JPS619552A - 打抜性及び耐応力腐食割れ性の良好なるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系封着合金 - 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】 産業分野 この発明は、リードフレーム等に使用するＦｅ−Ｎ１−
Ｃｏ系封着合金に係り、打抜性、切断加工性及び耐応力
腐食割れ性にすぐれたＦｅ　−Ｊ７ｉ−Ｃｏ系封着合金
に関する。

背景技術 一般に、２５〜３５ｗｔ％ＮＬ−１３〜２０ｗｔ％Ｃｏ
　−Ｆｅ合金は、ガラス、セラミッ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、リードスイッ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　　Ｎｊ　　Ｃ
ｏ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
能率の低下によって製品コストの高騰をもたらす問題が
あった。

また、従来のＦａ　−ＮＬ−Ｃｏ系封着合金は、塩素イ
オン環境下で応力腐食割れを起し易いことが知られてお
り、Ｉ−Ｃのリードフレームの製造工程では酸洗、めっ
きされるので、このような環境下での耐食性の向上が望
まれていた。

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、耐応
力腐食割れ性のすぐれたＦｅ　　ＮＬ　　Ｃｏ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　−ＮＬ　−Ｃｏ系封着合金の打抜性
や切断加工性及び応力腐食割れ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一、Ｓｉ　、Ｍ。

及ＵＩ’Ｊ　、Ｚｒ　、Ｃａ　、Ｍ＋＋　、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　　Ｃｏ系封着
合金の打抜性。

切断加工性及び耐応力腐食割れ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、 Ｎｉ２５〜３５ｗｔ％、Ｃｏ１３〜２０ｗｔ％、３　ｉ
　　０．０３〜０．５０　ｗｔ％、Ｃ０．０５ｗｔ％以
下、 Ｍｎ　　０．０５〜１．００　ｗｔ％、Ｍｏ　　０．０
５〜０．５０　ｗｔ％、Ｓ　　０．００３〜０．０２５
ｗｔ％、但し、Ｍｎ　／Ｓ≧１０、 Ｑ　　１１００ｐｐ以下、Ｎ　　５０ｐｐｍ　Ｑ下、を
含有し、あるいはさらに、Ａ１．Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｒ
−Ｅのうち少なくとも１種を０．０００５〜０．１０　
ｗｔ％を含有し、 残部はＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ｓ：　、　Ｍ
ｎ　、ＭＯ及びＡｉ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｏ。

Ｒ−Ｅの酸化物、窒化物、炭化物、硫化物等の３ρ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
特徴とする打抜性及び耐応力腐食割れ性の良好なるＦｅ
　−Ｎｉ　−Ｃｏ系封着合金である。

一般に、Ｆｌｌ　　ＮＬ　　Ｃｏ系封着合金を第３図の
如く、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）とからなっており、この場合
のポンチの移動距離であるポンチストローク（史）と切
断に要する力である剪断抵抗（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 Ｎ１は、硬質ガラスやアルミナ系セラミック等との強固
な付着接合が要求される本系合金の基本成分であり、６
の含有量を考慮して適宜選定されるが、２５ｗｔ％未満
では、熱膨張係数が小さくなりすぎ、３５ｗｔ％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
ラミッ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、２５ｗｔ％〜３５ｗｔ％に限定する。

ＣＯは、硬質ガラスやアルミナ系セラミック等との強固
な付着接合が要求される水系合金の基本成分であり、Ｎ
Ｌの含有量を考慮して適宜選定されるが、１３ｗｔ％未
満では、熱膨張係数が小さくなりすぎ、２０ｗｔ％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、
セラミッ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、１３ｗｔ％〜２０ｗｔ％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、０．０３　ｗｔ％未満ではその効果
がなく、また、０．５０　ｗｔ％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、０．０
３　ｗｔ％〜０．５０　ｗｔ％に限定する。

Ｃは、ガラスあるいはセラミッ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、ｏ、ｏｓ　ｗｔ％
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、０．０５
　ｗｔ％未満ではその効果がなく、０．９５　ｗｔ％を
越えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、ガラス。

セラミックスとの封着性を阻害するため、０．０５ｗｔ
％〜０．９５　ｗｔ％に限定する。

ＭＯは、０．Ｓ、Ｃ，Ｎと結びつき、酸化物、炭化物、
窒化物、硫化物を生成し、合金内に分散し、プレス加工
性を改善する効果があり、さらに、Ｆｅ　　Ｎｉ　　Ｃ
ｏ合金の耐応力腐食割れ性を向上させるため含有するが
、０．０５　ｗｔ％未満では、プレス性及び耐応力腐食
割れ性性改善効果がなく、０．５０ｗｔ％を越えると冷
間加工性が阻害されるため、０．０５　ｗｔ％〜０．５
０　ｗｔ％に限定する。

Ｓは、合金内の１及び鵬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１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９割れ等の欠
陥が発生し易くなるため、０．００３ｗｔ％〜０．０２
５ｗｔ％に限定する。

Ｍｎ及びＭＯとＳの含有比、Ｉ’ｈ＋、＋ｌ’に＋／Ｓ
は、組織内に一２比と結合しないＳが残存して熱間加工
性を低下し、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、詣十冷／Ｓを１０
以上とする必要がある。しかし、その上限は３００が好
ましく、好ましい一＋ｈ／Ｓ範囲としては、３５〜２０
０が望ましい。

０、Ｎは、プレス打抜性の観点から、ＳＬ、ｆａｎ　。

Ｎ　、Ｚｒ　、Ｃａ　、ｔ’ｂ　、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１００ｐｐＩ１１以下、Ｎは５
０ｐｐｍ以下にする必要がある。

Ａ４．Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｏ、Ｒ−Ｅ（希土類元素）は、Ｎ
Ｌ、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、０．０００５　ｗｔ％未満では上
記効果がなく、０．１０　ｗｔ％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、０．００
０５　ｗｔ％〜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ｂ　、Ｃ
ｏ及びミツシュメタルが好ましい。

Ｆｅは、水系合金の基本組成であり、上記の各元素を含
有した残余の範囲とする。

Ｓｉ　、Ｍｎ　、ｔ’ｂ　、Ｎｌ　、Ｚｒ、Ｃ自、−１
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３ｕ
ＩＩｌ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１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
３Ｒ１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３ρ以下に且つ均一に分散会、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、Ｎ１２５〜
３５ｗｔ％、 Ｃ０１３〜２０ｗｔ％、 Ｓｉ　　０．１０〜０．３０　ｗｔ％、Ｃ０００３ｗｔ
％以下、 Ｍｎ　　０．３５〜０．８５　ｗｔ％、Ｍｏ０．０３〜
０．２０　ｗｔ％、 Ｓ　０．００３〜０．０１５ｗｔ％、 但し、Ｍｎ　＋Ｍｏ　／５−３５〜２００．０　１１０
０ｐｐ以下、Ｎ　　５０ｐｐｍ以下、を含有し、あるい
はさらに、Ａｉ、Ｚｒ　、Ｃａ　、ｖｏ　、Ｒ・Ｅのう
ち少なくとも１種を０．０００５〜０．０５　ｗｔ％を
含有し、 残部はＦｅ及び不可避的不純物からなり、３ρ以下の微
細な非金属介在物が　６０ｐｐｍ以上存在し、かつ均一
に分散するものである。

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−ＮＬ　　Ｃｏ系封着合金を、同
一条件で製造して、厚み０．２５　ｍｍの薄板に仕上げ
た。この薄板よりより幅８ｍｍＸ長さ５０ｍｍの試料を
採取し、第３図のごとき、圧縮試験機を用いて、ダイ（
７）に載置した試料（６）を、幅７ｍｍｘ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（史ンを測定し、剪断抵抗（Ｒ＞はロードセルにより
測定した。

これより第２図の如く、剪断抵抗（Ｒ）とポンチストロ
ーク（え）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、定電位電解法によって金属のみ
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、ミクロフィルターで、３．０ρ
以下のものと、３．０庫を越えるものとに分離抽出して
測定した。

また、第４図に示す如く、ポリフリオルエチレン製の治
具（９）に０．２５　ｍｍＸ　５ｍｍＸ　１００ｍｍ寸
法の試料（６）を湾曲させて挿入し、冶具（９）と共に
、３５ｗｔ％のｃ４ＬＣＲ２水溶液中に、２５℃に保持
して３０分間放置した後、該試料（６）を取出し、その
断面に発生した割れ深さを工学顕微鏡にて４００倍の倍
率で読み取り、応力腐食割れ性を評価した。

上記の各測定結果を、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ＦｅＮＬ　
　Ｃｏ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はるか
に小さく、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し、かつ、耐応力腐食
割れ性にもすぐれていることが分る。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｓ　　ＮＬ−Ｃｏ系封看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（更）と剪
断抵抗（Ｒ）との関係を示すグラフである。 第３図は打抜き装置の説明図、第４図は応力腐食割れ試
験冶具の斜視図である。 １・・・平面部、２・・・ダレ面、３・・・剪断面、４
・・・破断面、５・・・カエリ面、６川試料、１・・・
ダイ、８・・・ポンチ、９・・・治具。 出願人　　住友特殊金属株式会社 代理人　　押　　１）　良　　久１■ 第１図 第２図 第３図 ３１１４図 自発手続補正書 昭和６０年３月１４日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎｉ２５〜３５ｗｔ％、Ｃｏ１３〜２０ｗｔ％、Ｓｉ０
   ．０３〜０．５０ｗｔ％、Ｃ０．０５ｗｔ％以下、Ｍｎ
   ０．０５〜０．９５ｗｔ％、Ｍｏ０．０５〜０．５０ｗ
   ｔ％、Ｓ０．００３〜０．０２５ｗｔ％、但し、Ｍｎ＋
   Ｍｏ／Ｓ≧１０、Ｏ１００ｐｐｍ以下、Ｎ５０ｐｐｍ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及び耐応力腐食割れ性の
   良好なるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系封着合金。Ｎｉ２５〜３５
   ｗｔ％、Ｃｏ１３〜２０ｗｔ％、Ｓｉ０．０３〜０．５
   ０ｗｔ％、Ｃ０．０５ｗｔ％以下、Ｍｎ０．０５〜１．
   ００ｗｔ％、Ｍｏ０．０５〜０．５０ｗｔ％、Ｓ０．０
   ０３〜０．０２５ｗｔ％、但し、Ｍｎ＋Ｍｏ／Ｓ≧１０
   、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｒ・Ｅのうち少なくとも１
   種を０．０００５〜０．１０ｗｔ％、Ｏ１００ｐｐｍ以
   下、Ｎ５０ｐｐｍ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及び
   耐応力腐食割れ性の良好なるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系封着合
   金。