JP5839861B2 - Optical semiconductor device lead frame, optical semiconductor device lead frame manufacturing method, and optical semiconductor device - Google Patents
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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。 The present invention relates to an optical semiconductor device lead frame, a method for manufacturing the same, and an optical semiconductor device.
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。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。 2. Description of the Related Art Lead frames for optical semiconductor devices are widely used as constituent members of various display / illumination light sources that use light emitting elements, which are optical semiconductor elements such as LED (Light Emitting Diode) elements, as light sources. In the optical semiconductor device, for example, a lead frame is arranged on a substrate, and after the light emitting element is mounted on the lead frame, the deterioration of the light emitting element and its peripheral parts due to external factors such as heat, moisture, and oxidation are prevented. The light emitting element and its periphery are sealed with resin.
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。 By the way, when the LED element is used as an illumination light source, the reflective material of the lead frame has a high reflectance in the entire visible light wavelength range (for example, 400 to 800 nm) (for example, the reflectance with respect to a reference material such as barium sulfate or aluminum oxide). Is 80% or more).
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)。 In response to such a demand, a layer (film) made of silver or a silver alloy is formed on the lead frame on which the LED element is mounted, particularly for the purpose of improving the light reflectance in the visible light region (hereinafter referred to as reflectance). ) Is often formed. It is known that the silver film has a high reflectance in the visible light region. Specifically, a silver plating layer is formed on the reflection surface (Patent Document 1), or 200 or after the silver or silver alloy film is formed. It is known that a heat treatment is performed at a temperature of 30 ° C. or more for 30 seconds or more, and the crystal grain size of the coating is 0.5 μm to 30 μm (Patent Document 2). Also, electrical contact materials for springs that have been heat-treated after rolling after silver plating are known, and the bonding strength between plated crystal grains is enhanced by rolling to improve wear resistance. Is known (Patent Document 3).
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。
When silver or an alloy film thereof is simply formed by a known technique such as
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。
Therefore, as in
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。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a crystal grain boundary formed by plating forms an absorption peak at the wavelength. Attempts were made to extinguish the absorption peak by reducing the crystal grain boundaries or by narrowing the gaps between the grain boundaries so that light is not absorbed.
In order to solve this problem,
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。
Therefore, the present invention is a lead frame for optical semiconductor devices used for LEDs, photocouplers, photointerrupters, etc., which has a higher reflectance than the conventional silver coating as a whole in the visible light region (wavelength 400 to 800 nm), In particular, an object of the present invention is to provide a lead frame that has good reflectivity when mounted on a chip that emits light in the vicinity of a wavelength of 450 nm, has high luminance, and excellent heat dissipation, and a method for manufacturing the same. In particular , after a heat treatment in the atmosphere at 150 ° C. for 3 hours after a heat treatment in the atmosphere at 150 ° C. for 3 hours at a wavelength of 400 to 800 nm in the visible light region , the reflectivity drop is within 5%. news at wavelengths above 450nm and aims to provide a lead frame of more than 90% reflectivity and a manufacturing method thereof.
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。 As a result of conducting sincerity studies in view of the above problems, in a lead frame for an optical semiconductor device in which a reflective layer made of silver is formed on the outermost surface of a conductive substrate by a plating method, plating is performed by performing plastic processing after forming the plating layer. By reducing the area ratio of the remaining plating structure to 50% or less without crushing the structure, the heat treatment is not performed and the crystal grain size is not controlled, and the reflectance in the visible light wavelength range of 400 to 800 nm is achieved. Has been found to be 85% or more and 90% or more at a wavelength of 450 to 800 nm, and the present invention has been made based on this finding.
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。
That is, the said subject is solved by the following means.
(1) An optical semiconductor device lead frame comprising a reflective layer on at least one surface or both surfaces of the outermost surface of the conductive substrate, and a part or the entire surface of the conductive substrate, wherein the reflective layer emits at least an optical semiconductor element. in the outermost surface of the region that reflects light, at least the surface of the plating structure of silver is weave rolling plastic deformation sets of higher working rate of 22%, in at least the surface, the area ratio of plating tissue remaining rate of silver is 50% or less, reflectivity at a wavelength of 400 to 800 nm is 85% or more, and heat resistance is less than 5% when the heat treatment is performed in the atmosphere at 150 ° C. for 3 hours in the air at a wavelength of 450 nm. A lead frame for an optical semiconductor device.
(2) The lead frame for optical semiconductor devices according to (1), wherein the conductive substrate is made of copper, copper alloy, iron, iron alloy, aluminum, or aluminum alloy.
(3) The lead frame for an optical semiconductor device according to (1) or (2), wherein the thickness of the reflective layer after plastic deformation is 0.2 to 10 μm.
(4) The base body includes n metal layers (n is an integer of 1 or more) thereon, and the reflective layer is provided on the base body directly or via at least one of the metal layers. The lead frame for optical semiconductor devices according to any one of (1) to (3), wherein the lead frame is for optical semiconductor devices.
(5) A method of manufacturing a lead frame for a semiconductor device according to any one of (1) to (4), wherein light emitted from at least an optical semiconductor element is an outermost surface on a conductive substrate. After forming a reflective layer made of silver in the reflective region by plating, and further subjecting the reflective layer to plastic working to cause plastic deformation in the plated structure of the reflective layer, the plastic working method is the processing rate. wherein the rolling der Rukoto 22% or more, a manufacturing method of a lead frame for an optical semiconductor device.
(6 ) It comprises an optical semiconductor element and the lead frame for an optical semiconductor device according to any one of (1) to (4) provided at least at a place where the optical semiconductor element is mounted. An optical semiconductor device.
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。
According to the present invention, after a silver reflective layer is formed on the outermost surface of the conductive substrate by plating, the reflective layer is further subjected to plastic working so that at least the surface of the plated structure has a processing rate of 22% or more. A wavelength in the visible light region when the area ratio (hereinafter referred to as plating structure residual ratio) of a shape having a plastic deformation rolling structure ( shape ) and similar to the plating structure shape remaining on the surface is 50% or less. The reflectance of 400 to 800 nm can be increased to 85% or more, and further, the reflectance can be increased to 90% or more at a wavelength of 450 nm or more. In addition, it has an excellent effect in improving the reflectance in the near ultraviolet region. In addition, by using a lead frame, heat dissipation is superior to direct formation on a circuit on a mounting substrate, and deterioration of the optical semiconductor device due to heat can be delayed.
Further, plastic working method is state of the request can be easily accomplished by performing a rolling pressure Engineering working ratio 22% or more after plating. That is, according to the present invention, the reflectance is generally higher than that of a conventional silver film at a wavelength of 400 to 800 nm that is in the visible light region, and particularly when the optical semiconductor chip that emits light near the wavelength of 450 nm is mounted, the reflectance is good. A lead frame having high luminance and excellent heat dissipation and a method for manufacturing the same can be provided.
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。
In the lead frame of the present invention, after a reflective layer made of silver is formed by a plating method such as electroplating, the reflective layer is further subjected to plastic working to form a plated structure made of silver (a metal structure formed by a plating method). ) Is at least plastically deformed on the surface. By causing plastic deformation in the plating layer, the bonding force of the grain boundaries of the crystal formed by plating is strengthened and dislocations are discharged. At the same time, silver is recrystallized by the energy of plastic processing, and at the same time, surface irregularities are formed. Smoothing can be achieved with a mechanically acting force. As a result, the reflectance of a wavelength of 400 to 800 nm can be improved, so that it is suitably used particularly for an optical semiconductor device on which an optical semiconductor light emitting chip having a wavelength of 450 nm to 800 nm is mounted. Among optical semiconductor devices, it is particularly effective for LEDs. In addition, it has an excellent effect in improving the reflectance in the near ultraviolet region.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
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。 Here, the plating structure remaining ratio not subjected to plastic working needs to be 50% or less, preferably 30% or less, of the region in the portion used as the reflective layer. Here, the plating structure residual rate typically means that a plating structure (a needle-like structure or a precipitated state of spherical particles) is formed over almost the entire area when a silver plating layer is formed by a plating method such as electroplating. On the other hand, even when plastic working is performed and plastic deformation occurs and the plating structure disappears, the area of the shape similar to the remaining plating structure remains when the shape similar to the plating structure remains on the subsequent surface Ratio [area of shape similar to remaining plating structure / area of measurement target area] (%). The lower this ratio, the better the reflection characteristics can be obtained, and it can be applied as a LED lead frame with higher brightness. In addition, as a result of plastic working, the plating structure or a shape similar thereto may not remain at all, so the lower limit value of the plating structure remaining rate is 0%. In the present invention, the plating structure remaining rate is preferably closer to 0%, and from the viewpoint of improving the reflectance, the plating structure remaining rate is most preferably 0%. Here, the “location used as the reflective layer” means that the LED module is formed by resin molding other than the light emitting portion when forming the LED module, but the lead frame when the LED chip emits light. It shows the part where the light reflection phenomenon occurs at the exposed part. That is, it is preferable that the plating structure remaining rate at the exposed portion of the lead frame that contributes to the reflection phenomenon is 50% or less, and the plating structure remaining rate of 50% or less on the entire surface is naturally good. Processing may be performed so that the plating structure remaining rate of the portion is 50% or less, and only that region becomes a portion used as a reflective layer of the LED.
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。
The plating method may be a wet plating method such as an electroplating method or an electroless plating method, or a dry plating method such as a sputtering method.
As the plastic working may be plastic working of the rolling machining. According to the rolling machining, the whole of the material, including the base body is subjected to plastic working, the whole of the plating structure is subjected to plastic deformation.
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。
In the present invention, the electroplating method for an electroless plating method or a metal structure formed by the sputtering method (plating structure), by plastic working of the rolling machining, the reflective layer at least the surface is plastically deformed plating tissue It is characterized by having it on the outermost surface. Here, the plastically deformed metal structure is different from the cast structure as is metallurgically clear in the present technical field, and is also different from the plated structure before deformation formed by plating. Specifically, fine crystals are usually observed on the surface after plating, and a needle-like structure, a precipitated state of spherical particles, and the like are observed. On the other hand, the surface state after subjected to rolling pressure Engineering after plating, since the processing pattern is formed in the roll-th rolling rolls and has a surface texture such as that transferred to the lead frame side, for example, generic It is possible to distinguish clearly by performing surface observation with an SEM at an observation magnification of 2000 to 10000 times.
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。
The production method according to the present invention will be described in detail. A plating method (for example, electroplating method, electroless plating method or sputtering method) is applied to part or all of both surfaces or one surface of a conductive substrate (for example, strip material). subjected to, to form a reflective layer made of silver is subjected to plastic working of the rolling machining. Next, the shape of the lead frame due to error etching method.
A chip mounting portion is formed on the lead frame by a resin mold or the like, and an optical semiconductor module is manufactured by mounting an optical semiconductor chip, wire bonding, and sealing with resin or glass containing a phosphor.
In the conventional method, generally, a conductive substrate (such as strip member) by e etching process after the shape of the lead frame is performed with silver plating or gold / palladium / nickel plating. Moreover, in the method of the said
The present invention and the conventional method are the ones in which the present invention is a modification of the plating structure as a mechanical processing finish, whereas the conventional method is a simple processing finish by cladding, plating finish or heat treatment finish, or The structure is completely different in that the heat treatment for plating and rolling is improved.
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(International Annealed Copper Standard)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。 The lead frame for an optical semiconductor device of the present embodiment has a good reflectance characteristic and is easy to form a film by making the base body copper or copper alloy, iron or iron alloy, or aluminum or aluminum alloy, Lead frames that can contribute to cost reduction can be provided. In addition, the lead frame based on these metals or alloys has excellent heat dissipation characteristics, and the heat energy generated when the light emitter emits light can be smoothly discharged to the outside through the lead frame, and light emission It is expected that the lifetime of the element will be prolonged and the reflectance characteristics will be stabilized over a long period. This depends on the conductivity IACS (International Annealed Copper Standard) of the substrate, preferably at least 10% or more, more preferably 50% or more. Even if these substrates change, the reflectivity depends on the surface state of the reflective layer, and thus the reflectivity does not change, and only the heat dissipation and the physical properties of the substrate change.
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。 The lead frame for an optical semiconductor device of this embodiment can ensure long-term reliability by setting the thickness of the reflective layer made of silver after plastic deformation to 0.2 μm or more. On the other hand, when the thickness is 10 μm or less, the cost can be reduced without using a precious metal more than necessary. This is because the effect of long-term reliability is that the thickness of the reflective layer is saturated at 10 μm. The effect is sufficiently expected if it is 0.2 to 10 μm, preferably 0.5 to 7 μm, more preferably 1 to 5 μm. This is because when the reflective layer coating thickness after plastic deformation made of silver is less than 0.2 μm, the copper component of the base material tends to diffuse to the surface, so that the outermost layer coating thickness of at least 0.2 μm or more is formed. It means that it is preferable. Actually, a material having the above lower limit value or more was produced, and it was confirmed that the heat resistance was increased as compared with a material having a value below this value.
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。
As described above, the reflective layer on the surface made of a metal such as silver or a silver alloy or an alloy thereof may be formed by wet plating using an electroplating method or an electroless plating method, or alternatively, the metal may be formed by sputtering. Alternatively, the substrate surface may be formed by plating and precipitating. Here, the electroplating method has been described as a representative example. However, in the case of the electroless plating method or the sputtering method, a metal such as silver or a silver alloy is used in the same manner as in the case of the electroplating method. Alternatively, a layer made of the alloy can be formed. For example, in the case of the electroless plating method, it may be formed by using a commercially available bath (for example, S.D. Ag40; manufactured by Sasaki Chemical Co., Ltd.) or the like. Can be used.
The coating thickness (initial thickness) before processing for achieving the thickness after plastic processing is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 50 μm, for example.
In addition, since it is difficult to ensure 90% at a wavelength of 400 to 800 nm when the reflective layer is made of a silver alloy, silver is preferably used for the reflective layer, and its purity is preferably 99% or more.
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。 The lead frame for an optical semiconductor device of the present embodiment has a metal selected from the group consisting of nickel, nickel alloy, cobalt, cobalt alloy, copper, and copper alloy between the conductive substrate and the reflective layer made of silver. An intermediate layer made of an alloy can be formed. For example, when an iron-based base material is used, the heat conductivity of the material is relatively low, so that the heat dissipation can be improved without impairing the reflectance by applying copper and a copper alloy layer to the base plating. . Furthermore, since the copper plating contributes to the improvement of plating adhesion, it is possible to prevent deterioration of adhesion due to heat generation when the light emitting element emits light. When copper and copper alloy base materials are used, a nickel, nickel alloy, cobalt, or cobalt alloy layer is applied to the underlayer in order to suppress diffusion of base material components to the reflective layer due to heat generated when the light emitting element emits light. It is effective. Although the thickness of these base plating is not limited, the range of 0.2-2.0 micrometers is preferable.
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。
Lead frame for an optical semiconductor device of this embodiment, the construction method of plastic working Ru Oh rolling machining. Other plastic processing methods include forging and rolling, but are not suitable because it is difficult to form a smooth and uniform surface to be a reflective layer, and productivity is low and costs are high. is there. Although a method of applying the reflective layer and the plastic working at a time by laminating by the clad method is also conceivable, it is not suitable for suitably controlling the noble metal coating film thickness on the order of several μm. For this reason, electroplating is excellent from the viewpoint of productivity and cost as a manufacturing method in which the thickness is appropriately controlled on the order of micrometers to form the reflective layer.
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。
In the present embodiment, when the plastic working in a method of manufacturing a lead frame for a semiconductor device is a rolling, there is the influence of the surface roughness after plating, for example, rolling rate is to plate thickness after plating, Ru der 22% or more. It is preferable to manufacture the lead frame for optical semiconductors in such a processing rate range so that the plating structure residual rate can be easily adjusted to a suitable range. When the rolling process rate is equal to or more than the above lower limit value, the plating structure remaining rate is less affected by the roughness of the rolling roll, so that the plating structure remaining rate is stably 50% or less without depending on the roll roughness. And the reflectance can be sufficiently increased. There is no particular upper limit for the rolling rate, but it must be determined after adjusting the strength, hardness, and conductivity required for the material. If the rolling rate is high, the power required for the rolling mill is high. Not only does it increase and the environmental impact increases, but cracks and cracks during bending work tend to occur, so the upper limit is practically about 80%.
The mechanical processing to a material in which a part or all of the conductive substrate is coated with silver can be performed, for example, by rolling using a cold rolling mill. The rolling machine includes a 2-stage roll, a 4-stage roll, a 6-stage roll, a 12-stage roll, a 20-stage roll, and the like, and any rolling machine can be used.
It should be noted that the rolling process may be repeated any number of times from the plate thickness after plating to the product plate thickness of the optical semiconductor lead frame. By setting the number of rolling times to several times, the probability that the rolling roll comes into contact with the plated structure is increased, and as a result, it is easy to reduce the remaining ratio of the plated structure. Even 5 times or less is preferable. Note that the rolling roll used for the rolling process has an arithmetic average (Ra) of surface roughness of less than 0.1 μm in consideration of improving the reflectance on the lead frame side formed by transferring the rolls. preferable.
“Processing rate” indicates a ratio represented by “(plate thickness before processing−plate thickness after processing) × 100 / (plate thickness before processing)”.
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。
Furthermore, in order to control the mechanical properties required, the rolling machining (also referred to as temper or low-temperature annealing) method by heat treatment, such as a batch type or an inter-running type after the plastic working by the applied, as well as refining, Although the grain boundary spacing can be narrowed by strengthening the bonding force between the crystal grains at the crystal grain boundary, it is necessary to limit the heat treatment to a level that does not reduce the reflectance.
The conditions for the heat treatment performed after the plastic working such as rolling are not particularly limited, but for example, the heat treatment may be performed at a temperature of 50 to 150 ° C. for 0.08 to 3 hours. preferable. If the temperature of this heat treatment is too high or the time is too long, the heat history becomes excessive and the reflectance is lowered.
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。 In the optical semiconductor device of this embodiment, the reflectance characteristics can be effectively obtained at low cost by using the lead frame of the present invention at least at a place where the optical semiconductor element is mounted. This is because the reflectance characteristic is sufficiently effective by forming a reflective layer made of silver only on the mounting portion of the optical semiconductor element. In this case, the reflective layer made of silver may be partially formed. For example, the reflective layer may be formed by partial plating such as stripe plating or spot plating, and then formed by plastic working. Manufacturing a lead frame in which the reflective layer is partially formed can reduce the amount of metal used in a portion where the reflective layer is unnecessary, and thus can be an environment-friendly and low-cost optical semiconductor device.
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。 Embodiments of a lead frame for optical semiconductor devices according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Each figure shows a state in which an optical semiconductor element is mounted on a lead frame. Each embodiment is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to each embodiment. In addition, the illustrated form is omitted to the extent necessary for the description, and the dimensions and the specific lead frame or element structure are not construed as being limited to the illustrated one.
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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention. In the lead frame of this embodiment, a
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。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of the lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention. The lead frame of the embodiment shown in FIG. 2 is different from the lead frame shown in FIG. 1 in that an
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。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a third embodiment of the lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention. FIG. 3 shows a state in which the LED module is formed by the
In the present embodiment, the
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。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of the lead frame for optical semiconductor devices according to the present invention. In FIG. 4, a
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。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to this.
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(Copper Development Association)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(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。
As an example, the conductive substrate shown in Table 1 having a thickness of 0.25 mm and a width of 180 mm was subjected to the following pretreatment and then subjected to the following electroplating treatment. Thereafter, in order to plastically deform the Ag-plated layer, by changing the more working ratio in rolling machining Invention Example 1, 3~4,6~9,12 24, the lead frame in Comparative Example 1 and Reference Example 1 (Examples having no intermediate layer and comparative examples correspond to the structure of the lead frame shown in FIG. 1, and examples having an intermediate layer correspond to the structure of the lead frame shown in FIG. 2). Reference Example 2 imitates Comparative Example 1 of
Among the materials used as the conductive substrate, “C18045 (EFTEC-64T, Cu—Cr—Sn—Zn alloy material: Cu—0.3Cr—0.25Sn—0.5Zn)”, “C19400 (Cu— Fe-based alloy material: Cu-2.3Fe-0.03P-0.15Zn "", "C26000 (brass: Cu-30Zn)", "C52100 (phosphor bronze: Cu-8Sn-P)", and "C77000 ( “White: Cu-18Ni-27Zn” ”represents a copper or copper alloy substrate, and the numerical value after C indicates the type according to the CDA (Copper Development Association) standard. “C18045 (EFTEC-64T)” is a copper alloy manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.
“A2014” represents an aluminum or aluminum alloy substrate, and its component is defined in Japanese Industrial Standards (JIS H 4000: 2006, etc.).
“42 Alloy” represents an iron-based substrate, containing 42% by mass of nickel, and the balance of iron and inevitable impurities.
In addition, when the substrate was “A2014”, a pretreatment was performed through electrolytic degreasing / pickling / zinc replacement, and other substrates were subjected to electrolytic degreasing / pickling.
Moreover, before performing each silver plating, silver strike plating was performed.
(前処理条件)
[電解脱脂]
脱脂液:NaOH 60g/リットル
脱脂条件:2.5A/dm2、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:NaOH 500g/リットル、ZnO 100g/リットル、酒石酸(C4H6O6) 10g/リットル、FeCl2 2g/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)2 4.45g/リットル、KCN 60g/リットル
めっき条件:電流密度 5A/dm2、温度 25℃
(Pretreatment conditions)
[Electrolytic degreasing]
Degreasing solution: NaOH 60 g / liter Degreasing conditions: 2.5 A / dm 2 , temperature 60 ° C., degreasing time 60 seconds [pickling]
Pickling solution: 10% sulfuric acid pickling condition: 30 seconds immersion, room temperature [zinc replacement] Used when the substrate is aluminum Zinc replacement solution: NaOH 500 g / liter, ZnO 100 g / liter, tartaric acid (C 4 H 6 O 6 ) 10 g / Liter, FeCl 2 2 g / liter Treatment conditions: 30 seconds immersion, room temperature [Ag strike plating]
Plating solution: KAg (CN) 2 4.45 g / liter, KCN 60 g / liter Plating condition: current density 5 A / dm 2 , temperature 25 ° C.
(下地めっき条件)
[Niめっき]
めっき液:Ni(SO3NH2)2・4H2O 500g/リットル、NiCl2 30g/リットル、H3BO3 30g/リットル
めっき条件:電流密度 5 A/dm2、温度 50℃
[Coめっき]
めっき液:Co(SO3NH2)2・4H2O 500g/リットル、CoCl2 30g/リットル、H3BO3 30g/リットル
めっき条件:電流密度 5A/dm2、温度 50℃
[Cuめっき]
めっき液:CuSO4・5H2O 250g/リットル、H2SO4 50g/リットル、NaCl 0.1g/リットル
めっき条件:電流密度 6A/dm2、温度 40℃
(Under plating conditions)
[Ni plating]
[Co plating]
[Cu plating]
Plating solution: CuSO 4 .5H 2 O 250 g / liter, H 2 SO 4 50 g / liter, NaCl 0.1 g / liter Plating condition: current density 6 A / dm 2 , temperature 40 ° C.
(銀めっき条件)
[Agめっき]
めっき液:AgCN 50g/リットル、KCN 100g/リットル、K2CO3 30g/リットル
めっき条件:電流密度 1A/dm2、温度 30℃
(Silver plating conditions)
[Ag plating]
Plating solution: AgCN 50 g / liter, KCN 100 g / liter, K 2 CO 3 30 g / liter Plating condition: current density 1 A / dm 2 , temperature 30 ° C.
(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。
(Evaluation method)
The lead frames of the invention examples, reference examples, and conventional examples obtained in the manner described above were evaluated according to the following tests and standards. The results are shown in Table 1. The conventional example is a comparative example corresponding to the prior art.
(1A) Reflectance measurement: In a spectrophotometer (V660 (trade name, manufactured by JASCO Corporation)), continuous measurement was performed with a total reflectance of 300 nm to 800 nm. Of these, the total reflectance (%) at 400 nm, 450 nm, 600 nm, and 800 nm is shown in Table 1. The required characteristics were that the reflectance at a wavelength of 400 nm was 85% or more and the reflectance at a wavelength of 450 nm to 800 nm was 90% or more.
(1B) Heat resistance: After the heat treatment in the atmosphere at a temperature of 150 ° C. for 3 hours, the reflectance measurement was performed. As a result, the total reflectivity at a wavelength of 450 nm did not change at all, “AA”, the reflectivity decrease was within 2%, “A”, the reflectivity decrease was over 2% and within 5% “B” is indicated as “B”, “C” is indicated when the reflectance drop exceeds 5%, and “B” or higher is shown in Table 1 as a practical level at which stable reflectance can be obtained with excellent heat resistance.
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。
As is clear from these results, the inventive example has a better reflectance at 400 to 800 nm than the conventional example, and satisfies 85% or more at 400 nm and 90% or more at 450 to 800 nm. In particular, in the invention examples in which the plating structure residual ratio is 50% or less, the reflectance is 90% or more at a wavelength of 450 nm, and 95% or more is satisfied at a wavelength of 450 to 800 nm. It can be seen that an excellent reflectance is obtained. Moreover, it was confirmed that the reflectance is excellent even in the near ultraviolet region.
On the other hand, Conventional Example 1 is a normal silver-plated product, but the reflectance at a wavelength of 400 nm is 85% or less, and further, the reflectance is 85% at a wavelength of 450 nm. Means that the brightness is as high as 5 to 10%. This is expected to be suitably used for optical semiconductors using these wavelengths due to the improved reflectivity in the examples of the present invention. Furthermore, Conventional Example 2 is an example in which heat treatment is performed after silver plating to increase the crystal grain size to 0.5 μm or more, but the initial reflectance is slightly lower than 85% at a wavelength of 400 nm, and further heat resistance It turns out that the nature is inferior. This is considered to be because when the lead frame type is subjected to heat treatment as in Conventional Example 2, the copper component of the base material is easily diffused to the surface layer, and as a result, it is inferior in heat resistance. For this reason, the example of the present invention in which heat treatment is not used can provide an optical semiconductor lead frame that is excellent in heat resistance and in which the reflectance is not easily deteriorated by heat.
Furthermore, in Reference Example 1, since the plating structure remaining rate of the reflective layer made of silver is higher than 50%, the reflectance at wavelengths of 400 nm and 450 nm is lower than 85% and 90%, respectively. It can be seen that the improvement is insufficient.
Furthermore, in Reference Example 2 and Reference Example 3, although the plating structure remaining rate of the reflective layer made of silver is less than 50%, excessive heat treatment is applied after rolling. As a result, the reflectivity is greatly decreased and the reflectivity is decreased over the entire wavelength range, so that it is necessary to prevent the above-described appropriate heat treatment condition from being exceeded.
From these results, after forming a reflective layer made of silver as the outermost layer by electroplating, the reflectance is 85% or higher at a wavelength of 400 nm and reflected at a wavelength of 450 to 800 nm by reducing the plating structure remaining rate to 50% or less. An excellent optical semiconductor device that can achieve a rate of 90% or more and exhibits excellent luminance by using the lead frame of the present invention for an optical semiconductor device and can maintain high luminance over a long period because of excellent heat resistance. You can see that it can be provided.
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)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
An optical semiconductor comprising: an optical semiconductor element; and the lead frame for an optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, provided at least at a place where the optical semiconductor element is mounted. apparatus.
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