JP2011210946A - Optical semiconductor device, lead frame, and method of manufacturing the same - Google Patents

Optical semiconductor device, lead frame, and method of manufacturing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lead frame that can suppress deterioration in adhesive strength in a junction of a reflector and also dark-browning of a sealing part, thereby preventing the deterioration in the emission intensity of the element.SOLUTION: A lead frame 110 is a component of an optical semiconductor device 100, and has a region in which a reflector 170 surrounding a transparent sealing part 180 is arranged in the surface. In the lead frame 110, a multilayer undercoat film 120 and a multilayer topcoat silver film 130 are laminated in this order on the surface of a lead frame body 111. The multilayer topcoat silver film 130 includes a first topcoat silver film 131 having an impurity atom concentration of ≤0.1% in the region to which the reflector 170 is bonded. In the region to which the sealing part 180 is bonded, a second topcoat silver film 132 with the atomic concentration of germanium exceeding the atomic concentration of bismuth is laminated on the first topcoat silver film 131.

Description

本発明は、光半導体装置、光半導体装置用のリードフレーム、および光半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to an optical semiconductor device, a lead frame for the optical semiconductor device, and a method for manufacturing the optical semiconductor device.

従来、ＬＥＤ素子等を光源に利用した光半導体装置は、各種の表示用・照明用光源として広く使用されている。
光半導体装置は、特許文献１に記載されているように、リードフレームに発光素子や受光素子が搭載されて構成され、リードフレームの上面には銀メッキが施されているものが多い。 Conventionally, an optical semiconductor device using an LED element or the like as a light source has been widely used as various display / illumination light sources.
As described in Patent Document 1, many optical semiconductor devices are configured by mounting a light emitting element and a light receiving element on a lead frame, and the upper surface of the lead frame is often silver-plated.

図４は、このタイプの光半導体装置の構成を示す図である。
当図に示す光半導体装置は、リードフレーム１１１０の実装領域１１３２ａに、発光素子１１５０が実装され、発光素子１１５０とリードフレーム１１１０上のワイヤーボンディング領域１１３２ｂとがワイヤー１１６０を介して電気的に接続され、実装領域１１３２ａ及びワイヤーボンディング領域１１３２ｂを囲繞するように環状のリフレクタ１１７０が形成されている。そして、リフレクタ１１７０の凹部に樹脂が充填されて封止部１１８０が形成されている。 FIG. 4 is a diagram showing the configuration of this type of optical semiconductor device.
In the optical semiconductor device shown in the drawing, a light emitting element 1150 is mounted on a mounting area 1132a of a lead frame 1110, and the light emitting element 1150 and a wire bonding area 1132b on the lead frame 1110 are electrically connected via a wire 1160. An annular reflector 1170 is formed so as to surround the mounting region 1132a and the wire bonding region 1132b. The concave portion of the reflector 1170 is filled with resin to form a sealing portion 1180.

リードフレーム１１１０は、具体的には、銅素材からなフレーム本体１１１１上に、ニッケルを主成分とする第１めっき皮膜１１２１、パラジウムを主成分とする第２めっき皮膜１１２２、金を主成分とする第３めっき皮膜１１２３がこの順に積層され、さらに第３めっき皮膜１１２３の一主面に、銀を主成分とするめっき皮膜１１３２（上記実装領域１１３２ａ及びワイヤーボンディング領域１１３２ｂ）が積層されてなる。   Specifically, the lead frame 1110 has a first plating film 1121 containing nickel as a main component, a second plating film 1122 containing palladium as a main component, and gold as a main component on a frame body 1111 made of a copper material. The third plating film 1123 is laminated in this order, and the plating film 1132 mainly composed of silver (the mounting region 1132a and the wire bonding region 1132b) is laminated on one main surface of the third plating film 1123.

封止部１１８０の材料としては、透明性に優れ、かつ光源の高輝度を保持できる特性が求められていることから、これまでエポキシ樹脂が広く用いられてきたが、近年、短波長領域に対する耐性を向上させる要望が高まるにつれ、シリコーン樹脂が多く用いられるようになっている。   As a material for the sealing portion 1180, epoxy resin has been widely used so far because it has excellent transparency and can maintain the high luminance of the light source. As the demand for improving the resistance increases, more silicone resins are used.

特開２００６−６６５０４号公報JP 2006-66504 A

しかしながら、シリコーン樹脂には、樹脂の硬化触媒として金属硫化物や塩化白金酸を代表とする金属塩化物等が含まれているため、めっき皮膜１１３２の銀と上記の硬化触媒成分とが反応することにより、塩化銀や硫化銀が生じ、めっき皮膜１１３２の表面を黒褐色させるため、めっき皮膜１１３２における反射率を低下させてしまうという課題がある。   However, since the silicone resin contains a metal sulfide or a metal chloride such as chloroplatinic acid as a resin curing catalyst, the silver of the plating film 1132 reacts with the above curing catalyst component. As a result, silver chloride or silver sulfide is generated, and the surface of the plating film 1132 is made blackish brown, so that the reflectance of the plating film 1132 is lowered.

また近年、短波長領域における耐劣化性向上の要望が高まるにつれて、リフレクタ１１７０として、用途に応じて熱可塑性または熱硬化性樹脂が用いられる。
熱硬化性樹脂の場合、リードフレーム１１１０との密着性は化学結合によって確保されるはずであるが、リードフレーム１１１０に施されるめっき仕様や表面の不純物状態によって密着性が低下する。一方、熱可塑性樹脂の場合、金を主成分とする第３めっき皮膜１１２３や銀めっき被膜との密着性が悪く、リフレクタ１１７０の凹部との接合面と隙間を生じ、封止部１１８０の樹脂が第３めっき皮膜１１２３とリフレクタ１１７０から漏れ出したり、発光素子１１５０が外気に触れやすくなるため、品質が低下するという課題がある。 In recent years, as demand for improvement in deterioration resistance in the short wavelength region increases, a thermoplastic or thermosetting resin is used as the reflector 1170 depending on the application.
In the case of a thermosetting resin, the adhesiveness to the lead frame 1110 should be ensured by chemical bonding, but the adhesiveness is lowered depending on the plating specifications applied to the lead frame 1110 and the surface impurity state. On the other hand, in the case of a thermoplastic resin, the adhesion with the third plating film 1123 or the silver plating film containing gold as a main component is poor, a gap is formed between the bonding surface with the concave portion of the reflector 1170, and the resin of the sealing portion 1180 is Leakage from the third plating film 1123 and the reflector 1170, and the light emitting element 1150 easily comes into contact with the outside air.

さらに、光半導体素子が照明用光源として使用されるにつれて、発光に伴う熱量も増加するが、第１めっき皮膜１１２１、第２めっき皮膜１１２２は熱伝導性が悪いことから熱量が滞留しやすく、銀を主成分とするめっき皮膜１１３２表面への熱拡散物質によって発光素子１１５０の発光強度を低下させるという課題もある。   Furthermore, as the optical semiconductor element is used as a light source for illumination, the amount of heat associated with light emission also increases. However, since the first plating film 1121 and the second plating film 1122 have poor thermal conductivity, the amount of heat tends to stay, and silver There is also a problem that the light emission intensity of the light emitting element 1150 is reduced by a thermal diffusion material on the surface of the plating film 1132 containing as a main component.

本発明は、上記課題を解決しようとなされたものであって、光半導体装置に用いるリードフレーム及び光半導体装置において、リフレクタ接合部の密着強度の低下を抑制して発光素子の強度を維持すると共に、反射率を良好に保つことのできるものを提供することを目的とする。また、このようなリードフレーム及び光半導体装置を製造するのに適した製造方法を提供することも目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a lead frame and an optical semiconductor device used for an optical semiconductor device, while suppressing a decrease in the adhesion strength of the reflector joint portion, the strength of the light emitting element is maintained. An object of the present invention is to provide a device capable of maintaining good reflectance. It is another object of the present invention to provide a manufacturing method suitable for manufacturing such a lead frame and an optical semiconductor device.

上記目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。
（１）本発明にかかるリードフレームは、光半導体装置の構成要素であり、透明性の封止部及び該封止部を囲繞するリフレクタが配設される領域を有するリードフレームであって、リードフレーム本体部に、下地皮膜と、不純物を含む多層銀皮膜とをこの順で積層し、多層銀皮膜において、リフレクタと接合する第１領域においては意図的な不純物を含まないこととし、封止部と接合する第２領域においては、不純物としてゲルマニウム及びビスマスを含み、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回るように設定した。 In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
(1) A lead frame according to the present invention is a component of an optical semiconductor device, and is a lead frame having a region where a transparent sealing portion and a reflector surrounding the sealing portion are disposed. A base film and a multilayer silver film containing impurities are laminated in this order on the frame main body, and the multilayer silver film does not contain intentional impurities in the first region joined to the reflector. In the second region to be joined with germanium and germanium and bismuth as impurities, the atomic concentration of germanium was set to exceed the atomic concentration of bismuth.

ここで、「意図的な不純物を含まない」というのは、自然に含まれる微量の不純物が存在してもよいが、意図的に不純物を添加していないことを意味し、「第１領域における不純物濃度を以下に設定する」と言い換えてもよい。   Here, “not containing intentional impurities” means that a small amount of naturally contained impurities may exist, but no impurities are intentionally added, and “in the first region” In other words, the impurity concentration is set as follows.

（２）上記本発明において、上地銀皮膜を、互いに不純物の含有率が異なる第１上地銀皮膜と第２上地銀皮膜とからなる２層構造とし、第１上地銀皮膜は、下地皮膜表面に形成し、意図的な不純物を含まない（不純物原子濃度≦０．１％）とし、第２上地銀皮膜は、第２領域と対応する第１銀皮膜表面の一部領域に形成し、ビスマス原子濃度よりもゲルマニウム原子濃度を大きく設定することが望ましい。   (2) In the present invention, the overlying silver film has a two-layer structure composed of a first overlying silver film and a second overlying silver film having different impurity contents, and the first overlying silver film is formed on the undercoat film surface. Formed and does not contain intentional impurities (impurity atom concentration ≦ 0.1%), and the second overlying silver film is formed in a partial region of the surface of the first silver film corresponding to the second region. It is desirable to set the germanium atom concentration higher than the concentration.

（３）ここで、上記第２上地銀皮膜は、さらに金、ロジウム及び白金の少なくとも一つを不純物元素として含有した銀皮膜であることが望ましい。
（４）また、上記第２上地銀皮膜は、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫の少なくとも一つを不純物元素として含有した銀皮膜であることも望ましい。 (3) Here, the second overlying silver film is preferably a silver film further containing at least one of gold, rhodium and platinum as an impurity element.
(4) It is also preferable that the second overlying silver film is a silver film containing at least one of zinc, gallium, indium and tin as an impurity element.

（５）第１上地銀皮膜は、膜厚が０．１μｍ以上、４．０μｍ以下のめっき膜であり、第２上地銀皮膜は、膜厚が０．５μｍ以上、４．０μｍ以下のめっき膜であることが好ましい。   (5) The first overlying silver film is a plating film having a film thickness of 0.1 μm or more and 4.0 μm or less, and the second overlying silver film is a plating film having a film thickness of 0.5 μm or more and 4.0 μm or less. It is preferable that

（６）本発明にかかる光半導体装置は、上記本発明のリードフレームに、発光素子を搭載し、当該発光素子を封止する封止部を形成し、当該封止部を囲繞するようにリフレクタを配設した構成とした。   (6) An optical semiconductor device according to the present invention includes a light emitting element mounted on the lead frame of the present invention, a sealing portion for sealing the light emitting element, and a reflector so as to surround the sealing portion. It was set as the structure which arranged.

（７）上記目的を達成するために、本発明にかかる光半導体装置用のリードフレームの製造方法は、リードフレーム本体部に下地皮膜を形成する下地皮膜形成ステップと、下地皮膜形成ステップ実施後、意図的な不純物を含まない（不純物原子濃度≦０．１％）第１上地銀皮膜を下地皮膜の表面に積層する第１上地銀皮膜形成ステップと、第１上地銀皮膜形成ステップの実施後、第１上地銀皮膜表面のうち、発光素子の実装が予定される領域およびワイヤーボンディングの接合が予定される領域に、不純物として含まれるゲルマニウム及びビスマスの原子濃度が、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回る組成の第２上地銀皮膜を積層する第２上地銀皮膜形成ステップと、を設けることとした。   (7) In order to achieve the above object, a method for manufacturing a lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention includes: a base film forming step for forming a base film on a lead frame main body; and a base film forming step. After carrying out the first overlying silver film forming step of laminating the first overlying silver film on the surface of the undercoat, which does not contain intentional impurities (impurity atom concentration ≦ 0.1%), Atoms of germanium and bismuth contained as impurities in the region where the light emitting element is scheduled to be mounted and the region where bonding of the wire bonding is planned are included in the surface of the first overlying silver film surface, and the atomic concentration of germanium is bismuth. And a second overlying silver film forming step of laminating a second overlying silver film having a composition exceeding the concentration.

（８）ここで、第１上地銀皮膜形成ステップ及び第２上地銀皮膜形成ステップにおいて、めっき、スパッタ法、真空蒸着法及びＣＶＤ法の少なくとも１つを利用して銀被膜を形成することが好ましい。   (8) Here, in the first overlying silver film forming step and the second overlying silver film forming step, it is preferable to form a silver film using at least one of plating, sputtering, vacuum deposition, and CVD. .

（９）本発明にかかる光半導体装置では、上記リードフレームの製造方法で作製したリードフレームに対して、発光素子を搭載する搭載ステップと、第２上地銀皮膜が形成された領域を囲繞するように、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂で環状のリフレクタを形成するリフレクタ形成ステップと、リフレクタの中に封止樹脂を充填する充填ステップとを設けた。   (9) In the optical semiconductor device according to the present invention, the mounting step for mounting the light emitting element and the region where the second overlying silver film is formed are surrounded with the lead frame manufactured by the above-described lead frame manufacturing method. In addition, a reflector forming step of forming an annular reflector with a thermoplastic resin or a thermosetting resin and a filling step of filling the sealing resin into the reflector are provided.

（１０）上記リフレクタ形成ステップにおいて、リフレクタを射出成形法により形成することが望ましい。   (10) In the reflector forming step, it is desirable to form the reflector by an injection molding method.

一般に、銀からなる被膜は、表面に凹凸形状を有するが、熱凝集性が高く、熱履歴によって表面形状が変化しやすい。
これに対して、上記（１）に記載したリードフレームでは、多層銀皮膜において、リフレクタと接合する第１領域においては、意図的な不純物を含まないようにしたので、表面に形成される凸凹形状は変化しにくい。 In general, a film made of silver has a concavo-convex shape on the surface, but has a high thermal aggregation property, and the surface shape is likely to change due to thermal history.
On the other hand, in the lead frame described in the above (1), in the multilayer silver film, the first region joined to the reflector does not contain intentional impurities, so that the uneven shape formed on the surface is formed. Is hard to change.

従って、リフレクタが接合される第１領域では、銀皮膜表面の凹凸が、リフレクタ成形や実装のリフロー温度などによる熱履歴で低減することがない。よって、リフレクタを熱可塑性樹脂で形成する場合はこの凸凹がアンカー効果を奏し、リフレクタを熱硬化性樹脂で形成する場合も、不純物濃度が０．１％以下の表面状態を有するため、不純物と熱硬化性樹脂の化学反応が生じることなく、銀被膜とリフレクタの樹脂との化学結合による高い密着強度を得ることができる。   Therefore, in the first region where the reflector is joined, the irregularities on the surface of the silver film are not reduced by the thermal history due to the reflow temperature of reflector molding or mounting. Therefore, when the reflector is formed of a thermoplastic resin, this unevenness has an anchor effect, and even when the reflector is formed of a thermosetting resin, the impurity concentration has a surface state of 0.1% or less, High adhesion strength due to the chemical bond between the silver coating and the resin of the reflector can be obtained without causing a chemical reaction of the curable resin.

一方、封止部と接合する第２領域においては、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回るように設定したので、ゲルマニウムリッチな状態となる。このゲルマニウムが示す高い電子遊離性の影響を強く受け、入射電子が銀皮膜表面の原子と衝突する際、あまり大きなエネルギー損失を伴わずに反射電子が飛び出し易くするため、高い反射効率を維持することができる。   On the other hand, in the second region joined to the sealing portion, the germanium atomic concentration is set to be higher than the atomic concentration of bismuth, so that the germanium rich state is obtained. It is strongly influenced by the high electron liberty exhibited by this germanium, and when the incident electrons collide with atoms on the surface of the silver film, it is easy for reflected electrons to jump out without much energy loss. Can do.

また、銀原子濃度が高いことで電気抵抗が低くなるので、発光素子からの発熱量を低下させ、かつ熱伝導率が高くなり光半導体装置からの放熱性を向上させるため、発光効率を高めると共に、熱による発光素子の劣化を防止する効果も奏する。   In addition, since the silver atom concentration is high, the electrical resistance is lowered, so that the amount of heat generated from the light emitting element is reduced and the heat conductivity is increased to improve the heat dissipation from the optical semiconductor device. There is also an effect of preventing deterioration of the light emitting element due to heat.

上記（２）の構成によれば、第２領域では、意図的な不純物を含まない第１上地銀皮膜の上に、ビスマス原子濃度よりもゲルマニウム原子濃度を大きい第２上地銀皮膜が形成された２層構造となっているので、上記（１）の効果を保持しながら、さらに、リードフレーム材料などの熱拡散による不純物の表面凝集を抑えて、不純物による発光素子の劣化を防止できる。   According to the configuration of (2) above, in the second region, the second overlying silver film having a germanium atom concentration larger than the bismuth atom concentration is formed on the first overlying silver film not containing intentional impurities. Since it has a two-layer structure, it is possible to prevent the deterioration of the light emitting element due to the impurities by further suppressing the surface aggregation of the impurities due to thermal diffusion of the lead frame material or the like while maintaining the effect (1).

また、銀皮膜積層単位で不純物の含有割合を異ならせているため、（１）の構成を容易に実現でき、製造コストも低減できる。
上記（３）の構成によれば、第２上地銀皮膜に含まれた金、ロジウム、及び白金の少なくとも一つの成分が、第２上地銀皮膜の耐食性を向上させるので、第２上地銀皮膜表面への塩素や硫黄の吸着を抑制し、ハロゲン化銀や硫化銀の生成を抑制する。従って、銀皮膜表面の黒褐色化を防止できる。 Moreover, since the content rate of an impurity is varied in the silver film lamination unit, the configuration of (1) can be easily realized and the manufacturing cost can be reduced.
According to the configuration of (3) above, since at least one component of gold, rhodium and platinum contained in the second overlying silver film improves the corrosion resistance of the second overlying silver film, the second overlying silver film surface Suppresses the adsorption of chlorine and sulfur on the surface, and suppresses the formation of silver halide and silver sulfide. Therefore, the blackish browning of the silver film surface can be prevented.

一般にリフレクタが形成された後に半導体素子を実装し封止する樹脂は、シリコーン材料が用いられており、シリコーン材料の添加剤に含有する塩素や空気中の硫黄により銀被膜の黒褐色化が発生しやすいが、（３）の構成によってそれを抑えることができる。従って、半導体素子を実装し発光する際には、本発明の効果が顕著となる。   Generally, a silicone material is used as a resin for mounting and sealing a semiconductor element after a reflector is formed, and the silver coating tends to be browned by chlorine contained in the additive of the silicone material or sulfur in the air. However, it can be suppressed by the configuration of (3). Therefore, when the semiconductor element is mounted and emits light, the effect of the present invention becomes remarkable.

上記（４）の構成によれば、上記加熱に伴って、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫の少なくともいずれかの不純物元素が銀皮膜表面へ拡散するため、銀皮膜表面で不純物元素が濃化して、銀皮膜表面に、銀よりも酸化されやすいビスマス、ゲルマニウム、亜鉛、ガリウム、インジウム、錫の層が形成される。この層が、第２上地銀皮膜表面へのハロゲン元素や硫黄の吸着を抑制し、ハロゲン化銀や硫化銀の生成を抑制するため、さらに表面の黒褐色化を防止する効果を奏する。   According to the configuration of the above (4), with the heating, at least one of the impurity elements of zinc, gallium, indium and tin diffuses to the surface of the silver film, so that the impurity element is concentrated on the surface of the silver film, A layer of bismuth, germanium, zinc, gallium, indium, and tin that is more easily oxidized than silver is formed on the surface of the silver film. Since this layer suppresses the adsorption of halogen elements and sulfur to the surface of the second overlying silver film and suppresses the formation of silver halide and silver sulfide, it has the effect of further preventing the blackening of the surface.

上記（６）の半導体装置は、上記（１）に記載のリードフレームを備えるので、上記（１）のリードフレームによって得られる効果を奏する。
上記（７）の製法により、上記（２）のリードフレームを製造することができる。 Since the semiconductor device of the above (6) includes the lead frame described in the above (1), the effect obtained by the lead frame of the above (1) is exhibited.
The lead frame of (2) can be manufactured by the manufacturing method of (7).

上記（８）の製法により、第１上地銀皮膜の形成及び第２上地銀皮膜の形成が、容易に且つ安価に実施できる。
上記（９）の製法により、上記（６）の光半導体装置を容易に製造することができる。 By the production method of (8) above, the formation of the first overlying silver film and the formation of the second overlying silver film can be carried out easily and inexpensively.
The optical semiconductor device of (6) can be easily manufactured by the manufacturing method of (9).

本発明の実施の形態における光半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the optical semiconductor device in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における光半導体装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the optical semiconductor device in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における光半導体装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the optical semiconductor device in embodiment of this invention. 従来例にかかる光半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the optical semiconductor device concerning a prior art example.

１．光半導体装置の構成
以下、本発明の実施形態にかかる光半導体装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる光半導体装置１００の断面図である。 1. Configuration of Optical Semiconductor Device Hereinafter, an optical semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention.

光半導体装置１００は、例えば、表面実装型ＬＥＤランプであり、発光素子１５０がリードフレーム１１０上の実装領域１３２ａに配設されて構成されている。また、リードフレーム１１０の上面には、ワイヤーボンディング領域１３２ｂが設けられ、このワイヤーボンディング領域１３２ｂと発光素子１５０とはワイヤー１６０を介して電気的に接続されている。さらに、リードフレーム１１０の表面上には、実装領域１３２ａとワイヤーボンディング領域１３２ｂとを合わせた矩形領域の外縁を囲繞するように、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂製のリフレクタ１７０が配設され、さらに、リフレクタ１７０の中央に存する凹部に透明性の樹脂が充填されて封止部１８０が形成されている。   The optical semiconductor device 100 is, for example, a surface-mounted LED lamp, and is configured by arranging a light emitting element 150 in a mounting region 132 a on the lead frame 110. In addition, a wire bonding region 132 b is provided on the upper surface of the lead frame 110, and the wire bonding region 132 b and the light emitting element 150 are electrically connected via a wire 160. Further, a reflector 170 made of a thermoplastic resin or a thermosetting resin is disposed on the surface of the lead frame 110 so as to surround the outer edge of the rectangular region that combines the mounting region 132a and the wire bonding region 132b. Further, a sealing resin 180 is formed by filling a concave portion in the center of the reflector 170 with a transparent resin.

本実施の形態では、リードフレーム１１０の構成に特徴を有している。
以下、このリードフレーム１１０の構成について詳述する。
リードフレーム１１０は、対をなすリードフレーム本体部１１１（１１１ａ，１１１ｂ）を有し、各リードフレーム本体部１１１ａ，１１１ｂの表面に、下地皮膜の一例として、多層下地皮膜１２０が成膜されたものが、絶縁樹脂１４０を介して互いに接合され、さらに、その一主面上に、銀皮膜の一例として多層上地銀皮膜１３０が成膜されて構成されている。 The present embodiment is characterized by the structure of the lead frame 110.
Hereinafter, the configuration of the lead frame 110 will be described in detail.
The lead frame 110 has a pair of lead frame main body portions 111 (111a, 111b), and a multilayer base coating 120 is formed on the surface of each lead frame main body 111a, 111b as an example of a base coating. However, they are joined to each other via an insulating resin 140, and a multilayer upper silver film 130 is formed on one main surface as an example of a silver film.

リードフレーム本体部１１１は、銅または鉄、もしくはこれらの少なくともいずれか１つの合金を主材料とする金属からなり、プレス法またはエッチング法により成形されている。   The lead frame main body 111 is made of a metal mainly composed of copper, iron, or at least one of these alloys, and is formed by a pressing method or an etching method.

第１下地皮膜１２１は０．２μｍ〜１．０μｍのニッケルめっき皮膜、第２下地皮膜１２２は０．０１μｍ〜０．０５μｍのパラジウムめっき皮膜、第３下地皮膜１２３は０．００３μｍ〜０．１５μｍの金めっき皮膜である。   The first undercoat 121 is a nickel plating film of 0.2 μm to 1.0 μm, the second undercoat 122 is a palladium plating film of 0.01 μm to 0.05 μm, and the third undercoat 123 is 0.003 μm to 0.15 μm. It is a gold plating film.

なお、第１下地皮膜１２１のニッケルめっき皮膜及び第２下地皮膜１２２のパラジウムめっき皮膜は、熱伝導率は低いが、上述のように膜厚が小さいので熱伝導性は確保できる。   In addition, although the nickel plating film of the 1st base film 121 and the palladium plating film of the 2nd base film 122 have low thermal conductivity, since the film thickness is small as described above, thermal conductivity can be ensured.

このように多層下地皮膜１２０は、銅及び銅合金若しくは鉄及び鉄合金とめっき皮膜の密着性を確保でき、また鉄よりも酸化されにくい貴な金属めっき皮膜であるため、リードフレーム本体部１１１の腐食性を向上させることができ、特に、リードフレーム本体部１１１の材料に鉄系の材料が用いられた場合には好適である。   As described above, the multilayer undercoat 120 is a noble metal plating film that can ensure the adhesion between copper and copper alloy or iron and iron alloy and the plating film, and is less susceptible to oxidation than iron. Corrosivity can be improved, and is particularly suitable when an iron-based material is used as the material of the lead frame main body 111.

第２下地皮膜１２２のパラジウムめっき皮膜及び第３下地皮膜１２３の金めっき皮膜に対して、外装はんだを実施する場合、外装はんだに含まれる鉛の量を削減できる。さらに、パラジウム皮膜の高温安定性により、無鉛はんだにおける高温はんだ付け特性を良好にする。   When the exterior solder is applied to the palladium plating film of the second foundation film 122 and the gold plating film of the third foundation film 123, the amount of lead contained in the exterior solder can be reduced. Furthermore, the high temperature stability of the palladium film improves the high temperature soldering characteristics of lead-free solder.

多層上地銀皮膜１３０は、第１上地銀皮膜１３１と第２上地銀皮膜１３２とからなる２層構造を有し、第１上地銀皮膜１３１側が多層下地皮膜１２０上に接合されている。
ただし、多層上地銀皮膜１３０は、リフレクタ１７０と接する第１領域においては、第１上地銀皮膜１３１だけで構成され、封止部１８０と接する第２領域（すなわち、実装領域１３２ａとワイヤーボンディング領域１３２ｂと合わせた矩形領域）においては、第１上地銀皮膜１３１と第２上地銀皮膜１３２とが積層された積層構造となっている。 The multilayer top silver film 130 has a two-layer structure including a first top silver film 131 and a second top silver film 132, and the first top silver film 131 side is bonded onto the multilayer base film 120.
However, in the first region in contact with the reflector 170, the multilayer upper surface silver coating 130 is composed of only the first upper surface silver coating 131, and the second region in contact with the sealing portion 180 (that is, the mounting region 132a and the wire bonding region 132b). In the rectangular region), the first overlying silver film 131 and the second overlying silver film 132 are laminated.

第１上地銀皮膜１３１は、不純物を意図的に添加していない銀被膜であり、不純物原子濃度が０．１％以下の純銀皮膜であることが好ましい。このように不純物の少ない銀被膜は、結晶配列の歪が少ないので、リフレクタ成形や実装のリフロー温度などの熱履歴によって被膜表面の凸凹が減少しない。第１領域において、このような第１上地銀皮膜１３１がリフレクタ１７０と直接接するので、相互の密着強度が高く維持される。   The first overlying silver film 131 is a silver film to which no impurity is intentionally added, and is preferably a pure silver film having an impurity atom concentration of 0.1% or less. In this way, the silver coating with few impurities has little distortion of the crystal arrangement, so that the unevenness of the coating surface is not reduced by a thermal history such as reflector molding or mounting reflow temperature. In the first region, such a first overlying silver film 131 is in direct contact with the reflector 170, so that the mutual adhesion strength is maintained high.

第２上地銀皮膜１３２は、銀を主成分とする皮膜であって、不純物として、ゲルマニウム、ビスマス、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫から選択される原子を含有させており、
特に、皮膜中にビスマスおよびゲルマニウムを合計で０．００５原子％以上、５原子％以下含有し、且つゲルマニウム含有量をビスマス含有量よりも多くしている。これによって、第２領域を形成する第２上地銀皮膜１３２は高い反射効率を得ることができる。 The second overlying silver film 132 is a film mainly composed of silver, and contains an atom selected from germanium, bismuth, zinc, gallium, indium and tin as an impurity.
In particular, the film contains bismuth and germanium in a total amount of 0.005 atomic% to 5 atomic%, and the germanium content is higher than the bismuth content. Thereby, the second overlying silver film 132 forming the second region can obtain high reflection efficiency.

さらに、第２上地銀皮膜１３２は、亜鉛、ガリウム、インジウム、錫から選ばれた少なくとも１種類を合計で、（Ａ）０．０５原子％以上、５原子％以下含有するか、もしくは、（Ｂ）金、ロジウム、白金から選ばれた少なくとも１種を合計で０．１原子％以上、３原子％以下含有することが好ましく、上記（Ａ）及び（Ｂ）の両条件を同時に満たすとさらに好適である。   Further, the second overlying silver film 132 contains at least one selected from zinc, gallium, indium, and tin in total (A) 0.05 atomic% or more and 5 atomic% or less, or (B ) It is preferable to contain at least one selected from gold, rhodium and platinum in a total amount of 0.1 atomic% or more and 3 atomic% or less, and it is more preferable that both of the above conditions (A) and (B) are satisfied simultaneously. It is.

封止部１８０に接する第２領域では、このような反射率の良好な第２上地銀皮膜１３２が存在しているので、発光素子１５０からの光を上方に反射する反射率が良好なものとなる。   In the second region in contact with the sealing portion 180, since the second upper silver film 132 having such a good reflectance exists, the reflectance for reflecting the light from the light emitting element 150 upward is good. Become.

２．製造方法
光半導体装置１００の製造方法について説明する。
図２は、主に多層下地皮膜１２０の形成工程を示す図である。
（１）リードフレーム本体部形成工程
プレス法またはエッチング法を用い、銅または鉄、もしくはこれらの合金からなる金属材料から、図２（ａ）に示す１対のリードフレーム本体部１１１を作成する。 2. Manufacturing Method A method for manufacturing the optical semiconductor device 100 will be described.
FIG. 2 is a diagram mainly showing a process of forming the multilayer undercoat 120.
(1) Lead frame main body forming step A pair of lead frame main bodies 111 shown in FIG. 2A is formed from a metal material made of copper, iron, or an alloy thereof using a pressing method or an etching method.

以下の工程を実施する前に、作製されたリードフレーム本体部１１１に、脱脂、洗浄及び酸洗等の前処理を実施するとなお良い。
（２）第１下地膜形成工程
図２（ｂ）に示すように、ニッケルめっき処理により、対をなすリードフレーム本体部１１１ａ、１１１ｂの表面に、膜厚が０．２μｍ〜１．０μｍとなるように第１下地皮膜１２１ａ、１２１ｂをそれぞれ形成する。
（３）第２下地膜形成工程
図２（ｃ）に示すように、パラジウムめっき処理により、上記ニッケルめっき皮膜上に、膜厚が０．０１μｍ〜０．０５μｍとなるように第２下地皮膜１２２ａ、１２２ｂを形成する。
（４）第３下地膜形成工程
図２（ｄ）に示すように、金めっき処理により、上記パラジウムめっき皮膜上に、膜厚が０．００３μｍ〜０．１５μｍとなるように第３下地皮膜１２３ａ、１２３ｂを形成する。 It is more preferable that pretreatment such as degreasing, washing, and pickling is performed on the manufactured lead frame main body 111 before performing the following steps.
(2) First Base Film Forming Step As shown in FIG. 2B, the thickness of the paired lead frame main body portions 111a and 111b becomes 0.2 μm to 1.0 μm by the nickel plating process. First base films 121a and 121b are formed as described above.
(3) Second Undercoat Film Forming Step As shown in FIG. 2 (c), the second undercoat film 122a is formed on the nickel plating film by palladium plating so that the film thickness becomes 0.01 μm to 0.05 μm. , 122b.
(4) Third Base Film Formation Step As shown in FIG. 2D, the third base film 123a is formed on the palladium plating film by gold plating so that the film thickness becomes 0.003 μm to 0.15 μm. , 123b are formed.

以上のように形成した多層下地皮膜１２０は、いずれもリードフレーム本体部１１１よりも貴な金属であり、鉄及び鉄合金よりも酸化されにくいため、多層下地皮膜１２０によって耐食性を向上させることができる。加えて、パラジウムめっき皮膜及び金めっき皮膜を形成することにより、外装はんだめっきが必要な場合には外装はんだに含まれている鉛を削減でき、されにパラジウム皮膜の高温安定性によって無鉛はんだによる高温はんだ付け特性を付与することもできる。
（５）上地銀皮膜形成工程（その１）
図２（ｅ）に示すように、めっき処理により、上記金めっき皮膜上にリフレクタ成形や実装のリフロー温度などによる熱履歴で表面凹凸が減少しないことを特徴とする不純物を含まない銀めっき皮膜、即ち第１上地銀皮膜１３１を形成する。 The multilayer undercoat 120 formed as described above is a noble metal than the lead frame main body 111 and is less oxidized than iron and an iron alloy. Therefore, the multilayer undercoat 120 can improve the corrosion resistance. . In addition, by forming a palladium plating film and a gold plating film, the lead contained in the external solder can be reduced when the external solder plating is required, and the high temperature stability of the palladium film allows the high temperature by the lead-free solder. Soldering properties can also be imparted.
(5) Upper silver film formation process (1)
As shown in FIG. 2 (e), a silver plating film containing no impurities, characterized in that surface irregularities do not decrease due to heat history due to reflector molding or mounting reflow temperature, etc. on the gold plating film by plating treatment, That is, the first overlying silver film 131 is formed.

上記めっき処理には、リール・トゥ・リール方式もしくはバレルめっき方式を採用することが望ましい。
第１上地銀皮膜１３１は、低濃度フリーシアン化物イオン含有のシアン化銀カリウム、シアン化カリウムおよび表面平滑剤や光沢剤などの添加剤を含有しためっき液で形成されることが望ましい。 It is desirable to employ a reel-to-reel method or a barrel plating method for the plating process.
The first overlying silver coating 131 is preferably formed of a plating solution containing low-concentration free cyanide ion-containing silver potassium cyanide, potassium cyanide and additives such as a surface smoothing agent and a brightener.

通常、めっき液中では、銀イオンとシアン化物イオンが錯形成して銀を析出しにくくし、表面平滑剤や光沢剤などの添加剤により銀が析出する箇所を制限することで表面凹凸が小さい銀めっき皮膜を形成するが、本製法では、シアン化物イオンを低減することにより意図的に銀が析出しやすい環境を作り出し、それによって、表面平滑剤や光沢剤などの添加剤の効果を低減させ、表面の凹凸が大きな銀めっき皮膜を形成する。   Usually, in the plating solution, silver ions and cyanide ions are complexed to make it difficult to deposit silver, and the surface unevenness is small by limiting the places where silver is deposited by additives such as surface smoothing agents and brighteners. Although a silver plating film is formed, this method creates an environment in which silver is intentionally easily deposited by reducing cyanide ions, thereby reducing the effects of additives such as surface smoothing agents and brighteners. A silver plating film having large surface irregularities is formed.

それによって、不純物原子濃度が０．１％以下で且つ表面に凹凸を有する銀皮膜を形成できる。そして、この表面の凹凸は、リフレクタ１７０の成形時や、発光素子１５０を実装するリフロー時などの熱履歴では減少しない。
（６）上地銀皮膜形成工程（その２）
上記図２（ｅ）で形成した第１上地銀皮膜１３１上に、銀めっきを施して、図３（ａ）に示すように第２上地銀皮膜１３２を形成する。このとき、めっき不要部はマスクして、実装領域１３２ａ及びワイヤーボンディング領域１３２ｂだけに、第２上地銀皮膜１３２を形成する。 Thereby, a silver film having an impurity atom concentration of 0.1% or less and having irregularities on the surface can be formed. The unevenness on the surface is not reduced by a thermal history such as when the reflector 170 is molded or when the light emitting element 150 is mounted.
(6) Upper silver film formation process (2)
Silver plating is performed on the first overlying silver coating 131 formed in FIG. 2 (e) to form a second overlying silver coating 132 as shown in FIG. 3 (a). At this time, the plating unnecessary portion is masked, and the second overlying silver film 132 is formed only in the mounting region 132a and the wire bonding region 132b.

使用する銀メッキ液の組成は、不純物として含まれるゲルマニウムの原子濃度が不純物として含まれるビスマスの原子濃度よりも高く、且つ、ビスマス及びゲルマニウムを合計で０．００５原子％以上、５原子％以下含むように調整する。また、第２上地銀皮膜１３２は、上記ビスマスおよびゲルマニウム以外の不純物として、さらに、金、ロジウム、白金から選ばれた少なくとも１種を合計で０．１原子％以上、３原子％以下含有することが望ましい。   The composition of the silver plating solution used is such that the atomic concentration of germanium contained as an impurity is higher than the atomic concentration of bismuth contained as an impurity, and bismuth and germanium are contained in a total amount of 0.005 atomic% or more and 5 atomic% or less. Adjust as follows. The second overlying silver film 132 further contains at least one selected from gold, rhodium, and platinum as impurities other than bismuth and germanium in a total amount of 0.1 atomic% or more and 3 atomic% or less. Is desirable.

めっき不要部をマスクする方法としては、シリコーンラバー等で形成されたメカニカルマスクで囲い、めっき部へめっき液を吹き上げるスパージャ方式を採用することが望ましい。この他、めっき不要部をマスキンクテープで覆うテーピング方式、もしくは、めっき不要部にレジスト塗布方式を採用しても良い。   As a method of masking the plating unnecessary portion, it is desirable to employ a sparger method in which the plating mask is surrounded by a mechanical mask formed of silicone rubber or the like and the plating solution is blown to the plating portion. In addition, a taping method in which the plating unnecessary portion is covered with a maskin tape, or a resist coating method may be employed for the plating unnecessary portion.

このように第１上地銀皮膜１３１上に第２上地銀皮膜１３２を形成した後、その表面が酸化されるのを防止するため、酸化防止処理を行うことが望ましい。
上記酸化防止処理の一例として、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物を主体とする酸化防止剤を一様に塗布して酸化防止膜を形成する処理などある。 Thus, after forming the 2nd top silver film 132 on the 1st top silver film 131, in order to prevent that surface from being oxidized, it is desirable to perform an antioxidant treatment.
As an example of the antioxidant treatment, for example, there is a treatment of uniformly forming an antioxidant mainly composed of a benzotriazole-based compound to form an antioxidant film.

このベンゾトリアゾール系化合物は、２００℃以上になると分解が始まり、加熱温度である３００℃に達した時点では完全に焼失するので、表面に酸化防止膜が残らない。従って、酸化防止処理後に、例えば約３００℃で６０分加熱されるワイヤーボンディングなどの加熱処理が実施されても、そのワイヤーボンディング特性には影響を及ぼさない。   The benzotriazole-based compound starts to decompose when the temperature reaches 200 ° C. or higher and completely burns down when the heating temperature reaches 300 ° C., so that no antioxidant film remains on the surface. Therefore, even if a heat treatment such as wire bonding heated at about 300 ° C. for 60 minutes is performed after the antioxidant treatment, the wire bonding characteristics are not affected.

上記ベンゾトリアゾール系化合物の代替としては、例えば、メルカプトンベンゾチアゾール系化合物等が挙げられる。この他にも、一般的に酸化防止剤としていられているものであって、３００℃程度で酸化防止特性がなくなるものを使用することもできる。   As an alternative to the benzotriazole-based compound, for example, a mercapton benzothiazole-based compound can be given. In addition to this, it is also possible to use what is generally referred to as an antioxidant and loses its antioxidant properties at about 300 ° C.

なお、このような加熱処理を多層上地銀皮膜１３０に対して実施すると、銀の再結晶化及びゲルマニウムの電子放出が活発となり、多層上地銀皮膜１３０表面の金属イオンや自由電子等の状態が変化し、共鳴振動が促進されるので、反射率を向上させることもできる。
（７）リフレクタ形成工程
図３（ｂ）に示すように、第１上地銀皮膜１３１上であって、第２上地銀皮膜１３２の外縁を囲繞する第２領域に、ディスペンサなどで、液晶ポリマー、ポリフタルアミドなどからなる熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂（リフレクタ１７０の前駆体）を成形金型（図示せず）内へ射出して成形することによってリフレクタ１７０を形成する。 When such a heat treatment is performed on the multi-layered top silver coating 130, recrystallization of silver and germanium electron emission become active, and the state of metal ions, free electrons, etc. on the surface of the multi-layer top silver coating 130 changes. In addition, since the resonance vibration is promoted, the reflectance can be improved.
(7) Reflector forming step As shown in FIG. 3 (b), a liquid crystal polymer is formed on the first overlying silver film 131 and in a second region surrounding the outer edge of the second overlying silver film 132 by a dispenser or the like. The reflector 170 is formed by injecting and molding a thermoplastic resin or thermosetting resin (precursor of the reflector 170) made of polyphthalamide or the like into a molding die (not shown).

あるいはリフレクタ１７０は、環状であって、その外郭が矩形となっている樹脂成形体を第２領域に超音波溶着で接合することによって形成することもできる。
（８）発光素子実装およびワイヤーボンディング工程
図３（ｃ）に示すように、発光素子１５０を、銀ペーストなどを介して第２上地銀皮膜１３２の実装領域１３２ａ上に実装した後、約１５０℃で９０分加熱し、ワイヤー１６０でボンディングすることにより、発光素子１５０上面とワイヤーボンディング領域１３２ｂとを電気的に接続する。
（９）封止工程
図３（ｄ）に示すように、リフレクタ１７０の中央に形成された凹部に、ディスペンサなどで液状のシリコーン樹脂１８０ａを滴下した後、加熱硬化させることによって、封止部１８０を形成する。 Alternatively, the reflector 170 may be formed by joining a resin molded body having an annular shape and a rectangular outer shape to the second region by ultrasonic welding.
(8) Light-Emitting Element Mounting and Wire Bonding Step As shown in FIG. 3C, after the light-emitting element 150 is mounted on the mounting region 132a of the second overlying silver film 132 via silver paste or the like, the temperature is about 150 ° C. Then, the upper surface of the light emitting element 150 and the wire bonding region 132b are electrically connected by heating for 90 minutes and bonding with the wire 160.
(9) Sealing Step As shown in FIG. 3 (d), a liquid silicone resin 180a is dropped into a concave portion formed in the center of the reflector 170 with a dispenser and then heated and cured, thereby sealing portion 180. Form.

以上で、光半導体装置１００が作製される。
３．第１上地銀皮膜１３１の材料選択、及び第２上地銀皮膜１３２の材料選択の詳細
（第１上地銀皮膜１３１の材料）
上述したように、第１上地銀皮膜１３１は不純物原子濃度が低いので、リフレクタ１７０との密着性が確保されるが、この点について、第１上地銀皮膜１３１を形成する製法に基づいて説明する。 Thus, the optical semiconductor device 100 is manufactured.
3. Details of material selection of first overlying silver coating 131 and material selection of second overlying silver coating 132 (material of first overlying silver coating 131)
As described above, since the first overlying silver film 131 has a low impurity atom concentration, adhesion to the reflector 170 is ensured. This point will be described based on a manufacturing method for forming the first overlying silver film 131. .

まず、従来の一般的な銀めっき皮膜の形成方法においては、シアン化銀カリウム、シアン化カリウムおよび表面平滑剤や光沢剤などの添加剤を含有しためっき液で形成される。
この場合、シアン化物イオンが銀イオンの移動を抑制し、表面平滑剤や光沢剤などの添加剤によって銀イオンが電子受給し、銀が析出する箇所を制限しながら銀被膜が形成される。そして、形成された銀皮膜は、その特性として熱凝集性を有しており、加熱によって結晶構造が変化するため表面形状が加熱前後で変化する。これは、銀皮膜形成時に結晶配列に歪みを持ちながら製膜されたため、加熱時のエネルギーによって安定した結晶配列を形成しようとするためである。 First, in a conventional general method for forming a silver plating film, a plating solution containing silver potassium cyanide, potassium cyanide and additives such as a surface smoothing agent and a brightener is used.
In this case, the cyanide ions suppress the movement of silver ions, and silver ions are received by an electron such as a surface smoothing agent or a brightener, and a silver film is formed while limiting the places where silver is deposited. The formed silver film has thermal aggregating properties as its characteristics, and the crystal structure changes by heating, so that the surface shape changes before and after heating. This is because when the silver film is formed, the film is formed while the crystal arrangement is distorted, so that a stable crystal arrangement is formed by the energy during heating.

この点をより詳しく説明すると、通常、銀めっき液は、銀イオン濃度よりもシアン化物イオン濃度が高い高シアン銀めっき液を使用することが多く、銀イオンは多くのシアン化物イオンに囲まれ（すなわち銀イオンとシアン化物イオンとが錯形成されている状態となって）移動抑制されている。   To explain this point in more detail, the silver plating solution usually uses a high cyan silver plating solution having a higher cyanide ion concentration than the silver ion concentration, and the silver ions are surrounded by many cyanide ions ( That is, the movement is suppressed (in a state where silver ions and cyanide ions are complexed).

そして、この高シアン銀めっき液で、銀イオンを還元させて形成する銀皮膜に銀の析出異常がないようにするには、銀イオンの移動速度を決定するめっき液の攪拌を弱くしたり温度を低くしたりして、銀イオンを還元して銀を析出させるスピードに起因する電流密度は低くしなければならない。また、多くの銀めっき液には結晶調整作用を持つ光沢剤成分が含有されている。   In order to prevent the silver film formed by reducing silver ions from having a high cyan cyan plating solution, the stirring of the plating solution that determines the migration rate of the silver ions is weakened or the temperature is reduced. The current density due to the speed at which silver ions are reduced to deposit silver must be reduced. Further, many silver plating solutions contain a brightener component having a crystal adjusting action.

よって、高シアン銀めっき液で形成された銀皮膜は、銀イオンの移動速度と銀の析出速度が抑制された環境下で結晶調整作用を持つ光沢剤が吸脱着を繰り返す被めっき表面へ銀イオンが還元され形成され、金属銀が本来持つ銀原子のみで形成される構造に比べて結晶配列が歪んでいる状態となる。   Therefore, the silver film formed with a high cyan silver plating solution has a brightening agent that has a crystal-adjusting action in an environment where the migration rate of silver ions and the deposition rate of silver are suppressed. As a result, the crystal arrangement is distorted as compared with the structure formed by only silver atoms inherent in metallic silver.

このように結晶配列が歪んだ銀被膜上にリフレクタを形成すると、リフレクタの成形時や実装のリフローによる熱履歴によって、銀被膜表面の凹凸が減少するので、銀被膜とリフレクタとの密着性は低下する。   When a reflector is formed on a silver film with a distorted crystal arrangement in this way, the unevenness on the surface of the silver film is reduced due to the thermal history of the reflector during molding and mounting reflow, so the adhesion between the silver film and the reflector is reduced. To do.

これに対して、本実施形態では、低シアン銀めっき液を用いて第１上地銀皮膜１３１を形成する。ここで「低シアン銀めっき液」は、銀イオン濃度よりもシアン化物イオン濃度が低いめっき液とする。   In contrast, in the present embodiment, the first upper silver film 131 is formed using a low cyan silver plating solution. Here, the “low cyan silver plating solution” is a plating solution having a cyanide ion concentration lower than the silver ion concentration.

このように低シアン銀メッキ液を用いると、銀イオンの移動抑制効果が低減する。すなわち、低シアン銀めっき液にも結晶調整作用を持つ光沢剤成分は含有されているが、低シアン銀めっき液を用いた場合、銀イオンはシアン化物イオンにほとんど囲まれていないために銀イオンの移動が抑制されない。   When the low cyan silver plating solution is used in this way, the silver ion migration suppressing effect is reduced. In other words, the low cyan silver plating solution contains a brightener component that has a crystal-adjusting action. However, when the low cyan silver plating solution is used, silver ions are almost surrounded by cyanide ions, so silver ions are not surrounded. Is not suppressed.

そこで、低シアン銀メッキ液を用いる場合、銀イオンの移動速度を決定するめっき液の攪拌を強くしたり、温度を高くして、銀イオンを還元して銀を析出させるスピードに起因する電流密度は高くし、銀イオンの移動速度と銀の析出速度が促進された環境下で銀めっきを行うことになる。   Therefore, when using a low cyan silver plating solution, the current density caused by the speed at which silver ions are reduced by precipitating silver by increasing the stirring of the plating solution that determines the migration rate of silver ions or by increasing the temperature. The silver plating is performed in an environment in which the migration rate of silver ions and the deposition rate of silver are accelerated.

このような環境で銀メッキを行うと、第１上地銀皮膜１３１は、銀以外の不純物元素の使用量が低減されているため、銀被膜の表面の不純物原子濃度を０．１％以下にすることができる。また、光沢剤の吸脱着が激しい被めっき表面に銀イオンが還元されて銀被膜が形成されるので、その結晶配列は、金属銀が本来持つ結晶配列に近いものとなる。   When silver plating is performed in such an environment, the amount of impurity elements other than silver is reduced in the first overlying silver film 131, so that the impurity atom concentration on the surface of the silver film is 0.1% or less. be able to. Further, since silver ions are reduced to form a silver coating on the surface to be plated on which the brightener is adsorbed and desorbed, the crystal arrangement is close to the original crystal arrangement of metallic silver.

従って、第１上地銀皮膜１３１における結晶配列の歪は少なくなり、リフレクタ１７０の成形時や実装のリフローによる熱が加わっても、第１上地銀皮膜１３１の表面の凹凸が維持されるので、リフレクタ１７０と第１上地銀皮膜１３１との密着性は低下しない。   Therefore, the distortion of the crystal arrangement in the first overlying silver film 131 is reduced, and the unevenness of the surface of the first overlying silver film 131 is maintained even when heat is applied during molding of the reflector 170 or reflow of mounting. The adhesion between 170 and the first overlying silver film 131 does not decrease.

なお、リフレクタ１７０が熱可塑性樹脂の場合には表面の凸凹によるアンカー効果によって密着性が確保され、リフレクタ１７０が熱硬化性樹脂の場合には、第１上地銀皮膜１３１が不純物を介さずにリフレクタ１７０と化学結合ができるので、この点でも密着強度が高められる。   When the reflector 170 is a thermoplastic resin, adhesion is ensured by an anchor effect due to unevenness of the surface, and when the reflector 170 is a thermosetting resin, the first overlying silver film 131 is not reflected by impurities. Since it can form a chemical bond with 170, the adhesion strength can be increased in this respect as well.

第１上地銀皮膜１３１を形成するのに用いる低シアン銀めっき液については、例えば銀濃度６５ｇ／Ｌ、シアン化銀カリウム濃度２ｇ／Ｌを用いることもでき、この場合、電流密度３０〜６０Ａ／ｄｍ2、液温５０〜７０℃、強攪拌で銀イオンを還元させることによって、形成する銀皮膜に銀の析出異常が生成しないようにできる。ただし、強攪拌で行うので、主に、部分銀めっき、あるいはストライプ状の銀めっきに限られる。 For the low cyan silver plating solution used to form the first overlying silver coating 131, for example, a silver concentration of 65 g / L and a silver potassium cyanide concentration of 2 g / L can be used. In this case, a current density of 30 to 60 A / L By reducing silver ions with dm 2 , liquid temperature of 50 to 70 ° C., and strong stirring, it is possible to prevent the formation of abnormal silver deposition in the silver film to be formed. However, since it is performed with strong stirring, it is mainly limited to partial silver plating or stripe-shaped silver plating.

これに対して、低シアン銀めっき液として、銀濃度１０〜３０ｇ／Ｌ、シアン化カリウム濃度２ｇ／Ｌのものを用いて、銀イオンの移動速度と析出速度を制御すれば、電流密度３〜１０Ａ／ｄｍ2、液温２０℃〜５０℃、弱攪拌でも、銀イオンを還元させて銀の析出異常がないように銀被膜を形成することができるので、適用範囲は広くなる。
（第２上地銀皮膜１３２の材料）
まず、第２上地銀皮膜１３２に、不純物として、ゲルマニウム、ビスマス、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫から選択される原子を含有させている理由は、以下のとおりである。 On the other hand, if a low cyan silver plating solution having a silver concentration of 10 to 30 g / L and a potassium cyanide concentration of 2 g / L is used to control the migration rate and deposition rate of silver ions, the current density is 3 to 10 A / L. Since the silver film can be formed so that there is no silver precipitation abnormality by reducing silver ions even with dm 2 , liquid temperature of 20 ° C. to 50 ° C. and weak stirring, the application range is widened.
(Material of second upper silver film 132)
First, the reason why the second overlying silver film 132 contains atoms selected from germanium, bismuth, zinc, gallium, indium and tin as impurities is as follows.

封止部が黒褐色化する原因は、めっき後の加熱処理、あるいは熱可塑性または熱硬化性のリフレクタ１７０の前駆体を加熱硬化させる処理において、銀皮膜が高温下にさらされることによって、銀被膜の表面で銀原子が拡散し、封止部と銀皮膜との界面で銀が凝集し、この凝集した銀と封止部に含まれているハロゲン元素（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）及び硫黄とが反応し、ハロゲン化銀及び硫化銀が生成されることによる。   The cause of the blackened brown color of the sealing part is that the silver film is exposed to a high temperature in the heat treatment after plating or the heat curing of the precursor of the thermoplastic or thermosetting reflector 170. Silver atoms diffuse on the surface, silver aggregates at the interface between the sealing part and the silver film, and the aggregated silver and halogen elements (fluorine, chlorine, bromine, iodine) and sulfur contained in the sealing part React to form silver halide and silver sulfide.

これに対して、第２上地銀皮膜１３２に含まれるゲルマニウム、ビスマス、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫の原子は、めっき後の加熱処理および熱可塑性または熱硬化性のリフレクタ１７０の前駆体を加熱硬化させる処理において、２５０℃〜３００℃で加熱されると、銀原子より活発に拡散し、銀原子よりも早く第２上地銀皮膜１３２の表面で濃化するため、銀被膜の表面における銀の凝集とハロゲン元素及び硫黄の吸着を抑制する。そのため、上述したハロゲン化銀及び硫化銀が生成され難いので、封止部の黒褐色化が防止できる。   On the other hand, germanium, bismuth, zinc, gallium, indium and tin atoms contained in the second overlying silver film 132 heat-treat the precursor of the heat treatment after plating and the thermoplastic or thermosetting reflector 170. In the treatment to be performed, when heated at 250 ° C. to 300 ° C., it diffuses more actively than silver atoms, and concentrates on the surface of the second overlying silver film 132 faster than silver atoms. And adsorption of halogen elements and sulfur. Therefore, since the above-described silver halide and silver sulfide are not easily generated, the browning of the sealing portion can be prevented.

また、第２上地銀皮膜１３２に、耐食性の優れた金、ロジウム、白金のいずれか１種を不純物として含ませれば、封止部の黒褐変色を防止する効果を高めることができる。
このように、第２上地銀皮膜１３２に不純物を添加しても、存在する不純物元素は微量であるため光学特性及び熱特性は純銀に近く、基本的に高い反射率を発揮することができる。 Moreover, the effect which prevents the black brown discoloration of a sealing part can be heightened if any 1 type of gold | metal | money, rhodium, and platinum which were excellent in corrosion resistance is contained in the 2nd top silver film 132. FIG.
Thus, even if impurities are added to the second overlying silver film 132, since the amount of impurity elements present is very small, the optical characteristics and thermal characteristics are close to that of pure silver, and basically a high reflectance can be exhibited.

次に、第２上地銀皮膜１３２において、不純物中のゲルマニウム原子濃度を高く設定している理由は、以下のとおりである。
ゲルマニウムは、電子の結合が比較的に弱く、３２℃以上の温度環境で電子が遊離する性質を有している。銀被膜にゲルマニウムが含まれると、その高い電子遊離性によって、入射電子が銀皮膜表面の原子と衝突する際、あまり大きなエネルギー損失を伴わずに反射電子が飛び出し易くなる。そのため、銀被膜においてゲルマニウムの濃度を高く設定することにより、その反射効率を向上させることができる。 Next, the reason why the germanium atom concentration in the impurities is set high in the second overlying silver film 132 is as follows.
Germanium has a property in which electrons are relatively weak and electrons are liberated in a temperature environment of 32 ° C. or higher. When germanium is contained in the silver coating, the high electron liberty makes it easy for reflected electrons to jump out without significant energy loss when incident electrons collide with atoms on the surface of the silver coating. Therefore, the reflective efficiency can be improved by setting the germanium concentration high in the silver coating.

（変形例など）
上記実施の形態では、第１下地皮膜１２１、第２下地皮膜１２２及び第３下地皮膜１２３は、それぞれ０．２μｍ〜１．０μｍのニッケルめっき皮膜、０．０１μｍ〜０．０５μｍのパラジウムめっき皮膜、及び０．００３μｍ〜０．１５μｍの金めっき皮膜であるとしたが、これらの皮膜の組成については、上述の組成及び厚みに限るものではなく、例えば第１下地皮膜１２１が０．２μｍ〜１．０μｍのニッケルめっき皮膜、第２下地皮膜１２２が０．０１μｍ〜０．５μｍの銅めっき皮膜、第３下地皮膜１２３が０．０１μｍ〜０．１μｍの銀めっき皮膜であってもよい。 (Variations, etc.)
In the said embodiment, the 1st base film 121, the 2nd base film 122, and the 3rd base film 123 are 0.2 micrometer-1.0 micrometer nickel plating film, 0.01 micrometer-0.05 micrometer palladium plating film, However, the composition of these films is not limited to the above-described composition and thickness. For example, the first undercoat 121 has a thickness of 0.2 μm to 1. .mu.m. The 0 μm nickel plating film, the second base film 122 may be a 0.01 μm to 0.5 μm copper plating film, and the third base film 123 may be a 0.01 μm to 0.1 μm silver plating film.

さらに、多層下地皮膜１２０が３層構造に限るものではなく、例えば０．５μｍ〜２．０μｍの銅めっき皮膜及び０．０１μｍ〜０．１μｍの銀めっき皮膜若しくは０．２μｍ〜１．０μｍのニッケルめっき皮膜と、０．０１μｍ〜０．１μｍの銀めっき皮膜が積層された２層構造であってもよい。   Furthermore, the multilayer undercoat 120 is not limited to a three-layer structure, for example, a 0.5 μm to 2.0 μm copper plating film and a 0.01 μm to 0.1 μm silver plating film or a 0.2 μm to 1.0 μm nickel. A two-layer structure in which a plating film and a silver plating film of 0.01 μm to 0.1 μm are laminated may be used.

また、リードフレーム本体部１１１が銅を主材料とする場合は、多層下地皮膜１２０として、上述の２層構造における銅めっき皮膜を省略することもでき、その結果、１層構造となる場合もあり得る。   Further, when the lead frame main body 111 is made of copper as the main material, the copper plating film in the above-described two-layer structure can be omitted as the multilayer base film 120, and as a result, a one-layer structure may be obtained. obtain.

上記実施の形態では、金属膜を積層する手法にめっきを利用したが、これに代えて、スパッタ法、真空蒸着法及びＣＶＤ法などの手法を用いて金属膜を形成してもよい。
上記実施の形態では光半導体装置１００は、表面実装型ＬＥＤランプとしたが、本発明はこれに限るものではなく、単体のＬＥＤランプであっても同様に実施することができる。 In the above embodiment, plating is used as a method for laminating the metal film, but the metal film may be formed by using a method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, or a CVD method instead.
In the above embodiment, the optical semiconductor device 100 is a surface-mounted LED lamp. However, the present invention is not limited to this, and a single LED lamp can be similarly implemented.

また、発光装置に限るものではなく、例えば、フォトダイオードなどの受光装置であってもよく、その場合、受光素子が発光素子１５０の代わりに置き換わることとなる。   In addition, the light receiving device is not limited to the light emitting device, and for example, a light receiving device such as a photodiode may be used. In this case, the light receiving element is replaced in place of the light emitting element 150.

本発明は、ＬＥＤランプなどの発光装置、フォトダイオードなどの受光装置などの光半導体装置に適用可能である。   The present invention is applicable to optical semiconductor devices such as light emitting devices such as LED lamps and light receiving devices such as photodiodes.

１００ 光半導体装置
１１０ リードフレーム
１１１ リードフレーム本体部
１２０ 多層下地皮膜
１２１ 第１下地皮膜
１２２ 第２下地皮膜
１２３ 第３下地皮膜
１３０ 多層上地銀皮膜
１３１ 第１上地銀皮膜
１３２ 第２上地銀皮膜
１３２ａ 実装領域
１３２ｂ ワイヤーボンディング領域
１４０ 絶縁樹脂
１５０ 発光素子
１６０ ワイヤー
１７０ リフレクタ
１８０ 封止部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical semiconductor device 110 Lead frame 111 Lead frame main-body part 120 Multilayer base film 121 1st base film 122 2nd base film 123 3rd base film 130 Multilayer top silver film 131 1st top silver film 132 2nd top silver film 132a Mounting Area 132b Wire bonding area 140 Insulating resin 150 Light emitting element 160 Wire 170 Reflector 180 Sealing portion

Claims (9)

光半導体の構成要素であり、透明性の封止部及び該封止部を囲繞するリフレクタが配設される領域を有するリードフレームであって、
リードフレーム本体部の表面上に、下地皮膜と、不純物を含む多層銀皮膜とがこの順で積層され、
前記多層銀皮膜において、
前記リフレクタと接合する領域を第１領域、前記封止部と接合する第２領域とするとき、
第１領域には意図的な不純物を介さず、
第２領域においては、不純物元素としてゲルマニウム及びビスマスを含み、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回っていることを特徴とするリードフレーム。 A lead frame having a region where a transparent sealing portion and a reflector surrounding the sealing portion are disposed, which is a constituent element of an optical semiconductor,
On the surface of the lead frame main body, a base film and a multilayer silver film containing impurities are laminated in this order,
In the multilayer silver film,
When the region to be joined to the reflector is the first region, the second region to be joined to the sealing portion,
Without intentional impurities in the first region,
A lead frame comprising germanium and bismuth as impurity elements in the second region, wherein the atomic concentration of germanium exceeds the atomic concentration of bismuth. 前記多層銀皮膜は、互いに不純物の含有率が異なる第１上地銀薄膜と第２上地銀薄膜とからなる２層構造を有し、
前記第１上地銀薄膜は、前記下地皮膜の表面に形成され、意図的な不純物を介さず、
前記第２銀薄膜は、前記第２領域と対応する前記第１上地銀薄膜表面の一部領域に形成され、ビスマスの原子濃度よりもゲルマニウムの原子濃度が大きいことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。 The multilayer silver film has a two-layer structure consisting of a first overlying silver thin film and a second overlying silver thin film having different impurity contents.
The first overlying silver thin film is formed on the surface of the undercoating, without intentional impurities,
The said 2nd silver thin film is formed in the partial area | region of the said 1st top silver thin film surface corresponding to a said 2nd area | region, The atomic concentration of germanium is larger than the atomic concentration of bismuth, The 1st aspect is characterized by the above-mentioned. The described lead frame. 前記第２上地銀薄膜は、さらに、金、ロジウム及び白金の少なくとも一つを不純物元素として含んでいることを特徴とする請求項２に記載のリードフレーム。   The lead frame according to claim 2, wherein the second overlying silver thin film further contains at least one of gold, rhodium and platinum as an impurity element. 前記第２上地銀薄膜は、さらに、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫の少なくとも一つを不純物元素として含んでいることを特徴とする請求項３に記載のリードフレーム。   4. The lead frame according to claim 3, wherein the second overlying silver thin film further contains at least one of zinc, gallium, indium and tin as an impurity element. 請求項１〜４のいずれかに記載のリードフレームに、発光素子が搭載され、当該発光素子を封止する封止部が形成され、当該封止部を囲繞するようにリフレクタが配設されてなる光半導体装置。   A light emitting element is mounted on the lead frame according to any one of claims 1 to 4, a sealing portion for sealing the light emitting element is formed, and a reflector is disposed so as to surround the sealing portion. An optical semiconductor device. リードフレーム本体部に下地皮膜を形成する下地皮膜形成ステップと、
前記下地皮膜形成ステップ実施後、意図的な不純物を含まない第１上地銀皮膜を前記下地皮膜表面に積層する第１上地銀皮膜形成ステップと、
前記第１上地銀皮膜形成ステップの実施後、前記第１上地銀皮膜表面のうち、発光素子の実装が予定される領域およびワイヤーボンディングの接合が予定される領域に、不純物として含まれるゲルマニウム及びビスマスの原子濃度が、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回る組成の第２上地銀皮膜を積層する第２上地銀皮膜形成ステップと、
を有する光半導体用のリードフレームの製造方法。 An undercoat forming step for forming an undercoat on the lead frame body,
A first overlying silver film forming step of laminating a first overlying silver film that does not contain intentional impurities on the undercoat surface after the undercoat film forming step is performed;
After the first overlying silver film forming step, germanium and bismuth contained as impurities in the area where the light emitting element is scheduled to be mounted and the area where the wire bonding is expected to be bonded are formed on the surface of the first overlying silver film. A second overlying silver film forming step of laminating a second overlying silver film having a composition in which the atomic concentration of germanium exceeds the atomic concentration of bismuth;
Of manufacturing a lead frame for optical semiconductors. 前記第１上地銀皮膜形成ステップ及び前記第２上地銀皮膜形成ステップにおいて、
めっき、スパッタ法、真空蒸着法及びＣＶＤ法の少なくとも１つを利用して銀被膜を形成することを特徴とする請求項７に記載のリードフレームの製造方法。 In the first overlying silver film forming step and the second overlying silver film forming step,
8. The method for manufacturing a lead frame according to claim 7, wherein the silver film is formed using at least one of plating, sputtering, vacuum deposition, and CVD. 請求項７記載のリードフレームの製造方法で作製したリードフレームに対して、
発光素子を搭載する搭載ステップと、
第２上地銀皮膜が形成された領域を囲繞するように、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂で環状のリフレクタを形成するリフレクタ形成ステップと、
前記リフレクタの中に封止樹脂を充填する充填ステップとを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。 With respect to the lead frame produced by the lead frame manufacturing method according to claim 7,
A mounting step for mounting the light emitting element;
A reflector forming step of forming an annular reflector with a thermoplastic resin or a thermosetting resin so as to surround a region where the second upper silver film is formed;
And a filling step of filling the reflector with a sealing resin. 前記リフレクタ形成ステップにおいて、前記リフレクタを射出成形法により形成することを特徴とする請求項８に記載の光半導体装置の製造方法。   9. The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 8, wherein, in the reflector forming step, the reflector is formed by an injection molding method.
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