JPH03243789A - 耐食性，はんだ性，密着性にすぐれたＣｕ系被覆処理Ｃｒ含有鋼板 - 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】 （ａ業上の利用分野） 本発明は、耐食性特に加工或いは切口端面等のＦｅ露出
部の耐食性、はんだ性、被覆層の密着性にすぐれ建築材
料或いはＩＣリードフレームのような電子機器用素材と
して使用されるＣｕ系被覆鋼板に関するものである。

（従来の技術） 銅めっき鋼板は、例えば「鉄と鋼Ｊ　１９８０年。

Ｖｏｌｔ号、　Ｐ、Ｉ３０に示されるように、Ｃｕ被覆
層の耐食性、加工性、自己ロウ付は接合性、高電導性等
から工業用素材に使用されている。Ｃｕめっき鋼板は普
通鋼板のめっき原板にはシアン化銅めっき浴の下地めっ
きを行なってから硫酸銅めっき浴のＣｕめっきを行なう
方法、またステンレス（１８Ｃｒ−８％Ｎｉ系）のめっ
き原板にはニッケル下地めっきを行なってから硫酸銅め
っき浴のＣｕめっき方法の密着性を高めるめっき方法が
行なわれている。

しかしながら、これらのめっき方法によったＣｕめっき
鋼板は、耐食性、接合性、密着性等にすぐれた性能を示
すものの、必ずしも次の様な点で満足すべき性能が得ら
れていなかった。すなわち、Ｃｕめっき層がめつき原板
に比して電位的に責（カソーデイック）なため、切口端
面等のＦｅ露出部の耐食性が充分でなく、またＦｅ露出
部のはんだ接合性が充分でない。さらに、めっき密着性
についても必ずしも充分でなく、加熱によってブリスタ
ーを発生する傾向があった。

従って、これらの欠点を解決したＣｕ系被覆鋼板の開発
が要請されている。一方、ＩＣリードフレーム用素材と
して、近年性能特性のすぐれた鋼板を使用した素材の開
発の要望が高い。従来からＩＣ用等のリードフレーム用
素材には、例えば「表面処理技術総覧」めっき・陽極酸
化編、昭和５８年６月１５日１株式会社広信社発行のＰ
、６８３で紹介されているように、Ｃｕ系素材としてＣ
ｕ−Ｆｅ−Ｐ　、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｃｏ−５ｎ−Ｐ　、　Ｃ
ｕ−Ｎｉ−５ｎ系合金等が、またＦｅ系素材としてＦｅ
−４２％Ｎｉ高合金系素材が使用されてきた。これらの
ＩＣリードフレーム用素材は機械的強さ、電気伝導度、
熱伝導度、耐食性等にすぐれ、またリードフレーム製造
時のはんだ性、めっき性等、にもすぐれている。

しかしながら、これらの素材は高コストの問題力ら、最
近では安価なリードフレーム用素材として冷延鋼板の使
用が検討され、一部で使用されつつある。しかしながら
、このような素材は、リードフレーム用素材に要求され
る諸性能を満足に具備するものでなく特に耐食性、はん
だ性、熱伝導性を改善した鋼素材の開発が要請されてい
る。

（発明の解決しようとする課題） このような状況から、本発明は耐食性、はんだやロウ付
は等の接合性、　Ｃｕ被覆層の密着性等にすぐれたＣｕ
系被覆鋼板を提供するものである。

すなわち、Ｃｕ系被覆鋼板は使用される用途の多様化或
いは使用される腐食環境の悪化に伴って、次の様な点の
改善が必要である。

（ａ）　Ｃｕ金属は、めっき原板の鋼に比して電位的に
責であるため、Ｃｕめっき層は如何に厳格にＣｕめっき
作業を行なってもピンホール等のめっき欠陥を皆無にす
ることは出来ない。

その結果として、ピンホール部等から赤錆を発生し耐食
性を劣化する。特にＣＲ−イオンを含有する厳しい腐食
環境では穿孔腐食による耐食性劣化が著しい。従って、
ピンホールのようにめっき欠陥の少ないＣｕ系被覆層の
生成が必要である。

（ｂ）剪断端面或いはプレス加工時の切口端面等のよう
なめっき原板のＦｅ露出部は、前記と同様、Ｃｕめっき
層と原板との電位差が大きく、端面のＦｅ露出部から赤
錆や穿孔腐食を発生する。

従って、このような端面の腐食を軽減するＣｕ系被覆層
の生成が必要である。

また、リードフレーム等の電子機器製造後においてもめ
っき欠陥を生成しにくいＣｕめっき層の生成が必要であ
る。

（Ｃ）所定形状に加工後のはんだ性、ロウ付は性等の接
合性についてもすぐれていることが必要である。特に端
面Ｆｅ露出部の接合性が経時後においても良好であるこ
と。

（ｄ）　Ｃｕ系被覆層の密着性が、苛酷な加工或いは接
合に対して、従来のＣｕめっき鋼板よりその被覆層の密
着性がすぐれていること、 また、ＩＣアッセンブリー時に施されるＣｕめフき、八
ｇめっきあるし）ははんだめっき等が容易であり、良好
なめっき密着性が確保できること。

（ｅ）熱伝導性、電気伝導性を向上するＣｕ系被覆層で
あること。

これらの要求に対し従来のＣｕめっき鋼板のめっき量を
増加したたけでは満足するものが得られない。

すなわち、Ｃｕめっき層のめっき欠陥は可成り減少でき
るものの、必ずしも要求に満足する耐食性が得られず、
まためっき層厚さが増加すると密着性を劣化する傾向に
ある。

さらに、剪断面等のＦｅ露出部の耐食性、接合性は、何
ら改善されるものでない。

従って、本発明はこれらの問題点を解決すると共に、前
記（ａ）〜（ｅ）項に記載した要求の性能を満足しつる
性能特に、耐食性、はんだ性、密着性にすぐれたＣｕ系
被覆鋼板を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、重量％で、Ｃ，０，０１％以下。

酸可溶へＵ；　０．００５〜０．１０％、Ｃｒ；２〜２
０％。

Ｂ、０．０００３〜０．００５％を含有し、あるいはざ
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
して、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Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層を施し、Ｃｕ
拡散層の厚さが０．１〜３μでかつＣｕ拡散層とＣｕ被
覆層の厚みが０．５〜１０μで構成された耐食性、はん
だ性、めっき性にすぐれたＣｕ系被覆処理Ｃｒ含有鋼板
である。

以上の如く本発明は、前記組成の鋼板表面に、適正厚さ
のＣｕの被覆層を施し、加熱拡散処理を施すものである
。

本発明は耐食性の向上及び強度特性の向上などの観点か
ら、鋼中に適正量のＣｒを含有させる。

しかし、Ｃｒを含有する鋼板は、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ｍ密で安定した酸化膜
が容易に生成する。そのため、Ｃｕめっき後の熱拡散処
理において、酸化反応が優先的に起こり、Ｃｕ拡散層の
形成が困難となり、均一で適正なＣｕ−Ｆｅ−Ｃｒ合金
層の生成が阻害される。

また、リードフレーム材料として適用する場合、スタン
ピングなどの加工後、ワイヤーボンディング、ダイボン
ディング、パッケージングなどの工程で、酸化雰囲気中
、２００〜４００℃の熱処理が実施される。そのため、
端面など地鉄の露出している部分において、Ｃｒ２Ｏ，
を含む、緻密で安定した酸化膜の生成は、めっき性ある
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、Ｃ
ｕ被覆処理後、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、建築材料あるいはリードフレ
ーム用素材に要求される特性を満足するＣｕ系被覆処理
鋼板を開発したものである。

鋼中へ８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（
Ｐｏｓｉｔｉｖｅ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、陽イオン空孔の移動に支配される。

従って、Ｃｒ含有鋼にＢを添加せしめる事によって、Ｃ
ｒ２Ｏ３の格子に対して３価のＣｒ”の代りに１価の１
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、ソートフレーム製品の強度低下を防止する。

このようなＣｒ−８含有鋼板にＣｕ被覆処理後加熱拡散
処理を行なう事によって、Ｃｕ被覆層と鋼素材の相互拡
散によりＦｅを含有するＣｕ−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、Ｃｕ単独被覆層
よりもさらに素地鋼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、Ｃｕ−Ｆｅ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、該拡散処理は、Ｃｕ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、Ｃｕ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、その生長が抑制され、はんだ性が
向上する。

以上の如く本発明は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｂ系合金鋼板にＣｕ
系被覆層を施す事によって、特に、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、分塊性を経てスラブとし、熱間圧延、酸洗、冷
間圧延の工程を経てＣ，０，０１％以下、酸可溶へ〇Ｌ
；　０．００５〜０．１０％、　Ｃｒ；　４〜１０．５
％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るが、
含有量が増加しすぎるとＣｕ被覆層のピンホール、被覆
層欠陥等を増加し、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、素地鋼板の表
面にセメンタイト或いはクロムカーバイド等の析出量が
多くなり、Ｃｕ被覆層の均一被覆性とめつき密着性等が
劣化し、また加熱拡散処理に対してはこれらが拡散阻害
要因となって均一拡散を阻害し、均一な性能をもつ良好
な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、均一拡散被覆の生成の観点から０．０１
％以下、好ましくはｏ、ｏｏａ％以下である。

Ａｆｌは、鋼中に残存する酸可溶ＡＮ（Ｓｏｕ・心〉量
が０．００５％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ので好ましいものでない。０．１０
％を越える過剰な酸可溶ＡＭは、Ａ２系酸化物を鋼表面
に点在せしめて耐食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
ものではない。従って、鋼中に含有されるＳｏｌ、Ａｌ
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０．０１〜０．０
８％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ある。

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
境において電位的に貴（カソーデイック）なＣｕ被覆層
の電位に近接化される。

その結果として、鋼板自体とＣｕ系被覆層との複合効果
の両面からすぐれた耐錆性、耐食性が得られる。

また、壁材或いはリードフレーム用素材等機械的強度が
要求される用途には、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２．０％未満では、上記目的とする耐食性
、機械的強度が得られず、またＣｒ含有量が２０％を越
える場合は、Ｃｕ系被覆層との間に良好な密着性が得ら
れにくいことまたＣｕ系被覆層を設けても、その端面の
接合性が不充分である等の欠点を有する。さらには、Ｃ
ｒ含有量の増加は、電気伝導性、熱伝導性等を劣化せし
めるので、電子機器用部品に通用する場合は少ない方が
好ましい。従って、Ｃｒ含有量は２．０〜２０％、好ま
しくは３〜９％である。

また、めっき原板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、０６％以下が好ましい、Ｓｌは機械的強度上昇
に有効であるが、Ｓｔ含有量が過剰に増加すると、Ｓｉ
系酸化物が鋼表面に点在し、本発明におけるＣｕ系被Ｎ
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０．３％以下である。

Ｍｎは、耐食性に悪組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を上昇しその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。

さらに、本発明の第２の発明においては、上記の成分で
構成されるめっき原板にＣｕ、ＮＬ、　Ｍ。

の１　ｆｉ又は２　ｆｍ以上を含有せしめる。これら元
素は、鋼板自体の耐錆性、耐食性を向上させるとともに
、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、Ｃｕ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０．０５〜１０％、ＭＯが０．０５軸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が濃縮し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。

Ｎ１は、添加量が０．０５％未満では、耐食性効果が得
られず、また、１０％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との共存によってＣｕ系被
覆鋼板の切口端面部の原板露出部の接合性を劣化する。

従って、Ｎｉの添加量は０．０５〜１０％、好ましくは
０．１〜６％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、リードフレーム材のよ
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。

次いで、上記のめっき原板に、Ｃｕ拡散層を有するＣｕ
被覆層を所定厚みで設ける必要がある。

このＣｕ系被覆層を設ける方法は、特に規定するもので
はないが、以下の様な方法で被覆層が設けられる。

冷間圧延材（Ａｓ　Ｃｏ１ｄ材）或いは冷延鋼板（フル
フィニツシユ材）の表面を脱脂、酸洗の表面清浄化及び
活性化処理した後Ｃｕめつき処理を施す、このＣｕめっ
き処理の一例として、以下のような条件でめっき処理が
施される。

電流密度　　　１０Ａ／ｄｍ” めっき才谷温　　５０℃ Ｃｕめっき被覆処理後、本発明においては、Ｎ。

雰囲気等の非酸化性雰囲気、５％）Ｉ、−Ｎ２からなる
旧Ｘガス、７５％）１２−Ｎ２からなるＡ×ガス雰囲気
等の還元性雰囲気、或いは真空雰囲気下で、加熱拡散処
理が施され、Ｃｕ拡散層を有するＣｕ系被覆層が設けら
れる。この拡散処理条件は、本発明の目的とするＣｕ拡
散層、Ｃｕ被覆層の各々の厚み、製品の機械的性質に対
応して、加熱拡散処理に先立って施されるＣｕめっき被
覆層の厚み、加熱温度、加熱時間が設定される。例えば
連続焼鈍方式では、６００〜８５０℃で３０〜１８０秒
、箱焼鈍方式では４５０〜６００℃で、数時間〜３０３
時間の加熱処理が施される。この加部拡散処理によって
、Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層を所定厚さで設ける事
が、本発明の目的とする製品として性能のすぐれた鋼板
を得るのに極めて重要である。

すなわち、本発明に使用されるめっき原板に対して、Ｃ
ｕめっき被覆処理のみを施した場合に比較して、以下の
様な利点が得られる。すなわち、 Ａ、Ｃｕめっき被覆層のみではピンホール等のめっき欠
陥が生成されやすく、ピンホール等からの発錆を生じや
すく耐食性を劣化すると共に、打抜き加工端面等のＦｅ
露出部から赤錆を発生する。

一方、第１図に一例を示すように、本発明では、めっき
原板とＣｕめっき層の相互拡散によりこれらの界面にＣ
ｕとＦｅからなる合金拡散層が生成されその結果として
、ピンホール等のめっき欠陥を減少し平面部の耐食性を
向上する。さらに、加工端面に対してもＣｕ拡散層が生
成されているためにＦｅの露出面積が減少しＦｅとＣｕ
めっき層間の電位差が中間層としてのＣｕ−Ｆｅの合金
拡散層の存在によって緩和されるためＦｅの優先腐食に
よる赤錆発生が著しく抑制される。

第１図（ａ）はＣｒ含有鋼板に施したＣｕめっき層（０
，５μ厚）の断面濃度分析（グロー放電発光分析）結果
を示し、スパッタリング時間１．６秒で０．１μ相当す
る。第１図（ｂ）は同Ｃｒ含有鋼板１にＣｕめっき層（
０，５μ）２を施したＣｕめっき鋼板の断面模式図であ
る。第１図（ｃ）はＣｒ含有鋼板にＣｕめっき（０，５
μ厚）拡散処理を施し、Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層
の断面濃度分析（グロー放電発光分析）結果を示し、′
ｓ１図（ｄ）は同Ｃｒ含有鋼板３にＣｕ拡散層を有する
Ｃｕ被覆層４を有するＣｕめっき拡散処理鋼板の断面模
式図である。

第２図及び第３図は促進試験による平面部及び加工端面
部の耐食性評価結果の一例を示す。

第２図はＣｕ拡散層を有するＣｕ系被覆材の貯蔵保管を
対象とした耐食性の１例を示す図で、「冷凍３０分−湿
気槽６ｏ分−室内放置２４時間」を１サイクルとして５
サイクルテストしたものであり、被テスト材の端面の板
厚は、０　、２５ｍｍである。

第３図はリードフレーム製造工程でＣｕめっき処理を施
した場合の塩水噴霧試験による耐食性（ＳＳＴ２４時間
）の１例を示す図で、評価材は、Ｃｕ拡散層を有するＣ
ｕ系被覆材（厚さ１．２μ）であり、これをスタンピン
グ後１．８μのめっきを施したものである。一方比較材
は同一めっき原板をスタンピング後３μのＣｕめっきを
施したものである。

Ｂ、はんだづけ等の接合作業において、加工部や剪断部
の端面接合が要求される例えばリードフレーム等の電子
機器接合において、めっき原板にＣｒ添加鋼を使用した
Ｃｕめっき鋼板の、はんだ性は、めっき原板の露出度に
影響される。

しかし、本発明鋼板は端面の一部に、ｃｕ−Ｆｅ合金層
が生成されめっき原板露出部を減少するため第４図に示
すように特に保管された場合の経時後の端面部のはんだ
接合性を改善する。

第４図（ａ）は経時後におけるＣｕ系被覆を有するＣｒ
含有鋼材の半田濡れ性の結果を示す図で「冷凍３０分−
湿気槽６０分−室内放置２４時間」を１サイクルとして
２サイクルテストを実施したものである。第４図（ｂ）
は、半田濡れ応力の測定方法を示す図であり、試験片に
フラックスとしてロジンアルコールを塗布後、Ｓｎ：　
Ｐｂ＝　６　＋　４の半田浴に浸漬し、ソルダーチエッ
カ−試験機を使用して図示の方法で濡れ応力を測定し、
半田性を評価する。１〜１１％Ｃｒ含有鋼板そのままで
は濡れ応力が一値を示し、半田がはじき濡れ性は不良で
ある。

Ｃ，Ｃｕめっき材は、一般に鋼板との密着性か必ずしも
良好でなく、特にＣｕめっき層の厚さが厚くなる程その
傾向が大きい。しかし、本発明のように、めっき原板と
Ｃｕめっき層との界面に強固な密着性を有する。Ｆｅ−
Ｃｕ合金拡散層が生成されるため、Ｃｕめっき被覆層の
密着性が極めてすぐれる。また同時に、めっき層自体の
密着性が良好なため、熱接合時の耐熱密着性も極めてす
ぐれる。

Ｄ、ピンホール等のめっき欠陥が少ないため、本発明の
鋼板は、その他リードフレーム用素材に要求される素材
表面の熱伝導度、電気伝導度がすぐれている。

等の効果が挙げられる。

而して、本発明の効果を得るためには、ＣｕとＦｅの拡
散合金層を有するＣｕ被覆層の厚みが重要である。

本発明はこの効果を得るために被覆層の厚さは、Ｃｕ拡
散層の厚みが０．１〜３μでかつＣｕ拡散層とＣｕ被覆
層の厚みが０．５〜１５μで構成される。

すなわち、Ｃｕ拡散層の厚みがＯ１μ１μでは、その上
層の厚みが上記の如き厚みで構成されていても、本発明
の目的とする効果が得られず、特に切口端面部の拡散層
による、Ｆｅ面の露出部被覆効果が少なく、端面部の耐
食性、はんだ性等の性能向上効果が得られない。

また、拡散層の厚みか上記範囲で構成されていても、そ
の上層のＣｕ被覆層との総和の厚さが０．５μ未満（上
層Ｃｕ被覆層自体の厚さとしては最大０．４μ未満）で
は端面部の性能向上効果は得られるものの平面部のＣｕ
被覆層の均一被覆性が劣り、Ｆｅを含有する拡散合金層
からの発錆等による耐食性劣化か生じる。

一方、拡散合金層が３μを越える厚さになると、この合
金層の硬質性から加工による損傷を受はクラックを発生
し、耐食性の劣化がみられる。さらに、上記合金層の構
成範囲で上層と拡散層との総和でＣｕ被覆層が１５μを
越える場合には、このような効果が飽和するとともに、
Ｃｕ被覆層とめつき原板界面は拡散合金層の生成により
密着性は良好であるが、拡散合金層の上層のＣｕ被覆層
自体の密着性を劣化し、加工により部分的に剥離される
。

従って、本発明におけるＣｕ拡散層を有するＣｕ被覆層
の厚みは、Ｃｕ拡散層の厚みが０．１〜３μ、好ましく
は０．５〜２μ、Ｃｕ拡散層とＣｕ被覆層の厚みが０．
５〜１５μである。

このＣｕ拡散層とＣｕ被覆層の厚みは、その適用される
用途によって、以下の範囲で使用するのが好ましい。

すなわち、建材用途等その使用環境、腐食環境が多岐に
わたり、また長寿命が要求される用途には、その拡散層
と被覆層の厚みの総和で、５〜１０μの範囲で使用する
のが耐食性、加工性の点から好ましい。

また、リードフレーム用素材等の電子機器用素材に適用
される場合は、耐食性は使用環境がほぼ一定であり耐錆
性が確保されればよく、むしろ打抜き加工性−１前接合
時における被覆層の密着性等が重要視される。従って、
拡散層と被覆層の厚みの総和で、３〜７．５μの範囲で
使用するのが好ましい。

而して、この被膜構成のＣｕ系被覆鋼板を得る方法は、
例えば鋼板表面にＣｕめっき後加熱拡散処理を行なって
、Ｃｕめっき層の一部が拡散されて、残部がＣｕめっき
層のまま残るように、Ｃｕめっき層の厚さ、加熱温度、
加熱時間を各々設定して、拡散層とＣｕ被覆層からなる
本発明の二層被覆層を設ける方法か採用される。

また、加熱拡散処理前に施されたＣｕめっき層の全部を
めっき原板と相互拡散させ、拡散層を生成させた後に、
電気めっき法により拡散層の表面層としてＣｕめっき被
覆層を設けて、本発明の被膜を構成してもよい。しかし
ながら、製造方法の簡略化及び拡散層とＣｕ被覆層自体
の密着性の点から、加熱拡散処理工程て一気に拡散層と
Ｃｕ被覆層を設ける方が好ましい。

さらに、使用されるめっき原板は、冷延鋼板を用いるよ
り、冷間圧延ままの材料（八５　Ｃｏ１ｄ材）を用いて
、その要求される機械的特性値を確保するための焼鈍作
業と拡散処理を同時に行なうのが冷間圧延材の加工歪の
作用により拡散が促進されること及び工程の簡略化の点
では望ましい。

例えば、用途的に成形加工性よりも高強度を要求される
ような建築用の壁材、リードフレーム用素材等には、こ
の冷間圧延ままの強度を活用するのが望ましい。

特に、リードフレームの打抜き成形加工性（スタンピン
グ性）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５〜８５　
ｋｇ／ｍｍ２、（好ましくは５５〜８０ｋｇ／ｍｍ２）
伸びは３〜２０％（好ましくは５〜１５％）の機械的＋
！質が良好である。本発明に使用される鋼成分の素材に
対しては、上記の冷間圧延材を用いて、Ｃｕめっき層の
拡散が可能で再結晶による軟質化の生じにくい再結晶温
度以下、すなわち４５０〜５５０℃の温度範囲での加熱
拡散処理が好ましい。

勿論、冷間圧延材を用いてＣｕめっき、拡散処理を行な
ってから、機械的性質調整のための圧延或いはスキンバ
スを行なってもよい。

また、本発明は主として被覆層を得る方法について電気
Ｃｕめっき、拡散処理による方法で説明したが、電気Ｃ
ｕめっきの代りに、Ｃｕイオンを含有する水溶液を用い
た置換めっき法、さく酸銅−界面活性剤からなる水溶液
を塗布して、乾燥後に加熱拡散処理を採用してもよい。

しかしＣｕ被覆層の均一被覆層、厚さの調整の点から、
電気めっき法が工業的に好ましい。

尚、本発明は、用途に対応してそのまま使用してもよく
、リードフレームのようにその製造工程でＣｕめっきを
行なって使用してもよい。

このように本発明を、Ｃｕめっきを行なって使用する場
合は、密着性のすぐれた製品が得られる。

この場合平面部は当然Ｃｕ系被覆層により簡単な脱脂、
酸洗等の表面清浄化、活性化処理によって密着性の良好
なＣｕめっき層が得られるが、端面部はＣｕ拡散層の生
成によるめっき原板露出部の減少効果により良好な密着
性が得られる。

以上の如く、本発明は、Ｃｕ系被覆鋼板として、めっき
原板の耐食性とＣｕ拡散層の生成が相俟って、極めてす
ぐれた性能が得られる。

（実施例及び発明の効果） 実施例−■ 建材用途等への耐食性、加工性等が主要性能として要求
される用途を対象にした性能評価を行なった。

すなわち、０．４ｍｍ板厚の第１表に示すＣｒ含有量或
いはＣｕ　、　Ｎｉ等の含有量を変化させたｗ４戒分の
めっき原板を用い、脱脂、酸洗の表面清浄化、活性化処
理を行なってから、第１表に示す条件で処理された被膜
構成のＣｕ系被覆層を設け、各種の性能評価試験を行な
った。

尚、その性能評価は以下に示す各方法で実施し、その性
能評価の結果を第２表に示す。

この結果、本発明の製品は、比較材に較べてＣｕ系被覆
鋼板として極めてすぐれた特性を示す。

評価試験方法 ■　塩水哨ｎ試験による耐食性 平板について塩水噴ｎ　（ＪＩＳ−Ｚ−２７３１）　ニ
より、その耐食性の評価を下部の方７去及び評価基準て
行なって、その耐食性を相対的に評価した。

評価法の 塩水噴霧試験９６時間後の赤錆発生量を測定し、以下の
評価基準でその耐食性の評価を行なった。

◎・・・赤錆発生率　１％未満 ○・・・　　ノ！　　　１％以上〜　５％未満△・・・
　　〃　　　５％以上〜３０％未満×　・・・　　　　
　　ツノ　　　　　　　３０　％以上評価法■ 塩水噴霧試験２４０時間後の最大腐食部について、その
穿孔腐食深さを測定して、以下の評価基準でその耐食性
の評価を行なった。

◎・・・最大穿孔腐食量０．０５ｍｍ未満○−・−７／
　　　　０．０５ｍｍ以上〜Ｏ，１０ｍｍ未満△・・・
最大穿孔腐食量０　、１０ｍｍ以上〜０．１５ｍｍ未満
×・・・　　　　ノ／　　　　０．１５ｍｍ以上■以上
外［１露試験による耐食性 剪断端面を有する評価材を用いて、田園地帯及び臨海工
業地帯で各々１年間の曝露試験を行ない、平面部及び端
面部について、各々下記の評価基準で評価を行なった。

平面部の耐食性 ◎・・・赤錆発生率０．１％未満 ○・・・　　〃０，１％以上〜０．５％未満△・・・　
　〃０．５％以上〜３　％未満Ｘ・・・　　〃　　３　
％超 端面部の耐食性 ◎・・・赤錆の発生率が１０％未満で、平面部・エッチ
の錆の発生なし ○・・・赤錆の発生率が１０％以上〜２０％未満で、平
面部・エッチの錆の発生なし △・・・赤錆の発生率が２０％以上〜５０％未満で、平
面部・エッチへの錆の移行によ り、エッチ部にＯ，１ｍｍｍｍ下の錆発生×・・・赤錆
の発生率が５０％超で、平面部・エッチへの錆の移行に
よりエッチ部に０．２１以上の錆発生 ■　蒸留水に対する耐食性 曲げ半径３０ｍｍの加工を行ない、蒸留水中に浸漬して
、その耐食性を以下の試験条件および評価基準で評価を
行なった。

評価法■ 常温で３６０時間浸漬試験を行ない、その赤錆発生量の
測定を行なった。

◎・・・赤錆発生個数１個／ｌｄｍ２以下○・・−／／
　　　　　２個／ｌｄｍ’〜４個／ｌｄｍ”Δ・−ｔｔ
　　　　　５個／ｌｄｍ”〜９個／Ｉｄｍ”ｘ−／／　
　　　１０個／ｌｄｍ”以上評価法■ 常温で７２０時間の浸漬試験を行ない、その腐食部の最
大腐食深さの測定を行ない、以下の評価基準でその耐食
性の評価を相対的に行なった。

◎・・・最大穿孔腐食深さ０．０５ｍｍ未満○・・・　
　　／／　　　　０．０５ｍｍ以上〜０．１０ｍｍ未満
△・ｎ　　　　　０．１０＋ｎｍ以上〜０．１５ｎ＋ｍ
未満×・・・　　　　／／　　　　　０．１５＋ａｍ以
上■　接合性 剪断端面部を含む接合性を検討するために、各々半田接
合性及びロー付は姓（Ａｇ−Ｃｕ系）についての評価を
行なった。

すなわち、端面同志をつき合わせた状態で、半田の場合
にはロジンアルコール系フラックス、ロー付けの場合に
はホウ砂系フラックスを用いて、各々半田接合及びロー
付は接合を行なって、この接合状況及び接合強度の観点
から、以下の評価基準で評価した。

◎・・・接合状況及び接合強度が極めて良好○・・・　
　　　〃　　　　　　比較的良好△・・・　　　　〃　
　　　　　比較的劣る×・・・　　　　〃　　　　　　
極めて劣る■　被覆層の密着性 密着曲げ加工を行ない、被膜の剥離状況を以下の評価基
準で評価した。

◎・・・被覆層の剥離なく、極めて良好○・・・曲げ加
工部にセロファンテープを貼って、セロファンテープ剥
離を行なう事によって、掻く僅かに被覆層剥離 △・・・上記と同様の方法によって、可成り多量に被覆
層剥離 ×・・・曲げ加工によって、セロファンテープ剥離を行
なわなくても、可成り多量に被覆層剥離 ■　成形加工性 潤滑剤を塗布して、１２０　ｘ　１２Ｏｎ＋ｍのブラン
クサイズから１００　ｘ　１００　ｍｍ角の角筒絞り加
工を行ない、その成形加工性を以下の評価基準で相対的
に評価を行なった。

尚１１本評価テストは０．８ｍｍ板厚の評価材を用いた
。

◎・・・極めて良好な成形加工可能 ○・・・角筒絞りコーナ部に若干のカシ９発生△・・・
被膜剥離が部分的に少し発生 ×・・・被膜！ＩＩ　１ｍｌが可成りの部分に発生実施
例−１１ 冷間圧延のままの八ｓ　Ｃｏ１ｄ材或いは冷間圧延、焼
鈍したフルフィニツシユ仕上げ材を用いて、第３表に示
す鋼成分のめっき原板を用いて、脱脂、酸洗の表面清浄
化、活性化処理を行なってから、第３表に示す本発明に
おける処理を施しＣｕ系被覆層を設けた。

尚、本発明の処理材は、Ａｓ　Ｃｏ１ｄ材を用いて再結
晶温度より低い温度での加熱拡散処理を施した素材は形
状調整のためのスキンパス圧延を、またＡｓ　Ｃｏ１ｄ
材、フルフィニツシユ材を用いて再結晶温度以上で加熱
拡散処理材は２０〜４０％の圧下率で冷間圧延を行ない
、各々厚さ０．７５４ｍｍの評価材を得た。これらの評
価材についての各種性能評価結果を第４表に示す。

この結果に示す如く本発明の製品は、比較材に較べて、
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 ■　被覆層の密着性評価 本発明のＣｕ系被覆層について、以下の方法及び評価基
準でその評価を行なった。

密着性評価法のと評価基準 Ｃｕ系被覆鋼板に９０度曲げ加工を繰り返し行ない、そ
の被覆層の剥離或いはクラックの発生状況と繰り返し回
数の状況から、以下の評価基準で評価を行なった。

◎・・・繰り返し回数１０回以上で被覆層の剥離或いは
クラックの発生なし ○・・・繰り返し回数６回以上〜９回で被覆層の剥離或
いはクランク発生 △・・・繰り返し回数３回以上〜５回で被覆層の剥離或
いはクラック発生 ×・・・繰り返し回数２回以下で被覆層の剥離或いはク
ラック発生 密着性評価法■と評価基準 Ａｕ線等の加熱接合時のＣｕ系被覆層の密着性を評価を
する事を目的として、５００℃に加熱、３分間保定して
急冷を行ない、この繰り返し回数と被覆層の剥離状況或
いはブリスターの発生状況から、その密着性を以下の評
価基準で評価した。

◎・・・繰り返し回数５回以上で、被覆層の剥離或いは
ブリスターの発生等の欠陥発生なし ○・・・繰り返し回数２回以上〜４回で、被覆層の剥離
或いはブリスターの発生等の欠陥発生なし △・・・加熱１回で、被覆層にブリスター発生×・・・
加熱１回で、被覆層に剥離発生■　保管時の耐錆性を対
象とした耐食性評価評価材を所定のリードフレーム形状
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
についての評価を行なった。

（３０分冷凍・結露（−５℃）−３０分高温湿潤（４９
℃、湿度３９８％〉−２４時間・室内放置（３０℃））
を１サイクルとして、１０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　１％以下 ○・・・　　〃　　　１％超〜　３％以下△・・・　　
〃　　　３％超〜　５％以下×・・・　　〃　　　５％
以上 端面部の耐錆性評価基準 ◎・・・赤錆発生率１０％以下 ○・・・　　〃ｌＯ％超〜１５％以下 Δ・・・　　ｎ　　　　１５％超〜２０％未満Ｘ◆・・
　　〃２０％以上 ■　リードフレーム製品の耐錆性を対象とした耐食性評
価 本発明の評価材をリードフレーム形状に打抜き加工後、
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ついて行ない、以下の評価基
準で評価した。

平面部の耐食性 ◎・・・塩水噴霧試験２４時間後の赤錆発生なし○・・
・塩水噴霧試験２４時間後の赤錆発生率３％未満 △・・・塩泳噴露試験２４時間後の赤錆発生率３％以上
〜５％未満 ×・・・塩水ｏＪｎ試験２４時間後の赤錆発生率５％以
上 端面部の耐食性 ◎・・・塩水噴ｎ試験２４時間後の赤錆発生率３％未満 ○・・・塩水噴霧試験２４時間後の赤錆発生率３％以上
〜７％未満 △・・・塩水噴霧試験２４時間後の赤錆発生率７％以上
〜１５％未満 ×・・・塩水噴霧試験２４時間後の赤錆発生率１５％以
上 ■　半田性の評価 評価材の半田性について、リードフレーム製造工程で打
抜き加工後、Ｃｕめっき処理の前に半田が行なわれる工
程を想定して、その半田性について、特に打抜き端面部
の半田性についての評価を行なった。すなわち、１０ｍ
ｍｘ５０ｍｍ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−６０％Ｓｎ系半田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、その半田性を以
下の評価基準により評価した。

尚、半田性の上記評価試験は、打抜き加工直後と３５０
℃で５分間加熱処理し、１０％Ｈ２ＳＯ４水溶液中に１
０秒間浸漬した試料について、各々評価した。

◎・・・濡れ応力４００ｉ＋ｇ以上でかつ濡れ時間６秒
未満で半田の濡れ性及び濡れ速度共極めて良好 ○・・・濡れ応力３５Ｏｎ＋ｇ以上〜４００　ｍｇ未満
でかつ濡れ時間７秒未満で半田の濡れ性及び濡れ速度共
可成り良好 △・・・濡れ応力２５０ｍｇ以上〜３５０ｍｇ未満或い
は濡れ時間７秒以上〜８秒未満で半田の濡れ性或いは濡
れ速度のいずれかが若干劣×・・・濡れ応力２５０　ｍ
ｇ未満或いは濡れ時間８秒以上で、半田の濡れ性或いは
濡れ速度のいずれかが極めて劣る ■　電気伝導性の評価 電位差法により、評価材の表面の電気伝導度を測定し、
以下の評価基準で評価した。

尚、測定は７０℃で行なった。

◎・・・電気伝導率４Ｘ１０’（Ωｍ）−１以上○・・
・　　／／　　　３ｘｌＯ’（Ωｍ　）　−１以上〜４
×１０６（Ωｍ）−１未満 △・・・　　ｔｙ　　　２ｘｌＯ’（Ωｌ１１）−１以
上〜３×１０’　（Ωｍ）−１未満 ×・・・　　ｎ　　　　２ｘｌＯ’（Ωｍ）−１未満■
　熱伝導性の評価 光交流法により、評価材の表面の熱伝導性を測定し、以
下の評価基準で評価した。尚測定は７０℃で実施 ◎・・・熱伝導率が０．１０（ｃａｌ／５ｅｃ−ｃｎ＋
・ｔ）以上○・−／／　　　０．０７　（ｃａｌ／ｓｅ
ｃ−ｃｍＴｔ：　）以上〜０．１０（ｃａｌ／５ｅｃ−
ｃＩＩＩ・ｔ）未満△・・・熱伝導率　ｏ、０５　（ｃ
ａｌ／ｓｅｃ−ｃｍ・ｔ　）以上〜０．０７　（ｃａｌ
／ｓｅｃ−ｃｍ・ｔ　）未満Ｘ…ｔｔ　　　ｏ、ｏ５（
ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ４：）未満■　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Ａｇめっき及び半田
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／ｃｍ　、温度１２０℃の沸トウ
水の中に、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、Ａｇめっきは２μ実施 ◎・・・表面外観の変化等なく極めて良好△・・・端面
に若干の錆発生 ×・・・平面部及び端面部定可成りの錆発生■　打抜き
成形性（スタンピング性） 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、その成形加工性の評価を行なった。

◎・・・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 ○・・・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
損傷が若干発生 △・・・打抜き端面部にかえりが若干発生するか或いは
成形材の装置から抜は性が劣るため、打抜き成形時に若
干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、ダイス等の摩耗か長期連続運転に
よって可成り大

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はＣｒ含有鋼板に施したＣｕめっき層の断
面濃度分析結果を示す図、第１図（ｂ）はＣｒ含有鋼板
にＣｕめっき層を施したＣｕめっき鋼板の断面模式図、
第１図（ｃ）はＣｒ含有鋼板にＣｕめっき拡散処理を施
し、Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層に断面濃度分析結果
を示す図、３４１図（ｄ）はＣｒ含有鋼板にＣＵ拡散層
を有するＣｕ被覆層を有するＣｕめっき拡散処理鋼板の
断面模式図、第２図、第３図は、平面部及び加工端面部
の耐食性評価結果の１例を示す図、第４図（ａ）は経時
後におけるＣｕ系被覆を有するＣｒ含有鋼板の半田濡れ
性の結果を示す図、第４図（ｂ）は半田濡れ応力の測定
方法を示す図である。 １・・・Ｃｒ含有鋼板　　　２・・・Ｃｕめっき層３・
・・Ｃｒ含有鋼板 ４・・・Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層他４名 （Ｌ品ｊ；；ｒ） ：Ｃ隋有鋼阪 ２：ＣＬＩめっき層 第 １ 図 （Ｃ） （ｄ） ３：Ｃｒ含有鋼板 ４　Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層 第 図 含有Ｃｒ％ 第 図 含有Ｃｒ％

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重量％で、 Ｃ；０．０１％以下、 酸可溶Ａｌ；０．００５〜０．１０％、 Ｃｒ；２〜２０％、 Ｂ；０．０００３〜０．００５％ を含有して残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるＣｒ含
   有鋼板の表面に、Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層を施し
   、Ｃｕ拡散層の厚さが０．１〜３μでかつＣｕ拡散層と
   Ｃｕ被覆層の厚みが０．５〜１０μで構成されている事
   を特徴とする耐食性、はんだ性、密着性にすぐれたＣｕ
   系被覆処理Ｃｒ含有鋼板。 ２　重量％で、 Ｃ；０．０１％以下、 Ｃｒ；２〜２０％、 Ｂ；０．０００３〜０．００５％ を含有して、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Ｃ
   ｒ含有鋼板の表面に、Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層を
   施し、Ｃｕ拡散層の厚みが０．１〜３μでかつＣｕ拡散
   層とＣｕ被覆層の厚みが０．５〜１０μで構成されてい
   る事を特徴とする耐食性、はんだ性、密着性にすぐれた
   Ｃｕ系被覆処理Ｃｒ含有鋼板。