JP3022573B2 - エッチング加工性に優れたFe―Ni系合金およびその製造方法 - Google Patents
エッチング加工性に優れたFe―Ni系合金およびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路素子のリードフレームあるいはシ
ャドウマスク材等に用いられるエッチング加工性に優れ
たFe−Ni系合金に関するものである。
ャドウマスク材等に用いられるエッチング加工性に優れ
たFe−Ni系合金に関するものである。
集積回路用素子のリードフレーム用材料としては、Fe
−42%Ni、Fe−50%Niをはじめとして、Fe−29Ni−17Co
合金(コバール)等のFe−Ni系合金が使用されている。
−42%Ni、Fe−50%Niをはじめとして、Fe−29Ni−17Co
合金(コバール)等のFe−Ni系合金が使用されている。
近年、集積回路素子の高集積化に伴ってリードは非常
に多ピン(リード)となり、複雑化して来ており、従来
64ピンクラスが主体であったエッチング加工も160〜240
ピン、さらには240ピン以上のクラスの超多ピンのもの
まで手がけられるようになってきている。
に多ピン(リード)となり、複雑化して来ており、従来
64ピンクラスが主体であったエッチング加工も160〜240
ピン、さらには240ピン以上のクラスの超多ピンのもの
まで手がけられるようになってきている。
これに伴ってリードフレームの特にインナーリードの
間隔は非常に狭くならざるを得ず、従来のリード間隔で
は何ら問題にならなかったエッチング加工も、こうした
多ピンのリードフレームでは、エッチング加工性に問題
を生ずるようになってきている。
間隔は非常に狭くならざるを得ず、従来のリード間隔で
は何ら問題にならなかったエッチング加工も、こうした
多ピンのリードフレームでは、エッチング加工性に問題
を生ずるようになってきている。
また、Fe−36%Ni系のいわゆるインバー合金を用いる
シャドウマスクにおいても高精細化により、より微細な
エッチング加工が要求されるに至っている。
シャドウマスクにおいても高精細化により、より微細な
エッチング加工が要求されるに至っている。
このため、従来に比べ数段エッチング加工性に優れた
リードフレーム材料、シャドウマスク材料が必要になっ
ている。
リードフレーム材料、シャドウマスク材料が必要になっ
ている。
従来のFe−Ni系合金では、前述の240ピンクラスの多
ピンリードフレームにおいて、エッチング加工性が十分
満足できるものではなく、イナーリード同志のくっつき
等を生じたり、リードフレームの寸法形状規格を満足で
きない等の問題があった。
ピンリードフレームにおいて、エッチング加工性が十分
満足できるものではなく、イナーリード同志のくっつき
等を生じたり、リードフレームの寸法形状規格を満足で
きない等の問題があった。
エッチング加工性の改善に関しては、特開昭61−8245
3号においてC含有量を0.01%以下に規制すること、ま
た特開昭61−84356号にはさらに非金属介在物を規制す
ることによりエッチング加工性の向上が可能である旨の
報告が成されている。
3号においてC含有量を0.01%以下に規制すること、ま
た特開昭61−84356号にはさらに非金属介在物を規制す
ることによりエッチング加工性の向上が可能である旨の
報告が成されている。
しかし、超多ピンリードフレーム、高精細シャドウマ
スクのエッチング加工においてはより一層エッチング加
工性の良好な合金が要望されているのが現状である。
スクのエッチング加工においてはより一層エッチング加
工性の良好な合金が要望されているのが現状である。
この一方、C含有量を特開昭61−82453号または特開
昭61−84356号に開示されているレベル(0.004%,0.007
%)より低減することは工業生産規模では容易ではな
い。
昭61−84356号に開示されているレベル(0.004%,0.007
%)より低減することは工業生産規模では容易ではな
い。
本発明は以上の点に鑑み、主にC含有量を通常の綱の
溶解法では困難なレベルより容易に低減し、超多ピンリ
ードフレーム、高精細シャドウマスク等のエッチング加
工が十分対応可能な、エッチング加工性の優れたFe−Ni
系合金およびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
溶解法では困難なレベルより容易に低減し、超多ピンリ
ードフレーム、高精細シャドウマスク等のエッチング加
工が十分対応可能な、エッチング加工性の優れたFe−Ni
系合金およびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
本発明者は、エッチング加工性を向上させる要因とし
て、炭素含有量、材料の結晶粒度、非金属介在物の量、
および圧延と焼鈍条件に着目して実験を行なった。その
結果について説明する。
て、炭素含有量、材料の結晶粒度、非金属介在物の量、
および圧延と焼鈍条件に着目して実験を行なった。その
結果について説明する。
ここで前述の如く、通常の溶解、精錬方法においては
C含有量を0.003%程度まで低減するのが限界であり、
それ以下のC含有量に精錬により低減するためには、精
錬時間の長時間化等の観点から非常にコストが高くなる
欠点がある。
C含有量を0.003%程度まで低減するのが限界であり、
それ以下のC含有量に精錬により低減するためには、精
錬時間の長時間化等の観点から非常にコストが高くなる
欠点がある。
そこで本発明は脱炭処理を施すことにより、従来にな
い低レベルのC含有量を達成することができることを見
出し、エッチング加工性の評価試験を実施した。
い低レベルのC含有量を達成することができることを見
出し、エッチング加工性の評価試験を実施した。
第1図に塩化第二鉄を用いたエッチング加工性での試
験でのFe−42%Ni合金、Fe−36%Ni合金におけるC含有
量とエッチング速度との関係を示すが、C含有量が0.00
2重量%以下であると、エッチング速度は0.007重量%程
度の場合の2倍以上となり極めてエッチング加工性が向
上することがわかった。なお、Fe−Ni−Co系合金のコバ
ール合金についてもほぼFe−42%Ni合金と同様の傾向を
示した。
験でのFe−42%Ni合金、Fe−36%Ni合金におけるC含有
量とエッチング速度との関係を示すが、C含有量が0.00
2重量%以下であると、エッチング速度は0.007重量%程
度の場合の2倍以上となり極めてエッチング加工性が向
上することがわかった。なお、Fe−Ni−Co系合金のコバ
ール合金についてもほぼFe−42%Ni合金と同様の傾向を
示した。
また結晶粒度については、JISの結晶粒度番号がNo.8.
0以下においてはエッチング断面の表面粗さが大とな
り、エッチング加工時の寸法精度が超多ピンリードフレ
ームにおいては十分満足できなくなる。また、No.8.0を
越える結晶粒度においてはエッチング速度が増大し、エ
ッチング加工性が向上する。以上の点より結晶粒度をN
o.8.0以上とすることが望まれる。結晶粒度のより望ま
しい値はNo.9.0以上である。次に圧延と焼鈍条件につい
ての実験より以下のことを知見した。
0以下においてはエッチング断面の表面粗さが大とな
り、エッチング加工時の寸法精度が超多ピンリードフレ
ームにおいては十分満足できなくなる。また、No.8.0を
越える結晶粒度においてはエッチング速度が増大し、エ
ッチング加工性が向上する。以上の点より結晶粒度をN
o.8.0以上とすることが望まれる。結晶粒度のより望ま
しい値はNo.9.0以上である。次に圧延と焼鈍条件につい
ての実験より以下のことを知見した。
Fe−42%Ni合金、Fe−36%Ni合金、およびFe−Ni−Co
系合金(コバール合金)などの本発明が対象とするFe−
Ni系合金は、X線回折により(311),(220),(20
0)および(111)面の回折が得られ、各々の相対X線強
度により結晶方位の集合度がわかる。この結晶方位は加
工条件により変化するものである。
系合金(コバール合金)などの本発明が対象とするFe−
Ni系合金は、X線回折により(311),(220),(20
0)および(111)面の回折が得られ、各々の相対X線強
度により結晶方位の集合度がわかる。この結晶方位は加
工条件により変化するものである。
第2図に圧延加工度を変化させた場合の圧延状態、お
よび、その後950℃にて5分間焼鈍を施した場合の各回
折面の相対X線強度を示すが、冷間圧延加工度の増大と
共に、圧延状態においては(220)面の強度が上昇し、
その後の焼鈍状態においては逆に(200)面の強度が上
昇する。また、焼鈍後の(200)面の強度は圧延加工度
が60%以上において急激に増大することがわかる。
よび、その後950℃にて5分間焼鈍を施した場合の各回
折面の相対X線強度を示すが、冷間圧延加工度の増大と
共に、圧延状態においては(220)面の強度が上昇し、
その後の焼鈍状態においては逆に(200)面の強度が上
昇する。また、焼鈍後の(200)面の強度は圧延加工度
が60%以上において急激に増大することがわかる。
焼鈍後の(200)面の回折強度は次におこなわれる仕
上げ圧延により、第2図の圧延状態の相対X線強度の変
化に見られるように、仕上げ圧延による(220)面の上
昇とともに低下し、最終状態において、ある(200)面
の回折強度を有するようになる。
上げ圧延により、第2図の圧延状態の相対X線強度の変
化に見られるように、仕上げ圧延による(220)面の上
昇とともに低下し、最終状態において、ある(200)面
の回折強度を有するようになる。
そしてこの(200)面の強度が50%未満では(220)面
の強度が高い状態であり、等方的な結晶方位となり、十
分なエッチング性の向上が期待されず、逆に(200)面
の強度が50%以上においては良好な結晶異方性が付与さ
れ、エッチング性の向上が達成されることを知見した。
の強度が高い状態であり、等方的な結晶方位となり、十
分なエッチング性の向上が期待されず、逆に(200)面
の強度が50%以上においては良好な結晶異方性が付与さ
れ、エッチング性の向上が達成されることを知見した。
本発明は以上のような知見に基づき、C含有量を従来
にない低レベルに規制すること、さらには結晶粒度、結
晶方位を特定することにより、従来のFe−Ni系合金を越
えるエッチング加工性を得ようとするものである。
にない低レベルに規制すること、さらには結晶粒度、結
晶方位を特定することにより、従来のFe−Ni系合金を越
えるエッチング加工性を得ようとするものである。
具体的には、Ni30〜60重量%、Si0.25重量%以下、Mn
0.50重量%以下、残部Feおよび不純物からなり、不純物
のうちC含有量が0.002重量%以下、P 0.005重量%以
下、S 0.005重量%以下、その他の不純物元素の全含
有量が0.10重量%以下であって、X線回折による結晶面
の相対X線強度において(200)面の強度が50%以上で
あることを特徴とするエッチング加工性に優れたFe−Ni
系合金、Ni25〜40重量%、Co5〜20重量%、Si0.25重量
%以下、Mn0.50重量%以下、残部Feおよび不純物からな
り、不純物のうちC含有量が0.002重量%以下、P 0.0
05重量%以下、S 0.005重量%以下、その他の不純物
元素の全含有量が0.10重量%以下であって、X線回折に
よる結晶面の相対X線強度において(200)面の強度が5
0%以上であることを特徴とするエッチング加工性に優
れたFe−Ni系合金を基本とし、さらに、結晶粒度がNo.
8.0以上としたエッチング加工性に優れたFe−Ni系合金
である。
0.50重量%以下、残部Feおよび不純物からなり、不純物
のうちC含有量が0.002重量%以下、P 0.005重量%以
下、S 0.005重量%以下、その他の不純物元素の全含
有量が0.10重量%以下であって、X線回折による結晶面
の相対X線強度において(200)面の強度が50%以上で
あることを特徴とするエッチング加工性に優れたFe−Ni
系合金、Ni25〜40重量%、Co5〜20重量%、Si0.25重量
%以下、Mn0.50重量%以下、残部Feおよび不純物からな
り、不純物のうちC含有量が0.002重量%以下、P 0.0
05重量%以下、S 0.005重量%以下、その他の不純物
元素の全含有量が0.10重量%以下であって、X線回折に
よる結晶面の相対X線強度において(200)面の強度が5
0%以上であることを特徴とするエッチング加工性に優
れたFe−Ni系合金を基本とし、さらに、結晶粒度がNo.
8.0以上としたエッチング加工性に優れたFe−Ni系合金
である。
本発明ではC含有量を0.002%以下という従来容易に
得ることができなかったレベルを達成した点に最も大き
な特徴がある。
得ることができなかったレベルを達成した点に最も大き
な特徴がある。
すなわち、通常の溶解、精錬方法においてはC含有量
を0.003%程度まで低減するのが限界であり、それ以下
のC含有量に精錬により低減するためには、精錬時間の
長時間化等の観点から非常にコストが高くなる欠点があ
る。
を0.003%程度まで低減するのが限界であり、それ以下
のC含有量に精錬により低減するためには、精錬時間の
長時間化等の観点から非常にコストが高くなる欠点があ
る。
本発明においては、0.002%以下のきわめて低いC含
有量を達成するために、溶解、精錬によりC含有量をあ
る程度のレベルまで、具体的には0.005%以下まで低減
し、熱間圧延状態あるいは熱間圧延素材に冷間圧延を施
した状態において露点が−10℃から40℃の範囲の雰囲気
において加熱し脱炭することにより、通常に比べ著しく
C含有量を低減するのである。
有量を達成するために、溶解、精錬によりC含有量をあ
る程度のレベルまで、具体的には0.005%以下まで低減
し、熱間圧延状態あるいは熱間圧延素材に冷間圧延を施
した状態において露点が−10℃から40℃の範囲の雰囲気
において加熱し脱炭することにより、通常に比べ著しく
C含有量を低減するのである。
ここで、溶解、精錬によりC含有量を0.005%以下と
するのは、これを越える場合でその後露点が−10℃から
40℃の範囲の雰囲気において加熱し脱炭処理を行なって
も、0.002%以下のきわめて低いC含有量を達成するこ
とが困難だからである。
するのは、これを越える場合でその後露点が−10℃から
40℃の範囲の雰囲気において加熱し脱炭処理を行なって
も、0.002%以下のきわめて低いC含有量を達成するこ
とが困難だからである。
また、脱炭処理の加熱雰囲気については、露点が−10
℃未満においては脱炭が十分でなく、40℃を越えると脱
炭は十分に生ずるものの材料表面の酸化が顕著となり、
めっき性ならびにハンダ付け性を劣化することから−10
℃から40℃の範囲とする必要がある。また、加熱温度に
ついては700℃未満においては脱炭が不十分であること
から700℃以上とするのが望ましい。より望ましくは900
℃以上である。
℃未満においては脱炭が十分でなく、40℃を越えると脱
炭は十分に生ずるものの材料表面の酸化が顕著となり、
めっき性ならびにハンダ付け性を劣化することから−10
℃から40℃の範囲とする必要がある。また、加熱温度に
ついては700℃未満においては脱炭が不十分であること
から700℃以上とするのが望ましい。より望ましくは900
℃以上である。
上記本発明において、X線回折による結晶面の相対X
線強度において(200)面の強度が50%以上の合金は、
熱間圧延素材に冷間圧延と軟化焼鈍を、それぞれ少なく
とも1回以上繰り返した後、60%以上の加工度の冷間圧
延を施し、次に軟化焼鈍を行ない、その後製品板厚に50
%以下の加工度で仕上圧延を行ない、材料に強い結晶異
方性を付与することにより製造することができる。
線強度において(200)面の強度が50%以上の合金は、
熱間圧延素材に冷間圧延と軟化焼鈍を、それぞれ少なく
とも1回以上繰り返した後、60%以上の加工度の冷間圧
延を施し、次に軟化焼鈍を行ない、その後製品板厚に50
%以下の加工度で仕上圧延を行ない、材料に強い結晶異
方性を付与することにより製造することができる。
当該製造方法において、製品板厚に仕上げる前の冷間
圧延加工度が60%未満では、次の焼鈍時に十分な結晶異
方性を付与することができず、エッチング性の改善が期
待されない。このため、仕上げ前の冷間圧延加工度を60
%以上にする必要がある。より望ましくは、70%以上の
加工度とするとよい。
圧延加工度が60%未満では、次の焼鈍時に十分な結晶異
方性を付与することができず、エッチング性の改善が期
待されない。このため、仕上げ前の冷間圧延加工度を60
%以上にする必要がある。より望ましくは、70%以上の
加工度とするとよい。
焼鈍条件については、再結晶温度以上であれば、結晶
異方性が得られるが、均一な結晶異方性を得る点から70
0℃以上が望ましい。
異方性が得られるが、均一な結晶異方性を得る点から70
0℃以上が望ましい。
また、仕上げ圧延加工度については50%を越える加工
度では、(220)面の強度が上昇し、(200)面の強度が
高い結晶異方性が付与されないことから50%以下にする
必要がある。
度では、(220)面の強度が上昇し、(200)面の強度が
高い結晶異方性が付与されないことから50%以下にする
必要がある。
本発明合金においては不純物元素を次のように制御す
ることにより、さらにエッチング性が改善される。
ることにより、さらにエッチング性が改善される。
Si:0.25重量%以下 Mn:0.50重量%以下 P:0.005重量%以下 S:0.005重量%以下 その他の不純物元素:0.10重量%以下 不純物元素については、Si、Mn、P、Sおよびその他
の不純物元素の全含有量が前記の値を越えると、特にエ
ッチング速度の均一な進行の妨げとなる。
の不純物元素の全含有量が前記の値を越えると、特にエ
ッチング速度の均一な進行の妨げとなる。
なお、より望ましい不純物の範囲は次の通りである。
Si:0.15重量%以下 Mn:0.30重量%以下 P:0.003重量%以下 S:0.003重量%以下 その他の不純物元素:0.08重量%以下 〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づき説明する。
Fe−Ni系合金としてFe−36%Ni合金、Fe−42%Ni合
金、Fe−50%Ni合金およびFe−29Ni−17Co合金を選び、
第1表に示すような化学成分、(200)面の相対X線強
度および結晶粒度を有する材料を作成した。相対X線強
度については、前記のように仕上げ圧延ならびに仕上げ
圧延時の冷間圧延加工度を変化させることにより、各々
のX線強度を得た。また、0.002%以下のC含有量は真
空誘導溶解にて0.005%とした後、冷間圧延後に露点20
℃の雰囲気で950℃で加熱、脱炭処理することにより得
た。
金、Fe−50%Ni合金およびFe−29Ni−17Co合金を選び、
第1表に示すような化学成分、(200)面の相対X線強
度および結晶粒度を有する材料を作成した。相対X線強
度については、前記のように仕上げ圧延ならびに仕上げ
圧延時の冷間圧延加工度を変化させることにより、各々
のX線強度を得た。また、0.002%以下のC含有量は真
空誘導溶解にて0.005%とした後、冷間圧延後に露点20
℃の雰囲気で950℃で加熱、脱炭処理することにより得
た。
次にエッチング加工性を評価するために第3図に示す
ように試験片にφ0.8mmの円を塩化第二鉄溶液(FeCl3:3
0%、H2O:残)を用いて片面より10分間エッチング加工
し、第3図に示す基準によりエッチング深さ(h)を光
学顕微鏡の焦点の移動距離により測定し、エッチング速
度を求めた。この結果を第1表にまとめて示した。
ように試験片にφ0.8mmの円を塩化第二鉄溶液(FeCl3:3
0%、H2O:残)を用いて片面より10分間エッチング加工
し、第3図に示す基準によりエッチング深さ(h)を光
学顕微鏡の焦点の移動距離により測定し、エッチング速
度を求めた。この結果を第1表にまとめて示した。
エッチング加工性は、エッチング速度で評価し、良い
ものを○印、やや不十分なものを△印、不十分なものを
×印で第1表に表わした。
ものを○印、やや不十分なものを△印、不十分なものを
×印で第1表に表わした。
第1表に示すように、本発明合金、すなわちC含有量
が0.002%以下、さらには(200)面の相対X線強度が50
%以上、および結晶粒度がNo.8.0以上の場合に、優れた
エッチング加工性が得られている。
が0.002%以下、さらには(200)面の相対X線強度が50
%以上、および結晶粒度がNo.8.0以上の場合に、優れた
エッチング加工性が得られている。
〔発明の効果〕 本発明によれば、エッチング加工性に優れたFe−Ni系
合金が得られ、集積回路素子の多ピンあるいは超多ピン
リードフレーム高精細シャドウマスクの高精度エッチン
グ加工が可能となり、品質の向上、歩留り向上および加
工効率の向上等が達成できる。
合金が得られ、集積回路素子の多ピンあるいは超多ピン
リードフレーム高精細シャドウマスクの高精度エッチン
グ加工が可能となり、品質の向上、歩留り向上および加
工効率の向上等が達成できる。
第1図は、Fe−42Ni合金におけるエッチング速度とC含
有量との関係を示した図、第2図および第3図は本実施
例で採用したエッチング加工性の試験の説明図である。
有量との関係を示した図、第2図および第3図は本実施
例で採用したエッチング加工性の試験の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 19/03 C22C 38/00 - 38/60 C21D 9/46,8/02 C22F 1/00,1/10
Claims (5)
- 【請求項1】Ni 30〜60重量%、Si 0.25重量%以下、
Mn 0.50重量%以下、残部Feおよび不純物からなり、不
純物のうちC含有量が0.002重量%以下、P 0.005重量
%以下、S 0.005重量%以下、その他の不純物元素の
全含有量が0.10重量%以下であって、X線回折による結
晶面の相対X線強度において(200)面の強度が50%以
上であることを特徴とするエッチング加工性に優れたFe
−Ni系合金。 - 【請求項2】Ni 25〜40重量%、Co 5〜20重量%、Si
0.25重量%以下、Mn 0.50重量%以下、残部Feおよび
不純物からなり、不純物のうちC含有量が0.002重量%
以下、P 0.005重量%以下、S 0.005重量%以下、そ
の他の不純物元素の全含有量が0.10重量%以下であっ
て、X線回折による結晶面の相対X線強度において(20
0)面の強度が50%以上であることを特徴とするエッチ
ング加工性に優れたFe−Ni系合金。 - 【請求項3】結晶粒度がNo.8.0以上である請求項1また
は請求項2記載のエッチング加工性に優れたFe−Ni系合
金。 - 【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれかに記載
の合金の製造方法であって、熱間圧延素材に冷間圧延と
軟化焼鈍をそれぞれ少なくとも1回以上繰り返した後、
60%以上の加工度の冷間圧延を施し、次に軟化焼鈍を行
ない、その後製品板厚に50%以下の加工度で仕上圧延を
行なうことにより、材料に強い結晶異方性を付与するこ
とを特徴とするエッチング加工性に優れたFe−Ni系合金
の製造方法。 - 【請求項5】請求項1ないし請求項3のいずれかに記載
の合金の製造方法であって、C含有量が0.005%以下の
素材を、露点が−10℃から40℃の範囲の雰囲気下におい
て脱炭処理することを特徴とするエッチング加工性に優
れたFe−Ni系合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1234402A JP3022573B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | エッチング加工性に優れたFe―Ni系合金およびその製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1234402A JP3022573B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | エッチング加工性に優れたFe―Ni系合金およびその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0397831A JPH0397831A (ja) | 1991-04-23 |
JP3022573B2 true JP3022573B2 (ja) | 2000-03-21 |
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---|---|
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