JPH04231420A - リードフレーム材の製造方法 - Google Patents
リードフレーム材の製造方法Info
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- JPH04231420A JPH04231420A JP41528190A JP41528190A JPH04231420A JP H04231420 A JPH04231420 A JP H04231420A JP 41528190 A JP41528190 A JP 41528190A JP 41528190 A JP41528190 A JP 41528190A JP H04231420 A JPH04231420 A JP H04231420A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
- B21B2001/228—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length skin pass rolling or temper rolling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エッチング加工性、封
着性並びに成形加工性に優れ、かつ高強度を有するFe
−15〜55wt%Ni−5〜30wt%Co系合金リ
ードフレーム材の製造方法に関するものである。
着性並びに成形加工性に優れ、かつ高強度を有するFe
−15〜55wt%Ni−5〜30wt%Co系合金リ
ードフレーム材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体機器類にあっては、使用
されるリード材の特性もその性能やコストに大きな影響
を及ぼすことが知られているが、従来、このような半導
体機器のリード材には、熱膨張係数が低く、かつ半導体
素子やセラミックスと比較的良好な接着性及び封着性を
示すFe−Ni系合金が好んで使用されてきた。
されるリード材の特性もその性能やコストに大きな影響
を及ぼすことが知られているが、従来、このような半導
体機器のリード材には、熱膨張係数が低く、かつ半導体
素子やセラミックスと比較的良好な接着性及び封着性を
示すFe−Ni系合金が好んで使用されてきた。
【0003】しかし、例えば、LSIをプラスチックパ
ッケージングするプロセスにおけるレジンモールド工程
後の冷却過程やプリント基板への実装時、更には使用環
境において温度サイクルを受けた時等では、レジンとリ
ード材との間に熱応力がかかるのを避けることが出来ず
、この応力が過大になった場合には、使用するリード材
が従来から用いられてきた実績のあるFe−Ni系合金
(例えば、42%Ni−Fe合金)製のものであったと
しても、パッケージにクラックが発生したりまた接着界
面が剥離したりして、パッケージの耐湿信頼性が低下す
るという問題を避けることは難しかった。この問題は、
モールドレジンとリード材との熱膨張係数差に起因した
もので、熱膨張係数差のために上記微小クラックや剥離
界面が生じると、これを通して外部から湿気が侵入し内
部の半導体素子などを損傷する恐れがあったわけである
。従って、LSIの耐湿信頼性を向上させるためには、
リードフレーム材として熱膨張係数がモールドレジンの
それにできるだけ近い化学組成のものを使用する必要が
あった。
ッケージングするプロセスにおけるレジンモールド工程
後の冷却過程やプリント基板への実装時、更には使用環
境において温度サイクルを受けた時等では、レジンとリ
ード材との間に熱応力がかかるのを避けることが出来ず
、この応力が過大になった場合には、使用するリード材
が従来から用いられてきた実績のあるFe−Ni系合金
(例えば、42%Ni−Fe合金)製のものであったと
しても、パッケージにクラックが発生したりまた接着界
面が剥離したりして、パッケージの耐湿信頼性が低下す
るという問題を避けることは難しかった。この問題は、
モールドレジンとリード材との熱膨張係数差に起因した
もので、熱膨張係数差のために上記微小クラックや剥離
界面が生じると、これを通して外部から湿気が侵入し内
部の半導体素子などを損傷する恐れがあったわけである
。従って、LSIの耐湿信頼性を向上させるためには、
リードフレーム材として熱膨張係数がモールドレジンの
それにできるだけ近い化学組成のものを使用する必要が
あった。
【0004】そのため、最近、Niの他にCoをも主成
分とし、NiおよびCoの含有量を調整することにより
、熱膨張係数をモールドレジンの熱膨張係数に極力近づ
けたNi−Co−Fe合金製のリードフレーム材も開発
され、その性能が注目されるようになってきている。
分とし、NiおよびCoの含有量を調整することにより
、熱膨張係数をモールドレジンの熱膨張係数に極力近づ
けたNi−Co−Fe合金製のリードフレーム材も開発
され、その性能が注目されるようになってきている。
【0005】一方、最近、上記タイプのLSIにおいて
も高集積化が進められており、この傾向は使用するリー
ドフレームの多ピン化を推進する結果をもたらしている
が、リードフレームの多ピン化に対処するためにより強
度の高い素材を使用することが要求される。なぜなら、
リードフレームが多ピン化されると必然的にピン間隔が
狭くなり、ピン自体の幅も小さくなるが、それを実現す
るには精度が一段と高いエッチング加工あるいはプレス
加工を要することとなる上、ピン幅に比べて厚さが厚く
なるという事態を生じて加工がより一層難しくなる懸念
も生じる。そこで、これに対処すべく素材厚を薄くする
必要が出てくるが、薄板化するためには従来以上の強度
(リード変形に対する抵抗力)を持ったリードフレーム
材が要求されるわけである。
も高集積化が進められており、この傾向は使用するリー
ドフレームの多ピン化を推進する結果をもたらしている
が、リードフレームの多ピン化に対処するためにより強
度の高い素材を使用することが要求される。なぜなら、
リードフレームが多ピン化されると必然的にピン間隔が
狭くなり、ピン自体の幅も小さくなるが、それを実現す
るには精度が一段と高いエッチング加工あるいはプレス
加工を要することとなる上、ピン幅に比べて厚さが厚く
なるという事態を生じて加工がより一層難しくなる懸念
も生じる。そこで、これに対処すべく素材厚を薄くする
必要が出てくるが、薄板化するためには従来以上の強度
(リード変形に対する抵抗力)を持ったリードフレーム
材が要求されるわけである。
【0006】また、特に多ピン、超多ピン用のリードフ
レーム材では、成形のための加工はエッチング加工が中
心となるため、エッチング加工性が優れていることも重
要な要求特性となってきた。ここで、Fe−Ni系合金
あるいはFe−Ni−Co系合金製リードフレーム材の
エッチング加工工程は、一般に、脱脂したリードフレー
ム材の両面にフォトレジストを塗布し、パターンを焼き
付けて現像した後、塩化第2鉄を主成分とするエッチン
グ液でエッチング加工し、その後前記レジストを除去す
る工程から構成されているのが普通である。そして、こ
の際のエッチング性を決める要因としては、レジストの
密着性やエッチング速度等が挙げられるが、これらの中
でも素材のエッチング速度が最も重要な要因となってお
り、エッチング速度が速くなるにつれてリードフレーム
材に形成されるピン幅、ピン間隔の制御性が容易化する
ことから、エッチング速度によってエッチング加工性の
評価が概ね決定されてしまうと言っても過言ではない。 従って、半導体機器の集積度が上昇するに伴い、リード
フレーム材には優れた封着性や強度特性に加えて、より
速いエッチング速度特性(即ち良好なエッチング加工性
)も求められるようになってきたわけである。
レーム材では、成形のための加工はエッチング加工が中
心となるため、エッチング加工性が優れていることも重
要な要求特性となってきた。ここで、Fe−Ni系合金
あるいはFe−Ni−Co系合金製リードフレーム材の
エッチング加工工程は、一般に、脱脂したリードフレー
ム材の両面にフォトレジストを塗布し、パターンを焼き
付けて現像した後、塩化第2鉄を主成分とするエッチン
グ液でエッチング加工し、その後前記レジストを除去す
る工程から構成されているのが普通である。そして、こ
の際のエッチング性を決める要因としては、レジストの
密着性やエッチング速度等が挙げられるが、これらの中
でも素材のエッチング速度が最も重要な要因となってお
り、エッチング速度が速くなるにつれてリードフレーム
材に形成されるピン幅、ピン間隔の制御性が容易化する
ことから、エッチング速度によってエッチング加工性の
評価が概ね決定されてしまうと言っても過言ではない。 従って、半導体機器の集積度が上昇するに伴い、リード
フレーム材には優れた封着性や強度特性に加えて、より
速いエッチング速度特性(即ち良好なエッチング加工性
)も求められるようになってきたわけである。
【0007】しかしながら、未だ、エッチング加工性、
封着性、強度、更には成形加工性などのいずれをも十分
に満足した材料及び製造方法が見出されていなかったの
が実情であった。
封着性、強度、更には成形加工性などのいずれをも十分
に満足した材料及び製造方法が見出されていなかったの
が実情であった。
【0008】こうした観点から、本出願人は先に、Fe
−Ni−Co系合金リードフレーム材を製造する方法と
して、Si:0.001〜0.15wt%、Mn:0.
1〜1.0wt%、Co:5〜30%およびNi:15
〜55%を基本成分として含有し、残部がFeおよび不
可避的不純物から成り、そしてC:0.015wt%以
下、P:0.01wt%以下、S:0.005wt%以
下、O:0.010wt%以下そしてN:0.005w
t%以下と規制した合金をリードフレーム素材とし、最
終焼鈍及び最終冷間圧延後、歪取り熱処理を行うに際し
て、最終焼鈍前に40〜90%の加工度で圧延を施し、
最終焼鈍を結晶粒径が30μm以下となる条件で実施し
、続く最終冷間圧延の加工度を40〜85%に調整する
ことをを特徴とする、エッチング加工性、成形加工性お
よび封着性に優れた高強度リードフレーム材の製造方法
を提唱し、多くの成果を納めてきた。
−Ni−Co系合金リードフレーム材を製造する方法と
して、Si:0.001〜0.15wt%、Mn:0.
1〜1.0wt%、Co:5〜30%およびNi:15
〜55%を基本成分として含有し、残部がFeおよび不
可避的不純物から成り、そしてC:0.015wt%以
下、P:0.01wt%以下、S:0.005wt%以
下、O:0.010wt%以下そしてN:0.005w
t%以下と規制した合金をリードフレーム素材とし、最
終焼鈍及び最終冷間圧延後、歪取り熱処理を行うに際し
て、最終焼鈍前に40〜90%の加工度で圧延を施し、
最終焼鈍を結晶粒径が30μm以下となる条件で実施し
、続く最終冷間圧延の加工度を40〜85%に調整する
ことをを特徴とする、エッチング加工性、成形加工性お
よび封着性に優れた高強度リードフレーム材の製造方法
を提唱し、多くの成果を納めてきた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】その後、上記の要件に
おいて、今後の集積度の高い半導体機器への適用におい
ては、成形(曲げ)加工性を損なわずに一段の強度の向
上を計ることの重要性が更に認識されるようなった。
おいて、今後の集積度の高い半導体機器への適用におい
ては、成形(曲げ)加工性を損なわずに一段の強度の向
上を計ることの重要性が更に認識されるようなった。
【0010】このようなことから、本発明の課題は、優
れたエッチング加工性及び封着性及び成形加工性を有す
ると共に、一段と高い強度をも併せ持つところの、集積
度の高い半導体機器への適用を意図した場合でも十分な
性能が発揮されるリードフレーム材の工業的量産方法を
確立することである。
れたエッチング加工性及び封着性及び成形加工性を有す
ると共に、一段と高い強度をも併せ持つところの、集積
度の高い半導体機器への適用を意図した場合でも十分な
性能が発揮されるリードフレーム材の工業的量産方法を
確立することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成するべく、先に提唱したFe−Ni−Co系合金
リードフレーム材製造方法において加工性を損なわずに
一段の強度の向上を計る方法について研究を重ねた。
を達成するべく、先に提唱したFe−Ni−Co系合金
リードフレーム材製造方法において加工性を損なわずに
一段の強度の向上を計る方法について研究を重ねた。
【0012】ここで、先の提唱方法における要点を整理
すると、 (a)リードフレーム材として比較的好ましいとされて
きたFe−Ni−Co系合金において、そのC、Si、
S、P及びO含有量更にはN含有量をも特定の低い値に
制限した場合には、該合金のエッチング速度が顕著に改
善されるようになる。 (b)しかも、上記合金にCr,Mo,W、V等いくつ
かの選ばれた特定の元素の1種又は2種以上を所定の割
合で含有させた場合には、リードフレーム材としての諸
特性に格別な悪影響を及ぼすことなく材料の強度を効果
的に向上することができる上に、NiおよびCo含有量
の注意深い調整の下での上記特定元素の添加はその熱膨
張係数をモールドレジンのそれに近づけるのに極めて有
効な手段となる。 (c)また、上記合金材料においても、その結晶粒径が
強度および成形加工性に少なからぬ影響を及ぼすが、該
結晶粒径を特定値以下に抑える手立てを講じることによ
ってリードフレームの多ピン化にとって好ましい材料強
度の更なる向上が期待できる上、成形加工性も改善され
る。 (d)上記合金系において、結晶粒径の微細化を混粒に
することなく、安定的に製造するには、最終焼鈍前の圧
延加工度を特定の範囲に制御する必要がある。 (e)異方性を大きくすることなく強度の向上を図るに
は、最終冷間圧延の圧延加工度を特定の範囲に制御する
必要がある。
すると、 (a)リードフレーム材として比較的好ましいとされて
きたFe−Ni−Co系合金において、そのC、Si、
S、P及びO含有量更にはN含有量をも特定の低い値に
制限した場合には、該合金のエッチング速度が顕著に改
善されるようになる。 (b)しかも、上記合金にCr,Mo,W、V等いくつ
かの選ばれた特定の元素の1種又は2種以上を所定の割
合で含有させた場合には、リードフレーム材としての諸
特性に格別な悪影響を及ぼすことなく材料の強度を効果
的に向上することができる上に、NiおよびCo含有量
の注意深い調整の下での上記特定元素の添加はその熱膨
張係数をモールドレジンのそれに近づけるのに極めて有
効な手段となる。 (c)また、上記合金材料においても、その結晶粒径が
強度および成形加工性に少なからぬ影響を及ぼすが、該
結晶粒径を特定値以下に抑える手立てを講じることによ
ってリードフレームの多ピン化にとって好ましい材料強
度の更なる向上が期待できる上、成形加工性も改善され
る。 (d)上記合金系において、結晶粒径の微細化を混粒に
することなく、安定的に製造するには、最終焼鈍前の圧
延加工度を特定の範囲に制御する必要がある。 (e)異方性を大きくすることなく強度の向上を図るに
は、最終冷間圧延の圧延加工度を特定の範囲に制御する
必要がある。
【0013】こうした手段および要件の下で、曲げ加工
性を損なわずに強度の向上を図るには、最終冷間圧延後
、歪取り熱処理を行い、この後更に5%以下のスキンパ
ス圧延を行うのが最も効果的であることが判明した。
性を損なわずに強度の向上を図るには、最終冷間圧延後
、歪取り熱処理を行い、この後更に5%以下のスキンパ
ス圧延を行うのが最も効果的であることが判明した。
【0014】こうして、Fe−Ni−Coを基本成分と
した合金におけるNi、C、SiおよびP等の含有量を
総合的に調整すると同時に、必要に応じてこれに特定合
金元素の添加を行い、更に最終焼鈍前の圧延加工度、最
終焼鈍時の結晶粒径、最終圧延の加工度を適正範囲に制
御し、歪取り熱処理後に5%以下のスキンパス圧延を行
うことによって、熱膨張係数、封着性、成形加工性など
の特性に優れ、しかも非常に良好なエッチング加工性を
も備えた高強度リードフレーム材を安定的に製造するこ
とが可能となったものである。
した合金におけるNi、C、SiおよびP等の含有量を
総合的に調整すると同時に、必要に応じてこれに特定合
金元素の添加を行い、更に最終焼鈍前の圧延加工度、最
終焼鈍時の結晶粒径、最終圧延の加工度を適正範囲に制
御し、歪取り熱処理後に5%以下のスキンパス圧延を行
うことによって、熱膨張係数、封着性、成形加工性など
の特性に優れ、しかも非常に良好なエッチング加工性を
も備えた高強度リードフレーム材を安定的に製造するこ
とが可能となったものである。
【0015】本発明は、上記知見に基づいて完成された
ものであり、Fe−15〜55wt%Ni−5〜30%
Co系合金リードフレーム材を製造するに際し、Fe−
15〜55wt%Ni−5〜30%Co系合金リードフ
レーム素材を、最終焼鈍及び最終冷間圧延後、歪取り熱
処理を行い、この後更に5%以下のスキンパス圧延を行
うことを特徴とする、エッチング加工性、曲げ加工性お
よび封着性に優れた高強度リードフレーム材の製造方法
を提供するものである。
ものであり、Fe−15〜55wt%Ni−5〜30%
Co系合金リードフレーム材を製造するに際し、Fe−
15〜55wt%Ni−5〜30%Co系合金リードフ
レーム素材を、最終焼鈍及び最終冷間圧延後、歪取り熱
処理を行い、この後更に5%以下のスキンパス圧延を行
うことを特徴とする、エッチング加工性、曲げ加工性お
よび封着性に優れた高強度リードフレーム材の製造方法
を提供するものである。
【0016】詳しくは、本発明は、リードフレーム素材
がSi:0.001〜0.15wt%、Mn:0.1〜
1.0wt%、Co:5〜30%及びNi:15〜55
wtを含有し、あるいは更にCr、Mo、W、V、Nb
、Ta、Ti、ZrおよびHfの1種類以上を合計で0
.01〜5.0重量%および/あるいはCu、Al、B
e、MgおよびCaの1種類以上を合計で0.01〜5
.0重量%含み、そしてC:0.015wt%以下、P
:0.01wt%以下、S:0.005wt%以下、O
:0.010wt%以下そしてN:0.005wt%以
下と規制した合金であり、そして最終焼鈍前に40〜9
0%、好ましくは50〜85%の加工度で圧延を施し、
最終焼鈍を結晶粒径が30μm以下、好ましくは20μ
m以下となる条件で実施し、続く最終冷間圧延の加工度
を40〜85%、好ましくは50〜80%に調整し、こ
の後更に5%以下のスキンパス圧延を行うことを特徴と
する、エッチング加工性、曲げ加工性および封着性に優
れた高強度リードフレーム材の製造方法を提供するもの
である。
がSi:0.001〜0.15wt%、Mn:0.1〜
1.0wt%、Co:5〜30%及びNi:15〜55
wtを含有し、あるいは更にCr、Mo、W、V、Nb
、Ta、Ti、ZrおよびHfの1種類以上を合計で0
.01〜5.0重量%および/あるいはCu、Al、B
e、MgおよびCaの1種類以上を合計で0.01〜5
.0重量%含み、そしてC:0.015wt%以下、P
:0.01wt%以下、S:0.005wt%以下、O
:0.010wt%以下そしてN:0.005wt%以
下と規制した合金であり、そして最終焼鈍前に40〜9
0%、好ましくは50〜85%の加工度で圧延を施し、
最終焼鈍を結晶粒径が30μm以下、好ましくは20μ
m以下となる条件で実施し、続く最終冷間圧延の加工度
を40〜85%、好ましくは50〜80%に調整し、こ
の後更に5%以下のスキンパス圧延を行うことを特徴と
する、エッチング加工性、曲げ加工性および封着性に優
れた高強度リードフレーム材の製造方法を提供するもの
である。
【0017】なお、この場合、(a)C含有量を0.0
05%以下に規制すること、(b)Si含有量を0.0
01〜0.05%に調整すること、および(c)P含有
量を0.003%以下に規制することの条件を単独或い
は組み合わせて採用すると、得られるリードフレーム材
の成形加工性やエッチング加工性改善効果は一段と顕著
になり、多ピンリードフレーム材の製造にも一層十分対
応できるようになる。
05%以下に規制すること、(b)Si含有量を0.0
01〜0.05%に調整すること、および(c)P含有
量を0.003%以下に規制することの条件を単独或い
は組み合わせて採用すると、得られるリードフレーム材
の成形加工性やエッチング加工性改善効果は一段と顕著
になり、多ピンリードフレーム材の製造にも一層十分対
応できるようになる。
【0018】
【作用】続いて、本発明において素材合金の成分組成、
最終焼鈍前における圧延の加工度、最終焼鈍時の結晶粒
径、並びに最終冷間圧延の加工度を前記の如くに数値限
定した理由を、その作用と共に説明する。
最終焼鈍前における圧延の加工度、最終焼鈍時の結晶粒
径、並びに最終冷間圧延の加工度を前記の如くに数値限
定した理由を、その作用と共に説明する。
【0019】A)素材合金の成分組成
【0020】Ni:Niは、リードフレーム材の熱膨張
係数を決定するのに重要な成分であり、封着時や封着後
におけるパッケージとの熱膨張差を小さくして、優れた
封着性従って優れた耐湿信頼性を確保するためには、N
i含有量を15〜55%に調整する必要がある。従って
、Ni含有量は15〜55%と定めた。
係数を決定するのに重要な成分であり、封着時や封着後
におけるパッケージとの熱膨張差を小さくして、優れた
封着性従って優れた耐湿信頼性を確保するためには、N
i含有量を15〜55%に調整する必要がある。従って
、Ni含有量は15〜55%と定めた。
【0021】Co:Coもまた、リードフレーム材の熱
膨張係数を決定するのに重要な成分である。そして、封
着時や封着後におけるパッケージとの熱膨張差を小さく
して優れた封着性、耐湿信頼性を確保するためには、C
o含有量を5〜30%に調整する必要がある。従って、
Co含有量は5〜30%と定めた。
膨張係数を決定するのに重要な成分である。そして、封
着時や封着後におけるパッケージとの熱膨張差を小さく
して優れた封着性、耐湿信頼性を確保するためには、C
o含有量を5〜30%に調整する必要がある。従って、
Co含有量は5〜30%と定めた。
【0022】Si:Siは、脱酸剤として必要な元素で
あるが、一方でリードフレーム材のエッチング加工性に
大きな影響を及ぼす元素でもある。即ち、Si含有量が
増加すると、エッチング速度が遅くなってエッチング加
工性が悪化する。このため、良好なエッチング加工性を
確保するためにはSi含有量を0.15%以下に調整す
る必要がある。特に、多ピンタイプのリードフレーム材
の場合には一段と良好なエッチング加工性が要求される
ことから、Si含有量は0.05%以下にまで低減する
のが望ましい。ただ、Si含有量を0.001%未満の
領域まで低減すると脱酸効果が認められなくなってしま
う。従って、Si含有量は0.001〜0.15%と定
めたが、上述したように、Si含有量を0.001〜0
.05%に調整するのが望ましい。
あるが、一方でリードフレーム材のエッチング加工性に
大きな影響を及ぼす元素でもある。即ち、Si含有量が
増加すると、エッチング速度が遅くなってエッチング加
工性が悪化する。このため、良好なエッチング加工性を
確保するためにはSi含有量を0.15%以下に調整す
る必要がある。特に、多ピンタイプのリードフレーム材
の場合には一段と良好なエッチング加工性が要求される
ことから、Si含有量は0.05%以下にまで低減する
のが望ましい。ただ、Si含有量を0.001%未満の
領域まで低減すると脱酸効果が認められなくなってしま
う。従って、Si含有量は0.001〜0.15%と定
めたが、上述したように、Si含有量を0.001〜0
.05%に調整するのが望ましい。
【0023】Mn:Mnは、リードフレーム材の脱酸お
よび熱間加工性を確保するために添加される成分である
が、その含有量が0.1%未満では所望の脱酸効果が得
られないばかりか、熱間加工性にも劣るようになる。一
方、1.0%を超えて含有させると、リードフレーム材
の硬さが上昇し過ぎて加工性の悪化を招き、更には熱膨
張係数も大きくなってしまう。従って、Mn含有量は0
.1〜1.0%と定めた。
よび熱間加工性を確保するために添加される成分である
が、その含有量が0.1%未満では所望の脱酸効果が得
られないばかりか、熱間加工性にも劣るようになる。一
方、1.0%を超えて含有させると、リードフレーム材
の硬さが上昇し過ぎて加工性の悪化を招き、更には熱膨
張係数も大きくなってしまう。従って、Mn含有量は0
.1〜1.0%と定めた。
【0024】C:リードフレーム材中のC含有量が0.
015%を超えると鉄炭化物の生成が起こり、これがリ
ードフレーム材のエッチング性を害する。従って、C含
有量の上限を0.015%と定めたが、固溶Cもエッチ
ング加工性に悪影響を与えることからC含有量は低いほ
ど良く、0.005%以下にまで抑制するのが望ましい
。
015%を超えると鉄炭化物の生成が起こり、これがリ
ードフレーム材のエッチング性を害する。従って、C含
有量の上限を0.015%と定めたが、固溶Cもエッチ
ング加工性に悪影響を与えることからC含有量は低いほ
ど良く、0.005%以下にまで抑制するのが望ましい
。
【0025】P:Pも、Siと同様、含有量が多くなる
とリードフレーム材のエッチング加工性に害を与える元
素である。そして、上記エッチング加工性への悪影響は
P含有量が0.01%を超えるとより顕在化することか
ら、P含有量は0.01%以下と定めた。しかし、P含
有量を0.003%以下にまで低減すると、エッチング
加工性改善効果が一層顕著となって多ピンタイプのリー
ドフレームへ適用する場合でも十分満足できる結果が安
定して確保できるようになることから、望ましくは0.
003%以下に調整するのがよい。
とリードフレーム材のエッチング加工性に害を与える元
素である。そして、上記エッチング加工性への悪影響は
P含有量が0.01%を超えるとより顕在化することか
ら、P含有量は0.01%以下と定めた。しかし、P含
有量を0.003%以下にまで低減すると、エッチング
加工性改善効果が一層顕著となって多ピンタイプのリー
ドフレームへ適用する場合でも十分満足できる結果が安
定して確保できるようになることから、望ましくは0.
003%以下に調整するのがよい。
【0026】S:S含有量が0.005%を超えるとリ
ードフレーム材中に硫化物系介在物が多くなり、エッチ
ング加工時の欠陥となってピン折れ等を引き起こすよう
になる。従って、S含有量は0.005%以下と限定し
た。
ードフレーム材中に硫化物系介在物が多くなり、エッチ
ング加工時の欠陥となってピン折れ等を引き起こすよう
になる。従って、S含有量は0.005%以下と限定し
た。
【0027】O:O含有量が0.010%を超えると、
リードフレーム材中に酸化物系介在物が多くなり、やは
りエッチング加工時の穿孔欠陥となってピン折れ等を引
き起こすようになることからO含有量を0.010%以
下と限定した。
リードフレーム材中に酸化物系介在物が多くなり、やは
りエッチング加工時の穿孔欠陥となってピン折れ等を引
き起こすようになることからO含有量を0.010%以
下と限定した。
【0028】N:N含有量が0.005%を超えた場合
もリードフレーム材のエッチング加工性が悪化すること
から、N含有量の上限を0.005%と定めた。
もリードフレーム材のエッチング加工性が悪化すること
から、N含有量の上限を0.005%と定めた。
【0029】Cr,Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,
ZrおよびHf並びにCu,Al,Be,MgおよびC
a:これらの元素は何れもリードフレーム材の強度や熱
膨張係数を上昇させる作用を有しているため、材料強度
の向上、並びに熱膨張係数を上げてレジンモールドのそ
れに近づけることで、封着性をより改善する目的で必要
に応じ1種または2種以上が含有せしめられる。特に、
前者のグループであるCr,Mo,W,V,Nb,Ta
,Ti,ZrおよびHfは、炭化物を形成し、固溶炭素
を減少させるため、エッチング性改善の効果もあり、ま
た、炭化物の分散によって結晶粒が微細化するので、強
度上昇および曲げ性改善の効果をももたらす。しかし、
それらの含有量が合計で0.01%未満であると前記作
用による所望の効果が得られず、一方それらの合計の含
有量が5.0%を超えた場合には材料が硬くなり過ぎて
成形加工性の劣化を招くほか、適正な熱膨張係数の確保
も困難となることから、上記成分の含有量を合計量で0
.01〜5.0%と定めたものである。
ZrおよびHf並びにCu,Al,Be,MgおよびC
a:これらの元素は何れもリードフレーム材の強度や熱
膨張係数を上昇させる作用を有しているため、材料強度
の向上、並びに熱膨張係数を上げてレジンモールドのそ
れに近づけることで、封着性をより改善する目的で必要
に応じ1種または2種以上が含有せしめられる。特に、
前者のグループであるCr,Mo,W,V,Nb,Ta
,Ti,ZrおよびHfは、炭化物を形成し、固溶炭素
を減少させるため、エッチング性改善の効果もあり、ま
た、炭化物の分散によって結晶粒が微細化するので、強
度上昇および曲げ性改善の効果をももたらす。しかし、
それらの含有量が合計で0.01%未満であると前記作
用による所望の効果が得られず、一方それらの合計の含
有量が5.0%を超えた場合には材料が硬くなり過ぎて
成形加工性の劣化を招くほか、適正な熱膨張係数の確保
も困難となることから、上記成分の含有量を合計量で0
.01〜5.0%と定めたものである。
【0030】B)最終焼鈍前における圧延の加工度:最
終焼鈍前の圧延加工度は、リードフレーム材に所望強度
を確保する上で重要であるが、その加工度を特に40〜
90%に限定する理由は、圧延加工度が40%未満の場
合には最終焼鈍時に安定して所望の微細な結晶粒が得ら
れずに混粒となってしまい、逆に90%を超える圧延加
工度になると最終焼鈍時に立方体組織が発達し過ぎて異
常な組織となり、この結果、異方性が発達し、最終冷間
圧延および歪取り焼鈍を行っても所望する強度が得られ
なくなるからである。
終焼鈍前の圧延加工度は、リードフレーム材に所望強度
を確保する上で重要であるが、その加工度を特に40〜
90%に限定する理由は、圧延加工度が40%未満の場
合には最終焼鈍時に安定して所望の微細な結晶粒が得ら
れずに混粒となってしまい、逆に90%を超える圧延加
工度になると最終焼鈍時に立方体組織が発達し過ぎて異
常な組織となり、この結果、異方性が発達し、最終冷間
圧延および歪取り焼鈍を行っても所望する強度が得られ
なくなるからである。
【0031】C)最終焼鈍時の結晶粒径:最終焼鈍条件
もリードフレーム材に所望強度を確保する上で重要であ
り、またエッチング性やプレス加工性にも大きく影響す
る因子となるが、特に得られる結晶粒径が30μm以下
となる条件で最終焼鈍を実施する理由は、結晶粒径の微
細化が高強度化に大きく寄与する上、エッチング性やプ
レス加工性にも好結果が得られて高精度のフレームの実
現に有効であるのに対して、結晶粒径が30μmを超え
るとこれらの効果を確保することが出来なくなるためで
ある。なお、最終焼鈍時の結晶粒径の調整は、周知のよ
うに焼鈍温度および時間を調節することによって容易に
行うことが出来る。
もリードフレーム材に所望強度を確保する上で重要であ
り、またエッチング性やプレス加工性にも大きく影響す
る因子となるが、特に得られる結晶粒径が30μm以下
となる条件で最終焼鈍を実施する理由は、結晶粒径の微
細化が高強度化に大きく寄与する上、エッチング性やプ
レス加工性にも好結果が得られて高精度のフレームの実
現に有効であるのに対して、結晶粒径が30μmを超え
るとこれらの効果を確保することが出来なくなるためで
ある。なお、最終焼鈍時の結晶粒径の調整は、周知のよ
うに焼鈍温度および時間を調節することによって容易に
行うことが出来る。
【0032】D)最終冷間圧延の加工度:最終圧延での
加工度もリードフレーム材の強度に大きな影響を与える
が、該加工度を特に40〜85%と限定する理由は、圧
延加工度が40%未満の場合には強度改善に顕著な効果
が得られず、一方85%を超えると強度の異方性が顕著
となるためである。
加工度もリードフレーム材の強度に大きな影響を与える
が、該加工度を特に40〜85%と限定する理由は、圧
延加工度が40%未満の場合には強度改善に顕著な効果
が得られず、一方85%を超えると強度の異方性が顕著
となるためである。
【0033】E)歪取り熱処理:最終圧延後に適正な歪
取り熱処理を行うことによってKb値が向上し、その異
方性も飛躍的に改善されるとともに、曲げ加工性および
封着性が改善されるため、歪取り焼鈍を行う。例えば、
還元性雰囲気中での連続焼鈍炉において、炉温:500
℃〜900℃そして材料の炉内滞留時間:10秒間〜1
20秒間で熱処理することによって上記効果が得られる
。
取り熱処理を行うことによってKb値が向上し、その異
方性も飛躍的に改善されるとともに、曲げ加工性および
封着性が改善されるため、歪取り焼鈍を行う。例えば、
還元性雰囲気中での連続焼鈍炉において、炉温:500
℃〜900℃そして材料の炉内滞留時間:10秒間〜1
20秒間で熱処理することによって上記効果が得られる
。
【0034】F)スキンパス圧延:歪取り熱処理後に適
正な加工度でスキンパス圧延することによって、曲げ加
工性を損なわずに強度の向上を図ることが可能になる。 該加工度を特に5%以下と限定する理由は、該圧延加工
度が5%を超える場合には曲げ加工性が劣化する上、残
留応力が大きくなり、リードフレーム加工時に変形が生
じるためである。
正な加工度でスキンパス圧延することによって、曲げ加
工性を損なわずに強度の向上を図ることが可能になる。 該加工度を特に5%以下と限定する理由は、該圧延加工
度が5%を超える場合には曲げ加工性が劣化する上、残
留応力が大きくなり、リードフレーム加工時に変形が生
じるためである。
【0035】次いで、本発明の効果を実施例および比較
例により更に具体的に説明する。
例により更に具体的に説明する。
【0036】
【実施例および比較例】まず、真空溶解・鋳造によって
表1および2に示される化学成分組成のFe−Ni−C
o系合金インゴットを得た後、これらに熱間圧延および
酸洗を施し、次に冷間圧延と焼鈍を繰り返して板厚:0
.125mmの冷延板(試料No.36のみ例外として
板厚は0.15mmとした)を製造し、最終冷間圧延後
に還元性雰囲気中で700℃、30秒間の歪取り熱処理
を行なった。なお、この時の「最終焼鈍前の冷間圧延の
加工度」、「最終焼鈍時の結晶粒径」、並びに「最終冷
間圧延の加工度」および「スキンパス圧延の加工度」は
、表3および4に示した通りであった。
表1および2に示される化学成分組成のFe−Ni−C
o系合金インゴットを得た後、これらに熱間圧延および
酸洗を施し、次に冷間圧延と焼鈍を繰り返して板厚:0
.125mmの冷延板(試料No.36のみ例外として
板厚は0.15mmとした)を製造し、最終冷間圧延後
に還元性雰囲気中で700℃、30秒間の歪取り熱処理
を行なった。なお、この時の「最終焼鈍前の冷間圧延の
加工度」、「最終焼鈍時の結晶粒径」、並びに「最終冷
間圧延の加工度」および「スキンパス圧延の加工度」は
、表3および4に示した通りであった。
【0037】続いて、このようにして製造したFe−N
i−Co系合金リードフレーム材について、「機械的特
性」、「エッチング性」、「曲げ加工性」および「封着
性」を調査し、その結果を表3および4に併せて示した
。
i−Co系合金リードフレーム材について、「機械的特
性」、「エッチング性」、「曲げ加工性」および「封着
性」を調査し、その結果を表3および4に併せて示した
。
【0038】ここで、機械的性質については、曲げモー
メントに対する材料の強度をKb値(ばね限界値)でも
って評価した。Kb値の異方性は、試料の長手方向を圧
延方向に平行な方向および直角な方向にとり、直角方向
のKb値と平行方向のKb値との比によって異方性を示
すものである。即ち、Kb値の異方性=「直角方向のK
b値」/[平行方向のKb値」であり、この値が1に近
いほど、異方性が少ない。
メントに対する材料の強度をKb値(ばね限界値)でも
って評価した。Kb値の異方性は、試料の長手方向を圧
延方向に平行な方向および直角な方向にとり、直角方向
のKb値と平行方向のKb値との比によって異方性を示
すものである。即ち、Kb値の異方性=「直角方向のK
b値」/[平行方向のKb値」であり、この値が1に近
いほど、異方性が少ない。
【0039】エッチング性については、製造された前記
各冷延板を脱脂してからレジスト膜を塗布し、パターン
を焼き付けて現像した後、塩化第2鉄にて128ピンの
リードフレームをすべて同一条件下でエッチング加工し
たものにつき、アウターリードピン幅とそのばらつきを
測定して評価した。
各冷延板を脱脂してからレジスト膜を塗布し、パターン
を焼き付けて現像した後、塩化第2鉄にて128ピンの
リードフレームをすべて同一条件下でエッチング加工し
たものにつき、アウターリードピン幅とそのばらつきを
測定して評価した。
【0040】曲げ加工性は、90度繰り返し曲げ試験を
行って評価した。
行って評価した。
【0041】封着性の評価は、樹脂封着後に熱サイクル
を付与してクラックが生じるかどうかを調べることによ
って行った。
を付与してクラックが生じるかどうかを調べることによ
って行った。
【0042】
【表1】
【0043】
【表2】
【0044】
【表3】
【0045】
【表4】
【0046】加工度5%のスキンパス圧延を行った本発
明例はすべて、スキンパス圧延を行わなかったものに比
べて曲げ加工性を損なわずにほぼ10%の強度の向上を
示した。
明例はすべて、スキンパス圧延を行わなかったものに比
べて曲げ加工性を損なわずにほぼ10%の強度の向上を
示した。
【0047】表に示される結果から次の事項が明らかで
ある。
ある。
【0048】本発明例No.1〜4に係わる材料は、比
較例No.22〜36に比べ、機械的性質、エッチング
性、曲げ加工性および封着性に優れている。その中でも
、本発明例No.1に係わるものは、C,Si,Pの各
含有量ともより好ましい範囲にコントロールされている
ため、本発明例No.2〜4に係わるものと比較しても
エッチング性が更に優れている。
較例No.22〜36に比べ、機械的性質、エッチング
性、曲げ加工性および封着性に優れている。その中でも
、本発明例No.1に係わるものは、C,Si,Pの各
含有量ともより好ましい範囲にコントロールされている
ため、本発明例No.2〜4に係わるものと比較しても
エッチング性が更に優れている。
【0049】また、本発明例No.5〜21に係わるも
のは、Nb,Mo,Ti等を添加しているために強度が
一層向上している。
のは、Nb,Mo,Ti等を添加しているために強度が
一層向上している。
【0050】一方、比較例No.22に係わるものは、
最終焼鈍前圧延加工度が低すぎるためにその後の焼鈍に
よって小さい結晶粒径を実現することができず、Kb値
が低くなっている。
最終焼鈍前圧延加工度が低すぎるためにその後の焼鈍に
よって小さい結晶粒径を実現することができず、Kb値
が低くなっている。
【0051】逆に比較例No.23に係わるものは、最
終焼鈍前圧延加工度が大きすぎるためにその後の焼鈍に
より、立方体組織が発達してしまい、Kb値が低くなっ
ている。
終焼鈍前圧延加工度が大きすぎるためにその後の焼鈍に
より、立方体組織が発達してしまい、Kb値が低くなっ
ている。
【0052】比較例No.24に係わるものは、最終圧
延加工度が小さすぎるためにKb値が低くなっている。
延加工度が小さすぎるためにKb値が低くなっている。
【0053】比較例No.25に係わるものは、最終焼
鈍時の結晶粒径が大きかったためにKb値が低くなって
いる。
鈍時の結晶粒径が大きかったためにKb値が低くなって
いる。
【0054】比較例No.26に係わるものは、最終圧
延加工度が大きすぎるために曲げ加工性が劣っている。
延加工度が大きすぎるために曲げ加工性が劣っている。
【0055】比較例No.27〜29に係わるものは、
C,SiおよびPの含有量が多いためにエッチング加工
性、曲げ加工性および封着性が劣るものとなっている。
C,SiおよびPの含有量が多いためにエッチング加工
性、曲げ加工性および封着性が劣るものとなっている。
【0056】比較例No.30〜33に係わるものは、
W,Mo,Co等の添加量が多すぎるために曲げ加工性
や封着性が劣る結果となっている。
W,Mo,Co等の添加量が多すぎるために曲げ加工性
や封着性が劣る結果となっている。
【0057】比較例No.34に係わるものは、歪取り
熱処理後のスキンパス圧延の加工度が25%と大きかっ
たために、Kb値の異方性が大きく、曲げ加工性が劣っ
ている。
熱処理後のスキンパス圧延の加工度が25%と大きかっ
たために、Kb値の異方性が大きく、曲げ加工性が劣っ
ている。
【0058】なお、図1は、本発明例No.1と比較例
No.35および36に係わるものの「曲げモーメント
とへたり量との関係」を示したグラフである。ここで、
比較例No.35に係わるものは、板厚が0.125m
m、比較例No.36に係わるものは、板厚が0.15
mmであって、何れも従来の製造方法により作製したも
のである。この図1からは、本発明で規定された通りの
条件で製造されたリードフレーム材は、その板厚を0.
125mmに薄くしたとしても曲げモーメントに対する
へたり量が少なく、変形に対する材料強度が強いことを
確認することが出来る。
No.35および36に係わるものの「曲げモーメント
とへたり量との関係」を示したグラフである。ここで、
比較例No.35に係わるものは、板厚が0.125m
m、比較例No.36に係わるものは、板厚が0.15
mmであって、何れも従来の製造方法により作製したも
のである。この図1からは、本発明で規定された通りの
条件で製造されたリードフレーム材は、その板厚を0.
125mmに薄くしたとしても曲げモーメントに対する
へたり量が少なく、変形に対する材料強度が強いことを
確認することが出来る。
【0059】
【発明の効果】以上に説明した如く、本発明によれば、
Fe−Ni−Coを基本成分とした合金におけるN、C
、SiおよびP等の含有量を総合的に調整すると同時に
、必要に応じてこれに特定合金元素の添加を行い、更に
最終焼鈍前の圧延加工度、最終焼鈍時の結晶粒径、最終
圧延の加工度を適正範囲に制御し、歪取り熱処理後に5
%以下のスキンパス圧延を行う段階を採用することによ
って、熱膨張係数、封着性、成形加工性などの特性に優
れしかも非常に良好なエッチング加工性をも備えた高強
度リードフレーム材を安定的に製造することが可能とな
ったものであり、半導体機器の一層の高集積化を可能に
するなど、産業上極めて有効な効果がもたらされる。
Fe−Ni−Coを基本成分とした合金におけるN、C
、SiおよびP等の含有量を総合的に調整すると同時に
、必要に応じてこれに特定合金元素の添加を行い、更に
最終焼鈍前の圧延加工度、最終焼鈍時の結晶粒径、最終
圧延の加工度を適正範囲に制御し、歪取り熱処理後に5
%以下のスキンパス圧延を行う段階を採用することによ
って、熱膨張係数、封着性、成形加工性などの特性に優
れしかも非常に良好なエッチング加工性をも備えた高強
度リードフレーム材を安定的に製造することが可能とな
ったものであり、半導体機器の一層の高集積化を可能に
するなど、産業上極めて有効な効果がもたらされる。
【図1】本発明例に係わる材料と比較例に係わる材料と
で曲げモーメントとへたり量との関係を対比したグラフ
である。
で曲げモーメントとへたり量との関係を対比したグラフ
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 Fe−15〜55wt%Ni−5〜3
0wt%Co系合金リードフレーム材を製造するに際し
、Fe−15〜55wt%Ni−5〜30wt%Co系
合金リードフレーム素材を最終焼鈍及び最終冷間圧延後
、歪取り熱処理を行い、この後更に5%以下のスキンパ
ス圧延を行うことを特徴とする、エッチング加工性、曲
げ加工性および封着性に優れた高強度リードフレーム材
の製造方法。 - 【請求項2】 リードフレーム素材がSi:0.00
1〜0.15wt%、Mn:0.1〜1.0wt%、C
o:5〜30wt%及びNi:15〜55wtを含有し
、残部がFeおよび不可避的不純物から成り、そしてC
:0.015wt%以下、P:0.01wt%以下、S
:0.005wt%以下、O:0.010wt%以下そ
してN:0.005wt%以下と規制した合金であり、
最終焼鈍前に40〜90%の加工度で圧延を施し、最終
焼鈍を結晶粒径が30μm以下となる条件で実施し、続
く最終冷間圧延の加工度を40〜85%に調整したこと
を特徴とする請求項1のリードフレーム材の製造方法。 - 【請求項3】 リードフレーム素材がSi:0.00
1〜0.15wt%、Mn:0.1〜1.0wt%、C
o:5〜30wt%及びNi:15〜55wtを含有し
、更にはCr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr
およびHfの1種類以上を合計で0.01〜5.0重量
%含み、そしてC:0.015wt%以下、P:0.0
1wt%以下、S:0.005wt%以下、O:0.0
10wt%以下そしてN:0.005wt%以下と規制
した合金であり、最終焼鈍前に40〜90%の加工度で
圧延を施し、最終焼鈍を結晶粒径が30μm以下となる
条件で実施し、続く最終冷間圧延の加工度を40〜85
%に調整したことを特徴とする請求項1のリードフレー
ム材の製造方法。 - 【請求項4】 リードフレーム素材が更にCu、Al
、Be、MgおよびCaの1種類以上を合計で0.01
〜5.0重量%含む請求項2あるいは3のリードフレー
ム材の製造方法。 - 【請求項5】 リードフレーム素材のC含有量が0.
005重量%以下である請求項2乃至4のいずれかのリ
ードフレーム材の製造方法。 - 【請求項6】 リードフレーム素材のSi含有量が0
.001〜0.05重量%である請求項2乃至5のいず
れかのリードフレーム材の製造方法。 - 【請求項7】 リードフレーム素材のP含有量が0.
003重量%以下である請求項2乃至6のいずれかのリ
ードフレーム材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP41528190A JPH04231420A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | リードフレーム材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP41528190A JPH04231420A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | リードフレーム材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04231420A true JPH04231420A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=18523659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP41528190A Withdrawn JPH04231420A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | リードフレーム材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04231420A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0991122A3 (fr) * | 1995-04-27 | 2000-07-26 | Imphy Ugine Precision | Pattes de connexion pour composant electronique |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP41528190A patent/JPH04231420A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0991122A3 (fr) * | 1995-04-27 | 2000-07-26 | Imphy Ugine Precision | Pattes de connexion pour composant electronique |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |