JPH02159351A

JPH02159351A - 高強度低膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金およびその製法

Info

Publication number: JPH02159351A
Application number: JP31564788A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kato; 淳加藤; Tsuyuki Watanabe; 渡辺　津之
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1990-06-19

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どとし
て好適な高強度低膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金およびその製法に
関１、ＦｅとＮｉとＣｏとＭｎとＳｉを特定ｎ１含有す
る合金に１３　ａを特定ｍ添加することにより、従来の
合金よりら優れた変形抵抗を示し、従来の合金と同等の
低膨張性を確保したもの、および、ＦａとＮｉとＧｏと
ＭｎとＳｉを特定量含汀し、更にＩｌｅを特定■添加し
た合金に、特定の温度域において特定時間の熱処理を行
うようにするらのである。

「従来の技術」近年、集積度の高い大規模集積回路（ＬＳＩ）や超大規
模集積回路（超ＷＩＬｓｆ）などの開発が盛んとなって
きているが、このようなＬＳＩや超しＳｌにおいては、
シリコン素子が大型化し、発熱ｍも多くなってきている
。従ってシリコン素子とリードフレームとの間の熱膨張
率の差異が大きい場合は、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用など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
、シリコン素子など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Ｆ　ｅ−Ｎ　ｉ合金として、４２　
Ａ　１ｌｏｙ（４２％Ｎｉ−１？’ｅ）（特開昭５５１
１９１５６号など）、コバール（２９％Ｎｉ−１７％Ｇ
ｏ−Ｆｅ）などが知られている。

ところがこれら従来のリードフレーム材料にあってら、
シリコン素子との間に若干の熱膨張差があるので、本願
発明者らは先に、この熱膨張差を更に改善し、前記ＬＳ
Ｉや超ＬＳＩ用などとしてより好適なリードフレーム材
料について特許出願を行っている。

このリードフレーム材料は、特開昭５９−１９８７４１
号公報に開示されているように、Ｎｉを２６〜３０％、
ＣＯを１１〜１６％、Ｍｎを０．１〜０．８％、残部Ｆ
ｅの組成を有する半導体集積回路用リードフレー１２材
と、Ｎｉを２６〜３０％、ＧｏをＩＩ〜Ｉ（ｉ％、Ｍｎ
を０．１〜０．８％、Ｓｉを０．５％以下含有し、残部
Ｐｃの組成を有する半導体集積回路用す、−ドフレーム
材である。

「発明が解決しようとする課題」ところか、最近、リードフレームの多ピン化に伴い、以
前はインナーリードの幅が０．３〜０．５１程度であっ
たものが、０．１５〜０．２ｍｍ程度の幅に形成される
場合が生じている。このようにインナーリードの幅が小
さくなった場合、インナーリードの材料強度が不足する
ことから、製造工程途中において、運搬時やセパレータ
のテーピング時に、インナーリードが外力による変形を
起こしやすくなる問題があった。

本願発明は前記課題を解決するためになされた乙ので、
従来の合金よりも硬度と引張強度と曲げ性に優れ、変形
抵抗が大きいとともに、本願発明者らが先に特許出願し
ているリードフレーム材と同等の低膨張率を示す高強度
低膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金を提供することおよびその製法を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段」請求項１に記載した発明は、前記課題を解決ずろために
、Ｎｉ　　２６〜３２％（重量％、以下同じ）Ｃｏ　　１
ｌ＝ｌｌｌｉ％以下Ｍｎ　　０　１〜０．８％Ｓｉ　　０．５％以下Ｂｅ　　０．０５〜２．０％Ｆｅ　　残部の組成にしたものである。

請求項２に記載した発明は、１１η記課題を解決するた
めに、請求項Ｉに記載した組成を満たずように原材料を
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必要回数施し、最終塑性加工と
同時に、もしくは、最終塑性加工後に３００〜７００℃
の温度域において５時間以下熱処理を行って時効するも
のである。

「作用」ＦｅとＮｉとＣｏとＭｎとＳｉを所定ｍ含有する低膨張
率の合金に、１３　ｃを少ｌｉ？添加Ｊ−ることで高強
度になるととらに、ｌｌｅの添加ｎｔか少量で済むので
、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。また、前記組成とした合金に、３００〜７００℃で
５時間以下の熱処理を施すと、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にッケル）を２６〜３
２％、Ｃｏ（コバルト）を１１〜１６％以下、！３ｅ（
ベリリウム）を０．０５〜２．０％、Ｓｉ（ケイ素）を
０．５％以下、Ｍｎ（マンガン）を０．１〜０．８％含
有している。前記組成において、Ｎｉ含ｆｒ　ｆｉｔを
２６〜３２％以外に、ＣＯ含有量を１１〜１６％以外に
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が得られなくなるため
に好ましくない。なお、この組成範囲は、本願発明者ら
が先に行った特許出願（特開昭５９−１９８７４１号）
の明細書において、第１図と第２図に記載されているグ
ラフの関係から明らかにされている。また、Ｂｅの含ａ
ｍを０．０５％未満とすると、析出硬化の効果が得られ
ずに時効不能であり、１３ｅの含有ｍが２．０％を越え
る場合、強度向上の割に高価な［３ｅの使用量が多くな
ってコストが高くなり、不適当である。更に、Ｓｉは脱
酸剤として用いるが含有量が０．５％を越えると合金を
脆化さ仕るので不都合であり、Ｍｎは鍛造性を向上さけ
るとともに脱酸剤として用いるが、含有量が０．１％未
満では十分な効果が得られず、０．８％を越えると曲げ
性を悪化さけるので好ましくない。

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
Ａ「ガスなどの雰囲気中で真空溶解を行って前記組成の
インゴットを得る。

次いでこのインゴットを１２００〜１４００℃で鍛造加
工し、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％以下で行う圧延加工と、８００〜！
！００℃で行う焼鈍処理を繰り返し施す。そして、最終
圧延加工時に加工率を好ましくは５０％以下程度に設定
し、この最終圧延中から連続して、ししくは、最終圧延
後に時効便化処理を目的として、３００〜７００℃の温
度域においζ、う２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、ｔｌｉ出
粒子粒子さずぎて析出硬化が進まずに未時効となり、７
００℃以上では時効により強度がピークになるまでの熱
処理時間が短かずぎて温度コンｌ−ｒｒ−ルが困難であ
り、それを越えると析出粒子が大きくなりすぎて十分な
析出硬化が期待できない。

以」二説明したような製造方法で１１９記組成の合金を
製造４゛るならば、従来の合金より６強度が高く曲げに
強いなど変形抵抗が高いとともに、シリコン素子やセラ
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ろ。しかも前記合金は時効
処理の温度と時間を調節”４”ることにより引張強さを
調節できるので、所望の強さのリードフレーム材料を得
ることができる。更に、Ｂｅの添加量が少量でも引張強
度の向上効果が得られるので、高価な［３ｅ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」以下に示す第１表の組成になるように各々原材料を配合
し、各配合物をＡ「ガスを含む８０１”ｏｒｒの真空雰
囲気において溶解してインゴットを作成し、次いでこの
インゴットに１２００〜１４００℃で熱間鍛造加工を施
し、次いで、加工率７０％以下で行う圧延加工と８００
〜ｌｌ００℃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、厚さ０．１５ｍ−の板材を得、次いで５０
０℃に２時間加熱する特効処理を行って試料Ｎｏｔ〜５
の板状の試験片を得た。

各試験片の引張強度（ｋｇ／ｓａりと伸び（％）と硬度
と平均熱膨張係数（３０〜３００℃、μ／Ｉｔｏ・℃）
を測定した。その結果を第２表に示す。

（以下、余白）第１表第２表第２表に示す結果から、本願発明品の試料３゜４におい
ては、いずれも従来品の試料１よりら引張強度が高く、
硬度ら高いことが明らかとなった。

また、Ｂｅを０．０３％添加している試料２（比較品）
にあっては試料］（従来品）に比較して引張強度の向上
効果が少ないことが明らかである。これらの結果から鑑
みて本願発明ではＢｅの添加量を０．０５〜２．０％に
限定した。

一方、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緩やかなカ
ーブで上昇し、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℃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＾＾少している。

第１図に示す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、時効処理時間
を５時間以下に限定した。

また、前記の手順で製造した試料３（発明品）と試料ｌ
（従来品）について曲げ性のテストを行った。

このテストは、板状の各試料の一端側を把持して水平に
支持し、他端側に上方から垂直荷重を加えた場合に、他
端に生じたへたりｍ　（ｍｓ）を測定して行った。その
結場を第２図に示す。

第２図から明らかなように試料３（発明品）は試料１（
従来品）よりらへたりｍが少ないことが明らかとなった
。

「発明の効果」以上説明したように本願発明によれば、ＦｅとＮｉとｃ
ｏとＭｎとＳｉを所定ｍ含ａする低膨張率の合金に、Ｂ
ｅを少量添加することで高強度にしたので、シリコン素
子や封ｎ用セラミックなどに近い熱膨張率を維持した上
に、従来合金よりし硬度と引張強度に曲げ性？こ侵れた
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、従来よりし優れたリードフレーム材
料を提供４°ることかできる。また、本願発明の合金に
あっては高価なりｅの添加量が少量で済むので、低コス
トで得ることができる。

一方、前記組成とした合金に、３００〜７００℃で５時
間以下の熱処理を施すと、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曲げ性を有する
リードフレーム用に好適な合金を得ることができる。従
って本願発明方法により得られた合金を用いてリードフ
レームを形成するならば、’Ｒｌｊｉ工程途中において
外力が作用しても変形を起こすおそれが少ないリードフ
レームを得ることができる効果がある。

【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す
グラフ、第２図は試験片の曲げ性のテスト結果を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎｉ２６〜３２％（重量％、以下同じ）Ｃｏ１１
〜１６％以下Ｍｎ０．１〜０．８％Ｓｉ０．５％以下Ｂｅ０．０５〜２．０％Ｆｅ残部の組成を有する高強度低膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金。
（２）請求項１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に目的の形状になるま
で塑性加工と焼鈍処理を必要回数施し、最終塑性加工と
同時に、もしくは、最終塑性加工後に、３００〜７００
℃の温度域において５時間以内の熱処理を行って時効す
ることを特徴とする高強度低膨張Ｆｅ−Ｎｉ合金の製法
。