JPS60255953A - 打抜性の良好なるＦｅ−Ｎｉ系封着合金 - 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】 産業分野 この発明は、リードフレーム等に使用するＦｅ−Ｎｉ系
封着合金に係り、打抜性、切断加工性にすぐれたＦｅ−
Ｎｉ系封着合金に関する。

背景技術 一般に、３８〜５５ｗｔ％ＮＬ−Ｆθ合金は、ガラス、
セラミックスの熱膨張特性と近似していることから、薄
板や細線に加工したのち、所要形状に打抜きあるいはエ
ツチング加工されて、ＩＣや表示素子等のリードフレー
ム、また、ＩＣ，トランジスタ。

リードスイッチのリード等に多用されており、製造に際
しては、連続して大量に生産されている。

上記のリードフレームやリードなどは非常に微細なパタ
ーンで極めて高い寸法精度が要求されているため、高速
プレスによる打抜加工では、従来のＦｉｌ　Ｎｉ系封着
合金は打抜加工性が悪く、成形金型の摩耗が激しく、プ
レス金型の修正や研摩等の頻度が甚しく、生産能率の低
下によって製品コストの高騰をもたらす問題があった。

発明の目的 この発明は、プレス打抜性や切断加工性を改善したＦｅ
　−Ｎｉ系封着合金を目的としている。

発明の構成と効果 この発明は、Ｆｅ　Ｎｉ系封着合金の打抜性や切断加工
性の改善を目的に合金組成等を種々検討した結果、合金
の成分組成を特定じ、かつ組織内に均一に分散するｌ’
ｈ、Ｓｉ及びＡＩ　、Ｚｒ　、Ｃａ　、ｈａ　、Ｒ−Ｅ
の窒化物、炭化物、酸化物、硫化部等の非金属介在物の
大きさを特定することにより、Ｆｅ　−Ｎ、系封着合金
の打抜性、切断加工性が著しく向上することを知見した
ものである。

すなわち、この発明は、 Ｎｉ３Ｂ〜５５ｗｔ％、Ｓｉ　Ｏ，０５〜０．５０　ｗ
ｔ％、ＣＯ，０５ｗｔ％以下、 Ｍｎ　Ｏ，０５〜１．００　ｗｔ％、３０，００３〜０
．０２５ｗｔ％、但し、Ｍｎ　／Ｓ≧１０、 Ｑ　１００ｐｐ１以下、Ｎ　５０ｐｏｍ以下、を含有し
、あるいはさらに、Ａｔ、Ｚｒ、Ｃａ、ＭＱ、Ｒ・Ｅの
うち少なくとも１種を０．０００５〜０，１０ｗｔ％を
含有し、 残部はＦｅ及び不可避的不純物からなり、３ｉ　、　１
ｙｊｎ及びＡＩ、Ｚｒ、Ｃａ、ＭＯ，Ｒ−Ｅの酸化物、
窒化物、炭化物、硫化物等の３−以下の微細非金属介在
物が、組織内に均一に分散することを特徴とする打抜性
の良好なるＦｅ−Ｎｉ系封着合金である。

一般に、Ｆｅ　Ｎｉ系封着合金をダイス、ポンチにより
打抜、切断した場合の切断面状況は、第１図に示す如く
、被打抜材の平面部（１）より連続したダレ面（２１，
剪断面（３）、破断面（４）、そしてカエリ面（５）と
からなっており、この場合のポンチの移動距離であるポ
ンチストローク（りと切断に要する力である剪断抵抗（
Ｒ）との関係は、第２図のごとき曲線となることが知ら
れている。

第２図において、最大剪断抵抗が小さく、かつ破断まて
のポンチストロークが小さいほど、切断に要するエネル
ギーが小さく、金型に加わる負荷が小さくなり、金型寿
命が長くなるが、この最大剪断抵抗は、被打抜材の引張
強さ、硬度等の機械的強度により決定され、また、切断
までのポンチストロークと、（剪断面厚み／板厚）はほ
ぼ正比例する。

また、（剪断面厚み／板厚）は、材料の機械的強度のみ
ならず、微量含有元素や析出物、介在物前などの材料の
内質に大きく左右されると考えられ、この発明の如く、
組成を限定しかつ非金属介在物の大きさを特定すること
により、（剪断面厚み／板厚）を小さくでき、切断まで
のポンチストロークが小さくなり、金型寿命を延長でき
る。

組成の限定理由 Ｎｉは、水系合金の基本成分であり、３８ｗｔ％未満で
は、熱膨張係数の変移点が低くなりすぎ、５５ｗｔ％を
越えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、いずれもガラス
、セラミックスの熱膨張係数との偏差が大きくなるので
好ましくなく、３８ｗｔ％〜５５ｗｔ％に限定する。

３ｉは、鋳塊中の気泡発生を防止する脱酸元素であり、
またガラス封着時に重要な表面酸化被膜の密着性を改善
する効果があるが、０．０５ｗｔ％未満ではその効果が
なく、また、０．５０　ｗｔ％を越えると材質的に硬化
して冷間加工性が劣化するため好ましくなく、０，０５
　＊ｔ％〜０．５０　ｗｔ％％に限定する。

Ｃは、ガラスあるいはセラミックスとの密＠時の加熱過
程において、表面からガスとして発生して封着界面に内
包され、封着強度を低下させるので、０．０５　ｗｔ％
以下に限定する。

ＭＯは、熱間加■性を改善する効果があるが、ｏ、ｏｓ
　ｗｔ％未満ではその効果がなく、１，００　ｗｔ％を
越えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、ガラス。

セラミックスとの封着性を阻害覆るため、０．０５ｗｔ
％〜１．００　ｗｔ％に限定する。

Ｓは、合金内の比と結合して微細な硫化物を生成し、こ
れが組織内に均一に分散してプレス加工性を改善するが
、０．００３ｗｔ％未満では改善効果が少なく、０．０
２５ｗｔ％を越えると、巨大な１硫化物を生成し易くな
り、薄板等に加工する際に表面剥離２割れ等の欠陥が発
生し易くなるため、０．００３ｗｔ％〜０，０２５ｗｔ
％に限定する。

ＭｎとＳの含有比、Ｉｌｎ／Ｓは、組織内に比と含有し
ないＳを残存させて熱間加工性を低下させ、かつ割れ疵
等の欠陥が発生し易くなるのを防止するために限定する
必要があり、？／Ｓ≧１０とする必要がある。しかし、
その上限は３００以下が好ましく、好ましいＭｎ／Ｓ範
囲どしては、３５〜２００が望ましい。

０、Ｎは、ブレス打抜性の観点から、ｓｉ　、ｈ　。

ＡＩ　、Ｚｒ　、Ｃａ　、ｈｒ　、Ｒ−Ｅ　（希土類元
素）の酸化物。

窒化物として、組織内に微小介在物が均一に分散分布し
ていることが望ましく、かつ、熱間加工性及び冷間加工
性改善の観点より、Ｏは１１００ｐｐ以下、Ｎは５０ｐ
ｐｍ以下にする必要がある。

Ａｉ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｒ−Ｅ（希土類元素）は、Ｎ
Ｌ、ＦｅよりもＳ、Ｃ，Ｎ、０との親和力が強いため、
酸化物、炭化物、窒化物、硫化物を生成し、プレス加工
性を改善する効果があるため、上記元素のうち少なくと
も１種を添加するが、０．０００５　ｗｔ％未満では上
記効果がなく、０．１０　ｗｔ％を越えると熱間加工性
、冷間加工性を劣化させるので好ましくなく、０．００
０５　ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％の含有とする。

また、上記のＲ−Ｅ　（希土類元素）は、少なくとも１
種の希土類元素であればよく、コストの面から１．Ｃ４
及びミツシュメタルが好ましい。

Ｆｅは、水系合金の基本組成をなすもので、上記の各種
元素を含有した残余の範囲とする。

ＳＬ　、Ｉ’ｉｎ　、Ｍ　、Ｚｒ　、Ｃａ　、Ｍａｌ　
、Ｒ’　Ｅの酸化物、炭化物、窒化物、硫化物等の非金
属介在物の組織内での大きさを限定した理由は、非金属
介在物の大きさが３ｓｌを越えると、打抜加工、切断加
工時のカエリが多くなり、薄板の曲げ加工、絞り加工時
に亀裂１割れ発生の起点となるためであり、上記非金属
介在物の大きさは３−以下で、かつ組織内に均一に分散
、含有されていることが重要である。

また、この発明において、合金組成内の非金属介在物の
大きさを３ＪＩｎ以下に且つ均一に分散分布させるため
には、溶製条件、造塊条件及び脱酸剤の添加時期、添加
量を適宜選定する必要がある。

また、この発明合金の好ましい組成範囲は、Ｎ１３８〜
５５ｗｔ％、Ｓｉ　ＯｊＯ〜０．３０　ｗｔ％、Ｇ　Ｏ
，０３ｗｔ％以下、 Ｍｎ　Ｏ，３５〜０．８５　ｗｔ％、Ｓ　０９００３〜
０．０１５ｗｔ％、但し、Ｍｎ／５＝３５〜２００． ０　１１００ｐｐ以下、Ｎ　５０ｐｐｌｎ以下、を含有
し、あるいはさらに、Ａｔ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｏ、Ｒ・Ｅ
のうち少なくとも１種をｏ、ｏｏｏｓ〜０．０５　ｗｔ
％を含有し、 残部はＦｅ及び不可避的不純物からなる範囲で、３μｎ
以下の微細な非金属介在物が６０ｐｐｍ以上均一に分散
した組成である。

実施例 第１表に示すような、本発明範囲ならびに本発明範囲外
の各種組成範囲のＦｅ−ＮＬ系封肴合金を、同一条件で
製造して、厚み０．２５ｍｍの薄板に仕上げた。この薄
板より幅８ｍｍＸ長さ５０ｍｍの試料を採取し、第３図
の如く、圧縮試験機を用いて、グイ（刀に載置した試ｍ
　［６１を、幅７ｍｍＸ長さ１０鴫寸法のポンチ（８）
によるブレズ打ち抜きを行ない、該試験機の可動アーム
の移動距離により、ポンチストローク（支）を測定し、
剪断抵抗（Ｒ）はロードセルにより測定した。

これより第２図と同様の剪断抵抗（Ｒ）とポンチストロ
ーク（史）の関係図をめ、切断までのポンチストローク
を実測した。

また、打抜後の試料の切断断面を光学顕微鏡により観察
し、剪断面厚み及び板厚を測定して（剪断面厚み／板厚
）を算出した。

各種合金の介在物量は、定電位電解法によって金属のみ
溶解し、溶解液中の酸化物、炭化物、窒化物、硫化物等
の非金属介在物残渣を、ミクロフィルターで、３．０−
以下のものと、３．０通を越えるものとに分離抽出して
測定した。

上記の各測定結果は、試料の機械的強度及び熱膨張特性
と共に第１表に示す。

第１表から明らかなように、この発明によるＦ０−ＮＬ
系封看合金は、切断までのポンチストローク及び（剪断
面厚み／板厚）が、比較例の従来合金よりずっと小さく
、所要の熱膨張特性および機械的強度を損うことなく、
打抜、切断加工性が改善されたことが明白で、金型寿命
の延長に多大の効果を有することが分る。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図はＦａ　−ＮＬ系到着合金の切断断面を示す斜視
図であり、第２図はポンチストローク（免）と剪断抵抗
（Ｒ）との関係を示すグラフである。第３図は実施例の
プレス打ち抜きを示す説明図である。 １・・・平面部、２・・・ダレ面、３・・・剪断面、４
・・・破断面、５・・・カエリ面、６・・・試料、１・
・・ダイ、８・・・ポンチ。 出願人　住友特殊金属株式会社 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌＮｉ３８〜５５ｗｔ％、３ｉ　０．０５〜０．５０　
   ｗｔ％、Ｃ０００５ｗｔ％以下、 Ｍｎ　Ｏ，０５〜１．００　ｗｔ％、Ｓ　Ｏ，００３〜
   ０，０２５ｗｔ％、但し、Ｍｎ　／Ｓ≧１０、 ｏ　ｉｏｏｐｐｍ以下、Ｎ　５０ｐｐｍ以下、を含有し
   、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなり、３．１７１
   １１以下の微細非金属介在物が、組織内に均一に分散す
   ることを特徴とする打抜性の良好なるＦｅ−Ｎｉ系封着
   合金。 ２Ｎｉ３８〜５５ｗｔ％、３ｉ　０’、０５〜０，５０
   　ｗｔ％、（：、０．０５　ｗｔ％以下、 Ｍｎ　Ｏ，０５〜１．００　ｗｔ％、Ｓ　Ｏ，００３〜
   ０．０２５ｗｔ％、但し、Ｍｌｌ　／Ｓ≧１０、 ＡＵ、Ｚｒ　、Ｃａ　、Ｍｕ　、Ｒ−Ｈのうち少なくと
   も、１種を０．０００５〜０−１０ｗｔ％、０　１１０
   ０ｐｐ以下、Ｎ　５０ｐｐｍ以下、を含有し、残部はＦ
   ｅ及び不可避的不純物からなり、３虜以下の微細非金属
   介在物が、組織内に均一に分散することを特徴とする打
   抜性の良好なるＦｅ−Ｎｉ系到着合金。