c
パラジウム又はパラジウム合金めっき層1cを形成する場合には、実施例2と同じパラジウムめっき層を形成する浴組成を有するめっき液か、実施例2の浴組成を有するめっき液に適量の硫酸ニッケルを添加して、めっき時間を調整し、実施例2と同様の条件で、パラジウムめっき層1c又はパラジウムニッケル合金めっき層1を形成した。
また、ロジウム又はロジウム合金めっき層1cを形成する場合には、実施例3と同じロジウムめっき層を形成する浴組成を有するめっき液か、実施例3の浴組成を有するめっき液に適量の硫酸コバルトを添加して、めっき時間を調整し、実施例3と同様の条件で、ロジウムめっき層1c、又はロジウムニッケル合金めっき層1cを形成した。

0088

実施例4から11の金銀合金めっき層1d
金銀濃度比率が、表1に示す各比率となるようにしたこと以外は、実施例2と同様のめっき液を用いて、めっき時間を調整し、他は実施例2と同様の条件で、金銀合金めっき層を形成した。

0089

比較例1から3
比較例1として、実施例1と同様の構造で、金銀濃度比率及び金銀合金めっき層1dの厚さが表1に示す比率となるようにした金属材料を用意した。比較例2、3として、実施例2と同様の構造で、金銀濃度比率及び金銀合金めっき層1dの厚さが表1に示す比率となるようにした金属材料を用意した。この金属材料を用いて一対のリードフレームであるリードフレーム10を用意した。

0090

反射率及びL*a*b*表色系におけるb*値
実施例及び比較例の光半導体装置用金属材料について、大塚電子株式会社製の微小反射率測定装置MCPDを使用して、450nmに発光ピーク波長を有する光を照射し、反射率を測定した。さらに、日本電色工業株式会社製の色差計SS−400を使用して、L*a*b*表色系におけるb*値を測定した。その結果を表1に示した。

0091

光半導体装置
次に、実施例及び比較例の光半導体装置用金属材料をリードフレームとして用いて、図1A及び1Bに示す光半導体装置と実質的に同様の構造の各光半導体装置を製造した。半導体装置100が個片化されるまでは、一対のリードフレーム1が複数連結された状態のリードフレーム1に、複数の樹脂成形体3が成形された集合体の状態で各工程を経るが、便宜上、図1A及び1Bに示す1つの光半導体装置100(単数)で説明する。このリードフレーム10を用いて、図1A及び図1Bに示す光半導体装置と実質的に同様の構造の各実施例及び比較例の光半導体装置を製造した。

0092

樹脂成形体3は、凹部を有しており、凹部の底面に光半導体装置用金属材料1が露出されている。その光半導体装置用金属材料1の上に、透光性の樹脂を接合部材4として、上面に正負の電極を備える平面視において矩形の発光素子2を載置し、接合した。その後、凹部内にYAG蛍光体と、透光性樹脂を含有する封止材料をポッティング法により滴下し、封止部材5を形成した。

0093

樹脂成形体の半田浸入及び封止樹脂漏れの有無
各実施例及び比較例の光半導体装置を鉛フリー半田(Sn−0.3Ag−0.7Cu)ペーストを塗布したプリント基板に設置し、リフロー温度260℃で10秒間実装した後、リフロー後の光半導体装置を剥し、実体顕微鏡を用いて40倍で樹脂成形体3内に半田浸入があるか評価するとともに、封止樹材料(封止樹脂)漏れの有無についても評価した。その評価結果を表1に示した。

0094

耐硫化試験後の全光束維持率
耐硫化信頼性を評価するため、各実施例及び比較例の光半導体装置を温度40℃湿度75%RHの環境下でH2Sを2ppm及びNO2を4ppm含む混合ガスにて500時間暴露処理前後の光半導体装置から発せられる光の全光束を測定し、暴露処理後の全光束を暴露処理前の全光束で除した割合を全光束の維持率として測定した。その結果を表1に示した。

0095

0096

実施例1から11の光半導体装置は、樹脂成形体3内への半田の浸入は見られず、また、樹脂成形体3から外部への封止樹脂の漏れは見られず、樹脂材料とリードフレーム10の密着性が良好であった。また、実施例1から11及び比較例1から3の光半導体装置は、硫化試験後に硫化試験前とほぼ同様の全光束を維持していた。また、実施例1から11の光半導体装置用金属材料は、450nmに発光ピーク波長を有する光に対する反射率が25%以上45%以下であり、L*a*b*表色系におけるb*値で表される色度が、20以上30以下であり、所望の反射率及び色度を有し、部材を構成する樹脂材料との密着性が良好であった。

実施例

0097

比較例1から3の光半導体装置は、樹脂成形体3内に半田の浸入があり、樹脂成形体3から外部への封止樹脂の漏れがあったため、部材を構成する樹脂材料とリードフレーム10の密着性が改善されていなかった。比較例2は、金銀合金めっき層1d中の金含率が75質量%と低く、銀の含有量が多いため、硫化による変色が抑制されておらず、硫化試験後の全光束維持率が低下した。比較例3は、金銀合金めっき層1dが0.005と薄いため、樹脂材料との密着性が低下し、樹脂成形体3内に半田が浸入し、樹脂成形体3から外部へ封止樹脂の漏れがあった。

0098

100、200光半導体装置
1 光半導体装置用金属材料
1a基体
1bニッケル又はニッケル合金めっき層
1c下地層ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層
1d表層、金銀合金めっき層
2発光素子
3樹脂成形体
31側壁部
32 底面の一部
4接合部材
5封止部材
6ワイヤ
10 リードフレーム

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