KR100318818B1 - 리드프레임에대한보호피막결합 - Google Patents

Abstract

반도체 디바이스용 리드 프레임은 보호 피막에 의해 피복되는 베이스 층 (10) 을 포함한다. 보호 피막은 구리 층 (14) 으로 피복되는 니켈 층 (12) 을 포함한다. 구리 층 (14) 은 팔라듐 층 (18) 으로 피복되는 은 층 (16) 에 의해 피복된다. 이러한 방식으로 제조된 보호 피막은 본딩가능하고, 납땜가능하며, 산화 저항성과 부식 저항성이 있으며, 납이 없고, 높은 온도에 저항성이 있으며, 비용이 효과적이고, 표면적으로 수용가능하다.

Description

리드 프레임에 대한 보호 피막 결합

발명의 배경

1. 발명의 분야

본 발명은 반도체 디바이스용 리드 프레임의 제조에 관한 것이다.

구리 리드 프레임은 주로 높은 열전도율로 인해 반도체 디바이스 패키지에 광범위하게 이용된다. 종종, 리드 프레임은 캡슐 봉입에 앞서 적당한 피막금속으로 예비 도금되는데, 피막은 조립후의 피막 공정에 전형적으로 요구되는 조립단계의 수를 유효하게 감소시키기 때문이다. 예비 도출 피막은 노출된 리드프레임을 보호하며, 와이어 본딩 및 캡슐 봉입후의 리드의 납땐가능성 ( solderability ) 을 촉진시킨다.

최적의 리드 프레임 피막은 납이 없고, 부식 저항성, 산화 저항성, 고온 ( 200℃ 이상 ) 저항성이 있으며, 와이어 본딩될 수 있고 조립 및 번 -인 ( burn - in ) 공정 이후 납땜가능성이 있어야 한다. 게다가, 피막은 비용이 효과적이고 표면적으로 수용가능하여야 한다.

선행 기술에는 최외각 피막층이 니켈과 팔라듐 ( palladium ) 을 포함하는 리드 프레임이 개시되어 있다. 그렇지만, 리드 프레임은 표준 납땐가능성 시험에 의해 측정되는 비교적 높은 납땜가능 범위를 지니도록 요구된다. 몇몇 경우에서 그러한 예비 도금된 리드는 바라는 만큼 납땜 가능하지 않다는 것이 밝혀졌다.

따라서, 상기에 기술된 바람직한 특성을 여전히 나타내면서, 즉시 납땜 가능한 리드 프레임 구조에 대한 필요성이 존재한다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 즉시 본딩가능하고, 납땜 가능하며, 납이 없고, 부식 저항성이 있으며 표면적으로 수용가능한 마무리를 초래하는 예비 도금된 구리 리드프레임 피막을 제공하는 것이다. 본 발명의 부가적인 목적은 납땜가능성을 향상시키기 위해 은과 구리로 하부 피복되는 예비 도금된 팔라듐 리드 프레임 피막 마무리를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 우선적으로 구리 리드 프레임은 당해 기술에 잘 알려진 방법을 사용하여 니켈로 피복된다. 그리고나서 스트라이크 ( strike ) 피막 형태의 구리의 얇은 층이 니켈상에 도포된다. 다음에는, 은층이 구리 피막에 도포된다. 그리고나서 팔라듐 마무리 피막이 은상에 도포된다. 은층은 리드 프레임의 납땜가능성을 촉진시키도록 작용한다. 구리층은 은층과 구리층 사이의 접착을 촉진시키고, 납땜가능성을 향상시키며, 오염 저항성을 증진시킨다.

본 발명의 특징 및 이전의 보다 양호한 이해는 본 발명의 원리가 이용되는 예시적인 실시예를 설명하는 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면을 참조하여 얻어질 것이다.

제 1 도는 본 발명에 따른 리드 프레임에 대한 실시예의 일부를 도시한 단면도 ( 일정 비율로 축적되지 않음 ) 이다.

제 1 도에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 리드 프레임의 베이스 층 (10) 은 임의의 리드 프레임 베이스 재료, 예컨대 구리 또는 구리 합금으로 이루어져 있다. 수용 가능한 합금의 두가지 실례는 일리노이스주 이스트 알톤시의 Olin Brass사에 의해 Olin Alloy C - 7025 및 Olin Alloy 194 의 명칭하에 시판된다. 구리 베이스 금속층의 한가지 이점은 높은 열전도율이다.

베이스 금속층 (10) 은 니켈층 (12) 으로 피복된다. 니켈층 (12) 을 도포하는 한가지 방법은 당해 기술에 잘 알려진 기술인 전해질 데포지션 ( electrolytic deposition ) 에 의하는 것이다. 니켈층 (12) 의 두께는 1.25 내지 2.50 마이크론, 바람직하기로는 약 1.5 마이크론이어야 한다.

구리층 (14) 이 전해질 데포지션에 의해 니켈층 (12) 상에 도포된다. 구리층 (14) 은 순수 구리 또는 구리 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있는데, 순수 구리가 바람직하다. Cu - Sn 및 Cu - Ag 는 구리 합금의 두가지 실례이며, 이는 이러한 합금이 본 발명의 실시예에서 구리층 (14) 으로서의 유효한 작용을 기대할 수 있도록 충분한 납땜가능성을 나타낸다. 구리층 (14) 의 두께는 0.08 내지 0.38 마이크론, 바람직하기로는 약 0.25 마이크론이어야 한다. 구리층 (14) 의 한가지 이익은 마무리된 리드 프레임의 향상된 납땜가능성이다. 또한 구리층 (14) 은 리드 프레임 피막의 오염 저항성을 향상시키는 것으로 여겨진다.

그리고 나서 은층 (16) 이 전해질 데포지션에 의해 구리층 (14) 상에 도포된다. 구리층 (14) 은 은층 (16) 과 니켈층 (12) 사이의 접착을 촉진시킨다. 은층 (16) 은 순수 은이나 은합금 중 어느 하나를 포함하는데, 순수 은이 바람직하다.

Ag - Pd 및 Ag - Sn은 이러한 합금이 본 발명의 실시예에서 은층 (16) 으로 효과적으로 작용할 수 있도록 기대될 수 있는 충분한 납땜가능성을 나타내는 두가지 실례의 재료이다. 은층 (16) 의 두께는 0.13 내지 1.0 마이크론, 바람직하기로는 0.63 마이크론이어야 한다. 은층 (16) 의 한가지 이익은 마무리된 리드 프레임의 향상된 납땜가능성이다. 또한 은층은 비용이 효과적이고 와이어 본딩 가능하다.

팔라듐층 (18) 이 피막 표면 마무리를 제공하도록 전해질 데포지션에 의해 은층 (16) 상에 도포된다. 팔라듐층 (18) 은 순수 팔라듐이나 Pd - Ni 또는 Pd - Co 와 같은 팔라듐 합금 중 어느 하나를 포함한다. 팔라듐층 (18) 의 두께는 0.08 내지 0.63 마이크론, 바람직하기로는 0.25 마이크론이어야 한다. 팔라듐층 (18) 은 은층 (16) 을 오염으로 부터 방지하는데 이용된다. 게다가, 본 발명의 팔라듐층 (18) 은 산화 저항성, 부식 저항성 및 표면적으로 수용가능한 마무리를 리드 프레임에 제공한다.

구리와 은층 (14, 16) 은 팔라듐층 (18) 의 납땜성능을 크게 향상시킨다는 것이 밝혀졌다. 은층 (16) 은 팔라듐 재료보다 더 신속하게 땐납 ( solder ) 에 용해된다. 구리층 (14) 은 납땜 공정중에 땜납과의 합금으로 납땜가능성을 향상시킨다. 예를들면, 구리층 (14) 은 Sn - Pb 땜납으로 납땜하는 동안 Sn 과 합금된다.

또한 구리층 (14) 은 납땜 공정 중에 습윤성 (wettability ) 을 향상시키는 것으로 여겨진다. 이러한 방식으로, 본 발명에 개시된 피막 재료를 결합하면 팔라듐과 니켈로 피복된 리드 프레임상의 향상된 납땐가능성이 나타난다.

팔라듐과 같은 리드 프레임 피막 재료는 값이 비쌀 수 있기 때문에, 본 발명의 또 다른 이익은 구리층 (14), 은층 (16), 및/또는 팔라듐층 (18) 이 캡슐봉입 후에 납땜될 리드 프레임의 영역내에서만 선택적으로 도포될 수 있다는 것이다. 이러한 선택적인 도포는 사용되어야 하는 구리, 은 및/또는 팔라듐의 양을 최소화한다.

본 발명은 상기 기술된 실시예에 제한되지 않으며, 다양한 변화와 수정은 첨부된 청구범위에 한정된 본 발명의 참뜻 또는 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (12)

1. 리드 프레임용 보호 피막에 있어서,

   상기 리드 프레임 상에 배치된 니켈층 ;

   상기 니켈층 상에 배치된 구리층 ;

   상기 구리층 상에 배치된 은층 : 및

   상기 은층 상에 배치된 팔라듐 ( palladium ) 층을 포함하는 보호 피막.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구리층은 구리를 포함하는 보호 피막.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 구리층은 구리 합금을 포함하는 보호 피막.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 은층은 은을 포함하는 보호 피막.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 은층은 은 합금을 포함하는 보호 피막.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 팔라듐층은 팔라듐을 포함하는 보호 피막.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 팔라듐층은 팔라듐 합금을 포함하는 보호 피막.
8. 제 1 항에 있어서, 니켈층은 두께가 1.25 내지 2.5 마이크론이며. 구리 층은 두께가 0.08 내지 0.38 마이크론이며, 은층은 두께가 0.13 내지 1.0 마이크론이며, 팔라듐층은 두께가 0.08 내지 0.63 마이크론인 것을 특징으로 하는 보호 피막.
9. 제 1 항에 있어서, 니켈층은 두께가 약 1.5 마이크론이며, 구리층은 두께가 약 0.25 마이크론이며, 은층은 두께가 약 0.63 마이크론이며, 팔라듐 층은 두께가 약 0.25 마이크론인 것을 특징으로 하는 보호 피막.
10. 리드 프레임용 보호 피막을 제조하는 방법에 있어서,

    리드 프레임 베이스를 공급하는 단계 ;

    니켈 층을 구리 리드 프레임 베이스 상에 도포하는 단계 :

    구리 층을 니켈 층상에 도포하는 단계 ;

    은 층을 구리 층상에 도포하는 단계 :

    팔라듐 층을 은 층상에 도포하는 단계를 포함하는 보호 피막의 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 니켈 층의 도포는 전해질 데포지션 ( electrolytic deposition ) 에 의하며;

    상기 구리 층의 도포는 전해질 데포지션에 의하며;

    상기 은 층의 도포는 전해질 데포지션에 의하고;

    상기 팔라듐 층의 도포는 전해질 데포지션에 의하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 구리 층은 순수 구리를 포함하며, 상기 은층은 순수 은을 포함하며, 상기 팔라듐 층은 순수 팔라듐을 표함하는 것을 특징으로 하는 방법.