JPS63293147A - 高強度リ−ドフレ−ム用鉄銅クロム合金薄帯の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱・電気伝導性に優れた低コストの半導体Ｉ
Ｃ，ＬＳＩなどに用いられる高強度リードフレーム用鉄
銅クロム合金薄帯の製造方法に関する。

（従来の技術） 半導体ＩＣ，ＬＳＩ等用の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％ニッケル、１１〜１６重量％コ
バルトを含む合金（コバール合金）、また特開昭６０−
１１１４４７号公報に示されている鉄に３０〜５５重量
％ニッケルを含む合金（４２％Ｎｉ合金が代表的成分）
等がガラス封止剤やＳｉと熱膨張特性がマツチングして
いる理由で用いられている。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。

すなわち、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、コストが高いために近年ＩＣの高集積度
化に伴う熱放散性に対する要求がら安価で熱・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
るために、たとえばＧＡ−１９５合金、あるいは特開昭
６０−２１８４４２号公報記載の合金はその欠点を改善
するために錫、鉄、珪素、燐、コバルトなどを添加した
ものであるが、これらの元素添加により合金コストが上
昇し、さらに熱・電気伝導性を劣化させるなどの問題点
があった。

本発明は鉄銅を主要な構成元素とする合金にクロムを添
加することによって、製造工程ならびに使用環境劣化時
に問題となる耐食性を改善したリードフレームとして充
分な熱・電気伝導性および高い強度と良好な加工性を兼
ね備えたリードフレーム用鉄銅クロム合金薄帯を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこれらの先行技術の問題点を克服し、リードフ
レーム用材料として優れた特性を有する鉄銅合金薄帯を
製造するため、発明者らは直接鋳造鉄銅合金の薄鋳片を
用いて材質改善に関して多くの研究を行い、高強度リー
ドフレーム用鉄銅合金薄帯の製造方法を発明するに至っ
た。すなわち本発明が構成するところは （１）　（：ｕを２０重量％以上９０重量％以下、Ｇｒ
を２．５重量％以上１２重量％以下含み、残部が主とし
てＦｅからなる組成の鉄銅クロム合金薄鋳片を１００℃
／秒以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延？＆４５０
〜６５０℃で２０分以上５００分以下の時効処理を施す
ことを特徴とする高強度リードフレーム用鉄銅クロム合
金薄帯の製造方法あるいは、 （２）　Ｃｕを２０重量％以上９０重量％以下、Ｃｒを
２．５重１％以上１２重量％以下含み、残部が主として
Ｆｅからなる組成の鉄銅クロム合金薄鋳片を１００℃／
秒以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後６５０〜１
０５０℃で５分以上６０分以下の焼鈍を行い、４５０〜
６５０℃で２０分以上５００分以下の時効処理を施すこ
とを特徴とする高強度リードフレーム用鉄銅りわム合金
薄帯の製造方法あるいは、 （３）　Ｃｕを２０重量％以上９０重量％以下、Ｃｒを
２．５重量％以上１２重量％以下含み、残部が主として
Ｆｅからなる組成の鉄銅クロム合金薄鋳片を１００℃／
秒以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後６５０〜１
０５０℃で５分以上６０分以下の焼鈍を行い、４５０〜
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１５〜６０％で行うことを特
徴とする高強度リードフレーム用鉄銅クロム合金薄帯の
製造方法 である。

以下本構成要件の限定理由を説明する。

まず、合金の化学組成の限定理由は以下の通りである。

銅は熱・電気伝導性を向上させるためには含有量が高い
ほど好ましいが、用途上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％以下ではＩＣリードフレームとし
て必要な熱・電気伝導性が得られないのでこれを下限と
する。また上限を９０重量％とするのは、鉄およびＣｒ
の含有量が１０重量％では組織の微細化に有効に働く鉄
およびＣｒの富化相の量および分布が不十分になり、本
合金特有の強度と導電性の組合せが得られなくなるから
である。

つぎに、クロムを２．５重量％以上添加するのは材料の
耐食性を改善するためであり、２．５％未満ではその効
果が充分でない。また、上限を１２％とするのは耐食性
改善効果が飽和する上、半田付は性が非常に低下するか
らである。鉄の耐食性を改善するのに必要なりロム量は
通常下限よりかなり多いと考えられているが、本発明に
おいては全合金中の鉄分が相対的に低いことと急冷凝固
によりクロムの鉄中への配分がより多くなるという本発
明の特徴を活かして少ない添加量で効果が見出される。

さらに、Ｓｉ、・＾ｌ、　Ｔｉ、　Ｎｉ％Ｚｎ、　Ｓｎ
、　Ｎｂ、　Ｚｒ、　Ｐなどを微量添加することは強度
上昇、加工性の改善などに有用な場合が多いので添加し
てもよいが、量はその目的に応じて適当に選ぶべきもの
であるので、ここでは特に規定しない。それ以外は原料
および溶製その他の工程で不可避的に混入される不純物
元素とする。

つぎに本発明の製造プロセスについて説明する。まず、
連続鋳造により鉄銅混合薄鋳片を製造するが、このとき
の−次冷却速度は１００℃／秒以上に限定する。その理
由は一般に凝固時の冷却速度が大きいほど、凝固組織の
サイズは微細化し、その後に熱処理または冷間圧延−焼
鈍を行ってもその効果は保存される。その限界は合金中
に銅を７０％以上含む高い強度が比較的得られ難い場合
にも、高強度リードフレーム用材料に要求される値が得
られることによるものである。

つぎに、本合金においては冷間圧延時に割れが発生しや
すいので、それを防止する対策として、鋳造後の一定温
度域の徐冷および一旦室温まで冷却後の再加熱が有効で
ある。その条件としては鋳造後８５０〜７５０℃の温度
域をｌＯ〜１００℃／秒の冷却速度で冷却するか、８５
０〜４５０℃の温度域で２０分以上６０分以下の熱処理
を行う。下限以下では充分な割れ防止効果が得られない
し、上限以上では粒の粗大化あるいは急冷で得られた過
飽和度の低下などむしろ好ましくないので限定される。

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防止、あるいは焼戻し軟
化により鉄クロム・銅組織間の硬度差を減少させること
によるものである。

さらに、引き続いて冷延・時効処理を行う。冷間圧延は
リードフレームに必要な板厚を得るのが主目的であるが
、−次の冷間圧延の圧下率は化学組成、鋳造厚みと最終
冷間圧延工程の組合せにより、目的とする板厚・強度・
加工性が得られるように選択される。その効果的な圧下
率の範囲は３０〜９５％である。

時効処理は、熱・電気伝導性を向上させるために、製造
工程上必須のものであり、化学組成と前工程条件により
適正な温度を選定すべきである。

一般に低温過ぎると析出物の周りに歪を生じ、母材の特
性を劣化させることや、加熱時間が長くなるため設備・
製造能率に対する制約になる。また高温過ぎると析出量
が少なくなり良い特性が得られないばかりか、析出物が
粗大化して、強度確保上不利になるので、４５０〜６５
０℃で２０分以上５００分以下の時効処理が適性条件と
なる。

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
には、時効処理の前に６５０〜１０５０℃温度域で実用
的な時間として５分以上６０分以下の焼鈍を行い、冷間
圧延時に導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。

本発明はリードフレームとして強度が要求される用途に
適するが、更に加工性と高強度を必要とする場合には、
上記焼鈍を行った後に冷間圧延を圧下率１５〜６０％行
い加工歪の導入により強度を上昇させる。そしてこの場
合の効果が顕著になる下限は１５％であり、加工性、熱
・電気伝導性が大きく低下しない圧下率６０％が上限と
なる。

また本発明においては酸洗、冷延、熱処理の手適当な組
合せにより、表面に安定な銅富化相が形成されて、リー
ドフレーム材料に重要な半田付は性、メッキ性が改善さ
れるのでこの点からも優れた材料である。

（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表に本発明の成分範囲の合金Ｂ−Ｅと比較の成分範
囲の比較材Ａ、Ｆの化学成分を示す。

第１表 第２表に以下の条件で処理したときの鉄銅クロム合金薄
帯の材質特性を示す。鋳造は双ロール鋳造機を用いて、
２．８　Ｘ　１０２／秒の冷却速度で板厚２．０　ａｍ
に連続鋳造した。鋳造後は冷却途中で８５０℃で３０分
の保定を冷間圧延時の割れ防止のため行い、ついで圧下
率８５％で０．３ｍｍまで圧延した。冷間圧延後は５０
０℃で１５０分の時効処理を行い空冷した。試料番号１
はクロムが下限以下であり、耐食性が他の合金に較べて
劣っている。耐食性は２４時間の塩水噴霧試ｙＪ（ＪＩ
Ｓ　Ｚ　２３７１）に従って赤錆発生率（％）で評価し
たものである０表中にはＦｅ−旧および（：ｕ　−Ｆｅ
　−Ｓｎ合金の特性も比較に加えた。これからも、本発
明材の特性が優れていることは明瞭である。

第２表 実施例２ 第３表は本発明成分範囲の供試材Ｃの双ロール鋳造機で
鋳造時の冷却速度が本発明の範囲外の低い場合を本発明
の場合と比較した。ここで鋳造後の処理条件は実施例１
と同じである。これから鋳造時の冷却速度の効果が大き
いことは明らかである。

第３表 実施例３ 第４表は本発明成分範囲の供試材Ｂの冷間圧延後の時効
処理前の焼鈍の効果を行わない本発明の場合と比較した
。これから時効処理前の焼鈍を付加すると延性・導電率
が向上する効果が大きいことは明らかである。

第４表 実施例４ 第５表は本発明成分範囲の供試材りに冷間圧延後７５０
℃×３０分の焼鈍および４９０℃１８０分の時効処理を
行い、さらに２５％の最終冷間圧延を行った場合の材質
を示す。これから、最終冷間圧延は導電率を余り損なわ
ないで強度を上昇させ得る有効な手段であることが明ら
かである。

第５表 （発明の効果） 本発明は高強度リードフレーム用鉄銅クロム合金薄帯の
製造に連続鋳造薄鋳片を利用して強度と熱・電気伝導性
ともに擾れた材料を得ることを可能にする方法であって
、従来のＦｅ−Ｎｉ合金および高強度リードフレーム用
銅合金に代替し得る材料を経済的に製造し得る工業的に
価値のある発明である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｕを２０重量％以上９０重量％以下、Ｃｒを２
   ．５重量％以上１２重量％以下含み、残部が主としてＦ
   ｅからなる組成の鉄銅クロム合金薄鋳片を１００℃／秒
   以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後４５０〜６５
   ０℃で２０分以上５００分以下の時効処理を施すことを
   特徴とする高強度リードフレーム用鉄銅クロム合金薄帯
   の製造方法。
2. （２）Ｃｕを２０重量％以上９０重量％以下、Ｃｒを２
   ．５重量％以上１２重量％以下含み、残部が主としてＦ
   ｅからなる組成の鉄銅クロム合金薄鋳片を１００℃／秒
   以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後６５０〜１０
   ５０℃で５分以上６０分以下の焼鈍を行い、４５０〜６
   ５０℃で２０分以上５００分以下の時効処理を施すこと
   を特徴とする高強度リードフレーム用鉄銅クロム合金薄
   帯の製造方法。
3. （３）Ｃｕを２０重量％以上９０重量％以下、Ｃｒを２
   ．５重量％以上１２重量％以下含み、残部が主としてＦ
   ｅからなる組成の鉄銅クロム合金薄鋳片を１００℃／秒
   以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延後６５０〜１０
   ５０℃で５分以上６０分以下の焼鈍を行い、４５０〜６
   ５０℃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１５〜６０％で行うことを特徴
   とする高強度リードフレーム用鉄銅クロム合金薄帯の製
   造方法。