KR100203327B1 - 리드프레임 제조방법 - Google Patents

리드프레임 제조방법 Download PDF

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Abstract

리드프레임 제조방법이 개시되어 있다.
이 개시된 리드프레임 제조방법은 리드프레임에 오버플로우 도금을 행하여 도금층을 형성하는 단계와, 도금층을 재배열화하기 위해 소정 온도에서 상기 도금된 리드프레임을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 도금층에 형성된 기포들을 제거하여 점부식을 효과적으로 예방할 수 있어서, 리드프레임의 내부식성 및 전기 전도도가 향상된다.

Description

리드프레임 제조방법
본 발명은 리드프레임 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 열처리에 의하여 개선된 도금 조직을 갖는 리드프레임 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 박판의 리드프레임 소재는 스탬핑(stamping)공정 또는 식각(etching)공정에 의해 리드프레임 형상을 갖도록 가공된다. 이 리드프레임 소재로 주로 구리합금 또는 니켈합금이 사용된다.
상기 공정에 의해 얻어진 리드프레임에 니켈과 같은 금속으로 오버플로우 도금을 행하고 그 위에 팔라듐(Pd) 또는 팔라듐-니켈(Pd-Ni)합금을 이용하여 오버플로우 도금을 행함으로써 완성된 리드프레임이 얻어진다.
이러한 오버플로우 도금 방법은 전해 방식과 무전해 방식으로 구별되는데 주로 전해방식을 이용한 전해도금법이 사용된다.
이 전해도금법은 리드프레임과 같은 피도금물체에 음전기를 공급하여 용액 중에 녹아 있는 금속 양이온을 피도금 물체의 표면으로 강제 석출시키는 방법이다. 금속 양이온은 전자를 받아 피도금 물체의 표면에서 핵 형태로 석출된다. 이 핵은 제품의 형상, 전류밀도 및 용액 중에 녹아 있는 금속 양이온의 농도 분포에 따라서 불균일하게 석출된다. 피도금 물체의 표면의 한 지점에서 핵이 생성되면 핵을 중심으로 금속이 성장하는데, 이 성장속도는 인접한 지점에 핵이 생성되는 속도보다 빠르다. 이러한 현상은 도금층에 대한 X선 회절분석 결과에 의하여 도금층이 일정한 결정 배향성을 보여 주는 것으로부터 잘 알 수 있다.
이와 같은 도금구조에 있어서, 도금층에 핵과 핵 사이에는 기체나 기포들이 유입된다.
이러한 기포들을 통하여 부식을 촉진시키는 이온, 예를 들어 염소이온(Cl-)등의 침투가 용이하다. 실제로 Ni 42% 및 소량의 다른 원소를 포함하는 Ni-Fe합금인 얼로이(alloy) 42로 이루어진 리드프레임에 상기 도금을 실시한 후 염수분무시험(Salt Spray Test)을 실시하면 초기 2 내지 3시간 내에 도금된 전 표면에서 기포가 형성된 부분을 중심으로 점부식이 발생되는 것이 확인된다.
이러한 점부식의 형성은 리드프레임의 부식 및 전기전도도 저하를 초래하여 리드프레임의 특성에 치명적인 영향을 미친다. 또한, 도금물질인 팔라듐은 높은 반응성을 가지므로, 도금액에서 유입되는 수소이온에 의해 취성(brittle fracture)이 유발되어 도금면이 취약하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 열처리를 통해서 유해가스 성분을 제거하고, 도금층의 결정구조를 재배열시켜 기포의 수를 최소화한 리드프레임 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 리드프레임 제조방법은,
리드 프레임에 오버플로우 도금을 행하여 도금층을 형성하는 단계와,
상기 도금층을 재배열하기 위해 소정 온도에서 상기 도금된 리드프레임을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 가열단계는 가열온도 450 내지 800℃, 가열시간이 30 내지 160초 하에서 수행된다. 더욱 바람직하게는, 상기 가열단계는 질소, 수소, 아르곤, 헬륨 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 가스 분위기에서 수행된다.
본 발명에 따른 리드프레임 제조방법을 실시하기 위하여, 종래의 경우와 마찬가지로 얼로이 42로 된 박판 소재를 스탬핑 또는 에칭 함으로 리드프레임을 준비한다. 다음에, 외부전원과의 전기적 접속을 위하여 팔라듐 또는 팔라듐 합금으로 오버플로우 도금을 행한다. 이와 같이 도금이 행해진 리드프레임은 본 발명의 특징인 열처리 공정을 거치게 된다.
통상 금속은 소정 온도 이상 가열되면, 그 금속 내에 형성된 기포들이 배기되고, 회복과정이 진행된다. 이러한 과정을 결정의 재배열화라고 정의한다. 그러므로, 이 재배열화 단계를 포함하는 열처리 공정을 통해서 오버플로우 도금된 리드프레임의 도금층에 형성된 기포의 수를 줄일 수 있다. 통상 금속의 재배열 온도는 금속의 녹는점의 0.3배 내지 0.6배이다. 니켈의 경우에는, 녹는점은 1455℃이고, 재결정 온도는 245℃ 내지 764℃이다.
상기 열처리 공정은 도금된 리드프레임을 열처리로 내에 공급하기 위한 단계와, 재배열화 가능한 온도로 상기 도금된 리드프레임을 노내에서 소정 시간동안 가열하는 단계와, 가열된 리드프레임을 냉각시키는 단계와, 열처리된 리드프레임을 노에서 반출하는 단계로 이루어진다.
상기 리드프레임은 통상 제품을 연속 처리할 수 있도록 릴에 감겨져 있으므로, 상기 공급단계에서 리드프레임이 일정한 속도로 공급될 수 있다. 또한, 리드프레임 공급속도를 조절함으로써 열처리 시간을 제어하는 것이 가능하다.
열처리시 고온 분위기에서 리드프레임의 도금층이 대기중 산소와의 결합으로 산화되는 것을 방지하기 위하여 열처리로의 내부에는 질소, 수소, 아르곤 및 헬륨 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 가스가 주입되는 것이 바람직하다. 상기 냉각단계에서는 재배열화된 리드프레임의 강도를 고려하여 냉매 및 냉각속도가 적절하게 조절될 수 있다.
상기 열처리를 통하여 결정이 재배열화된 리드프레임의 기포의 수를 열처리를 행하지 않은 리드프레임과 비교하기 위하여 시료1과 시료2를 제조하고, 재배열화를 위한 열처리를 실시하고, 염수침적시험을 실시하였다. 이때 염수침적시험의 조건은 20℃ 5wt%의 염수에 시료1,2를 96시간(4일)동안 침적하여 15×25㎟의 도금부위에 발생한 점부식의 수를 측정하였다. 이 점부식의 수는 상기 기포의 수에 비례한다.
측정된 데이터를 시료1의 경우 표 1에 나타내었고, 시료2의 경우는 표 2에 나타내었다.
시료1과 시료2 각각은 0.203㎜ 두께의 얼로이 42로 된 리드프레임의 표면에 통상의 탈지 및 활성화 처리를 한 후 아래와 같은 조건의 오버플로우 도금을 행함에 의하여 제조된다.
시료1은 상기 리드프레임에 상용 니켈 도금액인 SOFNAL을 사용하여 약 1.5㎛의 두께로 니켈 도금을 실시하고, 그 위에 상용 팔라듐 용액인 ALPADIN-100을 이용하여 약 0.2㎛ 두께로 팔라듐 도금을 실시하여 제조된다. 시료1은 세 가지 가열온도조건 즉, 450℃(시료1B), 600℃(시료1C), 및 800℃(시료1D)에서 90초동안 열처리되었다.
시료2는 상기 리드프레임에 상용 니켈 도금액인 SOFNAL을 사용하여 약 1.5㎛의 두께로 니켈 도금을 실시하고, 상용 팔라듐 용액인 PALLA GOLD를 이용하여 약 0.2㎛ 두께로 Pd-Au 합금 도금을 실시하여 제조된다. 시료2도 시료1과 마찬가지로 세 가지 가열온도조건 즉, 450℃(시료2B), 600℃(시료2C), 및 800℃(시료2D)에서 90초동안 열처리되었다.
하기 표들에서 시료번호 1A 및 2A는 열처리 된 시료들 1B,1C,1D 및 2B,2C,2D과의 비교를 위한 비교예를 각각 나타낸다.
실험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 열처리 공정을 실시한 시료 1B, 1C,1D 및 2B,2C,2D의 경우에 발생된 점부식의 수가 열처리하지 않은 시료의 경우에 비하여 현저히 줄어들게 됨을 알 수 있다. 표들을 분석하여 보면, 열처리조건으로 가열온도를 450 내지 800℃로 유지하는 것이 바람직하다. 그리고, 가열시간을 90초로 선택하였지만, 이 가열시간을 30 내지 160초로 하는 경우도 무방하다.
따라서, 본 발명은 오버플로우 도금된 리드프레임에 대해 열처리를 통한 재배열화 공정을 수행함으로써 도금층에 형성된 기포들을 제거하여 점부식을 대폭 감소시킬 수 있다. 또한 도금시 도금액에서 유입된 수소 등의 유해가스 성분이 제거된다. 그러므로, 내부식성이 향상되고, 리드프레임의 전기 전도도가 향상된다.
또한, 열처리에 의하여 리드프레임의 연신율이 향상되어 리드프레임의 구부러지는 부위의 크랙을 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술이 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 합금으로 된 금속판을 리드프레임 형상으로 형성하는 단계와; 상기 금속판 상에 니켈을 도금하는 단계와; 상기 니켈 도금된 금속판 상에 팔라듐 또는 팔라듐합금을 도금하는 단계와; 상기 팔라듐 도금된 금속판을 30 내지 160초 동안 450 내지 800℃에서 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드프레임 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열단계는 질소, 수소, 아르곤 및 헬륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 일 가스를 포함하는 가스 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 리드프레임 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 니켈은 약 1.5㎛의 두께로 도금된 것을 특징으로 하는 리드프레임 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 팔라듐 또는 팔라듐합금은 약 0.2㎛의 두께로 도금된 것을 특징으로 하는 리드프레임 제조방법.
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