(57)【要約】  本発明は、封止樹脂にシリコーン樹脂を用いる光半導体装置であっても、リードフレーム上に設けたメッキ層の変色を防止し、長期にわたり高い発光効率の発揮が期待できる光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置を提供するものである。  具体的には、半導体装置用パッケージにおいて、少なくともリード電極の表面に、純Ａｇメッキ層４と、最上層として光反射率を向上させる薄膜の反射メッキ層６と、その中間層として金属塩化物または金属硫化物の少なくとも何れかに対して化学耐性を有する耐性メッキ層５を積層したメッキ積層体１５を形成する。反射メッキ層４は、薄膜の純Ａｇで構成し、耐性メッキ層５は全率固溶体のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層で構成する。
2010038451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外囲器と、リード電極と、端子電極とを有し、前記リード電極の表面の少なくとも一部に複数のメッキ層からなるメッキ積層体が形成された光半導体装置用パッケージであって、
前記メッキ積層体は、純Ａｇメッキ層と、
最上層として、前記純Ａｇメッキ層よりも薄い薄膜の反射メッキ層と、
中間層として、金属塩化物または金属硫化物の少なくとも何れかに対して化学耐性を有する、全率固溶体のＡｕ-Ａｇ合金メッキからなる耐性メッキ層が含まれている
ことを特徴とする光半導体装置用パッケージ。
【請求項２】
前記Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層は、Ａｕが主成分として含まれ、且つ、Ａｇが２７．０ｗｔ％以上５０．０ｗｔ％以下で含まれてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項３】
前記耐性メッキ層は、層厚みが０．０５μｍ以上０．３μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項４】
前記反射メッキ層は、純Ａｇからなる薄膜である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項５】
前記反射メッキ層の厚みは、０．００３μｍ以上０．０１０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項６】
前記純Ａｇメッキ層は、層厚みが１．６μｍ以上８．０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項７】
前記純Ａｇメッキ層は、光沢度が１．２以上である
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項８】
さらに、封止樹脂と接する外囲器の表面の少なくとも一部に対して、前記メッキ積層体が配設されている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置用パッケージ。
【請求項９】
リード電極に発光素子が電気的に接続するように配設され、前記発光素子およびリード電極を封止するように封止樹脂が配設されてなる光半導体装置であって、
前記リード電極の反射率が、前記発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上である
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージのリード電極に発光素子が電気的に接続され、前記発光素子およびリード電極を封止するように封止樹脂が配設されてなる光半導体装置であって、
前記メッキ積層体は、少なくとも発光素子が配設されるリード電極の表面領域に配設され、
前記リード電極の反射率が、前記発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上である
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項１１】
前記封止樹脂は、金属塩化物触媒を含む光透過性樹脂である
ことを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項１２】
前記光透過性樹脂はシリコーン樹脂である
ことを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置。
【請求項１３】
前記金属塩化物触媒は塩化白金酸塩である
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項１４】
光半導体装置用パッケージのリード電極の表面に複数のメッキ積層体を形成するメッキ工程を経る光半導体装置用パッケージの製造方法であって、
メッキ工程は、純Ａｇメッキ層を形成する第一メッキステップと、
前記純Ａｇメッキ層の上にＡｕ-Ａｇ合金メッキ層を形成する第二メッキステップと、
前記Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層の上に、最上層として純Ａｇフラッシュメッキ層を形成する第三メッキステップを有し、
メッキ工程後に、前記メッキ積層体に加熱処理を施して全率固溶体とする加熱ステップを経る
ことを特徴とする光半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記加熱ステップでは、大気中、窒素雰囲気中、グリーンガス雰囲気中のいずれかにおいて、３００℃〜３６０℃の範囲で加熱処理を行う
ことを特徴とする請求項１４に記載の光半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項１６】
光半導体装置用パッケージのリード電極に発光素子を電気的に接続するとともに、前記発光素子およびリード電極に対し、封止樹脂を付着させてこれを封止する光半導体装置の製造方法であって、
請求項１４または１５のいずれかに記載の製造方法で製造した光半導体装置用パッケージを用い、
前記光半導体装置用パッケージのうち、前記メッキ積層体が形成された領域をシリコーン樹脂からなる封止樹脂で封止する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置用リードフレームに関し、特に短波長領域（４００〜５００ｎｍ）で発光する発光素子を搭載する光半導体装置の発光効率の低下を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＬＥＤ素子等を光源に利用した光半導体装置は、各種の表示用・照明用・バックライト用光源として広く使用されている。【０００３】
最近の光半導体装置の主な構成は、例えば基板にリードフレームを配し、リードフレーム上に発光素子をマウントした後、熱、湿気、酸化などによる光源の劣化やその周辺部位の劣化を防止するため、光源とその周囲を封止樹脂で封止してなるものや、窪み部に金属配線を有したセラミック成形体に発光素子をマウントした後、熱、湿気、酸化などによる光源の劣化やその周辺部位の劣化を防止するため、光源とその周囲を封止樹脂で封止してなるものや、金属基体とリード線と封着ガラスとからなるハーメチックシール部品に発光素子をマウントした後、熱、湿気、酸化などによる光源の劣化やその周辺部位の劣化を防止するため、光源とその周囲を封止樹脂で封止してなるものがある。【０００４】
封止樹脂の材料としては、透明性に優れ、且つ光源の高輝度を保持できる特性が求められる。【０００５】
近年の照明用途等では、光の三原色を組み合わせて白色発光するものや、青色若しくは青紫色の発光素子を使用して蛍光体が含有した封止樹脂で封止して白色発光するものがあり、白色発光且つ高出力で使用するニーズが高まっており、短波長領域での発光と光透過性の劣化耐性が要求されている。【０００６】
また、いずれの場合にも封止樹脂は、エポキシ樹脂よりも耐熱性・光透過性の保持特性に優れるシリコーン樹脂が用いられている（例えば、非特許文献１参照）。【０００７】
一方、優れた光源特性を得るためには、光源の発光効率を高めるとともに、光源から発せられる光を有効利用することも重要である。このため光半導体装置では、光源の周囲に配されたリードフレームに対し、反射率の優れるメッキ層を施す技術がある。メッキ材料としては、広範囲な発光波長に対して高い反射率を有する金属であるＡｇが広く用いられる。【０００８】
このように現在では、光半導体装置に対して種々の工夫を施すことにより、白色発光・高出力用途においても優れた性能を呈するように工夫が講じられている。【０００９】
ここで、光半導体装置については以下の課題がある。本願発明者らが光半導体装置を駆動して信頼性加速試験を行ったところ、シリコーン樹脂で封止された発光素子のマウント部周辺におけるＡｇメッキ層の表面が黒褐色に変色することを確認した。その原因を検討した結果、この変色の原因は、金属硫化物や、塩化白金酸を代表とする金属塩化物等の樹脂硬化触媒が含まれるシリコーン樹脂を用いた場合に、当該触媒成分がＡｇメッキ層と反応し、ＡｇＣｌ（塩化銀）やＡｇ2Ｓ（硫化銀）、その他のハロゲン化銀を生じて起きることを明らかにした。【００１０】
また、駆動時に発光素子の発する近紫外線により、ハロゲン化銀（硫化銀、塩化銀等）への反応が促進され、特に青色若しくは青紫色の近紫外領域の光によって前記反応が顕著になることも分かった。シリコーン樹脂中に含有される塩化白金酸などの触媒は、これに接するＡｇメッキ層と非常に反応性が高く、シリコーン樹脂とＡｇメッキ層との界面において、Ａｇメッキ層がイオン化し易くなる。このため前記触媒は、硫化銀や塩化銀等のハロゲン化銀への反応を高くする触媒としての効果も有する。さらに、シリコーン樹脂は非常に高いガス透過性を有しているため、封止樹脂の外部からもＡｇメッキ層に対してハロゲンガスや硫黄ガス（ＳＯ2等のＳＯxガス）が侵入し易い。このため製造後も、外界由来のハロゲンガスや硫黄ガスがＡｇメッキ表面と接触し、硫化銀や塩化銀等の不要な銀化合物の生成反応を引き起こすおそれがある。【００１１】
発光素子が搭載されるパット部付近のＡｇメッキ層表面が黒褐色に変色してしまうと、本来は高い反射率を有するＡｇの特性が損なわれ、著しく反射率が低下する。これにより、光半導体装置として充分な光の取出し効率を得ることが出来なくなるおそれがある。【００１２】
そこで本願発明者らは、Ａｇメッキ層が黒褐色に変色する課題を克服すべく、純Ａｇメッキ層とＡｕ-Ａｇ合金メッキ層とを積層体構造とする発明を成し得ている（特許文献２）。このメッキ積層体構造では、最上層に配置されたＡｕ-Ａｇ合金メッキが黒褐色への変色を抑制する効果を発揮し、光の反射率が向上して一定の光源特性の改善が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９-２６６２８０号公報
【特許文献２】特開２００８-９１８１８号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】松下電工技法Ｖｏｌ．５３  Ｎｏ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記した従来技術では、単に純Ａｇメッキ層を最上層として利用した構成に比べ、一部の波長領域の光の反射率が１０％程度低下する場合があった。具体的には、純Ａｇメッキ層を用いた場合、４５０ｎｍの波長領域における反射率は約９０％の反射率である。これに対して、Ａｕ-Ａｇ合金メッキを最上層とするメッキ積層体を用いた場合、同じ波長領域の反射率は約８０％に止まっている。【００１６】
そのため、Ａｇメッキ層の黒褐色への変色を防止しながらも、従来以上のＡｇメッキ層の反射率と高い発光輝度の発揮が期待できる光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置への要求が高まっている。【００１７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、以前に本願発明者らが考案した純Ａｇメッキ層とＡｕ-Ａｇ合金メッキ層の積層体構造の一部の弱点を克服したものである。【００１８】
すなわち本発明は、封止樹脂にシリコーン樹脂を用いる光半導体装置であっても、光半導体装置用パッケージ上に設けたメッキ層の発光素子搭載部位周辺の光反射面の反射率をＡｇメッキ層より著しく低下させること無く、且つ、信頼性試験あるいは実使用中に、光半導体装置のリードフレーム上に設けたメッキ層の発光素子搭載部位周辺の黒褐色変色に対し非常に有効な、長期にわたり高い発光効率を発揮させることが可能な光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置、並びにそれらの製造方法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】
【００１９】
上記課題を解決する為に、本発明は、外囲器と、リード電極と、端子電極とを有し、前記リード電極の表面の少なくとも一部に複数のメッキ層からなるメッキ積層体が形成された光半導体装置用パッケージであって、前記メッキ積層体は、純Ａｇメッキ層と、最上層として、前記純Ａｇメッキ層よりも薄い薄膜の反射メッキ層と、中間層として、金属塩化物または金属硫化物の少なくとも何れかに対して化学耐性を有する、全率固溶体のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層からなる耐性メッキ層が含まれている構成とした。【００２０】
ここで、前記Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層は、Ａｕが主成分として含まれ、且つ、Ａｇが２７．０ｗｔ％以上５０．０ｗｔ％以下で含まれた構成が好ましい。【００２１】
また、前記耐性メッキ層は、層厚みを０．０５μｍ以上０．３μｍ以下とするのが好適である。【００２２】
一方、前記反射メッキ層は、純Ａｇからなる薄膜で構成するのが好適である。この場合、前記反射メッキ層の厚みは、０．００３μｍ以上０．０１０μｍ以下が望ましい。【００２３】
また、前記純Ａｇメッキ層は、層厚みが１．６μｍ以上８．０μｍ以下であることが好適である。さらに前記純Ａｇメッキ層は、光沢度が１．２以上であることが望ましい。【００２４】
また本発明は、さらに、封止樹脂と接する外囲器の表面の少なくとも一部に対して、前記メッキ積層体が配設された構成とすることもできる。【００２５】
一方、本発明は、リード電極に発光素子が電気的に接続するように配設され、前記発光素子およびリード電極を封止するように封止樹脂が配設されてなる光半導体装置であって、前記リード電極の反射率が、前記発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上である構成とした。【００２６】
また、上記した本発明の光半導体装置用パッケージのリード電極に発光素子が電気的に接続され、前記発光素子およびリード電極を封止するように封止樹脂が配設されてなる光半導体装置であって、メッキ積層体は、少なくとも発光素子が配設されるリード電極の表面領域に配設され、前記リード電極の反射率が、前記発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上である構成とした。【００２７】
ここで前記封止樹脂は、金属塩化物触媒を含む光透過性樹脂とすることもできる。この場合、前記光透過性樹脂としてはシリコーン樹脂が例示できる。また、金属塩化物触媒としては塩化白金酸塩が例示できる。【００２８】
また、本発明の光半導体装置用パッケージの製造方法は、光半導体装置用パッケージの少なくともリード電極表面に複数のメッキ積層体を形成するメッキ工程を経る光半導体装置用パッケージの製造方法であって、前記メッキ工程では、メッキ積層体の構成層として純Ａｇメッキ層を形成する第一メッキステップと、メッキ積層体の中間層として、Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層を形成する第二メッキステップと、前記メッキ積層体の最上層として、純Ａｇフラッシュメッキ層を形成する第三メッキステップと、メッキ積層体に加熱処理を施し、全率固溶体とする加熱ステップとを備えている。【００２９】
また、本発明の光半導体装置の製造方法は、光半導体装置用パッケージのリード電極に発光素子を載置するとともに、発光素子およびリード電極に対し、封止樹脂を付着させてこれを封止する光半導体装置の製造方法であって、本発明の光半導体装置用パッケージの製造方法を経た光半導体装置用パッケージのうち、メッキ積層体が形成された領域をシリコーン樹脂からなる封止樹脂で封止する光半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００３０】
以上の構成を有する本発明の光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置では、光半導体装置用パッケージ表面にメッキ積層体として形成された純Ａｇメッキ層は、常にＡｕ-Ａｇ合金メッキ層からなる耐性メッキ層に被覆される。さらに耐性メッキ層は、最上層に薄膜の純Ａｇフラッシュメッキ層が被覆されている。【００３１】
ここで本発明では、メッキ積層体の中間層である耐性メッキ層が、一例としてＡｇ含有率２７．０ｗｔ％以上５０．０ｗｔ％以下のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層として構成されることにより、メッキ積層体表面側からＳ（硫黄）やＣｌ（塩素）等のイオンが純Ａｇメッキ層へ進入して直接接触するのが抑制され、黒褐色への変色の原因となる不要な銀化合物（硫化銀、塩化銀等）の発生が防止される。【００３２】
特にＡｇがＳ（硫黄）と反応する硫化反応は、メッキ層の厚み（深さ）方向に進行していくことが知られているが、本発明のメッキ積層体の場合、中間層である耐性メッキ層が介在することによって、その比較的浅い深さにおいて、Ｓ（硫黄）が純Ａｇメッキ層へ進入するのが食い止められる。【００３３】
なお、メッキ積層体の最上層が薄膜の純Ａｇフラッシュメッキ層で構成されていると、当該メッキ層もＳ（硫黄）やＣｌ（塩素）等のイオンと反応しやすいものと考えられるが、本発明では耐性メッキ層の存在より、当該メッキ層も黒褐色への変色が効果的に防止されることが分かっている。すなわち、メッキ積層体に対し、たとえば３００℃〜３６０℃の範囲で熱履歴を加えることにより、それまでＡｕ-Ａｇ合金メッキの析出状態が、金原子単体、銀原子単体同士であったものが、本来の金銀合金の性質である全率固溶体になる。メッキ積層体中間層においてこのような合金構成を得た結果、発明者らの確認によれば、耐性メッキ層のみならず、メッキ積層体全体の耐食性が改善され、且つ反射率も改善されることが明らかになっている。【００３４】
以上のように、本発明の光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置によれば、最上層にＡｇフラッシュメッキ層を配設するとともに、本メッキ積層体に熱履歴を加えることにより、これらのメッキ層の耐食性を大幅に向上させることができる。その結果、例えば特許文献２記載の発明に対し、黒褐色への変色を更に抑制・低減しながら、反射率の高いメッキ積層体を提供できるものである。【００３５】
従って、封止樹脂にシリコーン樹脂を用いた場合であっても、長期にわたり封止樹脂中のリードフレームに施したメッキ層の良好な反射作用を維持でき、優れた光の取出効率の発揮ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態１の光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態２の光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態３の光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置の構成を示す図である。
【図４】光半導体装置の初期反射率（発光波長３５０〜８００ｎｍ）を示すグラフである。
【図５】光半導体装置の初期反射率（発光波長４５０ｎｍ）を示すグラフである。
【図６】光半導体装置の硫化試験後の反射率（発光波長３５０〜８００ｎｍ）を示すグラフである。
【図７】光半導体装置の硫化試験後の反射率（発光波長４５０ｎｍ）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１及び２）
図１（ａ）及び図２（ａ）は本発明による樹脂成形タイプの半導体装置用パッケージ１、１Ａと、これを用いた半導体装置１０、１０Ａの構成を示す断面図である。
【００３８】
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部拡大断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部拡大断面図である。
【００３９】
図１及び図２に示される半導体装置１０、１０Ａは、全体的には、いずれも一方のリード電極３ａ表面に発光素子７がマウントされており、発光素子７は他方のリード電極３ａとボンディングワイヤー８でボンディングされる。この状態で、発光素子７を囲繞するように配設された擂り鉢状の樹脂外囲器２の内部に封止樹脂９が充填された構成を有する。
【００４０】
具体的に、樹脂外囲器２は、半導体装置用パッケージ１、１Ａにおいて、それぞれリードフレーム（図示せず）に対して射出成形等により一体成形されている。樹脂外囲器２の発光側（発光素子７がマウントされる側）の主面には、窪み部２ａが形成され、全体として擂り鉢状となっている。窪み部２ａ底面には、少なくとも一対のリード電極３ａがそれぞれ露出している。それぞれのリード電極３ａをなす金属部材は、樹脂外囲器２を貫通して外部に露出した側が端子電極３ｂとなっている。実施の形態１及び２は、主にリード電極３ａ及び端子電極３ｂの構成が異なっている。
【００４１】
そして、少なくとも樹脂外囲器２から露出しているリード電極３ａと端子電極３ｂの表面には、複数のメッキ層を積層してなるメッキ積層体１５が施されている（図１（ｂ）、図２（ｂ））。
【００４２】
好ましいメッキ積層体１５の構成としては、リード電極３ａ側から純Ａｇメッキ層６、耐性メッキ層５、純Ａｇフラッシュメッキ層（反射メッキ層４）の順に積層されてなる。メッキ積層体１５の合計厚みは、以下に示す各メッキ層の好ましい厚みを積層した合計として、約２．６５７μｍとしている。
【００４３】
反射メッキ層４は、純Ａｇ材料で構成された薄膜である。厚みは０．００３μｍ以上０．０１０μｍ以下が好適であり、より好ましくは０．００７μｍとすることができる。
【００４４】
純Ａｇメッキ層４は、発光素子７とリード電極３ａとを電気接続用のボンディングワイヤー８で良好に接続するために配設される。純Ａｇメッキ層４は、１．６μｍ以上８．０μｍ以下の厚みが好適である。より好ましくは、２．５μｍとすることができる。光沢度は１．２以上が好適である。
【００４５】
耐性メッキ層５は、金属塩化物または金属硫化物の少なくとも何れかに対して化学耐性を有するメッキ層であり、Ａｕ-Ａｇ合金メッキで構成される。メッキ積層体１５では、中間層として含まれている。その厚みは反射メッキ層４よりも厚く、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下の厚みが好適である。より好ましくは０．１５μｍとすることができる。
【００４６】
ここで、耐性メッキ層５は、Ａｕ-Ａｇ合金の全率固溶体として構成されている。耐性メッキ層５としてのＡｕ-Ａｇ合金メッキ層では、Ａｕを主成分とし、Ａｇが２７．０ｗｔ％以上５０．０ｗｔ％以下の範囲で含まれている。
【００４７】
メッキ積層体の製造方法としては、各メッキ層４、５、６を順次個別にメッキ処理する方法が挙げられる。すなわち、まずリード電極３ａの表面に、純Ａｇメッキ層６を形成する（第一メッキステップ。次に純Ａｇメッキ層６の表面に対し、メッキ積層体１５の中間層として、Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層５を形成する（第二メッキステップ）。続いて前記メッキ積層体１５の最上層として、純Ａｇフラッシュメッキ層４を形成する（第三メッキステップ）。
【００４８】
ここで、第三メッキステップ直後のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層は、Ａｕ原子単体とＡｇ原子単体が混在した状態で析出されており、全率固溶体が形成されていない。この状態ではメッキ中のＡｇ原子がハロゲンガスと反応し易く、耐食性に優れるように処理する必要がある。そこで、第三メッキステップ直後のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層を、光半導体装置の実使用もしくは信頼性試験実施までに、大気中もしくは窒素雰囲気中やグリーンガス雰囲気中で３００℃〜３６０℃の範囲で加熱して熱履歴を与える（加熱ステップ）。熱履歴における加熱雰囲気は光半導体の組立工程の特性のため、好ましくは窒素雰囲気中やグリーンガス雰囲気中が良い。また加熱時間は２０秒〜８０秒の範囲が良い。この加熱を行うことで、Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層が全率固溶体として形成され、耐性メッキ層５が得られる。
【００４９】
一方、樹脂外囲器２は、光反射性に優れた擂り鉢状の断面形状を持ち、例えば光反射性に優れた酸化チタンを含有する熱可塑性のポリマー樹脂を射出成形することで形成される。
【００５０】
封止樹脂９は、耐熱性及び透明性に優れる樹脂材料から構成されている。そして、光半導体装置１０、１０Ａにおいては、発光素子７がリード電極３ａの一方に電気的に接続され、さらに発光素子７が他方のリード電極３ａとボンディングワイヤー８を介して接続された状態で、発光素子７とその周囲を封止し、熱、湿気、酸化などによる発光素子の劣化やその周辺部位の劣化を防止する。封止樹脂９の材料としては、発光素子７の発光特性に合わせ、比較的短波長領域での発光に適したシリコーン樹脂材料を用いている。なお、封止樹脂９は前記シリコーン樹脂材料が主成分であるが、前記樹脂材料を用いる場合に不可欠な硬化触媒として、金属硫化物や塩化白金酸塩が不純物レベルで含まれている。
【００５１】
以上の構成を有する本実施の形態１及び２の光半導体装置１、１Ａでは、メッキ積層体１５に中間層として耐性メッキ層５が含まれているため、たとえ封止樹脂９を構成するシリコーン樹脂材料中に、金属硫化物や塩化白金酸塩等の樹脂硬化触媒が含まれている場合でも、メッキ積層体１５の最上層の反射メッキ層４が黒褐色に変色するのが防止され、良好な反射率を維持できる効果が奏される。従って、リード電極３ａの表面で純Ａｇメッキ層６が直接上記したシリコーン樹脂材料と接触する場合に比べ、リード電極３ａに形成されたメッキの耐食性、耐塩化性、耐硫化性、耐酸化性等の諸特性が著しく向上している。
【００５２】
これにより、光半導体装置１、１Ａでは、本発願者らが以前発明した特許文献２記載のメッキ積層体よりも初期反射率が改善され、純Ａｇメッキ層にも劣らない初期反射率を得ることができる。
【００５３】
ここで図４、図５は、それぞれ製造後初期における光半導体装置について、一定の発光波長領域に対する反射率を示したものである。実施例１は、実施の形態１におけるメッキ積層体を形成したリードフレームを表す。比較例１は、純Ａｇメッキ層のみを形成したリードフレームを表す。比較例２は、Ａｇフラッシュメッキを省いたメッキ積層体（Ａｕ-Ａｇ合金層が最上層）を形成したリードフレームを表す。
【００５４】
この図４、５に示すように、発光波長３５０〜８００ｎｍのいずれの範囲においても、実施例１では本発願者らが以前発明した特許文献２記載のメッキ積層体（比較例２）よりも初期反射率が改善されている。また、純Ａｇメッキのみからなる比較例１に比べても遜色のない初期反射率が発揮されることがわかる。
【００５５】
次に示す表１は、温度８５℃の環境下で１０００時間にわたり電流１５ｍＡを通電して駆動した場合の、メッキ層の変色の有無を確認した結果を示す。
[表１]
2010038451.tif 000003
【００５６】
表１に示すように、比較例１の光半導体装置用パッケージのＡｇメッキ層は黒褐色への変色が確認されたのに対し、実施例１の光半導体装置用パッケージでは、黒褐色への変色は確認されなかった。この結果から、実施例１は純Ａｇメッキ層が直接シリコーン樹脂と接触する比較例１に比べ、メッキの耐食性、耐塩化性、耐硫化性、耐酸化性のいずれの性能においても向上しており、その結果として良好な反射率を維持できることが分かった。
【００５７】
次に、本発明の効果として、反射効率と耐食性との特性の確認と、それを両立できる原因を加速硫化試験で調べた。
【００５８】
調査対象のサンプルとしては、上記実施例１、比較例１及び２を用意した。
【００５９】
加速硫化試験として、各サンプルのリードフレームへの前処理として、３５０℃で１分間の加熱を行った。この加熱は、光半導体装置の組立工程にかかる熱履歴を想定したものである。
【００６０】
次に、ＪＩＳ規格Ｈ８６２１耐変色性試験方法に基づく硫化アンモニウム溶液（０．２ｍｌ／Ｌ硫化アンモニウム水溶液）を作成した。これに、上記のようにリードフレームに熱履歴を加えた各サンプルを、超音波を加えながら浸漬し、５分間経過後、充分に水洗して乾燥させた。
【００６１】
その後の反射率を発光波長３５０〜８００ｎｍの範囲で測定した結果を図６、図７に示す。
【００６２】
これらの各図に示されるように、Ａｇメッキ（比較例１）は硫化により反射率が著しく低下している。これに対し、本発明メッキ積層体（実施例１）及び比較例２では、Ａｇフラッシュメッキ層４の有無によらず、図４、５に示した初期反射率からの落込みは少なく、硫化反応が抑制されていることが分かる。
【００６３】
一方、実施例１と比較例２とを比較すると、Ａｇフラッシュメッキ層４を積層している実施例１が比較例２よりも反射率が若干高く維持されている。これは、前処理として３５０℃で１分間の加熱を行うことにより、Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層が全率固溶体化されるのと同時に、薄膜のＡｇフラッシュメッキ層４が全率固溶体層に金属拡散を起こすことで、より安定な全率固溶体が形成されたことを示している。
（実施の形態３）
以下、実施の形態３について、実施の形態１及び２との差異を中心に説明する。
【００６４】
図３は、実施の形態３の光半導体装置用パッケージ１Ｂとこれを用いた光半導体装置１０Ｂの構成を示す図である。
【００６５】
当図に示す光半導体装置１０Ｂは、ハーメチック封止タイプの半導体装置用パッケージ１Ｂを用いて構成される。そして、硬化触媒の塩化白金酸塩を不純物レベルで含有するシリコーン樹脂からなる封止樹脂９の内部において、リード電極３ａの表面に、純Ａｇメッキ層６、最上層として薄膜の純Ａｇフラッシュメッキ層４、その中間層としてＡｕ-Ａｇ合金メッキ層５を含んでなるメッキ積層体１５が配設された積層されている。
【００６６】
具体的に半導体装置用パッケージ１Ｂでは、ＣｕまたはＣｕを主成分とする金属外囲器２を備え、金属外囲器２の発光側となる主面に窪み部２ａが形成されている。窪み部２ａ底面には、パッケージの厚み方向（図面の上下方向）に貫通孔１１が貫通して形成されている。貫通孔１１にはリード線１２が挿通され、絶縁ガラス１３を介して封着されている。リード線１２は窪み部２ａの底面と平行に折り曲げられた状態にされ、リード電極３ａが露出している。リード電極３ａは金属外囲器２底面で平行に折り曲げられた状態で露出し、端子電極３ｂを形成している。
【００６７】
そして、少なくとも金属外囲器２から露出しているリード電極３ａと端子電極３ｂの表面領域に対してメッキ積層体１５が施されている。メッキ積層体１５の構成は実施の形態１及び２と同様に、純Ａｇメッキ層６、耐性メッキ層５、純Ａｇフラッシュメッキ層６の積層構造として構成されている。当該メッキ積層体１５の厚み及び構成は、実施の形態１及び２と同様である。
【００６８】
なお、図示していないが、金属外囲器２とリード電極３ａとの間は絶縁層で絶縁されている。そして、図３（ｂ）に示すように、窪み部２の表面にもメッキ積層体１５が形成されている。すなわち、実施の形態３では、封止樹脂９と接する金属外囲器２の少なくとも一部の窪み部２の表面（ここでは略全面）にわたってメッキ積層体１５を配設することによって、駆動時の可視光の取り出し効率をさらに向上させ、いっそうの輝度向上が図れるように工夫されている。
【００６９】
以上の構成を有する本実施の形態３の光半導体装置用パッケージ１Ｂ及びこれを用いた光半導体装置１０Ｂでも、実施の形態１及び２とほぼ同様に、リード電極３ａ上に形成されたメッキ層の反射率が長期にわたり良好に維持される効果が奏される。
【００７０】
これに加え、金属外囲器２の広範囲な反射面となる窪み部２ａに形成されたメッキ積層体１５によって、良好な可視光反射率が維持される。その結果、光半導体装置用パッケージ１Ｂ及びこれを用いた光半導体装置１０Ｂ良好な輝度向上を図ることができるようになっている。
【００７１】
ここで、図６及び図７は、本実施の形態３における光半導体装置用パッケージを実施例２として作製し、前記した実施例１、比較例１、２について行ったものと同様の実験を行った結果を示す。
【００７２】
図６及び７に示すように、本実施の形態３では、Ａｇメッキ層のみを用いた構成（比較例１）と遜色のない反射効率が得られることが分かる。
【００７３】
さらに表２に示すように、リード電極３ａにおいて、純Ａｇメッキ層６が直接シリコーン樹脂と接触する場合に比べ、リード電極３ａにおけるメッキの耐食性、耐塩化性、耐硫化性、耐酸化性が著しく向上する効果が得られることが確認できる。
[表２]
2010038451.tif 000004
【００７４】
このように、本願発明者らの創意工夫による研究結果によれば、いずれの実施の形態でも、メッキ積層体１５において０．００３μｍ以上０．０１０μｍ以下の範囲の厚みの反射メッキ層４を設けた場合と、反射メッキ層を設けなかった場合（すなわち、純Ａｇメッキ層のみ又はこれに加えて耐性メッキ層を積層した比較例１又は２の構成）の耐食性を比較すると、変色度合い、及び、反射率については、明らかに純Ａｇフラッシュメッキ層が積層されているメッキ積層体１５（実施例１及び２）において良好な特性の改善が確認できた。
【００７５】
具体的には図４，５、６、７の結果から、本発明におけるメッキ積層体１５の採用により、リード電極の反射率は、発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上にまで改善されることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、例えば照明用途や車載用途の光半導体装置として利用が可能である。その場合、白色発光における光源の発光輝度を向上させる技術等として高い効果を発揮できるものである。
【符号の説明】
【００７７】
１、１Ａ、１Ｂ    半導体装置用パッケージ
２    外囲器
２ａ    窪み部
３ａ    リード電極
３ｂ    端子電極
４    反射メッキ層
５    耐性メッキ層
６    メッキ層
７    発光素子
８    ボンディングワイヤー
９    封止樹脂
１０、１０Ａ、１０Ｂ    光半導体装置
１１    貫通孔
１２    リード線
１３    絶縁ガラス
１５    メッキ積層体
【図１】
2010038451.tif 000005
【図２】
2010038451.tif 000006
【図３】
2010038451.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010038451.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月13日(2010.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置用リードフレームに関し、特に短波長領域（４００〜５００ｎｍ）で発光する発光素子を搭載する光半導体装置の発光効率の低下を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＬＥＤ素子等を光源に利用した光半導体装置は、各種の表示用・照明用・バックライト用光源として広く使用されている。
最近の光半導体装置の主な構成は、例えば基板にリードフレームを配し、リードフレーム上に発光素子をマウントした後、熱、湿気、酸化などによる光源の劣化やその周辺部位の劣化を防止するため、光源とその周囲を封止樹脂で封止してなるものや、窪み部に金属配線を有したセラミック成形体に発光素子をマウントした後、熱、湿気、酸化などによる光源の劣化やその周辺部位の劣化を防止するため、光源とその周囲を封止樹脂で封止してなるものや、金属基体とリード線と封着ガラスとからなるハーメチックシール部品に発光素子をマウントした後、熱、湿気、酸化などによる光源の劣化やその周辺部位の劣化を防止するため、光源とその周囲を封止樹脂で封止してなるものがある。
【０００３】
封止樹脂の材料としては、透明性に優れ、且つ光源の高輝度を保持できる特性が求められる。
近年の照明用途等では、光の三原色を組み合わせて白色発光するものや、青色若しくは青紫色の発光素子を使用して蛍光体が含有した封止樹脂で封止して白色発光するものがあり、白色発光且つ高出力で使用するニーズが高まっており、短波長領域での発光と光透過性の劣化耐性が要求されている。
【０００４】
また、いずれの場合にも封止樹脂は、エポキシ樹脂よりも耐熱性・光透過性の保持特性に優れるシリコーン樹脂が用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
一方、優れた光源特性を得るためには、光源の発光効率を高めるとともに、光源から発せられる光を有効利用することも重要である。このため光半導体装置では、光源の周囲に配されたリードフレームに対し、反射率の優れるメッキ層を施す技術がある。メッキ材料としては、広範囲な発光波長に対して高い反射率を有する金属であるＡｇが広く用いられる。
【０００５】
このように現在では、光半導体装置に対して種々の工夫を施すことにより、白色発光・高出力用途においても優れた性能を呈するように工夫が講じられている。
ここで、光半導体装置については以下の課題がある。本願発明者らが光半導体装置を駆動して信頼性加速試験を行ったところ、シリコーン樹脂で封止された発光素子のマウント部周辺におけるＡｇメッキ層の表面が黒褐色に変色することを確認した。その原因を検討した結果、この変色の原因は、金属硫化物や、塩化白金酸を代表とする金属塩化物等の樹脂硬化触媒が含まれるシリコーン樹脂を用いた場合に、当該触媒成分がＡｇメッキ層と反応し、ＡｇＣｌ（塩化銀）やＡｇ2Ｓ（硫化銀）、その他のハロゲン化銀を生じて起きることを明らかにした。
【０００６】
また、駆動時に発光素子の発する近紫外線により、ハロゲン化銀（硫化銀、塩化銀等）への反応が促進され、特に青色若しくは青紫色の近紫外領域の光によって前記反応が顕著になることも分かった。シリコーン樹脂中に含有される塩化白金酸などの触媒は、これに接するＡｇメッキ層と非常に反応性が高く、シリコーン樹脂とＡｇメッキ層との界面において、Ａｇメッキ層がイオン化し易くなる。このため前記触媒は、硫化銀や塩化銀等のハロゲン化銀への反応を高くする触媒としての効果も有する。さらに、シリコーン樹脂は非常に高いガス透過性を有しているため、封止樹脂の外部からもＡｇメッキ層に対してハロゲンガスや硫黄ガス（ＳＯ2等のＳＯxガス）が侵入し易い。このため製造後も、外界由来のハロゲンガスや硫黄ガスがＡｇメッキ表面と接触し、硫化銀や塩化銀等の不要な銀化合物の生成反応を引き起こすおそれがある。
【０００７】
発光素子が搭載されるパット部付近のＡｇメッキ層表面が黒褐色に変色してしまうと、本来は高い反射率を有するＡｇの特性が損なわれ、著しく反射率が低下する。これにより、光半導体装置として充分な光の取出し効率を得ることが出来なくなるおそれがある。
【０００８】
そこで本願発明者らは、Ａｇメッキ層が黒褐色に変色する課題を克服すべく、純Ａｇメッキ層とＡｕ-Ａｇ合金メッキ層とを積層体構造とする発明を成し得ている（特許文献２）。このメッキ積層体構造では、最上層に配置されたＡｕ-Ａｇ合金メッキが黒褐色への変色を抑制する効果を発揮し、光の反射率が向上して一定の光源特性の改善が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９-２６６２８０号公報
【特許文献２】特開２００８-９１８１８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】松下電工技法Ｖｏｌ．５３  Ｎｏ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した従来技術では、単に純Ａｇメッキ層を最上層として利用した構成に比べ、一部の波長領域の光の反射率が１０％程度低下する場合があった。具体的には、純Ａｇメッキ層を用いた場合、４５０ｎｍの波長領域における反射率は約９０％の反射率である。これに対して、Ａｕ-Ａｇ合金メッキを最上層とするメッキ積層体を用いた場合、同じ波長領域の反射率は約８０％に止まっている。
【００１２】
そのため、Ａｇメッキ層の黒褐色への変色を防止しながらも、従来以上のＡｇメッキ層の反射率と高い発光輝度の発揮が期待できる光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置への要求が高まっている。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、以前に本願発明者らが考案した純Ａｇメッキ層とＡｕ-Ａｇ合金メッキ層の積層体構造の一部の弱点を克服したものである。
すなわち本発明は、封止樹脂にシリコーン樹脂を用いる光半導体装置であっても、光半導体装置用パッケージ上に設けたメッキ層の発光素子搭載部位周辺の光反射面の反射率をＡｇメッキ層より著しく低下させること無く、且つ、信頼性試験あるいは実使用中に、光半導体装置のリードフレーム上に設けたメッキ層の発光素子搭載部位周辺の黒褐色変色に対し非常に有効な、長期にわたり高い発光効率を発揮させることが可能な光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置、並びにそれらの製造方法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】
【００１４】
上記課題を解決する為に、本発明は、外囲器と、リード電極と、端子電極とを有し、前記リード電極の表面の少なくとも一部に複数のメッキ層からなるメッキ積層体が形成された光半導体装置用パッケージであって、前記メッキ積層体は、純Ａｇメッキ層と、最上層として、前記純Ａｇメッキ層よりも薄い薄膜の反射メッキ層と、中間層として、金属塩化物または金属硫化物の少なくとも何れかに対して化学耐性を有する、全率固溶体のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層からなる耐性メッキ層が含まれている構成とした。
【００１５】
ここで、前記Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層は、Ａｕが主成分として含まれ、且つ、Ａｇが２７．０ｗｔ％以上５０．０ｗｔ％以下で含まれた構成が好ましい。
また、前記耐性メッキ層は、層厚みを０．０５μｍ以上０．３μｍ以下とするのが好適である。
【００１６】
一方、前記反射メッキ層は、純Ａｇからなる薄膜で構成するのが好適である。この場合、前記反射メッキ層の厚みは、０．００３μｍ以上０．０１０μｍ以下が望ましい。
また、前記純Ａｇメッキ層は、層厚みが１．６μｍ以上８．０μｍ以下であることが好適である。さらに前記純Ａｇメッキ層は、光沢度が１．２以上であることが望ましい。
【００１７】
また本発明は、さらに、封止樹脂と接する外囲器の表面の少なくとも一部に対して、前記メッキ積層体が配設された構成とすることもできる。
一方、本発明は、リード電極に発光素子が電気的に接続するように配設され、前記発光素子およびリード電極を封止するように封止樹脂が配設されてなる光半導体装置であって、前記リード電極の反射率が、前記発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上である構成とした。
【００１８】
また、上記した本発明の光半導体装置用パッケージのリード電極に発光素子が電気的に接続され、前記発光素子およびリード電極を封止するように封止樹脂が配設されてなる光半導体装置であって、メッキ積層体は、少なくとも発光素子が配設されるリード電極の表面領域に配設され、前記リード電極の反射率が、前記発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上である構成とした。
【００１９】
ここで前記封止樹脂は、金属塩化物触媒を含む光透過性樹脂とすることもできる。この場合、前記光透過性樹脂としてはシリコーン樹脂が例示できる。また、金属塩化物触媒としては塩化白金酸塩が例示できる。
【００２０】
また、本発明の光半導体装置用パッケージの製造方法は、光半導体装置用パッケージの少なくともリード電極表面に複数のメッキ積層体を形成するメッキ工程を経る光半導体装置用パッケージの製造方法であって、前記メッキ工程では、メッキ積層体の構成層として純Ａｇメッキ層を形成する第一メッキステップと、メッキ積層体の中間層として、Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層を形成する第二メッキステップと、前記メッキ積層体の最上層として、純Ａｇフラッシュメッキ層を形成する第三メッキステップと、メッキ積層体に加熱処理を施し、全率固溶体とする加熱ステップとを備えている。
【００２１】
また、本発明の光半導体装置の製造方法は、光半導体装置用パッケージのリード電極に発光素子を載置するとともに、発光素子およびリード電極に対し、封止樹脂を付着させてこれを封止する光半導体装置の製造方法であって、本発明の光半導体装置用パッケージの製造方法を経た光半導体装置用パッケージのうち、メッキ積層体が形成された領域をシリコーン樹脂からなる封止樹脂で封止する光半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
以上の構成を有する本発明の光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置では、光半導体装置用パッケージ表面にメッキ積層体として形成された純Ａｇメッキ層は、常にＡｕ-Ａｇ合金メッキ層からなる耐性メッキ層に被覆される。さらに耐性メッキ層は、最上層に薄膜の純Ａｇフラッシュメッキ層が被覆されている。
【００２３】
ここで本発明では、メッキ積層体の中間層である耐性メッキ層が、一例としてＡｇ含有率２７．０ｗｔ％以上５０．０ｗｔ％以下のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層として構成されることにより、メッキ積層体表面側からＳ（硫黄）やＣｌ（塩素）等のイオンが純Ａｇメッキ層へ進入して直接接触するのが抑制され、黒褐色への変色の原因となる不要な銀化合物（硫化銀、塩化銀等）の発生が防止される。
【００２４】
特にＡｇがＳ（硫黄）と反応する硫化反応は、メッキ層の厚み（深さ）方向に進行していくことが知られているが、本発明のメッキ積層体の場合、中間層である耐性メッキ層が介在することによって、その比較的浅い深さにおいて、Ｓ（硫黄）が純Ａｇメッキ層へ進入するのが食い止められる。
【００２５】
なお、メッキ積層体の最上層が薄膜の純Ａｇフラッシュメッキ層で構成されていると、当該メッキ層もＳ（硫黄）やＣｌ（塩素）等のイオンと反応しやすいものと考えられるが、本発明では耐性メッキ層の存在より、当該メッキ層も黒褐色への変色が効果的に防止されることが分かっている。すなわち、メッキ積層体に対し、たとえば３００℃〜３６０℃の範囲で熱履歴を加えることにより、それまでＡｕ-Ａｇ合金メッキの析出状態が、金原子単体、銀原子単体同士であったものが、本来の金銀合金の性質である全率固溶体になる。メッキ積層体中間層においてこのような合金構成を得た結果、発明者らの確認によれば、耐性メッキ層のみならず、メッキ積層体全体の耐食性が改善され、且つ反射率も改善されることが明らかになっている。
【００２６】
以上のように、本発明の光半導体装置用パッケージおよび光半導体装置によれば、最上層にＡｇフラッシュメッキ層を配設するとともに、本メッキ積層体に熱履歴を加えることにより、これらのメッキ層の耐食性を大幅に向上させることができる。その結果、例えば特許文献２記載の発明に対し、黒褐色への変色を更に抑制・低減しながら、反射率の高いメッキ積層体を提供できるものである。
【００２７】
従って、封止樹脂にシリコーン樹脂を用いた場合であっても、長期にわたり封止樹脂中のリードフレームに施したメッキ層の良好な反射作用を維持でき、優れた光の取出効率の発揮ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態１の光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態２の光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態３の光半導体装置用パッケージとこれを用いた光半導体装置の構成を示す図である。
【図４】光半導体装置の初期反射率（発光波長３５０〜８００ｎｍ）を示すグラフである。
【図５】光半導体装置の初期反射率（発光波長４５０ｎｍ）を示すグラフである。
【図６】光半導体装置の硫化試験後の反射率（発光波長３５０〜８００ｎｍ）を示すグラフである。
【図７】光半導体装置の硫化試験後の反射率（発光波長４５０ｎｍ）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１及び２）
図１（ａ）及び図２（ａ）は本発明による樹脂成形タイプの半導体装置用パッケージ１、１Ａと、これを用いた半導体装置１０、１０Ａの構成を示す断面図である。
【００３０】
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部拡大断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部拡大断面図である。
図１及び図２に示される半導体装置１０、１０Ａは、全体的には、いずれも一方のリード電極３ａ表面に発光素子７がマウントされており、発光素子７は他方のリード電極３ａとボンディングワイヤー８でボンディングされる。この状態で、発光素子７を囲繞するように配設された擂り鉢状の樹脂外囲器２の内部に封止樹脂９が充填された構成を有する。
【００３１】
具体的に、樹脂外囲器２は、半導体装置用パッケージ１、１Ａにおいて、それぞれリードフレーム（図示せず）に対して射出成形等により一体成形されている。樹脂外囲器２の発光側（発光素子７がマウントされる側）の主面には、窪み部２ａが形成され、全体として擂り鉢状となっている。窪み部２ａ底面には、少なくとも一対のリード電極３ａがそれぞれ露出している。それぞれのリード電極３ａをなす金属部材は、樹脂外囲器２を貫通して外部に露出した側が端子電極３ｂとなっている。実施の形態１及び２は、主にリード電極３ａ及び端子電極３ｂの構成が異なっている。
【００３２】
そして、少なくとも樹脂外囲器２から露出しているリード電極３ａと端子電極３ｂの表面には、複数のメッキ層を積層してなるメッキ積層体１５が施されている（図１（ｂ）、図２（ｂ））。
【００３３】
好ましいメッキ積層体１５の構成としては、リード電極３ａ側から純Ａｇメッキ層６、耐性メッキ層５、純Ａｇフラッシュメッキ層（反射メッキ層４）の順に積層されてなる。メッキ積層体１５の合計厚みは、以下に示す各メッキ層の好ましい厚みを積層した合計として、約２．６５７μｍとしている。
【００３４】
反射メッキ層４は、純Ａｇ材料で構成された薄膜である。厚みは０．００３μｍ以上０．０１０μｍ以下が好適であり、より好ましくは０．００７μｍとすることができる。
純Ａｇメッキ層４は、発光素子７とリード電極３ａとを電気接続用のボンディングワイヤー８で良好に接続するために配設される。純Ａｇメッキ層４は、１．６μｍ以上８．０μｍ以下の厚みが好適である。より好ましくは、２．５μｍとすることができる。光沢度は１．２以上が好適である。
【００３５】
耐性メッキ層５は、金属塩化物または金属硫化物の少なくとも何れかに対して化学耐性を有するメッキ層であり、Ａｕ-Ａｇ合金メッキで構成される。メッキ積層体１５では、中間層として含まれている。その厚みは反射メッキ層４よりも厚く、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下の厚みが好適である。より好ましくは０．１５μｍとすることができる。
【００３６】
ここで、耐性メッキ層５は、Ａｕ-Ａｇ合金の全率固溶体として構成されている。耐性メッキ層５としてのＡｕ-Ａｇ合金メッキ層では、Ａｕを主成分とし、Ａｇが２７．０ｗｔ％以上５０．０ｗｔ％以下の範囲で含まれている。
【００３７】
メッキ積層体の製造方法としては、各メッキ層４、５、６を順次個別にメッキ処理する方法が挙げられる。すなわち、まずリード電極３ａの表面に、純Ａｇメッキ層６を形成する（第一メッキステップ。次に純Ａｇメッキ層６の表面に対し、メッキ積層体１５の中間層として、Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層５を形成する（第二メッキステップ）。続いて前記メッキ積層体１５の最上層として、純Ａｇフラッシュメッキ層４を形成する（第三メッキステップ）。
【００３８】
ここで、第三メッキステップ直後のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層は、Ａｕ原子単体とＡｇ原子単体が混在した状態で析出されており、全率固溶体が形成されていない。この状態ではメッキ中のＡｇ原子がハロゲンガスと反応し易く、耐食性に優れるように処理する必要がある。そこで、第三メッキステップ直後のＡｕ-Ａｇ合金メッキ層を、光半導体装置の実使用もしくは信頼性試験実施までに、大気中もしくは窒素雰囲気中やグリーンガス雰囲気中で３００℃〜３６０℃の範囲で加熱して熱履歴を与える（加熱ステップ）。熱履歴における加熱雰囲気は光半導体の組立工程の特性のため、好ましくは窒素雰囲気中やグリーンガス雰囲気中が良い。また加熱時間は２０秒〜８０秒の範囲が良い。この加熱を行うことで、Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層が全率固溶体として形成され、耐性メッキ層５が得られる。
【００３９】
一方、樹脂外囲器２は、光反射性に優れた擂り鉢状の断面形状を持ち、例えば光反射性に優れた酸化チタンを含有する熱可塑性のポリマー樹脂を射出成形することで形成される。
【００４０】
封止樹脂９は、耐熱性及び透明性に優れる樹脂材料から構成されている。そして、光半導体装置１０、１０Ａにおいては、発光素子７がリード電極３ａの一方に電気的に接続され、さらに発光素子７が他方のリード電極３ａとボンディングワイヤー８を介して接続された状態で、発光素子７とその周囲を封止し、熱、湿気、酸化などによる発光素子の劣化やその周辺部位の劣化を防止する。封止樹脂９の材料としては、発光素子７の発光特性に合わせ、比較的短波長領域での発光に適したシリコーン樹脂材料を用いている。なお、封止樹脂９は前記シリコーン樹脂材料が主成分であるが、前記樹脂材料を用いる場合に不可欠な硬化触媒として、金属硫化物や塩化白金酸塩が不純物レベルで含まれている。
【００４１】
以上の構成を有する本実施の形態１及び２の光半導体装置１、１Ａでは、メッキ積層体１５に中間層として耐性メッキ層５が含まれているため、たとえ封止樹脂９を構成するシリコーン樹脂材料中に、金属硫化物や塩化白金酸塩等の樹脂硬化触媒が含まれている場合でも、メッキ積層体１５の最上層の反射メッキ層４が黒褐色に変色するのが防止され、良好な反射率を維持できる効果が奏される。従って、リード電極３ａの表面で純Ａｇメッキ層６が直接上記したシリコーン樹脂材料と接触する場合に比べ、リード電極３ａに形成されたメッキの耐食性、耐塩化性、耐硫化性、耐酸化性等の諸特性が著しく向上している。
【００４２】
これにより、光半導体装置１、１Ａでは、本発願者らが以前発明した特許文献２記載のメッキ積層体よりも初期反射率が改善され、純Ａｇメッキ層にも劣らない初期反射率を得ることができる。
【００４３】
ここで図４、図５は、それぞれ製造後初期における光半導体装置について、一定の発光波長領域に対する反射率を示したものである。実施例１は、実施の形態１におけるメッキ積層体を形成したリードフレームを表す。比較例１は、純Ａｇメッキ層のみを形成したリードフレームを表す。比較例２は、Ａｇフラッシュメッキを省いたメッキ積層体（Ａｕ-Ａｇ合金層が最上層）を形成したリードフレームを表す。
【００４４】
この図４、５に示すように、発光波長３５０〜８００ｎｍのいずれの範囲においても、実施例１では本発願者らが以前発明した特許文献２記載のメッキ積層体（比較例２）よりも初期反射率が改善されている。また、純Ａｇメッキのみからなる比較例１に比べても遜色のない初期反射率が発揮されることがわかる。
【００４５】
次に示す表１は、温度８５℃の環境下で１０００時間にわたり電流１５ｍＡを通電して駆動した場合の、メッキ層の変色の有無を確認した結果を示す。
[表１]
2010038451.tif 000012
【００４６】
表１に示すように、比較例１の光半導体装置用パッケージのＡｇメッキ層は黒褐色への変色が確認されたのに対し、実施例１の光半導体装置用パッケージでは、黒褐色への変色は確認されなかった。この結果から、実施例１は純Ａｇメッキ層が直接シリコーン樹脂と接触する比較例１に比べ、メッキの耐食性、耐塩化性、耐硫化性、耐酸化性のいずれの性能においても向上しており、その結果として良好な反射率を維持できることが分かった。
【００４７】
次に、本発明の効果として、反射効率と耐食性との特性の確認と、それを両立できる原因を加速硫化試験で調べた。
調査対象のサンプルとしては、上記実施例１、比較例１及び２を用意した。
【００４８】
加速硫化試験として、各サンプルのリードフレームへの前処理として、３５０℃で１分間の加熱を行った。この加熱は、光半導体装置の組立工程にかかる熱履歴を想定したものである。
【００４９】
次に、ＪＩＳ規格Ｈ８６２１耐変色性試験方法に基づく硫化アンモニウム溶液（０．２ｍｌ／Ｌ硫化アンモニウム水溶液）を作成した。これに、上記のようにリードフレームに熱履歴を加えた各サンプルを、超音波を加えながら浸漬し、５分間経過後、充分に水洗して乾燥させた。
【００５０】
その後の反射率を発光波長３５０〜８００ｎｍの範囲で測定した結果を図６、図７に示す。
これらの各図に示されるように、Ａｇメッキ（比較例１）は硫化により反射率が著しく低下している。これに対し、本発明メッキ積層体（実施例１）及び比較例２では、Ａｇフラッシュメッキ層４の有無によらず、図４、５に示した初期反射率からの落込みは少なく、硫化反応が抑制されていることが分かる。
【００５１】
一方、実施例１と比較例２とを比較すると、Ａｇフラッシュメッキ層４を積層している実施例１が比較例２よりも反射率が若干高く維持されている。これは、前処理として３５０℃で１分間の加熱を行うことにより、Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層が全率固溶体化されるのと同時に、薄膜のＡｇフラッシュメッキ層４が全率固溶体層に金属拡散を起こすことで、より安定な全率固溶体が形成されたことを示している。
（実施の形態３）
以下、実施の形態３について、実施の形態１及び２との差異を中心に説明する。
【００５２】
図３は、実施の形態３の光半導体装置用パッケージ１Ｂとこれを用いた光半導体装置１０Ｂの構成を示す図である。
当図に示す光半導体装置１０Ｂは、ハーメチック封止タイプの半導体装置用パッケージ１Ｂを用いて構成される。そして、硬化触媒の塩化白金酸塩を不純物レベルで含有するシリコーン樹脂からなる封止樹脂９の内部において、リード電極３ａの表面に、純Ａｇメッキ層６、最上層として薄膜の純Ａｇフラッシュメッキ層４、その中間層としてＡｕ-Ａｇ合金メッキ層５を含んでなるメッキ積層体１５が配設された積層されている。
【００５３】
具体的に半導体装置用パッケージ１Ｂでは、ＣｕまたはＣｕを主成分とする金属外囲器２を備え、金属外囲器２の発光側となる主面に窪み部２ａが形成されている。窪み部２ａ底面には、パッケージの厚み方向（図面の上下方向）に貫通孔１１が貫通して形成されている。貫通孔１１にはリード線１２が挿通され、絶縁ガラス１３を介して封着されている。リード線１２は窪み部２ａの底面と平行に折り曲げられた状態にされ、リード電極３ａが露出している。リード電極３ａは金属外囲器２底面で平行に折り曲げられた状態で露出し、端子電極３ｂを形成している。
【００５４】
そして、少なくとも金属外囲器２から露出しているリード電極３ａと端子電極３ｂの表面領域に対してメッキ積層体１５が施されている。メッキ積層体１５の構成は実施の形態１及び２と同様に、純Ａｇメッキ層６、耐性メッキ層５、純Ａｇフラッシュメッキ層６の積層構造として構成されている。当該メッキ積層体１５の厚み及び構成は、実施の形態１及び２と同様である。
【００５５】
なお、図示していないが、金属外囲器２とリード電極３ａとの間は絶縁層で絶縁されている。そして、図３（ｂ）に示すように、窪み部２の表面にもメッキ積層体１５が形成されている。すなわち、実施の形態３では、封止樹脂９と接する金属外囲器２の少なくとも一部の窪み部２の表面（ここでは略全面）にわたってメッキ積層体１５を配設することによって、駆動時の可視光の取り出し効率をさらに向上させ、いっそうの輝度向上が図れるように工夫されている。
【００５６】
以上の構成を有する本実施の形態３の光半導体装置用パッケージ１Ｂ及びこれを用いた光半導体装置１０Ｂでも、実施の形態１及び２とほぼ同様に、リード電極３ａ上に形成されたメッキ層の反射率が長期にわたり良好に維持される効果が奏される。
【００５７】
これに加え、金属外囲器２の広範囲な反射面となる窪み部２ａに形成されたメッキ積層体１５によって、良好な可視光反射率が維持される。その結果、光半導体装置用パッケージ１Ｂ及びこれを用いた光半導体装置１０Ｂ良好な輝度向上を図ることができるようになっている。
【００５８】
ここで、図６及び図７は、本実施の形態３における光半導体装置用パッケージを実施例２として作製し、前記した実施例１、比較例１、２について行ったものと同様の実験を行った結果を示す。
【００５９】
図６及び７に示すように、本実施の形態３では、Ａｇメッキ層のみを用いた構成（比較例１）と遜色のない反射効率が得られることが分かる。
さらに表２に示すように、リード電極３ａにおいて、純Ａｇメッキ層６が直接シリコーン樹脂と接触する場合に比べ、リード電極３ａにおけるメッキの耐食性、耐塩化性、耐硫化性、耐酸化性が著しく向上する効果が得られることが確認できる。
[表２]
2010038451.tif 000013
【００６０】
このように、本願発明者らの創意工夫による研究結果によれば、いずれの実施の形態でも、メッキ積層体１５において０．００３μｍ以上０．０１０μｍ以下の範囲の厚みの反射メッキ層４を設けた場合と、反射メッキ層を設けなかった場合（すなわち、純Ａｇメッキ層のみ又はこれに加えて耐性メッキ層を積層した比較例１又は２の構成）の耐食性を比較すると、変色度合い、及び、反射率については、明らかに純Ａｇフラッシュメッキ層が積層されているメッキ積層体１５（実施例１及び２）において良好な特性の改善が確認できた。
【００６１】
具体的には図４，５、６、７の結果から、本発明におけるメッキ積層体１５の採用により、リード電極の反射率は、発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上にまで改善されることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、例えば照明用途や車載用途の光半導体装置として利用が可能である。その場合、白色発光における光源の発光輝度を向上させる技術等として高い効果を発揮できるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１、１Ａ、１Ｂ    半導体装置用パッケージ
２    外囲器
２ａ    窪み部
３ａ    リード電極
３ｂ    端子電極
４    反射メッキ層
５    耐性メッキ層
６    メッキ層
７    発光素子
８    ボンディングワイヤー
９    封止樹脂
１０、１０Ａ、１０Ｂ    光半導体装置
１１    貫通孔
１２    リード線
１３    絶縁ガラス
１５    メッキ積層体
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外囲器と、リード電極と、端子電極とを有し、前記リード電極の表面の少なくとも一部に複数のメッキ層からなるメッキ積層体が形成された光半導体装置用パッケージであって、
前記メッキ積層体は、純Ａｇメッキ層と、
最上層として、前記純Ａｇメッキ層よりも薄い薄膜の反射メッキ層と、
中間層として、金属塩化物または金属硫化物の少なくとも何れかに対して化学耐性を有する、全率固溶体のＡｕ-Ａｇ合金メッキからなる耐性メッキ層が含まれている
ことを特徴とする光半導体装置用パッケージ。
【請求項２】
前記Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層は、Ａｕが主成分として含まれ、且つ、Ａｇが２７．０ｗｔ％以上５０．０ｗｔ％以下で含まれてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項３】
前記耐性メッキ層は、層厚みが０．０５μｍ以上０．３μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項４】
前記反射メッキ層は、純Ａｇからなる薄膜である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項５】
前記反射メッキ層の厚みは、０．００３μｍ以上０．０１０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項６】
前記純Ａｇメッキ層は、層厚みが１．６μｍ以上８．０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項７】
前記純Ａｇメッキ層は、光沢度が１．２以上である
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージ。
【請求項８】
さらに、封止樹脂と接する外囲器の表面の少なくとも一部に対して、前記メッキ積層体が配設されている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置用パッケージ。
【請求項９】
リード電極に発光素子が電気的に接続するように配設され、前記発光素子およびリード電極を封止するように封止樹脂が配設されてなる光半導体装置であって、
前記リード電極の反射率が、前記発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上である
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の光半導体装置用パッケージのリード電極に発光素子が電気的に接続され、前記発光素子およびリード電極を封止するように封止樹脂が配設されてなる光半導体装置であって、
前記メッキ積層体は、少なくとも発光素子が配設されるリード電極の表面領域に配設され、
前記リード電極の反射率が、前記発光素子による４００ｎｍの発光波長に対して５０％以上、前記発光素子による４５０ｎｍの発光波長に対して８０％以上、前記発光素子による５００ｎｍから７００ｎｍの発光波長領域に対して８５％以上である
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項１１】
前記封止樹脂は、金属塩化物触媒を含む光透過性樹脂である
ことを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項１２】
前記光透過性樹脂はシリコーン樹脂である
ことを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置。
【請求項１３】
前記金属塩化物触媒は塩化白金酸塩である
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項１４】
光半導体装置用パッケージのリード電極の表面に複数のメッキ積層体を形成するメッキ工程を経る光半導体装置用パッケージの製造方法であって、
メッキ工程は、純Ａｇメッキ層を形成する第一メッキステップと、
前記純Ａｇメッキ層の上にＡｕ-Ａｇ合金メッキ層を形成する第二メッキステップと、
前記Ａｕ-Ａｇ合金メッキ層の上に、最上層として純Ａｇフラッシュメッキ層を形成する第三メッキステップを有し、
メッキ工程後に、前記メッキ積層体に加熱処理を施して全率固溶体とする加熱ステップを経る
ことを特徴とする光半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記加熱ステップでは、大気中、窒素雰囲気中、グリーンガス雰囲気中のいずれかにおいて、３００℃〜３６０℃の範囲で加熱処理を行う
ことを特徴とする請求項１４に記載の光半導体装置用パッケージの製造方法。
【請求項１６】
光半導体装置用パッケージのリード電極に発光素子を電気的に接続するとともに、前記発光素子およびリード電極に対し、封止樹脂を付着させてこれを封止する光半導体装置の製造方法であって、
請求項１４または１５のいずれかに記載の製造方法で製造した光半導体装置用パッケージを用い、
前記光半導体装置用パッケージのうち、前記メッキ積層体が形成された領域をシリコーン樹脂からなる封止樹脂で封止する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010038451.tif 000014
【図２】
2010038451.tif 000015
【図３】
2010038451.tif 000016
【図４】
2010038451.tif 000017
【図５】
2010038451.tif 000018
【図６】
2010038451.tif 000019
【図７】
2010038451.tif 000020
【国際調査報告】
2010038451.tif 000021
2010038451.tif 000022
2010038451.tif 000023
2010038451.tif 000024
2010038451.tif 000025
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