JPH04214832A

JPH04214832A - メッキ性ならびにハンダ付け性に優れる電子材料用Ｆｅ―高Ｎｉ系合金

Info

Publication number: JPH04214832A
Application number: JP20182290A
Authority: JP
Inventors: Rikio Nemoto; 根本　力男; Masaomi Tsuda; 津田　正臣
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-08-05
Also published as: JPH0579741B2

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、通信用変成器、計器用変流器、磁気遮蔽板あ
るいは磁気ヘッドなどとしての用途に用いられるＦｅ−
高Ｎｉ系合金であって、特にメッキ性やハンダ付性など
の表面特性に優れるＦｅ−高Ｎｉ系合金に関するもので
ある。

［従来の技術］近年におけるエレクトロニクスの発展は、その技術革新
の速さとともに、あらゆる産業分野に電気・電子機器の
使用が拡大され、それにつれ高信頼性の確保、長寿命化
と競争激化の中にあり、これら精密機器類には多くの種
類の金属材料が重要な構成材料の一つとして広く用いら
れている。

電気・電子機器の信頼性の確保は、それを構成する金属
材料の高信頼性にもとづくものであり、特に最近の、Ｉ
Ｃリードフレーム製造分野などでは材料の表面特性、と
りわけメッキの信頼性向上とメッキコストの低減は重要
な課題であり、これら電子材料のメッキ性の向上、信頼
性を確保した上でのメッキ厚み減少が盛んに研究されて
いる。

電子材料として多く用いられるＦｅ−Ｎｉ系合金にメッ
キを施す場合、その表面は多少にかかわらず酸化皮膜で
覆われているため、メッキ前に各種の複雑な前処理とし
て活性化処理が行われるのが一般的である。このような
前処理の他に、特開昭５６−３３４５７号、特開昭５６
−５０５５０号、前記特開昭５６−３３４５７号によれ
ば、Ｎｉ３４〜４０ｗｔ％（以下は単に「％」で略記す
る。）のＦｅ合金にＣｕ２〜１０％を、特開昭５６−５
０５５０号によればＮｉ２５〜５０％りＦｅ合金にＣｕ
１〜２５％を、また、特開昭５８−１４１５４６号によ
れば、Ｎｉ１５〜２５％のＦｅ合金にＣｕ１〜３０％を
添加、含有させることによってメッキ性およびハンダ付
性の向上が図られている。

［発明が解決しようとする課題］上述のようなこれまでの技術では、最近のメッキコスト
低減の要求には対処できず、メッキの種類によってはほ
とんど活性化処理を行わずメッキを実施したり、あるい
はごく簡単な前処理によってメッキができるように、メ
ッキ性向上に寄与する表面特性を有する合金に改善する
必要がある。

前記のような要請に対し、Ｆｅ−Ｎｉ系合金にＣｕを添
加する前記従来技術の合金は、Ｃｕの多量添加によるコ
ストアップ、またはリードフレーム用途などではＣｕ添
加による熱膨張の著しい増加によりＳｉチップとの熱膨
張の差異の増加を引き起こし、リードフレーム用として
は通用できなくなる。また材料の製造面からみると、Ｆ
ｅ−Ｎｉ系合金へのＣｕ添加は熱間加工性の低下を引き
起こし、製造歩留りを低下させる等の問題点があった。

［課題を解決するための手段］本発明は、表面特性、とくにメッキ性やハンダ付性に優
れた合金を提供することを目的とするものである。すな
わち、本発明は、下記（１）〜（４）に示す成分組成を
有する合金に関するものである。

（１）Ｃ■０．０５％、Ｎ■０．０３％、Ｓｉ：０．０
１〜２．０％、Ｍｎ■３．０％、Ｃｒ■１．０％、Ｎｉ
：６０〜８０％、Ｂ：０．００２〜０．０２％を含有し
、残部Ｆｅよりなる表面特性に優れるＦｅ−高Ｎｉ系合
金。

（２）Ｃ■０．０５％、Ｎ■０．０３％、Ｓｉ：０．０
１〜２．０％、Ｍｎ■３．０％、Ｃｒ■１．０％、Ｎｉ
：６０〜８０％、Ｂ：０．００２〜０．０２％を含有し
、さらにＭｏ■６．０％および／またはＣｏ■２０％を
含有し、残部Ｆｅよりなる表面特性に優れるＦｅ−高Ｎ
ｉ系合金。

（３）Ｃ■０．０５％、Ｎ■０．０３％、Ｓｉ：０．０
１〜２．０％、Ｍｎ■３、０％、Ｃｒ■１．０％、Ｎｉ
：６０〜８０％、Ｂ０．００２〜０．０２％を含有し、
残部Ｆｅよりなり、さらにＮｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＡｌ
のうち１種または２種以上を単独または合計で０．００
５〜０．４％含有する表面特性に優れるＦｅ−高Ｎｉ系
合金。

（４）Ｃ■０．０５％、Ｎ■０．０３％、Ｓｉ：０．０
１〜２．０％、Ｍｎ■３．０％、Ｃｒ■１．０％、Ｎｉ
：６０〜８０％、Ｂ０．００２〜０．０２％を含有し、
Ｍｏ■６．０％及び／またはＣｏ■２０％を含有し、残
部Ｆｅよりなり、さらにＮｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＡｌの
うち１種または２種以上を単独または合計で０．００５
〜０．４％含有する表面特性に優れるＦｅ−高Ｎｉ系合
金。

〔作用〕

さて、本発明者らは、Ｆｅ−Ｎｉ系合金にＢを添加する
と、表面特性のうちとくにハンダ付性が著しく改善され
ることを知見した。

そこで、以下にＢ添加によるメッキ性ならびにハンダ付
性向上のメカニズムについて説明する。

本発明者らの研究によると、通常の非酸化性雰囲気下で
の焼鈍で製造されたＢを含む材料とＢを含まない材料の
表面層およびその近傍における元素の分布について調査
したところ、Ｂを含まない材料では、深さ１５０ÅでもＯ２の相対濃
度が低下しないのに対し、Ｂを含む材料では、深さ９０
ÅでＯ２の相対濃度が急激に低下し、表面の酸素富化層
がかなり薄いことが判った。さらに、このＢを含む材料
ではＢが表面層に濃化しており、非酸化性雰囲気で表面
層に均一なＢ窒化物層を形成している。したがって、他
成分の表面濃化が抑制され、酸化層が生成されにくくな
り、メッキ液中で、酸化膜の自動的な還元が起こり、メ
ッキの核の吸着が起こり易くなり、メッキ性が向上する
ことが予想される。

このような知見から、本発明では、Ｆｅ−Ｎｉ系合金に
所定量の有効Ｂを添加することが望ましく、その有効Ｂ
の作用を効果的なものにするために、Ｂを消費しやすい
Ｎや、Ｂ固定に寄与するＡｌなどの添加量について吟味
とした。

以下に、本発明合金の成分組成を限定する理由を述べる
。

Ｃ：Ｃは、メッキ性ならびにハンダ付性を向上させる元
素であるＢと結びつき、Ｂ炭化物を生成しやすい。Ｂ炭
化物は有効Ｂ量を減少させ、またＢ炭化物の偏在により
、材料表面の均一性を欠くため、その生成を抑制する必
要がある。Ｆｅ−Ｎｉ系合金でＢ炭化物を生成させない
ためにはＣは０．０５％以下に抑制する必要がある。

Ｓｉ：Ｓｉは、精錬時に脱酸剤として用いる必要から、
あまりに低く抑えることは適当でないので、０．０１％
以上とする。しかし、一方では電子材料等に用いられる
Ｆｅ−Ｎｉ系合金はその熱処理が非酸化性雰囲気で行わ
れることが多く、表面酸化はきわめて軽微におさえられ
るが、Ｓｉが多くなるとＳｉを主体とする酸化層が形成
されるようになり、Ｂを添加していても、その表面性状
が損なわれるようになる。このような酸化層を形成させ
ないためには、Ｓｉは２．０％以下にすることが必要で
ある。

Ｍｎ：Ｓｉと同様に、非酸化性雰囲気の露点によっては
Ｍｎが多くなると、ＦｅＯ−ＭｎＯの酸化物層を形成し
やすくなり、Ｂによる表面活性効果が損なわれる。した
がって、Ｍｎは３．０％以下に限定する必要がある。

Ｃｒ：Ｃｒが多くなると、Ｍｎと同様に非酸化性雰囲気
の露点によってＣｒ２Ｏ３からなる酸化物層を形成しや
すくなり、Ｂによる表面活性効果が損なわれるので、Ｃ
ｒは１．０％以下にする必要がある。

Ｎｉ：Ｎｉは６０％未満だと高い透磁率を得ることがで
きず、好ましくない。一方、このＮｉは８０％を超えて
含有させると、磁気特性が劣化するので、上限は８０％
とする。

Ｂ：Ｂ添加によるメッキ性ならびにハンダ付性の改善は
、鋼中に固溶しているＢが非酸化性雰囲気下でＮと反応
し、表面層に均一なＢ窒化物層を形成し、表面の酸化層
形成を抑制することによるものである。Ｂを添加するこ
とにより、通常の非酸化性雰囲気熱処理でＦｅ−Ｎｉ系
合金の表面酸化層をほとんど生成しないか、または非常
に薄くすることができ、メッキならびにハンダの種類に
よっては活性化前処理を施すことなく、きわめて良好な
メッキ性ならびにハンダ付性を与えることができる。し
かし、Ｂが０．００２０％未満ではその効果は小さく、
メッキ性ならびにハンダ付性向上は期待できない。一方
、Ｂが０．０２０％より多いとＢ化合物、特にＢ炭化物
が析出しやすくなり、材料表面に均一性を欠き、かえっ
てメッキならびにハンダ付後、加熱処理などを施すと、
部分的に微細なふくれを生じ、メッキならびにハンダ付
の信頼性を失う。したがって、良好なメッキ性ならびに
ハンダ付性を得るためにはＢは０．００２〜０．０２％
にする必要がある。

Ｎ：ＮはＣと同様に、メッキ性ならびにハンダ付性を向
上させる元素であるＢと結びつき、Ｂ窒化物を生成しや
すい。Ｂ窒化物は有効Ｂ量を減少させるため、マトリッ
クス中においてはその生成を抑制する必要がある。Ｆｅ
−Ｎｉ系合金でＢ窒化物を生成させないためには、Ｎは
０．０３％以下に抑制する必要がある。

しかしながら、このＮは、精錬時にその含有量を極端に
下げると、精錬をいたずらに複雑にして合金設計を困難
にするので、Ｂの消費につながらない程度での含有を許
容する。

Ｍｏ：Ｍｏは、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金に添
加され、磁気特性、熱膨張、あるいは耐摩耗性を改善す
る働きがあるが、６％を超える添加は、改善の効果が小
さく、また、高価になるだけであるので、Ｍｏは６％以
下に制限する必要がある。

Ｃｏ：Ｃｏは、Ｆｅ−Ｎｉ系合金に添加され、磁気特性
、熱膨張、その他の物理的特性の改善に役立つが、Ｃｏ
はＮｉにくらべ高価であり、２０％を超える添加は、特
性改善の割には高価になるだけであるので、Ｃｏは２０
％以下にする必要がある。

Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ：これらの元素は、Ｆｅ−Ｎｉ
系合金Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金中で、Ｃ、Ｎと結びついて
炭化物、窒化物を生成する。ところで、Ｂも鋼中のＣ、
Ｎと結びついて炭化物、窒化物となるが、ＢよりもＣ、
Ｎと親和力の強いＮｂ、ＴｉＺｒ、Ａｌ等を添加し、そ
れらの炭化物、窒化物としてＣ、Ｎを固定しておくこと
は、有効Ｂ量を増すことになり、きわめて望ましいこと
と言える。

これらのＮｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌの添加も０．００５％
未満では十分な効果を得るほどＣ、Ｎを固定できない。

しかし、０．４％を超えて添加すると、これら元素はＣ
、Ｎと結びつくとともに、Ｏとの親和力も強いため、表
面層にこれら元素の酸化物を生成しやすくなり、Ｂ添加
によるメッキ性ならびにハンダ付性向上を阻害するよう
になる。したがって、これらＮｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌの
うち１種または２種以上を単独または合計で０．００５
〜０．４％を含有させる必要がある。

次に、本発明の合金を製造する方法について説明する。

本発明合金は、大気下で電気炉溶解した後、ＡＯＤ法（
アルゴン−酸素吹き脱炭法）またはＶＯＤ法（真空−酸
素吹き脱炭法）により精錬され、大気または真空溶解さ
れて造塊される。次いで熱間圧延、冷間圧延、焼鈍酸洗
、非酸化性雰囲気焼鈍が適宜組合せ施された後最終製品
とされる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について、比較例をあげて説明す
る。

第１表は、Ｂを必須元素とする本発明合金と、Ｂを含有
しない従来型のＦｅ−Ｎｉ系合金のＡｕメッキ性、Ａｇ
メッキ性およびハンダ付性を比較して示したものである
。

メッキ性はアンモニアクラッキングガス中で焼鈍した条
材を２０Ｗ×６０ｌ（ｍｍ）の試験片に切り、Ａｕメッ
キは脱脂処理後直接メッキ（厚さ０．５μ）、Ａｇメッ
キはＣｕ下地メッキ（厚さ１μ）を施してからＡｇメッ
キ（厚さ２μ）を行った。このメッキ済み試験片を５０
０℃のホットプレート上に１分間置き、とり出し、表裏
のふくれの有無とその数を比較した。しかし、Ａｕメッ
キではふくれを発生しないため、加熱後の表面変色度合
いを比較した。

またハンダ付性試験はＪＩＳ　Ｃ　５０３３に準じて行
った。

〔発明の効果〕

このようなＡｕメッキ、Ａｇメッキ等のメッキ性ならび
にハンダ付性の向上は、本発明合金による材料を使用し
た電子機器の信頼性を著しく向上させるものである。ま
たこのようなメッキ性の向上は、メッキ層と被メッキ物
の固着性を向上させることにより、メッキ層を薄くする
ことができ、メッキコストの低減をもたらす。

以上説明したように、本発明合金は、通信用変成器、計
器用変流器、その他の電磁気用Ｆｅ−Ｎｉ系合金の基本
性質を保持しつつ、優れたメッキ性を有するものであり
、表面活性状況が得られやすいので、同時にハンダ付性
にも優れるという表面特性を有している。

特許出願人　日本冶金工業株式会社復代理人　弁理士　小川順三

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ■０．０５ｗｔ％、Ｎ■０．０３ｗｔ％
、Ｓｉ：０．０１〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ■３．０ｗｔ％
、Ｃｒ■１．０ｗｔ％、Ｎｉ：６０〜８０ｗｔ％、Ｂ：
０．００２〜０．０２ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅよりな
る表面特性に優れるＦｅ−高Ｎｉ系合金。
【請求項２】Ｃ■０．０５ｗｔ％、Ｎ■０．０３ｗｔ％
、Ｓｉ：０．０１〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ■３．０ｗｔ％
、Ｃｒ■１．０ｗｔ％、Ｎｉ：６０〜８０ｗｔ％、Ｂ：
０．００２〜０．０２ｗｔ％を含有し、さらにＭｏ■６
．０ｗｔ％および／またはＣｏ■２０ｗｔ％を含有し、
残部Ｆｅよりなる表面特性に優れるＦｅ−高Ｎｉ系合金
。
【請求項３】Ｃ■０．０５ｗｔ％、Ｎ■０．０３ｗｔ％
、Ｓｉ：０．０１〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ■３．０ｗｔ％
、Ｃｒ■１．０ｗｔ％、Ｎｉ：６０〜８０ｗｔ％、Ｂ：
０．００２〜０．０２ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅよりな
り、さらにＮｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＡｌのうち１種また
は２種以上を単独または合計で０．００５〜０．４ｗｔ
％含有する表面特性に優れるＦｅ−高Ｎｉ系合金。
【請求項４】Ｃ■０．０５ｗｔ％、Ｎ■０．０３ｗｔ％
、Ｓｉ：０．０１〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ■３．０ｗｔ％
、Ｃｒ■１．０ｗｔ％、Ｎｉ：６０〜８０ｗｔ％、Ｂ：
０．００２〜０．０２ｗｔ％を含有し、Ｍｏ■６．０ｗ
ｔ％および／またはＣｏ■２０ｗｔを％を含有し、残部
Ｆｅよりなり、さらにＮｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＡｌのう
ち１種または２種以上を単独または合計で０．００５〜
０．４ｗｔ％含有する表面特性に優れるＦｅ−高Ｎｉ系
合金。