KR0176435B1 - 금속 접합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 접합 방법에 관한 것이다.

금속 접합 방법은 접합시킬 인쇄 회로 기판 패턴 접속부 도금단계와, 접합시킬 리이드 프레임의 외부 리이드 도금 단계, 및 상기 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부와 상기 리이드 프레임의 외부 리이드를 용융점 이상의 열풍을 가하여 접합 고정시키는 단계를 포함하여 솔더로 인한 단락을 줄일 수 있고, 팁이 고정하는 역할을 하므로 불량이 생기지 않고, 리이드가 들려지지 않는다.

Description

금속 접합 방법

제1도는 본 발명에 따른 금속 접합 방법을 도시하는 개략적인 흐름도.

제2도는 본 발명에 따른 고정 치구 즉 팁을 도시하는 개략도.

제3도 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로 기판과 리이드 프레임의 접합 형태를 나타내는 평면도와 단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄 회로 기판과 리이드 프레임의 접합 형태를 나타내는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 열풍 열원 22 : 팁

33 : 리이드 프레임 34 : 인쇄 회로 기판

35 : 솔더

본 발명은 금속 접합 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접합시 소재의 공융점보다 높은 온도에서 접합 소재를 융융 상태로 만들고 치구를 사용하여 고정한 후 용융점 이하에서 냉각시켜 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부와 리이드 프레임(lead frame)의 외부 리이드를 접합 고정시키는 금속 접합 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 금속 접합 방법은 반도체 패케지(package)의 부품인 칩 캐리어(chip carrier)를 제작하는 방법으로써 리이드 프레임 가공기술과 인쇄 회로 기판 가공 기술을 복합 적용한 방법이다. 다시 말하면, 고집적화에 따라 본딩 패드 피치(bonding pad pitch)가 점점 줄게 되어 미세 피치가 요구되는 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부를 인쇄 회로 기판 가공 기술로 제작하고 패드 부위를 리이드 프레임 가공 기술로 제작하여 각각을 접합시키는 방법을 말한다.

특히, 상기의 방법은 금속과 금속 공융점 접합을 하는 유테틱본딩(eutectic bonding)이라든지 금속을 용융시켜 접합시키는 솔더조인트(solder joint)방법등과 같은 일반적인 금속 결합에 이용 가능하며 표면 실장형 기술(surface-mount technology; SMT)을 이용한 제품을 인쇄 회로 기판에 실장할 때의 솔더링(soldering)에도 적용된다.

종래에는 미세 피치가 요구되는 경우, 즉, 리이드와 리이드 간의 간격이 아주 좁은 경우, 예컨데, 일반적으로 SMT에서는 300㎛ 그리고 리이드 프레임에서는 200㎛가 되는 경우에는 접합 부위를 누르는 치구인 팁(tip)에 열원을 연결하여 접합 부위에 팁으로 열압착하여 부착하고 있는데 팁을 사용하여 리이드마다 개별적으로 부착할 수도 있고, 한꺼번에 전체 리이드를 접착할 수도 있다. 일반적으로 SMT에서 사용했던 방법은 리플로우(reflow)방법이다.

또 다른 방법으로는 리이드 프레임을 평평하게 만드는 일반적인 방법과 달리 리이드 프레임의 리이드를 구부려 클립(clip)형태로 만들어 인쇄 회로 기판에 끼워 고정한 후 솔더(solder)를 도포하고 열을 가하여 압축하고 리플로우시키는 방법이 있다.

그러나, 종래에 SMT 접합 기술로 사용되었던 리플로우 방식에서는 솔더 양을 많이 사용하여 접합해야 하므로 미세 피치 제작시 리이드와 리이드간에 단락이 발생하고, 팁을 이용하여 열압착 방식으로 접합시킬 때는 솔더가 용융될 때 표면 장력으로 인하여 팁에 솔더가 달라 붙어 접합시 불량을 유발할 뿐아니라 지속적으로 팁을 교체해야 하는 문제가 발생되며, 팁에 열원을 연결하여 솔더를 용융 접합시켰다가 팁을 제거할때 리이드 프레임이 z 축 방향으로 들어 올려져 리이드를 들어올리게 하여 접합 불량을 야기한다. 또한, 클립 형태로 리이드 프레임을 가공하여 사용할 경우 가공하기가 어렵고 부착성도 좋지 않은 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 팁에 솔더가 부착되지 않아 단락이 일어나지 않고, 팁을 지속적으로 사용할 수 있어 비용을 절감할 수 있고, 솔더링 후 리이드가 들리지 않고, 리플로우 공정이 필요없으며 갑작스런 냉각으로 인한 크랙(crack)발생도 줄일 수 있는 금속 접합 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 금속 접합 방법은, 접합시킬 인쇄 회로 기판 패턴 접속부 도금 단계와, 접합시킬 리이드 프레임의 외부 리이드 도금 단계, 및 상기 인쇄 회로 가판의 패턴 접속부와 상기 리이드 프레임의 외부 리이드를 용융점 이상의 열풍을 가하여 접합 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부와 리이드 프레임의 외부 리이드 접합 고정 단계가 열풍 열원과 분리되어 있고 접합 부위를 고정시키는 팁 고정단계와, 상기 열풍 열원으로 솔더의 용융점보다 약 40∼50℃이상으로 가열 용융시키는 단계와, 솔더의 용융점 이하 온도로 열풍을 주어 서서히 솔더를 경화시키는 단계 및 제대로 솔더링이 이루어지지 않은 경우 리플로우를 실시하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부와 리이드 프레임의 외부 리이드 접합 고정 단계가, 열풍 열원과 분리되어 있고 접합 부위를 고정시키는 팁 고정 단계와, 상기 열풍 열원으로 솔더의 용융점보다 약 40∼50℃이상으로 가열 용융시키는 단계와, 용융된 솔더를 자연 냉각하는 단계, 및 제대로 솔더링이 이루어지지 않은 경우 리플로우를 실시하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부 도금 단계에서 스크린 프린팅(screen printing)방법으로 금속을 도금하는 것이 바람직하다.

또, 상기 리이드 프레임의 외부 리이드 도금 단계에서 스크린 프린팅 방법으로 접착성을 향상시키도록 솔더 플레이팅(plating)을 먼저 하는 프리 솔더링(pre-soldering)을 하는 것이 바람직하다.

여기서, 도금되는 금속이 솔더인 것이 비람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판의 접속부 도금 단계에서, 패턴 접속부에 제1금속을 도금하는 것이 바람직하다.

또, 상기 리이드 프레임의 외부 리이드 도금 단계에서, 외부 리이드에 제2 금속을 도금하는 것이 바람직하다. 또, 상기 제1 금속이 금괴 니켈로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 또, 상기 제2 금속이 금과 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 바람직한 실시예가 설명되겠다.

제1도는 본 발명에 따른 금속 접합 방법을 나타내는 개략적인 흐름도로서, 금속 접합 방법은, 접합시킬 인쇄 회로 기판 패턴 접속부에 스크린 프린팅 방법으로 솔더를 도금하는 단계와, 접합시킬 리이드 프레임의 외부 리이드에 스크린 프린팅 방법으로 솔더 플레이팅을 먼저 하는 프리 솔더링 단계와, 상기 인쇄 회로 기판 패턴 접속부와 상기 리이드 프레임의 외부 리이드 정렬 단계와, 열풍 열원과 분리되어 있고 접합 부위를 고정시키는 팁 고정 단계와, 상기 열풍 열원으로 솔더의 용융점보다 약 40∼50℃이상으로 가열 용융시키는 단계와, 솔더의 용융점 이하 온도로 열풍을 주어 서서히 솔더를 경화시키는 단계 및 제대로 솔더링이 이루어지지 않은 경우 리플로우를 실시하는 단계를 포함한다.

제2도는 고정 치구, 즉, 팁을 도시하는 개략도로서, 열풍 열원(21)과 팁(22)이 분리되어 있어 고정을 위한 팁이 솔더를 용융시키는 직접적인 열원이 아니므로 팁에 솔더가 부착되지 않아 솔더로 인한 단락을 줄일 수 있고 지속적으로 팁을 사용할 수 있으므로 비용을 절감할 수 있을 뿐아니라 솔더의 용융점보다 약 40∼50℃ 높게 열풍을 불어 솔더를 용융시킨 후 용융 온도보다 낮은 온도의 열풍으로 경화시키므로 리이드 프레임의 z 축 방향으로의 틸트(tilt)로 인한 들림 불량도 제거할 수 있다.

제3도는 리이드 프레임과 인쇄 회로 기판의 접합 형태를 나타내는 도면으로서, 리이드 프레임(33)의 외부 리이드에 솔더(35)를 스크린 프린팅 방법으로 도금하고 인쇄 회로 기판(34)의 패턴(36) 접속부에서도 스크린 프린팅 방법으로 도금한 후 팁(22)으로 고정한 상태를 나타내고 있으며, 그 후의 단계는 제1도에 도시된 본 발명에 따른 접합 방법과 동일하다. 미설명 부호 37은 고정 틀을 나타낸다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예가 제4도에 도시되어 있는데, 제3도와는 달리 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부에는 금이나 니켈을 도금하고 리이드 프레임의 외부 리이드에는 금이나 주석을 도금한다. 그 이후의 방법은 동일하다.

이렇게 하여, 종래에 SMT접합 기술로 사용되었던 리플로우 방식인 경우에는 많은 양의 솔더를 사용하여 접합해야 하므로 미세 피치 제작시 리이드와 리이드 간에 단락이 발생되나 본 발명에서는 스크린 프린팅 방식으로 필요 부위만 국부적으로 솔더를 얇게 도포하므로 솔더로 인한 단락을 줄일 수 있다.

종래에 미세 피치 제작시 주로 사용하는 솔더 조인트(joint)방식인 팁을 이용한 열압착 방식은 솔더가 용융될 때 표면 장력으로 인하여 솔더가 팁에 달라 붙어 접합시 불량이 유발되나 본 발명에서는 팁이 직접적으로 솔더에 접하지 않고 단지 고정하는 역할을 하므로 접합시 불량이 생기지 않는다. 그래서, 종래에는 팁을 지속적으로 교체해야 하나 본 발명에서는 그럴 필요가 없어 비용을 절감할 수 있다.

팁에 열원을 직접 연결하여 솔더를 용융시켜 접합시켰다가 팁을 제거할 때, 리이드 프레임의 z 축 방향으로의 리이드가 들려져서 솔더 조인트의 불량이 유발되나 본 발명에서는 팁을 사용하여 리이드를 고정시킨 후 열풍으로 가열/경화시키므로 리이드가 들려지는 문제가 발생되지 않는다.

특히, 본 발명에서는 열풍 건조를 순차적으로 할 수 있기 때문에 갑작스런 냉각으로 인한 솔더 크랙(crack)발생도 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 두 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (10)

1. 접합시킬 인쇄 회로 기판 패턴 접속부 도금 단계와, 접합시킬 리이드 프레임의 외부 리이드 도금 단계, 및 상기 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부와 상기 리이드 프레임의 외부 리이드를 용융점 이상의 열풍을 가하여 접합 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 접합 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부와 리이드 프레임의 외부 리이드 접합 고정 단계가 열풍 열원과 분리되어 있고 접합 부위를 고정시키는 팁 고정단계와, 상기 열풍 열원으로 솔더의 용융점보다 약 40∼50℃이상으로 가열 용융시키는 단계와, 솔더의 용융점 이하의 온도로 열풍을 주어 서서히 솔더를 경화시키는 단계 및 제대로 솔더링이 이루어지지 않은 경우 리플로우를 실시하는 단계를 포함하는 특징이 있는 금속 접합 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부와 리이드 프레임의 외부 리이드 접합 고정 단계가 열풍 열원과 분리되어 있고 접합 부위를 고정시키는 팁 고정 단계와, 상기 열풍 열원으로 솔더의 용융점보다 약 40∼50℃이상으로 가열 용융시키는 단계와, 용융된 솔더를 자연 냉각하는 단계 및 제대로 솔더링이 이루어지지 않은 경우 리플로우를 실시하는 단계를 포함하는 특징이 있는 금속 접합 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판의 패턴 접속부 도금 단계에서 스크린 프린팅(screen printing)방법으로 금속을 도금하는 특징이 있는 금속 접합 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 리이드 프레임의 외부 리이드 도금 단계에서 스크린 프린팅 방법으로 접착성을 향상시키도록 솔더 플레이팅(plating)을 먼저 하는 프리 솔더링(pre-soldering)을 하는 특징이 있는 금속 접합 방법.
6. 제4항에 있어서, 도금되는 금속이 솔더인 특징이 있는 금속 접합 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판의 접속부 도금 단계에서, 패턴 접속부에 제1 금속을 도금하는 특징이 있는 금속 접합 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 리이드 프레임의 외부 리이드 도금 단계에서, 외부 리이드에 제2 금속을 도금하는 특징이 있는 금속 접합 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 제1 금속이 금괴 니켈로 이루어진 군으로부터 선택되는 특징이 있는 금속 접합 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제2 금속이 금과 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 특징이 있는 금속 접합 방법.