JP2011210946A - 光半導体装置、リードフレームおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リフレクタ接合部の密着強度の低下を抑制すると共に、封止部の黒褐色化を抑制し、素子の発光強度低下が抑制可能なリードフレームを提供する。
【解決手段】リードフレーム１１０は、光半導体装置１００の構成要素であり、透明性の封止部１８０を囲繞するリフレクタ１７０を配設する領域を表面に有している。このリードフレーム１１０は、リードフレーム本体部１１１の表面上に、多層下地皮膜１２０と、多層上地銀皮膜１３０とがこの順で積層されている。多層上地銀皮膜１３０は、リフレクタ１７０が接合される領域では、不純物原子濃度が０．１％以下の第１上地銀皮膜１３１からなり、封止部１８０が接合される領域では、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回る第２上地銀皮膜１３２が第１上地銀皮膜１３１の上に積層されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光半導体装置、光半導体装置用のリードフレーム、および光半導体装置の製造方法に関する。

従来、ＬＥＤ素子等を光源に利用した光半導体装置は、各種の表示用・照明用光源として広く使用されている。
光半導体装置は、特許文献１に記載されているように、リードフレームに発光素子や受光素子が搭載されて構成され、リードフレームの上面には銀メッキが施されているものが多い。

図４は、このタイプの光半導体装置の構成を示す図である。
当図に示す光半導体装置は、リードフレーム１１１０の実装領域１１３２ａに、発光素子１１５０が実装され、発光素子１１５０とリードフレーム１１１０上のワイヤーボンディング領域１１３２ｂとがワイヤー１１６０を介して電気的に接続され、実装領域１１３２ａ及びワイヤーボンディング領域１１３２ｂを囲繞するように環状のリフレクタ１１７０が形成されている。そして、リフレクタ１１７０の凹部に樹脂が充填されて封止部１１８０が形成されている。

リードフレーム１１１０は、具体的には、銅素材からなフレーム本体１１１１上に、ニッケルを主成分とする第１めっき皮膜１１２１、パラジウムを主成分とする第２めっき皮膜１１２２、金を主成分とする第３めっき皮膜１１２３がこの順に積層され、さらに第３めっき皮膜１１２３の一主面に、銀を主成分とするめっき皮膜１１３２（上記実装領域１１３２ａ及びワイヤーボンディング領域１１３２ｂ）が積層されてなる。

封止部１１８０の材料としては、透明性に優れ、かつ光源の高輝度を保持できる特性が求められていることから、これまでエポキシ樹脂が広く用いられてきたが、近年、短波長領域に対する耐性を向上させる要望が高まるにつれ、シリコーン樹脂が多く用いられるようになっている。

特開２００６−６６５０４号公報

しかしながら、シリコーン樹脂には、樹脂の硬化触媒として金属硫化物や塩化白金酸を代表とする金属塩化物等が含まれているため、めっき皮膜１１３２の銀と上記の硬化触媒成分とが反応することにより、塩化銀や硫化銀が生じ、めっき皮膜１１３２の表面を黒褐色させるため、めっき皮膜１１３２における反射率を低下させてしまうという課題がある。

また近年、短波長領域における耐劣化性向上の要望が高まるにつれて、リフレクタ１１７０として、用途に応じて熱可塑性または熱硬化性樹脂が用いられる。
熱硬化性樹脂の場合、リードフレーム１１１０との密着性は化学結合によって確保されるはずであるが、リードフレーム１１１０に施されるめっき仕様や表面の不純物状態によって密着性が低下する。一方、熱可塑性樹脂の場合、金を主成分とする第３めっき皮膜１１２３や銀めっき被膜との密着性が悪く、リフレクタ１１７０の凹部との接合面と隙間を生じ、封止部１１８０の樹脂が第３めっき皮膜１１２３とリフレクタ１１７０から漏れ出したり、発光素子１１５０が外気に触れやすくなるため、品質が低下するという課題がある。

さらに、光半導体素子が照明用光源として使用されるにつれて、発光に伴う熱量も増加するが、第１めっき皮膜１１２１、第２めっき皮膜１１２２は熱伝導性が悪いことから熱量が滞留しやすく、銀を主成分とするめっき皮膜１１３２表面への熱拡散物質によって発光素子１１５０の発光強度を低下させるという課題もある。

本発明は、上記課題を解決しようとなされたものであって、光半導体装置に用いるリードフレーム及び光半導体装置において、リフレクタ接合部の密着強度の低下を抑制して発光素子の強度を維持すると共に、反射率を良好に保つことのできるものを提供することを目的とする。また、このようなリードフレーム及び光半導体装置を製造するのに適した製造方法を提供することも目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。
（１）本発明にかかるリードフレームは、光半導体装置の構成要素であり、透明性の封止部及び該封止部を囲繞するリフレクタが配設される領域を有するリードフレームであって、リードフレーム本体部に、下地皮膜と、不純物を含む多層銀皮膜とをこの順で積層し、多層銀皮膜において、リフレクタと接合する第１領域においては意図的な不純物を含まないこととし、封止部と接合する第２領域においては、不純物としてゲルマニウム及びビスマスを含み、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回るように設定した。

ここで、「意図的な不純物を含まない」というのは、自然に含まれる微量の不純物が存在してもよいが、意図的に不純物を添加していないことを意味し、「第１領域における不純物濃度を以下に設定する」と言い換えてもよい。

（２）上記本発明において、上地銀皮膜を、互いに不純物の含有率が異なる第１上地銀皮膜と第２上地銀皮膜とからなる２層構造とし、第１上地銀皮膜は、下地皮膜表面に形成し、意図的な不純物を含まない（不純物原子濃度≦０．１％）とし、第２上地銀皮膜は、第２領域と対応する第１銀皮膜表面の一部領域に形成し、ビスマス原子濃度よりもゲルマニウム原子濃度を大きく設定することが望ましい。

（３）ここで、上記第２上地銀皮膜は、さらに金、ロジウム及び白金の少なくとも一つを不純物元素として含有した銀皮膜であることが望ましい。
（４）また、上記第２上地銀皮膜は、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫の少なくとも一つを不純物元素として含有した銀皮膜であることも望ましい。

（５）第１上地銀皮膜は、膜厚が０．１μｍ以上、４．０μｍ以下のめっき膜であり、第２上地銀皮膜は、膜厚が０．５μｍ以上、４．０μｍ以下のめっき膜であることが好ましい。

（６）本発明にかかる光半導体装置は、上記本発明のリードフレームに、発光素子を搭載し、当該発光素子を封止する封止部を形成し、当該封止部を囲繞するようにリフレクタを配設した構成とした。

（７）上記目的を達成するために、本発明にかかる光半導体装置用のリードフレームの製造方法は、リードフレーム本体部に下地皮膜を形成する下地皮膜形成ステップと、下地皮膜形成ステップ実施後、意図的な不純物を含まない（不純物原子濃度≦０．１％）第１上地銀皮膜を下地皮膜の表面に積層する第１上地銀皮膜形成ステップと、第１上地銀皮膜形成ステップの実施後、第１上地銀皮膜表面のうち、発光素子の実装が予定される領域およびワイヤーボンディングの接合が予定される領域に、不純物として含まれるゲルマニウム及びビスマスの原子濃度が、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回る組成の第２上地銀皮膜を積層する第２上地銀皮膜形成ステップと、を設けることとした。

（８）ここで、第１上地銀皮膜形成ステップ及び第２上地銀皮膜形成ステップにおいて、めっき、スパッタ法、真空蒸着法及びＣＶＤ法の少なくとも１つを利用して銀被膜を形成することが好ましい。

（９）本発明にかかる光半導体装置では、上記リードフレームの製造方法で作製したリードフレームに対して、発光素子を搭載する搭載ステップと、第２上地銀皮膜が形成された領域を囲繞するように、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂で環状のリフレクタを形成するリフレクタ形成ステップと、リフレクタの中に封止樹脂を充填する充填ステップとを設けた。

（１０）上記リフレクタ形成ステップにおいて、リフレクタを射出成形法により形成することが望ましい。

一般に、銀からなる被膜は、表面に凹凸形状を有するが、熱凝集性が高く、熱履歴によって表面形状が変化しやすい。
これに対して、上記（１）に記載したリードフレームでは、多層銀皮膜において、リフレクタと接合する第１領域においては、意図的な不純物を含まないようにしたので、表面に形成される凸凹形状は変化しにくい。

従って、リフレクタが接合される第１領域では、銀皮膜表面の凹凸が、リフレクタ成形や実装のリフロー温度などによる熱履歴で低減することがない。よって、リフレクタを熱可塑性樹脂で形成する場合はこの凸凹がアンカー効果を奏し、リフレクタを熱硬化性樹脂で形成する場合も、不純物濃度が０．１％以下の表面状態を有するため、不純物と熱硬化性樹脂の化学反応が生じることなく、銀被膜とリフレクタの樹脂との化学結合による高い密着強度を得ることができる。

一方、封止部と接合する第２領域においては、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回るように設定したので、ゲルマニウムリッチな状態となる。このゲルマニウムが示す高い電子遊離性の影響を強く受け、入射電子が銀皮膜表面の原子と衝突する際、あまり大きなエネルギー損失を伴わずに反射電子が飛び出し易くするため、高い反射効率を維持することができる。

また、銀原子濃度が高いことで電気抵抗が低くなるので、発光素子からの発熱量を低下させ、かつ熱伝導率が高くなり光半導体装置からの放熱性を向上させるため、発光効率を高めると共に、熱による発光素子の劣化を防止する効果も奏する。

上記（２）の構成によれば、第２領域では、意図的な不純物を含まない第１上地銀皮膜の上に、ビスマス原子濃度よりもゲルマニウム原子濃度を大きい第２上地銀皮膜が形成された２層構造となっているので、上記（１）の効果を保持しながら、さらに、リードフレーム材料などの熱拡散による不純物の表面凝集を抑えて、不純物による発光素子の劣化を防止できる。

また、銀皮膜積層単位で不純物の含有割合を異ならせているため、（１）の構成を容易に実現でき、製造コストも低減できる。
上記（３）の構成によれば、第２上地銀皮膜に含まれた金、ロジウム、及び白金の少なくとも一つの成分が、第２上地銀皮膜の耐食性を向上させるので、第２上地銀皮膜表面への塩素や硫黄の吸着を抑制し、ハロゲン化銀や硫化銀の生成を抑制する。従って、銀皮膜表面の黒褐色化を防止できる。

一般にリフレクタが形成された後に半導体素子を実装し封止する樹脂は、シリコーン材料が用いられており、シリコーン材料の添加剤に含有する塩素や空気中の硫黄により銀被膜の黒褐色化が発生しやすいが、（３）の構成によってそれを抑えることができる。従って、半導体素子を実装し発光する際には、本発明の効果が顕著となる。

上記（４）の構成によれば、上記加熱に伴って、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫の少なくともいずれかの不純物元素が銀皮膜表面へ拡散するため、銀皮膜表面で不純物元素が濃化して、銀皮膜表面に、銀よりも酸化されやすいビスマス、ゲルマニウム、亜鉛、ガリウム、インジウム、錫の層が形成される。この層が、第２上地銀皮膜表面へのハロゲン元素や硫黄の吸着を抑制し、ハロゲン化銀や硫化銀の生成を抑制するため、さらに表面の黒褐色化を防止する効果を奏する。

上記（６）の半導体装置は、上記（１）に記載のリードフレームを備えるので、上記（１）のリードフレームによって得られる効果を奏する。
上記（７）の製法により、上記（２）のリードフレームを製造することができる。

上記（８）の製法により、第１上地銀皮膜の形成及び第２上地銀皮膜の形成が、容易に且つ安価に実施できる。
上記（９）の製法により、上記（６）の光半導体装置を容易に製造することができる。

本発明の実施の形態における光半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態における光半導体装置の製造工程を示す図である。 本発明の実施の形態における光半導体装置の製造工程を示す図である。 従来例にかかる光半導体装置の断面図である。

１．光半導体装置の構成
以下、本発明の実施形態にかかる光半導体装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる光半導体装置１００の断面図である。

光半導体装置１００は、例えば、表面実装型ＬＥＤランプであり、発光素子１５０がリードフレーム１１０上の実装領域１３２ａに配設されて構成されている。また、リードフレーム１１０の上面には、ワイヤーボンディング領域１３２ｂが設けられ、このワイヤーボンディング領域１３２ｂと発光素子１５０とはワイヤー１６０を介して電気的に接続されている。さらに、リードフレーム１１０の表面上には、実装領域１３２ａとワイヤーボンディング領域１３２ｂとを合わせた矩形領域の外縁を囲繞するように、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂製のリフレクタ１７０が配設され、さらに、リフレクタ１７０の中央に存する凹部に透明性の樹脂が充填されて封止部１８０が形成されている。

本実施の形態では、リードフレーム１１０の構成に特徴を有している。
以下、このリードフレーム１１０の構成について詳述する。
リードフレーム１１０は、対をなすリードフレーム本体部１１１（１１１ａ，１１１ｂ）を有し、各リードフレーム本体部１１１ａ，１１１ｂの表面に、下地皮膜の一例として、多層下地皮膜１２０が成膜されたものが、絶縁樹脂１４０を介して互いに接合され、さらに、その一主面上に、銀皮膜の一例として多層上地銀皮膜１３０が成膜されて構成されている。

リードフレーム本体部１１１は、銅または鉄、もしくはこれらの少なくともいずれか１つの合金を主材料とする金属からなり、プレス法またはエッチング法により成形されている。

第１下地皮膜１２１は０．２μｍ〜１．０μｍのニッケルめっき皮膜、第２下地皮膜１２２は０．０１μｍ〜０．０５μｍのパラジウムめっき皮膜、第３下地皮膜１２３は０．００３μｍ〜０．１５μｍの金めっき皮膜である。

なお、第１下地皮膜１２１のニッケルめっき皮膜及び第２下地皮膜１２２のパラジウムめっき皮膜は、熱伝導率は低いが、上述のように膜厚が小さいので熱伝導性は確保できる。

このように多層下地皮膜１２０は、銅及び銅合金若しくは鉄及び鉄合金とめっき皮膜の密着性を確保でき、また鉄よりも酸化されにくい貴な金属めっき皮膜であるため、リードフレーム本体部１１１の腐食性を向上させることができ、特に、リードフレーム本体部１１１の材料に鉄系の材料が用いられた場合には好適である。

第２下地皮膜１２２のパラジウムめっき皮膜及び第３下地皮膜１２３の金めっき皮膜に対して、外装はんだを実施する場合、外装はんだに含まれる鉛の量を削減できる。さらに、パラジウム皮膜の高温安定性により、無鉛はんだにおける高温はんだ付け特性を良好にする。

多層上地銀皮膜１３０は、第１上地銀皮膜１３１と第２上地銀皮膜１３２とからなる２層構造を有し、第１上地銀皮膜１３１側が多層下地皮膜１２０上に接合されている。
ただし、多層上地銀皮膜１３０は、リフレクタ１７０と接する第１領域においては、第１上地銀皮膜１３１だけで構成され、封止部１８０と接する第２領域（すなわち、実装領域１３２ａとワイヤーボンディング領域１３２ｂと合わせた矩形領域）においては、第１上地銀皮膜１３１と第２上地銀皮膜１３２とが積層された積層構造となっている。

第１上地銀皮膜１３１は、不純物を意図的に添加していない銀被膜であり、不純物原子濃度が０．１％以下の純銀皮膜であることが好ましい。このように不純物の少ない銀被膜は、結晶配列の歪が少ないので、リフレクタ成形や実装のリフロー温度などの熱履歴によって被膜表面の凸凹が減少しない。第１領域において、このような第１上地銀皮膜１３１がリフレクタ１７０と直接接するので、相互の密着強度が高く維持される。

第２上地銀皮膜１３２は、銀を主成分とする皮膜であって、不純物として、ゲルマニウム、ビスマス、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫から選択される原子を含有させており、
特に、皮膜中にビスマスおよびゲルマニウムを合計で０．００５原子％以上、５原子％以下含有し、且つゲルマニウム含有量をビスマス含有量よりも多くしている。これによって、第２領域を形成する第２上地銀皮膜１３２は高い反射効率を得ることができる。

さらに、第２上地銀皮膜１３２は、亜鉛、ガリウム、インジウム、錫から選ばれた少なくとも１種類を合計で、（Ａ）０．０５原子％以上、５原子％以下含有するか、もしくは、（Ｂ）金、ロジウム、白金から選ばれた少なくとも１種を合計で０．１原子％以上、３原子％以下含有することが好ましく、上記（Ａ）及び（Ｂ）の両条件を同時に満たすとさらに好適である。

封止部１８０に接する第２領域では、このような反射率の良好な第２上地銀皮膜１３２が存在しているので、発光素子１５０からの光を上方に反射する反射率が良好なものとなる。

２．製造方法
光半導体装置１００の製造方法について説明する。
図２は、主に多層下地皮膜１２０の形成工程を示す図である。
（１）リードフレーム本体部形成工程
プレス法またはエッチング法を用い、銅または鉄、もしくはこれらの合金からなる金属材料から、図２（ａ）に示す１対のリードフレーム本体部１１１を作成する。

以下の工程を実施する前に、作製されたリードフレーム本体部１１１に、脱脂、洗浄及び酸洗等の前処理を実施するとなお良い。
（２）第１下地膜形成工程
図２（ｂ）に示すように、ニッケルめっき処理により、対をなすリードフレーム本体部１１１ａ、１１１ｂの表面に、膜厚が０．２μｍ〜１．０μｍとなるように第１下地皮膜１２１ａ、１２１ｂをそれぞれ形成する。
（３）第２下地膜形成工程
図２（ｃ）に示すように、パラジウムめっき処理により、上記ニッケルめっき皮膜上に、膜厚が０．０１μｍ〜０．０５μｍとなるように第２下地皮膜１２２ａ、１２２ｂを形成する。
（４）第３下地膜形成工程
図２（ｄ）に示すように、金めっき処理により、上記パラジウムめっき皮膜上に、膜厚が０．００３μｍ〜０．１５μｍとなるように第３下地皮膜１２３ａ、１２３ｂを形成する。

以上のように形成した多層下地皮膜１２０は、いずれもリードフレーム本体部１１１よりも貴な金属であり、鉄及び鉄合金よりも酸化されにくいため、多層下地皮膜１２０によって耐食性を向上させることができる。加えて、パラジウムめっき皮膜及び金めっき皮膜を形成することにより、外装はんだめっきが必要な場合には外装はんだに含まれている鉛を削減でき、されにパラジウム皮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特性を付与することもできる。
（５）上地銀皮膜形成工程（その１）
図２（ｅ）に示すように、めっき処理により、上記金めっき皮膜上にリフレクタ成形や実装のリフロー温度などによる熱履歴で表面凹凸が減少しないことを特徴とする不純物を含まない銀めっき皮膜、即ち第１上地銀皮膜１３１を形成する。

上記めっき処理には、リール・トゥ・リール方式もしくはバレルめっき方式を採用することが望ましい。
第１上地銀皮膜１３１は、低濃度フリーシアン化物イオン含有のシアン化銀カリウム、シアン化カリウムおよび表面平滑剤や光沢剤などの添加剤を含有しためっき液で形成されることが望ましい。

通常、めっき液中では、銀イオンとシアン化物イオンが錯形成して銀を析出しにくくし、表面平滑剤や光沢剤などの添加剤により銀が析出する箇所を制限することで表面凹凸が小さい銀めっき皮膜を形成するが、本製法では、シアン化物イオンを低減することにより意図的に銀が析出しやすい環境を作り出し、それによって、表面平滑剤や光沢剤などの添加剤の効果を低減させ、表面の凹凸が大きな銀めっき皮膜を形成する。

それによって、不純物原子濃度が０．１％以下で且つ表面に凹凸を有する銀皮膜を形成できる。そして、この表面の凹凸は、リフレクタ１７０の成形時や、発光素子１５０を実装するリフロー時などの熱履歴では減少しない。
（６）上地銀皮膜形成工程（その２）
上記図２（ｅ）で形成した第１上地銀皮膜１３１上に、銀めっきを施して、図３（ａ）に示すように第２上地銀皮膜１３２を形成する。このとき、めっき不要部はマスクして、実装領域１３２ａ及びワイヤーボンディング領域１３２ｂだけに、第２上地銀皮膜１３２を形成する。

使用する銀メッキ液の組成は、不純物として含まれるゲルマニウムの原子濃度が不純物として含まれるビスマスの原子濃度よりも高く、且つ、ビスマス及びゲルマニウムを合計で０．００５原子％以上、５原子％以下含むように調整する。また、第２上地銀皮膜１３２は、上記ビスマスおよびゲルマニウム以外の不純物として、さらに、金、ロジウム、白金から選ばれた少なくとも１種を合計で０．１原子％以上、３原子％以下含有することが望ましい。

めっき不要部をマスクする方法としては、シリコーンラバー等で形成されたメカニカルマスクで囲い、めっき部へめっき液を吹き上げるスパージャ方式を採用することが望ましい。この他、めっき不要部をマスキンクテープで覆うテーピング方式、もしくは、めっき不要部にレジスト塗布方式を採用しても良い。

このように第１上地銀皮膜１３１上に第２上地銀皮膜１３２を形成した後、その表面が酸化されるのを防止するため、酸化防止処理を行うことが望ましい。
上記酸化防止処理の一例として、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物を主体とする酸化防止剤を一様に塗布して酸化防止膜を形成する処理などある。

このベンゾトリアゾール系化合物は、２００℃以上になると分解が始まり、加熱温度である３００℃に達した時点では完全に焼失するので、表面に酸化防止膜が残らない。従って、酸化防止処理後に、例えば約３００℃で６０分加熱されるワイヤーボンディングなどの加熱処理が実施されても、そのワイヤーボンディング特性には影響を及ぼさない。

上記ベンゾトリアゾール系化合物の代替としては、例えば、メルカプトンベンゾチアゾール系化合物等が挙げられる。この他にも、一般的に酸化防止剤としていられているものであって、３００℃程度で酸化防止特性がなくなるものを使用することもできる。

なお、このような加熱処理を多層上地銀皮膜１３０に対して実施すると、銀の再結晶化及びゲルマニウムの電子放出が活発となり、多層上地銀皮膜１３０表面の金属イオンや自由電子等の状態が変化し、共鳴振動が促進されるので、反射率を向上させることもできる。
（７）リフレクタ形成工程
図３（ｂ）に示すように、第１上地銀皮膜１３１上であって、第２上地銀皮膜１３２の外縁を囲繞する第２領域に、ディスペンサなどで、液晶ポリマー、ポリフタルアミドなどからなる熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂（リフレクタ１７０の前駆体）を成形金型（図示せず）内へ射出して成形することによってリフレクタ１７０を形成する。

あるいはリフレクタ１７０は、環状であって、その外郭が矩形となっている樹脂成形体を第２領域に超音波溶着で接合することによって形成することもできる。
（８）発光素子実装およびワイヤーボンディング工程
図３（ｃ）に示すように、発光素子１５０を、銀ペーストなどを介して第２上地銀皮膜１３２の実装領域１３２ａ上に実装した後、約１５０℃で９０分加熱し、ワイヤー１６０でボンディングすることにより、発光素子１５０上面とワイヤーボンディング領域１３２ｂとを電気的に接続する。
（９）封止工程
図３（ｄ）に示すように、リフレクタ１７０の中央に形成された凹部に、ディスペンサなどで液状のシリコーン樹脂１８０ａを滴下した後、加熱硬化させることによって、封止部１８０を形成する。

以上で、光半導体装置１００が作製される。
３．第１上地銀皮膜１３１の材料選択、及び第２上地銀皮膜１３２の材料選択の詳細
（第１上地銀皮膜１３１の材料）
上述したように、第１上地銀皮膜１３１は不純物原子濃度が低いので、リフレクタ１７０との密着性が確保されるが、この点について、第１上地銀皮膜１３１を形成する製法に基づいて説明する。

まず、従来の一般的な銀めっき皮膜の形成方法においては、シアン化銀カリウム、シアン化カリウムおよび表面平滑剤や光沢剤などの添加剤を含有しためっき液で形成される。
この場合、シアン化物イオンが銀イオンの移動を抑制し、表面平滑剤や光沢剤などの添加剤によって銀イオンが電子受給し、銀が析出する箇所を制限しながら銀被膜が形成される。そして、形成された銀皮膜は、その特性として熱凝集性を有しており、加熱によって結晶構造が変化するため表面形状が加熱前後で変化する。これは、銀皮膜形成時に結晶配列に歪みを持ちながら製膜されたため、加熱時のエネルギーによって安定した結晶配列を形成しようとするためである。

この点をより詳しく説明すると、通常、銀めっき液は、銀イオン濃度よりもシアン化物イオン濃度が高い高シアン銀めっき液を使用することが多く、銀イオンは多くのシアン化物イオンに囲まれ（すなわち銀イオンとシアン化物イオンとが錯形成されている状態となって）移動抑制されている。

そして、この高シアン銀めっき液で、銀イオンを還元させて形成する銀皮膜に銀の析出異常がないようにするには、銀イオンの移動速度を決定するめっき液の攪拌を弱くしたり温度を低くしたりして、銀イオンを還元して銀を析出させるスピードに起因する電流密度は低くしなければならない。また、多くの銀めっき液には結晶調整作用を持つ光沢剤成分が含有されている。

よって、高シアン銀めっき液で形成された銀皮膜は、銀イオンの移動速度と銀の析出速度が抑制された環境下で結晶調整作用を持つ光沢剤が吸脱着を繰り返す被めっき表面へ銀イオンが還元され形成され、金属銀が本来持つ銀原子のみで形成される構造に比べて結晶配列が歪んでいる状態となる。

このように結晶配列が歪んだ銀被膜上にリフレクタを形成すると、リフレクタの成形時や実装のリフローによる熱履歴によって、銀被膜表面の凹凸が減少するので、銀被膜とリフレクタとの密着性は低下する。

これに対して、本実施形態では、低シアン銀めっき液を用いて第１上地銀皮膜１３１を形成する。ここで「低シアン銀めっき液」は、銀イオン濃度よりもシアン化物イオン濃度が低いめっき液とする。

このように低シアン銀メッキ液を用いると、銀イオンの移動抑制効果が低減する。すなわち、低シアン銀めっき液にも結晶調整作用を持つ光沢剤成分は含有されているが、低シアン銀めっき液を用いた場合、銀イオンはシアン化物イオンにほとんど囲まれていないために銀イオンの移動が抑制されない。

そこで、低シアン銀メッキ液を用いる場合、銀イオンの移動速度を決定するめっき液の攪拌を強くしたり、温度を高くして、銀イオンを還元して銀を析出させるスピードに起因する電流密度は高くし、銀イオンの移動速度と銀の析出速度が促進された環境下で銀めっきを行うことになる。

このような環境で銀メッキを行うと、第１上地銀皮膜１３１は、銀以外の不純物元素の使用量が低減されているため、銀被膜の表面の不純物原子濃度を０．１％以下にすることができる。また、光沢剤の吸脱着が激しい被めっき表面に銀イオンが還元されて銀被膜が形成されるので、その結晶配列は、金属銀が本来持つ結晶配列に近いものとなる。

従って、第１上地銀皮膜１３１における結晶配列の歪は少なくなり、リフレクタ１７０の成形時や実装のリフローによる熱が加わっても、第１上地銀皮膜１３１の表面の凹凸が維持されるので、リフレクタ１７０と第１上地銀皮膜１３１との密着性は低下しない。

なお、リフレクタ１７０が熱可塑性樹脂の場合には表面の凸凹によるアンカー効果によって密着性が確保され、リフレクタ１７０が熱硬化性樹脂の場合には、第１上地銀皮膜１３１が不純物を介さずにリフレクタ１７０と化学結合ができるので、この点でも密着強度が高められる。

第１上地銀皮膜１３１を形成するのに用いる低シアン銀めっき液については、例えば銀濃度６５ｇ／Ｌ、シアン化銀カリウム濃度２ｇ／Ｌを用いることもでき、この場合、電流密度３０〜６０Ａ／ｄｍ²、液温５０〜７０℃、強攪拌で銀イオンを還元させることによって、形成する銀皮膜に銀の析出異常が生成しないようにできる。ただし、強攪拌で行うので、主に、部分銀めっき、あるいはストライプ状の銀めっきに限られる。

これに対して、低シアン銀めっき液として、銀濃度１０〜３０ｇ／Ｌ、シアン化カリウム濃度２ｇ／Ｌのものを用いて、銀イオンの移動速度と析出速度を制御すれば、電流密度３〜１０Ａ／ｄｍ²、液温２０℃〜５０℃、弱攪拌でも、銀イオンを還元させて銀の析出異常がないように銀被膜を形成することができるので、適用範囲は広くなる。
（第２上地銀皮膜１３２の材料）
まず、第２上地銀皮膜１３２に、不純物として、ゲルマニウム、ビスマス、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫から選択される原子を含有させている理由は、以下のとおりである。

封止部が黒褐色化する原因は、めっき後の加熱処理、あるいは熱可塑性または熱硬化性のリフレクタ１７０の前駆体を加熱硬化させる処理において、銀皮膜が高温下にさらされることによって、銀被膜の表面で銀原子が拡散し、封止部と銀皮膜との界面で銀が凝集し、この凝集した銀と封止部に含まれているハロゲン元素（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）及び硫黄とが反応し、ハロゲン化銀及び硫化銀が生成されることによる。

これに対して、第２上地銀皮膜１３２に含まれるゲルマニウム、ビスマス、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫の原子は、めっき後の加熱処理および熱可塑性または熱硬化性のリフレクタ１７０の前駆体を加熱硬化させる処理において、２５０℃〜３００℃で加熱されると、銀原子より活発に拡散し、銀原子よりも早く第２上地銀皮膜１３２の表面で濃化するため、銀被膜の表面における銀の凝集とハロゲン元素及び硫黄の吸着を抑制する。そのため、上述したハロゲン化銀及び硫化銀が生成され難いので、封止部の黒褐色化が防止できる。

また、第２上地銀皮膜１３２に、耐食性の優れた金、ロジウム、白金のいずれか１種を不純物として含ませれば、封止部の黒褐変色を防止する効果を高めることができる。
このように、第２上地銀皮膜１３２に不純物を添加しても、存在する不純物元素は微量であるため光学特性及び熱特性は純銀に近く、基本的に高い反射率を発揮することができる。

次に、第２上地銀皮膜１３２において、不純物中のゲルマニウム原子濃度を高く設定している理由は、以下のとおりである。
ゲルマニウムは、電子の結合が比較的に弱く、３２℃以上の温度環境で電子が遊離する性質を有している。銀被膜にゲルマニウムが含まれると、その高い電子遊離性によって、入射電子が銀皮膜表面の原子と衝突する際、あまり大きなエネルギー損失を伴わずに反射電子が飛び出し易くなる。そのため、銀被膜においてゲルマニウムの濃度を高く設定することにより、その反射効率を向上させることができる。

（変形例など）
上記実施の形態では、第１下地皮膜１２１、第２下地皮膜１２２及び第３下地皮膜１２３は、それぞれ０．２μｍ〜１．０μｍのニッケルめっき皮膜、０．０１μｍ〜０．０５μｍのパラジウムめっき皮膜、及び０．００３μｍ〜０．１５μｍの金めっき皮膜であるとしたが、これらの皮膜の組成については、上述の組成及び厚みに限るものではなく、例えば第１下地皮膜１２１が０．２μｍ〜１．０μｍのニッケルめっき皮膜、第２下地皮膜１２２が０．０１μｍ〜０．５μｍの銅めっき皮膜、第３下地皮膜１２３が０．０１μｍ〜０．１μｍの銀めっき皮膜であってもよい。

さらに、多層下地皮膜１２０が３層構造に限るものではなく、例えば０．５μｍ〜２．０μｍの銅めっき皮膜及び０．０１μｍ〜０．１μｍの銀めっき皮膜若しくは０．２μｍ〜１．０μｍのニッケルめっき皮膜と、０．０１μｍ〜０．１μｍの銀めっき皮膜が積層された２層構造であってもよい。

また、リードフレーム本体部１１１が銅を主材料とする場合は、多層下地皮膜１２０として、上述の２層構造における銅めっき皮膜を省略することもでき、その結果、１層構造となる場合もあり得る。

上記実施の形態では、金属膜を積層する手法にめっきを利用したが、これに代えて、スパッタ法、真空蒸着法及びＣＶＤ法などの手法を用いて金属膜を形成してもよい。
上記実施の形態では光半導体装置１００は、表面実装型ＬＥＤランプとしたが、本発明はこれに限るものではなく、単体のＬＥＤランプであっても同様に実施することができる。

また、発光装置に限るものではなく、例えば、フォトダイオードなどの受光装置であってもよく、その場合、受光素子が発光素子１５０の代わりに置き換わることとなる。

本発明は、ＬＥＤランプなどの発光装置、フォトダイオードなどの受光装置などの光半導体装置に適用可能である。

１００ 光半導体装置
１１０ リードフレーム
１１１ リードフレーム本体部
１２０ 多層下地皮膜
１２１ 第１下地皮膜
１２２ 第２下地皮膜
１２３ 第３下地皮膜
１３０ 多層上地銀皮膜
１３１ 第１上地銀皮膜
１３２ 第２上地銀皮膜
１３２ａ 実装領域
１３２ｂ ワイヤーボンディング領域
１４０ 絶縁樹脂
１５０ 発光素子
１６０ ワイヤー
１７０ リフレクタ
１８０ 封止部

Claims (9)

1. 光半導体の構成要素であり、透明性の封止部及び該封止部を囲繞するリフレクタが配設される領域を有するリードフレームであって、
   リードフレーム本体部の表面上に、下地皮膜と、不純物を含む多層銀皮膜とがこの順で積層され、
   前記多層銀皮膜において、
   前記リフレクタと接合する領域を第１領域、前記封止部と接合する第２領域とするとき、
   第１領域には意図的な不純物を介さず、
   第２領域においては、不純物元素としてゲルマニウム及びビスマスを含み、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回っていることを特徴とするリードフレーム。
2. 前記多層銀皮膜は、互いに不純物の含有率が異なる第１上地銀薄膜と第２上地銀薄膜とからなる２層構造を有し、
   前記第１上地銀薄膜は、前記下地皮膜の表面に形成され、意図的な不純物を介さず、
   前記第２銀薄膜は、前記第２領域と対応する前記第１上地銀薄膜表面の一部領域に形成され、ビスマスの原子濃度よりもゲルマニウムの原子濃度が大きいことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
3. 前記第２上地銀薄膜は、さらに、金、ロジウム及び白金の少なくとも一つを不純物元素として含んで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。
4. 前記第２上地銀薄膜は、さらに、亜鉛、ガリウム、インジウム及び錫の少なくとも一つを不純物元素として含んで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。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のリードフレームに、発光素子が搭載され、当該発光素子を封止する封止部が形成され、当該封止部を囲繞するようにリフレクタが配設されてなる光半導体装置。
6. リードフレーム本体部に下地皮膜を形成する下地皮膜形成ステップと、
   前記下地皮膜形成ステップ実施後、意図的な不純物を含まない第１上地銀皮膜を前記下地皮膜表面に積層する第１上地銀皮膜形成ステップと、
   前記第１上地銀皮膜形成ステップの実施後、前記第１上地銀皮膜表面のうち、発光素子の実装が予定される領域およびワイヤーボンディングの接合が予定される領域に、不純物として含まれるゲルマニウム及びビスマスの原子濃度が、ゲルマニウムの原子濃度がビスマスの原子濃度を上回る組成の第２上地銀皮膜を積層する第２上地銀皮膜形成ステップと、
   を有する光半導体用のリードフレームの製造方法。
7. 前記第１上地銀皮膜形成ステップ及び前記第２上地銀皮膜形成ステップにおいて、
   めっき、スパッタ法、真空蒸着法及びＣＶＤ法の少なくとも１つを利用して銀被膜を形成することを特徴とする請求項７に記載のリードフレームの製造方法。
8. 請求項７記載のリードフレームの製造方法で作製したリードフレームに対して、
   発光素子を搭載する搭載ステップと、
   第２上地銀皮膜が形成された領域を囲繞するように、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂で環状のリフレクタを形成するリフレクタ形成ステップと、
   前記リフレクタの中に封止樹脂を充填する充填ステップとを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
9. 前記リフレクタ形成ステップにおいて、前記リフレクタを射出成形法により形成することを特徴とする請求項８に記載の光半導体装置の製造方法。

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