JPH01165758A - 耐食性，めっき性及びはんだ性にすぐれたリードフレーム用表面処理鋼板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐食性にすぐれるとともに、リードフレーム
製造工程における打抜き加工性（スタンピング性）に必
要な材質性能、めっき性能或いははんだ性能にすぐれた
リードフレーム用表面処理鋼板の製造法に関するもので
ある。

（従来の技術） 近時、エレクトロニクス分野において、集積回路（ＩＣ
）の需要が著しく増大し、リードフレーム材料の需要も
増加し、諸性能にすぐれたリードフレーム材料の開発が
強く望まれている。

一般にこれらリードフレーム材は、帯材とした後裁断、
打抜き加工を施こし、その表面にＣｕめっき或いははん
だめっき（浸漬はんだ或いは電気はんだめっき）を施こ
し、これにＡｇ＋Ａｕ等がめっきされ、これにシリコン
チップを結合（ワイヤーボンディング）してＩＣ素材と
して使用される。

従って、これらリードフレーム材料は、打抜き成形加工
性が良好である事、めっき性がすぐれている事、はんだ
性がすぐれている事が要求される。

中でもリードフレームの端子部がＩＣ基盤等には゛んだ
づけされるために、すぐれたはんだ性を有することが重
要である。

さらには素材は、上記のようなめっき等が行なわれる以
前の貯蔵時の耐錆性、さらには処理が行なわれた後の製
品の耐錆性がすぐれている事も要求される。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、リードフレーム材料としては、強度と熱膨張特性
からＦｅ−４２％Ｎｉ合金が主として使用されており、
またコストと導電性の利点から、銅合金も使用されてい
る。しかしこの銅合金も、導電性及び熱放散性の点では
優れているが、Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金に比べ強度が不足
するため、ＩＣの自動組立工程においてアウターリード
を部材に差込む際折れ曲がるという不都合があった。

さらには、最近ＩＣの小型化の点から、リードフレーム
素材も極薄化の傾向にあり、高い強度が要求されている
。

コストの点からは低炭素鋼が最も有効であるが、錆を発
生し易い問題から使用することができない。

一方耐食性及び強度に優れたをもつステンレス鋼は、多
量のＣｒを含有するためにめっき性及びはんだ性に問題
がある。このような問題を改善するリードフレーム用素
材としては、例えば特開昭５７−５０４５７号、特開昭
５９−９１４９号、特開昭６０−１０３１５８号等の各
公報で紹介されている。これらは基本成分として４〜１
１％のＣｒを含有し、その他にＮｉ。

Ｍｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ等を数％以下含有せ
しめてリードフレーム用素材に必要な耐錆性を向上せし
め、またステンレス鋼の欠点とするめっき性、はんだ性
を改善せしめたリードフレーム用素材である。

これら素材は、それなりの性能向上効果が得られるもの
の、必ずしもリードフレーム用素材として充分な性能が
得られていない。すなわち、Ｃｕめつきのめっき密着性
が充分でなく、特にワイヤーポンディング時の加熱工程
において、Ｃｕめっき層にブリスター（めっき層の部分
的な膨れ）を発生する欠点がみられた。またエレクトロ
ニクス分野で多く使用されるＣ１−イオンのようなハロ
ゲンイオンを含有しないノンハロゲンタイプのフラツク
スを用いたはんだづけ作業において、はんだが充分に付
かない問題があった。　。

さらにまた、上記した公知の鋼成分の鋼板に、Ｎｉ或い
はＮｉ合金めっき、またはＣｕ或いはＣｕ合金のめっき
を施こしたリードフレーム用素材が特開昭６１−２８４
９４８号公報で紹介されている。該素材は、Ｆｅ　−Ｃ
ｒ系合金鋼板、すなわち重量％でＣｒ；５．０〜１０．
５％、Ｃｉｏ、１０％以下、Ｓｉ；２．０％以下、Ｍｒ
１２．０％以下、　ＡＡ　ｉｏ、１０％以下の基本成分
の他に、必要に応じてＮｉ；３．０％以下、　Ｃｕ；　
　２．０％以下。

ＭＯ；４．０％以下のうち１種又は２種以上あるいはＮ
ｂ　＋　Ｔ　ｉ＋　Ｔａ　＋　Ｚｒのうち１種又は２種
以上を０．６％以下添加し、残部実質的にＦｅよりなる
鋼板に、ＮｉあるいはＮｉ合金めっき、またはＣｕある
いはＣｕ合金めっきの３〜５μの被覆層を施こし、冷間
圧延した鋼板である。

該鋼板は、冷間圧延されたまま或いは歪み取り焼鈍をし
、リードフレーム用素材として使用されるが、Ａｕまた
はＡｇのめっき性或いはばんだづけが、Ｆｅ　−Ｃｒ系
ベース材のまま使用される場合に比してかなり改善され
る。

しかしながら該鋼板は、めっき後の冷間圧延時にめっき
金属が圧延ロールに付着するため外観の平滑良好な製品
を得るのに煩雑な手入れを要するなど、製造面で問題が
多い。

また性能面に対しても、次の様な問題点がある。

すなわち、Ｎｉ或いはＮｉ合金めっき層を施こした素材
はめっき性或いははんだ性が向上するものの、浸漬はん
だを行なった場合、はんだ組成中のＳｎ金属とＮｉ金属
が拡散反応を生じ、硬くて脆いＮｉ　−５ｎ系合金を生
成する。その生成量が多くなると、はんだ層が脆くなっ
て衝撃或いは曲げ加工を受けた場合に破壊され易い欠点
（所謂、はんだ脆性）がある。特にこの欠点は、ワイヤ
ーボンディング時に加熱を受けたり、Ｎｉ或いはＮｉ合
金のめっき層が厚くなったりした多い場合に発生し易い
傾向にある。

またＣｕ或いはＣｕ合金が施こされた場合には、Ｃｕ或
いはＣｕ合金は、ベースに使用されるＦｅ　−Ｃｒ系組
成の鋼板に比較して著しく責な金属或いは合金であるた
めに、湿潤環境或いはＣ１−イオン等の腐食因子が存在
する腐食環境において、ベースの鋼板が優先腐食され、
赤錆発生成いは穿孔腐食がめつき層のピンホール部或い
は加工時の疵付き部から生じる場合がみられる。この傾
向は、Ｎｉ或いはＮｉ合金のめっき層が施こされる場合
も、Ｆｅ−Ｃｒ系鋼板の鋼組成によっては同様の原因に
よる耐食性不良を生じる問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、耐食性、
めっき性及びはんだ性にすぐれたリードフレーム用表面
処理鋼板の製造法を提供する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、重量％で、Ｃ；０．０６％以下、酸可溶ＡＩ
！；　０．００５〜０．１０％、Ｃｒ；３〜１０．５％
、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ（７）　１種又は２種以
上を０．０３〜０．８％を含有し、さらに必要によって
はＣｕ　；　０．０５〜１％。

Ｎｉ　；　０．０５〜３％、　Ｍｏ　；　０．０５〜０
．５％の１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物からなるＣｒ含有鋼板を冷間圧延後、その表
面に片面当りの付着量が１０（１−３０００ｍｇ　／　
ｔｄのＮｉ、Ｃｏ或いはＮｉとＣｏの合金の被覆層を設
け、次いで非酸化性雰囲気中の４５０℃〜再結晶温度の
温度範囲で加熱拡散処理を施こす耐食性、めっき性及び
はんだ性にすぐれたリードフレーム用表面処理鋼板の製
造法である。

以上のごとく本発明は、冷間圧延後の前記組成の鋼板表
面に、適正厚さのＮｔ、Ｃｏ或いはＮｉ　−Ｃｏ合金の
被覆層を施こし、加熱拡散処理を施こすものである。

被覆処理後加熱拡散処理を行なう事によって、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ−Ｃｏ合金被覆層と鋼素材の相互拡散によりＦ
ｅを含有するＮｉ　−Ｆｅ、　Ｃ−Ｆｅ、或いは（Ｎｉ
＋Ｃｏ）−Ｆｅを主体とする拡散層が生成される。その
結果拡散被覆層は、Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｎｉ−Ｃｏ合金の
各単独被覆層よりもさらに素地調板との電位差が小さく
近接されるため、めっき欠陥部の素地鋼板の腐食や、赤
錆発生を防止する効果を有すると共に、Ｎｉ　−Ｆｅ。

Ｇｏ−Ｆｅ＋　（Ｎｉ　＋Ｃｏ）　−Ｒｅ拡散合金層自
体の耐食性もすぐれていることから、下地鋼素材を防食
し、耐錆性能を主体とした耐食性が向上する。特に該拡
散処理層は、Ｎｉ−Ｆｅ合金を被覆処理した鋼板に比べ
、耐錆性能を著しく向上させる。

また拡散被覆層は、Ｃｒを含有する素地鋼板に比較して
、リードフレーム製造工程においてＣｕめっき等のめっ
き処理に先立って施こされる酸洗浴により容易に活性化
され、さらに拡散条件を適正に選択する事によって、め
っき密着性及び均一被覆性にすぐれためっき性能が得ら
れる。

さらにこれら拡散合金被覆層は、Ｐｂ　−Ｓｎ組成から
なる浸漬はんだに対して、ハロゲンイオンを含有しない
フラックスを使用しても、はんだ濡れ性、拡がり性がＣ
ｒ含有鋼板に比較して極めてすぐれており、またＦｅが
合金化されているために、Ｎｉ等の単独層に比較してこ
れら拡散被覆層とＳｎとの間に生成される合金層が少な
くなり、さらには長期に経時或いはワイヤーボンディン
グ時に加熱を受けても、その生成が抑制され、はんだ性
が向上する。

第１図は７％Ｃｒを含有するＦｅ　−Ｃｒ系鋼板にＮｉ
系拡散被渡層、及びＮｉめっき層１０００ｍｇ／ｍ２を
各々施こした場合のはんだ濡れ性と、はんだ付着後に長
期経時の密着性を対象とする加熱促進試験を行なった場
合のはんだ密着性を評価した一例を示す。

以上の如く本発明は、Ｆｅ　−Ｃｒ系合金調板に被覆層
を施こす事によって、リードフレーム用素材に要求され
る性能特性、すなわち耐食性、めっき性及びはんだ性に
すぐれた性能特性が得られる事によってなされたもので
ある。

（作　用） 以下に本発明について詳細に説明する。

転炉、電炉等の溶解炉で溶製された溶鋼を連続鋳造また
は造塊、分塊法を経てスラブとし、熱間圧延、酸洗、冷
間圧延の工程を経てＣ、０，０６％以下、酸可溶Ａｌ　
；　０．００５〜０．１０％、Ｃｒ：３〜１０．５％を
含有し、さらにＴｉ、ＮｂｔＺｒ＋Ｖの１種又は２種以
上を０．０３〜０．８％含有する鋼板を製造する。

Ｃは強度向上元素として経済的に有利であるが、含有量
が増加しすぎるとＮｉ、Ｃｏ、Ｎｉ−Ｃｏ合金の被覆層
のピンホール、被覆層欠陥等が増加し、また加熱拡散処
理に対しても均一拡散が損なわれ、耐食性、リードフレ
ーム製造工程でのめっき性、はんだ性が劣化する。すな
わち、Ｃは他の元素と結合して鋼表面にチタンカーバイ
ト、ニオブカーバイト、クロムカーバイト等を析出し、
Ｎｉ、Ｃｏ等の被覆層の均一被覆性、めっき密着性等を
劣化させると共に、またカーバイトは加熱拡散処理にお
いて、拡散阻害要因となって均一拡散を阻害し、均一な
性能をもつ拡散被覆層が得られない。従って素地鋼板中
のＣ含有量は、耐食性、均一拡散被覆層の生成の観点か
ら０．０６％以下、好ましくは０．０１％以下である。

ＡＮは、鋼中に残存する酸可溶Ａｌ（Ｓｏｌ、Ａｊり量
がｏ、ｏｏｓ％未満の少食有量では、酸素性ガスによる
気泡の発生を防止する事が困難であり、鋼の表面欠陥発
生率を著しく高め、鋼索材自体の耐食性劣化、機械的性
質劣化の起点となるので、好ましいものではない。また
、０．１０％を越える過剰な酸可溶Ａｌは、ＡＩ系酸化
物を鋼表面に点在せしめて耐食性性劣化の起点となり、
さらに被覆層処理に対して均一被覆性を阻害する要因と
なり好ましいものでない。従って、鋼中に含有されるＳ
ｏｌ。

八１は、表面処理鋼板の性能が安定して確保できる量と
して、０．００５〜０．１０％、好ましくは０．０１〜
０．０８％である。

Ｃｒは、本発明においてめっき原板の耐食性と強度を向
上する元素として添加するものでる。Ｃｒ含有鋼板は、
Ｃｒ含有なし鋼板に比して、鋼板自体の耐錆性、耐食性
自体がすぐれているとともに、腐食環境においてＮｉ−
Ｆｅ系、Ｃｏ　−Ｆｅ系或いは（Ｎｉ十Ｃｏ）　−Ｆｅ
系の拡散被覆層の電位に近接化される。

その結果、鋼板自体の耐食性向上効果、被覆層による耐
食性向上効果及び鋼板と被覆層の複合相乗効果などから
すぐれた耐錆性、耐食性が得られる。

また鋼中にＣｒを含有することによって、機械的強度が
耐食性と共に併せ得られる。本発明においてＣｒ含有量
が３％未満では、目的とする耐食性、強度が得られない
。またＣｒ含有量が１０００％を越える場合には次の様
な欠点を有する。すなわち、拡散処理に先立って施こさ
れるＮｉ被覆処理には、密着性の良好な被覆層を得るの
に活性化前処理が必要である。また拡散処理後において
も、素地鋼板のＣｒ含有量が増加すると、拡散被覆層表
面にＣｒの拡散量が増加し、その表面がＣｒを含有する
Ｎｉ　−Ｃｒ−Ｆｅ系、或いはＣｏ　−Ｃｒ　−Ｆｅ系
等の前処理酸洗等による活性化処理が困難な被覆層が形
成され易くなる。そのために、リードフレーム製造工程
で均一被覆性にすぐれためっき層或いは密着性の良好な
めっき層が得られにくくなり、はんだ濡れ性、拡がり性
等も著しく劣化してはんだ性能を低下させる。さらには
、リードフレーム素材に要求される電気伝導性、熱伝導
性の点からも、Ｃｒの含有量が少ない方が好ましい。従
ってＣｒ含有量の範囲は、３〜１０．５％、好ましくは
５〜１０％である。

Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ＋Ｖは、めっき原板中に含有されるＣ
或いはＮと結合してＣｒの炭化物或いは窒素物形成を防
止し、Ｃｒの耐食性効果を有効に作用せしめる成分であ
る。また、Ｔｉなどの炭化物或いは窒素物が結晶粒界に
微細に析出して、めっき原板の結晶粒の粗大化を防止し
、強度を確保する。特に機械的性質を調整するための加
熱温度の範囲が拡大できる効果もある。

このような効果を得るためにはＴｉ＋　Ｎｂ＋　Ｚｒ＋
　Ｖの１種又は２種以上で０．０３％以上含存される事
が必要であり、またその含有量が０．８％を越えると、
析出物が多くなり過ぎ素材が脆くなって、成形時に割れ
を発生し電気伝導性、熱導性も劣化する傾向にある。好
ましい範囲は０．０５〜０．５％である。

また原板素材中の不可避的不純物元素については、特に
規定されるものではないが、以下述べるような含有量が
好ましい。

Ｓｉは、０．６％以下が好ましい。Ｓｉは機械的強度上
昇に有効であるが、Ｓｉ含有量が過剰に増加すると、Ｓ
ｉ系酸化物が鋼表面に点在し、本発明における含有めっ
き被覆処理に対して、均一被覆性を阻害するので、耐食
性の点で好ましいものでない。

従って、０．６％以下好ましくはは０．１５％以下であ
る。

Ｍｎは、耐食性に悪影響を及ぼすことはないが、含有量
の増加により機械的強度が上昇し、圧延加工性を劣化す
るので、１．５％以下がよい。

その他、Ｐ、Ｓについては、通常の製鋼方式で含有され
る範囲で０．０２％以下がよい。特に、端面等原板素材
が露出される部分の耐錆性を向上せしめるためには、Ｓ
がｏ、ｏｏｓ％以下が好ましい。

さらに、第２の本発明においては、上記の成分で構成さ
れるめっき原板にＣｕ　＋　Ｎ　ｉ　＋　Ｍｏの１種又
は２種以上を含有せしめる。これら元素は、鋼板自体の
耐錆性、耐食性を向上するとともに、腐食環境において
は前記したようにＣｒとの複合添加によって電位が貴（
カソーデイック）になり、拡散被覆層との電位差が近接
化され、Ｆｅの優先腐食による耐錆性、耐食性能の劣化
が一段と防止される。

而して、これら元素の添加は、Ｃｕが０．０５〜１．０
％、Ｎｉが０．０５〜３．０％、ＭＯが０．０５〜０．
５％である。

Ｃｕの添加量が０．０５％未満では、上記の耐食性効果
が得られず、また１、０％を越える場合は原板製造時の
熱延工程において赤錆脆性による割れや鋼表面にＣｕが
Ｓ縮し、スケール疵を発生し易（なる。

従って、Ｃｕは０．０５〜１．０％、好ましくは０．１
〜０６５％である。

Ｎｉは、添加量が０．０５％未満では、耐食性効果が得
られず、また、３．０％を越える場合は、耐食性の向上
効果が飽和するとともに、Ｃｒとの共存効果によって被
覆層のすぐれた密着性を得るための鋼表面の前処理作業
が煩雑となる。従って、その添加量は０．０５〜３．０
％、好ましくは０．１〜１．５％である。

Ｍｏの添加量が０．０５％未満では、耐食性向上効果が
得られず、また０、５％を越える場合はその効果が飽和
するとともに材質が硬質化し、リードフレームのような
薄手材を得るための圧延加工が困難となる。従って、そ
の添加量は０．０５〜０．５０％、好ましくは０．１〜
０．３％である。

さらに上記のような成分組成の鋼板（めっき原板）をそ
のまま使用したのでは、耐錆性等の耐食性、リードフレ
ーム製造工程でのＣｕ、Ｐｂ　−５ｎ合金等のめっき性
、或いははんだ性がリードフレーム用素材として不充分
であり、従ってＮｉ−Ｆｅ系、Ｃ０−Ｆｅ系或いは（Ｎ
ｉ十Ｃｏ）　　Ｆｅ系の拡散被覆層が設けられる。

本発明においては冷間圧延後の上記素地鋼板に対して、
所定の厚さのＮｉ、Ｃｏ、Ｎｉ−Ｃｏ合金が被覆される
。この被覆処理に先立ち、素材表面は先ず浸漬或いは電
解等の方法による脱脂及び酸溶液を用いた活性化処理が
行なわれる。この活性化処理には、浸漬、スプレィ等に
よる酸洗処理或いは電解酸洗処理が行なわれるが、Ｃｒ
含有鋼板特有の表面の酸化膜の除去、還元を均一に行う
ためには、電解酸洗処理が望ましい。

すなわち、酸洗浴中での鋼素材を陰極にした陰極電解酸
洗による酸化膜の還元による活性化処理。

鋼素材を陽極にした陽極電解酸洗の酸化膜の溶解除去に
よる活性化処理、或いは陽極電解により酸化膜溶解除去
後に更に陰極電解によって表面の活性化処理を組み合わ
せた方法等が採用される。

これらのうち、特に陽極電解処理後にさらに陰極電解処
理を組み合わせる方法が、Ｃｒ含有鋼特有の焼鈍過程等
において形成された強固な酸化被膜を除去、還元せしめ
て、表面を活性化するのに好ましい。これらの電解酸洗
を行なう方法としては例えばＨ２ＳＯ，浴、　Ｈ２ＳＯ
４浴にＦ−イオンを含有せしめた浴等を用い、電流密度
１０〜６０Ａ／ｄｍ”　。

温度が常温〜８０℃、電解時間０．５〜１０秒の範囲が
よい。

続いて行なわれるＮｉ、Ｃｏ＋Ｎｉ　−Ｃｏ合金の被覆
処理方法については、例えば次のような条件での電気め
っき法によって被覆処理を行うとよい。

（ａｌＮｉめっき めっき浴組成の一例 硫酸ニッケル　　　　　２４０ｇ／ｌ！塩化ニッケル　
　　　　　４５ｇ＃！ ホウ酸　　　　　　　　　　４０ｇ／ｌ電流密度　　　
　　　　　　７．５Ａ／ｄｍ”めっき浴温　　　　　　
　　４０℃ （ｂ）Ｇｏめっき めっき浴組成の一例 硫酸コバルト　　　　　　７５ｇ／ｆ 塩化コバルト　　　　　１４０ｇ／ｊ’ホウ酸　　　　
　　　　　　２５ｇ／ｊ！電流密度　　　　　　　　　
５０Ａ／ｄｍ”めっき浴温　　　　　　　　５５℃ （ＣＩ　　Ｎｉ−Ｃｏ合金めっき めっき浴組成の一例 硫酸ニッケル　　　　　　５０ｇ／ｊ２硫酸コバルト　
　　　　　２５ｇ＃！ 塩化ニッケル　　　　　１００ｇ＃！ 塩化コバルト　　　　　　５０ｇ／ｌ ホウＭ　　　　　　　　　　３０ｇ／７！電流密度　　
　　　　　　　３０Ａ／ｄｍ２めっき浴温　　　　　　
　　６５℃ の如き条件で電気めっき法による被覆処理を行なう。

次いで本発明においては、リードフレーム用素材に要求
される機械的性質を確保し、耐食性、リードフレーム製
造工程でのめっき性或いははんだ性にすぐれた性能を有
する拡散被覆層を得るための加熱拡散処理が行なわれる
。

すなわち上記成分の素地鋼板を冷間圧延後、脱脂、酸洗
等の前処理、活性再処理を施こした後、１００〜３００
０■／ｒｒｌの範囲の付着量（片面当り）のＮｉ、Ｃｏ
、Ｎｉ−Ｃｏ合金の被覆処理を行ない、次いで４５０℃
より高温でかつ再結晶温度より低い温度の非酸化性雰囲
気で１８０秒以下の加熱処理を施こす。このような被覆
層を施こす事によって、加熱時にＣｒ含有鋼板の酸化が
防止される。その結果として、加熱雰囲気、加熱時間等
の点で加熱処理が鋼板のままに比して、有利となる。

このような処理により、高強度材質でかつ曲げ加工性に
必要な延性を有し、さらに素材銅板と拡散被覆層との複
合効果によって、耐錆性を中心とした耐食性、めっき性
、はんだ性能の向上が可能なリードフレーム用素材を効
率よく製造する事が可能となる。

この加熱条件は、性能にすぐれた拡散被覆層を得るため
に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｎｉ　−Ｃｏ合金の被覆層量の規制が
重要である。すなわちこれらの被覆層量が１００ｍｇ／
ｒｄ未満の場合では、被覆層のピンホール等の被膜欠陥
が多く生成されるため、加熱拡散処理後も均一な拡散被
覆層が生成され難く、加熱処理時に欠陥部からの素材鋼
板の酸化も生じ易い。そのため素材鋼板の露出部分の面
積の増加等によって、耐食性向上効果、めっき性或いは
はんだ性の向上効果が得られにくい。

また、その被覆層量が３０００ｍｇ／ｍ２を越える場合
には、これらの被膜を設けた後加熱拡散処理を施こした
素材の耐食性、めっき性、はんだ性等の向上効果が飽和
するとともに、剪断加工等の加工を受けた場合に、被膜
にクランクが生成されたり、或いは部分剥離を生じる現
象が起こる。

さらに被膜量が上記のように多くなると、充分に拡散処
理が行なわれ難く、各々表面拡散被覆層にＮｉ、Ｃｏ或
いはＮｉとＣｏのＦｅに対する含有比率の大なる例えば
各々の濃度が９０％をこえるような拡散被覆層が形成さ
れる。その結果として被膜自体の耐食性、はんだ濡れ性
等の向上効果は得られるものの、Ｎｉ、Ｇｏ等が多くな
ると電位が責な方向に移行するため、原板素材との電位
差が拡大し、被膜欠陥部等から原板素材の優先腐食によ
る赤錆発生が生じ易くなり、耐食性を劣化する傾向にな
る。

また、Ｎｉ、Ｇｏは安定した緻密な酸化膜を生成するた
め、これらの含有率が大なる拡散被覆層は、リードフレ
ーム製造工程でのめっき（Ｃｕ或いはｐｂ−５ｎ電気は
んだめっき等）に先立つ酸洗活性化処理を困難にする傾
向があるので、均一なめっき被覆性及びめっき密着性を
得るためには好ましいものではない。

さらに最も重要な問題は、Ｆｅに対する拡散合金化元素
が高濃度の場合（例えば９０％を越えた場合）には、溶
融Ｐｂ　　Ｓｎはんだの濡れ性、拡がり性等の効果が飽
和するとともに、はんだ中のＳｎ金属とこれら合金化元
素との反応或いは拡散によるＮｉ−５ｎ、　Ｃｏ−５ｎ
合金の生成量が多くなり、これらの硬くて脆い合金層の
生成によってはんだづけ部が衝撃或いは曲げ加工等を受
けた場合に破壊され易すくなる。従って、このはんだ脆
性防止の観点から、加熱処理に先立って施こされるＮｉ
、Ｃｏ、　ＮｉとＣｏの合金の被覆層量は３０００■／
耐以下である。

従って加熱拡散処理に先立つＮｌＩＣ０或いはＮｉとＣ
。

の合金の被覆層量は、１００〜３０００■／ｉｆ、好ま
しくは３００〜２０００■／耐である。

次いでリードフレーム用素材に要求される機械的性質及
び必要性能（耐食性、リードフレーム工程でのめっき性
、はんだ性）を得るために加熱処理が施こされる。加熱
処理条件は次のような理由から規制される。すなわち、
鋼成分の素地銅板を冷間圧延後、脱脂、酸洗の前処理・
活性化処理後Ｎｉ等の被覆層を設け、加熱処理が施こさ
れる。

リードフレーム用素材に要求される機械的性質は、リー
ドフレーム形状への打抜き成形加工性を考慮した場合、
延性の少ない高強度材がすぐれており、またリードフレ
ーム製品には強度と同時に、折れ曲げ加工性が要求され
る。

これらの観点から種々検討した結果、強度は４５〜８５
ｋｇ／ｌｌ１ｍ２好ましくは５５〜８０　ｋｇ７ｍｍ２
、伸びは３〜２０％好ましくは５〜１５％の機械的性質
のものが良好である。すなわち、強度が４５ｋｇ／ｍｍ
２未満の場合は、素材の硬度が低く、軟質のために、打
抜き成形機のポンチ或いはダイスからの加工材の抜は性
が悪く、打抜き成形速度に悪影響を及ぼす。また強度が
８５　ｋｇ／ｍｍ２を越える場合は、素材の硬度が高く
なり、打抜き成形時、素材に割れを発生し、成形機のポ
ンチ、ダイスに損耗が生じ易くなる。従って、素材の強
度は４５〜８５　ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５５〜８０
　ｋｇ／ｎ＋＋ｎ”である。

またリードフレーム製品は、曲げ加工された足部分の強
度と同時に、曲げ加工時の繰り返し曲げ加工に充分たえ
ることが必要である。従って、素材の伸び率が３％未満
の場合は、折り曲げ加工によって素材の割れが発生する
。また伸び率が２０％を越える場合は、曲げ加工性は良
好であるが、高強度が得られ難く、リードフレーム製品
の強度が不足するとともに、又打抜き成形性に対しても
好ましくない。従って、伸びは３％〜２０％、好ましく
は５〜１５％である。

而して、本発明に使用される鋼成分の素材に被覆層を設
けた素材を用いて、これらの機械的性質を確保するとと
もに、リードフレーム用素材に要求される耐食性、めっ
き性或いははんだ性の優れた性能を得る事が可能な製造
方法として加熱拡散処理を行なう。

リードフレーム用素材として上記の機械的性質及び各種
性能を向上せしめるためには、加熱温度４５０℃以上で
かつ再結晶温度より近い温度で加熱処理温度と拡散処理
を同時に、非酸化性雰囲気において、保定時間１８０秒
以下の加熱処理を行なう。

加熱温度が４５０℃より低い温度でかつ保定時間１８０
秒以下の加熱処理では、曲げ加工に耐える機械的性質を
得るのに素地鋼板の成分が限定される問題があり、Ｎｉ
、Ｃｏ等の被覆層の拡散処理が充分に行なわれ難い問題
がある。従って前記した素材鋼成分の全組成範囲に亙っ
てリードフレーム用素材として好ましい機械的性質を得
るのが困難であり、また拡散被覆層はＮｉ、Ｃｏ等の濃
度の大なる被覆層或いは表面はＮｉ、Ｃｏ層のまま残存
するために、耐食性、或いはリードフレーム製造工程で
のめっき性、はんだ脆性等の点で本発明の目的とする効
果が得られない。

加熱温度が再結晶温度を越える場合には、素地鋼板の強
度が軟質化して上記の目的とする機械的強度が得られに
くい。さらに加熱温度が高温になるとＣｒの拡散量が多
くなり、また加熱処理を非酸化性雰囲気といえども拡散
被覆層表面が高温のため酸化され、緻密で強固な酸化膜
が生成して、リードフレーム製造工程のめっき性、はん
だ性を阻害する。従ってこれらの観点から、加熱温度は
４５０℃より高い温度で、かつ再結晶温度より低い温度
の範囲が採用される。而して素地鋼板は、基本成分のＣ
ｒ以外にＴｉ＋Ｎｂを含有しているので再結晶温度が高
温側に移行するため、拡散被覆層が得やすくなる。尚再
結晶温度は、鋼成分及び圧下率の程度によって若干のば
らつきがあり、概ね６５０℃程度であるが、中でも４７
５〜６２５℃の加熱処理がよい。

また加熱時間が１８０秒を越える場合は、上記の加熱温
度の範囲での処理によって素地鋼板からの被覆層への拡
散によるＦｅ以外にＣｒ等の添加元素の拡散量が多くな
り、前記した如く加熱雰囲気の調整を可成り厳格に行な
っても、拡散層表面に強固で緻密な酸化膜が生成され易
すくなる。その結果として、リードフレーム製造工程で
のめっき作業において、前処理・活性化処理が極めて困
難となり、均一被覆性とめっき密着性のすぐれたＣｕめ
っき或いは電気Ｐｂ　−Ｓｎはんだめっき等を得るのが
難しくなり、また浸漬はんだに対してその濡れ性、はん
だ拡がり性を劣化する。

また、保定時間の下限は特に規定しないが、拡散処理を
均一に行なわしめるために１０秒以上、好ましくは２０
秒以上がよい。さらに、このような加熱処理の加熱雰囲
気は、非酸化性雰囲気が採用され、Ｎ２ガス、アンモニ
ア分解ガス（ＡＸガス）、５％Ｈｚ　　Ｎｚ系Ｍｉｘガ
スが用いられる。

尚加熱処理を行なった後、形状修正のための軽圧下処理
を施こしてもよく、またＮｉ等の被覆処理を施す過程に
おいて、めっき浴或いは電極等から不可避的に含有され
る不純物、例えばＳ、Ｂ等が小量（約１％未満）含有さ
れても、本発明に支障をきたすものではない。

以上の如く鋼成分に、Ｎｉ、Ｃｏ等の被覆層を設け、前
記の加熱処理方法で製造された鋼板素材は、その複合効
果によってリードフレーム用素材として、耐錆性、打抜
き成形加工性、リードフレーム製造工程でのめっき被膜
の均一処理性、密着性、はんだ性能等にすぐれた効果を
発揮する。

（実施例） 第１表に示す鋼成分の素材鋼板を冷間圧延後、脱脂、酸
洗による表面活性化処理を行なってから、被覆処理及び
加熱処理を行なってリードフレーム用素材を製造した。

該評価材に対して、リードフレーム製品に要求される主
要性能について、各々以下の性能評価試験を実施して、
その性能評価を第２表に示す。

尚、評価材については、熱延において各種属さ（に評価
材を調整して、冷間圧下率を変化させて、厚さ０．２５
４ｍの評価材を得た。

この結果、本発明の製造法による鋼板は、比較材に比べ
て、リードフレーム用素材として極めてすぐれた性能を
示す。

〔評価試験方法〕

■　本発明の拡散被覆層の密着性 Ｎｉ、Ｃｏ或いはＮｉとＣｏの合金の被覆層を設け、加
熱処理を行なった本評価材について、曲率半径が板厚と
同一の繰り返し曲げ加工を行ない、その後セロファンテ
ープを貼布、剥離して、被覆層の剥離程度を調査した。

尚、評価基準は以下の方法によって行なった。

◎・・・繰り返し回数１０回以上、めっき被覆層の剥離
なし ○・・・繰り返し回数７回以上〜９回でめっき被覆層の
剥離なし △・・・繰り返し回数４回以上〜６回でめっき被覆層の
剥離なし ×・・・繰り返し回数３回以下でめっき被覆層の剥離発
生 ■　打抜き成形加工性（スタンピング性）評価材に対し
て３２ピン型のリードフレーム形状に連続スタンピング
を行ない、リードフレーム形状への打抜き成形性を以下
の評価基準で評価し、その成形加工性を評価を行なった
。

◎・・・打抜き端面部のかえりの発生、素材の割れ発生
等殆んどなく、打抜き成形性極めて良好。

Ｏ・・・評価材の打抜き成形性は上記と同様良好である
が、若干成形機のポンチ、ダイスの連続運転による摩耗
損傷が発生。

△・・・打抜き端面部にかえりが若干発生するが、或い
は成形材の装置から抜は性が劣るため、打抜き成形時に
トラブルが発生し易い。

×・・・打抜き成形によって割れが評価材に可成り発生
するか、或いはポンチ、ダイス等の摩耗が長期連続運転
によって可成り大。

■　耐食性能　　゛ （ａ）　　評価法Ａ 評価材の保管貯蔵時の耐錆性能を評価するために、評価
材を所定のリードフレーム形状（４８ビン型形状）に打
抜き、加工後リードフレーム製造工程での表面処理が施
こされるまでの保管時の耐錆性能の評価を以下の促進試
験法及び評価基準により、その平面部及び打抜き端面部
について評価を行なった。

（６０分冷凍・結露（−５℃）−１２０分高温湿潤（４
９℃、湿度≧９８％）１２４時間・室内放置（３０℃）
）を１サイクルとして５サイクル評価試験を実施して、
以下の評価基準で耐錆性能を相対評価した。

平面部の耐錆性評価基準 ◎・・・赤錆発生率５％以下 ○・・・　　〃　　５％超〜１０％以下Δ・・・　　〃
　　１０％超〜２０％以下×・・・　　〃　　２０％超 端面部の耐錆性評価基準 ◎・・・赤錆発生率１０％以下 ○・・・　　〃　　ｌＯ％超〜２０％以下△・・・　　
〃　　２０％超〜４０％以下×・・・　　〃　　４０％
超 （ｂ）　　評価法Ｂ リードフレーム製品の耐錆性を対象とした評価試験とし
て、リードフレーム形状（４８ピンの形状）に打抜き加
工後、脱脂、浸漬酸洗を行なって、厚さ３μのＣｕめっ
きを施こし、塩水噴霧試験（ＪＩＳ−Ｃ−５０２８）に
より、その耐食性を平面部及び端面部において赤錆発生
状況を観察、以下の評価基準により評価を行なった。

◎・・・塩水噴霧試験２４時間後の赤錆発生率１％未満 ○・・・　　　〃　　　　　　　　赤錆発生率１％以上
〜５％未満 △　　　　〃　　　　　　　　赤錆発生率５％以上〜１
０％未満 ×・・・　　　〃　　　　　　　　赤錆発生率１０％以
上 ■　めっき性能 リードフレーム製造工程でのめつき性能を評価するため
に、以下の方法によりＣｕめつき及びｐｂ−５ｎ合金電
気はんだめっきを行ない、そのめっき性能を評価した。

（ａ）　　評価法Ａ 評価材をリードフレーム形状に打抜き加工後、脱脂（リ
ン酸ソーダ系電解脱脂）後に、ｌＯ％ＨｚＳＯ，浴を用
いて３０℃で７．５秒間の浸漬酸洗を行ない、シアンＣ
ｕメツキ浴を用いて電流密度７．５Ａ／ｄｍ”で厚さ３
μのめっきを施こし、Ｃｕめつき後の外観調査及び以下
の方法による曲げ加工試験を行なってその密着性を併せ
検討した。

すなわち曲げ加工試験は、板幅０　、５　ｍｍのアウタ
ーリード部について、長さ１５ｆｌに剪断後、旧ＬＳＴ
Ｄ　８８３Ｃ／２００４に従い、一端を試験治具に固定
し、試料を垂直にぶら下げ、もう一端に２３０ｇのおも
りを付けて試験治具を９０６に折曲げ後、もとにもどす
という工程を繰り返し実施し、Ｃｕめつき密着性の評価
を行なった。

尚、評価は以下の評価基準で行なった。

◎・・・Ｃｕめっき面は均一平滑でめっき欠陥存在せず
、繰り返し曲げ回数１０回以上でＣｕめつき層の剥離な
し。

Ｏ・・・Ｃｕめっき面は均一平滑でめっき欠陥存在せず
、繰り返し曲げ回数６回以上でＣｕめつき層の剥離なし
。

△・・・Ｃｕめっき面に部分的に明瞭なめっき欠陥が若
干発生するも、繰り返し曲げ回数６回以上でＣｕめっき
層の剥離なし。

×・・・Ｃｕめっき面にめっき欠陥が明瞭に発生すると
ともに、繰り返し曲げ回数５回以下でＣｕめっき層の剥
離発生。

（ｂ）　　評価法Ｂ 評価法Ａと同様のＣｕめっき後に、ワイヤーボンディン
グ時の加熱を受ける場合を想定して、４００℃で５分間
の加熱処理を行なった場合のＣｕめつき面に発生するブ
リスター（Ｃｕめっき屡の微細な膨み）の発生状況を調
査してそのＣｕめつき層の密着性を評価し、以下の評価
基準でそのめっき性能を評価を行なった。

■・・・ブリスターの発生なし △・・・ブリスターが５　ｘ　５　ｃｔｌ＋面積当りに
換算して５点以下発生 ×・・・ブリ、スターが５Ｘ５ｃｉ面積当りに換算して
６点以下発生 ＴＣ）　　評価法Ｃ 前記と同様の脱脂、酸洗の前処理を施こした後、アルカ
ノスルフォン酸系Ｐｂ−５０％Ｓｎ電気はんだめっき浴
を用い、そのめっき性の評価を行なった。

電気はんだめっき条件としては、めっき浴温５０℃、電
流密度１０Ａ／ｄｉ２で厚さ５μのめっきを施こした。

評価方法は、衝撃加工（評価面に直径１２．５ｍ＋＋。

高さ９　ｍｍの半球を２ｍ／ｓｅｃの速度で衝撃荷重を
加えて押し込み加工）後、テープ貼布、剥離してそのめ
っき層の密着性を評価した。

評価基準は以下の方法により行なった。

◎・・・めっき層の剥離なし ○・・・めっき層の剥離面積１０％未満△・・・　〃　
　　剥離面積１０％以上〜３０％未×・・・　〃　　　
剥離面積３０％以上■　はんだ性能 （ａ）　　評価法Ａ 評価材のはんだ性について、リードフレーム製造工程で
打抜き加工後、Ｃｕめっき処理の前にはんだが行なわれ
る工程を想定して、そのはんだ性について、特に打抜き
端面部のはんだ性についての評価を行なった。すなわち
、１０ｎ＋×５Ｑｍ＋１のくけい形に剪断した評価材に
ロジンアルコールフラックスを塗布して１０ｍの剪断面
を下方にし、Ｐｂ−６０％ｓｂ系はんだ浴に垂直に浸漬
した場合の濡れ応力と濡れ時間の測定により、そのはん
だ性を以下の評価基準により評価した。

尚、はんだ性の上記評価試験は、打抜き加工直後と室内
に１．５月保管した経時後について、各々評価した。

■・・・濡れ応力４００　ｍｇ以上かつ濡れ時間７秒未
満で、はんだの濡れ性及び濡れ速度共極めて良好 ○・・・濡れ応力３００■以上〜４００■未満かつ濡れ
時間８秒未満で、はんだの濡れ性及び濡れ速度共可成り
良好 △・・・濡れ応力２５０■以上〜３００■未満或いは濡
れ時間８秒以上〜１０秒未満で、はんだの濡れ性或いは
濡れ速度のいずれかが若干劣る ×・・・濡れ応力２５０■未満或いは濡れ時間１０秒以
上で、はんだの濡れ性或いは濡れ速度のいずれかが極め
て劣る 向上記の濡れ応力及び濡れ時間の測定は、レス方式のは
んだ濡れ性評価試験機を用い、フラックスを塗布した評
価材を溶融した温度３５０°Ｃのはんだ浴中に一定速度
（４ｍｍ／５ｅｃ）で浸漬し、浸漬深さ４璽１で３０秒
間浸漬を行ない、第２図に示すように、その際のメニス
コグラフ測定により、濡れ応力、濡れ時間の評価を実施
した。

（ｂｌ　　評価法Ｂ 評価材を幅３０ｎ×長さ１００龍のくけい状に剪断後、
評価材に２７％ロジンアルコール・フラックスを塗布し
、はんだ組成Ｐｂ−６０％Ｓｎ浴に端面部から長さ５０
ｍ深さまで浸漬、温度３６０　’Ｃで１０秒間浸漬して
はんだを付着せしめた。

このあとワイヤーボンディング時の加熱処理を想定する
とともに、併せ経時に対する促進試験をも兼ねて、２０
０℃で６０分間の加熱処理を行なった場合のはんだの密
着性を評価した。

密着性評価法としては、曲率半径０．２５ｍ　（板厚と
同厚み）の繰り返し曲げ加工テストを行ない、はんだの
剥離状況を調査してそのはんだ性能を評価した。

◎・・・繰り返し曲げ回数１０回以上で、はんだの剥離
及びはんだ層にクラック生成なし Ｏ・・・繰り返し曲げ回数６回以上で、はんだの剥離及
びはんだ層にクラック生成なし △・・・繰り返し曲げ回数３回以上で、はんだの剥離及
びはんだ層にクラック生成なし ×・・・繰り返し曲げ回数２回以下で、はんだの剥離及
びはんだ層にクランク生成 第１図は浸漬はんだのはんだ性及びはんだ密着性評価結
果を示すグラフであり、 （注）■は評価材のはんだ性について、１０龍Ｘ　５０
　ａｍのくけい形に剪断した評価材にロジンアルコール
フラックスを塗布して、１０１ｍの剪断面を下方にして
、Ｐｂ−６０％Ｓｎ系はんだ浴に垂直に浸漬した場合の
濡れ応力と濡れ時間の測定により、そのはんだ性を以下
の評価基準により評価した。

尚、はんだ性の上記評価試験は、打抜き加工直後と室内
に１．５月間保管した経時後について、各々評価した。

その評価基準は以下のとおりである。

◎・・・濡れ応力４００■以上でかつ濡れ時間７秒未満
ではんだの濡れ性及び濡れ速度共極めて良好 ○・・・濡れ応力３００■以上〜４００■未満でかつ濡
れ時間８秒未満ではんだの濡れ性及び濡れ速度共可成り
良好 △・・・濡れ応力２５０■以上〜３００■未満で或いは
濡れ時間８秒以上〜１０秒未満ではんだの濡れ性或いは
濡れ速度のいずれかが若干劣×・・・濡れ応力２５０■
未満或いは濡れ時間１０秒以上で、はんだ性或いは濡れ
速度のいずれかが掻めて劣る 尚、前記の濡れ応力及び濡れ時間の測定は、レスカ式の
はんだ濡れ性評価試験機を用い、フラックスを塗布した
評価材を溶融した温度３５０℃のはんだ浴中に一定速度
（４ｍ／５ｅｃ）で浸漬し、浸漬深さ４鶴で、３０秒間
浸漬を行ない、第２図に示すように、その際のメニスコ
グラフ測定により濡れ応力、濡れ時間の評価を実施した
。

（注）２は各評価機にノンハロゲンタイプ・フラックス
（イソプロピルアルコールに１３％のロジンを含有せし
めたフラックス）を塗布して２３０℃のＰｂ−６０％Ｓ
ｎはんだ浴に浸漬し、引き上げ後エアプローではんだ付
着厚さ８μ目標に施こした。

該評価材を長期経時後の密着性を想定して１００℃で６
０分加熱処理し、衝撃加工（評価面に直径１２．５ｍ、
高さ９日の半球を２ｍ／ｓｅｃの速度で衝撃荷重を加え
て押し込み加工）後、テープ貼布剥離して、その密着性
を以下の評価基準で評価する。

◎：はんだの剥離なし ○：はんだの剥離面積１０％未満 △：はんだの剥離面積が１０％以上３０％未満×：はん
だの剥離面積が３０％以上で極めて大（発明の効果） 以上説明したごとく本発明の製造法によれば、集積回路
などに使用するリードフレーム材料として、拡散被覆層
の密着性やスタンピング性とともに、耐食性、めっき性
、はんだ性に優れた鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は浸漬はんだのはんだ性及び密着性の評価結果を
示すグラフ、第２図はメニスコグラフによる濡れ応力、
濡れ時間の測定方法を説明する図面である。 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他Ｉ名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ；０．０６％以下、酸可溶Ａｌ；０
   ．００５〜０．１０％、Ｃｒ；３〜１０．５％を含有し
   、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖの１種又は２種以上を０
   ．０３〜０．８％含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
   からなるＣｒ含有鋼板を冷間圧延後、その表面に片面当
   りの付着量が１００〜３０００ｍｇ／ｍ＾２のＮｉ、Ｃ
   ｏ或いはＮｉとＣｏの合金の被覆層を設け、次いで非酸
   化性雰囲気中の４５０℃〜再結晶温度の温度範囲で１８
   ０秒以下の加熱拡散処理を施こす事を特徴とする耐食性
   、めっき性及びはんだ性にすぐれたリードフレーム用表
   面処理鋼板の製造法。
2. （２）重量％で、Ｃ；０．０６％以下、酸可溶Ａｌ；０
   ．００５〜０．１０％、Ｃｒ；３〜１０．５％を含有し
   、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖの１種又は２種以上を０
   ．０３〜０．８％とＣｕ；０．０５〜１％、Ｎｉ：０．
   ０５〜３％、　Ｍｏ；０．０５〜０．５％の１種又は２
   種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる
   Ｃｒ含有鋼板を冷間圧延後、その表面に片面当りの付着
   量が１００〜３０００ｍｇ／ｍ＾２のＮｉ、Ｃｏ或いは
   ＮｉとＣｏの合金の被覆層を設け、次いで非酸化性雰囲
   気中の４５０℃〜再結晶温度の温度範囲で加熱拡散処理
   を施こす事を特徴とする耐食性、めっき性及びはんだ性
   にすぐれたリードフレーム用表面処理鋼板の製造法。