초록 ▼

Task I : 고강도 전기전도도 Lead Frame 용 동합금 개발 순수한 동 (Copper)은 전기전도도는 우수하나 강도가 낮으므로 Lead Frame 소재로는 쓰일수 없다. 강도와 전기전도도를 함께 가질 수 있는 특수 동합금의 개발에 관한 연구가 미국 및 일본등에서 행해지고 있으며 적정량의 합금원소를 가한 후 용해, 단조와 열간 및 냉간압연 그리고 열처리를 행함으로 고강도와 전기전도도를 함께 가지는 합금을 개발하고 있다. 미국의 OLIN 사에서는 동에다 인(P)와 철을 가하여 Fe-P석출 경화를 시키고 결정입을 미세화를 시켜

Task I : 고강도 전기전도도 Lead Frame 용 동합금 개발 순수한 동 (Copper)은 전기전도도는 우수하나 강도가 낮으므로 Lead Frame 소재로는 쓰일수 없다. 강도와 전기전도도를 함께 가질 수 있는 특수 동합금의 개발에 관한 연구가 미국 및 일본등에서 행해지고 있으며 적정량의 합금원소를 가한 후 용해, 단조와 열간 및 냉간압연 그리고 열처리를 행함으로 고강도와 전기전도도를 함께 가지는 합금을 개발하고 있다. 미국의 OLIN 사에서는 동에다 인(P)와 철을 가하여 Fe-P석출 경화를 시키고 결정입을 미세화를 시켜 강도를 얻고 있다. 일본 Nippon Bell 사는 동에다 주석 및 닉켈을 가하여 Ni-Sn 화합물을 석출 경화를 사용하고 있다.
본 연구에서는 동에 실리콘(Si)을 가하는 합금방법으로 우수한 합금 조성이 개발되어 국내외에 특허신청을 하였다. 이 합금은 강도 및 전기전도도가 미국 및 일본 제품과 동일하거나 우수하고 제조공정(압연조건)이 간단하다. 본 연구에서 개발된 Lead Frame 합금의 대표 조성은 Cu-0.1~0.2Si-0.7~1.0Ni-0.01~0.03P이다. 고강도(52-54 kg/$mm^2$)는 압연 후 Si-Ni의 석출경화와 결정입 미세화 효과로서 얻게 되었다. 또한 열간 및 냉간압연 조건을 적정화하고 석출물에 의하여 결정입 미세화를 시킴으로 강도는 물론 연신윤도 증가시키게 되었다. (13-18% E1). Si원소만을 동에 가할시 침입형(interstitial) 원소로 존재하여 전기전도도를 해치지만 Si-Ni로 석출 시킴으로서 전기전도도를 최소 IACS 60% 이상으로 높힐 수 있게 되었다.
본 연구는 적정화학조성을 개발하기 위하여 실험실(과학기술원)에서 여러가지 화학조성의 합금들을 용해 후 (15~20kg) 제조공정을 거쳐서 물성을 측정한 후 풍산금속 부평공장에서 생산규모(1.5 ton)로 확장하여 양산 생산체제를 확립하였다.
Task II : 진공 아크 재용해(Vacuum ARC Remelting) 생산기술 확립
진공 아크 재용해(Vacuum ARC Remelting : VAR) 방법은 닉켈기 합금과 티타늄 합금 및 특수강 생산에 사용되고 있다. VAR는 초기 용해중에 용탕속으로 들어와 존재하는 질소, 산소 및 수소 등의 가스불순물과 S,P등의 비금속 개재물을 제거할 수 있다. 또한 응고시 주조 조직이 columnar상으로 됨으로 열간단조나 압연이 용이하게 된다. 본 연구에서는 Lead Frame용 Fe-Ni 합금생산을 위하여 1.5 ton규모의 Fe-50 Ni합금을 공기중에서 고주파 유도 용해를 한 후 12in 직경의 원통형 전극을 주조하였다. 주조한 전극을 국내 최초의 유일하 생산규모의 VAR로를 사용하여 재용해 시킨 후 가스함량과 주조 조직을 조사하였다. VAR조업의 주요 변수는 주입전력, 전극의 하강속도, 용해속도와 진공정도 등으로 여러번 시험조업을 함으로서 용해기술을 확립하였다. Molten Pool의 형상을 적정하여 응고시 columnar 조직을 형성케 하고 진공도를 높힘으로서 가스등의 불순물 제거를 최대화 한다. 본 연구 Task II에서 확립된 기술은 1983년도에 Fe-42 Ni Lead Frame 생산에 응용될 계획이다.

Abstract ▼

Semiconductor lead frame materials requires high thermal conductivity (electrical conductivity) and high strength. High thermal conductivity is important because heat is generated by the electronic device and can cause a malfunction unless it is dissipated. The high strength is necessary since the t

Semiconductor lead frame materials requires high thermal conductivity (electrical conductivity) and high strength. High thermal conductivity is important because heat is generated by the electronic device and can cause a malfunction unless it is dissipated. The high strength is necessary since the tiny legs of the lead frame cannot be distorted during processing. Suitable formability is also necessary.
Pure copper has a high electrical conductivity, but it has a too low strength for lead frames. By adding suitable alloying elements, proper high strengthes can be obtained at the expense of lower electrical conductivity. Since the lead frame alloys also requires good formability with high strengthes, refinement
of grain size is important. Fine grain size is obtained by applying optimum thermomechanical processing.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...10
• CONTENTS ...12
• Task I : 반도체 Lead Prame 합급개발 및 생산에 관한 연구 ...14
• 목차 ...14
• 제1장 서론...15
• 제2장 실험절차 및 결과...18
• 제1절 실험실 규모의 생산 ...18
• 제2절 1차 생산규모 실험 ...21
• 제3절 Annealing 온도 및 시간에 따른 물성 ...24
• 제4절 Reduction에 따른 물성변화 실험 ...54
• 제5절 2차 개발현황 ...64
• 제6절 PRODUCTION WORK TEST ...73
• 제7절 MASS Production ...85
• 제8절 열처리 온도에 따른 재질변화 실험 ...98
• 제9절 가공율에 따른 재질변화 실험 ...103
• 제3장 고찰...105
• 제1절 고강도 고전기전도도 및 연신율 ...105
• 제2절 합금조성에 대한 고찰 ...107
• 제4장 결론...110
• 제5장 참고문헌...111
• Task II : 진공아크 재용해 (Vacuum Arc Remelting) 기술확립 ...112
• 목차 ...112
• 제1장 서론 ...113
• 제2장 실험절차 ...115
• 제1절 1차유도용해 및 전극주조 ...115
• 제2절 소모전극과 Stub의 용접법 ...115
• 제3절 VAR F'ce의 용해작업 ...117
• 제3장 결과 및 고찰 ...148
• 제1절 용해현상 ...148
• 제2절 진공 탈가스(Vacuum Degassing) ...150
• 제3절 주조조직 ...152
• 제4절 화학조성 및 청정도 ...155
• 제4장 결론 ...157
• 제5장 참고문헌 ...158