KR20090057915A - 리드 프레임, 그 제조방법 및 수발광 장치 - Google Patents

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히타치 케이블 프레시전 가부시키가이샤
마모루 미타
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Abstract

(과제)
장기간 사용하였을 경우에도 특성의 열화를 억제할 수 있는 리드 프레임, 그 제조방법 및 수발광 장치를 제공한다.
(해결수단)
본 발명에 관한 리드 프레임은, 기재와, 기재 상의 일부에 형성되는 반사층과, 반사층을 덮도록 적어도 반사층 상에 형성되고 반사층을 외부로부터 차단함으로써 반사층의 특성을 유지하는 특성 유지층을 구비한다.

Description

리드 프레임, 그 제조방법 및 수발광 장치{LEAD FRAME AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LIGHT-EMITTING/RECEIVING DEVICE}
본 발명은, 리드 프레임(lead frame), 그 제조방법 및 수발광 장치(受發光 裝置)에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 장기간의 사용 후에도 특성을 유지할 수 있는 리드 프레임, 그 제조방법 및 수발광 장치에 관한 것이다.
종래의 반도체 장치에 사용되는 리드 프레임으로서, 외위기(外圍器)에 의하여 포위되는 영역의 일부분의 최표층(最表層)에 반사영역(反射領域)으로서의 은피막(銀皮膜)을 형성하고 또한 은피막이 형성되어 있는 영역을 제외한 영역의 최표층에 금 또는 금합금 피막을 형성하는 리드 프레임이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌1 참조). 특허문헌1에 기재되어 있는 리드 프레임에 있어서는, 예를 들면 발광소자를 당해 리드 프레임에 탑재하였을 경우에, 발광소자로부터 리드 프레임 측으로 방사(放射)되는 빛을 은피막이 형성되어 있는 영역이 리드 프레임의 외측에서 효율적으로 반사시키므로, 발광효율을 향상시킬 수 있다.
특허문헌1 일본국 특허제3940124호 공보
그러나 특허문헌1에 기재되어 있는 리드 프레임은, 은피막이 외부로 노출되어 있어, 소자 탑재 전에 은이 황화(黃化) 및/또는 산화(酸化)하여 은피막의 반사율이 저하한다고 하는 단점이 있었다. 또한 특허문헌1에 기재되어 있는 리드 프레임에 있어서는, 발광소자를 탑재한 후에 외위기 내를 수지에 의하여 실링(sealing)하였을 경우이더라도, 장기간(예를 들면 1년 정도)의 사용에 의하여 수지를 투과한 유황 성분 및/또는 산소에 의하여 은피막이 황화 및/또는 산화 하여 은피막의 반사율이 대폭 저하한다고 하는 단점이 알려져 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 장기간 사용하였을 경우에도 특성의 열화를 억제할 수 있는 리드 프레임, 그 제조방법 및 수발광 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여 기재와, 기재 상의 일부에 형성되는 반사층과, 반사층을 덮도록 적어도 반사층 상에 형성되고 반사층을 외부로부터 차단함으로써 반사층의 특성을 유지하는 특성 유지층을 구비하는 리드 프레임을 제공한다.
또한 상기 리드 프레임은, 반사층은, 소정의 파장의 빛에 대하여 소 정의 반사율을 나타내는 특성을 구비하고, 특성 유지층은, 반사층의 반사율의 저하를 방지하고 또한 반사층이 반사하는 빛을 외부로부터 투과시키는 것이 바람직하다. 그리고 반사층은 Ag을 포함하여 형성되고, 특성 유지층은 무기계 재료로 형성되더라도 좋다. 또한 무기계 재료는, 불소계 재료 또는 실리콘계 재료이더라도 좋다.
또한 반사층은 Ag을 포함하여 형성되고, 특성 유지층은 유기계 재료로 형성되더라도 좋다. 그리고 유기계 재료는, 트리아졸계 재료 또는 메르캅탄계 재료이더라도 좋다. 또한 반사층은 Ag을 포함하여 형성되고, 특성 유지층은 Au 박막으로 형성되어도 좋다.
또한 특성 유지층은, 반도체 소자를 당해 리드 프레임에 탑재하는 공정에서, 반사층을 구성하는 Ag과, Au 박막을 구성하는 Au의 상호확산에 의한 합금화에 의하여 반사층과 일체화되는 두께로 형성되더라도 좋다. 또는 특성 유지층은, Au 박막과, Au 박막과 반사층 사이에 형성되는 합금층을 포함하여 형성되어도 좋다.
또한 특성 유지층은, 반도체 소자와 접촉하는 소자탑재영역과, 소자탑재영역의 외측에 형성되는 외부영역을 구비하고, 소자탑재영역은 반사층 상의 일부에 대응하여 형성되더라도 좋다. 또한 특성 유지층은, 소자탑재영역과 외부영역이 일체로서 형성되거나 또는 소자탑재영역과 외부영역이 각각 독립적으로 형성되어도 좋다.
또한 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여 기재 상의 일부에 반사층을 형성하는 공정과, 반사층을 덮도록 적어도 반사층 상에 형성되고 반사층을 외부로부터 차단함으로써 반사층의 특성을 유지하는 특성 유지층을 형성하는 공정을 구비하는 리드 프레임의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여 반사층이 형성된 소자탑재영역을 구비하는 리드 프레임과, 소자탑재영역에 탑재된 수발광 소자와, 수발광 소자를 실링하는 실링 부재를 구비하는 수발광 장치를 제공한다.
본 발명의 리드 프레임에 의하면, 장기간 사용하였을 경우에도 특성의 열화를 억제할 수 있고, 본 발명의 리드 프레임의 제조방법에 의하면, 장기간 사용하였을 경우에도 특성의 열화를 억제할 수 있는 리드 프레임을 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 리드 프레임을 사용한 수발광 장치를 제공할 수 있다.
(제1실시예)
도1은, 본 발명의 제1실시예에 관한 리드 프레임의 단면도를 나타낸다.
(리드 프레임(1)의 구성)
본 발명의 제1실시예에 관한 리드 프레임(1)은, 리드 프레임용의 소재 로 형성되는 기재(基材)(10)와, 기재(10)의 표면 상에 형성되는 금속층(20)과, 금속층(20)의 표면 상의 일부에 형성되는 반사층(30)과, 반사층(30)의 위 및 반사층(30)이 형성되어 있지 않은 금속층(20)의 위에 형성되는 특성 유지층(40)을 구비한다. 또한 본 실시예에 관한 금속층(20)은, 기재(10)의 표면 상에 형성되는 배리어층(barrier層)(22)과, 배리어층(22)과 반사층(30) 및 특성 유지층(40)의 사이에 형성되는 밀착층(密着層)(24)을 구비한다. 또한 특성 유지층(40)은, 반도체 소자가 탑재되는 소자탑재영역(40a)과, 소자탑재영역(40a)의 외측에 형성되는 외부영역(40b)과, 와이어(wire)에 의하여 반도체 소자와 전기적으로 접속되는 접속영역(40c)을 구비한다. 도면에서 파선으로 나타내는 영역에는 리플렉터(reflector)(50)가 설치된다.
기재(10)는, 발광소자 등의 반도체 소자를 탑재하는 리드 프레임용의 소재로서의 박판(薄板)으로 형성된다. 기재(10)는, 예를 들면 금속재료로 이루어지는 박판을 프레스 가공(press 加工) 또는 에칭 가공(etching 加工)함으로써 형성되고, 일례로서 0.1mm에서 1.0mm의 두께로 가공된다. 기재(10)를 구성하는 금속재료는, 소정의 열전도율(熱傳導率) 및 소정의 전기 전도도(電氣 傳導度)를 구비하는 금속재료로 형성되고, 일례로서 구리 또는 구리합금으로 형성된다. 또한 기재(10)는 철 등을 포함하여 형성할 수도 있다. 또한 발광소자는, 일례로서 자외선 영역에서 적외선 영역에 포함되는 파장 중에서 소정의 파장범위의 빛을 발산하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)이다. 또한 반도체 소자는, 소정의 파장의 빛에 대하 여 수광감도를 구비하는 수광소자(受光素子)이더라도 좋다.
배리어층(22)은, 기재(10)의 표면 상에 바탕층으로서 소정의 두께를 구비하여 형성된다. 배리어층(22)은, 기재(10)의 표면의 대략 전체를 덮도록 형성된다. 배리어층(22)은, 기재(10)를 구성하는 원소가 배리어층(22)에 있어서 기재(10)와 접촉하고 있는 표면의 반대측의 표면방향으로 전파하는 것을 억제 또는 방지한다. 배리어층(22)은, 예를 들면 니켈(Ni)을 포함하여 형성된다. 구체적으로 배리어층(22)은, Ni 도금에 의하여 기재(10) 상에 형성되는 Ni 도금층이며, 일례로서 0.1μm에서 2.0μm의 두께로 형성된다.
밀착층(24)은, 배리어층(22)의 표면 상에 소정의 두께를 구비하여 형성된다. 밀착층(24)은, 배리어층(22)의 표면의 대략 전체를 덮도록 형성된다. 밀착층(24)은, 우수한 내식성(耐蝕性)을 구비하고 또한 화학적인 안정성을 구비하는 금속재료로 형성되며, 일례로서 팔라듐(Pd)을 포함하여 형성된다. 구체적으로 밀착층(24)은 배리어층(22)의 위에 Pd 도금을 실시함으로써 형성되는 Pd 도금층이다. 일례로서, 밀착층(24)은 0.01μm에서 0.5μm의 두께로 형성된다.
반사층(30)은 밀착층(24)의 표면 상의 일부에 형성되고, 소정의 파장범위의 빛을 소정의 반사율로 반사시키는 금속층이다. 반사층(30)은 반도체 소자가 탑재되는 측으로서, 적어도 반도체 소자가 탑재되는 영역을 포함하고, 반도체 소자로부터 발생하는 빛의 조사범위(照射範圍)의 적어도 일부를 포함하는 부분에 대응하는 영역에 형성된다. 구체적으로 반도체 소자가 탑 재되는 리드 프레임(1)의 면을 표면, 반도체 소자가 탑재되는 표면의 반대측의 면을 이면이라고 하였을 경우에, 반사층(30)은, 소자탑재영역(40a) 및 접속영역(40c)에 대응하는 표면의 일부와, 리드 프레임(1)의 대략 중앙 부근에 형성되는 소자탑재영역(40a)과 접속영역(40c)을 분리하는 이간부분의 단면(端面)에 형성된다. 단, 반사층(30)을 단면에 형성하는 것은 반드시 필요하지는 않다. 즉, 본 실시예에 관한 반사층(30)은, 적어도 소자탑재영역(40a) 및 접속영역(40c)에 대응하는 표면의 일부에 형성되면 좋다.
본 실시예에 관한 반사층(30)은, 반도체 소자로서의 발광소자가 발산하는 빛의 파장에 대하여 양호한 반사율을 나타내는 재료로 형성된다. 예를 들면 반사층(30)은, 자외선 및 청색 영역의 파장의 빛에 대하여 높은 반사율을 나타내는 금속재료로 형성된다. 구체적으로 반사층(30)은, 파장 400nm에서 800nm의 빛에 대하여 대략 95%이상의 반사율을 나타내는 Ag을 포함하여 형성된다. 더 구체적으로 반사층(30)은, 밀착층(24) 상의 일부에 도금에 의하여 형성되는 Ag 도금층이며, 예를 들면 0.5μm에서 20μm의 두께로 형성된다. 또한 반사층(30)으로서 형성되는 Ag 도금층은, 광택 Ag 도금층 또는 무광택 Ag 도금층 또는 소정의 치밀도(緻密度)를 구비하는 Ag층으로서 형성할 수 있다.
특성 유지층(40)은, 적어도 반사층(30)의 위에 소정의 막두께로 반사층(30)을 덮도록 형성된다. 특성 유지층(40)은, 반사층(30)을 덮음으로써 반사층(30)이 외부와 직접적으로 접촉하는 것을 방지한다. 그리고 특성 유지 층(40)은, 반사층(30)을 덮음으로써 반사층(30)을 외부로부터 차단하여 반사층(30)이 나타내는 특성을 유지한다. 즉 특성 유지층(40)은, 대기 등 외부 또는 대기 중 등에 포함되어 있는 유황 성분 또는 산소와 반사층(30)이 접촉하는 것을 방지함으로써, 반사층(30)이 황화 또는 산화에 의하여 변질되는 것을 방지한다.
구체적으로 본 실시예에 관한 특성 유지층(40)은, 반사층(30)의 반사율의 저하를 방지한다. 또한 특성 유지층(40)은, 반사층(30)이 반사하는 빛을 투과하던가 또는 적어도 반사층(30)이 반사하는 파장의 빛의 대부분을 흡수하지 않고 전파(傳播)한다. 즉 특성 유지층(40)은, 반사층(30)이 반사하는 빛에 대하여 실질적으로 투명인 재료로 형성되거나 또는 반사층(30)이 반사하는 빛에 대하여 실질적으로 투명이 되는 두께로 형성된다. 또한 특성 유지층(40)은, 반사층(30)이 외부와 접촉하는 것을 방지하기 때문에 반사층(30)의 기계적 강도, 열전도율 및 전기 전도율 등의 특성이 변화되는 것도 방지할 수 있다.
제1실시예에 관한 특성 유지층(40)은, 일례로서 금(Au) 또는 Au 합금으로 형성되는 금속층이다. 구체적으로 특성 유지층(40)은, Au 도금층이며, 바람직하게는 Au 박막으로서의 Au 플래시 도금층(Au flash 鍍金層)이다. 특성 유지층(40)으로서의 Au 플래시 도금층은, 반사층(30)이 반사하는 빛을 실질적으로 투과시키기 위하여 반사층(30)이 반사하는 빛의 파장의 1/10 이하 정도의 두께로 형성한다. 예를 들면 반사층(30)이 자외선 영역부터 청색 영 역(또는 청록색 영역)의 빛을 반사시키는 경우, 특성 유지층(40)으로서의 Au 플래시 도금층은 0.0001μm에서 0.05μm의 두께로 형성된다. 또한 특성 유지층(40)으로서의 Au 플래시 도금층의 두께는, 반사층(30)이 반사하여야 할 빛의 파장에 따라 결정할 수 있다.
소자탑재영역(40a)은, 리드 프레임(1)의 표면측의 특성 유지층(40)의 일부의 영역으로서 반도체 소자가 탑재되는 영역이다. 구체적으로 소자탑재영역(40a)은 리드 프레임(1)의 표면의 일부분에 형성되고, 반사층(30)의 위에 형성되어 있는 특성 유지층(40) 중에서 반도체 소자가 탑재되는 영역을 포함하는 영역이며, 적어도 반도체 소자와 특성 유지층(40)이 접촉하는 영역보다도 넓은 영역이다. 또한 접속영역(40c)은, 리드 프레임(1)의 표면측의 특성 유지층(40)의 일부의 영역이며, 반도체 소자에 전력을 공급하는 와이어의 일단이 전기적으로 접속되는 영역이다. 또한 외부영역(40b)은, 리드 프레임(1)의 표면측의 특성 유지층(40)의 일부의 영역이며, 소자탑재영역(40a) 및 접속영역(40c)의 외측에 형성되는 영역이다. 여기에서 제1실시예에 있어서는, 소자탑재영역(40a)과 외부영역(40b)과 접속영역(40c)이 일체로서 형성된다.
또한 본 실시예의 변형예에 관한 특성 유지층(40)으로서의 Au 플래시 도금층은, 당해 Au 플래시 도금층과 반사층(30)을 구성하는 Ag가 고상반응(固相反應)한 경우에 Au 플래시 도금층이 반사층(30)과 일체화되는 두께로 형성할 수도 있다. 예를 들면, 반도체 소자를 당해 리드 프레임(1)에 탑재 하는 공정에 있어서, 소정의 열처리(예를 들면 230℃, 30분 정도)를 당해 리드 프레임(1)에 실시하는 경우, Au 플래시 도금층을 구성하는 Au는, 반사층(30)을 구성하는 Ag 중으로 고상확산(固相擴散)한다. 이에 따라 Au 플래시 도금층의 Au가 Ag과 합금화한다. 이 고상확산을 고려하여, Au 플래시 도금층의 Au와 반사층(30)의 Ag가 합금화하여 Au 플래시 도금층과 반사층(30)이 일체화 되는 두께로 Au 플래시 도금층을 형성할 수도 있다. 즉 Au 플래시 도금층과 반사층(30)의 Ag가 합금화함으로써 Au 플래시 도금층 단체(單體)로서는 확인할 수 없는 정도의 두께를 구비하는 Au 플래시 도금층을 형성하더라도 좋다.
또한 본 실시예의 다른 변형예에 관한 특성 유지층(40)으로서의 Au 플래시 도금층은, Au 플래시 도금층과 반사층(30)의 계면(界面)에 Au와 Ag를 포함하는 합금층을 포함하고 있어도 좋다. 즉 Au 플래시 도금층의 일부와 반사층(30)의 일부가 합금화하여 형성되는 합금층을, Au 플래시 도금층과 반사층(30)의 계면에 형성할 수도 있다.
도1에 있어서 파선(破線)으로 나타내는 리플렉터(50)는, 반도체 소자가 탑재되는 측(리플렉터(50)의 표면측)에 오목부를 구비하고 또한 리플렉터(50)의 이면측에 바닥을 구비하여 형성된다. 리플렉터(50)는, 소정의 내열성(耐熱性) 및 소정의 기계적 강도를 구비하는 절연성(絶緣性)의 수지 재료 또는 세라믹 재료 또는 이들의 복합 재료로 형성된다. 리플렉터(50)가 수지 재료로 형성되는 경우, 리플렉터(50)는 수지성형에 의하여 형성할 수 있다.
도2(a)는 본 발명의 제1실시예에 관한 리드 프레임의 상면의 개요를 나타내고, (b)는 제1실시예에 관한 리드 프레임의 측면의 개요를 나타내고, 또한 (c)는 제1실시예에 관한 리드 프레임에 반도체 소자를 탑재한 상태의 측면의 개요를 나타낸다.
도2(a) 및 (b)를 참조하면, 본 실시예에 관한 리드 프레임(1)은, 접속영역(40c)보다 넓은 소자탑재영역(40a)을 구비한다. 또한 본 실시예의 변형예에 있어서는, 소자탑재영역(40a)의 면적과 접속영역(40c)의 면적이 대략 같은 정도의 면적이 되도록 소자탑재영역(40a)과 접속영역(40c)을 형성할 수도 있다. 소자탑재영역(40a) 및 접속영역(40c)은, 본 실시예에 있어서는 상면에서 볼 때에 대략 사각형으로 형성된다. 또한 본 실시예의 변형예에 있어서는, 소자탑재영역(40a) 및 접속영역(40c)은, 대략 다각형 또는 일부에 소정의 곡률(曲率)의 원호를 구비하여 형성할 수도 있다.
그리고 도2(c)에 나타나 있는 바와 같이 리드 프레임(1)을 사용하여 발광장치를 제조하는 경우에, 소자탑재영역(40a)에 LED 등의 반도체 소자(60)가 탑재된다. 반도체 소자(60)는, 예를 들면 Ag 페이스트(Ag paste) 등의 도전성 접착제 또는 AuSn 등의 합금재료를 사용하여 리드 프레임(1)의 소자탑재영역(40a)에 고정된다. 그리고 반도체 소자(60)의 상면 전극과 접속영역(40c)이, Au 와이어 등의 금속재료로 이루어지는 와이어(65)에 의하여 전기적으로 접속된다. 제1실시예에 있어서, 특성 유지층(40)은 Au 플래시 도금층에 의하여 형성되므로, 반사층(30) 상에 직접 반도체 소자(60)를 본 딩(bonding)하는 경우에 비하여 반도체 소자(60)의 본딩 특성이 향상된다.
또한 리플렉터(50)의 오목부에는, 반도체 소자(60) 및 와이어(65)를 실링하는 수지 실링재(樹脂 sealing材)가 충전(充塡)된다. 이 수지 실링재는 소정의 열처리가 실시됨으로써 경화된다. 또한 수지 실링재로서는, 일례로서 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등의 실링 수지(55)가 사용된다. 또한 실링 수지(55)에, 반도체 소자(60)가 발산하는 빛을 다른 파장의 빛으로 변환하는 소정의 형광체(螢光體)를 첨가하여 분산시킬 수도 있다. 형광체는, 산화물계 형광체(酸化物系 螢光體) 또는 질화물계 형광체(窒化物系 螢光體)를 사용할 수 있다. 예를 들면, 청색 영역의 파장의 빛에 의하여 여기(勵起)되면, 노란색 영역에서 피크 파장(peak 波長)을 구비하는 노란색 빛을 발산하는 노란색 형광체(예를 들면 YAG 형광체)를 실링 수지(55)에 첨가할 수 있다. 또한 실링 수지(55) 대신에 저융점 글라스 재료를 사용하더라도 좋다.
도3(a)는, 본 발명의 제1실시예의 변형예에 관한 특성 유지층과 반사층이 접촉한 상태의 계면의 확대도를 나타내고, (b)는 제1실시예의 변형예에 관한 특성 유지층과 반사층이 합금화한 상태의 확대도를 나타낸다.
우선, 도3(a)에 나타나 있는 바와 같이 반사층(30) 상에 특성 유지층(40)으로서의 Au 플래시 도금층이 형성된 상태에 있어서는, 반사층(30) 상에 특성 유지층(40)이 독립하여 형성되어 있다. 즉 반사층(30)은 Ag으로서의 성질을 나타냄과 동시에 특성 유지층(40)은 Au로서의 성질을 나타낸다. 도3(a)에 있어서는 특성 유지층(40)의 두께를 t로 나타낸다.
반사층(30)은 Ag으로 형성되어 있고, 특성 유지층(40)은 Au로 형성된다. 여기에서 Au 중으로의 Ag의 고상확산 속도는, Ag 도금 상으로의 Au 와이어의 와이어 본딩(wire bonding)이 단 몇 초만에 완료된다는 것 등으로 알려져 있는 바와 같이, 매우 빠르다. 따라서 소정의 온도 하에서 소정의 시간의 열처리를 특성 유지층(40)과 반사층(30)이 접촉한 상태의 리드 프레임(1)에 실시하면, Au와 Ag의 상호확산에 의한 Au와 Ag의 합금화에 의하여 특성 유지층(40)은 반사층(30)과 접합한다(고상확산접합).
제1실시예의 변형예에 관한 특성 유지층(40)은, Au와 Ag의 상호확산에 의하여 적어도 반사층(30)과 접촉하고 있는 특성 유지층(40)이, 반사층(30)과 일체화하여 일체화층(70)이 되는 두께로 형성된다. 이에 따라 도3(b)에 나타나 있는 바와 같이, 반사층(30)과 특성 유지층(40)이 합금화하여 일체화된 일체화층(70)이 형성된다. 이러한 일체화층(70)은, 반사층(30)과 비교하여 외부의 물질, 예를 들면 공기 중의 유황 성분, 수분 및/또는 산소 등에 대한 내성이 강하다. 또한 일체화층(70)의 특성(예를 들면 반사율)은, 반사층(30)이 나타내는 특성과 대략 동등하다. 또한 일체화층(70)에 대한 반도체 소자의 본딩 특성도 반사층(30)에 대한 본딩 특성에 비하여 향상된다.
제1실시예의 변형예에 있어서는, Au 플래시 도금층의 두께는 다음과 같이 설정된다. 우선, 리드 프레임(1)에 반도체 소자(60)를 탑재할 때에, 반도체 소자(60)의 이면과 소자탑재영역(40a)을 AuSn 등의 솔더링 재료를 사 용하여 접속하는 경우에 있어서 열처리시의 열처리 조건(열처리 온도 및 시간)을 설정한다. 그리고 설정한 열처리 조건에 의한 열처리 후에 Au 플래시 도금층이 소실되는 두께(t)를 실험에 의하여 구한다. 이에 따라 Au와 Ag의 상호확산에 의한 합금화에 의하여 Au 플래시 도금층이 소실되는 두께(t)가 설정된다.
(제1실시예의 효과)
본 발명의 제1실시예에 관한 리드 프레임(1)에 의하면, 반사층(30)의 위를 특성 유지층(40)이 덮음으로써 반사층(30)이 외부와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 반사층(30)이 외부의 물질(예를 들면 외기에 포함되는 유황 성분 및 산소)과 접촉하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 반사층(30)이 황화 및/또는 산화되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 본 실시예에 관한 리드 프레임(1)은, 장기간 사용하였을 경우에 있어서도 반사층(30)의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
또한 제1실시예에 관한 리드 프레임(1)에 의하면, Au를 포함하는 재료로 형성되는 특성 유지층(40)이 반사층(30)의 위를 덮음으로써 반도체 소자(60)의 본딩 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 제1실시예에 관한 리드 프레임(1)에 의하면, 반도체 소자(60)에 있어서 발생한 열이 특성 유지층(40)을 전파하여 외부로 방열되므로, 내열특성이 향상된다.
또한 제1실시예의 변형예에 관한 리드 프레임에 의하면, 반사층(30)을 Ag으로 구성하고, 반사층(30)과 접촉하고 있는 특성 유지층(40)을 Au 플래시 도금층(Au 박막)으로 구성함으로써 반사층(30)과 적어도 반사층(30)과 접촉하고 있는 특성 유지층(40)을 합금화에 의하여 일체화할 수 있다. 이에 따라 반사층(30)이 외부의 물질과 접촉하는 경우이더라도 반사층(30)의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
[제2실시예]
도4는, 본 발명의 제2실시예에 관한 리드 프레임의 단면도를 나타낸다.
제2실시예에 관한 리드 프레임(1a)은, 특성 유지층(42)의 구성이 다르다는 점을 제외하고는 제1실시예에 관한 리드 프레임(1)과 대략 동일한 구성을 구비한다. 따라서 차이점을 제외하고, 상세한 설명은 생략한다.
(소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)의 구성)
제2실시예에 관한 리드 프레임(1a)은, 적어도 반사층(30)의 위에서 반사층(30)을 덮도록 형성되는 특성 유지층(42)을 구비하고, 특성 유지층(42)의 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)과 외부영역(42b)이 각각 다른 재료로 형성된다. 구체적으로 제2실시예에 관한 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)은 각각 자외선 영역에서부터 근적외선 영역까지의 파장의 빛에 대하여 실질적으로 투명인 무기계 재료 또는 유기계 재료로 형성된다. 제2실시예에 있어서는, 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)과 외부영역(42b)은 각각 독립적으로 형성되지만, 제2실시예의 변형예에 있어서는 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)과 외부영역(42b)을 일체로 형성할 수도 있다. 이 경우에, 소자탑재영역(42a)과 접속영역(42c)과 외부영역(42b)은 모두 동일한 재료로 형성된다.
더 구체적으로는, 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)은 각각 무기계 재료로서의 불소계 재료 또는 실리콘계 재료로 형성된다. 불소계 재료로서는, 불소계 계면 활성제 또는 불소 수지 등의 유기 불소 화합물(과플루오르기(perfluoro group)를 구비하는 화합물)을 들 수 있다. 불소계 계면활성제로서는, 예를 들면 스미토모 쓰리엠 주식회사 제품의 <노벡> EGC-1720을 사용할 수 있다(<노벡>은 등록상표). 유기 불소 화합물로서는, 예를 들면 유기 불소 화합물로서의 R1-OCH2-Rf-CH2O-R2(R1 및 R2 : 관능기(아크릴기, 에폭시기 또는 에폭시 아크릴기), Rf : 과플루오르기)을 사용할 수 있다.
또한 실리콘계 재료로서는 실리콘 수지를 사용하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 분자 말단(分子 末端)이 알콕시 시릴기(alkoxy silyl group)(≡Si-OR, R : 유기 치환기(有機 置換基))에 의하여 봉쇄(封鎖)된 알콕시 올리고머(alkoxy oligomer)가 가수분해(加水分解)에 의하여 축합(縮合)하여 경화(硬化)되는 실리콘 수지를 사용할 수 있다. 여기에서 유기 치환기는, 메틸기, 페닐기, 에폭시기 및 메르캅토기(mercapto group) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 또한 자외선 영역의 파장의 빛을 흡수하지 않는 실리콘 수지를 사용하는 것을 목적으로 하는 경우에, 치환기를 메틸기로 하는 것이 바람직하다.
또한 실리콘계 재료로서, 유효 성분 중의 실리콘 수지 성분량이 50% 이상이며, 실질적으로 유기 용제(有機溶劑)를 함유하지 않고 분자 말단이 실라놀기(silanol group)인 아크릴 실리콘 에멀션(acryl silicone emulsion)을 사용할 수도 있다. 또한 실리콘계 재료로서, 소정의 굴절율을 구비하여 광학수지로서 사용되는 실리콘 수지계 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 굴절율이 1.3에서 1.4인 실리콘 수지를 사용할 수 있다. 또한 광학수지로서 사용되는 실리콘 수지는, 졸-겔법(sol-gel法)을 사용하여 형성할 수 있다.
한편 유기계 재료로서는, 반사층(30)을 구성하는 Ag과 킬레이트 반응(chelate 反應) 등에 의하여 유기 피막을 형성하는 재료가 사용된다. 구체적으로는 유기계 재료로서, 화학식이 CH3(CH2)nSH로서 표현되는 메르캅탄계 재료(mercaptan系 材料)로서의 지방족 메르캅탄(알킬 메르캅탄, n=12∼20) 또는 5-메틸·1H-벤조트리아졸(5-methyl·1H-benzotriazole) 및/또는 5, 6-디메틸·1H-벤조트리아졸 중에서 선택되는 트리아졸계 재료로서의 벤조트리아졸 유도체를 사용할 수 있다.
(소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)의 제조방법)
예를 들면, 불소계 재료를 유기 용매에 녹이고, 불소계 재료를 포함하는 유기 용매를 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)의 각각에 도포한 후에 유기 용매를 제거함으로써, 본 실시예에 관한 특성 유지층(42)의 소자탑재영 역(42a) 및 접속영역(42c)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에 관한 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)은 다음과 같이 형성할 수 있다. 여기에서는 일례로서, 불소계 재료를 사용하여 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)을 형성하는 경우를 설명한다.
우선, 기재(10)의 표면에 배리어층(22) 및 밀착층(24)을 형성한다. 그리고 밀착층(24) 상의 일부에 반사층(30)을 형성한다. 계속하여 반사층(30) 상을 제외한 영역에, 예를 들면 Au 플래시 도금층에 의한 특성 유지층(42)(외부영역(42b))이 형성된 리드 프레임을 준비한다(리드 프레임 준비공정). 그리고 이 리드 프레임을, 아세톤 및/또는 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol) 등의 유기 용제를 사용한 초음파 세정에 의하여 세정한다(세정공정). 세정 후에 이 리드 프레임을 100℃ 정도로 3분에서 5분 정도 가열하여 건조시킨다(제1건조공정).
다음에, 이 리드 프레임의 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)을 형성할 영역에, 불소계 재료로서의 EGC-1720(스미토모 쓰리엠 주식회사 제품)을 도포한다(도포공정). 그리고 EGC-1720(스미토모 쓰리엠 주식회사 제품)이 소정의 영역에 도포된 리드 프레임을, 60℃에서 120℃의 온도에서 30분간 가열하여 건조시킨다(제2건조공정). 그 결과, 막두께가 5nm에서 10nm 정도인 특성 유지층(42)(소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c))이 형성된다. 이에 따라 불소계 재료로 형성된 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)을 구비하는 특성 유지층(42)을 구비하는 리드 프레임(1a)이 형성된다.
이렇게 하여 형성된 리드 프레임(1a)과 반사층을 노출시킨 리드 프레임을, 실온에서 315시간동안 대기 중에 방치하였다. 그 결과, 특성 유지층(42)을 구비하는 리드 프레임(1a)의 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)의 밑에 위치하는 반사층(30)의 반사율은, 대기 중에 방치되는 전후에서 변화되지 않았다. 한편 반사층을 노출시킨 리드 프레임에 있어서는, 반사층의 반사율이 대폭 저하하였다.
또한 EGC-1720을 소정의 영역에 도포하는 공정 대신에, 세정 후의 리드 프레임의 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)을 형성하는 영역 이외에 마스크(mask)를 형성하고, 마스크를 형성한 리드 프레임을 EGC-1720에 침지(浸漬)시키고, 3mm에서 4mm/sec의 속도로 꺼내는(딥코팅(dip coating)) 공정을 사용하더라도 좋다(코팅 공정). 그리고 EGC-1720(스미토모 쓰리엠 주식회사 제품)이 딥코팅된 리드 프레임을, 60℃에서 120℃의 온도에서 30분간 가열하여 건조시키고, 마스크를 제거하더라도 좋다(마스크 제거공정). 이에 따라 리드 프레임(1a)이 형성된다.
또한 특성 유지층(42)의 소자탑재영역(42a) 및 접속영역(42c)을 유기계 재료로 형성하는 경우에, 예를 들면 지방족 메르캅탄을 특성 유지층(42)으로서 사용하는 경우에는 다음과 같은 제법을 채용할 수 있다. 즉, 우선 지방족 메르캅탄을 유동 파라핀(流動 paraffin) 또는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)에 첨가한다. 다음에, 지방족 메르캅탄을 첨가한 유동 파라핀 또는 폴리에틸렌 글리콜을, 에탄올 또는 트리클로로에 탄(trichloroethane) 등의 유기 용제에 용해시켜서 원료 용액을 조정한다. 그리고 이 원료용액을 소정의 영역에 도포함으로써 특성 유지층(42)을 형성할 수 있다.
(제2실시예의 효과)
본 발명의 제2실시예에 관한 리드 프레임(1a)은, 적어도 소자탑재영역(40a) 및 접속영역(40c)을 무기계 재료 또는 유기계 재료에 의하여 덮을 수 있다. 이에 따라 반사층(30)이 외부와 접촉하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 반사층(30)의 반사율의 저하를 방지할 수 있음과 아울러 반사층(30)의 황화 및/또는 산화(변색)를 방지할 수 있다.
또한 제2실시예에 관한 리드 프레임(1a)은, 리플렉터(50)와 접촉하는 영역을 포함하는 소자탑재영역(40a) 및 접속영역(40c)을 무기계 재료 또는 유기계 재료에 의하여 덮을 수 있어, 수지성형에 의하여 형성되는 리플렉터(50)와의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 리드 프레임(1a)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
[제3실시예]
도5는, 본 발명의 제3실시예에 관한 리드 프레임의 단면도를 나타낸다.
제3실시예에 관한 리드 프레임(1b)은, 특성 유지층(44)의 구성이 다르다는 점을 제외하고는, 제1실시예에 관한 리드 프레임(1)과 대략 동일한 구성을 구비한다. 따라서 차이점을 제외하고, 상세한 설명은 생략한다.
(특성 유지층(44)의 구성)
제3실시예에 관한 리드 프레임(1b)은, 적어도 반사층(30)의 위에서 반사층(30)을 덮도록 형성되는 특성 유지층(44)을 구비하고, 특성 유지층(44)의 소자탑재영역(44a) 및 접속영역(44c)의 두께와 외부영역(44b)의 두께가 각각 다르게 형성된다. 구체적으로는, 소자탑재영역(44a) 및 접속영역(44c)에 대응하는 특성 유지층(44)의 두께를, 외부영역(44b)에 대응하는 특성 유지층(44)의 두께보다도 얇게 형성한다. 그리고 제3실시예에 관한 소자탑재영역(44a) 및 접속영역(44c)은 각각 자외선 영역에서부터 근적외선 영역까지의 파장의 빛에 대하여 실질적으로 투명인 두께로 형성된다.
예를 들면 반사층(30)의 표면에 마스크를 형성하고, 밀착층(24) 상에 Au 도금을 실시함으로써 밀착층(24) 상에 소정의 두께의 Au 도금층을 형성한다. 계속하여 반사층(30)의 표면에 형성한 마스크를 제거한다. 다음에 Au 플래시 도금층을 반사층(30) 상에 형성함으로써, 본 실시예에 관한 리드 프레임(1b)을 형성할 수 있다. 또한 반사층(30)의 위에 형성하는 Au 플래시 도금층 대신에, 제2실시예에 있어서 설명한 무기계 재료 또는 유기계 재료를 사용하여 특성 유지층(44)의 소자탑재영역(44a) 및 접속영역(44c)을 형성할 수도 있다.
소자탑재영역(44a) 및 접속영역(44c)과 외부영역(44b)을 각각의 두께로 형성함으로써, 소자탑재영역(44a) 및 접속영역(44c)에 소정의 파장의 빛을 투과시키고 또한 반사층(30)이 외부와 접촉하는 것을 방지하는 기능을 부 여할 수 있고, 외부영역(44b)에 소정의 기계적 강도를 부여할 수 있다. 이에 따라 리드 프레임(1b)은, 그 구성의 자유도를 높일 수 있다.
[제4실시예]
도6은, 본 발명의 제4실시예에 관한 리드 프레임의 단면도를 나타낸다.
제4실시예에 관한 리드 프레임(1c)은, 특성 유지층(46)의 구성이 다르다는 점을 제외하고는, 제1실시예에 관한 리드 프레임(1)과 대략 동일한 구성을 구비한다. 따라서 차이점을 제외하고, 상세한 설명은 생략한다.
제4실시예에 관한 리드 프레임(1c)은, 적어도 반사층(30)의 위에서 반사층(30)을 덮도록 형성되는 특성 유지층(46)을 구비하고, 특성 유지층(46)의 소자탑재영역(46a)을 형성하는 재료와 접속영역(46c)을 형성하는 재료는 각각 다른 재료로 형성된다. 적어도 소자탑재영역(46a)으로서 형성되는 특성 유지층(46)은, 자외선 영역에서부터 근적외선 영역까지의 파장의 빛에 대하여 실질적으로 투명인 두께로 형성된다. 또한 본 실시예의 변형예에 관한 리드 프레임(1c)에 있어서는, 소자탑재영역(46a)을 형성하는 재료와 접속영역(46c)을 형성하는 재료를 동일하게 하는 한편, 소자탑재영역(46a)의 두께가 접속영역(46c)의 두께보다 얇게 형성된다.
제4실시예에 관한 소자탑재영역(46a)은, 예를 들면 Au 플래시 도금에 의하여 형성되는 Au 박막이다. 또한 소자탑재영역(46a)은, 제2실시예에 있어서 설명한 무기계 재료 또는 유기계 재료를 사용하여 형성할 수도 있다. 한편 접속영역(46c)은, Au 도금에 의하여 소자탑재영역(46a)의 특성 유지층(46)보다 두꺼운 Au층으로서 형성된다. 예를 들면 소자탑재영역(46a)에 대응하는 반사층(30)을 제외하는 반사층(30) 및 밀착층(24)의 표면에 소정의 두께의 Au층을 Au 도금에 의하여 형성하는 한편, 소자탑재영역(46a)에 대응하는 반사층(30)의 표면에는 Au 플래시 도금에 의하여 Au 박막을 형성함으로써 본 실시예에 관한 리드 프레임(1c)이 제조된다.
[변형예]
도7은, 본 발명의 변형예에 관한 리드 프레임의 평면도를 나타낸다.
변형예에 관한 리드 프레임(1d)은, 상면에서 볼 때에 형상이 제1실시예에서 제4실시예에 관한 리드 프레임 각각과 다르다는 점을 제외하고, 제1실시예에서 제4실시예에 관한 리드 프레임 중 어느 하나와 대략 동일한 구성을 구비한다. 따라서 차이점을 제외하고 상세한 설명은 생략한다.
변형예에 관한 리드 프레임(1d)은, 특성 유지층(48)이 소자탑재영역(48a)과 복수의 접속영역(48c) 및 복수의 외부영역(48b)을 구비한다. 예를 들면 변형예에 관한 리드 프레임(1d)은, 소자탑재영역(48a)에 복수의 반도체 소자를 탑재하고 또한 복수의 반도체 소자의 각각과 복수의 접속영역(48c)의 각각이 와이어에 의하여 전기적으로 접속된다. 구체적으로 소자탑재영역(48a)에는, 적색 영역의 파장의 빛을 발산하는 적색 LED와, 녹색 영역의 파장의 빛을 발산하는 녹색 LED와, 청색 영역의 파장의 빛을 발산하는 청색 LED가 탑재된다. 그리고 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED가 각각 복수의 접속영역(48c) 중의 어느 하나와 각각 전기적으로 접속된다. 이에 따라 변형예에 관한 리드 프레임(1d)은, 백색 LED의 리드 프레임으로서 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예 및 변형예를 설명하였지만, 상기에 기재한 실시예 및 변형예는 특허청구범위에 관한 발명을 한정하는 것은 결코 아니다. 또한 실시예 및 변형예에 있어서 설명한 각 특징의 조합 전체가 발명의 과제해결수단에 필수적인 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.
도1은, 제1실시예에 관한 리드 프레임의 단면도이다.
도2(a)는 제1실시예에 관한 리드 프레임의 상면의 개요도이며, (b)는 제1실시예에 관한 리드 프레임의 측면의 개요도이고, (c)는 제1실시예에 관한 리드 프레임에 반도체 소자를 탑재한 상태의 측면의 개요도이다.
도3(a)는 제1실시예의 변형예에 관한 특성 유지층과 반사층이 접촉한 상태의 계면의 확대도이며, (b)는 제1실시예의 변형예에 관한 특성 유지층과 반사층이 합금화한 상태의 확대도이다.
도4는, 제2실시예에 관한 리드 프레임의 단면도이다.
도5는, 제3실시예에 관한 리드 프레임의 단면도이다.
도6은, 제4실시예에 관한 리드 프레임의 단면도이다.
도7은, 변형예에 관한 리드 프레임의 평면도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1, 1a, 1b, 1c, 1d : 리드 프레임
10 : 기재 20 : 금속층
22 : 배리어층 24 : 밀착층
30 : 반사층 40, 42, 44, 46, 48 : 특성 유지층
40a, 42a, 44a, 46a, 48a : 소자탑재영역
40b, 42b, 44b, 46b, 48b : 외부영역
40c, 42c, 44c, 46c, 48d : 접속영역
50 : 리플렉터 55 : 실링 수지
60 : 반도체 소자 65 : 와이어
70 : 일체화층

Claims (14)

  1. 기재(基材)와,
    상기 기재 상의 일부에 형성되는 반사층(反射層)과,
    상기 반사층을 덮도록 적어도 상기 반사층 상에 형성되고, 상기 반사층을 외부로부터 차단함으로써 상기 반사층의 특성을 유지하는 특성 유지층(特性維持層)을
    구비하는 리드 프레임(lead frame).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은, 소정의 파장의 빛에 대하여 소정의 반사율(反射率)을 나타내는 상기 특성을 구비하고,
    상기 특성 유지층은, 상기 반사층의 상기 반사율의 저하를 방지하고 또한 상기 반사층이 반사하는 상기 빛을 상기 외부로부터 투과(透過)시키는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사층은 Ag을 포함하여 형성되고,
    상기 특성 유지층은 무기계 재료(無機系 材料)로 형성되는 것을
    특징으로 하는 리드 프레임.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무기계 재료는, 불소계 재료(弗素系 材料) 또는 실리콘계 재료(silicon系 材料)인 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사층은 Ag을 포함하여 형성되고,
    상기 특성 유지층은 유기계 재료(有機系 材料)로 형성되는 것을
    특징으로 하는 리드 프레임.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유기계 재료는, 트리아졸계 재료(triazole系 재료) 또는 메르캅탄계 재료(mercaptan系 材料)인 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사층은 Ag을 포함하여 형성되고,
    상기 특성 유지층은 Au 박막(Au 薄膜)으로 형성되는 것을
    특징으로 하는 리드 프레임.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 특성 유지층은, 반도체 소자(半導體 素子)를 당해 리드 프레임에 탑재하는 공정에서, 상기 반사층을 구성하는 Ag과 상기 Au 박막을 구성하는 Au의 상호확산에 의한 합금화(合金化)에 의하여 상기 반사층과 일체화되는 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 특성 유지층은, 상기 Au 박막과, 상기 Au 박막과 상기 반사층 사이에서 형성되는 합금층을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 특성 유지층은, 반도체 소자와 접촉하는 소자탑재영역과, 상기 소자탑재영역의 외측에 형성되는 외부영역을 구비하고,
    상기 소자탑재영역은 상기 반사층 상의 일부에 대응하여 형성되는 것을
    특징으로 하는 리드 프레임.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 특성 유지층은, 상기 소자탑재영역과 상기 외부영역이 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 특성 유지층은, 상기 소자탑재영역과 상기 외부영역이 각각 독립적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  13. 기재 상의 일부에 반사층을 형성하는 공정과,
    상기 반사층을 덮도록 적어도 상기 반사층 상에 형성되고, 상기 반사층을 외부로부터 차단함으로써 상기 반사층의 특성을 유지하는 특성 유지 층을 형성하는 공정을
    구비하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임의 제조방법.
  14. 반사층이 형성된 소자탑재영역을 구비하는 리드 프레임과,
    상기 소자탑재영역에 탑재된 수발광 소자(受發光 素子)와,
    상기 수발광 소자를 실링(sealing)하는 실링 부재를
    구비하는 것을 특징으로 하는 수발광 장치.
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