JPH11260993A - 半田耐熱剥離性に優れる半導体装置用銅合金リード材 - Google Patents
半田耐熱剥離性に優れる半導体装置用銅合金リード材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半田耐熱剥離性に優れるCu−Be系銅合金
リード材を提供する。 【解決手段】 Beを0.2〜3.0重量%(以下、%
と略記)含有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅
合金リード基材の少なくとも半田9が接合される部分に
Zn層またはZnを10%以上含む銅合金層が0.2〜
5μmの厚さに形成されている。 【効果】 Zn層またはZnを10%以上含む銅合金層
(Zn富化層)は、銅合金リード材の半田接合部に起き
るCuとSnの相互拡散を抑えてCu−Sn金属間化合
物層の成長を抑制するので、半田接合部に発生する空孔
が低減し半田耐熱剥離性などが改善される。
リード材を提供する。 【解決手段】 Beを0.2〜3.0重量%(以下、%
と略記)含有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅
合金リード基材の少なくとも半田9が接合される部分に
Zn層またはZnを10%以上含む銅合金層が0.2〜
5μmの厚さに形成されている。 【効果】 Zn層またはZnを10%以上含む銅合金層
(Zn富化層)は、銅合金リード材の半田接合部に起き
るCuとSnの相互拡散を抑えてCu−Sn金属間化合
物層の成長を抑制するので、半田接合部に発生する空孔
が低減し半田耐熱剥離性などが改善される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半田耐熱剥離性に
優れる半導体装置用Cu−Be系銅合金リード材に関す
る。
優れる半導体装置用Cu−Be系銅合金リード材に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置は、例えば、図1に示すよう
な、リードフレーム1のダイパッド2に搭載した半導体
素子3とインナーリード4とがボンディングワイヤ5で
接続され、半導体素子3部分が樹脂6で封止されたもの
で、樹脂6から露出したアウターリード7の先端部分が
プリント配線基板8などに半田9により接合される。し
かし、この半田接合部には、半田接合時の加熱または使
用時の発熱により、アウターリードと半田との間にCu
とSnの相互拡散反応が起きてCu−Sn金属間化合物
層が形成され、これが成長するにつれて前記金属間化合
物層とアウターリードとの界面にカーケンダル効果によ
る空孔が発生し、その結果、半田接合強度が低下し、更
には界面剥離が起きるという問題がある。
な、リードフレーム1のダイパッド2に搭載した半導体
素子3とインナーリード4とがボンディングワイヤ5で
接続され、半導体素子3部分が樹脂6で封止されたもの
で、樹脂6から露出したアウターリード7の先端部分が
プリント配線基板8などに半田9により接合される。し
かし、この半田接合部には、半田接合時の加熱または使
用時の発熱により、アウターリードと半田との間にCu
とSnの相互拡散反応が起きてCu−Sn金属間化合物
層が形成され、これが成長するにつれて前記金属間化合
物層とアウターリードとの界面にカーケンダル効果によ
る空孔が発生し、その結果、半田接合強度が低下し、更
には界面剥離が起きるという問題がある。
【0003】ところで、近年の電子機器の小型化・高機
能化に伴って半導体装置には小型化、薄型化、耐熱性が
要求され、そのため前記半導体装置を構成するリードフ
レームなどの銅合金リード材には強度と耐熱性の向上が
求められるようになった。そして、前記諸特性を満足す
る材料として、ばね性に優れ端子材などに使用されてい
るCu−Be系銅合金(C17200合金など)が挙げ
られる。
能化に伴って半導体装置には小型化、薄型化、耐熱性が
要求され、そのため前記半導体装置を構成するリードフ
レームなどの銅合金リード材には強度と耐熱性の向上が
求められるようになった。そして、前記諸特性を満足す
る材料として、ばね性に優れ端子材などに使用されてい
るCu−Be系銅合金(C17200合金など)が挙げ
られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記Cu−B
e系銅合金は、前述のカーケンダル効果による空孔の発
生が特に多く、このため半田接合強度や半田耐熱剥離性
に著しく劣り、半導体装置用リード材に使用するには接
続信頼性の点で不適当とされている。そこで、本発明者
等は、Cu−Be系銅合金リード材の半田接合強度およ
び半田耐熱剥離性の改善について研究し、Cu−Be系
銅合金リード基材の表面にZn層を形成することにより
半田耐熱剥離性などが改善されることを知見し、さらに
研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明は、
半田耐熱剥離性などに優れるCu−Be系銅合金リード
材の提供を目的とする。
e系銅合金は、前述のカーケンダル効果による空孔の発
生が特に多く、このため半田接合強度や半田耐熱剥離性
に著しく劣り、半導体装置用リード材に使用するには接
続信頼性の点で不適当とされている。そこで、本発明者
等は、Cu−Be系銅合金リード材の半田接合強度およ
び半田耐熱剥離性の改善について研究し、Cu−Be系
銅合金リード基材の表面にZn層を形成することにより
半田耐熱剥離性などが改善されることを知見し、さらに
研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明は、
半田耐熱剥離性などに優れるCu−Be系銅合金リード
材の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
Beを0.2〜3.0重量%(以下、%と略記)含有
し、残部がCuと不可避不純物からなる銅合金リード基
材の少なくとも半田接合される部分にZn層またはZn
を10%以上含む銅合金層が0.2〜5μmの厚さに形
成されていることを特徴とする半田耐熱剥離性に優れる
半導体装置用銅合金リード材である。
Beを0.2〜3.0重量%(以下、%と略記)含有
し、残部がCuと不可避不純物からなる銅合金リード基
材の少なくとも半田接合される部分にZn層またはZn
を10%以上含む銅合金層が0.2〜5μmの厚さに形
成されていることを特徴とする半田耐熱剥離性に優れる
半導体装置用銅合金リード材である。
【0006】請求項2記載の発明は、Beを0.2〜
3.0重量%(以下、%と略記)含有し、さらに副成分
としてNi、Co、Fe、Si、Pb、Al、Zr、M
g、Ag、Teのうちの1種または2種以上を合計で
0.001〜5.0%含有し、残部がCuと不可避不純
物からなる銅合金リード基材の少なくとも半田接合され
る部分にZn層またはZnを10%以上含む銅合金層が
0.2〜5μmの厚さに形成されていることを特徴とす
る半田耐熱剥離性に優れる半導体装置用銅合金リード材
である。
3.0重量%(以下、%と略記)含有し、さらに副成分
としてNi、Co、Fe、Si、Pb、Al、Zr、M
g、Ag、Teのうちの1種または2種以上を合計で
0.001〜5.0%含有し、残部がCuと不可避不純
物からなる銅合金リード基材の少なくとも半田接合され
る部分にZn層またはZnを10%以上含む銅合金層が
0.2〜5μmの厚さに形成されていることを特徴とす
る半田耐熱剥離性に優れる半導体装置用銅合金リード材
である。
【0007】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明の銅合金リー
ド材は、強度、ばね性、耐熱性などに優れるCu−Be
合金を基材とし、その表面にZn層またはZnを10%
以上含む銅合金層(以下、前記2層をZn富化層と総称
する)を形成することにより、半田耐熱剥離性などを改
善したものである。前記Cu−Be合金基材のBeの含
有量を0.2〜3.0%に規定する理由は0.2%未満
では、前記強度、ばね性、耐熱性などの特性が十分に得
られず、3.0%を超えると加工性が悪化するためであ
る。
ド材は、強度、ばね性、耐熱性などに優れるCu−Be
合金を基材とし、その表面にZn層またはZnを10%
以上含む銅合金層(以下、前記2層をZn富化層と総称
する)を形成することにより、半田耐熱剥離性などを改
善したものである。前記Cu−Be合金基材のBeの含
有量を0.2〜3.0%に規定する理由は0.2%未満
では、前記強度、ばね性、耐熱性などの特性が十分に得
られず、3.0%を超えると加工性が悪化するためであ
る。
【0008】請求項2記載の発明の銅合金リード材は、
前記Cu−Be合金に副成分として、Ni、Co、F
e、Si、Pb、Al、Zr、Mg、Ag、Teのうち
の1種または2種以上を含有させた合金を基材とするも
ので、前記副成分は強度と耐熱性の向上に寄与する。中
でもNiとCoはBeと化合して析出し前記強度と耐熱
性向上に著しく寄与する。前記副成分の合計含有量を
0.001〜5.0%に規定する理由は、0.001%
未満ではその効果が十分に得られず、5.0%を超える
と導電率と加工性が低下するためである。
前記Cu−Be合金に副成分として、Ni、Co、F
e、Si、Pb、Al、Zr、Mg、Ag、Teのうち
の1種または2種以上を含有させた合金を基材とするも
ので、前記副成分は強度と耐熱性の向上に寄与する。中
でもNiとCoはBeと化合して析出し前記強度と耐熱
性向上に著しく寄与する。前記副成分の合計含有量を
0.001〜5.0%に規定する理由は、0.001%
未満ではその効果が十分に得られず、5.0%を超える
と導電率と加工性が低下するためである。
【0009】本発明において、銅合金リード材の半田耐
熱剥離性などが前記Zn富化層により改善される理由
は、前記Zn富化層は、銅合金リード材の半田接合部に
起きるCuとSnの相互拡散を抑えてCu−Sn金属間
化合物層の成長を抑制し、半田接合部に発生する空孔を
低減させるためである。
熱剥離性などが前記Zn富化層により改善される理由
は、前記Zn富化層は、銅合金リード材の半田接合部に
起きるCuとSnの相互拡散を抑えてCu−Sn金属間
化合物層の成長を抑制し、半田接合部に発生する空孔を
低減させるためである。
【0010】本発明において、Zn富化層におけるZn
含有率を10%以上に規定する理由は、10%未満では
前記CuとSnの相互拡散防止効果が十分に得られない
ためである。Zn富化層におけるZnの含有率は20%
以上が特に望ましい。また前記Zn富化層の厚さを0.
2〜5μmに規定する理由は、0.2μm未満ではその
CuとSnの相互拡散防止効果が十分に得られず、5μ
mを超えると前記効果が飽和し不経済なためである。Z
n富化層の厚さは0.3〜3μmが特に望ましい。
含有率を10%以上に規定する理由は、10%未満では
前記CuとSnの相互拡散防止効果が十分に得られない
ためである。Zn富化層におけるZnの含有率は20%
以上が特に望ましい。また前記Zn富化層の厚さを0.
2〜5μmに規定する理由は、0.2μm未満ではその
CuとSnの相互拡散防止効果が十分に得られず、5μ
mを超えると前記効果が飽和し不経済なためである。Z
n富化層の厚さは0.3〜3μmが特に望ましい。
【0011】本発明において、Zn富化層はCu−Be
系銅合金リード材の全面に形成しても良いが、プリント
配線基板などと半田接合される部分にのみ形成すると極
めて経済的である。前記銅合金リード材にZn層を形成
する方法はめっきまたは蒸着により行う。Cu−Zn合
金層の形成はCu−Zn合金をめっきするか、またはZ
nをめっきまたは蒸着させたのち加熱してZnを基材に
拡散させて行う。本発明で対象とする半田は、Pb−S
n系合金、Pb−Sn−Sb系合金などSnを含有する
半田である。
系銅合金リード材の全面に形成しても良いが、プリント
配線基板などと半田接合される部分にのみ形成すると極
めて経済的である。前記銅合金リード材にZn層を形成
する方法はめっきまたは蒸着により行う。Cu−Zn合
金層の形成はCu−Zn合金をめっきするか、またはZ
nをめっきまたは蒸着させたのち加熱してZnを基材に
拡散させて行う。本発明で対象とする半田は、Pb−S
n系合金、Pb−Sn−Sb系合金などSnを含有する
半田である。
【0012】
ZnSO4 ・7H2 O:250g/リットル、Na2 S
O4 :100g/リットル。 〔めっき条件〕 浴温度:50℃、電流密度:8A/dm2 、pH:1.
2。
O4 :100g/リットル。 〔めっき条件〕 浴温度:50℃、電流密度:8A/dm2 、pH:1.
2。
【0013】(実施例2)実施例1のZnめっき後の合
金板に下記条件で加熱拡散処理を施して銅合金リード材
を製造した。 〔加熱拡散処理条件〕 雰囲気:Arガス、加熱温度:450℃、加熱時間:1
0分。
金板に下記条件で加熱拡散処理を施して銅合金リード材
を製造した。 〔加熱拡散処理条件〕 雰囲気:Arガス、加熱温度:450℃、加熱時間:1
0分。
【0014】(実施例3)厚さ0.2mmのCu−1.9%
Be−0.5%Ni合金板の表面に、Znを25〜75%含
むCu−Zn合金を、下表に示す組成のめっき浴を用
い、下記めっき条件でめっきして銅合金リード材を製造
した。 〔めっき条件〕 浴温度:35℃、電流密度:0.8A/dm2 、pH:
11.5。
Be−0.5%Ni合金板の表面に、Znを25〜75%含
むCu−Zn合金を、下表に示す組成のめっき浴を用
い、下記めっき条件でめっきして銅合金リード材を製造
した。 〔めっき条件〕 浴温度:35℃、電流密度:0.8A/dm2 、pH:
11.5。
【0015】(比較例1)Znのめっき厚さを0.1μ
mとした他は、実施例1と同じ方法により銅合金リード
材を製造した。
mとした他は、実施例1と同じ方法により銅合金リード
材を製造した。
【0016】(比較例2)厚さ0.2mmのCu−1.9%
Be−0.5%Ni合金板の表面に、Cu−5%Zn合金を
下表に示す組成のめっき浴を用い、下記めっき条件でめ
っきして銅合金リード材を製造した。〔めっき浴組成〕 〔めっき条件〕 浴温度:35℃、電流密度:0.8A/dm2 、pH:
11.5。
Be−0.5%Ni合金板の表面に、Cu−5%Zn合金を
下表に示す組成のめっき浴を用い、下記めっき条件でめ
っきして銅合金リード材を製造した。〔めっき浴組成〕 〔めっき条件〕 浴温度:35℃、電流密度:0.8A/dm2 、pH:
11.5。
【0017】実施例1〜3、比較例1、2で得られた各
々の銅合金リード材からサンプル板を切出し、このサン
プル板の表面に、図2に示すように、銅線10を共晶半田
(Pb−63%Sn合金)9で接合して試験片11を作製
し、これを大気中150℃で1000時間保持(劣化処
理)したのち、この試験片11のサンプル板12と銅線10を
把持して引張って半田接合部13の接合強度を測定した。
半田接合部13は直径6mmの円形とした。Zn富化層を
形成しない厚さ0.2mmのCu−1.9%Be−0.5%Ni
合金板(従来材)についても同様にして半田接合強度を
測定した。結果を表1に示す。半田接合強度は、劣化処
理後の強度nと劣化処理前の強度mの比(n/m)の百
分率(半田接合強度残存率)で表した。
々の銅合金リード材からサンプル板を切出し、このサン
プル板の表面に、図2に示すように、銅線10を共晶半田
(Pb−63%Sn合金)9で接合して試験片11を作製
し、これを大気中150℃で1000時間保持(劣化処
理)したのち、この試験片11のサンプル板12と銅線10を
把持して引張って半田接合部13の接合強度を測定した。
半田接合部13は直径6mmの円形とした。Zn富化層を
形成しない厚さ0.2mmのCu−1.9%Be−0.5%Ni
合金板(従来材)についても同様にして半田接合強度を
測定した。結果を表1に示す。半田接合強度は、劣化処
理後の強度nと劣化処理前の強度mの比(n/m)の百
分率(半田接合強度残存率)で表した。
【0018】
【表1】 (注)Zn富化層の厚さ※はZn濃度10%以上の厚さである。
【0019】表1より明らかなように、本発明例のNo.1
〜7 は、いずれも、半田接合強度残存率が27%以上で
従来材に較べて格段に優れており、半導体装置用リード
材として十分使用できるものである。他方、比較例のN
o.8はZn富化層の厚さが薄いため、No.9はZn富化層
のZn含有率が小さいため、いずれも半田接合強度残存
率が低かった。なお、本発明例のリード材については劣
化処理を更に長期間行ったが、半田接合部で剥離が起き
るようなことはなく、半田耐熱剥離性にも優れることが
確認された。
〜7 は、いずれも、半田接合強度残存率が27%以上で
従来材に較べて格段に優れており、半導体装置用リード
材として十分使用できるものである。他方、比較例のN
o.8はZn富化層の厚さが薄いため、No.9はZn富化層
のZn含有率が小さいため、いずれも半田接合強度残存
率が低かった。なお、本発明例のリード材については劣
化処理を更に長期間行ったが、半田接合部で剥離が起き
るようなことはなく、半田耐熱剥離性にも優れることが
確認された。
【0020】(実施例4)基板に、厚さ0.2mmのC
u−0.2 〜3.0%Be合金板を用いた他は、実施例1と同
じ方法により銅合金リード材を製造した。得られた銅合
金リード材について、実施例1と同じ方法により半田接
合強度を測定した。結果を表2に示す。
u−0.2 〜3.0%Be合金板を用いた他は、実施例1と同
じ方法により銅合金リード材を製造した。得られた銅合
金リード材について、実施例1と同じ方法により半田接
合強度を測定した。結果を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】表2より明らかなように、本発明例の No.
11〜14は、いずれも、半田接合強度残存率が33%以上
で従来材 (表1のNo.10)に較べて格段に優れており、半
導体装置用リード材として十分使用できるものである。
11〜14は、いずれも、半田接合強度残存率が33%以上
で従来材 (表1のNo.10)に較べて格段に優れており、半
導体装置用リード材として十分使用できるものである。
【0023】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の銅合金リ
ード材は、強度、ばね性、耐熱性などに優れるCu−B
e系銅合金を基材とし、その表面にZn富化層を形成し
たもので、前記Zn富化層は、銅合金リード材の半田接
合部に起きるCuとSnの相互拡散を抑えてCu−Sn
金属間化合物層の成長を抑制するので、半田接合部に発
生する空孔が低減して半田耐熱剥離性などが改善され
る。依って工業上顕著な効果を奏する。
ード材は、強度、ばね性、耐熱性などに優れるCu−B
e系銅合金を基材とし、その表面にZn富化層を形成し
たもので、前記Zn富化層は、銅合金リード材の半田接
合部に起きるCuとSnの相互拡散を抑えてCu−Sn
金属間化合物層の成長を抑制するので、半田接合部に発
生する空孔が低減して半田耐熱剥離性などが改善され
る。依って工業上顕著な効果を奏する。
【図1】半導体装置の説明図である。
【図2】半田接合部の接合強度を測定する方法の説明図
である。
である。
1 リードフレーム 2 ダイパッド 3 半導体素子 4 インナーリード 5 ボンディングワイヤ 6 樹脂 7 アウターリード 8 プリント配線基板 9 半田 10 銅線 11 試験片 12 サンプル板 13 半田接合部
Claims (2)
- 【請求項1】 Beを0.2〜3.0重量%(以下、%
と略記)含有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅
合金リード基材の少なくとも半田接合される部分にZn
層またはZnを10%以上含む銅合金層が0.2〜5μ
mの厚さに形成されていることを特徴とする半田耐熱剥
離性に優れる半導体装置用銅合金リード材。 - 【請求項2】 Beを0.2〜3.0重量%(以下、%
と略記)含有し、さらに副成分としてNi、Co、F
e、Si、Pb、Al、Zr、Mg、Ag、Teのうち
の1種または2種以上を合計で0.001〜5.0%含
有し、残部がCuと不可避不純物からなる銅合金リード
基材の少なくとも半田接合される部分にZn層またはZ
nを10%以上含む銅合金層が0.2〜5μmの厚さに
形成されていることを特徴とする半田耐熱剥離性に優れ
る半導体装置用銅合金リード材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10061126A JPH11260993A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 半田耐熱剥離性に優れる半導体装置用銅合金リード材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10061126A JPH11260993A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 半田耐熱剥離性に優れる半導体装置用銅合金リード材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11260993A true JPH11260993A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13162091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10061126A Pending JPH11260993A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 半田耐熱剥離性に優れる半導体装置用銅合金リード材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11260993A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011519180A (ja) * | 2008-04-29 | 2011-06-30 | イルジン カッパー ホイル カンパニー リミテッド | 電子部品用金属フレーム |
WO2018161380A1 (zh) * | 2017-03-09 | 2018-09-13 | 苏州金江铜业有限公司 | 一种碲铍铜合金及其制备方法 |
CN111057886A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-04-24 | 宁夏中色新材料有限公司 | 一种铍铜铸轧辊套的制备方法和铍铜铸轧辊套 |
-
1998
- 1998-03-12 JP JP10061126A patent/JPH11260993A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011519180A (ja) * | 2008-04-29 | 2011-06-30 | イルジン カッパー ホイル カンパニー リミテッド | 電子部品用金属フレーム |
WO2018161380A1 (zh) * | 2017-03-09 | 2018-09-13 | 苏州金江铜业有限公司 | 一种碲铍铜合金及其制备方法 |
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