JPH0565602A - High strength lead frame material and its production - Google Patents
High strength lead frame material and its productionInfo
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- JPH0565602A JPH0565602A JP25053991A JP25053991A JPH0565602A JP H0565602 A JPH0565602 A JP H0565602A JP 25053991 A JP25053991 A JP 25053991A JP 25053991 A JP25053991 A JP 25053991A JP H0565602 A JPH0565602 A JP H0565602A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は従来のものより高強度の
半導体装置用リードフレーム材料に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lead frame material for semiconductor devices, which has higher strength than conventional ones.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ロジック等の半導体装置の高容
量、高集積化およびパッケージの薄肉化に伴い、リード
フレームは多ピン化、薄板化の傾向にある。このため、
従来にも増して高強度のリードフレーム材料が要求され
ている。これら多ピン用Fe系リードフレーム材料とし
て、従来Fe-42Ni、Fe-29Ni-17Co(コバール)が知ら
れている。これらのFe-Ni系およびFe-Ni-Co系の改
良材の提案には、特開昭55-131155号あるいは種々の強
化元素を添加した高強度Fe-Ni系合金の提案があり、
またFe-Ni-Co系の改良合金については、特開昭55-12
8565号、特開昭57-82455号、特開昭61-6251号、特公平1
-817号、特公平1-15562号、本願発明の出願人が先に提
案した特開平1-61042号がある。2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in capacity and integration of semiconductor devices such as logic devices and the reduction in thickness of packages, the lead frame tends to have more pins and thinner plates. For this reason,
There is a demand for lead frame materials with higher strength than ever before. Fe-42Ni and Fe-29Ni-17Co (Kovar) are conventionally known as Fe-based lead frame materials for these multiple pins. Proposals for these Fe-Ni-based and Fe-Ni-Co-based improved materials include JP-A-55-131155 and high-strength Fe-Ni-based alloys containing various strengthening elements.
Further, regarding an improved Fe-Ni-Co alloy, JP-A-55-12
8565, JP-A-57-82455, JP-A-61-6251, JP-B-1
-817, Japanese Patent Publication No. 1-15562, and Japanese Patent Laid-Open No. 1-61042 proposed by the applicant of the present invention.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】多ピンリードフレーム
は、主に微細加工が可能なフォトエッチング法で製造さ
れる。しかし、これら微細加工したFe-42NiまたはFe
-29Ni-17Coの薄板多ピンリードフレームは、リードの
強度不足が原因でパッケージ組立、搬送、実装などの際
に、反り、曲がりなどリードのバラツキが起こり易く、
また使用中の衝撃で座屈するなど種々の問題があった。
Fe-Ni系あるいはFe-Ni-Co系合金の改良について
は、Si、Mn、Crを含有させて強化する試み(特開昭55
-131155号)、あるいはその他の強化元素による高強度化
の提案、Fe-Ni-Co系合金についての熱膨張に関する
もの{(イ)特開昭55-128565号、(ロ)特開昭57-82455号、
(ハ)特開昭61-6251号、(ニ)特公平1-817号、(ホ)特公平
1-15562号、(ヘ)特開平1-61042号)}があるが、前者は主
要元素の他に強化元素を過剰に含有するため、表面酸化
が起り易く、リードフレームの主要特性であるハンダ
性、メッキ性を著しく劣化させる問題があり、また、後
者のうち、(イ)以外はいずれもリードフレームの強度を
積極的に改善しようとするものではない。なお、前記
(イ)のものは、本発明材料と強化機構を異にするもので
ある。The multi-pin lead frame is mainly manufactured by a photo-etching method which enables fine processing. However, these finely processed Fe-42Ni or Fe
-29Ni-17Co thin plate multi-pin lead frame is liable to cause lead variations such as warping and bending during package assembly, transportation and mounting due to insufficient lead strength.
Further, there are various problems such as buckling due to impact during use.
In order to improve the Fe-Ni-based or Fe-Ni-Co-based alloy, an attempt to strengthen it by adding Si, Mn, and Cr (JP-A-55)
-131155), or other strengthening elements to improve strength, and related to thermal expansion of Fe-Ni-Co alloys {(a) JP-A-55-128565, (B) JP-A-57-57- No. 82455,
(C) Japanese Patent Laid-Open No. 61-6251, (D) Japanese Patent Publication No. 1-817, (E) Japanese Patent Publication
1-15562, (f) JP-A-1-61042)), but the former contains a strengthening element in addition to the main element in an excessive amount, so that surface oxidation is likely to occur, which is a main characteristic of the lead frame solder. However, none of the latter except (a) positively improves the strength of the lead frame. In addition, the above
The type (a) is different from the material of the present invention in the strengthening mechanism.
【0004】そこで、本発明者は、常温でオーステナイ
ト相が不安定なFe-Ni-Co系合金に着目して、組成お
よび製造条件について種々実験を行なった結果、特定の
加工率による加工誘起マルテンサイト変態とその後の焼
鈍で逆変態オーステナイト相を析出させてその量を特定
量以上とし、他はマルテンサイトまたはフェライト相か
らなる組織とすることにより、リードフレームの各種特
性、特にハンダ性、メッキ性を損なわずに高強度化する
ことができることを見出し、本発明の基礎となる発明を
なした(特願平1-163595号等)。すなわち、該基礎発明
のリードフレーム材料の最も重要な点は、従来のFe-N
i-Co系合金が強化元素添加によるオーステナイト単相
の高強度化であるのに対し、ハンダ性、メッキ性を損な
う強化元素を添加することなく、組織的にオーステナイ
ト相およびマルテンサイト相若しくはフェライト相の複
合組織とした点である。図2は、本基礎発明材料の代表
的ミクロ組織写真(a),(b)を従来の材料であるコバ
ールのそれ(c)と対比して示したものである。この写
真から、従来のコバール合金(c)がオーステナイト単
相組織であるのに対し、本発明合金(a),(b)は、
γ″(逆変態オーステナイト)またはさらにγR(残留
オーステナイト)からなるオーステナイト相およびα″
(マルテンサイト)またはさらにα(フェライト)からな
る複合組織でなるものであることがわかり、本基礎発明
合金はこれにより高強度化を得るものである。Therefore, the present inventor has conducted various experiments on the composition and manufacturing conditions focusing on the Fe-Ni-Co type alloy in which the austenite phase is unstable at room temperature. By precipitating the reverse transformation austenite phase by site transformation and subsequent annealing to make it more than the specified amount, and by making the other structure a structure consisting of martensite or ferrite phase, various characteristics of the lead frame, especially solderability, plating property The inventors have found that the strength can be increased without impairing the above-mentioned characteristics, and have made the invention that forms the basis of the present invention (Japanese Patent Application No. 1-163595, etc.). That is, the most important point of the lead frame material of the basic invention is the conventional Fe-N.
Whereas the i-Co alloy has a strengthened austenite single phase by the addition of a strengthening element, the austenite phase and martensite phase or ferrite phase can be structurally formed without adding a strengthening element that impairs solderability and plating property. It is a point that it was a composite organization. FIG. 2 shows typical microstructure photographs (a) and (b) of the material of the present invention in contrast with that of Kovar which is a conventional material (c). From this photograph, while the conventional Kovar alloy (c) has an austenite single phase structure, the alloys of the present invention (a) and (b) have
γ ″ (reverse transformation austenite) or further γR (retained austenite) and α ″
It has been found that the alloy has a composite structure composed of (martensite) or α (ferrite), and the alloy of the present invention has a high strength.
【0005】該基礎発明は、具体的には、重量%にて、
Co 0.5〜22%、Ni 22〜32.5%、Mn1.0%以下、Si 0.5%
以下を含有し、NiとCoの含有量は、Co 12%未満では
Ni27〜32.5%、Co 12%以上では66%≦2Ni+Co≦74%の
関係を満足し、残部は不純物を除き実質的にFeからな
り、さらに組織が逆変態オーステナイト相、あるいはさ
らに残留オーステナイト相とでなるオーステナイト相お
よびマルテンサイト相若しくはフェライト相の単独また
は複合相からなり、前記逆変態オーステナイト相の単独
または残留オーステナイト相との合計が50%以上である
ことを特徴とする高強度リードフレーム材料、または前
記組成のNiの0.5〜3%を等量のCuで置換した上記各組
織の高強度リードフレーム材料、さらに、B,Mg,Ca
の1種以上を添加して、前記同様の各組成とした高強度
リードフレーム材料ならびに上記各組成の合金を、オー
ステナイト化終了温度以上の温度で溶体化処理し、次い
で40〜90%の冷間加工でオーステナイト相の一部または
全部を加工誘起マルテンサイトに変態させ、さらにオー
ステナイト化終了温度未満の温度で最終焼鈍して逆変態
オーステナイト相を析出させ、前記各請求項のいずれか
の組織とすることを特徴とする高強度リードフレーム材
料の製造方法である。さらに本基礎発明材において、ハ
ンダ性、エッチング性を評価していく過程で脱酸剤とし
て添加され残留するMn,Siおよび炭素、硫黄、酸素、
窒素の不純物については、特定の値以下に規制すると、
一段とハンダ性、メッキ性が向上し、強度や熱膨張特性
以外に求められる実用特性が改善されることがわかっ
た。The basic invention is specifically, in terms of weight percent,
Co 0.5-22%, Ni 22-32.5%, Mn 1.0% or less, Si 0.5%
The following are contained, and the contents of Ni and Co satisfy Ni27 to 32.5% when Co is less than 12% and 66% ≦ 2Ni + Co ≦ 74% when Co is more than 12%, and the balance is substantially Fe except for impurities. Consisting of a reverse transformation austenite phase, or further consisting of a single or composite phase of an austenite phase and a martensite phase or a ferrite phase consisting of a retained austenite phase, and a total of the reverse transformation austenite phase alone or a retained austenite phase. Of 50% or more, or a high strength leadframe material of the above tissues in which 0.5 to 3% of Ni of the above composition is replaced by an equal amount of Cu, and further B, Mg , Ca
At least one of the above-mentioned high-strength leadframe materials and alloys of the above-mentioned compositions are subjected to solution treatment at a temperature above the austenitizing end temperature, and then 40 to 90% cold. A part or all of the austenite phase is transformed into a work-induced martensite by working, and further, final annealing is performed at a temperature lower than the austenitization end temperature to precipitate a reverse transformed austenite phase, and the structure according to any of the above claims is obtained. And a method for producing a high-strength lead frame material. Further, in the material of the present invention, Mn, Si and carbon, sulfur, oxygen, which are added as deoxidizing agents and remain in the process of evaluating solderability and etching property,
Regarding nitrogen impurities, if you regulate below a certain value,
It was found that the soldering property and the plating property were further improved, and the practical properties required in addition to the strength and the thermal expansion property were improved.
【0006】しかしながら、該基礎発明において、マル
テンサイト相からオーステナイト相への逆変態は、温度
に敏感であるため、強度の焼鈍温度依存性が大きく、安
定生産上問題が多いことがわかった。そこで、本発明
は、この強度の焼鈍温度依存性を緩和した高強度リード
フレーム材料およびその製造方法を提供することを目的
とする。本発明は、マルテンサイト相からオーステナイ
ト相への逆変態を利用するとともに固溶硬化あるいは析
出硬化を利用することにより、ハンダ性、メッキ性、熱
膨張特性を損なうことなく、かつ強度の焼鈍温度依存性
を緩和させた高強度リードフレーム材料が得られること
を見出したことに基づくものである。However, in the basic invention, it has been found that the reverse transformation from the martensite phase to the austenite phase is temperature-sensitive, so that the strength largely depends on the annealing temperature and there are many problems in stable production. Therefore, it is an object of the present invention to provide a high-strength lead frame material that alleviates the annealing temperature dependency of the strength and a method for manufacturing the same. The present invention utilizes the reverse transformation from the martensite phase to the austenite phase and utilizes the solid solution hardening or the precipitation hardening, so that the solderability, plating property, and thermal expansion characteristics are not impaired, and the strength depends on the annealing temperature. This is based on the finding that a high-strength lead frame material with relaxed properties can be obtained.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は前記
基礎発明の添加合金元素に加えて、Nb,Ti,Zr,Mo,
V,W,Beのいずれか1種または2種以上を合計で0.1〜
3.0%含有し、残部は不純物を除き実質的にFeからなる
組成を骨子とするものである。That is, according to the present invention, in addition to the additive alloy elements of the basic invention, Nb, Ti, Zr, Mo,
Any one or more of V, W, and Be 0.1 to 0.1 in total
The main content is 3.0% and the balance is substantially Fe except for impurities.
【0008】[0008]
【作用】まず本発明の数値限定理由を述べる。Co含有
量は、その約17%付近および約5%付近で熱膨張係数を極
小化するのに最適であり、0.5%より少ないか、22%を越
えると熱膨張係数が大きくなり、シリコンチップとの熱
膨張整合性を劣化させる。このため、Co含有量は、0.5
〜22%の範囲に限定する。Ni含有量は、Co量との関係
で決定される。Co 12%未満でNiが27%より少ないか、
Co 12%以上で(2Ni+Co)が66%より少ないと、マルテ
ンサイト変態開始温度が高く、オーステナイトが不安定
となり、溶体化処理時の冷却過程でマルテンサイト変態
を起し、十分なオーステナイト量が得られない。また、
Co 12%未満でNiが32.5%を越えるか、Co 12%以上で(2
Ni+Co)が74%を越えると、室温においてオーステナイ
ト相が安定となり過ぎ、加工誘起変態が生じにくくな
る。このため、Co 12%未満でNi 27〜32.5%、Co 12%
以上で、66%≦2Ni+Co≦74%の関係を満足するように
Niを限定した。また、最適組成はマルテンサイト開始
温度が0℃以下になるようにNi,Co含有量を調整する
ことが重要である。First, the reasons for limiting the numerical values of the present invention will be described. The Co content is optimal for minimizing the thermal expansion coefficient at about 17% and about 5%, and when it is less than 0.5% or exceeds 22%, the thermal expansion coefficient becomes large, and it becomes Deteriorates the thermal expansion consistency. Therefore, the Co content is 0.5
Limited to ~ 22%. The Ni content is determined in relation to the Co content. Is less than 12% Co and less than 27% Ni,
When the content of Co is 12% or more and (2Ni + Co) is less than 66%, the martensite transformation start temperature is high and the austenite becomes unstable, causing martensite transformation in the cooling process during the solution treatment and obtaining a sufficient amount of austenite. I can't. Also,
If Co is less than 12%, Ni exceeds 32.5%, or if Co is 12% or more ((2
When Ni + Co) exceeds 74%, the austenite phase becomes too stable at room temperature, and it becomes difficult for work-induced transformation to occur. Therefore, if Co is less than 12%, Ni 27 to 32.5%, Co 12%
As described above, Ni is limited so as to satisfy the relationship of 66% ≦ 2Ni + Co ≦ 74%. Further, it is important to adjust the Ni and Co contents so that the optimum composition has a martensite starting temperature of 0 ° C or lower.
【0009】Mnは脱酸剤として作用するが、1.0%を越
えると熱膨張係数を増大させ、また、ハンダ性、メッキ
性を劣化させるので1.0%以下に限定した。Siは脱酸剤
として添加され、材料中に残存しない方が望ましいが、
0.5%までは熱膨張係数の極端な上昇や、ハンダ性、メッ
キ性の極端な劣化は生じないので許容できる。B,M
g,Caは、熱間加工性向上のため必要により添加され、
1種または2種合計の添加量で0.0001%未満ではその効
果が少なく、0.03%を超えると逆に冷間加工時の延性を
低め、かつ素材エッチング性を劣化させるため、0.0001
〜0.03%に限定する。より好ましくは0.01%以下である。Mn acts as a deoxidizing agent, but if it exceeds 1.0%, it increases the thermal expansion coefficient and deteriorates the solderability and plating property, so it is limited to 1.0% or less. Si is added as a deoxidizer, and it is desirable that Si does not remain in the material.
Up to 0.5% does not cause an extreme increase in the coefficient of thermal expansion or extreme deterioration in solderability and plating properties, and is therefore acceptable. B, M
g and Ca are added as necessary to improve hot workability,
If the total addition amount of one or two kinds is less than 0.0001%, its effect is small, and if it exceeds 0.03%, the ductility during cold working is decreased and the material etching property is deteriorated.
Limited to ~ 0.03%. It is more preferably 0.01% or less.
【0010】Cuはパッケージ樹脂とリードフレーム間
の耐隙間腐食性を向上させる元素である。Cuは0.5%よ
り少ないと耐隙間腐食性向上に効果がなく、また3%を越
えると、ハンダとの界面にCuとSnの脆い金属間化合物
を形成し、ハンダ剥離を起し易くなる。また、Cuはオ
ーステナイト安定化元素であるため、3%を越えて添加し
た場合はオーステナイト相が安定となり過ぎ、加工誘起
変態が生じにくくなるため0.5〜3%に限定する。Cu is an element that improves the crevice corrosion resistance between the package resin and the lead frame. When Cu is less than 0.5%, there is no effect in improving crevice corrosion resistance, and when it exceeds 3%, a brittle intermetallic compound of Cu and Sn is formed at the interface with the solder, and solder peeling easily occurs. Further, since Cu is an austenite stabilizing element, if it is added in an amount exceeding 3%, the austenite phase becomes too stable, and it becomes difficult for the work-induced transformation to occur, so it is limited to 0.5 to 3%.
【0011】次に不純物について述べる。本発明は通常
の不純物であれば特に問題にすることはない。しかし、
C,S,O,Nについては、それぞれ以下の範囲に規制
することにより、特に特性上好ましい材料となる。Cは
0.02%を越えるとエッチング穿孔性が劣化し、さらに炭
化物の過剰析出によりハンダ性、メッキ性を悪くするた
めち0.02%以下とすることが望ましい。Cのさらに望ま
しい範囲は0.015%以下である。Sは0.015%を越えると、
過剰のMnSが形成され、表面疵等が発生し易くなり、
また、固溶Sは熱間加工性を低下させるため、0.015%以
下に限定することが望ましい。Sのさらに望ましい範囲
は0.010%未満である。Oは150ppmを越えると脱酸剤のS
iおよび不可避的に混入したAl,Mg等、Oとの親和力の
強い元素と過剰の酸化物を形成し、それが表面清浄度を
悪くし、ハンダ性、メッキ性を低下させるため150ppm以
下とすることが望ましい。Oのさらに望ましい範囲は10
0ppm以下である。Nはオーステナイト安定化作用がある
ため、150ppmを越えて添加するとオーステナイト相が安
定化しすぎ、加工誘起変態が起りにくくなる。さらに窒
化物が過剰に析出しハンダ性、メッキ性を低下させる。
好ましいN量は50ppm以下である。Next, impurities will be described. The present invention does not cause any particular problem as long as it is an ordinary impurity. But,
By restricting C, S, O, and N in the following ranges, respectively, it becomes a particularly preferable material in terms of characteristics. C is
If it exceeds 0.02%, the etching piercing property is deteriorated, and further, excessive precipitation of carbide deteriorates the solderability and plating property, so that it is preferably 0.02% or less. A more desirable range of C is 0.015% or less. When S exceeds 0.015%,
Excessive MnS is formed, surface defects are likely to occur,
Further, since solid solution S deteriorates hot workability, it is desirable to limit it to 0.015% or less. A more desirable range of S is less than 0.010%. When O exceeds 150ppm, S as a deoxidizer
i and elements inevitably mixed with Al, Mg, etc., which have a strong affinity for O, and excessive oxides are formed, which deteriorates the surface cleanliness and deteriorates the solderability and the plating property, so it is set to 150 ppm or less. Is desirable. The more desirable range of O is 10
It is 0 ppm or less. Since N has an austenite stabilizing effect, if it is added in an amount exceeding 150 ppm, the austenite phase is excessively stabilized and the work-induced transformation is hard to occur. In addition, the nitride is excessively deposited to deteriorate the solderability and the plating property.
A preferable amount of N is 50 ppm or less.
【0012】Nb,Ti,Zr,Mo,V,W,Beは、本発明合
金の固溶強化あるいは析出強化により基地を強化する元
素として重要である。本発明合金は、最終焼鈍の際の逆
変態オーステナイト相の析出により強化されるが、熱膨
張特性の点からオーステナイト量は多い方が望ましく、
最終焼鈍温度はできるだけ高くとる必要がある。しか
し、後述の図1の実線に示すようにFe-Ni-Co系で
は、焼鈍温度の上昇とともに、機械的特性が急激に低下
する。このため、生産安定上から機械的特性の焼鈍温度
依存性を緩和することが必要である。本発明は、これら
固溶強化元素等を添加することで、図1の点線(後述の
表1のNo.7実施例)に示すように機械的特性の焼鈍温度
依存性を緩和することができ、さらに高温側の特性を大
幅に改善できることを見出したことによるものである。
これらの強化元素の添加量が0.1%未満では、安定化に効
果がなく、3%を越えると表面酸化を促進し、ハンダ性、
メッキ性を著しく損なう。また、これらの元素はオース
テナイト生成側に作用するので添加量が増えると基質の
オーステナイトが安定化し過ぎるため0.1〜3%に限定す
る。Nb, Ti, Zr, Mo, V, W and Be are important as elements for strengthening the matrix by solid solution strengthening or precipitation strengthening of the alloy of the present invention. The alloy of the present invention is strengthened by precipitation of the reverse transformation austenite phase during final annealing, but it is desirable that the amount of austenite is large from the viewpoint of thermal expansion characteristics,
The final annealing temperature should be as high as possible. However, as shown by the solid line in FIG. 1 described later, in the Fe-Ni-Co system, the mechanical characteristics rapidly decrease as the annealing temperature rises. Therefore, it is necessary to alleviate the annealing temperature dependence of mechanical properties from the viewpoint of production stability. In the present invention, by adding these solid solution strengthening elements and the like, the annealing temperature dependence of mechanical properties can be relaxed as shown by the dotted line in FIG. 1 (Example No. 7 in Table 1 below). This is due to the fact that the characteristics on the high temperature side can be significantly improved.
If the addition amount of these reinforcing elements is less than 0.1%, there is no effect on stabilization, and if it exceeds 3%, surface oxidation is promoted, solderability,
Plateability is significantly impaired. Further, since these elements act on the austenite generation side, if the addition amount increases, the austenite of the substrate becomes too stable, so the content is limited to 0.1 to 3%.
【0013】また、本発明において最終の組織は、溶体
化処理時のままの残留オーステナイト相、加工誘起マル
テンサイト相、最終焼鈍で析出する逆変態オーステナイ
ト相で決まる。しかしながら、前述の理由により逆変態
オーステナイト相γ″(一部残留オーステナイトγRを
含む)とマルテンサイトα″(一部フェライトαを含む)
の相構成には金属組織的に種々組合せが可能である。 γ″+α″:冷間加工にてγRの全てをα″に変態さ
せ、さらに最終焼鈍にて、α″の一部をγ″に変態させ
たとき γ″+γR+α″:冷間加工にてγRの一部をα″に変態
させ、さらに最終焼鈍にて、α″の一部をγ″に変態さ
せたとき γ″+γR+α″+α:冷間加工にてγRの一部をα″に
変態させ、さらに最終焼鈍にて、α″の一部をγ″に変
態させ、そのとき下記の数1の分解を伴うときIn the present invention, the final structure is determined by the retained austenite phase as it is during the solution treatment, the work-induced martensite phase, and the reverse transformation austenite phase precipitated in the final annealing. However, due to the above reasons, the reverse transformation austenite phase γ ″ (including some retained austenite γR) and martensite α ″ (including some ferrite α)
Various combinations are possible for the phase constitution of the metallographically. γ ″ + α ″: When all of γR is transformed into α ″ by cold working, and when part of α ″ is transformed into γ ″ in the final annealing γ ″ + γR + α ″: γR in cold working When a part of α ″ is transformed into α ″ by final annealing, and a part of α ″ is transformed into γ ″, γ ″ + γR + α ″ + α: A portion of γR is transformed into α ″ by cold working When a part of α ″ is transformed into γ ″ in the final annealing, and then the decomposition of the following formula 1 is involved
【0014】[0014]
【数1】 [Equation 1]
【0015】γ″+γR+α:冷間加工にてγRの一部を
α″に変態させ、さらに最終焼鈍にて、α″の全てが数
1の分解を伴うとき γ″+α:冷間加工にてγRの全てをα″に変態させ、
さらに最終焼鈍にて、α″の全てが数1に分解されたと
き γ″+α″+α:冷間加工にてγRの全てをα″に変態
させ、さらに最終焼鈍にて、α″の全部をγ″に変態さ
せ、そのとき数1の分解を伴うとき いずれにしても、逆変態またはさらに残留のオーステナ
イトが50%より少ないと熱膨張係数が大きくなり、シリ
コンチップとの熱膨張整合性を劣化させる。また、オー
ステナイト相が100%になると基質の強度が著しく低下す
るため、組織は残留オーステナイト相と逆変態オーステ
ナイト相およびフェライト相またはマルテンサイト相の
複合相からなり、前記オーステナイト相の総和を50%以
上に限定した。なお、本発明におけるオーステナイト相
の量(%)は、後述の実施例にて説明するX線回折強度か
ら求めた値とする。Γ ″ + γR + α: When a part of γR is transformed into α ″ by cold working, and when all of α ″ is accompanied by decomposition of number 1 in the final annealing, γ ″ + α: By cold working Transform all of γR into α ″,
Furthermore, when all of α ″ is decomposed into the number 1 in the final annealing, γ ″ + α ″ + α: All of γR is transformed into α ″ by cold working, and further all of α ″ is converted in final annealing. When it is transformed into γ ″ and then accompanied by decomposition of number 1, in any case, if the reverse transformation or residual austenite is less than 50%, the coefficient of thermal expansion becomes large and the thermal expansion matching with the silicon chip deteriorates. Let Further, the strength of the substrate is significantly reduced when the austenite phase becomes 100%, the structure is composed of a composite phase of retained austenite phase and reverse transformation austenite phase and ferrite phase or martensite phase, the total of the austenite phase is 50% or more. Limited to. In addition, the amount (%) of the austenite phase in the present invention is a value obtained from the X-ray diffraction intensity described in Examples below.
【0016】次に、本発明の材料の製造方法において、
冷間加工前の溶体化処理がオーステナイト化終了温度以
下では、オーステナイト相が十分な量にならないため、
溶体化処理温度はオーステナイト化終了温度以上とす
る。ただし、好ましくは、次工程で結晶粒を微細化する
必要から、この溶体化処理温度は950℃以下の温度とす
ることがより好ましい。冷間加工率は、40%より小さい
と十分な量の加工誘起マルテンサイト変態が起こらず、
また、これが90%を越えると素材異方性が強くなるた
め、40〜90%に限定する。さらに最終焼鈍温度は、これ
がオーステナイト化終了温度を越えるとすべての加工誘
起マルテンサイト相が逆変態オーステナイトに変態し、
複合組織による所望の析出強化が得られないため、オー
ステナイト化終了温度未満に限定する。なお、α300(室
温〜300°の平均熱膨張係数)、硬さ、引張強さについて
は、パッケージ組立工程、および使用環境を検討した結
果、α300は(3〜9)×10マイナス6乗/℃、硬さはHvで2
60以上、引張強さは80kgf/mm2以上で十分に使用に耐え
うるものであると判断した。Next, in the method for producing the material of the present invention,
When the solution treatment before cold working is at or below the austenite finish temperature, the austenite phase does not have a sufficient amount,
The solution treatment temperature is set to the austenitization end temperature or higher. However, preferably, the solution treatment temperature is more preferably 950 ° C. or lower because it is necessary to refine the crystal grains in the next step. If the cold working ratio is less than 40%, a sufficient amount of work-induced martensitic transformation does not occur,
Also, if this exceeds 90%, the material anisotropy becomes strong, so it is limited to 40-90%. Furthermore, when the final annealing temperature exceeds the austenitizing end temperature, all work-induced martensite phases are transformed into reverse transformation austenite,
Since the desired precipitation strengthening by the composite structure cannot be obtained, the temperature is limited to below the austenitizing end temperature. Regarding α 300 (average coefficient of thermal expansion from room temperature to 300 °), hardness, and tensile strength, as a result of examining the package assembly process and usage environment, α 300 is (3 to 9) × 10 minus 6 / ℃, hardness is 2 in Hv
A tensile strength of 60 or more and a tensile strength of 80 kgf / mm 2 or more were judged to be sufficiently durable for use.
【0017】[0017]
【実施例】本発明材料を実施例により説明する。表1お
よび表2に示す組成の合金を真空誘導溶解炉で溶解、鋳
造し、1100〜1150℃の鍛造、熱間圧延で3mm厚さとし、
さらに、1000℃×1時間(水冷)の溶体化処理後0.35mmま
で冷間圧延を施した。表3および表4に、上記0.35mm厚
さのそれぞれの材料に、750℃溶体化処理−0.1mmまでの
冷間圧延(71%)−530℃最終焼鈍の一連の処理を施した材
料の各種特性を示す。なお34′は、上記0.35mmの34
材料を従来コバールの標準製造工程により、0.1mm厚み
に仕上げた材料を示すものである。なお、オーステナイ
ト相の量(%)は、数式2により求めた値である。メッキ
性の評価は、溶剤脱脂−電解脱脂−酸処理後、厚さ 0.5
μmのCuストライクメッキを施し、その上に3μmのAg
メッキを施した後、450℃×5min大気中加熱し、フクレ
を観察した。いずれもフクレがなく良好であった
(A)。 ハンダ性については、ハンダ耐候性試験(大
気中150℃×1000Hr保持後、90°曲げを行ない、リード/
ハンダ界面の剥離の有無を観察した。いずれも剥離はな
く良好であった(A)。隙間耐食性については、65℃,1
%NaCl溶液中に浸漬し、樹脂/リード間の腐食数(個/c
m)をカウントした。EXAMPLES The material of the present invention will be described with reference to examples. Alloys having the compositions shown in Table 1 and Table 2 were melted and cast in a vacuum induction melting furnace, forged at 1100 to 1150 ° C., and hot rolled to a thickness of 3 mm,
Furthermore, after solution treatment at 1000 ° C. for 1 hour (water cooling), cold rolling was performed to 0.35 mm. Tables 3 and 4 show various kinds of materials obtained by subjecting each of the above materials having a thickness of 0.35 mm to a solution treatment at 750 ° C, cold rolling to 71 mm (71%), and final annealing at 530 ° C. Show the characteristics. 34 'is the 0.35 mm 34
This shows a material that has been finished to a thickness of 0.1 mm by the conventional Kovar standard manufacturing process. In addition, the amount (%) of the austenite phase is a value obtained by Equation 2. Platability is evaluated by solvent degreasing-electrolytic degreasing-acid treatment, and then thickness 0.5
Cu strike plating of μm is applied, and Ag of 3 μm is applied on it.
After plating, it was heated in the air at 450 ° C. for 5 minutes to observe blisters. All were good without blister (A). Regarding the soldering property, a solder weather resistance test (holding in the air at 150 ° C x 1000hr, bending at 90 °,
The presence or absence of peeling of the solder interface was observed. In all cases, there was no peeling and it was good (A). For crevice corrosion resistance, 65 ℃, 1
% NaCl solution, number of corrosion between resin / lead (piece / c
m) was counted.
【0018】[0018]
【表1】 [Table 1]
【0019】[0019]
【表2】 [Table 2]
【0020】[0020]
【表3】 [Table 3]
【0021】[0021]
【表4】 [Table 4]
【0022】[0022]
【数2】 [Equation 2]
【0023】表1および表2の材料No.1〜32はいずれ
も本発明の材料であり、オーステナイト単相(オーステ
ナイト量 100%)である従来材料34または34′に対し
て、前述の図3(a),(b)に示すごとく、オーステ
ナイト相とフェライト相またはマルテンサイト相との混
合相であり、これより高い機械的特性を示すことがわか
る。図1は、強化元素としてNb 0.9%を含有する本発明
材料および強化元素を含まない比較材料(表1および表
2のNo.7およびNo.33)について、最終焼鈍温度に対す
る硬さの変化を調べた結果を示すものである。これによ
ると、強化元素(Nb)の添加により、硬さの最終焼鈍温
度依存性が大きく緩和させることが明らかである。ま
た、B,Mg, Caを適当添加したNo.2,4,6,21〜32は表
3および表4に見られるごとく各種特性を劣化すること
なく、熱間加工性向上の効果が認められた。Cuを添加
したNo.4,5、No.14〜20およびNo.27〜32は高強度に
加え、耐隙間腐食性に優れることがわかる。The materials Nos. 1 to 32 shown in Tables 1 and 2 are all materials of the present invention, and are different from the conventional material 34 or 34 'which is an austenite single phase (austenite amount 100%) as shown in FIG. As shown in (a) and (b), it is understood that it is a mixed phase of an austenite phase and a ferrite phase or a martensite phase, and exhibits higher mechanical properties than this. FIG. 1 shows the change in hardness with respect to the final annealing temperature for the material of the present invention containing 0.9% Nb as a strengthening element and the comparative material containing no strengthening element (No. 7 and No. 33 in Tables 1 and 2). The results of the examination are shown. According to this, it is clear that the addition of the strengthening element (Nb) greatly relaxes the final annealing temperature dependency of hardness. Further, as shown in Tables 3 and 4, various properties of Nos. 2, 4, 6, 21 to 32 to which B, Mg, and Ca were appropriately added were confirmed to have an effect of improving hot workability without deteriorating various characteristics. It was It can be seen that No. 4,5, No. 14 to 20 and No. 27 to 32, to which Cu is added, have high strength and excellent crevice corrosion resistance.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上に述べたように、本発明材料は、F
e-Ni-Co系の特定組成における、最終の冷間加工およ
び最終焼鈍で、それぞれ加工誘起によるマルテンサイト
変態および逆変態オーステナイトの析出を組合せること
で、多ピン薄型用リードフレームに必要な高強度を得る
ものにおいて、ハンダ性、メッキ性等主要な特定性を低
下することなく、強度の最終焼鈍温度依存性を緩和して
安定生産の確保を実現するものであり、工業上の効果は
極めて大きいものである。As described above, the material of the present invention is F
By combining precipitation-induced martensitic transformation and reverse transformation austenite in the final cold working and the final annealing in the specific composition of the e-Ni-Co system, respectively, it is possible to achieve the high required height for the lead frame for multi-pin thin type. In order to obtain strength, it is possible to secure stable production by relaxing the dependency of strength on final annealing temperature without deteriorating major specificity such as solderability and plating property. It's a big one.
【図1】最終焼鈍温度と機械的性質の関係を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a relationship between final annealing temperature and mechanical properties.
【図2】本発明材(a),(b)と従来材であるコバール
(c)の顕微鏡金属組織写真である(倍率×400)。FIG. 2 Inventive materials (a) and (b) and conventional Kovar
It is a microscope metallographic photograph of (c) (magnification × 400).
Claims (12)
2.5%、Mn 1.0%以下、Si 0.5%以下を含有し、NiとCo
の含有量は、Co 12%未満ではNi 27〜32.5%、Co 12%
以上では66%≦2Ni+Co≦74%の関係を満足し、さらに
Nb,Ti,Zr,Mo,V,W,Beのいずれか1種または2種
以上を0.1〜3.0%含有し、残部は不純物を除き実質的に
Feからなり、さらに組織が逆変態オーステナイト相と
残留オーステナイト相およびマルテンサイト相とフェラ
イト相からなり、前記両オーステナイト相の合計が50%
以上であることを特徴とする高強度リードフレーム材
料。1. In weight%, Co 0.5 to 22%, Ni 22 to 3
Contains 2.5%, Mn 1.0% or less, Si 0.5% or less, Ni and Co
When the content of Co is less than 12%, Ni is 27-32.5%, and Co is 12%.
In the above, the relation of 66% ≦ 2Ni + Co ≦ 74% is satisfied, and 0.1 to 3.0% of any one or more of Nb, Ti, Zr, Mo, V, W and Be is contained, and the balance contains impurities. Except that the structure is substantially Fe, and the structure thereof is a reverse transformation austenite phase and a retained austenite phase and a martensite phase and a ferrite phase, and the total amount of both austenite phases is 50%.
A high-strength lead frame material characterized by the above.
組織が逆変態オーステナイト相と残留オーステナイト相
およびフェライト相からなり、前記両オーステナイト相
の合計が50%以上であることを特徴とする高強度リード
フレーム材料。2. The alloy according to claim 1, further comprising a reverse-transformed austenite phase, a retained austenite phase and a ferrite phase, wherein the total content of both austenite phases is 50% or more. Strength leadframe material.
組織が逆変態オーステナイト相およびフェライト相から
なり、前記オーステナイト相が50%以上であることを特
徴とする高強度リードフレーム材料。3. A high-strength leadframe material comprising the alloy having the composition of claim 1, further comprising a reverse-transformed austenite phase and a ferrite phase, the austenite phase being 50% or more.
組織が逆変態オーステナイト相およびマルテンサイト相
とフェライト相からなり、前記オーステナイト相が50%
以上であることを特徴とする高強度リードフレーム材
料。4. An alloy having the composition of claim 1, further comprising a reverse-transformed austenite phase and a martensite phase and a ferrite phase, the austenite phase being 50%.
A high-strength lead frame material characterized by the above.
Cuで置換した成分の合金からなり、さらに組織が請求
項1〜4のいずれかに記載されたものであることを特徴
とする高強度リードフレーム材料。5. The alloy according to claim 1, comprising 0.5 to 3% of Ni in the composition of claim 1 replaced by an equivalent amount of Cu, and having a structure according to any one of claims 1 to 4. High strength lead frame material characterized by.
g,Caの1種または2種以上を合計で0.0001〜0.03wt%含
有し、残部は不純物を除き実質的にFeからなり、さら
に組織が請求項1〜4のいずれかに記載されたものであ
ることを特徴とする高強度リードフレーム材料。6. In addition to the additive alloy element according to claim 1, B, M
One or two or more of g and Ca are contained in a total amount of 0.0001 to 0.03 wt%, the balance is substantially Fe except impurities, and the structure is as described in any one of claims 1 to 4. A high-strength leadframe material characterized by:
g,Caの1種または2種以上を合計で0.0001〜0.03wt%含
有し、残部は不純物を除き実質的にFeからなり、さら
に組織が請求項1〜4のいずれかに記載のものであるこ
とを特徴とする高強度リードフレーム材料。7. In addition to the additive alloy element of claim 5, B, M
One or two or more of g and Ca are contained in a total amount of 0.0001 to 0.03 wt%, the balance is substantially Fe except impurities, and the structure is that according to any one of claims 1 to 4. A high-strength leadframe material characterized in that
組織が逆変態オーステナイト相(残留オーステナイト相
を含むことを得)およびマルテンサイト相からなり、前
記オーステナイト相が50%以上であることを特徴とする
高強度リードフレーム材料。8. The alloy according to claim 5, further comprising a reverse transformation austenite phase (which may include a retained austenite phase) and a martensite phase, wherein the austenite phase is 50% or more. Characteristic high strength lead frame material.
単独またはBとMgの1種または2種と複合して、(Ca
+B+Mg)で0.0001〜0.03wt%含有し、残部は不純物を
除き実質的にFeからなり、さらに組織が請求項8に記
載のものであることを特徴とする高強度リードフレーム
材料。9. In addition to the additive alloy element of claim 1, Ca is used alone or in combination with one or two of B and Mg to form (Ca
+ B + Mg) in an amount of 0.0001 to 0.03 wt%, the balance being substantially Fe except for impurities, and the structure is as described in claim 8.
Mg,Caの1種または2種以上を合計で0.0001〜0.03wt%
含有し、残部は不純物を除き実質的にFeからなり、さ
らに組織が請求項8に記載のものであることを特徴とす
る高強度リードフレーム材料。10. In addition to the additive alloy element of claim 5, B,
0.001 to 0.03 wt% of one or more of Mg and Ca in total
A high-strength lead frame material, characterized in that it contains Fe and the balance is substantially Fe except impurities, and has a structure according to claim 8.
が、(3〜9)×10マイナス6乗/℃、硬さがHvで260以
上、引張強さが80kgf/mm2以上であることを特徴とする
請求項1〜10の高強度リードフレーム材料。11. The average thermal expansion coefficient from room temperature to 300 ° C. is (3 to 9) × 10 -6 powers / ° C., the hardness is 260 or more in Hv, and the tensile strength is 80 kgf / mm 2 or more. The high-strength leadframe material according to any one of claims 1 to 10.
フレーム材料の製造方法であって、それぞれの組成の合
金を、オーステナイト化終了温度以上の温度で溶体化処
理し、次いで40〜90%の冷間加工でオーステナイト相の
一部を加工誘起マルテンサイトに変態させ、さらにオー
ステナイト化終了温度を越えない温度で最終焼鈍して逆
変態オーステナイト相を析出させ、最終的に逆変態オー
ステナイト相あるいはさらに残留オーステナイト相でな
るオーステナイト相およびフェライト相とマルテンサイ
ト相の少なくとも一方とからなる組織とすることを特徴
とする高強度リードフレーム材料の製造方法。12. The method for producing a high-strength lead frame material according to claim 1, wherein the alloys having the respective compositions are subjected to solution treatment at a temperature equal to or higher than the austenitization end temperature, and then 40 to 90%. During cold working, part of the austenite phase is transformed into work-induced martensite, and further final annealing is performed at a temperature not exceeding the austenitization end temperature to precipitate the reverse transformation austenite phase, and finally the reverse transformation austenite phase or A method for producing a high-strength lead frame material, which has a structure comprising an austenite phase formed of a retained austenite phase and at least one of a ferrite phase and a martensite phase.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25053991A JPH0565602A (en) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | High strength lead frame material and its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25053991A JPH0565602A (en) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | High strength lead frame material and its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0565602A true JPH0565602A (en) | 1993-03-19 |
Family
ID=17209415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25053991A Pending JPH0565602A (en) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | High strength lead frame material and its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0565602A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05306436A (en) * | 1992-05-01 | 1993-11-19 | Nkk Corp | High strength fe-ni-co alloy sheet excellent in corrosion resistance and repeated bendability and its production |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP25053991A patent/JPH0565602A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05306436A (en) * | 1992-05-01 | 1993-11-19 | Nkk Corp | High strength fe-ni-co alloy sheet excellent in corrosion resistance and repeated bendability and its production |
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