KR100243374B1

KR100243374B1 - Manufacturing method of lead frame for semiconductor

Info

Publication number: KR100243374B1
Application number: KR1019960080146A
Authority: KR
Inventors: 김중도; 백영호
Original assignee: 유무성; 삼성항공산업주식회사
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 2000-02-01
Also published as: KR19980060779A

Abstract

본 발명은 리드프레임의 소정영역에 도금층을 형성하는 단계; 리드프레임에서 상기 도금층이 형성된 영역을 제외한 부분을 마스킹(masking)한 다음, 레이저 에너지원을 이용하여 도금층 형성 영역을 선택적으로 열처리하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 도금층이 형성된 리드프레임 영역만을 부분 열처리하므로 통상적인 열처리후 발생되는 리드프레임의 변형을 최소화시킬 수 있다. 또한 비교적 단시간내에 열처리를 행함으로써 종래보다 도금층 표면의 산화가 억제될 뿐만 아니라 연속적인 처리가 가능하여 제품의 양산 적용이 가능하다.The present invention comprises the steps of forming a plating layer on a predetermined region of the lead frame; After masking a portion of the lead frame except for the region in which the plating layer is formed, the present invention provides a method of manufacturing a lead frame, wherein the plating layer forming region is selectively heat treated using a laser energy source. According to the present invention, since only the lead frame region in which the plating layer is formed is partially heat treated, deformation of the lead frame generated after the normal heat treatment can be minimized. In addition, by performing heat treatment within a relatively short time, not only oxidation of the surface of the plating layer is suppressed, but also continuous processing is possible, and mass production of the product is possible.

Description

Manufacturing method of semiconductor lead frame

반도체 리드프레임의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하기로는 열처리가 필요한 부분만을 선택적으로 처리함으로써 열처리로 인한 리드프레임의 변형을 최소화할 수 있는 반도체 리드프레임의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor lead frame, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor lead frame which can minimize deformation of a lead frame due to heat treatment by selectively treating only a portion requiring heat treatment.

통상적으로 리드프레임은 반도체 소자(IC칩)의 기능을 외부회로에 전달해줌과 아울러 독립된 하나의 부품으로써 지지해주는 역할을 한다.In general, the lead frame transfers the functions of a semiconductor device (IC chip) to an external circuit and serves as a single independent component.

이러한 리드프레임은 통상 IC칩이 안착되는 패드부와 주변에 이 IC칩과 와이어 본딩되는 인너리드(inner lead)와 이 인너리드와 연결되고 외부회로와 연결되는 아우터 리드(outer lead)로 구성되어진다.Such a lead frame is generally composed of an inner lead connected to the inner lead and an external lead connected to the inner lead and an inner lead connected to the inner surface of the pad portion on which the IC chip is seated. .

상기와 같이 구성된 리드프레밍은 스탬핑공정 또는 에칭공정에 의한 방법에 따라 제조된다. 여기에서 스탬핑공정은 순차 이송형 프레스 금형장치에 의하여 소재를 순차적으로 이송시키면서 타발함으로써 소정 형상의 제품을 제작하는 것으로서, 주로 리드의 수가 많지 않은 리드프레임을 대량생산하는데 많이 이용된다. 그리고 에칭공정은 식각에 의한 화학적 부식방법에 의한 것으로서 미세한 리드 패턴을 갖는 리드프레임을 제조하는데 적합한 방법이다.The lead framing configured as described above is manufactured according to a method by a stamping process or an etching process. Here, the stamping process is to produce a product of a predetermined shape by punching while sequentially transferring materials by a sequential transfer press die apparatus, and is mainly used for mass production of lead frames having a small number of leads. The etching process is a chemical corrosion method by etching, and is a method suitable for manufacturing a lead frame having a fine lead pattern.

도 1은 통상적인 리드프레임의 도금층 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a plating layer structure of a conventional lead frame.

이를 참조하면, 금속 소재의 기판(11)위에 중간박막층인 니켈 도금층(12)과 초외곽도금층인 팔라듐 또는 팔라듐 합금 도금층(13)이 순차적으로 형성되어 있다. 이러한 도금구조는 기저 금속 하면으로도 상술한 바와 같이 대칭적으로 층이 형성되어 있다.Referring to this, the nickel plating layer 12, which is an intermediate thin film layer, and the palladium or palladium alloy plating layer 13, which is an ultra-thin plating layer, are sequentially formed on the substrate 11 made of a metal material. Such a plating structure is symmetrically formed with the base metal lower surface as described above.

상기한 바와 같이 구성된 도금층을 갖는 리드프레임을 제조하기 위해서는 먼저 상술한 스탬핑공정 또는 에칭공정에 의하여 박판의 리드프레임 소재를 가공하여 원하는 형상을 갖도록 만든다. 이 때 리드프레임 소재로는 구리. 니켈, 철 또는 이들의 합금을 이용한다.In order to manufacture the lead frame having the plating layer configured as described above, first, the lead frame material of the thin plate is processed by the above-described stamping process or etching process to have a desired shape. The lead frame material is copper. Nickel, iron or alloys thereof are used.

그 후, 소정형상을 갖고 있는 기판(11)상에 니켈으로 오버플로우 도금을 행하고 그 위에 팔라듐 또는 팔라듐 합금으로 오버플로우 도금을 실시한다. 그런데 이와 같은 도금시 도금층에는 기체나 기포들이 유입되게 되는데, 이러한 기포 또는 기체들을 통하여 부식을 촉진시키는 인자 예를 들어 염소이온(Cl^_) 등의 침투가 용이해진다. 실제로 리드프레임 소재로서 니켈-철 합금 소재인 알로이 42 소재를 사용한 리드프레임에 상기한 도금을 행한 다음 염수분무시험(salt spray test)을 실시하면, 도금막의 전체 표면에서 기포가 형성된 부분을 중심으로 하여 점부식이 발생되는 것을 관찰할 수 있다. 이렇게 점부식이 형성되면 리드프레임의 부식이 촉진되거나 전기전도도 저하를 초래하여 리드프레임의 특성에 치명적인 영향을 미친다.Thereafter, overflow plating is performed on the substrate 11 having a predetermined shape with nickel, and thereon, overflow plating is performed on palladium or a palladium alloy. By the way, when the plating layer, such as gas or bubbles are introduced into the plating layer, it is easy to penetrate the factors such as chlorine ions (Cl ^_ ) to promote corrosion through such bubbles or gases. In fact, when the above-described plating is performed on the lead frame using the alloy 42 material, which is a nickel-iron alloy material, and then subjected to a salt spray test, the air bubbles are formed on the entire surface of the plated film. It can be observed that point corrosion occurs. If the corrosion is formed in this way, the corrosion of the lead frame is promoted or the electrical conductivity is reduced, which has a fatal effect on the characteristics of the lead frame.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 리드프레임의 도금 실시후 열처리공정을 거치는 것이 통상적이다. 열처리공정을 거치면 도금층안의 유해가스 성분을 제거하는 동시에 도금층의 결정구조를 재배열함으로써 그 안에 함유되어 있는 기포수를 최소화할 수 있다.In order to solve the above problems, it is common to undergo a heat treatment process after plating the lead frame. Through the heat treatment process, it is possible to minimize the number of bubbles contained in the plating layer by removing the harmful gas components and rearranging the crystal structure of the plating layer.

상기 열처리방법으로는 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기하, 고온 예를 들어 600 내지 1000℃의 온도를 갖는 노(furnace)에서 소정시간동안 처리하는 방법이 주로 사용되고 있다.As the heat treatment method, a treatment is performed for a predetermined time in a furnace having a high temperature, for example, a temperature of 600 to 1000 ° C. under a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere.

그런데, 상기 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the above method has the following problems.

첫째, 노내 장입시간이 길고 고온에서 열처리하기 때문에 리드프레임의 도금층 표면이 산화되기가 쉽다. 이렇게 도금층 표면에 산화막이 형성되면 도금층안의 수소의 확산경로가 차단되어 수소가 도금층 외부로 빠져 나오지 못하게 된다. 그 결과 도금층내에 잔류하는 수소에 의하여 도금층의 내부식성이 저하되고 크랙이 발생하며 납땜성이 저하된다.First, because the furnace charging time is long and heat-treated at a high temperature, the plating layer surface of the lead frame is easily oxidized. When the oxide film is formed on the surface of the plating layer, the diffusion path of hydrogen in the plating layer is blocked, so that hydrogen does not escape to the outside of the plating layer. As a result, corrosion resistance of the plating layer is reduced, cracks are generated, and solderability is deteriorated by hydrogen remaining in the plating layer.

둘째, 상기 방법은 불활성 분위기 또는 진공 분위기하에서 실시해야 하므로 조작이 복잡하고 어렵다는 문제점이 있다.Secondly, the method has to be carried out in an inert atmosphere or a vacuum atmosphere, so the operation is complicated and difficult.

셋째, 상기 방법은 온도 조절에 많은 시간이 소요되어 연속적인 처리가 곤란하므로 제품 양산이 어렵다.Third, the method takes a lot of time to control the temperature, it is difficult to continuously process the product mass production.

첫째, 상기 방법은 리드프레임 전체를 열처리하는 방법으로서, 리드프레임 전면을 균일한 온도로 처리한다는 것은 매우 힘들다.First, the method is a heat treatment of the entire lead frame, it is very difficult to treat the entire surface of the lead frame at a uniform temperature.

상기한 문제점을 감안하여 본 발명자들은 레이저를 이용한 열처리방법을 제안하게 되었다. 이 방법은 상기 노안에서 열처리하는 방법과 비교하여 리드프레임 전면의 온도 편차가 적고, 열처리시 소요되는 시간이 적기 때문에 도금층 표면의 산화를 억제할 수 있는 동시에 이물질 생성을 방지할 수 있다. 또한 연속처리가 가능하여 제품 양산에 적용할 수 있는 방법이다.In view of the above problems, the present inventors have proposed a heat treatment method using a laser. Compared with the method of heat treatment in the presbyopia, the temperature variation of the front surface of the lead frame is less, and the time required for heat treatment is less, so that oxidation of the surface of the plating layer can be suppressed and foreign material generation can be prevented. It is also a method that can be applied to mass production as it can be processed continuously.

그런데 이러한 레이저 열처리방법은 리드프레임 전체에 행하여지므로 열처리로 인한 리드프레임의 변형이 빈번하게 발생한다는 문제점이 있다.However, since the laser heat treatment method is performed on the entire lead frame, deformation of the lead frame due to heat treatment frequently occurs.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 열처리가 필요한 소정영역만을 선택적으로 처리함으로써 리드프레임의 변형을 최소화시킬수 있는 반도체 리드프레임의 제조방법에 관한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above problems and to relate to a method for manufacturing a semiconductor lead frame that can minimize the deformation of the lead frame by selectively processing only a predetermined region that requires heat treatment.

도 1은 통상적인 리드프레임의 도금층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a plated layer structure of a conventional lead frame.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

11. 기판11. Substrate

12. 니켈 도금층12. Nickel plated layer

13. 팔라듐 도금층13. Palladium Plating Layer

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 (a) 리드프레임의 소정영역에 도금층을 형성하는 단계; (b) 리드프레임에서 상기 도금층이 형성된 영역을 제외한 부분을 마스킹(masking)한 다음, 레이저를 이용하여 도금층 형성 영역을 선택적으로 열처리하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention (a) forming a plating layer on a predetermined region of the lead frame; (b) masking a portion of the lead frame other than the region where the plating layer is formed, and then selectively heat treating the plating layer forming region using a laser.

본 발명에서는 리드프레임의 열처리시, 도금층이 형성되어 있는 영역만을 부분적으로 열처리함으로써 불필요한 부분의 열처리로 인한 리드프레임의 변형을 억제하고자 한 것이다. 이러한 표면 열처리에 사용되는 레이저는 용접이나 컷팅에 사용되는 경우와 비교하여 파워 밀도(power density)가 작은 것을 사용한다.In the present invention, the heat treatment of the lead frame is intended to suppress the deformation of the lead frame due to the heat treatment of the unnecessary portion by partially heat-treating only the region where the plating layer is formed. The laser used for the surface heat treatment uses a power density smaller than that used for welding or cutting.

레이저를 발생시키는 에너지원으로는 YAG 레이저, 루비 레이저, 네오디뮴 레이저 등과 같은 고체 레이저 또는 CO₂레이저 등과 같은 기체 레이저를 사용한다. 여기에서 CO₂레이저는 기체 레이저 가운데 가장 출력이 크고 발진효율도 아주 좋은 분자 레이저이다. 일반적으로 CO₂레이저는 레이저 매질로 CO₂, N₂, He 세종류의 분자 혼합가스를 사용하고 방전에 의하여 여기되는데, 발진파장이 10.6μm 파장인 레이저를 방출하며, 이 레이저는 비금속물질에 쉽게 흡수된다.As an energy source for generating a laser, a solid state laser such as a YAG laser, a ruby laser, a neodymium laser, or the like, or a gas laser such as a CO ₂ laser is used. Here, the CO ₂ laser is the molecular laser with the highest output and the highest oscillation efficiency among the gas lasers. In general, the CO ₂ laser uses three kinds of molecular mixtures of CO ₂ , N ₂ and He as the laser medium, and is excited by discharge. The CO ₂ laser emits a laser having an oscillation wavelength of 10.6 μm, and the laser is easy Is absorbed.

루비 레이저는 고체 레이저로서 다른 고체 레이저에서 발진할 수 없는 가시광의 펄스 레이저이다. 그리고 YAG 레이저는 기본적으로 루비 레이저와 같은 상태이지만 가장 실용화되어 있는 고체 레이저이다. 레이저 매질로는 YAG(yttrium aluminum garnet)를 모체 결정으로 Nd⁺³이온을 활성물질로 첨가한 것이며, 연속발진 및 펄스발진의 두가지 발진형태가 가능하다. 연속발진에 있어서 출력은 최대 2.4kW정도이고 효율은 2 내지 4% 정도로 그다지 높지 않다. 또 연속발진에서는 방전관의 전원용량이 커지고 램프나 막대의 효율도 높여야 하므로 장치가 커지기 쉽다. 따라서 500W 이상의 고출력 파워를 요구하는 경우에는 연속적이고 높은 출력을 갖는 레이저를 방출시킬 수 있는 CO₂레이저를 사용하는 것이 보다 바람직하다.Ruby lasers are solid-state lasers, pulsed lasers of visible light that cannot be oscillated from other solid state lasers. And YAG laser is basically the same state as ruby laser but is the most practical solid state laser. YAG (yttrium aluminum garnet) is used as the laser medium, and Nd ⁺³ ions are added as the active material. Two types of oscillations are possible, continuous oscillation and pulse oscillation. In continuous oscillation, the output is about 2.4kW maximum and the efficiency is not so high as 2-4%. In addition, in continuous oscillation, the power supply capacity of the discharge tube is increased and the efficiency of the lamp or the rod must be increased. Therefore, when a high output power of 500 W or more is required, it is more preferable to use a CO ₂ laser capable of emitting a laser having a continuous and high power.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not necessarily limited thereto.

〈실시예〉<Example>

두께가 약 0.203mm인 알로이 42 소재( 43중량%의 니켈 함유)을 탈지 및 활성화처리한 다음, Ni 6540(독일 데구사(degussa)) 도금액을 사용하여 약 1.0μm 두께의 니켈층을 형성하였다.After degreasing and activating the alloy 42 material (containing 43% by weight of nickel) having a thickness of about 0.203 mm, a nickel layer having a thickness of about 1.0 μm was formed using a Ni 6540 (degussa) plating solution.

그 후, Pd 451(독일 데구사(degussa)) 도금액을 사용하여 약 0.2μm 두께의 팔라듐 도금층을 형성하였다.Thereafter, a palladium plating layer having a thickness of about 0.2 μm was formed using Pd 451 (degussa, Germany) plating solution.

상기 방법에 따라 제조된 도금층을 갖는 리드프레임을 CO₂레이저를 이용하여 열처리하였다.The lead frame having the plating layer prepared according to the above method was heat-treated using a CO ₂ laser.

〈비교예〉<Comparative Example>

상기 방법에 따라 형성된 도금층을 갖는 리드프레임을 250℃로 조절된 노(furnace)안에서 30분동안 열처리하였다.The leadframe having the plating layer formed according to the above method was heat-treated for 30 minutes in a furnace controlled at 250 ° C.

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 리드프레임의 휨(warpage) 정도를 관찰하였다. 그 결과. 실시예의 경우가 비교예의 경우에 비하여 열변형이 감소했음을 알 수 있었다.The degree of warpage of the lead frames manufactured according to the above Examples and Comparative Examples was observed. As a result. It can be seen that the heat deformation was reduced in the case of the example compared to the case of the comparative example.

본 발명에 따르면, 도금층이 형성된 리드프레임 영역만을 부분 열처리하므로 통상적인 열처리후 발생되는 리드프레임의 변형을 최소화시킬 수 있다. 또한 비교적 단시간내에 열처리를 행함으로써 종래보다 도금층 표면의 산화가 억제될 뿐만 아니라 연속적인 처리가 가능하여 제품의 양산 적용이 가능하다.According to the present invention, since only the lead frame region in which the plating layer is formed is partially heat treated, deformation of the lead frame generated after the normal heat treatment can be minimized. In addition, by performing heat treatment within a relatively short time, not only oxidation of the surface of the plating layer is suppressed, but also continuous processing is possible, and mass production of the product is possible.

Claims

(a) forming a plating layer on a predetermined region of the lead frame;

(b) masking a portion of the lead frame except for the region where the plating layer is formed, and then selectively heat treating the plating layer forming region using a laser energy source.

The method of claim 1, wherein the energy source in step (b) is selected from the group consisting of a CO ₂ laser, a neodymium laser, a YAG laser, and a ruby laser.