JPH0499251A - 高強度封着合金及びその製造方法 - 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 この発明は、ＩＣリードフレームまたはガラス、セラミ
ックスとの接合部材として、繰返し曲げ性にずぐれたＦ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系高強度封着合金に係り、特定量のＮｂ
を含有しかつＣ，Ｓｉ、　Ｍｎの含有量を規制して引張
強さ６０ｋｇｆ／ｍｍ２ｍｍ２−１２Ｏ／ｍｍを得た高
強度封着合金とその製造方法に関する。

従来の技術 従来、封着用低膨張合金としては、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合
金、４６％Ｎｉ−Ｆｅ合金、５１％Ｎｉ−Ｆｅ合金、コ
バール合金（Ｆｅ−２８，０ｗｔ％〜３５．０ｗｔ％Ｎ
ｉ−１２，０ｗｔ％−２０，０ｗｔ％Ｃ。

合金）が実用化されている。また、ＩＣリードフレーム
材としては、Ｓｎ、　Ｚｎ等を含有する種々のＣｕ合金
が実用化されている。

近年、ＩＣの小型化に伴って、リードフレーム材の薄肉
化、細幅化が進み、リードフレーム材の断面積の減少に
伴って、リードフレーム材の強度不足を招来するように
なった。そのため、従来使用されてきた４２％Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金やコバール合金において、熱膨張係数の少々の上
昇を犠牲にしても、リードフレーム成型時の変形防止及
びＩＣ製品のリード強度上昇のため、リードフレーム素
材の封着合金の強度及び靭性の向上が要望されてきた。

すなわち、各種電子部品のリード片、例えば板厚０．２
５ｍｍｘ幅１ｍｍ寸法のリード片については、米軍規格
（８８３Ｃ１試験方法２００４−５）にて繰返し曲げ回
数、３回以上と規格化されている。

発明が解決しようとする課題 しかＬ、最近のリードフレーム片の寸法が板厚０．０８
ｍｍ〜０．１２５ｍｍ　Ｘ幅０．１ｍｍ〜０．２ｍｍと
薄肉化、細幅化に伴って従来の封着合金では繰返し曲げ
回数力飄規格の３回以上を満足できない間顯が発生し、
前記薄肉、細幅のリード片においても、繰返し曲げ回数
の規格の３回以上を満足する封着合金が要求されてきた
。

マタ、コバール合金とＬ　テＮｂ　０．０１ｗｔ％〜２
．０ｗｔ％含有のコバール合金が提案（特開昭５６−５
９５０号公報）されているが、前記提案合金は耐応力腐
食割れ性のすぐれた封着合金であり、強度、靭性の向上
がなく、上述の繰返し曲げ規格を満足しないものであっ
た。

この発明は、リードフレーム片の寸法の薄肉化、細幅化
に十分対応できる強度、靭性を有し、米軍規格の繰返し
曲げ性にすぐれたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系高強度封着合金の
提供を目的としている。

課題を解決するだめの手段 発明者は、多数回の繰返し曲げに耐えられる高強度、高
靭性を有しがつ熱膨張係数が ５−９ｘｌＯ’／’Ｃを有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系封着
合金を目的に、その添加元素について種々検討した結果
、特定量のＮｂを含有しがっＣ，Ｓｉ、　Ｍｎの含有量
を規制することにより、引張強さが ６０ｋｇｆ／ｍｍ−ｍｍ−１２Ｏ／ｍｍとなることを知
見しこの発明を完成した。

この発明は、 Ｎｉ　２８．０ｗｔ％〜３５．０ｗｔ％、Ｃｏ　１２．
０ｗｔ％〜２０．０ｗｔ％。

但し、Ｎｉ＋Ｃｏ　４０ｗｔ％−５１ｗｔ％、Ｎｂ　２
．５ｗｔ％〜８．０ｗｔ％、 Ｃ０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ　０．５ｗｔ％以下、Ｍｎ
　１．０ｗｔ％以下を有し、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、引張強さ６０ｋ
ｇｆ／ｍｍ２ｍｍ２−１２Ｏ／ｍｍ２を有することを特
徴とする高強度封着合金である。

また、この発明は、 上記組成からなる封着合金を固溶体化熱処理した後、圧
下率９０％以下の冷間仕上圧延し、さらに温度６００℃
〜１２００℃にて焼なまし焼鈍し、引張強さ６０ｋｇｆ
／ｍ、ｍ２〜１２０ｋｇｆ／ｍｍ２を有する高強度封着
合金を得ることを特徴とする高強度封着合金の製造方法
である。

二の発明は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系封着合金において、特
定量のＮｂを含有しかつＣ，Ｓｉ、　Ｍｎの含有量を規
制したこと、並びに当該組成の封着合金を固溶体化熱処
理し、さらに冷間仕上圧延して温度６００℃〜１２００
℃にて焼なまし焼鈍することにより、６０ｋｇｆ／ｍｍ
−ｍｍ−１２Ｏ／ｍｍを有し、リードフレーム片の寸法
の薄肉化、細幅化に十分対応できる強度、靭性、繰返し
曲げ性を有したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系高強度封着合金を得
ることができる。

組成の限定理由 この発明において、Ｎｉは本系合金の基本成分であるが
、Ｎｉが３５ｗｔ％を超えると熱膨張係数が大きくなり
すぎ、また２８ｗｔ％未満では合金内にα相生成により
、熱膨張係数が大きくなりすぎるので好ましくない。

また、ＣｏはＮｉと同様、本系合金の基本成分であるが
、Ｃｏが２０ｗｔ％を超えると熱膨張係数が大きくなり
すぎると共にコスト的にも好ましくなく、また１２ｗｔ
％未満では磁気変態点が低くなりすぎて、作用 温度４５０℃までの熱膨張係数が大きくなるので、好ま
しくない。

また、但し、Ｎｉ＋Ｃｏが５１ｗｔ％を超えたり、また
４０ｗｔ％未満では熱膨張係数が大きくなり、所要の低
熱膨張係数が得られないので好ましくない。

Ｎｂはこの発明によるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金の特徴で
あるが、２．５ｗｔ％未満では強度、靭性向上の効果が
少なく、所要の繰返し曲げ回数の増加か得られず、また
８、０ｗｔ％を超えると熱膨張係数も大きくなりすぎ、
かつ熱間加工性の劣下を招来するので、好ましくない。

Ｃは０．０５ｗｔ％を越えると、ガラスまたはセラミッ
クスとの密着時の加熱工程にて、密着界面にガス発生に
伴う気泡が生成して、封着強度の低下を招来するので、
Ｃは０．０５ｗｔ％以下とする。

Ｓｉは脱酸元素として添加され、ガラス封着時に重要な
表面酸化被膜の密着性改善効果があるが、０．５ｗｔ％
を超えると材質的に硬化して、冷間加工性が劣化するの
で、０．５ｗｔ％以下に限定する。

また、Ｍｎは熱間加工性改善効果はあるが、１．０ｗｔ
％を超えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、ガラス、セ
ラミックスの封着性を阻害するので好ましくない。

製造方法 この発明によるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系封着合金の製造方法
を詳述すると、 Ｎｉ　２８．０ｗｔ％〜３５．０ｗｔ％、Ｃｏ　１２．
０ｗｔ％〜２０．０ｗｔ％。

但し、Ｎｉ＋Ｃｏ　４０ｗｔ％〜５１ｗｔ％、Ｎｂ　２
．５ｗｔ％〜８．０ｗｔ％、 Ｃ０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ　０．５ｗｔ％以下、Ｍｎ
　１．０ｗｔ％以下を有し、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
系合金を高周波誘導炉にて溶解鋳造後、９５０℃以上の
温度にて鍛造、熱間圧延を行った後、冷間圧延と１００
０℃〜１２００℃に１分以上、好ましくは３０分以下の
加熱する固溶体化熱処理を数回行った後、圧下率９０％
以下で冷間仕上圧延を行い、その後温度６００℃〜１２
００℃に３０秒〜２時間の熱処理を行うことにより、繰
返し曲げ性がすぐれかつ引張強さが６０ｋｇｆ／ｍｍ２
ｍｍ２−１２Ｏ／ｍｍ２であり、熱膨張係数ａ＝５〜９
ｘｌＯ−６／’Ｃを有する高強度封着合金を得ることが
できる。

この発明において、冷間仕上圧延の圧下率が２０％以下
で焼なまし焼鈍条件が温度６００℃〜８００℃の場合は
、引張強さが８０ｋｇｆ／ｍｍ２〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ
２の半硬質の封着合金が得られ、また、冷間仕上圧延の
圧下率が５０％〜９０％で温度９００℃〜１２００℃で
のなまし焼鈍によって、引張強さが ６０ｋｇｆ／ｍｍ　〜８０ｋｇｆ／ｍｍの軟質の封着合
金が得られる。

また、この発明において、固溶体化熱処理を温度１００
０℃〜１２００℃で行う理由は、１０００℃未満では固
溶体化が不十分で析出物が未固溶のまま残存するためで
あり、１２００℃を超えると結晶粒が粗大化し、強靭性
をかえって損うため好ましくない。

また、加熱時間を１分〜３０分にて行う理由は、１分未
満では固溶体化が不十分で析出物が未固溶のまま残存し
、３０分を超えると固溶体化の効果が飽和され熱処理費
が不経済になるためである。

また、冷間仕上圧延の圧下率が９０％を超えると材料の
加工硬化が進み、リードフレームに必要な平坦な板形状
が得難くなり好ましくない。

また、熱処理条件において、６００°Ｃ未渦の温度では
軟化効果あるいは残留応力除去効果が不十分となり、ま
た１２００℃を超えると結晶粒が粗大化し、かえって強
靭性を損うことになり好ましくない。また、処理時間と
しては、３０秒〜２時間が好マしい。

実施例 第１表に示す組成のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金を高周波誘
導炉にて溶解鋳造後、９５０℃以上の温度で鍛造、熱間
圧延を行って、厚；ｇｌＯｍｍにした後、冷間圧延及び
１１００℃で５分間加熱の固溶体イヒ熱処理を２回繰返
した後、圧下率７５％の冷間仕上圧延を行い、その後、
１０００℃に１分間の焼なまし焼鈍を行って、所要厚み
の封着合金板を得、さらに下記寸法の各試験片を切り出
した。

なお、第１表に示すＮｏ、１〜１１は本発明合金であり
、Ｎｏ、１２〜１５は従来合金、Ｎｏ−１６〜１９は比
較合金である。

第１表の熱膨張係数は、直径３ｍｍφ×長さ５０ｍｍの
試験片にて、３０℃から４５０℃までの熱膨張を測定し
、その平均値にて表す。

また、繰返し曲げ回数は米軍規格、８８３Ｃ１試験方法
２００４−５にて測定したもので、厚み０．２５ｍｍｘ
輻１ｍｍｘ長さ１００ｍｍ（Ａ）、厚み０．１ｍｍＸ幅
０．１５ｍｍｘ長さ１００ｍｍ（Ｂ）のＡ、Ｂ２種の試
験片をエツチング加工にて製作したもので、９０°折曲
げ試験を５回行って、その平均値を回数として表示した
。

以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｎｉ２８．０ｗｔ％〜３５．０ｗｔ％、 Ｃｏ１２．０ｗｔ％〜２０．０ｗｔ％、 但し、Ｎｉ＋Ｃｏ４０ｗｔ％〜５１ｗｔ％、Ｎｂ２．５
   ｗｔ％〜８．０ｗｔ％、 Ｃ０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ０．５ｗｔ％以下、Ｍｎ１
   ．０ｗｔ％以下を有し、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、引張強さ６０ｋ
   ｇｆ／ｍｍ＾２〜１２０ｋｇｆ／ｍｍ＾２を有すること
   を特徴とする高強度封着合金。 ２ Ｎｉ２８．０ｗｔ％〜３５．０ｗｔ％、 Ｃｏ１２．０ｗｔ％〜２０．０ｗｔ％、 但し、Ｎｉ＋Ｃｏ４０ｗｔ％〜５１ｗｔ％、Ｎｂ２．５
   ｗｔ％〜８．０ｗｔ％、 Ｃ０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ０．５ｗｔ％以下、Ｍｎ１
   ．０ｗｔ％以下を有し、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる封着合金を固溶体
   化熱処理した後、圧下率９０％以下の冷間仕上圧延し、
   さらに温度 ６００℃〜１２００℃にて焼なまし焼鈍し、引張強さ６
   ０ｋｇｆ／ｍｍ＾２〜１２０ｋｇｆ／ｍｍ＾２を有する
   ことを特徴とする高強度封着合金の製造方法。