JPS63103055A

JPS63103055A - リ−ドフレ−ム用鉄銅合金薄帯の製造方法

Info

Publication number: JPS63103055A
Application number: JP24916586A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takechi; 弘武智; Satoru Nishimura; 哲西村; Kunio Watanabe; 渡邊　國男; Michio Endo; 遠藤　道雄
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1986-10-20
Publication date: 1988-05-07
Also published as: JPH0424419B2

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）本発明は、熱・電気伝導性および強度、加工性に優れた
低コストの半導体ｒｃ、ＬｓＩ等に用いられるリードフ
レーム用鉄銅合金薄帯の製造方法に関するものである。

（従来の技術）半導体ＩＣ，ＬＳＩ等用リードフレーム材としては、た
とえば特開昭５９−１９８７４１号公報に示されている
鉄に２６〜３０重量％Ｎｉ、１１〜１６重世％Ｃｏを含
む合金（コバール合金）、また特開昭６０−１１１４４
７号公報に示されているＦｅに３０〜５５重景％Ｎｉを
含む合金（４２％Ｎｉ合金が代表的成分）等がガラス封
止剤やＳｉと熱膨張特性のマツチングが優れている理由
で用いられている。また一方銅、銅合金も高い熱・電気
伝導性を必要とするＩＣに次第に用いられるようになっ
た。

即ち、以上で述べたコバール合金や４２Ｎｉ合金は強度
、耐熱性は優れているが、熱・電気伝導性が悪く、加工
性が劣りコストが高いため近年ＩＣの高度集積化に伴い
安価で熱・電気伝導性、加工性の良い銅合金へ移行する
傾向にある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、一般に銅合金は耐熱性ならびに強度が劣
るため、たとえばＣＡ−１９５合金、特開昭６０−２１
８４４２号公報はそれを改善するために錫、鉄、ケイ素
、燐、コバルト等を添加したものであるが、これらを添
加することにより合金コストが上がり、更に熱・電気伝
導性を劣化させるなどの問題点があった。

本発明は、鉄−銅二元合金に他の合金元素を添加するこ
となくリードフレームとしての熱・電気伝導性および、
強度・加工性を改善したリードフレーム用鉄銅合金薄帯
を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）すなわち本発明の要旨とするところは下記のとおりであ
る。

（１）　　銅を２０重量％以上９０重量％以下含み、残
部が主としてＦｅからなる組成の鉄銅合金薄鋳片を１０
０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後
４５０〜６５０℃で２０分以上５００分以下の時効処理
を施すことを特徴とするリードフレーム用鉄銅合金薄帯
の製造方法。

（２）銅を２０重量％以上９０重量％以下含み、残部が
主として鉄からなる組成の鉄銅合金薄鋳片を１００℃／
ｓｅｃ以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後６５０
〜１０５０℃で５分以上６０分以下の焼鈍を行い、４５
０〜６５０℃で２０分以上５００分以下の時効処理を施
すことを特徴とするリードフレーム用鉄銅合金薄帯の製
造方法。

（３）銅を２０重景％以上９０重量％以下含み、残部が
主として鉄からなる組成の鉄銅合金薄鋳片を１００℃／
ｓｅｃ以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後６５０
〜１０５０℃で５分以上６０分以下の焼鈍を行い、４５
０〜６５０”Ｃで２０分以上５００分以下の時効処理を
施した後、最終冷間圧延を圧下率１５〜８０％で行うこ
とを特徴とするリードフレーム用鉄銅合金薄帯の製造方
法。

以下本発明の構成要件の限定理由について詳細に説明す
る。

この発明においてはまず、化学組成を限定する理由は以
下の通りである。

銅は、熱・電気伝導性の観点からは含有量が高い程好ま
しいが、用途上から強度の要求が強い場合には、鉄の含
有量を高めることが望ましい、銅含有量が２０重量％（
以下−ｔχと記す）以下ではＩＣリードフレームとして
必要な熱・電気伝４度が得られないので下限を２０ｗｔ
Ｘとする。また上限を９０ｉｍｔＸとするのは、鉄含有
量が１０ｗｔＸ以下では、組織の微細化に有効に働く鉄
相の分布が不充分になるからである。

また、その他の鉄と銅の原料より不可避的に混入する不
純物としての酸素は、熱・電気伝導性の観点からは好ま
しくないが、０．０３ｈｔ％以下の量については、熱・
電気伝導性への影響は小さく、強度への寄与もあるので
０．０３ｗｔＸ以下であれば許容される。

また、それ以外は原料および溶製中に不可避的に混入す
る不純物元素とする。

次に本発明の製造方法について説明する。

本発明では連続鋳造により鉄銅合金の薄鋳片を製造する
が、かかる連続鋳造時の一次冷却速度を１００℃／ｓｅ
ｃ以上に限定する。

一般に凝固後の組織サイズは鋳造時の冷却速度に依存し
、冷却速度が大きい程、組織サイズは小さくなり高強度
が得られるが、上記冷却速度かり一ドフレームの所望強
度を得るために必要である。

以下に、上記冷却速度について説明する。まず最も強度
の得にくい９０−ｔχ銅−鉄合金を鉄鋳型、銅鋳型およ
び双ロール鋳造機を用い鋳込み厚を変化させて約１〜１
ｏｏｏ℃／ｓｅｃの範囲の冷却速度で鋳造した。これら
の鋳片を研削して厚みを揃え、８００℃−３０分の熱処
理を施した後に８５％の冷間圧延を行った。次に４８０
℃で５００分の時効処理を行い断面１７４層のビッカー
ス硬度を測定し、冷却速度と硬度の関係を得た。これを
第１図に示す。第１図からビッカース硬度が１５０以上
になる臨界冷却速度を求めた。ここでビッカース硬度を
１５０以上としたのは、現在のリードフレーム用材料の
必要強度の指標としてこの値が一般に用いられているの
で、ここでもこの値を採用した。この結果より１００℃
／ｓｅｃ以上の冷却速度の時には１５０以上のビッカー
ス硬度が得られていることが明らかであり、これから冷
却速度は１００℃／ｓｅｃ以上が必要とされる。

また、７０ｗｔ％以下の銅含有の場合、または前段の冷
間圧延圧下率が５０％以上の場合には、冷間圧延時の割
れを防止するための対策が必要である。その方法として
は、鋳造後の徐冷と一旦常温まで冷却した後の再加熱が
有効で、その条件としては鋳造後８５０〜７５０℃の温
度域を、１０〜ｂ４５０℃で２０分以上で長時間程効果は大きいが粒の粗
大化および急速冷却による鉄、銅の過飽和度の低下を少
くするために６０分以下とする。この効果は鋳造後の冷
却途中に生じる残留オーステナイトまたはマルテンサイ
トの発生を防止するか、あるいは焼戻し軟化により鉄、
銅組織間での硬度差を縮めることによるものである。

更に、引き続き冷間圧延、時効を行う。冷間圧延はリー
ドフレームに必要な板厚を得るのが主要目的であるが、
前段の冷間圧延の圧下率は化学組成、鋳造厚みと最終冷
間圧延工程の組み合せにより、目的とする板厚強度、加
工性が得られる条件を定める。効果的な圧下率の範囲は
３０〜９５％である。

時効処理は、熱・電気伝導性を高めるために、製造工程
に必須のものであり、化学組成と前工程条件により適性
な温度を選定すべきであるが、一般に低温で行う程良好
な特性が得られ易いが、低温過ぎると析出物が母相との
周辺に歪場を持ってしまい、特性を劣化させてしまうこ
とや、加熱時間が長くなるため設備、製造能率が悪い。

また高温過ぎると充分析出しないため良い特性が得られ
ず、更に析出物が粗大化して、強度確保上不利な条件に
なってしまうので、適性条件としては４５０〜６５０℃
の温度域で２０分以上５００分以下が良好な特性を得る
ための条件である。

また、リードフレームとして加工性が特に要求される場
合は、時効処理の前に６５０〜１０５０℃の温度域で焼
鈍を実用的な時間として、５分以上６０分以下行うこと
により、冷間圧延で４入された加工歪の除去と再結晶・
粒成長により加工性を向上させることが可能である。

更に、リードフレームとして加工性と高強度が要求され
る場合には、上記焼鈍を行った後に冷間圧延を１５〜８
０％の圧下率で行い再結晶組織に加工歪を与えることに
より強度を高めるものであり、圧下率１５％以下では強
度に対する寄与が小さく、８０％以上では、熱・電気伝
導性を大きく低下させるのでこの範囲とする。

（実施例）以下本発明の効果を実施例により説明する。

実施例１第１表に記載した化学組成を有する合金Ａ−Ｆ（Ａ、Ｆ
は比較例）を、双ロール鋳造機を用いて３　Ｘ　１０”
　’Ｃ／ｓｅｃの冷却速度で連続鋳造し２．０鶴の板厚
の薄鋳片とし、次いで以下の処理を行った。

電鋳造後、一旦常温になった薄鋳片を８００℃で３０分の
保定を冷間圧延時の割れ防止のために行い、冷間圧延の
全圧下率を８５％として０．３Ｂ板厚の冷延板とした。

更に４８０℃で２００分の時効処理を行い空冷した。

次に得られた試料の電気抵抗を測定し、熱・電気伝導性
の評価を、電気伝導率（％ＩＡＣＳ）で表示した。また
強度と伸びはＪＩＳ　１３号Ｂ試験片を用いて常温の引
張試験を行って求めた。

その結果を比較例と共に第２表２に示した。この結果よ
り明らかなように本発明合金Ｂ−Ｅでは５０ｋｇｆ／ａ
ｍ”以上の強度と銅含有量に伴った電気伝導率を示し、
一方ＡおよびＦにおいては、Ａでは強度が優れるが電気
伝導率が不足し、またＦは電気伝導率は良好であるが強
度が低いことは明らかである。

実施例２実施例１の第１表に記載したＣの化学組成を有する合金
を２．０鴎厚の銅鋳型で約５０℃／ｓｅｃの冷却速度で
鋳造して、実施例１の場合と鋳造後の条件を同一にして
処理を行い、同様の評価を行った。

その結果を第３表に示した。この結果より明らかなよう
に、鋳造時の冷却速度がこのように遅い場合には、強度
が得にくいことは明らかであり、更に電気伝導率も冷却
速度が遅い場合に低い値となっている。

実施例３実施例１の第１表に記載したＣの化学組成を有する合金
を実施例１と同様に鋳造後冷間圧延まで同一条件で行い
、時効処理温度を４００　’Ｃと７００℃で２００分行
い、空冷し、実施例１と同様の評価を行って、第４表に
示した。

第４表に示したように、時効温度が低温過ぎると良好な
電気伝導性が得られず、また、高温過ぎても電気伝導性
と強度の劣化が生じることは明らかである。

実施例４実施例１の第１表に記載したＣの化学組成を有する合金
を実施例１と同様に鋳造後冷間圧延まで同一条件で行い
、時効処理の前に９５０℃で３０分の焼鈍を行い空冷し
、時効処理を４８０°Ｃで２００分行って空冷し、実施
例１と同様の評価を行い、実施例１のＣを比較例として
第５表に示した。

この結果より、焼鈍を行うことにより強度かいくぶん低
下するが伸びと、電気伝導率が向上することは明らかで
ある。

豐実施例５実施例４で時効処理まで行った試料に更に冷間圧延を圧
下率５０％で行って実施例１と同様の評価を行い、実施
例４の本発明を比較例として第６表に示した。

この結果より、焼鈍、時効後更に５０％程度の冷間圧延
を行うことにより、リードフレームに必要な伸びを確保
して、強度を向上させることが可能であることは明らか
であり、またこの時には電気伝導率の低下は微小である
。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明は鉄と銅の特定の化
学組成、急速冷却の効果と後工程の組み合せにより他の
合金元素を特別に添加せずに、ＩＣリードフレーム材料
としての必要強度を有し、熱・電気伝導性および加工性
に優れた、低コストのリードフレーム川鉄銅合金薄帯の
製造方法であり、工業的に優れるとともに経済的に優れ
た方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷却速度とビッカース硬度の関係を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）銅を２０重量％以上９０重量％以下含み、残部が
主として鉄からなる組成の鉄銅合金薄鋳片を１００℃／
ｓｅｃ以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後４５０
〜６５０℃で２０分以上５００分以下の時効処理を施す
ことを特徴とするリードフレーム用鉄銅合金薄帯の製造
方法。
（２）銅を２０重量％以上９０重量％以下含み、残部が
主として鉄からなる組成の鉄銅合金薄鋳片を１００℃／
ｓｅｃ以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後６５０
〜１０５０℃で５分以上６０分以下の焼鈍を行い、４５
０〜６５０℃で２０分以上５００分以下の時効処理を施
すことを特徴とするリードフレーム用鉄銅合金薄帯の製
造方法。
（３）銅を２０重量％以上９０重量％以下含み、残部が
主として鉄からなる組成の鉄銅合金薄鋳片を１００℃／
ｓｅｃ以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後６５０
〜１０５０℃で５分以上６０分以下の焼鈍を行い、４５
０〜６５０℃で２０分以上５００分以下の時効処理を施
した後、最終冷間圧延を圧下率１５〜８０％で行うこと
を特徴とするリードフレーム用鉄銅合金薄帯の製造方法
。