JPH04352349A - リードフレームの製法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンデンサ、抵抗、
トランジスタ、ダイオード、集積回路等（以下、コンデ
ンサ等と称する）に使用されるリードフレームの製法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、リードフレーム材料としてはＦｅ
−Ｎｉ合金、純Ｎｉ、銅、銅合金、低炭素鋼が知られて
おり、Ｎｉ４２％前後を含有するいわゆる４２合金で代
表されるＦｅ−Ｎｉ合金がリードフレーム材料として広
く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｆｅ−Ｎｉ合金は、リ
ードフレームを製造する際に施すＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ
メッキに対するメッキ性が良好ではなく、このためメッ
キの前処理としてストライクメッキ（短時間高電流密度
メッキ）によりＮｉメッキを施さなければならず、した
がってＦｅ−Ｎｉ合金を使用してリードフレームを製造
する場合にはメッキ工程が複雑となり、製造コストが高
くなる問題がある。

【０００４】銅系材料は、前述のＦｅ−Ｎｉ合金や純Ｎ
ｉと比較して機械的強度が低く、このため完成品のコン
デンサ等をプリント基板に取付け、半田付けした後、通
常は超音波によるフラックス洗浄を行うが、この際コン
デンサ等のリードが折れることがある。

【０００５】低炭素鋼は、前述のＦｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ
および銅系材料よりも機械的強度が高く、格段に安価で
あるが、従来の低炭素鋼は耐食性が低いという重大な欠
点がありこのためリードフレームとしては使用されてい
なかった。すなわちリードフレーム製造する場合には、
コンデンサ等に共通する連続材として素材を例えば櫛歯
状にプレスして表面にＳｎメッキ、Ｓｎ−Ｐｂメッキを
施し、各コンデンサ等のチップに接続した後パッケージ
を施して各コンデンサ等を作成し、その後最終的にリー
ドフレームを切断するから、リードフレームの切断面（
コンデンサ等の先端面となる）にはメッキが施されてい
ない素地が露出し、したがって耐食性が低い素材を使用
した場合には切断面から錆が発生する問題があり、また
素材をメッキするまでの間放置した場合には素材表面に
発生する錆によりメッキの密着性が悪くなる問題があり
、これらの理由により低炭素鋼はリードフレームに使用
されていなかったのが実情である。

【０００６】この発明は以上に鑑みてなされたもので、
リードフレーム材料として従来のＦｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ
等を用いた場合の如きストライクメッキを不要とし、こ
れによって製造工程を簡素化し、製造コストを従来より
も格段と安価にし、しかも材料コストをＦｅ−Ｎｉ合金
、Ｎｉ、銅系合金を用いたリードフレームよりも大幅に
低減し、かつＦｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉと比較して遜色のな
い程度の機械的強度を有するリードフレームを製造する
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るリードフレ
ームの製法は、Ｃ（炭素）０．０６〜０．１９％、Ｐ（
リン）０．０５〜０．６０％、Ｃｕ（銅）０．１５〜０
．７０％、Ｍｎ（マンガン）０．１０〜０．８０％、を
含有し、さらにＣｒ（クロム）０．３０〜１．５０％、
Ｎｉ（ニッケル）０．２０〜１．００％、Ｓｉ（ケイ素
）０．１５〜０．７５％、Ｔｉ（チタン）０．０８〜０
．１５％、からなる群から選択された１種以上を総量で
０．０８〜３．４０％含有し、残部がＦｅおよび不可避
不純物よりなる組成を有する材料を素材とし、その板材
を所定形状にプレス加工した後に直接的にＳｎメッキま
たはＳｎ−Ｐｂメッキをを施すものである。

【０００８】

【作用】従来耐食性が低いために使用されていなかった
低炭素鋼の耐食性を大幅に改善した材料を素材として用
いることにより、ストライクメッキを施すことを省略し
てＳｎメッキまたはＳｎ−Ｐｂメッキを施すことにして
リードフレームを製造することが可能になる。

【０００９】次に、この発明のリードフレーム素材の各
成分の添加理由および組成限定理由について説明する。

【００１０】・Ｃ（炭素） Ｃを添加すると、強度が向上する。また、Ｃには、脱酸
作用がある。しかしながら、Ｃの含有量が０．０６％未
満では鋼の精錬に高コストを要するようになって経済性
が低下し、一方Ｃが０．１９％を越えると加工性が低下
してリードフレームを製造する際に支障をきたすととと
もに、靱性が低下してリード接続作業に支障をきたすお
それがある。このため、Ｃの含有量は、０．０６〜０．
１９％にする。

【００１１】・Ｐ（燐）、Ｃｕ（銅） ＰおよびＣｕを両者をあわせて添加すると、耐食性が向
上する。しかしながらＰの含有量が０．０５％、Ｃｕの
含有量が０．１５％未満では耐食性改善効果が得られな
い。一方、Ｐの含有量を０．６０％、Ｃｕの含有量を０
．７０％を越えて添加しても耐食性はそれ以上向上しな
い。このため、Ｐの含有量は、０．０５〜０．６０％、
Ｃｕの含有量は、０．１５〜０．７０％にする。

【００１２】・Ｍｎ（マンガン） Ｍｎを添加すると、強度、熱間加工性が向上する。また
、Ｍｎには、脱酸作用がある。しかしながら、Ｍｎの含
有量が０．１％未満では上記の効果が得られず、０．８
％を越えれば硬化が著しくなって熱間加工性が悪化する
。　このため、Ｍｎの添加量は、０．１〜０．８％にす
る。

【００１３】・Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｓ
ｉ（シリコン）、Ｔｉ（チタン） これらの元素は、いずれか１種を単独で添加しても、ま
た２種以上を併せて添加しても耐食性改善効果が得られ
る。またＣｒ、Ｎｉ、ＳｉもしくはＴｉを添加すると、
靱性が向上し、加工性が向上する。しかしながら、Ｃｒ
、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉの１種を単独に添加する場合、およ
び２種以上を添加する場合のいずれにおいても、Ｃｒの
添加量が０．３０％未満、Ｎｉの添加量が０．２０％未
満、Ｓｉの添加量が０．１５％未満、Ｔｉの添加量が０
．０８％未満では耐食性改善効果は得られない。一方、
リードフレームに要求される程度の耐食性はＣｒ１．５
％、Ｎｉ１．０％、Ｓｉ０．７５％、Ｔｉ０．１５％以
下で充分に得られ、それ以上これらを増量しても素材コ
ストが上昇するだけである。このため、Ｃｒの含有量は
０．３０〜１．５０％、Ｎｉの含有量は０．２０〜１．
００％、Ｓｉの含有量は０．１５〜０．７５％、Ｔｉの
含有量は０．０８〜０．１５％にする。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その比較例
と比較して説明する。低炭素鋼に所定量のＰ、Ｃｕ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉを加えて表１の実施例１〜１５に
示す組成の材料を溶製した。また比較例として従来のＦ
ｅ−Ｎｉ合金（４２合金；表１の比較例Ａ）と、通常の
低炭素鋼（表１の比較例Ｂ、Ｃ）を用意した。　これら
の材料を圧延して最終的に０．１ｍｍの厚みのリードフ
レーム用素材を得た。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１において、本発明実施例１〜１５およ
び比較例Ｂ、Ｃについては、Ｍｎ量及びＳ量は特に記載
しなかったが、通常の低炭素鋼に含まれる程度の量は含
有しており、Ｍｎの含有量は０．１〜０．８％の範囲内
にあり、Ｓの含有量は０．０４％以下である。

【００１７】この発明のリードフレームを製造する際に
は、通常は前記組成の素材の板材を櫛歯状にプレス加工
した後、表面にＳｎメッキまたはＳｎ−Ｐｂメッキを施
す。このようにして得られたリードフレームの１例の断
面図を図１に示す。図１において１は前記組成の素材、
２はメッキ層を示す。なお前記組成の素材は従来のＦｅ
−Ｎｉ合金、Ｎｉと異なり、ＳｎメッキまたはＳｎ−Ｐ
ｂメッキにおけるメッキ性すなわちメッキ層の密着性が
良好であり、したがって特にストライクメッキによるＮ
ｉメッキを前処理として施す必要はない。

【００１８】各実施例についてメッキ性試験、接着強度
試験、耐候性試験を行った。以下に各試験方法を示す。

【００１９】メッキ性試験（Ａ） 各素材についてストライクメッキにより０．５μｍ厚の
Ｎｉメッキを施し後３μｍ厚のＳｎ−Ｐｂメッキを施し
、そのままの状態の表面、および１６０℃に２分間加熱
した後の表面についてそれぞれ観察する。Ｎｉストライ
クメッキは、メッキ浴として塩化ニッケル２５０ｇ／ｌ
、塩酸９０ｍｌ／ｌのストライク浴を用い、温度２５℃
電流密度１０Ａ／ｄｍ２で行った。またＳｎ−Ｐｂメッ
キはホウフッ化スズ２００〜３００ｇ／ｌ、ホウフッ化
鉛３０〜６０ｇ／ｌ、ホウフッ化水素酸２００〜３００
ｇ／ｌのメッキ浴を用い、２５℃において電流密度１０
Ａ／ｄｍ２で行った。

【００２０】メッキ性試験（Ｂ） 各素材についてＮｉのストライクメッキを施さずに直接
３μｍ厚のＳｎ−Ｐｂメッキを施し、１６０℃に２分間
加熱した後の表面状況を観察する。

【００２１】接着強度試験（Ａ） Ｎｉストライクメッキを施さずに直接Ｓｎ−Ｐｂメッキ
を施した各素材の表面に、温度２８０〜３４０℃で半田
付けにより３×３ｍｍのＣｕ板を半田付けし、このＣｕ
板に引張荷重を加えて接着部の接着強度を測定する。な
お比較例Ａについてはふくれ発生部と、ふくれが存在し
ない部分とのそれぞれに半田付けして、両部分の引張接
着強度を測定した。

【００２２】耐候性試験 各素材（メッキを施さないもの）を１０日間室内に放置
してその表面状況を観察する。なおここで放置期間の１
０日間とは通常のリードフレーム製造工程においてメッ
キ前に放置される標準日数であり、したがって１０日間
で錆が発生することはリードフレームとして実質上使用
できないことを意味する。

【００２３】各実施例、比較例についてのメッキ性試験
（Ａ）、（Ｂ）、接着強度試験（Ａ）および耐候性試験
結果を表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】メッキ性試験（Ａ）では、いずれも特に以
上はなく、ふくれも発生しないことが判明した。すなわ
ち、予めＮｉのストライクメッキを施しておけば、いず
れの素材でもメッキ層の密着性は良好であることが判明
した。

【００２６】メッキ性試験（Ｂ）では、従来のＦｅ−Ｎ
ｉ合金（比較例Ａ）では微小なふくれが多数発生してい
るのに対し、本発明の材料（実施例１〜１５）および通
常の低炭素鋼（比較例Ｂ、Ｃ）では特に異常がなく、ふ
くれも発生していないことが確認された。比較例Ａで生
じたふくれは、径が数μｍから数１０μｍまでのもので
あり、素材の表裏両面に４００ｍｍ２当り５〜１０個発
生していた。　このようなふくれはメッキの密着性が不
良なため気泡により生じるものであり、ふくれ部におい
てはメッキ層そのものが機械的に弱く、このためクラッ
クが発生したりメッキ層が剥離したりする。したがって
、従来の４２合金ではＳｎ−Ｐｂメッキのまえ処理とし
てＮｉストライクメッキを必要とすることが明かである
。このことは後述する密着強度試験からも明かとなる。

【００２７】接着強度試験（Ａ）では、比較例Ａのふく
れ発生部以外はコンデンサ等において通常要求されてい
る接着強度（１ＭＰａ以上）をすべて満足していること
が明かである。

【００２８】耐候試験では、本発明実施例および比較例
Ａにおいては特に異常が認められなかったのに対し、低
炭素鋼（比較例Ｂ、Ｃ）においては、小さな斑点状の錆
が発生し、メッキを施してもメッキ層が良好に密着しな
い状態となった。

【００２９】さらに前記各素材（メッキを施さないもの
）について長期間屋外に曝露してその腐食性を測定した
ところ、図２に示す結果が得られた。なおここでの腐食
量とは、曝露によりメッキ層のピンホール部から内部の
母材が酸化腐食してメッキ層が浮上がった部分について
、メッキ層および腐食部分を除去して、残った母材の厚
みを測定し、当初の母材の厚みと残存厚みとの差を計算
して腐食量（ｍｍ）とした。この結果からも本発明のリ
ードフレームの耐候性が良好なことが明かである。

【００３０】表１に示す実施例１〜１５の成分組成の材
料を前記同様に圧延して得た０．１ｍｍ厚のリードフレ
ーム素材を用いて、次のようにＳｎメッキ層を有するリ
ードフレームを作成し、そのメッキ性試験、接着強度試
験、耐候性試験を行った。以下に各試験方法を示す。

【００３１】メッキ性試験（Ｃ） 各素材についてストライクメッキにより０．５μｍ厚の
Ｎｉメッキを施した後３．０μｍのＳｎメッキを施し、
そのままの状態の表面、および１６０℃に２分間加熱し
た後の表面についてそれぞれ観察する。なおここで、Ｎ
ｉストライクメッキの条件はメッキ性試験（Ａ）と同じ
とし、またＳｎメッキは、ホウフッ化スズ１５０〜２５
０ｇ／ｌ、ホウフッ化水素酸４０〜６０ｇ／ｌ、ホウ酸
２０〜４０ｇ／ｌの浴組成のメッキ浴を用い、浴温３０
℃にて電流密度５Ａ／ｄｍ２で行った。

【００３２】メッキ性試験（Ｄ） 各素材についてＮｉのストライクメッキを施さずに直接
３．０μｍ厚のＳｎメッキを施し１６０℃に２分間加熱
した後の表面について観察する。

【００３３】接着強度試験（Ｂ）は、Ｎｉストライクメ
ッキを施さずに直接Ｓｎメッキを施した各素材について
接着強度試験（Ａ）と同様にして行った。耐候性試験は
、前記の耐候性試験と同様の条件で行った。

【００３４】各試験結果を表３に示す。 表３ 本発明の実施例１〜１５ ・メッキ性試験（Ｃ） 加熱前　　　　　　　　異常なし 加熱後　　　　　　　　同上 ・メッキ性試験（Ｄ）　　　　　　　　同上・接着強度
試験（Ｂ）　　　　　　　　１ＭＰａ以上・耐候性試験
　　　　　　　　　　　　　　異常なし

【００３５】メ
ッキ性試験（Ｃ）では、いずれも特に異常はなく、ふく
れも発生しないことがわかる。メッキ性試験（Ｄ）でも
、いずれも特に異常はなく、ふくれも発生していないこ
とがわかる。Ｎｉストライクメッキを施さずに直接Ｓｎ
メッキを施した場合も、接着強度、耐候性が優れること
がわかる。

【発明の効果】以上の各試験結果から明かなように、こ
の発明のリードフレームの製法によれば、Ｓｎメッキも
しくはＳｎ−Ｐｂメッキの前処理としてのＮｉストライ
クメッキを省略してもＳｎメッキもしくはＳｎ−Ｐｂメ
ッキの密着性が低下しないから接着強度も良好であり、
したがって前処理としてのＮｉストライクメッキを省略
してリードフレームの製造工程を簡略化し、これにより
リードフレームの製造コストを安価にすることができる
。またこの発明の製法に使用される材料は高価なＮｉ、
Ｃｒ成分の添加量が従来のＦｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉと比較
して高価な添加成分が格段に少なく、素材コストが格段
に安価である。そしてまた、耐候性（耐食性）は通常の
低炭素鋼と比較して格段に良好であるから、メッキ処理
前の素材放置により錆が発生してメッキ性が低下したり
、切断面の素材露出面（完成品のコンデンサ等のリード
端面）から錆が発生することも少なく、したがって従来
のＦｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉと同様にリードフレームに充分
使用可能である。さらに機械的強度は低炭素鋼と同等以
上であるから、完成品（コンデンサ等）のプリント基板
への取付後の超音波によるフラックス洗浄でリードが折
れが発生しない。以上のように、この発明のリードフレ
ームの製法は、製造コストや素材コストが従来と比較し
て格段に安価であるとともに完成品取付、洗浄作業に支
障をきたすこともない等、種々の効果が得られる。 また、この発明のリードフレームの製法は、製造コスト
や素材コストの低さから、コンデンサ等の単一機能素子
に好適に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　この発明の製法により得られたリードフレー
ムの１例を示す断面図

【図２】　　耐候性試験結果を示すグラフ

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ　　　０．０６〜０．１９％（重量％、
   以下同じ）、Ｐ　　　０．０５〜０．６０％、Ｃｕ　０
   ．１５〜０．７０％、Ｍｎ　０．１０〜０．８０％、を
   含有し、さらにＣｒ　０．３０〜１．５０％、Ｎｉ　０
   ．２０〜１．００％、Ｓｉ　０．１５〜０．７５％、Ｔ
   ｉ　０．０８〜０．１５％、からなる群から選択された
   １種以上を総量で０．０８〜３．４０％含有し、残部が
   Ｆｅ及び不可避不純物からなる組成を有する板材を所定
   形状にプレス加工した後、ＳｎもしくはＳｎ−Ｐｂメッ
   キを施すことを特徴とするリードフレームの製法。