WO2010150824A1 - 光半導体装置用リードフレーム、光半導体装置用リードフレームの製造方法、および光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置用リードフレーム、光半導体装置用リードフレームの製造方法、および光半導体装置 Download PDF

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optical semiconductor
lead frame
alloy
semiconductor device
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良聡 小林
伸 菊池
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古河電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical semiconductor device lead frame, a manufacturing method thereof, and an optical semiconductor device.
  • Lead frames for optical semiconductor devices are widely used as constituent members of various display / illumination light sources that use light emitting elements, which are optical semiconductor elements such as LED (Light Emitting Diode) elements, as light sources.
  • a lead frame is arranged on a substrate, and after the light emitting element is mounted on the lead frame, the deterioration of the light emitting element and its peripheral parts due to external factors such as heat, moisture, and oxidation are prevented.
  • the light emitting element and its periphery are sealed with resin.
  • the reflective material of the lead frame is required to have a high reflectance (for example, a reflectance of 80% or more) in the entire visible light wavelength range (400 to 700 nm).
  • LED elements have also been used as light sources for measuring / analyzing instruments using ultraviolet rays, and the reflective material has been required to have a high reflectance in the near ultraviolet region (wavelength 340 to 400 nm). . Therefore, in an optical semiconductor device used as a light source for illumination or as a light source for the measuring / analyzing instrument, the reflection characteristic of the reflecting material is an extremely important factor that affects the product performance.
  • a technique for realizing an LED that emits white light a technique in which three chips emitting all colors of red (R), green (G), and blue (B) are arranged, a yellow phosphor on a blue LED chip, and so on.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • a layer (film) made of silver or a silver alloy is formed on the lead frame on which the LED element is mounted, particularly for the purpose of improving the light reflectance in the visible light region (hereinafter referred to as reflectance). ) Is often formed.
  • the silver film has a high reflectance in the visible light region.
  • a silver plating layer is formed on the reflective surface (Patent Document 1), or 200 or after the silver or silver alloy film is formed. It is known that a heat treatment is performed at a temperature of not lower than 30 ° C. for 30 seconds or more, and the crystal grain size of the film is 0.5 ⁇ m to 30 ⁇ m (Patent Document 2).
  • the maximum height Ry defined in Japanese Industrial Standard (JIS B 0601) is 0.5 ⁇ m or more as the surface roughness of the base. If the surface roughness (maximum height) Ry is 0.5 ⁇ m or more, the roughness of the surface of the silver or silver alloy coated on the underlying surface (maximum) The height) also tends to be 0.5 ⁇ m or more. In that case, in order to completely cover the unevenness by plating, it is necessary to take measures such as increasing the thickness of the coating, resulting in a decrease in mass productivity and an increase in cost. In addition, the roughness of the reflective layer greatly affects regular reflection and diffuse reflection in light reflection. On the other hand, what is important for the optical characteristics of the lead frame for optical semiconductors is that the surface roughness of the reflective layer makes it impossible to define the optical characteristics of the reflective layer simply by defining the roughness of the underlying layer.
  • the present invention has a good reflectivity in the near ultraviolet region (wavelength 340 to 400 nm) and an appropriate adjustment of the diffuse reflectance in an optical semiconductor device lead frame used for an LED, photocoupler, photointerrupter, etc. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a lead frame for an optical semiconductor device and a method for manufacturing the same that can realize good light directivity for a light source particularly in illumination applications and measurement / analysis applications including the near ultraviolet region.
  • the inventors of the present invention are an optical semiconductor device lead frame in which a reflective layer made of silver or a silver alloy is formed on the outermost surface of a conductive substrate, and the reflective layer
  • the intensity ratio of the (200) plane is 20% or more of the total count
  • the surface roughness of the reflection layer is set to 0.05 to 0.30 ⁇ m in arithmetic average height Ra, so that the balance of directivity characteristics particularly in lighting applications is good.
  • the inventors have found that a lead frame can be obtained.
  • An optical semiconductor device lead frame in which a reflective layer made of silver or a silver alloy is formed on the outermost surface on a conductive substrate, wherein the reflective layer has a thickness of 0.2 to 5.0 ⁇ m,
  • the lead frame for an optical semiconductor device is characterized in that when the silver or silver alloy of the reflective layer is measured by an X-ray diffraction method, the intensity ratio of the (200) plane is 20% or more of the total count number.
  • the silver or silver alloy forming the reflective layer is silver, silver-tin alloy, silver-indium alloy, silver-rhodium alloy, silver-ruthenium alloy, silver-gold alloy, silver-palladium alloy, silver-nickel
  • At least one or more intermediate layers made of a metal or alloy selected from the group consisting of nickel, nickel alloy, cobalt, cobalt alloy, copper and copper alloy are provided between the conductive substrate and the reflective layer.
  • An optical semiconductor device comprising the optical semiconductor device lead frame according to any one of (1) to (7) and an optical semiconductor element, wherein at least the optical semiconductor element is mounted.
  • the reflective layer made of silver or a silver alloy is formed with a thickness of 0.2 to 5.0 ⁇ m, and the reflective layer is measured by the X-ray diffraction method.
  • the intensity ratio of the (200) plane is set to 20% or more of the total count, so that the reflectance in the near ultraviolet region of 340 to 400 nm is improved. Good reflectivity is obtained in the LED.
  • the surface roughness Ra of the reflective layer is preferably 0.05 to 0.30 ⁇ m, a lead frame having a good balance of directivity characteristics particularly in illumination applications can be obtained.
  • the lead frame for an optical semiconductor device has excellent reflection characteristics over a wide range from near ultraviolet light to visible light, and excellent directivity characteristics in illumination and measurement / analysis applications including the near ultraviolet range. Can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of the lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a third embodiment of the lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of the lead frame for optical semiconductor devices according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of a fifth embodiment of a lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view of a sixth embodiment of a lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the arithmetic average height Ra in each of the embodiments of the lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • the lead frame of the present invention has a reflective layer made of silver or a silver alloy on the outermost surface on a conductive substrate, the reflective layer has a thickness of 0.2 to 5.0 ⁇ m, and the reflective layer
  • the silver or silver alloy of the layer was measured by the X-ray diffraction method based on “Japanese X-ray diffraction analysis general rules” of JIS K 0131, the intensity ratio of the (200) plane was 20 % Or more.
  • the reflectance in the near-ultraviolet region (wavelength 340 to 400 nm) can be sufficiently improved, particularly in an LED mounted on an optical semiconductor chip whose emission wavelength includes a near-ultraviolet wavelength. Reflectance is obtained.
  • the orientation of the (200) plane is less than 20%, the orientation of the (111) plane is preferentially strengthened. As a result, the reflectance at a wavelength of 340 to 400 nm is less than 60% and the characteristics are deteriorated.
  • the total count means the total count when measured by the thin film method in the X-ray diffraction method.
  • ⁇ (200) surface count ⁇ / (total count) ⁇ 100 (%) This is the value calculated in.
  • the upper limit of the (200) plane orientation is not particularly limited, for example, when formed by electroplating, the maximum value is about 40%.
  • the thickness of the reflective layer made of silver or a silver alloy is 0.2 ⁇ m or more. This thickness is the minimum necessary to adjust the intensity ratio of the (200) surface without being affected by the above, and this ensures a highly reliable and stable reflectance and ensures long-term reliability. Can do.
  • the thickness of the reflective layer is 5.0 ⁇ m or less, the cost can be reduced without using a precious metal more than necessary, and an environmentally friendly lead frame can be provided. The effect of long-term reliability is due to saturation when the thickness of the reflective layer exceeds 5.0 ⁇ m.
  • the arithmetic average height Ra specified in Japanese Industrial Standard is controlled to 0.05 to 0.30 ⁇ m, so that it can be used for illumination and measurement. -Good directional characteristics can be achieved for use as an analytical application, and a wide area can be illuminated uniformly and brightly.
  • Ra the ratio of the diffuse reflectance to the total reflectance can be controlled, and in particular, the directivity balance in lighting applications can be made favorable. If Ra is too small, the specular reflection component becomes too strong and it becomes difficult to uniformly illuminate the whole when mounted on the LED. Conversely, if Ra is too large, the diffuse reflection component is strong and the amount of light that can be extracted decreases.
  • the ratio of the diffuse reflectance to the total reflectance is adjusted to 45 to 85% at a wavelength of 340 to 400 nm, and good directivity characteristics can be obtained for lighting applications.
  • the lead frame for an optical semiconductor device of the present invention has a good reflectance characteristic and is easy to form a film by making the base body copper or copper alloy, iron or iron alloy, aluminum or aluminum alloy, Lead frames that can contribute to cost reduction can be provided.
  • the lead frame based on these metals has excellent heat dissipation characteristics, and heat energy generated when the light emitter emits light can be smoothly discharged to the outside through the lead frame. Long life and long-term stabilization of reflectance characteristics are expected. This depends on the conductivity of the substrate IACS (International Annealed Copper Standard), and the higher the conductivity, the better the heat dissipation. For this reason, the conductivity is preferably at least 10% or more, more preferably 50% or more. The upper limit of the conductivity is not particularly limited as long as it is a value usually obtained.
  • the silver or silver alloy forming the reflective layer in the lead frame for optical semiconductor devices of the present invention is silver, silver-tin alloy, silver-indium alloy, silver-rhodium alloy, silver-ruthenium alloy, silver-gold alloy, By using a material selected from the group consisting of silver-palladium alloy, silver-nickel alloy, silver-selenium alloy, silver-antimony alloy, silver-platinum alloy, a lead frame with good reflectivity and good productivity can be obtained. .
  • the lead frame for an optical semiconductor device of the present invention is selected from the group consisting of nickel, nickel alloy, cobalt, cobalt alloy, copper, and copper alloy between the conductive substrate and the reflective layer made of silver or silver alloy. Since at least one intermediate layer made of a metal or an alloy is formed, the material constituting the conductive substrate diffuses into the reflective layer due to the heat generated when the light emitting element emits light, and the reflectance characteristics deteriorate. Thus, the reflectance characteristics are stable over a long period of time, and the adhesion between the substrate and the reflective layer made of silver or a silver alloy is improved.
  • the thickness of the intermediate layer is determined in consideration of pressability, cost, productivity, heat resistance, and the like.
  • the total thickness of the intermediate layer is preferably 0.2 to 2.0 ⁇ m, more preferably 0.5 to 2.0 ⁇ m.
  • the intermediate layer may be formed of a plurality of layers, it is usually preferable to have two or less layers in consideration of productivity.
  • each layer is formed from the same material as each other if the respective layers are formed from the metal or alloy (interlayer constituent material) and the total layer thickness is within the above range. May be formed from different materials, and their thicknesses may be the same or different.
  • the lead frame for optical semiconductor devices of the present invention is preferably formed by electroplating.
  • electroplating As other forming methods, there are a clad method and a sputtering method. However, in these methods, it is difficult to control the thickness and the cost becomes high.
  • An electroplating method is excellent as a manufacturing method for appropriately controlling the thickness on the order of micrometers.
  • the plating current density is set to 0.005 to 1.0 A / dm 2 . It is preferable. This is because the (200) plane orientation of the reflective layer can be easily adjusted to 20% or more of the total count number by producing the current density in the range of 1.0 A / dm 2 or less, and the surface roughness is also appropriate. This is because it can be adjusted within a wide range.
  • the current density is preferably 0.05 to 1.0 A / dm 2 , more preferably 0.05 to 0.5 A / dm 2 .
  • the current density has a depth of at least 0.2 ⁇ m or more from the outermost surface of the reflective layer. By forming the portion, the desired orientation can be obtained and the reflectance can be improved. Forming a thickness of 0.2 ⁇ m or more from the outermost surface at the current density is the minimum necessary thickness to adjust the strength ratio of the (200) plane without being affected by the orientation of the lower layer. Because there is.
  • the thickness formed at the current density from the outermost surface is too thin, it will be affected by the orientation of the lower layer of the intermediate layer or the reflective layer formed in the lower layer, so the reflectivity in the near ultraviolet region (340 to 400 nm) is The possibility of being below 60% increases.
  • the optical semiconductor device of the present invention can obtain good reflectance characteristics effectively at low cost by using the lead frame of the present invention at least at a place where the optical semiconductor element is mounted. This is because the reflectance characteristics are sufficiently effective by forming a reflective layer made of silver or a silver alloy only on the mounting portion of the optical semiconductor element.
  • the reflective layer made of silver or a silver alloy may be formed partially, for example, by partial plating such as stripe plating or spot plating. Manufacturing a lead frame in which the reflective layer is partially formed can reduce the amount of metal used in the portion where the reflective layer is not formed, so that the optical semiconductor device has a low environmental impact and is low in cost. it can.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • a reflective layer 2 made of silver or a silver alloy is formed on a conductive substrate 1, and an optical semiconductor element 3 is mounted on a part of the surface of the reflective layer 2.
  • the intensity ratio of the (200) plane measured by the X-ray diffraction method of the reflective layer 2 is 20% or more of the total count, and the near ultraviolet to visible light region.
  • the surface roughness of the reflective layer 2 is an arithmetic average height Ra of 0.05 to 0.30 ⁇ m, and the lead frame for an optical semiconductor having an excellent balance of light directivity is obtained.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of the lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • the lead frame of the embodiment shown in FIG. 2 is different from the lead frame shown in FIG. 1 in that an intermediate layer 4 is formed between the conductive substrate 1 and the reflective layer 2.
  • Other points are the same as those of the lead frame shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a third embodiment of the lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • the reflective layer 2 is formed only in a portion where the optical semiconductor element 3 is mounted and in the vicinity thereof. The area other than this area does not contribute to the reflection of light, and is a part covered with, for example, a mold resin.
  • the reflective layer 2 it is also possible to form the reflective layer 2 made of silver or a silver alloy only in a portion that contributes to light reflection.
  • the intermediate layer 4 is formed on the entire surface of the conductive substrate 1, but may be partially formed as long as it is interposed between the conductive substrate 1 and the reflective layer 2. .
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of the lead frame for optical semiconductor devices according to the present invention.
  • the reflective layer 2 is formed only in and near the portion where the optical semiconductor element 3 is mounted, as in the case of FIG. 3, but the reflective layer 2 includes the lower layer 2-1 and the upper layer. It has a two-layer structure (surface layer) 2-2.
  • the upper layer 2-2 of the reflective layer is a layer formed with an intensity ratio of the (200) plane of 20% or more of the total count number, and its thickness is at least 0.2 ⁇ m or more.
  • the first layer (lower layer) 2-1 of the reflective layer is formed with a relatively high current density, for example, 1.5 A / dm 2 , and thereafter
  • Plating current density can be 0.005 to 1.0 A / dm 2 .
  • the manufacturing time is less than when the thickness of all the reflective layers is 0.005 to 1.0 A / dm 2 . This is effective because it can be shortened.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of a fifth embodiment of the lead frame for optical semiconductor devices according to the present invention.
  • a concave portion is provided in the conductive substrate 1, and the optical semiconductor element 3 is mounted inside the concave portion.
  • the lead frame for an optical semiconductor device of the present invention can be applied to a lead frame shape in which a concavity is provided to improve the light collecting property.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view of a sixth embodiment of the lead frame for optical semiconductor devices according to the present invention.
  • a concave portion is provided in the conductive substrate 1, and the optical semiconductor element 3 is mounted inside the concave portion, and the reflective layer 2 is formed only in the concave portion.
  • the reflective layer 2 can be provided only in a portion that contributes to reflection of light emitted from the optical semiconductor element.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the arithmetic average height Ra in the embodiment of the lead frame for an optical semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 7 shows a state in which the arithmetic average height Ra of the reflective layer 2 is 0.05 to 0.30 ⁇ m in the lead frame on which the conductive substrate 1, the intermediate layer 4, and the reflective layer 2 are formed. Yes.
  • Ra the ratio of the diffuse reflectance with respect to the total reflectance by controlling Ra, the above-described excellent effect can be obtained, and the directivity balance particularly in illumination applications becomes good.
  • the Ra value can be controlled appropriately.
  • the optimum concentration and current density differ depending on the type of additive used in the plating solution.
  • the surface roughness can be increased by lowering the additive concentration or increasing the current density.
  • a reflective layer can be obtained.
  • a reflective layer having a smaller Ra value as the surface roughness can be obtained by increasing the concentration of the additive or decreasing the current density.
  • the reflective layer 2 (single layer or each of a plurality of layers) made of silver or a silver alloy and the intermediate layer 4 are each electroplated. It is preferable to form by a method.
  • Example 1 As Example 1, the conductive substrate shown in Table 1 having a thickness of 0.3 mm and a width of 50 mm was subjected to the following pretreatment and then subjected to the following electroplating treatment, whereby the invention shown in Table 1 was formed. Lead frames of Examples 1 to 25, Reference Example 1, Conventional Example 1, and Comparative Example 1 were prepared. Before forming the reflective layer, silver strike plating was performed to a thickness of 0.01 ⁇ m.
  • C19400 Cu—Fe alloy material: Cu-2.3Fe—0.03P—0.15Zn
  • C52100 phosphor bronze: Cu-8Sn—P
  • C26000 brass: Cu-30Zn
  • C72500 Cu—Ni—Sn alloy material: Cu-9Ni-2.4Sn
  • CDA Indicates the type according to the Copper Development Association
  • the unit of the numerical value before each element is mass%.
  • “A1100”, “A2014”, “A3003”, and “A5052” represent aluminum or aluminum alloy bases, and their components are defined in Japanese Industrial Standards (JIS H 4000: 2006, etc.), respectively.
  • “SPCC” and “SUS304” represent an iron-based substrate, and “SUS304” is a stainless steel defined by Japanese Industrial Standard (JIS G 4305: 2005) (containing 18 mass% of chromium and 8 mass% of nickel, “SPCC” represents a cold-rolled steel sheet stipulated by Japanese Industrial Standard (JIS G 3141: 2009).
  • Example 1 The plating solution composition and plating conditions for each plating used in Example 1 are shown below.
  • the current density was adjusted appropriately from 0.008 to 1.0 A / dm 2 to adjust the orientation.
  • the current density was set to 1.5 A / dm 2 which is a regular plating condition.
  • Example Plating solution KCN 100 g / liter, NaOH 50 g / liter, AgCN 10 g / liter, K 2 Sn (OH) 6 80 g / liter Plating condition: current density 1A / Dm 2 , temperature 40 ° C
  • Example Plating solution KAg (CN) 2 20 g / liter, PdCl 2 25 g / liter, K 4 O 7 P 2 60 g / liter, KSCN 150 g / liter plating condition : Current density 0.25 A / dm 2 , temperature 40 ° C
  • the reflection layers of the samples obtained in this example are all one layer, and the surface roughness was measured using a contact surface roughness meter (SE-30H: product name, manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.). Then, when the average value of three arbitrary positions was measured at a measurement distance of 4 mm, Ra was 0.13 to 0.15 ⁇ m in all samples.
  • the optical semiconductor device does not require heat dissipation in the optical semiconductor lead frame, the reflectance is excellent. It can be easily assumed that it can be suitably used.
  • the inventive examples maintain a reflectance of 70% or more and a diffuse reflectance of 45 to 85% in all the inventive examples not only in the near ultraviolet region but also in the visible light region, and are excellent in high luminance and directivity. Can be suitably used for an optical semiconductor lead frame having an excellent balance.
  • Example 2 As Example 2, after the same pretreatment as in Example 1 and a nickel undercoat of 0.5 ⁇ m and a silver strike plating of 0.01 ⁇ m were formed on a conductive substrate made of a C19400 copper alloy having a thickness of 0.3 mm and a width of 50 mm, Furthermore, 2.0 ⁇ m of electrosilver plating was formed as a reflective layer, and lead frames of Invention Examples 26 to 32 and Reference Examples 2 and 3 were prepared. In order to adjust the surface roughness of the reflective layer, the concentration of the plating solution additive was changed, or the current density during plating was appropriately adjusted. In the lead frames of Reference Examples 2 and 3, a reflective layer having a value outside the predetermined surface roughness value defined in the present invention was formed.
  • a reflective layer having a small Ra value as the surface roughness was obtained by setting the concentration of the following sodium thiosulfate as an additive to 5 g / liter and the current density to 0.1 A / dm 2 .
  • a reflective layer having a large Ra value as the surface roughness was obtained by setting the following sodium thiosulfate concentration as the additive to 0.1 g / liter and the current density to 1 A / dm 2 . .
  • the plating solution composition of electrosilver plating is as follows. [Ag plating] Plating solution: AgCN 50 g / liter, KCN 100 g / liter, K 2 CO 3 30 g / liter, additive (sodium thiosulfate 0 to 10 g / liter) Plating conditions: current density 0.01 to 1.0 A / dm 2 , temperature 30 ° C.
  • the LED lead frame used for illumination can be provided with an optical semiconductor lead frame that is excellent in reflectivity in the near ultraviolet region and has a good directivity balance.
  • the inventive examples maintain a reflectance of 70% or more and a diffuse reflectance of 45 to 85% in all the inventive examples not only in the near ultraviolet region but also in the visible light region, and are excellent in high luminance and directivity. Can be suitably used for an optical semiconductor lead frame having an excellent balance.
  • Example 3 As Example 3, pretreatment, nickel base plating, and silver strike plating were formed on a conductive substrate made of a C19400 copper alloy having a thickness of 0.3 mm and a width of 50 mm in the same thickness as that of Invention Example 13 of Example 1. Then, after forming a first layer of silver electroplating as a reflective layer at 1.84 ⁇ m and 1.5 A / dm 2 , a second layer of silver electroplating is formed at 0.21 ⁇ m and 0.49 A / dm 2. A lead frame of Invention Example 33 having a total thickness of two reflective layers of 2.05 ⁇ m was produced.
  • the second layer is formed at 0.18 ⁇ m and 0.49 A / dm 2 , and the total thickness of the two reflective layers
  • the lead frame of Comparative Example 2 having a thickness of 2.02 ⁇ m was produced.
  • the plating time when the second layer of the reflective layer was formed was shorter than that of Invention Example 33.
  • the plating when forming the second layer (surface layer) of the reflective layer in Invention Example 33 was performed.
  • the time 0.7 minutes was changed to 0.6 minutes in Comparative Example 2.
  • the surface roughness Ra of the reflective layer in these lead frame samples was measured in the same manner as described above, both were Ra ⁇ 0.15 ⁇ m.
  • the (200) plane intensity ratio, total reflectance, heat dissipation, and productivity were evaluated by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 4.
  • a surface layer of at least 0.2 ⁇ m from the surface is within the range of 0.005 to 1.0 A / dm 2.
  • the strength ratio of the (200) plane is increased to 20% or more while being influenced by the first layer of the reflective layer formed at a lower current density of 1.5 A / dm 2.
  • the total reflectance can be maintained at 60% or more in the near ultraviolet region of 340 to 400 nm.
  • time is shortened about 60% compared with the invention example 13, and it turns out that it is effective as a method excellent in productivity.
  • Comparative Example 2 where the second layer of the reflective layer is less than 0.2 ⁇ m, the (200) plane intensity ratio is less than 20%, and the reflectance is inferior to 60% or less at 340 nm.
  • the orientation of the lower layer of the two reflective layers is changed.
  • a method of manufacturing a lead frame for an optical semiconductor that can effectively increase the orientation strength ratio of the (200) plane as a whole reflecting layer based on the surface layer without being affected, and has excellent reflectivity and improved productivity. It turns out that it is useful.
  • inventive examples maintain a reflectance of 70% or more and a diffuse reflectance of 45 to 85% in all the inventive examples not only in the near ultraviolet region but also in the visible light region, and are excellent in high luminance and directivity. Can be suitably used for an optical semiconductor lead frame having an excellent balance.

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Abstract

　導電性基体１上の最表面に銀または銀合金からなる反射層２が形成された光半導体装置用リードフレームであって、前記反射層の厚さが０．２～５．０μｍであり、かつ、前記反射層の銀または銀合金をＸ線回折法で測定した際に、（２００）面の強度比が総カウント数の２０％以上である、光半導体装置用リードフレームとその製造方法、およびそれを用いた光半導体装置。

Description

光半導体装置用リードフレーム、光半導体装置用リードフレームの製造方法、および光半導体装置
　本発明は、光半導体装置用リードフレームとその製造方法、および光半導体装置に関する。
　光半導体装置用リードフレームは、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）素子等の光半導体素子である発光素子を光源に利用した各種表示用・照明用光源の構成部材として広く利用されている。その光半導体装置は、例えば基板にリードフレームを配し、そのリードフレーム上に発光素子を搭載した後、熱、湿気、酸化等の外部要因による発光素子やその周辺部位の劣化を防止するため、発光素子とその周囲を樹脂で封止している。
　ところで、ＬＥＤ素子を照明用光源として用いる場合、リードフレームの反射材には可視光波長（４００～７００ｎｍ）の全領域において反射率が高い（例えば反射率８０％以上）ことが求められる。さらに近年、紫外線を用いる測定・分析機器の光源としてもＬＥＤ素子が用いられるようになり、その反射材には、近紫外域（波長３４０～４００ｎｍ）において反射率が高いことが求められてきている。したがって、照明用光源としてあるいは前記測定・分析機器の光源として用いる場合の光半導体装置では、反射材の反射特性が製品性能を左右する極めて重要な要素となる。
　また、白色光を放射するＬＥＤを実現する手法としては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のすべての色を出すチップを３個並べる手法、青色ＬＥＤチップに黄色の蛍光体を分散した封止樹脂を用いる手法、さらには近紫外域のＬＥＤチップにそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体を分散した封止樹脂を用いる手法の、主に３つに大別される。従来は青色チップに黄色の蛍光体を分散した封止樹脂を用いる手法が主流であったが、近年は演色性の問題から発光波長帯に近紫外域を含むＬＥＤチップを用いる手法が注目を集めつつある。
　このような要求に応じて、ＬＥＤ素子が実装されるリードフレーム上には、特に可視光域の光反射率（以下、反射率という）の向上を目的として、銀または銀合金からなる層（皮膜）が形成されているものが多い。銀の皮膜は、可視光域における反射率が高いことが知られており、具体的には、銀めっき層を反射面に形成すること（特許文献１）や、銀または銀合金皮膜形成後に２００℃以上で３０秒以上の熱処理を施し、当該皮膜の結晶粒径を０．５μｍ～３０μｍとすること（特許文献２）等が知られている。
特開昭６１－１４８８８３号公報 特開２００８－０１６６７４号公報
　しかしながら、特許文献１のように、銀またはその合金皮膜を単純に形成しただけの場合、特に近紫外域（波長３４０～４００ｎｍ）における反射率の低下が大きく、可視光域の約４００ｎｍ付近から近紫外域の３００ｎｍ付近での反射率低下が避けられないことが分かった。
　また、特許文献２のように、銀または銀合金の皮膜の結晶粒径を０．５μｍ～３０μｍとすると、可視光域の反射率は良好であるが、近紫外域（３４０～４００ｎｍ）の反射率改善の効果が得られない場合があることが分かった。これは、詳細に関しては不明であるが、単に結晶粒径の調整だけでは反射率改善の効果は見られず、結晶粒径とは別の特性が反射率改善に寄与しているのではないかと考えられる。また、熱処理により上記結晶粒径に調整すると、残留酸素の影響により銀が酸化し、逆に反射率が低下してしまい反射率改善に十分な効果が得られない可能性がある。
　さらに、特許文献２においては、下地の表面粗度として、日本工業規格（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１）に規定された最大高さＲｙが０．５μｍ以上との記載があるが、めっき法においては下地の粗度が最表面の粗度に与える影響が大きく、下地の表面粗度（最大高さ）Ｒｙが０．５μｍ以上であれば、下地の表面に被覆された銀または銀合金表面の粗度（最大高さ）も０．５μｍ以上になる傾向がきわめて強い。その場合、めっきで凹凸を完全に被覆するためには、被覆を厚くするなどの対策が必要となり、量産性が低下し、コストアップにつながりやすい。また、光の反射には反射層の粗度が正反射や拡散反射に大きく影響を与える。一方、光半導体用リードフレームの光学特性に重要なのは、反射層の表面粗度のため、単に下地の粗度を規定しても、反射層の光学特性まで規定できるわけではない。
　さらに、近年照明用途に積極的にＬＥＤが採用され始めており、光の指向性が重要となってきている。反射層の表面粗度が適切でない場合、指向性に偏りが生じるため、特に照明用途では指向性の適正な制御が望まれていたが、特許文献１および特許文献２の技術内容では、この要望に応えるような技術は開示されていない。
　そこで、本発明は、ＬＥＤ・フォトカプラ・フォトインタラプタなどに使用される光半導体装置用リードフレームにおいて、近紫外域（波長３４０～４００ｎｍ）における反射率が良好で、かつ拡散反射率が適切に調整されていることにより、特に照明用途や近紫外域を含む測定・分析用途における光源に良好な光の指向特性が実現できる光半導体装置用リードフレームおよびその製造方法を提供することを課題とする。
　本発明者らは、上記問題に鑑み誠意検討を進めた結果、導電性基体上の最表面に銀または銀合金からなる反射層が形成された光半導体装置用リードフレームであって、その反射層の厚さが０．２～５．０μｍであり、かつ、その反射層の銀または銀合金をＸ線回折法で測定した際に、（２００）面の強度比を総カウント数の２０％以上とすることで、波長３４０～４００ｎｍの近紫外域の光の反射率に優れた半導体装置用リードフレームが得られることを見出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。また、さらに光の指向性のバランスを考慮したときには、反射層の表面粗度を、算術平均高さＲａで０．０５～０．３０μｍとすることによって、特に照明用途における指向特性のバランスが良好なリードフレームが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
　すなわち、本発明によれば以下の手段が提供される。
（１）導電性基体上の最表面に銀または銀合金からなる反射層が形成された光半導体装置用リードフレームであって、前記反射層の厚さが０．２～５．０μｍであり、かつ、前記反射層の銀または銀合金をＸ線回折法で測定した際に、（２００）面の強度比が総カウント数の２０％以上であることを特徴とする、光半導体装置用リードフレーム。
（２）さらに前記反射層の表面粗度が、算術平均高さＲａで０．０５～０．３０μｍであることを特徴とする、（１）記載の光半導体装置用リードフレーム。
（３）前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする、（１）または（２）記載の光半導体装置用リードフレーム。
（４）前記導電性基体の導電率がＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄ）で１０％以上であることを特徴とする、（３）記載の光半導体装置用リードフレーム。
（５）前記反射層を形成する銀または銀合金は、銀、銀－錫合金、銀－インジウム合金、銀－ロジウム合金、銀－ルテニウム合金、銀－金合金、銀－パラジウム合金、銀－ニッケル合金、銀－セレン合金、銀－アンチモン合金、および銀－白金合金からなる群から選ばれた材料からなることを特徴とする、（１）～（４）のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
（６）前記導電性基体と前記反射層との間に、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅および銅合金からなる群から選ばれた金属または合金からなる中間層が、少なくとも１層以上形成されていることを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
（７）前記中間層の厚さは、総厚で０．２～２．０μｍであることを特徴とする、（６）記載の光半導体用リードフレーム。
（８）前記（１）～（７）のいずれか１項に記載の半導体装置用リードフレームを製造する方法であって、少なくとも前記反射層を電気めっき法で形成することを特徴とする、光半導体装置用リードフレームの製造方法。
（９）前記反射層を、前記電気めっき法で形成する際の電流密度が０．００５～１Ａ／ｄｍ２であることを特徴とする、（８）記載の光半導体用リードフレームの製造方法。
（１０）前記（１）～（７）のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレームと、光半導体素子とを備えた光半導体装置であって、少なくとも前記光半導体素子が搭載される箇所に前記反射層が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
　本発明の光半導体装置用リードフレームによれば、銀または銀合金からなる反射層を厚さ０．２～５．０μｍで形成し、かつ、Ｘ線回折法で測定した、該反射層における（２００）面の強度比を総カウント数の２０％以上とすることにより、近紫外域である３４０～４００ｎｍにおける反射率が向上され、特に発光波長に近紫外域の波長を含む光半導体チップ搭載のＬＥＤにおいて良好な反射率が得られる。また、反射層の表面粗度Ｒａを好ましくは０．０５～０．３０μｍとすることで、特に照明用途における指向特性のバランスが良好となるリードフレームが得られる。すなわち、本発明によれば、近紫外光から可視光域までの広範囲にわたって反射特性が良好で、照明用途や近紫外域を含む測定・分析用途における指向特性にも優れた光半導体装置用リードフレームを提供することができる。
　本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
図１は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第１の実施形態の概略断面図である。 図２は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第２の実施形態の概略断面図である。 図３は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第３の実施形態の概略断面図である。 図４は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第４の実施形態の概略断面図である。 図５は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第５の実施形態の概略断面図である。 図６は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第６の実施形態の概略断面図である。 図７は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの前記の各実施形態における算術平均高さＲａを説明するための概略断面図である。
　本発明のリードフレームは、導電性基体上の最表面に銀または銀合金からなる反射層を有してなり、その反射層の厚さが０．２～５．０μｍであり、かつ、該反射層の銀または銀合金を、日本工業規格であるＪＩＳ　Ｋ　０１３１の「Ｘ線回折分析通則」に基づいてＸ線回折法で測定した際に、（２００）面の強度比が総カウント数の２０％以上である。このような構成とすることにより、近紫外域（波長３４０～４００ｎｍ）の反射率を十分に向上させることができ、特に発光波長に近紫外域の波長を含む光半導体チップ搭載のＬＥＤにおいて良好な反射率が得られる。（２００）面の配向が２０％未満になると、優先的に（１１１）面の配向が強くなり、その結果、波長３４０～４００ｎｍの反射率が６０％未満となって特性が悪化する。なお、総カウント数とは、Ｘ線回折法において薄膜法で測定した際の全カウント数のことを意味する。ここで、（２００）面のカウント数の割合を算出するには、
｛（２００）面のカウント数｝／（全カウント数）×１００　（％）
で算出した値となる。なお、（２００）面の配向の上限は特に制限されるものではないが、例えば電気めっき法で形成した場合は、最大値がおよそ４０％となる。
　また、本発明の光半導体装置用リードフレームにおいては、銀または銀合金からなる反射層の厚さが０．２μｍ以上であることが、例えば電気めっき法で製造する際には、下層の配向性の影響を受けずに（２００）面の強度比を調整するためには最小限必要な厚さであり、これにより信頼性が高く安定した反射率が得られ、かつ長期信頼性を確保することができる。一方、反射層の厚さを５．０μｍ以下とすることにより、必要以上に貴金属を使用することなくコストダウンを図ることができ、環境にやさしいリードフレームを提供できる。また、長期信頼性という効果は、反射層の厚さが５．０μｍを超えると飽和することによる。
　また、反射層の最表面の表面粗度に関して、日本工業規格（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２００１）に規定された算術平均高さＲａを０．０５～０．３０μｍに制御することにより、照明用途や測定・分析用途として使用するのに良好な指向特性を達成することができ、広範囲を均一に明るく照らすことが可能となる。これは、Ｒａを制御することによって、全反射率に対する拡散反射率の比率を制御し、特に照明用途における指向性のバランスを良好とすることができる。なお、Ｒａが小さすぎると正反射成分が強くなりすぎてＬＥＤに搭載した際に全体的を均一に照らすことが難しくなり、逆にＲａが大きすぎると拡散反射成分が強いために取り出せる光量が低下して照明としての効率が悪くなる。好ましくはＲａ＝０．１０～０．２５μｍ、さらに好ましくはＲａ＝０．１０～０．１５μｍである。この結果、全反射率に対する拡散反射率の比率が、波長３４０～４００ｎｍにおいて４５～８５％に調整され、照明用途に良好な指向特性が得られる。
　また、本発明の光半導体装置用リードフレームは、基体を銅または銅合金、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金とすることで、反射率特性がよくかつ皮膜を形成するのが容易であり、コストダウンにも寄与できるリードフレームが提供できる。また、これらの金属を基体とするリードフレームは放熱特性に優れており、発光体が発光する際に発生する熱エネルギーを、リードフレームを介してスムーズに外部に放出することができ、発光素子の長寿命化及び長期にわたる反射率特性の安定化が見込まれる。これは、基体の導電率ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄ）に依存するものであり、導電率が高いものほど放熱性に優れる。このため、導電率は少なくとも１０％以上あるものが好ましく、５０％以上であるものがさらに好ましい。この導電率は、通常得られる値であれば、その上限値は特に制限されない。
　また、本発明の光半導体装置用リードフレームにおける反射層を形成する銀または銀合金は、銀、銀－錫合金、銀－インジウム合金、銀－ロジウム合金、銀－ルテニウム合金、銀－金合金、銀－パラジウム合金、銀－ニッケル合金、銀－セレン合金、銀－アンチモン合金、銀－白金合金の群から選ばれた材料からなることにより、反射率が良好で生産性の良いリードフレームが得られる。
　また、本発明の光半導体装置用リードフレームは、導電性基体と銀または銀合金からなる反射層との間に、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅、および銅合金の群から選ばれた金属または合金からなる中間層が少なくとも１層形成されていることにより、発光素子が発光する際に発生する発熱によって導電性基体を構成する材料が反射層へ拡散することによる反射率特性の劣化を防ぎ、反射率特性が長期にわたって安定したものとなり、また、基体と銀または銀合金からなる反射層との密着性も向上する。ここで、当該中間層の厚さは、プレス性、コスト、生産性、耐熱性等を考慮して決定される。通常、当該中間層の総厚は、０．２～２．０μｍであることが好ましく、さらには０．５～２．０μｍが好ましい。また、中間層を複数の層で形成することも可能であるが、通常は生産性を考慮し、２層以下とすることが好ましい。中間層を２層以上形成する場合、各層をそれぞれ前記金属または合金（中間層構成材料）から形成し、合計の層厚を前記の範囲内とすれば、各層は互いに同一の材料から形成しても異なった材料から形成してもよく、その厚さも互いに同一であっても異なっていてもよい。
　また、本発明の光半導体装置用リードフレームは、電気めっき法で形成されることが好ましい。他の形成方法としてはクラッド法やスパッタ法があるが、これらの方法では、厚さの制御が難しくかつコストが高くなる。厚さをマイクロメートルオーダーで適切に制御する製造方法としては、電気めっき法が優れている。
　また、本発明の光半導体装置用リードフレームの製造方法として、銀または銀合金からなる反射層を電気めっき法で形成する場合、そのめっき電流密度を０．００５～１．０Ａ／ｄｍ２とすることが好ましい。これは、電流密度を１．０Ａ／ｄｍ２以下の範囲で製造することで、反射層の（２００）面の配向性が総カウント数の２０％以上に容易に調整でき、表面粗度も適切な範囲に調整可能であるためである。これよりも電流密度を上げると、反射層の銀または銀合金が（１１１）面に優先配向してしまうため、近紫外域（波長３４０～４００ｎｍ）での反射率低下につながる。なお、生産性の観点から、好ましくは０．０５～１．０Ａ／ｄｍ２、さらに好ましくは０．０５～０．５Ａ／ｄｍ２の電流密度で製造するのが良い。
　また、これらの電流密度で製造すると、析出速度は非常に遅くなる。このため、必要なめっき厚を得るためには処理時間やめっき槽長を調整する必要があるが、他にも例えば当該電流密度で反射層の最表面から少なくとも０．２μｍ以上までの深さの部分を形成することでも目的とする配向性が得られ、反射率が向上する。最表面から０．２μｍ以上の厚さを当該電流密度で形成することは、下層の配向性の影響を受けずに（２００）面の強度比を調整するためには最小限必要な厚さであるためである。最表面から当該電流密度で形成した厚さが薄すぎると、下層に形成された中間層ないしは反射層の下層による配向の影響を受けてしまうため、近紫外域（３４０～４００ｎｍ）の反射率が６０％を下回る可能性が高くなる。
　また、本発明の光半導体装置は、少なくとも光半導体素子を搭載する箇所に本発明のリードフレームを用いたことにより、低コストで効果的に良好な反射率特性を得ることができる。これは、光半導体素子の搭載部にのみ銀または銀合金からなる反射層を形成することで、反射率特性は十分効果が上げられるためである。この場合、銀または銀合金からなる反射層は部分的に形成されていてもよく、例えばストライプめっきやスポットめっきなどの部分めっきで形成しても良い。反射層が部分的に形成されるリードフレームを製造することは、反射層が形成されない部分の金属使用量を削減できるので、環境への影響が少なく、低コストである光半導体装置とすることができる。
　以下、本発明の光半導体装置用リードフレームの実施の形態を、図面を用いて説明する。各図において、リードフレームに光半導体素子が搭載されている状態を示す。なお、各実施形態はあくまでも一例であり、本発明の範囲は各実施形態に限定されるものではない。
　図１は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第１の実施形態の概略断面図である。本実施形態のリードフレームは、導電性基体１上に銀または銀合金からなる反射層２が形成され、反射層２の一部の表面上に光半導体素子３が搭載されている。本発明において、本実施形態のリードフレームは、反射層２のＸ線回折法で測定された（２００）面の強度比が総カウント数の２０％以上となっており、近紫外から可視光域までの反射特性に優れた光半導体装置用リードフレームとなる。さらに好ましくは、反射層２の表面粗度が算術平均高さＲａで０．０５～０．３０μｍで形成されており、光の指向特性のバランスに優れた光半導体用リードフレームとなる。
　図２は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第２の実施形態の概略断面図である。図２に示す実施形態のリードフレームが、図１に示すリードフレームと異なる点は、導電性基体１と反射層２との間に、中間層４が形成されていることである。その他の点については、図１に示すリードフレームと同様である。
　図３は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第３の実施形態の概略断面図である。図３に示したリードフレームでは、光半導体素子３が搭載される部分とその近傍にのみ反射層２が形成されている。この領域以外は光の反射には寄与せず、例えばモールド樹脂で覆われてしまう部分となる。本発明においては、このように、光反射に寄与する部分にのみに銀または銀合金からなる反射層２を形成することも可能である。
　本実施形態において、中間層４は導電性基体１の全面に形成されているが、導電性基体１と反射層２との間に介在する形態であれば、部分的に形成されていてもよい。
　図４は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第４の実施形態の概略断面図である。図４に示したリードフレームでは、図３のものと同様に光半導体素子３が搭載される部分とその近傍にのみ反射層２が形成されているが、反射層２は下層２－１と上層（表層）２－２の二層構造となっている。ここで、反射層の上層２－２が（２００）面の強度比が総カウント数の２０％以上で形成された層であり、その厚さは少なくとも０．２μｍ以上である。このように、例えば反射層２をめっき法で形成する場合、反射層の１層目（下層）２－１を定法の比較的高い電流密度、例えば１．５Ａ／ｄｍ２で形成し、その後に反射層表面から少なくとも０．２μｍ以上の深さまでの反射層の２層目（上層）２－２について、（２００）面の強度比が総カウント数の２０％以上に調整しやすくするために、めっきの電流密度を０．００５～１．０Ａ／ｄｍ２で形成することができる。このように、めっき時の電流密度を変えながら上下２層の反射層を形成することによって、反射層すべての厚さを０．００５～１．０Ａ／ｄｍ２で形成するよりも、製造時間の短縮を図ることができるので、有効である。
　図５は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第５の実施形態の概略断面図である。図５は、導電性基体１に凹部を設けてその凹部内側に光半導体素子３を搭載するものである。この実施形態のように、本発明の光半導体装置用リードフレームは、凹部を設けて集光性を向上させたようなリードフレーム形状にも適応することができる。
　図６は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの第６の実施形態の概略断面図である。図６は、導電性基体１に凹部を設けてその凹部内側に光半導体素子３を搭載するものであり、なおかつその凹部にのみ反射層２が形成されている。凹部を有するリードフレームにおいても、光半導体素子の発光する光の反射に寄与する部分にのみ反射層２を設けることができる。
　図７は、本発明に係る光半導体装置用リードフレームの実施形態における算術平均高さＲａを説明するための概略断面図である。図７は、導電性基体１、中間層４、反射層２が形成されているリードフレームにおいて、反射層２の算術平均高さＲａが０．０５～０．３０μｍとなっている様子を表している。このようにＲａを制御することによって全反射率に対する拡散反射率の比率を制御することにより前述の優れた効果が得られるものであり、特に照明用途における指向性のバランスが良好となる。なお、Ｒａの制御方法としては、前述の電流密度の調整の他に、めっき処理に付す処理時間の長短を調整することや、めっき液成分の添加剤の種類・含有量等を調整することによっても、Ｒａ値を適正に制御することができる。例えば、めっき液に用いる添加剤の種類によって最適濃度や電流密度が異なるが、制御手段として、添加剤の濃度を低くするか電流密度を高くすることによって、表面粗度としてより大きなＲａ値を有する反射層を得ることができる。一方、例えば、添加剤の濃度を高くするするか電流密度を低くすることによって、表面粗度としてより小さなＲａ値を有する反射層を得ることができる。
　本発明の半導体装置用リードフレームの製造には任意の方法を用いることができるが、銀または銀合金からなる反射層２（単層でも複数層の各層でも）および中間層４は、それぞれ電気めっき法により形成することが好ましい。
　（実施例１）
　実施例１として、厚さ０．３ｍｍ、幅５０ｍｍの表１に示す導電性基体に以下に示す前処理を行った後、以下に示す電気めっき処理を施すことにより、表１に示す構成の発明例１～２５、参考例１、従来例１、および比較例１のリードフレームを作成した。なお、反射層を形成する前に、銀ストライクめっきを厚さ０．０１μｍ施した。
　導電性基体として用いられた材料のうち、「Ｃ１９４００（Ｃｕ－Ｆｅ系合金材料：Ｃｕ－２．３Ｆｅ－０．０３Ｐ－０．１５Ｚｎ）」、「Ｃ５２１００（リン青銅：Ｃｕ－８Ｓｎ－Ｐ）」、「Ｃ２６０００（黄銅：Ｃｕ－３０Ｚｎ）」、および「Ｃ７２５００（Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｎ系合金材料：Ｃｕ－９Ｎｉ－２．４Ｓｎ）」は銅合金の基体を表し、Ｃの後の数値はＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格による種類を示す。なお、各元素の前の数値の単位は質量％である。
　また、「Ａ１１００」、「Ａ２０１４」、「Ａ３００３」、および「Ａ５０５２」はアルミニウムまたはアルミニウム合金の基体を表し、それぞれ日本工業規格（ＪＩＳ　Ｈ　４０００：２００６　など）にその成分が規定されている。
　また、「ＳＰＣＣ」、および「ＳＵＳ３０４」は鉄系基体を表し、「ＳＵＳ３０４」は日本工業規格（ＪＩＳ　Ｇ　４３０５：２００５）規定のステンレス鋼（クロムを１８質量％、ニッケルを８質量％含有し、残部が鉄と不可避不純物からなる鉄基合金）、「ＳＰＣＣ」は日本工業規格（ＪＩＳ　Ｇ　３１４１：２００９）規定の冷間圧延鋼板を表す。
（前処理条件）
［電解脱脂］
脱脂液：ＮａＯＨ　６０ｇ／リットル
脱脂条件：２．５Ａ／ｄｍ２、温度６０℃、脱脂時間６０秒、陰極脱脂
［酸洗］
酸洗液：１０％硫酸
酸洗条件：３０秒　浸漬、室温
［亜鉛置換］基体がアルミニウムの時に使用
亜鉛置換液：ＮａＯＨ　５００ｇ／リットル、ＺｎＯ　１００ｇ／リットル、酒石酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ６）　１０ｇ／リットル、ＦｅＣｌ２　２ｇ／リットル
処理条件：３０秒　浸漬、室温
［Ａｇストライクめっき］被覆厚０．０１μｍ
めっき液：ＫＡｇ（ＣＮ）２　５ｇ／リットル、ＫＣＮ　６０ｇ／リットル、
めっき条件：電流密度　２Ａ／ｄｍ２、めっき時間　４秒、温度　２５℃
　実施例１において使用した各めっきのめっき液組成およびめっき条件を以下に示す。なお、発明例１～２５および本発明よりも銀めっき厚の薄い比較例１では、電流密度を０．００８～１．０Ａ／ｄｍ２で適宜調整して配向を調整した。一方、従来例１では、電流密度は定法のめっき条件である１．５Ａ／ｄｍ２として作製した。これらの電流密度条件を、表１に示した。
（めっき条件）
［Ａｇめっき］　発明例１～１５と１８～２５、参考例１および比較例１での反射層形成条件
めっき液：ＡｇＣＮ　５０ｇ／リットル、ＫＣＮ　１００ｇ／リットル、Ｋ２ＣＯ３　３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　０．００８～１．０Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃
［Ａｇめっき］　従来例１での反射層形成条件
めっき液：ＡｇＣＮ　５０ｇ／リットル、ＫＣＮ　１００ｇ／リットル、Ｋ２ＣＯ３　３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　１．５Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃
［Ａｇ－Ｓｎ合金めっき］　発明例１６での反射層形成条件
めっき液：ＫＣＮ　１００ｇ／リットル、ＮａＯＨ　５０ｇ／リットル、ＡｇＣＮ　１０ｇ／リットル、Ｋ２Ｓｎ（ＯＨ）６　８０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　１Ａ／ｄｍ２、温度　４０℃
［Ａｇ－Ｐｄ合金めっき］　発明例１７での反射層形成条件
めっき液：ＫＡｇ（ＣＮ）２　２０ｇ／リットル、ＰｄＣｌ２　２５ｇ／リットル、Ｋ４Ｏ７Ｐ２　６０ｇ／リットル、ＫＳＣＮ　１５０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　０．２５Ａ／ｄｍ２、温度　４０℃
［Ｎｉめっき］　中間層形成条件
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ３ＮＨ２）２・４Ｈ２Ｏ　５００ｇ／リットル、ＮｉＣｌ２　３０ｇ／リットル、Ｈ３ＢＯ３　３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　５Ａ／ｄｍ２、温度　５０℃
［Ｃｏめっき］　中間層形成条件
めっき液：Ｃｏ（ＳＯ３ＮＨ２）２・４Ｈ２Ｏ　５００ｇ／リットル、ＣｏＣｌ２　３０ｇ／リットル、Ｈ３ＢＯ３　３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　５Ａ／ｄｍ２、温度　５０℃
［Ｃｕめっき］　中間層形成条件
めっき液：ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ　２５０ｇ／リットル、Ｈ２ＳＯ４　５０ｇ／リットル、ＮａＣｌ　０．１ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　６Ａ／ｄｍ２、温度　４０℃
　また、反射層の銀または銀合金の（２００）面強度比は、次のような強度比測定方法により求めた。すなわち、Ｘ線回折法において、Ｘ線解析装置（ＲＡＤ－Ａ：株式会社リガク製）を用いて薄膜法で測定角度２θ＝２０～１００°、Ｘ線の入射角を１°で測定した際の（２００）面方位強度と総強度数（総カウント数）の比を算出して、この比を（２００）面強度比とした。結果を表１に示した。
　なお、本実施例で得られた試料の反射層はすべて１層であり、これらの表面粗度を接触式表面粗さ計（ＳＥ－３０Ｈ：製品名、（株）小坂研究所製）を用いて、測定距離４ｍｍで任意の３箇所の平均値を測定したところ、すべてのサンプルにおいてＲａは０．１３～０．１５μｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（評価方法）
　上記のようにして得られた、表１の発明例、参考例、従来例および比較例のリードフレームについて、下記試験および基準により評価を行った。その結果を表２に示す。
（１Ａ）反射率測定：分光光度計（Ｕ－４１００（商品名、（株）日立ハイテクノロジーズ製））において、全反射率を３００ｎｍ～８００ｎｍにかけて連続測定を実施した。このうち、３４０ｎｍ、および４００ｎｍにおける全反射率（％）を表２に示す。ここで、３４０ｎｍでの反射率を６０％以上、および４００ｎｍにおける反射率が７０％以上のものが、近紫外域を含む光半導体装置用のリードフレームとして適しているものと判断した。
（１Ｂ）放熱性（熱伝導性）：導電性基体の導電率がＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄ）で１０％以上であるものを放熱性（熱伝導性）が高く、「良」であるとして「○」印とし、１０％未満であるものを放熱性（熱伝導性）が低く、「不良」であるとして「×」印とし、表２に示した。これは、導電率と熱伝導性はほぼ比例関係にあり、ＩＡＣＳで１０％以上の導電率があるものは熱伝導性がよく放熱性も高いと判断されるためである。
（１Ｃ）生産性検討：参考までに、生産性を検討するために各めっき被覆厚形成時にかかる時間（分）を電流効率が９５％として算出し、表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　これらの結果から明らかなように、反射層厚の薄い比較例１および（２００）面の強度比が低い従来例１では、所望の反射率が３４０ｎｍでも４００ｎｍでも得られなかった。これに対して、反射層の厚さが０．２～５μｍであって、かつ、反射層のＸ線回折法で測定された（２００）面の強度比が総カウント数の２０％以上であった発明例１～２５では、波長３４０ｎｍおよび波長４００ｎｍにおける反射率が良好であり、３４０ｎｍで６０％以上、４００ｎｍで７０％以上の合格基準を満足した。このことは、近紫外域の反射率向上によりこれらの波長を利用した光半導体に好適に適用できることを意味する。また、電気伝導率の良好な基体においては放熱性も良好であるため、ＬＥＤを点灯した際に生じる熱を光半導体装置の外部へスムーズに排出でき、長期信頼性が高まる。
　さらに、電流密度を０．００５～１．０Ａ／ｄｍ２、生産性の観点から好ましくは０．０５～１．０Ａ／ｄｍ２で製造することで、容易に配向の割合を制御できていることが分かり、有効な製造手段であることが分かる。
　なお、参考例１は、基体の導電率が２％であるため放熱性に優れないが、光半導体用リードフレームに放熱性を必要としない光半導体装置であれば、反射率は優れているので好適に使用できることは容易に想定されるものである。
　また、本発明例は、近紫外域だけでなく可視光域においても、すべての発明例で反射率７０％以上、および拡散反射率４５～８５％を保っており、高輝度に優れ、指向性のバランスに優れた光半導体用リードフレームに好適に使用できる。
（実施例２）
　実施例２として、厚さ０．３ｍｍ、幅５０ｍｍのＣ１９４００銅合金からなる導電性基体に実施例１と同様の前処理およびニッケル下地めっき０．５μｍ、銀ストライクめっきを０．０１μｍ形成した後、さらに反射層として電気銀めっき２．０μｍを形成して、発明例２６～３２、参考例２および３のリードフレームを作成した。なお、反射層の表面粗度の調整のために、めっき液添加剤の濃度を変えるか、またはめっき時の電流密度の大小を適宜調整した。参考例２と３のリードフレームでは、本発明で規定する所定の表面粗度値を外れた値を有する反射層を形成した。参考例２では、添加剤として以下のチオ硫酸ナトリウムの濃度を５ｇ／リットル、電流密度を０．１Ａ／ｄｍ２とすることによって、表面粗度として小さなＲａ値を有する反射層を得た。また、参考例３では、添加剤として以下のチオ硫酸ナトリウムの濃度を０．１ｇ／リットル、電流密度を１Ａ／ｄｍ２とすることによって、表面粗度として大きなＲａ値を有する反射層を得た。
　電気銀めっきのめっき液組成は、以下の通りである。
［Ａｇめっき］
めっき液：ＡｇＣＮ　５０ｇ／リットル、ＫＣＮ　１００ｇ／リットル、Ｋ２ＣＯ３　３０ｇ／リットル、添加剤（チオ硫酸ナトリウム　０～１０ｇ／リットル）
めっき条件：電流密度　０．０１～１．０Ａ／ｄｍ２、温度　３０℃
（評価方法）
　上記のようにして得られた、発明例および参考例のリードフレームについて、下記試験および基準により評価を行った。その結果を表３に示す。
（２Ａ）表面粗度測定：接触式表面粗さ計（ＳＥ－３０Ｈ（商品名、（株）小坂研究所製））により、任意の３点について算術平均高さＲａを測定し、その平均値を表３に示した。
（２Ｂ）拡散反射率比率測定：分光光度計（Ｕ－４１００（商品名、（株）日立ハイテクノロジーズ製））により、全反射率及び拡散反射率を３００ｎｍ～８００ｎｍにかけて連続測定を実施した。このうち、波長３４０ｎｍおよび４００ｎｍにおける拡散反射率の全反射率に対する割合（拡散反射率比率：％）を算出し、表３に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　これらの結果から明らかなように、反射層を形成する際のめっき条件（電流密度など）を制御して反射層の算術表面高さＲａが０．０５～０．３０μｍに調整されると、波長３４０および４００ｎｍでの拡散反射率比率が４５～８５％に制御され、バランスの良い指向特性が得られることが期待される。この結果、照明用途に使用するＬＥＤリードフレームにおいて、近紫外域における反射率も優れており、指向性のバランスが良好となる光半導体用リードフレームが提供できる。
　また、本発明例は、近紫外域だけでなく可視光域においても、すべての発明例で反射率７０％以上、および拡散反射率４５～８５％を保っており、高輝度に優れ、指向性のバランスに優れた光半導体用リードフレームに好適に使用できる。
（実施例３）
　実施例３として、厚さ０．３ｍｍ、幅５０ｍｍのＣ１９４００銅合金からなる導電性基体に、実施例１の発明例１３と同様の厚さで前処理およびニッケル下地めっき、銀ストライクめっきを形成した後、さらに反射層として１層目の電気銀めっきを１．８４μｍ、１．５Ａ／ｄｍ２で形成後、さらに２層目の電気銀めっきを０．２１μｍ、０．４９Ａ／ｄｍ２で形成し、２層の反射層の合計厚さとしては２．０５μｍの発明例３３のリードフレームを作製した。また、１層目の電気銀めっきを１．８４μｍ、１．５Ａ／ｄｍ２で形成後、２層目を０．１８μｍ、０．４９Ａ／ｄｍ２で形成し、２層の反射層の合計厚さとしては２．０２μｍの比較例２のリードフレームを作製した。比較例２においては、前記発明例３３よりも反射層の２層目を形成した際のめっき時間を短く、具体的には、発明例３３での反射層２層目（表層）形成時のめっき時間０．７分を比較例２では０．６分に変更した。これらのリードフレーム試料における反射層の表面粗度Ｒａについて上記と同様にして測定したところ、双方ともＲａ≒０．１５μｍであった。
　なお、（２００）面強度比、全反射率、放熱性、生産性の評価方法は、実施例１と同様の手法で評価を行った。その結果を表４に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　この結果から、発明例３３のように、反射層が複数層で形成されているとき、表面から少なくとも０．２μｍの表層を０．００５～１．０Ａ／ｄｍ２の範囲内、発明例３３では０．４９Ａ／ｄｍ２で形成することによって、下層の電流密度１．５Ａ／ｄｍ２で形成された反射層の一層目の影響を受けつつも（２００）面の強度比を２０％以上に高めることができており、その結果全反射率が近紫外域の３４０～４００ｎｍにおいて６０％以上を維持することができていることがわかる。また、生産性において、発明例１３よりも時間がおよそ６割も短縮されており、生産性に優れる手法として有効であることが分かる。
　これに対して、反射層の２層目が０．２μｍに満たない比較例２では、（２００）面の強度比が２０％未満であり、反射率も３４０ｎｍで６０％以下と劣った結果となったことが分かる。
　このように、反射層の表面から少なくとも０．２μｍ以上を所定の電流密度である０．００５～１．０Ａ／ｄｍ２にて被覆形成することで、反射層２層の内の下層の配向の影響を受けずに表層に基づいて、反射層全体としては（２００）面の配向強度比を有効に高めることができ、反射率に優れかつ生産性が向上された光半導体用リードフレームの製造方法として有用であることが分かる。
　また、本発明例は、近紫外域だけでなく可視光域においても、すべての発明例で反射率７０％以上、および拡散反射率４５～８５％を保っており、高輝度に優れ、指向性のバランスに優れた光半導体用リードフレームに好適に使用できる。
　１　導電性基体
　２　反射層
　２－１　反射層の下層
　２－２　反射層の表層
　３　光半導体素子
　４　中間層
　本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
　本願は、２００９年６月２４日に日本国で特許出願された特願２００９－１５００８２に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

Claims (10)

  1. 　導電性基体上の最表面に銀または銀合金からなる反射層が形成された光半導体装置用リードフレームであって、前記反射層の厚さが０．２～５．０μｍであり、かつ、前記反射層の銀または銀合金をＸ線回折法で測定した際に、（２００）面の強度比が総カウント数の２０％以上であることを特徴とする、光半導体装置用リードフレーム。
  2. 　さらに前記反射層の表面粗度が、算術平均高さＲａで０．０５～０．３０μｍであることを特徴とする、請求項１記載の光半導体装置用リードフレーム。
  3. 　前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項１または２記載の光半導体装置用リードフレーム。
  4. 　前記導電性基体の導電率がＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄ）で１０％以上であることを特徴とする、請求項３記載の光半導体装置用リードフレーム。
  5. 　前記反射層を形成する銀または銀合金は、銀、銀－錫合金、銀－インジウム合金、銀－ロジウム合金、銀－ルテニウム合金、銀－金合金、銀－パラジウム合金、銀－ニッケル合金、銀－セレン合金、銀－アンチモン合金、および銀－白金合金からなる群から選ばれた材料からなることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
  6. 　前記導電性基体と前記反射層との間に、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅および銅合金からなる群から選ばれた金属または合金からなる中間層が、少なくとも１層以上形成されていることを特徴とする、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレーム。
  7. 　前記中間層の厚さは、総厚で０．２～２．０μｍであることを特徴とする、請求項６記載の光半導体用リードフレーム。
  8. 　請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置用リードフレームを製造する方法であって、少なくとも前記反射層を電気めっき法で形成することを特徴とする、光半導体装置用リードフレームの製造方法。
  9. 　前記反射層を、前記電気めっき法で形成する際の電流密度が０．００５～１Ａ／ｄｍ２であることを特徴とする、請求項８記載の光半導体用リードフレームの製造方法。
  10. 　請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の光半導体装置用リードフレームと、光半導体素子とを備えた光半導体装置であって、少なくとも前記光半導体素子が搭載される箇所に前記反射層が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
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