TWI479704B - A lead frame for an optical semiconductor device, a method for manufacturing the same, and an optical semiconductor device - Google Patents

A lead frame for an optical semiconductor device, a method for manufacturing the same, and an optical semiconductor device Download PDF

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TWI479704B
TWI479704B TW098144950A TW98144950A TWI479704B TW I479704 B TWI479704 B TW I479704B TW 098144950 A TW098144950 A TW 098144950A TW 98144950 A TW98144950 A TW 98144950A TW I479704 B TWI479704 B TW I479704B
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Kazuhiro Koseki
Shin Kikuchi
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Furukawa Electric Co Ltd
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Description

光半導體裝置用引線框架、其製造方法以及光半導體裝置
本發明係關於一種光半導體裝置用引線框架、其製造方法以及光半導體裝置。
光半導體裝置用引線框架廣泛的被利用於以LED(Light Emitting Diode)元件等光半導體元件之發光元件做為光源利用之各種顯示用、照明用光源之構成構件上。該光半導體裝置，係例如於基板配置引線框架、於該引線框架搭載發光元件之後，為了防止熱、濕氣、氧化等外部因素造成發光元件及其週邊部位之劣化，而以樹脂來對發光元件及其周圍加以封固。
另一方面，將LED元件做為照明用光源使用之情況，引線框架之反射材料需要在可見光波長(400～700nm)之全區域中具有高反射率(例如反射率80%以上)。再者，近年來，使用紫外線之測定、分析儀器之光源也開始使用LED元件，其反射材料需要在300nm前後的波長具有高反射率。是以，對於做為照明用光源使用情形下之光半導體裝置，反射材料之反射特性成為影響製品性能之非常重要因素。
呼應於此要求，在相當於LED元件正下方之引線框架上，基於提升光反射率(以下稱為反射率)之目的，多形成以銀或銀合金所構成之層(皮膜)。例如，已知有在反射面形成鍍銀層(專利文獻1)、在形成銀或銀合金皮膜之後施以200℃以上、30秒以上之熱處理，將該皮膜之結晶粒徑調整為0.5μm～30μm(專利文獻2)等。
但是，若如專利文獻1所記載之技術般僅是單純地讓銀或銀合金所構成之皮膜形成在引線框架上，光反射率在相當於近紫外區之波長300nm～400nm附近區域會大幅降低。此外，尚有純銀容易發生遷移之問題。再者，當如專利文獻2記載般將結晶粒徑調整至0.5μm以上的情況，雖然在可見光區的光反射率有若干改善，但針對近紫外區的光，則與專利文獻1所記載之技術同樣會有反射率大幅降低之情形。
再者，已知將專利文獻1與2所記載之引線框架適用於採LED元件的光半導體裝置時，亮度會經時性降低。已知此乃起因於將LED元件及其週邊加以封固之樹脂中所含微量硫成分會受到LED發光之際之發熱的影響，造成銀硫化而呈現黑色之故。
為了解決此問題，有施行各種貴金屬被覆來防止銀或銀合金所構成之皮膜發生銀的硫化之方法。例如，已有人提出在鎳底層上形成鈀層0.005～0.15μm，並形成銠層0.003～0.05μm做為最表層，以提升反射率之方法(專利文獻3)。但是，以此方法所形成之引線框架，其反射率較施行過銀或銀合金所構成之皮膜的引線框架來得差，要達到做為照明用光源在可見光區所要求之反射率80%以上的程度有其困難。尤其是在銠層存在有反射率較銀層低20%以上的部位，所以就藍色系或白色系的光半導體裝置而言，並未滿足反射率之要求特性。
專利文獻
專利文獻1特開昭61-148883號公報
專利文獻2特開2008-016674號公報
專利文獻3特開2005-129970號公報
本發明之目的在於提供一種尤其在近紫外區之反射率特性良好、亮度長期不會降低之光半導體裝置用引線框架、其製造方法以及光半導體裝置。
鑑於上述問題，經過專心研討之結果，發現於銀或銀合金所構成之層的表面形成耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層，該表層之耐蝕性優異的金屬成分濃度在表層之最表面部為50質量%以上，且其被覆厚度設定在0.001～0.25μm，進而在該表層與前述銀或銀合金所構成之層之間形成固溶體層，則可得到在近紫外區之反射特性的長期安定性優異之半導體裝置用引線框架，基於此見地完成了本發明。
亦即，上述課題係以下述手段來解決。
(1)一種光半導體裝置用引線框架，係於導電性基體上形成有由銀或銀合金所構成之層者；其特徵在於：具有耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層做為最外層，該表層之耐蝕性優異的金屬成分濃度在該表層之最表面部為50質量%以上，且其被覆厚度為0.001～0.25μm，在該表層與該銀或銀合金所構成之層之間形成有由該表層之主成分金屬材料與銀所成之固溶體層。
(2)如(1)之光半導體裝置用引線框架，其中，該固溶體層含有形成該表層之主要金屬成分，且該金屬成分自該表層側至該銀或銀合金所構成之層側具有濃度分布。
(3)如(2)之光半導體裝置用引線框架，其中，該金屬成分在該固溶體層之濃度分布係在該表層側高、在該表層與該銀或銀合金所構成之層側低。
(4)如(1)～(3)中任一記載之光半導體裝置用引線框架，其中，該導電性基體係由銅、銅合金、鋁或鋁合金所構成者。
(5)如(1)～(4)中任一記載之光半導體裝置用引線框架，其中，在該導電性基體與該銀或銀合金所構成之層之間，形成有至少1層由選自鎳、鎳合金、鈷、鈷合金、銅以及銅合金所成群中之金屬或合金所構成之中間層。
(6)如(1)～(5)中任一記載之光半導體裝置用引線框架，其中，該銀或銀合金所構成之層的厚度為0.2～5.0μm。
(7)如(1)～(6)中任一記載之光半導體裝置用引線框架，其中，該表層係以可在常溫(此處所謂的常溫意指25℃)和銀或銀合金形成固溶體的材料所形成者。
(8)如(1)～(7)中任一記載之光半導體裝置用引線框架，其中，該表層之耐蝕性優異的金屬或其合金乃選自金、金合金、銦、銦合金、鈀、鈀合金、錫以及錫合金所構成群者。
(9)一種光半導體裝置用引線框架之製造方法，係用以製造(1)～(8)中任一記載之光半導體裝置用引線框架，係於該銀或銀合金層之表面形成該表層之後，以100℃以上之溫度、且在不致超過可使得形成表層之材料與銀或銀合金形成固溶體之溫度的溫度範圍內，施以加熱處理，使得形成表層之材料擴散至銀或銀合金所構成之層的內部。
(10)一種光半導體裝置用引線框架之製造方法，係用以製造(1)～(8)中任一記載之光半導體裝置用引線框架，係以電鍍法形成該銀或銀合金所構成之層。
(11)一種光半導體裝置用引線框架之製造方法，係用以製造(5)之光半導體裝置用引線框架，係以電鍍法形成該銀或銀合金所構成之層以及該中間層。
(12)一種光半導體裝置，係至少在搭載光半導體元件之部位使用(1)～(8)中任一記載之光半導體裝置用引線框架。
此外，在本發明中，所謂「耐蝕性優異之金屬或其合金」意指於硫化試驗(參照JIS H8502-1999)中，即使在含有硫化氫(H2 S)之空氣中保持24小時之後仍不會發生變色，具體而言，意指在含有硫化氫3體積%之空氣中保持24小時之硫化試驗實施後之評等編號(RN)為9以上之金屬、合金。
本發明之引線框架，可在最外層形成由耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層，且銀或銀合金所構成之層中含有之銀不會形成金屬間化合物而是形成固溶體層，且於其下層以銀或銀合金的形式殘存，藉此，可擁有銀或銀合金之良好的反射率特性、具優異密合性、可確保良好之導電率。藉此效果，可得到長期可靠性高之光半導體裝置用引線框架。
本發明之上述與其他特徵以及優點，應可參照適當附送之圖式，從下述記載獲得彰顯。
本發明之引線框架，藉由在銀或銀合金所構成之層表面形成耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層做為最外層，可抑制近紫外區之光反射率降低。尤其是波長300nm附近的光反射率，以導電性基體上僅設置銀或銀合金所構成之層的情況，雖低至數%程度，但藉由在銀或銀合金所構成之層表面形成耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層，可提升至數十%。
此外，本發明之引線框架，藉由形成耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層做為最外層，則銀或銀合金所構成之層不會露出，從而可減低因濕度等影響引發銀溶出遷移從而在所形成之電路內發生短路事故。此外，藉由在銀或銀合金所構成之層表面，形成耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層，可抑制銀或銀合金所構成之層的硫化，從而可抑制銀或銀合金所構成之層的變色。藉由此等作用，當本發明之引線框架用於光半導體元件(例如LED元件)之情況，即使光半導體裝置歷經10000小時以上之長期發光(亮燈)，也可將該光半導體裝置之亮度降低抑制到數%程度。
再者，藉由在表層與銀或銀合金所構成之層之間形成由表層主成分之金屬材料與銀而成之固溶體層，也可提升表層與銀或銀合金所構成之層之間的密合力。此乃由於在該固溶體層中，形成該表層之主要金屬成分自表層側朝該銀或銀合金所構成之層側具有濃度分布，藉此，於表層與銀或銀合金所構成之層之間的晶格應變受到緩和而提升整合性，從而密合性也得以提升。
亦即，本發明之引線框架，可做為自近紫外區到近紅外區域之寬廣的波長帶的反射率特性良好、且長期可靠性高之光半導體裝置用引線框架來利用。
此處，表層以合金形成之情況，只要是可和銀或銀合金所構成之層形成固溶體層之合金系即可，例如可選擇錫(Sn)-金(Au)合金做為表層。此情況下，藉由於銀或銀合金所構成之層上形成錫層，於該錫層上形成金層，並進行適當的加熱處理，表層可形成為Sn-Au層、固溶體層可形成為Ag-Sn-Au層。
再者，本發明之引線框架，於表層所含耐蝕性優異之金屬的濃度，若於表層之最表面部設定為50質量%以上，可抑制銀或銀合金所構成之層與硫成分結合而變色。此外，於表層之最表面部所含之耐蝕性優異之金屬的濃度以65質量%以上為更佳。此處，本發明之最表面部係表示自表層之表面起往內部0.0005～0.001μm之部，此部分之金屬濃度能以實施例所示之AES測定裝置的定量分析來測定。
另一方面，此耐蝕性優異之金屬與以下所述固溶體層之形成有關，而此金屬朝銀或銀合金層擴散促進固溶體層形成的比例，以受被覆之最表層金屬量當中之5～50質量%為佳、以5～35質量%為更佳、以5～15質量%為特佳。再者，由於所形成之固溶體層亦可不存在於表層之最表面部，所以表層之最表面部所含耐蝕性優異之金屬的濃度不計雜質亦可為100質量%。
本發明之引線框架，固溶體層含有形成表層之主要金屬成分，且該金屬成分自該表層側朝該表層與該銀或銀合金所構成之層側具有濃度分布，藉此，可提升表層與銀或銀合金所構成之層的密合性，從而可緩和因熱、晶格應變等所致內部應力，提升耐熱性。此外，因具有濃度分布，所以例如通過因加壓步驟所致塑性變形而喪失表層後之表面、或是通過存在於表層之針孔而侵入內部之硫成分和銀或銀合金反應發生硫化之程度在深度方向也可獲得降低，乃可進一步提升耐蝕性。
此外，本發明之引線框架，導電性基體係由銅、銅合金、鋁或鋁合金所構成，故反射率特性佳、可輕易於其表面形成皮膜，且對於降低成本亦有助益。再者，將銅、銅合金、鋁或鋁合金適用於導電性基體之本發明引線框架，在放熱特性優異，此乃因為發光元件進行發光之際所產生之發熱(熱能)可經由引線框架順利地釋放到外部之故。藉此，可期待發光元件之長壽命化與反射率特性之長期安定化。
此外，本發明之引線框架，藉由在導電性基體與銀或銀合金所構成之層之間形成至少1層由選自鎳、鎳合金、鈷、鈷合金、銅以及銅合金所成群中之金屬或合金所構成之中間層，則可防止發光元件進行發光之際所產生之發熱使得構成導電性基體的材料朝銀或銀合金所構成之層擴散而導致之反射率特性惡化，反射率特性長期可維持更高的可靠性，此外，基體與銀或銀合金所構成之層的密合性也可提升。此處，該中間層之厚度係考慮加壓性、成本、生產性、耐熱性等而決定。通常條件的情況下，該中間層之總厚度以0.2～2μm為佳、以0.5～1μm為更佳。此外，雖亦能以複數層來形成中間層，惟通常考慮生產性，以2層以下為佳。
此外，本發明之引線框架，為了確保長期可靠性、良好的反射率特性、甚至是為使得加壓性與彎曲加工性良好，銀或銀合金所構成之層的厚度以設定為0.2μm以上、0.5μm以下為佳。若過薄則反射特性會變得不充分，另一方面，若過厚則加壓時或彎曲加工時容易發生破裂。
此外，本發明之引線框架表層所使用之耐熱性優異之金屬或其合金，若選自金、金合金、銦、銦合金、鈀、鈀合金、錫以及錫合金所構成之群，則可使得耐蝕性、生產性良好，故為所喜好者。再者，從可靠性之觀點來看，表層厚度設定為0.001μm以上、0.25μm以下，則光反射率不致降低，可確保長期可靠性。此乃由於，若表層厚度過薄，在耐蝕性、於波長300nm之反射率提升效果上會變得不充分，若表層厚度過厚，在可見光區的反射率會變得不充分，且彎曲加工性會惡化。
再者，本發明之引線框架之製造方法，係於銀或銀合金層之表面形成表層之後，以100℃以上之溫度、且在不致超過可於形成表層之材料與純銀之間形成固溶體之溫度的溫度範圍內施以加熱處理，使得形成表層之材料，在最表面層讓該表層耐蝕性優異之金屬成分以上述濃度殘存，而剩餘成分則擴散至銀或銀合金所構成之層的內部，藉此，促進固溶體形成，進行溶體化處理。熱處理溫度較佳為100～300℃，而必須選擇基材不會因為熱處理發生軟化或變質之溫度。加熱處理時間以在0.25～48小時的範圍內進行為適宜。此外，加熱處理方法可適宜選擇批次處理、生產線中(in-line)等加熱處理方法。
再者，由於氧濃度愈高愈有可能促進表層之氧化，故加熱處理環境氣氛較佳為在氬氣、氮氣、一氧化碳等惰性或還原環境氣氛中處理乃為所希望者。再者更佳為設定成殘氧於1000ppm以下之環境氣氛。但是，當加熱處理之際受到些許殘氧的影響造成最表面部被氧化皮膜所被覆之情況下，於加熱處理後浸漬於還原性酸(例如稀硫酸、稀鹽酸)，以陰極電解法來去除氧化皮膜等的方法來對應為所希望者。由於該氧化皮膜為數程度，所以即使進行此等去除處理也不會對特性上造成不良影響，反而可得到如下效果：使得表面活性化而提升打線性。
此外，本發明之引線框架之製造方法，藉由以電鍍法形成銀或銀合金所構成之層，可輕易調整該銀或銀合金所構成之層的厚度。此外，在其他形成方法上有包覆法、濺鍍法，惟此等方法難以控制厚度且成本變高。再者，以電鍍法而言，由於在所形成之銀或銀合金所構成之層中形成許多晶界，所以在利用擴散形成固溶體層上屬有效做法。
再者，本發明之光半導體裝置，藉由至少在搭載光半導體元件之部位使用本發明之引線框架，能以低成本有效地得到反射率特性。此乃由於，藉由僅於光半導體元件之搭載部形成表層，可防止銀或銀合金所構成之層的變質，又不會對反射率特性造成過度影響之故。例如針對進行樹脂封固之部位，亦可使得銀或銀合金所構成之層露出於表面。此時，表層可於銀或銀合金所構成之層上部分性形成，例如亦可利用條帶鍍敷(strip plating)或點鍍(spot plating)等部分鍍敷的方式來形成。製造部分性形成之引線框架，由於可減少不需部分的金屬使用量，故可得到環境負擔輕、低成本之光半導體裝置。此處，若使得銀或銀合金所構成之層露出於表面，可得到之效果為：輕易地確保焊料浸潤性，構裝時之效用佳。
圖1係本發明之光半導體裝置用引線框架之一實施態樣的示意截面圖。其中，圖1係顯示了在引線框架搭載著光半導體元件5之狀態(以下之圖2～8也同樣)。
如圖1所示般，本實施態樣之引線框架係在導電性基體1上形成銀或銀合金所構成之層2，並具有耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層4做為最外層，於該表層4與該銀或銀合金所構成之層2之間形成有由該表層之主成分金屬材料與銀所成之固溶體層3，於表層4之部分表面上搭載有光半導體元件5。於本發明中，本發明之引線框架可成為在近紫外可見光區之反射特性優異、且耐蝕性與長期可靠性優異之光半導體裝置用引線框架。
前述導電性基體1可使用例如銅、銅合金、鋁、鋁合金、鐵、鐵合金等，而做為放熱性優異之基體，較佳為選自銅、銅合金、鋁與鋁合金所構成群之金屬或合金。藉由以銅、銅合金、鋁或鋁合金來形成導電性基體1，則可提供一種可輕易形成表層4、且有助於成本降低之引線框架。又，此等引線框架之與導電率良好相關聯的特性(熱傳導率)良好，所以放熱特性優異，可將光半導體元件發光之際所產生之發熱(熱能)經由引線框架順利地朝外部釋放。藉此，可期待發光元件之長壽命化以及反射率特性之長期安定化。
此外，本發明中所謂「反射特性良好」，意指在波長400nm以上之可見光區的反射率在80%以上、且於波長未滿400nm之近紫外區之反射率在30%以上。此外，關於反射特性，只要波長400nm以上之可見光區的反射率在70%以上，會隨用途的不同而被允許。
前述銀或銀合金所構成之層2的厚度以0.2～5.0μm為佳、以1.0～3.0μm為更佳。此厚度可藉由調整銀或銀合金所構成之層2的被覆厚度來實現，可在無須使用所需以上之貴金屬的前提下便宜地製造。此處，前述銀或銀合金所構成之層2若厚度過薄，對反射率之助益不充分，另一方面，若過厚則由於效果達飽和，成本會變高。
前述銀或銀合金所構成之層當中所採用之銀合金，可舉出例如銀-錫合金、銀-銦合金、銀-銠合金、銀-釕合金、銀-金合金、銀-鈀合金、銀-鎳合金、銀-硒合金、銀-銻合金、銀-銅合金、銀-鋅合金、銀-鉍合金等，以選自銀-錫合金、銀-銦合金、銀-銠合金、銀-釕合金、銀-金合金、銀-鈀合金、銀-鎳合金、銀-硒合金、銀-銻合金以及銀-銅合金所構成群者為佳。
該等合金在形成上相對容易，此外，雖較純銀為劣，但由於在可見光區之反射率可確保在80%以上，所以對於寬廣波長區域之光可得到良好的反射特性。再者，藉由合金化，不易發生銀的硫化，可更為維持耐蝕性。此外，若銀合金中之銀含有率變得過低，反射率會大幅降低，所以該銀含有率以80質量%以上為佳。
如上述般，若最外層係使得耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層4以耐蝕性優異之金屬成分濃度在最表面部成為50質量%以上、更佳為65質量%以上來形成，可確保銀或銀合金之長期可靠性。
本發明之引線框架可在導電性基體1上形成銀或銀合金所構成之層2並形成表層4之後，以100℃以上之溫度、且在不致超過可使得形成表層4之材料與銀或銀合金形成固溶體之溫度的溫度範圍內，施以加熱處理，藉此來製造。此外，前述銀或銀合金所構成之層2以電鍍法形成為佳。此外，光半導體元件5可使用LED元件等任意的光半導體元件。
圖2係本發明之光半導體裝置用引線框架之其他實施態樣之示意截面圖，相對於圖1所示態樣之引線框架，於導電性基體1與銀或銀合金所構成之層2之間形成有中間層6。
中間層6以由選自鎳、鎳合金、鈷、鈷合金、銅、銅合金所成群之金屬或合金所構成者為佳。
藉由於導電性基體1與銀或銀合金所構成之層2之間設置由選自鎳、鎳合金、鈷、鈷合金、銅、銅合金所構成之中間層6，可防止因光半導體元件之發熱造成構成導電性基體之材料朝銀或銀合金所構成之層進行擴散而導致之反射率特性惡化，可得到長期之可靠性高之反射率特性。
圖3係本發明之光半導體裝置用引線框架之又一實施態樣之示意截面圖，其顯示了僅於搭載有光半導體元件5之部分形成有表層4、固溶體層3、銀或銀合金所構成之層2的狀態。於本發明中，亦可僅在會產生黑色化問題之部分形成表層4、固溶體層3、以及銀或銀合金所構成之層2。於本實施態樣中，中間層6雖於導電性基體1之全面形成，但只要是夾設於導電性基體1與銀或銀合金所構成之層2之間的形態，亦可部分性形成。
此外，在圖3之說明中未特別敘述之符號係與圖1或圖2中之符號相同意義(於以下之圖也同樣)。
圖4係本發明之光半導體裝置用引線框架之又一實施態樣之示意截面圖，其與圖3所示光半導體裝置用引線框架同樣，僅於搭載有光半導體元件5之部分形成有表層4、固溶體層3、銀或銀合金所構成之層2，再者於固溶體層3，構成表層4之主要金屬成分具有從該表層4側朝該銀或銀合金所構成之層2側之濃度分布。
圖5係與圖2所示態樣相同之本發明之光半導體裝置用引線框架之示意截面圖，係於引線框架之兩面搭載光半導體元件5。如此態樣所示般，亦可不僅是在單面亦可使用兩面來構成光半導體裝置。
圖6係本發明之光半導體裝置用引線框架之又一實施態樣之示意截面圖，係於導電性基體1設置凹部並於該凹部內側搭載光半導體元件5。如此實施態樣所示般，本發明之光半導體裝置用引線框架亦可適應於設置凹部來提升聚光性的引線框架形狀。
圖7係本發明之光半導體裝置用引線框架之又一實施態樣之示意截面圖，係於導電性基體1設置凹部並於該凹部內側搭載光半導體元件5，且僅於該凹部形成表層4與固溶體層3。即使是具有凹部之引線框架，藉由僅於對光半導體發光元件所發出之光做反射有助益的部分設置表層4與固溶體層3，可適宜專門針對反射部的耐蝕性作提升。
光半導體裝置用引線框架之製造可使用任意的方法，而銀或銀合金所構成之層2、表層4以及中間層6藉由電鍍法來形成為佳。
(實施例)
以下，基於實施例對本發明做更詳細的說明，惟本發明並不侷限於此。
(實施例1)
實施例1係對厚度0.3mm、寬度50mm之表1所示導電性基體進行以下所示前處理之後，施行以下所示電鍍處理，製作表1所示構成之本發明例1～31、習知例1、以及比較例1～2之引線框架。
各引線框架之層構成，本發明例1～5係以導電性基體、銀或銀合金所構成之層、固溶體層、表層之順序形成，本發明例6～31以及比較例1～2係以導電性基體、中間層、銀或銀合金所構成之層、固溶體層、表層之順序形成，習知例1係以導電性基體、中間體、銀或銀合金所構成之層之順序形成。
又，表1所示中間層厚度、銀或銀合金層厚度(以「銀層厚度」表示)、表層厚度係平均值(任意10點之測定值的算數平均)之厚度。各層厚度係使用螢光X射線膜厚測定裝置(SFT9400：商品名，SII公司製造)來測定。
又，做為導電性基體使用之材料當中，「C19400」、「C11000」、「C26800」、「C52100」、以及「C77000」係表示銅或銅合金基體，C後之數值表示依CDA(Copper Develop ment Association)規格之種類。
此外，「A1100」、「A2014」、「A3003」以及「A5052」係表示鋁或鋁合金基體，A後之數值表示依JIS之種類。
又，「SUS304」以及「42合金」表示鐵系基體，「SUS304」表示JIS規定之該種不鏽鋼，「42合金」表示含有42%Ni之鐵合金。
在前處理方面，針對導電性基體當中之銅基體、銅合金基體、以及鐵系基體係進行下述電解脫脂，接著進行下述酸洗。此外，針對鋁基體以及鋁合金基體，係進行以下之電解脫脂、酸洗、鋅置換。此外，於施行鍍銀或銀合金之前先施以厚度為0.01μm之底鍍(strike plating)。
(前處理條件)
[電解脫脂]
脫脂液：NaOH 60g/l
脫脂條件：電流密度2.5A/dm2 、溫度60℃、脫脂時間60秒
[酸洗]
酸洗液：10%硫酸
酸洗條件：浸漬30秒，室溫
[鋅置換]基體為鋁時使用
鋅置換液：NaOH 500g/l、ZnO 100g/l、酒石酸(C4 H6 O6 )10g/l、FeCl2 2g/l
處理條件：浸漬30秒，室溫
[Ag底鍍]被覆厚度0.01μm
鍍液：KAg(CN)2 5g/l、KCN 60g/l
鍍敷條件：電流密度2A/dm2 、鍍敷時間5秒、溫度25℃
於實施例1所使用之各鍍液組成與鍍敷條件如下所示。
(鍍敷條件)
[鍍銀]
鍍液：AgCN 50g/l、KCN 100g/l、K2 CO3 30g/l
鍍敷條件：電流密度1A/dm2 、溫度30℃
[鍍銅]
鍍液：CuSO4 ‧5H2 O 250g/l、H2 SO4 50g/l、NaCl 0.1g/l
鍍敷條件：電流密度6A/dm2 、溫度40℃
[鍍鎳]
鍍液：Ni(SO3 NH2 )2 ‧4H2 O 500g/l、NiCl2 30g/l、H3 BO3 30g/l
鍍敷條件：電流密度5A/dm2 、溫度50℃
[鍍鈷]
鍍液：Co(SO3 NH2 )2 ‧4H2 O 500g/l、CoCl2 30g/l、H3 BO3 30g/l
鍍敷條件：電流密度5A/dm2 、溫度50℃
[鍍金]
鍍液：KAu(CN)2 14.6g/l、C6 H8 O7 150g/l、K2 C6 H4 O7 180g/l
鍍敷條件：電流密度1A/dm2 、溫度40℃
[鍍金-鈷]Au-0.3%Co
鍍液：KAu(CN)2 14.6g/l、C6 H8 O7 150g/l、K2 C6 H4 O7 180g/l、EDTA-Co(II) 3g/l、哌嗪2g/l
鍍敷條件：電流密度1A/dm2 、溫度40℃
[鍍鈀]
鍍液：Pd(NH3 )2 Cl 45g/l、NH4 OH 90g/l、(NH4 )2 SO4 50g/l鍍敷條件：電流密度1A/dm2 、溫度30℃
[鍍錫]
鍍液：SnSO4 80g/l、H2 SO4 80g/l
鍍敷條件：電流密度2A/dm2 、溫度30℃
[鍍銦]
鍍液：InCl3 45g/l、KCN 150g/l、KOH 35g/l、糊精35g/l
鍍敷條件：電流密度2A/dm2 、溫度20℃
(固溶體層形成處理條件)
針對以下述條件進行表1所記載之鍍敷處理之各樣品，在殘氧濃度100ppm以下之氬氣環境氣氛中，以100℃進行12小時之加熱處理，形成固溶體層。在本處理中，於形成固溶體後，對表層之最表面部，於AES測定裝置中確認耐蝕性優異之金屬成分濃度，結果耐蝕性優異之金屬成分的濃度全部在50質量%以上。
(評價方法)
針對所得之本發明例、比較例以及習知例之引線框架，以下述試驗以及基準進行評價。其結果示於表2。
(1)反射率測定：於分光光度計(U-4100(商品名，股份公司日立高科技製造))中，針對全反射率從300nm～800nm實施連續測定。當中，在300nm、600nm、以及800nm之反射率(%)示於表2。
(2)固溶體層厚度：於AES測定裝置(Model-680(商品名，ulvac-phi股份公司製造))，實施深度方向分析，將濺蝕速率換算為厚度來計算各層厚度。
(3)耐蝕性：針對硫化試驗(JIS H8502記載)、H2 S、3PPM、24小時後之腐蝕狀態，實施評等編號(RN)評價。結果示於表2。又，此處，當評等編號為9以上之情況，意指光半導體元件(LED元件)即使點燈10000小時，亮度降低也小到數%程度。
(4)硫化試驗後之反射率測定：於分光光度計(U-4100(商品名，股份公司日立高科技製造))中，針對全反射率從300nm～800nm實施連續測定。當中，在600nm，就硫化試驗前後之反射率比較之值(%)示於表2。
(5)放熱性(熱傳導性)：將導電性基材之導電率以IACS(International Annealed Copper Standard)計為10%以上者視為放熱性(熱傳導性)高，附以良好之「○」記號，將未滿10%者視為放熱性(熱傳導性)低，附以不良之「╳」記號，表示於表2。此乃由於，導電率與熱傳導性呈大致比例關係，具IACS為10%以上之導電率者被判斷為熱傳導性佳、放熱性也高之故。又，此項目之表示僅為參考，只要滿足上述(1)～(4)之各項目的評價，其樣品可隨用途之選擇而無實用上問題。
(6)彎曲加工性：針對所製作之引線框架，以其長度方向與壓延方向平行的方式切出長度30mm、寬度10mm之樣品，調查以加壓機(日本自動機器股份公司製造)在彎曲半徑R=0.5mm條件下之彎曲加工性。經加工之試驗片的最大彎曲加工部，係使用顯微鏡(股份公司keyence製造)放大175倍進行觀察，判定彎曲加工性。對最大彎曲加工部進行觀察之結果，將不存在破裂者判定為「良」，於表中附以「○」記號，將存在皺摺或輕微破裂者判定為「可」，於表中附以「△」記號，將存在嚴重破裂者判定為「不良」，於表中附以「╳」記號，分別表示於表2。彎曲加工性之評價，將評價為「可」以上者視為具有實用等級。又，此項目之表示僅做為參考，只要滿足上述(1)～(4)之各項目的評價，其樣品可隨用途之選擇而無實用上問題。
由此等結果可明顯看出，本發明例相較於習知例雖有可見光區之反射率若干降低者，但滿足所要求之反射率，且耐蝕性試驗後之安定性相當優異。尤其於銅、銅合金、鋁或鋁合金上形成由銀或銀合金所構成之層，於其上層設置特定的被覆層，藉此，尤其在300nm之反射率，相較於習知僅設置銀或銀合金所構成之層的情況，於初期階段為數%等級者，可改善成為數十%等級。此事表示藉由提升近紫外區之反射率而可適用於利用此等波長之光半導體。此外，硫化試驗後之反射率幾乎沒有降低，可得到耐蝕性優異之引線框架材，顯然地只要將其適用於光半導體裝置用引線框架，即可展現極為優異之反射率特性與長期可靠性。
本發明例28與29放熱性雖評價為「╳」，但對於無須高度放熱性之光半導體裝置用引線框架而言，也可適宜利用。再者，本發明例30由於銀層厚度未滿0.2μm，所以會發現反射率不充分之部位，但關於耐蝕性、其他特性則較比較例1來得優異，對於允許反射率70%程度之光半導體裝置用引線框架而言可適宜利用。
再者，本發明例31由於銀層厚度超過5.0μm，故雖然彎曲加工性評價為「×」，但關於其他特性相較於比較例1來得優異，在並不重視彎曲加工性之用途的光半導體用引線框架而言可適宜利用。
(實施例2)
實施例2係對厚度0.3mm、寬度50mm之C19400銅合金所構成之導電性基體進行與實施例1同樣之前處理與對基底層以鍍鎳1.0μm、銀底鍍0.01μm、鍍銀3.0μm之順序在所有的例中進行處理之後，在本發明例32～34以及比較例3與4以鍍錫(Sn)、在本發明例35以鍍銦(In)、在本發明例36以及比較例5以鍍金(Au)、在本發明例37以及比較例6以鍍鈀(Pd)，以所有的被覆層厚度0.02μm進行電鍍處理做為表層，製作本發明例32～37、比較例3～6之引線框架。此外，於實施例2中為了調整固溶體層形成之狀態，如表3所示般於熱處理溫度100～300℃、加熱處理時間1～24小時之間分別做適宜的調整。之後，與實施例1同樣於AES測定裝置，對於形成於表層之金屬成分在深度方向的濃度(質量%)變化進行測定，其結果示於表4。此外，表4中表層金屬濃度為0之部分，表示在該部分，於表層金屬與銀或銀合金之間並未形成固溶體，維持銀或銀合金之狀態。又，此等數值係在特定深度之元素的分析濃度檢側值，故當然所有數值的合計未必要成為100%。再者，針對此等樣品所進行之耐蝕性評價結果示於表5。
從前述結果可明知，由於本發明例之耐蝕性優異之金屬的含有率滿足本發明所規定之比例，所以呈現耐蝕性充分之數值。相對於此，比較例3由於表層之耐蝕性優異之金屬的含有率過少，耐蝕性乃不充分。此外，成為表層消失、在深度方向不具濃度分布之固溶體的比較例4～6同樣地耐蝕性差。由此結果可顯而易見的是，若耐蝕性優異之皮膜成分以本發明所規定之特定比例殘存，且具有濃度分布，可提供耐蝕性優異之光半導體裝置用引線框架。
本發明雖連同其實施態樣一併說明，惟只要本案申請人未特別指定，本發明並不受限於說明的任何細部，可在未與所呈送之申請專利範圍所示發明精神相違背之範圍內廣義地解釋本發明。
本案係主張基於2008年12月26日於日本專利申請之特願2008-332732之優先權，本發明參照該優先權而將其內容做為本說明書的一部分來導入。
1．．．導電性基體
2．．．銀或銀合金所構成之層
3．．．固溶體層
4．．．表層
5．．．光半導體元件
6．．．中間層
圖1係本發明之光半導體裝置用引線框架之一實施態樣之示意截面圖。
圖2係本發明之光半導體裝置用引線框架之另一實施態樣之示意截面圖。
圖3係本發明之光半導體裝置用引線框架之另一實施態樣之示意截面圖。
圖4係本發明之光半導體裝置用引線框架之另一實施態樣之示意截面圖。
圖5係本發明之光半導體裝置用引線框架之另一實施態樣之示意截面圖。
圖6係本發明之光半導體裝置用引線框架之另一實施態樣之示意截面圖。
圖7係本發明之光半導體裝置用引線框架之另一實施態樣之示意截面圖。

Claims (12)

  1. 一種光半導體裝置用引線框架，係於導電性基體上形成有由銀或銀合金所構成之層，其特徵在於：具有耐蝕性優異之金屬或其合金所構成之表層做為最外層，該表層之耐蝕性優異之金屬成分濃度在該表層之最表面部為50質量%以上，且其被覆厚度為0.001~0.25μm，在該表層與該銀或銀合金所構成之層之間形成有由該表層之主成分金屬材料與銀所成之固溶體層。
  2. 如申請專利範圍第1項之光半導體裝置用引線框架，其中，該固溶體層含有形成該表層之主要金屬成分，且該金屬成分自該表層側至該銀或銀合金所構成之層側具有濃度分布。
  3. 如申請專利範圍第2項之光半導體裝置用引線框架，其中，該金屬成分在該固溶體層之濃度分布係在該表層側高、在該表層與該銀或銀合金所構成之層側低。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之光半導體裝置用引線框架，其中，該導電性基體係由銅、銅合金、鋁或鋁合金所構成。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之光半導體裝置用引線框架，其中，在該導電性基體與該銀或銀合金所構成之層間，形成有至少1層由選自鎳、鎳合金、鈷、鈷合金、銅以及銅合金所成群中之金屬或合金所構成之中間層。
  6. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之光半導體裝置用引線框架，其中，該銀或銀合金所構成之層之厚度為0.2 ~5.0μm。
  7. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之光半導體裝置用引線框架，其中，該表層係以可在常溫和銀或銀合金形成固溶體之材料形成。
  8. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之光半導體裝置用引線框架，其中，該表層之耐蝕性優異之金屬或其合金係選自金、金合金、銦、銦合金、鈀、鈀合金、錫以及錫合金所構成之群。
  9. 一種光半導體裝置用引線框架之製造方法，係用以製造申請專利範圍第1~8項中任一項之光半導體裝置用引線框架，其特徵在於：於該銀或銀合金層之表面形成該表層後，以100℃以上之溫度、且在不致超過可使得形成表層之材料與銀或銀合金形成固溶體之溫度之溫度範圍內，施以加熱處理，以使形成表層之材料擴散至銀或銀合金所構成之層內部。
  10. 一種光半導體裝置用引線框架之製造方法，係用以製造申請專利範圍第1~8項中任一項之光半導體裝置用引線框架，其特徵在於：以電鍍法形成該銀或銀合金所構成之層。
  11. 一種光半導體裝置用引線框架之製造方法，係用以製造申請專利範圍第5項之光半導體裝置用引線框架，其特徵在於：以電鍍法形成該銀或銀合金所構成之層以及該中間層。
  12. 一種光半導體裝置，係至少在搭載光半導體元件之部位使用申請專利範圍第1~8項中任一項之光半導體裝置用引線框架。
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