光半导体装置用封装、光半导体装置及光半导体装置用封装的制造方法与流程

本发明涉及光半导体装置用封装、光半导体装置及光半导体装置用封装的制造方法，特别是涉及防止在长时间使用的情况下的光半导体装置的劣化的技术。

背景技术：

在以往的光半导体装置用封装中，在被外围树脂包围的区域(以下也称为“光半导体元件搭载区域”)的最表层(即搭载光半导体元件的底面)形成有银覆膜作为反射覆膜。该区域发挥使光在光半导体装置用封装的外侧高效地反射而提高发光效率的作用。需要说明的是，在本说明书中，将发光元件及受光元件等光半导体称为光半导体元件，将用于搭载光半导体元件的封装本身称为光半导体装置用封装，将搭载有光半导体元件的光半导体装置用封装整体(将光半导体元件与光半导体装置用封装合并而得到的装置)称为光半导体装置。

作为光半导体装置用封装的银覆膜的层构成，大多是在铜或铜合金上形成银镀层(例如参照专利文献1)。然而，这样的层构成的银镀层存在下述问题：由于因光半导体装置的长时间使用所引起的发热的影响而导致基底金属的铜扩散到银镀层表面，从而银镀层表面变色为铜色而导致反射率的降低。

另一方面，作为防止该不良情况的方法，有以下方法：在铜或铜合金上部实施镀镍作为防止铜扩散的阻挡层，在其上部实施用于防止镍镀层中的硫系光泽剂的扩散的镀钯，在其上部实施镀银(例如参照专利文献2)。

图5是表示使用了镍及钯作为防止铜扩散的阻挡层的以往的光半导体装置用封装50的截面图。更详细而言，图5的(a)为以往的光半导体装置用封装50主体的截面图。图5的(b)为图5的(a)的a部的放大图。

在图5的(a)及(b)中，在光半导体装置用封装50中，构成引线框的电路基板54是例如在由铜或铜合金51形成的金属基材的大致整面上依次层叠有由镍镀层52a及钯镀层52b形成的基底镀层以及由银或银合金53形成的反射层。在光半导体装置用封装50的内部空间中将规定的光半导体元件进行管芯焊接及引线接合后，被填充密封树脂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-171969号公报

专利文献2：日本特开2007-258514号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在上述那样的层构成的情况下，能够防止因光半导体装置的长期热历程引起的基底铜向银覆膜表面的扩散所导致的反射率降低。

然而，在长时间驱动光半导体装置时，由于从光半导体元件发出的光照射到作为反射器(即反射体)发挥功能的外围树脂中包含的白色颜料即氧化钛，通过氧化钛激发而显示出光催化剂作用而产生的活性氧(具体而言是过氧化物阴离子)使银变成氧化银而发生黑色化，因此产生光半导体装置的寿命变得更短的新问题。

本发明是鉴于以上的各课题而进行的，目的是提供一种光半导体装置用封装等，该光半导体装置用封装能够有效地抑制反射覆膜的反射率的降低和光半导体装置的短寿命化，所述反射率的降低起因于由光半导体装置的发热导致的基底铜的扩散所引起的银镀层变色，所述短寿命化起因于由长时间驱动诱发的因外围树脂中的氧化钛所带来的光催化剂作用而生成的活性氧所导致的银黑色化。

用于解决课题的手段

为了解决上述以往的课题，本发明的一个方式的光半导体装置用封装是用于搭载光半导体元件的光半导体装置用封装，其具备：电路基板；和包含白色颜料的壁部，其形成于上述电路基板上，且将搭载上述光半导体元件的上述电路基板上的区域的外周包围，其中，上述电路基板由下述金属构成：具有第1标准电极电位的第1金属；第2金属，其形成于上述第1金属的上表面的一部分，且具有大于上述第1标准电极电位的第2标准电极电位；和第3金属，其层叠于上述第1金属的上表面及上述第2金属的上表面，并且具有大于上述第1标准电极电位且小于上述第2标准电极电位的第3标准电极电位。

另外，为了解决上述以往的课题，本发明的一个方式的光半导体装置具备：光半导体元件；和搭载上述光半导体元件的上述光半导体装置用封装。

进而，为了解决上述以往的课题，本发明的一个方式的光半导体装置用封装的制造方法是用于搭载光半导体元件的光半导体装置用封装的制造方法，其包括下述工序：准备具有第1标准电极电位的第1金属的工序；在上述第1金属的上表面的一部分形成第2金属的工序，所述第2金属具有大于上述第1标准电极电位的第2标准电极电位；和在上述第1金属的上表面及上述第2金属的上表面形成第3金属的工序，所述第3金属具有大于上述第1标准电极电位且小于上述第2标准电极电位的第3标准电极电位。

发明效果

通过本发明的光半导体装置用封装等，可有效地抑制反射覆膜的反射率的降低和光半导体装置的短寿命化，所述反射率的降低起因于由光半导体装置的发热导致的基底铜的扩散所引起的银镀层变色，所述短寿命化起因于由长时间驱动诱发的因外围树脂中的氧化钛所带来的光催化剂作用而生成的活性氧所导致的银黑色化。

因此，可发挥下述效果：即使长时间驱动光半导体装置也不会损害反射率高的本来的银的特性，作为光半导体装置可得到充分的发光亮度。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的光半导体装置用封装的构成的截面图。

图2是用于说明本发明的实施方式的光半导体装置用封装的第1特征的截面图。

图3是用于说明本发明的实施方式的光半导体装置用封装的第2特征的截面图。

图4是表示本发明的实施方式的光半导体装置用封装的制造工序的图。

图5是表示以往的光半导体装置用封装的构成的截面图。

具体实施方式

以下，参照所附的附图对本发明的各实施方式进行说明。需要说明的是，当然本发明并不限于这些实施形式，可以在不脱离本发明的技术范围的范围内适当变更而实施。即，以下说明的实施方式均为表示本发明的一个具体例子的实施方式。以下的实施方式中所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、工序、工序的顺序等是一个例子，主旨不是限定本发明。另外，对于以下的实施方式中的构成要素中的表示本发明的最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要素，作为任选的构成要素进行说明。另外，各图未必是严密图示出的图。在各图中，对于实质上相同的构成标注同一符号，重复的说明会省略或简化。

(光半导体装置用封装的构成)

图1是本发明的实施方式的光半导体装置用封装10的截面图。更详细而言，图1的(a)是本实施方式的光半导体装置用封装10主体的截面图。图1的(b)是图1的(a)的a部的放大图。需要说明的是，本实施方式的光半导体装置用封装10是适于搭载光半导体元件的封装，但作为所搭载的元件，并不限于光半导体元件，也可以是通常的半导体元件。即，本实施方式的光半导体装置用封装10是也可以称为“半导体装置用封装”的封装。另外，光半导体装置用封装10作为整体具有长方体状的结构。

在图1的(a)中，本实施方式的光半导体装置用封装10通过下述方式构成：将由铜、铁、镍或者包含它们中的至少两种的合金形成的金属基材通过压制或蚀刻等成型技术而加工成所期望的形状，并实施规定的表面处理及包含白色颜料的外围树脂的树脂成型。更详细而言，本实施方式的光半导体装置用封装10是用于搭载光半导体元件的光半导体装置用封装，其具备构成引线框的电路基板14和包含白色颜料的壁部即外围树脂15，该外围树脂15形成于电路基板14上，且将搭载光半导体元件的电路基板14上的区域(光半导体元件搭载区域16)的外周包围。电路基板14由下述金属构成：具有第1标准电极电位的第1金属11；第2金属12，其形成于第1金属11的上表面的一部分，且具有大于第1标准电极电位的第2标准电极电位；和第3金属13，其层叠于第1金属11的上表面及第2金属12的上表面，并且具有大于第1标准电极电位且小于第2标准电极电位的第3标准电极电位。

需要说明的是，在图1中示出了下述结构例：第2金属12不仅形成于第1金属11的上表面、而且形成于包含上表面、下表面及侧面的全部表面的一部分，且第3金属13按照将第1金属11及第2金属12的全部露出面覆盖的方式形成。另外，电路基板14由相互隔离(图1中是左右隔离)的一对电路基板构成。一对电路基板14配置于同一平面上，具有同一结构。

在本实施方式的构成中，在搭载半导体元件或光半导体元件(未图示出)的光半导体元件搭载区域16中，在电路基板14的最表面形成有用于提高光的反射率的第3金属13的一个例子即银或包含银的合金镀层。

具体而言，如图1的(b)中所示的那样，在光半导体元件搭载区域16中，构成引线框的电路基板14在作为金属基材的第1金属11的一个例子即铜或铜合金基材的上表面的一部分形成有作为防止铜扩散用阻挡层的第2金属12的一个例子即钯或钯合金，且在第1金属11及第2金属12的上表面层叠有作为反射层的第3金属13的一个例子即银或银合金。在第3金属13的表面的一部分形成有构成将所搭载的半导体元件射出的光朝向外部(图1的上方)反射的反射器(即反射体)的碗状的外围树脂15作为壁部。像这样，第2金属12形成于层叠方向上的第1金属11与第3金属13之间。另外，第1金属11也形成于壁部即外围树脂15的下方。

以下，对本实施方式的光半导体装置用封装10的各构成要素进行详细说明。

[第1金属]

第1金属11是构成引线框的金属基材、且具有第1标准电极电位的金属，例如为铜或铜合金基材。此外，作为第1金属11的一个例子的铜或铜合金基材也可以在上表面实施触击电镀铜或镀铜。另外，作为第1金属11，如果除了铜或铜合金基材以外，还在上表面实施触击电镀铜或镀铜，则也可以使用铁或铁镍合金、不锈钢材、铝材作为金属基材。

[第2金属]

第2金属12是构成防止铜扩散用阻挡层、形成于第1金属11的上表面的一部分、且具有大于第1标准电极电位的第2标准电极电位的金属，例如为钯或钯合金镀层。作为第2金属12的一个例子的钯或钯合金镀层由于钯金属与银及铜的亲和性良好，因此作为由第3金属13的一个例子构成的银层与由第1金属11的一个例子构成的铜层的密合性提高层发挥功能。另外，钯层发挥作为抑制铜向银层的过度扩散的过滤器的作用，有效地抑制由作为第1金属11的一个例子的铜向作为第3金属13的一个例子的银最表面(即反射覆膜)的过度扩散引起的反射率降低。

另外，通过作为第3金属13的一个例子的银与作为第1金属11的一个例子的铜直接接触，即使对于“由光半导体装置的长时间驱动引起的因‘热’和‘光’及‘作为反射器发挥功能的外围树脂15中的白色颜料即氧化钛’所带来的光催化剂作用的影响，大气中存在的氧变成活性氧(具体而言是过氧化物阴离子)，该活性氧使银变成氧化银而发生黑色化，光半导体装置的寿命变短”这样的课题，由于标准电极电位小于第3金属13(本实施方式中为银或银合金)的第1金属11(本实施方式中为铜或铜合金)与第3金属13(本实施方式中为银或银合金)相接触，因此也会通过由透过第3金属13的活性氧与第1金属11(本实施方式中为铜或铜合金)反应、腐蚀所带来的牺牲腐蚀效果而得以抑制。

作为第2金属12的一个例子的钯或钯合金镀层的厚度为0.001～0.06μm较佳，更优选设定为0.003～0.02μm是适宜的。

另外，第1金属11与第3金属13的界面的面积按照变得小于第1金属11与第2金属12的界面的面积的方式来形成。

这样一来，即使长时间驱动光半导体装置，但由于在光半导体元件搭载区域16的第3金属13(本实施方式中为银或银合金)的基底上存在第2金属12，因此能够防止由作为第1金属11的一个例子的铜大量地扩散到第3金属13的表面(即反射覆膜)引起的反射率降低。

第1金属11与第2金属12的界面的面积变得越大，则作为第1金属11的一个例子的铜变得越难以扩散到第3金属13的表面，因此是适宜的。然而，如果第2金属12将第1金属11完全覆盖，则第1金属11变得不与第3金属13直接接触，因此变得无法发挥由第1金属11带来的牺牲腐蚀效果。因此，在本实施方式中，第2金属12没有将第1金属11完全覆盖，仅覆盖一部分。即，在第1金属11的上表面的一部分形成有第2金属12。

[第3金属]

第3金属13是构成反射层、层叠于第1金属11的上表面及第2金属12的上表面、并且具有大于第1标准电极电位且小于第2标准电极电位的第3标准电极电位的金属，例如为银或银合金镀层。作为第3金属13的一个例子的银或银合金镀层不仅具有作为光反射部(即反射覆膜)的功能，还可以具有作为能够进行管芯焊接、引线接合、倒装片式接合或软钎焊的布线的功能。银的厚度优选为0.1～6μm、更优选为0.5～3μm是良好的。如果膜厚过薄，则会因光透过膜而基底镀层吸收光从而导致反射率降低。另一方面，如果膜厚过厚，则贵金属即ag的使用量增加从而导致制造成本的上升，因此是不优选的。

[外围树脂]

外围树脂15是下述包含白色颜料的碗状的壁部：构成将从所搭载的光半导体元件射出的光朝向外部(图1的上方)反射的反射器，且以俯视下矩形状地包围光半导体元件。此外，只要含有氧化钛(tio2)作为白色颜料，则外围树脂15可以是任意树脂。基础树脂由ppa(聚邻苯二甲酰胺)、lcp(液晶聚合物)、pct(聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)、up(不饱和聚酯)、pp(聚丙烯)等热塑性树脂或环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂或者丙烯酸树脂等热固化性树脂构成。

(光半导体装置用封装的特征)

接下来，对于如以上那样构成的本实施方式的光半导体装置用封装10的特征，使用图2及图3更详细地进行说明。

图2是用于说明本发明的实施方式的光半导体装置用封装10的第1特征(即反射覆膜的反射率降低的抑制)的截面图。需要说明的是，在本图中，作为光半导体装置用封装10的使用状态，示出了将光半导体装置用封装10与搭载于光半导体装置用封装10中的光半导体元件17合并而得到的光半导体装置20。图2的(a)是通过焊料32与安装基板30接合的光半导体装置20的截面图。图2的(b)是图2的(a)的a部处的放大图。

如图2的(a)中所示的那样，光半导体装置20是下述装置：在光半导体装置用封装10的光半导体元件搭载区域16中，将led芯片等光半导体元件17进行管芯焊接及引线接合后将光半导体装置用封装10的内部空间以密封树脂18进行填充。

如图2的(b)中所示的那样，本实施方式的光半导体装置用封装10成为在光半导体元件搭载区域16中第1金属11与第2金属12与第3金属13接相触的结构。第1金属11与第3金属13的界面的面积按照变得小于第1金属11与第2金属12的界面的面积的方式来形成。

这样一来，即使长时间驱动光半导体装置20，但由于在光半导体元件搭载区域16的构成反射覆膜的第3金属13(本实施方式中为银或银合金)的基底上存在第2金属12，因此可阻断构成第1金属11的铜大量地扩散到第3金属13的表面，能够抑制第3金属13的反射率降低。

图3是用于说明本发明的实施方式的光半导体装置用封装10的第2特征(即光半导体装置的短寿命化的抑制)的截面图。需要说明的是，在本图中，作为光半导体装置用封装10的使用状态，也示出了将光半导体装置用封装10与搭载于光半导体装置用封装10中的光半导体元件17合并而得到的光半导体装置20。图3的(a)是通过焊料32与安装基板30接合的光半导体装置20的截面图。图3的(b)～(g)是说明在图3的(a)的a部中氧化银的生成得以抑制的机理的图。

在本实施方式的光半导体装置用封装10的电路基板14中，第1金属11、第2金属12及第3金属13的标准电极电位(分别为“第1标准电极电位”、“第2标准电极电位”、“第3标准电极电位”)的关系为：第1标准电极电位<第3标准电极电位<第2标准电极电位。即使对于“由光半导体装置20的长时间驱动引起的因‘热’和‘光’及‘作为反射器发挥功能的外围树脂15中的白色颜料即氧化钛’所带来的光催化剂作用的影响，大气中存在的氧变成活性氧(具体而言是过氧化物阴离子)，该活性氧使银变成氧化银而发生黑色化，因此光半导体装置20的寿命变短”这样的课题，由于在本实施方式的光半导体装置用封装10中，标准电极电位小于第3金属13(本实施方式中为银或银合金)的第1金属11(本实施方式中为铜或铜合金)与第3金属13(本实施方式中为银或银合金)相接触，因此也会通过由透过第3金属13的活性氧与第1金属11(本实施方式中为铜或铜合金)反应及腐蚀所带来的牺牲腐蚀效果而得以抑制(图3的(b)～(g))。即，通过cu的牺牲腐蚀(图3的(b)～(e))，从而保护ag的电流从cu流动(图3的(f))，由此，可抑制ag被氧化而变成氧化银(ag2o)(图3的(g))。

因此，可发挥下述效果：即使长时间驱动光半导体装置20也不会损害反射率高的本来的银的特性，作为光半导体装置20可得到充分的发光亮度。

(光半导体装置用封装的制造方法)

接下来，对于本实施方式的光半导体装置用封装10，与其整体的制造工序一起进行具体说明。

图4是表示本发明的实施方式的光半导体装置用封装10的制造工序的图。

首先，准备作为第1金属11的一个例子的铜或铜合金基材(第1金属的准备工序；图4的(a))。接着，在第1金属11的表面的一部分形成钯或钯合金镀层作为第2金属12(第2金属的形成工序；图4的(b))。进一步在第1金属11上及第2金属12上形成作为第3金属13的一个例子的银或银合金镀层(第3金属的形成工序；图4的(c))。进一步在第3金属13的表面的一部分形成包含白色颜料的外围树脂15(树脂外围的形成工序；图4的(d))。以下，对第2金属的形成工序、第3金属的形成工序及树脂外围的形成工序进行详细说明。

(对于第2金属的形成工序)

对第1金属的准备工序中准备的作为第1金属11的一个例子的铜或铜合金基材的表面的一部分实施镀钯或镀钯合金作为第2金属12(图4的(b))。钯的厚度为0.001～0.06μm为较佳，更优选为0.003～0.02μm是适宜的。由于第1金属11与第2金属12的界面的面积变得越大，则作为第1金属11的一个例子的铜变得越难以扩散到第3金属13的表面，因此是适宜的。然而，如果第2金属12将第1金属11完全覆盖，则第1金属11变得不与第3金属13直接接触，因此变得无法发挥由第1金属11带来的牺牲腐蚀效果。因此，第1金属11与第3金属13的界面的面积优选为大于零、并且小于第1金属11与第2金属12的界面的面积。

(对于第3金属的形成工序)

对第1金属11及第2金属12的表面实施银或银合金镀覆作为第3金属13(图4的(c))。该第3金属13优选为0.1～6μm，更优选为0.5～3μm。通过设置第3金属13，不仅反射率提高，还可发挥提高管芯焊接、引线接合、倒装片式接合或软钎焊性的效果。

(对于树脂外围的形成工序)

接着，在第3金属13的表面的一部分按照将光半导体元件搭载区域16的外周包围的方式形成外围树脂15(图4的(d))。通过设置外围树脂15，可发挥光半导体元件搭载区域16与引线接合区域的绝缘以及作为从发光元件发出的光的反射器的功能。此外，外围树脂15含有包含光的反射率高的氧化钛的白色颜料，作为基础树脂，可以使用ppa(聚邻苯二甲酰胺)、lcp(液晶聚合物)、pct(聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)、up(不饱和聚酯)、pp(聚丙烯)等热塑性树脂或环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂或者丙烯酸树脂等热固化性树脂。

如果经由以上的各工序，则可制造光半导体装置用封装10。

此外，对于光半导体装置20，可以通过下述方式制造：在光半导体装置用封装10的光半导体元件搭载区域16中对光半导体元件17进行管芯焊接，并将光半导体元件17与电路基板14进行引线接合后，将光半导体装置用封装10的内部空间以密封树脂18进行填充。

以上，对于本发明的光半导体装置用封装10、光半导体装置20及光半导体装置用封装10的制造方法，基于实施方式进行了说明，但本发明并不限于该实施方式。只要不脱离本发明的主旨，则对本实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的方式或者将实施方式中的一部分构成要素组合而构筑的其他方式也包含在本发明的范围内。

例如，上述实施方式的光半导体装置用封装10由相互隔离的一对电路基板14构成，但不限于该构成，也可以由1个电路基板14或3个以上的电路基板14构成。

另外，在上述实施方式的光半导体装置用封装10中搭载了led芯片作为光半导体元件17，但并不限于此。光半导体元件17不仅可以是发光元件，也可以是受光元件，还可以是发光元件与受光元件混合存在。

产业上的可利用性

本发明作为光半导体装置用封装及光半导体装置特别适于能够抑制光半导体装置的长时间驱动时的发光效率降低的光半导体装置用封装。

符号的说明

10光半导体装置用封装

11第1金属

12第2金属

13第3金属

14电路基板

15外围树脂

16光半导体元件搭载区域

17光半导体元件

18密封树脂

20光半导体装置

30安装基板

32焊料