JP6481499B2 - Lead frame or substrate for optical semiconductor device, and optical semiconductor device using the same - 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又は基板、並びにそれを用いた光半導体装置に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device lead frame or substrate, and an optical semiconductor device using the same.
従来、発光装置は、例えば、半導体発光素子(以下、単に「発光素子」と称する)を、リードフレーム又は基板に、ダイボンディングし、更にワイヤボンディングして、最後に透光性の樹脂で封止することで製造される。 Conventionally, for example, a semiconductor light emitting device (hereinafter simply referred to as a “light emitting device”) is die-bonded to a lead frame or a substrate, wire-bonded, and finally sealed with a translucent resin. It is manufactured by doing.
このような光半導体装置用のリードフレーム又は基板には、光反射性、接合安定性などの観点から、一般的に銀めっきが施されている。しかし、銀めっきは、硫化により変色しやすいため、優れた初期反射率を長期にわたって維持できない。 Such lead frames or substrates for optical semiconductor devices are generally subjected to silver plating from the viewpoints of light reflectivity, bonding stability, and the like. However, since silver plating is easily discolored by sulfuration, excellent initial reflectance cannot be maintained over a long period of time.
そこで、例えば特許文献1,2,3には、光半導体装置用のリードフレームにおいて、銀の被膜に替え、ロジウムの被膜を光反射層として形成することが提案されている。 Thus, for example, Patent Documents 1, 2, and 3 propose that in a lead frame for an optical semiconductor device, a rhodium film is formed as a light reflecting layer instead of a silver film.
しかしながら、ロジウムの被膜は、硬質であるため、金線などのワイヤを安定して接合することができない。 However, since the rhodium film is hard, a wire such as a gold wire cannot be stably bonded.
そこで、本発明の一実施の形態は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、発光効率を高い水準で維持しやすく且つワイヤボンディング性に優れる光半導体装置用リードフレーム若しくは基板、又は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。 Accordingly, an embodiment of the present invention has been made in view of such circumstances, and a lead frame or substrate for optical semiconductor devices that easily maintains light emission efficiency at a high level and has excellent wire bonding properties, or uses the same. An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device.
なお、このような課題に鑑み、例えば特許文献4,5には、ロジウムの反射層上に特定の厚さの金の最表層を形成することが提案されているが、光半導体装置の高い光束と優れたワイヤボンディング性を工業的に安定して得るには、金の最表層の厚さを非常に高い精度で管理しなければならない。 In view of such a problem, for example, Patent Documents 4 and 5 propose that a gold outermost layer having a specific thickness is formed on a rhodium reflective layer. In order to obtain excellent wire bonding properties industrially and stably, the thickness of the outermost gold layer must be controlled with very high accuracy.
本発明の一実施の形態の光半導体装置用リードフレーム又は基板は、基体上に、厚さ0.5μm以上7μm以下のニッケル又はニッケル合金めっきの層と、厚さ0.01μm以上0.1μm以下のロジウム又はロジウム合金めっきの層と、L*a*b*表色系表示でb*が−4.0以上10.0以下、又は色度xy表示でxが0.297以上0.327以下且つyが0.305以上0.360以下の金めっきの層と、をこの順に有することを特徴とする。 An optical semiconductor device lead frame or substrate according to an embodiment of the present invention has a nickel or nickel alloy plating layer having a thickness of 0.5 μm to 7 μm and a thickness of 0.01 μm to 0.1 μm on a base. Rhodium or rhodium alloy plating layer, and L * a * b * color system display, b * is −4.0 to 10.0, or chromaticity xy display x is 0.297 to 0.327 And a gold plating layer having y of 0.305 or more and 0.360 or less in this order.
また、本発明の別の一実施の形態の光半導体装置用リードフレーム又は基板は、基体上に、厚さ0.5μm以上7μm以下のニッケル又はニッケル合金めっきの層と、厚さ0.05μm以上0.5μm以下の金めっき又は金合金めっきの層と、厚さ0.01μm以上0.1μm以下のロジウム又はロジウム合金めっきの層と、L*a*b*表色系表示でb*が−4.0以上10.0以下、又は色度xy表示でxが0.297以上0.327以下且つyが0.305以上0.360以下の金めっきの層と、をこの順に有することを特徴とする。 In addition, an optical semiconductor device lead frame or substrate according to another embodiment of the present invention has a nickel or nickel alloy plating layer having a thickness of 0.5 μm or more and 7 μm or less on a base, and a thickness of 0.05 μm or more. A layer of gold plating or gold alloy plating of 0.5 μm or less, a layer of rhodium or rhodium alloy plating of 0.01 μm or more and 0.1 μm or less, and L * a * b * color system display b * is − 4.0 or 10.0 or less, or a gold plating layer in which chromaticity xy display x is 0.297 or more and 0.327 or less and y is 0.305 or more and 0.360 or less in this order And
本発明の一実施の形態のリードフレーム又は基板によれば、発光効率を高い水準で維持しやすく且つワイヤボンディング性に優れる光半導体装置が得られる。 According to the lead frame or substrate of one embodiment of the present invention, an optical semiconductor device that can easily maintain the luminous efficiency at a high level and has excellent wire bonding properties can be obtained.
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する光半導体装置用のリードフレーム及び基板、並びに光半導体装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一実施の形態において説明するめっき液の組成及びめっき操作条件は、一例に過ぎない。また、一の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。さらに、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the lead frame and substrate for an optical semiconductor device described below and the optical semiconductor device are for embodying the technical idea of the present invention, and unless otherwise specified, the present invention is described below. Not limited to those. In addition, the composition of the plating solution and the plating operation conditions described in the embodiment are merely examples. In addition, the contents described in one embodiment can be applied to other embodiments. Furthermore, the size, positional relationship, and the like of the members illustrated in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation.
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る光半導体装置200の概略断面図である。図1に示すように、実施の形態1に係る光半導体装置200は、光半導体装置用リードフレーム100(以下、単に「リードフレーム100」とも称する)及び樹脂成形体を含むパッケージと、発光素子50と、ワイヤ60と、封止部材70と、を備えている。リードフレーム100は、基体10と、基体10上に設けられた被膜101と、を備えている。発光素子50は、パッケージの凹部の底面を構成するリードフレーム100上に接着剤を介して接着されている。また、発光素子50は、リードフレーム100の被膜101とワイヤ60で接続されている。封止部材70は、パッケージの凹部内に充填され、発光素子50を封止している。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical semiconductor device 200 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the optical semiconductor device 200 according to the first embodiment includes an optical semiconductor device lead frame 100 (hereinafter, also simply referred to as “
実施の形態1のリードフレーム100は、基体10上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層11と、ロジウム又はロジウム合金めっきの層12と、金めっきの層13と、をこの順に含む被膜101を有している。なお、本実施の形態1の被膜101においても、基体10と層11との間に、後述する銅めっき又は銅合金めっきの層(21)を含んでもよい。
The
なお、この被膜101は、基体10上の略全域にあってもよいし、基体10上の一部(例えばパッケージ凹部底面を構成する領域)にあってもよい。また、被膜101中の互いに接する上下2層において、上層は下層上の略全域にあってもよいし、下層上の一部にあってもよい。例えば、金めっきの層13は、ロジウム又はロジウム合金めっきの層12上において、少なくとも発光素子50のワイヤボンディング領域にあればよく、好ましくは更にはんだ接合領域にもあればよい。
The
基体10は、銅、鉄、アルミニウム、又はこれらの合金などで構成することができる。
The
ニッケル又はニッケル合金めっきの層11は、基体10からの不純物の熱拡散を抑制でき、それにより、上層の性能を維持しやすく、光半導体装置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の層11の厚さは、0.5μm以上7μm以下であることが好ましい。ニッケル又はニッケル合金めっきの層11の厚さが0.5μm未満であると、基体10からの不純物の熱拡散抑制機能が十分でなくなる。一方、ニッケル又はニッケル合金めっきの層11の厚さが7μmを越えると、材料コストが高くなる。また、ニッケル合金めっきは、ニッケルコバルト合金、ニッケル錫合金、ニッケルりん合金、ニッケルホウ素合金、ニッケルクロム合金のうちのいずれかであることが好ましい。これらのニッケル合金めっきであれば、優れた不純物の熱拡散抑制機能及び/又は耐熱性を得やすい。
The nickel or nickel
ニッケルめっきは、以下のようなニッケルめっき液を使用して行うことができる。ニッケルめっき液の組成は、スルファミン酸ニッケル450g/L、塩化ニッケル5g/L、ほう酸30g/L、pH4.0〜4.4である。ニッケルめっき操作条件は、液温55℃、強攪拌、陰極電流密度5A/dm2、めっき時間2分である。ニッケル合金めっきの場合は、ニッケルめっき液に可溶性錫塩を添加したニッケル錫合金めっき液、又はニッケルめっき液に可溶性コバルトを添加したニッケルコバルト合金めっき液などを使用すればよい。 Nickel plating can be performed using the following nickel plating solution. The composition of the nickel plating solution is nickel sulfamate 450 g / L, nickel chloride 5 g / L, boric acid 30 g / L, pH 4.0 to 4.4. Nickel plating operation conditions are a liquid temperature of 55 ° C., strong stirring, a cathode current density of 5 A / dm 2 , and a plating time of 2 minutes. In the case of nickel alloy plating, a nickel tin alloy plating solution obtained by adding a soluble tin salt to a nickel plating solution or a nickel cobalt alloy plating solution obtained by adding soluble cobalt to a nickel plating solution may be used.
ロジウム又はロジウム合金めっきの層12は、可視波長域(例えば波長400〜500nm)において高い反射率が得られ、光半導体装置の発光効率を高めることができる。ロジウム又はロジウム合金めっきの層12の厚さは、0.01μm以上0.1μm以下であることが好ましい。ロジウム又はロジウム合金めっきの層12の厚さが0.01μm未満であると、高い反射率を得られにくくなり、光半導体装置の発光効率が低くなりやすい。一方、ロジウム又はロジウム合金めっきの層12の厚さが0.1μmを超えると、材料コストが高くなるうえに、被膜101が硬くなってワイヤボンディング性が低下する。また、ロジウム合金めっきは、ロジウムニッケル合金、ロジウム白金合金、ロジウムルテニウム合金、ロジウムイリジウム合金、ロジウムパラジウム合金、ロジウムコバルト合金のうちのいずれかであることが好ましい。これらのロジウム合金めっきであれば、上記層12の効果を高い水準で維持しながら、材料コストを抑えることができる。
The rhodium or rhodium
ロジウムめっきは、以下のようなロジウムめっき液を使用して行うことができる。ロジウムめっき液の組成は、スーパーホワイト(日本エレクトロプレイティング・エンジニヤーズ株式会社;ロジウム濃度1.5g/L)、硫酸20ml/Lである。ロジウムめっき操作条件は、液温55℃、強攪拌、陰極電流密度2A/dm2、めっき時間15秒である。ロジウム合金めっきの場合は、ロジウムめっき液に可溶性ルテニウム塩を添加したロジウムルテニウム合金めっき液、又はロジウムめっき液に可溶性白金塩を添加したロジウム白金合金めっき液などを使用すればよい。
Rhodium plating can be performed using the following rhodium plating solution. The composition of the rhodium plating solution is Super White (Nippon Electroplating Engineers Co., Ltd .; rhodium concentration 1.5 g / L) and
金めっきの層13は、ロジウム又はロジウム合金めっきの層12の高い反射率を活かしながら、優れたワイヤボンディング性を得ることができる。金めっきの層13は、L*a*b*表色系表示でb*が−4.0以上10.0以下、又は、色度xy表示でxが0.297以上0.327以下且つyが0.305以上0.360以下であることが好ましい。b*が−4.0未満であると、ワイヤボンディング性が低下する。一方、b*が10.0を越えると、光半導体装置の発光効率が低下する。また、xが0.297未満である若しくは0.327を超える、且つ、yが0.305未満である若しくは0.360超えると、ワイヤボンディング性若しくは光半導体装置の発光効率が低下する。金めっきの層13は、厚さを管理する必要はなく、このような範囲の色度を維持するように、めっき液の組成及びめっき操作条件を調整すればよい。色度の測定は、例えば、日本電色工業株式会社の微小面分光色差計VSS400で測定可能である。この装置であれば、リードフレームなどの1mm以下の微小部の色差も測定可能であり、工程管理として有効である。
The
金めっきは、以下のような金めっき液を使用して行うことができる。金めっき液の組成は、シアン化金カリウム2g/L、クエン酸カリウム100g/L、クエン酸20g/Lである。めっき操作条件は、液温45℃、弱攪拌、陰極電流密度2A/dm2、めっき時間30秒である。 Gold plating can be performed using the following gold plating solution. The composition of the gold plating solution is 2 g / L of potassium gold cyanide, 100 g / L of potassium citrate, and 20 g / L of citric acid. The plating operation conditions are a liquid temperature of 45 ° C., weak stirring, a cathode current density of 2 A / dm 2 , and a plating time of 30 seconds.
以上のような構成を有する光半導体装置用リードフレーム100は、発光効率を高い水準で維持しやすく且つワイヤボンディング性に優れる光半導体装置が得られる。このほか、ダイボンディング性、はんだ濡れ性、封止部材との密着性などにも優れる光半導体装置が得られる。このような光半導体装置は、信頼性が非常に高く、過酷な環境での使用が想定される車載用及び産業用照明などに特に好適である。また、以上のような構成を有する光半導体装置用リードフレーム100は、製造の工程管理が比較的容易であり、量産性に優れる。
The optical semiconductor
<実施の形態2>
図2は、実施の形態2に係る光半導体装置220の概略断面図である。図2に示すように、実施の形態2に係る光半導体装置220は、光半導体装置用基板120(以下、単に「基板120」とも称する)と、発光素子50と、封止部材70と、導電性接着剤80と、を備えている。基板120は、基体20と、基体20上に設けられた被膜201と、を備えている。この被膜201は、パターン状に形成され、配線として機能することができる。発光素子50は、基板120の被膜201上に導電性接着剤80を介してフリップチップ実装されている。封止部材70は、基板120上に設けられ、発光素子50を封止している。
<Embodiment 2>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
実施の形態2の基板120は、基体20上に、銅又は銅合金めっきの層21と、ニッケル又はニッケル合金めっきの層22と、金又は金合金めっきの層23と、ロジウム又はロジウム合金めっきの層24と、金めっきの層25と、をこの順に含む被膜201を有している。
The
基体20は、樹脂(繊維強化樹脂を含む)又はセラミックスなどで構成することができる。セラミックスとしては、例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどが挙げられる。樹脂としては、例えばガラスエポキシ、BTレジン、ポリイミドなどが挙げられる。
The
以下、銅又は銅合金めっきの層21、金又は金合金めっきの層23の好ましい形態について説明する。なお、ニッケル又はニッケル合金めっきの層22、ロジウム又はロジウム合金めっきの層24、金めっきの層25の好ましい形態は、実施の形態1と実質的に同様であるため、説明を省略する。
Hereinafter, preferred forms of the copper or copper
銅又は銅合金めっきの層21は、ニッケル又はニッケル合金の層22との密着性が良く、被膜201の剥離を抑制することができる。銅又は銅合金めっきの層21の厚さは、0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。銅又は銅合金めっきの層21の厚さが0.1μm未満であると、ニッケル又はニッケル合金めっきの層22との密着性が低下する。一方、銅又は銅合金めっきの層21の厚さが10μmを越えると、材料コストが高くなる。なお、この銅又は銅合金めっきの層21は、省略してもよい。
The copper or copper
銅めっきは、以下のような銅めっき液を使用して行うことができる。銅めっき液の組成は、シアン化銅カリウム210g/L、シアン化カリウム25g/L、炭酸カリウム30g/Lである。銅めっき操作条件は、液温55℃、強攪拌、陰極電流密度3A/dm2、めっき時間2分である。銅合金めっきの場合は、銅めっき液に可溶性錫塩を添加した銅錫合金めっき液などを使用すればよい。 Copper plating can be performed using the following copper plating solution. The composition of the copper plating solution is 210 g / L of potassium copper cyanide, 25 g / L of potassium cyanide, and 30 g / L of potassium carbonate. The copper plating operation conditions are a liquid temperature of 55 ° C., strong stirring, a cathode current density of 3 A / dm 2 , and a plating time of 2 minutes. In the case of copper alloy plating, a copper tin alloy plating solution obtained by adding a soluble tin salt to a copper plating solution may be used.
金又は金合金めっきの層23は、比較的軟らかく、マイクロビッカース硬度Hvが60〜140程度であって、硬いロジウム又はロジウム合金めっきの層24のクッションの役割を担い、ワイヤボンディング性をよりいっそう高めることができる。金又は金合金めっきの層23の厚さは、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。金又は金合金めっきの層23の厚さが0.05μm未満であると、クッション性が不十分となってワイヤボンディング性を高めにくい。一方、金又は金合金めっきの層23の厚さが0.5μmを超えると、材料コストが高くなる。また、金合金めっきは、金ニッケル合金、金銀合金、金銅合金、金インジウム合金、金パラジウム合金、金錫合金のうちのいずれかであることが好ましい。これらの金合金めっきであれば、上記層23の効果を高い水準で維持しながら、材料コストを抑えることができる。
The gold or gold
金めっきは、以下のような金めっき液を使用して行うことができる。金めっき液の組成は、シアン化金カリウム12g/L、クエン酸カリウム150g/L、りん酸カリウム30g/L、硫酸タリウム20mg/L、pH6.0である。めっき操作条件は、液温70℃、強攪拌、陰極電流密度1A/dm2、めっき時間1分である。金合金めっきの場合は、金めっき液に可溶性銅塩を添加した金銅合金めっき液、又は金めっき液に可溶性銀塩を添加した金銀合金めっき液などを使用すればよい。 Gold plating can be performed using the following gold plating solution. The composition of the gold plating solution is 12 g / L potassium gold cyanide, 150 g / L potassium citrate, 30 g / L potassium phosphate, 20 mg / L thallium sulfate, and pH 6.0. The plating operation conditions are a liquid temperature of 70 ° C., strong stirring, a cathode current density of 1 A / dm 2 , and a plating time of 1 minute. In the case of gold alloy plating, a gold-copper alloy plating solution obtained by adding a soluble copper salt to a gold plating solution or a gold-silver alloy plating solution obtained by adding a soluble silver salt to a gold plating solution may be used.
以上のような構成を有する光半導体装置用基板120もまた、発光効率を高い水準で維持しやすく且つワイヤボンディング性に優れる光半導体装置が得られる。このほか、ダイボンディング性、はんだ濡れ性、封止部材との密着性などにも優れる光半導体装置が得られる。このような光半導体装置は、信頼性が非常に高く、過酷な環境での使用が想定される車載用及び産業用照明などに特に好適である。また、以上のような構成を有する光半導体装置用基板120もまた、製造の工程管理が比較的容易であり、量産性に優れる。
The optical
なお、本発明の一実施の形態のめっきの厚さは、めっき業界で広く使用される微小部蛍光X線膜厚計で測定することができる。 In addition, the thickness of the plating according to the embodiment of the present invention can be measured by a micro fluorescent X-ray film thickness meter widely used in the plating industry.
また、本発明の一実施の形態における各種めっきは、例えば、被めっき物(リードフレーム又は基板)を陽極とし、めっき液主成分と同一の可溶性金属、ステンレス、白金族金属、若しくは白金族金属などで被覆されたチタンを陰極として、各種めっき液に浸漬し、電気めっきを行う方法が挙げられる。さらに、本発明の一実施の形態におけるめっき方法は、マニュアル又は自動エレベーター方式のいわゆるラック式めっき方法、リールツーリール方式であって電気めっき槽がオーバーフロー式のめっき方法、若しくは半導体リードフレームの部分めっきに採用されている噴流式めっき方法のいずれにも対応可能である。 In addition, various types of plating according to an embodiment of the present invention include, for example, an object to be plated (lead frame or substrate) as an anode, the same soluble metal as the main component of the plating solution, stainless steel, platinum group metal, or platinum group metal. There is a method of performing electroplating by immersing titanium coated with a cathode in various plating solutions. Further, the plating method in one embodiment of the present invention is a so-called rack type plating method of a manual or automatic elevator system, a reel-to-reel type and an electroplating tank having an overflow type plating method, or partial plating of a semiconductor lead frame Any of the jet-type plating methods employed in the present invention can be used.
また、本発明の一実施の形態のリードフレームは、めっき処理後に圧延加工などされて塑性変形したもの、めっき処理後に打ち抜きプレスなどで成形されたものでもよい。 In addition, the lead frame according to one embodiment of the present invention may be one that has been subjected to plastic deformation by rolling or the like after the plating process, or one that has been molded by a punching press or the like after the plating process.
また、本発明の一実施の形態のリードフレーム又は基板は、最上層(金めっきの層)上に保護膜が設けられていてもよい。保護膜は、酸化珪素又は酸化アルミニウムなどで構成することができる。また、保護膜は、光半導体装置の組み立て前、組み立て途中、組み立て後のいずれでも設けることができる。保護膜の形成方法としては、例えば、スパッタ、蒸着などが挙げられる。 In the lead frame or the substrate according to the embodiment of the present invention, a protective film may be provided on the uppermost layer (gold plating layer). The protective film can be made of silicon oxide or aluminum oxide. The protective film can be provided before, during or after the assembly of the optical semiconductor device. Examples of the method for forming the protective film include sputtering and vapor deposition.
(発光素子50)
なお、本発明の一実施の形態の光半導体装置は、本発明の一実施の形態のリードフレーム又は基板上に発光素子(半導体発光素子)が搭載されてなる。光半導体装置は、主として発光ダイオード(LED)等の発光装置であるが、例えば光センサなど、受光素子(半導体受光素子)が更に搭載されたものでもよい。発光素子は、例えば、LEDチップを用いることができる。発光素子の半導体材料としては、窒化物半導体(主として一般式InxAlyGa1−x−yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)で表される)を用いることが好ましい。発光素子の発光ピーク波長は、発光効率及び/又は蛍光体の発光との混色の観点から、420nm以上490nm以下であることが好ましく、450nm以上475nm以下であることがより好ましい。
(Light emitting element 50)
The optical semiconductor device according to the embodiment of the present invention includes a light emitting element (semiconductor light emitting element) mounted on the lead frame or the substrate according to the embodiment of the present invention. The optical semiconductor device is mainly a light emitting device such as a light emitting diode (LED), but may be a device further equipped with a light receiving element (semiconductor light receiving element) such as an optical sensor. For example, an LED chip can be used as the light emitting element. As a semiconductor material of the light-emitting element, it is preferable to use a nitride semiconductor (mainly represented by a general formula In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1)). The light emission peak wavelength of the light emitting element is preferably 420 nm or more and 490 nm or less, and more preferably 450 nm or more and 475 nm or less, from the viewpoint of light emission efficiency and / or color mixture with the light emission of the phosphor.
(ワイヤ60)
ワイヤは、金、銅、銀、白金、アルミニウム、パラジウム又はこれらの合金の金属線を用いることができる。特に、封止部材からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗などに優れる金線が好ましい。また、光反射性を高めるために、少なくとも表面が銀で構成されていてもよい。ワイヤの線径は、特に限定されないが、10μm以上40μm以下であることが好ましく、15μm以上30μm以下であることがより好ましい。
(Wire 60)
As the wire, a metal wire of gold, copper, silver, platinum, aluminum, palladium, or an alloy thereof can be used. In particular, a gold wire that is unlikely to break due to stress from the sealing member and is excellent in thermal resistance or the like is preferable. In order to improve light reflectivity, at least the surface may be made of silver. Although the wire diameter of a wire is not specifically limited, It is preferable that they are 10 micrometers or more and 40 micrometers or less, and it is more preferable that they are 15 micrometers or more and 30 micrometers or less.
(封止部材70)
封止部材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、又はこれらの変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂などを母材として用いることができる。また、封止部材は蛍光体を含有していてもよい。蛍光体は、YAG系蛍光体(例えばY3(Al,Ga)5O12:Ce)、シリケート系蛍光体(例えば(Ba,Sr)2SiO4:Eu)、βサイアロン系蛍光体(例えばSi6−zAlzOzN8−z:Eu(0<Z<4.2))、CASN又はSCASN系蛍光体(例えば(Sr,Ca)AlSiN3:Eu)、フッ化珪酸カリウム系蛍光体(例えばK2SiF6:Mn)などが挙げられる。
(Sealing member 70)
As the sealing member, a silicone resin, an epoxy resin, or a modified resin or a hybrid resin thereof can be used as a base material. The sealing member may contain a phosphor. The phosphor is a YAG phosphor (for example, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce), a silicate phosphor (for example, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu), a β sialon phosphor (for example, Si). 6-z Al z O z N 8-z : Eu (0 <Z <4.2)), CASN or SCASN phosphor (for example, (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu), potassium fluorosilicate phosphor (For example, K 2 SiF 6 : Mn).
(導電性接着剤80)
導電性接着剤は、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、又は錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系の半田、又は金バンプなどを用いることができる。
(Conductive adhesive 80)
As the conductive adhesive, a conductive paste such as silver, gold, or palladium, or a tin-bismuth-based, tin-copper-based, tin-silver-based, gold-tin-based solder, or a gold bump can be used.
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。 Examples according to the present invention will be described in detail below. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.
リードフレームの基体としては、株式会社神戸製鋼所製のKLF194(CDA No.C19400、鉄含有率2.3%)の板厚0.11mmの平板を、株式会社エノモトのLED用オープンフレームFLASH LED 6PIN OP1(外形寸法5050)のタイプに型抜きしたものを使用する。この基体に、アルカリ系の脱脂剤で脱脂処理し、希硫酸で酸中和した後、シアン浴により銅めっきを0.5μm施す。そして、その上に各層のめっきを順次行った後、清浄な純水で洗浄し、乾燥させて、光半導体装置用リードフレームを作製する。なお、めっきは、全面めっきとする。 As the base of the lead frame, a KLF194 (CDA No. C19400, iron content rate 2.3%) flat plate made by Kobe Steel Co., Ltd. with a thickness of 0.11 mm was used, and Enomoto's LED open frame FLASH LED 6PIN. Use a die-cut type OP1 (outer dimension 5050). The substrate is degreased with an alkaline degreasing agent, acid neutralized with dilute sulfuric acid, and then subjected to copper plating of 0.5 μm in a cyan bath. Then, each layer is sequentially plated thereon, washed with clean pure water, and dried to produce a lead frame for an optical semiconductor device. In addition, plating shall be whole surface plating.
作製した光半導体装置用リードフレームを金型内に配置し、成形材料としてポリフタルアミド樹脂を注入し固化させてパッケージを成形し、金型から取り外す。そして、得られたパッケージの凹部底面を構成するリードフレーム上に、発光素子を樹脂接着剤を介して載置し、150℃で1時間加熱して樹脂接着剤を硬化させる。この発光素子は、青色発光(発光ピーク波長455nm)のInGaN系発光層を含むLEDチップである。次に、発光素子の電極とリードフレームを線径25μmの金線にて接続する。次に、YAGの蛍光体を20wt%配合した変性シリコーン樹脂を、パッケージの凹部に充填し、150℃で4時間加熱して硬化させる。最後に、1つのLEDである光半導体装置として個片化する。なお、光半導体装置用基板の場合にも、同様にしてサンプルを作製することができる。 The produced lead frame for an optical semiconductor device is placed in a mold, polyphthalamide resin is injected as a molding material and solidified to form a package, and then removed from the mold. Then, the light emitting element is placed via a resin adhesive on the lead frame constituting the bottom surface of the recess of the obtained package, and the resin adhesive is cured by heating at 150 ° C. for 1 hour. This light-emitting element is an LED chip including an InGaN-based light-emitting layer that emits blue light (emission peak wavelength: 455 nm). Next, the electrode of the light emitting element and the lead frame are connected by a gold wire having a wire diameter of 25 μm. Next, a modified silicone resin containing 20 wt% of YAG phosphor is filled in the recesses of the package and cured by heating at 150 ° C. for 4 hours. Finally, it is singulated as an optical semiconductor device which is one LED. In the case of an optical semiconductor device substrate, a sample can be similarly produced.
以上のように、光半導体装置用リードフレームを作製し、光半導体装置(LED)を組み立て、積分式全光束測定装置にて初期の全光束Φv[lm]を計測する。そして、従来の金めっきリードフレーム(比較例1)と比較して評価する。 As described above, a lead frame for an optical semiconductor device is manufactured, an optical semiconductor device (LED) is assembled, and an initial total luminous flux Φ v [lm] is measured with an integrating total luminous flux measurement device. And it evaluates compared with the conventional gold plating lead frame (comparative example 1).
また、光半導体装置用リードフレームに、株式会社カイジョー製ワイヤボンディング装置FB−137Cを用いて、線径23μmの金線にてワイヤボンディングを行う。そして、ワイヤの接合のしやすさを評価するために、リードフレームとの接合部(第2ボンディング部)を形成する際の超音波パワーを100(最大値)から少しずつ減少させ、ワイヤが接合しなくなり始める(より詳細には16回ワイヤボンディングを行ってワイヤが接合しないボンディングが発生する)超音波パワーをワイヤボンディング(W.B.)限界値として計測する。このW.B.限界値が小さいほど、ワイヤが接合しやすいと判断することができる。工業的に実用が可能なW.B.限界値は80以下であって、安定した量産が可能なW.B.限界値は65以下である。 Further, wire bonding is performed on a lead frame for an optical semiconductor device with a gold wire having a wire diameter of 23 μm using a wire bonding apparatus FB-137C manufactured by Kaijo Corporation. In order to evaluate the ease of bonding of the wires, the ultrasonic power when forming the bonding portion (second bonding portion) with the lead frame is gradually reduced from 100 (maximum value), and the wire is bonded. The ultrasonic power is measured as a wire bonding (WB) limit value, which begins to disappear (more specifically, bonding is performed in which wire bonding is performed 16 times and the wire is not bonded). It can be determined that the smaller the W.B. The W.B. limit value that can be practically used industrially is 80 or less, and the W.B. limit value that enables stable mass production is 65 or less.
比較例1〜5と実施例1〜22について、めっき被膜の構成と評価結果を以下の表1に示す。 For Comparative Examples 1 to 5 and Examples 1 to 22, the structure of the plating film and the evaluation results are shown in Table 1 below.
表1に示すように、実施例1〜22のリードフレームは、高い初期全光束値と優れたワイヤボンディング性を合わせ持つ光半導体装置が得られることがわかる。 As shown in Table 1, it can be seen that the lead frames of Examples 1 to 22 can provide an optical semiconductor device having both a high initial total luminous flux value and excellent wire bonding properties.
本発明の一実施の形態に係る光半導体装置用リードフレーム又は基板を用いた光半導体装置は、液晶ディスプレイのバックライト装置、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、プロジェクタ装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置などに利用することができる。 An optical semiconductor device using a lead frame or substrate for an optical semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a backlight device for a liquid crystal display, various lighting fixtures, a large display, various display devices such as advertisements and destination guides, and a projector. The present invention can be used for an image reading apparatus in a digital video camera, a facsimile machine, a copier, a scanner, or the like.
100…光半導体装置用リードフレーム
10…基体
101…被膜
11…ニッケル又はニッケル合金めっきの層
12…ロジウム又はロジウム合金めっきの層
13…金めっきの層
120…光半導体装置用基板
20…基体
201…被膜
21…銅めっき又は銅合金めっきの層
22…ニッケル又はニッケル合金めっきの層
23…金めっき又は金合金めっきの層
24…ロジウム又はロジウム合金めっきの層
25…金めっきの層
50…発光素子
60…ワイヤ
70…封止部材
80…導電性接着剤
200,220…光半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (18)
厚さ0.5μm以上7μm以下のニッケル又はニッケル合金めっきの層と、
厚さ0.01μm以上0.1μm以下のロジウム又はロジウム合金めっきの層と、
L*a*b*表色系表示でb*が−4.0以上10.0以下、又は色度xy表示でxが0.297以上0.327以下且つyが0.305以上0.360以下の金めっきの層と、をこの順に有する、光半導体装置用リードフレーム又は基板。 On the substrate,
A nickel or nickel alloy plating layer having a thickness of 0.5 μm to 7 μm;
A rhodium or rhodium alloy plating layer having a thickness of 0.01 μm or more and 0.1 μm or less;
L * a * b * In the color system display, b * is −4.0 to 10.0, or in chromaticity xy display, x is 0.297 to 0.327 and y is 0.305 to 0.360. A lead frame or substrate for an optical semiconductor device comprising the following gold plating layers in this order.
厚さ0.5μm以上7μm以下のニッケル又はニッケル合金めっきの層と、
厚さ0.05μm以上0.5μm以下の金めっき又は金合金めっきの層と、
厚さ0.01μm以上0.1μm以下のロジウム又はロジウム合金めっきの層と、
L*a*b*表色系表示でb*が−4.0以上10.0以下、又は色度xy表示でxが0.297以上0.327以下且つyが0.305以上0.360以下の金めっきの層と、をこの順に有する、光半導体装置用リードフレーム又は基板。 On the substrate,
A nickel or nickel alloy plating layer having a thickness of 0.5 μm to 7 μm;
A gold plating or gold alloy plating layer having a thickness of 0.05 μm or more and 0.5 μm or less;
A rhodium or rhodium alloy plating layer having a thickness of 0.01 μm or more and 0.1 μm or less;
L * a * b * In the color system display, b * is −4.0 to 10.0, or in chromaticity xy display, x is 0.297 to 0.327 and y is 0.305 to 0.360. A lead frame or substrate for an optical semiconductor device comprising the following gold plating layers in this order.
厚さ0.1μm以上10μm以下の銅めっき又は銅合金めっきの層を有する、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又は基板。 Between the substrate and the nickel or nickel alloy plating layer,
The lead frame or substrate for optical semiconductor devices according to claim 1, comprising a copper plating layer or a copper alloy plating layer having a thickness of 0.1 μm or more and 10 μm or less.
前記ニッケル又はニッケル合金めっきの層の上に、厚さ0.01μm以上0.1μm以下のロジウム又はロジウム合金めっきの層を形成する工程と、 Forming a rhodium or rhodium alloy plating layer having a thickness of 0.01 μm or more and 0.1 μm or less on the nickel or nickel alloy plating layer;
前記ロジウム又はロジウム合金めっきの層の上に、L On the rhodium or rhodium alloy plating layer, L ** aa ** bb ** 表色系表示でbIn the color system display b ** が−4.0以上10.0以下、又は色度xy表示でxが0.297以上0.327以下且つyが0.305以上0.360以下の金めっきの層を形成する工程と、を有する、光半導体装置用リードフレーム又は基板の製造方法。A step of forming a gold plating layer in which x is in the range of −4.0 to 10.0 or x is 0.297 to 0.327 and y is 0.305 to 0.360 in chromaticity xy display. A method for manufacturing a lead frame or substrate for an optical semiconductor device.
前記ニッケル又はニッケル合金めっきの層の上に、厚さ0.05μm以上0.5μm以下の金めっき又は金合金めっきの層を形成する工程と、 Forming a gold plating or gold alloy plating layer having a thickness of 0.05 μm or more and 0.5 μm or less on the nickel or nickel alloy plating layer;
前記金めっき又は金合金めっきの層の上に、厚さ0.01μm以上0.1μm以下のロジウム又はロジウム合金めっきの層を形成する工程と、 Forming a rhodium or rhodium alloy plating layer having a thickness of 0.01 μm or more and 0.1 μm or less on the gold plating or gold alloy plating layer;
前記ロジウム又はロジウム合金めっきの層の上に、L On the rhodium or rhodium alloy plating layer, L ** aa ** bb ** 表色系表示でbIn the color system display b ** が−4.0以上10.0以下、又は色度xy表示でxが0.297以上0.327以下且つyが0.305以上0.360以下の金めっきの層を形成する工程と、を有する、光半導体装置用リードフレーム又は基板の製造方法。Forming a gold plating layer in which x is in the range of −4.0 to 10.0, or in the chromaticity xy display, x is in the range of 0.297 to 0.327 and y is in the range of 0.305 to 0.360. A method for manufacturing a lead frame or substrate for an optical semiconductor device.
前記基体と、前記ニッケル又はニッケル合金めっきの層と、の間に、 Between the substrate and the nickel or nickel alloy plating layer,
厚さ0.1μm以上10μm以下の銅めっき又は銅合金めっきの層を形成する工程を有する、請求項9乃至11のいずれか一項に記載の光半導体装置用リードフレーム又は基板の製造方法。 The method for producing a lead frame or substrate for an optical semiconductor device according to any one of claims 9 to 11, further comprising a step of forming a copper plating or copper alloy plating layer having a thickness of 0.1 µm to 10 µm.
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