JP2011222603A - 光半導体装置用リードフレームおよび光半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長５００ｎｍ以下の紫外〜青色領域の光においても、良好な発光輝度を発揮させることを目的とする。
【解決手段】外囲樹脂内に露出するリードフレームの最表面に微粒子が共析した複合めっき層２ａを形成することにより、純Ａｇめっきに比べて可視光から紫外光までの広範囲にわたる波長領域の光の反射率を維持し、良好な発光輝度を発揮させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子の搭載領域を備えるリードフレームに搭載領域を開口して外囲樹脂が形成された光半導体装置用リードフレームおよびこれを用いる光半導体装置に関するものである。

近年各種の表示用・照明用光源としてＬＥＤ素子を光源とした光半導体装置が広く利用されている。特に照明用途等では、光の三原色を組み合わせて白色発光且つ高出力で使用するニーズが高まっており、高い光特性が要求されている。そこで従来の光半導体用リードフレームでは、高反射率であるＡｇを最表面にめっきしていた（例えば特許文献１参照）。

図７はＡｇめっきおよびＡｇ−アルミナ複合めっきの反射率を示す図、図８は従来の光半導体装置の構成を示す断面図である。
図８において、一対の給電リード領域２０９と、一方の給電リード領域２０９の先端の素子が実装される素子実装部２０９ａ上に接合される発光素子２０８と、上記発光素子２０８及び各給電リード領域２０９の一部を覆う透光性の封止樹脂２０７とを含む光半導体装置２０１であって、上記各給電リード領域２０９が、それぞれ少なくとも表面が金属層から構成されていて、上記各給電リード領域２０９を外側に引き出した外部接続リード領域２１０を少なくとも含んで、上記金属層の表面に形成されたＡｕ層を備えていて、少なくとも素子実装部２０９ａ上が上記封止樹脂２０７により覆われており、上記各給電リード領域２０９の素子実装部２０９ａ及びその周辺領域が、表面に上記Ａｕ層から分離されたＡｇ層を備えるように、光半導体装置２０１を構成する。

特開２００７−１４９８２３号公報

しかしながら、前記従来の光半導体装置用リードフレームおよびこれを用いた光半導体装置は、リードフレーム上に施されるＡｇは反射率の高い金属であるものの、図７に示すように、一般的なＡｇめっきの反射率は、波長５００ｎｍ以下の紫外〜青色領域において急激に反射率が低下するため、波長５００ｎｍ以下の光の一部はＡｇ自体によって吸収されてしまい、光半導体装置としての輝度が低下するという問題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、波長５００ｎｍ以下の紫外〜青色領域の光においても、良好な発光輝度を発揮させることを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の光半導体装置用リードフレームは、素子実装部および金属細線接続部を備えるリードフレームとキャビティが形成される外囲樹脂とからなる光半導体装置用リードフレームであって、前記リードフレームが、金属芯体と、前記金属芯体上にめっきされるＡｇまたはＡｇ合金めっき層と、前記ＡｇまたはＡｇ合金めっき層上にめっきされるＡｇまたはＡｇ合金をマトリックス金属として微粒子が共析する複合めっき層とを有することを特徴とする。

また、前記金属芯体と前記ＡｇまたはＡｇ合金めっき層との間に下地めっき層を設けることが好ましい。
また、前記複合めっき層が、少なくとも前記素子実装部および前記金属細線接続部の前記ＡｇまたはＡｇ合金めっき層を露出させて前記キャビティ内にのみ施されることが好ましい。

また、前記微粒子が３．０ｖｏｌ％以上３０．０ｖｏｌ％未満で共析されることが好ましい。
また、前記複合めっき層は、ＡｇまたはＡｇ合金をマトリックスとし、前記微粒子としてＡｌ_２Ｏ_３、ＢａＳＯ_４、フッ素樹脂の少なくともいずれかが共析することが好ましい。

また、前記微粒子の粒子径が０．１μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。
また、前記複合めっき層の厚みが１．０μｍ以上２０．０μｍ以下であることが好ましい。

また、前記ＡｇまたはＡｇ合金めっき層の厚みが０．５μｍ以上４．０μｍ以下であることが好ましい。
さらに、本発明の光半導体装置は、前記光半導体装置用リードフレームと、前記素子実装部に搭載される発光素子と、前記発光素子と前記金属細線接続部とを電気的に接続する導電体と、前記キャビティ内を樹脂封止する透光性の封止樹脂とを有することを特徴とする。

以上により、波長５００ｎｍ以下の紫外〜青色領域の光においても、良好な発光輝度を発揮させることができる。

以上のように、外囲樹脂内に露出するリードフレームの最表面に微粒子が共析した複合めっき層を形成することにより、純Ａｇめっきに比べて可視光から紫外光までの広範囲にわたる波長領域の光の反射率を維持し、良好な発光輝度を発揮させることができる。

本発明の光半導体装置の模式的な断面図 本発明の光半導体装置の模式的な平面図 実施の形態１におけるリードフレームの要部拡大断面図 実施の形態１におけるリードフレームの複合めっき層形成境界部の断面図 実施の形態２におけるリードフレームの要部拡大断面図 従来のリードフレームの要部拡大断面図 ＡｇめっきおよびＡｇ−アルミナ複合めっきの反射率を示す図 従来の光半導体装置の構成を示す断面図

以下に、本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
＜光半導体装置の構成＞
図１は本発明の光半導体装置の模式的な断面図、図２は本発明の光半導体装置の模式的な平面図であり、図１は図２のＸ−Ｘ’部分の断面に相当する。図３は実施の形態１におけるリードフレームの要部拡大断面図であり、図１のＡ領域に対応する領域付近を拡大したリードフレームの模式的な断面図である。図４は実施の形態１におけるリードフレームの複合めっき層形成境界部の断面図である。

図１に示すように、光半導体装置用リードフレームは、１または複数の素子実装部９ａおよび１または複数の金属細線接続部９ｂを備えるリードフレーム４に対して、リードフレーム４を保持すると共に、素子実装部９ａおよび金属細線接続部９ｂを露出する外囲樹脂５を形成するように樹脂形成することにより形成される。この外囲樹脂５によりキャビティが形成される。また、このような光半導体装置用リードフレームの素子実装部９ａに発光素子８を実装し、電気接続用金属細線６を用いて発光素子８と金属細線接続部９ｂとを電気的に接続し、外囲樹脂５に囲まれた領域を発光素子８および電気接続用金属細線６を封止するように透光性を有する封止樹脂７にて樹脂封止することにより光半導体装置１を形成する。

本発明におけるリードフレーム４は図３に示すように、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ、Ｆｅ合金等の導電性に優れる板状の金属芯体３の表面に、０．５μｍ以上４．０μｍ以下の厚み、好ましくは１．６μｍの厚みでＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃが施された基本構造を持つ。

ＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃ上には複合めっき層２ａが施される。複合めっき層２ａは微粒子が共析しためっき層であり、ＡｇまたはＡｇ合金をマトリックス金属とし、共析微粒子２ｂが３．０ｖｏｌ％以上３０．０ｖｏｌ％以下の範囲で含まれてなり、共析微粒子２ｂが均一に共析する。当該複合めっき層２ａは、１．０μｍ以上２０．０μｍ以下の厚み、好ましくは３．０μｍ〜１０．０μｍの厚みで施されてなる。ここで、ＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃと複合めっき層２ａとを合わせてめっき積層体２と称し、その合計厚みは例えば９．６μｍとする。また、複合めっき層２ａとして、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢａＳＯ_４、フッ素樹脂の少なくともいずれかの共析微粒子２ｂが共析させることが好ましい。また、共析微粒子２ｂの粒子径は０．１μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。

図１において、封止樹脂７に封止されるリードフレーム４の領域が給電リード領域９であり、給電リード領域９内に素子実装部９ａおよび金属細線接続部９ｂが構成される。リードフレーム４において、素子実装部９ａおよび金属細線接続部９ｂの周辺であるキャビティ領域以外は外部接続リード領域１０となるように配設される。外部接続リード領域１０には、発光素子８に対して外部から電力供給されるように外部配線が別途接続される。他にもグランドや信号配線と接続されても良く、図に示す例では２端子のリードフレームを例示しているが、電気的に独立する３以上の端子を有する外部接続リード領域１０とすることもできる。

ここで、図４に示すように、複合めっき層２ａは封止樹脂７形成領域で露出するキャビティ部分のみに施され、素子実装部９ａおよび金属細線接続部９ｂならびに外部接続リード領域１０には複合めっき層２ａを施さないことが好ましい。図４において、Ｂは図２における素子実装部９ａの境界、金属細線接続部９ｂの境界、あるいは外部接続リード領域１０と給電リード領域９との境界を表している。外部接続リード領域１０と給電リード領域９との境界は外囲樹脂５の端部または外囲樹脂５の形成領域に設けられる。上記素子実装部９ａと金属細線接続部９ｂおよび外部接続リード領域１０には、複合めっき層２ａは施さず、複合めっき層２ａの下層であるＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃが最表層として露出させることにより、発光素子８の接続性やハンダ付け性に影響を与えないようにできる。

素子実装部９ａには、例えばＬＥＤ素子等としての発光素子８が図１の紙面上部方向を発光方向として配設される。金属細線接続部９ｂには、発光素子８と電気接続するために金属細線６等の導電体の端部が接続される。

発光素子８の周囲には、光反射性に優れた擂り鉢状の断面形状を持つ外囲樹脂５が配設される。当該外囲樹脂５は、例えば光反射性に優れた酸化チタンを含有するポリマー樹脂を射出成型することで形成される。

封止樹脂７は、耐熱・透明性に優れる樹脂材料から構成され、発光素子８および金属細線６を含むキャビティ内を樹脂封止する。ここでは、発光素子８の発光特性に合わせ、例えば比較的短波長領域での発光に適したシリコーン樹脂材料を用いている。

以上のように、封止樹脂７の内部に露出するリードフレーム４、すなわち給電リード領域９を、最上層として微粒子を共析した複合めっき層２ａ、複合めっき層２ａの下層としてＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃが積層された構成とすることによって、共析微粒子の一部が常に最表面に露出した状態となり、共析微粒子は短波長領域においてＡｇよりも高い反射率を示すため、純Ａｇめっきに比べて可視光から紫外光までの広範囲にわたる波長領域の光の反射率を向上することができる。

さらに、単体のＡｇは、封止樹脂７中に含まれる金属塩化物・金属硫化物等の樹脂硬化触媒と反応し、ＡｇＣｌやＡｇ_２Ｓなどの化合物を比較的容易に形成し、変色するため、反射率低下の大きな要因となっていた。本発明では、リードフレーム４最表面に複合めっき層２ａを形成することにより、表面に露出するＡｇの割合を低減することができる。これによって、リードフレーム表面の変色を抑制することができ、長期にわたりリードフレームに施しためっき層の良好な反射作用を維持でき、優れた発光輝度の発揮を維持することができるものである。
（実施の形態２）
＜構成＞
図５は実施の形態２におけるリードフレームの要部拡大断面図である。当該部分は図１におけるＡ領域に対応する領域付近を拡大した領域に相当する。

当該リードフレーム４の特徴は、ＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃの下層で金属芯体３との間に下地めっき層２ｄを施し、複合めっき層２ａ，ＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃおよび下地めっき層２ｄをめっき積層体２とした点にある。下地めっき層２ｄの材質としては、ＮｉもしくはＮｉ合金、ＣｏもしくはＣｏ合金が好適であり、下地めっき層２ｄの厚みは０．１μｍ〜２．０μｍとすることが好ましい。複合めっき層２ａおよびＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃの厚みは実施の形態１と同様である。

このようにＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃの下層で金属芯体３との間にさらに下地めっき層２ｄを施すことにより、実施の形態１と同様の効果が奏されるほか、外囲樹脂５の成形時や実装時のリフロー温度などの熱履歴による金属芯体３成分の熱拡散を遮蔽することから、めっき積層体２最表層の変色を防止し、かつ発光素子の接続性やはんだ付け性の低下を抑制することができる。よって、光半導体装置としての信頼性向上に非常に効果的な構成となっている。
＜反射率測定試験＞
以下、リードフレームの反射率測定試験を行った結果を示す。

図７はＡｇめっきおよびＡｇ−アルミナ複合めっきの各リードフレームの反射率測定結果である。
各リードフレームの反射率を比較すると、Ａｇめっきが施された従来のリードフレームでは、５００ｎｍあたりから反射率が低下し始め、４３０ｎｍで９０％、３５０ｎｍでの反射率は６０％あまりしかない。これに対し、本発明の実施の形態１および実施の形態２のリードフレーム４では、４００ｎｍにおいても高い反射率を維持しており、３７５ｎｍで９０％、３５０ｎｍでも８０％以上の反射率を有する。

以上の測定結果より、本発明の優位性が確認された。
＜リードフレーム４を用いた効果について＞
以上の構成を有する本発明の光半導体装置用リードフレームを用いた光半導体装置１では、光半導体装置１としての発光輝度や光の取り出し効率を向上するべく、リードフレーっム４の給電リード領域９における最表面に、ＡｇまたはＡｇ合金をマトリックスとした、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢａＳＯ_４、フッ素樹脂の少なくともいずれかの共析微粒子９ｂが共析した複合めっき層２ａが形成された構成となっている。

かかる構成によれば、給電リード領域９において、ＡｇまたはＡｇ合金めっき層２ｃが最表面に施されている図６の従来のリードフレームの要部拡大断面図に示すような従来構成に比べ、当該給電リード領域９における最表面のめっき層の特に短波長領域における光の反射率を向上する効果が得られる。これにより光半導体装置１では、光半導体装置１の輝度低下の原因となる短波長領域におけるＡｇの光吸収を効果的に低減し、反射効率の向上ができるようになっている。

本発明は、波長５００ｎｍ以下の紫外〜青色領域の光においても、良好な発光輝度を発揮させることができ、発光素子の搭載領域を備えるリードフレームに搭載領域を開口して外囲樹脂が形成された光半導体装置用リードフレームおよびこれを用いる光半導体装置等に有用である。

１ 光半導体装置
２ めっき積層体
２ａ 複合めっき層
２ｂ 共析微粒子
２ｃ ＡｇまたはＡｇ合金めっき層
２ｄ 下地めっき層
３ 金属芯体
４ リードフレーム
５ 外囲樹脂
６ 電気接続用金属細線
７ 封止樹脂
８ 発光素子
９ 給電リード領域
９ａ 素子実装部
９ｂ 金属細線接続部
１０ 外部接続リード領域
２０１ 光半導体装置
２０７ 封止樹脂
２０８ 発光素子
２０９ 給電リード領域
２０９ａ 素子実装部
２１０ 外部接続リード領域

Claims (9)

1. 素子実装部および金属細線接続部を備えるリードフレームとキャビティが形成される外囲樹脂とからなる光半導体装置用リードフレームであって、
   前記リードフレームが、
   金属芯体と、
   前記金属芯体上にめっきされるＡｇまたはＡｇ合金めっき層と、
   前記ＡｇまたはＡｇ合金めっき層上にめっきされるＡｇまたはＡｇ合金をマトリックス金属として微粒子が共析する複合めっき層と
   を有することを特徴とする光半導体装置用リードフレーム。
2. 前記金属芯体と前記ＡｇまたはＡｇ合金めっき層との間に下地めっき層を設けることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置用リードフレーム。
3. 前記複合めっき層が、少なくとも前記素子実装部および前記金属細線接続部の前記ＡｇまたはＡｇ合金めっき層を露出させて前記キャビティ内にのみ施されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の光半導体装置用リードフレーム。
4. 前記微粒子が３．０ｖｏｌ％以上３０．０ｖｏｌ％未満で共析されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光半導体装置用リードフレーム。
5. 前記複合めっき層は、ＡｇまたはＡｇ合金をマトリックスとし、前記微粒子としてＡｌ_２Ｏ_３、ＢａＳＯ_４、フッ素樹脂の少なくともいずれかが共析することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光半導体装置用リードフレーム。
6. 前記微粒子の粒子径が０．１μｍ以上５．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光半導体装置用リードフレーム。
7. 前記複合めっき層の厚みが１．０μｍ以上２０．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光半導体装置用リードフレーム。
8. 前記ＡｇまたはＡｇ合金めっき層の厚みが０．５μｍ以上４．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光半導体装置用リードフレーム。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の光半導体装置用リードフレームと、
   前記素子実装部に搭載される発光素子と、
   前記発光素子と前記金属細線接続部とを電気的に接続する導電体と、
   前記キャビティ内を樹脂封止する透光性の封止樹脂と
   を有することを特徴とする光半導体装置。

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