KR20090114118A - 전자 부품용 금속 프레임 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위스커에 의한 전기적 단락 등의 불량 발생을 최소화하는 전자 부품용 금속 프레임을 제공하는 데에 목적이 있다. 이를 위하여, 본 발명은 전자 소자와 전기적으로 연결되는 리드부를 포함하고, 상기 리드부는, 구리(Cu)를 주된 성분으로 포함하고, 붕소(B) 또는 베릴륨(Be)을 더 포함하는 제1금속층을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 부품용 금속 프레임을 제공한다.

Description

전자 부품용 금속 프레임{Metal frame for electronic part}
본 발명은 전자 부품용 금속 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 위스커에 의한 불량 발생을 최소화할 수 있는 전자 부품용 금속 프레임에 관한 것이다.
각종 전기 및 전자 기기에 사용되는 전자 부품은 반도체 소자 또는 전자 발광 소자와 같은 전자 소자와, 이를 외부 회로 장치와 전기적으로 연결시키고 형태를 위지할 수 있도록 하는 지지체로서의 기능을 할 수 있도록 금속 프레임을 구비하고 있다. 대표적인 전자 부품용 금속 프레임은 반도체 패키지에 사용되는 리드 프레임이다.
이러한 전자 부품용 금속 프레임은 이에 탑재되는 전자 소자와 전기적으로 연결되어 있을 뿐 아니라, 외부회로장치와도 전기적으로 연결되는 데, 외부회로장치와의 전기적 연결은 대개 솔더링(soldering)에 의해 이루어진다.
솔더링은 450℃ 이하의 융점을 가지는 솔더(solder)를 이용하여 접합하고자 하는 피접합재료를 접합시키는 기술로서, 모재는 녹이지 않고 솔더만 녹여 접합시키는 기술이다.
최근 납에 대한 국제적 규제가 강화되면서 솔더링에 사용되던 솔더합금은 납 을 전혀 함유하지 않고 주석(Sn)을 주성분으로 한 무연(Pb-free) Sn계 솔더 합금이 주로 사용되어 왔다. 무연 솔더의 가장 대표적인 것은 Sn을 주성분으로 한 Sn-Ag계, Sn-Cu계, Sn-Bi계, Sn-Zn계 및 상기한 계열의 합금에 다시 Ag, Cu, Zn, In, Ni, Cr, Fe, Co, Ge, P 및 Ga 등을 적절히 첨가한 것이다.
한편, 전자 부품용 금속 프레임은 상기 전자 소자와의 조립과정을 거쳐 완성된 전자 부품을 이루게 되는 데, 전기 전도성 및 납땜성이 우수한 Cu계 합금이 주로 이용되고, 표면에 Sn계 도금을 하여 사용되고 있다.
그런데, 이러한 전자 부품용 금속 프레임은 장시간 사용할 경우, 전술한 솔더 합금과의 사이 또는 금속 프레임의 표면에 위스커(whisker)가 형성되기 쉽다. 이 위스커는 서로 다른 물질이 접합되어 상호 확산될 때에, 그 표면에서 발생되는 돌출된 결정을 말한다. 이러한 위스커는 열과 습기에 민감하다. 이러한 위스커가 금속 프레임의 표면에 형성되면, 회로 내에서는 전기적 단락(short circuit)이 발생되어 전자 부품의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 위스커에 의한 전기적 단락 등의 불량 발생을 최소화하는 전자 부품용 금속 프레임을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전자 소자와 전기적으로 연결되는 리드부를 포함하고, 상기 리드부는, 구리(Cu)를 주된 성분으로 포함하고, 붕소(B) 또는 베릴륨(Be)을 더 포함하는 제1금속층을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 부품용 금속 프레임을 제공한다.
상기 붕소(B) 또는 베릴륨(Be)이, 0.01 중량% 내지 0.5 중량% 포함되고, 나머지는 상기 구리(Cu) 및 불가피한 불순물로 구비될 수 있다.
상기 제1금속층은 철(Fe)을 더 포함할 수 있는 데, 0.1 중량% 내지 6 중량% 포함될 수 있다.
상기 제1금속층은 인(P)을 더 포함할 수 있는 데, 0.006 중량% 내지 0.2 중량% 포함될 수 있다.
상기 제1금속층은 상기 리드부와 일체로 구비될 수 있다.
상기 전자 부품용 금속 프레임은 상기 전자 소자가 안착되는 장착부를 더 포함하고, 상기 장착부는 상기 리드부와 동일 재료로 구비될 수 있다.
상기 전자 부품용 금속 프레임은 적어도 상기 외부회로와 전기적으로 연결되 는 상기 리드부의 면에 주석을 주된 성분으로 하는 제2금속층을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제2금속층은 순수 주석으로 이루어진 도금층일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의해 위스커의 발생을 억제할 수 있는 전자 부품용 금속 프레임을 제공할 수 있게 된다.
또한, 이 전자 부품용 금속 프레임의 적어도 일면에 주석계 금속층을 형성하여도 위스커의 문제로부터 벗어날 수 있으며, 더욱이 순수 주석 도금층을 형성할 경우에도 위스커의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 더욱 값싸게 고품질의 전자 부품용 금속 프레임을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명의 전자 부품용 금속 프레임의 일 예인 반도체 패키지용 리드 프레임의 일 실시예를 도시한 평면도이고, 도 2는 몰딩공정까지 완료된 반도체 패키지의 단면을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 상기 리드 프레임(10)은 다른 부품, 예를 들면 기억소자인 반도체 칩(12) 등이 안착되는 안착부인 다이 패드(die pad)(11)와, 상기 반도체 칩(12)과 외부회로를 서로 전기적으로 연결시키는 리드부(15)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예인 반도체 패키지용 리드 프레임(10)은 와이어 본딩(wire bonding)에 의하여 반도체 칩(12)과 연결되는 내부 리드(internal lead)(13) 및 외부 회로와의 연결을 위한 외부 리드(external lead)(14)로 이루어질 수 있다.
이와 같은 구조를 가지는 리드 프레임(10)은 도 2에서 볼 수 있듯이, 다이 패드(11)에 반도체 칩(12)이 안착되고, 이 반도체 칩(12)과 내부 리드(13)가 와이어(16)에 의해 본딩된 후 수지 보호재(17)에 의해 몰딩된다.
상기와 같은 구조의 리드 프레임(10)에 있어, 적어도 상기 리드부(15), 특히 외부 리드(14)는, 구리(Cu)를 주된 성분으로 포함하는 합금으로 구비된다. 그리고, 또한, 적어도 상기 리드부, 특히, 외부 리드(14)는 상기 구리를 주된 성분으로 하고 붕소(B) 또는 베릴륨(Be)을 더 포함하는 제1금속층을 더 포함할 수 있다. 여기서 주된 성분으로 구리를 포함한다는 것은 합금의 중심 원소가 구리인 구리계 다원합금을 의미하며, 이 때, 구리(Cu)는 적어도 80중량% 이상 함유하고 있는 것이 바람직하다. 이렇게 구리를 주된 성분으로 함에 따라 리드부로서의 역할을 하기에 충분할 만큼의 전도성과 강도를 갖출 수 있게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 제1금속층은 상기 리드 프레임(10)의 적어도 리드부(15)의 적어도 솔더재와의 접합 부분에 위치하도록 할 수 있으며, 적어도 리드부(15)와 일체로 구비될 수 있으며, 리드부(15) 전체가 단일의 제1금속층으로 구비될 수 있다.
이러한 리드 프레임(10)의 리드부(15), 특히, 외부 리드(14)는, 특히 그 제1 금속층이 주석을 주된 성분으로 하는 솔더재에 의해 외부 회로와 전기적으로 연결된다. 이 때, 리드부(15)의 구리 성분과 솔더재의 주석 성분의 상호 확산에 의해 전술한 바와 같은 위스커가 발생될 수 있다.
본 발명자들은 이러한 위스커의 발생을 억제하기 위해, 상기 구리를 주된 성분으로 하는 리드부(15)의 제1금속층에 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)를 제2원소로서 포함시켰다.
반도체 패키지용 리드 프레임과 같이 전자 부품용 금속 프레임은 주석을 주로 하는 솔더재를 매개로 외부 회로와 접합된다. 이 때, 금속 프레임과 솔더재와의 반응으로 솔더재의 표면에 위스커가 발생될 수 있는 데, 이러한 위스커의 발생 원인이 아직까지도 명확하게 밝혀져 있지 않다.
본 발명자들은 구리를 주된 성분으로 하는 금속 프레임과 주석을 주된 성분으로 하는 솔더재가 접합될 경우, 이 금속 프레임과 솔더재 사이에서 상호 확산이 일어난다는 점에 주목하였다.
즉, 금속 프레임의 구리 성분과 솔더재의 주석 성분이 상호 확산할 때에, 금속 프레임의 구리 성분의 솔더재로의 확산 속도가 솔더재의 주석 성분의 금속 프레임으로의 확산 속도보다 더 빠르다. 특히, 솔더재의 결정립계(Grain boundary)를 따른 구리 성분의 확산 속도가 빠르다. 이 후, 금속 프레임과 솔더재와의 접합 계면에는 금속간 화합물(Intermetallic compound)이 CuxSny의 조성으로 형성된다.
본 발명자들은 이러한 확산에 의하여 솔더재에 압축 응력(Compressive Stress)이 생기며, 이 압축 응력을 해소시키기 위하여, 솔더재의 표면에 수염 형태의 단결정인 위스커를 생겨나는 것으로 생각하였다.
따라서, 본 발명자들은 금속 프레임과 솔더재 사이의 상호 확산을 억제시키기 위하여 솔더재의 주석 결정의 격자간 자리(Interstitial site)에 원자 크기가 작은 금속을 침투시켜 구리와 주석 간의 금속간 확산을 억제시킴으로써 솔더재에 압축 응력의 발생을 감소시키고, 이에 따라 위스커의 발생 자체를 억제하고자 한 것이다. 즉, 상기 금속 프레임의 상기 제1금속층에 포함되어 있던 상기 원자 크기가 작은 금속은 상기 구리와 주석 간의 상호 확산 시 구리보다 먼저 주석 결정의 격자간 자리에 침투하게 된다. 이에 따라 구리와 주석 간의 금속간 확산이 억제되는 것이다.
이를 위한 상기 원자 크기가 작은 금속으로 Be 또는 B를 사용한 것이다.
따라서, 상기 제1금속층은 구리(Cu)를 주로 하는 합금에서 제2원소로서 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)를 포함하면 되는 것으로, 구리와 베릴륨 또는 구리와 붕소만을 포함하여도 무방하다.
본 발명에서 상기 구리계 합금에 포함된 베릴륨 또는 붕소는 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함되도록 할 수 있다.
이 때에는 상기 제2원소인 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)가 각각 0.005 중량% 미만으로 함유될 경우에 비해, 제2원소인 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)가 솔더재로 확산하여 주석 결정의 격자간 자리에 위치함으로써 위스커의 성장을 억제하기에 충분한 양이 된다. 따라서, 후술하는 바와 같은 열충격 시험, 항온항습시험 등 가혹 조건 하에서도 위스커가 발생되지 않게 될 수 있다. 한편, 제2원소인 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)가 각각 0.5 중량% 초과로 함유될 경우, 구리(Cu)의 격자간 자리에 들어가는 베릴륨 또는 붕소가 포화되기 때문에 비용이 상승되고 경제성이 떨어진다.
본 발명의 일 실시예인 상기 리드 프레임(10)은 다이 패드(11)와 리드부(15)가 동일한 재료로 형성될 수 있다. 즉, 동일한 재료인 판재로 형성된 후 프레스 성형될 수 있다.
이러한 제1금속층에는 철(Fe)이 더 포함될 수 있는 데, 철의 포함에 의해 강성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 철(Fe)은 0.1 중량% 내지 6 중량% 포함될 수 있다.
이러한 철의 혼입에 의해 석출강화로 합금의 강도가 향상될 수 있다.
또한, 상기 리드 프레임(10)에는 인(P)이 더 포함될 수 있다.
상기 인(P)은 0.006 중량% 내지 0.2 중량% 포함될 수 있다.
상기 인은 합금의 강도를 향상시킬 수 있다.
이 밖에도 상기 제1금속층에는 합금의 강도 향상을 위하여, Ni, Sn, In, Mg, Mn, Si, Ti, Cr 등을 미량 더 포함시킬 수 있고, 솔더재와의 산화막 밀착성 및 내열박리성을 향상 시켜주기 위하여, Zn을 더 포함시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 도 3에서 볼 수 있듯이, 적어도 상기 리드부(15), 특히 외부 리드(14)에 제2금속층(20)이 더 구비될 수 있다.
상기 제2금속층(20)은 리드 프레임(10)의 부식을 방지하고, 전술한 솔더재와 의 접합에 있어 접합성을 더욱 향상시키기 위해 형성되는 것으로, 솔더재와의 접합성을 위해 주석을 주된 성분으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 이러한 주석을 주성분으로 하는 제2금속층(20)의 경우에도 전술한 솔더재와의 사이에서 위스커를 방지하는 것과 같은 이유로 리드 프레임(10)과 제2금속층(20)과의 반응에 의해 제2금속층(20) 표면 또는 솔더재에서의 위스커 발생을 방지할 수 있다.
즉, 리드 프레임(10)에 함유된 베릴륨 또는 붕소가 주석 결정의 격자간 자리에 확산해 들어감으로써, 구리와 주석간의 확산이 억제되어 위스커의 발생 자체를 억제한 것이다.
따라서, 상기 제2금속층(20)이 형성되어 있는 리드 프레임(10)은 장시간 방치되어도 위스커의 발생이 억제될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 제2금속층(20)은 순수 주석으로 이루어진 도금층으로 형성할 수 있다.
통상 리드 프레임에 있어 전술한 주석계 솔더재와의 접합성 향상을 위해 주석계 금속으로 도금하는 것은 일반적이라 할 수 있으나, 순수 주석에 의한 도금은 전술한 위스커 발생이 더욱 많아지므로, 행할 수 없었다.
그러나, 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 리드 프레임이 구리 성분 내에 베릴륨 또는 붕소가 포함되어 있는 금속재로 형성되어 그 표면에 순수 주석에 의한 도금층이 형성된다 하더라도 이 도금층과 리드 프레임 모재와의 사이에서 전술한 바와 같은 확산이 억제되어 위스커의 발생을 방지할 수 있다.
순수 주석은 합금 주석에 비해 더욱 값싸게 얻을 수 있고, 또 솔더재와의 접합성도 더욱 뛰어난 데, 본 발명은 이러한 순수 주석으로 리드 프레임 표면에 도금층을 형성할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 위스커가 없는 우수한 특성의 리드 프레임을 더욱 값싸게 제공할 수 있게 된다.
한편, 이러한 제2금속층(20)은 도 3에서 볼 수 있듯이, 리드부(15), 특히, 외부 리드(14)의 전체에 걸쳐 형성될 수 있으나, 리드 프레임(10) 전체의 부식 방지를 위해서는 다이 패드(11)를 포함한 전체 리드 프레임(10)의 표면에 형성될 수 있다.
그러나, 별도의 방식 처리가 되어 있는 경우에는 외부 리드(14)의 솔더재와의 접합 부위(14a)의 표면에만 제2금속층(20)을 형성하여도 무방하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
예컨대, 상술한 실시예와 같은 리드 프레임 뿐 아니라, BGA 등 다른 구조의 반도체 패키지의 프레임에도 동일하게 적용될 수 있으며, 또한 커넥터와 같은 그 외의 다른 전자 부품용 금속 프레임에도 동일하게 적용 가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명은 주석계 금속재료와 접하는 각종 전자 부품용 금속 프레임에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 전자 부품용 금속 프레임의 일 예인 반도체 패키지용 리드 프레임의 일 실시예를 도시한 평면도이고,
도 2는 도 1의 리드 프레임에 대해 몰딩공정까지 완료된 반도체 패키지를 도시한 단면도이고,
도 3은 도 2의 A부분에 대한 다른 일 예를 도시한 부분 확대 단면도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
10: 리드 프레임 11: 다이 패드
12: 반도체 칩 13: 내부 리드
14: 외부 리드 15: 리드부
16: 와이어 17: 수지 보호재
20: 제2금속층

Claims (10)

  1. 전자 소자와 전기적으로 연결되는 리드부를 포함하고,
    상기 리드부는, 구리(Cu)를 주된 성분으로 포함하고, 붕소(B) 또는 베릴륨(Be)을 더 포함하는 제1금속층을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 부품용 금속 프레임.
  2. 제1항에 있어서, 상기 붕소(B) 또는 베릴륨(Be)이, 0.01 중량% 내지 0.5 중량% 포함되고, 나머지는 상기 구리(Cu) 및 불가피한 불순물로 구비된 전자 부품용 금속 프레임.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1금속층은 철(Fe)을 더 포함하는 전자 부품용 금속 프레임.
  4. 제3항에 있어서, 상기 철은 0.1 중량% 내지 6 중량% 포함된 전자 부품용 금속 프레임.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1금속층은 인(P)을 더 포함하는 전자 부품용 금속 프레임.
  6. 제5항에 있어서, 상기 인(P)은 0.006 중량% 내지 0.2 중량% 포함된 전자 부품용 금속 프레임.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1금속층은 적어도 상기 리드부와 일체로 구비된 전자 부품용 금속 프레임.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 소자가 안착되는 장착부를 더 포함하고, 상기 장착부는 상기 리드부와 동일 재료로 구비된 전자 부품용 금속 프레임.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 외부회로와 전기적으로 연결되는 상기 리드부의 면에 주석을 주된 성분으로 하는 제2금속층을 더 포함하는 전자 부품용 금속 프레임.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2금속층은 순수 주석으로 이루어진 도금층인 전자 부품용 금속 프레임.
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Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5947751A (ja) * 1982-09-13 1984-03-17 Nippon Mining Co Ltd 半導体機器のリ−ド材用銅合金
JPS59117144A (ja) * 1982-12-23 1984-07-06 Toshiba Corp リ−ドフレ−ムおよびその製造方法
JPS6250426A (ja) * 1985-08-29 1987-03-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 電子機器用銅合金
JP2522524B2 (ja) * 1988-08-06 1996-08-07 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JPH04276037A (ja) * 1991-03-04 1992-10-01 Yamaha Corp リードフレーム用銅合金
JP3728776B2 (ja) * 1995-08-10 2005-12-21 三菱伸銅株式会社 めっき予備処理工程中にスマットが発生することのない高強度銅合金
US5833920A (en) * 1996-02-20 1998-11-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Copper alloy for electronic parts, lead-frame, semiconductor device and connector
JP2868463B2 (ja) * 1996-05-30 1999-03-10 九州日本電気株式会社 電子部品
EP0854200A1 (en) * 1996-10-28 1998-07-22 BRUSH WELLMAN Inc. Copper-beryllium alloy
JP3326085B2 (ja) * 1996-12-20 2002-09-17 日本碍子株式会社 ＴＡＢテープ並びにそれに用いるＢｅ−Ｃｕ合金箔およびその製造方法
JPH11260993A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Furukawa Electric Co Ltd:The 半田耐熱剥離性に優れる半導体装置用銅合金リード材
JP4043118B2 (ja) * 1998-11-13 2008-02-06 株式会社神戸製鋼所 耐熱性に優れる電気・電子部品用高強度・高導電性Ｃｕ−Ｆｅ系合金板
TW459364B (en) * 1999-04-28 2001-10-11 Ind Tech Res Inst Method and structure for strengthening lead frame used for semiconductor
JP2001032029A (ja) * 1999-05-20 2001-02-06 Kobe Steel Ltd 耐応力緩和特性に優れた銅合金及びその製造方法
US6469386B1 (en) * 1999-10-01 2002-10-22 Samsung Aerospace Industries, Ltd. Lead frame and method for plating the same
KR100450091B1 (ko) * 1999-10-01 2004-09-30 삼성테크윈 주식회사 반도체 장치용 다층 도금 리드 프레임
US7090732B2 (en) * 2000-12-15 2006-08-15 The Furukawa Electric, Co., Ltd. High-mechanical strength copper alloy
US7391116B2 (en) * 2003-10-14 2008-06-24 Gbc Metals, Llc Fretting and whisker resistant coating system and method
US7019391B2 (en) * 2004-04-06 2006-03-28 Bao Tran NANO IC packaging
KR100824250B1 (ko) * 2005-08-01 2008-04-24 엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤 금속 리드 부재를 피쳐링하는 반도체 패키지
JP2007254860A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Fujitsu Ltd めっき膜及びその形成方法
JP5191915B2 (ja) * 2009-01-30 2013-05-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法

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