(57)【要約】【課題】樹脂材料との密着性を高めた光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置を提供する。【解決手段】導電性の基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層と、金又は金合金めっきの層と、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金のめっきの層とを、この順に有する、光半導体装置用金属材料である。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の基体上に、
ニッケル又はニッケル合金めっきの層と、
金又は金合金めっきの層と、
厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金のめっきの層とを、この順に有する、光半導体装置用金属材料。
【請求項２】
前記ニッケル又はニッケル合金のめっき層と、前記金又は金合金めっきの層との間に、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっきの層を有する、請求項１に記載の光半導体装置用金属材料。
【請求項３】
前記ニッケル又はニッケル合金めっきの層の厚さが０．５μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の光半導体装置用金属材料。
【請求項４】
前記金又は金合金めっきの層の厚さが０．０１μｍ以上１μｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の光半導体装置用金属材料。
【請求項５】
前記ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっきの層の厚さが０．０１μｍ以上０．３μｍ以下である、請求項２から４のいずれか１項に記載の光半導体装置用金属材料。
【請求項６】
４５０ｎｍに発光ピーク波長を有する光に対する反射率が３０％以上９０％以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の光半導体装置用金属材料。
【請求項７】
Ｌ＊ａ＊ｂ＊表式系におけるｂ＊値が０以上４０以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の光半導体装置用金属材料。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の光半導体装置用金属材料からなるリードフレーム又は基板上に発光素子が搭載された光半導体装置。
【請求項９】
前記光半導体装置用金属材料からなるリードフレーム又は基板の表面の一部に樹脂材料を用いて形成された部材と接触する部位を有する、請求項８に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
導電性の基体上に、
ニッケル又はニッケル合金めっきの層を形成する工程と、
必要に応じて、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金のめっきの層を形成する工程と、
金又は金合金めっきの層を形成する工程と、
厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっきの層とを形成する工程と、をこの順に含む、光半導体装置用金属材料の製造方法。
【請求項１１】
２００℃以上４５０℃以下の温度、５分以上２時間以内の処理時間で、熱処理する工程をさらに含む、請求項１０に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。
【請求項１２】
前記層を形成する工程は、電解めっき法又は無電解めっき法により行う、請求項１０又は１１に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。
【請求項１３】
前記インジウム又はインジウム合金めっきの層を形成する工程において、
可溶性インジウム塩をインジウム濃度で０．１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下と、シアン化物、硫酸塩、スルファミン酸塩及びメタンスルホン酸塩から選ばれる少なくとも１種の電気伝導塩を０．５ｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下とを含む、めっき液を用いる、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。
【請求項１４】
前記インジウム又はインジウム合金めっきの層を形成する工程において、前記めっき液を用いて、前記めっき液の液温が２０℃以上７０℃以下、陽極にインジウム又はインジウム合金からなる可溶性電極を使用し、導電性の基体の陰極電流密度が０．１Ａ／ｄｍ２以上１０Ａ／ｄｍ２以下とし、めっき時間が５秒間以上１０分間以内の条件で、電解めっきを行う、請求項１３に記載の光半導体装置用金属材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Light  Emitting  Diode、以下「ＬＥＤ」ともいう。）やレーザーダイオード（Laser  Diode、以下「ＬＤ」ともいう。）のような半導体発光素子（以下、「発光素子」ともいう。）を備える光半導体装置は、例えば車載用、一般照明用、液晶表示装置のバックライト、プロジェクターなどの光源として用いられている。
【０００３】
光半導体装置において、発光素子からの光に対して高い反射率を有する銀又は銀合金のめっきを表面に設けたリードフレーム又は基板が採用されている。しかしながら、銀又は銀合金は硫化物によって硫化し易く、硫化によって変色し、反射率が低下する。特許文献１又は２には、反射率は銀よりも低いが、銀よりも耐硫化性に優れた金のめっきを表面に設けた基板を備えた光半導体装置が開示されている。金又は金合金を表面に設けたリードフレーム又は基板を備えた光半導体装置は、例えば高い信頼性が要求される車載用の光半導体装置として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４７５９６号公報
【特許文献２】特開２００６−０９３３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金は、樹脂材料との密着性が低い。リードフレーム又は基板上の表面に施された金めっきと、封止用の樹脂材料又は光半導体装置のパッケージを構成する成形体用の樹脂材料との密着性が低いと、例えば光半導体装置を回路基板にリフロー実装した場合、金めっきと樹脂材料によって構成された部材との界面からリフローしたはんだが染み込み、短絡などの不具合が生じる場合がある。また、樹脂材料に用いた樹脂の種類によっては、リフロー時の熱によって溶融し、金めっきと樹脂材料によって構成された部材の界面から溶融した樹脂材料が漏れ出すなどの不具合を生じる場合がある。
そこで本発明の一態様は、樹脂材料との密着性を高めた光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る光半導体装置用金属材料は、導電性の基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層と、金又は金合金めっきの層と、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金のめっきの層とを、この順に有する。
【０００７】
本発明の実施形態に係る光半導体装置は、前記光半導体装置用金属材料からなるリードフレーム又は基板上に発光素子が搭載された光半導体装置である。
【０００８】
本発明の実施形態に係る光半導体装置用金属材料の製造方法は、導電性の基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層を形成する工程と、必要に応じて、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金のめっきの層を形成する工程と、金又は金合金めっきの層を形成する工程と、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっきの層を形成する工程と、をこの順に含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施の形態によれば、樹脂材料との密着性を高めた光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、一実施形態に係る光半導体装置を示す概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの光半導体装置の概略断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、一実施形態に係る光半導体装置用金属材料の一部の概略断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、他の実施形態に係る光半導体装置用金属材料の一部の概略断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、他の実施形態に係る光半導体装置を示す概略斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの光半導体装置の概略断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、光半導体装置の製造方法を説明するための概略断面製造工程図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、光半導体装置の製造方法を説明するための概略断面製造工程図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、光半導体装置の製造方法を説明するための概略断面製造工程図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、光半導体装置の製造方法を説明するための概略断面製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態について、適宜図面を参照にして説明する。ただし、以下に説明する光半導体装置用金属材料、及びその製造方法、及びそれを用いた光半導体装置は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、特定の記載がない限り、本発明は、以下の実施の形態に限定されない。また、実施の形態において説明するめっき液の組成及びめっき操作条件は、一例である。また、実施の形態において説明する内容は、他の実施の形態にも適用可能である。図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。また、以下の説明において、同一の名称又は符号は、原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。
【００１２】
実施の形態１
光半導体装置
図１Ａ及び図１Ｂに、実施形態１の光半導体装置１００の構造を示す。本実施形態の光半導体装置１００は、平面視において矩形である発光素子２と、一対の板状の光半導体装置用金属材料１からなるリードフレーム１０（以下、単に「リードフレーム１０」ともいう。）と、リードフレーム１０の一部が埋め込まれた樹脂成形体３と、を備える。
【００１３】
樹脂成形体３は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物によって構成される。樹脂成形体３は、底面と側面を持つ凹部を形成しており、凹部の底面は一対のリードフレーム１０の一部で構成され、側面は、所定の傾斜角度を有する反射面３１が形成されている。一対のリードフレーム１０の間は、樹脂成形体３を構成する樹脂組成物によって埋められ、樹脂成形体３の底面の一部３２を構成する。樹脂成形体３は、平面視において横長である形状である。樹脂成形体３は、その側面にリードフレーム１０が底面に露出された横長の凹部を有する。樹脂成形体３の外面には、一対の板状のリードフレーム１０の一部が外部端子部として露出し、外部端子部は樹脂成形体３の下面に沿って折り曲げられている。発光素子２は、凹部の底面を構成する一対のリードフレーム１０の一方に搭載される。発光素子２は封止部材５により被覆されている。封止部材５は、例えば、発光素子２からの光を波長変換する蛍光体と封止材料を含む。封止材料は、透光性樹脂を含むことが好ましい。蛍光体は、発光素子２からの光により励起されて、発光素子２からの光を波長変換し、特定の波長範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する。また、発光素子２は一対の正負の電極を有しており、その一対の正負の電極は一対のリードフレーム１０とそれぞれワイヤ６を介して電気的に接続されている。一対のリードフレーム１０を介して、外部からの電力の供給を受けて光半導体装置１００を発光させることができる。後述する実施の形態で説明する光半導体装置用金属材料からなるリードフレーム１０又は基板は、例えば樹脂成形体３又は封止部材５などの樹脂材料を用いて形成された部材と接触する部位を有する。本明細書において、樹脂材料は、少なくとも樹脂を含む材料をいう。樹脂材料は、例えば樹脂を含む樹脂組成物などが挙げられる。
【００１４】
実施の形態２
光半導体装置用金属材料
図２Ａは、リードフレーム１０又は基板を構成する光半導体装置用金属材料１の一実施形態を示す概略断面図である。
光半導体装置用金属材料１は、例えば銅合金からなる導電性の基体１ａと、基体１ａ上に、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂと、金又は金合金めっき層１ｃ１と、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄとをこの順に有する。
【００１５】
光半導体装置用金属材料１からなるリードフレーム１０は、発光素子２を搭載する搭載部材、発光素子２から出射された光を反射する反射部材、発光素子２と電気的に接続される導電部材としての機能を兼ねている。さらに、リードフレーム１０は発光素子２から発せられる熱の放熱を行う放熱部材としての機能を兼ねていてもよい。光半導体装置用金属材料１からなるリードフレーム１０は、実施形態１のように、発光素子２の下方に設けられていてもよく、発光素子２を取り囲むリフレクタ形状に設けられていてもよい。また、リードフレーム１０は、板状のリードフレームであってもよい。光半導体装置用金属材料１は、絶縁性の基体上に形成された配線として用いてもよい。
【００１６】
また、光半導体装置用金属材料１は、表層に厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを有するため、金又は金合金めっきよりも樹脂との密着性が良く、光半導体装置１００においては、例えば封止部材５及び樹脂成形体３との密着性を向上することができる。光半導体装置用金属材料１からなるリードフレーム１０は、樹脂材料の密着性が高いため、このリードフレーム１０を用いた光半導体装置１００をプリント基板に半田リフロー実装する工程において、半田が光半導体装置内に浸入することや封止材料（以下、「封止樹脂」と称する場合もある。）が樹脂成形体３の外に漏れるのを防止することができる。
【００１７】
さらに、光半導体装置用金属材料１は、表層に厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを有し、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの下層に金又は金合金めっき層１ｃ１を有するため、硫化物と反応し難いインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄ、若しくは、金又は金合金めっき層１ｃ１によって、硫化による変色を抑制することができ、硫化変色による光束の低下を抑制し、高い光束を維持することができる。
【００１８】
光半導体装置用金属材料１は、図２Ａに示すように、基体１ａを中心として、互いに対向する一対の二面において、基体１ａ上に、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂと、金又は金合金めっき層１ｃ１と、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄとをこの順に有する。光半導体装置用金属材料１は、板状の基体１ａを中心として互いに対向する二対の四面において、基体１ａを中心にくるむように、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂと、金又は金合金めっき層１ｃ１と、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄとをこの順に有していてもよい。板状の基体１ａの一対の対向する二面は上面又は底面という場合があり、板状の基体１ａの他の対向する二面は側面という場合がある。
【００１９】
光半導体装置用金属材料１は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を有する光に対する反射率が３０％以上９０％以下であることが好ましい。光半導体装置用金属材料の反射率は、より好ましくは３２％以上８５％以下であり、さらに好ましくは３４％以上８２％以下である。
光半導体装置用金属材料１の表面は、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄで被覆されており、下地層が金又は金合金めっき層１ｃ１であり、反射率は、厚さにもよるがインジウム又はインジウム合金めっき１ｄの反射率と、金又は金合金めっき層１ｃ１の反射率に影響される。光半導体装置用金属材料１の４５０ｎｍに発光ピーク波長を有する光に対する反射率が３０％以上９０％以下であると、表層のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄと金又は金合金めっき層１ｃ１との両方の反射率を合わせた値となり、表層に設けたインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄによって、樹脂材料である封止部材５又は樹脂成形体３との密着性が良好となり、光半導体装置を半田リフロー実装する工程において、半田が光半導体装置内に浸入することや封止材料が外部に漏れるのを抑制することができる。また、光半導体装置用金属材料１の４５０ｎｍに発光ピーク波長を有する光に対する反射率が３０％以上９０％以下であると、発光素子２から照射された光及び蛍光体で波長変換された光を十分に反射し、高い発光効率を維持することができる。光半導体装置用金属材料１の反射率が３０％未満であると、表層のインジウム又はインジウム合金めっきの反射率よりも、下地層である金又は金合金めっきの反射率に近い値となる。光半導体装置用金属材料１の反射率が９０％を超えると、インジウム又はインジウム合金めっきの反射率に近い値となる。
【００２０】
光半導体装置用金属材料１は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるｂ＊値で表される色度が、０以上４０以下であることが好ましい。光半導体装置用金属材料１のｂ＊値で表される色度が、より好ましくは１以上３８以下であり、さらに好ましくは１以上３６以下である。光半導体装置用金属材料１の表面は、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄで被覆されており、下地層が金又は金合金めっき層１ｃ１であり、表層のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄ及び金又は金合金めっき層１ｃ１を合わせた色度を有する。光半導体装置用金属材料１の色度は、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの厚さと共に、下地層である金又は金合金めっき層１ｃ１の厚さによっても変化する。光半導体装置用金属材料１は、ｂ＊値が０以上４０以下の範囲であれば、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄと金又は金合金めっき層１ｃ１との両方のｂ＊値を合わせた値となり、樹脂材料を用いて形成された封止部材５又は樹脂成形体３との密着性が良好となり、光半導体装置を半田リフロー実装する工程において、半田が光半導体装置内に浸入することや封止材料が外部に漏れるのを抑制することができる。光半導体装置用金属材料１のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるｂ＊値が０未満であると、表層のインジウム又はインジウム合金めっきの色度を示すｂ＊値の値に近くなる。また、光半導体装置用金属材料１のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるｂ＊値が４０を超えると、下地層である金又は金合金めっき層１ｃ１の色度を示すｂ＊値に近い値となる。
【００２１】
インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄ
インジウムまたはインジウム合金めっき層１ｄは、光半導体装置用金属材料１の表面に設けられる。インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの厚さは、０．００２μｍ以上０．３μｍ以上であり、好ましくは０．００３μｍ以上０．２５μｍ以下、より好ましくは０．００３μｍ以上０．２０μｍ以下である。インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの厚さが０．００２μｍ未満と薄くなると、樹脂材料との密着性が低下し、光半導体装置用金属材料１をリードフレーム又は基板として用いた光半導体装置１００は、封止部材５及び樹脂成形材３との密着性が低下する場合がある。また、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの厚さが０．３μｍを超えて厚くなると、光半導体装置用金属材料としての融点が著しく低下し、例えば光半導体装置を半田リフロー実装する際に、半田が光半導体装置の内部に染み込む場合がある。
【００２２】
インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの材料としては、インジウム単体、インジウムと、金、銀及びスズから選ばれる少なくとも１種の金属との合金を用いることができる。インジウム合金である場合には、インジウムの割合がおよそ７０質量％〜９９質量％であることが好ましい。
【００２３】
インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄは、光半導体装置用金属材料１の全ての表面に設けられている必要はない。つまり、光半導体装置用金属材料１の表面の少なくとも一部がインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄであればよい。例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示した樹脂成形体３の凹部の底面に露出していない、リードフレーム１０のうち、樹脂成形体３の側壁部の内部に埋設された埋設部や封止部材５と密着している埋没部は、樹脂との密着向上のため、その表面にインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを必要とするが、樹脂成形体３の外部に露出した外部端子部や光半導体装置の底面側に露出した実装部には、その表面にインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄが設けられていなくてもよい。このように光半導体装置用金属材料１の一部にインジウム又インジウム合金めっき層１ｄを設けるためには、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを形成する際に、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを必要としない部分を保護テープでマスクし、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを表面の一部に形成することができる。
【００２４】
インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄは、樹脂成形体３又は封止部材５と直接密着していない部位であるなら、本実施形態のように板状の光半導体装置用金属材料１の一対の対向する二面、例えば上面及び底面との両方に設けられていてもよく、ある面のみに設けられ他の面には設けられていなくてもよい。また、一つ面の中で一部のみに設けられてもよい。また、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄは、設けられている全領域にわたって同一の厚みであってもよく、厚みが異なっていてもよい。インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの厚みが各部位で異なることにより、より効果的にコストを低減することができる。例えば、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄが光半導体装置用金属材料１の上面と底面とに設けられ、一方の面での厚みが他方よりも厚くてもよい。樹脂成形体３又は封止部材５と直接密着している部分に比較的厚いインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを設けることで、例えば光半導体装置１００をプリント基板に半田リフロー実装する際に、半田が光半導体装置１００内に浸入することをより効果的に抑制することができる。
【００２５】
基体１ａ
光半導体装置用金属材料１は、表層にインジウム又はインジウム合金めっき１ｄがその上に積層される基体１ａを有する。本実施形態においては、基体１ａは、光半導体装置用金属材料１のおおまかな形状を決定する材料として用いられる。
【００２６】
基体１ａの材料としては、銅、鉄、これらの合金、あるいはクラッド材（例えば銅／鉄ニッケル合金／銅の積層）などを好適に用いることができる。銅やその合金は、放熱性に優れているため、好ましく用いることができる。特に、板状の銅及び銅合金は、機械的特性、電気的特性、加工性などの面においても優れており、好ましい。クラッド材は、線膨張係数を低く抑えることができるため、光半導体装置１００の信頼性を高めることができる。
【００２７】
基体１ａの厚さや形状などについては、光半導体装置１００の形状などに応じて種々選択することができる。例えば、板状、塊状、膜状などの形状とすることができる。更には、セラミックなどに印刷などで設けられる配線パターンであってもよく、形成された配線パターンに銅やその合金をめっきしたものであってもよい。
【００２８】
光半導体装置用金属材料１の光の反射率を高めるため、基体１ａの平坦度は、なるべく高いことが好ましい。例えば、基体１ａの表面粗さＲａが０．５μｍ以下であることが好ましい。これにより、基体１ａの上に設けるニッケル又はニッケル合金層１ｂ、金又は金合金めっき層１ｃ１、必要に応じて設けられる後述するロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２、及びインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの平坦度を高めることができる。また、基体１ａの平坦度が高いと、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの平坦度も高くすることができ、光半導体装置用金属材料１の反射率を良好に高めることができる。基体１ａの平坦度は、圧延処理、物理研磨、化学研磨などの処理を行うことで高めることができる。基体１ａの平坦度は、基体１ａを構成する材料と同種類の材料のめっきを行うことによって高めることもできる。例えば、銅合金からなる基体１ａの場合は、銅合金めっきを行うことによって、基体１ａの平坦度を高めることができる。
【００２９】
ニッケル又はニッケル合金層１ｂ
本実施形態の光半導体装置用金属材料１は、基体１ａ上にニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂを有する。
【００３０】
ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂの厚さは、好ましくは０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂの厚さが０．５μｍ以上であると、基体１ａから基体１ａに含まれる金属が下地層である金又は金合金めっき層１ｃ１や、表層であるインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄへ拡散することを効果的に低減させることができる。例えば基体１aが銅を含む場合は、基体１ａから金又は金合金めっき層１ｃ１及びインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄに銅が拡散するのを抑制することができる。ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂの厚さが１０μｍ以下であると、原材料や製造コストが低減することができる。ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂの材料としては、例えば、ニッケルのほか、ニッケルリン、ニッケルスズ、ニッケルコバルトなどの合金を用いることができる。
【００３１】
金又は金合金めっき層１ｃ1
本実施形態の光半導体装置用金属材料１は、表層であるインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの下地層として、金又は金合金めっき層１ｃ１を備える。表層の下地層１ｃとして、金又は金合金めっき層１ｃ１の他に、種々の目的で、別の材料からなる複数の層を備えていてもよい。
【００３２】
金又は金合金めっき層１ｃ１は、硫黄成分と反応しにくい金属である金又は金合金めっき層１ｃ１であることが好ましい。特に金が好ましい。金又は金合金めっき層１ｃ１の厚さは、好ましくは０．０１μｍ以上１μｍ以下であり、より好ましくは０．０２μｍ以上０．９μｍ以下、さらに好ましくは０．０３μｍ以上０．８μｍ以下である。金又は金合金めっき層の厚さが０．０１μｍ以上であると、ワイヤ６によるワイヤボンディング性や発光素子とのダイボンディング性が良好となる。また、金又は金合金めっき層の厚さが１μｍ以下であると、材料コストを低減することができる。金合金として、金コバルト、金ニッケル、金インジウム、金パラジウムなどが好ましい。
【００３３】
実施の形態３
光半導体装置用金属材料
図２Ｂは、リードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料１の他の実施形態を示す概略断面図である。光半導体装置用金属材料１は、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂと、金又は金合金めっき層１ｃ１との間に、下地層１ｃとして、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２を有することが好ましい。
【００３４】
ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２
本実施形態の光半導体装置用金属材料１は、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂに接触する下地層として、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２を有することが好ましい。例えば銅を含む材料からなる基体１ａを用いた場合、基体１ａの上にニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂを設け、さらにその上に第２の下地層としてロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２を設け、その第２の下地層の上に、金又は金合金めっき層１ｃ１を第１の下地層として設け、表層にインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄをこの順に積層させることが好ましい。このような構成とすることで、例えば基体１ａに銅が含まれる場合、基体１ａに含まれる銅が、金又は金合金めっき層１ｃ１、さらに表層のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄに拡散するのを抑制することができ、金又は金合金めっき層１ｃ１とインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄとの密着性を高めることができる。また、基体１ａに含まれる銅の拡散が抑制されることで、光半導体装置用金属材料１をリードフレーム１０として用いた場合に、ワイヤボンディング性を高めることができる。
【００３５】
ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２の厚さは、好ましくは０．０１μｍ以上０．３μｍ以下であり、より好ましくは０．０２μｍ以上０．２μｍ以下、さらに好ましくは０．０３μｍ以上０．１μｍ以下である。ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２の厚さが０．０１μｍ以上０．３μｍ以下であると、基体１ａに含まれる金属（例えば銅）の他の下地層及び表層への拡散を抑制し、各層の密着性を高めることができる。
【００３６】
インジウム又はインジウム合金めっき１ｄの第１の下地層１ｃ１及び第２の下地層１ｃ２を含む下地層１ｃは、硫化防止と基体１ａに含まれる金属の他の層への拡散防止の役割の両方を兼ねる層としてもよい。これにより、コストを低減することができる。例えば、金は硫黄成分と反応しにくく、基体１ａに含まれる金属の拡散防止の効果も高いため、好ましく用いることができる。
【００３７】
光半導体装置用金属材料１は、例えば、後述する図３Ａ及び３Ｂに示すように、略平板状であることが好ましい。これにより、光半導体装置用金属材料１の信頼性を高めることができる。ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂは、基体１として用いられる銅、鉄、これらの合金、あるいはクラッド材（例えば銅／鉄ニッケル合金／銅の積層）などよりも多少脆いので、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂを備える光半導体装置用金属材料１は、屈曲させずに平板状のまま用いることが好ましい。
【００３８】
実施の形態４
光半導体装置
図３Ａ及び図３Ｂは、実施形態４の光半導体装置２００の構造を示す。本実施形態の光半導体装置２００は、屈曲部を有さないリードフレーム１０を有する。実施形態１の光半導体装置１００と、共通する部材には、同一の符号を付した。
次に、実施形態１の光半導体装置１００及び実施形態４の光半導体装置用２００を構成する各部材について説明する。
【００３９】
発光素子２
発光素子２は、発光素子２は、任意の波長の半導体発光素子を選択することができる。例えば、青色、緑色発光の発光素子２としては、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮなどの窒化物系半導体やＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる発光素子２を用いることもできる。用いる発光素子２の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。
【００４０】
光半導体装置が波長変換可能な部材を備える場合には、その波長変換可能な部材を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。また、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を出力する発光素子２とすることができる。
【００４１】
発光素子２は、光半導体装置用金属材料１からなるリードフレーム１０又は基板上に実装することが好ましい。これにより、光半導体装置の光取出し効率を向上させることができる。
【００４２】
発光素子２は、導電部材と電気的に接続される正負の電極を有している。これらの正負の電極は一面側に設けられていてもよく、発光素子２の上下両面に設けられていてもよい。導電部材との接続は、後述の接合部材４とワイヤ６によってなされてもよく、フリップチップ実装によってなされてもよい。
【００４３】
樹脂成形体３
樹脂成形体３は、一対のリードフレーム１０を一体的に保持する樹脂組成物からなる部材である。樹脂成形体３の平面視形状は、図１Ａに示すような一対の対向する辺が他の対向する辺よりも長い、平面が略長方形状であってもよく、図３Ａに示すような四角形であってもよい。その他、樹脂成形体３は、多角形、更にそれらを組み合わせたような形状とすることができる。樹脂成形体３が凹部を有する場合、凹部の側壁部３１は、その内側面は図３Ｂに示すような底面に対して傾斜した角度で設けた傾斜面を有してもよく、略垂直な角度であってもよく、段差面を有していてもよい。また、その高さや開口部の形状などについても、目的や用途に応じて適宜選択することができる。凹部の内部にはリードフレーム１０が設けられることが好ましい。一対のリードフレーム１０の間は、樹脂成形体３を構成する樹脂組成物によって埋められ、樹脂成形体３の底面の一部３２を構成する。
【００４４】
樹脂成形体３は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を用いて形成することができる。特に、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物を用いるのが好ましい。熱硬化性樹脂を含む組成物としては、封止部材５に用いられる樹脂に比してガス透過性の低い樹脂が好ましく、具体的にはエポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂組成物などを挙げることができる。樹脂成形体３を構成する樹脂組成物には、充填材（フィラー）としてＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２、及びＣａ（ＯＨ）２から選ばれる少なくとも１種の無機粒子を含有してもよい。樹脂成形体３を構成する樹脂組成物に、フィラーとして無機粒子を含まれることによって、樹脂成形体３の光の透過率を調整することができる。
【００４５】
なお、樹脂成形体３の他に、リードフレーム１０を保持する部材としては、セラミックやガラスや金属などの無機物で形成されてもよい。これにより、劣化などが少なく、信頼性の高い光半導体装置とすることができる。
【００４６】
接合部材４
接合部材４は、発光素子２をリードフレーム１０に固定し実装する部材である。導電性の接合部材４の材料として、銀、金、パラジウムを含む導電性ペースト、金−スズ、スズ−銀−銅などの共晶はんだ材料、低融点金属などのろう材、銅、銀、金粒子、銀又は銀合金めっき層と同様の材料を用いることができる。絶縁性の接合部材４としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂などを用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、発光素子２からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子２の実装面にアルミニウム膜や銀膜などの反射率の高い金属層や誘電体反射膜を設けることができる。
【００４７】
封止部材５
封止部材５は、発光素子２、リードフレーム１０、ワイヤ６、後述する保護膜の各部材を被覆するよう設けられる。光半導体装置は、封止部材５を備えることで、被覆した部材を塵芥や水分、更には外力などから保護することができ、光半導体装置の信頼性を高めることができる。特に、保護膜を形成した後に封止部材５を保護膜上に設けることで、保護膜を保護することができるため、光半導体装置の信頼性が高まる。
【００４８】
封止部材５は、発光素子２からの光を透過可能な透光性を有し、且つ、それらによって劣化しにくい耐光性を有するものが好ましい。封止部材５に用いる具体的な材料としては、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、フッ素樹脂組成物など、発光素子からの光を透過可能な透光性を有する絶縁樹脂組成物を挙げることができる。特にジメチルシリコーン、フェニル含有量の少ないフェニルシリコーン、フッ素系シリコーン樹脂などシロキサン骨格をベースに持つ樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂なども用いることができる。
【００４９】
封止部材５の形成方法は、封止部材５を構成する材料に樹脂が含まれる場合、ポッティング（滴下）法、圧縮成型法、印刷法、トランスファモールド法、ジェットディスペンス法、スプレー塗布などを用いることができる。光半導体装置が凹部を有する樹脂成形体３を備える場合は、ポッティング法が好ましく、光半導体装置が平板状の基体を用いる場合は、圧縮成型法やトランスファモールド法が好ましい。
【００５０】
封止部材５は、図１Ｂ又は図３Ｂに示すように、樹脂成形体３の凹部内を充填するよう設けることが好ましい。
【００５１】
封止部材５の外表面の形状については、光半導体装置に求められる配光特性などに応じて種々選択することができる。例えば、上面を凸状レンズ形状、凹状レンズ形状、フレネルレンズ形状、粗面などとすることで、光半導体装置の指向特性や光取出し効率を調整することができる。
【００５２】
封止部材５には、着色剤、光拡散剤、光反射材、各種フィラー、波長変換部材などを含有させることもできる。
【００５３】
波長変換部材は、発光素子２の光を波長変換させる材料である。発光素子からの発光が青色光の場合、波長変換部材としては、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ：Ｃｅ」と呼ぶ。）が好適に用いられる。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、発光素子からの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な光半導体装置を、比較的簡単に形成することができる。
【００５４】
ワイヤ６
ワイヤ６は発光素子２とリードフレーム１０などの導電部材とを接続する。ワイヤ６の材料は、金、アルミニウム、銅など及びこれらの合金が好適に用いられる。また、ワイヤ６は、コアの表面にコアと別の材料で被覆層を設けたもの、例えば、銅のコアの表面にパラジウムやパラジウム金合金などを被覆層として設けたものを用いることができる。なかでも、ワイヤ６の材料は、信頼性の高い金、銀、銀合金のいずれか１種から選ばれることが好ましい。また、特に、光反射率の高い銀又は銀合金であることが好ましい。この場合は特に、ワイヤ６は保護膜によって被覆されることが好ましい。これにより、銀を含むワイヤの硫化や断線を防止し、光半導体装置の信頼性を高めることができる。また、リードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料１の基体１ａが銅からなり、ワイヤ６が銀又は銀合金からなる場合、光半導体装置用金属材料１が、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂを備えることによって、銅と銀での間の局部電池の形成を抑制することができる。これにより、リードフレーム１０及びワイヤ６の劣化が抑制され、信頼性の高い光半導体装置とすることができる。
【００５５】
保護膜
光半導体装置はさらに、保護膜を備えてもよい。保護膜は、リードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料１の表面に設けられたインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを少なくとも被覆する。保護膜は、主としてリードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料１の表面のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの変色または腐食を抑制する部材である。さらに、任意に、発光素子２、接合部材４、ワイヤ６、基体（樹脂成形体３）などのリードフレーム１０以外の部材の表面や、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄが設けられていない光半導体装置用金属材料１の表面を被覆してもよい。ワイヤ６が銀又は銀合金である場合、保護膜はワイヤ６を被覆するよう設けられることが好ましい。これにより、銀を含むワイヤの硫化や断線を防止し、光半導体装置の信頼性を高めることができる。
保護膜は、原子層堆積法（以下、ＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）法ともいう。）によって形成されることが好ましい。ＡＬＤ法によれば、非常に均一な保護膜を製膜することができるとともに、形成された保護膜が他の成膜方法で得られる保護膜に比較して緻密であるため、例えばリードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料１のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの硫化を非常に有効に防止することができる。
【００５６】
保護膜の材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＳｅＯ、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２などの酸化物や、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮなどの窒化物、ＺｎＦ２、ＳｒＦ２などのフッ化物が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。或いは、積層させるようにしてもよい。
【００５７】
なお、接合部材４とリードフレーム１０との熱膨張率差により、発光素子２の周囲において保護膜にクラックが形成され、発光素子２の近傍のリードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料１のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄが酸化するおそれがある。リードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料１のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの厚みを０．００２μｍ以上０．３μｍ以下と非常に薄くすることで酸化の進行が低減され、リードフレーム１０の反射率の低下を抑えることができる。
【００５８】
光半導体装置は、上記の他、種々の部材を備えることができる。例えば、保護素子としてツェナーダイオードを搭載することができる。
【００５９】
光半導体装置の製造方法
次に、光半導体装置の製造方法の一例として、実施形態４の光半導体装置２００の製造方法を図４Ａ乃至図４Ｄに基づき説明する。
図４Ａに示すように、本発明の実施形態２又は３の光半導体装置用金属材料１からなるリードフレーム１０を準備する。具体的には、光半導体装置用金属材料１の基体１ａを構成する例えば銅の金属板をパンチングし、後述する光半導体装置用金属材料１の製造方法で説明するように、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂ、必要に応じてロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２、金又は金合金めっき層１ｃ１、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを形成し、リードフレームであるリードフレーム１０を形成する。
【００６０】
図４Ｂに示すように、リードフレーム１０に、トランスファモールド法で樹脂成形体３を形成する。樹脂成形体３は、リードとなる一対のリードフレーム１０が、それぞれに樹脂成形体３の凹部の底面に露出するように形成される。つまり、リードフレーム１０はそれぞれの樹脂成形体３の凹部の底面に露出されている。
【００６１】
次に、図４Ｃに示すように、樹脂成形体３が形成されたリードフレーム１０の発光素子２を搭載する領域に、図示を省略した接合部材を介して発光素子２を搭載する。そして、発光素子２とリードフレーム１０とを図示を省略したワイヤによって接続する。その後、樹脂成形体３のそれぞれの凹部内に封止部材５を設ける。
【００６２】
そして、図４Ｄに示すようなリードフレーム１０と樹脂成形体３を、ダイシングソーなどを用いて切断し、図３Ａ及び図３Ｂに示すような個々の光半導体装置に個片化する。この切断により、光半導体装置２００の外側面にリードフレーム１０の断面が露出する。この断面においては、リードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料１の銅の基体１ａと、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂ、必要に応じてロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２、金又は合金めっき層１ｃ１、さらにインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄが露出している。
【００６３】
実施の形態５
光半導体装置用金属材料の製造方法
次に、光半導体装置用金属材料の製造方法について説明する。
実施形態５の光半導体装置金属材料の製造方法は、基体上に、ニッケル又はニッケル合金めっきの層を形成する工程と、必要に応じて、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金のめっきの層を形成する工程と、金又は金合金めっきの層を形成する工程と、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっきの層を形成する工程の各工程をこの順に含む。
【００６４】
基体は、ウェットエッチングにより、所定の位置に段差を形成し、段差を形成した後に、前記各工程を行ってもよい。
【００６５】
各めっき層を形成する工程は、各めっき層の形成が容易であるため、電解めっき法又は無電解めっき法により行うことが好ましい。なかでも電解めっき法は、層の形成の速度が速く、量産性を高めることができるため、好ましい。
【００６６】
めっきをする前に、基体の前処理を行ってもよい。前処理としては、希硫酸、希硝酸、希塩酸などの酸処理や、水酸化ナトリウムなどのアルカリ処理が挙げられ、これらを１回又は数回、同じ処理又は異なる処理を組み合わせて行ってもよい。前処理を数回行う場合は、各処理後に純水を用いて流水洗浄するのが好ましい。基体が銅や銅を含む合金からなる金属板の場合、前処理に希硫酸を用いることが好ましい。基体が鉄や鉄を含む合金からなる金属板の場合、前処理に希塩酸を用いることが好ましい。
【００６７】
光半導体装置用金属材料は、各層を形成した後、２００℃以上４５０℃以下の温度、５分以上２時間以内の処理時間で、熱処理する工程をさらに含むことが好ましい。熱処理は、大気中でも良いし窒素ガスなどの不活性雰囲気や水素ガスなどの還元雰囲気でもよいが、インジウム又はインジウム合金めっき中のインジウムの酸化を防止するため、窒素ガス雰囲気中で熱処理することが好ましい。また、熱処理方法としては、熱風恒温器中のようなバッチ処理でもよいし、連続めっき装置の最終工程に熱風炉や赤外炉を設けて連続的に熱処理してもよい。これらの熱処理によって、低融点であるインジウム又はインジウム合金めっき層と直下の金又は金合金めっき層が適宜相互拡散して、さらに成形樹脂又は封止樹脂との密着を向上することができるため好ましい。なお、熱処理の温度と処理時間は、各めっき層の厚さの組み合わせを勘案して決めることができる。
【００６８】
ニッケル又はニッケル合金のめっき層を形成する工程において、めっき層を構成する材料が、純ニッケルの場合は、例えばスルファミン酸ニッケルを含むめっき液を使用して電解めっきして形成することができる。また、ニッケルリン合金である場合は、次亜リン酸ニッケルめっき液を使用して無電解めっきして形成することができる。
【００６９】
ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっきの層を形成する工程において、めっき層を構成する材料が、パラジウム合金の場合は、例えばテトラアンミンパラジウム塩化物を含むめっき液を使用して電解めっきして形成することができる。めっき層を構成する材料がロジウム合金の場合は、例えば硫酸ロジウムを含むめっき液を使用して電解めっきして形成することができる。
【００７０】
金又は金合金めっき層を形成する工程において、めっき層を構成する材料が金合金場合には、例えばシアン化金カリウムを含むめっき液を使用して電解めっきして形成することができる。
【００７１】
インジウム又はインジウム合金めっきの層を形成する工程において、可溶性インジウム塩をインジウム濃度で０．１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下と、シアン化物、硫酸塩、スルファミン酸塩及びメタンスルホン酸塩から選ばれる少なくとも１種の電気伝導塩を０．５ｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下とを含む、めっき液を用いる。めっき液に含まれる電気伝導塩が０．５ｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下であれば、めっき液の電気抵抗が高くなりすぎることなく、また、めっき液の粘性が過剰となることなく、イオン移動度が低下することなく、工業的に安定してめっき液を使用することができる。また、めっき液に含まれる電気伝導塩が０．５ｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下であれば、めっき液の粘性が過剰となることなく、被めっき物による、いわゆるめっき液の持ち出しも少なくなるので、経済的にインジウム又はインジウム合金めっきを施すことができる。シアン塩としては、シアン化カリウム、シアン化ナトリウムが挙げられる。硫酸塩としては、硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどが挙げられる。スルファミン酸塩としては、スルファミン酸カリウム、スルファミン酸ナトリウムが挙げられる。メタンスルホン酸塩としては、メタンスルホン酸カリウム、メタンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。
【００７２】
可溶性インジウム塩としては、例えばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ブタンスルホン酸等のスルホン酸のインジウム塩、スルファミン酸のインジウム塩、インジウムの硫酸塩、インジウムの塩化物塩、臭化物塩、硝酸塩、水酸化物塩、インジウムの酸化物塩、フルオロホウ酸塩、カルボン酸、例えば、クエン酸、アセト酢酸、グリオキシル酸、ピルビン酸、グリコール酸、マロン酸、ヒドロキサム酸、イミノニ酢酸、サリチル酸、グリセリン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、ヒドロキシ酪酸のインジウム塩、アミノ酸のインジウム塩等が挙げられる。めっき液に用いるインジウム塩としては、具体的には、インジウムの硫酸塩又はスルファミン酸のインジウム塩を用いることができる。
【００７３】
インジウム又はインジウム合金めっきの層を形成する工程において、めっき液を用いて、めっき液の液温が２０℃以上７０℃以下、陽極にインジウム又はインジウム合金からなる可溶性電極を使用し、導電性の基体の陰極電流密度が０．１Ａ／ｄｍ２以上１０Ａ／ｄｍ２以下とし、めっき時間が５秒間以上１０分間以内の条件で、電解めっきを行ことが好ましい。この条件でインジウム又はインジウム合金めっきの層を形成することにより、工業的に安定して、経済的に、厚さが０．００２μｍ以上０．３μｍ以下のインジウム又はインジウム合金めっきの層を形成することができる。インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを電解めっきで形成する際には、Ｓｅ系光沢剤、Ｓｂ系光沢剤、Ｓ系光沢剤、有機系光沢剤などの光沢剤を併用してもよいし、光沢剤を併用しなくてもよい。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００７５】
実施例１乃至１１
図２Ａ又は図２Ｂに示すように、以下の基体１ａの表面に、ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂ、必要に応じて第２の下地層であるロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２、第１の下地層である金又は金合金めっき層１ｃ１、その上に表層であるインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄを、この順で、以下に示す浴組成を有する各めっき液を用いて、各条件で電解めっきにて光半導体装置用金属材料１を作製した。各光半導体装置用金属材料１を用いて、一対のリードフレームであるリードフレーム１０を用意した。各実施例及び比較例における各層の厚さは表１に記載した。実施例９及び１０は、表１に示す温度及び時間、光半導体装置用金属材料１に熱処理を行った。めっき時間は５秒間以上１０分間以内に調整した。
【００７６】
基体１ａ
銅の基体：三菱伸銅株式会社製のＴＡＭＡＣ１９４材をプレス金型でリードフレーム形状にしたものを使用した。
４２アロイ合金の基体：ＤＯＷＡメタニクス株式会社製４２％Ｎｉ-Ｆｅの鉄ニッケル合金（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）をプレス金型でリードフレーム形状にしたものを使用した。
鉄材：新日鐵住金株式会社製のＳＰＣＥ−ＳＢをプレス金型でリードフレーム形状にしたものを使用した。
【００７７】
ニッケル又はニッケル合金めっき層１ｂ
ニッケルめっき層１ｂは、標準的なスルファミン酸系電解めっき浴として、以下の浴組成のめっき液を用いた。
ニッケル又はニッケル合金めっき液
硫酸スルファミン酸ニッケル：４５０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル：１０ｇ／Ｌ
ほう酸：３０ｇ／Ｌ
ｐＨ４．０
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し液温５５℃、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ２で電解めっきしてニッケルめっき層を作製した。陽極は硫黄添加のニッケル板を使用した。
実施例５は、前記めっき液の浴組成にさらに、硫酸スズを適量添加して、ニッケルスズ合金めっき層１ｂを作製した。
実施例７は、前記めっき液の浴組成にさらに、スルファミン酸コバルトなどを適量添加してニッケルコバルト合金めっき層１ｂを作製した。
実施例９は、前記めっき液の浴組成にさらに、亜リン酸を適量添加して、ニッケルリンめっき層１ｂを作製した。
【００７８】
金又は金合金めっき層１ｃ１
実施例１、４、５、７乃至１１、及び後述する比較例１は、金めっき層１ｃの厚さが０．１μｍ以上であるので、弱酸性電解金めっき浴として、以下の浴組成のめっき液を用いた。
金又は金合金めっき液１
シアン化金カリウム：金として５ｇ／Ｌ
クエン酸カリウム：１２０ｇ／Ｌ
クエン酸：１０ｇ／Ｌ
リン酸カリウム：４０ｇ／Ｌ
硫酸タリウム：タリウムとして１０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ６．３
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し液温６８℃、陰極電流密度０．８Ａ／ｄｍ２で電解めっきして金めっき層１ｃを作製した。陽極は白金被覆チタン電極を用いた。
実施例１０は、前記金めっき液の浴組成に、さらに適量の硫酸コバルトを添加して、金コバルト合金めっき層１ｃ１を作製した。
【００７９】
また、実施例２、３、６、及び後述する比較例１、２の金めっき層１ｃは、金めっき厚が０．１μｍ以下と薄いので、以下の浴組成のめっき液を用いた。
金又は金合金めっき液２
シアン化金カリウム：金として１ｇ／Ｌ
クエン酸カリウム：８０ｇ／Ｌ
クエン酸：１０ｇ／Ｌ
リン酸カリウム：５０ｇ／Ｌ
ｐＨ４．０
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整して液温４０℃、陰極電流密度２Ａ／ｄｍ２で電解めっきして金めっき層を作製した。陽極は白金被覆チタン電極を使用した。
【００８０】
インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄ
インジウムめっき層１ｄは、電解インジウムめっき浴として、以下の浴組成のめっき液を用いた。
インジウム又はインジウム合金めっき液
硫酸インジウム：インジウムとして５ｇ／Ｌ
硫酸ナトリウム：１０ｇ／Ｌ
ｐＨ２．０
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整し液温３０℃、陰極電流密度０．８Ａ／ｄｍ２で電解めっきしてインジウムめっき層を作製した。陽極はインジウム電極を用いた。
実施例４は、前記めっき浴組成に、適量の硝酸銀を添加して、インジウム銀合金めっき層１ｄを作製した。
実施例８は、前記めっき浴組成に、適用の塩化金酸を添加して、インジウム金合金めっき層１ｄを作製した。
【００８１】
ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金めっき層１ｃ２
実施例２、６、９、１０、及び後述する比較例２、３のパラジウムめっき層１ｃ２として、以下の浴組成のめっき液を用いた。
パラジウム又はパラジウム合金めっき液
テトラアンミンパラジウム塩化物：パラジウムとして５ｇ／Ｌ
硝酸アンモニウム：１５０ｇ／Ｌ
３−ピリジンスルホン酸ナトリウム：５ｇ／Ｌ
ｐＨ８．５
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整して液温５０℃、陰極電流密度１Ａ／ｄｍ２で電解めっきしてパラジウムめっき層を作製した。陽極は白金被覆チタン電極を用いた。
実施例６は、前記浴組成のめっき液に適量の硫酸ニッケルを添加してパラジウムニッケル合金めっき層１ｃ２を作製した。
【００８２】
実施例３、８のロジウム又はロジウム合金めっき層１ｃ２として、以下の浴組成のめっき液を用いた。
ロジウム又はロジウム合金めっき液
硫酸ロジウム：ロジウムとして２ｇ／Ｌ
硫酸：５０ｇ／Ｌ
硫酸鉛：鉛として１０ｍｇ／Ｌ
前記めっき液を用いて、めっき時間を調整して液温４５℃、陰極電流密度１Ａ／ｄｍ２で電解めっきしてロジウムめっき層を作製した。陽極は白金被覆チタン電極を用いた。
実施例８は、前記浴組成のめっき液に、硫酸コバルトを添加してロジウムコバルト合金めっき層１ｃを製作した。
【００８３】
比較例１乃至３
比較例１として、実施例と同様の構造で、インジウム又はインジウム合金めっき層を形成しない金属材料を用意した。比較例２、３として、インジウム又はインジウム合金めっき層１ｄの厚さを変えた金属材料を用意した。この金属材料を用いて一対のリードフレームであるリードフレーム１０を用意し、このリードフレーム１０を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、図１Ａ及び図１Ｂに示す光半導体装置と実質的に同様の構造の各光半導体装置を製造した。
【００８４】
反射率及びＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるｂ＊値
実施例及び比較例の光半導体装置用金属材料について、大塚電子株式会社製の微小部反射率測定装置ＭＣＰＤを使用して、４５０ｎｍに発光ピーク波長を有する光を照射し、反射率を測定した。さらに、日本電色工業株式会社製の色差計ＶＳＳ−４００を使用して、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるｂ＊値を測定した。その結果を表１に示した。
【００８５】
光半導体装置
次に、実施例及び比較例の光半導体装置用金属材料をリードフレームとして用いて、図１Ａ及び１Ｂに示す光半導体装置と実質的に同様の構造の各光半導体装置を製造した。半導体装置１００が個片化されるまでは、一対のリードフレーム１が複数連結された状態のリードフレーム１に、複数の樹脂成形体３が成形された集合体の状態で各工程を経るが、便宜上、図１Ａ及び１Ｂに示す１つの光半導体装置１００（単数）で説明する。このリードフレーム１０を用いて、図１Ａ及び図１Ｂに示す光半導体装置と実質的に同様の構造の各実施例及び比較例の光半導体装置を製造した。
【００８６】
樹脂成形体３は、凹部を有しており、凹部の底面に光半導体装置用金属材料１が露出されている。その光半導体装置用金属材料１の上に、透光性の樹脂を接合部材４として、上面に正負の電極を備える平面視において矩形の発光素子２を載置し、接合した。その後、凹部内にＹＡＧ蛍光体と、透光性樹脂を含有する封止材料をポッティング法により滴下し、封止部材５を形成した。
【００８７】
樹脂成形体の半田浸入及び封止樹脂漏れの有無
各実施例及び比較例の光半導体装置を鉛フリー半田（Ｓｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ）ペ−ストを塗布したプリント基板に設置し、リフロー温度２６０℃で１０秒間実装した後、リフロー後の光半導体装置を剥し、実体顕微鏡を用いて４０倍で樹脂成形体３内に半田浸入があるか評価するとともに、封止樹材料（封止樹脂）漏れの有無についても評価した。その評価結果を表１に示した。
【００８８】
耐硫化試験後の全光束維持率
耐硫化信頼性を評価するため、各実施例及び比較例の光半導体装置を温度４０℃湿度７５％ＲＨの環境下でＨ２Ｓを２ｐｐｍ及びＮＯ２を４ｐｐｍ含む混合ガスにて５００時間暴露処理前後の光半導体装置から発せられる光の全光束を測定し、暴露処理後の全光束を暴露処理前の全光束で除した割合を全光束の維持率として測定した。その結果を表１に示した。
【００８９】
【表１】
2020053600.tif 000003
【００９０】
実施例１乃至１１の光半導体装置は、樹脂成形体３内への半田の浸入は見られず、また、樹脂成形体３から外部への封止樹脂の漏れは見られず、樹脂材料とリードフレーム１０の密着性が良好であった。また、実施例１乃至１１及び比較例１乃至３の光半導体装置は、硫化試験後に硫化試験前とほぼ同様の全光束を維持していた。また、実施例１乃至１１の光半導体装置用金属材料は、４５０ｎｍに発光ピーク波長を有する光に対する反射率が３０％以上９０％以下であり、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるｂ＊値で表される色度が、０以上４０以下であり、所望の反射率及び色度を有し、部材を構成する樹脂材料との密着性が良好であった。
【００９１】
比較例１から３の光半導体装置は、樹脂成形体３内に半田の浸入があり、樹脂成形体３から外部への封止樹脂の漏れがあったため、部材を構成する樹脂材料とリードフレーム１０の密着性が改善されていなかった。比較例２は、表層のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄが０．００２μｍで非常に薄いため、４５０ｎｍに発光ピーク波長を有する光に反射率が３０％未満であり、樹脂材料との密着性が改善されていなかった。比較例３の光半導体装置は、表層のインジウム又はインジウム合金めっき層１ｄが０．３５μｍと比較的厚いため、リードフレーム１０を構成する光半導体装置用金属材料の融点が著しく低下し、リフロー時の熱によって溶融し、樹脂成形体３を構成する樹脂材料との密着性が低下し、樹脂成形体３内に半田が浸入し、樹脂成形体３から外部へ封止樹脂の漏れがあった。
【符号の説明】
【００９２】
１００、２００  光半導体装置
１  光半導体装置用金属材料
１ａ  基体
１ｂ  ニッケル又はニッケル合金めっき層
１ｃ  下地層
１ｃ１  第１下地層、金又は金合金めっき層
１ｃ２  第２下地層、ロジウム、パラジウム、ロジウム合金又はパラジウム合金層
１ｄ  表層、インジウム又はインジウム合金めっき層
２  発光素子
３  樹脂成形体
３１  側壁部
３２  底面の一部
４  接合部材
５  封止部材
６  ワイヤ
１０  リードフレーム
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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