【発明の詳細な説明】
利用産業分野
この発明は、耐応力腐食割れ性を向上させた封
着用又は集積回路リードフレーム用Fe−Ni合金
に関する。
背景技術
Fe−Ni合金において、例えば、Niが36wt％の
場合、−196℃の極低温のとき熱膨張係数が低いこ
とおよび機械的性質がすぐれているため、アンバ
ー型低温型膨張合金として、天然ガス（LNG）
輸送用の大型タンカーや貯蔵槽に使用されている
しかし、この発明に係るFe−Ni合金は、上記
合金とは全く用途が異なる電子工業において、付
着材料あるいは集積回路のリードフレーム材等に
用いられる合金に関する。
この合金は電気的良導体であるとともに、その
組成成分を適宜調整することにより、ガラス又は
セラミツクあるいはシリコンの熱的膨張特性に近
い特性を持たせたものであり、例えば、Niが
42wt％のものは、シリコンチツプとほぼ同等の
熱的膨張特性をもつため、メタル・オキサイド・
セミコンダクター（Metal Oxide
Semiconductor）用として用いられる。
そして、従来の封着用又は集積回路用Fe−Ni
合金では、この材料を用い部品となす工程におい
て、しばしば応力腐食割れが発生することが知ら
れている。
封着用あるいは集積回路リードフレーム用Fe
−Ni合金を使用する電子工業において、Fe−Ni
合金材料を適所に有効に使用することは不可欠で
あり、応力腐食割れが発生しないことが強く望ま
れるものである。
およそ応力腐食割れは、引張応力の存在、環境
条件、及び材料自体の要因の３要素が揃つたとき
に発生するもので、これら要素のうち１つでも完
全に除去することができれば、この応力腐食割れ
を防止することができるものである。
しかし、上記の電子部品製造工程における酸
洗、めつき等の腐食性環境を完全に除去すること
は不可能であり、同工程において、加工又はこれ
以外の応力負荷の存在も不可避である。
従つて、応力腐食割れを防止するには、従来の
封着用あるいは集積回路リードフレーム用Fe−
Ni合金の特性自体を改善し、応力腐食割れ感受
性を引き下げることが最良の方法である。
発明の目的
この発明は、電子工業において封着材料あるい
は集積回路のリードフレーム材等の用途に供し得
る、耐応力腐食割れ性のすぐれたFe−Ni合金を
提案することを目的とする。
発明の構成
この発明は、
Ni30wt％〜44wt％、C0.10wt％以下、
N0.03wt％以下、Mn1.0wt％以下に、
Si1.0wt％〜2.0wt％含有し、
残部Feおよび不可避的不純物からなる耐応力
腐食割れ性のすぐれた封着用又は集積回路リード
フレーム用Fe−Ni合金である。
成分限定理由
以下に限定理由について説明する。
Niは、36wt％のとき熱膨張係数が最小であり、
この前後で熱膨張係数は上昇するが、ガラス又は
セラミツクあるいはシリコンとの付着接合性から
は30wt％〜44wt％の範囲が適当に採用される。
この発明合金では、Siを1.0wt％〜2.0wt％含有
するため、熱膨張係数がその影響を受けて大きく
なるので、44wt％を越えて含有すると、ガラス
又はセラミツクとの熱膨張係数の不一致のため、
実用性がなくなる。また、30wt％未満でも同様
にガラス又はセラミツクあるいはシリコンとの熱
膨張係数の不一致のため実用性がなくなる。この
ためNiは30wt％〜44wt％の含有量とする。
Ｃは多く含有すると、炭化物を形成し腐食孔の
発生原因となるため、0.10wt％以下の含有量が耐
食性において望ましい。
ＮはＣと同様に、窒化物を形成し腐食孔の発生
原因となるため、0.03wt％以下の含有量とする。
Mnは、一般に加工性を向上させるために添加
するが、その効果は1wt％以下で十分であり、こ
れ以上の含有は、目的とする熱膨張特性を損なう
ために1wt％以下の含有量とする。
Siは、この発明において耐応力腐食割れ性を向
上させるために添加するものである。
これは、後述する実施例に示す試験方法を使用
し、Fe−Ni合金に種々の元素を添加し耐応力腐
食割れ性におよぼす影響を調べた結果から得られ
た知見に基づくものである。
Siは1.0wt％未満ではその効果が少なく、2.0wt
％より多く添加してもこの効果は飽和し、熱膨張
係数、機械的性質がこの発明合金の目的の用途に
不適当なほどに変化する。よつて1.0wt％〜2.0wt
％の添加とする。
実施例
次にこの発明による実施例を示し、成分限定の
効果を明らかにする。
下記第１表に示すように、組成成分を種々変化
させて同一条件のもとで厚さが0.25mmのFe−Ni
合金を製造した。
これら各種の合金を試料として、第１図の試験
治具の斜視図に示すように、ポリフルオルエチレ
ン製の治具１に試料２を湾曲させて保持し、治具
１ごと35重量％のCuCl2水溶液中に室温（25℃）
で30分間放置した。
その後、試料を取り出し、その断面に発生する
割れ深さを、光学顕微鏡にて400倍の倍率で読取
り、評価した。
その結果を第１表に組成と共に示す。
各合金試料が塩素イオン中で応力を有する最も
応力腐食割れの発生しやすい上記の試験におい
て、第１表に示す如く、この発明によるFe−Ni
合金（合金番号６〜10）は、従来のもの（合金番
号１〜５）に比べて、耐応力腐食割れ性が著しく
改善されたことがわかる。
発明の効果
この発明により、従来合金よりも耐応力腐食割
れ性が著しく改善されているため、電子部品製造
工程、特にその導電性及び耐食性の面より必要か
つ重要なめつき工程において、従来合金より広い
条件で加工し得る安定な材料を供給することがで
きる。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application This invention relates to an Fe--Ni alloy for sealing or integrated circuit lead frames with improved stress corrosion cracking resistance. Background Art In Fe-Ni alloy, for example, when Ni is 36wt%, it has a low coefficient of thermal expansion at an extremely low temperature of -196°C and has excellent mechanical properties, so it is used as an amber-type low-temperature expansion alloy. Gas (LNG)
The Fe-Ni alloy according to the present invention is used in large tankers for transportation and storage tanks.However, the Fe-Ni alloy according to the present invention has a completely different application from the above-mentioned alloys, and is used as an adhesive material or a lead frame material for integrated circuits in the electronics industry. Regarding alloys. This alloy is a good electrical conductor, and by appropriately adjusting its composition, it has properties similar to the thermal expansion properties of glass, ceramics, or silicon.
42wt% has almost the same thermal expansion characteristics as silicon chips, so it is better than metal oxide chips.
Semiconductor (Metal Oxide)
Semiconductor). and Fe-Ni for conventional sealing or integrated circuits.
It is known that stress corrosion cracking often occurs in alloys during the process of making parts using this material. Fe for sealing or integrated circuit lead frame
-In the electronic industry using Ni alloys, Fe-Ni
It is essential to use alloy materials effectively in appropriate locations, and it is highly desirable that stress corrosion cracking does not occur. Stress corrosion cracking occurs when three factors are present: the presence of tensile stress, environmental conditions, and factors related to the material itself. If even one of these factors can be completely removed, stress corrosion cracking will occur. This can prevent cracking. However, it is impossible to completely eliminate corrosive environments such as pickling and plating in the above-mentioned electronic component manufacturing process, and the presence of processing or other stress loads is unavoidable in the same process. Therefore, in order to prevent stress corrosion cracking, conventional sealing or integrated circuit lead frame Fe-
The best way is to improve the properties of the Ni alloy itself and reduce its stress corrosion cracking susceptibility. Purpose of the Invention The object of the present invention is to propose an Fe--Ni alloy with excellent stress corrosion cracking resistance that can be used as a sealing material or a lead frame material for integrated circuits in the electronics industry. Structure of the Invention This invention contains Ni 30wt% to 44wt%, C 0.10wt% or less, N 0.03wt% or less, Mn 1.0wt% or less, Si 1.0wt% to 2.0wt%, and the balance is Fe and unavoidable impurities. Fe-Ni alloy for sealing and integrated circuit lead frames with excellent stress corrosion cracking resistance. Reason for limitation of ingredients The reason for limitation will be explained below. Ni has the lowest thermal expansion coefficient at 36wt%,
The coefficient of thermal expansion increases before and after this, but a range of 30 wt% to 44 wt% is appropriately adopted from the viewpoint of adhesion and bonding properties with glass, ceramic, or silicon. Since this invention alloy contains 1.0wt% to 2.0wt% of Si, the thermal expansion coefficient becomes large under the influence of Si. Therefore, if the content exceeds 44wt%, the thermal expansion coefficient mismatch with that of glass or ceramic may occur. For,
It becomes impractical. Moreover, if it is less than 30 wt%, it will be impractical due to the mismatch in thermal expansion coefficient with glass, ceramic, or silicon. For this reason, the Ni content is set to 30 wt% to 44 wt%. If a large amount of C is contained, it forms carbides and causes corrosion holes, so a content of 0.10 wt% or less is desirable for corrosion resistance. Like C, N forms nitrides and causes corrosion holes, so the content is set to 0.03 wt% or less. Mn is generally added to improve processability, but its effect is sufficient at 1wt% or less, and if it is added more than this, the desired thermal expansion properties will be impaired, so the content should be 1wt% or less. . Si is added in this invention to improve stress corrosion cracking resistance. This is based on the knowledge obtained from the results of investigating the effects of adding various elements to Fe-Ni alloys on stress corrosion cracking resistance using the test method shown in the Examples below. Si has little effect at less than 1.0wt%, and at 2.0wt%
%, this effect becomes saturated and the coefficient of thermal expansion and mechanical properties change unsuitably for the intended use of the alloy of this invention. 1.0wt%~2.0wt
% addition. Examples Next, examples according to the present invention will be shown to clarify the effect of limiting the ingredients. As shown in Table 1 below, Fe-Ni with a thickness of 0.25 mm was prepared under the same conditions by changing the composition components.
An alloy was produced. Using these various alloys as samples, as shown in the perspective view of the test jig in Figure 1, sample 2 was held in a curved manner in jig 1 made of polyfluoroethylene. 2 Room temperature (25℃) in aqueous solution
I left it for 30 minutes. Thereafter, the sample was taken out, and the depth of cracks occurring in its cross section was read and evaluated using an optical microscope at 400x magnification. The results are shown in Table 1 along with the composition. As shown in Table 1, in the above test where each alloy sample is stressed in chloride ions and is most prone to stress corrosion cracking, Fe-Ni according to the present invention
It can be seen that the stress corrosion cracking resistance of the alloys (alloy numbers 6 to 10) was significantly improved compared to the conventional ones (alloy numbers 1 to 5). Effects of the Invention This invention has significantly improved stress corrosion cracking resistance compared to conventional alloys, so it can be used more widely than conventional alloys in the electronic component manufacturing process, especially in the plating process, which is necessary and important from the standpoint of electrical conductivity and corrosion resistance. It is possible to supply stable materials that can be processed under various conditions. 【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は腐食性試験に用いる治具の斜視図であ
る。
１……治具、２……試料。
FIG. 1 is a perspective view of a jig used for a corrosion test. 1... Jig, 2... Sample.