JPH03243790A - 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】 ［産業上の利用分野］ 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材料用素
材として使用されるＣｕ系被覆処理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、
Ｖｏｌ、１号ｐ、Ｉ３０に示されるようにＣｕ被覆層の
耐食性、加工性、自己ロウ付は性、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でＣｕめっきを行う方法等定着
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る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、必ずしも以下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、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Ｃｕ
　−Ｆｅ　−Ｐ　、　Ｃｕ　−Ｆｅ　−Ｇｏ　−Ｓｎ　
−Ｐ　。

（：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的問題から、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、一部では使用されつつある。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、熱伝導性を改善し鋼素材の開発が強く要請さ
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、はんだ性やロウ付
は性等の接合性、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なって、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めっき層には如何に厳格に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Ｃ１−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のような
めっき原板のＦｅｎ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Ｆｅｎ出部からの赤
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、切口端面の防食性から使用
過程でＣｕめっきが行なわれるが例えばリードフレーム
等の電子機器製造後においてもめっき欠陥を生威しにく
いＣｕめっき層の生成が必要である。またその他のめっ
き平面部の耐食性についてもＣｕめっき付着量を減じて
もすぐれていること。

（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、苛酷な加工或いは熱
接合に対してＣｕめっき鋼板よりすぐれた被覆層の密着
性がすぐれていること。

（ｅ）熱伝導性、電気伝導性の向上を向上するＣｕ系被
膜層であること。

これらの要求に対して従来のＣｕめっき鋼板のめっき量
を増加しただけでは、満足するものが得られない。

すなわち、Ｃｕめっき層のピンホール等のめっき欠陥は
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）〜　（２１項に記載した要求の性能を満足しうる
性能特性、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］ 本発明は、重量％で、Ｃ、０，０１５％以下。

酸可溶ＡＩ　、　０．００５〜０．１０％、　Ｃｒ；１
．５〜１０％。

Ｂ　、　０．０００３〜０．００５％とＴｉ、　Ｎｂ、
　Ｚｒ、　Ｖ（Ｄ　１種又は２種以上を０．０３〜０．
８％さらに必要に応じてＣｕ　；　０．０５〜１．０％
、　Ｎｉ　；　０．０５〜１０％、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Ｃｕ拡散層を
有するＣｕ被覆層を施して、Ｃｕ拡散層の厚みが０．１
〜３μでかっＣｕ拡散層とＣｕ被覆層の厚みが０．５〜
１０μで構成されている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の被覆層を施こし、加熱拡散処理を施こすもので
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Ｃｒ、０３を含む緻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通用する場合、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Ｃｒ１Ｏｓ　　（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
ｒ２（ｈの格子に対して３価のＣｒ３＋の代りに１価の
８９に一部を置換させると電気的中性を保つために正孔
の濃度が大きくなる、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。

このようなＣｒ　−Ｂ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（：ｕ−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車独被
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、
該拡散処理層は、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、はんだ漏れ性、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系被覆層を施こす事によって、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、０，０１％以下、酸可溶Ａ文、
　０．００５〜０．１０％。

ＣｒＨ４〜１Ｏ１５％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
つき性、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、均一拡散被覆層の生成の観点から０．０
１％以下、好ましくはｏ、ｏｏａ％以下である。

人文は、鋼中に残存する酸可溶Ａ見（Ｓｎ文、人文）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
％を越える過剰な数回ＩＡｉは、Ａｎ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
ものでない。従って、鋼中に含有される５ｏｆｌ。

八Ｎ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
的に責（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のように機械
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１．５％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、電子機器用素材等への通用の場合には、少ない
方が好ましい。従って、Ｃｒ含有量は１．５〜２０％、
好ましくは３〜９％である。さらにＴｉ、　Ｎｂ、　Ｚ
ｒ、　Ｖの１　ｆ！又は２種以上が０．０３〜０．８％
の添加めっき原板中に含有するＣ或いはＮと結合してＣ
ｒの炭化物或いは窒化物形成を防止し、Ｃｒの耐食性を
有効に、作用せしめる効果を奏する。また、これら元素
の添加はＣｕ拡散層を均一に施す効果がある。さらにこ
れらの元素は鋼板の再結晶温度を上昇せしめるため機械
的強度を低下せしめることもなく、加熱拡散温度範囲を
拡大せしめるため所定の厚みのＣｕ拡散層を得るのに有
効である。而して、これらのＴｌ。

Ｎｂ、　Ｚｒ、　ＶＣ７）　１種又は２ｆ！以上で０．
０３％以上含有せしめることにより上記の効果が得られ
、また０８％を越えて含有されるとその効果が飽和され
るとともに、これら元素の析出物によって加工時に割れ
発生の原因となる。したがってこれら元素の添加量は、
その１種又は２種以上で、０．０３〜０．８０％好まし
くは０．０５〜０．５０％である。また、めっき原板中
に不可避的不純物として含有される元素については、特
に規定されるものではないが、以下のような含有範囲が
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
ｌ系酸化物が鋼表面に点在せしめられ、本発明における
Ｃｕ系被覆処理に対して、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０．３％以下である。

Ｍｎは、耐食性能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の量である０、
０２％以下がよい。

次に、第２の本発明として、めっき原板に（：ｕ、　Ｎ
ｉ、　Ｍｏの１種又は２種以上を添加する。これら元素
は、各々鋼板自体の耐錆性、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、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％、Ｎｏ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が濃縮しスケール液を発生し易くなる。従っ
て、Ｃｕは０，０５〜１．０％、好ましくは０．１〜０
．５％である。

Ｎｆ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が劣化する。

従って、Ｎｉの添加量は０．０５〜１０％、好ましくは
０．１〜６％である。

ＭＯは、その添加量が０．０５％未満では、上記の耐食
性能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用途を対象にした場合薄手材を得る
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
様な方法で被覆層を設けるとよい。

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めっき処理を施す、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’ めっき浴温　　　５０℃ Ｃｕめっき被覆処理後、本発明においては、Ｎ２雰囲気
等の非酸化性雰囲気、５％Ｈ２−Ｎ２からなるＭｉｘガ
ス、７５％Ｈ，−Ｎ、からなるＡＸ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、Ｃ
ｕ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０例えば連続焼鈍
方式では、６５０〜８５０℃で３０〜１８０秒、箱焼鈍
方式では４５０〜６５０℃で、数時間〜３０３時間の加
熱処理が施される。この加熱拡散処理によって、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製品を得るの
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、Ｃｕめつ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ＣｕとＦｅからなる合金拡散
層が生成されその結果として、ピンホール等のめつき欠
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Ｃｕめっき層（１，０μ厚さ
）の断面濃度分析（グロー放電発光分析）結果（スパッ
タリング時間１．６秒で０．１　μ相当）を示すもので
あり、又第１図（ｂ）は断面模式図で図中１は鋼板、２
はめっき層（１，０μ）を示す。又第１図（ｃ）はＣｕ
拡散層を有するＣｕめフき層（１，０μ厚さ）の断面濃
度分析（グロー放電発光分析）結果（スパッタリング時
間１．６秒で０．１７を相当）を示し、第１図（ｄ）は
その断面模式図を示す。図中３は鋼板、４はＣｕ拡散層
を有するＣｕ被覆層を示す。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。即ち第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例を示すもので“冷
凍３０分→湿気４６０分→室内放置２４時間”を１サイ
クルとして５サイクルテストを行ったものであり、試験
材の端面の板厚は０．２５ｍ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の１例（５５７２４時間）を示すも
のであり、評価材はＣｕ拡散層を有するＣｕ系被覆材（
厚さ１．２μ）であり、これをスタンピング後１．８μ
のＣｕ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
の端面の接合が要求される、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
はんだ接合性を著しく改善する。第４図（ａ）は、経時
後におけるＣｕ系被覆材の半田の濡れ性を示す図であり
、゛冷凍３０分−湿気槽６０分−室内放置２４時間１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。又聞（ｂ）は半田濡れ性の測定方法の説明図で、試
験片にフラックスとしてロジンアルコールを塗布後、Ｓ
ｎ　：　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濡れ応力を測定し、半田
性を評価したものである。１〜１１％Ｃｒ含有鋼板その
ままでは濡れ応力が一部を示し、はんだがはじき濡れ不
良である。

Ｃ，Ｃｕめっき材は、一般に鋼板との密着性が必ずしも
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−Ｃ
ｕ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、その化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０．１μ未満では、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、拡散層の厚みが上
記範囲で構成されていても、その上層のＣｕ被ＭＦｉｆ
Ａ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０３４μ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
る耐食性劣化が生じる。

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、
Ｃｒｕ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１１７１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の範囲で使用される
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通用される場合は、
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、熱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とし
ては、例えば鋼板表面にＣｕめつ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が採用される。

また、加熱拡散処理前に施されたＣｕめつき層の全部を
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７去の簡略化及び拡散層とＣｕ被覆層自
体の密着性の点から、加熱拡散処理工程で一気に拡散層
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　（＾ｓ　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は、この
冷間圧延材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４５〜８５
ｋｇ／　ｍｍ’　　（好ましくは５５〜８０ｋｇ／　ｍ
ｍ’）。

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。

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
により軟質化の生じにくい再結晶温度より低い温度、す
なわち４５０〜６５０℃の温度範囲での加熱拡散処理が
好ましい。

Ｔｉ、　Ｎｂ等を含有した鋼板は、含有していない鋼板
に比較して、その再結晶温度が約７０〜１００℃程高い
ため、冷間圧延による強度を低下せしめる事なく、Ｃｕ
めっき層の加熱拡散処理を行なわしめるのに温度範囲が
広く有利である。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
延或いはスキンパ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Ｃｕめっきの代わ
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
覆層の均一被覆性、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。

このように本発明において、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
めつき層が得られるが、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拡散層の生成と相俟って、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−１ 建材用途等への耐食性、加工性等が主要性能として要求
される用途を対象とした性能評価を行なった。すなわち
、０．４０ｍｍ板厚の第１表に示すＣｒ含有量或いはＣ
ｕ、　Ｎｉ等の含有量を変化させた鋼成分のめっき原板
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有する 評価試験方法 ■塩水噴霧試験による耐食性 平板について塩水噴Ｗ　　（ＪＩＳ−Ｚ−２７３１）　
ニ、にり、その耐食性の評価を下記の方法及び評価基準
で行なって、その耐食性を相対的に評価した。

評価法■ 塩水噴霧試験１２０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 ○・・・　　〃　　１％以上〜　５％未満△・・・　　
〃　　５％以上〜２０％未満×・・・　　〃　２５％以
上 評価法■ 塩水噴霧試験２４０時間後の最大腐食部につぃて、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。

Ｏ・・・最大穿孔腐食量０．０５ｍｍ未満０・・・ｎ　
　　　　０．０５ｍｇ＋以上〜ｏ、１ｏＩｌ１１１未満
Δ・・・最大穿孔腐食量０．１ｈｍ以上〜０．１０　ａ
ｖ未満””　　　”　　　　　　０．１５ｍＩｍ以上■
屋外曝露試験による耐食性 剪断端面を有する評価材を用いて、田園地滑及び臨海工
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 Ｏ・・・　　〃０．１％以上〜Ｏ，Ｓ％未満△・・・　
　Ｎｏ、５％以上〜　３％未満×・・―　　〃　　３％
超 端面部の耐食性 Ｏ・・・赤錆の発生率が１０％未満で、平面部・エッヂ
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０．１ｍｍ
ｍｍ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 ０．２■以上の錆発生 ■蒸溜水に対する耐食性 曲げ半径３０ｍｍの加工を行ない、蒸溜水中に浸漬して
、その耐食性を以下の試験条件及び評価基準で評価を行
なった。

評価法の 常温で２６４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／ｌｄｍ’以下○−・）ｌ　
　　　２個／ｌｄｍ２〜４個／ｌｄｍ’Δ・・・　　〃
　　　５個／　Ｉｄｍ”〜９個／　ｌｄｍ”×・・・　
　〃　　１０個／ｌｄｍ２以上評価法■ 常温で８４０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○−Ｎ　　
　　　　Ｏ，０５ｍｍ以上〜１０１ｍｍ未満△・・・最
大穿孔腐食深さ０．１０ｍｍ以上〜０．１５ｍｍ未満×
・・・　　　／／　　　　　　０．１５ａ＋＋ｏ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
合及びロー付は性（へｇ−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、そ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。

Ｏ・・・接合状況及び接合強度が極めて良好○・・・　
　　　　〃　　　　　比較的良好Δ・・・　　　　　〃
　　　　　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Ｏ・・・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Ｎ
ＡｔＩＩＪｌ！ｌｌｔ ×・・・曲げ加工部によって、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 潤滑材を塗布して、１２０　ｘ　１２０ｍｍのブランク
サイズから１００　ｘ　１００■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、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 Ｏ・・・角筒絞りコーナ部に若干のカジリ発生△・・・
被膜剥離が部分的に少し発生 ×・・・被膜剥離が可成りの部分に発生実施例−ＩＩ 冷間圧延のまま或いは冷間圧延、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で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バス圧延を、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、本発明の鋼板は比較材に較べて、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
の被覆層の剥離あるいはクラン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
いはクラック発生 △・・・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、２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能の評価を以下の促進試
験性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２９８％）４２
４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
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 Δ・・・　　〃　　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 ○・・・　　〃　　１０％超〜１５％以下Δ・・・　　
〃　　１５％超〜２０％未満×・・・　　〃　　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、
その表面処理工程において脱脂、酸洗の前処理を行−な
い、厚さ２μのＣｕめつきを施し、塩水噴霧試験　（Ｊ
ＩＳ−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ａｘｎ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
〜５％未満 ×・・・塩水噴ｎ試験２４時間後の赤錆発生率５％以上 端面部の耐食性 ◎・・・塩水噴霧試験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ｎ試験２４時間後の赤錆発生率７％以上
〜１５％未満 ×・・・塩水噴７！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、打抜き加工直後と室内に３力月間保管した経時後
について、各各評価した。

◎・・・濡れ応力４００ｍｇ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３５０１１ｇ以上〜４００ｍｇ未満で
かつ濡れ時間７秒未満で半田の濡れ姓及び 濡れ速度共可成り良好 △・・・濡れ応力２５０１１１ｇ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力る ×・・・濡れ応力２５０Ｂ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 ■電位伝導性の評価 電気差法により、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’（ΩＩａ）−１以上○・
・・　　／／　　　３Ｘ１０’（Ωｍ）−１以上〜１０
６（Ωｍ）−１未満 Δ・・・　　ｎ　　　２ｘｌＯ’（Ωｌ１１）−１以上
〜１０６（Ωｌ１１）−１未満 ×・・・　　７／　　　２Ｘ１０’（Ωｌ１１）−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。尚測定は常温（３０℃）で実
施 ◎・・・熱伝導率が０．１０　（Ｃａｌ／ｓｅｃ−ｃｍ
・’Ｃ）以上○、、、　　　ｔｔ　　　Ｏ，０７（Ｃａ
ｌ／ｓｅｃ−ｃｍ・ｔ　）以上〜０．１０（Ｃａｌ／ｓ
ｅｃ−ｃｍ−ｔ　）未満Δ・＝　　　／／　　　０．０
５　（Ｃａｌ／ｓｅｃ−ｃｍ・ｔ　）以上〜０．０７　
（Ｃａｌ／ｓｅｃ−ｃｍ−ｔ　）未満×・・・　　　　
　　　ツノ　　　　　　０．０５　　（Ｃａｌ／５ｅｃ
−ｃｕ＋　・ｔ：　　）　　　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Ｃｕめつき及び半
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／　ＣｌＯ２，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、Ｃｕめっきは１μ実施 Ｏ・・・表面外観の変化等なく極めて良好△・・・端面
に若干の錆発生 ×・・・平面部及び端面部に可成りの錆発生■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。

Ｏ・・・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、ダイス等の摩耗が長期連続運転に
よって可成り大

【図面の簡単な説明】

ｉｆ図（ａ）　、　（ｂ）はＣｕめっき層の断面濃度分
析結果と断面模式図で、同（ｃ）　、　（ｊ）は、Ｃｕ
拡散層を有するＣｕめっき層の断面濃度分析結果と断面
模式図、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、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の１例（ＳＳ７２４時間）
を示す図、第４図（ａ）は経時後におけるＣｕ系被覆材
の半田の濡れ性を示す図、同（ｂ）は（ａ）における濡
れ応力測定方法の説明図である。 １・・・鋼板　　　　　　２・・・Ｃｕめっき層３・・
・鋼板 ４・・・Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層他４名 スパックリング時間（ｓｅｅ、） （＝品ｊｉエフ） ２：Ｃｕめっき層 第 １ 図 スパッタリング時間（ｓｅｃ、） （ｄ） ４：Ｃｕ拡散層を有するＣｕＭＩＭ 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；０．０１５％以下、 酸可溶Ａｌ；０．００５〜０．１０％、 Ｃｒ；１．５〜１１％、 Ｂ；０．０００３〜０．００５％ 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含有鋼板の表面にＣｕ拡散層を有
   するＣｕ被覆層を施して、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０．５〜１
   ０μで構成されていること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、 酸可溶Ａｌ；０．００５〜０．１０％、 Ｃｒ；１．５〜１１％、 Ｂ；０．０００３〜０．００５％、 Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖの１種又は２種以上を０．０３〜
   ０．８％含有し、 さらにＣｕ；０．０５〜１．０％、Ｎｉ；０．０５〜１
   ０％、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Ｃｕ拡散層を有するＣｕ被覆層を施して、
   Ｃｕ拡散層の厚みが０．１〜３μでかつＣｕ拡散層とＣ
   ｕ被覆層の厚みが０．５〜１０μで構成されていること
   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。