KR20190024757A

KR20190024757A - 리드 프레임, 발광 장치용 패키지, 발광 장치 및 발광 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190024757A
Application number: KR1020180100295A
Authority: KR
Inventors: 야스오 가토
Original assignee: 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2019-03-08
Also published as: TWI828262B; US10483445B2; US20190067541A1; CN109427952B; KR102571291B1; CN109427952A; TW202324792A

Abstract

(과제) 보다 광 취출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 장치용의 리드 프레임 및 패키지 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 금속으로 이루어지는 모재와, 그 모재 상에 적층된 2 층 이상의 Ag 함유층을 포함하고, 그 2 층 이상의 Ag 함유층 중, 최상층의 Ag 함유층은 황을 함유하고, 하층의 Ag 함유층은 셀렌을 함유하지 않거나 또는 불가피한 불순물 이외에 함유하지 않는 층인 리드 프레임, 이 리드 프레임의 최상층의 Ag 함유층이 노출되도록 매립되어 있는 기재를 구비하는 패키지, 이 패키지와, 그 패키지에 있어서의 노출된 최상층의 Ag 함유층의 상면에 실장된 발광 소자를 구비하는 발광 장치.

Description

리드 프레임, 발광 장치용 패키지, 발광 장치 및 발광 장치의 제조 방법{LEAD FRAME, PACKAGE FOR LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE, AND METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT EMITTING DEVICE}

본 개시는 리드 프레임, 발광 장치용 패키지, 발광 장치 및 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 발광 소자 (이하, 간단히「발광 소자」라고도 칭한다) 를 사용한 발광 장치에 있어서, 발광 소자로부터의 광에 대해서 높은 반사율을 갖는 은 (Ag) 을 표면에 형성한 패키지가 많이 채용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 내지 4).

이들 발광 장치에서는, 부분적 또는 전체적으로 적층한 은 도금층을 이용하는 것, 적층 구조에 의해서 은 도금층의 조성 또는 광택도 등을 조정하는 것 등에 의해서, 광의 취출 효율의 향상을 도모하고 있다.

일본 공개특허공보 2002-094130호 일본 공개특허공보 소61-148883호 일본 공개특허공보 2010-199166호 일본 공개특허공보 2014-99496호

그러나, 여전히 만족할 수 있는 충분한 광의 취출 효율의 향상에 이르지 못한 것이 현상황이다.

이와 같은 상황하에서, 본 발명은 보다 광 취출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 장치용의 리드 프레임 및 패키지를 제공하는 것, 나아가서는, 그러한 발광 장치 및 발광 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명은, 이하의 발명을 포함한다.

(1) 금속으로 이루어지는 모재와,

그 모재 상에 적층된 2 층 이상의 Ag 함유층을 포함하고,

그 2 층 이상의 Ag 함유층 중, 최상층의 Ag 함유층은 황을 함유하고,

하층의 Ag 함유층은 셀렌을 함유하지 않거나 또는 불가피한 불순물 이외에 함유하지 않는 층인 리드 프레임.

(2) 본원에 있어서의 리드 프레임의 최상층의 Ag 함유층이 노출되도록 매립되어 있는 기재를 구비하는 패키지.

(3) 상기 패키지 및

그 패키지에 있어서의 노출된 상기 최상층의 Ag 함유층의 상면에 실장된 발광 소자를 구비하는 발광 장치.

(4) 모재를 준비하고,

그 모재에 하지 금속을 도금으로 형성하고,

그 하지 금속의 위에 2 층 이상의 적층으로 이루어지고, 그 2 층 이상의 적층의 최상층에, 황을 함유하는 Ag 함유층을 도금으로 형성하여 리드 프레임을 준비하고,

그 리드 프레임을 구비하는 패키지를 준비하고,

그 패키지에 발광 소자를 실장하는 공정을 포함하는 발광 장치의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 보다 광 취출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 장치용의 리드 프레임 및 패키지를 제공할 수 있다.

또, 이와 같은 리드 프레임 또는 패키지를 사용함으로써, 보다 광 취출 효율이 향상된 발광 장치 및 발광 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1a 는, 리드 프레임의 일 실시형태를 설명하기 위한 개략 부분 확대 단면도이다.
도 1b 는, 리드 프레임의 다른 실시형태를 설명하기 위한 개략 부분 확대 단면도이다.
도 2a 는, 도 1 의 리드 프레임을 사용한 일 실시형태의 발광 장치를 설명하기 위한 개략 평면도이다.
도 2b 는, 도 2a 의 발광 장치의 Ⅱ-Ⅱ' 선의 개략 단면도이다.
도 3 은, A ∼ D 는, 도 2a 의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면 공정도이다.
도 4a 는, 별도의 실시형태의 발광 장치를 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 4b 는, 도 4a 의 발광 장치의 Ⅲ-Ⅲ' 선의 개략 단면도이다.
도 5a 는, 2 층 이상의 Ag 함유층을 갖는 리드 프레임의 일 실시형태를 설명하기 위한 릴 투 릴 도금 장치의 공정도이다.
도 5b 는, 2 층 이상의 Ag 함유층을 갖는 리드 프레임의 일 실시형태를 설명하기 위한 릴 투 릴 도금 장치의 공정도이다.
도 6 은, 도 1a 의 리드 프레임을 사용한 발광 장치의 청색 방사속의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 도 1a 의 리드 프레임을 사용한 발광 장치의 녹색 방사속의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8 은, 도 1a 의 리드 프레임을 사용한 발광 장치의 적색 방사속의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9 는, 도 1a 의 리드 프레임을 사용한 발광 장치의 백색의 전광속의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태를, 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 이하에 나타내는 형태는, 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 리드 프레임, 패키지, 발광 장치 및 발광 장치의 제조 방법을 예시하는 것으로서, 본 발명을 이하에 한정하는 것은 아니다. 또, 실시형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특정한 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니고, 단순한 예시에 지나지 않는다. 또한, 각 도면이 나타내는 부재의 크기나 위치 관계 등은, 설명을 명확하게 하기 위해서 과장한 경우가 있다.

실시형태 1 : 리드 프레임

이 실시형태의 리드 프레임은, 모재와, 이 모재 상에 적층된, 2 층 이상의 특정한 Ag 함유층, 요컨대, 최상층의 Ag 함유층은 황을 함유하고, 하층 Ag 함유층은 셀렌을 함유하지 않거나 또는 불가피한 불순물 이외에 함유하지 않는 층을 포함하여 구성된다.

Ag 함유층을 효율적으로 제조하는 방법으로서, 전기 도금법이 바람직하지만, 전기 도금법으로 황을 함유하는 Ag 함유층을 제조하는 경우, 사용하는 전기 도금액 중에는 Ag 금속 착물 외에, Ag 함유층의 표면을 매끄럽게 하여, 광 반사율이 높은 표면으로 하기 위해서, 각종 유기 황 화합물이 소량 첨가된다. 이와 같이, 유기 황 화합물이 첨가된 Ag 도금액으로부터 전기 도금 석출한 Ag 함유층은, 반사율이 높고, 매끄러운 석출 결정립자가 얻어지지만, 도금시에 미량 유기 황 성분이 함유되게 된다. 여기서 말하는 황은 유기 황으로 생각할 수 있고, 일반적으로, Ag 는 공기 중의 황화수소와 반응하고, 황화은 (I) 이 생성되어, 흑변하는 것이 알려져 있는 현상의 원인의 황화은과는 상이한 것이다.

H₂S ＋ Ag → Ag₂S ＋ H₂

그 때문에, Ag 함유층에 황이 미량 존재해도, 황화은과 같은 흑변색에 의한 반사율의 저하를 가속하는 것은 아니다.

또한, 리드 프레임에 있어서의 모재의 표면에 은 도금이 실시되는 경우, 은이 흑변하면 반사율이 대폭 떨어지기 때문에, 은은 황화되지 않는 분위기에 재치 (載置) 되는 것이 일반적이다.

통상적으로, 리드 프레임 등의 광 반사 부재 표면의 광택도를 업시키면, 광의 반사율이 향상되고, 그 반사광에 의해서, 발광 장치의 밝기를 향상시킬 수 있다. 그러나, 광택도의 업에 의한 광 반사는, 정반사이기 때문에, 발광 장치의 중앙 전체 면에서는 밝고, 강한 광이 얻어지지만, 그 주변부에서는 광이 약해져, 지향성이 높고, 배광성이 낮은 발광 장치가 된다. 이와 같은 발광 장치는, 스포트 라이트로는 적합하지만, 옥외 광고 표시판, 발광 표시판, 신호기 등, 나아가서는 일반 조명 등에는 적합하다고 말하기 어렵다. 이와 같은 발광 장치에 있어서는, 광의 출사 부위에 광 확산재를 배치하면, 발광 장치 전체 면에 있어서의 광 출사의 균일성을 도모할 수 있다. 그 한편으로, 광 확산재에 의해서 광 흡수가 발생되어, 광 취출 효율의 저하를 초래함과 함께, 그 분산 형태 및 분량 등의 조정이 곤란하여, 휘도 또는 색 편차가 발생된다.

그래서, 상기 서술한 바와 같이, 2 층 이상의 특정한 Ag 함유층을 선택적으로 배치함으로써, 광택도를 올리지 않고, 밝기를 향상시키는, 요컨대 높은 전광속을 실현할 수 있고, 광의 취출 효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 리드 프레임, 나아가서는 발광 장치를 얻을 수 있다. 그리고, 이와 같은 특정한 Ag 함유층을 선택적으로 조합함으로써, 비교적 간편한 제조 장치, 제조 공정에 의해서 이와 같은 유리한 특성을 얻을 수 있는 리드 프레임 및 발광 장치 등을, 제조 비용을 증대시키지 않고 실현할 수 있게 된다. 따라서, 그 분산 형태 및 분량 등의 조정이 곤란한 광 확산재를 사용하지 않고, 발광 장치를 구성할 수 있는 리드 프레임을 제공하는 것도 가능해진다.

리드 프레임은, 후술하는 바와 같이, 이들 모재, 2 층 이상의 Ag 함유층 외에, 추가로, 1 이상의 층, 예를 들어, 중간층, 하지층 등을 포함하고 있어도 된다.

구체적으로는, 도 1a 에 나타내는 바와 같이, 리드 프레임 (1) 은, 모재 (1a) 상에 적층된 하지층 (1b) 과, 그 위에 적층된 중간층 (1c) 을 추가로 갖고 있어도 된다. 중간층 (1c) 은, 예를 들어, 제 1 중간층 (1c1) 및 제 2 중간층 (1c2) 등을 갖고, 2 층 이상의 Ag 함유층 (1d) 중의 하층이, 제 2 중간층 (1c2) 상에 적층되어 있다. 이들 층은, 모재 (1a) 의 일면에 적층되어 있으면 되지만, 이들 층의 형성 방법을 고려하면, 모재 (1a) 의 전체 표면, 요컨대, 표리면 및 측면의 전체 면에 적층되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본원에 있어서 리드 프레임은, 발광 소자 및 후술하는 파장 변환 부재로부터의 발광을 반사한다. 리드 프레임 (1) 은, 이와 같은 반사 기능이 발휘될 수 있는 형태이면, 그와 같은 형태로 적용해도 된다. 예를 들어, 발광 소자의 하방에 형성되어 있어도 되고, 발광 소자를 둘러싼 리플렉터 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또, 판상의 리드 프레임으로서, 절연성의 기체 상에 형성된 배선 패턴으로서, 발광 소자와, 임의로 와이어 등에 의해서 전기적으로 접속되는 정부 (正負) 의 도전 부재로서의 역할을 다 할 수 있다. 또한, 리드 프레임 (1) 은, 발광 소자를 재치하는 재치 부재, 방열을 행하는 방열 부재, 발광 소자와 전기적으로 접속되는 도전 부재로서의 기능을 겸하고 있어도 된다.

(Ag 함유층 (1d))

Ag 함유층 (1d) 은, 2 층 이상이 적층되어, 리드 프레임 (1) 의 표면에 형성되어 있다.

Ag 함유층 (1d) 은, Ag 단체, Ag 와, Au, Pt, Rh, Pd, Os, Ru, Sn, In, Zn 및 Te 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 원소의 합금에 의해서 형성되어 있다. Ag 합금인 경우에는, 은의 비율은 약 70 중량％ ∼ 99 중량％ 인 것이 바람직하다.

Ag 함유층 (1d) 의 합계 두께는, 약 0.05 ㎛ ∼ 약 5.0 ㎛ 인 것이 바람직하다. Ag 함유층 (1d) 의 합계 두께가 0.05 ㎛ 이상이면, 광 반사율이 높기 때문에 바람직하다. 또, Ag 함유층 (1d) 의 합계 두께가 5.0 ㎛ 를 초과하면, 고가의 은의 사용량이 증가하여 경제적이 아니지만, 특별히 발광 장치로서 디메리트는 없다. 재료 비용의 증가를 최소한으로 막고, 와이어 본딩성 등의 조립 신뢰성의 관점 및 황화 방지의 관점에서는, Ag 함유층 (1d) 의 합계 두께는 약 0.1 ㎛ ∼ 약 3.5 ㎛ 인 것이 바람직하다. 광 반사율을 높이기 위해서는, 약 0.5 ㎛ ∼ 약 3.5 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 또한, 하지층 등으로부터의 원소 등의 확산을 방지하기 위해서는, 약 0.5 ㎛ ∼ 약 3.0 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

도 1b 에 나타내는 바와 같이, 2 층 이상의 Ag 함유층 (1d) 중, Ag 함유층 (1d1) 은, 셀렌을 함유하지 않는 층 또는 불가피한 불순물 이외에 함유하지 않는 Ag 함유층이다. Ag 함유층 (1d1) 중의 셀렌 원소의 농도는, 0.01 중량ppm ∼ 30 중량ppm 정도인 것이 바람직하다. 또, 불가피한 불순물이란, 예를 들어, Ag 함유층을 전기 도금법으로 제작하는 경우에는, 제작에 사용되는 은 도금액 중의 시안염, 탄산염, 인산염 등의 염류, 구리 또는 철 불순물 염으로부터 유입되는 탄소, 질소, 산소, 인, 구리 등의 미량 불순물, 또는 이것들의 함유 화합물을 의미한다. 이들 불순물은, 통상의 전해 도금된 Ag 함유층으로부터 고감도 질량 분석계 등의 측정에 의해서 검출되는 원소를 의미한다. Ag 함유층 (1d1) 은 단층이어도 되고, 2 층 이상이어도 된다. 셀렌을 함유하지 않는 편이 바람직한 이유는, 전기 도금법으로 Ag 함유층을 제작하는 경우, 사용되는 Ag 도금액 중에 미량의 셀렌 첨가제를 넣어 사용하게 되고, Se 첨가제 농도를 정밀하게 관리하는 것이 곤란하기 때문에, 안정적인 Ag 도금 외관을 얻기가 매우 어렵기 때문이다.

도 1b 에 나타내는 바와 같이, 2 층 이상의 Ag 함유층 (1d) 중, 최상층의 Ag 함유층 (1d2) 은 황을 함유한다. 최상층의 Ag 함유층 중의 황 원소의 농도는, 20 중량ppm ∼ 250 중량ppm 이 바람직하고, 50 중량ppm 이상이 보다 바람직하며, 200 중량ppm 이하가 더욱 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 충분한 광 반사율이 얻어지고, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 동시에, 피막의 순도를 저하시키지 않고, 예를 들어, 발광 소자를 실장 조립할 때의 다이 본드성, 와이어 본드성 등의 저하를 방지할 수 있다.

최상층의 Ag 함유층 (1d2) 에 있어서의 황은, 전기 도금법으로 제작하는 경우에는, 도금액 중의 유기 황 성분으로 이루어지는 광택제가, 일부 Ag 함유층에 유입되기 때문이다. 이 유기 황 성분으로 이루어지는 광택제는, 예를 들어, 황 함유 복소 고리 화합물, 메르캅탄 화합물을 광택제로 한 시판되는 도금액으로서 입수 가능한다.

본 실시형태에 관한 리드 프레임은, 가시광 영역의 파장의 광에 대한 반사율이 70 ％ 이상인 것이 바람직하고, 80 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 이로써, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 광 반사율을 향상시키기 위해서는, 후술하는 바와 같이, 평탄도가 높은 모재 (1a) 를 사용하는 것을 들 수 있다.

또, 배광성의 관점에서, 무광택 내지 반광택인 것이 바람직하다. 광택도는, 0.3 ∼ 1.4 를 들 수 있고, 0.6 ∼ 1.2 가 바람직하다. 이와 같은 광택도로 함으로써, 광 취출 효율이 현저하게 저하되는 것을 방지할 수 있음과 함께, 리드 프레임에 입사되는 광의 정반사의 증가에서 기인되는 배광의 확대의 악화를 방지할 수 있다. 여기서 나타내는 광택도는, 미소면 색차계 VSR 300A (닛폰 전색공업 제조) 를 사용하여, 45˚ 조사, 수직 수광에서 얻어지는 값이다. 광택도는, 황 성분을 함유하는 최상층의 Ag 함유층과 하층 Ag 함유층의 두께의 비를 변화시킴으로써 조정할 수 있다.

2 층 이상의 Ag 함유층 (1d) 은, 황 성분을 함유하는 최상층의 Ag 함유층 (1d2) 과 하층 Ag 함유층 (1d1) 의 두께의 비율이, 최상층의 Ag 함유층 (1d2) : 하층 Ag 함유층 (1d1) = 1 : 1 ∼ 99, 예를 들어, 1 : 99 ∼ 50 : 50 인 것이 바람직하다. 황 성분을 함유하는 최상층의 Ag 함유층 (1d2) 의 두께를, Ag 함유층 (1d) 의 합계 두께의 1/99 ∼ 50/50 으로 함으로써, 광 취출 효율을 저감시키지 않고, 또, 입사된 광의 정반사가 지나치게 증대되지 않아, 배광의 확대를 적절히 조정할 수 있다.

2 층 이상의 Ag 함유층 (1d) 은, 리드 프레임 (1) 의 전체 표면에 형성되어 있지 않아도 된다. 요컨대, 리드 프레임 (1) 의 표면의 적어도 일부가 Ag 함유층 (1d) 이면 된다.

예를 들어, 도 2a 및 도 3a 에 나타낸 패키지에 있어서, 기재 (3) 인 수지 성형체의 오목부의 바닥면에 노출되어 있지 않는, 요컨대, 리드 프레임 (1) 중, 수지 성형체의 측벽의 내부에 매설된 부위, 수지 성형체의 외부로 노출된 외부 단자, 수지 성형체의 바닥면측에 노출된 소자의 실장 부위의 일부 또는 전부에 있어서, Ag 함유층 (1d) 이 형성되어 있지 않아도 된다.

예를 들어, Ag 함유층 (1d) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 리드 프레임 (1) 의 표리면의 쌍방에 형성되어 있어도 되고, 일면에만 형성되고, 타면에는 형성되어 있지 않아도 된다. 또, 일면 중에서 일부에만 형성되어 있어도 된다. 또, Ag 함유층 (1d) 은, 그 전체에 걸쳐서 동등한 두께여도 되지만, 상이한 두께를 갖고 있어도 된다. 구체적으로는, Ag 함유층 (1d) 이 리드 프레임 (1) 의 표리면에 형성되고, 일면에서의 두께가 타면보다 두꺼워도 된다. 발광 소자가 탑재되는 상면, 발광 소자 근방의 부분에 두꺼운 Ag 함유층 (1d) 을 형성함으로써, 광 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다. 이와 같이, 두께를 상이하게 함으로써, Ag 등의 재료의 양을 저감하여, 효과적으로 재료 비용을 저감할 수 있다.

리드 프레임 (1) 의 일부에 Ag 함유층 (1d) 을 형성하는 방법으로는, Ag 함유층 (1d) 을 성막할 때에 레지스트 또는 보호 테이프 등으로 Ag 함유층 (1d) 을 형성하지 않은 부분을 마스크로 보호하는 방법 등을 들 수 있다.

(모재 (1a))

리드 프레임 (1) 은, Ag 함유층 (1d) 이 그 위에 적층되는 모재 (1a) 를 구비한다. 모재 (1a) 는, 리드 프레임 (1) 의 대략적인 형상을 결정하는 재료로서 사용된다.

모재 (1a) 의 재료로는, Cu, Fe 등의 금속 및 이것들의 합금 또는 클래드재 (예를 들어 Cu/FeNi/Cu 의 적층체) 등을 들 수 있다. 특히, 방열성 외에, 기계적 특성, 전기적 특성, 가공성 등의 관점에서, Cu 및 그 합금이 바람직하다. 또, 클래드재는 선팽창 계수를 낮게 억제할 수 있기 때문에, 발광 장치 등의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

모재 (1a) 의 형상은, 적용하는 형태에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 판상, 괴상, 막상 등의 형상이어도 되고, 세라믹 등에 인쇄 등에 의해서 형성되는 배선 패턴 또는 이와 같은 패턴에 Cu 또는 그 합금을 도금한 배선 패턴의 형상이어도 된다.

모재 (1a) 의 두께는, 리드 프레임 등으로서 사용되는 두께 등으로 설정할 수 있다.

모재 (1a) 는, 리드 프레임 (1) 의 광 반사율을 높이기 위해서, 그 평탄도가 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 모재 (1a) 의 표면 조도 Ra 를 0.5 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 모재 (1a) 상에 형성되는 하지층 (1b), 중간층 (1c) 및 Ag 함유층 (1d) 의 평탄도를 높일 수 있어, 광을 반사하는 Ag 함유층 (1d) 의 두께를 0.1 ㎛ ∼ 0.5 ㎛ 로 매우 얇게 해도, 리드 프레임 (1) 의 광 반사율을 높일 수 있다. 모재 (1a) 의 평탄도는, 압연 처리, 물리 연마, 화학 연마 등의 처리를 행함으로써 높일 수 있다.

(하지층 (1b))

리드 프레임 (1) 은, 상기 서술한 바와 같이, 모재 (1a) 와 Ag 함유층 (1d) 사이에 하지층 (1b) 을 갖고 있어도 된다.

하지층 (1b) 은, 예를 들어, Cu, Ni, NiCo, NiSn, NiP 등에 의해서 형성할 수 있다. 그 중에서도, 용이하게 제조 가능한 Cu 또는 Ni 를 사용하는 것이 바람직하다. Cu 는, 모재가 Cu 합금이어도, 모재의 가공 흠집이나 요철을 경감하는 효과가 있는 것 외에, 리드 프레임 전체에 불균일이 없는 균일한 Ag 함유층을 형성할 수 있다. Ni 또는 그 합금층은, 모재가 구리 또는 구리 합금인 경우, Ag 함유층에 대한 확산 배리어로서 유효한다.

하지층 (1b) 의 두께는, 예를 들어, 약 0.05 ㎛ ∼ 약 10 ㎛ 가 바람직하고, 약 0.1 ㎛ ∼ 약 5 ㎛ 가 보다 바람직하다. 두께를 이 범위로 함으로써, 모재 (1a) 의 요철의 저감이나 Ag 함유층에 대한 금속 원소, 예를 들어, 구리의 확산을 효과적으로 저감할 수 있다. 또, 원재료 및 제조 비용을 저감할 수 있다.

(중간층 (1c))

리드 프레임 (1) 은, 모재 (1a) 와 Ag 함유층 (1d) 사이, 특히, 하지층 (1b) 과 Ag 함유층 (1d) 사이에 중간층 (1c) 을 갖고 있어도 된다. 중간층 (1c) 은, 단층 구조여도 되고, 적층 구조여도 된다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 중간층 (1c) 은, 제 1 중간층 (1c1) 과 제 2 중간층 (1c2) 을 갖는 것이 바람직하다.

중간층 (1c) 은, 예를 들어, Ni, NiP, Pd 및 Au 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 층을 들 수 있다.

Ag 함유층 (1d) 의 바로 아래에 형성되는 중간층 (1c), 예를 들어, 제 2 중간층 (1c2) 은, Ag 와 밀착성이 높고, Ag 에 비해서 황 성분과 반응하기 어려운 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 Au, Au 합금이 바람직하고, 특히, Au 가 바람직하다.

하지층 (1b) 의 바로 위에 형성되는 중간층 (1c), 예를 들어, 제 1 중간층 (1c1) 은, Pd, Pd 합금 등이 바람직하다.

Cu 를 함유하는 재료를 모재 (1a) 로 하는 경우, 모재 (1a) 상에 Ni 또는 NiP 합금인 하지층 (1b) 을 형성하고, 그 위에 Pd 또는 Pd 합금의 제 1 중간층 (1c1), Au 의 제 2 중간층 (1c2) 을 차례로 적층시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 모재 (1a) 의 Cu 의 Ag 함유층 (1d) 중으로의 확산을 억제할 수 있음과 함께, Ag 함유층 (1d) 의 밀착성 및 와이어 본딩성을 높일 수 있다.

중간층 (1c) 은, 황화 방지와 확산 방지의 양방을 겸하는 층으로 해도 된다. 이로써, 비용을 저감할 수 있다. 예를 들어, Au 는 황 성분과 잘 반응하지 않고, 확산 방지의 효과도 높기 때문에 바람직하게 사용할 수 있다.

(리드 프레임 (1) 의 제조)

하지층 (1b), 중간층 (1c) 및 Ag 함유층 (1d) 등의 층은, 상기 서술한 구성을 실현할 수 있는 한, 당해 분야에서 공지된 성막 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 그러나, 발광 장치의 반사 부재로서 이용되는 Ag 함유층을 구비하는 리드 프레임은, 발광 소자를 탑재하는 부분과, 실장 기판 등에 접합하기 위한 외부 단자, 이른바 아우터 리드 부분의 양방이 Ag 함유층을 구비하는 것이 일반적인 점에서, 조재 (條材) 형상에 대해서, 전체 면 또는 부분에 관계없이, 순차적으로 도금에 의해서 형성하는 것이 바람직하다.

도금 방법으로는, 전해 도금, 무전해 도금 등의 어느 것을 이용해도 된다. 그 중에서도, 전해 도금은, 층의 형성 속도가 빠르고, 양산성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 이른바 릴 투 릴 방식에 의해서, 연속적으로 도금하는 방법이 보다 바람직하다.

먼저, 모재 (1a) 를 준비하고, 모재 (1a) 를 전처리하는 것이 바람직하다. 전처리로는 희황산, 희질산, 희염산 등의 산 처리, 시판되는 탈지제 등의 알칼리 처리 등을 들 수 있다. 이 처리를 1 회 또는 수 회, 동일 또는 상이한 처리를 조합하여 행할 수 있다. 전처리를 복수 회 행하는 경우에는, 각 처리 후에 순수를 사용하여 유수 세정하는 것이 바람직하다. 모재 (1a) 가 Cu 또는 Cu 를 함유하는 합금으로 이루어지는 금속판인 경우, 희황산이 바람직하고, Fe 또는 Fe 를 함유하는 합금으로 이루어지는 금속판인 경우, 희염산이 바람직하다.

모재 (1a) 상에 하지층 (1b) 을 형성한다. 하지층 (1b) 이 Ni 또는 NiP 합금에 의해서 형성되는 경우, NiP 합금 도금액을 사용하여 형성할 수 있다.

중간층 (1c) 은, 목적으로 하는 재료층을 얻기 위한 도금액을 사용하여 형성할 수 있다.

Ag 함유층 (1d) 을 전해 도금으로 형성하는 경우, 광택제를 갖지 않는 도금액과, Se 계 광택제, Sb 계 광택제, S 계 광택제, 유기계 광택제 등의 광택제를 병용함으로써 광택도를 향상시킬 수 있다. 광택제를 많이 사용하면, Ag 함유층 (1d) 중에 이들 광택제의 성분이 도입되어, 내식성을 악화시키는 요인이 되는 경우가 있지만, Ag 함유층 (1d) 을 도금 형성하기 전에 하지층 (1c) 을 형성하고, 그 막질을 제어함으로써, 광택제의 사용을 저감시키면서, 광택도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 높은 광택도를 가지면서, 내식성까지 우수한 리드 프레임 (1) 을 얻을 수 있다.

연속적으로 도금하는 방법 (릴 투 릴 방식) 에서는, 예를 들어, 은 도금액으로 채워진 1 m 정도 길이의 오버 플로의 전해 처리조의 복수 단에, 리드 프레임을 통과시킨다. 이 전해 처리조는, 1 m 초과하는 길이가 되면, 전해 처리조의 양 단에 있는 급전부로부터, 리드 프레임 재료의 저항에 의해서 리드 프레임 전체에 대한 통전을 할 수 없어, 정상적인 은 도금을 행할 수 없기 때문에, 2 ㎛ ∼ 5 ㎛ 정도의 은 도금 두께를 확보하려면, 복수 단에 걸쳐서 전해 처리조에 통과시킬 필요가 있다.

도 5a 및 5b 에 연속적으로 도금하는 경우의 도금 장치의 처리 공정도의 일례를 나타낸다. 도금 전의 띠상의 리드 프레임은, 도 5 의 리드 프레임 도금 전 권취 릴 (100) 로부터 각 처리조 (101A, 102A, 103A, 104A, 105A) 를 연속적으로 처리함으로써 도금층이 연속적으로 생성된다. 각 처리조 사이에는 2 단 또는 3 단의 수세조가 있어도 된다. 마지막으로 열풍 건조 장치 (108) 에서 건조된 후, Ag 도금된 리드 프레임으로서, 리드 프레임 도금 후 권취 릴 (109) 로서 Ag 도금 리드 프레임이 완성된다.

리드 프레임 도금 전 권취 릴 (100) 은, 알칼리 전해 탈지 처리조 (101A) 에 있어서 오일 오염 등을 제거하여 청정한 모재 (1a) 로 한다. 알칼리 전해 탈지 처리조에는, 알칼리 전해 탈지액을 알칼리 전해 탈지액 리저브 탱크 (101B) 로부터 펌프에 의해서 공급하고, 리드 프레임을 오버 플로조에서 처리한 후, 다시 알칼리 전해 탈지 리저브 탱크 (101B) 로 되돌아온다. 마찬가지로, 산 중화 처리조 (102A), 하지 도금 (1b) 처리조 (103A), 중간 도금 (1c1) 처리조 (104A), 중간 도금 (1c2) 처리조 (105A), Ag 도금 (1d1) 처리조 (106A), Ag 도금 (1d2) 처리조 (107A) 를 순차적으로 도금 처리하여, Ag 도금 리드 프레임을 완성할 수 있다.

통상적인 연속 도금 장치에서는, 도 5a 에 나타낸 바와 같이 1 개의 리저브 탱크 (106B) 로부터, 복수 단의 전해 처리조인 Ag 도금 (1d1) 처리조 및 Ag 도금 (1d2) 처리조의 2 개에 Ag 도금액을 공급하는 경우에는, 얻어지는 은 도금 피막은, 엄밀하게는 적층 구조이지만, FIB-SEM, SEM-EBSD 등으로 단면부 (斷面部) 를 관찰해도, 각 도금 처리조에서 도금되는 막 간의 계면을 관찰하는 것이 곤란하여, 일반적으로는 단층 도금으로 간주된다.

한편, 1 대의 연속 도금 장치에 있어서, 2 종류의 광택도가 상이한 은 도금 리드 프레임을 형성할 수도 있다. 본 실시형태의 적층 구조를 형성하기 위해서, 각각 독립된 리저브 탱크로부터 은 도금을 공급하는 경우도 있다.

예를 들어, 도 5b 에 나타낸 바와 같이, Ag 도금 처리조 (106A 와 107A) 에 대해서, 각각 독립된 Ag 도금 (1d1) 액 리저브 탱크 (106B) 와 Ag 도금 (1d2) 액 리저브 탱크 (107B) 로부터 Ag 도금액을 공급할 수 있는 장치를 사용하여 Ag 도금 리드 프레임을 제작한다. 이 장치를 사용하여, 광택도 0.8 의 Ag 도금 리드 프레임 제품과, 광택도 1.2 의 Ag 도금 리드 프레임 제품을, 동일한 연속 도금 장치에서 제조할 경우, 복수 있는 전해 처리조에 공급하는 Ag 도금액의 광택제 농도를 변경한 각각 독립된 리저브 탱크로부터 Ag 도금액을 공급한다. 그리고, 예를 들어, 광택도 0.8 의 Ag 도금 리드 프레임을 제작하는 경우에는, 광택도 0.8 의 Ag 도금이 얻어지는 Ag 도금 처리조 (106A) 에서 1 단 도금한 후, Ag 도금 처리조 (107A) 는, 펌프를 정지시켜 Ag 도금 (1d2) 액 리저브 탱크 (107B) 로부터의 Ag 도금 처리조 (107A) 에의 Ag 도금액의 공급을 멈추고, 1 단만 도금하여 완성시킨다. 한편, 광택도 1.2 의 은 도금 리드 프레임을 제작하는 경우에는, 광택도 0.8 이 얻어지는 Ag 도금 처리조 (106A) 의 처리조에서 1 단 도금한 후, 광택도 1.6 이 얻어지는 Ag 도금 처리조 (107A) 의 처리조에서 2 단째의 도금을 행함으로써, 광택도 1.2 의 Ag 도금 리드 프레임을 제작할 수 있다. 이와 같이 2 단 이상의 복수의 단수로 이루어지는 광택제의 농도나 광택제의 종류를 변경한 각종 Ag 도금액에서 얻어지는 Ag 도금 처리조를 연속으로 도금하여, 적층 Ag 도금 리드 프레임을 제작할 수 있다. 또한, 도 5a 및 도 5b 의 처리 공정 도금 장치는 일례이고, 각 처리조는 제조하는 리드 프레임의 사양에 따라서, 각 처리 공정을 복수 형성하거나 줄이거나 해도 된다. 또, 각 처리 공정의 처리층의 길이는, 제조하는 도금 사양에 따라서 처리조의 길이를 조정할 수 있다.

이와 같은 연속 도금 장치에서, 예의 연구한 결과, 예를 들어, 황 광택제를 함유한 Ag 도금액에서 얻어지는 Ag 도금층은, 일반적으로, 1 ㎛ 이상의 도금 두께가 되면 광택도 1.5 이상이 되고, 2 ㎛ 이상의 도금 두께에서는 광택도 1.8 을 초과한다. 고광택도의 은 도금층을 구비하는 리드 프레임을 이용한 발광 장치에서는, 이른바 전광속이 높은 발광 장치가 되지만, 은 도금층이 경면에 가까워져 정반사가 되기 때문에, 일반 조명용에는 광 확산재를 이용하여 배광 특성을 조정하는 것이 필요해진다. 그러나, LED 표시판 등의 디스플레이 등의 용도에서는, 광 확산재를 이용한 발광 장치를 복수 개 배열하면, 개개의 발광 장치 내의 광 확산재의 분산 상태 및/또는 분량의 차이 때문에, 배열된 표시판의 휘도 및 색 편차가 발생되어 실용적인 표시 장치는 되지 않는다.

이에 비하여, 이 실시형태에 있어서는, 최상층의 Ag 함유층에 황을 광택제로 하는 Ag 도금액으로 만든 적층 구조의 Ag 함유층을 이용함으로써, 요컨대, 2 층 이상의 Ag 함유층 중, 하층측에 광택도가 낮은 은 함유층을 배치하며, 또한 최상층의 Ag 함유층에 황을 함유하는 Ag 함유층을 배치한 리드 프레임을 이용함으로써, 광택도가 낮음에도 불구하고, 발광 효율이 현저하게 높은 발광 장치를 제공할 수 있었다.

실시형태 2 : 패키지

이 실시형태의 패키지는, 예를 들어, 도 2a 및 2b 에 나타낸 바와 같이, 상기 서술한 리드 프레임 (1) 과, 기재 (3) 로서 수지 성형체를 구비한다. 수지 성형체는, 리드 프레임 (1) 을 지지 또는 유지하기 위한 부재이다. 수지 성형체는, 상면에 오목부 (31) 를 갖고, 오목부 (31) 의 바닥면에 있어서, 1 쌍의 리드 프레임 (1) 의 Ag 함유층이 노출되도록 리드 프레임 (1) 을 매립하고 있다.

리드 프레임 (1) 에 있어서, 하층 (1b) 은 통상적인 금속층보다 무른 경우가 많기 때문에, 하층 (1b) 을 구비하는 리드 프레임 (1) 을 굴곡시키면, Ag 함유층 (1d) 이 파괴 또는 Ag 함유층 (1d) 에 크랙이 발생될 우려가 있다. 이로써, 리드 프레임 (1) 의 모재 (1a) 의 산화 또는 황화 등이 발생되어, 발광 장치의 신뢰성이 저하될 우려가 있다.

그러나, 상기 서술한 리드 프레임 (1) 을, 도 2a 및 2b 에 나타낸 바와 같이, 대략 평판상이고, 굴곡부를 갖지 않는 형상으로 함으로써, 광 반사재로서의 신뢰성을 높일 수 있다.

(기재 (3))

기재 (3) 는, 1 쌍의 리드 프레임 (1) 을 일체적으로 유지하는 부재이다.

기재 (3) 의 평면시 형상은, 도 2a 에 나타내는 대략 정방형으로 할 수 있다. 단, 가로로 긴 사각형, 그 밖의 사각형, 다각형, 그리고 그것들을 조합한 형상으로 할 수 있다.

기재 (3) 의 오목부 (31) 는, 그 측벽의 내면은 바닥면에 대해서 수직이어도 되고, 도 2a 및 2b 에 나타내는 바와 같이 경사져 있어도 되며, 단차면을 갖고 있어도 된다. 오목부 (31) 의 깊이, 개구부의 형상 등은, 목적 및 용도에 따라서 적절히 조정할 수 있다. 오목부 (31) 의 내면에는 광 반사재가 형성되는 것이 바람직하고, 바닥면에 리드 프레임 (1) 을 노출시키는 것 외에, 측벽의 내면에 광 반사재를 구비하고 있어도 된다.

기재 (3) 는, 열경화성 수지, 열가소성 수지에 의해서 형성할 수 있다. 그 중에서도, 열경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 열경화성 수지로는, 후술하는 봉지 부재에 사용되는 수지에 비해서 가스 투과성이 낮은 수지가 바람직하고, 구체적으로는 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 변성 에폭시 수지 조성물, 에폭시 변성 실리콘 수지 등의 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 우레탄 수지, 변성 우레탄 수지 조성물 등을 들 수 있다.

기재 (3) 는, 또한, 충전재 (필러) 로서 TiO₂, SiO₂, Al₂O₃, MgO, MgCO₃, CaCO₃, Mg(OH)₂, Ca(OH)₂ 의 등의 미립자 등을 함유시킴으로써, 광의 투과율을 조정하고, 발광 소자로부터의 광의 약 60 ％ 이상을 반사하도록, 보다 바람직하게는 약 90 ％ 를 반사하도록 하는 것이 바람직하다.

기체 (3) 는, 수지 외에, 세라믹, 유리 및 금속 등의 무기물에 의해서 형성되어 있어도 된다. 이로써, 열화 등이 적고, 신뢰성이 높은 발광 장치를 제조할 수 있다.

실시형태 3 : 패키지

이 실시형태의 패키지는, 예를 들어, 도 4a 및 4b 에 나타낸 바와 같이, 상기 서술한 리드 프레임 (1) 과 기재 (3) 를 구비한다. 기재 (3) 는, 평면에서 보았을 때 가로가 길고, 그 상면에 가로로 긴 오목부 (31) 를 갖는다. 오목부 (31) 의 바닥면에 있어서, 1 쌍의 리드 프레임 (1) 의 Ag 함유층이 노출되도록, 리드 프레임 (1) 을 매립하고 있다. 리드 프레임 (1) 은, 기재 (3) 의 외측에 있어서 일부 돌출되어 있고, 기재 (3) 의 형상에 따라서, 상면에 대향하는 배면측 및 상면에 인접하는 하면측으로 굴곡시켜, 외부 단자를 구성하고 있다.

실시형태 4 : 발광 장치

이 실시형태의 발광 장치 (10) 는, 도 2a 및 2b 에 나타낸 바와 같이, 상기 서술한 패키지와, 평면에서 보았을 때 사각형인 발광 소자 (2) 를 구비한다. 패키지는, 기재 (3) 의 상면에 오목부 (31) 를 갖고, 오목부 (31) 의 바닥면에 1 쌍의 리드 프레임 (1) 의 Ag 함유층을 노출시키고, 리드 프레임 (1) 의 일부가 기재 (3) 에 매립되어 있다. 발광 소자 (2) 는, 노출된 Ag 함유층의 상면에 실장되고 있다. 노출된 Ag 함유층의 상면은, 발광 소자 (2) 및 후술하는 파장 변환 부재로부터의 발광을 반사한다. 발광 소자 (2) 가 실장된 오목부 내에는, 봉지 부재 (5) 가 봉지되어 있다. 봉지 부재 (5) 는 형광체를 함유한 투광성 수지에 의해서 형성되어 있다.

이와 같은 발광 장치는, 리드 프레임 (1) 의 Ag 함유층 (1d) 의 두께에 관계없이 높은 광 반사율을 갖는다. 그 때문에, 광 취출 효율이 높은 발광 장치로 할 수 있다.

요컨대, 모재 및 하지층 상에 도금으로 형성되는 Ag 함유층 등의 금속층은, 일반적으로 모재 및 하지층 상의 도금 결정 구조의 영향을 받는다. 요컨대, 모재 및 하지층이 결정 구조를 갖고 있을 경우, 그 위에 형성되는 금속층은 그 결정 구조의 영향을 받아 이른바 에피택셜 성장을 행하게 된다. 한편, 모재 등으로부터 인계되는 결정 구조는, Ag 함유층, 특히 두께가 1 ㎛ 이하인 Ag 함유층의 광 반사율에 악영향을 미치는 것이 확인되었다. 따라서, 모재 (1a) 와 Ag 함유층 (1d) 사이에, 모재 등의 결정 구조의 영향을 저감할 수 있는 하지층 (1b) 을 형성함으로써, 모재 (1a) 상에 도금으로 형성되는 Ag 함유층 (1d) 이 모재 (1a) 의 결정 구조로부터 받는 영향을 저감 또는 배제할 수 있다. 그 결과, 치밀하고 결함이 적으며 미세한 Ag 본래의 결정 구조를 갖고, 광 반사율이 높은 Ag 함유층 (1d) 을 형성할 수 있다. 이로써, Ag 함유층 (1d) 의 두께를 얇게 해도, 광 반사율이 높은 리드 프레임 (1) 을 얻을 수 있어, 광 취출 효율이 높은 발광 장치를 구성할 수 있다.

(발광 소자 (2))

발광 소자 (2) 는, 발광 소자 (2) 로부터 출사된 광이 리드 프레임 (1) 에 반사되는 위치에 형성된다. 예를 들어, 발광 소자 (2) 는, 도 2a 및 2b 에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임 (1) 을 바닥면에 노출시키는 기재 (3) 의 오목부 내에 형성된다. 요컨대, 발광 소자 (2) 는, 리드 프레임 (1) 상에 실장된다. 이로써, 발광 장치 (10) 의 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

발광 소자 (2) 는, 임의의 파장의 반도체 발광 소자를 선택할 수 있다. 예를 들어, 청색, 녹색 발광의 발광 소자 (2) 로는, InGaN, GaN, AlGaN 등의 질화물계 반도체, GaP 를 사용한 것을 사용할 수 있다. 또, 적색의 발광 소자로는, GaAlAs, AlInGaP 등을 사용할 수 있다. 그리고, 이 이외의 재료로 이루어지는 발광 소자 (2) 를 사용해도 된다. 사용하는 발광 소자 (2) 의 조성, 발광색, 크기, 개수 등은 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있다.

발광 장치 (10) 가 파장 변환 부재를 구비하는 경우에는, 그 파장 변환 부재를 효율적으로 여기할 수 있는 단파장을 발광시킬 수 있는 질화물 반도체를 바람직하게 들 수 있다. 반도체층의 재료 및 그 혼정비 (混晶比) 에 의해서 발광 파장을 다양하게 선택할 수 있다. 또, 가시광 영역의 광뿐만 아니라, 자외선 또는 적외선을 출력하는 발광 소자 (2) 로 할 수 있다.

발광 소자 (2) 는 정부의 전극을 갖는다. 이들 정부의 전극은 일면측에 형성되어 있어도 되고, 발광 소자 (2) 의 상하 양면에 형성되어 있어도 된다. 발광 소자 (2) 는, 후술하는 접합 부재 (4) 와 와이어 (6) 에 의해서, 리드 프레임 (1) 에 접속되어 있어도 되고, 접합 부재에 의해서 플립 칩 실장되어 있어도 된다.

리드 프레임 (1) 의 Ag 함유층 (1d) 상에 발광 소자 (2) 를 실장한 경우에는, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

발광 소자 (2) 에의 급전을 위해서, 접합 부재 (4) 를 도전성으로 하여 발광 소자 (2) 의 전극과 접합시키는 것 외에, 와이어 (6) 를 사용해도 된다. 와이어 (6) 는, 복수의 발광 소자 (2) 사이를 잇도록 접속할 수도 있다. 또, 도 2a 및 2b 에 나타내는 바와 같이, 각각의 발광 소자 (2) 별로 리드 프레임 (1) 에 접속해도 된다.

(접합 부재 (4))

접합 부재 (4) 는, 발광 소자 (2) 를 리드 프레임 (1) 에 고정시켜, 실장하는 부재이다. 도전성의 접합 부재 (4) 가 바람직하고, 예를 들어, 은, 금, 팔라듐 등의 도전성 페이스트, Au-Sn, Sn-Ag-Cu 등의 공정 솔더 재료, 저융점 금속 등의 브레이징재, Cu, Ag, Au 입자 또는 피막 등을 들 수 있다. 또, 접합 부재 (4) 로서 절연성의 재료를 사용해도 된다. 예를 들어, 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 그것들의 변성 수지, 하이브리드 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 수지를 사용하는 경우에는, 발광 소자 (2) 로부터의 광 및 열에 의한 열화를 고려하여, 발광 소자 (2) 의 실장면에 Al 막 또는 Ag 막 등의 반사율이 높은 금속층, 유전체 반사막 등을 형성하는 것이 바람직하다.

(봉지 부재 (5))

발광 장치 (10) 는, 봉지 부재 (5) 를 구비하고 있어도 된다. 봉지 부재 (5) 를 발광 소자 (2), 리드 프레임 (1), 와이어 (6) 등을 피복하도록 형성함으로써, 피복한 부재를 먼지, 수분, 외력 등으로부터 보호할 수 있어, 발광 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

봉지 부재 (5) 는, 발광 소자 (2) 로부터의 광을 투과할 수 있는 투광성을 갖고, 또한, 그것들에 의해서 잘 열화되지 않는 내광성을 갖는 것이 바람직하다. 구체적인 재료로는, 실리콘 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 불소 수지 조성물 등, 발광 소자로부터의 광을 투과할 수 있는 투광성을 갖는 절연 수지 조성물을 들 수 있다. 그 중에서도, 디메틸실리콘, 페닐 함유량이 적은 페닐실리콘, 불소계 실리콘 수지 등 실록산 골격을 갖는 수지를 적어도 1 종 이상 함유하는 하이브리드 수지 등이 바람직하다.

봉지 부재 (5) 의 형성 방법은, 봉지 부재 (5) 가 수지인 경우, 포팅 (적하) 법, 압축 성형법, 인쇄법, 트랜스퍼 몰드법, 제트 디스펜스법, 스프레이 도포법 등을 이용할 수 있다. 도 2a 및 2b 와 같은 오목부 (31) 를 갖는 기체 (3) 의 경우에는 포팅법이 바람직하고, 평판상의 기체 (3) 를 사용하는 경우에는 압축 성형법 또는 트랜스퍼 몰드법이 바람직하다.

봉지 부재 (5) 는, 도 2a 및 2b 에 나타내는 바와 같이, 기재 (3) 의 오목부 (31) 내를 충전하도록 형성할 수 있다.

봉지 부재 (5) 의 외표면의 형상에 대해서는, 발광 장치 (10) 에 요구되는 배광 특성 등에 따라서 다양하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 상면을 볼록상 렌즈 형상, 오목상 렌즈 형상, 프레넬 렌즈 형상, 조면 등으로 함으로써, 발광 장치의 지향 특성 및 광 취출 효율을 조정할 수 있다.

봉지 부재 (5) 에는, 파장 변환 부재, 착색제, 광 확산제, 광 반사재, 각종 필러 등의 첨가제를 함유시켜도 되는데, 광 흡수 등의 관점에서는, 파장 변환 부재 이외의 첨가제는 함유하지 않는 것이 바람직하다.

파장 변환 부재는, 발광 소자 (2) 의 광을 파장 변환시키는 재료이다. 발광 소자 (2) 로부터의 발광이 청색광인 경우, 파장 변환 부재로는, 알루미늄 산화물계 형광체의 일종인 이트륨·알루미늄·가닛계 형광체 (이하, 「YAG : Ce」라고 부른다.) 가 바람직하게 사용된다. YAG : Ce 형광체는, 발광 소자로부터의 청색계의 광을 일부 흡수하여 보색이 되는 황색계의 광을 발하기 때문에, 백색계의 혼색광을 발하는 고출력의 발광 장치 (100) 를 비교적 간단히 형성할 수 있다.

착색제로는, 카본 블랙 등을 들 수 있다.

광 확산제로는, 실리카, 이산화티탄, 산화마그네슘, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 규산칼슘, 산화아연, 티탄산바륨, 산화알루미늄, 산화철, 산화크롬, 산화망간, 유리 등을 들 수 있다.

광 반사재로는, 이산화티탄, 이산화규소, 이산화지르코늄, 티탄산칼륨, 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 멀라이트, 산화니오브, 황산바륨, 각종 희토류 산화물 (예를 들어, 산화이트륨, 산화가돌리늄) 등을 들 수 있다.

필러로는, 유리 파이버, 월라스토나이트 등의 섬유상 필러, 카본 등의 무기 필러 등을 들 수 있다.

(와이어 (6))

와이어 (6) 는 발광 소자 (2) 와 리드 프레임 (1) 등을 접속하는 부재이다. 와이어 (6) 의 재료는, Au, Al, Cu 등의 금속 및 이것들의 합금이 바람직하게 사용된다. 또, 코어의 표면에 코어와 별도의 재료로 피복층을 형성한 것, 예를 들어, Cu 의 코어 표면에 Pd 또는 PdAu 합금 등을 피복층으로서 형성한 것을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 신뢰성이 높은 Au, Ag, Ag 합금의 어느 1 종에서 선택되는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 광 반사율이 높은 Ag 또는 Ag 합금을 사용한 것이 바람직하다. 이 경우, 와이어 (6) 는 보호막에 의해서 피복되는 것이 바람직하다. 이로써, Ag 를 함유하는 와이어의 황화 및 단선을 방지하여, 발광 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

리드 프레임 (1) 의 모재 (1a) 가 Cu 이고, 와이어 (6) 가 Ag 또는 Ag 합금인 경우, 그 사이에 하지층 (1b) 이나 중간층 (1c) 을 구비함으로써, Cu 와 Ag 간의 국부 전지의 형성을 억제할 수 있다. 이로써, 리드 프레임 (1) 또는 와이어 (6) 의 열화에 대한 우려를 저감하여, 신뢰성이 높은 발광 장치로 할 수 있다.

(보호막)

발광 장치는 추가로 보호막을 구비해도 된다. 보호막은, 리드 프레임 (1) 의 표면에 형성된 Ag 함유층 (1d) 을 적어도 피복하고, 주로 리드 프레임 (1) 의 표면의 Ag 함유층 (1d) 의 변색 또는 부식을 억제하는 부재이다. 또한, 임의로, 발광 소자 (2), 접합 부재 (4), 와이어 (6), 기재 (3) (수지 성형체) 등의 리드 프레임 (1) 이외의 부재의 표면, Ag 함유층 (1d) 이 형성되어 있지 않은 리드 프레임 (1) 의 표면을 피복해도 된다.

보호막은, 원자층 퇴적법 (ALD 라고도 부른다) 에 의해서 형성된 것이 바람직하다. ALD 법에 의하면, 매우 균일한 보호막을 제막할 수 있음과 함께, 형성된 보호막이 다른 성막 방법으로 얻어지는 보호막과 비교하여 치밀하기 때문에, Ag 함유층 (1d) 의 황화를 매우 유효하게 방지할 수 있다.

보호막의 재료로는, Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, ZnO, Nb₂O₅, MgO, In₂O₃, Ta₂O₅, HfO₂, SeO, Y₂O₃, SnO₂ 등의 산화물, AlN, TiN, ZrN 등의 질화물, ZnF₂, SrF₂ 등의 불화물을 들 수 있다. 이것들은 단독으로 사용해도 되고, 조합하여 사용해도 된다. 보호막은 단층 또는 적층 구조의 어느 것이어도 된다.

발광 장치 (10) 는, 또한, 여러 가지 부재를 구비할 수 있다. 예를 들어, 보호 소자로서 제너 다이오드를 탑재해도 된다.

실시형태 5 : 발광 장치의 제조 방법

발광 장치 (10) 는, 리드 프레임 (1) 이 굴곡부를 갖지 않는 평판상이다.

이와 같은 발광 장치 (10) 는, 이하의 제조 방법에 의해서 제조할 수 있다.

먼저, 도 3A 에 나타내는 바와 같이, 모재 (1a) 인 Cu 의 금속판을 펀칭하여 1 쌍의 리드를 복수 형성한다.

다음으로, 웨트 에칭에 의해서, 금속판의 소정의 위치에 단차를 형성한다. 단차를 형성한 후, 모재 (1a) 의 표면에, 하지층 (1b), 중간층 (1c) 및 Ag 함유층 (1d1 및 1d2) 을 차례로 도금법에 의해서 형성하여, 리드 프레임 (1) 을 형성한다.

도 3B 에 나타내는 바와 같이, 이와 같이 하여 얻어진 리드 프레임 (1) 에, 트랜스퍼 몰드법으로 기재 (3) 인 수지 성형체를 형성한다. 수지 성형체는, 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 리드가 각각 오목부 (31) 의 바닥면에 노출되도록 형성된다.

계속해서, 도 3C 에 나타내는 바와 같이, 기재 (3) 가 형성된 리드 프레임 (1) 의 소자 재치 영역에, 접합 부재를 통하여 발광 소자 (2) 를 재치한다. 발광 소자 (2) 와 리드 프레임 (1) 을 와이어에 의해서 접속한다. 그 후, 각각의 오목부 (31) 내에 봉지 부재 (5) 를 형성한다.

도 3D 에 나타내는 바와 같이, 리드 프레임 (1) 과 기재 (3) 를, 다이싱 소 등을 사용하여 절단하고, 도 2a 및 2b 에 나타내는 바와 같은 개개의 발광 장치 (10) 로 개편화한다. 이 절단에 의해서, 발광 장치 (10) 의 외측면에 리드 프레임 (1) 의 단면이 노출된다. 이 단면에 있어서는, 모재 (1a), 비정질층 (1b), 하지층 (1c) 및 Ag 함유층 (1d) 이 노출되어 있다.

이와 같은 제조 방법에 의해서, 굴곡부를 갖지 않는 평판상의 리드 프레임 (1) 을 갖는 발광 장치 (10) 를 제조할 수 있다.

실시형태 6 : 발광 장치

이 실시형태의 발광 장치 (20) 는, 도 4a 및 4b 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보았을 때 사각형인 발광 소자 (2) 와, Ag 함유층을 표면에 구비하는 1 쌍의 판상의 리드 프레임과, 리드 프레임 (1) 의 일부가 매립된 기재 (3) 인 수지 성형체를 구비한다.

수지 성형체는, 평면에서 보았을 때 가로로 긴 형상이고, 그 상면에 가로로 긴 오목부 (31) 를 갖는다. 오목부 (31) 의 바닥면에 있어서, 1 쌍의 리드 프레임 (1) 의 Ag 함유층이 노출되도록, 리드 프레임 (1) 을 매립하고 있다. 리드 프레임 (1) 은, 기재 (3) 의 외측에 있어서 일부 돌출되어 있고, 기재 (3) 의 형상에 따라서, 상면에 대향하는 배면측 및 상면에 인접하는 하면측으로 굴곡되어, 외부 단자를 구성하고 있다.

그리고, 이들 부재를 피복하도록 수지 성형체의 오목부 (31) 내에 봉지 부재 (5) 가 충전되어 있다.

이하에, 1 쌍의 리드 프레임 및 그것을 사용한 발광 장치의 실시예를 상세하게 나타낸다.

실시예 1

Cu 의 모재의 표면에, 하지층으로서, 두께 0.8 ㎛ 의 Cu 층, 그 위에 하층 Ag 함유층으로서, 광택제를 함유하지 않은 Ag 도금액에서 얻어진 무광택 Ag 함유층 (두께 : 0.1 ㎛), 추가로 그 위에 최상층 Ag 함유층으로서, 황 광택제를 함유하는 Ag 도금액에서 얻어진 Ag 함유층 (두께 : 3.0 ㎛) 을, 순차적으로 전해 도금에 의해서 형성하여, 1 쌍의 리드 프레임을 준비하였다.

실시예 2 ∼ 4

실시예 1 과 동일하게, 표 1 에 나타내는 각 층을 전해 도금에 의해서 형성하여, 1 쌍의 리드 프레임을 준비하였다.

비교예 1 ∼ 4

실시예 1 과 동일하게, 하층 Ag 함유층을 형성하지 않고, 표 1 에 나타내는 각 층을 전해 도금에 의해서 형성하여, 1 쌍의 리드 프레임을 준비하였다.

실시예에 있어서의 Ag 함유층의 형성은 아래와 같이 행하였다.

구리계의 리드 프레임을, 시판되는 알칼리 전해 탈지액을 사용하여 탈지하고, 그 후, 10 ％ 황산수로 산 중화하였다. 이어서, 아래의 조성을 갖는 구리 도금액으로, 액온 60 ℃, 전류 밀도 4 A/dm² 로, 도금 두께 0.8 ㎛ 의 구리 도금을 행하였다.

구리 도금액 조성 :

시안화구리칼륨 = 200 g/ℓ

시안화칼륨 = 25 g/ℓ

탄산칼륨 = 15 g/ℓ

그 후, 아래의 조성을 갖는 은 스트라이크 도금액으로, 액온 25 ℃, 전류 밀도 1.5 A/dm², 도금 시간 15 초의 조건에서, 은 스트라이크 박막을 생성하였다.

은 스트라이크액 조성 :

시안화은칼륨 = 1 g/ℓ

시안화칼륨 = 120 g/ℓ

탄산칼륨 = 15 g/ℓ

이어서, 실시예 1 에서는, 아래의 조성을 갖는 은 도금액으로, 액온 50 ℃, 전류 밀도 4 A/dm² 로, 도금 두께 2.5 ㎛ 의 하층의 은 도금을 행하였다.

시안화은칼륨 = 70 g/ℓ

시안화칼륨 = 120 g/ℓ

탄산칼륨 = 15 g/ℓ

계속해서, 아래의 조성을 갖는 은 도금액으로, 액온 25 ℃, 전류 밀도 4 A/dm² 로, 최상층의 은 도금을 행하였다.

시안화은칼륨 = 70 g/ℓ

시안화칼륨 = 120 g/ℓ

탄산칼륨 = 15 g/ℓ

시판 황 광택제 = 20 ㎖/ℓ

실시예 2 ∼ 3 에서는, 도금 두께만 변경한 것을 만들었다.

시안화은칼륨 = 70 g/ℓ

시안화칼륨 = 120 g/ℓ

탄산칼륨 = 15 g/ℓ

시안화셀렌산칼륨 = 0.05 ㎎/ℓ

계속해서, 아래의 조성을 갖는 은 도금액으로, 액온 25 ℃, 전류 밀도 4 A/dm² 로, 은 도금을 행하였다.

시안화은칼륨 = 70 g/ℓ

시안화칼륨 = 120 g/ℓ

탄산칼륨 = 15 g/ℓ

유기 황 광택제 = 20 ㎖/ℓ

비교예 1 ∼ 4 에서는, 실시예 1 의 은 스트라이크 박막을 생성한 후, 아래의 조성을 갖는 은 도금액으로, 액온 25 ℃, 전류 밀도 4 A/dm² 로, 도금 두께 2.5 ㎛ 의 최상층의 은 도금을 행하였다.

시안화은칼륨 = 70 g/ℓ

시안화칼륨 = 120 g/ℓ

탄산칼륨 = 15 g/ℓ

시안화셀렌산칼륨은 각각의 광택도를 얻기 위해서, 농도 조정하였다.

실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 4 에서 얻어진 리드 프레임을 사용하여, 각각, 도 4a 및 4b 에 나타내는 발광 장치 (20) 와 실질적으로 동일한 구조의 발광 장치를 제조하였다. 또한, 각 실시예 및 비교예에 대해서, 발광 소자로서 RGB 의 발광 소자를 각각 탑재하였다. 또, YAG 형광제를 도포한 청색의 발광 소자를 탑재하여 백색 발광 장치를 제조하였다. 이와 같이 하여 제조된 발광 장치에 대해서, 청색 방사속, 녹색 방사속, 적색 방사속의 측정을 각각 행하였다. 또, 백색 발광 장치에 대해서는 전광속을 측정하였다.

그 결과를, 도 6 ∼ 9 에 각각 나타낸다.

도 6 ∼ 9 에서 알 수 있는 바와 같이, 광택도가 낮아도, 실시예 1 ∼ 4 의 발광 장치는, Ag 함유층의 두께에 상관없이, 청색, 녹색, 적색의 발광 소자의 어느 것에 있어서도 높은 방사속을 나타내었다. 또한, 백색 발광 장치에서는, 높은 전광속을 나타내었다. 한편, 비교예의 발광 장치에서는, 은 도금 광택도가 동일한 실시예와 비교하여, 낮은 방사속 또는 전광속밖에 얻어지지 않은 것이 확인되었다.

이 점에서, 상기한 실시예의 어느 것에 있어서도, 높은 배광성을 유지하면서, 높은 광 취출 효율이 얻어지는 발광 장치인 것을 알 수 있다.

1 : 광 반사재
1a : 모재
1b : 하지 도금층
1c : 중간 도금층
1c1 : 제 1 중간 도금층
1c2 : 제 2 중간 도금층
1d : Ag 함유층
1d1 : 제 1 Ag 함유층
1d2 : 제 2 Ag 함유층
2 : 발광 소자
3 : 기재 (수지 성형체)
31 : 오목부
32 : 바닥면부
4 : 접합 부재
5 : 봉지 부재
6 : 와이어
10, 20 : 발광 장치
100 : 리드 프레임 도금 전 권취 릴
101A : 알칼리 전해 탈지 처리조
101B : 알칼리 전해 탈지액 리저브 탱크
102A : 산 중화 처리조
102B : 산 중화액 리저브 탱크
103A : 하지 도금 (1b) 처리조
103B : 하지 도금 (1b) 액 리저브 탱크
104A : 중간 도금 (1c1) 처리조
104B : 중간 도금 (1c1) 액 리저브 탱크
105A : 중간 도금 (1c2) 처리조
105B : 중간 도금 (1c2) 액 리저브 탱크
106A : Ag 도금 (1d1) 처리조
106B : Ag 도금 (1d1) 액 리저브 탱크
106C : Ag 도금 (1d1) 액 리저브 탱크
107A : Ag 도금 (1d2) 처리조
107B : Ag 도금 (1d2) 액 리저브 탱크
108 : 열풍 건조 처리 장치
109 : 리드 프레임 도금 후 권취 릴
110 : 리드 프레임

Claims

금속으로 이루어지는 모재와,
상기 모재 상에 적층된 2 층 이상의 Ag 함유층을 포함하고,
상기 2 층 이상의 Ag 함유층 중, 최상층의 Ag 함유층은 황을 함유하고,
하층의 Ag 함유층은 셀렌을 함유하지 않거나 또는 불가피한 불순물 이외에 함유하지 않는 층인 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
제 1 항에 있어서,
상기 최상층의 Ag 함유층은, 황 함유량이 20 중량ppm 이상 250 중량ppm 이하인, 리드 프레임.
제 1 항에 있어서,
상기 최상층의 Ag 함유층은, 광택도가 0.3 ∼ 1.4 인, 리드 프레임.
제 1 항에 있어서,
상기 2 층 이상의 Ag 함유층은, 합계 두께가, 0.05 ∼ 5 ㎛ 이고, 또한 상기 최상층의 Ag 함유층과 상기 하층의 Ag 함유층의 두께의 비가, 1 : 1 ∼ 99 인, 리드 프레임.
제 1 항에 있어서,
상기 Ag 함유층과 상기 모재 사이에 하지층을 갖는 리드 프레임.
제 5 항에 있어서,
상기 하지층이, Cu, Ni, Pd 및 Au 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속으로 이루어지는 층인 리드 프레임.
제 1 항에 있어서,
상기 리드 프레임은 평판상이고, 굴곡부를 갖지 않는 리드 프레임.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 리드 프레임의 최상층의 Ag 함유층이 노출되도록 매립되어 있는 기재를 구비하는 패키지.
제 8 항에 기재된 패키지 및
상기 패키지에 있어서의 노출된 상기 최상층의 Ag 함유층의 상면에 실장된 발광 소자를 구비하는 발광 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 발광 소자와 상기 최상층의 Ag 함유층을 접속하는 와이어를 추가로 갖고,
상기 와이어는, Au, Ag, Ag 합금, 구리, 구리 코어 팔라듐 피복, 구리 코어 팔라듐은 피복 중 어느 1 종에 의해서 구성되어 있는 발광 장치.
모재를 준비하고,
상기 모재에 하지 금속을 도금으로 형성하고,
상기 하지 금속의 위에 2 층 이상의 적층으로 이루어지고, 상기 2 층 이상의 적층의 최상층에, 황을 함유하는 Ag 함유층을 도금으로 형성하여 리드 프레임을 준비하고,
상기 리드 프레임을 구비하는 패키지를 준비하고,
상기 패키지에 발광 소자를 실장하는 공정을 포함하는 발광 장치의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 Ag 함유층을, 전해 도금으로 형성하는 발광 장치의 제조 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 모재를 압연으로 형성하는 발광 장치의 제조 방법.