JP2015079841A - 光半導体装置用リードフレーム基体、光半導体装置用リードフレーム、および光半導体装置用リードフレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ、フォトカプラ、フォトインタラプタなどに使用される光半導体装置用リードフレームであって、可視光域（波長４００〜８００ｎｍ程度）における反射率が極めて良好で、銀または銀合金からなる反射層の厚さが薄くても従来と同等以上の反射率を達成でき、かつ曲げ加工を行っても反射層に割れが発生しない、光半導体装置用リードフレームに用いる基体、さらにその基体を用いた光半導体装置用リードフレームおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】光半導体装置用リードフレームに用いる基体（１）であって、前記基体の表面から深さ１μｍまでの範囲（１ａ）において、断面から観察したときの平均結晶粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下（但し析出物および晶出物を除く）である、光半導体装置用リードフレーム基体、その基体を用いた光半導体装置用リードフレームおよびその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、光半導体装置用リードフレームに用いる基体、およびそれを用いた光半導体装置用リードフレームとその製造方法に関する。

光半導体装置用リードフレームは、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子等の光半導体素子である発光素子を光源に利用した各種表示用・照明用光源の構成部材として広く利用されている。その光半導体装置は、例えば基板にリードフレームを配し、そのリードフレーム上に発光素子を搭載した後、熱、湿気、酸化等の外部要因による発光素子やその周辺部位の劣化を防止するため、発光素子とその周囲を樹脂で封止している。

ところで、ＬＥＤ素子を照明用光源として用いる場合、リードフレームの反射材には可視光波長（例えば４００〜８００ｎｍ）の全領域において光の反射率（以下、単に反射率ともいう。）が高い（例えば硫酸バリウムや酸化アルミニウムなどの基準物質に対する反射率が８０％以上）ことが求められている。このため、リードフレーム表面に反射層として銀めっき層を形成することが一般的である。そのめっき層は、光沢度の高いものほど光をよく反射することが知られており、いわゆる光沢銀めっきが多く使用されている。

さらに、より一層の反射率の高い表面を得るために、平滑な基材（基体）を適用することが提案されている。例えば特許文献１には、銅合金板または条からなる基材の少なくとも一方の面に電解処理後に圧延加工を施して、２０°入射の光沢度が２００％以上、かつ表面粗さＲｚが１．０μｍ以下である平滑な基材が提供されており、このような基材を用いて光沢銀めっきを施すことで、より一層の高反射率化が期待できる。

一方で、光沢めっきにおいて基材の表面付近の結晶粒径が影響をおよぼすことが知られている。例えば特許文献２には、表層からの深さが０．５μｍ以下の範囲において非晶質組織及び粒径が０．１μｍ未満の結晶粒の占める面積率が１％以下であり、表層からの深さが０．２〜０．５μｍの範囲において粒径が０．１μｍ以上の結晶粒全体に対して粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ未満の結晶粒が占める個数割合が５０％以上である銅合金基材とすることで、めっき皮膜の均一性に優れた基材が提案されている。

さらに特許文献３には、表面の加工変質層の厚さが０．２μｍ以上である金属基材と、該金属基材の該表面に形成したニッケルめっき層とを備えた光沢ニッケルめっき材が提案されている。
このように、基材表面の結晶粒径を制御した、光沢めっき化に関する技術が開発されつつある。

しかしながら、特許文献１のような平滑な基材を使用して光沢銀めっきを施しても、必ずしも光沢が出るとは限らない場合があることが分かってきた。特に、一般的に光沢銀めっきで反射率の優れた表面を形成するには、３μｍ以上の被覆厚を要するとされてきた。しかし、近年は銀の価格が高騰しており、また、環境にやさしいリードフレームを提供したいという風潮がある。このような状況下で、銀めっき厚を薄くしたいというニーズに対して検討を進めてきた結果、平滑な基材を使用しても銀めっき厚が薄くなると光沢が出にくくなり、反射率を低下させてしまうことがわかった。

また、特許文献２あるいは特許文献３のように、表面に微細な結晶粒、具体的には平均結晶粒径が０．２μｍ以上の加工変質層を残存させた基材や、平均結晶粒径が０．１μｍ以上０．２μｍ未満ほどの結晶粒を持つ最表層を形成した基材では、必ずしも光沢銀に適用できない場合があり、より一層の原因究明と対策が必要であった。さらに、特許文献２あるいは特許文献３に記載の技術では、曲げ加工を行った際にめっきに割れが発生してしまい、耐食性に劣ることが分かった。

特開平９−０８７８９９号公報 特開２０１１−１９５９２７号公報 特開２０１１−２１４０６６号公報

本発明は、ＬＥＤ、フォトカプラ、フォトインタラプタなどに使用される光半導体装置用リードフレームであって、可視光域（波長４００〜８００ｎｍ程度）における反射率が極めて良好で、銀または銀合金からなる反射層の厚さが薄くても従来と同等以上の反射率を達成でき、かつ曲げ加工を行っても反射層に割れが発生しない、光半導体装置用リードフレームに用いる基体、さらにその基体を用いた光半導体装置用リードフレームおよびその製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題に鑑み誠意検討を進めた結果、光半導体装置用リードフレームに用いる基体において、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲において、断面から観察したときの平均結晶粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下（但し析出物および晶出物を除く）である基体を使用することにより、光沢銀めっき厚さを３μｍ未満としても反射率が低下しにくく良好なレベルを示すことを見い出した。また、光沢銀めっきの下地層として中間層（下地めっき層）を有する場合であっても、中間層の厚さを１μｍ以下とすることで、表層の反射層における平均結晶粒径とほぼ同等の結晶粒径を備えた中間層とすることができるため、同様に良好な反射率を示すことを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。

すなわち、上記課題は以下の手段により解決される。
（１）光半導体装置用リードフレームに用いる基体であって、
前記基体の表面から深さ１μｍまでの範囲において、断面から観察したときの平均結晶粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下（但し析出物および晶出物を除く）であることを特徴とする、光半導体装置用リードフレーム基体。
（２）前記基体の表面における算術平均粗さＲａが、０．１μｍ以下であることを特徴とする、（１）項に記載の光半導体装置用リードフレーム基体。
（３）前記基体の表面における最大高さＲｚが、０．３５μｍ以下であることを特徴とする、（１）または（２）項に記載の光半導体装置用リードフレーム基体。
（４）前記基体が、銅もしくは銅合金、鉄もしくは鉄合金、またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなることを特徴とする、（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム基体。
（５）（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム基体を有してなる光半導体装置用リードフレームであって、その最表面に、銀または銀合金からなる反射層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。
（６）前記反射層の被覆厚が、０．２〜２μｍであることを特徴とする、（５）項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
（７）前記基体と前記反射層との間に、中間層を厚さ０．００１〜１μｍで有してなることを特徴とする、（５）または（６）項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
（８）前記中間層が、ニッケルもしくはニッケル合金、コバルトもしくはコバルト合金、パラジウムもしくはパラジウム合金、ロジウムもしくはロジウム合金、ルテニウムもしくはルテニウム合金、イリジウムもしくはイリジウム合金、金もしくは金合金、および銅もしくは銅合金からなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする、（７）項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
（９）前記中間層を、１層以上３層以下の単層または復数層として有することを特徴とする、（７）または（８）項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
（１０）（５）〜（９）項のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレームを製造する方法であって、前記反射層を電気めっき法で形成することを特徴とする、光半導体装置用リードフレームの製造方法。
（１１）前記反射層を電気めっき法で形成する時のめっき液が、光沢銀めっき液または光沢銀合金めっき液であることを特徴とする、（１０）項に記載の光半導体装置用リードフレームの製造方法。
（１２）前記光沢銀めっき液または光沢銀合金めっき液に、少なくともセレン含有化合物もしくはアンチモン含有化合物のいずれかを添加することを特徴とする、（１１）項に記載の光半導体装置用リードフレームの製造方法。

ここで、算術平均粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１で規定される表面粗さである。これは、ＪＩＳ Ｂ０６０１が１９９４年に改訂される以前は、同様の規定内容で中心線平均粗さＲａと呼ばれていたものである。
また、最大高さＲｚとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１で規定される表面粗さである。

本発明の光半導体装置用リードフレーム基体によれば、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲において、断面から観察したときの平均結晶粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下（但し析出物および晶出物を除く）であるので、その上に銀または銀合金からなる反射層を設けた光半導体装置用リードフレームとした場合に、反射層の厚さが薄くても光沢度が高く反射率に優れる。また、本発明の光半導体装置用リードフレーム基体によれば、曲げ加工を行った際でもめっき割れが生じにくい光半導体装置用リードフレームが得られる。
また、本発明の光半導体装置用リードフレームによれば、反射層の厚さが薄くても光沢度が高く反射率に優れるので、光半導体装置用リードフレームとして優れる。さらに、曲げ加工を行った際でもめっき割れが生じにくいので、使用銀量が少なく、かつ環境に優しい光半導体装置用リードフレームとして好適なものである。

図１（ａ）は、本発明の一実施態様の光半導体装置用リードフレーム上に光半導体素子を搭載した状態を模式的に示す一部切り欠き断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中に断面Ａとして示した部分の拡大図である。 図２（ａ）は、本発明の別の実施態様の光半導体装置用リードフレーム上に光半導体素子を搭載した状態を模式的に示す一部切り欠き断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）中に断面Ａ’として示した部分の拡大図である。

（光半導体装置用リードフレーム基体）
本発明によれば、光半導体装置用リードフレームに用いる基体（図中の１）において、基体の表面（図中の１ｂ）から深さ１μｍまでの範囲（１ａ）において、厚さ方向の断面を観察したときの平均結晶粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下（但し析出物および晶出物を除く）である。ここで、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲とは、加工変質層領域を含むことを意味する。また、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲（領域）とは、図１（ｂ）に１ａとして示した領域であり、本書では「基体の所定深さまでの表面領域」ともいう。
本発明の前記基体によれば、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲における結晶粒径を０．２μｍ以上１μｍ以下とすることで、その上に光沢銀めっき層または光沢銀合金めっき層を反射層（図中の２）として設けると、そのめっき被覆厚が従来のものより薄くても同等以上の高い光沢度および反射率が得られる。これに対して、従来は、めっき被覆を３μｍ程度以上のめっき被覆厚で設けないと十分な鏡面光沢度、具体的には光沢度で１．５以上のものが得られなかった。
なお、図中、３は光半導体素子（発光素子）、４はボンディングワイヤである。反射層２と光半導体素子３とは、ボンディングワイヤ４によって電気的に接続される。図示しないが、前記光半導体素子を搭載したリードフレームについて、光半導体素子とその周囲を樹脂で封止することによって、光半導体装置が得られる。

本発明に従って、前記の通り基体の所定深さまでの表面領域における平均結晶粒径を制御することで、前記基体の上に銀または銀合金からなる表面層を反射層として形成する際に、銀または銀合金めっき層形成の進行における初期析出層に、微細析出を優先させ、さらに銀または銀合金の室温での再結晶駆動力を最大限に出現させることができる。この結果、銀または銀合金の再結晶が進行し、基体上の反射層の最表面が平滑となり、優れた光沢度及び反射率が得られるものである。
前記範囲内の平均結晶粒径であれば前記の効果は十分に得られるが、より一層の効果を得るためには０．３〜０．５μｍの平均結晶粒径であることが好ましい。

本発明において、リードフレーム基体の所定深さまでの表面領域における平均結晶粒径を小さい値に制御することのメリットとしては、例えば、（１）銀または銀合金めっき層が緻密になって光沢度が高くなること、（２）銀または銀合金めっき浴への添加剤（好ましくは、セレン含有化合物もしくはアンチモン含有化合物）による表面平滑化の作用が、薄い被覆厚でも発揮されやすいこと、および（３）中間層（図中の５）を設ける場合にも中間層を微細にすることができて、この結果最表層の銀または銀合金めっきもさらに微細になりやすいこと、などの効果が得られることが挙げられる。
これらの結果、反射層表面での光の反射率が高まるので、反射層の厚さや、また、中間層の厚さと反射層の厚さの合計を、いずれも従来よりも薄くすることができる。

また、例えば、前記特許文献２や特許文献３のように、加工変質層が０．２μｍもの厚さで形成されていると、曲げ加工を行った際に加工変質層が伸びに追従できずに割れが発生し、その結果、表層の反射層にも割れが生じ、さらには得られるリードフレームの耐食性に劣る。これに対して、本発明では、基体表面から深さ１μｍまでの領域で母材の平均結晶粒径を適正に制御することで、このようなめっき割れを防いで、曲げ加工性に優れた基体と、さらにはその上に反射層を設けたリードフレームとを、得ることができる。

（粒径制御）
本発明においては、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径を以下の方法で制御する。
常法にて基体を製造した後、圧延やバフ工程によって加工変質層が形成された場合は、その表層を溶解することで基体の表面から深さ１μｍまでの平均結晶粒径を整えるか、もしくは得られた基体に焼鈍などの熱処理を施すことで、前記平均結晶粒径を所望の範囲内に制御できる。また、前記バフ工程を省略し、表層に加工変質層を形成させないなどの手法によって、前記平均結晶粒径を所望の範囲内に制御することも可能である。

この基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径は、基体の製造条件で制御することができ、あるいは、基体の製造後の処理でも制御することができる。また、基体の製造条件の調整と製造後の処理とを組み合わせて制御してもよい。
例えば、基体の製造後にその表面を溶解処理に付すことで微小な非結晶及び加工変質層を溶解し、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径を制御することができる。この溶解処理には、種々の酸を用いることができ、具体的には、（硫酸＋過酸化水素水）、王水、フッ化水素酸などの酸を挙げることができる。

あるいは、基体の製造条件の調整の例としては、例えばＣ１８０４５合金においては、基体製造時にける鋳塊の冷却速度、熱間圧延温度、熱処理条件などの全部あるいは一部を制御することで、所定の平均結晶粒径の結晶粒を形成することができる。特に、加工後の最終熱処理の条件による制御では、具体的には、２００℃〜５００℃で０．０８時間〜５時間の熱処理（焼鈍）に付すことで、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径を制御することができる。また、バフ工程を省略する場合には、前記基体製造時の焼鈍条件を制御することで、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径を制御することができる。

また、本発明においては、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径を以下の方法で測定する。
まず、測定対象となる銅合金条材などにおいて、その圧延方向に平行な面であってかつ深さ方向とも平行な面と、別途、その圧延方向に平行な面であってかつ深さ方向に垂直な面とで、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ、集束イオンビーム）にて切断して切断面を露出させた後、倍率を８０００〜１５０００倍として該切断面をＳＩＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、走査イオン顕微鏡）で観察する。次いで、当該切断面において、基体の表面から１μｍまでの深さで視野中に存在するすべての結晶粒の粒径を１個ずつ測定し、その平均値を算出する。これを合計で３視野について行う。視野の枠を横切って一部しか見えない粒子はカウントせず、３視野での測定値の平均値を求めて、これを平均結晶粒径とする。
本発明において、結晶粒の個々の粒径は、結晶粒内を横断することのできる深さ方向（すなわち、厚さ方向（ＮＤ））に最も長い線分と、深さ方向に垂直な方向（すなわち、加工方向（ＲＤ）または幅方向（ＴＤ））に最も長い線分との平均値として定義する。

さらに、本発明の光半導体装置用リードフレーム基体は、その表面における算術平均粗さＲａが、０．１μｍ以下であることが好ましい。これは、反射層の被覆厚が薄くなるほど、基体表面の表面粗度の影響を受けやすく、光沢度や反射率を低下させる原因の一つとなるためである。下限値は特に規定しないが、現実的には０．００１μｍ以上である。このため、基体表面の算術平均粗さＲａは、０．００１μｍ以上０．１μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．０２〜０．０５μｍの範囲がより効果的である。

さらに、本発明の光半導体装置用リードフレーム基体は、その表面における最大高さＲｚが、０．３５μｍ以下であることがより好ましい。この値を０．３５μｍ以下とすることで、最大凹凸による光の吸収を抑制することができ、算術平均粗さとは異なる意味合いを持つためである。下限値は特に規定しないが、現実的に達成されるのは０．０１μｍ以上である。このため、基体表面における最大高さＲｚは、０．０１μｍ以上０．３５μｍ以下が好ましく、０．０１μｍ以上０．３２μｍ以下がより高反射率が達成できるためさらに好ましい。

このようなオーダーの粗度は、光の反射特性に大きく影響を与えるため、サブミクロンオーダーで粗度を制御することが好ましい。

（粗さ制御）
本発明においては、前記基体表面の算術平均粗さＲａを、以下の方法で制御する。
算術平均粗さＲａは、測定長さ全体の平均粗度である。そこで、基体を製造する際の圧延ロール表面を算術平均粗さＲａが０．１２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下、さらに好ましくは０．０８μｍ以下となるように研磨しておいて、その研磨した圧延ロールを用いて圧延加工することで基体を製造すれば、基体表面の算術平均粗さＲａを所望の範囲に制御することができる。あるいは、基体表面の算術平均粗さＲａは、圧延後の基体表面を機械的に研磨紙によって研磨し、所望の表面粗度Ｒａに調整することでも制御することができる。さらには、圧延加工後の基体表面を、酸洗処理し、その溶解状態を制御することで基体表面を所望の表面粗度Ｒａに制御することもできる。さらには、圧延時に、動粘度が３〜１０ｃＳｔ（センチストークス）の圧延油と、前記ロール表面が所望の算術平均粗さＲａである圧延ロールとを組み合わせて用いて圧延することで、基体表面を所望の表面粗度Ｒａに制御することもできる。この圧延油と圧延ロールの組合せによれば、例えばＲａが０．０８μｍの圧延ロールを使用して動粘度７ｃＳｔの圧延油と組み合わせて圧延することで、Ｒａが０．０３μｍ、Ｒｚが０．３μｍの基体表面を得ることができる。

本発明においては、前記基体表面の最大高さＲｚを、以下の方法で制御する。
Ｒｚは最大高さであるため、同一の算術平均粗さＲａを有する基体表面であっても、異なる最大高さＲｚを有するように調整することができる。例えば、圧延ロール表面の凹凸の深さを、圧延前の圧延ロール研磨時に制御しておけばよい。つまり、所望の最大凹凸を有する研磨紙を使用して圧延ロールを研磨しておき、その圧延ロールを使用して圧延することで基体を製造すれば、基体表面の最大高さＲｚを所望の範囲に制御することができる。さらに基体表面の最大高さＲｚは、前記の圧延油と圧延ロールの組み合わせによっても制御することができる。例えばＲａが０．０８μｍの圧延ロールを使用して動粘度が４ｃＳｔの圧延油と組み合わせて圧延することで、Ｒａが０．０８μｍ、Ｒｚが０．３５μｍの基体表面を得ることができる。

（基体材料）
本発明においては、基体を構成する金属または合金の材料としては、銅もしくは銅合金、鉄もしくは鉄合金、またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金等が好ましく、中でも導電性の良い銅または銅合金が好ましい。
例えば、銅合金としては、ＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）掲載合金である「Ｃ１４４１０（Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金材料、例えば、Ｃｕ−０．１５Ｓｎ、古河電気工業（株）製、商品名：ＥＦＴＥＣ−３）」、「Ｃ１９４００（Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金材料、例えば、Ｃｕ−２．３Ｆｅ−０．０３Ｐ−０．１５Ｚｎ）」、および「Ｃ１８０４５（Ｃｕ−Ｃｒ−Ｓｎ−Ｚｎ系銅合金材料、例えば、Ｃｕ−０．３Ｃｒ−０．２５Ｓｎ−０．５Ｚｎ、古河電気工業（株）製、商品名：ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）」等を用いることができる。ここで、各元素の前の数字の単位は質量％である。これらの基体は、それぞれ導電率や強度などの特性が異なるため、適宜要求特性により選定して使用することができる。光半導体装置用リードフレームの放熱性を向上させるという観点からは、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上の銅合金の条材とすることが好ましい。

また、鉄もしくは鉄合金としては、例えば、４２アロイ（Ｆｅ−４２質量％Ｎｉ）やステンレスなどを使用することができる。
また、アルミニウムもしくはアルミニウム合金としては、例えば「Ａ１１００」、「Ａ２０１４」、「Ａ３００３」、および「Ａ５０５２」などのアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することができる。これらの「ＡＸＸＸＸ」は、それぞれ日本工業規格（例えば、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２００６など）にその成分が規定されている。
本発明においては、基体の厚さには特に制限はないが、通常０．０５ｍｍ〜１ｍｍであり、好ましくは０．１ｍｍ〜０．８ｍｍである。

以下、本発明の光半導体装置用リードフレーム基体を有してなる光半導体装置用リードフレームの構成層やその製造方法について説明する。

（反射層）
本発明の前記基体上に、最表層として、銀または銀合金からなる反射層を形成することで、反射層厚が薄くても光沢度及び光の反射率に優れた光半導体装置用リードフレームを得ることが出来る。特に、従来の光沢銀めっき液を用いためっき被覆（反射層）においては、めっき厚が少なくとも２μｍ以上ないと光沢度１．５以上を得ることが難しく、特に表面粗度が平滑な基体でも所望の反射率を達成できない場合があった。光沢銀めっき液の性質上、めっき層形成の初期に析出する結晶粒が光沢化に重要である。本発明においては、この初期段階の析出を適正に制御するものである。

本発明の光半導体装置用リードフレームによれば、銀または銀合金からなる反射層の厚さが２μｍ以下においても光沢度１．５以上を達成できる。
さらには、本発明の光半導体装置用リードフレームによれば、光の反射率が、波長４５０ｎｍで９０％以上、波長６００ｎｍで９５％以上を奏することができる。
反射層は厚さを２μｍ以上としても前記効果は発揮されるが、貴金属使用量が増大し、かつ、反射率向上の効果も飽和する。一方、下限値に関しては、特に制限されるものではないが、耐熱性及び反射率を向上させるための再結晶めっき層を形成するには０．２μｍ以上が好ましい。これらを考慮して、反射層の厚さは、好ましくは０．２〜２μｍ、より好ましくは０．５〜２μｍ、特に好ましくは１〜２μｍである。

また、反射層は光の反射率に優れた層であり、銀または銀合金からなるめっき層として形成されていればよいが、波長４５０ｎｍにおける反射率で硫酸バリウム試験片を１００％とした際に９０％以上であることが好ましく、さらに好ましくは９５％以上である。その結果、光半導体装置に組み込んだ際の光の取り出し効率が良くなり、光半導体装置の輝度が高められる。また、耐熱性の高温加速試験（１２０℃で１２０時間の保持を行う。）後に、反射率の低下率が２５％以内であることが好ましい。
なお、反射率の低下率は、下記式で示すものとする。
低下率（％）＝｛（初期の反射率−加熱後の反射率）／初期の反射率｝×１００

（中間層）
さらに本発明において、前記基体と反射層の間に、中間層を好ましくは厚さ０．００１〜１μｍで形成することで、前記基体と反射層の密着性及び得られるリードフレームの耐熱性をより効果的に改善できる。この中間層は、基体の所定深さまでの表面領域の結晶粒径の影響により引き続き微細に成長し、最表層の前記反射層での反射率向上に寄与する。しかしながら、中間層の厚さが厚くなりすぎると基体の平滑性を損なう可能性があることと、曲げ加工性を考慮して、中間層の厚さは最大でも１μｍまでとする。一方、中間層の厚さの下限値は、耐熱性改善および曲げ加工性向上を考慮して、０．００１μｍ以上が適当である。これらを考慮し、中間層の厚さは、より好ましくは０．０１〜０．８μｍ、さらに好ましくは０．２〜０．５μｍである。
添付の図面には、中間層５を設けた態様を図２に示した。一方、中間層５を設けない態様を図１に示した。

また前記中間層は、ニッケルもしくはニッケル合金、コバルトもしくはコバルト合金、パラジウムもしくはパラジウム合金、ロジウムもしくはロジウム合金、ルテニウムもしくはルテニウム合金、イリジウムもしくはイリジウム合金、金もしくは金合金、および銅もしくは銅合金からなる群から選ばれた少なくとも１種で構成することが好ましい。これらの金属または合金からなる中間層は、前記基体と反射層の密着性向上および基体成分の上層への拡散防止に効果的である。中でも、ニッケル、コバルトは被覆も容易であり比較的安価であることからより好ましい。中間層は１層以上で形成されていればよい。例えばニッケル層形成後にパラジウム層を形成するなど、中間層は２層以上で形成されていても良い。生産性やコストを考慮して中間層は３層以内とするのが好ましい。

（中間層の形成方法）
中間層の形成は、電気めっき（湿式めっき）、蒸着、スパッタ法などによるが、電気めっき法が最も簡便で生産性がよいため好ましい。めっき条件は常法に従って適宜に設定することができる。

（反射層の形成方法）
さらに本発明は、反射層は電気めっき法で形成することで、より生産性良く効果的に形成できるため好ましい。特に光沢銀めっき液を用いた電気めっき法によれば、優れた光沢度を持ち高反射率な反射層を形成することができる。光沢銀めっきまたは光沢銀合金めっきは、銀めっき層または銀合金めっき層の直下に存在する層（中間層か、あるいは基体）の結晶粒径に整合して初期析出が得られるが、その結晶が微細なだけではなく、特定の結晶粒径を有する本発明の基体において大変効果的であることが分かった。
特に、光沢銀めっき液に添加剤としてセレン含有化合物またはアンチモン含有化合物を含有しためっき液を用いることが好ましい。セレン含有化合物の例としては、酸化セレン、セレノシアン酸カリウム、亜セレン酸などが挙げられる。また、アンチモン含有化合物の例としては、酒石酸アンチモニルカリウムなどが代表例である。これらのセレン含有化合物またはアンチモン含有化合物は、通常銀めっき液に１体積％以下の容量で含有させ、これらの化合物を少なくとも１種以上含有させることが好ましい。
めっき液は、その他の成分として、界面活性剤や有機系レベラーを含有していても構わない。

また、本発明における銀または銀合金からなる反射層は、少なくとも光の反射に寄与する部分（つまり、少なくとも光半導体素子が発する光を反射する領域）の最表面に形成されていればよい。他の部分においては、反射層を設ける必要はなく、また反射層以外の層が形成されていても、反射率の点からは特に問題はない。

さらには、銀または銀合金からなる反射層は部分的に形成されていてもよく、片面めっきや、ストライプめっき、スポットめっきなどの部分めっきで形成してもよい。反射層が部分的に形成されるリードフレームを製造することは、反射層が不要となる部分の金属使用量を削減できるので、環境負荷が少ないリードフレームを得ることができ、その結果環境負荷が少ない光半導体装置を得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１として、厚さ０．５ｍｍ、幅１８０ｍｍの表１−１に示す基体に、以下に示す前処理を行った後、表１−１に示す中間層と反射層をそれぞれ電気めっきを施すことによって形成し、光半導体装置用リードフレーム基体を作製した。中間層は、設けた場合と設けなかった場合とがある。

また、従来例のめっき上がり品については、板厚０．２５ｍｍ、幅１８０ｍｍの表１−１に示す基体に、以下に示す前処理を行った後、表１−１に示す反射層を電気めっき処理を施すことで形成し、光半導体装置用リードフレーム基体を作製した。

基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径は、発明例１〜１２では、最終焼鈍の熱処理温度を２００℃〜５００℃で２時間とし、加工変質層も含めた深さ１μmまでの範囲にある結晶粒径を調整した。他の合金からなる基体（発明例１３〜２３）では、酸洗溶液として硫酸６１ｍｌ／Ｌ、過酸化水素水３５ｍｌ／Ｌ、１−プロパノール１０ｍｌ／Ｌの溶液を作製し、常法で得られた基体の表面を上記溶液に室温で浸漬時間３０秒間浸漬することで、表層の加工変質層を除去し、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径を調整した。

一方、比較例１では、最終焼鈍の熱処理温度を１００℃で０．５時間とした。また従来例は、常法で得られた基体を、１０％硫酸酸洗溶液に室温で浸漬時間３０秒間浸漬することで、表層の酸化膜を除去するだけで加工変質層は除去しないものとした。この結果、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径は、前記所定の結晶粒径を外れて小さかった。
また、比較例２では、最終焼鈍の熱処理温度を６００℃で６時間とした。この結果、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲にある母材の結晶粒の平均結晶粒径は、前記所定の結晶粒径を外れて大きかった。

また、前記基体表面の算術平均粗さＲａおよび最大高さＲｚは、圧延時のロール粗度、圧延油の動粘度、圧延加工率を変更し、特定の表面粗度を達成するように制御した。各実施例と比較例で具体的には、動粘度が４ｃＳｔ（センチストークス）の圧延油を使用し、実施例１〜５、９〜１２、１４〜２３、および比較例１と２は圧延ロールの粗度Ｒａ＝０．０４μｍ、実施例６はロール粗度Ｒａ＝０．０３μｍ、実施例７および１３はロール粗度０．０５μｍ、実施例８はロール粗度０．０８μｍのものをそれぞれ使用した。なお、同じ条件での処理に付しても得られる基体表面の粗度Ｒａ及びＲｚが異なるものがあるが、基材の硬度に応じて、同じロール粗度条件であっても、得られる基体表面の粗度が変化することによるものである。
一方、従来例では、圧延ロール粗度をＲａ＝１．３μｍとすることによって、算術平均粗さＲａは本発明で規定する所定の範囲内を満たすが、最大高さＲｚは本発明で規定する所定の範囲を外れるように調整した。

なお、各被覆層の厚さは、蛍光Ｘ線膜厚測定装置（ＳＦＴ−９４００、商品名：ＳＩＩ社製）を使用し、コリメータ径０．５ｍｍを使用して任意の箇所１０点を測定し、その平均値を算出することで被覆厚さとして求めた。

さらに前記基体の表面から深さ１μｍまでの範囲における母材の平均結晶粒径は、次のように測定した。まず、各基体を、圧延方向に平行な面であってかつ深さ方向とも平行な面と、別途、その圧延方向に平行な面であってかつ深さ方向に垂直な面とで、ＦＩＢにより切断して３視野分の測定用試料を作製した。この試料の切断面に対して、倍率８０００〜１５０００倍でＳＩＭ像観察を行った。次いで、当該切断面において、基体の表面から１μｍまでの深さで視野中に存在するすべての結晶粒の粒径を１個ずつ測定し、その平均値を算出した。ここで、結晶粒の個々の粒径は、結晶粒内を横断する深さ方向（すなわち、厚さ方向（ＮＤ））に最も長い線分と、深さ方向に垂直な方向（すなわち、加工方向（ＲＤ）または幅方向（ＴＤ））に最も長い線分の平均値として定義する。これを合計で３視野について行った。視野の枠を横切って一部しか見えない粒子はカウントせず、３視野での測定値の平均値を求めて、これを平均結晶粒径とした。

基体として用いた材料の内、「Ｃ１４４１０（Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金材料：Ｃｕ−０．１５Ｓｎ、ＥＦＴＥＣ−３）」、「Ｃ１８０４５（Ｃｕ−Ｃｒ−Ｓｎ−Ｚｎ系銅合金材料：Ｃｕ−０．３Ｃｒ−０．２５Ｓｎ−０．５Ｚｎ、ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）」、「Ｃ１９４００（Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金材料：Ｃｕ−２．３Ｆｅ−０．０３Ｐ−０．１５Ｚｎ）」は銅または銅合金製の基体を表し、Ｃの後の数値はＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格による種類を示す。なお、「Ｃ１４４１０（ＥＦＴＥＣ−３）」および「Ｃ１８０４５（ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）」は、古河電気工業株式会社製の銅合金材料（かっこ内は商品名）である。

なお、各基体に対して電解脱脂・酸洗の工程を経た前処理を行った。また、それぞれ銀めっきもしくは銀合金めっきを行う前は、銀ストライクめっきを行った。

（前処理条件）
［カソード電解脱脂］
脱脂液：ＮａＯＨ ６０ｇ／Ｌ
脱脂条件：電流密度 ２．５Ａ／ｄｍ^２、温度 ６０℃、脱脂時間 ６０秒
［酸洗］
酸洗液：１０％硫酸
酸洗条件：浸漬時間 ３０秒、温度 室温（２５℃）
［Ａｇストライクめっき］０．０１μｍ
めっき液：ＫＡｇ（ＣＮ）_２ ４．４５ｇ／Ｌ、ＫＣＮ ６０ｇ／Ｌ
めっき条件：電流密度 ２Ａ／ｄｍ^２、処理時間 ４秒、温度 ２５℃

（中間層めっき条件）
［Ｎｉめっき］
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ ５００ｇ／Ｌ、ＮｉＣｌ_２ ３０ｇ／Ｌ、Ｈ_３ＢＯ_３ ３０ｇ／Ｌ
めっき条件：電流密度 ５Ａ／ｄｍ^２、温度 ５０℃
［Ｃｏめっき］
めっき液：Ｃｏ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ ５００ｇ／Ｌ、ＣｏＣｌ_２ ３０ｇ／Ｌ、Ｈ_３ＢＯ_３ ３０ｇ／Ｌ
めっき条件：電流密度 ５Ａ／ｄｍ^２、温度 ５０℃
［Ｒｈめっき］
めっき液：ＲＨＯＤＥＸ（商品名、日本エレクトロプレイティングエンジニヤース（株）製）
めっき条件：電流密度 １．３Ａ／ｄｍ^２、温度 ５０℃
［Ｐｄめっき］
めっき液：Ｐｄ（ＮＨ_３）_２Ｃｌ_２ ４５ｇ／Ｌ、ＮＨ_４ＯＨ ９０ｍｌ／Ｌ、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４ ５０ｇ／Ｌ
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［Ａｕめっき］
めっき液：ＫＡｕ（ＣＮ）_２ １４．６ｇ／Ｌ、Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７ １５０ｇ／Ｌ、Ｋ_２Ｃ_６Ｈ_４Ｏ_７ １８０ｇ／Ｌ
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ４０℃
［Ｃｕめっき］
めっき液：ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ ２５０ｇ／Ｌ、Ｈ_２ＳＯ_４ ５０ｇ／Ｌ、ＮａＣｌ ０．１ｇ／Ｌ
めっき条件：電流密度 ６Ａ／ｄｍ^２、温度 ４０℃
［Ｒｕめっき］
めっき液：ＲｕＮＯＣｌ_３・５Ｈ_２Ｏ １０ｇ／Ｌ、ＮＨ_２ＳＯ_３Ｈ １５ｇ／Ｌ
めっき条件：電流密度 １Ａ／ｄｍ^２、温度 ５０℃

（反射層めっき条件）
［光沢Ａｇ−Ｓｅめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ ７５ｇ／Ｌ、ＫＣＮ １２０ｇ／Ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３ １５ｇ／Ｌ、添加剤（Ｓｅ含有化合物、ＡＧ−２０（商品名、メタローテクノロジーズジャパン社製）） ２０ｍｌ／Ｌ
めっき条件：電流密度 ６Ａ／ｄｍ^２、温度 ３０℃
［光沢Ａｇ−Ｓｂめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ ７５ｇ／Ｌ、ＫＣＮ １５０ｇ／Ｌ、Ｋ_２ＣＯ_３ １５ｇ／Ｌ、添加剤（Ｓｂ含有化合物、ＡＧ−１０Ｃ（商品名、メタローテクノロジーズジャパン社製）） ３０ｍｌ／Ｌ
めっき条件：電流密度 ６Ａ／ｄｍ^２、温度 ２５℃

以上のようにして得られた各発明例、従来例および比較例の試料について、以下のようにして特性を試験、評価した。

（１Ａ）光沢度測定：光沢度計（ＶＳＲ−３００Ａ（商品名、日本電色工業（株）製））を使用し、測定面積φ０．５ｍｍで、圧延筋と平行方向に光を入射した時の光沢度を３回測定し、その平均値を算出して、光沢度を求めた。
（１Ｂ）反射率測定：分光光度計（Ｖ６６０（商品名、日本分光（株）製））において、皮膜形成後の全反射率を３００ｎｍ〜８００ｎｍにかけて連続測定を実施した。このうち、４５０ｎｍおよび６００ｎｍにおける全反射率（％）を表１−２に示す。それぞれ波長４５０ｎｍでの全反射率を９０％以上、波長６００ｎｍでの全反射率を９５％以上であることを要求特性とした。
（１Ｃ）耐熱性：１２０℃の温度で１２０時間、大気中にて熱処理を行った後、上記反射率測定を実施した。その結果、波長４５０ｎｍおよび波長６００ｎｍの全反射率を表１−２に示し、１２０時間後の全反射率の低下率が２５％以内であることで、耐熱性が特に優れるレベルとして表１−２に示した。なお、低下率＝（初期の反射率−加熱後の反射率）／初期の反射率×１００（％）で示すものとする。
（１Ｄ）曲げ加工性：各試料について、曲げ加工半径０．２５ｍｍにてＶ曲げ試験を圧延方向に対して直角方向（ＧＷ）に実施後、その頂上部をマイクロスコープ（ＶＨＸ２００（商品名）；キーエンス社製）にて観察倍率２００倍で観察した。その結果、割れが認められなかったものを「優」として「○」で示し、実用上問題とならない軽微な割れが生じているものを「可」として「△」で示し、実用上問題となる大きな割れが生じたものを「不可」として「×」で、表１−２に示した。

これらの結果から明らかなように、本発明に従って、基体の表面から深さ１μｍまでの範囲において、断面から観察したときの平均結晶粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下（但し析出物および晶出物を除く）とすることで、反射層形成後に、被覆厚が２μｍ以下と薄くても光沢度１．５以上、好ましい発明例では光沢度２．０以上を達成している。このように、本発明によれば、貴金属使用量を低減することができるため、省資源化及びコストダウンを容易に達成することが出来る。

また、本発明の好ましい態様に従って、中間層を０．００１〜１μｍの範囲内で形成することで、基体の平滑性及び結晶粒径依存を損なうことなく最表層としての反射層を形成でき、同様に光沢度１．５以上を薄い反射層厚さでも達成し、さらに耐熱性が大きく向上したリードフレーム材としての基体を得ることが出来る。

１ 基体
１ａ 基体の表面から深さ１μｍまでの領域
１ｂ 基体の表面
２ 反射層
３ 光半導体素子
４ ボンディングワイヤ
５ 中間層

Claims (12)

1. 光半導体装置用リードフレームに用いる基体であって、
   前記基体の表面から深さ１μｍまでの範囲において、断面から観察したときの平均結晶粒径が０．２μｍ以上１μｍ以下（但し析出物および晶出物を除く）であることを特徴とする、光半導体装置用リードフレーム基体。
2. 前記基体の表面における算術平均粗さＲａが、０．１μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置用リードフレーム基体。
3. 前記基体の表面における最大高さＲｚが、０．３５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の光半導体装置用リードフレーム基体。
4. 前記基体が、銅もしくは銅合金、鉄もしくは鉄合金、またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム基体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム基体を有してなる光半導体装置用リードフレームであって、その最表面に、銀または銀合金からなる反射層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。
6. 前記反射層の被覆厚が、０．２〜２μｍであることを特徴とする、請求項５に記載の光半導体装置用リードフレーム。
7. 前記基体と前記反射層との間に、中間層を厚さ０．００１〜１μｍで有してなることを特徴とする、請求項５または６に記載の光半導体装置用リードフレーム。
8. 前記中間層が、ニッケルもしくはニッケル合金、コバルトもしくはコバルト合金、パラジウムもしくはパラジウム合金、ロジウムもしくはロジウム合金、ルテニウムもしくはルテニウム合金、イリジウムもしくはイリジウム合金、金もしくは金合金、および銅もしくは銅合金からなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする、請求項７に記載の光半導体装置用リードフレーム。
9. 前記中間層を、１層以上３層以下の単層または復数層として有することを特徴とする、請求項７または８に記載の光半導体装置用リードフレーム。
10. 請求項５〜９のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレームを製造する方法であって、前記反射層を電気めっき法で形成することを特徴とする、光半導体装置用リードフレームの製造方法。
11. 前記反射層を電気めっき法で形成する時のめっき液が、光沢銀めっき液または光沢銀合金めっき液であることを特徴とする、請求項１０に記載の光半導体装置用リードフレームの製造方法。
12. 前記光沢銀めっき液または光沢銀合金めっき液に、少なくともセレン含有化合物もしくはアンチモン含有化合物のいずれかを添加することを特徴とする、請求項１１に記載の光半導体装置用リードフレームの製造方法。

Images