KR20110029829A

KR20110029829A - 압연식 리드프레임 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110029829A
Application number: KR1020090087669A
Authority: KR
Inventors: 김태현; 김규한
Original assignee: 에스티에스반도체통신 주식회사
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-03-23

Abstract

압연식 리드프레임 및 그 제조방법에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은 리드프레임으로 사용되는 고강도의 특성을 지닌 기본층 및 상기 기본층의 상부에 형성된 상부 압연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임 및 그 제조방법을 제공한다. 상기 압연식 리드프레임은 상기 기본층 하부에 형성된 하부 압연층을 더 구비할 수 있다. 따라서 리드프레임의 제조에 시간을 줄이고, 비용을 낮출 수 있으며, 열적 특성을 개선할 수 있다.

압연, 리드프레임, 저비용, 롤러(roller).

Description

압연식 리드프레임 및 그 제조방법{A rolled leadframe and manufacturing method the same}

본 발명은 반도체 패키지 제조공정에 사용되는 리드프레임(leadframe)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압연 방식(rolled type)으로 제조된 리드프레임 및 그 제조방법에 관한 것이다.

리드프레임은 금선(gold wire), 봉합수지(EMC: Epoxy Mold Compound)와 함께 반도체 패키지를 제조하는데 사용되는 3대 재료 중에 하나이다. 일반적으로 리드프레임은 반도체 패키지에 있어서 칩(chip)에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 기능을 담당하고, 반도체 패키지 조립공정에서 칩을 각 공정별로 운반하는 캐리어 역할을 수행하고, 칩과 반도체 패키지가 탑재되는 인쇄회로기판을 서로 연결시켜 주는 도선을 역할을 수행하고, 칩을 지지해 주는 버팀대(Frame) 역할을 수행한다.

최근들어, 대부분의 반도체 패키지들이 높은 집적도와 보다 많은 입출력 단자를 수용할 수 있는 BGA나 CSP 혹은 플립 형태로 제조되고 있다. 하지만 아직도 삽입형 혹은 부착형 리드를 갖는 많은 반도체 패키지들은 인쇄회로기판 보다는 리드프레임을 이용하여 반도체 칩을 조립하고 있다.

이러한 대부분의 리드프레임은 금속 재질의 기본층 표면에 구리 재질 도금층을 형성하여 사용되고 있다. 하지만, 구리재질의 도금층을 형성하면, 제조 공정이 오래 걸리고, 비용이 많이 소요되며, 열방출 특성에 있어서 한계가 발생하는 문제점들이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결할 수 있는 압연식 리드프레임을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상술한 문제점을 개선할 수 있는 상기 리드프레임의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상술한 문제점을 개선할 수 있는 상기 리드프레임을 포함하는 반도체 패키지, 반도체 모듈 및 전자제품을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 의한 압연식 리드프레임은, 리드프레임으로 사용되는 고강도의 특성을 지닌 기본층 상기 기본층의 상부에 형성된 상부 압연층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 고강도의 특성을 지닌 기본층은,

철 혹은 알루미늄을 포함하는 합금재질인 것이 적합하고, 상기 상부 압연층은 구리를 포함하는 합금인 것이 적합하다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 리드프레임은, 상기 기본층 하부에 형성된 하부 압연층을 더 구비할 수 있으며, 상기 하부 압연층은, 구리를 포함하는 합금인 것이 적합하다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 고강도의 특성을 지닌 기본층을 준비하는 공정과, 상기 기본층보다 두께가 얇은 압연층을 준비하는 공정과, 상기 기본층 상부 및/혹은 하부에서 압연층을 롤러로 접착하는 공정과, 상기 기본층에 압연층이 형성된 결과물을 열처리하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임 제조방법을 제공한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 기본층에 하나 이상의 압연층을 포함하는 리드프레임을 포함하는 반도체 패키지, 반도체 모듈 및 전자제품을 제공한다.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 첫째 리드프레임의 제조비용이 약 50% 절감되고, 둘째 제조 공정이 단순하기 때문에 제조기간이 단축되며, 셋째 열특성 및 열방출 효과가 개선된 리드프레임을 실현할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 아래의 상세한 설명에서 개시되는 실시예는 본 발명을 한정하려는 의미가 아니라, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게, 본 발명의 개시가 실시 가능한 형태로 완전해지도록 발명의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 압연식 리드프레임의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 압연식 리드프레임(100A)의 구조는, 고강도 특성을 지닌 기본층(102) 위에 롤러(roller)를 통한 압연방식과 열처리 공정을 통해 형성된 상부 압연층(104)이 형성되어 있는 특징이 있다. 상기 기본층은, 알루미늄(Al) 혹은 철(Fe)을 포함하는 합금인 것이 적합하고, 상기 상부 압연층(104)은 구리(Cu)를 포함하는 합금인 것이 적합하다. 한편, 상기 상부 압연층(104)의 두께는 상기 기본층(102) 두께의 0.1~20 % 범위에서 그 두께를 조절하여 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기 상부 압연층(104)이 구리를 포함하는 합금을 일 예로 설명하였으나, 당업자의 수준에서 통상의 창작 능력을 발휘하여 상기 상부 압연층(104)에 다양한 종류의 금속을 첨가하여 기존의 도금식의 리드프레임이 얻을 수 없는 기계적/물리적 혹은 전기적 특성을 얻거나, 혹은 이를 변화시켜 개선할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 압연식 리드프레임의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 압연식 리드프레임(100B)의 구조는, 고강도 특성을 지닌 기본층(102) 아래에 롤러(roller)를 통한 압착방식과 열처리 공정을 통해 형성된 하부 압연층(106)이 형성되어 있는 특징이 있다. 상기 기본층(102)은, 알루미늄(Al) 혹은 철(Fe)을 포함하는 합금인 것이 적합하고, 상기 하부 압연층(106)은 구리(Cu)를 포함하는 합금인 것이 적합하다. 한편, 상기 하부 압연층(106)의 두께는 상기 기본층(102) 두께의 0.1~20 % 범위에서 그 두께를 조절하여 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 의한 압연식 리드프레임의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 압연식 리드프레임(100)의 구조는, 고강도 특성을 지닌 기본층(102) 위에 롤러(roller)를 통한 압착방식과 열처리 공정을 통해 형성된 상부 압연층(104)이 형성되어 있는 특징이 있다. 그리고, 그리고 상기 기본층(102) 아래에 롤러(roller)를 통한 압착방식과 열처리 공정을 통해 형성된 하부 압연층(106)이 형성되어 있는 특징이 있다. 상기 기본층(102)은, 알루미늄(Al) 혹은 철(Fe)을 포함하는 합금인 것이 적합하고, 상기 상부 및 하부 압연층(104, 106)은 구리(Cu)를 포함하는 합금인 것이 적합하다.

상기 상부 및 하부 압연층(104, 106)을 상기 기본층(102)의 상부면에 형성한 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 리드프레임(100)은, 기존의 구리 도금층을 기본층 표면에 형성할 때와 비교하여, 리드프레임 소재 가격을 약 50% 낮출 수 있으며, 제조 공정이 전기 도금을 진행할 때와 비교하여 비교적 간단하기 때문에 리드프레임의 제조기간을 단축시킬 수 있다.

또한, 일반적으로 구리와 철의 합금인 얼로이 42(alloy 42)를 기본재로 사용하여 상부 및 하부 표면에 구리 도금층을 형성하는 리드프레임과 비교할 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 리드프레임(100)은, 열팽창 계수 특성이 더욱 우수하다. 그리고 기존의 구리 도금층으로 형성하는 리드프레임은 열전도성(W/mk)이 12일 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 리드프레임(도3의 100)으로 60으로 월등히 우수하여 반도체 패키지에 있어서 열전도 및 열방출 특성을 개선할 수 있다. 상기 얼로이 42(alloy 42)는 일반적인 도금 방식의 리드프레임 기본층으로 사용되 는 금속재료를 가리킨다.

대부분의 반도체 패키지에 사용되는 리드프레임은 높은 신뢰도를 갖도록 설계되고, 또한 약간의 불량 가능성도 허용하지 않도록 그 재질이 설계되고 발전되어 왔다. 하지만, 사용 수명이 비교적 짧고 높은 품질이 요구되지 않는 전자제품에 사용되는 반도체 패키지는 낮은 가격을 유지하는 것이 전자제품을 만드는 제조업자에게 필요하다. 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 의한 리드프레임(100A, 100B, 100)은 이러한 사용자의 요구에 부응할 수 있도록 그 제조방식을 달리하여 원자재의 단가를 낮출 수 있는데 적합하다.

이러한 리드프레임은 반도체 칩이 탑재되는 반도체 패키지의 기본 프레임으로 사용이 가능하며, 또한 이러한 상기 반도체 패키지는 메모리 모듈과 같은 반도체 모듈 혹은 전자제품의 모기판(mother board)에 탑재될 경우, 원자재 가격의 절감으로 인해 전자 제품의 제조 단가를 낮추면서 열방출 특성을 개선하는 등의 유리한 효과를 달성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 압연식 리드프레임의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.

도 4를 참조하면, 먼저 알루미늄 혹은 철을 포함하는 고강도 합금소재로 이루어진 기본층 원소재(102A)를 준비한다. 상기 기본층 원소재(102A)는 릴(reel)의 형태로 공급될 수 있다. 마찬가지로 구리를 포함하는 합금소재로 이루어진 상부 및 하부 압연층 원소재(104A, 106A)를 준비한다.

이어서 압연장치 내에서 롤러(108)를 이용하여 상부 및 하부 압연층(104, 106)을 기본층(102)의 상부 및 하부면에 접착시킨다. 이러한 롤러(108)를 사용한 압연 조건은 기본층(102) 및 상부 및 하부 압연층(104, 106)의 합금의 두께 및 조성에 따라 압연 조건을 달리할 수 있다. 이어서 열처리부(110)에서 상부 및 하부 압연층(104, 106)의 접착이 완료된 리드프레임(100)에 대해여 열처리를 수행하여 접착과정에서 상기 기본층(100) 및 상부 및 하부 압연층(104, 106)에 발생한 스트레스를 완화시켜 준다. 상기 열처리의 조건은 기본층(102) 및 상부 및 하부 압연층(104, 106)의 합금의 두께 및 조성에 따라 약간의 차이를 보일 수 있다.

마지막으로 열처리가 완료된 리드프레임을 통상의 방법에 따라 스탬핑 방식(stamping type) 혹은 에치드 방식(etched type)으로 사용자에 적합한 리드프레임으로 가공한다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

102: 기본층, 104: 상부 압연층,

106: 하부 압연층, 108: 롤러(roller),

110: 열처리부, 100, 100A, 100B: 리드프레임.

Claims

리드프레임으로 사용되는 고강도의 특성을 지닌 기본층; 및

상기 기본층의 상부에 형성된 상부 압연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임.
제1항에 있어서,

상기 고강도의 특성을 지닌 기본층은,

철 혹은 알루미늄을 포함하는 합금재질인 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임.
제1항에 있어서,

상기 상부 압연층은, 구리를 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임.
제1항에 있어서,

상기 리드프레임은,

상기 기본층 하부에 형성된 하부 압연층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임.
제4항에 있어서,

상기 하부 압연층은, 구리를 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임.
고강도의 특성을 지닌 기본층을 준비하는 공정;

상기 기본층보다 두께가 얇은 압연층을 준비하는 공정;

상기 기본층 상부 및/혹은 하부에서 압연층을 롤러로 접착하는 공정; 및

상기 기본층에 압연층이 형성된 결과물을 열처리하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 기본층은, 철 혹은 알루미늄을 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 압연층은, 구리를 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는 압연식 리드프레임 제조방법.
기본층에 하나 이상의 압연층을 포함하는 리드프레임;

상기 리드프레임에 탑재된 반도체 칩; 및

상기 리드프레임의 일부 및 상기 반도체 칩을 밀봉하는 봉지재를 구비하는 반도체 패키지.
인쇄회로기판; 및

상기 인쇄회로기판에 탑재된 반도체 패키지를 구비하는 반도체 모듈에 있어서,

상기 반도체 패키지의 리드프레임은,

기본층의 표면에 하나 이상의 압연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
전자 제품의 본체;

상기 전자 제품의 본체의 입출력 단자에 연결된 인쇄회로기판을 구비하는 전자제품에 있어서,

상기 인쇄회로기판에 탑재된 반도체 패키지의 리드프레임은,

기본층의 표면에 하나 이상의 압연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제품.