WO2009134012A2 - 전자 부품용 금속 프레임 - Google Patents

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WO2009134012A2
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김상범
강규식
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Definitions

  • the present invention relates to a metal frame for electronic components, and more particularly, to a metal frame for electronic components that can minimize the occurrence of defects due to whiskers.
  • Electronic components used in various electrical and electronic devices include electronic devices such as semiconductor devices or electroluminescent devices, and metal frames to function as supports for electrically connecting them to external circuit devices and maintaining their shape. Doing.
  • Typical metal frames for electronic components are lead frames used in semiconductor packages.
  • the metal frame for the electronic component is not only electrically connected to the electronic device mounted thereon, but also electrically connected to the external circuit device, and the electrical connection with the external circuit device is usually made by soldering.
  • Soldering is a technique of joining a joined material to be joined using a solder having a melting point of 450 ° C. or lower, and is a technique of melting only a solder without melting a base material.
  • solder alloy used for soldering has mainly used lead-free (Pb-free) Sn-based solder alloys containing no lead and containing tin (Sn).
  • Pb-free solders are Sn-Ag-based, Sn-Cu-based, Sn-Bi-based, Sn-Zn-based, and alloys of the aforementioned series, in which Ag, Cu, Zn, In, Ni, Cr, Fe, Co, Ge, P, and Ga are added suitably.
  • the metal frame for electronic components to form a complete electronic component through the assembly process with the electronic device the Cu-based alloy excellent in electrical conductivity and solderability is mainly used, Sn-based plating is used on the surface .
  • whisker is easily formed between the aforementioned solder alloy or on the surface of the metal frame.
  • This whisker refers to the protruding crystals that occur on the surface when different materials join and diffuse together. These whiskers are sensitive to heat and moisture. If the whisker is formed on the surface of the metal frame, there is a problem in that an electrical short circuit occurs in the circuit to shorten the life of the electronic component.
  • FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a lead frame for a semiconductor package which is an example of a metal frame for an electronic component of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package completed by a molding process with respect to the lead frame of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view illustrating another example of the portion A of FIG. 2.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a metal frame for electronic components that minimizes occurrence of defects such as an electrical short caused by a whisker.
  • the present invention includes a lead portion that is electrically connected to the electronic device, the lead portion includes copper (Cu) as a main component, and further includes boron (B) or beryllium (Be) It provides a metal frame for an electronic component comprising a first metal layer comprising.
  • the boron (B) or beryllium (Be) is included, 0.01 wt% to 0.5 wt%, the remainder may be provided with the copper (Cu) and inevitable impurities.
  • the first metal layer may further include iron (Fe), 0.1 wt% to 6 wt% may be included.
  • the first metal layer may further include phosphorus (P), and may include 0.006 wt% to 0.2 wt%.
  • the first metal layer may be provided integrally with the lead part.
  • the metal frame for the electronic component may further include a mounting portion on which the electronic element is mounted, and the mounting portion may be made of the same material as the lead portion.
  • the metal frame for the electronic component may further include a second metal layer including tin as a main component on at least a surface of the lead portion electrically connected to the external circuit.
  • the second metal layer may be a plating layer made of pure tin.
  • the formation of a tin-based metal layer on at least one surface of the metal frame for the electronic component can be avoided from the problem of whiskers, and the occurrence of whiskers can be prevented even when a pure tin plating layer is formed. Therefore, it is possible to provide a metal frame for electronic components of higher quality at a lower cost.
  • FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a lead frame for a semiconductor package which is an example of a metal frame for an electronic component of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor package completed until a molding process.
  • the lead frame 10 may include a die pad 11, which is a seating part on which other components, for example, a semiconductor chip 12, which is a memory device, is seated, and the semiconductor chip 12. And a lead unit 15 that electrically connects the external circuit with each other.
  • the lead frame 10 for a semiconductor package according to an embodiment of the present invention has an internal lead 13 connected to the semiconductor chip 12 by wire bonding and an external lead for connection with an external circuit. (external lead) 14.
  • the semiconductor chip 12 is seated on the die pad 11, and the semiconductor chip 12 and the internal lead 13 are connected to the wire 16. After being bonded by, it is molded by the resin protective material 17.
  • the said lead part 15, especially the external lead 14 is comprised with the alloy containing copper (Cu) as a main component.
  • the outer lead 14 may further include a first metal layer including the copper as a main component and further including boron (B) or beryllium (Be).
  • the inclusion of copper as a main component herein means a copper-based polyalloy in which the center element of the alloy is copper, and at this time, copper (Cu) is preferably contained at least 80% by weight or more.
  • copper (Cu) is preferably contained at least 80% by weight or more.
  • the first metal layer may be positioned at at least a portion of the lead frame 15 at least bonded to the solder material of the lead frame 10, and may be integrally provided with at least the lead unit 15.
  • the entire lead portion 15 may be provided as a single first metal layer.
  • the lead portion 15 of the lead frame 10, in particular the outer lead 14, is electrically connected to the external circuit, in particular by a solder material whose primary metal layer contains tin as the main component.
  • the whisker as described above may be generated by the mutual diffusion of the copper component of the lead portion 15 and the tin component of the solder material.
  • the present inventors included beryllium (Be) or boron (B) as the second element in the first metal layer of the lead portion 15 containing copper as a main component in order to suppress the occurrence of such whiskers.
  • whiskers may be generated on the surface of the solder material due to the reaction between the metal frame and the solder material, but the cause of the whiskers is not clear yet.
  • the present inventors have noted that when a metal frame composed mainly of copper and a solder material composed mainly of tin are joined, mutual diffusion occurs between the metal frame and the solder member.
  • the diffusion rate of the copper component of the metal frame into the solder material is faster than the diffusion speed of the tin component of the solder material into the metal frame.
  • the diffusion rate of the copper component along the grain boundary of the solder material is high.
  • the present inventors thought that such a diffusion produces a compressive stress in the solder material, and to solve this compressive stress, a whisker, a whisker-like single crystal, is formed on the surface of the solder material.
  • the present inventors infiltrated the small atomic size metal into the interstitial site of the tin crystal of the solder material in order to suppress the interdiffusion between the metal frame and the solder material, thereby suppressing the intermetallic diffusion between the copper and the tin solder. It is intended to reduce the occurrence of compressive stress in the ash, thereby suppressing the occurrence of whiskers themselves. That is, the metal having the small atomic size included in the first metal layer of the metal frame penetrates into the lattice sites of the tin crystal before the copper is diffused between the copper and tin. This suppresses intermetallic diffusion between copper and tin.
  • Be or B is used as the metal having the small atomic size.
  • the first metal layer may include beryllium (Be) or boron (B) as a second element in an alloy mainly containing copper (Cu), and may include only copper and beryllium or copper and boron.
  • Be beryllium
  • B boron
  • beryllium or boron contained in the copper-based alloy may be included in 0.005% by weight to 0.5% by weight.
  • the second element beryllium (Be) or boron (B) is diffused into the solder material as compared to the case where the second element beryllium (Be) or boron (B) is less than 0.005% by weight, respectively, and tin crystals.
  • the amount is sufficient to suppress the growth of whiskers. Therefore, whiskers may not be generated even under severe conditions such as thermal shock test and constant temperature and humidity test, which will be described later.
  • beryllium (Be) or boron (B) is contained in more than 0.5% by weight, respectively, beryllium or boron that enters the interstitial position of copper (Cu) is saturated, the cost is increased and economical efficiency is low .
  • the die pad 11 and the lead part 15 may be formed of the same material. That is, it may be press-molded after being formed of a plate material of the same material.
  • the first metal layer may further include iron (Fe), the rigidity can be further improved by the inclusion of iron.
  • the iron (Fe) may be included 0.1 wt% to 6 wt%. By incorporation of such iron, the strength of the alloy may be improved by precipitation strengthening.
  • the lead frame 10 may further include phosphorus (P).
  • the phosphorus (P) may be included in 0.006% by weight to 0.2% by weight.
  • the phosphorus may improve the strength of the alloy.
  • the first metal layer may further include a small amount of Ni, Sn, In, Mg, Mn, Si, Ti, Cr, etc. in order to improve the strength of the alloy, and improve the adhesion of the oxide film to the solder material and the thermal peeling resistance.
  • Zn may be further included.
  • the second metal layer 20 may be further provided on at least the lead portion 15, particularly the outer lead 14.
  • the second metal layer 20 is formed to prevent corrosion of the lead frame 10 and to further improve bonding in the bonding with the solder material described above. Tin is mainly used for bonding with the solder material. It is desirable to.
  • the reaction between the lead frame 10 and the second metal layer 20 is performed for the same reason as preventing the whisker between the above-described solder material. Whisker generation on the surface of the second metal layer 20 or the solder material can be prevented.
  • the beryllium or boron contained in the lead frame 10 diffuses into the lattice sites of the tin crystals, thereby suppressing diffusion between copper and tin, thereby suppressing the occurrence of whiskers.
  • the second metal layer 20 may be formed of a plating layer made of pure tin.
  • plating with a tin-based metal may be generally used to improve adhesion to the tin-based solder material described above.
  • plating with pure tin may not be performed because the above-mentioned whiskers are more generated.
  • the lead frame is formed of a metal material containing beryllium or boron in the copper component as described above, even if a plating layer made of pure tin is formed on the surface thereof, between the plating layer and the lead frame base material.
  • the diffusion as described above can be suppressed to prevent the occurrence of whiskers.
  • Pure tin can be obtained more cheaply than alloy tin, and also excellent in bonding property with a solder material.
  • the present invention can form a plating layer on the lead frame surface with such pure tin.
  • the present invention can provide a cheaper lead frame of excellent characteristics without whiskers.
  • the second metal layer 20 may be formed over the entirety of the lead part 15, in particular, the external lead 14, but to prevent corrosion of the entire lead frame 10. It may be formed on the surface of the entire lead frame 10 including the die pad 11.
  • the second metal layer 20 may be formed only on the surface of the bonding portion 14a of the external lead 14 with the solder material.
  • the present invention can be applied not only to the lead frame as in the above-described embodiment, but also to the frame of the semiconductor package having another structure such as BGA, and also to the metal frame for other electronic components such as a connector.
  • the present invention as described above can be used for metal frames for various electronic components in contact with the tin-based metal material.

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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 기술분야
본 발명은 전자 부품용 금속 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 위스커에 의한 불량 발생을 최소화할 수 있는 전자 부품용 금속 프레임에 관한 것이다.
 배경기술
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 납을 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.
도면의 간단한 설명
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.
 기술적 과제
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 위스커에 의한 전기적 단락 등의 불량 발생을 최소화하는 전자 부품용 금속 프레임을 제공하는 데에 목적이 있다.
 기술적 해결방법
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 연결되는 상기 리드부의 면에 주석을 주된 성분으로 하는 제2금속층을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제2금속층은 순수 주석으로 이루어진 도금층일 수 있다.
 유리한 효과
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.
 발명의 실시를 위한 형태
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, 다이패드(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 제1금속층이 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 솔더재와의 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.

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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