JPS61136653A - アルミニウム極細線の製造方法 - Google Patents
アルミニウム極細線の製造方法Info
- Publication number
- JPS61136653A JPS61136653A JP25967684A JP25967684A JPS61136653A JP S61136653 A JPS61136653 A JP S61136653A JP 25967684 A JP25967684 A JP 25967684A JP 25967684 A JP25967684 A JP 25967684A JP S61136653 A JPS61136653 A JP S61136653A
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- Japan
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- elongation
- hyperfine
- bonding
- tensile strength
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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
【発明の詳細な説明】
狭止立国
本発明は各種ワイヤ、音響装置や半導体装置等の電気的
装置のリード線やボンディングワイヤ等に使用するため
の^1合金製の極細線(以下アルミニウム極細線と総称
する)に係わり、特にボンディングワイヤとして使用し
た場合に引張強度、伸び特性に加え、特にボンディング
後のテール部でのカッティング性を向上したアルミニウ
ム極細線に関する。
装置のリード線やボンディングワイヤ等に使用するため
の^1合金製の極細線(以下アルミニウム極細線と総称
する)に係わり、特にボンディングワイヤとして使用し
た場合に引張強度、伸び特性に加え、特にボンディング
後のテール部でのカッティング性を向上したアルミニウ
ム極細線に関する。
鴛】11服
例えば半導体装置に使用されるボンディングワイヤは、
通常は直径が10〜60μm程度の非常に細い極細線で
ある。導電性および耐蝕性の点からボンディングワイヤ
として金線が使用されてきたが、近年は前述の性質に加
えて低価格なことからアルミニウム線を使用するように
なってきた。
通常は直径が10〜60μm程度の非常に細い極細線で
ある。導電性および耐蝕性の点からボンディングワイヤ
として金線が使用されてきたが、近年は前述の性質に加
えて低価格なことからアルミニウム線を使用するように
なってきた。
また一方で半導体装置は信頼性の向上、装置の小型化、
配線の高密度化に加えて、配線作業の高速度化による生
産性の向上がもとめられている。
配線の高密度化に加えて、配線作業の高速度化による生
産性の向上がもとめられている。
ところで、アルミニウム極wI線を例えばボンディング
ワイヤとして使用する場合、その引張強度並びに伸び特
性の他に極細線のカッティング性が半導体装置の信頼性
および生産性に大きな影響を与える。ここでカッティン
グ性とは、テール部における極tR線の切断面の平滑性
をいい、この切断面に凹凸部が発生すると電気的ショー
トの原因と°なる他、次の接続作業において安定した接
続面積を得られない等の不具合が生じる。また上記した
引張強度が小さ過ぎると配線作業において、或いは使用
中の応力によって断線し易くなり、また半導体の使用時
に発生するジュール熱により軟化し変形してタブショー
トを生じ名危険性が高くなる。
ワイヤとして使用する場合、その引張強度並びに伸び特
性の他に極細線のカッティング性が半導体装置の信頼性
および生産性に大きな影響を与える。ここでカッティン
グ性とは、テール部における極tR線の切断面の平滑性
をいい、この切断面に凹凸部が発生すると電気的ショー
トの原因と°なる他、次の接続作業において安定した接
続面積を得られない等の不具合が生じる。また上記した
引張強度が小さ過ぎると配線作業において、或いは使用
中の応力によって断線し易くなり、また半導体の使用時
に発生するジュール熱により軟化し変形してタブショー
トを生じ名危険性が高くなる。
伸び特性が小さ過ぎると接続作業における接合力が小さ
くなり、また使用時において応力を受けた時に断線し易
くなる。またボンディング後の好ましいループ形状を得
難くなって高速度高密度配線を困難にする。従って引張
強度、伸び特性が充分に大きく、更にカッティング性の
良好なことが要求される。
くなり、また使用時において応力を受けた時に断線し易
くなる。またボンディング後の好ましいループ形状を得
難くなって高速度高密度配線を困難にする。従って引張
強度、伸び特性が充分に大きく、更にカッティング性の
良好なことが要求される。
従来提案されているAl−Mg合金からなる極細線はS
i、 Fe、 Mn等の不純物が各々0.005〜0゜
01%程度含有されたAl−0,5〜5χMg合金であ
るが、このような組成の極細線は引張強度が10kg/
mm”、伸びが2.5%程度である。ここで、伸びが小
さいのは、従来の極゛細線が金型で鋳造した等軸晶組織
の鋳塊を伸線加工して製造されるが、伸線加工によって
加工硬化し、以後の伸線加工を困難とするために、加工
の中間段階で焼鈍し、軟化させるので、それ故に、引張
強度との兼ね合いからこの程度しか得られなかったので
あって、望ましくはもっと伸びの大きなことが好ましい
のである。
i、 Fe、 Mn等の不純物が各々0.005〜0゜
01%程度含有されたAl−0,5〜5χMg合金であ
るが、このような組成の極細線は引張強度が10kg/
mm”、伸びが2.5%程度である。ここで、伸びが小
さいのは、従来の極゛細線が金型で鋳造した等軸晶組織
の鋳塊を伸線加工して製造されるが、伸線加工によって
加工硬化し、以後の伸線加工を困難とするために、加工
の中間段階で焼鈍し、軟化させるので、それ故に、引張
強度との兼ね合いからこの程度しか得られなかったので
あって、望ましくはもっと伸びの大きなことが好ましい
のである。
そこで、本出願人は先に新規なアルミニウム極細線の製
造方法(特願昭59−92994号参照)を出願した。
造方法(特願昭59−92994号参照)を出願した。
この製造方法は、AIまたはAl合金溶湯を一方向性凝
固鋳造して柱状晶組織からなる鋳造体を鋳造し、該鋳造
体を溶体化処理した後、中間段階で焼鈍処理を施すこと
なく最終線径の線材にまで塑性加工することを特徴とし
たものである。即ち、一方向に指向した柱状晶組織のA
I系材料を使用することで最終線径の線材まで焼鈍処理
を施すことなく塑性加工を可能にし、これによる中間段
階での焼鈍処理の省略により伸び特性に対する引張強度
の全体的な低下を回避して、強度に優れたアルミニウム
穫細線を製造可能としたのである。
固鋳造して柱状晶組織からなる鋳造体を鋳造し、該鋳造
体を溶体化処理した後、中間段階で焼鈍処理を施すこと
なく最終線径の線材にまで塑性加工することを特徴とし
たものである。即ち、一方向に指向した柱状晶組織のA
I系材料を使用することで最終線径の線材まで焼鈍処理
を施すことなく塑性加工を可能にし、これによる中間段
階での焼鈍処理の省略により伸び特性に対する引張強度
の全体的な低下を回避して、強度に優れたアルミニウム
穫細線を製造可能としたのである。
本出願人はこの製造方法の研究番進めた結果、一方向に
指向せる柱状晶組織からなる成る種のAl合金材を伸線
加工の中間段階で焼鈍することなく、2最終線径の極細
線まで伸線加工すると、焼鈍による引張強度の低下がそ
れ程大きくない約400℃以下の成る温度での焼鈍処理
によって、軟化曲線上にて伸びがピーク状に著しく増大
する特性を発現することを見出し、これに基づいて、こ
のような伸びの特性を有するアルミニウム合金材を使用
し、それに適した温度で最終的な焼鈍を実施すると引張
強度に優れるのみならず、更に伸び特性に著しく優れた
アルミニウム極細線の製造を実現できることを見出すと
ともに、不可避的不純物の含有量を各々0.001%以
下に制限したAt−にg合金がこのような特性を充分発
現するものであることを見出した。
指向せる柱状晶組織からなる成る種のAl合金材を伸線
加工の中間段階で焼鈍することなく、2最終線径の極細
線まで伸線加工すると、焼鈍による引張強度の低下がそ
れ程大きくない約400℃以下の成る温度での焼鈍処理
によって、軟化曲線上にて伸びがピーク状に著しく増大
する特性を発現することを見出し、これに基づいて、こ
のような伸びの特性を有するアルミニウム合金材を使用
し、それに適した温度で最終的な焼鈍を実施すると引張
強度に優れるのみならず、更に伸び特性に著しく優れた
アルミニウム極細線の製造を実現できることを見出すと
ともに、不可避的不純物の含有量を各々0.001%以
下に制限したAt−にg合金がこのような特性を充分発
現するものであることを見出した。
しかしながら、伸び特性をただ単に高めたボンディング
ワイヤを使用して通常のボンディングマシンで配線作業
を実施した場合、ボンディング後のループ形状は好まし
い形状を得られるが、次のボンディングのためのワイヤ
切断部分即ちテール部にパリやダレ状の突出部が形成さ
れて切断面の平滑性を失うようになって好ましくないこ
とが見出された。
ワイヤを使用して通常のボンディングマシンで配線作業
を実施した場合、ボンディング後のループ形状は好まし
い形状を得られるが、次のボンディングのためのワイヤ
切断部分即ちテール部にパリやダレ状の突出部が形成さ
れて切断面の平滑性を失うようになって好ましくないこ
とが見出された。
発明者はこのような欠点を解決するために種々研究した
結果、不可避的不純物の含を量を各々0゜0019A以
下に制限したAl−Mg合金にSiの適当量を添加した
場合に上記欠点が解決され、良好なカッティング性の得
られることを見出した。
結果、不可避的不純物の含を量を各々0゜0019A以
下に制限したAl−Mg合金にSiの適当量を添加した
場合に上記欠点が解決され、良好なカッティング性の得
られることを見出した。
3jIU1咋
本発明の目的は上述のカッティング性の問題に鑑み、引
張強度および伸び特性に優れたうえ、テール部でのカッ
ティング性を向上したアルミニウム極細線を提供するこ
とである。
張強度および伸び特性に優れたうえ、テール部でのカッ
ティング性を向上したアルミニウム極細線を提供するこ
とである。
光皿至盪底
本発明は0.5〜6重景重量Mgと、0.002〜1重
量%のSiを含有し、残部がAtおよび各々0゜001
重量%以下の不可避的不純物からなるアルミニウム極細
線である。
量%のSiを含有し、残部がAtおよび各々0゜001
重量%以下の不可避的不純物からなるアルミニウム極細
線である。
作二」l
不可避的不純物の含有量を各々0.001%以下に制限
したAl−Mg合金にSiの適当量を添加した^1合金
は、本出願人が提案した製造方法即ち一方向に指向せる
柱状晶組織の素材から中間焼鈍することなく製造した場
合に特に好ましい効果(強度、伸び特性、カッティング
性に優れる)を発揮する。
したAl−Mg合金にSiの適当量を添加した^1合金
は、本出願人が提案した製造方法即ち一方向に指向せる
柱状晶組織の素材から中間焼鈍することなく製造した場
合に特に好ましい効果(強度、伸び特性、カッティング
性に優れる)を発揮する。
換言すれば、特に伸び特性を高めることで生じるテール
でのカッティング性の劣化を、本発明の特徴とする組成
とすることで伸び特性を損なうことなくカッティング性
を向上できたのである。
でのカッティング性の劣化を、本発明の特徴とする組成
とすることで伸び特性を損なうことなくカッティング性
を向上できたのである。
ここで、本発明によるアルミニウム極細線を製造するA
t合金組成について更に詳しく説明すれば、Atは高純
度(99,99%以上)のものが好ましい。これは不純
物元素による金属間化合物の晶出は極く少量の存在でも
本発明の目的とする数10μmのオーダーの線径を有す
るような超極細線における伸線が阻害されるし、またこ
のような晶出物の存在は本発明合金をボンディングワイ
ヤとして用いた場合のボンディング特性を著しく阻害す
るからである。
t合金組成について更に詳しく説明すれば、Atは高純
度(99,99%以上)のものが好ましい。これは不純
物元素による金属間化合物の晶出は極く少量の存在でも
本発明の目的とする数10μmのオーダーの線径を有す
るような超極細線における伸線が阻害されるし、またこ
のような晶出物の存在は本発明合金をボンディングワイ
ヤとして用いた場合のボンディング特性を著しく阻害す
るからである。
発明者の研究によれば、上記特性を完全に満足させるた
めには本発明合金中に含まれる不可避的不純物の量は各
々0.001%以下としなければならないことが判った
。
めには本発明合金中に含まれる不可避的不純物の量は各
々0.001%以下としなければならないことが判った
。
また、本発明合金中にMgを含有させたのは、この含有
によって引張強度の低下がそれ程大きくない約400℃
以下の成る温度での最終的な焼鈍処理により伸びがピー
ク状に著しく増大する特性を発現できることの知見によ
るのであり、?fgの含有量が0.5重量%以下となる
と充分な伸びを得ることができなくなること、また6重
量%を超えると固溶体化が不完全になり、伸線加工に困
難を生ずることの知見からMgの含有量の範囲が定めら
れた。また伸びおよび伸線加工のし易さの点から好まし
くは0.8〜4重景重量ある。
によって引張強度の低下がそれ程大きくない約400℃
以下の成る温度での最終的な焼鈍処理により伸びがピー
ク状に著しく増大する特性を発現できることの知見によ
るのであり、?fgの含有量が0.5重量%以下となる
と充分な伸びを得ることができなくなること、また6重
量%を超えると固溶体化が不完全になり、伸線加工に困
難を生ずることの知見からMgの含有量の範囲が定めら
れた。また伸びおよび伸線加工のし易さの点から好まし
くは0.8〜4重景重量ある。
更に、カッティング性に係わるSiの含を量の範囲は、
0.002重量%以下では効果を得られず、1重量%を
超えると伸びの低下をきたすとともに、固溶温度が高く
なって固溶し難くなることの知見から範囲を定めた。
0.002重量%以下では効果を得られず、1重量%を
超えると伸びの低下をきたすとともに、固溶温度が高く
なって固溶し難くなることの知見から範囲を定めた。
叉l炭
第1表に示す合金組成(不可避的不純物は各々0.00
1%以下)からなる溶湯を加熱鋳型(実体温度680°
C)を用いて一方向性凝固させ、これにより20mmの
ワイヤバーを鋳造(鋳造速度20mm/分)した。この
ワイヤバーを溶体化処理(520”CX4時間)した後
面側し、伸線加工して直径30μmの極細線に迄塑性加
工した。この塑性加工の段階の中間で焼鈍処理は一切施
さなかった。即ち、30μmの直径の極細線迄、焼鈍処
理しないで断線等の不具合を発生することなく伸線加工
できた。
1%以下)からなる溶湯を加熱鋳型(実体温度680°
C)を用いて一方向性凝固させ、これにより20mmの
ワイヤバーを鋳造(鋳造速度20mm/分)した。この
ワイヤバーを溶体化処理(520”CX4時間)した後
面側し、伸線加工して直径30μmの極細線に迄塑性加
工した。この塑性加工の段階の中間で焼鈍処理は一切施
さなかった。即ち、30μmの直径の極細線迄、焼鈍処
理しないで断線等の不具合を発生することなく伸線加工
できた。
次にこのようにして製造した直径30μmの極細線に2
時間にわたる最終的な焼鈍処理を施した。
時間にわたる最終的な焼鈍処理を施した。
この極細線から試験片を10本づつ切出し、引張強度お
よび伸び特性を測定した。測定機は東洋ボールドウィン
社製万能引張試験機」を使用した。
よび伸び特性を測定した。測定機は東洋ボールドウィン
社製万能引張試験機」を使用した。
また引張試験条件は、標点間距離が50mm、引張速度
が10mm/分であった。この測定結果を第1表に示す
。
が10mm/分であった。この測定結果を第1表に示す
。
第1表に示す実施例A−Lのうち、A−Jが本発明の実
施例である。
施例である。
比較例としてに、Lは一方向に指向させた柱状晶組織の
素材ではあるが本発明に含まれない組成のものを使用し
て、実施例A−Jと同様に製造したアルミニウム極細線
である。
素材ではあるが本発明に含まれない組成のものを使用し
て、実施例A−Jと同様に製造したアルミニウム極細線
である。
A At−0,82Mg−0,2XSi 200℃24
kg/mm” 11χ良B At−0,82Mg−0,
22Si 175℃27kg/++n+” 6χ良CA
l−0,82Mg−0,52Si 200℃28kg/
mm” 11!良D At−0,8χMg−0,5χS
i 175℃30kg/+n+++” 7χ良E At
−1χMg−0,003χSi 200℃22kg/m
m212χ良F Al−1χMg−0,003χSi
175℃25kg/mn+27χ良G At−3χMg
−0,003χSi 200℃25kg/mm” 12
X良HAl−3$Mg−0,0032Si 175℃2
9kg/IIIm” 7X良I Al−3χMg−0,
2XSi 200℃27kg/mm” 11χ良L A
l−lXMg 175℃25kg/nu++” 7χ
悪第1表 ここで、カッティング性の判定は、実際にボンディング
マシンを使用して第1図に示すようにこれらのアルミニ
ウム極細線1で試験ピース2に対するボンディングを実
施し、二次側のワイヤ端部即ちテールIAにおける切断
端を顕′RL鏡により目視検査して、この端部にパリも
しくはダレが殆ど認められない場合を「良」、明らかに
パリもしくはダレが認められる場合を「悪」として表示
した。
kg/mm” 11χ良B At−0,82Mg−0,
22Si 175℃27kg/++n+” 6χ良CA
l−0,82Mg−0,52Si 200℃28kg/
mm” 11!良D At−0,8χMg−0,5χS
i 175℃30kg/+n+++” 7χ良E At
−1χMg−0,003χSi 200℃22kg/m
m212χ良F Al−1χMg−0,003χSi
175℃25kg/mn+27χ良G At−3χMg
−0,003χSi 200℃25kg/mm” 12
X良HAl−3$Mg−0,0032Si 175℃2
9kg/IIIm” 7X良I Al−3χMg−0,
2XSi 200℃27kg/mm” 11χ良L A
l−lXMg 175℃25kg/nu++” 7χ
悪第1表 ここで、カッティング性の判定は、実際にボンディング
マシンを使用して第1図に示すようにこれらのアルミニ
ウム極細線1で試験ピース2に対するボンディングを実
施し、二次側のワイヤ端部即ちテールIAにおける切断
端を顕′RL鏡により目視検査して、この端部にパリも
しくはダレが殆ど認められない場合を「良」、明らかに
パリもしくはダレが認められる場合を「悪」として表示
した。
この結果、本発明のアルミニウム極細線はその最終焼鈍
温度を適当に選定することで引張強度および伸びが優れ
たうえにカッティング性の良い線材とすることが明白と
なる。これに反し、比較例に、Lに示したように素材の
組成が異なると、引張強度および伸びを高くする製造方
法で製造した場合、カッティング性が伸びの向上によっ
て阻害される結果となることが判る。
温度を適当に選定することで引張強度および伸びが優れ
たうえにカッティング性の良い線材とすることが明白と
なる。これに反し、比較例に、Lに示したように素材の
組成が異なると、引張強度および伸びを高くする製造方
法で製造した場合、カッティング性が伸びの向上によっ
て阻害される結果となることが判る。
即ち、本発明によるアルミニウム極細線は、明らかに引
張強度および伸びを向上でき、しかも特に伸びの向上に
伴うカッティング性の悪化が、伸びを犠牲にすることな
く (充分大きな伸びを有して)解決できたことが理解
される。
張強度および伸びを向上でき、しかも特に伸びの向上に
伴うカッティング性の悪化が、伸びを犠牲にすることな
く (充分大きな伸びを有して)解決できたことが理解
される。
又五色例末
■ 従来のアルミニウム極細線よりも著しく大きな伸び
特性を有するカッティング性に優れたアルミニウム極細
線である。
特性を有するカッティング性に優れたアルミニウム極細
線である。
■ カッティング性が優れているので、ボンディングワ
イヤとして使用する場合、そのテールにおけるダレ、パ
リが解消でき、シコート等の事故を防止できる。
イヤとして使用する場合、そのテールにおけるダレ、パ
リが解消でき、シコート等の事故を防止できる。
■ 伸びが大きいので、ボンディング後のループを好ま
しい形状にできる。
しい形状にできる。
■ 従って、これを使用すると高速度高密度配線が可能
になって生産性が向上し、半導体装置等の(8頼性を著
しく向上できる。
になって生産性が向上し、半導体装置等の(8頼性を著
しく向上できる。
第1図はアルミニウム極細線をボンディングワイヤとし
て結線した状態、特にテールでの切断による好ましくな
い形状を示す概略図6 1・・・・ボンディングワイヤ IA・・・テール 2・・・・ピース 手続補正書(自発) 昭和59年12月28日 ゛昭和59年12月2日付は出願の特許@ (2)2、
発明の名称 アルミニウム掘細線 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称(氏名) (474)日本軽金属株式会社4、代
理人 〒164 住 所 東京都中野区弥生町5丁目6番23号明細書の
発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (ロ 明細書第3頁17行目「伸びが2.5%程度であ
る。」を下記の通り補正する。 r伸びが2,5%程度から引張強度が30kg/(3)
同第8頁第4行目「約400℃」を「約350’CJに
訂正する。 (4) 同第8頁第7行目「充分な伸び」を「ワイヤ
として求められる充分な強度jに補正する。 (5) 同第9頁第4行目「520℃×4時間」を「
450℃×24時間」に補正する。
て結線した状態、特にテールでの切断による好ましくな
い形状を示す概略図6 1・・・・ボンディングワイヤ IA・・・テール 2・・・・ピース 手続補正書(自発) 昭和59年12月28日 ゛昭和59年12月2日付は出願の特許@ (2)2、
発明の名称 アルミニウム掘細線 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称(氏名) (474)日本軽金属株式会社4、代
理人 〒164 住 所 東京都中野区弥生町5丁目6番23号明細書の
発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (ロ 明細書第3頁17行目「伸びが2.5%程度であ
る。」を下記の通り補正する。 r伸びが2,5%程度から引張強度が30kg/(3)
同第8頁第4行目「約400℃」を「約350’CJに
訂正する。 (4) 同第8頁第7行目「充分な伸び」を「ワイヤ
として求められる充分な強度jに補正する。 (5) 同第9頁第4行目「520℃×4時間」を「
450℃×24時間」に補正する。
Claims (2)
- (1)0.5〜6重量%のMgと、0.002〜1重量
%のSiを含有し、残部がAlおよび各々0.001重
量%以下の不可避的不純物からなるアルミニウム極細線
。 - (2)Mgの含有量が0.8〜4重量%である特許請求
の範囲第1項記載のアルミニウム極細線。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25967684A JPS61136653A (ja) | 1984-12-08 | 1984-12-08 | アルミニウム極細線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25967684A JPS61136653A (ja) | 1984-12-08 | 1984-12-08 | アルミニウム極細線の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61136653A true JPS61136653A (ja) | 1986-06-24 |
JPH0418025B2 JPH0418025B2 (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=17337354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25967684A Granted JPS61136653A (ja) | 1984-12-08 | 1984-12-08 | アルミニウム極細線の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61136653A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS6396239A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-27 | Sky Alum Co Ltd | リードフレーム、コネクタもしくはスイッチ用導電圧延材料 |
US4908078A (en) * | 1986-10-09 | 1990-03-13 | Sky Aluminium Co., Ltd. | Material for conductive parts of electronic or electric devices |
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JPS61117258A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-06-04 | Kobe Steel Ltd | ボンディング用アルミニウムワイヤ−の製造法 |
-
1984
- 1984-12-08 JP JP25967684A patent/JPS61136653A/ja active Granted
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