JPS6411094B2 - - Google Patents
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- JPS6411094B2 JPS6411094B2 JP11049884A JP11049884A JPS6411094B2 JP S6411094 B2 JPS6411094 B2 JP S6411094B2 JP 11049884 A JP11049884 A JP 11049884A JP 11049884 A JP11049884 A JP 11049884A JP S6411094 B2 JPS6411094 B2 JP S6411094B2
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Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
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%Ni−Fe合金は、ガラス、
セラミツ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、リードスイツ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Fe−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つて製品コ
ストの高騰をもたらす問題があつた。 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し、かつ組織内に
均一に分散するMn、Si及びAl、Zr、Ca、Mg、
R・Eの窒化物、炭化物、酸化物、硫化物等の非
金属介在物の大きさを特定することにより、Fe
−Ni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、 Ni 38〜55wt%、Si 0.05〜0.50wt%、 C 0.05wt%以下、 Mn 0.05〜1.00wt%、S 0.003〜0.025wt%、 但し、Mn/S≧10、 O 100ppm以下、N 50ppm以下、を含有し、
あるいはさらに、Al、Zr、Ca、Mg、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、 Si,Mn及びAl、Zr、Ca、Mg、R・Eの酸化
物、窒化物、炭化物、硫化物等の3μm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2、剪断面3、破断面4、そしてカエリ面
5とからなつており、この場合のポンチの移動距
離であるポンチストロークlと切断に要する力あ
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
量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、本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、セラミツ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。 Si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、0.50wt%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、0.05wt%〜0.50wt%%に限定する。 Cは、ガラスあるいはセラミツクスとの密着時
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、0.05wt以下に限定する。 Mnは、熱間加工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、1.00wt%を越
えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、ガラス、セ
ラミツクスとの封着性を阻害するため、0.05wt%
〜1.00wt%に限定する。 Sは、合金内のMn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、0.025wt%を越えると、巨大なMn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、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、Mn/Sは、組織内にMn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、Mn/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Mm/S範囲としては、35
〜200が望ましい。 O,Nは、プレス打抜性の観点から、Si、Mn、
Al、Zr、Ca、Mg、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
100ppm以下、Nは50ppm以下にする必要がある。 Al、Zr、Ca、Mg、R・E(希土類元素)は、
Ni、FeよりもS、C、N、O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、
0.0005wt%未満では上記効果がなく、0.10wt%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、0.0005wt%〜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La、Ce及びミツシユメタルが好ましい。 Feは、本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。 Si、Mn、Al、Zr、Ca、Mg、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3μm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、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3μm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3μm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、
Ni38〜55wt%、Si 0.10〜0.30wt%、C 0.03wt
%以下、 Mn 0.35〜0.85wt%、S 0.003〜0.015wt%、但
し、Mn/S=35〜200、 O 100ppm以下、N 50ppm以下、を含有し、
あるいはさらに、Al、Zr、Ca、Mg、R・Eのう
ち少なくとも1種を0.0005〜0.05wt%を含有し、 残部はFe及び不可避的不純物からなる範囲で、
3μm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−Ni系封着合金を、
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8mm×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、ダイ7
に載置した試料6を、幅7mm×長さ10mm寸法のポ
ンチ8によるプレス打ち抜きを行ない、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l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lの関係図を求め、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、定電位電解法によつて
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
イルターで、3.0μm以下のものと、3.0μm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
Fe−Ni系封着合金は、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
合金よりずつと小さく、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。
−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%Ni−Fe合金は、ガラス、
セラミツ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、リードスイツ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Fe−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つて製品コ
ストの高騰をもたらす問題があつた。 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し、かつ組織内に
均一に分散するMn、Si及びAl、Zr、Ca、Mg、
R・Eの窒化物、炭化物、酸化物、硫化物等の非
金属介在物の大きさを特定することにより、Fe
−Ni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、 Ni 38〜55wt%、Si 0.05〜0.50wt%、 C 0.05wt%以下、 Mn 0.05〜1.00wt%、S 0.003〜0.025wt%、 但し、Mn/S≧10、 O 100ppm以下、N 50ppm以下、を含有し、
あるいはさらに、Al、Zr、Ca、Mg、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、 Si,Mn及びAl、Zr、Ca、Mg、R・Eの酸化
物、窒化物、炭化物、硫化物等の3μm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2、剪断面3、破断面4、そしてカエリ面
5とからなつており、この場合のポンチの移動距
離であるポンチストロークlと切断に要する力あ
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
量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、本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、セラミツ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。 Si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、0.50wt%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、0.05wt%〜0.50wt%%に限定する。 Cは、ガラスあるいはセラミツクスとの密着時
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、0.05wt以下に限定する。 Mnは、熱間加工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、1.00wt%を越
えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、ガラス、セ
ラミツクスとの封着性を阻害するため、0.05wt%
〜1.00wt%に限定する。 Sは、合金内のMn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、0.025wt%を越えると、巨大なMn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、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、Mn/Sは、組織内にMn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、Mn/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Mm/S範囲としては、35
〜200が望ましい。 O,Nは、プレス打抜性の観点から、Si、Mn、
Al、Zr、Ca、Mg、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
100ppm以下、Nは50ppm以下にする必要がある。 Al、Zr、Ca、Mg、R・E(希土類元素)は、
Ni、FeよりもS、C、N、O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、
0.0005wt%未満では上記効果がなく、0.10wt%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、0.0005wt%〜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La、Ce及びミツシユメタルが好ましい。 Feは、本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。 Si、Mn、Al、Zr、Ca、Mg、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3μm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、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3μm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3μm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、
Ni38〜55wt%、Si 0.10〜0.30wt%、C 0.03wt
%以下、 Mn 0.35〜0.85wt%、S 0.003〜0.015wt%、但
し、Mn/S=35〜200、 O 100ppm以下、N 50ppm以下、を含有し、
あるいはさらに、Al、Zr、Ca、Mg、R・Eのう
ち少なくとも1種を0.0005〜0.05wt%を含有し、 残部はFe及び不可避的不純物からなる範囲で、
3μm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−Ni系封着合金を、
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8mm×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、ダイ7
に載置した試料6を、幅7mm×長さ10mm寸法のポ
ンチ8によるプレス打ち抜きを行ない、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l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lの関係図を求め、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、定電位電解法によつて
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
イルターで、3.0μm以下のものと、3.0μm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
Fe−Ni系封着合金は、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
合金よりずつと小さく、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。
【表】
第1図はFe−Ni系封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l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、7…ダイ、8…
ポンチ。
斜視図であり、第2図はポンチストロークl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、7…ダイ、8…
ポンチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 Ni 38〜55wt%、Si 0.05〜0.50wt%、C
0.05wt%以下、 Mn 0.05〜1.00wt%、S 0.003〜0.025wt%、但
し、Mn/S≧10、 O 100ppm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、 3μm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。 2 Ni 38〜55wt%、Si 0.05〜0.50wt%、C
0.05wt%以下、 Mn 0.05〜1.00wt%、S 0.003〜0.025wt%、但
し、Mn/S≧10、 Al、Zr、Ca、Mg、R・Eのうち少なくとも1種
を0.0005〜0.10wt%、 O 100ppm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、 3μm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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11049884A JPS60255953A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 打抜性の良好なるFe−Ni系封着合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11049884A JPS60255953A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 打抜性の良好なるFe−Ni系封着合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS60255953A JPS60255953A (ja) | 1985-12-17 |
JPS6411094B2 true JPS6411094B2 (ja) | 1989-02-23 |
Family
ID=14537281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11049884A Granted JPS60255953A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 打抜性の良好なるFe−Ni系封着合金 |
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JP (1) | JPS60255953A (ja) |
Cited By (1)
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WO1992000395A1 (en) * | 1990-06-29 | 1992-01-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Iron-nickel alloy |
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JPS5844144A (ja) * | 1981-09-08 | 1983-03-15 | 三晃金属工業株式会社 | 被覆金属外囲体における端部取合装置 |
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JPS59226117A (ja) * | 1983-06-07 | 1984-12-19 | Nisshin Steel Co Ltd | Fe−高Ni合金スラブの製造法 |
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1984
- 1984-05-30 JP JP11049884A patent/JPS60255953A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2006025224A1 (ja) | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Senju Metal Industry Co., Ltd | はんだ付け用フラックス |
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