KR101114656B1

KR101114656B1 - 다이싱 가공성이 우수한 ｑｆｎ 패키지용 구리 합금판 및 ｑｆｎ 패키지

Info

Publication number: KR101114656B1
Application number: KR1020090018921A
Authority: KR
Inventors: 요스케 미와; 마사야스 니시무라; 료이치 오자키; 신야 가츠라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2012-03-05
Also published as: EP2100981B1; US20090224379A1; EP2100981A2; US7928541B2; EP2100981A3; KR20090096343A

Abstract

본 발명에 있어서는, Fe: 0.01~0.50질량%, P: 0.01~0.20질량%, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하인 구리 합금판, 또는 Ni: 0.05~2질량%, P: 0.001~0.3질량%, Zn: 0.005~5질량%, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지며, 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하인 구리 합금판으로 이루어지는 리드 프레임을 이용하여 QFN 패키지로 한다. 이러한 구성에 의해, 다이싱 가공시의 리드 드래그 버의 길이가 작아져, 다이싱용 블레이드의 마모가 저감된다.

Description

다이싱 가공성이 우수한 ＱＦＮ 패키지용 구리 합금판 및 ＱＦＮ 패키지{COPPER ALLOY SHEET FOR QFN PACKAGE SUPERIOR IN DICING PROCESSABILITY AND QFN PACKAGE}

본 발명은, 반도체 장치 등의 전자 부품, 특히 다이싱 가공이 필요한 QFN 패키지용 구리 합금판, 및 구리 합금제의 리드 프레임을 갖는 QFN 패키지에 관한 것이다.

반도체 장치로서, 지금까지의 QFP로 대표되는 외부 리드가 있는 패키지나, 리드 프레임리스(frameless)인 CSP, BGA 등의 패키지 대신에, QFN 패키지가 증가해 오고 있다.

이것은, 기존의 QFP 생산 라인을 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 실장 면적도 BGA와 동일한 정도로 소형화할 수 있고, 또한 CSP와 동일한 정도의 박형화가 가능하기 때문이다. 또한, 금속제의 리드 프레임을 가지므로 생산성이 높고, 또한 BGA와 같은 패키지 신뢰성의 저하도 없다. 또한, 이면(裏面)에 히트 스프레더(heat spreader)를 구비할 수 있으므로, 열 방산의 면으로부터도 BGA, CSP와 같이 별부(別付)로 히트 싱크를 끼워 붙일 필요가 없어, 저비용화가 가능하다.

이러한 QFN 패키지이지만, 패키지 조립의 생산 효율을 높이기 위해서, 리드 프레임의 패턴이 매트릭스 형상(예: 종횡 5×5, 10×10 등)으로 배치되어, 칩 탑재, 와이어 본딩 공정을 거친 후의 수지 몰드시에 패키지를 일괄한 상태로 성형, 최종 단계에서 다이싱이라는 공정을 취한다(일본 특허공개 2003-347494호, 일본 특허공개 2003-124420호, 일본 특허공개 2007-123327호 참조). 이 다이싱은, 본래는 Si칩을 웨이퍼로부터 분리하는 방법으로서, 다이아몬드 가루를 촘촘하게 박은 매우 얇은 블레이드로 절단하기 위해 사용되고 있었던 것이지만, 이전의 일괄 몰드를 행한 패키지(예: 종횡 5×5, 10×10)를 하나하나의 개별 조각으로 분리하는 방법으로서 활용되고 있다.

이 다이싱 공정을 갖는 QFN 패키지의 조립에서는, 본 다이싱 공정시에 외부 리드가 블레이드에 의해 절단되기 때문에, 리드 프레임 재료는 다이싱 가공성이 우수할 것이 요구되고 있다.

다이싱 공정에서 문제로 되는 점은, 블레이드에 의해 절단되는 외부 리드의 버(리드 드래그 버(lead drag burr)라고 함)와 블레이드 자체의 마모이다. 절단되었을 때에 발생한 리드의 버가 큰 경우, 패키지를 기판으로 실장할 때에 납땜이 안정적으로 행해지지 않아, 실장 공정의 생산성을 저해할 뿐만 아니라, 실장 기판 자체의 신뢰성을 저하시킨다. 또한, 블레이드 마모가 큰 경우, 블레이드의 드레싱 회수가 증가할 뿐만 아니라, 분리할 패키지의 치수 변화 등에 따른, 생산성의 저하 뿐만 아니라 제품 그 자체의 수율 저하도 생기게 된다. 따라서, 리드 드래그 버의 발생을 극력 작게 하여, 블레이드 마모도 극력 작게 하는 것이 QFN용 리드 프레임 재료에 요구되고 있다.

QFN용 리드 프레임 재료로서, 종래의 QFP용 리드 프레임 재료로서 주지(周知)의 구리, 구리 합금 및 Fe-Ni 합금이 사용되며(일본 특허공개 2003-124420호, 일본 특허공개 2007-123327호 참조), 이 중 구리 합금으로서는, 주로 CDA194 합금(Cu-2.3질량% Fe-0.03질량% P-0.13질량% Zn)이 사용되고 있다. 그러나, CDA194 합금으로는, 리드 드래그 버의 발생 및 블레이드 마모를 충분히 억제할 수 없기 때문에, 다이싱 가공성이 우수한 리드 프레임 재료가 더 요구되고 있다.

본 발명은, 이러한 요청에 응하기 위해서 이루어진 것으로, 다이싱 가공이 필요한 QFN 패키지용 구리 합금판으로서 적합한, 다이싱 가공성이 우수한 리드 프레임 재료, 및 그 재료를 이용하여 제조된 QFN 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 제 1 발명에 따른 QFN 패키지용 구리 합금판은, Fe: 0.01~0.50질량%, P: 0.01~0.20질량%, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하이다.

이 구리 합금은, 추가로 (1) Sn: 0.005~5질량%, (2) Zn: 0.005~3.0질량%, (3) Co, Cr, Mn, Mg을 합계로 0.2질량% 이하, (4) Al, Ag, B, Be, In, Si, Ti, Z를 합계로 0.1질량% 이하를, (1)~(4) 각각 단독으로 또는 (1)~(4)를 적절히 조합하여 함유할 수 있다.

본 제 1 발명에서 말하는 균일 신도 및 국부 신도는, 판 두께: 0.15㎜, 형상: JIS 5호 시험편, 인장 방향: 길이 방향이 압연 방향으로 되도록 하여, 측정된 값이다.

또한, 상기 구리 합금을 이용하여 제조된 리드 프레임을 갖는 QFN 패키지도 본 제 1 발명의 범위이다.

본 제 2 발명에 따른 QFN 패키지용 구리 합금판은, Ni: 0.05~2질량%, P: 0.001~0.3질량%, Zn: 0.005~5질량%, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하이다.

이 구리 합금은, 추가로 (1) Fe: 1질량% 이하, Sn: 1.5질량% 이하 중 적어도 1종, (2) Co, Cr, Mn, Mg, Si를 합계로 0.2질량% 이하, (3) Al, Zr, In, Ti, B, Ag, Be를 합계로 0.1질량% 이하를, (1)~(3) 각각 단독으로 또는 (1)~(3)을 적절히 조합하여 함유할 수 있다.

본 제 2 발명에서 말하는 균일 신도 및 국부 신도는 상기 본 제 1 발명의 경우와 동일한 조건으로 구해진 것이다.

또한, 상기 구리 합금을 이용하여 제조된 리드 프레임을 갖는 QFN 패키지도 본 제 2 발명의 범위이다.

본 발명에 따른 구리 합금판을 QFN 패키지의 리드 프레임 재료로서 이용하는 것에 의해, QFN 패키지 조립의 다이싱 가공 공정에서, 외부 리드의 버(리드 드래그 버)의 발생을 저감하고, 또한 다이싱 가공에 필요한 블레이드 마모량을 저감시킬 수 있어, QFN 패키지의 생산성 향상, 제품의 수율 향상 및 제품의 신뢰성의 향상이 가능해진다.

먼저, 본 제 1 발명과 본 제 2 발명에 공통되는 사항을 설명한다. 이하, 양 발명을 총칭하여 간단히 본 발명이라고 부른다.

본 발명에 따른 구리 합금판의 다이싱 가공성을 향상시키기 위해서 요구되는 특성에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 구리 합금판은 마이크로비커스 경도(이하, MHv)가 150 이상이다. MHv가 150 미만이면, 구리 합금판의 강도가 부족할 뿐만 아니라, 경도가 낮음으로써 다이싱 가공시에 블레이드의 연마 입자(다이아몬드 입자)의 구리 합금재로의 침투가 커서, 재료의 긁혀 나오는 양(搔出量)이 많아져, 그것에 의해 큰 리드 드래그 버가 발생하기 쉬워진다. 리드 드래그 버의 발생을 억제하는 관점에서, MHv는 160 이상인 것이 보다 바람직하다. 상한은 정해지지 않지만, 본 발명의 조성과 후술하는 제조 방법에 의해, 대략 MHv 300 이하가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 구리 합금판은, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하이다. 균일 신도가 5%를 초과하면, 재료의 연성이 지나치게 커져, 블레이드에 의해 긁혀 나온 재료가 잘게 끊어지기 어려워(신장되게 됨), 그 때문에 큰 리드 드래그 버가 발생하기 쉬워진다. 리드 드래그 버의 발생을 억제하는 관점에서, 균일 신도는 4% 이하인 것이 보다 바람직하다. 국부 신장에 관해서도, 10%를 초과하면, 재료의 연성이 지나치게 커져, 블레이드에 의해 긁혀 나온 재료가 잘게 끊어지기 어려워, 그 때문에 큰 리드 드래그 버가 발생하기 쉬워진다. 리드 드래그 버의 발생을 억제하는 관점에서, 국부 신도는 6% 이하인 것이 보다 바람직하 다. 하한은 정해지지 않지만, 본 발명의 조성과 후술하는 제조 방법에 의해, 대략 균일 신도 0.5% 이상, 국부 신도 2% 이상이 얻어진다.

구리 합금판의 MHv, 균일 신도 및 국부 신도는 블레이드 마모에도 영향을 주어, MHv가 지나치게 낮으면, 블레이드의 연마 입자의 구리 합금재로의 침투가 크고, 또한 균일 신도 및 국부 신도가 지나치게 크면 긁혀 나온 재료가 잘게 끊어지기 어렵기 때문에, 어느 경우에도 재료의 긁힘 저항이 커져, 블레이드의 마모가 진행되기 쉽다. 블레이드 마모를 억제하는 관점에서도, MHv는 150 이상, 바람직하게 160 이상으로 하고, 균일 신도는 5% 이하, 바람직하게는 4% 이하, 국부 신도는 10% 이하, 바람직하게는 6% 이하로 한다.

또, 균일 신도란, 인장 시험에서 최대 하중에 도달하기까지의 신도를 말하고, 국부 신도란, 최대 하중에 도달한 시점부터 파단까지의 신도를 말한다.

다음으로 본 제 1 발명에 따른 구리 합금의 성분에 대하여 설명한다.

본 제 1 발명에 따른 구리 합금은, Fe: 0.01~0.50질량%, P: 0.01~0.20질량%를 필수 성분으로서 포함한다.

Fe는, Fe 또는 Fe-P 화합물로서 석출하여, 구리 합금판의 강도나 내열성을 향상시킨다. Fe 함유량이 0.01질량% 미만에서는 석출량이 적어, 강도가 부족하고, 또한, 다이싱 가공시의 버의 발생이 커진다. 한편, Fe 함유량이 0.5질량%를 초과하면 도전율이 저하됨과 아울러, Fe 또는 Fe-P 조대 결정 석출물 입자가 생성되어, 다이싱 가공에 소요되는 블레이드의 소모량이 커진다. 따라서, Fe 함유량은 0.01~0.50질량%, 바람직하게는 0.05~0.45질량%로 한다.

P는, 탈산 효과를 가지는 외에, Fe와 Fe-P 화합물을 형성하여 강도나 내열성을 향상시킨다. P 함유량이 0.01질량% 미만에서는 상기 화합물의 석출량이 적어, 강도가 부족하고, 또한, 다이싱 가공시의 버의 발생이 커진다. 한편, P 함유량이 0.2질량%를 초과하면 도전율이 저하되는 외에, 열간 가공성이 저하됨과 아울러, Fe-P 조대 결정 석출물 입자가 생성되어, 다이싱 가공에 소요되는 블레이드의 소모량이 커진다. 따라서, P의 함유량은 0.01~0.20질량%, 바람직하게는 0.02~0.15질량%로 한다.

본 제 1 발명에 따른 구리 합금은, Fe, P 외에, 필요에 따라, (1) Sn, (2) Zn, (3) Co, Cr, Mn, Mg 중 1종 또는 2종 이상, (4) Al, Ag, B, Be, In, Si, Ti, Zr 중 1종 또는 2종 이상 중 어느 하나를 단독으로 또는 적절히 조합하여 부성분으로서 포함할 수 있다.

Sn은, 구리 합금의 강도 향상에 기여하여, 다이싱 가공성을 향상시키는 효과가 있다. 그러나, Sn 함유량이 0.005질량% 미만에서는 강도가 향상되지 않아, 다이싱 가공성도 향상되지 않는다. 한편, Sn 함유량이 5질량%를 초과하면 도전율의 저하를 초래한다. 따라서, Sn 함유량은 0.005~5.0질량%의 범위로 하고, 바람직하게는 0.01~4.5질량%로 한다.

Zn은 리드 프레임에 요구되는 땜납 및 주석 도금 내열 박리성을 개선하는 효과를 갖는다. 그러나, Zn 함유량이 0.005질량% 이하에서는 이들의 효과가 작고, 반대로 3질량%를 초과하면 리드 프레임 재료로서의 도전성에 악영향을 주게 된다. 따라서, Zn 함유량은 0.005~3질량%의 범위로 하고, 바람직하게는 0.01~2.5질량%로 한다. 또, 리드 프레임 재료로서는 25% IACS 이상의 도전율을 갖는 것이 바람직하다. Co, Cr, Mn, Mg는 P와의 화합물로서 석출되며, 강도나 내열성을 향상시킴과 아울러 다이싱 가공성을 향상시킨다. 단, 1종 또는 2종 이상의 합계가 0.2질량%를 초과하면, 조대 결정 석출물이 생성되어, 다이싱 가공에 소요되는 블레이드의 마모량이 커지거나, 성분(Mn, Mg)에 의해서는 땜납 젖음성이 저하되기 때문에, Co, Cr, Mn, Mg의 첨가량은 1종 또는 2종 이상 합계 0.2질량% 이하로 한다.

Al, Ag, B, Be, In, Si, Ti, Zr은 고용(固溶), 또는 단독 또는 다른 성분과의 조합에 의해 석출함으로써 강도를 향상시킴과 아울러, 다이싱 가공성을 향상시킨다. 단, 1종 또는 2종 이상의 합계가 0.1질량%를 초과하면, 땜납 젖음성을 저하시키거나, 높은 비용으로 되므로, Al, Ag, B, Be, In, Si, Ti, Zr의 첨가량은 1종 또는 2종 이상 합계 0.1질량% 이하로 한다.

그 외에, O는 P와 반응되기 쉬워, 100ppm을 초과하면 석출물의 생성이 부족하여 강도나 다이싱 가공성을 저하시키고, 또한 땜납 젖음성을 저하시키기 때문에, 바람직하게는 100ppm 이하, 더 바람직하게는 50ppm 이하로 한다. H는 5ppm을 초과하면, O와 결합되어 수증기로 되어 주조시에 블로우 홀 결함을 발생시켜, 제품 결함으로 이어지기 때문에, 바람직하게는 5ppm 이하, 더 바람직하게는 3ppm 이하로 한다. S는 100ppm을 초과하면 열간 압연시에 균열을 발생시켜, 제품화가 곤란해지기 때문에, 바람직하게는 100ppm 이하, 더 바람직하게는 50ppm 이하로 한다.

본 제 1 발명에 따른 구리 합금판은, 주괴를 균질화 처리하여, 열간 압연한 후 급냉하고, 계속해서 냉간 압연 및 소둔을 행하고, 필요에 따라 냉간 압연 및 소 둔을 반복하고, 추가로 마무리 냉간 압연 후, 최종 공정으로서 저온 소둔을 행함으로써 제조할 수 있다. 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하인 특성을 갖게 하기 위해, 모든 소둔 공정에서 재결정 입자의 평균 입경이 50㎛ 이하 또는 재결정시키지 않도록 하고, 또 마무리 냉간 압연의 가공률은 40% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 소둔시에는, Fe 또는 Fe-P 화합물이 석출되어, 구리 합금판의 강도 및 내열성을 향상시킨다. 최종 제품에서 MHv 150 이상을 확보하기 위해서는, 소둔 조건은, 200℃~600℃×0.5~10시간의 범위 내에서 선택하면 좋다. 저온 소둔의 조건은, 소둔 후의 MHv가 소둔 전의 MHv에 대하여 65%~95%의 범위 내로 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 즉, 200~500℃×1sec~2hr 정도의 범위로 된다.

상기 제조 방법에 있어서, 소둔 후에(복수회 소둔을 행하는 경우는 1회라도) 재결정 입자의 평균 입경이 50㎛을 초과하면, 소재 자체가 지나치게 연화되어, 최종 제품에서 MHv 150 이상을 확보하기 어렵고, 마무리 압연 가공률이 40% 미만이면, 마찬가지로 최종 제품에서 MHv 150 이상을 확보하기 어렵다. 또 최종 공정의 저온 소둔에 있어서, 저온 소둔 후의 MHv가 소둔 전의 MHv에 대하여 65%~95%의 범위 내로 되도록 함으로써 연성을 회복시키지만, 이 때 MHv가 65% 미만이면 균일 신도 및 국부 신도의 값이 지나치게 커지고, 또한 MHv가 지나치게 저하될 우려가 있으며, 95%를 초과하면 판 변형이나 내부 응력의 저감이 불충분해져, 리드 프레임에 요구되는 편평성(flatness)이 얻어지지 않을 우려가 있다.

다음으로 본 제 2 발명에 따른 구리 합금의 성분에 대하여 설명한다.

본 제 2 발명에 따른 구리 합금은, Ni: 0.05~2질량%, P: 0.001~0.3질량%, Zn: 0.005~5질량%를 필수 성분으로서 포함한다.

Ni는 P와의 금속간 화합물을 석출함으로써 구리 합금의 강도 및 내열성을 향상시킨다. 그러나, Ni 함유량이 0.05질량% 미만, P 함유량이 0.001질량% 미만이면, 금속간 화합물의 석출량이 적기 때문에, 강도 및 내열성이 부족하고, 또한, 다이싱 가공성이 저하된다. 한편, Ni 함유량이 2질량%를 초과하면, 리드 프레임 재료로서의 도전성에 악영향을 준다. 이 Ni 함유량에 대응하는 P를 첨가하여, Ni-P 석출물을 형성시켜 도전성을 확보하고자 하면, P를 0.3질량% 이상 첨가해야 하며, 그 경우, 재료 중에 조대 결정 석출물이 형성되기 쉬워질 뿐만 아니라, 구리 합금판 제조시의 열간 가공성이 저하된다. 따라서, Ni 함유량은 0.05~2질량%, P 함유량은 0.001~0.3질량%로 한다. 조대 결정 석출물의 생성을 방지하여 블레이드의 마모를 억제하기 위해서, 또한 소정의 경도를 달성하는 관점에서, Ni: 0.07~1.7질량%, P: 0.005~0.27질량%가 바람직하며, Ni: 0.1~1.5질량%, P: 0.01~0.2질량%가 더 바람직하다.

Zn은 리드 프레임에 요구되는 땜납 및 주석 도금 내열 박리성의 개선 효과를 갖는다. 그러나, Zn 함유량이 0.005질량% 이하에서는 이들 효과가 작고, 반대로 5질량%를 초과하면 리드 프레임 재료로서의 도전성에 악영향을 준다. 따라서, Zn 함유량은 0.005~5질량%로 한다. 도전성, 내열 박리성의 관점에서, Zn 함유량은 0.01~3%가 바람직하고, 0.01~2질량%가 더 바람직하다. 또, 리드 프레임 재료로서는 25% IACS 이상의 도전율을 갖는 것이 바람직하다.

본 제 2 발명에 따른 구리 합금은, Ni, P, Zn 외에, 필요에 따라, (1) Fe 또는 Sn의 1종 또는 2종, (2) Co, Cr, Mn, Mg, Si 중 1종 또는 2종 이상, (3) Al, Zr, In, Ti, B, Ag, Be 중 1종 또는 2종 이상 중 어느 하나를 단독으로 또는 적절히 조합하여 부성분으로서 포함할 수 있다.

Fe는 P와의 금속간 화합물을 석출하여, 구리 합금의 강도나 내열성을 향상시키는 작용이 있어, 필요에 따라 첨가한다. 그러나, Fe는 1질량%을 초과하여 첨가하면, 모재(母材) 중에 조대 결정 석출물이 형성되기 쉬워, 다이싱 가공성이 저하되기 때문에, 1질량% 이하로 할 필요가 있다. 결정 석출물의 관점에서 바람직한 Fe 첨가량은 0.7질량% 이하이다.

Sn은 구리 합금 중에 고용(固溶)함으로써, 구리 합금의 강도를 향상시키는 작용이 있어, 필요에 따라 첨가한다. 그러나, Sn은 1.5질량% 이상을 첨가하면, 리드 프레임 재료로서의 도전성에 악영향을 주기 때문에, 1.5질량% 미만으로 할 필요가 있다. 도전성의 관점에서 바람직한 Sn 첨가량은 1.3질량% 이하이다.

Co, Cr, Mn, Mg, Si는, P 또는 Ni와의 화합물로서 석출되어(Co, Cr, Mn, Mg은 P와 석출물을 형성하고, Si는 Ni와 석출물을 형성함), 강도와 내열성을 향상시킴과 아울러, 다이싱 가공성을 향상시킨다. 단, 이들 원소의 1종 또는 2종 이상의 합계가 0.2질량%를 초과하면, 조대 결정 석출물이 생성되어 블레이드의 마모량이 커지고, 또한 땜납 젖음성이 저하되기 때문에, Co, Cr, Mn, Mg, Si의 첨가량은 1종 또는 2종 이상 합계 0.2질량% 이하로 한다.

Al, Zr, In, Ti, B, Ag, Be는 고용, 또는 단독 또는 다른 성분과의 조합에 의해 석출됨으로써 강도를 향상시킴과 아울러, 다이싱 가공성을 향상시킨다. 단, 1종 또는 2종 이상의 합계가 0.1질량%를 초과하면, 땜납 젖음성을 저하시키거나 높은 비용으로 되므로, Al, Zr, In, Ti, B, Ag, Be의 첨가량은 1종 또는 2종 이상 합계 0.1질량% 이하로 한다.

그 외에, O는 P와 반응하기 쉬워, 100ppm을 초과하면 땜납 젖음성이 저하되기 때문에, 바람직하게는 100ppm 이하, 더 바람직하게는 50ppm 이하로 한다. H는 5ppm을 초과하면, O와 결합되어 수증기로 되어 주조시에 블로우 홀 결함을 발생시켜, 제품 결함으로 이어지기 때문에, 바람직하게는 5ppm 이하, 더 바람직하게는 3ppm 이하로 한다. S는 100ppm을 초과하면, 열간 압연시에 균열을 발생시키게 되기 때문에, 바람직하게는 100ppm 이하, 더 바람직하게는 50ppm 이하로 한다.

본 제 2 발명에 따른 구리 합금판은, 주괴를 균질화 처리하고, 열간 압연한 후 급냉하고, 계속해서 냉간 압연 및 소둔을 행하고, 필요에 따라 냉간 압연 및 소둔을 반복하고, 또 마무리 냉간 압연 후, 최종 공정으로서 저온 소둔을 행함으로써 제조할 수 있다. 균질화 처리 및 열간 압연 개시 온도는 750~950℃이고, 냉간 압연 후, Ni-P 화합물 등을 석출시키는 소둔을 행한다. 냉간 압연과 소둔을 반복하여 행하는 경우, 복수회 행해지는 소둔 중 적어도 1회는 Ni-P 화합물 등을 석출시키는 소둔이 필요하다. 석출을 위한 소둔 전에, 주조 공정, 열간 압연 중, 또는 열간 압연 후의 냉각 공정에서 석출한 Ni-P 화합물 등을 고용시키기(용체화(溶體化) 처리) 위한 소둔을 행하더라도 좋다. 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하인 특성을 갖게 하기 위해, 모든 소둔 공정에서 재결정 입자의 평균 입경이 50㎛ 이하 또는 재결정시키지 않도록 하고, 또 마무리 냉간 압연의 가공률은 40% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 소둔 조건은 200℃~600℃×0.5~10시간의 범위 내에서 선택하면 된다. 또, 상기 용체화 처리를 위한 소둔은, 예컨대, 550~750℃×5초~5분의 조건으로 하면 되고, 그 경우 연속 소둔 장치에 의한 처리가 가능하다. 저온 소둔의 조건은, 저온 소둔 후의 MHv가 소둔 전의 MHv에 대하여 65~95%의 범위 내로 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 즉, 200~500℃×1sec~2hr 정도의 범위로 된다.

상기 제조 방법에 있어서, 소둔 후에(복수회 소둔을 행하는 경우는 1회라도) 재결정 입자의 평균 입경이 50㎛을 초과하면, 소재 자체가 지나치게 연화되어, 최종 제품에서 MHv 150 이상을 확보하기 어렵고, 마무리 압연 가공률이 40% 미만이면, 마찬가지로 최종 제품에서 MHv 150 이상을 확보하기 어렵다. 또 최종 공정의 저온 소둔에 있어서, 저온 소둔 후의 MHv가 소둔 전의 MHv에 대하여 65~95%의 범위 내로 되도록 함으로써 연성을 회복시키지만, 이 때 MHv가 65% 미만에서는 균일 신도 및 국부 신도의 값이 지나치게 커지고, 또한, MHv가 지나치게 저하될 우려가 있으며, 95%를 초과하면, 판에 축적되어 있는 내부 응력의 저감이 불충분하여, 리드 프레임에의 가공에 의해, 리드 간격이나 리드 치수의 변화, 평탄도의 저하 등이 발생하기 쉬워진다.

[실시예 1]

우선, 본 제 1 발명에 따른 실시예를 나타낸다.

표 1에 나타내는 No.1~21의 조성의 구리 합금을, 소형 전기로에서 대기 중에서 목탄 피막 하에서 용해하여, 두께 50㎜, 폭 80㎜, 길이 180㎜의 주괴를 용제하였다. 이 주괴의 표리면을 각 5㎜ 면삭(面削)한 후, 950℃에서 열간 압연을 행하여, 두께 12㎜의 판재(板材)로 하고, 또 판재의 표리면을 각각 약 1㎜ 면삭하였다. 또, No.20은 주괴에 블로우 홀이 다수 생기며, No.21은 열간 압연 균열이 생겼기 때문에, 각각 열간 압연 이후의 공정을 취소하였다.

이들 판재에 대하여, 냉간 압연을 행한 후, 소둔을 행하고, 마무리 냉간 압연에 의해 판 두께를 0.15㎜로 하였다. 소둔은, 200℃~600℃×0.5~10시간의 범위 내에서, 소둔 후의 재결정 입자의 평균 입경이 50㎛ 이하, 또는 재결정되지 않는 조건을 선택하였다. 또한, 소둔 전의 판 두께는 마무리 냉간 압연의 가공률이 20% 이상으로 되도록 설정하였다(마무리 냉간 압연의 가공률을 표 1에 나타냄).

마무리 냉간 압연 후의 판재에 대하여, 20~300초 정도의 범위에서 저온 소둔을 행하였다. 이 때의 소둔 조건은, 어느 판재에 대해서도 마무리 저온 소둔 전의 경도에 대하여 저온 소둔 후의 경도가 65%~95%로 되도록 선택하였다.

이상의 공정에서 수득된 No.1~16의 판재로부터 시료를 채취하여, 마이크로비커스 경도(MHv), 균일 신도, 국부 신도, 드래그 버 길이， 블레이드 마모량, 도전율, 및 땜납 젖음성의 각 특성의 측정 시험에 제공하게 되었다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 또, 각 시험의 순서 등은 하기와 같다.

<경도 측정>

JISZ2244의 규정에 근거하여, 하중 4.9N에서 비커스 경도 시험을 행하여, 마이크로비커스 경도(MHv)를 측정하였다.

<균일 신도 및 국부 신도 측정>

각 판재로부터 긴 방향이 압연 방향으로 되도록 JIS5호 시험편을 채취하여, 인장 시험을 행해서 균일 신도 및 국부 신도를 각각 측정하였다.

<도전율 측정>

도전율은 JISH0505에 근거하여 측정하였다. 또, 도전율 25% IACS 이상을 합격이라고 평가하였다.

<땜납 젖음성 평가>

각 판재로부터 단책상(短冊狀) 시험편을 채취하고, 약활성 플럭스를 도포하여, 메니스커 그래프 시험기에 의해 땜납 젖음성 시간을 측정하였다. 땜납은 260±5℃로 유지한 Sn-3질량% Ag-0.5질량% Cu를 이용하였다. 땜납 젖음성 시간이 2sec 미만인 경우를 합격, 2sec 이상인 경우를 불합격이라고 평가하였다. 후술하는 실시예 2에서는, 합격(○), 불합격(×)만을 나타낸다.

<리드 드래그 버 길이 측정>

판재를 도 1에 나타내는 시험 프레임에 에칭 가공으로 제작한 후(시험 프레임에 참조 부호 1을 부여하고, 에칭한 부위에 참조 부호 2를 부여), 도 2에 나타내는 시험 패키지에 수지 몰드하였다(몰드 수지에 참조 부호 3을 부여). 다음으로, 175℃에서 8Hr 정도의 큐어링을 행한 후, 산세(酸洗)에 의해 표면 산화막을 제거하고, 다이싱 평가용 샘플로 하였다.

이 샘플에 대하여, 어느 것도 다이어몬드 연마 입자의 레진 본드 블레이드(표면 연마 입자 조도 #360) 및 전주(電鑄) 본드 블레이드(표면 연마 입자 조도 #400)를 이용해서, 다이싱 시험을 행하였다.

다이싱 절단 위치는, 수지 몰드된 폭 0.25㎜의 리드에 대하여 수직 방향(프레임 길이 방향에 대하여 수직 방향)으로, 8개의 리드(도 1에서 리드에 참조 부호 4를 부여)를 절단할 수 있는 위치로 하고, 1패키지당 2개소 절단하였다. 절단 위치 및 방향을 도 2(a)에 화살표로 나타낸다. 각 리드마다 절단에 의해 발생한 판 폭 방향으로의 리드 드래그 버의 최대 길이를 각각 측정하여, 그 평균값을 측정값으로 하였다. 평가는 리드 드래그 버의 길이가 60㎛ 미만인 것을 합격으로 하였다.

또, 도 3에 나타낸 바와 같이, 리드 드래그 버(5)는, 블레이드(6)에 의해 긁혀 나온 재료가 판 폭 방향(화살표 방향)으로 신장한 것으로, 동(同) 도면에 버 길이 d가 나타내어져 있다.

<블레이드 마모량>

상기 다이싱 평가용 샘플을 이용하여, 상기 레진 본드 블레이드 및 전주 본드 블레이드로, 1패키지당 2개소(2라인), 1프레임당 9개의 패키지로 18라인, 합계 5프레임분의 다이싱 가공을 행하였다. 다이싱 전의 블레이드 직경 φ=54㎜로부터의 감소 직경을 블레이드 마모량으로서 측정하였다. 어떤 것도 블레이드 마모량 70㎛ 미만인 것을 합격으로 하였다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 제 1 발명에 규정하는 조성을 갖고, MHv, 균일 신도 및 국부 신도의 값이 모두 본 제 1 발명의 규정을 만족시키는 No.1~10의 구리 합금판은, 리드 드래그 버의 길이가 레진 본드 블레이드 및 전주 본드 블레이드의 양쪽에서 60㎛ 이하, 블레이드 마모량이 레진 본드 블레이드 및 전주 본드 블레이드의 양쪽에서 70㎛ 미만이며, 모두 다이싱 가공성이 우수하다. 특히 MHv, 균일 신도 및 국부 신도의 모든 값이 바람직한 범위 내에 들어가는 No.3~10의 다이싱 가공성이 우수하다. 조성적으로는, Sn 및 그 외의 부성분을 포함하는 No.5~10은 경도가 향상되고, 다이싱 가공성도 우수하다.

한편, MHv, 균일 신도 및 국부 신도의 값 중 어느 하나가 본 제 1 발명의 규정을 벗어나는 No.11, 13~16은, 리드 드래그 버의 길이가 레진 본드 블레이드 및 전주 본드 블레이드의 양쪽에서 60㎛을 초과하고, 블레이드 마모량이 레진 본드 블레이드에서 70㎛을 초과하고 있어, 다이싱 가공성이 열화된다.

또한, Fe 함유량이 과도한 No.12는, 레진 본드 블레이드의 블레이드 마모량이 크고, 도전율이 낮으며, Co, Mg의 함유량이 과도한 No.17은, 레진 본드 블레이드의 블레이드 마모량이 크고, 땜납 젖음성이 열화되며, Al, Ti의 함유량이 과도한 No.18 및 O 함유량이 과도한 No.19는 땜납 젖음성이 열화된다.

[실시예 2]

다음으로, 본 제 2 발명에 따른 실시예를 나타낸다.

표 3에 나타내는 No.1~24의 조성의 구리 합금을, 소형 전기로에서 대기 중에서 목탄 피막 하에서 용해하여, 두께 50㎜, 폭 80㎜, 길이 180㎜의 주괴를 용제하였다. 이 주괴의 표리면을 각 5㎜ 면삭한 후, 950℃에서 열간 압연을 행하여, 두께 12㎜t의 판재로 하고, 판재의 표리면을 각각 약 1㎜ 더 면삭하였다. 또, No.23은 주괴에 블로우 홀이 다수 생기고, No.24는 열간 압연 균열을 생겼기 때문에, 각각 열간 압연 이후의 공정을 취소하였다.

이들 판재에 대하여, 열간 압연을 행한 후, 소둔을 행하고, 계속해서 냉간 압연 및 소둔을 적절히 행해서, 최종 마무리 냉간 압연에 의해 판 두께를 0.15㎜로 하였다. 소둔은 모두, 200℃~600℃×0.5~10시간의 범위 내에서, 소둔 후의 재결정 입자의 평균 입경이 50㎛ 이하, 또는 재결정되지 않는 조건을 선택하였다. 또한, 최종 소둔(마무리 냉간 압연 전의 소둔) 전의 판 두께는 마무리 냉간 압연의 가공률이 20% 이상으로 되도록 설정하였다(마무리 냉간 압연의 가공률을 표 3에 나타낸다).

마무리 냉간 압연 후의 판재에 대하여, 20~300초 정도의 범위로 저온 소둔을 행하였다. 이 때의 소둔 조건은 어느 판재에 대해서도 마무리 저온 소둔 전의 경도에 대하여 저온 소둔 후의 경도가 65%~95%의 범위 내로 되도록 선택하였다.

이상의 공정에서 수득된 No.1~22의 판재로부터 시료를 채취하여, 마이크로비커스 경도(MHv), 균일 신도, 국부 신도, 드래그 버 길이, 블레이드 마모량, 도전율, 및 땜납 젖음성의 각 특성의 측정 시험에 제공하였다. 측정 결과를 표 4에 나타낸다. 또, 각 시험의 순서 등은 하기한 바와 같다.

경도 측정, 균일 신도 및 국부 신도 측정, 도전율 측정, 땜납 젖음성 평가, 리드 드래그 버 길이 측정, 및 블레이드 마모량 측정은 모두 실시예 1과 동일하게 행하였다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 본 제 2 발명에 규정하는 조성을 갖고, MHv, 균일 신도 및 국부 신도의 값이 모두 본 제 2 발명의 규정을 만족시키는 No.1~11의 구리 합금판은, 리드 드래그 버의 길이가 레진 본드 블레이드 및 전주 본드 블레이드의 양쪽에서 60㎛ 이하, 블레이드 마모량이 레진 본드 블레이드 및 전주 본드 블레이드의 양쪽에서 70㎛ 미만이며, 모두 다이싱 가공성이 우수하다. 특히 MHv, 균일 신도 및 국부 신도의 모든 값이 바람직한 범위 내에 들어가는 No.3, 5, 7, 9~11의 다이싱 가공성이 우수하다.

한편, MHv, 균일 신도 및 국부 신도의 값 중 어느 하나가 본 제 2 발명의 규정을 벗어나는 No.12, 13, 17~19는, 리드 드래그 버의 길이가 레진 본드 블레이드 및 전주 본드 블레이드의 한쪽 또는 양쪽에서 60㎛를 초과하고, 블레이드 마모량이 레진 본드 블레이드에서 70㎛를 초과하고 있어, 다이싱 가공성이 열화된다.

또한, Ni 함유량이 과도한 No.14는 도전율이 낮고, Fe 함유량이 과도한 No.15는 다이싱 가공성 및 도전율이 낮으며, Sn 함유량이 과도한 No.16은 도전율이 낮고, 다른 부성분의 함유량이 과도한 No.20, 21 및 O 함유량이 과도한 No.22는 땜납 젖음성이 열화된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 이용한 에칭 후의 구리 합금 프레임의 평면도이다.

도 2는 마찬가지로 수지 몰드 후의 구리 합금 프레임의 평면도(a) 및 측면도(b)이다.

도 3은 실시예에서 측정한 리드 드래그 버를 설명하는 모식도이다.

Claims

QFN 패키지용 구리 합금판으로서,

Fe: 0.01~0.50질량%, P: 0.01~0.20질량%, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 모든 소둔 공정에서 재결정되지 않도록 하고, 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하인 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 1 항에 있어서,

추가로 Sn: 0.005~5.0질량%를 포함하는 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 1 항에 있어서,

추가로 Zn: 0.005~3.0 질량%를 포함하는 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 1 항에 있어서,

추가로 Co, Cr, Mn, Mg을 합계로 0.2질량% 이하 포함하는 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 1 항에 있어서,

추가로 Al, Ag, B, Be, In, Si, Ti, Zr를 합계로 0.1질량% 이하 포함하는 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 1 항에 있어서,

O: 100ppm 이하, H: 5ppm 이하, S: 100ppm 이하인 QFN 패키지용 구리 합금판.
QFN 패키지로서,

구리 합금으로 이루어지는 리드 프레임을 갖고,

상기 구리 합금은, Fe: 0.01~0.50질량%, P: 0.01~0.20질량%, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 모든 소둔 공정에서 재결정되지 않도록 하고, 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하인

QFN 패키지.
제 7 항에 있어서,

상기 구리 합금은 추가로 Sn: 0.005~5.0질량%를 포함하는 QFN 패키지.
제 7 항에 있어서,

상기 구리 합금은 추가로 Zn: 0.005~3.0질량%를 포함하는 QFN 패키지.
제 7 항에 있어서,

상기 구리 합금은 추가로 Co, Cr, Mn, Mg을 합계로 0.2질량% 이하 포함하는 QFN 패키지.
제 7 항에 있어서,

상기 구리 합금은 추가로 Al, Ag, B, Be, In, Si, Ti, Zr를 합계로 0.1질량% 이하 포함하는 QFN 패키지.
제 7 항에 있어서,

상기 구리 합금은 O: 100ppm 이하, H: 5ppm 이하, S: 100ppm 이하인 QFN 패키지.
제 7 항에 기재된 QFN 패키지에 사용되는 구리 합금제 리드 프레임.
QFN 패키지용 구리 합금판으로서,

Ni: 0.05~2질량%, P: 0.001~0.3질량%, Zn: 0.005~5질량%, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 모든 소둔 공정에서 재결정되지 않도록 하고, 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하인 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 14 항에 있어서,

추가로 Fe: 1질량% 이하, Sn: 1.5질량% 이하 중 적어도 1종을 포함하는 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 14 항에 있어서,

추가로 Co, Cr, Mn, Mg, Si를 합계로 0.2질량% 이하 포함하는 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 14 항에 있어서,

추가로 Al, Zr, In, Ti, B, Ag, Be를 합계로 0.1질량% 이하 포함하는 QFN 패키지용 구리 합금판.
제 14 항에 있어서,

O: 100ppm 이하, H: 5ppm 이하, S: 100ppm 이하인 QFN 패키지용 구리 합금판.
QFN 패키지로서,

구리 합금으로 이루어지는 리드 프레임을 갖고,

상기 구리 합금은, Ni: 0.05~2질량%, P: 0.001~0.3질량%, Zn: 0.005~5질량%, 잔부 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 모든 소둔 공정에서 재결정되지 않도록 하고, 마이크로비커스 경도가 150 이상, 균일 신도가 5% 이하, 또한 국부 신도가 10% 이하인

QFN 패키지.
제 19 항에 있어서,

상기 구리 합금은 추가로 Fe: 1질량% 이하, Sn: 1.5질량% 이하 중 적어도 1종을 포함하는 QFN 패키지.
제 19 항에 있어서,

상기 구리 합금은 추가로 Co, Cr, Mn, Mg, Si를 합계로 0.2질량% 이하 포함하는 QFN 패키지.
제 19 항에 있어서,

상기 구리 합금은 추가로 Al, Zr, In, Ti, B, Ag, Be를 합계로 0.1질량% 이하 포함하는 QFN 패키지.
제 19 항에 있어서,

상기 구리 합금은 O: 100ppm 이하, H: 5ppm 이하, S: 100ppm 이하인 QFN 패키지.
제 19 항에 기재된 QFN 패키지에 사용되는 구리 합금제 리드 프레임.