JP2004241766A

JP2004241766A - 装置

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Publication number: JP2004241766A
Application number: JP2004003413A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Tomohiro; 秀和友広; Masayuki Fujii; 雅行藤井; Norio Sato; 典生佐藤; Satoyuki Yamada; 智行山田; Tomio Kusano; 富雄草野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2024-01-08
Also published as: JP3940124B2

Abstract

【課題】本発明は、従来よりも高い光反射率を持つ半導体装置用のリードフレームを提供する。
【解決手段】リードフレーム１００は、例えば銅薄板であるリードフレーム素材１０１の略全面に、ニッケルめっき１０２、パラジウムめっき１０３、金フラッシュめっき１０４をこの順に施し、さらに、当該半導体装置の外囲器に囲繞される部分であるインナー部の一部に選択的に銀めっき１０５を施して構成される。銀めっき１０５を０．１μｍ以上の厚さに施すことによって良好な光反射率が得られる。リードフレーム１００は、さらに破線で示した領域に形成される前記外囲器の台部を含んでもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置用リードフレームに関し、特に、リードフレームの光反射率を向上させる技術に関する。

従来、半導体装置用リードフレームにおいて、良好な耐食性を得るために最表層に金−銀合金フラッシュめっき層を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）
図６は、当該文献に記載されたリードフレームの構成を示す模式図である。リードフレーム９００は、リードフレーム素材９０１に、ニッケルめっき９０２、パラジウムめっき９０３、及び金−銀合金フラッシュめっき９０４がこの順に施されてなる。当該文献は、この構成のリードフレームが優れた耐食性を有することを、塩水噴霧試験の結果として示している。
特開平１１−８３４１号公報

しかしながら、上記従来技術のリードフレームは、良好な耐食性を有するものの光反射率が小さいという問題がある。このため従来のリードフレームに、特に発光ダイオード等の発光素子を取り付けて発光装置を構成する場合に、発光素子の後方光をリードフレームで反射させることによって装置全体の発光効率を高めようとしても目的を達することが難しい。

上記の問題を解決するために、本発明は、従来よりも高い光反射率を持つ半導体装置用のリードフレームの提供を目的とする。

上記問題を解決するため、本発明のリードフレームは、リードフレーム素材の上に複数層の金属被膜が形成されてなる半導体装置用リードフレームであって、前記半導体装置の外囲器に囲繞されることとなるインナー部を有し、前記インナー部の最表層に形成される金属被膜は銀又は銀合金被膜であることを特徴とする。
また、前記インナー部を除いた部分の最表層に形成される金属被膜は金又は金合金被膜であるとしてもよい。

また、前記銀又は銀合金被膜が０．１μｍ以上の厚さに形成されているとしてもよい。
また、前記インナー部の一部を囲繞して前記外囲器の台部が形成されているとしてもよい。

この構成によれば、前記インナー部では銀又は銀合金被膜の特性である優れた光反射率とワイヤーボンディング性が発揮され、前記インナー部を除いた部分では金又は金合金被膜の特性である優れた耐食性とはんだ付け性が発揮される。
このリードフレームはインナー部において光反射率に優れるため、特に半導体発光装置に用いた場合に発光素子の後方光を効率よく反射して装置全体として高い発光効率を実現できる。

また、前記リードフレームにおいて、前記金又は金合金被膜は前記リードフレームの略全面に形成され、前記銀又は銀合金被膜は前記インナー部においてのみ前記金又は金合金被膜の上に形成されているとしてもよい。
この構成によれば、銀又は銀合金被膜のみ部分選択的に形成し金又は金合金被膜は全面に形成すればよいので、前記リードフレームの製造工程を簡素化できる。

また、前記リードフレームにおいて、前記リードフレーム素材の上にニッケルまたはニッケル合金被膜、パラジウム又はパラジウム合金被膜、前記金又は金合金被膜、及び前記銀又は銀合金被膜がこの順に形成され、前記ニッケルまたはニッケル合金被膜、及び前記パラジウム又はパラジウム合金被膜は前記リードフレームの略全面に形成されているとしてもよい。

この構成によれば、前述した効果に加えて、パラジウム被膜の高温安定性によって無鉛はんだによる高温はんだ付けに適したリードフレームが得られる。
また、前記リードフレームにおいて、前記銀又は銀合金被膜は前記リードフレームの略全面に形成され、前記金又は金合金被膜は前記リードフレームの前記インナー部を除いた部分においてのみ前記銀又は銀合金被膜の上に形成されている
としてもよい。

この構成によれば、金又は金合金被膜のみ部分選択的に形成し銀又は銀合金被膜は全面に形成すればよいので、前記リードフレームの製造工程を簡素化できる。
また、前記リードフレームにおいて、前記リードフレーム素材の上にニッケルまたはニッケル合金被膜、パラジウム又はパラジウム合金被膜、前記銀又は銀合金被膜及び、前記金又は金合金被膜がこの順に形成され、前記ニッケルまたはニッケル合金被膜、及び前記パラジウム又はパラジウム合金被膜は前記リードフレームの略全面において形成されているとしてもよい。

この構成によれば、前述した効果に加えて、パラジウム被膜の高温安定性によって無鉛はんだによる高温はんだ付けに適したリードフレームが得られる。
また、前記リードフレームにおいて、前記銀又は銀合金被膜は、前記台部に囲繞される前記インナー部の少なくとも一部を除外して形成されているとしてもよい。
この構成によれば、銀又は銀合金被膜の形成が除外された部分において前記リードフレームと前記外囲器を形成する樹脂との密着性が高まるので、外囲器の密閉性を保ち、また前記インナー部における耐食性を向上する。

また、前記リードフレームには半導体発光素子が載置され半導体発光装置を構成しているとしてもよい。
この構成によれば、前記半導体発光装置は、インナー部において光反射率に優れる前記リードフレームを用いて構成されるため、前記半導体発光素子の後方光を効率よく反射して装置全体として高い発光効率を発揮する。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（リードフレームの形状）
図１は、本発明に係るリードフレームの形状例を示す平面図である。
リードフレーム１００は、リードフレーム素材を図に例示した形状にプレス加工またはエッチング加工した後、後述するめっきを施して作られる。リードフレーム素材は、例えば鉄合金、又は銅合金等の薄板である。

破線で示した領域には、リードフレームを囲繞しかつ半導体素子（とりわけ発光素子）を格納するための外囲器が設けられる。外囲器は、発光素子を設置するための凹部を有する台部と、発光素子の設置後当該凹部を封止する蓋部とからなる。
破線の内部、つまり半導体装置にパッケージングされたときに外囲器に囲繞されるリードフレーム部分をインナー部、外囲器から延出するリードフレーム部分をアウター部と呼ぶことにする。インナー部は少なくともインナーリードを含む。さらにインナーリードとは別個に設けられるか、又はインナーリードの一部分として設けられる素子載置部を含んでもよい。
（めっきの詳細）
図２は、リードフレーム１００に施されるめっきの詳細を示す模式図であり、図１のＡ−Ａ’断面を模式的に示している。

リードフレーム１００は、リードフレーム素材１０１に、ニッケルめっき１０２、パラジウムめっき１０３、及び金フラッシュめっき１０４がこの順に施され、さらにインナー部の一部分に銀めっき１０５が施されてなる。
それぞれのめっき厚は、例えばニッケルめっきが０．５から２．０μｍ、パラジウムめっきが０．００５から０．０７μｍ、金フラッシュめっきが０．００３から０．０１μｍ、及び銀めっきが０．１μｍ以上である。

なお、めっきされるこれらの金属はそれぞれ合金であってもよい。つまり、これらのめっきはそれぞれ、ニッケル合金めっき、パラジウム合金めっき、金合金めっき、及び銀合金めっきであってもよい。
めっき後、破線で示した領域に外囲器の台部がインサート形成される。台部は白色又は淡色の絶縁性樹脂からなり、例えばポリフタルアミドで作られる。台部は図に例示したような凹部を有し、凹部に設置される発光素子の光を紙面上方へ放出する。凹部には発光素子の設置後、封止用の透明樹脂（例えばエポキシ樹脂）が充填されることによって蓋部が設けられ、台部とともに外囲器となる。

図に見られるように銀めっきがインナー部の一部分のみに施され、台部と接する一部分からは除外されていることに注意する。
（リードフレームを用いた半導体装置）
図３は、台部２００が形成された後のリードフレーム１００の形状例を示す斜視図である。

図４は、前記リードフレームを用いて構成された半導体発光装置７００の断面を示す模式図である。
半導体発光装置７００は、蓋部形成前、台部２００の凹部へ露出しているインナー部に半導体発光素子４００を載置し、ボンディングワイヤー５００で半導体発光素子４００とインナー部とを接続した後、透明樹脂３００を凹部に充填封止して蓋部を形成することによって構成される。

半導体発光素子４００の光の一部分６０１は直接放出され、他の一部分６０２はインナー部及び台部２００で反射した後放出される。
発明者らは、上述した構成によるリードフレームが以下に説明する優れた特性を有していることを確認した。
（光反射率）
図５は、リードフレームの光反射率を比較するグラフであり、硫酸バリウムの光反射率を１００としたときの、試料１（発明品の銀めっき部）、試料２（参考比較品）、試料３（従来品）のそれぞれのリードフレームの光反射率比を、紫外可視分光光度計を用いて測定した結果を示している。

試料１の構成は前述したとおりである。
試料２は、銅合金薄板のリードフレーム素材に、銅ストライクめっき、及び銀めっき３μｍがこの順に施されてなる。銀単層めっきによって発明品の銀めっき部と略同等の光反射率が得られる試料として参考比較する。
試料３は従来技術のリードフレームであり、銅合金薄板のリードフレーム素材に、ニッケルめっき１．０から１．２μｍ、パラジウムめっき０．０３μｍ、及び金フラッシュめっき０．００８μｍがこの順に施されてなる。

グラフに示されるように、本発明に係るリードフレームの銀めっき部における光反射率比は、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光について、従来技術のリードフレームの光反射率比を２５ポイント以上上回り、また銀単層めっきが３μｍ施されてなる参考比較品をやや上回る程度の光反射率比となる。
（樹脂密着性）
発明者らは測定の結果から、最表層にパラジウムめっきが施されたリードフレーム部分と前記台部を形成する樹脂との接合面に生じる第１のせん断接着力が、最表層に銀めっきが施されたリードフレーム部分と前記台部を形成する樹脂との接合面に生じる第２のせん断接着力よりも大きいという知見を得て、台部と接するインナー部の一部に銀めっきを施さないこととした。

この構成によって、銀めっきが除外された部分では前記台部を形成する樹脂が金フラッシュめっき層を通してパラジウムと接合することになり、銀めっきが施された部分に比べてより大きなせん断接着力が生じる。金フラッシュめっき層はごく薄いため、せん断接着力に大きな影響を与えない。
前述した試料１と試料２とを同一条件で赤インクに浸漬する実験を行ったところ、台部との接合面に銀めっきの除外部がある試料１には赤インクが浸入せず、全面に銀めっきが施されている試料２には赤インクが浸入することが確認された。
（その他の特性）
前述した特性の他に、各めっき層は次のような優れた特性を発揮する。

銀めっき層は優れた光反射率を実現するのみならず、載置される発光素子との接続性やワイヤーボンディング性に優れる。
金フラッシュめっき層は熱的安定性によりアウター部に優れたはんだ付け性を与える。
パラジウムめっき層は化学的に安定であり、高温環境下での耐食性に優れる。
ニッケルめっき層は下地めっきとしての特性を有し、ワイヤーボンディング性、無鉛はんだによるはんだ付け性、耐食性、及び外囲器を形成する樹脂との密着性に寄与する。

以上説明したように、本発明の半導体装置用リードフレームはインナー部の最表層が銀又は銀合金めっき層である特徴的な構成によって良好な光反射率を実現する。
実施の形態では、この特徴的な構成を実現するために、リードフレームの略全面にニッケルめっき、パラジウムめっき、金フラッシュめっきがこの順に施され、インナー部においてのみその上に銀めっきが施されてなるリードフレームを例示した。しかしながら、この特徴的な構成は、リードフレームの略全面にニッケルめっき、パラジウムめっき、銀めっきがこの順に施され、アウター部においてのみその上に金フラッシュめっきが施されてなるリードフレームによっても実現できることは明らかである。そのようなリードフレームも本発明に含まれる。

なお、実施の形態では簡潔のため、リードフレーム素材に設けられる金属被膜を単にめっき又はめっき層と表現したが、これは前記金属被膜の形成方法を限定する意図ではない。本発明のリードフレームは、実施の形態で説明した金属被膜を、例えば電気めっき、化学めっき、蒸着、スパッタリング、拡散など、金属薄膜を形成するための周知の方法を適宜用いてリードフレーム素材上に形成したものを全て含む。

必要箇所に金属被膜を選択形成するには、従来から用いられるマスキングやブラストといった方法を用いればよい。

本発明に係る半導体装置用リードフレームは、高い発光効率を要求される半導体発光装置に適用され、例えば照明、標識、装飾、通信等に用いられるＬＥＤ装置に適用される。

本発明に係るリードフレームの形状例を示す平面図である。前記リードフレームのめっき構成を示す模式図である。外囲器形成後のリードフレームの形状例を示す斜視図である。前記リードフレームを用いた発光装置の断面を示す模式図である。リードフレームの反射率を比較するグラフである。従来のリードフレームのめっき構成を示す模式図である。

符号の説明

１００リードフレーム
１０５銀めっき
２００外囲器台部
３００透明樹脂
４００半導体発光素子
５００ボンディングワイヤー
６０１、６０２出射光
７００半導体発光装置
９００リードフレーム

Claims

リードフレーム素材の上に複数層の金属被膜が形成されてなる半導体装置用リードフレームであって、
前記半導体装置の外囲器に囲繞されることとなるインナー部を有し、
前記インナー部の最表層に形成される金属被膜は銀又は銀合金被膜である
ことを特徴とするリードフレーム。
前記インナー部を除いた部分の最表層に形成される金属被膜は金又は金合金被膜である
ことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
前記金又は金合金被膜は前記リードフレームの略全面に形成され、
前記銀又は銀合金被膜は前記インナー部においてのみ前記金又は金合金被膜の上に形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載のリードフレーム。
前記リードフレーム素材の上にニッケルまたはニッケル合金被膜、パラジウム又はパラジウム合金被膜、前記金又は金合金被膜、及び前記銀又は銀合金被膜がこの順に形成され、
前記ニッケルまたはニッケル合金被膜、及び前記パラジウム又はパラジウム合金被膜は前記リードフレームの略全面に形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のリードフレーム。
前記銀又は銀合金被膜は前記リードフレームの略全面に形成され、
前記金又は金合金被膜は前記リードフレームの前記インナー部を除いた部分においてのみ前記銀又は銀合金被膜の上に形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載のリードフレーム。
前記リードフレーム素材の上にニッケルまたはニッケル合金被膜、パラジウム又はパラジウム合金被膜、前記銀又は銀合金被膜及び、前記金又は金合金被膜がこの順に形成され、
前記ニッケルまたはニッケル合金被膜、及び前記パラジウム又はパラジウム合金被膜は前記リードフレームの略全面において形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載のリードフレーム。
前記銀又は銀合金被膜が０．１μｍ以上の厚さに形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
前記インナー部の一部を囲繞して前記外囲器の台部が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
前記銀又は銀合金被膜は、前記台部に囲繞される前記インナー部の少なくとも一部を除外して形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載のリードフレーム。
半導体発光素子が載置され半導体発光装置を構成している
ことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。