半導体チップのパッケージ装置及びその方法
【課題】外部端子のメッキ層でのウイスカの生成を効果的に抑制でき、またコスト低減などの経済性及び量産性がある半導体チップのパッケージ装置及びその方法を提供する。
【解決手段】半導体チップパッケージ１１０の外部端子に導電性メッキ層を形成するためのメッキユニット１３０と、メッキ層を溶融させるためのものであり、メッキユニットと一列に配置されたリフローユニット１６０と、を備える半導体チップのパッケージ装置１００。
【解決手段】半導体チップパッケージ１１０の外部端子に導電性メッキ層を形成するためのメッキユニット１３０と、メッキ層を溶融させるためのものであり、メッキユニットと一列に配置されたリフローユニット１６０と、を備える半導体チップのパッケージ装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップのパッケージ装置及びその方法に係り、特に、半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップのパッケージ工程は、半導体チップをパッケージ基板上に付着した後にフレーム中にモールディングさせて外部の刺激から半導体チップを保護し、半導体素子の電極パッドと外部電子装置とを連結できるように外部端子を連結する工程である。
【０００３】
その工程ステップを簡略に説明すれば、半導体基板、例えば、ウェーハ上で個別半導体チップに切断するソーイング工程を進める。次いで、切断されたそれぞれの単位半導体チップを、外部端子を持つ印刷回路基板、例えば、リードフレーム上に付着する。次いで、リードフレーム上に付着された各半導体チップの電極パッドと外部端子とをワイヤーで連結するワイヤーボンディングを進める。次いで、半導体チップを保護するためにモールディング工程を進める。
【０００４】
一方、半導体チップパッケージの外部端子と外部電子装置との電気的接続の信頼性を高めるために、半導体チップパッケージの最終ステップとして、いわゆるフィニッシュ処理を施す。フィニッシュ処理は、半導体チップパッケージの外部端子、例えば、リード（ｌｅａｄ）の表面に鉛（Ｐｂ）または鉛を含む錫（Ｓｎ）合金のメッキ層を形成する工程をいう。
【０００５】
しかし、前述したメッキ層に含まれた鉛成分は人体に有害であると知られている。また、このような鉛成分を含む電子装置を廃棄する場合には、公害及び環境破壊の原因となることもある。これにより、全世界的に鉛成分を含んでいない環境にやさしい製品への選好度が増加しつつある。しかも、２００６年７月からは人体及び大気に有害な成分物質の使用を制限するヨーロッパ議会決議案である“ＲｏＨＳ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）指令”が発効される。したがって、鉛を含んでいない無煙製品の開発必要性が切実になっている。
【０００６】
これにより、半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のために、既存の鉛または鉛を含む錫合金の代わりに、錫または鉛を含んでいない錫合金（Ｓｎ ａｌｌｏｙ）が挙げられている。しかし、錫または鉛を含んでいない錫合金で半導体チップパッケージの外部端子をメッキする場合には、ウイスカの生成によるリード間の短絡問題が発生する。
【０００７】
図１を参照すれば、リード５５の表面領域ａ１にひげ状のウイスカ６５が無数に成長していることが分かる。激しい場合には、このような導電性ウイスカ６５によりリード５５が電気的に短絡される場合が発生する。したがって、リード５５の表面に発生したウイスカ６５は半導体チップの誤動作を誘発できる。
【０００８】
リード５５の表面にウイスカが発生する最も大きな理由は、錫及び錫合金メッキ層に印加される圧縮応力のためであると知られている。したがって、ウイスカの発生を抑制するためには、印加された圧縮応力を最小化するか、または引張応力に切り替えることにより可能である。このような方法としては、メッキ後熱処理を追加するか、メッキ溶液の最適化を通じてメッキ層物性を調節するか、または基板、例えば、リードフレームとメッキ層との間にニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）など第３の金属で下部層を形成する方法などが試みられている。
【０００９】
このうち、メッキ後に熱処理を追加する方法が、その工程上の単純さのために多く検討されている。この時、このような熱処理は、フィニッシュ処理及びフォーミング工程後に別途のプラスチックトレーに含まれた状態で別途の熱処理設備で進む。例えば、外部端子としてリードフレームを利用する場合、ウイスカの抑制のための熱処理条件は、約１５０〜１７５℃の温度範囲で１〜２時間の範囲で進む。
【００１０】
しかし、熱処理を追加する方法は、量産を考慮する時に次のような問題がある。第１に、熱処理のための別途の工程が追加されることによって生産量が減少する。第２に、熱処理設備及び設備ライン空間に対して追加投資を行わねばならないので、投資コストが上昇する。特に、従来１３０℃向けのトレーを１５０℃向けのトレーに全面交替時には莫大なコストアップが招来される。第３に、リードフレームの種類によってウイスカ抑制効果が少ない。したがって、量産を鑑みて、従来のフィニッシュ処理装置を利用して効果的にウイスカを低減できるパッケージ装置及び方法が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする技術的課題は、ウイスカの発生を効果的に抑制でき、かつ量産性及び経済性のある半導体チップのパッケージ装置を提供するところにある。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ウイスカの発生を効果的に抑制でき、かつ量産性及び経済性のある半導体チップのパッケージ方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記技術的課題を達成するための本発明の一態様によれば、半導体チップパッケージの外部端子に導電性メッキ層を形成するためのメッキユニットと、前記メッキ層を溶融させるためのものであり、前記メッキユニットと一列に配置されたリフローユニットと、を備える半導体チップのパッケージ装置が提供される。
【００１４】
前記リフローユニットは、前記メッキ層を溶融させるための加熱装置を備える。さらに、前記加熱装置は、赤外線、遠赤外線または熱風のうち一つまたは二つ以上を並行して放出できる。
【００１５】
前記メッキ層は、錫層または鉛を含有していない錫合金層を備える。さらに、前記錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎを含む。
【００１６】
前記半導体チップのパッケージ装置は、前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って前記半導体チップパッケージを運送するための運送部をさらに備える。
【００１７】
前記半導体チップのパッケージ装置は、前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を洗浄するための洗浄ユニットをさらに備え、さらに、前記洗浄ユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を乾燥させるための乾燥ユニットをさらに備えている。
【００１８】
前記他の技術的課題を達成するための本発明の一態様によれば、半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のためのものであり、前記半導体チップパッケージの外部端子に導電性メッキ層を形成するステップと、前記導電性メッキ層を溶融させてリフローさせるステップと、を含む半導体チップのパッケージ方法が提供される。前記メッキ層形成ステップ及び前記リフローステップは、一列の方向に沿って配置されたメッキユニット及びリフローユニットを備える装置で連続的に行われる。
【００１９】
前記メッキ層を形成するステップは、錫層または錫合金層を前記外部端子にメッキできる。さらに、前記錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎである。
【００２０】
前記半導体チップのパッケージ方法は、前記メッキ層を洗浄するステップと、前記メッキ層を乾燥させるステップと、をさらに含み、前記メッキ層を形成するステップ、前記洗浄ステップ、前記乾燥ステップ及び前記リフローステップは、一列の方向に沿って配置された前記メッキユニット、洗浄ユニット、乾燥ユニット及び前記リフローユニットを含む装置で連続的に行われる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による半導体チップのパッケージ装置によれば、メッキ層の形成後に連続的にリフロー処理を行える。したがって、従来のようにメッキ処理後に別途の装置で工程を追加して熱処理を進める必要がなくなる。しかも、一列に配列されたパッケージ装置で連続工程でリフローを進めることによって、従来に別途に熱処理を進める場合に発生したトレー変更及び移動によるコストアップ問題が解決される。
【００２２】
また、本発明による半導体チップのパッケージ装置及び方法によれば、リフロー処理を通じて、リードフレームの錫または錫合金層で形成されたメッキ層のウイスカ成長を効果的に防止できる。したがって、本発明によってメッキステップでリフローステップを別途の装置移動なしに連続的にフィニッシュ処理を施せば、経済性及び量産性を維持しつつも錫または錫合金層で形成されたメッキ層のウイスカの発生を効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して本発明による望ましい実施形態を説明することによって本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現されるものであり、単に本実施形態は、本発明の開始を完全にし、当業者に本発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。図面において構成要素は、説明の便宜のためにその大きさが誇張されている。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ装置１００を示す概略図である。
【００２５】
図２を参照すれば、パッケージ装置１００は、メッキユニット１３０及びリフローユニット１６０を備えている。パッケージ装置１００は、半導体チップパッケージ１１０のフィニッシュ処理装置として利用できる。フィニッシュ処理は、半導体チップパッケージ１１０を他の電子製品のボードなどに接続する時、半導体チップパッケージ１１０と他の電子製品との接続信頼性を高めるためのものである。さらに具体的に例を挙げれば、フィニッシュ処理は、外部端子（図４の１１５）に導電性メッキ層（図示せず）を形成して後処理を行うことになる。
【００２６】
ここで、メッキユニット１３０は、半導体チップパッケージ１１０の外部端子（図４の１１５）に導電性メッキ層を形成するためのものである。導電性メッキ層は、環境にやさしくてヨーロッパ議会決議案であるＲｏＨＳ指令を満足するように、錫層または鉛を含有していない錫合金層であることが望ましい。例えば、錫合金層はＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎで形成できる。
【００２７】
リフローユニット１６０は、メッキ層の信頼性を高めるためのものであり、例えば、ウイスカの生成を抑制するためにメッキ層を溶融させるところに利用される。この時、メッキユニット１３０及びリフローユニット１６０は、一方向ｘに沿って一列に配置されている。
【００２８】
これにより、メッキ層の形成後に連続的にリフロー処理を行える。すなわち、従来のようにメッキ処理後に別途の装置で工程を追加して熱処理を進める必要がなくなる。しかも、一列に配列されたパッケージ装置１００で連続工程でリフローを進めることによって、従来別途に熱処理を進めた場合に発生したトレー変更及び移動などによるコストアップ問題が解決される。
【００２９】
また、パッケージ装置１００は、図２に示すように、半導体チップパッケージ１１０をメッキユニット１３０及びリフローユニット１６０に移動させるための運送部１２０をさらに備えていることが望ましい。運送部１２０は、例えば、ベルトシステム１２０でありうる。さらに具体的には、ベルトシステム１２０は、半導体チップパッケージ１１０を付着してメッキユニット１３０からリフローユニット１６０に連続的に移動することによって、半導体チップパッケージ１１０を移動させることができる。
【００３０】
一方、図４を参照して半導体チップのパッケージ装置１００のリフローユニット１６０がさらに詳細に説明される。図４を参照すれば、リフローユニット１６０は、半導体チップパッケージ１１０のメッキ層を溶融させるために加熱装置１６５を備えている。
【００３１】
加熱装置１６５は、矢印１６８で図示されたように、赤外線、遠赤外線または熱風放出装置であるか、またはそれらが二つ以上並行して放出される装置であることが望ましい。例えば、加熱装置１６５は、赤外線と熱風、赤外線と遠赤外線、遠赤外線と熱風または赤外線と遠赤外線と熱風とを同時に放出できる。
【００３２】
一方、運送部１２０、例えば、ベルトシステムは、半導体チップパッケージ１１０を付着してリフローユニット１６０を過ぎる。この時、半導体チップパッケージ１１０は、パッケージフレーム、例えば、リードフレーム１１５上に複数の半導体チップを付着している。パッケージフレームとしては、外部端子としてリードを備えるリードフレーム１１５以外に他の形態の印刷回路基板が使われうる。例えば、外部端子としてソルダーボールを備える印刷回路基板が使われることもある。
【００３３】
半導体チップパッケージ１１０を付着している運送部１２０が加熱装置１６５の間を貫通する間、外部端子１１５のメッキ層が加熱されて溶融される。したがって、運送部１２０の移動速度及び移動方向へのリフローユニット１６０の長さＬが加熱時間を決定する。すなわち、運送部１２０の移動速度が決定された場合に、リフローユニット１６０の長さＬは、メッキ層に加えられる熱量を決定する変数となる。
【００３４】
さらに具体的にみれば、リフローユニット１６０の長さＬは、錫または錫合金メッキ層の表面を溶融させるための最小熱量を確保するために最小０．７５ｃｍ以上になることが望ましい。また、メッキ層が溶融されて流れないようにするためには加熱時間の限界が必要であり、これにより、リフローユニット１６０の長さＬは、余裕を鑑みて４５０ｃｍ以内に設定されることが望ましい。
【００３５】
一方、リフローユニット１６０は、現在使われているフィニッシュ装置を改造して使われうる。現在フィニッシュ装置の熱風乾燥部（図示せず）をリフローユニット１６０に変更することによってコストダウンできる。例えば、現在熱風乾燥部は、長さが６４ｃｍである第１型と３０ｃｍである第２型とが使われている。したがって、現在使われる熱風乾燥部をリフローユニット１６０に変更するために、リフローユニット１６０の長さＬは、第１型及び第２型の熱風乾燥部を備えるように３０〜７５ｃｍの範囲であることがさらに望ましい。
【００３６】
また、現在メッキユニットと一列に配置された熱風乾燥部を改造してリフローユニット１６０を製造することによって、運送部１２０の連続的な動きによってメッキ処理及びリフロー処理が連続的に行われる。これにより、メッキユニット及びリフローユニットが一列に配列された別途のフィニッシュ装置を製造するためのコストを低減できる。
【００３７】
一方、リフローユニット１６０は、図４に示すように、雰囲気組成のための気体フローシステム１７０を備えていることが望ましい。この時、流入される気体は、リフローステップ中に外部端子１１５の酸化を防止するためのものである。さらに具体的にみれば、気体は、不活性気体、例えば、窒素または還元性雰囲気を作るための水素であることがさらに望ましい。
【００３８】
図３は、本発明の他の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ装置２００を示す概略図である。半導体チップのパッケージ装置２００は、前述した半導体チップパッケージ（図１の１００）と比較する時、メッキユニット２３０とリフローユニット２６０との間に洗浄ユニット２４０及び乾燥ユニット２５０がさらに付加された形態である。したがって、メッキユニット２３０及びリフローユニット２６０は、一実施形態による装置（図１の１００）のメッキユニット１３０及びリフローユニット１６０と類似しているので、図１、図４、図５及び該当説明を参照できる。
【００３９】
図３を参照すれば、メッキユニット２３０、洗浄ユニット２４０、乾燥ユニット２５０及びリフローユニット２６０が一方向ｘに沿って一列に配置されている。この時、運送部２２０はベルトシステムであり、メッキユニット２３０から洗浄ユニット２４０、乾燥ユニット２５０及びリフローユニット２６０まで拡張されている。したがって、半導体チップパッケージ２１０を付着している運送部２２０を連続的に移動させることによって、半導体チップパッケージ２１０がメッキユニット２３０、洗浄ユニット２４０、乾燥ユニット２５０及びリフローユニット２６０を順次に経ることができる。
【００４０】
さらに具体的にみれば、メッキユニット２３０で形成される導電性メッキ層は、環境にやさしくてヨーロッパ議会決議案であるＲｏＨＳ指令を満足するように、錫層または鉛を含有していない錫合金層であることが望ましい。例えば、錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎで形成できる。
【００４１】
洗浄ユニット２４０は、メッキステップ後に半導体チップパッケージ２１０を洗浄するためのものである。例えば、洗浄ユニット２４０は、水を使用して半導体チップパッケージ２１０を洗浄できる。
【００４２】
乾燥ユニット２５０は、洗浄ステップ後に半導体チップパッケージ２１０を乾燥させるためのものである。例えば、乾燥ユニット２５０は、乾燥手段として空気または熱い空気を使用できる。また、他の例には、赤外線装置のような加熱装置を使用してもよい。
【００４３】
また、半導体チップのパッケージ装置２００は、現在使われるフィニッシュ装置のメッキユニットと一列に配置された熱風乾燥部をリフローユニット２６０に改造することで製造できる。これにより、運送部２２０の連続的な動きによってメッキ処理及びリフロー処理が連続的に行われる。したがって、メッキユニット２３０、洗浄ユニット２４０、乾燥ユニット２５０及びリフローユニット２６０が一列に配列された別途のフィニッシュ装置を製造するためのコストを低減できる。
【００４４】
図５は、本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法３００を示すフローチャートである。半導体チップのパッケージ方法３００は、図６ないし図９の概略図を参照してさらに詳細に説明される。ここで、図６ないし図９は、図２の半導体チップのパッケージ装置２００を利用した場合を例として図示した。以下では、図６ないし図９を参照して、図５のフローチャートによって半導体チップのパッケージ方法３００を説明する。
【００４５】
図６を参照すれば、半導体チップパッケージ２１０の外部端子に導電性メッキ層を形成する（図５のステップ３１０）。さらに具体的にみれば、運送部２２０、例えば、ベルトシステムを動かして半導体チップパッケージ２１０をメッキユニット２３０に移動させる。この時、メッキユニット２３０にはメッキ溶液が含まれている。メッキ溶液は錫または鉛を含有していない錫合金溶液であることが望ましい。さらに、錫合金はＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎでありうる。
【００４６】
次いで、図７を参照すれば、半導体チップパッケージ２１０の外部端子に形成されたメッキ層を連続的に洗浄する（図５のステップ３２０）。例えば、運送部２２０を動かして、半導体チップパッケージ２１０をメッキユニット２３０から洗浄ユニット２４０に連続的に移動させる。この時、洗浄ユニット２４０には、例えば、水のような洗浄溶液が含まれている。したがって、半導体チップパッケージ２１０を洗浄ユニット２４０に移動させた後に洗浄作業を進めるか、または半導体チップパッケージ２１０が洗浄ユニット２４０を通過する時に同時に洗浄作業を行わせることができる。
【００４７】
洗浄ステップ（図５のステップ３２０）は、外部端子に固着されずに残っているメッキ液やまたはその他の不純物を除去する役割を行う。もし、外部端子に絶縁性不純物が残っているならば、外部端子と電子製品との接続信頼性が落ちるためである。
【００４８】
次いで、図８を参照すれば、半導体チップパッケージ２１０の洗浄後にメッキ層を連続的に乾燥させる（図５のステップ３３０）。例えば、運送部２２０を動かして、半導体チップパッケージ２１０を洗浄ユニット２４０から乾燥ユニット２５０に連続的に移動させる。この時、乾燥ユニット２５０の壁面からは、例えば、圧縮空気が排出されている。したがって、半導体チップパッケージ２１０を乾燥ユニット２５０に移動させた後に乾燥を進めるか、または、乾燥ユニット２５０を通過する時に同時に乾燥作業を行わせることができる。
【００４９】
次いで、図９を参照すれば、乾燥ステップ（図５のステップ３３０）に次いで、連続的に半導体チップパッケージ２１０のメッキ層を溶融させてリフロー処理を行う（図５のステップ３４０）。例えば、運送部２２０を動かして、半導体チップパッケージ２１０を乾燥ユニット２５０からリフローユニット２６０に連続的に移動させる。
【００５０】
リフローユニット２６０の壁面には加熱装置（図４の１６５参照）が装着されていて、外部端子のメッキ層表面を溶融させることができる。加熱装置は、赤外線、遠赤外線、または熱風放出を通じてメッキ層表面を加熱することが望ましい。さらに、赤外線と遠赤外線、赤外線と熱風、遠赤外線と熱風、または赤外線と遠赤外線と熱風をと並行して放出してもよい。
【００５１】
この時、リフローステップ（図５のステップ３４０）の温度は、錫または錫合金層で形成されたメッキ層を溶融させるように２１０〜４５０℃範囲であることが望ましい。さらに、錫または錫合金メッキ層が溶融されて流れないようにするためには、２８０℃以内で進むようにさらに限定されることがさらに望ましい。それと共に、半導体チップパッケージ２１０がリフローユニット２６０を移動しつつ加熱される場合には、それを鑑みて溶融に必要な最小熱を確保するために２５０℃以上であることがさらに望ましい。すなわち、リフローステップ（図５のステップ３４０）で温度は２５０〜２８０℃の温度範囲であることが最も望ましい。
【００５２】
一方、リフローステップ（図５のステップ３４０）で加熱処理は、温度だけでなく半導体チップパッケージ２１０の移動速度、すなわち、運送部２２０、例えば、ベルトシステムの移動速度にも影響を受ける。この時、リフロー処理時間はベルトシステムの移動速度を考慮して０．１〜６０秒範囲でありうる。さらに、外部端子の錫または錫合金層で形成されたメッキ層が流れずに溶融されるように、４〜１０秒範囲の時間に加熱処理されることがさらに望ましい。したがって、運送部２２０の移動速度は、リフローユニット２６０の長さ、温度及び加熱時間によって決定されることが望ましい。
【００５３】
また、リフローステップ（図５のステップ３４０）は、メッキ層の酸化を防止できるように不活性雰囲気または還元性雰囲気で進むことが望ましい。例えば、不活性窒素または還元性水素雰囲気で進むことが望ましい。
【００５４】
したがって、図６ないし図９で説明したように、半導体チップパッケージ２１０に対するフィニッシュ処理のメッキ層形成ステップ（図５のステップ３１０）、洗浄ステップ（図５のステップ３２０）、乾燥ステップ（図５の３３０）、及びリフローステップ（図５の３４０）は、運送部２２０に沿って一列に配列された装置２００で連続的に行われる。
【００５５】
これにより、別途の新規装置の追加なしに一列に配置されたフィニッシュ装置を通じてリフロー処理を進めることができて、量産性を確保できる。それと共に、従来のように別途の熱処理工程を追加的に進める必要がない。また、別途の熱処理工程の進行のためのトレー変更が必要なくてコスト低減効果がある。
【００５６】
図１０は、半導体チップパッケージに対するフィニッシュ熱処理条件及びその有無によるリードフレームのウイスカ長を示す図面である。
【００５７】
図１０を参照すれば、別途の熱処理をしていないノーマルサンプル▲と別途の装置で後ベーキング処理を施したサンプル■と、リフロー処理を施したサンプル●とに対するフィニッシュ処理後にリードフレームのメッキ層に生成された最大ウイスカ長が比較される。ここで、リフロー処理サンプル●は、本発明の実施形態による効果を調べるために、本発明の実施形態とは違って別途のリフロー装置で進んだ。図１０のｘ軸は、ウイスカを成長させるための熱サイクル数を意味する。
【００５８】
ノーマルサンプル▲及びベーキング処理サンプル■は、熱サイクルが５００回だけなれば相当な長さのウイスカが成長したことが分かる。一方、リフロー処理サンプル●は、熱サイクル５００回になってもほとんどウイスカが成長していないことが分かる。
【００５９】
図１１を参照すれば、熱サイクル５００回も進めた場合のリフロー処理サンプル●のリードフレーム１１５が図示される。リードフレーム１１５の拡大された面ａ２を見れば、ウイスカがほとんど成長していないことが分かる。このような結果は、図１の従来のフィニッシュ処理後にリードフレームに成長したウイスカ６５と比較すれば、さらに明確になる。
【００６０】
したがって、リフロー処理を行うことによってリードフレームの錫または錫合金層で形成されたメッキ層のウイスカ成長を効果的に防止できるということが分かる。したがって、本発明の実施形態（図５の３００）によって、メッキステップ（図５のステップ３１０）でリフローステップ（図５のステップ３４０）を別途の装置移動なしに連続的にフィニッシュ処理を施せば、経済性及び量産性を維持しつつも錫または錫合金層から形成されたメッキ層のウイスカの発生を効果的に抑制できる。
【００６１】
本発明の他の実施形態によれば、メッキステップ後に直ちに連続してリフローステップを進めることもある。この時、メッキステップ及びリフローステップは、前述した一実施形態によるフィニッシュ処理方法（図５の３００）と類似している。したがって、当業者が前述した一実施形態（図５の３００）及び該当説明を参照して容易に実施できるということは言うまでもない。
【００６２】
本発明の特定実施形態についての以上の説明は、例示及び説明を目的で提供された。本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者によって前記実施形態を組み合わせて実施するなど色々な多くの修正及び変更が可能であるということは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明による半導体チップのパッケージ装置は、電子産業、例えば半導体チップの製造分野で用いられる。特に、本発明による半導体チップのパッケージ装置は、鉛を使用しない環境にやさしい無鉛メッキ及びフィニッシュ処理分野で好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来のフィニッシュ処理後、半導体チップパッケージの外部端子を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ装置を示す概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ装置を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体チップのパッケージ装置のリフローユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示す概略図である。
【図８】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示す概略図である。
【図１０】半導体チップパッケージに対するフィニッシュ熱処理条件及びその有無によるリードフレームのウイスカ長を示す図面である。
【図１１】本発明の実施形態の条件によって、別途の装置でリフロー処理を行った場合のリードフレームのウイスカの発生如何を示す図面である。
【符号の説明】
【００６５】
１１０ 半導体チップパッケージ
１１５ リードフレーム
１２０ 運送部
１６０ リフローユニット
１６５ 加熱装置
１６８ 矢印
１７０ 気体フローシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップのパッケージ装置及びその方法に係り、特に、半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップのパッケージ工程は、半導体チップをパッケージ基板上に付着した後にフレーム中にモールディングさせて外部の刺激から半導体チップを保護し、半導体素子の電極パッドと外部電子装置とを連結できるように外部端子を連結する工程である。
【０００３】
その工程ステップを簡略に説明すれば、半導体基板、例えば、ウェーハ上で個別半導体チップに切断するソーイング工程を進める。次いで、切断されたそれぞれの単位半導体チップを、外部端子を持つ印刷回路基板、例えば、リードフレーム上に付着する。次いで、リードフレーム上に付着された各半導体チップの電極パッドと外部端子とをワイヤーで連結するワイヤーボンディングを進める。次いで、半導体チップを保護するためにモールディング工程を進める。
【０００４】
一方、半導体チップパッケージの外部端子と外部電子装置との電気的接続の信頼性を高めるために、半導体チップパッケージの最終ステップとして、いわゆるフィニッシュ処理を施す。フィニッシュ処理は、半導体チップパッケージの外部端子、例えば、リード（ｌｅａｄ）の表面に鉛（Ｐｂ）または鉛を含む錫（Ｓｎ）合金のメッキ層を形成する工程をいう。
【０００５】
しかし、前述したメッキ層に含まれた鉛成分は人体に有害であると知られている。また、このような鉛成分を含む電子装置を廃棄する場合には、公害及び環境破壊の原因となることもある。これにより、全世界的に鉛成分を含んでいない環境にやさしい製品への選好度が増加しつつある。しかも、２００６年７月からは人体及び大気に有害な成分物質の使用を制限するヨーロッパ議会決議案である“ＲｏＨＳ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）指令”が発効される。したがって、鉛を含んでいない無煙製品の開発必要性が切実になっている。
【０００６】
これにより、半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のために、既存の鉛または鉛を含む錫合金の代わりに、錫または鉛を含んでいない錫合金（Ｓｎ ａｌｌｏｙ）が挙げられている。しかし、錫または鉛を含んでいない錫合金で半導体チップパッケージの外部端子をメッキする場合には、ウイスカの生成によるリード間の短絡問題が発生する。
【０００７】
図１を参照すれば、リード５５の表面領域ａ１にひげ状のウイスカ６５が無数に成長していることが分かる。激しい場合には、このような導電性ウイスカ６５によりリード５５が電気的に短絡される場合が発生する。したがって、リード５５の表面に発生したウイスカ６５は半導体チップの誤動作を誘発できる。
【０００８】
リード５５の表面にウイスカが発生する最も大きな理由は、錫及び錫合金メッキ層に印加される圧縮応力のためであると知られている。したがって、ウイスカの発生を抑制するためには、印加された圧縮応力を最小化するか、または引張応力に切り替えることにより可能である。このような方法としては、メッキ後熱処理を追加するか、メッキ溶液の最適化を通じてメッキ層物性を調節するか、または基板、例えば、リードフレームとメッキ層との間にニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）など第３の金属で下部層を形成する方法などが試みられている。
【０００９】
このうち、メッキ後に熱処理を追加する方法が、その工程上の単純さのために多く検討されている。この時、このような熱処理は、フィニッシュ処理及びフォーミング工程後に別途のプラスチックトレーに含まれた状態で別途の熱処理設備で進む。例えば、外部端子としてリードフレームを利用する場合、ウイスカの抑制のための熱処理条件は、約１５０〜１７５℃の温度範囲で１〜２時間の範囲で進む。
【００１０】
しかし、熱処理を追加する方法は、量産を考慮する時に次のような問題がある。第１に、熱処理のための別途の工程が追加されることによって生産量が減少する。第２に、熱処理設備及び設備ライン空間に対して追加投資を行わねばならないので、投資コストが上昇する。特に、従来１３０℃向けのトレーを１５０℃向けのトレーに全面交替時には莫大なコストアップが招来される。第３に、リードフレームの種類によってウイスカ抑制効果が少ない。したがって、量産を鑑みて、従来のフィニッシュ処理装置を利用して効果的にウイスカを低減できるパッケージ装置及び方法が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする技術的課題は、ウイスカの発生を効果的に抑制でき、かつ量産性及び経済性のある半導体チップのパッケージ装置を提供するところにある。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ウイスカの発生を効果的に抑制でき、かつ量産性及び経済性のある半導体チップのパッケージ方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記技術的課題を達成するための本発明の一態様によれば、半導体チップパッケージの外部端子に導電性メッキ層を形成するためのメッキユニットと、前記メッキ層を溶融させるためのものであり、前記メッキユニットと一列に配置されたリフローユニットと、を備える半導体チップのパッケージ装置が提供される。
【００１４】
前記リフローユニットは、前記メッキ層を溶融させるための加熱装置を備える。さらに、前記加熱装置は、赤外線、遠赤外線または熱風のうち一つまたは二つ以上を並行して放出できる。
【００１５】
前記メッキ層は、錫層または鉛を含有していない錫合金層を備える。さらに、前記錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎを含む。
【００１６】
前記半導体チップのパッケージ装置は、前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って前記半導体チップパッケージを運送するための運送部をさらに備える。
【００１７】
前記半導体チップのパッケージ装置は、前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を洗浄するための洗浄ユニットをさらに備え、さらに、前記洗浄ユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を乾燥させるための乾燥ユニットをさらに備えている。
【００１８】
前記他の技術的課題を達成するための本発明の一態様によれば、半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のためのものであり、前記半導体チップパッケージの外部端子に導電性メッキ層を形成するステップと、前記導電性メッキ層を溶融させてリフローさせるステップと、を含む半導体チップのパッケージ方法が提供される。前記メッキ層形成ステップ及び前記リフローステップは、一列の方向に沿って配置されたメッキユニット及びリフローユニットを備える装置で連続的に行われる。
【００１９】
前記メッキ層を形成するステップは、錫層または錫合金層を前記外部端子にメッキできる。さらに、前記錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎである。
【００２０】
前記半導体チップのパッケージ方法は、前記メッキ層を洗浄するステップと、前記メッキ層を乾燥させるステップと、をさらに含み、前記メッキ層を形成するステップ、前記洗浄ステップ、前記乾燥ステップ及び前記リフローステップは、一列の方向に沿って配置された前記メッキユニット、洗浄ユニット、乾燥ユニット及び前記リフローユニットを含む装置で連続的に行われる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による半導体チップのパッケージ装置によれば、メッキ層の形成後に連続的にリフロー処理を行える。したがって、従来のようにメッキ処理後に別途の装置で工程を追加して熱処理を進める必要がなくなる。しかも、一列に配列されたパッケージ装置で連続工程でリフローを進めることによって、従来に別途に熱処理を進める場合に発生したトレー変更及び移動によるコストアップ問題が解決される。
【００２２】
また、本発明による半導体チップのパッケージ装置及び方法によれば、リフロー処理を通じて、リードフレームの錫または錫合金層で形成されたメッキ層のウイスカ成長を効果的に防止できる。したがって、本発明によってメッキステップでリフローステップを別途の装置移動なしに連続的にフィニッシュ処理を施せば、経済性及び量産性を維持しつつも錫または錫合金層で形成されたメッキ層のウイスカの発生を効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して本発明による望ましい実施形態を説明することによって本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現されるものであり、単に本実施形態は、本発明の開始を完全にし、当業者に本発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。図面において構成要素は、説明の便宜のためにその大きさが誇張されている。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ装置１００を示す概略図である。
【００２５】
図２を参照すれば、パッケージ装置１００は、メッキユニット１３０及びリフローユニット１６０を備えている。パッケージ装置１００は、半導体チップパッケージ１１０のフィニッシュ処理装置として利用できる。フィニッシュ処理は、半導体チップパッケージ１１０を他の電子製品のボードなどに接続する時、半導体チップパッケージ１１０と他の電子製品との接続信頼性を高めるためのものである。さらに具体的に例を挙げれば、フィニッシュ処理は、外部端子（図４の１１５）に導電性メッキ層（図示せず）を形成して後処理を行うことになる。
【００２６】
ここで、メッキユニット１３０は、半導体チップパッケージ１１０の外部端子（図４の１１５）に導電性メッキ層を形成するためのものである。導電性メッキ層は、環境にやさしくてヨーロッパ議会決議案であるＲｏＨＳ指令を満足するように、錫層または鉛を含有していない錫合金層であることが望ましい。例えば、錫合金層はＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎで形成できる。
【００２７】
リフローユニット１６０は、メッキ層の信頼性を高めるためのものであり、例えば、ウイスカの生成を抑制するためにメッキ層を溶融させるところに利用される。この時、メッキユニット１３０及びリフローユニット１６０は、一方向ｘに沿って一列に配置されている。
【００２８】
これにより、メッキ層の形成後に連続的にリフロー処理を行える。すなわち、従来のようにメッキ処理後に別途の装置で工程を追加して熱処理を進める必要がなくなる。しかも、一列に配列されたパッケージ装置１００で連続工程でリフローを進めることによって、従来別途に熱処理を進めた場合に発生したトレー変更及び移動などによるコストアップ問題が解決される。
【００２９】
また、パッケージ装置１００は、図２に示すように、半導体チップパッケージ１１０をメッキユニット１３０及びリフローユニット１６０に移動させるための運送部１２０をさらに備えていることが望ましい。運送部１２０は、例えば、ベルトシステム１２０でありうる。さらに具体的には、ベルトシステム１２０は、半導体チップパッケージ１１０を付着してメッキユニット１３０からリフローユニット１６０に連続的に移動することによって、半導体チップパッケージ１１０を移動させることができる。
【００３０】
一方、図４を参照して半導体チップのパッケージ装置１００のリフローユニット１６０がさらに詳細に説明される。図４を参照すれば、リフローユニット１６０は、半導体チップパッケージ１１０のメッキ層を溶融させるために加熱装置１６５を備えている。
【００３１】
加熱装置１６５は、矢印１６８で図示されたように、赤外線、遠赤外線または熱風放出装置であるか、またはそれらが二つ以上並行して放出される装置であることが望ましい。例えば、加熱装置１６５は、赤外線と熱風、赤外線と遠赤外線、遠赤外線と熱風または赤外線と遠赤外線と熱風とを同時に放出できる。
【００３２】
一方、運送部１２０、例えば、ベルトシステムは、半導体チップパッケージ１１０を付着してリフローユニット１６０を過ぎる。この時、半導体チップパッケージ１１０は、パッケージフレーム、例えば、リードフレーム１１５上に複数の半導体チップを付着している。パッケージフレームとしては、外部端子としてリードを備えるリードフレーム１１５以外に他の形態の印刷回路基板が使われうる。例えば、外部端子としてソルダーボールを備える印刷回路基板が使われることもある。
【００３３】
半導体チップパッケージ１１０を付着している運送部１２０が加熱装置１６５の間を貫通する間、外部端子１１５のメッキ層が加熱されて溶融される。したがって、運送部１２０の移動速度及び移動方向へのリフローユニット１６０の長さＬが加熱時間を決定する。すなわち、運送部１２０の移動速度が決定された場合に、リフローユニット１６０の長さＬは、メッキ層に加えられる熱量を決定する変数となる。
【００３４】
さらに具体的にみれば、リフローユニット１６０の長さＬは、錫または錫合金メッキ層の表面を溶融させるための最小熱量を確保するために最小０．７５ｃｍ以上になることが望ましい。また、メッキ層が溶融されて流れないようにするためには加熱時間の限界が必要であり、これにより、リフローユニット１６０の長さＬは、余裕を鑑みて４５０ｃｍ以内に設定されることが望ましい。
【００３５】
一方、リフローユニット１６０は、現在使われているフィニッシュ装置を改造して使われうる。現在フィニッシュ装置の熱風乾燥部（図示せず）をリフローユニット１６０に変更することによってコストダウンできる。例えば、現在熱風乾燥部は、長さが６４ｃｍである第１型と３０ｃｍである第２型とが使われている。したがって、現在使われる熱風乾燥部をリフローユニット１６０に変更するために、リフローユニット１６０の長さＬは、第１型及び第２型の熱風乾燥部を備えるように３０〜７５ｃｍの範囲であることがさらに望ましい。
【００３６】
また、現在メッキユニットと一列に配置された熱風乾燥部を改造してリフローユニット１６０を製造することによって、運送部１２０の連続的な動きによってメッキ処理及びリフロー処理が連続的に行われる。これにより、メッキユニット及びリフローユニットが一列に配列された別途のフィニッシュ装置を製造するためのコストを低減できる。
【００３７】
一方、リフローユニット１６０は、図４に示すように、雰囲気組成のための気体フローシステム１７０を備えていることが望ましい。この時、流入される気体は、リフローステップ中に外部端子１１５の酸化を防止するためのものである。さらに具体的にみれば、気体は、不活性気体、例えば、窒素または還元性雰囲気を作るための水素であることがさらに望ましい。
【００３８】
図３は、本発明の他の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ装置２００を示す概略図である。半導体チップのパッケージ装置２００は、前述した半導体チップパッケージ（図１の１００）と比較する時、メッキユニット２３０とリフローユニット２６０との間に洗浄ユニット２４０及び乾燥ユニット２５０がさらに付加された形態である。したがって、メッキユニット２３０及びリフローユニット２６０は、一実施形態による装置（図１の１００）のメッキユニット１３０及びリフローユニット１６０と類似しているので、図１、図４、図５及び該当説明を参照できる。
【００３９】
図３を参照すれば、メッキユニット２３０、洗浄ユニット２４０、乾燥ユニット２５０及びリフローユニット２６０が一方向ｘに沿って一列に配置されている。この時、運送部２２０はベルトシステムであり、メッキユニット２３０から洗浄ユニット２４０、乾燥ユニット２５０及びリフローユニット２６０まで拡張されている。したがって、半導体チップパッケージ２１０を付着している運送部２２０を連続的に移動させることによって、半導体チップパッケージ２１０がメッキユニット２３０、洗浄ユニット２４０、乾燥ユニット２５０及びリフローユニット２６０を順次に経ることができる。
【００４０】
さらに具体的にみれば、メッキユニット２３０で形成される導電性メッキ層は、環境にやさしくてヨーロッパ議会決議案であるＲｏＨＳ指令を満足するように、錫層または鉛を含有していない錫合金層であることが望ましい。例えば、錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎで形成できる。
【００４１】
洗浄ユニット２４０は、メッキステップ後に半導体チップパッケージ２１０を洗浄するためのものである。例えば、洗浄ユニット２４０は、水を使用して半導体チップパッケージ２１０を洗浄できる。
【００４２】
乾燥ユニット２５０は、洗浄ステップ後に半導体チップパッケージ２１０を乾燥させるためのものである。例えば、乾燥ユニット２５０は、乾燥手段として空気または熱い空気を使用できる。また、他の例には、赤外線装置のような加熱装置を使用してもよい。
【００４３】
また、半導体チップのパッケージ装置２００は、現在使われるフィニッシュ装置のメッキユニットと一列に配置された熱風乾燥部をリフローユニット２６０に改造することで製造できる。これにより、運送部２２０の連続的な動きによってメッキ処理及びリフロー処理が連続的に行われる。したがって、メッキユニット２３０、洗浄ユニット２４０、乾燥ユニット２５０及びリフローユニット２６０が一列に配列された別途のフィニッシュ装置を製造するためのコストを低減できる。
【００４４】
図５は、本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法３００を示すフローチャートである。半導体チップのパッケージ方法３００は、図６ないし図９の概略図を参照してさらに詳細に説明される。ここで、図６ないし図９は、図２の半導体チップのパッケージ装置２００を利用した場合を例として図示した。以下では、図６ないし図９を参照して、図５のフローチャートによって半導体チップのパッケージ方法３００を説明する。
【００４５】
図６を参照すれば、半導体チップパッケージ２１０の外部端子に導電性メッキ層を形成する（図５のステップ３１０）。さらに具体的にみれば、運送部２２０、例えば、ベルトシステムを動かして半導体チップパッケージ２１０をメッキユニット２３０に移動させる。この時、メッキユニット２３０にはメッキ溶液が含まれている。メッキ溶液は錫または鉛を含有していない錫合金溶液であることが望ましい。さらに、錫合金はＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎでありうる。
【００４６】
次いで、図７を参照すれば、半導体チップパッケージ２１０の外部端子に形成されたメッキ層を連続的に洗浄する（図５のステップ３２０）。例えば、運送部２２０を動かして、半導体チップパッケージ２１０をメッキユニット２３０から洗浄ユニット２４０に連続的に移動させる。この時、洗浄ユニット２４０には、例えば、水のような洗浄溶液が含まれている。したがって、半導体チップパッケージ２１０を洗浄ユニット２４０に移動させた後に洗浄作業を進めるか、または半導体チップパッケージ２１０が洗浄ユニット２４０を通過する時に同時に洗浄作業を行わせることができる。
【００４７】
洗浄ステップ（図５のステップ３２０）は、外部端子に固着されずに残っているメッキ液やまたはその他の不純物を除去する役割を行う。もし、外部端子に絶縁性不純物が残っているならば、外部端子と電子製品との接続信頼性が落ちるためである。
【００４８】
次いで、図８を参照すれば、半導体チップパッケージ２１０の洗浄後にメッキ層を連続的に乾燥させる（図５のステップ３３０）。例えば、運送部２２０を動かして、半導体チップパッケージ２１０を洗浄ユニット２４０から乾燥ユニット２５０に連続的に移動させる。この時、乾燥ユニット２５０の壁面からは、例えば、圧縮空気が排出されている。したがって、半導体チップパッケージ２１０を乾燥ユニット２５０に移動させた後に乾燥を進めるか、または、乾燥ユニット２５０を通過する時に同時に乾燥作業を行わせることができる。
【００４９】
次いで、図９を参照すれば、乾燥ステップ（図５のステップ３３０）に次いで、連続的に半導体チップパッケージ２１０のメッキ層を溶融させてリフロー処理を行う（図５のステップ３４０）。例えば、運送部２２０を動かして、半導体チップパッケージ２１０を乾燥ユニット２５０からリフローユニット２６０に連続的に移動させる。
【００５０】
リフローユニット２６０の壁面には加熱装置（図４の１６５参照）が装着されていて、外部端子のメッキ層表面を溶融させることができる。加熱装置は、赤外線、遠赤外線、または熱風放出を通じてメッキ層表面を加熱することが望ましい。さらに、赤外線と遠赤外線、赤外線と熱風、遠赤外線と熱風、または赤外線と遠赤外線と熱風をと並行して放出してもよい。
【００５１】
この時、リフローステップ（図５のステップ３４０）の温度は、錫または錫合金層で形成されたメッキ層を溶融させるように２１０〜４５０℃範囲であることが望ましい。さらに、錫または錫合金メッキ層が溶融されて流れないようにするためには、２８０℃以内で進むようにさらに限定されることがさらに望ましい。それと共に、半導体チップパッケージ２１０がリフローユニット２６０を移動しつつ加熱される場合には、それを鑑みて溶融に必要な最小熱を確保するために２５０℃以上であることがさらに望ましい。すなわち、リフローステップ（図５のステップ３４０）で温度は２５０〜２８０℃の温度範囲であることが最も望ましい。
【００５２】
一方、リフローステップ（図５のステップ３４０）で加熱処理は、温度だけでなく半導体チップパッケージ２１０の移動速度、すなわち、運送部２２０、例えば、ベルトシステムの移動速度にも影響を受ける。この時、リフロー処理時間はベルトシステムの移動速度を考慮して０．１〜６０秒範囲でありうる。さらに、外部端子の錫または錫合金層で形成されたメッキ層が流れずに溶融されるように、４〜１０秒範囲の時間に加熱処理されることがさらに望ましい。したがって、運送部２２０の移動速度は、リフローユニット２６０の長さ、温度及び加熱時間によって決定されることが望ましい。
【００５３】
また、リフローステップ（図５のステップ３４０）は、メッキ層の酸化を防止できるように不活性雰囲気または還元性雰囲気で進むことが望ましい。例えば、不活性窒素または還元性水素雰囲気で進むことが望ましい。
【００５４】
したがって、図６ないし図９で説明したように、半導体チップパッケージ２１０に対するフィニッシュ処理のメッキ層形成ステップ（図５のステップ３１０）、洗浄ステップ（図５のステップ３２０）、乾燥ステップ（図５の３３０）、及びリフローステップ（図５の３４０）は、運送部２２０に沿って一列に配列された装置２００で連続的に行われる。
【００５５】
これにより、別途の新規装置の追加なしに一列に配置されたフィニッシュ装置を通じてリフロー処理を進めることができて、量産性を確保できる。それと共に、従来のように別途の熱処理工程を追加的に進める必要がない。また、別途の熱処理工程の進行のためのトレー変更が必要なくてコスト低減効果がある。
【００５６】
図１０は、半導体チップパッケージに対するフィニッシュ熱処理条件及びその有無によるリードフレームのウイスカ長を示す図面である。
【００５７】
図１０を参照すれば、別途の熱処理をしていないノーマルサンプル▲と別途の装置で後ベーキング処理を施したサンプル■と、リフロー処理を施したサンプル●とに対するフィニッシュ処理後にリードフレームのメッキ層に生成された最大ウイスカ長が比較される。ここで、リフロー処理サンプル●は、本発明の実施形態による効果を調べるために、本発明の実施形態とは違って別途のリフロー装置で進んだ。図１０のｘ軸は、ウイスカを成長させるための熱サイクル数を意味する。
【００５８】
ノーマルサンプル▲及びベーキング処理サンプル■は、熱サイクルが５００回だけなれば相当な長さのウイスカが成長したことが分かる。一方、リフロー処理サンプル●は、熱サイクル５００回になってもほとんどウイスカが成長していないことが分かる。
【００５９】
図１１を参照すれば、熱サイクル５００回も進めた場合のリフロー処理サンプル●のリードフレーム１１５が図示される。リードフレーム１１５の拡大された面ａ２を見れば、ウイスカがほとんど成長していないことが分かる。このような結果は、図１の従来のフィニッシュ処理後にリードフレームに成長したウイスカ６５と比較すれば、さらに明確になる。
【００６０】
したがって、リフロー処理を行うことによってリードフレームの錫または錫合金層で形成されたメッキ層のウイスカ成長を効果的に防止できるということが分かる。したがって、本発明の実施形態（図５の３００）によって、メッキステップ（図５のステップ３１０）でリフローステップ（図５のステップ３４０）を別途の装置移動なしに連続的にフィニッシュ処理を施せば、経済性及び量産性を維持しつつも錫または錫合金層から形成されたメッキ層のウイスカの発生を効果的に抑制できる。
【００６１】
本発明の他の実施形態によれば、メッキステップ後に直ちに連続してリフローステップを進めることもある。この時、メッキステップ及びリフローステップは、前述した一実施形態によるフィニッシュ処理方法（図５の３００）と類似している。したがって、当業者が前述した一実施形態（図５の３００）及び該当説明を参照して容易に実施できるということは言うまでもない。
【００６２】
本発明の特定実施形態についての以上の説明は、例示及び説明を目的で提供された。本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者によって前記実施形態を組み合わせて実施するなど色々な多くの修正及び変更が可能であるということは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明による半導体チップのパッケージ装置は、電子産業、例えば半導体チップの製造分野で用いられる。特に、本発明による半導体チップのパッケージ装置は、鉛を使用しない環境にやさしい無鉛メッキ及びフィニッシュ処理分野で好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来のフィニッシュ処理後、半導体チップパッケージの外部端子を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ装置を示す概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ装置を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体チップのパッケージ装置のリフローユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示す概略図である。
【図８】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態によるフィニッシュ処理のための半導体チップのパッケージ方法を示す概略図である。
【図１０】半導体チップパッケージに対するフィニッシュ熱処理条件及びその有無によるリードフレームのウイスカ長を示す図面である。
【図１１】本発明の実施形態の条件によって、別途の装置でリフロー処理を行った場合のリードフレームのウイスカの発生如何を示す図面である。
【符号の説明】
【００６５】
１１０ 半導体チップパッケージ
１１５ リードフレーム
１２０ 運送部
１６０ リフローユニット
１６５ 加熱装置
１６８ 矢印
１７０ 気体フローシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップパッケージの外部端子に導電性メッキ層を形成するためのメッキユニットと、
前記メッキ層を溶融させるためのものであり、前記メッキユニットと一列に配置されたリフローユニットと、を備えることを特徴とする半導体チップのパッケージ装置。
【請求項２】
前記リフローユニットは、前記メッキ層を溶融させるための加熱装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項３】
前記加熱装置は、赤外線、遠赤外線または熱風のうち一つまたは二つ以上を並行して放出することを特徴とする請求項２に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項４】
前記リフローユニットの前記一列の方向への長さは、０．７５ないし４５０ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項５】
前記リフローユニットの前記方向への長さは、３０ないし７５ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項４に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項６】
前記メッキ層は、錫層または鉛を含有していない錫合金層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項７】
前記錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎであることを特徴とする請求項６に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項８】
前記リフローユニットは、雰囲気組成のための気体フロー装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項９】
前記気体は、前記メッキ層の酸化を防止のための不活性気体または還元性気体であることを特徴とする請求項８に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１０】
前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を洗浄するための洗浄ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１１】
前記洗浄ユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を乾燥させるための乾燥ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１２】
前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って前記半導体チップパッケージを運送するための運送部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１３】
前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を洗浄するための洗浄ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１４】
前記洗浄ユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を乾燥させるための乾燥ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１５】
前記運送装置は、コンベヤーベルトシステムであることを特徴とする請求項１２に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１６】
前記半導体チップのパッケージ装置は、前記半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のためのものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１７】
半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のためのものであり、
前記半導体チップパッケージの外部端子に導電性メッキ層を形成するステップと、
前記導電性メッキ層を溶融させてリフローさせるステップと、を含み、
前記メッキ層形成ステップ及び前記リフローステップは、一列の方向に沿って配置されたメッキユニット及びリフローユニットを備える装置で連続的に行われることを特徴とする半導体チップのパッケージ方法。
【請求項１８】
前記メッキ層を形成するステップは、錫層または錫合金層を前記外部端子にメッキすることを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項１９】
前記錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎであることを特徴とする請求項１８に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２０】
前記リフローステップは、前記半導体チップパッケージを加熱して行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２１】
前記加熱は、赤外線、遠赤外線、または熱風のうち一つまたは二つ以上を並行して放出して行うことを特徴とする請求項２０に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２２】
前記リフローステップは、２１０〜４５０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２３】
前記リフローステップは、２５０〜２８０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項２２に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２４】
前記リフローステップは、０．１〜６０秒範囲の時間中に行うことを特徴とする請求項２２に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２５】
前記リフローステップは、４〜１０秒範囲の時間中に行うことを特徴とする請求項２４に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２６】
前記リフローステップは、前記メッキ層の酸化を防止できる不活性または還元性気体の雰囲気で行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２７】
前記不活性または還元性気体は、窒素気体及び水素気体を含むことを特徴とする請求項２６に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２８】
前記メッキ層を洗浄するステップと、
前記メッキ層を乾燥させるステップと、をさらに含み、前記メッキ層を形成するステップ、前記洗浄ステップ、前記乾燥ステップ及び前記リフローステップは、一列の方向に沿って配置された前記メッキユニット、洗浄ユニット、乾燥ユニット及び前記リフローユニットを含む装置で連続的に行われることを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項１】
半導体チップパッケージの外部端子に導電性メッキ層を形成するためのメッキユニットと、
前記メッキ層を溶融させるためのものであり、前記メッキユニットと一列に配置されたリフローユニットと、を備えることを特徴とする半導体チップのパッケージ装置。
【請求項２】
前記リフローユニットは、前記メッキ層を溶融させるための加熱装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項３】
前記加熱装置は、赤外線、遠赤外線または熱風のうち一つまたは二つ以上を並行して放出することを特徴とする請求項２に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項４】
前記リフローユニットの前記一列の方向への長さは、０．７５ないし４５０ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項５】
前記リフローユニットの前記方向への長さは、３０ないし７５ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項４に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項６】
前記メッキ層は、錫層または鉛を含有していない錫合金層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項７】
前記錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎであることを特徴とする請求項６に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項８】
前記リフローユニットは、雰囲気組成のための気体フロー装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項９】
前記気体は、前記メッキ層の酸化を防止のための不活性気体または還元性気体であることを特徴とする請求項８に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１０】
前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を洗浄するための洗浄ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１１】
前記洗浄ユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を乾燥させるための乾燥ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１２】
前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って前記半導体チップパッケージを運送するための運送部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１３】
前記メッキユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を洗浄するための洗浄ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１４】
前記洗浄ユニットと前記リフローユニットとの間に、前記一列の方向に沿って配置され、前記メッキ層を乾燥させるための乾燥ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１５】
前記運送装置は、コンベヤーベルトシステムであることを特徴とする請求項１２に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１６】
前記半導体チップのパッケージ装置は、前記半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のためのものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのパッケージ装置。
【請求項１７】
半導体チップパッケージのフィニッシュ処理のためのものであり、
前記半導体チップパッケージの外部端子に導電性メッキ層を形成するステップと、
前記導電性メッキ層を溶融させてリフローさせるステップと、を含み、
前記メッキ層形成ステップ及び前記リフローステップは、一列の方向に沿って配置されたメッキユニット及びリフローユニットを備える装置で連続的に行われることを特徴とする半導体チップのパッケージ方法。
【請求項１８】
前記メッキ層を形成するステップは、錫層または錫合金層を前記外部端子にメッキすることを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項１９】
前記錫合金層は、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇまたはＳｎＺｎであることを特徴とする請求項１８に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２０】
前記リフローステップは、前記半導体チップパッケージを加熱して行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２１】
前記加熱は、赤外線、遠赤外線、または熱風のうち一つまたは二つ以上を並行して放出して行うことを特徴とする請求項２０に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２２】
前記リフローステップは、２１０〜４５０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２３】
前記リフローステップは、２５０〜２８０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項２２に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２４】
前記リフローステップは、０．１〜６０秒範囲の時間中に行うことを特徴とする請求項２２に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２５】
前記リフローステップは、４〜１０秒範囲の時間中に行うことを特徴とする請求項２４に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２６】
前記リフローステップは、前記メッキ層の酸化を防止できる不活性または還元性気体の雰囲気で行うことを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２７】
前記不活性または還元性気体は、窒素気体及び水素気体を含むことを特徴とする請求項２６に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【請求項２８】
前記メッキ層を洗浄するステップと、
前記メッキ層を乾燥させるステップと、をさらに含み、前記メッキ層を形成するステップ、前記洗浄ステップ、前記乾燥ステップ及び前記リフローステップは、一列の方向に沿って配置された前記メッキユニット、洗浄ユニット、乾燥ユニット及び前記リフローユニットを含む装置で連続的に行われることを特徴とする請求項１７に記載の半導体チップのパッケージ方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１９６８９６（Ｐ２００６−１９６８９６Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３００６（Ｐ２００６−３００６）
【出願日】平成１８年１月１０日（２００６．１．１０）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１０日（２００６．１．１０）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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