JPH03219051A

JPH03219051A - リードフレーム用Ｆｅ―Ｎｉ合金およびその製法

Info

Publication number: JPH03219051A
Application number: JP1408090A
Authority: JP
Inventors: Tsuyuki Watanabe; 渡辺　津之; Atsushi Kato; 淳加藤
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1991-09-26

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」本願発明は、多ピンＩＣ用リードフレーム材料なととし
て好適なＦｅ−Ｎｉ合金およびその製法に関し、特定の
元素を特定量添加ずろことにより、従来の合金よりも優
れた変形抵抗を示し、従来の合金と同等の低熱膨張性を
確保したもの、および、その製法に関するらのである。

「従来の技術」近年、集積度の高い大規模集積回路（ＬＳＩ）や超人規
模集積回路（超Ｌ　Ｓ　Ｉ　）なとの開発か盛んとなっ
てきているが、このようなＬＳＩや超Ｌ　Ｓ　Ｉにおい
ては、シリコン素子が大型化し、発熱令ら多くなってき
ている。従ってノリコン素子とリードフレームとの間の
熱膨張率の差異か大きい場合は、通電発熱によるリード
フレームの膨張と収縮によりシリコン素子が熱ストレス
を受けて割れたり、亀裂を生じたりするおそれがある。

そこでＬＳＩや超ＬＳＩ用なとのリードフレーム材料に
あっては、特にその熱膨張率をシリコン素子の熱膨張率
に近付ける必要がある。

このため従来から、リードフレーム用の材料においては
、ソリコン素子なとに作用する熱応力を緩和することを
目的とした低膨張のＦｅ−Ｎｉ合金として、４２　Ａ　
１ｌｏｙ（４２％Ｎ１−Ｆｅ）（特開昭５５１１９１５
６号など）、コバール（２９％Ｎｉ−１７％ｃｏ−Ｆｅ
）、および、低膨張コバール（２９％Ｎｉ−１３％Ｃｏ
−ＦｅＸ特開昭５９−１９８７４１号）などが知られて
いる。

「発明が解決しようとする課題　１ところが、最近、リードフレームの多ピン化に伴い、以
萌はインナーリートの幅か０．３〜０５＋＋＋ｍ程度で
あったものが、０．１〜０　、２　ｍｍ程度の幅になる
場合が生じてきているとと乙に、外部リードについても
細くなる傾向にある。

このため、リードの材料強度か不足することから、製造
工程途中なとにおいて、運搬時やセパレータのテーピン
グ時に、あるいは、基板への接続時に、リーＩ・か外力
による変形を起こすごとがあり、このことが重大な問題
となりつつある。

そこで本願発明前らは、先に、特願昭６３−３１５　Ｇ
　４６号明細７ｊＦ、特願甲１−１６４５８２号明細１
１Ｆ、特願平１−、１７２５０９号明細１ケなとにおい
て、Ｆｅ−Ｎ１−Ｇｏ系合金に特定量のＢｅあるいはそ
の池の元素を添加することで高強度と低熱膨張性を確保
した合金について特許出願している。

これらの特許出願においては、Ｎｉ３０〜５５％、００
２％以下、ｆ３ｃ０．０１−２％、Ｍ　ｎ　１％以下、
Ｓ　ｉ０．５％以下、Ｃｕ５％以１ζ、Ｃ０．１％以下
を上体と４−る組成を（ｆし、更に、必要に応してＳや
Ｎを特定頃合ｆ了することで目的を達成している。

本願発明は、先に本願発明前らが特許出願している技術
を更に発展させて前記課題を解決するためになされたら
ので、従来合金よりも硬度と引張強度に１斬れ、しかも
ノリコン素子に近い低熱膨張率を示ｔリードフレーム用
Ｆｅ−Ｎｉ合金およびその製法を提供することを目的と
４−る。

「課題を解決するための手段」請求項１に記載した発明はｎ記課題を解決するために、
Ｎ１３０−５５％、Ｃｏ　２％以下、Ｂ　ｃ０．０１〜
２％、Ｍ　ｎ　Ｉ％以ド、Ｓｉ０．５％以下、Ｃｕ５％
以下、Ｃ０．１％以下を含み、０．０１〜２％のＡ１と
０．０１〜２％の’Ｉ’　ｉのうち、少なくと（Ｊ１種
を含み、Ｆｅ残部及び不可避不純物の組成にしたもので
ある。

請求項２に記載した発明は前記課題を解決４゛るために
、Ｎｉ３０〜５５％、Ｃｏ２％以ド、［３ｅｏ、０１〜
２％、Ｍ　ｎ　１％以下、Ｓｉ　０．５％以ド、Ｃｕ５
％以下、Ｃ０．１％以下を含み、０．０１〜１％のＮｂ
と０．０１−１％のＭｏと００１〜／Ｉ％のＷと０．０
１〜１％のＶと０．０１〜３％のＣｒと０．００１〜０
．５％の１３と０００１〜１％のＺｒと０．００１−］
％のミソツユメタルのうち、少なくとも１種以上を含み
、Ｆｅ残部及び不可避不純物の組成にしたしのである。

請求項３に記載した発明は前記課題を解決するために、
Ｎｉ３０〜５５％、Ｃｏ２％以下、ｒ３ｅ０．０１〜２
％、Ｍｎ１％以下、Ｓｉ　０．５％以下、（３０５％以
下、Ｃ０．１％以下を含み、０．０１〜２％のＡ１と０
．０１〜２％の′■゛］のうち、少なくとし１種を含み
、０．０１〜１％のＮｂと０．０１〜４％のＭｏと０．
０１〜４％のＷと０．０１〜１％のＶと０．０１〜３％
のＣｒと０．００１〜０．５％の１３と０．００１〜１
％のＺｒと０．００１〜１％のミソツユメタルのうち、
少なくとし１種以上を含み、Ｆ　ｅ残部及び不可避不純
物の組成にしたしのである。

請求項４に記載した発明は前記課題を解決するために、
請求項１又は請求項２又は請求項３に記載した組成を満
たすように原材料を配合し、溶解して得たインゴットを
目的の形状になるまで塑性加圧と焼鈍処理を施し、最終
塑性加工後に３００〜７００℃の温度域において時効す
るものである。

］−作用　」Ｆ　ｅとＮｉとＣｏ＆ＭｎとＳｉとＣｕとＣを所定置き
（ｆする低膨張率の合金に、１３　ｅを少９添加するこ
とで高強度になるとともに、［（ｅの添加噴か少量て済
むのて、合金の主成分は低膨張率の合金であり、このた
め、リードフレーム用の材料として好適な熱膨張率が確
保される。更に、前記組成に、Ａ１とＴ　ｉの少なくと
も一方を所定量添加することで析出硬化による強化がな
され、次いてＮｂとＭ。

と〜■とＶとＣｒと１３とＺｒとミソツユメタルの少な
くとし１種を特定ｎ１添加することで固溶強化かなされ
て強化される。

また、萌記谷組成とした合金に３００〜７００℃て熱処
理を施すと、引張り強さの制御が可能になり、時効硬化
する。

以下に本願発明を更に詳細に説明する。

本願発明の合金においては、Ｎｉにメタル）を３０−５
５％、（１０（コバルト）を２％以下、［３ｅ（ヘリリ
ウ１．　）を０．０１〜２％、Ｍ　ＩＩ（７ンガン）を
１％以下、Ｓｉ（ケイ素）を０．５％以下、Ｃｕ（銅）
を５％以下、Ｃ（炭素）を０．１％以下含Ｈしている合
金か主体となっている。

そして前記組成を主体とする合金に、０．０１〜２％の
Ａｌ（アルミニウム）と０．０１〜２％の’Ｉ”ｉ（チ
タン）とを添加している。

また、１ｊｉ７記組成を主体とする合金に、０．０Ｉ〜
１％のＮｂ（ニオブ）と００１〜４％のＭｏ（モリブデ
ン）と０．０１〜４％のＷ（タングステン）と０．０１
−１％のｖ（バナジウム）と０．０１〜３％ｖ）ｃｒ（
クロム）と０．００１〜０．５％のＢ（ホウ素）と０．
００１−１％のＺｒ（ジルコニウム）と０．００１〜１
％のミソツユメタル（混合希土類金属）のう１″）、少
なくとも１種以上を独自に、あるいは、＋”＋：ｉ記Ａ
１とＴｉの少なくともＩＩと共に添加している。

前記組成において、ＮｉとＣｏとＣｕの含？Ｔｆｆｉを
前記範囲外にすると、リードフレーム材料が適用される
シリコン素子等の熱膨張率に適応した熱膨張率か得られ
なくなるために好ましくない。

ｒ３ｃの含有量を０．０１％未満とすると、他の添加元
素の協力を得ても目的とする強度は得られず不都合であ
り、Ｂｅの含１４　ＦＢが２．０％を越える場合、強度
向上の割に高価なりｅの使用量か多くなってコストが高
くなり、不適当である。

Ｓｉは脱酸剤として用いるが、含ｆｆｆｆ１が０．５％
を越えると合金を脆化させるので不都合であり、Ｍｎは
鍛造性を向上させるとともに脱酸剤として用いるが、含
有量が１％を越えると加工性を悪化させるので好ましく
ない。

Ｃは０．１％を越えると加工性を悪化させる。

Ａ１とＴ　ｉの各含有量は下限値より少なくては目的と
する強度が得られず、」二限値を越えろ場合は強度向上
の割にコスト高となり、好ましい熱膨張係数ら得られな
い。

ＮｂとＭｏとＷとＶとＣｒとＢとＺ　ｒとミッシュメタ
ルの各含有量は下限値より少なくては目的とする強度が
得られず、上限値を越える場合は強度向上の割にコスト
高となり、好ましい熱膨張係数ら得られない。

前記合金を製造するには、まず、前記の組成になるよう
に原材料を配合した後に、不純物の混入を避ける目的で
Ａｒガスなどの雰囲気中で真空溶解を行−）で前記組成
のインゴットを得る。

次いでこのインゴットを＋　２００〜１４００°Ｃ−ご
鍛造加Ｉ　Ｌ、目的の形状、例えば目的の板厚になるま
で、好ましくは加工率７０％以下で行う圧延加Ｔと、８
００〜１１００°Ｃで行う焼鈍処理を必要回数繰り返し
施す。そして、最終圧延加工時に加工率を好ましくは５
０％以下程度に設定し、最終圧延後に時効硬化処理を目
的として、３００〜７００℃の温度域において、望まし
くは５時間以内の熱処理を行い、所望の厚さの板材を得
る。

前記時効処理温度において３００℃以下では、析出粒子
が小さｔぎて析出硬化が進まずに未時効となり、７００
℃以上では時効により強度がピークになるまでの熱処理
時間が短かすぎて温度コント〔１−ルが困難であり、そ
れを越えると析出粒子か人きくなりすぎて十分な析出硬
化か期待でき４゛に強度を落としてしまう可能生らある
。

以上説明したような製造方法で前記組成の合金を製造す
るならば、従来の合金よりも強度が高く変形抵抗が高い
とと乙に、ノリコン素子やセラミック封止材料の熱膨張
率に近い熱膨張率のリードフレーム用材料を得ることが
できる。しかし前記合金は時効処理の温度と時間を調節
することにより引張強さを調節できるので、所望の強さ
のり一トフレーム材料を得ることができる。更に、Ｂｅ
の添加量が少量でら引張強度の向上効果が得られるので
、高価なりｅの使用量が少なくて済み、低コストで製造
できる効果がある。

「実施例」以Ｆに示す第１表〜第４表の組成になるように各々原材
料を配合し、谷間合物をＡｒガスを含む８０Ｔｏｒｒの
真空雰囲気において溶解してインゴットを作成し、次い
てこのインゴットに＋　２００〜１４００℃で熱間鍛造
加工を施し、次いて、加工率７０％以下で行う圧延加工
と８００〜１１００℃に加熱後に徐冷する焼鈍処理とを
繰り返し行い、最終圧延加工を加工率５０％以下で行っ
て圧延加工を終了し、次いで、５００℃に２時ｊ１１１
加熱する時効処理を行って試料Ｎｏ１〜９２の板状の試
験片を得た。

ｈ試験片の引張強度（ｋｇ／　ｍｍ２）と硬度（Ｉｌｖ
）と・ト均熱膨張係数（３０〜３００℃、ｘ　Ｉ　Ｏ−
８／’Ｃ）をｄｌす定し、その結果を第１表〜第４表に
示す。

（以下、余白）第１表ないし第・１表に示す結果から、Ａ１とＴｉの金
白−’＋ｔに関し、本願発明で限定した範囲か適切であ
ることか明らかになるととらに、ＮｂとＭＯとＷとＶと
Ｃｒと＋３とＺｒとミッシュメタルの含ＵＮに関し、本
願発明で限定した範囲か適切であることか明らかとなっ
た。

方、前記の手順で製造した発明品の試料について、時効
処理時間と引張り強さの関係を求めた。

その結果を第１図に示す。

第１図から明らかなように、時効処理の温度が３００℃
の場合、処理時間の経過とともに引張強度は援やかなカ
ーブで一ト昇し、処理時間５時間程度でピークに向かい
、５００℃の場合、引張強さのピークは２時間程度に短
縮され、７００°Ｃの場合、ピークは１時間程度に短縮
されるが１時間経過後の引張強度は減少している。

第１図に示４゛結果から鑑みて本願発明方法では時効処
理温度を３００〜７００℃の範囲に限定しノこ。

１発明の効果ｊ以上説明したように本願発明によれば、Ｆ　ｃとＮｉと
ｃｏ、ｌ！：ＭｎとＳｉとＣｕとＣを所定令含存する低
熱膨張率の合金に、Ｂｅを少量添加し、更に、ＡｌとＴ
ｉの少なくとも１種、または、ＮｂとＭｏとＷとＶとＣ
ｒとＢとＺｒとミッシュメタルの少なくとも１種を添加
することで高強度にしたので、ノリコン素子や封着用セ
ラミックなどに近い熱膨張率を維持した上に、従来より
６硬度と引張強度に優れた変形抵抗の大きな合金を提供
することができる。

従って本願発明によれば、ソリコン素子や封着用セラミ
ックに熱履歴による熱ストレスをかけることがないとと
もに、リードが外力による変形を起こしにくい優れたリ
ードフレーム用合金を提供することができる。

一方、前記組成とした合金に、３００〜７００℃で熱処
理を施すと、時効硬化させることができるので、時効条
件の選定により引張り強さなどの値の制御が可能になり
、所望の引張強さと硬度とを有するリードフレーム用に
好適な合金を得ることかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は試験片の引張強さと時効処理時間の関係を示・
１−グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】（１）Ｎｉ３０〜５５％（重量％、以下同じ）Ｃｏ２％
以下Ｂｅ０．０１〜２％Ｍｎ１％以下Ｓｉ０．５％以下Ｃｕ５％以下Ｃ０．１％以下を含み、０．０１〜２％のＡｌと０．０１〜２％のＴｉのうち、少なくとも１種を含み、Ｆｅ残部及び不可避不純物の組成を有するリードフレーム用Ｆｅ−Ｎｉ合金。（２）Ｎｉ３０〜５５％Ｃｏ２％以下Ｂｅ０．０１〜２％Ｍｎ１％以下Ｓｉ０．５％以下Ｃｕ５％以下Ｃ０．１％以下を含み、０．０１〜１％のＮｂと０．０１〜４％のＭｏと０．０１〜４％のＷと０．０１〜１％のＶと０．０１〜３％のＣｒと０．００１〜０．５％のＢと０．００１〜１％のＺｒと０．００１〜１％のミッシュメタルのうち、少なくとも
１種以上を含み、Ｆｅ残部及び不可避不純物の組成を有するリードフレーム用Ｆｅ−Ｎｉ合金。（３）Ｎｉ３０〜５５％Ｃｏ２％以下Ｂｅ０．０１〜２％Ｍｎ１％以下Ｓｉ０．５％以下Ｃｕ５％以下Ｃ０．１％以下を含み、０．０１〜２％のＡｌと０．０１〜２％のＴｉのうち、少なくとも１種を含み、０．０１〜１％のＮｂと０．０１〜４％のＭｏと０．０１〜４％のＷと０．０１〜１％のＶと０．０１〜３％のＣｒと０．００１〜０．５％のＢと０．００１〜１％のＺｒと０．００１〜１％のミッシュメタルのうち、少なくとも
１種以上を含み、Ｆｅ残部及び不可避不純物の組成を有するリードフレーム用Ｆｅ−Ｎｉ合金。（４）請求項１又は請求項２又は請求項３に記載した組
成を満たすように原材料を配合し、溶解して得たインゴ
ットを目的の形状になるまで塑性加工と焼鈍処理を施し
、最終塑性加工後に、３００〜７００℃の温度域におい
て時効することを特徴とするリードフレーム用Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金の製法。