JPH0565599A - 複合組織を有する高強度リードフレーム材料およびその製造方法 - Google Patents
複合組織を有する高強度リードフレーム材料およびその製造方法Info
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- JPH0565599A JPH0565599A JP25053791A JP25053791A JPH0565599A JP H0565599 A JPH0565599 A JP H0565599A JP 25053791 A JP25053791 A JP 25053791A JP 25053791 A JP25053791 A JP 25053791A JP H0565599 A JPH0565599 A JP H0565599A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 IC装置の多ピン化のため、リードフレーム
はより薄肉化しつつあり、高強度化が要求されている。
メッキ性、ハンダ性を損なうことなく、高強度化した材
料を得る。 【構成】 Fe-Ni系、Fe-Ni-Co系、Fe-Ni-Cu
系、Fe-Ni-Co-Cu系合金において、少なくとも冷間
加工によるマルテンサイト相と該マルテンサイト相から
析出したオーステナイトからなる複合組織とすることに
より、硬さ HV260以上を達成する。
はより薄肉化しつつあり、高強度化が要求されている。
メッキ性、ハンダ性を損なうことなく、高強度化した材
料を得る。 【構成】 Fe-Ni系、Fe-Ni-Co系、Fe-Ni-Cu
系、Fe-Ni-Co-Cu系合金において、少なくとも冷間
加工によるマルテンサイト相と該マルテンサイト相から
析出したオーステナイトからなる複合組織とすることに
より、硬さ HV260以上を達成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、従来のものより高強度
の半導体装置用リードフレーム材料に関するものであ
る。
の半導体装置用リードフレーム材料に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、ロジック等の半導体装置の高容
量、高集積化およびパッケージの薄肉化に伴い、リード
フレームは多ピン化、薄肉化の傾向にある。このため、
従来にも増して高強度のリードフレーム材料が要求され
ている。
量、高集積化およびパッケージの薄肉化に伴い、リード
フレームは多ピン化、薄肉化の傾向にある。このため、
従来にも増して高強度のリードフレーム材料が要求され
ている。
【0003】これら多ピン用高強度リードフレーム材料
として、従来Fe-42Ni、Fe-29Ni-17Co(コバール)が
知られている。これらのFe-Ni系、Fe-Ni-Co系の改
良材の提案には、いわゆるFe-42Ni(Ni≒35〜50%)合
金を比較的高C(0.5%以下)化し、さらにSi,Mn,Crの
1種以上を1〜5%添加して、固溶強化、加工硬化性を向
上して高強度化を図り、またはさらにTi等を添加した
もの(特開昭55-131155・・・(イ))、該提案合金のNiの1〜
8%を等量のCoで置換したもの(特開昭55-128565・・・
(ロ))、Fe-Ni-Co-Cu合金で、Cu 2〜10%、(Ni+C
u) 30〜45%、Co 4〜15%として、コバール合金に対し、
低温域の特性等や高価格性の改善を図ったもの(特開昭5
7-82455・・・(ハ))、コバール合金(またはNi 25〜35%、
Co 13〜20%)でMn/S比で10以上としてプレス打抜性、
切断加工性の改善を図るもの(特開昭61-6251・・・(ニ))、
Fe-26〜30Ni-11〜17CoとすることによりSiチップと
ほぼ等しい熱膨張係数とするもの(特公平1-817・・・
(ホ))、特定組成のFe-Ni-Co合金の製造方法であっ
て、焼鈍後13〜40%の冷間加工を施して熱膨張特性を改
善するもの(特公平1-15562・・・(ヘ))、および特定組成の
Fe-Ni-Co合金であり、高温からの冷却過程でγ相か
らα相に変態させて低熱膨張特性を得るもの(特開平1-6
1042・・・(ト))がある。
として、従来Fe-42Ni、Fe-29Ni-17Co(コバール)が
知られている。これらのFe-Ni系、Fe-Ni-Co系の改
良材の提案には、いわゆるFe-42Ni(Ni≒35〜50%)合
金を比較的高C(0.5%以下)化し、さらにSi,Mn,Crの
1種以上を1〜5%添加して、固溶強化、加工硬化性を向
上して高強度化を図り、またはさらにTi等を添加した
もの(特開昭55-131155・・・(イ))、該提案合金のNiの1〜
8%を等量のCoで置換したもの(特開昭55-128565・・・
(ロ))、Fe-Ni-Co-Cu合金で、Cu 2〜10%、(Ni+C
u) 30〜45%、Co 4〜15%として、コバール合金に対し、
低温域の特性等や高価格性の改善を図ったもの(特開昭5
7-82455・・・(ハ))、コバール合金(またはNi 25〜35%、
Co 13〜20%)でMn/S比で10以上としてプレス打抜性、
切断加工性の改善を図るもの(特開昭61-6251・・・(ニ))、
Fe-26〜30Ni-11〜17CoとすることによりSiチップと
ほぼ等しい熱膨張係数とするもの(特公平1-817・・・
(ホ))、特定組成のFe-Ni-Co合金の製造方法であっ
て、焼鈍後13〜40%の冷間加工を施して熱膨張特性を改
善するもの(特公平1-15562・・・(ヘ))、および特定組成の
Fe-Ni-Co合金であり、高温からの冷却過程でγ相か
らα相に変態させて低熱膨張特性を得るもの(特開平1-6
1042・・・(ト))がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】多ピンリードフレーム
は、主に微細加工が可能なフォトエッチング法で製造さ
れる。しかし、これら微細加工したFe-42NiまたはFe
-29Ni-17Coの薄板多ピンリードフレームは、リードの
強度不足が原因でパッケージ組立、搬送、実装等の際に
反り、曲り等のリードのバラツキが起り易く、また使用
中の衝撃で座屈するなど種々の問題があった。
は、主に微細加工が可能なフォトエッチング法で製造さ
れる。しかし、これら微細加工したFe-42NiまたはFe
-29Ni-17Coの薄板多ピンリードフレームは、リードの
強度不足が原因でパッケージ組立、搬送、実装等の際に
反り、曲り等のリードのバラツキが起り易く、また使用
中の衝撃で座屈するなど種々の問題があった。
【0005】前記Fe-Ni系あるいはFe-Ni-Co系合金
の改良について、Si,Mn,CrあるいはTi等の強化元素
で強化させる合金((イ),(ロ))は、主要元素の他に強化
元素を過剰に含有するため、表面酸化が起り易く、リー
ドフレームの主要特性であるハンダ性、メッキ性を著し
く劣化させる問題がある。また、前記(ハ)〜(ト)は、
いずれもリードフレームの強度を積極的に改善しようと
するものではない。なお、前記(イ),(ロ)のものは、本
発明材料と強化機構を異にするものである。本発明は、
強化元素を含まず、複合組織化することにより高強度化
し、さらにこの複合組織を均一に微細化することで、従
来と同等以上のエッチング性を有するリードフレーム材
料を提供することを目的とするものである。
の改良について、Si,Mn,CrあるいはTi等の強化元素
で強化させる合金((イ),(ロ))は、主要元素の他に強化
元素を過剰に含有するため、表面酸化が起り易く、リー
ドフレームの主要特性であるハンダ性、メッキ性を著し
く劣化させる問題がある。また、前記(ハ)〜(ト)は、
いずれもリードフレームの強度を積極的に改善しようと
するものではない。なお、前記(イ),(ロ)のものは、本
発明材料と強化機構を異にするものである。本発明は、
強化元素を含まず、複合組織化することにより高強度化
し、さらにこの複合組織を均一に微細化することで、従
来と同等以上のエッチング性を有するリードフレーム材
料を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Fe-Ni
系合金、Fe-Ni-Co系合金、Fe-Ni-Cu系合金、Fe-
Ni-Co-Cu系合金の変態機構に着目して種々実験を行
なった結果、これらの系の合金は、冷間加工にて加工誘
起マルテンサイト変態を起し、このマルテンサイトを焼
鈍にて逆変態オーステナイトを析出させると、特にハン
ダ性、メッキ性を損なわずして高強度化できることを見
出した。本発明は、先ず冷間加工前の固溶化処理でオー
ステナイト相単相とし、次いで、冷間加工にてすべてあ
るいは一部をマルテンサイト相に変態させる。ここで未
変態部分は残留オーステナイト相として最終焼鈍後も残
る。本発明は、さらに最終焼鈍にて上記マルテンサイト
相から逆変態オーステナイト相を析出させるが、この場
合拡散によりフェライト相が一部析出してもよく、最終
的に上記各相からなる複合相組織とし、これらを均一微
細に分布させることで引張強さ 80kgf/mm2(785MPa)、硬
さがHVで260以上の高強度を有しながら、良好なエッチ
ング性を確保するものである。
系合金、Fe-Ni-Co系合金、Fe-Ni-Cu系合金、Fe-
Ni-Co-Cu系合金の変態機構に着目して種々実験を行
なった結果、これらの系の合金は、冷間加工にて加工誘
起マルテンサイト変態を起し、このマルテンサイトを焼
鈍にて逆変態オーステナイトを析出させると、特にハン
ダ性、メッキ性を損なわずして高強度化できることを見
出した。本発明は、先ず冷間加工前の固溶化処理でオー
ステナイト相単相とし、次いで、冷間加工にてすべてあ
るいは一部をマルテンサイト相に変態させる。ここで未
変態部分は残留オーステナイト相として最終焼鈍後も残
る。本発明は、さらに最終焼鈍にて上記マルテンサイト
相から逆変態オーステナイト相を析出させるが、この場
合拡散によりフェライト相が一部析出してもよく、最終
的に上記各相からなる複合相組織とし、これらを均一微
細に分布させることで引張強さ 80kgf/mm2(785MPa)、硬
さがHVで260以上の高強度を有しながら、良好なエッチ
ング性を確保するものである。
【0007】具体的には、これら複合組織を有する合金
系としてFe-Ni系合金、Fe-Ni-Co系合金、Fe-Ni-
Cu系合金、Fe-Ni-Co-Cu系合金で複合組織が得られ
る。本発明の具体例をあげると、これら基本的添加元素
の他にハンダ性、メッキ性を損なわない範囲の微量のN
b,Ti,Zr,Mo,V,W,Be等の強化元素を添
加することで相変態の温度依存性を緩和し、安定して均
一微細な複合相組織を得るもの(但し、前記強化元素
は、1種以上の添加で0.1〜3.0%が望ましい)、さらに熱
間加工性向上元素としてB,Mg,Caを1種以上で0.0
001〜0.03%添加することでさらに安定した量産を可能と
したものなどがある。製造方法においては、オーステナ
イト化終了温度以上950℃以下の固溶化処理で、結晶粒
度をJIS粒度番号6以上の微粒とした後、1回の圧延
率が50%以下の冷間圧延とオーステナイト化終了温度以
下の焼鈍を1回以上行なうことを特徴とするものであ
る。
系としてFe-Ni系合金、Fe-Ni-Co系合金、Fe-Ni-
Cu系合金、Fe-Ni-Co-Cu系合金で複合組織が得られ
る。本発明の具体例をあげると、これら基本的添加元素
の他にハンダ性、メッキ性を損なわない範囲の微量のN
b,Ti,Zr,Mo,V,W,Be等の強化元素を添
加することで相変態の温度依存性を緩和し、安定して均
一微細な複合相組織を得るもの(但し、前記強化元素
は、1種以上の添加で0.1〜3.0%が望ましい)、さらに熱
間加工性向上元素としてB,Mg,Caを1種以上で0.0
001〜0.03%添加することでさらに安定した量産を可能と
したものなどがある。製造方法においては、オーステナ
イト化終了温度以上950℃以下の固溶化処理で、結晶粒
度をJIS粒度番号6以上の微粒とした後、1回の圧延
率が50%以下の冷間圧延とオーステナイト化終了温度以
下の焼鈍を1回以上行なうことを特徴とするものであ
る。
【0008】
【作用】いずれの合金系においてもNi(およびCo)は、
オーステナイト安定化元素であるため、含有量が少な過
ぎる場合はオーステナイトが不安定となり、固溶化処理
でマルテンサイト変態を起し、低熱膨張化に必要なイン
バー特性が得られない。また、含有量が多過ぎる場合は
オーステナイト相が安定となり過ぎ、加工誘起変態が生
じなくなる。具体的な組成としては、高強度化および低
熱膨張化(インバー特性)の両面より、Co<12%(Co 0%
を含む)ではNi 27〜32.5%、Co≧12%では66%≦(2Ni+
Co)≦74が望ましい範囲である。また、Fe-Ni系合
金、Fe-Ni-Co系合金いずれもNiの0.5〜3%を等量の
Cuで置換することでさらに耐食性の良好な材料が得ら
れる。本発明合金は主にMn,Siを製鋼時の脱酸剤とし
て使用するが、Mn≦1.0%、Si≦0.5がハンダ性、メッ
キ性を損なわない望ましい範囲である。
オーステナイト安定化元素であるため、含有量が少な過
ぎる場合はオーステナイトが不安定となり、固溶化処理
でマルテンサイト変態を起し、低熱膨張化に必要なイン
バー特性が得られない。また、含有量が多過ぎる場合は
オーステナイト相が安定となり過ぎ、加工誘起変態が生
じなくなる。具体的な組成としては、高強度化および低
熱膨張化(インバー特性)の両面より、Co<12%(Co 0%
を含む)ではNi 27〜32.5%、Co≧12%では66%≦(2Ni+
Co)≦74が望ましい範囲である。また、Fe-Ni系合
金、Fe-Ni-Co系合金いずれもNiの0.5〜3%を等量の
Cuで置換することでさらに耐食性の良好な材料が得ら
れる。本発明合金は主にMn,Siを製鋼時の脱酸剤とし
て使用するが、Mn≦1.0%、Si≦0.5がハンダ性、メッ
キ性を損なわない望ましい範囲である。
【0009】本願発明の製造方法は、固溶化処理によ
る結晶粒の微細化、冷間加工による加工誘起マルテン
サイト変態、焼鈍による逆変態オーステナイト析出、
の3工程が基本となる。ここで、の固溶化処理は、最
終製品の複合相組織を均一微細化し、良好なエッチング
性を確保するために必須であり、処理条件としてオース
テナイト終了温度(以下Af点と記す)以下では十分なオ
ーステナイト組織が得られず、また、950℃を越えると
結晶粒が粗大化し過ぎ、次工程での加工誘起マルテンサ
イト変態および逆変態オーステナイトの析出が不均一に
なるため、固溶化処理温度はAf点以上950℃以下とし、
その際の結晶粒度はJISの6以上の微粒に制限する。
の冷間加工は1回以上行なうが、1回の圧延率が50%
を越えると素材が過度に発熱し、加工誘起マルテンサイ
ト変態が抑制されるため、1回の圧延率は50%以下とす
る。の冷間加工後の焼鈍は、Af点以上ではオーステ
ナイト相が100%となり、基質の強化が不十分で高強度化
されないため、焼鈍はAf点未満の温度で行なう。な
お、図1は後述のように上記工程を経て製造したFe-N
i-Co系合金の表面ミクロ組織の例を示すものである。
該図から固溶化処理温度が950℃以上では、最終製品の
複合組織が著しく不均一となることがわかる。
る結晶粒の微細化、冷間加工による加工誘起マルテン
サイト変態、焼鈍による逆変態オーステナイト析出、
の3工程が基本となる。ここで、の固溶化処理は、最
終製品の複合相組織を均一微細化し、良好なエッチング
性を確保するために必須であり、処理条件としてオース
テナイト終了温度(以下Af点と記す)以下では十分なオ
ーステナイト組織が得られず、また、950℃を越えると
結晶粒が粗大化し過ぎ、次工程での加工誘起マルテンサ
イト変態および逆変態オーステナイトの析出が不均一に
なるため、固溶化処理温度はAf点以上950℃以下とし、
その際の結晶粒度はJISの6以上の微粒に制限する。
の冷間加工は1回以上行なうが、1回の圧延率が50%
を越えると素材が過度に発熱し、加工誘起マルテンサイ
ト変態が抑制されるため、1回の圧延率は50%以下とす
る。の冷間加工後の焼鈍は、Af点以上ではオーステ
ナイト相が100%となり、基質の強化が不十分で高強度化
されないため、焼鈍はAf点未満の温度で行なう。な
お、図1は後述のように上記工程を経て製造したFe-N
i-Co系合金の表面ミクロ組織の例を示すものである。
該図から固溶化処理温度が950℃以上では、最終製品の
複合組織が著しく不均一となることがわかる。
【0010】
【実施例】本発明材料を実施例により説明する。表1に
示す組成の合金を真空誘導溶解炉で溶解、鋳造し、1100
〜1150℃の鍛造、熱間圧延で3mm厚さとし、さらに1000
℃×1Hrの固溶化処理後、0.35mmまで冷間圧延を施し
た。表2にFe-Ni-Co系合金(No.5,6)の前記冷間圧
延後に施した固溶化熱処理温度とこの処理後の結晶粒度
番号および続いて、2パスで合計70%の冷間圧延を施し
た後最終焼鈍を550℃とした時の該焼鈍後の各種特性と
の関係を示す。これによると、先に示したように固溶化
熱処理温度が950℃を越える1000℃では、組織均一性が
Cと非常に粗くなっていること、ムラ発生によりエッチ
ング性が低下することがわかる。また、表3には上記0.
35mmの各材料に固溶化処理(800℃)、冷間圧延(合計70%)
および最終焼鈍(550℃)の、一連の複合組織均一微細化
処理を施した材料の特性を示す。なお、No.11の比較合
金(コバール)は、上記によらずその標準工程によった。
表3より、本発明合金は比較材(コバール)に比べ、高
い強度を示すとともに、良好なエッチング性を示すこと
がわかる。
示す組成の合金を真空誘導溶解炉で溶解、鋳造し、1100
〜1150℃の鍛造、熱間圧延で3mm厚さとし、さらに1000
℃×1Hrの固溶化処理後、0.35mmまで冷間圧延を施し
た。表2にFe-Ni-Co系合金(No.5,6)の前記冷間圧
延後に施した固溶化熱処理温度とこの処理後の結晶粒度
番号および続いて、2パスで合計70%の冷間圧延を施し
た後最終焼鈍を550℃とした時の該焼鈍後の各種特性と
の関係を示す。これによると、先に示したように固溶化
熱処理温度が950℃を越える1000℃では、組織均一性が
Cと非常に粗くなっていること、ムラ発生によりエッチ
ング性が低下することがわかる。また、表3には上記0.
35mmの各材料に固溶化処理(800℃)、冷間圧延(合計70%)
および最終焼鈍(550℃)の、一連の複合組織均一微細化
処理を施した材料の特性を示す。なお、No.11の比較合
金(コバール)は、上記によらずその標準工程によった。
表3より、本発明合金は比較材(コバール)に比べ、高
い強度を示すとともに、良好なエッチング性を示すこと
がわかる。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明材料は、Fe-
Ni系合金、Fe-Ni-Co系合金、Fe-Ni-Cu系合金、
Fe-Ni-Co-Cu系合金において、マルテンサイト変態
とオーステナイトの逆変態析出の組合せで均一微細な複
合組織を有し、エッチング性に優れる高強度リードフレ
ーム材料であり、工業上の効果は極めて大きいものであ
る。
Ni系合金、Fe-Ni-Co系合金、Fe-Ni-Cu系合金、
Fe-Ni-Co-Cu系合金において、マルテンサイト変態
とオーステナイトの逆変態析出の組合せで均一微細な複
合組織を有し、エッチング性に優れる高強度リードフレ
ーム材料であり、工業上の効果は極めて大きいものであ
る。
【図1】Fe-Ni-Co系合金の固溶化処理温度(該処理
後の結晶粒度番号付記)に対する最終焼鈍後の表面ミク
ロ組織との関係を示す金属組織写真である。
後の結晶粒度番号付記)に対する最終焼鈍後の表面ミク
ロ組織との関係を示す金属組織写真である。
【図2】エッチング性の良好なものの例(A)およびム
ラ発生の例(B)を示す金属組織写真である。
ラ発生の例(B)を示す金属組織写真である。
Claims (3)
- 【請求項1】 合金の組織が、少なくとも冷間加工で変
態したマルテンサイト相と前記マルテンサイト相から析
出したオーステナイト相を含む複合組織からなり、硬さ
がHVにて260以上であることを特徴とする複合組織を
有する高強度リードフレーム材料。 - 【請求項2】 請求項1の合金が、Fe-Ni系合金、Fe
-Ni-Co系合金、Fe-Ni-Cu系合金、Fe-Ni-Co-Cu
系合金のいずれかであることを特徴とする複合組織を有
する高強度リードフレーム材料。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2の合金を製造す
るにあたって、オーステナイト化終了温度以上950℃以
下の固溶化処理で、結晶粒度をJIS粒度番号6以上の
微粒とした後、1回の圧延率が50%以下の冷間圧延とオ
ーステナイト化終了温度以下の焼鈍を1回以上行なうこ
とを特徴とする複合組織を有する高強度リードフレーム
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25053791A JPH0565599A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 複合組織を有する高強度リードフレーム材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25053791A JPH0565599A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 複合組織を有する高強度リードフレーム材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0565599A true JPH0565599A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=17209381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25053791A Pending JPH0565599A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 複合組織を有する高強度リードフレーム材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0565599A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019077940A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-23 | 新報国製鉄株式会社 | 耐錆性低熱膨張合金 |
| CN114734207A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-12 | 山东大学 | 一种NiTi合金表面切削工艺及粗糙度调节方法 |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP25053791A patent/JPH0565599A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019077940A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-23 | 新報国製鉄株式会社 | 耐錆性低熱膨張合金 |
| CN114734207A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-12 | 山东大学 | 一种NiTi合金表面切削工艺及粗糙度调节方法 |
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