KR101894160B1 - 광반도체장치용 리드 프레임용 기체와 그 제조방법, 이것을 이용한 광반도체장치용 리드 프레임과 그 제조방법, 및 광반도체장치 - Google Patents
광반도체장치용 리드 프레임용 기체와 그 제조방법, 이것을 이용한 광반도체장치용 리드 프레임과 그 제조방법, 및 광반도체장치 Download PDFInfo
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Abstract
압연 가공에 의하여 형성된 광반도체장치용 리드 프레임의 기체로서, 입사각 60°에서 측정한 상기 기체의 표면에 있어서의 광택도가, 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에서 500% 이상이며, 또, 그 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비가 0.8∼1.2인, 광반도체장치용 리드 프레임용 기체.
Description
본 발명은, 광반도체장치용 리드 프레임용 기체(基體)와 그 제조방법, 그것을 이용한 광반도체장치용 리드 프레임과 그 제조방법, 및 광반도체장치에 관한 것이다.
광반도체장치용 리드 프레임은, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode) 소자 등의 광반도체소자인 발광소자를 광원으로 이용한 각종 표시용·조명용 광원의 구성 부재로서 널리 이용되고 있다. 그 광반도체장치는, 예를 들면 기판에 리드 프레임을 배치하고, 그 리드 프레임 상에 발광소자를 탑재한 후, 열, 습기, 산화 등의 외부 요인에 의한 발광소자나 그 주변 부위의 열화를 방지하기 위해, 발광소자와 그 주위를 수지로 밀봉하고 있다.
그런데, LED 소자를 조명용 광원으로서 이용하는 경우, 리드 프레임의 반사재에는 가시광 파장(400∼800㎚)의 전 영역에 있어서 반사율이 높은(예를 들면 황산바륨이나 산화 알루미늄 등의 기준 물질에 대한 반사율이 80% 이상) 것이 요구된다. 또, 백색광을 형성하는 LED의 수법으로서는, 적(R), 녹(G), 청(B)의 모든 색을 내는 칩을 3개 늘어놓는 수법, 청색 LED 칩에 황색의 형광체를 분산한 밀봉 수지를 이용하는 수법, 또한 근자외역의 LED 칩에 각각 RGB의 형광체를 분산한 밀봉 수지를 이용하는 수법의, 주로 3개로 대별된다. 종래는 청색 칩에 황색의 형광체를 분산한 밀봉 수지를 이용하는 수법이 주류였지만, 근래는 연색성(演色性)의 문제로부터 발광 파장대에 자외역을 포함하는 LED 칩을 이용하는 수법이 주목을 끌고 있다. 이 수법에 있어서, 광반도체장치의 반사재에는, 근자외역(파장 340∼400㎚) 및 가시광역(파장 400∼800㎚)에 있어서의 반사율이 높은 것이 요구된다.
이와 같이, 반사율이 높은 표면을 얻기 위해서는, 평활한 기체를 리드 프레임용 기체로서 이용하는 것을 생각할 수 있다.
예를 들면 특허 문헌 1에는, 구리합금판 또는 조(條)로 이루어지는 기체의 적어도 한쪽 면에 전해처리 후에 압연 가공을 실시하여, 20°입사의 광택도가 200% 이상, 또 표면 거칠기(Rz)가 1.0㎛ 이하인 평활한 기체가 제안되고 있다.
그렇지만, 특허 문헌 1에 있어서, 광택도가 200% 이상 또 표면 거칠기(Rz)가 1.0㎛ 이하라는 기재이지만, 측정 방향에 관한 명기가 없다. 이것은, 압연 가공에 의하여 기체 표면에는 압연줄무늬라 불리는 가공 흔적이 압연 평행방향으로 생기지만, 광택도는 압연 평행방향 및 압연 직각방향의 측정 방향에 따라서 크게 다른 경우가 있기 때문이다. 특히 광반도체장치에 이용하는 리드 프레임 기체로서는, 압연줄무늬가 빛의 반사에 대하여 얼룩으로 되어 나타나기 때문에, 압연 평행(길이방향) 방향 및 압연 직각(폭) 방향의 양쪽 방향에 있어서 광택도가 높은 것이 요구된다. 이 점에서, 특허 문헌 1에서는 이들의 검토는 이루어져 있지 않아, 광반도체장치용 리드 프레임 기체로서는 한층 더 검토가 필요하다. 또, 근래 리드 프레임에 벌징 가공(bulging)을 실시하여 오목부를 형성하고, 그 측면에 은 도금을 실시하여 고출력 타입의 광반도체장치가 형성되는 경우가 있다. 이때, 압연줄무늬에 의한 요철이 기점이 되어, 벌징 가공시에 균열이 발생해 버리는 경우가 있었다. 이 때문에, 벌징 가공성이 양호한 광반도체장치용 리드 프레임 기체가 요구되고 있지만, 이 관점에서의 검토에 대해서도, 특허 문헌 1에 있어서는 행해지지 않았다.
또한, LED 소자가 실장되는 리드 프레임 상에는, 특히 가시광역의 광반사율(이하, 반사율이라고 함)의 향상을 목적으로 하고, 은 또는 은합금으로 이루어지는 층(피막)이 형성되어 있는 것이 많다. 은의 피막은, 가시광역에 있어서의 반사율이 높은 것이 알려져 있고, 구체적으로는, 은도금층을 반사면에 형성하는 것(특허 문헌 2)이나, 은 또는 은합금 피막 형성 후에 200℃ 이상에서 30초 이상의 열처리를 실시하고, 상기 피막의 결정입경을 0.5㎛∼30㎛의 범위로 하며, 또 바탕 재료의 표면조도를 0.5㎛ 이상으로 하는 것(특허 문헌 3) 등이 알려져 있다. 또한 다른 고반사화의 수법으로서, 은합금 반사막에 있어서 표면 거칠기(Ra)를 2.0㎚ 이하로 하는 것(특허 문헌 4) 등이 알려져 있다.
또, 반사율을 높이는 도금의 검토로서는, 특허 문헌 2와 같이, 은 또는 그 합금 피막을 단순히 형성만 한 경우는, 특히 근자외역(파장 340∼400㎚)에 있어서의 반사율의 저하가 커서 한층 더 반사율 개선이 요구된다.
또, 특허 문헌 3과 같이, 은 또는 은합금의 피막의 결정입경을 0.5㎛∼30㎛ 또 바탕부의 표면 거칠기가 0.5㎛ 이상으로 하는 경우라도, 아직도 반사율이 항상 높은 상태를 유지하지 않아, 한층 더 개선의 여지가 있다고 생각된다. 특히 특허 문헌 3의 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 근자외역(340∼400㎚), 특히 345㎚∼355㎚부근에 흡수 피크를 볼 수 있다. 이것은, 발광 파장 375㎚의 LED 칩을 사용하면, 가시광 영역보다 반사율이 낮은 부분에 상당하는 것을 알 수 있다. 이때, 예를 들면 발광 파장 450㎚의 청색 LED칩 탑재의 경우와 비교하면, 발광 파장 375㎚의 LED칩을 사용한 경우에는 반사율이 약 10%나 낮은 것을 알 수 있다. 또, 열처리에 의해 상기 결정입경으로 조정하면, 잔류 산소의 영향에 의해 은이 산화되고, 반대로 반사율이 저하해 버려 반사율 개선에 충분한 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다.
또한 특허 문헌 4에 있어서 개시되어 있는 바와 같이, 표면조도(Ra)를 2㎚ 이하와 같은 매우 평활한 피막을 형성하기 위해서는, 그 달성법으로서 스퍼터링이나 증착법 등의 PVD(물리 증착) 프로세스가 필수이며, 광반도체장치와 같은 대량생산성을 요구하는 수법으로서는 적합하지 않다. 또한, 조도가 2㎚ 이하이면, 광반도체장치에 형성되는 몰드 수지와의 밀착성이 극단적으로 나쁘다고 하는 다른 문제가 있다.
그래서, 본 발명은, LED·포토 커플러·포토 인터럽터 등에 사용되는 광반도체장치용 리드 프레임에 있어서, 벌징 가공을 행해도 균열이 발생하기 어려운 광반도체장치용 리드 프레임용 기체 및 그 제조방법, 또한 그 기체를 이용한 근자외역∼가시광역(파장 340∼800㎚)에 있어서의 반사율이 지극히 양호한 광반도체장치용 리드 프레임 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 상기 종래 기술의 문제를 감안하여 예의 검토를 진행한 결과, 압연 가공에 의하여 형성된 광반도체장치용 리드 프레임의 기체의 표면에 있어서, 입사각 60°에서 측정한 광택도가, 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에서 500% 이상이며, 또, 그 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비가 0.8∼1.2 이내인 것에 의하여, 벌징 가공을 행해도 균열이 발생하기 어렵고, 파장 340∼800㎚의 빛의 반사율이 우수한 리드 프레임용의 기체로 할 수 있는 것을 찾아냈다. 또한, 본 발명에 의한 기체를 이용하여 은 또는 은합금 도금을 실시함으로써, 간편하게 반사율이 높은 광반도체장치용 리드 프레임을 제공할 수 있는 것을 찾아냈다. 본 발명은, 이 지견에 기초하여 이루어진 것에 이른 것이다.
본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다：
(1) 압연 가공에 의하여 형성된 광반도체장치용 리드 프레임의 기체로서, 입사각 60°에서 측정한 상기 기체의 표면에 있어서의 광택도가, 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에서 500% 이상이며, 또, 그 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비가 0.8∼1.2인 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임용 기체.
(2) 상기 기체에 있어서, 표면에 형성된 오일 피트의 개수가 100㎛×100㎛의 면적에 있어서 50개 이내인 것을 특징으로 하는, (1)항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임용 기체.
(3) 상기 광반도체장치용 리드 프레임 기체에 있어서, 리드 프레임에 광반도체소자를 탑재하기 위한 오목부를 형성하여, 사발 형상(bowllike)을 가지는 것을 특징으로 하는, (1) 또는 (2)항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임용 기체.
(4) (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임용 기체 상의 최표면에, 은, 은-셀렌 합금, 은-안티몬 합금, 은-주석 합금, 은-인듐 합금, 은-금 합금, 은-백금 합금 중 어느 하나로 이루어지는 반사층을 가지는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임.
(5) 상기 반사층의 두께가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, (4)항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임.
(6) 상기 반사층을 가지는 표면에 있어서의 원자간력 현미경에 의한 측정에서의 표면 거칠기(Sa)가, 3㎚ 이상 50㎚ 이하인 것을 특징으로 하는, (4) 또는 (5) 항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임.
(7) 상기 반사층을 가지는 광반도체장치용 리드 프레임에 있어서, 파장 450㎚에 있어서의 전반사율(全反射率)이, 95% 이상인 것을 특징으로 하는, (4)∼(6) 중 어느 한 항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임.
(8) (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 반도체 장치용 리드 프레임용 기체를 제조하는 방법으로서, 압연 롤의 표면조도를 산술 평균 거칠기(Ra)로 0.05㎛ 이하로 하고, 동점도(動粘度)가 7㎟/s 이하의 압연유를 이용하여, 압연시의 장력을 200∼600 MPa로서 마무리 압연하는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치용 리드 프레임용 기체의 제조방법.
(9) (4)∼(7) 중 어느 한 항에 기재된 반도체 장치용 리드 프레임을 제조하는 방법으로서, 적어도 상기 반사층을 전기 도금법으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임의 제조방법.
(10) (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임용 기체를 사용하여 광반도체소자 탑재부에 빛의 반사층을 형성 후, 광반도체소자가 탑재되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치.
(11) (4)∼(7) 중 어느 한 항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임에 광반도체소자가 탑재되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치.
본 발명에 의하면, 기체 표면의 광택도를 압연 평행방향과 압연 직각방향으로 소정의 관계로 조정함으로써, 기체 상에 마련하는 은 또는 은합금으로 이루어지는 반사층의 두께를 얇게 해도, 기체 표면에 생기는 압연줄무늬의 영향을 현저하게 작게 하여, 근자외역으로부터 가시광역까지(파장 340∼800㎚)에 있어서의 반사율이 현저하게 높은 광반사 특성을 가지는 광반도체장치용 리드 프레임용의 기체를 얻을 수 있다.
또, 리드 프레임에 오목부를 형성하여 고출력 타입의 광반도체장치를 형성할 때에, 예를 들면 벌징 가공에 의해 오목부를 형성해도, 압연 평행방향과 직각방향에서의 요철차이가 작게 형성되어 있기 때문에, 벌징 가공으로 특히 압연 직각방향으로 균열이 생기기 어려운 광반도체장치용 리드 프레임 기체를 제공할 수 있다.
본 발명의 광반도체장치용 리드 프레임용 기체에 의하면, 기체 표면의 광택도를 압연 평행방향과 압연 직각방향으로 소정의 관계로 조정함으로써, 기체 상의 리드 프레임 표면에 마련하는 은 또는 은합금으로 이루어지는 반사층의 두께를 얇게 해도, 기체 표면에 생기는 압연줄무늬의 영향을 현저하게 작게 하고, 근자외역으로부터 가시광역까지(파장 340∼800㎚)에 있어서의 반사율이 현저하게 높은 광반사 특성을 가지는 광반도체장치용 리드 프레임을 얻을 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적절히 첨부한 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 분명해질 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체의 외관도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체 표면에 있어서의, 관찰 배율 500배의 SEM 관찰상의 일례이다.
도 3은, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체를 이용한 광반도체장치용 리드 프레임의 일례의 개략 단면도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체를 이용한 광반도체장치용 리드 프레임의 다른 일례의 개략 단면도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체를 이용한 광반도체장치용 리드 프레임의 또 다른 일례의 개략 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체 표면에 있어서의, 관찰 배율 500배의 SEM 관찰상의 일례이다.
도 3은, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체를 이용한 광반도체장치용 리드 프레임의 일례의 개략 단면도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체를 이용한 광반도체장치용 리드 프레임의 다른 일례의 개략 단면도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 광반도체장치용 리드 프레임용 기체를 이용한 광반도체장치용 리드 프레임의 또 다른 일례의 개략 단면도이다.
본 발명에 있어서는, 압연 가공에 의하여 형성된 광반도체장치용 리드 프레임용 기체(1)의 표면에 있어서, 입사각 60°에서 측정한 광택도가, 도 1에 나타내는 바와 같이 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에서 500% 이상, 더 바람직하게는 550% 이상으로서, 또, 그 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비가 0.8∼1.2이며, 이 비가 0.9∼1.1인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 광택도란, JIS Z 8741(ISO 2813)에 규정되어 있는 바와 같이, 가시광선을 입사각 60°에서 입사했을 때의 경면 반사율이 10%가 되는, 굴절률 1.567의 유리면을 광택도 100으로 하고, 이 기준면과 경면 반사율을 비교하여 구한 상대치를 말한다. 또, 실제의 광택도는, 3회 측정의 평균치이다. 기체의 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비를 이 범위 내로 함으로써, 그 기체 상에 마련하는 리드 프레임의 반사층에 대하여 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 차이를 작게 제어할 수 있고, 그것에 의하여 얻어지는 광반도체장치의 반사율을 근자외역에서 가시광역까지 현저하게 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 기체의 표면에 형성된 오일 피트의 개수가 100㎛×100㎛의 면적에 있어서 50개 이내인 것이 바람직하다.
한편, 여기에 말하는 오일 피트란, 냉간압연시에 압연 롤과 재료의 사이에 넣어진 윤활유에 의하여 기체의 판 혹은 조재(條材) 표면에 나타나는 국부적인 오목부를 말한다. 상기 오목부의 발생은, 압연 롤의 직경, 거칠기 등의 조건, 압연시의 가공률, 압연 속도 등의 가공 조건, 윤활용 오일의 온도, 점도 등의 조건, 판 혹은 조재의 기계 강도, 결정립의 크기 등의 조건 등에 의하여 변화시킬 수 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 기체의 표면을, 관찰 배율 500배로 촬영한 SEM 사진이다. 이 도에 나타내는 바와 같이 형성되어 있는 오목부가 오일 피트이다. 이 개수가, 100㎛×100㎛의 면적에 있어서, 50개 이내인 것이 바람직하다. 도 2중에서, 왼쪽의 사진은, 100㎛×100㎛의 면적으로 50개를 초과하는 오일 피트를 가지는 종래 기체의 일례의 사진, 중앙은 10∼30개 가지는 본 발명의 기체의 일례의 사진, 또한 오른쪽은 10개 이하 가지는 본 발명의 기체의 일례의 사진이다.
본 발명에 있어서의 기체의 표면 성상은, 광반도체장치에 형성되는 몰드 수지와 기체와의 밀착성에 크게 영향을 미쳐 이하와 같이 작용한다. 우선, 냉간압연 공정에 있어서, 표면 성상은 국부적인 오목부(오일 피트)가 있는 형태가 된다. 이러한 재료에 통상의 방법에 의해 예를 들면 3㎛ 이하의 두께로 하지층 나아가서는광반사층을 도금으로 형성한 경우, 가령 그들 중 어느 하나 혹은 양자가 광택 도금이라도, 그 오일 피트의 형상을 반영한 요철이 형성된다. 그 형성된 오일 피트 양태의 요철에 의하여 생기는 앵커 효과에 의하여, 광반도체장치를 형성할 때의 밀봉 수지와의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이 오일 피트 형성의 정도는, 예를 들면 관찰 배율 500배에서의 SEM 관찰에 의해, 오일 피트의 수를 세는 것에 의하여 평가할 수 있다. 상기 밀착성의 향상을 위해서는, 폭 5㎛ 이상이고 깊이 10㎛ 이하의 크기의 오일 피트의 수가, 10000μ㎡ 중에 50개 이하인 것이 바람직하고, 이 수가 15개 이하인 것이 더 바람직하다.
또, 본 발명의 광반도체장치용 리드 프레임용 기체(1)의 표면에, 두께가 바람직하게는 3㎛ 이하의 은 또는 은합금의 피막으로 이루어지는 반사층(2)을 마련함으로써, 광반도체장치용 리드 프레임을 얻을 수 있다. 도 3은, 그 개략 단면도의 일례이다. 상기 반사층의 두께는, 더 바람직하게는 2㎛ 이하, 특히 바람직하게는 1㎛ 이하이다. 통상, 반사층의 두께가 두꺼우면 두꺼울수록, 얻어지는 광반사 특성을 우수한 것으로 할 수 있다. 이 점, 본 발명에 있어서는, 기체 표면의 상태로서 광택도에 착안하여, 압연 평행방향과 압연 직각방향에 있어서의 광택도를 소정의 관계로 조정함으로써, 반사층의 두께를 얇게 해도, 우수한 광반사 특성을 달성할 수 있는 것이다. 우수한 반사율을 나타내는 최소 두께로서는, 통상 0.1㎛ 이상, 바람직하게는 0.2㎛ 이상이다.
한편, 반사층의 형성 방법으로서는, 도금법, 스퍼터법, 증착법 등이 가능하지만, 생산성을 고려하여 도금법, 특히 습식 도금법이 바람직하고, 또한 전해 도금법이 보다 바람직하다.
또한, 상기 기체 상에 반사층이 형성된 본 발명의 광반도체장치용 리드 프레임에 있어서는, 반사층의 표면에 있어서의 원자간력 현미경에 의한 측정으로, 표면 거칠기(Sa)가 3㎚ 이상 50㎚ 이하인 것이 바람직하고, 3㎚ 이상 10㎚ 이하인 것이 더 바람직하다. 반사층의 표면을 원자간력 현미경에 의해 측정한 상기 표면 거칠기(Sa)를 이 범위 내로 함으로써, 근자외역으로부터 가시광역까지(파장 340∼800㎚)의 빛의 반사율이 지극히 우수하고, 또 밀봉 수지나 몰드 수지와의 밀착성도 손색 없이 확보할 수 있는 광반도체장치용에 적합한 반사층으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 반사층을 가지는 표면의 표면 거칠기란, 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope：AFM)의 관찰 시야에서 얻어지는 표면 거칠기를 말한다. 이 표면 거칠기는, 도금 마무리시의 덴드라이트 형상의 석출의 빈도 등이 이 수치로서 나타나고, 표면의 수십 ㎚ 오더의 요철이 반사율을 저감시키는 원인인 것을 본 발명자들은 찾아냈다. 이 표면 거칠기를 측정하기 위해서는, AFM을 이용하고, 수㎛∼수십㎛ 시야 내에서 측정하는 것이 적당하며, 실험의 결과로부터 6.16㎛×6.16㎛의 시야에 있어서의 측정이 이 표면 거칠기를 가장 좋게 나타내며, 반사율과의 상관이 있는 것을 알았다. 한편, 리드 프레임이 큰 표면 상처, 압연줄무늬의 영향을 작게 하기 위해, 리드 프레임의 오일 피트가 형성되어 있지 않은 임의의 5점에 있어서 측정을 행하여, 그 평균치를 표면 거칠기로 했다.
이 표면 거칠기를 상기 범위 내에서 극력 작게 억제함으로써, 파장 340∼400㎚의 근자외역과 400㎚부근∼800㎚부근의 가시광 영역의 양쪽 빛에 대하여 반사율이 우수하면서, 높은 밀봉 수지 밀착성을 가지는 반도체 장치용 리드 프레임을 얻을 수 있다.
반사층을 가지는 표면의 거칠기(Sa)는, 바람직하게는 50㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 30㎚ 이하, 특히 바람직하게는 10㎚ 이하, 가장 바람직하게는 5㎚ 이하로 함으로써 LED용 부품 재료의 반사율이 향상된다. 여기서, 본 발명에 있어서의 바람직한 반사율은, 예를 들면 반사층이 은으로 형성되어 있는 경우는, 가시광 영역(예를 들면 400∼800㎚)에서 전반사율이 90% 이상, 특히 파장 450㎚에서 90% 이상이며, 파장 600㎚에서 95% 이상이다. 더 바람직하게는 파장 450㎚에서 95% 이상이며, 이 반사율이면, 청색 발광의 광반도체소자를 탑재한 광반도체장치용 리드 프레임으로서, 우수한 휘도를 출력하는 효과가 있고, 물리 상한치에 한없이 가까운 반사율을 달성할 수 있다. 또, 근자외광 영역인 파장 375㎚에서 80% 이상인 것을 나타낸다.
또, 표면 거칠기(Sa)가 2㎚보다 작아지면, 밀봉 수지나 몰드 수지와의 밀착력이 극단적으로 저하하기 때문에, 미크로인 표면 거칠기는 3㎚ 이상이 바람직하다.
이 반사층을 가지는 광반도체장치용 리드 프레임을 얻으려면, 본 발명에 의하여 제공되는 기체에, 반사층으로서 예를 들면 전해법에 있어서의 도금욕은, 통상의 방법의 순은(Ag)욕, 은-셀렌(Se)욕, 은-안티몬(Sb)욕, 은-셀렌-안티몬욕, 은-인듐(In)욕, 은-금(Au)욕, 은-백금(Pt)욕, 은-주석(Sn)욕 등의 도금욕을 사용하고, 그 피복 두께를 바람직하게는 3㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1.5㎛ 이하로 형성함으로써, 반사율이 우수한 광반도체장치용 리드 프레임을 얻을 수 있다. 종래의 광택 도금욕에서는, 통상의 방법의 기체를 이용하여 도금을 실시해도, 평활성을 높이기 위해서는 5∼10㎛의 피복 두께가 아니면, 기체의 요철을 충분히 평활하게 할 수 없어, 광택도가 높게 되지 않기 때문에 반사율을 높일 수 없다고 하는 과제가 있다. 이 때문에, 본 발명의 기체를 이용함으로써, 보다 얇은 피복 두께라도 충분히 평활성을 높일 수 있고, 그 결과, 피복 두께 저감 효과로부터 생산성이 우수하고, 비용절감에 공헌할 수 있으며, 자원 절약의 관점으로부터 환경에 좋고, 한층 더 반사율에 지극히 우수한 광반도체장치용 리드 프레임을 제공할 수 있는 것이다. 한편, 피복 두께의 하한치로서는, 특히 제한은 없지만, 기재(基材)로부터의 확산에 의한 반사율 저하를 억제하는 관점에서, 0.15㎛ 이상이 바람직하고, 0.5㎛ 이상인 것이 더 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서, 기체의 제조공정은 특히 제한하지 않으며, 통상의 방법에 의해 얻을 수 있지만, 그 공정의 최후에 압연 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 압연 가공에 의해 원하는 두께로 하고 기계적 강도와 표면의 광택 평활성을 부여한다. 그 때문에 통상, 10% 이상의 총 압하율이 가해진다. 통상, 평활한 압연 롤을 이용하여 저점성의 윤활유를 병용하여 능률적으로 가공된다. 필요에 따라서 보다 고도의 광택 평활성을 필요로 하는 경우에는 윤활제를 사용하지 않고 연마 압연도 행해진다. 한편, 필요에 따라서 압연 도중 또는 압연 후에 가열 처리가 실시되어도 좋다.
한편, 사용하는 금속 기체(基體) 성분으로서는 특히 제한은 없지만, 구리 혹은 동기(銅基)합금, 또는 철 혹은 철기(鐵基)합금 등이 이용된다. 예를 들면 구리합금의 일례로서, CDA(Copper Development Association) 게재 합금인 「C14410(Cu-0.15Sn, 후루카와덴키고교(주)제, 표품명：EFTEC-3)」, 「C19400(Cu-Fe계 합금 재료, Cu-2.3Fe-0.03P-0.15Zn)」, 「C26000(황동, Cu-30Zn)」, 「C52100(인청동, Cu-8Sn-0.15P)」, 「C77000(양은, Cu-18Ni-27Zn)」, 및 「C18045(Cu-0.3Cr-0.25Sn-0.5Zn, 후루카와덴키고교(주)제, 표품명：EFTEC-64T)」 등을 이용할 수 있다. 한편, 각 원소 앞의 숫자의 단위는 질량%이다. 이들 기체는 각각 도전율이나 강도가 다르기 때문에, 적절하게 요구 특성에 따라 선정되어 사용되지만, 광반도체장치용 리드 프레임의 방열성을 향상시킨다고 하는 관점에서는, 도전율이 60%IACS 이상의 구리합금의 조재(條材)로 하는 것이 바람직하다.
또, 철 혹은 철기합금으로서는, 예를 들면, 42얼로이(Fe-42mass%Ni) 등이 이용된다.
기체의 두께에는 특히 제한은 없지만, 통상, 0.05㎜∼1㎜이며, 바람직하게는, 0.1㎜∼0.8㎜이다.
상기 금속 기체를 제조할 때의 압연 가공 공정에 있어서, 최후에 실시되는 마무리 압연시의 롤 조도 등의 압연 롤의 조건이나 압연유의 종류, 또, 압연시의 인장 강도를 바꿈으로써, 기체 표면의 거칠기를 조정할 수 있다. 예를 들면, 최후에 실시되는 마무리 압연시 롤의 표면조도를 산술 평균 거칠기(Ra)로 0.05㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 압연유의 종류로서는, 예를 들면 동점도가 7㎟/s 이하, 보다 바람직하게는 5㎟/s 이하의 압연유를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 압연시의 장력을 200∼600MPa로 하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 광반도체장치용 리드 프레임에는, 기체와, 은 또는 은합금으로 이루어지는 반사층과의 사이에, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 팔라듐, 팔라듐 합금, 로듐 및 로듐 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택된 금속 또는 합금으로 이루어지는 중간층을 형성해도 좋다. 중간층은, 예를 들면 도금에 의해 적합하게 형성된다. 도 4에, 중간층(3)이 형성된 개략 단면도의 일례를 나타낸다.
예를 들면, 철계의 기체를 이용한 경우는 재료의 열전도도가 비교적 낮기 때문에, 중간층으로서 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 중간층을 형성함으로써, 반사율을 해치지 않고 방열성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기의 구리 또는 구리합금층인 중간층은, 그 위의 반사층과 그 아래의 기체와의 사이의 도금 밀착성의 향상에도 기여하기 때문에, 발광소자가 발광할 때의 발열에 의한 밀착성의 열화를 방지할 수 있다.
구리 또는 구리합금 기체를 이용한 경우는, 발광소자가 발광할 때의 발열에 의한 기체 성분의 반사층으로의 확산을 억제하기 위해서, 중간층으로서 니켈, 니켈 합금, 코발트, 또는 코발트 합금의 중간층을 형성하는 것이 바람직하다.
이들 중간층의 두께는, 본 발명에 있어서는 특히 한정되는 것은 아니지만, 0.001∼0.5㎛의 범위가 바람직하다. 중간층의 두께는, 기체의 광택도 개선의 효과를 감소시키지 않기 위해 필요 최소한인 것이 바람직하기 때문에, 0.005∼0.1㎛의 범위가 특히 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서의 기체를, 원하는 리드 프레임 형상으로 미리 프레스나 에칭 등 통상의 방법으로 가공 후, 필요한 개소에만 상기 반사층이나 하지(下地)의 중간층을 형성하면, 필요 이상으로 피복 재료를 사용하지 않고 광반도체장치용 리드 프레임을 형성할 수 있어, 환경에 좋은 리드 프레임을 제공할 수 있다.
도 5는, 리드 프레임 기체(1)에 오목부(4)를 벌징 가공에 의해 형성한 후, 반사층(2)을 형성시킨 단면 모식도의 일례를 나타낸 것이다. 이와 같이, 고출력품에 있어서는 리드 프레임을 사발 형상으로 만드는 가공을 실시하여 광반도체소자를 오목부의 바닥부에 탑재하여 형성하는 것도 존재하는데, 오목부의 경사부에 있어서 벌징 가공에 의해서 균열이 발생하는 케이스를 볼 수 있지만, 본 발명에서는 그 균열 발생이 억제되어, 벌징 가공성이 우수한 광반도체장치용 리드 프레임을 제공할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
표 1에 나타낸 두께 0.5㎜, 폭 200㎜의 구리합금조기체(조성：Cu-0.15Sn, 후루카와덴키고교(주)제, 표품명：EFTEC-3)의 소둔 완성품에 대하여, 표면 거칠기(Ra)가 0.05㎛ 또는 0.035㎛로 마무리된, 직경 80㎜의 워크 롤을 사용하고, 6단 압연기를 이용하여 마무리 압연 가공하여, 0.25㎜ 두께의 구리합금조재를 광반도체장치용 리드 프레임의 기체로서 얻었다. 그 마무리 압연 시에, 압연유는 동점도 4㎟/s의 것을 사용하고, 압연시의 장력을 200∼600MPa로 하여, 압연회수 및 각 압연시에 있어서의 압하율을 적당히 조정하여, 표 1에 기재된 광택도 및 오일 피트수를 구비한 기체를 얻었다.
실시예 1∼12에서는, 각각 중간의 압연 가공율을 5∼40%, 압연회수를 2∼3회로 조정하고, 최종 판 두께 0.25㎜로 하여, 마무리 압연에 있어서의 워크 롤의 표면 거칠기(Ra)를 0.050㎛, 0.035㎛의 2종을 적당히 선택했다. 이들의 롤 조도의 사용구분은, 압연줄무늬 직각방향에 있어서의 광택도를 540% 이상으로 할 때에 Ra=0.035㎛의 롤을 사용했다. 이 마무리 압연 조건의 상세를 표 1에 기재한다.
종래예 1에서는, 상기 압하율을 마찬가지로 50%로 하고, 최종 압연에 있어서의 워크 롤의 표면 거칠기(Ra)를 0.06㎛로 했다.
또, 비교예 1∼2에서는, 각각 상기 압하율을 마찬가지로 50%로 하고, 최종 압연에 있어서의 워크 롤의 표면 거칠기(Ra)를 0.035㎛로 했다. 한편, 실시예와 같은 압연회수이지만, 중간재의 판 두께를 조정하여 광택도의 마무리 조정을 행하였다.
이하에 평가방법을 서술한다.
상기 각 기체를 폭 50㎜로 슬릿한 샘플에 대하여, 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에 대하여 광택도를 측정했다. 한편, 광택도는 닛뽄덴쇼쿠고교(日本電色工業)사 제 VG2000(상품명)를 이용하고, JIS Z 8741(ISO 2813)에 준하여 입사각 수광각 60°에서 측정했다. 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에서 500% 이상의 경우를 「합격」이라고 하고, 이 값이 적어도 한쪽 방향에서 500% 미만의 경우를 「불합격」이라고 했다.
또, 상기 압연방향과 평행방향의 광택도와 압연방향과 직각방향의 광택도의 비가 0.8∼1.2인 경우를 「합격」이라고 하고, 이 비가 0.8 미만 혹은 1.2를 초과하는 경우를 「불합격」이라고 했다.
또, 작성한 각 판 형상의 기체의 표면 성상의 SEM 사진을 500배의 배율로 촬영하여, 사진상에서 오일 피트의 수를 계측했다. 계측한 오일 피트의 수가, 100㎛×100㎛의 면적에 있어서 평균으로 50개 이내이면 「합격」이라고 하고, 이 수가 50개를 초과한 경우를 「불합격」이라고 했다.
또한, 얻어진 기체를 이용하여, 전해 탈지-산세-은스트라이크 도금의 전처리 공정을 거친 후, 표 1에 기재된 각종 두께로 표에 기재된 각 도금욕에 의해 반사층을 형성했다.
다음으로, 반사층을 형성한 리드 프레임에 대하여, 초기의 전(全) 반사율을 측정·평가했다. 분광 광도계(U-4100(상품명, (주)히타치 하이테크노로지즈제))에 있어서, 기준 물질을 황산바륨 시험편으로 했을 때의 전반사율을 300㎚∼800㎚에 걸쳐 연속 측정을 실시했다. 이 중, 자외역∼근자외역인 375㎚, 또한 가시광역인 450㎚ 및 600㎚에 있어서의 전반사율(%)을 표 1에 나타낸다. 각각 파장 375㎚에서의 반사율을 80% 이상, 파장 450㎚에서의 반사율을 90% 이상, 및 파장 600㎚에서의 반사율을 95% 이상인 것이 요구 특성으로 했다.
한편, 연속 측정의 결과로부터, 각 파장 사이에서 전반사율이 급락하지 않는 것을 확인했다.
또한, 각 반사층 형성 후의 표면 거칠기(Sa)에 대하여, AFM(Mobile S：제품명, Nanosurf사 제, 촉침：CONTR-10＃)으로 측정했다. 시야각은 6.16㎛×6.16㎛으로 하고, 오일 피트가 형성되어 있지 않은 임의의 개소 5점의 평균치를 채용하여, 그 측정 결과를 표 1에 나타냈다.
또, 얻어진 기체를 이용하여 오목부를 형성하고, 그 균열의 유무를 확인했다. 오목부의 형상은, 깊이 0.25㎜, 상면에서 본 형상은, 바닥부의 길이와 폭 모두 4㎜의 정방형으로 하고, 벌징부 휨 반경은 0.3㎜, 오목부의 바닥부의 수선(垂線)과 경사부가 이루는 각도는 30도로 하여 프레스기로 형성했다. 그리고, 균열이 존재하지 않는 혹은 약간의 주름이 형성되어 있는 정도인 것을 「없음」으로 하고 합격, 균열이나 큰 주름이 존재한 것을 「있음」이라고 기재하고 불합격으로 판정하여, 표 1에 병기했다.
전처리 및 반사층 형성 조건은, 이하와 같이 실시했다.
(전처리 조건)
［전해 탈지］
탈지액：NaOH 60g/리터
탈지 조건：2.5A/d㎡, 온도 60℃, 탈지 시간 60초
［산세］
산세액：10%황산
산세 조건：30초 침지, 실온
［은스트라이크 도금］
도금액：KAg(CN)2 4.45g/리터, KCN 60g/리터
도금 조건：전류밀도 5A/d㎡, 온도 25℃
(반사층 형성조건)
［은도금욕］
도금액：AgCN 50g/리터, KCN 100g/리터, K2CO3 30g/리터
도금 조건：전류밀도 1A/d㎡, 온도 30℃
［은-셀렌 도금욕］
도금액：KCN 150g/리터, K2CO3 15g/리터, KAg(CN)2 75g/리터, Na2O3Se·5 H2O 5g/리터
도금 조건：전류밀도 2A/d㎡, 온도 50℃
［은-안티몬 도금욕］
도금액：KCN 150g/리터, K2CO3 15g/리터, KAg(CN)2 75g/리터, C4H4KOSb 10g/리터
도금 조건：전류밀도 1A/d㎡, 온도 50℃
[표 1]
표 1의 결과로부터, 다음의 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 실시예 1∼12에 있어서는, 모두, 입사각 60°에서 측정한 상기 기체의 표면에 있어서의 광택도가, 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에서 500% 이상이며, 또, 그 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비(평행방향 광택도를 직각방향 광택도로 나눈 수)가 0.8∼1.2의 범위 내였다. 이 때문에, 각 실시예에서는, 얻어진 기체를 이용한 광반도체장치용 리드 프레임에 있어서, 피복 두께가 얇아도 근자외역에서 가시광역까지(파장 340∼800㎚)에 있어서의 반사율이 현저하게 높은 광반사 특성을 가지며, 광반도체장치용 리드 프레임용 기체로서 적합한 것을 알 수 있다.
이것에 대하여, 종래예 1은, 범용적인 리드 프레임 기체이지만, 광택도가 특히 직각방향 측정치에서 500%를 밑돌고 있고, 같은 피복 두께로 같은 도금액 조성의 피막을 형성해도, 반사율이 본 발명예의 높은 레벨에는 달하지 않는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예 1 및 2와 같이, 광택도는 500%를 웃돌고 있음에도 불구하고, 그 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비가 소정의 0.8∼1.2의 범위 외인 케이스에 있어서도, 마찬가지로 같은 도금액 및 같은 피복 두께라도 본 발명예의 높은 레벨의 반사율을 얻을 수 없는 것을 알 수 있다. 또한 벌징 가공에 의한 균열이 발생하고 있어, 가공성의 면에서 본 발명예 쪽이 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
이 결과, 상기 광택도의 조건, 즉, 기체의 표면에 있어서의 광택도가 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에서 500% 이상인 것, 그 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비가 소정의 범위 내에 있는 것을 적어도 하나 만족하지 않음으로써, 근자외역에서 가시광역까지(파장 340∼800㎚)에 있어서의 반사율이 낮아, 광반도체장치용 리드 프레임용 기체로서 부적당한 것이었다.
본 발명을 그 실시 형태와 함께 설명했지만, 우리는 특히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하지 않고, 첨부한 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되는 것이 당연하다고 생각한다.
1 기체
2 반사층
3 중간층
4 오목부
2 반사층
3 중간층
4 오목부
Claims (11)
- 압연 가공에 의하여 형성된 광반도체장치용 리드 프레임의 기체(基體)로서,
입사각 60°에서 측정한 상기 기체의 표면에 있어서의 광택도가, 압연방향에 대하여 평행방향 및 직각방향 각각에서 500% 이상이며,
또, 그 평행방향의 광택도와 직각방향의 광택도의 비가 0.9∼1.2인 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임용 기체. - 제 1 항에 있어서,
상기 기체에 있어서, 표면에 형성된 오일 피트의 개수가 100㎛×100㎛의 면적에 있어서 50개 이내인 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임용 기체. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기체에 있어서, 리드 프레임에 광반도체소자를 탑재하기 위한 오목부를 형성하여, 사발 형상(bowllike)을 가지는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임용 기체. - 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임용 기체 상의 최표면에, 은, 은-셀렌 합금, 은-안티몬 합금, 은-주석 합금, 은-인듐 합금, 은-금 합금, 은-백금 합금 중 어느 하나로 이루어지는 반사층을 가지는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임.
- 제 4 항에 있어서,
상기 반사층의 두께가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임. - 제 4 항에 있어서,
상기 반사층을 가지는 표면에 있어서의 원자간력 현미경에 의한 측정에서의 표면 거칠기(Sa)가, 3㎚ 이상 50㎚ 이하인 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임. - 제 4 항에 있어서,
상기 반사층을 가지는 광반도체장치용 리드 프레임에 있어서, 파장 450㎚에 서의 전반사율(全反射率)이, 95% 이상인 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임. - 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 반도체 장치용 리드 프레임용 기체를 제조하는 방법으로서,
압연 롤의 표면조도를 산술 평균 거칠기(Ra)로 0.05㎛ 이하로 하고, 동점도(動粘度)가 7㎟/s 이하의 압연유를 이용하여, 압연시의 장력을 200∼600MPa로 하여 마무리 압연하는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치용 리드 프레임용 기체의 제조방법. - 제 4 항에 기재된 반도체 장치용 리드 프레임을 제조하는 방법으로서, 적어도 상기 반사층을 전기 도금법으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치용 리드 프레임의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임용 기체를 사용하여 광반도체소자 탑재부에 빛의 반사층을 형성 후, 광반도체소자가 탑재되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치.
- 제 4 항에 기재된 광반도체장치용 리드 프레임에 광반도체소자가 탑재되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광반도체장치.
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