KR19990038234A

KR19990038234A - 철-니켈 합금 소재의 내식성 및 내균열성 향상을 위한 도금 방법

Info

Publication number: KR19990038234A
Application number: KR1019970057888A
Authority: KR
Inventors: 문성수
Original assignee: 문성수
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 1999-06-05
Also published as: KR100261441B1

Abstract

본 발명은 철-니켈 합금 기재 상에 내식성 및 내균열성 향상을 위하여 4 층 도금층을 도금하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 철-니켈 합금 소재의 피도금체에 주석 도금층, 주석-납 합금 도금층 또는 주석-비스머스 합금 도금층을 형성하도록 일차 하지 도금하고, 그 위에 동 도금층 또는 동-비스머스 합금 도금층을 형성하도록 이차 하지 도금하고, 또 그 위에 니켈 도금층을 형성하도록 삼차 하지 도금을 한 다음, 상부 도금층으로 팔라듐 도금층 또는 팔라듐 합금 도금층을 형성하도록 도금하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 4 단계의 도금층은 기존의 은 도금 후 주석-납 합금 도금을 하는 2 단계의 도금층보다 훨씬 얇은 박막으로서도 특히 철-니켈 합금 소재로 된 반도체 리드 프레임에 우수한 내식성을 제공한다. 또한 미세 균열과 수소 취성이 거의 없는 유연한 도금층을 형성시켜 그 어떤 도금층보다도 우수한 특성을 나타내어 철-니켈 합금 소재로 된 반도체 리드 프레임의 신뢰도를 한층 높일 수 있다.

Description

철-니켈 합금 소재의 내식성 및 내균열성 향상을 위한 도금 방법

본 발명은 철-니켈 합금 소재의 내식성 및 내균열성 향상을 위한 도금 방법에 관한 것으로서, 특히 철-니켈 합금 소재로 된 반도체 리드프레임(Lead Frame)에 사용할 수 있는 4 층 도금 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 리드프레임에는 동합금으로 된 소재를 많이 사용해 왔으나, 여러 가지 특성을 고려해서 보다 효율성이 큰 철-니켈 합금 소재를 점점 더 많이 사용하고 있는 추세이다. 동 합금 소재의 반도체 리드프레임 제작 시에는 주로 스탬핑(stamping) 공정을 사용하였으나, 철-니켈 합금 소재는 소재 자체가 동 합금 소재보다는 매우 단단하기 때문에 스탬핑 제작 공정으로는 다리(Lead) 등이 휘어지거나 끊어지는 문제점이 있고, 따라서 조밀하고 미세한 리드프레임을 만들 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 에칭(etching) 공정이 개발되어 사용되고 있다.

한편, 종래에는 반도체 리드프레임에 주로 은 도금 후 주석-납 합금 도금을 해 왔는데, 어느 일정 수준의 특성, 예를 들면 내식성, 납땜성 등을 얻기 위하여 다른 도금에 비해 비교적 두꺼운 도금을 해왔다. 그러나 반도체가 하이 리드(high Lead), 즉 고용량화될수록 다리 사이가 매우 미세해져 두꺼운 도금을 할 경우 서로 맞붙는 현상이 나타난다. 이러한 문제점들을 극복하기 위하여 매우 얇은 도금층, 즉 박막으로서도 우수한 내식성 및 납땜성과 같은 특성을 나타내는 도금층을 얻기 위한 많은 연구가 수행되었다. 그 대표적인 방법이 팔라듐 도금, 팔라듐 합금 도금 또는 금 도금을 하는 것이다.

철-니켈 합금 소재, 예를 들어 합금 #42(Ni 42 %, Fe 56 %, Mn 0.8 %, Si 0.3 %, Ca 0.035 %, P 0.025 %)의 경우 이 소재 자체에 함유되어 있는 Si 및 Ca 성분으로 인하여 화학적 활성화 처리가 어렵고 또한 이 소재 위에 팔라듐 도금, 팔라듐 합금 도금 또는 금 도금을 하기 전에 하지 도금층으로서 일반적인 니켈 도금을 하면 Fe 성분으로 인하여 내식성이 떨어지기 때문에 부식 발생 및 미세균열에 의한 납땜성 저하 등의 문제점이 많다.

이에 본 발명자는 철-니켈 합금 소재로 된 피도금체에 팔라듐 도금 또는 팔라듐 합금 도금을 적용함에 있어, 보다 높은 신뢰성을 얻을 수 있도록 많은 연구 실험을 한 결과, 팔라듐 도금 또는 팔라듐 합금 도금 조성물로 도금하기 전에 3 층의 하지 도금을 함으로써 우수한 특성을 얻을 수 있게 되었다.

즉, 본 발명의 목적은 철-니켈 합금 소재 위에 수소 취성 및 미세 균열이 거의 없고 유연하며 특히 내식성이 우수한 도금층을 얻을 수 있는 4 층 도금 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 철-니켈 합금 소재의 피도금체에 주석 도금층, 주석-납 합금 도금층 또는 주석-비스머스 합금 도금층을 형성하도록 일차 하지 도금하고, 그 위에 동 도금층 또는 동-비스머스 합금 도금층을 형성하도록 이차 하지 도금하고, 또 그 위에 니켈 도금층을 형성하도록 삼차 하지 도금을 한 다음, 상부 도금층으로 팔라듐 도금층 또는 팔라듐 합금 도금층을 형성하도록 도금하는 것을 특징으로 하는 철-니켈 합금 소재의 4 층 도금 방법을 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서는 철-니켈 합금 소재에 순차적으로 일차 하지 도금, 이차 하지 도금, 삼차 하지 도금을 한 다음, 그 위에 팔라듐 또는 팔라듐 합금 도금을 하여 4 층의 도금층을 형성하게 된다. 본 발명에 따라 4 층의 도금층이 도금된 도금체의 구성은 하기 표 1과 같다.

상부 도금층	팔라듐 도금층팔라듐 합금 도금층
삼차 하지 도금층	니켈 도금층
이차 하지 도금층	동 도금층동-비스머스 합금 도금층
일차 하지 도금층	주석 도금층주석-납 합금 도금층주석-비스머스 합금 도금층
철-니켈 합금 기재

본 발명에 사용되는 피도금체는 철-니켈 합금으로 제조된, 리드 프레임, 인쇄회로기판(printed circuit board) 및 커넥터(connector)와 같은 임의의 통상적인 전자장치를 포함한다. 특히, 합금 #42로 제조된 리드 프레임이 바람직하다.

본 발명에서, 일차 하지 도금층으로는 주석 도금층, 주석-납 합금 도금층 또는 주석-비스머스 합금 도금층이 사용된다.

주석 도금층을 형성하기 위한 주석 도금 조성물은 주석 화합물을 주석 금속 기준으로 20∼100 g/ℓ의 농도로 함유하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 주석 화합물은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 메탄설폰산 주석, 황산 제 1 주석, 염화 제 1 주석 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한, 상기 조성물은 메탄설폰산, 황산, 인산칼륨 및 염화암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 전도성 화합물을 추가로 포함할 수 있다.

주석-납 합금 도금층을 형성하기 위한 도금 조성물로는 주석 화합물을 주석 금속 기준으로 10∼30g/ℓ, 납 화합물을 납 금속 기준으로 0.5∼5g/ℓ의 농도로 함유하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 납 화합물은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 메탄설폰산납, 질산납, 황산납, 초산납 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 상기 조성물에 사용될 수 있는 주석 화합물은 상기 언급한 바와 같다. 상기 조성물은 전도성 화합물로 메탄설폰산, 황산, 인산칼륨, 염화암모늄 또는 이들의 혼합물을 50∼300g/ℓ의 농도로 함유할 수 있다.

주석-비스머스 합금 도금층을 형성하기 위한 도금 조성물로는 주석 화합물은 주석 금속 기준으로 10∼30g/ℓ, 비스머스 화합물은 비스머스 금속 기준으로 0.5∼5g/ℓ의 농도로 함유하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 비스머스 화합물은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 황산 비스머스, 비스머스나트륨 수화물, 질산비스머스 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 상기 조성물에 사용될 수 있는 주석 화합물은 상기 언급한 바와 같다. 상기 조성물은 전도성 화합물로 메탄설폰산, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 황산, 황산암모늄 또는 이들의 혼합물을 50∼300g/ℓ의 농도로 함유할 수 있다.

본 발명에서, 이차 하지 도금층으로는 동 도금층 또는 동-비스머스 도금층이 사용된다.

동 도금층을 형성하기 위한 도금 조성물은 본 출원인의 대한민국 특허출원 제 96-1402 호에 기재되어 있는 바와 같이 비시안계 동 화합물을 동 금속 기준으로 20-50 g/ℓ 포함하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때 비시안계 동 화합물은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 황산동 5 수화물, 피로린산 제 2 구리, 탄산 제 2 구리 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기 조성물은 전도성 화합물로서 메탄설폰산, 피로린산칼륨, 탄산나트륨, 황산암모늄, 탄산칼륨 또는 이들의 혼합물을 50∼300g/ℓ의 농도로 함유할 수 있다.

동-비스머스 합금 도금층을 형성하기 위한 도금 조성물은 본 출원인의 대한민국 특허출원 제 96-34830 호에 기재되어 있는 바와 같이 비시안계 동 화합물을 동 금속 기준으로 10∼50 g/ℓ, 비스머스 화합물을 비스머스 금속 기준으로 0.5∼2 g/ℓ의 농도로 함유하는 것이 바람직하다. 이때, 사용되는 비시안계 동 화합물 및 비스머스 화합물은 상기 언급한 바와 같다. 상기 조성물은 전도성 화합물로서 메탄설폰산, 피로린산칼륨, 탄산나트륨, 황산암모늄, 탄산칼륨 또는 이들의 혼합물을 50∼300g/ℓ의 농도로 함유할 수 있다.

본 발명에서 삼차 하지 도금층으로는 니켈 도금층이 사용된다.

니켈 도금층을 형성하기 위한 도금조성물은 본 출원인의 대한민국 특허출원 제 96-2912 호에 기재되어 있는 바와 같이 니켈 화합물을 니켈 금속을 기준으로 30∼100 g/ℓ의 농도로 함유하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때 니켈 화합물은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 설파민산니켈, 황산니켈 6수화물, 탄산니켈 4수화물, 황산아민니켈 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 도금 조성물내에서 침전 또는 중화되지 않도록 미리 전도성염과 반응시킨 후 조성물에 투입하는 것이 바람직하다. 전도성 화합물은 금속염의 종류에 따라 적절하게 선택되어야 하는데, 예를 들어, 메탄설폰산, 구연산칼륨, 구연산, 구연산나트륨, 황산암모늄, 황산나트륨, 황산 또는 이들의 혼합물을 50∼300g/ℓ의 농도로 사용할 수 있다.

본 발명에서 팔라듐 도금층 또는 팔라듐 합금 도금층을 형성하기 위한 도금 조성물은 본 출원인의 대한민국 특허 출원 제 96-21467 호에 기재되어 있는 바와 같이 팔라듐 100 % 도금, 팔라듐-금 합금 도금, 팔라듐-은 합금 도금 또는 팔라듐-비스머스 합금 도금 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.

일반적인 팔라듐 도금을 위한 도금 조성물은 팔라듐 화합물을 팔라듐 금속 기준으로 2∼10g/ℓ의 농도로 함유하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 팔라듐 도금을 위한 팔라듐은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 테트라클로로디암모늄 팔라듐, 이염화테트라암모늄 팔라듐, 이염화디아민 팔라듐, 염화팔라듐, 이염화테트라아민 팔라듐 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 또한, 인산칼륨, 인산암모늄, 피로인산칼륨, 염화암모늄, 황산암모늄 또는 이들의 혼합물을 전도성 화합물로서 20∼200g/ℓ의 양으로 사용할 수 있다.

팔라듐-금 합금 도금을 위한 도금 조성물은 팔라듐 화합물을 팔라듐 금속 기준으로 5∼10 g/ℓ, 금 화합물을 금 금속 기준으로 0.3∼2.5 g/ℓ의 농도로 함유하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때 금 화합물은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 테트라클로로금(III) 칼륨, 산화금(III) 칼륨, 시안화금(I) 칼륨 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 팔라듐 화합물은 상기 언급한 바와 같다. 또한, 인산암모늄, 인산칼륨, 황산암모늄, 염화암모늄, 피로인산칼륨 또는 이들의 혼합물을 전도성 화합물로서 20∼200g/ℓ의 양으로 사용할 수 있다.

팔라듐-은 합금 도금을 위한 도금 조성물은 팔라듐 화합물을 팔라듐 금속 기준으로 5∼25 g/ℓ, 은 화합물을 은 금속 기준으로 0.5∼2.5 g/ℓ의 농도로 포함하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때 은 화합물은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 시안화은(I) 칼륨, 질산은, 오르소인산은 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 팔라듐 화합물은 상기 언급한 바와 같다. 또한, 인산칼륨, 인산암모늄, 황산암모늄, 염화암모늄, 피로인산칼륨 또는 이들의 혼합물을 전도성 화합물로서 20∼200g/ℓ의 양으로 사용할 수 있다.

팔라듐-비스머스 합금 도금을 위한 도금 조성물은 팔라듐 화합물을 팔라듐 금속 기준으로 5∼25 g/ℓ, 비스머스 화합물을 비스머스 금속 기준으로 0.5∼2.5 g/ℓ의 농도로 함유하는 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때 비스머스 화합물은 적절한 염 형태로 공급되며, 염의 예로는 비스머스나트륨 수화물, 질산비스머스 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 팔라듐 화합물은 상기 언급한 바와 같다. 또한, 인산칼륨, 인산암모늄, 황산암모늄, 염화암모늄, 피로인산칼륨 또는 이들의 혼합물을 전도성 염으로서 20∼200g/ℓ의 양으로 사용할 수 있다.

상기 일차, 이차 및 삼차 하지 도금 조성물은, 전도성 염 이외에 하나 이상의 통상적인 착화제, 표면개선제 및 응력 감소제를 포함할 수 있다. 상기 하지 도금 조성물들은 도금 금속 화합물, 전도성염, 착화제 및 기타 첨가제 등을 직접 물에 용해시키거나, 금속염을 미리 전도성염 또는 착화제와 반응시킨 후 물에 용해시켜 충분히 반응시켜 제조된다.

본 발명에서 사용될 수 있는 착화제로는 아세트산 계열, 아민 계열, 이민 계열, 아미드 계열 화합물 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 에틸렌디아민테트라아세테이트, 니트릴로트리아세트산 삼나트륨 일수화물, 니트릴로트리아세트산, 트리에틸렌디아민, 트리에탄올아민, 에탄올아민, 폴리이민, 티오아세트아미드 또는 이들의 혼합물이 바람직하다. 상기 착화제는 0.01 내지 50g/ℓ의 양으로 사용된다.

본 발명에서 사용될 수 있는 표면개선제로는 암모늄 계열, 알데히드 계열, 이민 계열, 벤젠 계열 화합물 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 암모니아수, 구연산암모늄, 티오디글리콜산, 소디움테트라페닐보레이트, 1-페닐세미카바지드, 에틸렌디아민, 2-메톡시-나프토알데히드 또는 이들의 혼합물이 바람직하다. 상기 표면개선제는 0.01 내지 50g/ℓ의 양으로 사용된다.

본 발명에서 사용될 수 있는 응력감소제로는 피리딘 계열, 알콜 계열, 설폰 계열, 에테르 계열 화합물 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, N-아릴피리디운 글로라이드, 트리데실옥실폴리(에틸렌옥시)에탄올(III), 나프탈렌-1-설폰산(알파)나트륨폴리에틸렌모노세틸에테르 또는 이들의 혼합물이 바람직하다. 상기 표면개선제는 0.01 내지 50g/ℓ의 양으로 사용된다.

본 발명에 따라 일차 하지 도금층을 형성하는 경우에는 상기 일차 하지 도금용 조성물을 25∼60 ℃로 유지하면서, 음극인 피도금체와 각각 해당하는 금속의 양극을 담그고 전류를 2∼10 ASD(Ampere per Square Decimeter)로 흘려주어, 피도금체에 두께 0.5-2 ㎛의 일차 하지 도금층을 형성시킨다.

이차 하지 도금층을 형성하는 경우에는, 상기 이차 하지 도금용 조성물을 40∼60 ℃로 유지하면서, 음극인 일차 하지 도금된 피도금체와 각각 해당하는 금속의 양극을 담그고 전류를 2∼5 ASD로 흘려주어, 피도금체에 두께 0.7-1.0 ㎛의 이차 하지 도금층을 형성시킨다.

삼차 하지 도금층을 형성하는 경우에는, 상기 삼차 하지 도금용 조성물을 40-50 ℃로 유지하면서, 음극인 이차 하지 도금된 피도금체와 각각 해당하는 금속의 양극을 담그고 전류를 4∼8 ASD로 흘려주어, 피도금체에 두께 0.5∼1.0 ㎛의 삼차 하지 도금층을 형성시킨다.

상부 도금층을 형성시킬 경우에는, 상부 도금 조성물을 30∼45 ℃로 유지하면서, 음극인 삼차 하지 도금된 피도금체와 각각 해당하는 금속의 양극 또는 불용성 백금망을 양극으로 담그고, 전류를 0.7∼1.5 ASD로 흘려주어 피도금체에 두께 0.1∼0.2 ㎛의 도금층을 형성시킨다.

본 발명에 사용되는 도금 조성물의 비중은 4 내지 25 Be(Baume), pH는 4 내지 13.5로 조정하는 것이 바람직하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예 및 비교예에서 제조된 도금층의 밀착성, 내균열성, 내식성 및 남땜성은 하기 참조예에 따라 평가된다.

참조예 1 : 밀착성 시험

실시예 및 비교예에 따라 도금된 도금체를 400 ℃ ± 5 ℃에서 2분 동안 베이킹(baking)시키고, 시료의 도금된 표면을 확대경(20 X) 또는 육안으로 관찰하여 다음과 같이 평가하였다.

i) 베이킹 시험 후 도금된 소재의 부풀음(blister), 벗겨짐(peeling), 들고 일어남(lifted) 및 녹아내림(bleeding) 현상이 없어야 한다(○: 우수, ×: 불량).

ii) 베이킹 시험 후 집게나 뾰족한 물체로 긁힘 시험(scratch test)을 플래그와 리드 끝을 가로지르는 부분에 하여 들고 일어남, 벗겨짐 및 도금층 분리 같은 현상이 없어야 한다(○: 우수, ×: 불량).

iii) 베이킹 시험 후 스카치 부착 테이프 #540, #610, #810 또는 이와 동일한 제품으로 스트립을 가로질러 부착시킨 뒤 손톱 끝으로 꼭꼭 누른 다음 빨리 벗겨 내어 도금된 부분이 테이프에 붙어서 벗겨지는 현상이 없어야 한다(○: 우수, ×: 불량).

참조예 2: 내균열성 시험

실시예 및 비교예에 따라 도금된 도금체를 400 ℃ ± 5 ℃에서 2분 동안 베이킹(baking)시켰다. 이어서, 외곽 다리부분(external lead)을 90°이상 한쪽 방향으로 굽히는 시험을 한 후, 확대경(20 X) 또는 육안으로 관찰했을 때 벗겨짐(peeling)이나 들고 일어남(lifting) 현상이 없어야 한다(○: 우수, ×: 불량).

참조예 3 : 내식성 시험

실시예 및 비교예에 따라 도금된 도금체에 5 % NaCl 용액을 40 ℃ ± 5 ℃에서 24 시간 동안 분무시킨 후, 확대경(20 X) 또는 육안으로 관찰했을 때 도금된 리드 프레임의 전 부분에서 부식 발생, 부풀음(blister) 및 벗겨짐(peeling)과 같은 현상이 없어야 한다(○: 우수, ×: 불량).

참조예 4 : 납땜성 시험

실시예 및 비교예에 따라 도금된 도금체를 175 ℃에서 3 분 동안 몰드 경화시킨 후, 175 ℃에서 3 시간 동안 후 몰드 경화시켰다. 145 ℃에서 96 시간 동안 연소 시험한 후, 95 ℃의 증기에서 32 시간 동안 증기 노화시키고, 케스터(Kester) 솔더(solder) 또는 α-100에 플럭스(flux) 처리하였다. 확대경(20 X) 또는 육안으로 관찰했을 때 핀홀이 전혀 없는 균일한 납의 도포가 시료의 전체 표면의 95 % 이상이어야 한다(○: 우수, ×: 불량).

하기 실시예 및 비교예에서 사용되는 조성물의 조성, pH 및 비중, 이들의 도금시의 온도 및 전류밀도 조건은 다음과 같다.

조성물 1 : 주석 도금 조성물(pH 1, Be 14, 25 ℃, 5ASD)

메탄설폰산 주석 45 g/ℓ

메탄설폰산 210 g/ℓ

N-부틸리덴 설파닐산 5 g/ℓ

카테콜 1 g/ℓ

벤즈알데히드 0.05 g/ℓ

레조시놀 0.02 g/ℓ

조성물 2 : 주석 도금 조성물(pH 1, Be 5, 25 ℃, 2ASD)

황산 제 1 주석 20 g/ℓ

황산 100 g/ℓ

N-신나몰리덴설파닐산 2 g/ℓ

히드로퀴논 3 g/ℓ

알데히드 1 g/ℓ

벤질리덴아세톤 0.01 g/ℓ

조성물 3 : 주석 도금 조성물(pH 7, Be 6, 25 ℃, 2ASD)

염화 제 1 주석 30 g/ℓ

인산칼륨 50 g/ℓ

염화암모늄 20 g/ℓ

o-클로로벤즈알데히드 2 g/ℓ

피리딘카르복스알데히드 0.1 g/ℓ

프로피오알데히드 0.01 g/ℓ

조성물 4 : 주석-납 합금 도금 조성물(pH 1, Be 1, 25 ℃, 2 ASD)

메탄설폰산 주석 25 g/ℓ

메탄설폰산 납 3 g/ℓ

메탄설폰산 200 g/ℓ

N-부틸리덴 설파닐산 5 g/ℓ

폴리에틸렌글리콜 모노아세틸 에테르 15 g/ℓ

조성물 5 : 주석-비스머스 합금 도금 조성물(pH 1, Be 14, 25 ℃, 3 ASD)

메탄설폰산 주석 30 g/ℓ

황산 비스머스 5 g/ℓ

메탄설폰산 200 g/ℓ

N-부틸리덴 설파닐산 5 g/ℓ

β-나프톨 3 g/ℓ

피로카테콜 1 g/ℓ

벤즈알데히드 0.4 g/ℓ

조성물 6 : 주석-비스머스 합금 도금 조성물(pH 1, Be 14, 25 ℃, 3 ASD)

주석산 칼륨 35 g/ℓ

비스머스 나트륨 수화물 2 g/ℓ

탄산칼륨 50 g/ℓ

티오디글리콜산 13 g/ℓ

프로피온산 나트륨 5 g/ℓ

조성물 7 : 동 도금 조성물(pH 8, Be 8, 50 ℃, 3 ASD)

황산동 5 수화물 50 g/ℓ

황산암모늄 45 g/ℓ

황산칼륨 20 g/ℓ

에틸렌디아민테트라아세트산염 2 수화물 5 g/ℓ

소디움 테트라페닐 보레이트 0.5 g/ℓ(???)

디에틸렌글리콜 모노데실에테르 0.1 g/ℓ(???)

조성물 8 : 동-비스머스 합금 도금 조성물(pH 1, Be 14, 25 ℃, 2 ASD)

피로린산 제 2 구리 50 g/ℓ

비스머스 나트륨 수화물 2 g/ℓ

피로린산 칼륨 120 g/ℓ

1-페닐 세미 카바지드 0.5 g/ℓ

N-아릴피리디늄 클로라이드 0.3 g/ℓ

폴리에틸렌 이민 0.03 g/ℓ

조성물 9 : 니켈 도금 조성물(pH 5, Be 25, 45 ℃, 5 ASD)

설파민산니켈 450 g/ℓ

황산암모늄 90 g/ℓ

붕사 50 g/ℓ

아미노아세트산 5 g/ℓ

2-메톡시-1-나프토알데히드 0.3 g/ℓ

트리데실옥시폴리(에틸렌옥시)에탄올(III) 1 g/ℓ

조성물 10 : 순수 100 % 팔라듐 도금 조성물(pH 5, Be 7, 30 ℃, 1 ASD)

테트라클로로디암모늄팔라듐 12 g/ℓ

황산칼륨 50 g/ℓ

니트릴로트리아세트산 5 g/ℓ

나프탈렌-1-설폰산(α)나트륨염 0.1 g/ℓ

트리에틸렌테트라아민 0.07 g/ℓ

조성물 11 : 팔라듐-금 합금 도금 조성물(pH 5, Be 8, 35 ℃, 1 ASD)

이염화테트라암모늄팔라듐 10 g/ℓ

시안화금(I)칼륨 0.74 g/ℓ

인산암모늄 50 g/ℓ

4-옥소-펜탄산 2 g/ℓ

벤젠설포네이트 0.01 g/ℓ

조성물 12 : 팔라듐-은 합금 도금 조성물(pH 9.5, Be 8, 45 ℃, 1 ASD)

이염화디아민팔라듐 11 g/ℓ

오르소인산은 2 g/ℓ

피로린산칼륨 60 g/ℓ

피로린산나트륨 20 g/ℓ

아미노아세트산 3 g/ℓ

2-프로펜-1-설폰산 나트륨염 0.15 g/ℓ

폴리에틸렌이민 0.07 g/ℓ

조성물 13 : 팔라듐-비스머스 합금 도금 조성물(pH 6.5, Be 7, 40 ℃, 1 ASD)

이염화디아민팔라듐 10 g/ℓ

비스머스나트륨 수화물 2 g/ℓ

염화암모늄 50 g/ℓ

황산암모늄 35 g/ℓ

1-페닐세미카바지드 0.5 g/ℓ

4-메톡시벤즈알데히드 0.2 g/ℓ

실시예 1

철-니켈 합금(합금 #42) 리드 프레임 위에 주석 일차 하지 도금 조성물인 조성물 1을 5 ASD의 전류밀도하에서 도금하고, 상기 주석 일차 하지 도금층 위에 이차 하지 도금 조성물인 조성물 7을 3 ASD의 전류밀도하에서 도금하고, 상기 동 이차 하지 도금층 위에 삼차 하지 도금 조성물인 조성물 9를 5 ASD의 전류밀도하에서 도금하고, 상기 삼차 하지 도금층 위에 조성물 10 내지 13을 각각 도금하여 표면이 고른 팔라듐, Pd-Au, Pd-Ag 및 Pd-Bi 상부 도금층 및 3층의 하지도금층을 지닌 도금체를 얻었다.

도금된 최종 리드프레임의 밀착성, 내균열성, 내식성 및 납땜성을 참조예 1 내지 4의 방법에 따라 시험하여 표 3에 나타내었다.

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 따라 도금된 도금체의 밀착성, 내균열성, 내식성 및 납땜성은 모두 우수하였다.

실시예 2 내지 7

일차 하지 도금 조성물, 이차 하지 도금 조성물, 삼차 하지 도금 조성물 및 상부 도금 조성물의 종류를 각각 하기 표 3에서와 같이 변화시킴을 제외하고는 실시예 1의 방법을 반복하여 표면이 고른 도금된 반도체 리드 프레임을 얻었다.

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 2 내지 7에 따라 도금된 도금체의 밀착성, 내균열성, 내식성 및 납땜성은 모두 우수하였다.

비교예 1 내지 6

일차 하지 도금 조성물, 이차 하지 도금 조성물, 삼차 하지 도금 조성물 및 상부 도금 조성물의 종류를 각각 하기 표 2에서와 같이 변화시킴을 제외하고는 실시예 1의 방법을 반복하였다.

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1 내지 6에 따라 도금된 도금체의 내식성은 우수하였으나 밀착성, 내균열성 및 납땜성은 대체로 불량하였다.

	하지 도금층 조성물 번호(두께/㎛)	하지 도금층 구조
	1차	하지 도금층 구조	2차	3차
실시예 1	1(1)	7(2)	9(3)	Sn/Cu/Ni
실시예 2	2(1)	7(1)	9(2)	Sn/Cu/Ni
실시예 3	1(1)	8(1)	9(2)	Sn/Cu-Bi/Ni
실시예 4	4(2)	7(3)	9(2)	Sn-Pb/Cu/Ni
실시예 5	4(2)	8(2)	9(2)	Sn-Pb/Cu-Bi/Ni
실시예 6	5(1)	7(1)	9(2)	Sn-Bi/Cu/Ni
실시예 7	6(1)	8(2)	9(2)	Sn-Bi/Cu-Bi/Ni
비교예 1	1(1)	-	-	Sn
비교예 2	1(1)	7(1)	-	Sn/Cu
비교예 3	5(1)	7(2)	-	Sn-Bi/Cu
비교예 4	9(2)	1(1)	7(1)	Ni/Sn/Cu
비교예 5	9(1)	7(2)	1(1)	Ni/Cu/Sn
비교예 6	7(1)	9(1)	1(1)	Cu/Ni/Sn

	밀착성	내균열성	내식성	납땜성
	i	내균열성	내식성	납땜성	ii	iii
실시예 1	○	○	○	○	○	○
실시예 2	○	○	○	○	○	○
실시예 3	○	○	○	○	○	○
실시예 4	○	○	○	○	○	○
실시예 5	○	○	○	○	○	○
실시예 6	○	○	○	○	○	○
실시예 7	○	○	○	○	○	○
비교예 1	×	×	×	×	○	×
비교예 2	×	×	×	×	○	○
비교예 3	×	×	×	×	○	○
비교예 4	×	×	×	×	○	○
비교예 5	×	×	×	×	○	×
비교예 6	×	×	×	×	○	×

본 발명에서와 같이 철-니켈 합금 소재로 된 반도체 리드 프레임에 순차적으로 일차 하지 도금, 이차 하지 도금, 삼차 하지 도금 후 상부 도금을 하는 4 층 도금을 함으로써, 소재 자체가 가진 특성으로 인한 내부식성 저하 현상을 최대로 억제시켜 박막으로서도 우수한 특성, 특히 우수한 내식성을 얻을 수 있도록 하였다.

Claims

철-니켈 합금 소재의 피도금체에 주석 도금층, 주석-납 합금 도금층 또는 주석-비스머스 합금 도금층을 형성하도록 일차 하지 도금하고, 그 위에 동 도금층, 동-비스머스 합금 도금층을 형성하도록 이차 하지 도금하고, 또 그 위에 니켈 도금층을 형성하도록 삼차 하지 도금을 한 다음, 상부 도금층으로 팔라듐 도금층 또는 팔라듐 합금 도금층을 형성하도록 도금하는 것을 특징으로 하는 철-니켈 합금 소재의 4 층 도금 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 철-니켈 합금 소재의 피도금체가 반도체 리드프레임인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 팔라듐 합금 도금층이 팔라듐-금, 팔라듐-은 및 팔라듐-비스머스로 이루어진 군으로부터 선택된 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 철-니켈 합금 소재의 피도금체가 합금(Alloy) #42의 반도체 리드프레임인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주석 도금층이 주석 20∼100g/ℓ을 포함하는 수용액으로 이루어진 주석도금 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 주석은 메탄설폰산 주석, 황산 제 1 주석, 염화 제 1 주석 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 주석 도금 조성물이 메탄설폰산, 황산, 인산칼륨 및 염화암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 전도성염을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주석-납 합금 도금층이 주석 10∼50g/ℓ 및 납 0.5∼15g/ℓ을 포함하는 수용액으로 이루어진 주석-납 합금 도금 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주석-비스머스 합금 도금층이 주석 10∼30g/ℓ 및 비스머스 0.5∼20g/ℓ을 포함하는 수용액으로 이루어진 주석-납 합금 도금 조성물을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 도금된 도금체.