JP6657331B2 - リードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにリードフレームの製造方法 - Google Patents

リードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにリードフレームの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにリードフレームの製造方法に関する。
光半導体素子を搭載した光半導体装置は、一般照明やテレビ・携帯電話・ＯＡ機器等のディスプレイ等、様々な機器に使用されている。これらの光半導体装置においては、薄型化や低コスト化等の要請に応えるべく、リードフレームを用いて光半導体素子を搭載し樹脂封止したパッケージが開発されてきた。
一般に、リードフレームを用いた光半導体装置では、リードフレームは、光半導体素子を搭載するダイパッド部と、ダイパッド部の周辺に間隔を置いて配置されたリード部を有し、ダイパッド部とリード部の全面又は一部をなすリードフレーム基材の最表面には貴金属めっきが施されている。ダイパッド部には光半導体素子が搭載され、光半導体素子とリード部とがボンディングワイヤー等を用いて接合されている。光半導体素子が搭載されたダイパッド部とリード部の周囲は、光を反射する樹脂からなるリフレクタ樹脂部で囲まれている。リフレクタ樹脂部に囲まれた、光半導体素子及びボンディングワイヤー等を含む空間領域には、透明樹脂を充填してなる封止樹脂部が形成されている。
光半導体装置では、光半導体素子から発せられた横方向及び下方向へ向かう光を、リフレクタ樹脂部とともに、リフレクタ樹脂部に囲まれたリードフレームの面で、効率よく反射して所定方向に出射させることが重要となる。このため、上部に透明樹脂からなる封止樹脂部が形成されているダイパッド部やリード部をなすリードフレーム基材の最表面には、光の反射率が高い貴金属めっきを施すことにより光半導体素子から発せられた下方向へ向かう光を反射させている。また、貴金属めっき層における最表層のめっき層には、一般的には光反射率の高い銀めっきが用いられている。
このような光半導体装置に用いるリードフレームにおいて、貴金属めっき層における最表層のめっき層が銀めっき層で形成されためっき構造は、例えば、次の特許文献１、２に開示されている。
例えば、次の特許文献１には、ダイパッド部やリード部をなすリードフレーム基材の表面に、Ｎｉめっき層、Ａｕストライクめっき層、Ａｇめっき層を順に積層しためっき構造を有し、反射率が９２％以上でかつ光沢度が１．４０以上の反射特性を有するめっき表面が形成されたリードフレームが記載されている。
また、次の特許文献２には、硫化腐蝕によるＡｇめっき層の劣化を防止するため、リードフレーム基材の表面に、光沢Ｎｉめっき層、Ｐｄめっき層、Ａｇめっき層の三層、または、光沢Ｎｉめっき層、Ｐｄめっき層、Ａｕめっき層、Ａｇめっき層の四層のめっき構造を有し、最表層のＡｇめっき層が１．６０以上の光沢度を有するリードフレームが記載されている。
特開２０１２−２０９３６７号公報 特開２０１４−１７９４９２号公報
上述のように、光半導体装置用のリードフレームのめっき表面には、光半導体素子からの光を効率よく反射させることが求められており、近年では、特許文献２に記載のリードフレームのように、めっき表面の光沢度を１．６以上にすることが要求されてきている。
ところで、光半導体装置用のリードフレームのめっき表面は、光沢度を高くすると、鏡面に近い薄黒い色になる。このため、光沢度を１．６以上に高くした光半導体装置用のリードフレームでは、光沢度を１.６以上に上げる必要のない一般ＩＣ用リードフレームに比べて、めっき表面の外観上の表面異常が発見されやすく、その一部がリードフレーム製品の不具合として検出されることが多くなってきている。特にＬＥＤ等の光半導体装置に用いられるリードフレームにおいて、材料起因と思われるめっき表面のムラ等が発見されやすくなってきている。このめっき表面のムラ等は、リードフレームの機能に問題を及ぼすものではないものの、外観上は不良と判断されるため、リードフレーム製品の生産性を悪化させる原因となっている。
また、従来、めっき表面の光沢度を上げるために使用する貴金属は、価格が高く、コスト削減のためには、貴金属のめっき厚は極力薄くすることが望まれる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっき表面のムラ等、外観上の不具合を防止し、しかも、めっき表面の光沢度を上げるために使用する貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることが可能なリードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにリードフレームの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明によるリードフレームは、光半導体装置に用いるリードフレームであって、光半導体素子を搭載するダイパッド部と、前記光半導体素子と電気的に接続可能なリード部と、を備え、前記ダイパッド部及び前記リード部の少なくとも一部もしくは全面の何れかをなす、Ｃｕ系材料を用いた金属板からなるリードフレーム基材の表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層が形成され、該光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層が積層されていることを特徴としている。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記光沢Ｎｉめっき層のめっき厚さが、０．５μｍ以上３．０μｍ以下であるのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記Ａｇめっき層のめっき厚さが、０．３μｍ以上２．５μｍ以下であるのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記光沢Ｎｉめっき層の結晶配向性は、面指数（１１１）が、面指数（２００）よりも優位であるのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記Ａｇめっき層の表面の反射率（４６０ｎｍ）が、９０％以上であるのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記光沢Ｎｉめっき層と前記Ａｇめっき層の間に、Ａｕめっき層が形成されているのが好ましい。
また、本発明のリードフレームにおいては、前記光沢Ｎｉめっき層と前記Ａｕめっき層の間に、Ｐｄめっき層が形成されているのが好ましい。
また、本発明による樹脂付きリードフレームは、本発明のいずれかのリードフレームと、前記ダイパッド部及び前記リード部の周囲を囲むリフレクタ樹脂部と、を備えてなることを特徴としている。
また、本発明による光半導体装置は、本発明の樹脂付きリードフレームと、前記ダイパッド部に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子とリード部とを電気的に接続した接続体と、前記リフレクタ樹脂部に囲まれた、前記光半導体素子と前記接続体とを含む領域を充填する透明樹脂で形成された封止樹脂部と、を備えてなることを特徴としている。
本発明によるリードフレームの製造方法は、光半導体装置に用いるリードフレームの製造方法であって、Ｃｕ系材料を用いた金属板からなるリードフレーム基材における、光半導体素子を搭載するダイパッド部及び前記光半導体素子と電気的に接続可能なリード部に該当する箇所の少なくとも一部もしくは全面の何れかの表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層を形成し、該光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層を積層することを特徴としている。
また、本発明のリードフレームの製造方法においては、前記リードフレーム基材における、前記ダイパッド部及び前記リード部に対応する箇所の少なくとも一部もしくは全面の何れかの表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層を形成し、該光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層を積層した後に、前記ダイパッド部と前記リード部とを形成するのが好ましい。
また、本発明のリードフレームの製造方法においては、前記リードフレーム基材に前記ダイパッド部と前記リード部を形成した後に、前記ダイパッド部と前記リード部の少なくとも一部もしくは全面の何れかをなす前記リードフレーム基材の表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層を形成し、該光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層を積層するのが好ましい。
また、本発明のリードフレームの製造方法においては、前記光沢Ｎｉめっき層を形成する際におけるめっき浴を、硫黄を含む光沢剤を加えたスルファミン酸浴とし、電流密度を３〜１０Ａ／ｄｍ２とするのが好ましい。
本発明によれば、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっき表面のムラ等、外観上の不具合を防止し、しかも、めっき表面の光沢度を上げるために使用する貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることが可能なリードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにリードフレームの製造方法が得られる。
本発明の一実施形態に係る光半導体装置用リードフレームの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る光半導体装置用リードフレームのめっき構成を概略的に示す説明図で、（Ａ）はその一例を示す図、（Ｂ）は他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂付きリードフレームの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る光半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 従来技術を用いてリードフレーム基材をなす金属板に形成しためっき表面における、めっきムラが発生していない正常部とめっきムラが発生しためっきムラ部の夫々のめっき層の画像で、（Ａ）は正常部のＡｇめっき層の表面の状態を示す画像、（Ｂ）はめっきムラ部のＡｇめっき層の表面の状態を示す画像、（Ｃ）は正常部のめっき層の断面の状態を示す走査イオン顕微鏡画像、（Ｄ）はめっきムラ部のめっき層の断面の状態を示す走査イオン顕微鏡画像である。 本発明の一実施形態に係る光半導体装置用リードフレームのめっき層の断面の状態を示す走査イオン顕微鏡画像である。 従来技術により形成しためっき層の、めっきムラが発生しためっきムラ部と、本発明の一実施形態に係る光半導体装置用リードフレームにおいて形成されためっき層の、めっきムラが発生していない正常部の夫々における、各めっき層の結晶粒子を模式的に示す説明図で、（Ａ）は従来技術によるめっきムラ部における各めっき層の結晶粒子を示す図、（Ｂ）は本実施形態のリードフレームによる正常部における各めっき層の結晶粒子を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリードフレームの製造方法の一連の工程を模式的に示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂付きリードフレームの一連の工程を模式的に示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る光半導体装置の製造方法の一連の工程を模式的に示す説明図である。
実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の一態様のリードフレームは、光半導体装置に用いられるリードフレームであって、光半導体素子を搭載するダイパッド部と光半導体素子と電気的に接続可能なリード部とを備え、ダイパッド部及びリード部の少なくとも一部もしくは全面の何れかをなす、Ｃｕ系材料を用いた金属板からなるリードフレーム基材の表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層が形成され、光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層が積層されている。
光沢Ｎｉめっき層の光沢度を２．５以上３．５以下にすれば、Ａｇめっきの光沢度に影響を及ぼすことなく、Ａｇめっき層表面に窪みを生じる虞もなく、めっき表面のめっきムラを防止することができる。
そして、最表層の光沢度１．６以上のＡｇめっき層を、めっき厚０．３μｍ以上２．５μｍ以下で形成することで、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっき表面のめっきムラを防止し、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることができる。
また、本発明の一態様のリードフレームのように、光沢Ｎｉめっき層の表面粗さをＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下にすれば、下地の結晶粒の大きさの影響を受けることなく、Ａｇめっき層の光沢度が低下することなく、めっき表面のめっきムラを防止することができる。
また、本発明の一態様のリードフレームにおいては、好ましくは、光沢Ｎｉめっき層のめっき厚さが、０．５μｍ以上３．０μｍ以下である。
また、本発明の一態様のリードフレームにおいては、好ましくは、光沢Ｎｉめっき層の結晶配向性は、面指数（１１１）が、面指数（２００）よりも優位である。
また、本発明の一態様のリードフレームにおいては、好ましくは、Ａｇめっき層の表面の反射率（４６０ｎｍ）が、９０％以上である。
また、本発明の一態様のリードフレームにおいては、好ましくは、Ａｇめっき層のめっき厚さが、０．３μｍ以上２．５μｍ以下である。
このようにすれば、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることができる。
また、本発明の一態様のリードフレームにおいては、好ましくは、光沢Ｎｉめっき層とＡｇめっき層の間に、Ａｕめっき層が形成されている。
このようにすれば、めっき表面のめっきムラを防止できることに加えて、Ｃｕの熱拡散防止効果も得られる。
また、本発明の一態様のリードフレームにおいては、好ましくは、光沢Ｎｉめっき層とＡｕめっき層の間に、Ｐｄめっき層が形成されている。
このようにすれば、めっき表面のめっきムラを防止できることに加えて、Ｃｕの熱拡散防止と同時にＡｕめっき層の厚さを薄くして高価なＡｕの使用量を低減させることもできる。
また、本発明の一態様の樹脂付きリードフレームは、上記本発明のいずれかのリードフレームと、光半導体素子を搭載するダイパッド部及び光半導体素子と電気的に接続可能なリード部の周囲を囲むリフレクタ外側樹脂部と、を備えてなる。
このようにすれば、樹脂付きリードフレームにおける最表層の光沢度１．６以上のＡｇめっき層を、めっき厚０．３μｍ以上２．５μｍ以下で形成することで、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっき表面のめっきムラを防止し、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることが可能な樹脂付きリードフレームが得られる。
また、本発明の一態様の光半導体装置は、上記本発明のいずれかの樹脂付きリードフレームと、ダイパッド部に搭載された光半導体素子と、光半導体素子とリード部とを電気的に接続した接続体と、リフレクタ樹脂部に囲まれた、光半導体素子と接続体とを含む領域を充填する透明樹脂で形成された封止樹脂部と、を備えてなる。
このようにすれば、光半導体装置における最表層の光沢度１．６以上のＡｇめっき層のめっき厚を０．３μｍ以上２．５μｍ以下で形成することで、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっき表面のめっきムラを防止し、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることが可能な光半導体装置が得られる。
また、本発明の一態様によるリードフレームの製造方法は、光半導体装置に用いるリードフレームの製造方法であって、Ｃｕ系材料を用いた金属板からなるリードフレーム基材における、光半導体素子を搭載するダイパッド部及び前記光半導体素子と電気的に接続可能なリード部に対応する箇所の少なくとも一部もしくは全面の何れかの表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層を形成し、光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層を積層する。
このようにすれば、最表層の光沢度１．６以上のＡｇめっき層を、めっき厚０．３μｍ以上２．５μｍ以下で形成することで、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっき表面のめっきムラを防止し、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることが可能なリードフレームが得られる。
また、本発明の一態様のリードフレームの製造方法においては、好ましくは、Ａｇめっき層を、表面粗さが、Ｒａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下となるように形成する。
このようにすれば、下地の結晶粒の大きさの影響を受けることなく、Ａｇめっき層の光沢度が低下することなく、めっき表面のめっきムラを防止することが可能なリードフレームが得られる。
また、本発明の一態様のリードフレームの製造方法においては、好ましくは、光沢Ｎｉめっき層を形成する際におけるめっき浴を、硫黄を含む光沢剤入りスルファミン酸浴とし、電流密度を３〜１０Ａ／ｄｍ２とする。
このようにすれば、緻密なＮｉ粒子を成長させて、光沢Ｎｉめっき面を形成することができ、光沢Ｎｉめっき面の上に、最表層がＡｇめっき層からなる貴金属めっきが積層されることによって形成されるめっき表面のめっきムラを防止することが可能なリードフレームが得られる。
また、本発明の一態様のリードフレームの製造方法においては、好ましくは、最表層のＡｇめっき層を、めっき厚が０．３μｍ以上２．５μｍと以下なるように形成する。
このようにすれば、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることが可能なリードフレームが得られる。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではなく、また、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
［リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置］
図１は本発明の一実施形態に係る光半導体装置用リードフレームの構成を概略的に示す断面図である。
本実施形態の光半導体装置用リードフレーム５０は、リードフレーム基材をなす金属板をエッチング加工等して形成された、ダイパッド部３０と、リード部４０とを、備えて構成されている。
リードフレーム基材をなす金属板は、材質が一般的な銅系合金で、板厚が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのものが用いられている。
ダイパッド部３０は、光半導体素子を搭載するための領域である。リード部４０は、ダイパッド部３０に搭載された光半導体素子の電極を電気的に接続するための端子を構成する領域である。
ダイパッド部３０及びリード部４０の光半導体素子搭載面側の、少なくとも何れかをなすリードフレーム基材の表面には、めっきが施されており、ダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０の少なくとも何れかが形成されている。なお、図１では便宜上、ダイパッド部表面めっき層１０とリード部表面めっき層２０の両方が形成された状態を示している。
これらのめっき層は、光半導体素子の搭載やワイヤーボンディングの用途に加えて、光半導体装置における光半導体素子から発せられた下方向へ向かう光を効率よくめっき表面で反射させる機能を有している。
図２は本実施形態の光半導体装置用リードフレームのめっき構成を概略的に示す説明図で、（Ａ）はその一例を示す図、（Ｂ）は他の例を示す図である。
ダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０は、図２（Ａ）に示すように、金属板を加工して形成されたダイパッド部３０及びリード部４０の少なくとも一部もしくは全面の何れかをなすリードフレーム基材の表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層１１、２１が形成され、光沢Ｎｉめっき層１１、２１の表面に、最表層が光沢度１．６以上でＡｇめっき厚０．３μｍ〜２．５μｍのＡｇめっき層１２、２２からなる貴金属めっき層が積層されて、夫々構成されている。
なお、ダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０は、図２（Ｂ）に示すように、金属板の表面側から、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層１１、２１が形成され、光沢Ｎｉめっき層１１、２１の表面に、Ａｕめっき層１３、２３、最表層が光沢度１．６以上でＡｇめっき厚０．３μｍ〜２．５μｍのＡｇめっき層１２、２２からなる貴金属めっき層が積層されて、夫々構成されていてもよい。
あるいは、ダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０は、光沢度２．０以上３．５以下の光沢Ｎｉめっき層と、Ｐｄめっき層、Ａｕめっき層、最表層が光沢度１．６以上でＡｇめっき厚０．３μｍ〜２．５μｍのＡｇめっき層からなる貴金属めっき層と、が積層されて、夫々構成されていてもよい。
なお、本実施形態のリードフレームにおけるダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０の構造、メカニズム等の詳細については後述する。
図３は本発明の一実施形態に係る樹脂付きリードフレームの構成を概略的に示す断面図である。
本実施形態の樹脂付きリードフレームは、図３に示すように、図１に示した本実施形態のリードフレームと、リフレクタ樹脂部１１０と、を備えている。
リフレクタ樹脂部１１０は、リードフレームにおけるダイパッド部３０の光半導体素子搭載部１０ａと、リード部４０のボンディングワイヤー等の接続部２０ａを囲むように、ダイパッド部３０及びリード部４０の表面側に形成されている。
また、リフレクタ樹脂部１１０は、同時にダイパッド部３０とリード部４０が対向する空隙部１１１等にもリフレクタ樹脂が充填されて形成されている。
リフレクタ樹脂部１１０は、光半導体素子から発せられた横方向及び下方向へ向かう光を上方へ反射させる機能を有している。
図４は本発明の一実施形態に係る光半導体装置の一例の構成を概略的に示す断面図である。
本実施形態の光半導体装置１５０は、図３に示す樹脂付きリードフレーム１００を用いて構成されている。
詳しくは、樹脂付きリードフレーム１００におけるダイパッド部３０の表面に形成されためっき層１０の上面の光半導体素子搭載部１０ａに光半導体素子１６０が搭載されている。
また、光半導体素子１６０の電極１６１とリード部４０の表面に形成されためっき層２０の上面のボンディングワイヤー等の接続部２０ａとがボンディングワイヤー１７０等により電気的に接続されている。
また、リフレクタ樹脂部１１０に囲まれた、光半導体素子１６０とボンディングワイヤー１７０とを含む領域には、透明樹脂を充填して形成した封止樹脂部１８０が設けられている。
上述したように、本実施形態の光半導体装置用リードフレーム５０は、光半導体素子１６０を搭載するダイパッド部３０及び光半導体素子１６０と電気的に接続可能なリード部４０の少なくとも一部もしくは全面の何れかをなすリードフレーム基材（銅系合金を用いた金属板）の表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層１１、２１が形成され、光沢Ｎｉめっき層１１、２１の表面に、最表層が光沢度１．６以上でＡｇめっき厚０．３μｍ〜２．５μｍのＡｇめっき層１２、２２からなる貴金属めっき層が積層されて構成されためっき層１０、２０とを有する点に特徴がある。
本実施形態の光半導体装置用リードフレーム５０のように、ダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０を構成すると、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっき表面のめっきムラを防止し、しかも、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることができる。
ここで、本実施形態のリードフレームにおけるめっき層の構成により、めっきムラを防止できる理由、貴金属のめっき厚を薄くできる理由を詳細に説明する。
まず、図５を用いて、めっきムラ発生のメカニズムについて説明する。
図５は従来技術を用いてリードフレーム基材をなす金属板に形成しためっき表面における、めっきムラが発生していない正常部とめっきムラが発生しためっきムラ部の夫々のめっき層の画像で、（Ａ）は正常部のＡｇめっき層の表面の状態を示す画像、（Ｂ）はめっきムラ部のＡｇめっき層の表面の状態を示す画像、（Ｃ）は正常部のめっき層の断面の状態を示す走査イオン顕微鏡（SIM:Scanning Ion Microscope）画像、（Ｄ）はめっきムラ部のめっき層の断面の状態を示す走査イオン顕微鏡画像である。
めっきムラが発生していない正常部では、図５（Ａ）に示すように、Ａｇめっき層の表面はほぼ平滑な面となっている。
これに対して、めっきムラが発生しためっきムラ部では、図５（Ｂ）に示すように、Ａｇめっき層の表面は、面が荒れた状態で凹凸がある。この凹凸は、撮影倍率５０００倍にすることで、認識しうる程度の極小の凹凸である。
ここで、本発明者は、正常部とめっきムラ部の夫々におけるめっき層の断面の結晶状態を、走査イオン顕微鏡を用いて観察した。
めっきムラが発生していない正常部では、図５（Ｃ）に示すように、Ａｇめっき層の上面はほぼ平坦となっていることが認められた。
これに対して、めっきムラが発生しためっきムラ部では、図５（Ｄ）に示すように、Ａｇめっき層の上面が窪んでいることが認められた。
また、図５（Ｃ）と図５（Ｄ）を比較すると、図５（Ｄ）に示すめっきムラ部では、特にＡｇめっき層の上面に窪みがある領域でＮｉめっき層及びＣｕ材の結晶が大きくなっていることが認められた。
めっきの結晶の大きさは、めっき条件により制御することができるが、めっき条件が同一である場合は、めっき層の結晶の大きさは、その下地にある結晶粒の大きさに相関する傾向がある。図５に示すめっき層の場合、Ａｇめっき層の結晶の大きさは、Ａｇめっき層の下地めっき層であるＮｉめっき層やリードフレーム基材である金属板の結晶状態の影響を受けたものと考えられる。
めっき層は、金属板表面の結晶粒の大きさに相関して成長する。金属板表面の結晶粒が微細な場合は、緻密なめっき結晶が成長し、金属板表面の結晶粒が大きい場合は、めっきの結晶も粗大化する。
しかるに、金属結晶は一つ一つの結晶体積がほぼ等しく結晶成長することから、粗大化した金属結晶は、高さが低くなる。
このため、結晶粒が微細な部分に比べて結晶粒が粗大化した部分は、その周囲の結晶粒が微細な部分に比べて陥没した形状になる。
この陥没がめっき表面の凹凸となり、平滑な正常部に比べて、凹凸部分の明るさに差を生じ、その明るさの差が、外観上、めっきムラと判断されるものと考えられる。
しかるに、本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、リードフレームを、ダイパッド部３０及びリード部４０の少なくとも一部もしくは全面の何れかをなす、銅系合金を用いた金属板からなるリードフレーム基材の表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層が形成され、光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき厚０．３μｍ〜２．５μｍのＡｇめっき層からなる貴金属めっき層が積層された構成とすることで、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっきムラ等外観上の不良を防止し、しかも、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることができることを見出した。
本実施形態のリードフレーム５０におけるめっき層は、上述のように、リードフレームの最表面が光沢度１．６以上のＡｇめっき層１２、２２からなる貴金属めっき層を形成し、その貴金属めっき層の下地に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層１１、２１が、銅系合金を用いた金属板からなるリードフレーム基材の表面に形成された構成となっている。
本実施形態のリードフレーム５０では、リードフレームの光半導体素子搭載面側のめっき層は、最表層のＡｇめっき層１２、２２を光沢度１．６以上のＡｇめっき厚０．３μｍ以上２．５μｍ以下にしたことで、光半導体素子から発せられた下方向へ向かう光を効率よくめっき表面で反射させるようにしている。このとき、特にＡｇめっき面の光沢度を２．０以上の高光沢を維持するには、光沢度１．６以上のＡｇめっき層を設けるだけではなく、Ａｇめっき層の下地となる下地めっき層の品質も重要である。
なお、本明細書中における光沢度とは、例えば日本電色社製のマイクロカラーメーターＶＳＲ４００を用いて、コリメーター径０．０５ｍｍφ、光源角度４５°の条件で測定した光沢度の値である。
従来のリードフレームでは、Ｎｉめっき層で下地めっき層を形成していた。Ｎｉめっき層は上述したように、基本的には緻密で微細な結晶粒を形成するが、その下側にあるリードフレーム基材である金属板の表面の結晶粒の大きさの影響を受けやすい。
そこで、本実施形態のリードフレーム５０では、Ｎｉめっき液中に硫黄を含む光沢剤を加えることによって得られる光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層１１、２１を、リードフレーム基材である、銅系合金を用いた金属板の表面に形成している。
光沢剤を用いない通常のＮｉめっきに比べて、光沢剤を加えることによって得た光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっきは結晶粒が小さくなる。このため、金属板の結晶粒径が大きな箇所でも、光沢Ｎｉめっき層の結晶粒径は小さく、その微細結晶が層状に形成されて光沢Ｎｉめっき表面では鏡状の平坦性が得られる。
そして、光沢Ｎｉめっき層が均一な微細結晶粒径となっていることにより、光沢Ｎｉめっき層の上に形成するＡｇめっき層は、均一なめっき粒径のめっき層として形成される。
その結果、めっき表面のめっきムラの発生を防止することができる。
Ｎｉめっき結晶成長は金属板表面のＣｕ結晶に従いエピタキシャル成長することが一般的に論じられている。Ｎｉめっき層の上にさらにＡｇめっき層を形成する場合のエピタキシャル成長は、ＣｕとＮｉ及びＡｇの異種の結晶にてヘテロエピタキシャルと呼ばれる。
ヘテロエピタキシャル成長では、層成長から島成長に移り変わる場合が指摘されている。
結晶格子の整合が取れた面での結晶成長は、フランク・ファンデルメルヴェ成長様式と呼ばれ、層成長となる。これに対し、結晶格子が不整合な状態での結晶成長は、フォルマー・ウェーバー成長様式と呼ばれ、島成長となる。
金属板表面の加工変質層の有無や結晶成長方向の差等により部分的に島成長した箇所のめっき結晶が最終的に表面上で窪んで見える結果となる現象であると言える。図５（Ｂ）及び（Ｄ）のめっきムラ部は窪んだ表面状態を示している。
本実施形態のリードフレーム５０に用いられる光沢Ｎｉめっき層１１、２１は、Ｎｉめっき液中に硫黄を含む光沢剤を加えることによって、Ｎｉめっき結晶成長過程で上記島成長を優位にする手法でＮｉめっき成長を全域で均一に島成長をさせて層成長を低減させることによって得た構造を有している。島成長を均一化させた層構造の上に積層させるＡｇめっき結晶成長が均一化されて層成長と島成長の混在の差が軽減されることで最終表面の均一化を得ている。層成長を低減させることによって、層成長の中に介在する島成長による結晶表面窪みを結果的に軽減している。
図６は本実施形態の光半導体装置用リードフレームのめっき層の断面の状態を示す走査イオン顕微鏡画像である。図６に示すように、金属板表面は大きなＣｕの結晶が形成された面であるが、その上に光沢Ｎｉめっき層が形成されている。光沢Ｎｉめっき層は、大きなＮｉめっきの結晶はなく、均一な微細結晶粒となっている。また、Ａｇめっき層の上面の窪みも生じていない。
次にモデル図を用いてめっきムラ防止のメカニズムを説明する。
図７は従来技術により形成しためっき層の、めっきムラが発生しためっきムラ部と、本実施形態の光半導体装置用リードフレームにおいて形成されためっき層の、めっきムラが発生していない正常部の夫々における、各めっき層の結晶粒子を模式的に示す説明図で、（Ａ）は従来技術によるめっきムラ部における各めっき層の結晶粒子を示す図、（Ｂ）は本実施形態のリードフレームによる正常部における各めっき層の結晶粒子を示す図である。
従来技術により形成しためっき層では、図７（Ａ）に示すように、金属板結晶粒径の大きさに影響を受けて、その上のＮｉ粒子も成長し、さらにその上のＡｇめっき層に影響し、結果としてＡｇめっき面が窪み、めっきムラとなる。
これに対して、本実施形態のリードフレーム５０では、図７（Ｂ）に示すように、均一な微細結晶粒の光沢Ｎｉめっき層を形成することで、金属板結晶粒径の大きさに影響を受けず、光沢Ｎｉ結晶粒径のそれぞれの大きさの差が小さい状態で成長し、さらにその上のＡｇめっき面が窪むことなく平滑なめっき面とすることができ、めっきムラを防止できる。
また、光沢Ｎｉめっき層を形成することで、光沢Ｎｉめっき層を形成した後に光沢度を上げるためのエッチング粗化をする必要がないので、製造効率を向上させることができる。
また、本実施形態のリードフレーム５０における光沢Ｎｉめっき層１１、２１の表面粗さは、上述のように、Ｒａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の範囲である。
光沢Ｎｉめっき層１１、２１の表面粗さがＲａ０．０２μｍ未満の場合、下地の結晶粒の大きさの影響を受けやすく、めっきムラの発生を防止できない。
一方、光沢Ｎｉめっき層１１、２１の表面粗さがＲａ０．０５μｍを超える場合、光沢Ｎｉめっき面全体に微細な凹凸形状が形成され、その上に形成されるＡｇめっき層の光沢度が低下し、最終的に光の反射率も低下してしまう。
本実施形態のリードフレーム５０における光沢Ｎｉめっき層１１、２１の表面粗さは、好ましくは、Ｒａで０．０３μｍ以上０．０４μｍ以下の範囲である。
なお、本明細書中における表面粗さとは、中心線平均粗さであって、例えばオリンパス社製の走査型共焦点レーザー顕微鏡 ＬＥＸＴ ＯＬＳ３０００で測定した値である。
また、本実施形態のリードフレーム５０における光沢Ｎｉめっき層１１、２１の光沢度は、上述のように、２．５以上３．５以下の範囲である。
光沢Ｎｉめっき層は、スルファミン酸系のめっき液に硫黄を含む光沢剤等を加えたものを使用して形成する。
光沢Ｎｉめっき層の光沢度が２．５未満の場合、最表層のＡｇめっき層の光沢度に影響し、所定の光沢を出すことができなくなり易い。
一方、光沢度が３．５を超えると過剰なＮｉめっき液中の光沢剤が必要となり経済的な無駄を生じる。
本実施形態のリードフレーム５０における光沢Ｎｉめっき層１１、２１の光沢度は、好ましくは、２．５以上３．０以下の範囲である。
また、本実施形態のリードフレーム５０における光沢Ｎｉめっき層１１、２１のめっき厚さは、０．５μｍ以上３．０μｍ以下である。
光沢Ｎｉめっき層１１、２１のめっき厚さが０．５μｍ未満では、下地めっき層の役割を果たせず、その上に形成されるＡｇめっき層の光沢度を低下させてしまい、また、Ａｇめっき層の硫化腐蝕を防止する効果を維持することができない。
一方、光沢Ｎｉめっき層１１、２１のめっき厚さが３．０μｍを超えると、めっき層の生産時間が長くなり生産性が低下する。また、めっき応力が発生しやすく、反り発生の原因となり、めっき剥がれの原因となる虞がある。
本実施形態のリードフレーム５０における光沢Ｎｉめっき層１１、２１のめっき厚さは、好ましくは、２．０μｍ前後である。
また、本実施形態のリードフレーム５０における光沢Ｎｉめっき層１１、２１の上側には光沢度１．６以上のＡｇめっき層１２、２２が形成されている。Ａｇめっき層１２、２２のめっき厚は０．３μｍ以上２．５μｍ以下が好ましい。
Ａｇめっき層のめっき厚さが２．５μｍを超えると、Ａｇ使用量が増加してコストアップとなり、また、めっき層の生産時間が長くなり生産性が低下する。
一方、Ａｇめっき層のめっき厚さが０．３μｍ未満では、ワイヤーボンディング特性を得られない虞がある。
本実施形態のリードフレーム５０におけるＡｇめっき層１２、２２のめっき厚さは、好ましくは、１．０μｍ前後である。
また、本実施形態のリードフレーム５０におけるＡｇめっき層１２、２２の表面粗さは、Ｒａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下である。
Ａｇめっき層は、下地の光沢Ｎｉめっき層の表面粗さを継承するため、Ａｇめっき層の表面粗さは光沢Ｎｉめっき層の表面粗さと同等の数値が得られることとなる。このような範囲の表面粗さにすると、Ａｇめっき層の表面は、９０％以上の反射率（４６０ｎｍ）が得られる。
また、本実施形態のリードフレーム５０における光沢Ｎｉめっき層１１、２１の結晶配向性は、面指数（１１１）が、面指数（２００）よりも優位である。
また、本実施形態のリードフレーム５０においては、光沢Ｎｉめっき層１１、２１と最表層のＡｇめっき層１２、２２の間に、他の貴金属めっき層を形成しても良い。例えば、Ａｕめっき層１３、２３を形成しても良い。Ａｕめっき層を追加すると、リードフレーム基材に用いる金属材であるＣｕの最表面への熱拡散防止効果がある。Ａｕめっき層１３、２３の厚さは、０．００１μｍ以上０．０１μｍ以下である。
Ａｕめっき層の厚さが０．００１μｍ未満では、下地のＣｕの熱拡散防止の役割を果たせない。
一方、Ａｕめっき層の厚さが０．０１μｍを超えると、めっき層の生産時間が長くなり生産性が低下する。また、高価であるＡｕの使用量が多くなり生産コストが上昇してしまう。
本実施形態のリードフレーム５０におけるＡｕめっき層１３、２３の厚さは、好ましくは、０．００５μｍ前後である。
また、本実施形態のリードフレーム５０においては、光沢Ｎｉめっき層１１、２１と最表層のめっき層であるＡｇめっき層１２、２２の間に、Ｐｄめっき層及びＡｕめっき層を形成しても良い。Ｐｄめっき層は、下地のＣｕの熱拡散防止と同時にＡｕめっき層の厚さを軽減させ高価なＡｕの使用量を低減する役目がある。
しかるに、この場合、その下地めっき層である光沢Ｎｉめっき層の均一な微細結晶粒をそのまま引き継ぐようなめっき厚さにする必要がある。
Ｐｄめっき層の厚さは、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。
Ｐｄめっき層の厚さが０．０１μｍ未満では、下地のＣｕの熱拡散防止の役割を果たせない。
一方、Ｐｄめっき層の厚さが０．１μｍを超えると、めっき層の生産時間が長くなり生産性が低下する。また、高価であるＰｄの使用量が多くなり生産コストが上昇してしまう。
本実施形態のリードフレーム５０におけるＰｄめっき層の厚さは、好ましくは、０．０３μｍ前後である。
また、本実施形態のリードフレーム５０を使用することで、本実施形態の光半導体装置用樹脂付きリードフレーム１００及びこれを用いた本実施形態の半導体装置１５０を作製することができる。
本実施形態の半導体装置１５０によれば、リードフレーム５０において、光沢Ｎｉめっき層１１、２１が、最表層のＡｇめっき層１２、２２の表面の反射層に生じるムラ(表面の微細窪み)を軽減させることにより反射率の安定化を図れる。
また、本実施形態の樹脂付きリードフレーム１００、半導体装置１５０によれば、Ａｇめっき層１２、２２における外観上の検査歩留まりを大きく改善できる。そして、Ａｇめっき厚を薄く設定することで、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることが可能となる。
［リードフレームの製造方法］
次に、本発明の一実施形態に係るリードフレームの製造方法を説明する。リードフレームを作製する方法は、大きく分けて２つの方法がある。所定のパターンを形成したリードフレームにめっきを施す後めっき法と、所定のパターンを形成する前に金属板表面に必要な個所、すなわちダイパッド部とリード部が形成される該当箇所へめっきを先に施し、その後レジスト層等でマスクし所定のパターンを形成しリードフレームを作製する先めっき法である。
なお本明細書中における該当箇所とは、ダイパッド部とリード部をこれから作製する箇所と作製した後の箇所の両方を含む。以下、先めっき法を用いたリードフレームの製造方法について説明する。
図８は本発明の一実施形態に係るリードフレームの製造方法の一連の工程を模式的に示す説明図である。
本実施形態の光半導体素子実装用のリードフレームの製造に際しては、まず、リードフレーム基材をなす金属板６０を準備する（図８（Ａ）参照）。使用する金属板６０の材質は、Ｃｕ合金又はＣｕを使用する。
次に、金属板６０の表裏面にフォトレジスト（例えば、ドライフィルムレジスト）をラミネートしてフォトレジスト層を設け、その上にめっきパターンが形成されたガラスマスクを被せ、露光しレジストに転写し現像することでめっき用レジストマスク７０を形成する（図８（Ｂ）参照）。
次に、めっき用レジストマスク７０を用いて、レジストマスクの開口部に電解めっき法によって、ダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０を形成するために、図２（Ａ）に示すような光沢Ｎｉめっき層１１、２１、Ａｇめっき層１２、２２、あるいは、図２（Ｂ）に示すような光沢Ｎｉめっき層１１、２１、Ａｕめっき層１３、２３、Ａｇめっき層１２、２２を形成する（図８（Ｃ）参照）。なお、ダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０として、光沢Ｎｉめっき層、Ｐｄめっき層、Ａｕめっき層、Ａｇめっき層の順でめっき層を形成してもよい。
光沢Ｎｉめっきに用いるめっき液は、スルファミン酸系のめっき液に硫黄を含む光沢剤を加えたものを使用する。電流密度は ３〜１０Ａ／ｄｍ２で結晶が均一な微細結晶粒状になるようにする。光沢度は、電流密度、搬送速度等により所定の光沢度になるように適宜調整する。このようにすれば図６、図７（Ｂ）に示したように、光沢Ｎｉの均一な微細結晶粒を成長させて、光沢Ｎｉめっき層の平滑な表面を形成することができる。また、光沢Ｎｉめっき層の表面の中心線平均粗さＲａを０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下とすることができる。それにより下地の結晶粒の大きさの影響を受けることなく、そしてＡｇめっき層の光沢度が低下することなく、めっき表面のめっきムラを防止することができる。
Ａｇめっき層のめっき厚は０．３μｍ以上２．５μｍ以下で調整する。下地の光沢Ｎｉめっき光沢度が２．５以上３．５以下で仕上がった状態をＡｇめっき層も継承する結果、Ａｇめっき層最表面の光沢度も１．６〜２．６程度の高い光沢度が得られることとなる。
通常のＮｉめっき層の上に形成するＡｇめっき層では、下地の影響を防止するために、一般的にＡｇめっき厚を２.５μｍ以上とする必要がある。
これに対し、本実施形態のリードフレームでは、光沢Ｎｉめっきで均一な微細結晶粒を形成するため、その表面状態を継承できるＡｇめっき厚であれば足り、Ａｇめっき層表面へのワイヤーボンディング可能な層厚だけを考慮した０.３μｍ以上２．５μｍ以下のＡｇめっき厚が実現でき、Ａｇ使用量の削減により大幅なコスト削減が可能となる。
次に、金属板の両面に形成されているめっき用レジストマスク７０を水酸化ナトリウム水溶液により剥離する（図８（Ｄ）参照）。
次に、再度、金属板６０上にフォトレジストをラミネートし、ダイパッド部やリード部のリードフレームパターンが形成されたガラスマスクをフォトリソグラフィ工程でレジストに転写し現像することで、エッチング用レジストマスク７５を形成する（図８（Ｅ）参照）。
次に、塩化第二鉄液等を用いたエッチングで余分な金属部分を除去してダイパッド部３０やリード部４０のリードフレーム形状を形成する（図８（Ｆ）参照）。
次に、金属板の両面に形成されているエッチング用レジストマスク７５を水酸化ナトリウム水溶液により剥離する（図８（Ｇ）参照）。
これにより、ダイパッド部及びリード部に、部分的に光沢Ｎｉめっき層、Ａｇめっき層、又は光沢Ｎｉめっき層、Ａｕめっき層、Ａｇめっき層、又は光沢Ｎｉめっき層、Ｐｄめっき層、Ａｕめっき層、Ａｇめっき層が積層されたダイパッド部表面めっき層１０及びリード部表面めっき層２０が形成された、本実施形態のリードフレーム５０が完成する。
なお、本実施形態のリードフレームを後めっき法で製造する場合は、先に、図８（Ｅ）〜図８（Ｇ）に示したダイパッド部やリード部のリードフレームのパターン形状を、エッチング法にて形成し、その後、図８（Ｃ）に示しためっきを施す。
部分めっきの場合、めっきを行う以外の箇所にゴムマスク等メカニカルなマスクやカバーフィルム、レジスト等のマスク等で覆い、その後、先めっき法を用いたリードフレームの製造方法において説明したのと同様のめっき法でめっき層１０、２０を形成する。
全面にめっきを施す場合は、先めっき法を用いたリードフレームの製造方法において説明しためっき用レジストマスク７０を使用せず、リードフレームのパターン形状を形成した後、めっきを施す。
なお、本実施形態のリードフレームにおけるめっき層の構成は、少なくとも半導体素子搭載面側の透明樹脂部と接触する領域が確保されていればよい。よって、外部端子部となるリードフレームの裏面側のめっき層は、同一のめっき層であっても良いし、違うめっき構成としてもよい。但し、表裏同一のめっき構成の方が同時にめっきを形成することができ生産性、コスト的に有利である。また、所定のリードフレームのパターンの形成については、エッチング法でなく、プレス法で行ってもよい。
［樹脂付きリードフレームの製造方法］
次に、本発明の一実施形態に係る樹脂付きリードフレームの製造方法について説明する。
図９は本発明の一実施形態に係る樹脂付きリードフレームの一連の工程を模式的に示す説明図である。
本実施形態の樹脂付きリードフレーム製造工程では、本実施形態のリードフレーム５０を準備する（図９（Ａ）参照）。
次に、リードフレーム５０をトランスファーモールドや射出成形することにより、リードフレーム５０にリフレクタ樹脂部１１０を形成する（図９（Ｂ）参照）。リフレクタ樹脂としては、一般的には熱可塑性樹脂を使用する。リフレクタ樹脂部１１０は、リードフレーム５０上のダイパッド部３０及びリード部４０の周囲であって、後述する光半導体素子１６０及びワイヤーボンディング１７０等でリード部４０と電気的に接続した接続部の周囲を囲むように形成すると共に、ダイパッド部３０とリード部４０が対向する空隙部等にも同時にリフレクタ樹脂を充填して形成する。また、ダイパッド部３０及びリード部４０の周囲を囲むリフレクタ樹脂部１１０における内側の面は、光半導体素子１６０から発せられた横方向へ向かう光を、リフレクタ樹脂部１１０により上方へ反射させるようにテーパー形状に形成する。
これにより、本実施形態の樹脂付きリードフレーム１００が完成する。
［光半導体装置の製造方法］
次に、本発明の一実施形態に係る光半導体装置の製造方法について説明する。
図１０は本発明の一実施形態に係る光半導体装置の製造方法の一連の工程を模式的に示す説明図である。
まず、図９に示す工程を経て得た樹脂付きリードフレーム１００を準備し、ダイパッド部表面めっき層１０上に光半導体素子１６０を搭載する（図１０（Ａ）参照）。より詳しくは、予め、Ａｇペースト等をダイパッド部表面めっき層１０の表面に塗布し、光半導体素子１６０をダイパッド部表面めっき層１０上に固定する。
次に、光半導体素子１６０の電極とリード部表面めっき２０とをワイヤーボンディング等の接続方法により、ボンディングワイヤー１７０等の接続手段を用いて電気的に接続する（図１０（Ｂ）参照）。
次に、リフレクタ樹脂部１１０で囲まれた光半導体素子１６０とボンディングワイヤー１７０等でリード部表面めっき２０と電気的に接続された接続部を含む領域に透明樹脂を充填して封止樹脂部１８０を形成する（図１０（Ｃ）参照）。
次に、所定のパッケージ寸法になるように個片化する（図１０（Ｄ）参照）。一括で樹脂封止されている場合は、ダイシング等により、個別に樹脂封止されている場合は、プレス等で打ち抜き、個片化する。
これにより、本実施形態の光半導体装置１５０が完成する。
次に、本発明の一実施形態に係るリードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置について実施例により詳しく説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
実施例１の光半導体装置用リードフレームは、リードフレームのパターンを形成した後、めっきを施す後めっき法でパターン全面にめっきを行う全面めっきでリードフレームを作製した。
詳しくは、まず、リードフレーム基材をなす金属板として板厚０．２ｍｍのＣｕ板を幅１４０ｍｍの長尺板状に加工したものを準備し、次に、厚み０．０５ｍｍの感光性ドライフィルムレジストをラミネートロールで、金属板の両面に貼り付けた。
次に、表裏面側に、ダイパッド部及びリード部を形成するための所定のパターンが形成されたガラスマスクをドライフィルムレジストの上に被せ、紫外光で露光した。その後、炭酸ナトリウム溶液を用いて、紫外光の照射が遮られ、感光しなかった未硬化のドライフィルムレジストを溶かす現像処理を行った。
次に、レジスト層が除去された開口部の金属板の露出部表面をエッチングした。エッチング液としては、塩化第二鉄溶液を使用した。次に、水酸化ナトリウム溶液でドライフィルムレジストを剥離した。これにより、ダイパッド部及びリード部の形状が形成された。
次に、めっきマスク等を使用せず、全面にめっきを施した。まず、光沢Ｎｉめっきを施した。光沢Ｎｉめっきは、スルファミン酸系のめっき液に硫黄を含む光沢剤を適量加えたものを用い、電流密度５Ａ／ｄｍ２にて行った。なお、めっき条件を適宜調整し、光沢Ｎｉめっき層の厚さは２．０μｍ、表面粗さはＲａ０．０４μｍとし、そのときの光沢Ｎｉめっき面の光沢度が３．０となるようにした。その後、Ａｇめっきを施した。Ａｇめっきは、シアン系Ａｇめっき液を用い、電流密度７Ａ／ｄｍ２にて行った。なお、めっき液条件を適宜調整し、Ａｇめっき層の厚さは１．０μｍ、Ａｇめっき面の光沢度は２．０となるようにした。その後、所定寸法に切断することにより、実施例１のリードフレームを完成させた。
次に、作製したリードフレームに、リフレクタ樹脂部を形成した。リフレクタ樹脂部は、光半導体素子及びワイヤーボンディング等でリード部と電気的に接続した接続部を囲うように形成した。また、同時に、ダイパッド部とリード部の対向する空隙部等にもリフレクタ樹脂を充填した。これにより、実施例１の樹脂付きリードフレームを完成させた。
次に、作製した樹脂付きリードフレームのダイパッド部に予め、Ａｇペースト等を表面に塗布し、光半導体素子をダイパッド部上に搭載した。次に、光半導体素子の電極とリード部とをワイヤーボンディングにて接続した。次に、光半導体素子及びワイヤーボンディング部を含め、リフレクタ樹脂部の開口部に透明樹脂を充填して封止樹脂部を形成した。
次に、所定の光半導体装置の寸法になるように切断し、実施例１の光半導体装置を完成させた。
〔実施例２〕〜〔実施例７〕
実施例２では、光沢Ｎｉめっき層の厚さを０．５μｍとした以外は実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
実施例３では、光沢Ｎｉめっき層の厚さを３．０μｍとした以外は実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
実施例４では、光沢Ｎｉめっき層の表面粗さをＲａ０．０２μｍ、光沢Ｎｉめっき面の光沢度を３．１となるようにし、Ａｇめっき面の光沢度を２．１となるようにした以外は実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
実施例５では、光沢Ｎｉめっき層の表面粗さをＲａ０．０５μｍ、光沢Ｎｉめっき面の光沢度を３．１となるようにし、Ａｇめっき層の厚さを０．９μｍ、Ａｇめっき面の光沢度を２．１となるようにした以外は実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
実施例６では、Ａｇめっき層の厚さを０．３μｍ、Ａｇめっき面の光沢度を２．２となるようにした以外は実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
実施例７では、Ａｇめっき層の厚さを２．５μｍ、Ａｇめっき面の光沢度を１．９となるようにした以外は実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
〔実施例８〕
実施例８では、実施例１で用いた後めっき法ではなく、金属板にまず所定の箇所にめっきを施し、その後リードフレームのパターンを形成する先めっき法でリードフレームを作製した。
詳しくは、まず、リードフレーム基材をなす金属板として板厚０．２ｍｍのＣｕ板を幅１４０ｍｍの長尺板状に加工したものを準備し、次に、厚み０．０５ｍｍの感光性ドライフィルムレジストをラミネートロールで、金属板の両面に貼り付けた。
次に、表面側は、ダイパッド部及びリード部のパターン、裏面側は、外部端子部のパターンが形成されたガラスマスクをドライフィルムレジストの上に被せ、紫外光で露光した。その後、炭酸ナトリウム溶液を用いて、紫外光の照射が遮られ感光しなかった未硬化のドライフィルムレジストを溶かす現像処理を行った。
次に、レジスト層が除去された開口部の金属板の露出部表面に、光沢Ｎｉめっきを施した。光沢Ｎｉめっきは、スルファミン酸系のめっき液に硫黄を含む光沢剤を適量加えたものを用い、電流密度５Ａ／ｄｍ２にて行った。なお、めっき条件を適宜調整し、光沢Ｎｉめっき層の厚さは２．０μｍ、表面粗さはＲａ０．０４μｍとし、そのときの光沢Ｎｉめっき面の光沢度が３．０となるようにした。その後、Ｐｄめっきを厚さ０．０３μｍ施した。次に、Ａｕめっきを厚さ０．００７μｍ施した。次に、Ａｇめっきを施した。Ａｇめっきは、シアン系Ａｇめっき液を用い、電流密度７Ａ／ｄｍ２にて行った。なお、めっき液条件を適宜調整し、Ａｇめっき層の厚さは１．０μｍ、Ａｇめっき面の光沢度は２．０となるようにした。
次に、水酸化ナトリウム溶液でドライフィルムレジストを剥離した。これにより、金属板のダイパッド部及びリード部の所定の領域にめっき層を形成した。次に、再度、厚み０．０５ｍｍの感光性ドライフィルムレジストをラミネートロールで、金属板の両面に貼り付けた。
次に、表裏面側に、ダイパッド部及びリード部を形成するための所定のパターンが形成されたガラスマスクをドライフィルムレジストの上に被せ、紫外光で露光した。その後、炭酸ナトリウム溶液を用いて紫外光の照射が遮られ感光しなかった未硬化のドライフィルムレジストを溶かす現像処理を行った。
次に、レジスト層が除去された開口部の金属板の露出部表面をエッチングした。エッチング液としては、塩化第二鉄溶液を使用した。これにより、ダイパッド部及びリード部の形状が形成された。次に、水酸化ナトリウム溶液でドライフィルムレジストを剥離した。その後、所定寸法に切断することにより、本発明の実施例８のリードフレームを完成させた。
以下、実施例１と同様に、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
〔比較例１〕
比較例１では、実施例１の光沢Ｎｉめっきで使用するスルファミン酸系のめっき液に光沢剤を添加しないでＮｉめっきを行った。Ｎｉめっき面の光沢度を１．８、Ｎｉめっき層の表面粗さをＲａ０．０７μｍ、Ａｇめっき層の厚さを３．０μｍ、Ａｇめっき面の光沢度を１．５となるようにした。その他は、実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
〔比較例２〕、〔比較例３〕
比較例２では、光沢Ｎｉめっきの表面粗さをＲａ０．０１μｍ、光沢Ｎｉめっき面の光沢度を３．６とし、Ａｇめっき面の光沢度は２．７となるようにした以外は、実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
比較例３では、光沢Ｎｉめっきの表面粗さをＲａ０．０６μｍ、光沢Ｎｉめっき面の光沢度を１．９、Ａｇめっき面の光沢度を１．５となるようにした以外は、実施例１と同様に、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置を作製した。
めっき表面のめっきムラの有無評価及び製造コスト評価
実施例１〜８、比較例１〜３のリードフレームを夫々１０００枚作製し、リードフレーム作製段階にて自動外観検査装置を用いて、めっき表面の外観状態を検査し、めっきムラの有無を評価した。
その評価結果を表１に示す。めっきムラの発生率が０．３％未満のものを「◎」、０．３％以上１％以下のものを「〇」、１％超のものを「×」で示した。また、実施例１〜８、比較例１〜３のリードフレームの製造コストも評価した。コストの評価は、使用しためっき薬品と貴金属の価格に関し、従来のものと相対的に評価し、コストが従来のものよりも安価となるものを「◎」、従来のものと同等のものを「〇」、従来のものよりも高価となるものを「×」で示した。
なお、ここでの「従来のもの」は、めっき薬品の価格の比較基準に関しては「光沢剤を含有しないＮｉめっき液を用いてＮｉめっきすることにより、Ｎｉめっき面の光沢度が２．０以下（一般的には光沢度が１．０〜１．５の範囲）となるもの」を対象とし、貴金属の価格の比較基準に関しては「Ａｇめっき層の厚さが２．５μｍ以上（一般的には２．５〜５．０μｍの範囲）のもの」を対象とした。
また、実施例１〜８、比較例１〜３のリードフレームの夫々について、光沢Ｎｉめっき層（比較例１ではＮｉめっき層）の結晶配向性と、Ａｇめっき層の表面の反射率（４６０μｍ）とを調べた。
光沢Ｎｉめっき層（比較例１ではＮｉめっき層）の結晶配向性は、樹脂付きリードフレームや光半導体装置の製造工程における加熱環境を考慮し、夫々のリードフレームを２００℃で２時間加熱したものを用い、加熱後のリードフレームに対し、Ｘ線回折装置を用いて積層された状態のＡｇめっき層表面からＸ線回折による光沢Ｎｉめっき層（比較例１ではＮｉめっき層）における面指数に対する回折強度を検出し、検出結果から、優位となる配向性を調べた。
表１中、光沢Ｎｉめっき層（比較例１ではＮｉめっき層）の結晶配向性は、面指数（１１１）、面指数（２００）のうち、回折強度が優位となる面指数を示している。
また、Ａｇめっき層表面の反射率は、反射率計を用いて測定した正反射率と拡散反射率を合計した値で示した。
表１に示すように、実施例１〜８のリードフレームは、いずれも、めっきムラの発生率が０．３％未満であり、コストも従来のものに比べて安価となることが認められた。
一方、比較例１のリードフレームでは、めっきムラによる外観不具合が４％程度発生し、貴金属使用量も多く、コストが高価となることが認められた。
また、比較例２のリードフレームは、比較例１のリードフレームに比べればめっきムラの発生率は軽微であったが、実施例１〜８のリードフレームに比べるとめっきムラの発生率が高く、また、薬品使用量が多く、コストが高価となることが認められた。
また、比較例３のリードフレームは、コストは安価となったが、光沢Ｎｉめっき層の表面粗さが粗くかつ光沢度も低くＡｇめっき面の光沢度が１．６を下まわるために、めっきムラによる外観不具合が３％程度発生した。
また、実施例１〜８のリードフレームを使用した樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置については、工程上問題なく生産することができた。
これにより、実施例１〜８のリードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置では、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢めっきからなるＮｉめっき層が形成され、光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層が積層された構成とすることで、めっき表面の光沢度を１．６以上に維持し、かつ、めっき表面のめっきムラ等、外観上の不具合を防止し、しかも、貴金属のめっき厚を薄くしてコスト削減をすることが実証できた。
なお、上述のように本発明の各実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明のリードフレーム、樹脂付きリードフレーム及び光半導体装置、並びにリードフレームの製造方法は、新規事項及び効果から実体的に逸脱しない範囲で多くの変形が可能であり、そのような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、リードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置、及びリードフレームの製造方法、動作も本発明の各実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
本発明のリードフレーム、樹脂付きリードフレーム、光半導体装置、及びリードフレームの製造方法は、光半導体素子からの光を効率よく反射させることが必要とされる分野に有用である。
１０ ダイパッド部表面めっき層
１０ａ 光半導体素子搭載部
１１ ダイパッド部光沢Ｎｉめっき層
１２ ダイパッド部Ａｇめっき層
１３ ダイパッド部Ａｕめっき層
２０ リード部表面めっき層
２０ａ ボンディングワイヤー等の接続部
２１ リード部光沢Ｎｉめっき層
２２ リード部Ａｇめっき層
２３ リード部Ａｕめっき層
３０ ダイパッド部
４０ リード部
５０ リードフレーム
６０ 金属板
７０ めっき用レジストマスク
７５ エッチング用レジストマスク
１００ 樹脂付きリードフレーム
１１０ リフレクタ樹脂部
１１１ 空隙部
１５０ 光半導体装置
１６０ 光半導体素子
１６１ 光半導体素子の電極
１７０ ボンディングワイヤー
１８０ 封止樹脂部

Claims (13)

  1. 光半導体装置に用いるリードフレームであって、
    光半導体素子を搭載するダイパッド部と、
    前記光半導体素子と電気的に接続可能なリード部と、を備え、
    前記ダイパッド部及び前記リード部の少なくとも一部もしくは全面の何れかをなす、Ｃｕ系材料を用いた金属板からなるリードフレーム基材の表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層が形成され、該光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層が積層されていることを特徴とするリードフレーム。
  2. 前記光沢Ｎｉめっき層のめっき厚さが、０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
  3. 前記Ａｇめっき層のめっき厚さが、０．３μｍ以上２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリードフレーム。
  4. 前記光沢Ｎｉめっき層の結晶配向性は、面指数（１１１）が、面指数（２００）よりも優位であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリードフレーム。
  5. 前記Ａｇめっき層の表面の反射率（４６０ｎｍ）が、９０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリードフレーム。
  6. 前記光沢Ｎｉめっき層と前記Ａｇめっき層の間に、Ａｕめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のリードフレーム。
  7. 前記光沢Ｎｉめっき層と前記Ａｕめっき層の間に、Ｐｄめっき層が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のリードフレーム。
  8. 請求項１〜７のいずれかに記載のリードフレームと、前記ダイパッド部及び前記リード部の周囲を囲むリフレクタ樹脂部と、を備えてなることを特徴とする樹脂付きリードフレーム。
  9. 請求項８に記載の樹脂付きリードフレームと、前記ダイパッド部に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子とリード部とを電気的に接続した接続体と、前記リフレクタ樹脂部に囲まれた、前記光半導体素子と前記接続体とを含む領域を充填する透明樹脂で形成された封止樹脂部と、を備えてなることを特徴とする光半導体装置。
  10. 光半導体装置に用いるリードフレームの製造方法であって、Ｃｕ系材料を用いた金属板からなるリードフレーム基材における、光半導体素子を搭載するダイパッド部及び前記光半導体素子と電気的に接続可能なリード部に対応する箇所の少なくとも一部もしくは全面の何れかの表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層を形成し、該光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層を積層することを特徴とするリードフレームの製造方法。
  11. 前記リードフレーム基材における、前記ダイパッド部及び前記リード部に対応する箇所の少なくとも一部もしくは全面の何れかの表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層を形成し、該光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層を積層した後に、前記ダイパッド部と前記リード部とを形成することを特徴とする請求項１０に記載のリードフレームの製造方法。
  12. 前記リードフレーム基材に前記ダイパッド部と前記リード部を形成した後に、前記ダイパッド部と前記リード部の少なくとも一部もしくは全面の何れかをなす前記リードフレーム基材の表面に、光沢度が２．５以上３．５以下、表面粗さがＲａで０．０２μｍ以上０．０５μｍ以下の光沢Ｎｉめっき層を形成し、該光沢Ｎｉめっき層の表面に、最表層が光沢度１．６以上のＡｇめっき層からなる貴金属めっき層を積層することを特徴とする請求項１０に記載のリードフレームの製造方法。
  13. 前記光沢Ｎｉめっき層を形成する際におけるめっき浴を、硫黄を含む光沢剤を加えたスルファミン酸浴とし、電流密度を３〜１０Ａ／ｄｍ２とすることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載のリードフレームの製造方法。
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