JPH07145451A

JPH07145451A - リードフレーム用Ｆｅ−Ｎｉ合金及びリードフレーム用薄板

Info

Publication number: JPH07145451A
Application number: JP29328893A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamada; 廣志山田; Yoshikazu Yamasako; 義和山迫
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1995-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｎｉ含有量をできるだけ抑制しつつリードフ
レーム材の高強度化を図り、かつ、既存設備をそのまま
でも使用可能とする。【構成】Ｎｉ：３３〜３７重量％、Ｎｂ：１〜４重量
％を含み、残部が実質上Ｆｅからなるリードフレーム用
Ｆｅ−Ｎｉ合金を、熱間鍛造，熱間圧延の後、焼鈍と冷
間圧延を繰り返して最終圧下率４０％程度で板厚０．２
５ｍｍ以下とし、さらに、５００℃〜７２０℃の温度条
件で歪取り焼鈍をする。【効果】Ｆｅ−３６％Ｎｉ−３％Ｎｂ合金製の薄板で
は、０〜２００℃での平均熱膨張係数がＦｅ−４２％Ｎ
ｉ合金製薄板と同じであるにもかかわらず、ばね限界値
が約６％以上もアップし、ビッカース硬さもＨｖ２２０
からＨｖ２６０へと大幅にアップする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リードフレーム用のＦ
ｅ−Ｎｉ合金及び薄板にに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、リードフレーム用薄板として使用
されるＦｅ−Ｎｉ合金は、Ｎｉ含有量が４２重量％程度
のものが一般的である（例えば特開昭５９−１００２１
５号）。ところで、最近のＩＣチップの小型化，多ピン
化の要求は目ざましいものがあり、リードフレームの薄
板化が一層進む傾向にある。このため、これに対応して
リードフレーム材の高強度化が望まれている。

【０００３】こうした要望に対して、近年、Ｆｅ−４２
％Ｎｉ合金にＢｅを添加して高強度化を図ることが行わ
れるようになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、そもそも高価
なＮｉを大量に使用した上、さらに高価なＢｅをも必要
とすることからコスト面で問題があった。一方、リード
フレームはＳｉチップと接合されるため、ＩＣの加工中
及び使用中の温度範囲において熱膨張係数がＳｉと同程
度であることが要求される。また、既存のレジンモール
ド設備等を設計変更することとなるとそれによるコスト
アップが懸念されるため、既存設備の変更を伴わないで
高強度化を図ることが望まれる。

【０００５】そこで、本発明は、高価な元素の使用をで
きるだけ抑制しつつリードフレーム材の高強度化を図
り、かつ、既存設備をそのままでも使用可能とすること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めなされた本発明のリードフレーム用Ｆｅ−Ｎｉ合金
は、請求項１に記載した様に、Ｎｉ：３３〜３７重量
％、Ｎｂ：１〜４重量％を含み、残部が実質上Ｆｅから
なる。

【０００７】また、本発明のリードフレーム用薄板は、
請求項２に記載した様に、この請求項１記載のリードフ
レーム用Ｆｅ−Ｎｉ合金を、熱間鍛造，熱間圧延の後、
焼鈍と冷間圧延を繰り返して板厚０．２５ｍｍ以下と
し、５００℃〜７２０℃の温度条件で歪取り焼鈍をした
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用及び効果】請求項１記載の合金によれば、Ｎｂを
添加することによって、所定の熱処理等を実行すれば、
硬さ、ばね限界等の高強度化が可能になる。一方、Ｎｉ
含有量を３３〜３７重量％とすることによって、従来の
Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金と同程度の熱膨張係数となるの
で、Ｓｉチップとの接合やレジンモールドの際、あるい
はＩＣとして使用中の温度範囲において、熱応力による
リードフレームでのクラック発生などといった不具合を
生じない。加えて、既存のレジンモールド設備等をその
まま使用することができる。なお、原料コスト面でも、
高価なＮｉの使用量を減少したのでコストダウンにな
り、上記既存設備のそのままの使用できるので新たな費
用を発生させず、本発明によれば、レジンモールドＩＣ
の大幅なコストダウンが期待できる。

【０００９】特に、請求項２記載の様に熱処理等を施し
て薄板化すれば、後述実施例で明らかにする通り、従来
品のＦｅ−４２％Ｎｉ合金よりも強度面で優れたリード
フレームを提供することができ、一層の薄肉化にも十分
対処することができる。なお、この場合に有意な改善が
見られるのが、Ｎｂ添加量１重量％以上であり、このこ
とから、Ｎｂ添加量の下限を１重量％とした。一方、Ｎ
ｂ添加量の増大は熱膨張係数の増大につながる。また、
Ｎｂ自体が高価な元素である。そこで、熱膨張係数が従
来のＦｅ−４２％Ｎｉ合金のそれと離れすぎない範囲内
での高強度化を図る観点及びコストダウン目標に合致さ
せる観点より、Ｎｂ添加量の上限を４重量％としたので
ある。

【００１０】なお、本発明において、Ｎｉ含有量の下限
を３３重量％としたのは、それより少ないと熱膨張係数
の点でＦｅ−４２％Ｎｉより大きい方向に離れてしま
い、特に、後述実施例で明らかにする様に、Ｎｂを添加
することによって熱膨張係数が大きくなる傾向にあるこ
とから、Ｓｉチップとの熱膨張係数差による製品の損傷
や、Ｆｅ−４２％Ｎｉ用として設計されている既存設備
のそのままの使用が不可能になるおそれなど不具合な点
が多いからである。

【００１１】ここで、Ｆｅ−Ｎｉ合金の熱膨張係数は３
６％Ｎｉにおいて最も小さくなることから、Ｆｅ−３６
％Ｎｉ合金にＮｂを添加した場合には、次第にＦｅ−４
２％Ｎｉ合金に近づく傾向にある。従って、熱膨張係数
を従来品と同等にしたいという要望に対しては、Ｎｉ含
有量は３６重量％とすることが最も望ましい。ただし、
コスト面では、できるだけＮｉ含有量が小さい方がよ
く、その意味ではＮｉ含有量＝３４重量％とするのが適
している。

【００１２】一方、熱膨張係数の点で３４％ＮｉにＮｂ
を添加することと比較すると、Ｎｉ含有量が３８％程度
であっても構わないことになる。しかし、本発明におい
ては、Ｎｉ含有量の抑制も一つの目的であり、その意味
では上限側はあまり広げるのは得策でない。このことか
ら、Ｎｉ含有量の上限は３７重量％としたのである。

【００１３】

【実施例】次に、本発明を一層明らかにするために、好
適な実施例を、いくつかの比較例と共に説明する。ま
ず、表１に示した様な重量比となる様に原料を整え、溶
解，鋳造してインゴットとし、これを９５０〜１０００
℃の熱間にて鍛造，圧延し、その後１０００℃以下の所
定温度に保持（下記例では１０００℃，２分保持）した
後に徐冷して焼鈍し、さらに圧下率４０％程度で最終板
厚（０．２５ｍｍ）の帯板に冷間圧延し、その後、５０
０〜７２０℃の所定温度（下記例では６００℃，５分）
に保持した後に徐冷する歪取り焼鈍を実行した。

【００１４】

【表１】

【００１５】上記各組成の薄板について、ビッカース硬
さ、ばね限界値、平均熱膨張係数（０〜２００℃）を測
定し、図１〜図３に整理した。図１は、ビッカース硬さ
を整理したもので、Ｎｂを添加することによって硬さが
上昇することが分かる。実施例は、いずれも従来品であ
る「比５」の試料よりも硬さがアップしていた。例え
ば、ビッカース硬さをＨｖ値で１０以上向上させること
を考えると、Ｎｂを１％以上添加すれば効果があること
が分かる。

【００１６】図２は、ばね限界値を整理したもので、ば
ね限界値もＮｂを添加することによって上昇することが
分かる。なお、従来品である「比５」の値（約６４ｋｇ
ｆ／ｍｍ² ）と比べた場合、Ｆｅ−３６％Ｎｉ−Ｎｂ合
金ではＮｂを１重量％以上添加することによって同等以
上のばね限界値となることが、この図２から把握するこ
とができる。また、Ｆｅ−３４％Ｎｉ−Ｎｂ合金におい
ても、このグラフによればＮｂを１．７重量％以上添加
することによって従来品と同等以上のばね限界値となる
ことを把握することができる。即ち、従来品よりもＮｉ
含有量が少なくて本来ならばばね限界値が低い合金にお
いても、Ｎｂを添加することによって従来品の性能に近
づき、あるいは従来品以上の性能に改善することができ
るということが確認できる。

【００１７】なお、Ｎｂ添加量が０．５重量％の「比
２」及び「比４」では、ばね限界値の改善効果は低く、
ビッカース硬さについても誤差範囲と考えられる。これ
らビッカース硬さ及びばね限界値の結果からすれば、今
回の実験に用いた「実１」〜「実６」のＦｅ−３６％Ｎ
ｉ−Ｎｂ合金及びＦｅ−３４％Ｎｉ−Ｎｂ合金のいずれ
についても、高強度化できたことが分かった。なお、硬
さ及びばね限界値の双方について確実に改善するには、
Ｆｅ−３６％Ｎｉ−Ｎｂ合金についてはＮｂ添加量を１
重量％以上とすれば足り、Ｆｅ−３４％Ｎｉ−Ｎｂ合金
についてはＮｂ添加量を１．５重量％以上とすることが
望ましいといえる。

【００１８】図３は、平均熱膨張係数を整理した物であ
る。この熱膨張係数は、０℃から２００℃まで温度を変
化させたときの熱膨張量に基づいてこの温度範囲内にお
ける平均値として算出したものである。かかる温度範囲
を選んだのは、Ｓｉチップ接合方法として銀ペースト法
が採用された場合には、ＩＣの製造・使用を通して加わ
る温度範囲が０〜２００℃程度となることから、特に、
この温度範囲における熱膨張係数だけを問題とすればよ
いからである。なお、従来の接合方法であるＡｕ共晶接
合の場合には、０〜４００℃での熱膨張係数を比較する
ことが望ましい。この図３から、Ｆｅ−３６％Ｎｉ−Ｎ
ｂ合金製薄板では、Ｎｂを３重量％添加しても、Ｆｅ−
４２％Ｎｉ合金製薄板と同程度の熱膨張係数に留まるこ
とが分かる。なお、平均熱膨張係数は、８×１０^-6程度
までに収まっていれば、実用上問題がない。従って、Ｆ
ｅ−３４％Ｎｉ−Ｎｂ合金製薄板にあっても、Ｎｂを３
重量％程度添加しても差し支えないといえる。ただし、
Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金との熱膨張係数差が３×１０
^-6［１／℃］程度以下であるほうがよい。

【００１９】これらのことから、Ｆｅ−３４％Ｎｉ−Ｎ
ｂ合金ではＮｂは１〜２重量％が最適であり、上限は３
重量％まで広げても実用上大きな問題は生じないといえ
る。また、Ｆｅ−３６％Ｎｉ−Ｎｂ合金ではＮｂは１〜
４重量％なら、実用上、全く問題なく採用できることが
分かる。

【００２０】そして、Ｎｂを添加しないＦｅ−Ｎｉ合金
の熱膨張係数の関係からすれば、今回実験の対象としな
かったが、Ｆｅ−３３％Ｎｉ−Ｎｂ合金として実施する
場合にはＮｂを１．５〜２．５重量％程度としても構わ
ないと考えられ、同様に、Ｆｅ−３７％Ｎｉ−Ｎｂ合金
として実施する場合にはＮｂを１〜３重量％程度として
も構わないことが予想できる。

【００２１】この様に、「実１」〜「実６」は、いずれ
も、ビッカース硬さの観点から従来品である「比５」よ
りも優れており、ばね限界値について見ても「比５」と
同等以上の性能を有し、しかも平均熱膨張係数の観点か
らは実用上問題のないものであるということが分かる。
そして、これらの実験結果より、Ｎｂ添加量の下限を１
重量％としても強度アップと既存設備の使用といった要
望を、共に満足することができることも確認できた。

【００２２】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこれら実施例に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲内で種々なる態様にて実現することがで
きることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビッカース硬さの計測結果を整理したグラフ
である。

【図２】ばね限界値の計測結果を整理したグラフであ
る。

【図３】平均熱膨張係数の計測結果を整理したグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎｉ：３３〜３７重量％、Ｎｂ：１〜４
重量％を含み、残部が実質上Ｆｅからなるリードフレー
ム用Ｆｅ−Ｎｉ合金。
【請求項２】請求項１記載のリードフレーム用Ｆｅ−
Ｎｉ合金を、熱間鍛造，熱間圧延の後、焼鈍と冷間圧延
を繰り返して板厚０．２５ｍｍ以下とし、５００℃〜７
２０℃の温度条件で歪取り焼鈍をしたことを特徴とする
リードフレーム用薄板。