JPH0288797A - 耐食性，半田性，めっき性にすぐれた高性能リードフレーム用表面処理鋼板 - 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
造過程において施されるはんだ性或いはＣｕめっき性に
すぐれた性能をもつＩＣリードフレーム用表面処理鋼板
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の発展に伴い集積回路（Ｉ
Ｃ）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。

般に、リードフレーム材は帯材とした後、裁断、打抜き
加工を施し、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）を施し、Ａｇ、
Ａｕ等がめつきされ、これにシリコンチップをボンディ
ング結合（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、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、
すぐれたはんだ性が要求される。さらには素材は上記の
ようなめっき、はんだ等が行なわれる前あるいは貯蔵時
の耐錆性、さらに各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課題） 従来、リードフレーム材料は、強度と熱膨張特性からＦ
ｅ　−４２％Ｎｉ合金が主として使用されている。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トを部材に
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。

コストからは低炭素鋼が最も有利であるが、錆を発生し
易く耐食性の問題から使用することができない。一方、
耐食性及び強度をもつステンレス鋼は、多量のＣｒを含
有するため、めフ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が例え
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４〜１１％のＣｒを含有
し、その他Ｎｉ、　Ｍｏ、　Ｃｕ、　Ｔｉ、　Ｎｂ、　
Ｖ、　Ｚｒ等の各成分を数％以下含有してリードフレー
ム用素材に必要な耐錆性を向上し、またステンレス鋼の
欠点であるめっき性、はんだ性を改善したリードフレー
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
のめつき密着性が充分でなく、特にワイヤーボンディン
グ時の加熱工程において、Ｃｕめっ籾層にブリスター（
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　Ｃｊ２−
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
ンタイプのフラックスを用いたはんだづけ作業において
、はんだが充分に着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
旧合金めっき、またはＣｕ或いはＣｕ合金のめっきを施
したリードフレーム用素材が特開昭６１−２８４９４８
号公報に記載されている。これはＦｅ−Ｃｒ系合金鋼板
、すなわち重量％でＣｒ；　　５．０〜１Ｏ０５％。

Ｃ、０，１０％以下、　Ｓｔ；　　２．０％以下、　Ｍ
ｎ；　　２．０％以下、　　ＡＩｔ、　０．１０％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Ｎｂ。

Ｔｉ、　Ｔａ、　Ｚｒのうち１　ｆｆｆｉ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或いはＮｉ合金めっき、またはＣｕ或いは００
合金めつきを各々３〜５μのめっき層流した後冷間圧延
した鋼板である。

この鋼板は冷間圧延されたまま或いは歪み取り焼鈍をし
てリードフレーム用素材として使用されるが、Ａｕまた
はＡｇのめっき性或いははんだづけ性がＦｅ−Ｃｒ系ベ
ース材のまま使用する場合に比して改善される。

しかしながら、この鋼板はめつぎ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、外観が平滑良好な
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がある
、Ｎｉ或いはＮｉ合金めっきを施した素材は、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−Ｓｎ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
曲げ加工等を受けた場合に破壊され易い欠点（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
くなったりした場合に発生し易い傾向にある。

又、Ｃｕ或いはＣｕ合金が施された場合は、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Ｃｌ３−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、めっぎ層のピンホール部或いは加
工時の疵付き部から生しる場合がみられる。Ｎｉ或いは
Ｎｉ合金のめっき層が施される場合も、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、耐食性を向上するＣｒを含有し、さらに鋼板
表面の酸化膜の生成成長を極力抑制するためにＢを含有
したＦｅ　−Ｏｒ　−Ｂ糸素材のリードフレーム製造工
程で施されるＣｕめっき、電気はんだめっき等のめっき
性にすぐれ、はんだ性がすぐれるとともに、耐錆性等の
耐食性をも兼ね備えたリードフレーム用表面処理鋼板を
提供する。

（課題を解決するための手段） 本発明は、重量％で、Ｃ；　０．０１％以下、酸可溶Ａ
ｌｔ、　　０．００５〜０．１０％、Ｃｒ；４〜２０％
、Ｂ；０．００３〜０．００５％と、さらに必要に応じ
てＣｕ；０．０５〜１％、　Ｎｉ　；　０．０５〜３％
１Ｍｏ；　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
板の表面に片面当りの付着量が１００〜３０００ｍｇ／
ｍ２の（１０〜９０％）Ｎｉ−Ｆｅ合金、（１０〜９０
％）Ｃｏ−Ｆｅ合金、又は（１０〜９０％）　＜Ｎｉ＋
（：ｏ＞−Ｆｅ合金からなる被覆層を設けた耐食性、半
田性およびＣｕめつき性にすぐれた高性能リードフレー
ム用表面処理鋼板である。

本発明の骨子は、Ｃｒを含有する鋼板の表面にＮ１ある
いはＧｏ−Ｆｅ系合金めつぎ層を付与することからなる
が、Ｃｒを含有する綱板は、加熱処理において、非酸化
性雰囲気を厳重に調整しても、雰囲気中に含まれる微量
の酸素によりＣｒ２Ｏ３を含む緻密で安定した酸化膜を
生成する。この酸化膜は一般に、酸洗等の表面活性化処
理によって、均一に除去・活性化する事は困難であり、
リードフレーム製造工程のめっき性或いははんだ性を阻
害する原因となる。従って、Ｃｒ含有鋼板の加熱処理に
おいて酸化膜の生成、成長を極力抑制する事が重要であ
る。

このため、本発明においては、Ｃｒ含有鋼板自体の酸化
膜の生成・成長速度を抑制するため鋼にＢを添加し、ま
た加熱処理における加熱温度、加熱時間を夫々設定する
事によって、リードフレーム用素材に要求される特性を
満足する製造方法を開発したものである。

鋼中へＢを添加することにより、同一加熱雰囲気でＣｒ
含有鋼板の酸化速度が抑制される。この理由を本発明者
らは次のように考えている。

Ｃｒ含有鋼板が酸化されて生成するＣｒ２Ｏ３（Ｐ型（
Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ型）酸化物）には格子欠陥として金属
イオンが欠けた陽イオン空孔とその電気的中性を保つた
めの陽イオン空孔に相当する数の正孔が生成されている
。

このＰ型酸化物の酸化速度は加熱雰囲気の酸素分圧が同
じ場合、陽イオン空孔のＢ動に支配される。

従って、Ｃｒ含有鋼にＢを添加せしめる事によフて、Ｃ
ｒ２Ｏ３の格子に対して３価のＣｒ”＋の代りに１価の
Ｂ′″に一部を置換させると電気的中性を保つために正
孔の濃度が大きくなり、陽イオン空孔の濃度を減少する
こととなり、その結果として、陽イオン空孔の移動によ
る酸化速度が減少せしめられる。

また、Ｂは本発明のように極低Ｃ鋼の場合、結晶粒界に
析出する事によって結晶粒界を強化し、ワイヤーボンデ
ィング加熱時の熱影響部の結晶粒の成長、粗大化を防止
し、リードフレーム製品の強度低下を防止する。

本発明に従い、前記したＯｒ、　　Ｂを必須成分として
、鋼板表面に（ＮｉあるいはＧｏ）　−Ｆｅ系合金めフ
き層を付与することにより、優れた特性を有するリード
フレーム用鋼板が得られる。

（作　用） 本発明は、前記組成の鋼板に適正組成及び適正厚さのＦ
ｅ　−Ｎｉ、　Ｆｅ　−Ｇｏ、　Ｆｅ　−（Ｎｉ＋　Ｇ
ｏ）合金めっき層を設けるが、これら合金めっき層は、
ＦｅがＮｉ、　Ｃｏに合金化されている事により、ベー
ス鋼板との電位差がＮｉ、　Ｇｏ金金属単独めっき層よ
り小さくなるため、めっき欠陥部の下地鋼板が優先的に
腐食され、赤錆が発生し易くなるのを防止するとともに
、被覆層自体が下地鋼板を防食して耐錆性能を主体とし
た耐食性を向上させる。

また、これら合金めっ籾被覆層は、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
される酸洗により容易に活性化され、めっき密着性及び
均一被覆性にすぐれためっき層が得られ、めっき性を向
上させる。

さらに、これら合金被覆層は、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、はんだ濡れ性がＣｒ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単独層に比較してこれら被覆層とＳｎとの間
に生成される合金層が少なく、さらには長期経過時或い
はワイヤーボンディング時に加熱を受けてもその成長が
抑制されるためにはんだ脆性を生じないなどの特性を有
し、はんだ性を極めて向上させる。

第１図は、７％Ｃｒを含有するＦｅ−Ｃｒ系鋼板にＮｉ
−Ｆｅ合金めフき層及びＮＪめっき層を１０００ｍｇ／
ｍ２施した場合のはんだ濡れ性と、はんだ付着後に長期
経過した場合の密着性を対象とする加熱促進試験による
はんだ密着性とを示す。

なお、はんだ性およびはんだ密着性の評価は以下の通り
行なった。

（１）はんだ性 評価材のはんだ性について、１０ｍｍＸ　５０ｎ＋ｍ（
７）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、１０ｍｍの剪断面を下方にして、Ｐ
ｂ−６３％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、打抜幹加工直後と室内
に　１．５ケ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通りである。

◎・・・濡れ応力４５０ｍｇ以上でかつ濡れ時間６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３００ｍｇ以上〜４５０１１ｇ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２５０ｍｇ以上〜３００ｍｇ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２５０ｍｇ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。

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’Ｃのはんだ洛中に一定速
度（４ｍｍ／５ｅｃ）で浸漬し、浸漬深さ４ｍｍ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。

（２）はんだ密着性 各評価材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％のロジンを含有したフラックス
）を塗布して、２３０℃のｐｂ−６３％Ｓｎはんだ浴に
浸漬し、引き上げ後エアブロ−ではんだ付着厚さ８μ目
標で施した。該評価材を長期経時後の密着性を想定して
１００℃で６０分加熱処理して、衝撃加工（評価面に直
径１２．５ｍｍ・高さ９ｍ＋ｎの半球を２　ｍ／ｓｅｃ
の速度で衝撃荷重を加えて押し込み加工）後、テープ貼
付、剥離して、その密着性を以下の評価基準で評価した
。

◎：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％以上で極めて大以上の如く、本発
明はＦｅ　−Ｃｒ系合金鋼板に被覆層を施す事によって
、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、半田性及びはんだ性にすぐれた性能特性が得
られる。

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、冷間圧延
さらに焼鈍工程を経て、Ｃ；　０．０１％以下、酸可溶
ＡＪ２　、　０．００５〜０．１０％、Ｃｒ；３〜２０
％を含有する鋼板を製造する。

Ｃは機械的強度向上元素として経済的に有利であり、こ
の観点からＣ含有量が多い程有効であるが、その含有量
が増加するとＮｆ−Ｆｅ、　Ｃｏ−Ｆｅ合金めっぎ被覆
層のピンホール、被覆層欠陥等が増加し、耐食性が劣化
する。すなわち、鋼表面にセメンタイト或いはクロムカ
ーバイト等の析出量が多くなり、めっ籾層の均一被覆性
とめっき密着性等が劣化する。またＣ含有量の増加は、
材質自体を脆くするとともに、電気伝導性或いは熱伝導
性にも悪影響を及ぼし好ましいものではない。したがっ
て、鋼板めっき原板中のＣ含有量はこのような観点か６
０．０１％以下、好ましくは０．００８％以下である。

ＡＪＩＬは、鋼中に残存する酸可溶Ａｊ２（Ｓｏｎ。

ＡＪＪ）量がＯ，００５％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、鋼素材自体の耐食性劣化、
機械的性質劣化の起点となる。また、０．１０％を越え
る過剰な酸可溶ＡＪｉｉは、　Ａｎ系酸化物を鋼表面に
点在させて耐食性劣化の起点となり、さらにめっき被Ｍ
’Ａ埋に対して均一被覆性を阻害する要因となる。従っ
て、鋼中に含有される５ｏＩｔ、ＡＪＺ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、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。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、耐食自体がすぐれているとともに
、腐食環境において電位的にＮｉ−Ｆｅ、　Ｇｏ−Ｆｅ
、或いは（Ｎｉ＋　Ｇｏ）　−Ｆｅ合金被覆層の電位に
近接化する。その結果として、鋼板自体の耐食性向上効
果、被覆層による耐食性向上動果及び鋼板と被覆層の複
合・相乗効果の両面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。Ｃｒ含有量が４％未満で
は耐食性と強度が得られず、またＣｒ含有量が２０％を
越える場合はＮｉ−Ｆｅ合金めっき層等との間に良好な
密着性が得られにくい事、さらに被覆層を設けても、そ
の端面のはんだ性が不充分である等の欠点を有する。ま
たリードフレーム素材に要求される電気伝導性、熱伝導
性からも、Ｃｒ含有量は少ない方が好ましい。従って、
Ｃｒ含有量の範囲は４〜２０％、好ましくは５〜１０％
である。

またリードフレームの製造方法によっては、酸系腐食溶
液を用いてミ溶解エツチング法によってリードフレーム
形状に製作する方法が採用される。このエツチング法で
は、素材のエツチングの均一容易性からＣｒ含有量を１
０％以下とするのが好ましい。

Ｂは鋼板の加熱時の酸化速度の減少、特に［；ｒ２０３
系酸化物の生成速度の減少及び鋼板の強度とワイヤーヒ
ートボンディング時の高温強度を向上するために添加さ
れる。これらの効果を得るためにはＢの添加量は０．０
００３％以上、好ましくは０．０００５％以上とする。

一方、Ｂは添加量が増加すると、効果が飽和するととも
に、熱間圧延時に鋼板に割れを発生する。従って、本発
明では、Ｂの添加量の上限は０．００５％以下、好まし
くは０．００２％とする。

また、めっき原板中の不可避的不純物元素については以
下に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。Ｓｔは機械的強度上昇
に有効であるが、ＳＩ含有量が過剰になるとＳｔ系酸化
物が鋼表面に点在し、合金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くない。従
って、　０．６％以下、好ましくは０．１５％以下とす
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、圧延加工性が劣化する
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
向上させるためには、Ｓはｏ、ｏｏａ％以下が好ましい
。

さらに、本発明の第２の発明においては上記の成分に加
えてＣｕ、　Ｎｉ、　Ｍｏの１　ｆｍ又は２種以上を含
有させる。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責（カソーデイック）
になり、めっき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。

これら元素の添加は、Ｃｕが０．０５〜０．１％、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熱脆性による割れや鋼表面にＣｕ
が濃縮することによるスケール疵を発生し易くなる。従
って、Ｃｕは０．０５〜１．０％、好ましくは０．１〜
０．５％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Ｏ２Ｎ２．５％である。

ＭＯの添加量が００５％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。

原板素材の材質については特に規定されるものではない
が、次の様な材質調整を施すとよい。例えば、リードフ
レーム形状への打抜き加工性を対象にした場合、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
品には強度と曲げ加工性が要求される。これらの観点か
ら強度は４５〜８５　ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは５５〜
８０　ｋｇ／ｍｍ２、伸びは３〜２０％（７，５〜１５
％）の鋼板がすぐれている。鋼の素材は、冷間圧延後の
鋼板を再結晶温度以下の温度で加熱処理する焼鈍を施し
て形状調整のスキンバス処理を行なった原板、或いは圧
延、焼鈍を行なった原板を約２０〜４０％程度の圧下率
で更に冷間圧延した原板を使用してもよい。

このようなめっき原板に対して、めっき被覆処理に先立
ち素材表面の活性化処理として浸漬、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、還元を均一に行なうた
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の酸化膜の還元によ
る活性化処理、鋼素材を陽極にした陽極電解酸洗の酸化
膜溶解除去による活性化処理、或いは陽極電解により酸
化ｌｌ！溶解除去後更に陰極電解による表面の活性化処
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、還元し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Ｈ２Ｓ
Ｏ４浴、Ｈ２ＳＯ，浴にＦ−イオンを含有させた浴等を
用い、電流密度１０〜６０　Ａ／ｄｍ２、温度が常温〜
８０℃、電解時間０．５〜１０秒の範囲がよい。

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−５％合金等のめつき性
、或いは浸漬はんだに対するはんだ性がリードフレーム
用素材として不充分であり、Ｎｉ−Ｆｅ、　Ｇｏ−Ｆｅ
、或いは（Ｎｉ＋　Ｃｏ）　−Ｆｅ合金のめっき被覆処
理が施される。めっき原板と合金めっき被覆層との複合
効果によりて、耐錆性を中心とした耐食性、めっき性、
はんだ性能が向上する。

Ｎｉ−Ｆｅ、　Ｃｏ−Ｆｅ、　　（旧＋Ｃｏ）　−Ｆｅ
合金めっきの被覆処理方法は、例えば以下のようなめつ
ぎ条件で被覆処理を行なうとよい。

（ａ）　Ｎｉ−Ｆｅ合金めつき めっき浴組成の一例 ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ ＮｉＣぶ２・６Ｈ２０ ＦｅＳＯ４４Ｈ２０ ５ＢＯ３ 電流密度 めっき浴温 （ｂ）　Ｃｏ−Ｆｅ合金めつき めっき浴組成の一例 ＣｏＳＯ４・６■２０ Ｇ　Ｏ［：　１１２　・６　Ｈ２０ ＦｅＳＯ４・７）１２０ ）１３ＢＯｓ 電流密度 めっき浴温 （ｃ）　　（Ｎｉ＋　Ｇｏ） めっき浴組成の ＮｉＳＯ４・６Ｈ２０ ＣｏＳＯ，＋・６ｈ２゜ ６０ｇ／ＪＺ １６０ｇ／１ １　８０　ｇ／Ｊ２ ４０ｇ／ＪＺ １０〜１００Ａ／ｄｍ２ 常温〜６０℃ −Ｆｅ合金めっき 例 ７　５　ｇ／ｊＱ １　４０　　ｇ／１ １　７０　ｇ／Ｉｔ ３０　ｇ／ぶ １　０〜１　００Ａ／ｄｍ２ 常温〜６０℃ ４５ｇ／Ｊ２ ２５ｇ／Ｊｌｊ ＮｉＣＩ１２・６Ｈ２０１００ｇ／ＩｔＣｏＣｕ　２−
６Ｈ２０４５ｇ　／　ｊ２ＦｅＳＯ４１Ｈ２０ ）１３Ｂ０３３　５　　ｇ／ＩＩ。

電流密度　　　　　　１０〜１００Ａ／ｄｍ２めっき浴
温　　　　　常温〜６０℃ 上記の如きめっき洛中のＮｉ”イオン、　Ｃｏ２＋イオ
ン、　Ｆｅ２＋イオンの含有比率を変える事によって、
各々所定の合金組成を有する合金めっき層を得る事が可
能である。

本発明においては、原板に対して、Ｎｉ−Ｆｅ合金めつ
き層等の被覆処理を行なう事によって、前記した様に、
耐食性、リードフレーム工程でのめっき性或いははんだ
性の向上効果等が得られるが、これらの効果を得るため
には、めっき被覆層の合金組成及び被覆層の厚さ（付着
量）が重要であり、以下の様に規制される。すなわち、
Ｎｉ　−ＦｅＧｏ　−Ｆｅ或いは（Ｎｉ＋　Ｇｏ）　−
Ｆｅ合金めっき層のＮｉ。

Ｃｕ或いはＮｉ十ＧＯの含有組成か１０％未満では、合
金めっき層目体の耐食性かＦｅ含有量が多いため充分で
なく、リードフレーム製造工程でのめフき性及びはんだ
性が向上するものの、これら合金組成の被覆処理を施し
ても、腐食環境において合金めっき層表面からの赤錆発
生のため耐食性向上効果が得られない。耐食性向上の点
から、合金めっき組成としてＮｉ、　Ｃｕ或いはＮｉと
Ｇｏが共存して各々２０％以上含有されるＦｅとの合金
組成の被覆層が望ましい。

一方、これら合金めつぎ層に含有されるＮｉ、　Ｃ。

或いはＮｉとＧｏが共存した状態での合金元素含有率は
９０％以下に規制する。合金元素の含有率が９０％を越
えると合金層自体の耐食性向上効果及び溶融Ｐｂ−Ｓｎ
合金はんだに対する濡れ拡がり性に対する向上効果が飽
和するとともに、次の様な欠点が生じる。すなわち、　
Ｎｉ、　Ｇｏ等が多くなると電位が責な方向に移行する
ため、原板との電位差が拡大し、めっき欠陥部等から原
板の優先腐食による赤錆発生が生じ易くなり、耐食性が
劣化する傾向にある。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９０％を
越える合金めっき層は、リードフレーム製造工程でめっ
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ぎ密着性が得られない。

さらに、最も重要な問題は、Ｆｅに対する合金化元素が
９０％を越えた場合は、溶融Ｐｂ−５ｎ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Ｓ
ｎ金属とこれら合金化元素との反応或いは拡散によるＮ
ｉ−５ｎ、　Ｃｏ−Ｓｎ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くなる。

従って、このはんだ脆性を防止するために、原板素材に
施されるＮｉ　−Ｆｅ合金めっき層等の合金化元素の含
有量を９０％以下に規制する。

以上の如き欠点の発生を防止するために、これらのＦｅ
に合金化されるＮｉ、　Ｇｏ等の合金化元素の含有量は
９０％以下、好ましくは６０％以下とする。

これらの組成の合金めっき層はその被膜量（厚さ）が重
要であり、片面当りの付着量で１００〜３０００ｍｇ／
ｍ’施される事が必要である。すなわち、その被膜量が
１００　ｍｇ／ｍ’未満では、合金めっき被覆層のピン
ホール等の被覆層欠陥が多く生成され、原板の露出部分
の面積が多くなるため、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、その被膜
量が３０００ｍｇ／＋ｎ２を越える場合は、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、こ
れらの合金めっき層を設けた素材が剪断加工等の加工を
受けた場合に、被膜にクラックが生成されたり、或いは
部分的な剥離を生じる等の現象が起こる。さらに、ＮＩ
　−Ｆｅ合金等の被膜組成が規制されても、その付着量
が多くなるとＮｉ或いはＧｏの存在量が多くなるので、
Ｓｎとの反応によるＮｉ−５ｎ、　Ｇｏ−５ｎ等の合金
生成量が増加し易くなり、はんだ脆性を生じ易くする等
の欠点を生じる。従って、これら合金めっき層の被膜量
は１００〜３０００ｍｇ／ｍ２．好ましくは３００〜２
０００ｍｇ／ｍ２である。

この結果、本発明はリードフレーム用素材として比較材
に比へて極めてすぐれた性能を示した。

〔評価試験方法〕

■　合金被覆層の密着性 Ｎｉ　−Ｆｅ、　Ｇｏ　−Ｆｅ、　　（Ｎｉ＋　Ｃｏ）
　−Ｆｅ合金めフき層を施した評価材について、曲率半
径か０．２５ｍｍ　（板厚と同じ）の曲げ加工を繰り返
して行ない、その後セロテープ（登録商標）を貼付、剥
離して、被覆層の剥離程度を調査した。尚、評価基準は
以下の通りである。

◎・・・縁り返し回数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１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。

■　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（３２ビンの形状）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
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ぎ端面部に
ついて行なった。

（６０分冷凍・結露（−５℃）→１２０分高温湿潤（４
９℃、湿度≧９８％）−２４時間・室内放置（３０℃）
）を１サイクルとして、１２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△・・・　　〃
　　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 ○・・・　　〃　　１０％超〜２０％以下△・・・　　
〃　　２０％超〜４０％以下Ｘ・・・　　〃　　４０％
超 ｂ　評価法Ｂ リードフレーム製品の耐錆性な対象とした評価試験とし
て、リードフレーム形状（３２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
きを施して、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の赤錆発生状況を
観察、以下の評価基準により行なった。

◎・・・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
〜１０％未満 ×・・・　　　　　　〃　　　　　赤錆発生率１０％以
上 ■　めフき性能 リードフレーム製造工程でのめっき性能を評価するため
に、以下の方法によりＣｕめっき及び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ぎ加工後、脱脂（リ
ン酸ソーダー系電解脱脂）後に、１０％Ｈ２ＳＯ４浴を
用いて、３０℃で７．５秒間の浸漬酸洗を行ない、シア
ンＣｕめっき浴を用いて、電流密度７．５Ａ／ｄｍ２で
厚さ３μのＣｕめっきを施し、Ｃｕめっき後の外観調査
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０．５ｍｍのアウター
リード部について、長さ１５ｍｍに剪断後、ＭＩＬ　Ｓ
ＴＤ　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９０°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めっぎ密着性の評
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めっき層の剥離な
し。

○・・・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めっき層の剥離なし
。

△・・・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めっき面に発生ずるブ
リスター（Ｃｕめっき層の微細な膨み）の発生状況を調
査して、そのＣｕめっ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の評価を行なった。

◎・・・ブリスターの発生なし。

△・・・ブリスターが５　Ｘ　５　ｃｍ２面積当りに換
算して５点以下発生。

×・・・ブリスターが５　Ｘ　５　ｃｍ２面積当りに換
算して６点以上発生。

Ｃ評価法Ｃ 前記と同様の脱脂、酸洗の前処理を施した後、アルカノ
スルフォン酸系のＰｂ−７０％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
／ｄｍ’で厚さ５μのめっきを施した。評価方法は、衝
撃加工（評価面に直径１２．５ｍｍ、高さ９ｍｍの半球
を２　ｍ／ｓｅｃの速度で衝撃荷重を加えて押し込み加
工）後、テープ貼付、剥離して、そのめっき層の密着性
を評価した。評価基準は以下の通りである。

◎・・・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％未満×・・・　　〃　
　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、特に打抜ぎ
端面部のはんだ性についての評価を行なった。すなわち
、１０ｍｍｘ５０ｍｍ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、１０ｍｍの剪断
面を下方にして、Ｐｂ−６３％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ケ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通りである。

◎・・・濡れ応力４００ｍｇ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 Ｏ・・・濡れ応力３００ｍｇ以上〜４００ｍｇ未満てか
つ濡れ時間８秒未満ではんだの濡れ性及び濡れ速度弁可
成り良好 △・・・濡れ応力２５０ｍｇ以上〜３００ｍｇ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２５０ｍｇ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 尚、上記の濡れ応力及び濡れ時間の測定は、レスカ社式
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（４ｍｍ／５ｅｃ）で浸漬し、浸漬深さ４ＩｌｌＩ１
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。

ｂ　評価法Ｂ 評価材を幅３０ｍｍＸ長さ１００ｍｍ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−６３％Ｓｎ浴に端面部から長さ
５０ｍｍ深さまで浸漬、温度３６０℃で１０秒間浸漬し
て、はんだを付着させた。この後、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、経時に対する促進
試験をも兼ねて、１７５℃で４時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０．２５ｍｍ　（板厚と同じ）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。

Ｘ・・・繰り返し曲げ回数２回以下で、はんだの剥離及
びはんだ層にクラック生成。

■　リードフレーム製品の経時後の性能評価本発明の評
価材をリードフレーム形状に加工後、その表面処理工程
でＣｕめっきおよび半田付けを行なったものについて、
プレッシャークツカーを用いて、圧力２　ｋｇ／ｃｍ２
、温度１２０℃、相対湿度８５％中に、これら製品を封
入して、１０００時間の経時試験を行ない、外観観察に
よりその評価を以下の評価基準で相対的に行なった。尚
、Ｃｕめっきは３．５μ実施した。

◎・・・表面外観の変化等なく極めて良好○・・・端面
に僅少の錆発生 △・・・Ｃｕめっき面にブリスター発生×・・・平面部
及び端面部に可成りの錆発生（発明の効果） 以上説明したごとく本発明による表面処理鋼板は、集積
回路などに使用するリードフレーム材料として、合金被
覆層の密着性や製品としての経時後の性能にもすぐれる
とともに、耐食性、半田性、めっき性にすぐれた高性能
のリードフレーム用鋼板である。

【図面の簡単な説明】

第１図は浸漬はんだのはんだ性及びはんだ密着性評価結
果を示す図面、第２図ははんだ濡れ性評価方法を示す図
面である。 代　理　人　　弁理士　秋　沢　政　光他１名 ゼ、２η擲塀叩 ◎　Ｏ〈 ブー２皺堂 ×

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ；０．０１％以下、酸可溶Ａｌ；０．００５〜０．１
   ０％、Ｃｒ；４〜２０％、Ｂ；０．０００３〜０．００
   ５％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるＣ
   ｒ含有鋼板の表面に片面当りの付着量が１００〜３００
   ０ｍｇ／ｍ＾２の（１０〜９０％）Ｎｉ−Ｆｅ合金、（
   １０〜９０％）Ｃｏ−Ｆｅ合金、又は（１０〜９０％）
   ＜Ｎ１＋Ｃｏ＞−Ｆｅ合金からなる被覆層を設けた耐食
   性、半田性、めっき性にすぐれた高性能リードフレーム
   用表面処理鋼板。
2. （２）重量％で Ｃ；０．０１％以下、酸可溶Ａｌ：０．００５〜０．１
   ０％、Ｃｒ；４〜２０％、Ｂ；０．０００３〜０．００
   ５％を含有し、さらに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含有鋼板の表面に片面当りの付着量が１００〜３０
   ００ｍｇ／ｍ＾２の（１０〜９０％）Ｎｉ−Ｆｅ合金、
   （１０〜９０％）Ｃｏ−Ｆｅ合金、又は（１０〜９０％
   ）＜Ｎｉ＋Ｃｏ＞−Ｆｅ合金からなる被覆層を設けた耐
   食性、半田性、めっき性にすぐれた高性能リードフレー
   ム用表面処理鋼板。