JP6015231B2 - LED element mounting substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor device using the LED element mounting substrate - Google Patents
LED element mounting substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor device using the LED element mounting substrate Download PDFInfo
- Publication number
- JP6015231B2 JP6015231B2 JP2012182107A JP2012182107A JP6015231B2 JP 6015231 B2 JP6015231 B2 JP 6015231B2 JP 2012182107 A JP2012182107 A JP 2012182107A JP 2012182107 A JP2012182107 A JP 2012182107A JP 6015231 B2 JP6015231 B2 JP 6015231B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silver
- reflective layer
- substrate
- mounting
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/93—Batch processes
- H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16245—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
- H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/93—Batch processes
- H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Description
本発明は、LED(発光ダイオード)素子搭載用基板及びその製造方法、並びに当該LED素子搭載用基板を用いた半導体装置に関する。 The present invention relates to a substrate for mounting an LED (light emitting diode) element, a manufacturing method thereof, and a semiconductor device using the LED element mounting substrate.
近年、LED素子を基板上に実装した半導体装置が、表示装置のバックライト、各種電気機器や電子機器の表示灯、車載照明、一般照明等に用いられている。かかる半導体装置は、一般に、銅基板等の放熱性基板上に電気絶縁層を介して電極を形成し、この電極上にLED素子を実装してボンディングした後、透光性樹脂で当該LED素子を埋設するようにして封止した構造を有する。 In recent years, a semiconductor device in which an LED element is mounted on a substrate is used for a backlight of a display device, a display lamp of various electric devices and electronic devices, an in-vehicle illumination, a general illumination, and the like. In general, such a semiconductor device has an electrode formed on a heat-dissipating substrate such as a copper substrate via an electrical insulating layer, an LED element is mounted on the electrode and bonded, and then the LED element is bonded with a translucent resin. It has a structure sealed so as to be buried.
このような構造を有する半導体装置として、例えば、Cu配線層が形成されたCu基板にCu配線層側からプレス加工を施すことで所定の凹部(リフレクタ部)を形成し、当該凹部内(素子搭載部)にLED素子を実装した後にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂で封止してなるものが知られている(特許文献1参照)。かかる半導体装置は、LED素子から発せられた光を効率的に取り出すために、Cu配線層上に設けられた、反射層としての役割を果たす銀めっき層を備えている。 As a semiconductor device having such a structure, for example, a predetermined concave portion (reflector portion) is formed by pressing from a Cu wiring layer side on a Cu substrate on which a Cu wiring layer is formed, and the inside of the concave portion (element mounting) (Part 1) is known in which an LED element is mounted and then sealed with a translucent resin such as an epoxy resin or a silicone resin (see Patent Document 1). Such a semiconductor device includes a silver plating layer provided on the Cu wiring layer and serving as a reflective layer in order to efficiently extract light emitted from the LED element.
このような半導体装置の封止に用いられる透光性樹脂としては、樹脂の種類により程度の差はあるもののガスバリア性が低いため、経時的には反射層としての銀めっき層にまで空気中の酸素や硫化水素等の腐食性ガスが浸透するおそれがある。このような腐食性ガスが銀めっき層に接触すると、銀めっき層の変色が生じ、反射率が著しく低下してしまうという問題がある。 As a translucent resin used for sealing such a semiconductor device, the gas barrier property is low although there is a difference depending on the type of the resin. There is a risk that corrosive gases such as oxygen and hydrogen sulfide may permeate. When such a corrosive gas comes into contact with the silver plating layer, there is a problem that the silver plating layer is discolored and the reflectance is significantly reduced.
このような問題(腐食性ガスによる銀めっき層の変色の問題)を解決すべく、従来、基材上の銀又は銀合金からなる層の外層に銀又は銀合金以外の金属の金属酸化物層が設けられてなる半導体装置が提案されている(特許文献2参照)。 In order to solve such a problem (problem of discoloration of the silver plating layer due to corrosive gas), a metal oxide layer of metal other than silver or silver alloy is conventionally formed on the outer layer of the silver or silver alloy layer on the substrate. Has been proposed (see Patent Document 2).
また、上記半導体装置を長期的に使用していると、基板に含まれるCuが反射層の表面に向かって移動する、いわゆるパイルアップ現象が発生することがある。このパイルアップ現象によりCuが反射層の表面に向かって移動すると、当該Cuと酸素との結合により酸化銅が生成され、半導体装置における反射率が著しく低下してしまうという問題がある。 In addition, when the semiconductor device is used for a long time, a so-called pile-up phenomenon may occur in which Cu contained in the substrate moves toward the surface of the reflective layer. When Cu moves toward the surface of the reflective layer due to this pile-up phenomenon, there is a problem that copper oxide is generated due to the bond between the Cu and oxygen, and the reflectance in the semiconductor device is significantly reduced.
このようなCuのパイルアップによる反射率の低下を防止することを目的として、従来、基材と銀めっき層との間にニッケルめっき層等の中間めっき層が設けられてなる半導体装置が提案されている(特許文献3参照)。 Conventionally, a semiconductor device in which an intermediate plating layer such as a nickel plating layer is provided between a base material and a silver plating layer has been proposed for the purpose of preventing a decrease in reflectance due to such a pile-up of Cu. (See Patent Document 3).
上記特許文献2に開示された半導体装置においては、銀又は銀合金からなる層の全面を覆うようにして金属酸化物層が設けられているため、空気中の酸素や硫化水素等の腐食性ガスによる銀の変色等を抑制することができるものの、半導体装置における反射率が金属酸化物層の反射率に依存することになる。そのため、金属酸化物が銀又は銀合金よりも反射率の低いものであれば、半導体装置の製造初期における反射率、すなわち腐食性ガス等により銀又は銀合金からなる層が変色する前における反射率が低下し、LED素子から発せられた光を効率的に取り出すことが困難となり、半導体装置の輝度が低下してしまうという問題がある。
In the semiconductor device disclosed in
一方、製造初期における反射率を低下させないようにすべく、上記特許文献2に開示された半導体装置において銀又は銀合金からなる層の一部を露出させるように金属酸化物層を設けることが考えられる。このような態様であれば半導体装置の製造初期における反射率を向上させることができるものの、銀又は銀合金からなる層が一部であっても露出していると腐食性ガス等に対する耐性が低下し、露出する一部の銀又は銀合金からなる層が変色してしまうという問題がある。すなわち、製造初期における反射率の向上及び銀又は銀合金からなる層の腐食性ガス等に対する耐性の向上という要求を、いずれも満足し得るような半導体装置は、未だ提案されていないという現状がある。
On the other hand, in order not to reduce the reflectance in the initial stage of manufacture, it is considered to provide a metal oxide layer so that a part of the layer made of silver or a silver alloy is exposed in the semiconductor device disclosed in
また、上記特許文献3に開示された半導体装置においては、中間めっき層としてニッケルめっき層を有することで、基材からの銅のパイルアップを抑制するものであるが、ニッケルめっき層によるパイルアップ抑制効果は十分ではなく、経時的にはニッケルめっき層を通って基材中の銅がパイルアップしてしまい、それにより反射率が低下してしまうという問題がある。
Moreover, in the semiconductor device disclosed in
上記のような現状に鑑みて、本発明は、製造初期における反射率が高く、かつ腐食性ガス等に対する耐性も高く、さらには反射層の下方に銅が存在する場合に当該銅のパイルアップによる反射率の低下を効果的に抑制し得るLED素子搭載用基板及びその製造方法、並びに当該LED素子搭載用基板を用いた半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the current situation as described above, the present invention has high reflectivity at the initial stage of manufacture and high resistance to corrosive gases and the like. Further, when copper is present below the reflective layer, the present invention is based on the pile-up of the copper. An object of the present invention is to provide an LED element mounting substrate that can effectively suppress a decrease in reflectance, a method for manufacturing the same, and a semiconductor device using the LED element mounting substrate.
上記課題を解決するために、本発明は、LED素子を搭載するために用いられる基板であって、基材と、前記基材における前記LED素子を搭載するための搭載領域上に少なくとも設けられてなる、銀又は銀合金を含む反射層と、前記搭載領域上の反射層の一部が露出するように前記反射層に含まれる銀又は銀合金の結晶粒界の一部を選択的に被覆してなる、前記銀又は銀合金よりも耐食性の高い、銀又は銀合金以外の金属を含有する被覆層とを備え、前記反射層の厚さ方向所定の断面の全面積の70%以上が、断面積1μm2以上の前記銀又は銀合金の結晶粒子で占められていることを特徴とするLED素子搭載用基板を提供する(発明1)。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a substrate used for mounting an LED element, and is provided at least on a base material and a mounting region for mounting the LED element in the base material. And selectively covering a part of the grain boundary of silver or silver alloy contained in the reflective layer so that a part of the reflective layer containing silver or silver alloy and a part of the reflective layer on the mounting region are exposed. A coating layer containing a metal other than silver or a silver alloy having higher corrosion resistance than the silver or silver alloy, and 70% or more of the total area of a predetermined cross section in the thickness direction of the reflective layer is cut off. Provided is an LED element mounting substrate characterized by being occupied by crystal grains of the silver or silver alloy having an area of 1 μm 2 or more (Invention 1).
なお、本発明において「反射層の厚さ方向所定の断面」とは、基材の搭載領域上の反射層の厚さ方向における切断面のうち、SEMを用いて観察可能な領域であって、例えば、反射層の厚さ方向及び面方向における長さが10μm×20μmの切断面である。また、本発明において「銀又は銀合金の結晶粒子の断面積」とは、反射層の厚さ方向における所定の断面に現れる銀又は銀合金の結晶粒子切断面の面積を意味し、当該断面積は、例えばSEMを用いて当該切断面を観察し、EBSP検出器を用いて結晶方位を判別し、結晶粒像を撮影し、粒径分布を算出する方法により測定することができる。 In the present invention, the “predetermined cross section in the thickness direction of the reflective layer” is a region that can be observed using the SEM, among the cut surfaces in the thickness direction of the reflective layer on the mounting region of the base material, For example, it is a cut surface having a length of 10 μm × 20 μm in the thickness direction and the surface direction of the reflective layer. Further, in the present invention, the “cross-sectional area of crystal grains of silver or silver alloy” means the area of the crystal grain cut surface of silver or silver alloy that appears in a predetermined cross section in the thickness direction of the reflective layer, Can be measured by, for example, observing the cut surface using an SEM, discriminating crystal orientation using an EBSP detector, taking a crystal grain image, and calculating a particle size distribution.
上記発明(発明1)においては、前記反射層の厚さ方向所定の断面において、当該反射層の厚さの二乗以上の断面積を有する前記銀又は銀合金の結晶粒子が少なくとも1個存在するのが好ましく(発明2)、上記発明(発明1,2)においては、前記被覆層の厚さが、5〜50nmであるのが好ましい(発明3)。 In the above invention (Invention 1), there is at least one crystal particle of the silver or silver alloy having a cross-sectional area equal to or larger than the square of the thickness of the reflective layer in a predetermined cross section in the thickness direction of the reflective layer. preferably (invention 2), in the above invention (invention 1), the thickness of the pre-Symbol coating layer is preferably a 5 to 50 nm (invention 3).
上記発明(発明1〜3)においては、前記被覆層に含まれる前記金属が、インジウム、ロジウム、スズ、パラジウム及びニッケル、並びにそれらのうちの少なくとも1種を含む合金からなる群より選択される少なくとも1種を用いることができ(発明4)、上記発明(発明1〜4)においては、前記搭載領域を、前記基材上にマトリックス状に複数配列することができる(発明5)。
In the above inventions (
上記発明(発明1〜5)においては、前記搭載領域の周囲を取り囲むリフレクタ部をさらに備えるのが好ましい(発明6)。 In the said invention (invention 1-5 ), it is preferable to further provide the reflector part which surrounds the circumference | surroundings of the said mounting area | region (invention 6 ).
上記発明(発明1〜6)においては、前記基材は、銅を含む基材であるのが好ましく(発明7)、前記基材と前記反射層との間に、銅を含む下地層を備えるのが好ましい(発明8)。 In the said invention (invention 1-6 ), it is preferable that the said base material is a base material containing copper (invention 7 ), and is provided with the base layer containing copper between the said base material and the said reflection layer. (Invention 8 )
また、本発明は、上記発明(発明1〜8)に係るLED素子搭載用基板と、前記搭載領域上に搭載されてなるLED素子と、前記LED素子を封止する封止部とを備えることを特徴とする半導体装置を提供する(発明9)。 Moreover, this invention is equipped with the board | substrate for LED element mounting which concerns on the said invention (invention 1-8 ), the LED element mounted on the said mounting area | region, and the sealing part which seals the said LED element. A semiconductor device is provided (Invention 9 ).
上記発明(発明9)においては、波長400〜700nmの光を発するのが好ましい(発明10)。
In the above invention (invention 9), preferably it emits light having a wavelength of 400 to 700 nm (
さらに、本発明は、LED素子を搭載するための基板を製造する方法であって、銀又は銀合金を含有する反射層が前記LED素子を搭載するための搭載領域上に少なくとも設けられてなる基材を加熱する加熱工程と、加熱後の前記基材の反射層上に、前記反射層の一部が露出するように、かつ前記反射層に含まれる前記銀又は銀合金の結晶粒界の少なくとも一部が被覆されるように、前記銀又は銀合金よりも耐食性の高い金属を含有する被覆層を形成する被覆層形成工程とを有し、前記加熱工程において、加熱後の前記反射層の厚さ方向所定の断面の全面積の70%以上が、断面積1μm 2 以上の前記銀又は銀合金の結晶粒子で占められるように前記基材を加熱することを特徴とするLED素子搭載用基板の製造方法を提供する(発明11)。
Furthermore, the present invention is a method for manufacturing a substrate for mounting an LED element, wherein a reflective layer containing silver or a silver alloy is provided at least on a mounting region for mounting the LED element. A heating step of heating the material , and at least a grain boundary of the silver or silver alloy contained in the reflective layer so that a part of the reflective layer is exposed on the reflective layer of the base material after the heating as part is coated, possess a covering layer forming step of forming a coating layer containing a metal having high corrosion resistance than the silver or silver alloy in the heating step, the thickness of the reflecting layer after heating A substrate for mounting an LED element , wherein the base material is heated so that 70% or more of the total area of a predetermined cross section in the vertical direction is occupied by crystal grains of the silver or silver alloy having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more . to provide a manufacturing method (
上記発明(発明11)においては、前記加熱工程において、加熱後の前記反射層の厚さ方向所定の断面において、当該反射層の厚さの二乗以上の断面積を有する前記銀又は銀合金の結晶粒子が少なくとも1個存在するように前記基材を加熱するのが好ましく(発明12)、前記加熱工程において、前記基材を200〜500℃で加熱するのが好ましく(発明13)、前記加熱工程において、前記基材を1〜10分間加熱するのが好ましく(発明14)、前記被覆層形成工程において、膜厚5〜50nmの前記被覆層を前記反射層上に形成するのが好ましく(発明15)、前記被覆層を形成した後に、前記搭載領域の周囲を取り囲むリフレクタ部を形成するリフレクタ部形成工程をさらに有するのが好ましく(発明16)、前記基材は、銅を含む基材であるのが好ましく(発明17)、前記基材上に、銅を含む下地層を形成する下地層形成工程をさらに有するのが好ましい(発明18)。
In the said invention (
本発明によれば、製造初期における反射率が高く、かつ腐食性ガス等に対する耐性も高く、さらには反射層の下方に銅が存在する場合に当該銅のパイルアップによる反射率の低下を効果的に抑制し得るLED素子搭載用基板及びその製造方法、並びに当該LED素子搭載用基板を用いた半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, the reflectance at the initial stage of manufacture is high, and the resistance to corrosive gas is high. Further, when copper is present below the reflective layer, the reflectance is effectively reduced by pile-up of the copper. It is possible to provide a substrate for mounting an LED element, a method for manufacturing the same, and a semiconductor device using the substrate for mounting an LED element.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[LED用リードフレーム]
図1は、本発明の一実施形態に係るLED用リードフレームを示す部分断面図であり、図2は、本発明の一実施形態における基材を示す部分平面図であり、図2(A)は当該基材の表面(LED素子搭載面)側を示す部分平面図であり、図2(B)は当該基材の裏面側を示す部分平面図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[LED lead frame]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an LED lead frame according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial plan view showing a base material according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial plan view showing the surface (LED element mounting surface) side of the base material, and FIG. 2B is a partial plan view showing the back side of the base material.
図1及び図2に示すように、本実施形態に係るLED用リードフレーム1は、LED素子を搭載するための搭載領域MA(図2(A)において、一点鎖線にて囲まれる各領域)を有する平板状の基材2と、当該基材2の少なくとも搭載領域MA上に設けられてなる反射層3と、当該反射層3の一部が露出するようにして反射層3上に設けられてなる被覆層4とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基材2としては、従来公知のリードフレーム用基材を用いることができ、例えば、銅、銅合金、42合金(ニッケル41%の鉄合金)等の金属基材(導電性基材);セラミックス、ガラス等の電気絶縁性基材表面に導電性材料層を設けてなる複合基材等を用いることができる。これらのうち、基材2の放熱性の観点から、金属基材(導電性基材)を用いるのが好ましい。
As the
LED素子を搭載するための搭載領域MAは、基材2上に少なくとも1つ設けられていればよいが、複数の搭載領域MAがマトリックス状(複数行×複数列)に所定のピッチで設けられていてもよい。なお、本実施形態においては、複数の搭載領域MAを有する基材2を例に挙げて説明する。
At least one mounting area MA for mounting the LED elements may be provided on the
搭載領域MAは、基材2上のリフレクタ形成用領域RA(図2(A)において二点鎖線にて囲まれる領域であって搭載領域MAを除く領域)にリフレクタを設けた際に基材2の表面(反射層3及び被覆層4)が露出する略長円形状又は略方形状の領域であり、基材2上に所定のピッチでマトリックス状(複数行×複数列)に配列されている。基材2上における搭載領域MAの数は、特に限定されるものではなく、基材2の大きさ、LED素子の大きさ、各搭載領域MAのピッチ等に応じて適宜設定することができる。各搭載領域MAのピッチは、LED素子の大きさ等に応じて適宜設定することができるが、例えば、2〜10mm程度である。ここで、搭載領域MAのピッチとは、縦方向又は横方向に隣接する2つの搭載領域MAの各中心点間の距離を意味する。
The mounting area MA is the
基材2の大きさは、搭載領域MAに実装されるLED素子の大きさや、搭載領域MAのピッチ等に応じて適宜設計され得る。また、基材2の厚みは、例えば、0.05〜0.5mm程度に設定され得る。
The size of the
基材2上には、各搭載領域MAを囲むようにしてリフレクタ形成用領域RAが設けられており、当該リフレクタ形成用領域RAには、一の搭載領域MAの外側を囲む、所定の深さを有する第1の溝部5が形成されている。基材2のリフレクタ形成用領域RAに第1の溝部5が形成されていることで、例えば基材2が金属基材であって、その金属基材のリフレクタ形成用領域に樹脂製リフレクタを形成したときに、金属基材と樹脂製リフレクタとの密着性を向上させることができる。なお、第1の溝部5の深さ、形状等は、樹脂製リフレクタとの密着性等を考慮して、適宜設定され得る。
On the
本実施形態における基材2には、当該基材2における第1の溝部5が形成されている面(表面,LED素子搭載面)の対向面(裏面)側であって、隣接する2つの搭載領域MA,MAのそれぞれの外側を囲む2つの第1の溝部5,5の間に位置するようにして、基材2の縦方向及び横方向に延在する第2の溝部6が形成されている。当該第2の溝部6は、本実施形態に係るLED用リードフレーム1を用いて半導体装置を製造する過程における、個々の半導体装置に個片化する際のダイシングライン上に位置するように形成されているため、ダイシングされるべき金属量を低減することができ、ダイシングブレードにかかる負荷を低減することができる。
In the
基材2には、縦方向(又は横方向)に並列する複数の搭載領域MAを縦断(又は横断)するようにして貫通スリット7が形成されている。搭載領域MAを縦断(又は横断)する貫通スリット7が形成されていることで、LED用リードフレーム1がダイシングされて個片化されて得られる半導体装置において、搭載領域MAが大面積の第1リード部21及び小面積の第2リード部22に分割され、第1リード部21及び第2リード部22を電気的に独立したものとすることができる(図4参照)。なお、貫通スリット7の短手方向の幅Wは、特に限定されるものではないが、例えば、200〜600μmの範囲で適宜設定することができる。
A through
反射層3は、基材2の搭載領域MAに実装されたLED素子からの発光を反射する役割を果たす層であり、銀、又は銀合金(銀と、スズ、パラジウム、銅、金、インジウム、ロジウム、亜鉛等の他の金属とを含有する合金)が基材2の少なくとも搭載領域MA上に電気めっき等によりめっきされた後、所定の温度で加熱されてなるものである。なお、銀合金中の他の金属の含有量は、銀合金の溶融温度、反射率等を考慮して設定することができ、例えば、50質量%以下に設定することができる。
The
このようにして基材2上に形成されてなる反射層3は、その厚さ方向における所定の断面の全面積のうちの70%以上、好ましくは85%以上100%未満が、断面積1μm2以上の銀又は銀合金の結晶粒子で占められる。反射層3の厚さ方向における所定の断面の全面積における、断面積1μm2以上の銀又は銀合金の結晶粒子の占める割合が上記範囲であれば、反射層3における銀又は銀合金の結晶粒界が効果的に低減されていることになり、結果として、被覆層4により当該結晶粒界が十分に被覆されるため、半導体装置の製造初期における反射率をより向上させることができるとともに、反射層3を構成する銀又は銀合金の腐食性ガス等による腐食をより抑制することができる。
The
反射層3の全部を被覆するようにして被覆層4が設けられていれば、腐食性ガス(例えば、酸素、硫化水素など)により反射層3を構成する銀又は銀合金が腐食されるのを抑制することができる。しかし、そのようなLED用リードフレーム1から得られる半導体装置の製造初期における反射率が被覆層4の反射率に依存することになるため、被覆層4が反射層3よりも小さい反射率を有するものであれば、半導体装置の製造初期における反射率が低下してしまうことになる。一方、反射層3の一部が露出するようにして被覆層4を設ければ、半導体装置の製造初期における反射率を向上させることができるものの、露出する一部の反射層3が腐食性ガスにより腐食されるおそれがある。
If the
ここで、腐食性ガスによる銀又は銀合金の腐食は、主に、銀又は銀合金の結晶粒界において生じると考えられる。そのため、当該結晶粒界を選択的に被覆するようにして被覆層4を設けることにより、腐食性ガスによる銀又は銀合金の腐食を効果的に抑制することができるものと考えられる。しかしながら、断面積1μm2未満の銀又は銀合金の結晶粒子が、反射層3の所定の断面の全面積のうちの30%を超えて占めている場合、所望とする反射率を得るために反射層3の一部を露出させるようにして被覆層4を形成しても、当該結晶粒界を被覆層4により十分に被覆することができず、腐食性ガスによる腐食の抑制が困難となってしまうし、腐食性ガスによる腐食を抑制し得る程度に当該結晶粒界を被覆層4により十分に被覆すると、所望とする反射率を得ることが困難となってしまう。一方、断面積1μm2未満の銀又は銀合金の結晶粒子が、反射層3の所定の断面の全面積のうちの30%以下であることで、反射層3上に所望とする反射率が得られる程度の被覆層4が設けられているだけであっても、反射層3を構成する銀又は銀合金の腐食性ガス(例えば、硫化水素など)による腐食を抑制することができ、結果として所望とする反射率をも得ることができる。
Here, it is considered that corrosion of silver or a silver alloy by a corrosive gas mainly occurs at a crystal grain boundary of silver or a silver alloy. Therefore, it is considered that the corrosion of silver or the silver alloy by the corrosive gas can be effectively suppressed by providing the
さらには、反射層3の厚さ方向における所定の断面において、反射層3の厚さの二乗以上の断面積を有する銀又は銀合金の結晶粒子が少なくとも1個存在するのが好ましい。反射層3の厚さ方向における所定の断面において、そのような断面積を有する銀又は銀合金の結晶粒子が少なくとも1個存在していれば、反射層3の結晶粒界が効果的に低減され、結晶粒界が被覆層4により十分に被覆されているため、腐食性ガスによる銀又は銀合金の腐食を効果的に抑制することができる。
Furthermore, it is preferable that at least one silver or silver alloy crystal particle having a cross-sectional area equal to or larger than the square of the thickness of the
なお、反射層3の厚さ方向における所定の断面とは、基材2の搭載領域MA中から任意に選択された一の搭載領域MA上の反射層3の厚さ方向における切断面のうち、SEMを用いて観察可能な領域であって、例えば、反射層3の厚さ方向及び面方向における長さが10μm×20μmの断面である。
In addition, the predetermined cross section in the thickness direction of the
また、反射層3の所定の断面の全面積における断面積1μm2以上の銀又は銀合金の結晶粒子の占める面積割合は、一の搭載領域MA上の反射層3の任意の複数箇所(例えば3箇所)を切断し、当該切断面における当該面積割合の算術平均値として算出され得る。
In addition, the area ratio of silver or silver alloy crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more in the total area of the predetermined cross section of the
さらに、銀又は銀合金の結晶粒子の断面積とは、反射層3の厚さ方向における所定の断面(SEMにより観察可能な領域)に現れる銀又は銀合金の結晶粒子切断面の面積を意味し、当該断面積は、例えばSEMを用いて当該切断面を観察し、EBSP検出器を用いて結晶方位を判別し、結晶粒像を撮影し、粒径分布を算出する方法により測定することができる。
Furthermore, the cross-sectional area of crystal grains of silver or silver alloy means the area of the crystal grain cut surface of silver or silver alloy that appears in a predetermined cross section (area observable by SEM) in the thickness direction of the
このような構成を有する反射層3の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは1〜10μm、より好ましくは1〜5μm、特に好ましくは2〜4μmに設定され得る。
The thickness of the
反射層3は、貫通スリット7により二分される各搭載領域MAの一の搭載領域上に設けられてなる第1の反射層31と、他の搭載領域上に設けられてなる第2の反射層とから構成される。そして、第1の反射層31と第2の反射層32との各縁部31e,32eが、貫通スリット7を介して対向している。
The
被覆層4は、反射層3の一部が露出するようにして反射層3上に設けられてなり、銀又は銀合金とは異なる金属材料を含む層である。当該金属材料は、銀又は銀合金よりも腐食性ガス(硫化水素等)に対する耐性の高いものであり、例えば、インジウム、ロジウム、スズ、パラジウム及びニッケル、並びにそれらのうちの少なくとも1種を含む合金からなる群より選択される少なくとも1種であればよい。なお、本実施形態における被覆層4は、微細な隙間から反射層3を露出させるように反射層3上に設けられてなるが、図1の断面図上において当該微細な隙間を表すことが極めて困難であるため、反射層3の全面が被覆層4で被覆されているかのように表している(図3〜8においても同様である)。
The
なお、反射層3を構成する金属材料が銀合金である場合、上述した被覆層4を構成する金属材料は、反射層3を構成する銀合金よりも腐食性ガスに対する耐性の高いものである限り、当該反射層3を構成する銀合金と同一金属種を含む合金であってもよい。例えば、反射層3を構成する金属材料が銀インジウム合金である場合に、当該合金よりもインジウムの組成比が大きく、腐食性ガスに対する耐性の高い銀インジウム合金を、被覆層4を構成する金属材料として用いてもよい。
In addition, when the metal material which comprises the
被覆層4は、反射層3を構成する銀又は銀合金の結晶粒界の少なくとも一部を被覆するようにして設けられているのが好ましい。腐食性ガス(例えば、酸素、硫化水素など)による腐食は、主に結晶粒界部分において起こると考えられるため、結晶粒界の少なくとも一部を被覆するようにして被覆層4が設けられていることで、反射層3の腐食をより抑制することができるとともに、結晶粒界以外の部分の銀又は銀合金からなる反射層3が露出することになり、半導体製造装置の製造初期における反射率を向上させることができる。
The
また、本実施形態における基材2として銅を含む基材(銅基板、銅合金基板等)を用いた場合、本実施形態に係るLED用リードフレーム1を用いて製造される半導体装置において、経時的に基材2に含まれる銅が反射層3上面に向かって移動する、いわゆるパイルアップ現象が生じることがある。このときに、基材2に含まれる銅が反射層3における銀又は銀合金の結晶粒界を通じて移動し、酸素と結合して生成された酸化銅が反射層3の表面に露出すると、半導体装置における反射率が低下してしまう。しかしながら、本実施形態に係るLED用リードフレーム1によれば、被覆層4が銀又は銀合金の結晶粒界の少なくとも一部を被覆するようにして設けられていることで、基材2側から移動する銅が反射層3の表面まで到達するのを抑制することができ、また、反射層3の表面側から銀又は銀合金の結晶粒界に沿って酸素が入り込み難いため、銅と酸素との結合により酸化銅が生成されるのを抑制することができ、結果として半導体装置における反射率の低下を抑制することができる。
Further, when a base material containing copper (a copper substrate, a copper alloy substrate, or the like) is used as the
被覆層4の厚さは、5〜50nmであるのが好ましく、10〜30nmであるのがより好ましい。被覆層4の厚さが上記範囲内であれば、腐食性ガス(硫化水素など)による反射層3の腐食を抑制することができる。なお、本実施形態において被覆層4の厚さとは、本実施形態に係るLED用リードフレーム1の反射層3の露出面を含む平面と被覆層4の最上面を含む平面との基材2に対する垂直方向における間隔を意味するものとする。また、かかる被覆層4の厚さは、集束イオンビーム(FIB)装置や蛍光X線測定装置等を用いて測定することができる。
The thickness of the
本実施形態に係るLED用リードフレーム1は、基材2と反射層3との間に、基材2と反射層3との密着性を向上させる下地めっき層(図示せず)を備えていてもよい。このような下地めっき層としては、例えば、無電解めっき、電気めっきにより形成した銅めっき層、ニッケルめっき層等が挙げられる。かかる下地めっき層の厚さは、例えば、10〜1000nmに適宜設定され得る。
The
下地めっき層としてのニッケルめっき層の直上に反射層3を形成しようとすると、当該反射層3が剥離しやすくなるおそれがある。その一方で、反射層3との密着性を考慮して、ニッケルめっき層上に銅ストライクめっき層を形成したり、さらに銅ストライクめっき層上に銀ストライクめっき層を形成したりすると、かかるLED用リードフレームから得られる半導体装置において、経時的に当該銅ストライクめっき層から反射層3の表面に向かっての銅のパイルアップ現象が生じてしまい、反射率が低下してしまうおそれがある。また、ニッケルめっき層は、基材2からの銅のパイルアップを抑止する効果があるものの、当該ニッケルめっき層の厚さが薄い(10〜200nm程度)と、パイルアップの抑止効果が不十分であり、基材2から銅が反射層3表面に向かって移動してしまう。しかしながら、本実施形態に係るLED用リードフレーム1によれば、被覆層4が反射層3における銀又は銀合金の結晶粒界を被覆するようにして設けられていることで、当該LED用リードフレーム1から得られた半導体装置において、ニッケルめっき層上に銅ストライクめっき層が形成されている場合や、ニッケルめっき層の厚さが薄い場合であっても、反射層3の下方(基材2、銅ストライクめっき層)から移動してきた銅が反射層3の表面にまで移動するのを防止することができるとともに、反射層3上の酸素が反射層3内に入り込むのを防止することができる。その結果として銅と酸素とが結合するのを抑制することができ、半導体装置における反射率の低下を抑制することができる。
If the
なお、本実施形態に係るLED用リードフレーム1においては、各搭載領域MAを囲むリフレクタ形成用領域RAに樹脂製リフレクタ11が形成されていてもよいし(図4、図5(A)等参照)、当該樹脂製リフレクタ11が形成されていなくてもよい(図8参照)。
In the
[LED用リードフレームの製造方法]
上述したような構成を有するLED用リードフレーム1は、以下のようにして製造することができる。図3は、本実施形態に係るLED用リードフレーム1の製造工程を示す工程フロー図である。
[LED lead frame manufacturing method]
The
(銀めっき工程)
まず、第1の溝部5、第2の溝部6及び貫通スリット7が形成されてなる基材2を用意し、当該基材2の表面に、各搭載領域MAに相当する所定形状の開口部を有する絶縁性レジスト層8を設けるとともに、貫通スリット7内部と基材2の裏面に絶縁性レジスト層8を設ける(図3(A))。なお、絶縁性レジスト層8が有する開口部の大きさ、形状等は、形成される反射層3の部位、形状等に応じて適宜設定され得る。
(Silver plating process)
First, the
次に、基材2を給電層として、電気めっき法により、絶縁性レジスト層8の開口部に露出している基材2の表面に銀又は銀合金をめっきし、銀めっき層30を形成する(図3(B))。このようにして形成される銀めっき層30の厚さは、例えば、1〜10μmであるのが好ましく、1〜5μmであるのがより好ましい。
Next, silver or a silver alloy is plated on the surface of the
なお、銀めっき層30下に下地めっき層を設ける場合、銀めっき工程を行う前に、基材2の表面に下地めっき層(銅めっき層や所定の厚さ(10〜200nm程度)のニッケルめっき層、所望によりそれらの上に銅ストライクめっき層(厚さ50〜200nm程度)及び銀ストライクめっき層(厚さ50〜200nm程度)等)を形成する下地めっき層形成工程を行うことができる。
In addition, when providing a base plating layer under the
(加熱工程)
続いて、銀又は銀合金からなる銀めっき層30を有する基材2を加熱する。基材2の加熱温度は、当該銀めっき層30を構成する銀又は銀合金の結晶粒子を再結晶化させることによって当該結晶粒子のサイズを増大させ得る温度、すなわち加熱後の銀めっき層30の厚さ方向における所定の断面の全面積のうちの、好ましくは70%以上、より好ましくは85%以上100%未満が断面積1μm2以上の銀又は銀合金の結晶粒子で占められるような加熱温度であり、加熱後の銀めっき層30において、当該銀めっき層30の厚さの二乗以上の断面積を有する銀又は銀合金の結晶粒子が少なくとも1個存在するような加熱温度であるのが特に好ましい。かかる温度で加熱することにより、銀又は銀合金の結晶粒界の少ない反射層3を形成することができる。具体的には、200〜500℃で加熱するのが好ましく、300〜450℃で加熱するのがより好ましい。
(Heating process)
Subsequently, the
また、基材2の加熱時間は、1〜10分間であるのが好ましく、2〜5分間であるのがより好ましい。基材2の加熱時間が1分未満であると、銀めっき層30を構成する銀又は銀合金の結晶粒子のサイズを効果的に増大させることができないおそれがあり、10分を超えても、それ以上銀又は銀合金の結晶粒子のサイズを増大させ、結晶粒界を少なくすることが困難である。
Moreover, it is preferable that the heating time of the
上記基材2の加熱は、窒素等の不活性ガス雰囲気下にて行うのが好ましい。不活性ガス雰囲気下にて基材2を加熱することで、加熱中における銀又は銀合金の腐食(酸化)をより抑制することができる。
The
なお、絶縁性レジスト層8が基材2の加熱により除去され得るようなものである場合、後述の被覆層形成工程前に、反射層3を露出させるようにして絶縁性レジスト層8を再度設けてもよいし、絶縁性レジスト層8を設けなくてもよい。絶縁性レジスト層8を設けない場合には、基材2の裏面側やリフレクタ形成領域RAにも被覆層4を構成する金属材料からなるめっき層が形成されることになる。また、絶縁性レジスト層8が基材2の加熱により除去され得ないものである場合には、加熱後の基材2において絶縁性レジスト層8が残存した状態であるため、そのまま後述の被覆層形成工程に移行すればよい。
If the insulating resist
(被覆層形成工程)
上述の加熱工程により基材2の表面に反射層3が形成された後、所定の膜厚で反射層3上に所定の金属材料(銀又は銀合金よりも腐食性ガス(例えば、酸素、硫化水素など)に対する耐性に優れた金属(例えば、インジウム、ロジウム、スズ、パラジウム、ニッケルのうちのいずれか、又はそれらを含む合金等))を電気めっき法等によりめっきすることで、被覆層4を形成する(図3(C))。このように所定の膜厚での所定の金属材料の電気めっき法等により被覆層4を形成することで、反射層3の一部が露出するようにして被覆層4を形成することができる。その後、絶縁性レジスト層8を取り除くことで、本実施形態に係るLED用リードフレーム1を製造することができる(図3(D))。
(Coating layer forming process)
After the
このとき、好ましくは膜厚5〜50nm、特に好ましくは膜厚10〜30nmの被覆層4を形成するようにして、所定の金属材料をめっきする。被覆層4の膜厚が5nm未満であると、反射層3を構成する銀又は銀合金の腐食を効果的に抑制し得る程度の被覆層4を形成するのが困難となるおそれがあり、50nmを超えると、反射層3を構成する銀又は銀合金の腐食を効果的に抑制し得る程度の被覆層4を形成することができるものの、反射層3における銀又は銀合金の結晶粒界以外の部分にも被覆層4が形成されてしまい、かかるLED用リードフレームを用いて得られる半導体装置の製造初期における反射率が低下してしまうおそれがある。
At this time, a predetermined metal material is plated so as to form the
上記範囲内の膜厚を有する被覆層4を形成することで、銀又は銀合金の結晶粒界に選択的に被覆層4が形成されることになる。特に、電気めっき法により被覆層4を形成することで、銀又は銀合金の結晶粒界の部分が、それ以外の部分に比べて電流密度が高くなり、当該結晶粒界に選択的に被覆層4が形成されやすくなる。そして、前述したように、加熱された反射層3においては、反射層3を構成する銀又は銀合金の結晶粒界が少なくなっているため、反射層3の一部が露出するようにして被覆層4が形成されたとしても、銀又は銀合金の結晶粒界はほとんど露出しないことになる。その結果、腐食性ガス等による反射層3の腐食を効果的に抑制することができるとともに、当該LED用リードフレーム1を用いて、反射層3を構成する銀又は銀合金の反射率に応じた良好な反射率を有する半導体装置を得ることができる。
By forming the
また、後述する実施例において明らかなように、本実施形態に係るLED用リードフレーム1は、ワイヤーボンディング性及びはんだ濡れ性においても優れているため、LED用リードフレーム1の基材2の裏面側にも被覆層4と同一の金属材料からなるめっき層をさらに形成することもでき、その結果として、本実施形態に係るLED用リードフレーム1によれば、基材2の腐食を防止したり、基材2の裏面側の平滑性を向上させたりすることができる。
Further, as will be apparent from the examples described later, the
さらに、上記加熱工程により反射層3における銀又は銀合金の結晶粒子のサイズを増大させて結晶粒界を少なくし、上記被覆層形成工程により当該反射層3における結晶粒界に選択的に被覆層4が形成されることで、得られるLED用リードフレーム1を用いて製造される半導体装置において、反射層3の下方(基材2、下地めっき層としての銅ストライクめっき層)側から表面に向かって移動してきた銅が、当該反射層3の表面にまで移動してくるのを防止することができるとともに、反射層3上の酸素が結晶粒界を通じて反射層3内に入り込むのを防止することができる。その結果として銅と酸素とが結合するのを抑制することができ、半導体装置における反射率の低下を抑制することができる。
Further, the size of silver or silver alloy crystal grains in the
なお、銀合金を用いて反射層3を形成した場合、上述した被覆層4を構成する金属材料は、反射層3を構成する銀合金よりも腐食性ガスに対する耐性の高いものである限り、当該反射層3を構成する銀合金と同一金属種を含む合金であってもよい。例えば、反射層3が銀インジウム合金により形成される場合に、当該銀インジウム合金よりもインジウムの組成比が大きく、腐食性ガスに対する耐性の高い銀インジウム合金を用いて被覆層4が形成されていてもよい。
In addition, when the
なお、被覆層形成工程(図3(C))において、反射層3上にニッケル又はニッケル合金をめっきすることで被覆層4を形成した場合、200〜500℃で1〜120分間程度、被覆層4形成後の基材2を加熱するのが好ましい。このようにして加熱をすることで、LED用リードフレーム1の腐食性ガスに対する耐性をより向上させることができる。
In addition, when the
(樹脂製リフレクタ形成工程)
なお、本実施形態に係るLED用リードフレーム1の製造方法においては、上述の被覆層形成工程後、搭載領域MAを囲むリフレクタ形成用領域RAに樹脂製リフレクタ11を形成する樹脂製リフレクタ形成工程をさらに有していてもよいし(図5(B)参照)、当該樹脂製リフレクタ形成工程を有していなくてもよい。かかる樹脂製リフレクタ形成工程を有する場合、後述する半導体装置の製造方法(図5参照)において、LED用リードフレーム1のリフレクタ形成用領域RAに樹脂製リフレクタを形成する工程(図5(B)参照)を省略することができる。
(Resin reflector forming process)
In addition, in the manufacturing method of the
[半導体装置]
続いて、上述したような構成を有するLED用リードフレーム1を用いた半導体装置について説明する。図4は、本実施形態における半導体装置を示す断面図である。
[Semiconductor device]
Next, a semiconductor device using the
図4に示すように、本実施形態における半導体装置10は、上述した本実施形態に係るLED用リードフレーム1の基材2と、LED用リードフレーム1の基材2のリフレクタ形成用領域RAに、搭載領域MAを取り囲むように、かつ搭載領域MAを露出させるようにして設けられてなる樹脂製リフレクタ11と、LED用リードフレーム1の基材2の搭載領域MAに実装されてなるLED素子12と、LED素子12を封止するために、樹脂製リフレクタ11により囲まれた空間内に封止樹脂が充填されてなる封止部13とを備える。
As shown in FIG. 4, the
樹脂製リフレクタ11を構成する樹脂材料としては、電気絶縁性を有する材料であれば特に制限されるものではなく、例えば、ポリフタルアミド、エポキシ、シリコーン、液晶高分子等の1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、基材2の貫通スリット7には、樹脂製リフレクタ11と同一の樹脂材料が充填されている。
The resin material constituting the
本実施形態において、基材2の搭載領域MAは、貫通スリット7を介して第1リード部21と第2リード部22とに分割され、かつ貫通スリット7には樹脂製リフレクタ11を構成する樹脂材料と同一の樹脂材料が充填されている。これにより、第1リード部21と第2リード部22とは、それぞれ電気的に独立したものとなっている。
In the present embodiment, the mounting area MA of the
LED素子12は、その一の端子(図示せず)が基材2における大面積の第1リード部21に接続され、他の端子が小面積の第2リード部22にボンディングワイヤ14により接続されることで、搭載領域MAに実装されている。
The
基材2上の反射層3は、貫通スリット7により二分されてなる第1リード部21及び第2リード部22のそれぞれの表面に形成されてなる第1の反射層31と第2の反射層32とからなり、第1の反射層31と第2の反射層32との各縁部31e,32eが貫通スリット7を介して対向している。
The
封止部13を構成する封止樹脂としては、一般に半導体装置におけるLED素子の封止に用いられる透光性樹脂を用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂や、それらの透光性樹脂に、蛍光物質、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の拡散材料の1種又は2種以上が含有されてなるもの等が挙げられるが、かかる透光性樹脂として、シリコーン樹脂を用いるのが好ましい。半導体装置10の封止部13を構成する封止樹脂は、半導体装置10のリフローはんだ付けの際の加熱により熱に暴露されたり、LED素子として高輝度LEDを用いる場合に当該高輝度LEDから発せられる強い光に暴露されたりする。この点において、シリコーン樹脂は、他の透光性樹脂(エポキシ樹脂等)に比して熱や光による変色等の透光性の劣化等を生じ難い樹脂材料であるため好ましい。その一方で、シリコーン樹脂は、他の透光性樹脂(エポキシ樹脂等)に比してガスバリア性が低いものであるものの、本実施形態に係るLED用リードフレーム1においては、腐食性ガス等による反射層3の腐食が効果的に抑制されている。したがって、本実施形態における半導体装置10において、封止部13を構成する封止樹脂としてガスバリア性の低いシリコーン樹脂を用いたとしても、反射層3を構成する銀又は銀合金の反射率に応じた良好な反射率を得ることができる。
As the sealing resin constituting the sealing
本実施形態における半導体装置10は、波長400〜700nmの光を発することのできる装置であるのが好ましい。かかる範囲の波長を有する光は、半導体装置10の反射層3の腐食により反射率の低下を招きやすい。しかし、本実施形態における半導体装置10においては、反射層3の一部が露出するようにして被覆層4が設けられ、当該反射層3が銀めっき層30を加熱し、銀又は銀合金の結晶を成長させてなるものであることで反射層3を構成する銀又は銀合金の結晶粒界が少なくなっているため、反射層3の腐食が抑制され、かつ半導体装置10の製造初期における反射率も高いものとなっている。そのため、本実施形態における半導体装置10においては、波長400〜700nmの光の反射率を製造初期から経時的に高いレベルで維持することができる。
The
本実施形態における半導体装置10は、下記のようにして製造することができる。図5は、本実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。
The
まず、本実施形態に係るLED用リードフレーム1を準備し(図5(A))、LED用リードフレーム1のリフレクタ形成用領域RAに樹脂製リフレクタ11を形成する(図5(B))。
First, the
次いで、当該LED用リードフレーム1の第1リード部21にLED素子12の一の端子(図示せず)を接続し(図5(C))、第2リード部22にLED素子12の他の端子をボンディングワイヤ14により接続する(図5(D))。
Next, one terminal (not shown) of the
そして、LED素子12を搭載した搭載領域MA上の樹脂製リフレクタ11により囲まれる空間内に封止樹脂を充填し、LED素子12及びボンディングワイヤ14を封止する封止部13を形成する(図5(E))。その後、ダイシングラインに沿ってダイシングすることにより個片化された半導体装置10を得ることができる(図5(F))。
Then, a sealing resin is filled into a space surrounded by the
上述した半導体装置10を構成するLED用リードフレーム1は、腐食性ガス等による反射層3の腐食を効果的に防止し得るものであるため、封止部13を構成する封止樹脂として特にガスバリア性の低いシリコーン樹脂等を使用したとしても反射層3を構成する銀又は銀合金の腐食を効果的に防止することができる。したがって、本実施形態における半導体装置10においては、封止部13を構成する封止樹脂として、熱や光の暴露等により変色等が生じ難いシリコーン樹脂を用いるのが好適である。
The
上述した構成を有する半導体装置10によれば、当該半導体装置10の製造に用いられるLED用リードフレーム1において、反射層3の一部が露出するようにして、当該反射層3の結晶粒界上に被覆層4が形成されているため、腐食性ガス等による反射層3の腐食が効果的に抑制され、反射層3を構成する銀又は銀合金の反射率に応じた良好な反射率を得ることができる。また、経時的に反射層3の下方(基材2、下地めっき層としての銅ストライクめっき層)から銅が移動してきたとしても、当該銅が反射層3の表面にまで移動してくるのを防止することができるとともに、反射層3上の酸素が反射層3内に入り込むのを防止することができる。その結果として銅と酸素とが結合するのを抑制することができ、半導体装置における反射率の低下を抑制することができる。
According to the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
上記実施形態において、LED用リードフレーム1のダイシングラインは、個片化される1つの半導体装置10に一のLED素子12(搭載領域MA)が含まれるように設定されているが、これに限定されるものではなく、1つの半導体装置10に複数個(例えば、4個)のLED素子12(搭載領域MA)が含まれるように設定されていてもよい。
In the above embodiment, the dicing line of the
上記実施形態において、LED用リードフレーム1における搭載領域MAは、基材2の縦方向(又は横方向)に並列する搭載領域MAを縦断(又は横断)する貫通スリット7により、大面積の第1リード部21及び小面積の第2リード部22に分割されているが、これに限定されるものではなく、例えば、基材2の縦方向(又は横方向)に並列する搭載領域MAの略中央を縦断(又は横断)する貫通スリット7により、略同一面積の第1リード部21及び第2リード部22に分割されていてもよい。この場合において、当該LED用リードフレーム1を用いて得られる半導体装置10は、図6に示すように、第1リード部21及び第2リード部22を跨ぐようにして、LED素子12の一方の端子部12aが第1リード部21に接続され、他方の端子部12bが第2リード部22に接続された構成とすることができる。
In the embodiment described above, the mounting area MA in the
また、図7に示すように、搭載領域MAは、基材2の縦方向(又は横方向)に並列する搭載領域MAを縦断(又は横断)する、2つの平行する貫通スリット7,7により、第1〜第3リード部21〜23に分割されていてもよい。この場合において、当該LED用リードフレーム1を用いて得られる半導体装置10は、搭載領域MAの中央(2つの貫通スリット7,7の間)に位置する第3リード部23にLED素子12が実装され、LED素子12の一方の端子部12aが第1リード部21に接続され、他方の端子部12bが第2リード部22に接続された構成とすることができる。
Further, as shown in FIG. 7, the mounting area MA includes two parallel through
さらに、上記実施形態においては、LED用リードフレーム1のダイシングラインに沿って複数の貫通孔が形成されていてもよい。このような構成を有するLED用リードフレーム1であれば、当該LED用リードフレーム1を用いて半導体装置を製造する過程において、LED用リードフレーム1をダイシングして個片化する際におけるダイシングすべき金属量をさらに低減することができ、ダイシングブレードにかかる負荷をさらに低減することができる。また、上金型及び下金型を用いて基材2をクランプし、金型のキャビティ内に樹脂を流し込んで硬化させることでリフレクタ形成用領域RAに樹脂製リフレクタを形成するときに、当該貫通孔を介してリフレクタ形成用領域RAに位置するキャビティのすべてに樹脂を行き渡らせることができる。
Further, in the above embodiment, a plurality of through holes may be formed along the dicing line of the
さらにまた、上記実施形態においては、基材2の各搭載領域MAに相当する所定形状の開口部を有する絶縁性レジスト層8を設け、当該開口部にて露出する基材上に銀めっき層30を形成しているが、当該絶縁性レジスト層8を設けずに基材2の全面に銀めっき層30を形成してもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the insulating resist
また、上記実施形態において、半導体装置10は、搭載領域MAを取り囲み、かつ搭載領域MAを露出させる樹脂製リフレクタ11を有するが、図8に示すように、上記LED用リードフレーム1の基材2と、一の端子(図示せず)がLED用リードフレーム1の基材2における大面積の第1リード部21に接続され、他の端子が小面積の第2リード部22にボンディングワイヤ14により接続されることで、搭載領域MAに実装されてなるLED素子12と、基材2及びLED素子12を被覆する封止樹脂により構成される封止部13とを備え、樹脂製リフレクタ11を有しないものであってもよい。かかる半導体装置10において、LED用リードフレーム1の基材2には、隣接する2つの搭載領域MA,MAの間に位置するようにして、基材2の縦方向及び横方向に延在する第2の溝部6が形成されており、縦方向(又は横方向)に並列する複数の搭載領域MAを縦断(又は横断)するようにして貫通スリット7が形成されている。この第2の溝部6及び貫通スリット7には、電気絶縁性を有する樹脂材料(ポリフタルアミド、エポキシ、シリコーン、液晶高分子等の1種又は2種以上の組み合わせ)が充填されている。
Moreover, in the said embodiment, although the
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to the following Example etc. at all.
〔実施例1〕
基材2として厚み0.2mm、横60mm×縦50mmの大きさの銅板を準備し、図2に示す形状の貫通スリット7をエッチングにより形成するとともに、第1の溝部5及び第2の溝部6をハーフエッチングにより形成した。なお、縦方向に隣接する搭載領域MAのピッチを3mmとし、横方向に隣接する搭載領域MAのピッチを4mmとし、基材2上に13行×13列のマトリックス状に配列された搭載領域MAを設けるように、第1の溝部5、第2の溝部6及び貫通スリット7を形成した。
[Example 1]
A copper plate having a thickness of 0.2 mm, a width of 60 mm, and a length of 50 mm is prepared as the
このようにして得られた基材2の一方の面(表面)側に所定形状の開口部を有する絶縁性レジスト層を形成するとともに、他方の面(裏面)側の一面に絶縁性レジスト層を形成した。そして、基材2の表面側の開口部を介して露出する基材2上に、電気めっき法により銀めっき層(厚み:3μm)を形成した。次に、銀めっき層を形成した基材2を400℃で2分間、リフロー炉(製品名:RN−CS,パナソニック社製)を用いて加熱した。
An insulating resist layer having an opening of a predetermined shape is formed on one surface (front surface) side of the
続いて、上記のようにして形成した銀めっき層上に、膜厚10nmのインジウムめっき層を形成し、その後絶縁性レジスト層を除去して、LED用リードフレーム(実施例1)を作製した。かかるインジウムめっき層は、具体的には、銀めっき層が形成され、加熱された基材2を、メタスルホン酸インジウムを含有するめっき浴(インジウム濃度:3g/L)に1分間浸漬させて電気めっき処理(電流密度:15mA/dm2)を施し、水洗浄し、乾燥することにより形成した。
Subsequently, an indium plating layer having a thickness of 10 nm was formed on the silver plating layer formed as described above, and then the insulating resist layer was removed to produce an LED lead frame (Example 1). Specifically, the indium plating layer is formed by forming a silver plating layer, and the
このようにして形成されたLED用リードフレーム1中の搭載領域MAの中から、一の搭載領域MAを任意に選択し、当該搭載領域MA上の銀めっき層を、任意に選択した3箇所において切断した。そして、当該3箇所の切断面を、SEM(日本電子社製,製品名:JSM−7001F)を用いて観察し、EBSP検出器(TSL社製,条件:傾斜70度,加速電圧15kV,印加電流10nA,範囲20μm×3μm)を用いて結晶方位を判別し、結晶粒像を撮影し、粒径分布を算出する方法により、当該銀めっき層の断面における銀の結晶粒子の断面積を測定した。
One mounting area MA is arbitrarily selected from the mounting areas MA in the
その結果、銀めっき層の厚さ方向の切断面の全面積に占める、断面積1μm2以上の銀の結晶粒子の面積割合(3箇所の切断面における面積割合の算術平均値)は、96%であった。また、当該切断面に現れる銀の結晶粒子の最大断面積(3箇所の切断面のそれぞれにおける銀の結晶粒子の最大断面積の算術平均値)は、35μm2であった。 As a result, the area ratio of silver crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more (the arithmetic average value of the area ratios at three cut surfaces) occupying the entire area of the cut surface in the thickness direction of the silver plating layer is 96%. Met. The maximum cross-sectional area of the silver crystal particles appearing on the cut surface (the arithmetic average value of the maximum cross-sectional areas of the silver crystal particles at each of the three cut surfaces) was 35 μm 2 .
〔実施例2〕
めっき浴に基材2を2分間浸漬させ、膜厚20nmのインジウムめっき層を形成した以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(実施例2)を作製した。
[Example 2]
A lead frame for LED (Example 2) was produced in the same manner as in Example 1 except that the
かかるLED用リードフレームについて、実施例1と同様にして測定した断面積1μm2以上の銀の結晶粒子の面積割合は96%であり、切断面に現れる銀の結晶粒子の最大断面積は、37μm2であった。 With respect to the lead frame for LED, the area ratio of silver crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more measured in the same manner as in Example 1 is 96%, and the maximum cross-sectional area of silver crystal particles appearing on the cut surface is 37 μm. 2 .
〔実施例3〕
めっき浴に基材2を3分間浸漬させ、膜厚30nmのインジウムめっき層を形成した以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(実施例3)を作製した。
Example 3
A lead frame for LED (Example 3) was produced in the same manner as in Example 1 except that the
かかるLED用リードフレームについて、実施例1と同様にして測定した断面積1μm2以上の銀の結晶粒子の面積割合は97%であり、切断面に現れる銀の結晶粒子の最大断面積は、30μm2であった。 With respect to the lead frame for LED, the area ratio of silver crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more measured in the same manner as in Example 1 was 97%, and the maximum cross-sectional area of silver crystal particles appearing on the cut surface was 30 μm. 2 .
〔実施例4〕
銀めっき層を形成した基材2を260℃で2分間加熱した以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(実施例4)を作製した。
Example 4
An LED lead frame (Example 4) was produced in the same manner as in Example 1 except that the
かかるLED用リードフレームについて、実施例1と同様にして測定した断面積1μm2以上の銀の結晶粒子の面積割合は77%であり、切断面に現れる銀の結晶粒子の最大断面積は、21μm2であった。 With respect to the lead frame for LED, the area ratio of silver crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more measured in the same manner as in Example 1 is 77%, and the maximum cross-sectional area of silver crystal particles appearing on the cut surface is 21 μm. 2
〔実施例5〕
銀めっき層が形成され、加熱された基材2を、メタスルホン酸スズを含有するめっき浴(スズ濃度:8g/L)に30秒間浸漬させて電気めっき処理(電流密度:150mA/dm2)を施し、膜厚15nmのスズめっき層を形成した以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(実施例5)を作製した。
Example 5
An electroplating treatment (current density: 150 mA / dm 2 ) is performed by immersing the
〔実施例6〕
銀めっき層が形成され、加熱された基材2を、クロロニトロテトラアンミンパラジウムを含有するめっき浴(パラジウム濃度:2g/L)に30秒間浸漬させて電気めっき処理(電流密度:100mA/dm2)を施し、膜厚10nmのパラジウムめっき層を形成した以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(実施例6)を作製した。
Example 6
An electroplating treatment (current density: 100 mA / dm 2 ) is performed by immersing the
〔実施例7〕
銀めっき層が形成され、加熱された基材2を、塩化ニッケルを含有するめっき浴(ニッケル濃度:6g/L)に20秒間浸漬させて電気めっき処理(電流密度:300mA/dm2)を施し、膜厚10nmのニッケルめっき層を形成した以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(実施例7)を作製した。
Example 7
The
〔実施例8〕
ニッケルめっき層が形成された基材2を400℃で2分間、リフロー炉(製品名:RN−CS,パナソニック社製)を用いて加熱した以外は、実施例7と同様にしてLED用リードフレーム(実施例8)を作製した。
Example 8
LED lead frame as in Example 7, except that the
〔比較例1〕
基材2に銀めっき層を形成した後、加熱処理を施すことなく膜厚10nmのインジウムめっき層を形成した以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(比較例1)を作製した。
[Comparative Example 1]
A lead frame for LED (Comparative Example 1) was produced in the same manner as in Example 1 except that a silver plating layer was formed on the
かかるLED用リードフレームについて、実施例1と同様にして測定した断面積1μm2以上の銀の結晶粒子の面積割合は45%であり、切断面に現れる銀の結晶粒子の最大断面積は、2.9μm2であった。 With respect to the lead frame for LED, the area ratio of silver crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more measured in the same manner as in Example 1 is 45%, and the maximum cross-sectional area of silver crystal particles appearing on the cut surface is 2 0.9 μm 2 .
〔比較例2〕
基材2に銀めっき層を形成した後、加熱処理を施すことなく、かつインジウムめっき層を形成しない以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(比較例2)を作製した。
[Comparative Example 2]
An LED lead frame (Comparative Example 2) was produced in the same manner as in Example 1 except that after the silver plating layer was formed on the
かかるLED用リードフレームについて、実施例1と同様にして測定した断面積1μm2以上の銀の結晶粒子の面積割合は42%であり、切断面に現れる銀の結晶粒子の最大断面積は、5.3μm2であった。 With respect to the lead frame for LED, the area ratio of silver crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more measured in the same manner as in Example 1 is 42%, and the maximum cross-sectional area of silver crystal particles appearing on the cut surface is 5 It was 3 μm 2 .
〔比較例3〕
インジウムめっき層を形成しない以外は、実施例1と同様にしてLED用リードフレーム(比較例3)を作製した。
[Comparative Example 3]
An LED lead frame (Comparative Example 3) was produced in the same manner as in Example 1 except that the indium plating layer was not formed.
かかるLED用リードフレームについて、実施例1と同様にして測定した断面積1μm2以上の銀の結晶粒子の面積割合は94%であり、切断面に現れる銀の結晶粒子の最大断面積は、27μm2であった。 With respect to the lead frame for LED, the area ratio of silver crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more measured in the same manner as in Example 1 is 94%, and the maximum cross-sectional area of silver crystal particles appearing on the cut surface is 27 μm. 2 .
〔比較例4〕
膜厚0.1μmのインジウムめっき層を形成した以外は、比較例1と同様にしてLED用リードフレーム(比較例4)を作製した。
[Comparative Example 4]
An LED lead frame (Comparative Example 4) was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that an indium plating layer having a thickness of 0.1 μm was formed.
かかるLED用リードフレームについて、実施例1と同様にして測定した断面積1μm2以上の銀の結晶粒子の面積割合は95%であり、切断面に現れる銀の結晶粒子の最大断面積は、38μm2であった。 With respect to the lead frame for LED, the area ratio of silver crystal particles having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more measured in the same manner as in Example 1 is 95%, and the maximum cross-sectional area of silver crystal particles appearing on the cut surface is 38 μm. 2 .
〔試験例1〕反射率評価試験
上述のようにして作製したLED用リードフレーム(実施例1〜8,比較例1〜4)について、分光光度計(島津製作所社製,UV−2550,MPC−2200)を用いて、波長460nmの光を照射したときにおける反射率(%)を測定した(初期)。
[Test Example 1] Reflectance Evaluation Test Regarding the LED lead frames (Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 to 4) produced as described above, a spectrophotometer (Shimadzu Corporation, UV-2550, MPC- 2200), the reflectance (%) when irradiated with light having a wavelength of 460 nm was measured (initial).
また、上記LED用リードフレーム(実施例1〜8,比較例1〜4)を、0.25質量%硫化アンモニウム水溶液(液温:25℃)に5分間浸漬させた後、同様にして波長460nmの光を照射したときにおける反射率(%)を測定した(U−5)。 In addition, the LED lead frames (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4) were immersed in a 0.25 mass% ammonium sulfide aqueous solution (liquid temperature: 25 ° C.) for 5 minutes, and then the wavelength was 460 nm. The reflectance (%) when irradiated with the light was measured (U-5).
さらに、上記LED用リードフレーム(実施例1〜8,比較例1〜4)を、硫化水素濃度3ppm、温度40℃、湿度80%の雰囲気中に1時間暴露した後、同様にして波長460nmの光を照射したときにおける反射率(%)を測定した(ガス1H)。
上記反射率の測定結果を、表1に示す。
Further, the LED lead frames (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4) were exposed to an atmosphere of hydrogen sulfide concentration of 3 ppm, temperature of 40 ° C. and humidity of 80% for 1 hour, and the wavelength of 460 nm was similarly obtained. The reflectance (%) when irradiated with light was measured (gas 1H).
Table 1 shows the measurement results of the reflectance.
表1に示すように、実施例1〜8のLED用リードフレームにおいては、初期反射率が優れているとともに、腐食試験後の反射率の低下が顕著に抑制されていることが確認された。一方、比較例1〜3のLED用リードフレームにおいては、初期反射率は実施例1〜8と略同等であると評価することができるものの、腐食試験後の反射率、特に硫化アンモニウム水溶液に浸漬させた後の反射率が著しく低下していることが確認された。比較例4のLED用リードフレームにおいては、腐食試験後の反射率の低下はほとんど確認されなかったが、銀めっき層の全面にインジウムめっき層が形成されていることで、初期反射率が低下してしまうことが確認された。このように、実施例1〜7のLED用リードフレームのように、銀めっき層を形成した後に加熱し、銀めっき層の一部が露出するようにしてインジウムめっき層、スズめっき層、パラジウムめっき層又はニッケルめっき層を形成することで、製造初期における反射率を向上させるとともに、硫化水素等の腐食性ガスに対する耐性をも向上させることができると考えられる。特に、実施例8のLED用リードフレームのように被覆層を構成する金属としてニッケルを選択した場合、銀めっき層の一部が露出するようにしてニッケルめっき層を形成した後さらに加熱することで、硫化水素等の腐食性ガスに対する耐性をより向上させることができると考えられる。 As shown in Table 1, in the LED lead frames of Examples 1 to 8, it was confirmed that the initial reflectance was excellent and the decrease in the reflectance after the corrosion test was remarkably suppressed. On the other hand, in the LED lead frames of Comparative Examples 1 to 3, although the initial reflectance can be evaluated to be substantially the same as that of Examples 1 to 8, the reflectance after the corrosion test, particularly immersed in an aqueous solution of ammonium sulfide. It was confirmed that the reflectivity after being reduced significantly. In the LED lead frame of Comparative Example 4, almost no decrease in reflectivity after the corrosion test was confirmed, but the initial reflectivity decreased due to the formation of the indium plating layer on the entire surface of the silver plating layer. It was confirmed that. Thus, like the LED lead frames of Examples 1 to 7, heating was performed after the silver plating layer was formed, and an indium plating layer, a tin plating layer, and a palladium plating were made so that a part of the silver plating layer was exposed. By forming the layer or the nickel plating layer, it is considered that the reflectance in the initial stage of production can be improved and the resistance to corrosive gases such as hydrogen sulfide can be improved. In particular, when nickel is selected as the metal constituting the coating layer as in the LED lead frame of Example 8, the nickel plating layer is formed so that a part of the silver plating layer is exposed, and further heated. It is considered that the resistance to corrosive gases such as hydrogen sulfide can be further improved.
また、実施例1〜8及び比較例1のLED用リードフレームの基材の銀めっき層及びインジウムめっき層が形成された面をSEM写真にて確認したところ、実施例1〜8のLED用リードフレームにおいては、銀めっき層を構成する銀の結晶粒界を選択的に被覆するようにしてインジウムめっき層、スズめっき層、パラジウムめっき層又はニッケルめっき層が形成されていることが確認された。一方、比較例1のLED用リードフレームにおいては、銀めっき層が形成された後に所定の加熱処理が施されていないため、銀めっき層における結晶粒界が実施例1〜8のLED用リードフレームに比して多く、それらの結晶粒界がインジウムめっき層により十分に被覆されていないことが確認された。このことから、基材2上に銀めっき層(反射層3)を形成した後に加熱処理を施すことで、銀めっき層(反射層3)における銀(又は銀合金)の結晶粒界を少なくすることができるため、その上に形成されるインジウムめっき層、スズめっき層、パラジウムめっき層又はニッケルめっき層(被覆層4)の膜厚が薄くても、腐食性ガス等に対する十分な耐性が得られる程度にインジウムめっき層、スズめっき層、パラジウムめっき層又はニッケルめっき層(被覆層4)を形成することができるものと考えられる。
Moreover, when the surface in which the silver plating layer and indium plating layer of the base material of LED lead frame of Examples 1-8 and Comparative Example 1 were formed was confirmed with the SEM photograph, the lead for LEDs of Examples 1-8 In the frame, it was confirmed that an indium plating layer, a tin plating layer, a palladium plating layer, or a nickel plating layer was formed so as to selectively cover the silver crystal grain boundaries constituting the silver plating layer. On the other hand, in the LED lead frame of Comparative Example 1, since the predetermined heat treatment is not performed after the silver plating layer is formed, the crystal grain boundaries in the silver plating layer are the LED lead frames of Examples 1 to 8. It was confirmed that the crystal grain boundaries were not sufficiently covered with the indium plating layer. From this, the crystal grain boundary of silver (or silver alloy) in the silver plating layer (reflection layer 3) is reduced by performing heat treatment after forming the silver plating layer (reflection layer 3) on the
〔試験例2〕ワイヤーボンディング性評価試験
上記LED用リードフレーム(実施例1〜8,比較例1〜4)の第1リード部21にボンディングワイヤをボンディングする第1ボンディング処理及び第2リード部22にボンディングワイヤをボンディングする第2ボンディング処理からなるボンディング処理を、ワイヤーボンダー(HW27U−HF,パナソニックファクトリーソリューションズ社製)を用いて20回連続して行うことができるか否かについて試験した。なお、第1ボンディング処理及び第2ボンディング処理の処理条件を表2に示す。
[Test Example 2] Wire Bonding Evaluation Test A first bonding process and a second
また、このようにしてボンディングされたボンディングワイヤについて、ボンドテスター(万能型ボンドテスター4000,DAGE社製)を用いてプル試験を行った。これらの試験の結果を表3に示す。 Moreover, the pull test was done about the bonding wire bonded in this way using the bond tester (universal type bond tester 4000, the product made from DAGE). The results of these tests are shown in Table 3.
なお、表3において、「連続性」と表記するものは、上記ワイヤーボンダーを用いて20回連続ワイヤーボンディング処理を行うことができた場合を「○」と評価し、少なくとも1回はワイヤーボンディング処理を行うことができなかった場合を「×」と評価した。また、表3において「強度」と表記するものは、上記ボンドテスターを用いて測定されたボンディングワイヤの引張強度が4g以上のものを「○」と評価し、4g未満のものを「×」と評価した。 In Table 3, “continuity” is described as “◯” when 20 times of continuous wire bonding process can be performed using the wire bonder, and at least one time of wire bonding process. The case where it was not possible to evaluate was evaluated as “x”. In Table 3, “strength” is expressed as “◯” when the bonding wire measured using the above bond tester has a tensile strength of 4 g or more as “◯”, and less than 4 g as “x”. evaluated.
〔試験例3〕はんだ濡れ性評価試験
第1の溝部5、第2の溝部6及び貫通スリット7を形成しない以外は、上記LED用リードフレーム(実施例1〜8,比較例1〜4)のそれぞれと同様にして作製した各試験片(13mm×3mm)について、はんだ濡れ性試験装置(製品名:SAT−5200,レスカ社製)を用いて、下記の条件により、はんだ濡れ性評価試験を行った。なお、はんだ濡れ性評価試験は、メニスコグラフ法を用いてゼロクロスタイム(秒)を測定することにより行った。結果を表3にあわせて示す。
[Test Example 3] Solder wettability evaluation test The LED lead frames (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4) except that the
<試験条件>
はんだ:鉛フリーはんだ(はんだ組成:Sn96.5%,Ag3%,Cu0.5%;製品名:エコソルダーソリューション M705,千住金属工業社製)
フラックス:ソルボンドR100−40(日本アルファメタルズ社製)
はんだ温度:240℃
浸漬時間:10秒
浸漬深さ:2mm
速度:2mm/sec
<Test conditions>
Solder: Lead-free solder (Solder composition: Sn 96.5%,
Flux: Solbond R100-40 (Nippon Alpha Metals)
Solder temperature: 240 ° C
Immersion time: 10 seconds Immersion depth: 2 mm
Speed: 2mm / sec
表3に示すように、実施例1〜8のLED用リードフレームは、ワイヤーボンディング性及びはんだ濡れ性においても優れていることが確認された。そのため、LED用リードフレームの基材の裏面側にインジウム、スズ、パラジウム又はニッケルをめっきすることも可能であり、それにより、基材の腐食を防止したり、基材の裏面側の平滑性を向上させたりすることができると考えられる。 As shown in Table 3, it was confirmed that the LED lead frames of Examples 1 to 8 were excellent in wire bonding property and solder wettability. Therefore, it is also possible to plate indium, tin, palladium or nickel on the back side of the base material of the LED lead frame, thereby preventing corrosion of the base material or smoothing the back side of the base material. It is thought that it can be improved.
〔試験例4〕長期耐久性試験
実施例1、実施例5〜8、比較例2及び比較例3のLED用リードフレームを150℃の温度雰囲気下に所定の期間(1000h)放置した後、分光光度計(島津製作所社製,UV−2550,MPC−2200)を用いて、波長460nmの光を照射したときにおける反射率(%)を測定した。結果を表4に示す。
[Test Example 4] Long-term durability test The LED lead frames of Examples 1, 5 to 8, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 were allowed to stand in a temperature atmosphere of 150 ° C. for a predetermined period (1000 hours), followed by spectroscopy. Using a photometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-2550, MPC-2200), the reflectance (%) when irradiated with light having a wavelength of 460 nm was measured. The results are shown in Table 4.
表4に示すように、実施例1及び実施例5〜8のLED用リードフレームは、比較例2及び3のLED用リードフレームに比して反射率の低下を抑制し得ることが確認された。比較例2及び3のLED用リードフレームにおいては、反射層3上に被覆層4が形成されていないことで、基材からの銅のパイルアップにより反射率が低下したものと推察される。一方、実施例1及び実施例5〜8のLED用リードフレームにおいては、反射層4上の被覆層4により基材からの銅のパイルアップが抑制され、反射率の低下を抑制することができたものと推察される。
As shown in Table 4, it was confirmed that the LED lead frames of Example 1 and Examples 5 to 8 can suppress a decrease in reflectance as compared with the LED lead frames of Comparative Examples 2 and 3. . In the LED lead frames of Comparative Examples 2 and 3, the
本発明は、LED素子を利用する種々の半導体装置の製造に有用である。 The present invention is useful for manufacturing various semiconductor devices using LED elements.
1…LED用リードフレーム(LED素子搭載用基板)
2…基材
3…反射層
31…第1の反射層
32…第2の反射層
31e,32e…縁部
4…被覆層
7…貫通スリット
10…半導体装置
11…樹脂製リフレクタ(リフレクタ部)
12…LED素子
13…封止部
MA…搭載領域
1 ... LED lead frame (LED element mounting board)
DESCRIPTION OF
12 ...
Claims (18)
基材と、
前記基材における前記LED素子を搭載するための搭載領域上に少なくとも設けられてなる、銀又は銀合金を含む反射層と、
前記搭載領域上の反射層の一部が露出するように前記反射層に含まれる銀又は銀合金の結晶粒界の一部を選択的に被覆してなる、前記銀又は銀合金よりも耐食性の高い、銀又は銀合金以外の金属を含有する被覆層と
を備え、
前記反射層の厚さ方向所定の断面の全面積の70%以上が、断面積1μm2以上の前記銀又は銀合金の結晶粒子で占められていることを特徴とするLED素子搭載用基板。 A substrate used for mounting an LED element,
A substrate;
A reflective layer containing silver or a silver alloy, which is provided at least on a mounting region for mounting the LED element in the substrate;
A part of the grain boundary of silver or silver alloy contained in the reflective layer is selectively covered so that a part of the reflective layer on the mounting region is exposed , and is more corrosion resistant than the silver or silver alloy. And a coating layer containing a metal other than silver or silver alloy,
A substrate for mounting an LED element, wherein 70% or more of the total area of a predetermined cross section in the thickness direction of the reflective layer is occupied by crystal grains of the silver or silver alloy having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more.
前記搭載領域上に搭載されてなるLED素子と、
前記LED素子を封止する封止部と
を備えることを特徴とする半導体装置。 The LED element mounting substrate according to any one of claims 1 to 8 ,
An LED element mounted on the mounting area;
A semiconductor device comprising: a sealing portion that seals the LED element.
銀又は銀合金を含有する反射層が前記LED素子を搭載するための搭載領域上に少なくとも設けられてなる基材を加熱する加熱工程と、
加熱後の前記基材の反射層上に、前記反射層の一部が露出するように、かつ前記反射層に含まれる前記銀又は銀合金の結晶粒界の少なくとも一部が被覆されるように、前記銀又は銀合金よりも耐食性の高い金属を含有する被覆層を形成する被覆層形成工程と
を有し、
前記加熱工程において、加熱後の前記反射層の厚さ方向所定の断面の全面積の70%以上が、断面積1μm 2 以上の前記銀又は銀合金の結晶粒子で占められるように前記基材を加熱することを特徴とするLED素子搭載用基板の製造方法。 A method of manufacturing a substrate for mounting an LED element,
A heating step of heating a base material in which a reflective layer containing silver or a silver alloy is provided at least on a mounting region for mounting the LED element;
On the reflective layer of the substrate after heating, a part of the reflective layer is exposed and at least a part of the crystal grain boundary of the silver or silver alloy contained in the reflective layer is coated. than said silver or silver alloy possess a covering layer forming step of forming a coating layer containing a high corrosion resistant metal,
In the heating step, the base material is so arranged that 70% or more of the total area of the predetermined cross section in the thickness direction of the reflective layer after heating is occupied by crystal grains of the silver or silver alloy having a cross-sectional area of 1 μm 2 or more. The manufacturing method of the board | substrate for LED element mounting characterized by heating .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012182107A JP6015231B2 (en) | 2011-08-26 | 2012-08-21 | LED element mounting substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor device using the LED element mounting substrate |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011184665 | 2011-08-26 | ||
JP2011184665 | 2011-08-26 | ||
JP2011275369 | 2011-12-16 | ||
JP2011275369 | 2011-12-16 | ||
JP2012182107A JP6015231B2 (en) | 2011-08-26 | 2012-08-21 | LED element mounting substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor device using the LED element mounting substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013145862A JP2013145862A (en) | 2013-07-25 |
JP6015231B2 true JP6015231B2 (en) | 2016-10-26 |
Family
ID=49041497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012182107A Expired - Fee Related JP6015231B2 (en) | 2011-08-26 | 2012-08-21 | LED element mounting substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor device using the LED element mounting substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6015231B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6255825B2 (en) * | 2013-09-13 | 2018-01-10 | 株式会社カネカ | Light emitting element mounting lead frame, light emitting element mounting resin molding, and surface mounting light emitting device |
JP6448986B2 (en) * | 2014-10-31 | 2019-01-09 | Shマテリアル株式会社 | Lead frame manufacturing method |
KR102641336B1 (en) * | 2017-09-05 | 2024-02-28 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | Semiconductor device package |
JP7174240B2 (en) | 2018-11-30 | 2022-11-17 | 日亜化学工業株式会社 | Method for manufacturing light emitting device |
JP6947988B2 (en) | 2019-01-28 | 2021-10-13 | 日亜化学工業株式会社 | Manufacturing method of light emitting device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2453491A4 (en) * | 2009-07-10 | 2014-01-08 | Furukawa Electric Co Ltd | Lead frame for optical semiconductor device, manufacturing method of lead frame for optical semiconductor device, and optical semiconductor device |
JP5612355B2 (en) * | 2009-07-15 | 2014-10-22 | 株式会社Kanzacc | Plating structure and method of manufacturing electrical material |
-
2012
- 2012-08-21 JP JP2012182107A patent/JP6015231B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013145862A (en) | 2013-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI557933B (en) | A manufacturing method of a wire frame or a substrate for a light emitting diode, a semiconductor device, and a wire frame or a substrate for a light emitting diode | |
JP4897981B2 (en) | Lead frame for optical semiconductor device, manufacturing method thereof, and optical semiconductor device | |
KR101485226B1 (en) | Lead frame for optical semiconductor device, manufacturing method of lead frame for optical semiconductor device, and optical semiconductor device | |
JP6015231B2 (en) | LED element mounting substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor device using the LED element mounting substrate | |
JP2013236005A (en) | Lead frame for led and semiconductor device using the same | |
JP2013197471A (en) | Substrate for led, manufacturing method of the same, and semiconductor device | |
JP5578960B2 (en) | Lead frame for optical semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5970922B2 (en) | LED lead frame and optical semiconductor device using the same | |
JP5978705B2 (en) | LED element mounting substrate, method for manufacturing the same, and semiconductor device using the LED element mounting substrate | |
JP2017092500A (en) | Lead frame for led, optical semiconductor device, and method of manufacturing lead frame for led | |
JP2022168010A (en) | Metal material for optical semiconductor device, method of manufacturing the same, and optical semiconductor device using the same | |
JP2004241766A (en) | Device | |
JP7011142B2 (en) | Manufacturing method of light emitting device, package for light emitting device and light emitting device | |
JP6685112B2 (en) | Lead frame, lead frame package, and manufacturing method thereof | |
JP2014192310A (en) | Lead frame for led element and lead frame substrate for led element | |
JP6094695B2 (en) | Manufacturing method of LED lead frame | |
JP2010206034A (en) | Lead frame for optical semiconductor device, package for the optical semiconductor device, the optical semiconductor device, production method of lead frame for optical semiconductor device, production method of package for the optical semiconductor device, and production method of the optical semiconductor device | |
JP5736770B2 (en) | LED substrate, method of manufacturing the same, and semiconductor device | |
JP5767521B2 (en) | Lead frame for optical semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP7339566B2 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING METAL STRUCTURE FOR OPTO-SEMICONDUCTOR DEVICE, PACKAGE, AND SOLUTION CONTAINING POLYALLYLAMINE POLYMER | |
JP6206568B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2012099555A (en) | Light-emitting device for backlight | |
JP2012134435A (en) | Light-emitting device for back light | |
JP6250749B2 (en) | LED substrate, method of manufacturing the same, and semiconductor device | |
JP2012156409A (en) | Light-emitting device for backlight |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150629 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160315 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160316 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160425 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160830 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160912 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6015231 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |