JPH08316390A

JPH08316390A - Ｆｅ−Ｎｉ系電子部品材料およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08316390A
Application number: JP13870395A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Nakanishi; 寛紀中西; Takeshi Hirabayashi; 武平林; Akira Kawakami; 章川上
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】エッチング加工性を改善したＦｅ−Ｎｉ系合
金ならびにその製造方法を提供する。【構成】本発明は、オーステナイト結晶の粒界に沿っ
て再結晶粒がネットワーク状に析出したミクロ組織を有
するＦｅ−Ｎｉ系電子部品材料である。これは熱間圧延
後少なくとも１回以上の冷間圧延を施し、次に５００〜
９５０℃の温度に加熱し、冷間圧延状態のオーステナイ
ト結晶粒界に沿って再結晶粒をネットワーク状に析出さ
せることにより得ることができる。本発明においては、
再結晶粒を析出させた後、さらに最終冷間圧延を施した
り、歪取り焼鈍を行なうこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーブラウン管に使
用されるシャドウマスク素材、半導体素子のリードフレ
ーム素材等の電子部品材料に関し、特にエッチング加工
性を改良したＦｅ−Ｎｉ系電子部品材料およびその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品用Ｆｅ−Ｎｉ系合金としては、
３４〜５５％Ｎｉ、残部Ｆｅからなるものおよび２５〜
３５％Ｎｉ、１２〜２０％Ｃｏ、残部Ｆｅからなるもの
が主として半導体素子のリードフレームとして使用され
ている。また、最近では、高精細、超高精細用のカラー
ブラウン管用のシャドウマスク素材として３４〜３８％
Ｎｉ、残部Ｆｅからなるインバー合金が使用されてい
る。また、３８〜４４％Ｎｉ、４〜８％Ｃｒおよび残部
Ｆｅからなる所謂４２６合金が螢光表示管等の封着材料
として使用されている。これらのＦｅ−Ｎｉ系電子部品
材料のうち、シャドウマスク材は、フォトエッチングに
より加工されてきたが、インバー系のＦｅ−Ｎｉ合金が
使用されるシャドウマスクは、高精細、超高精細のファ
インピッチ用のものであり、フォトエッチング加工性に
優れていることが極めて重要である。

【０００３】また、半導体素子等のリードフレーム材に
おいては、半導体パッケージの高密度化、多機能化に伴
ってリードフレームの形状が多ピン（リード）、複雑化
して来ており、加工精度の点から、従来に比べ格段にフ
ォトエッチング加工性に優れたものが要求されるように
なってきている。こうした傾向は、螢光表示管用の４２
６合金に関しても同様であり、いずれのＦｅ−Ｎｉ系電
子部品材料でもフォトエッチング加工性の一層の改善が
望まれている。フォトエッチング加工性の改善に関して
は、例えばシャドウマスク材として使用されるインバー
合金に対して、特開昭６１−８２４５３号公報に記載さ
れるような、炭素含有量を低減する方法、あるいは特開
昭６１−１９７３７号公報に記載されるように（１０
０）面のＸ線回折強度を３５％以上に管理する方法等が
提案されている。これ等の方法によって、電子部品材料
は、いずれも冷間圧延後に実施される焼鈍において、完
全結晶粒を得て、結晶粒界を有するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
Ｆｅ−Ｎｉ系合金でも最近の一層の高精度化の要求に対
しては、フォトエッチング加工性を未だ十分満足するも
のではない。例えば半導体素子のリードフレームに関し
ては、１６０ピン以上の多ピンのフレームにおいては、
極めて微細なリード間隔およびリード幅に加工する必要
がある。このような精密なエッチングを行う場合、板厚
方向へのエッチング進行だけではなく、板幅方向への進
行が存在するため、図６のエッチング素材断面図に示す
ように素材３の中心部近傍で突起部５が存在する形態と
なる。エッチングの形態において、素材の幅方向のエッ
チングの進行が速い場合、必要なリード間隔を得ようと
すると、残すべきリードの表面が過度にエッチングされ
て必要なリード幅が得られなくなるという問題が発生す
る。

【０００５】これは、いわゆるサイドエッチングと呼ば
れる問題である。このサイドエッチングの問題は、上述
した、リードフレームのエッチングだけの問題ではな
く、Ｆｅ−Ｎｉ系合金において微細なエッチング加工を
行う際の共通の問題である。また、シャドウマスクに関
しては、高精細、超高精細用において、開孔穴の不均
一、あるいは開孔穴表面形態のムラ等を生じ易く、こう
したムラの発生したシャドウマスクを光を透過させて全
体を見ると、スジ状の連なった所謂スジムラが発生する
ことになり、シャドウマスクとして致命的な欠陥とな
る。本発明は、以上の点に鑑み、電子部品用Ｆｅ−Ｎｉ
系合金のフォトエッチング加工性を改善したＦｅ−Ｎｉ
系合金ならびにその製造方法を提供することを目的とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のＦｅ
−Ｎｉ系電子部品材料のエッチング加工性をエッチング
速度を高めることで改良しようと試みた。そして、エッ
チング速度とＦｅ−Ｎｉ系合金の組織との関係を検討
し、元のオーステナイト結晶粒界に沿ってネットワーク
状に微細な再結晶粒が析出した特別のミクロ組織に制御
することにより、優れたフォトエッチング加工性が得ら
れることを見出した。すなわち、本発明はオーステナイ
ト結晶の粒界に沿って再結晶粒が析出したミクロ組織を
有するＦｅ−Ｎｉ系電子部品材料である。

【０００７】また、本発明のＦｅ−Ｎｉ系電子部品材料
は、熱間圧延後少なくとも１回以上の冷間圧延を施し、
次に５００〜９５０℃の温度において加熱することによ
って得られる。この加熱処理においては、ネットワーク
状に再結晶粒を得るものであり、加熱温度と加熱時間を
コントロールする必要がある。具体的に、本発明のネッ
トワーク状の再結晶粒を得るためには、８００℃で３０
秒程度の加熱処理が適用できる。本発明においては、こ
のネットワーク状の再結晶粒の存在する組織を得た後
に、さらに最終冷間圧延を施しても良いし、あるいはこ
の最終冷間圧延にさらに歪取り焼鈍を行ってもよい。

【０００８】

【作用】本発明は、図１に示すように元のオーステナイ
ト結晶粒界に沿って、ネットワーク状に再結晶粒を析出
させたことが最大の特徴である。本発明において、エッ
チング速度を高めることができる理由は、次の通りであ
る。本発明のＦｅ−Ｎｉ系合金はオーステナイト結晶粒
で構成される組織を有するものである。そして、エッチ
ングの進行は、このオーステナイト結晶粒の粒界に沿っ
て進行する。本発明は、エッチングが進行するオーステ
ナイト結晶粒界に、再結晶粒を析出させた粒界を加えた
ことによって、エッチングが進行する粒界の存在量を高
め、エッチング速度を高いものとしたのである。

【０００９】本発明においては、オーステナイト結晶粒
界に沿って析出させる再結晶粒の粒径は、元のオーステ
ナイト結晶粒径の１／３以下にすることが望ましい。こ
れは、再結晶粒の粒径が元のオーステナイト結晶粒径の
１／３以上になると、元のオーステナイト結晶粒界が少
なくなり、フォトエッチング加工性の改善効果が不十分
となる。また、再結晶粒の粗大化によりエッチング表面
の平滑性が劣化する問題も生ずる。より好ましくは、再
結晶粒の粒径が元のオーステナイト結晶粒径の１／５以
下である。

【００１０】本発明においては、再結晶粒を得る加熱温
度として、５００〜９５０℃の範囲に規定した。５００
℃以上と規定したのは、５００℃未満の温度においては
再結晶が起らず、元のオーステナイト結晶粒界に沿って
ネットワーク状の微細な再結晶粒を析出させることがで
きないためである。また９５０℃を越える温度において
は、再結晶粒の粒径が元のオーステナイト結晶粒径の１
／３を越える粗大な結晶粒になってしまい、エッチング
速度を高める効果が少なくなってしまうためである。ま
た、結晶粒が粗大化するとエッチング表面に結晶粒界が
浮き出て平滑性が劣化するためである。好ましい加熱温
度は、７００〜８５０℃の温度範囲である。

【００１１】ネットワーク状の再結晶粒を得たあと、冷
間加工を施すと、加工硬化により、電子部品材料として
の強度を高めることが可能である。また、冷間加工まま
では、材料中の内部応力の影響により、エッチング後に
素材が変形する場合があるので、歪取り焼鈍を追加する
ことが望ましい。この歪取り焼鈍とは、再結晶を起させ
ない範囲で加熱する処理を意味するものである。歪取り
焼鈍においては、４００℃未満の温度では、材料中の内
部応力を軽減あるいは均一化することが不十分であり、
８００℃以上の温度においては、極短い時間で再結晶を
生じてしまい、歪取り焼鈍の本来の目的を達成しなくな
るためである。好ましい歪取焼鈍の温度は、５００〜７
５０℃である。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明を実施例により説明する。Ｆ
ｅ−Ｎｉ系電子部品材料として半導体素子のリードフレ
ーム用のＦｅ−４２ｗｔ％Ｎｉ合金、Ｆｅ−５０ｗｔ％
Ｎｉ合金、Ｆｅ−２９ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｃｏ合
金、カラーブラウン管のシャドウマスク用のＦｅ−３６
ｗｔ％Ｎｉ合金および螢光表示管用のＦｅ−４２ｗｔ％
Ｎｉ−６ｗｔ％Ｃｒ合金を選び、溶解、熱間鍛造および
熱間圧延を施すことにより、３ｍｍ厚さの素材を得た。
なお、本発明でいうＦｅ−Ｎｉ系電子部品材料とは、上
記に例示される合金の他にこれらの精錬目的や耐食性、
強度、エッチング性改善などのために少量添加される他
の元素を含むものも包含する。この素材にスケール除去
のための表面研削ならびに冷間圧延を行ない、０．３ｍ
ｍの板材に加工した。

【００１３】次にこの板材に表１に示す種々の条件にお
いて、加熱処理を施し、冷間圧延状態の元のオーステナ
イト結晶粒界に沿って、図１に示すようなネットワーク
状に再結晶粒１を析出させた。また、比較例として加熱
温度を高め、図４に示すような完全再結晶組織の組織に
調整した試料を作製した。得られた本発明の試料および
比較例の試料に対して、それらの組織を４００倍の光学
顕微鏡により組織観察なった。本発明の試料１について
実際に観察した金属ミクロ組織写真を図２および図３に
示す。

【００１４】図２および図３に示すように、本発明のＦ
ｅ−Ｎｉ系合金の組織は、図１に示す如く、元のオース
テナイト結晶粒２の粒界に再結晶粒１がネットワーク状
に析出した組織である。また比較例として得た試料６に
ついて実際に観察した完全再結晶の金属ミクロ組織を図
５に示す。図２、図３および図５を比較すると明らかな
ように、本発明の組織は、完全再結晶の比較例の組織に
はないネットワーク状に再結晶粒が析出した特別の組織
になっていることがわかる。

【００１５】また、上述の組織観察により元のオーステ
ナイト結晶粒（表１においてはベース粒と略す）と再結
晶粒の粒径およびビッカース硬さを測定した。その結果
を表１に示す。なお、元のオーステナイト結晶粒径（ベ
ース粒径）は、隣接する元のオーステナイト結晶粒の境
界を、境界に位置する再結晶粒中央に存在するものと仮
定して補正し、インターセプト法により求めた平均結晶
粒径とした。また、再結晶粒は、４００倍の光学顕微鏡
により任意の視野を５視野観察し、最大の粒径のものを
再結晶粒径として評価した。次に、フォトエッチング加
工性を評価するためにφ２００μｍの微細孔を有するフ
ォトマスクによりパターンを形成させ、塩化第二鉄によ
り４７ボーメ、６０℃の条件で５分間エッチングを行な
い、図７に示す手法によりエッチングファクターならび
にエッチング速度を求めた。これらの結果をまとめて表
２に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】表１および表２に示すように、本発明の試
料においては、完全再結晶組織を有する比較例の試料に
比べて、エッチング速度が速く、エッチングファクタも
高いものである。したがって、本発明で規定するネット
ワーク状に析出した再結晶粒が存在する組織に調整する
ことにより、従来問題であったサイドエッチングの増大
が抑制できることがわかる。また、本発明の試料は、完
全再結晶組織とした比較例の試料よりも硬さが高く、強
度の点において比較例の試料よりも優れていることがわ
かる。

【００１９】（実施例２）実施例１と同様に得られた３
ｍｍ厚さの素材を得た後、この素材にスケール除去のた
めの表面研削ならびに冷間圧延を行ない、０．３ｍｍの
板材に加工した。次にこの板材に表３に示す種々の条件
において、加熱処理を施し、冷間圧延状態の元のオース
テナイト結晶粒界に沿って、図１に示すようなネットワ
ーク状に再結晶粒を析出させた。次に加熱処理後の素材
の強度を高めるために、さらに０．２ｍｍの厚さまで最
終冷間圧延を施し本発明の試料を得た。また、比較例と
して再結晶粒を得る加熱温度を高め、図４に示すような
完全再結晶組織の組織に調整した後、同様の最終冷間圧
延を施し、比較例の試料を得た。また、一部の試料につ
いては、この最終冷間圧延後にさらに６００℃にて３分
間の歪取焼鈍を施した。

【００２０】得られた本発明の試料および比較例の試料
に対して、それらの組織を４００倍の光学顕微鏡により
組織観察を行い、実施例１と同様に元のオーステナイト
結晶粒（表３においてはベースと略す）と再結晶粒の粒
径およびビッカース硬さを測定した。その結果を表３に
示す。なお、最終冷間圧延後の本発明の試料の組織は、
最終冷間圧延によりオーステナイト結晶粒が圧延方向に
やや延びた形態になったが、オーステナイト結晶の粒界
に沿ってネットワーク状に再結晶粒が析出したミクロ組
織を保持したものであった。また、実施例１と同様に、
フォトエッチング加工性を評価した結果を表４に示す。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】表３および表４と実施例１で得られた表１
および表２を比較すると、ネットワーク状に析出した再
結晶粒が存在する組織とした後に冷間圧延を施すと、硬
さが増加し、材料としての強度を高めることができるこ
とがわかる。また完全再結晶した比較例と本発明例を比
較すると、本発明の試料がエッチング速度が速く、エッ
チングファクターも高いものである。したがって、冷間
圧延後であっても、ネットワーク状に析出した再結晶粒
が存在する組織としていることにより、従来問題であっ
たサイドエッチングの増大が抑制できることがわかる。
また、本発明の試料１１および１２あるいは本発明の試
料１３および１４を比較すると、冷間圧延後にさらに歪
取焼鈍を施すことにより、エッチングファクターがさら
に高いものとなっていることがわかる。したがって、最
終冷間加工後に歪取焼鈍を行うことは、硬さを高めた本
発明のＦｅ−Ｎｉ径合金のサイドエッチングをさらに抑
制する上で有効であることがわかる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の電子部品材料は、元のオーステ
ナイト結晶粒界に沿って微細な再結晶粒を析出させるこ
とにより、従来の材料に比べてフォトエッチング加工性
に優れた材料となる。したがって、半導体素子のリード
フレームあるいは、カラーブラウン管のシャドウマスク
等のエッチング加工精度の格段の向上に極めて有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属ミクロ組織の概要を示したもので
ある。

【図２】本発明の金属ミクロ組織の一例を示す顕微鏡写
真である。

【図３】本発明の金属ミクロ組織の一例を示す別視野の
顕微鏡写真である。

【図４】比較例の金属ミクロ組織の概要を示したもので
ある。

【図５】比較例の金属ミクロ組織の示す顕微鏡写真であ
る。

【図６】エッチング断面を示す説明図である。

【図７】エッチング性を評価する手法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１再結晶粒、２オーステナイト結晶粒、３素材、
４フォトレジスト膜、５突起部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーステナイト結晶の粒界に沿って再結
晶粒が析出したミクロ組織を有することを特徴とするＦ
ｅ−Ｎｉ系電子部品材料。
【請求項２】熱間圧延後少なくとも１回以上の冷間圧
延を施し、次に５００〜９５０℃の温度に加熱し、冷間
圧延状態のオーステナイト結晶粒界に沿って再結晶粒が
析出したミクロ組織を付与させることを特徴とするＦｅ
−Ｎｉ系電子部品材料の製造方法。
【請求項３】熱間圧延後少なくとも１回以上の冷間圧
延を施し、次に５００〜９５０℃の温度に加熱して、オ
ーステナイト結晶粒界に沿ってネットワーク状に再結晶
粒を析出させることを特徴とするＦｅ−Ｎｉ系電子部品
材料の製造方法。
【請求項４】熱間圧延後少なくとも１回以上の冷間圧
延を施し、次に５００〜９５０℃の温度に加熱して、オ
ーステナイト結晶粒界に沿って再結晶粒を析出させた
後、最終冷間圧延を施すことを特徴とするＦｅ−Ｎｉ系
電子部品材料の製造方法。
【請求項５】Ｆｅ−Ｎｉ系合金において、熱間圧延後
少なくとも１回以上の冷間圧延を施し、次に５００〜９
５０℃の温度に加熱して、オーステナイト結晶粒界に沿
って再結晶粒を析出させた後、最終冷間圧延を施し、つ
いで歪取り焼鈍を行なうことを特徴とするＦｅ−Ｎｉ系
電子部品材料の製造方法。