JPH0243345A - 半導体装置用リードフレーム材 - Google Patents
半導体装置用リードフレーム材Info
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- JPH0243345A JPH0243345A JP19486688A JP19486688A JPH0243345A JP H0243345 A JPH0243345 A JP H0243345A JP 19486688 A JP19486688 A JP 19486688A JP 19486688 A JP19486688 A JP 19486688A JP H0243345 A JPH0243345 A JP H0243345A
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- Japan
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- lead frame
- chip
- frame material
- semiconductor device
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、Siチップをダイボンディングし、外部に
端子を取り出すのに用いられる半導体装置用リードフレ
ーム材に関するものである。
端子を取り出すのに用いられる半導体装置用リードフレ
ーム材に関するものである。
従来、半導体装置は、
リードフレーム素材よりプレス打抜き加工により製造せ
んとする半導体装置の形状に適したりドフレームを形成
し、 上記リードフレームの所定個所にSiチップをAgペー
ストなどの導電性樹脂を用いて加熱接着するか、あるい
はAu合金ろう材、Pb−5n系ハンダなどを介して接
合し、 上記SiチップとリードフレームとにわたってAu極細
線などによるワイヤボンディングを施し、引続いて、上
記Siチップ、Au極細線およびSiチップが取付けら
れた部分のリードフレームを、これらを保護する目的で
、プラスチックで封止し、最終的に上記リードフレーム
における相互に連なる部分を切除して半導体装置を形成
していた。
んとする半導体装置の形状に適したりドフレームを形成
し、 上記リードフレームの所定個所にSiチップをAgペー
ストなどの導電性樹脂を用いて加熱接着するか、あるい
はAu合金ろう材、Pb−5n系ハンダなどを介して接
合し、 上記SiチップとリードフレームとにわたってAu極細
線などによるワイヤボンディングを施し、引続いて、上
記Siチップ、Au極細線およびSiチップが取付けら
れた部分のリードフレームを、これらを保護する目的で
、プラスチックで封止し、最終的に上記リードフレーム
における相互に連なる部分を切除して半導体装置を形成
していた。
上記リードフレーム素材として、Cu合金、Ni−Fe
系合金、Ni −Co −Fe系合金か用いられてい
た。
系合金、Ni −Co −Fe系合金か用いられてい
た。
これらの合金のうち、Ni−Fe系合金およびNi
−Co−Fe系合金は、Cu合金よりもSiチップとの
熱膨張係数の相違による歪の発生が小さく、かかる歪発
生をおさえる必要のあるときは、上記Ni−Fe系合金
またはNi −Co −Fe系合金が用いられること
が多かった。
−Co−Fe系合金は、Cu合金よりもSiチップとの
熱膨張係数の相違による歪の発生が小さく、かかる歪発
生をおさえる必要のあるときは、上記Ni−Fe系合金
またはNi −Co −Fe系合金が用いられること
が多かった。
上記Ni−Fe系合金のうち、代表的なものは、重量%
で(以下、%は重量%を示す) Ni : 34.5〜37.5%、残り二Feおよび
不可避不純物からなる合金(以下、36Ni−Fe合金
という)および Ni : 41.0〜43.0%、残り二Feおよび
不可避不純物からなる合金(以下、42Ni−Fe合金
という)があり、 上記Ni −Co−Fe系合金のうち、代表的なもの
は、 Nj:25.0〜31,0%、Co:13.0〜20.
0%でかツNI +Co : 43.0−48.0%で
あり、残り・Feおよび不可避不純物からなる合金(以
下、29Ni −17co −Fe合金という)が知
られている。
で(以下、%は重量%を示す) Ni : 34.5〜37.5%、残り二Feおよび
不可避不純物からなる合金(以下、36Ni−Fe合金
という)および Ni : 41.0〜43.0%、残り二Feおよび
不可避不純物からなる合金(以下、42Ni−Fe合金
という)があり、 上記Ni −Co−Fe系合金のうち、代表的なもの
は、 Nj:25.0〜31,0%、Co:13.0〜20.
0%でかツNI +Co : 43.0−48.0%で
あり、残り・Feおよび不可避不純物からなる合金(以
下、29Ni −17co −Fe合金という)が知
られている。
上記合金の中でも42Ni−Fe合金は、熱膨張係数が
室温から350℃の範囲で4〜5X10−6/’Cと他
の金属材料に比べて小さく、Stの熱膨張係数=3〜4
X106/℃と比較的近似しているために従来最も信頼
性の高い材料として用いられてきた。
室温から350℃の範囲で4〜5X10−6/’Cと他
の金属材料に比べて小さく、Stの熱膨張係数=3〜4
X106/℃と比較的近似しているために従来最も信頼
性の高い材料として用いられてきた。
ところが、近年、半導体装置は、高集積化、多機能化、
大容量化が進み、中でもメモリーの容量の増大化の傾向
は著しいものがある。
大容量化が進み、中でもメモリーの容量の増大化の傾向
は著しいものがある。
それにともなって、Siチップのサイズも大きくなって
きており、最近ではI00+nm以上のものや一辺の長
さが15mmを越えるものも現われている。
きており、最近ではI00+nm以上のものや一辺の長
さが15mmを越えるものも現われている。
かかる大きなサイズのSiチップと従来のりドフレーム
からなる半導体装置は、Siチップの熱膨張係数と従来
のリードフレーム材の熱膨張係数の差による歪が大きく
現われ、半導体装置に反りが発生して故障を起すことが
多くなってきた。
からなる半導体装置は、Siチップの熱膨張係数と従来
のリードフレーム材の熱膨張係数の差による歪が大きく
現われ、半導体装置に反りが発生して故障を起すことが
多くなってきた。
また、Siチップが大きくなるほどリードフレームとの
ろう付は部分の接合欠陥の発生率が多くなっており、さ
らに、半導体装置を製造する過程で、リードフレーム上
へSiチップを固着する場合、ろう拐では260〜43
0℃、樹脂では180〜200℃の温度が加わる。半導
体素子は一般的には75〜−60℃の環境下で用いられ
ることが多く、特にSiチップの寸法が大きくなるほど
、半導体装置を製造する過程で加わる熱と使用時の環境
温度の差が反り等のSiチップに加わる応力の増加につ
ながってくる。このため高温から低温の温度領域にわた
ってSiチップとの熱膨張率の差の少ないリードフレー
ム材が望まれるようになってきた。
ろう付は部分の接合欠陥の発生率が多くなっており、さ
らに、半導体装置を製造する過程で、リードフレーム上
へSiチップを固着する場合、ろう拐では260〜43
0℃、樹脂では180〜200℃の温度が加わる。半導
体素子は一般的には75〜−60℃の環境下で用いられ
ることが多く、特にSiチップの寸法が大きくなるほど
、半導体装置を製造する過程で加わる熱と使用時の環境
温度の差が反り等のSiチップに加わる応力の増加につ
ながってくる。このため高温から低温の温度領域にわた
ってSiチップとの熱膨張率の差の少ないリードフレー
ム材が望まれるようになってきた。
そこで、本発明者等は、上記要求をみたすリードフレー
ム材を開発すべく研究を行なった結果、Ni:39.0
%以上41.0%未満、残部二Feおよび不可避不純物
からなる組成を有する合金であって、上記不可避不純物
を、S i、 : 0.005〜0.05%、Mn
: 0.001 〜0.01%、S : 50ppm
以下I C+ N : 11000pp以下、 に限定することにより、0〜350℃の温度領域におけ
る熱膨張率がSiチップの熱膨張率と極めて近似し、氷
点下においても従来の42Nj−Fe合金と比べて一層
Stチップの熱膨張率に近い値を示し、さらにろう付は
性のすぐれたリードフレー。
ム材を開発すべく研究を行なった結果、Ni:39.0
%以上41.0%未満、残部二Feおよび不可避不純物
からなる組成を有する合金であって、上記不可避不純物
を、S i、 : 0.005〜0.05%、Mn
: 0.001 〜0.01%、S : 50ppm
以下I C+ N : 11000pp以下、 に限定することにより、0〜350℃の温度領域におけ
る熱膨張率がSiチップの熱膨張率と極めて近似し、氷
点下においても従来の42Nj−Fe合金と比べて一層
Stチップの熱膨張率に近い値を示し、さらにろう付は
性のすぐれたリードフレー。
ム材が得られるという知見を得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 Ni :39.0%以上41,0%未満、S i
: 0.005〜0.05%、Mn : 0.001〜
0.01%、 S : 50ppm以下、 C十N : 11000pl)以下、 残部二Feと不可避不純物からなる組成を有する半導体
装置用リードフレーム月に特徴を有するものである。
って、 Ni :39.0%以上41,0%未満、S i
: 0.005〜0.05%、Mn : 0.001〜
0.01%、 S : 50ppm以下、 C十N : 11000pl)以下、 残部二Feと不可避不純物からなる組成を有する半導体
装置用リードフレーム月に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の半導体装置用リードフレら
ム材の組成を上記の如く限定した理由について述べる。
(a) Nj
N1成分を39.0%以上41.0%未満としたのは、
39.0%未満とすると特に低温での熱膨張係数か81
の値と大きく異なってくるからであり、また41.0%
以上とすると高温になるに従いSiの熱膨張係数より大
きくなり、ハンダ付は温度でSiチップの反り現象か顕
著になるからである。
39.0%未満とすると特に低温での熱膨張係数か81
の値と大きく異なってくるからであり、また41.0%
以上とすると高温になるに従いSiの熱膨張係数より大
きくなり、ハンダ付は温度でSiチップの反り現象か顕
著になるからである。
(b) 5t
St酸成分0.005〜0,05%としたのは、0.0
05%未満では十分な脱酸効果か得られず、加工性を損
うばかりでなくハンダ付は性も劣化させ、一方0.05
%を越えて含まれるとオーステナイトの安定化を妨げ、
合金の熱膨張係数を下げ過ぎるからである。
05%未満では十分な脱酸効果か得られず、加工性を損
うばかりでなくハンダ付は性も劣化させ、一方0.05
%を越えて含まれるとオーステナイトの安定化を妨げ、
合金の熱膨張係数を下げ過ぎるからである。
(c) Mn
Mn成分を0.001〜0.01%としたのは、0.0
1%を越えるとハンダ濡れ性が低下するばかりでなく粗
加工工程で熱間鍛造性も低下してくるからであり、一方
、0.0旧%未満では十分な脱硫効果か得られず熱間加
工性を損うからである。
1%を越えるとハンダ濡れ性が低下するばかりでなく粗
加工工程で熱間鍛造性も低下してくるからであり、一方
、0.0旧%未満では十分な脱硫効果か得られず熱間加
工性を損うからである。
(d) S
S成分を50ppm以下としたのは、50ppmを越え
ると熱間加工性改善のためにMnの添加量を増加させる
必要が生じ、この時上記ハンダ濡れ性か問題となるから
であり、S成分の含有量は少なければ少ないほど好まし
い。
ると熱間加工性改善のためにMnの添加量を増加させる
必要が生じ、この時上記ハンダ濡れ性か問題となるから
であり、S成分の含有量は少なければ少ないほど好まし
い。
(c) C+N
C成分およびN成分は、極微量でもM8点に影響を与え
、合金の熱膨張係数に大きく関係してくる成分であるか
、C+N成分を1100ppを越えて含ませると合金の
熱膨張係数か小さくなりすぎるばかりでなくハンダ付は
性も低下し、良好なSiチップとのダイボンディングか
行なえなくなるために1100pp以下と定めた。これ
らの成分はS成分と同様に少ない程好ましい。
、合金の熱膨張係数に大きく関係してくる成分であるか
、C+N成分を1100ppを越えて含ませると合金の
熱膨張係数か小さくなりすぎるばかりでなくハンダ付は
性も低下し、良好なSiチップとのダイボンディングか
行なえなくなるために1100pp以下と定めた。これ
らの成分はS成分と同様に少ない程好ましい。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。
る。
通常の真空溶解法により第1表の実施例1〜7および比
較例1〜8に示される成分組成を有し、直径:[i0m
mX長さ: 100mmのビレットを鋳造した。
較例1〜8に示される成分組成を有し、直径:[i0m
mX長さ: 100mmのビレットを鋳造した。
これらビレットを温度:1.000°Cの熱間鍛造によ
り厚さ+20mmx幅:100mmの厚板とし、さらに
温度+1.000℃にて熱間圧延を行ない厚さ 10丁
X幅:100mmX長さ: 250mmの板とした。
り厚さ+20mmx幅:100mmの厚板とし、さらに
温度+1.000℃にて熱間圧延を行ない厚さ 10丁
X幅:100mmX長さ: 250mmの板とした。
この板の両面を厚さ:1mmづつフライス盤にて面側し
、冷間圧延素材とした。総減面率50%の冷間圧延を行
なった後、温度: 1000℃のN2+25%H2ガス
雰囲気中で中間焼鈍を行ない、上記冷間圧延および中間
焼鈍を縁り返して、最終冷間圧延のみ総減面率;30%
の冷間圧延を行ない、厚さ二0.25mmの平坦な薄板
に仕上げた。
、冷間圧延素材とした。総減面率50%の冷間圧延を行
なった後、温度: 1000℃のN2+25%H2ガス
雰囲気中で中間焼鈍を行ない、上記冷間圧延および中間
焼鈍を縁り返して、最終冷間圧延のみ総減面率;30%
の冷間圧延を行ない、厚さ二0.25mmの平坦な薄板
に仕上げた。
幅方向と長さ方向の切断を行ない、厚さ 0.25m1
nX幅:90mmX長さ:300+n+nとし、これに
よりエツチング加工にてリードフレーム状に仕上げた。
nX幅:90mmX長さ:300+n+nとし、これに
よりエツチング加工にてリードフレーム状に仕上げた。
このリードフレームを温度 350℃、N2+30%H
2雰囲気中で加熱し、上記加熱されたリードフレームの
上に厚さ 0.1mmX幅:2+n+nX長さ9+++
mのPb−5%Snハンダを載せ、ついで厚さ0.25
mmX幅ニアmmX長さ:15mmのSiチップを上か
らかぶせハンダ接合を行なった。常温に戻してからソフ
トX線を上記Siチップの上からあて、ソフI−X線写
真により全81チップ面積に対するホイド面積を測定し
、その比率をボイド発生率として第1表に示した。
2雰囲気中で加熱し、上記加熱されたリードフレームの
上に厚さ 0.1mmX幅:2+n+nX長さ9+++
mのPb−5%Snハンダを載せ、ついで厚さ0.25
mmX幅ニアmmX長さ:15mmのSiチップを上か
らかぶせハンダ接合を行なった。常温に戻してからソフ
トX線を上記Siチップの上からあて、ソフI−X線写
真により全81チップ面積に対するホイド面積を測定し
、その比率をボイド発生率として第1表に示した。
上記Siチップをリードフレームにハンダ接合すると、
第1図に示されるように、Siチップ1の熱膨張率とリ
ードフレーム2の熱膨張率の差による歪のために、Si
チップ1、ろう祠3およびリードフレーム2からなる積
層体に反りが発生する。上記反り量 Dを水平面からの
高さで測定し、その結果を第1表に示した。
第1図に示されるように、Siチップ1の熱膨張率とリ
ードフレーム2の熱膨張率の差による歪のために、Si
チップ1、ろう祠3およびリードフレーム2からなる積
層体に反りが発生する。上記反り量 Dを水平面からの
高さで測定し、その結果を第1表に示した。
さらに、比較のために、上記第1表の実施例4のこの発
明の合金、Siチップ、従来のリードフレーム材である
36Nj−Fe合金、42Ni−Fc合金、および29
Ni −17Co −Fc合金について、温度:30
℃における線膨張率をOとして、長さしの30℃からの
伸び量をΔLとし、温度を横軸にとり、線膨張率:ΔL
/Lを縦軸にとってグラフに表わした。このグラフを第
2図に示す。ここでSiチップは結晶方位が(100,
)の面指数で表わされるSt ウェハの[100]方向
の線膨張率を用いた。
明の合金、Siチップ、従来のリードフレーム材である
36Nj−Fe合金、42Ni−Fc合金、および29
Ni −17Co −Fc合金について、温度:30
℃における線膨張率をOとして、長さしの30℃からの
伸び量をΔLとし、温度を横軸にとり、線膨張率:ΔL
/Lを縦軸にとってグラフに表わした。このグラフを第
2図に示す。ここでSiチップは結晶方位が(100,
)の面指数で表わされるSt ウェハの[100]方向
の線膨張率を用いた。
第1表の結果から、この発明の条件をみたす成分組成の
半導体リードフレーム材は、ボイド発生率が極めて少な
く、また反り量も小さな値を示すに対し、この発明の条
件を外れた比較例(第1表の比較例における※印は、こ
の発明の条件を外れた値を示す)では、ボイド発生率お
よび反り量のうちのいずれか一方または両方か大きな値
を示し、また、第2図の熱膨張曲線にみられるように、
温度;30℃以上の高温域では、この発明の半導体装置
用リードフレーム材(第2図の実施例4)は、Siチッ
プの曲線と極めて近似しており、さらに温度;30℃以
下の低温域でも従来の半導体装置用リードフレーム材(
36Nj −Fe合金、42NiFe合金および29
Ni −17Co −Fe合金)よりもSiチップに
近い曲線を示すことがわかる。
半導体リードフレーム材は、ボイド発生率が極めて少な
く、また反り量も小さな値を示すに対し、この発明の条
件を外れた比較例(第1表の比較例における※印は、こ
の発明の条件を外れた値を示す)では、ボイド発生率お
よび反り量のうちのいずれか一方または両方か大きな値
を示し、また、第2図の熱膨張曲線にみられるように、
温度;30℃以上の高温域では、この発明の半導体装置
用リードフレーム材(第2図の実施例4)は、Siチッ
プの曲線と極めて近似しており、さらに温度;30℃以
下の低温域でも従来の半導体装置用リードフレーム材(
36Nj −Fe合金、42NiFe合金および29
Ni −17Co −Fe合金)よりもSiチップに
近い曲線を示すことがわかる。
したがって、この発明の半導体装置用リードフレーム材
は、サイズの大きなSiチップをハンダ付けしても反り
が少なく、ろう付は性がすくれ、しかも、寒冷地での使
用に十分耐える材料であり、産業上すぐれた効果を奏す
るものである。
は、サイズの大きなSiチップをハンダ付けしても反り
が少なく、ろう付は性がすくれ、しかも、寒冷地での使
用に十分耐える材料であり、産業上すぐれた効果を奏す
るものである。
第1図は、Siチップを半導体装置用リードフレームに
ハンダ付けした時に生ずる反りを示す概略図、 第2図は、半導体装置用リードフレーム祠の熱膨張曲線
。 1:Siチップ 2:リードフレーム3:ろう
材 D=反り量
ハンダ付けした時に生ずる反りを示す概略図、 第2図は、半導体装置用リードフレーム祠の熱膨張曲線
。 1:Siチップ 2:リードフレーム3:ろう
材 D=反り量
Claims (1)
- (1)Ni:39%以上41%未満、 Si:0.005〜0.05%、 Mn:0.001〜0.01%、 S:50ppm以下、 C+N:1000ppm以下、 残部:Feと不可避不純物からなる組成(以上重量%)
を有することを特徴とする半導体装置用リードフレーム
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19486688A JPH0243345A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | 半導体装置用リードフレーム材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19486688A JPH0243345A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | 半導体装置用リードフレーム材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0243345A true JPH0243345A (ja) | 1990-02-13 |
Family
ID=16331605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19486688A Pending JPH0243345A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | 半導体装置用リードフレーム材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0243345A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04157136A (ja) * | 1990-10-22 | 1992-05-29 | Nkk Corp | Agメッキ性に優れたリードフレーム素材用Fe―Ni合金およびその製造方法 |
| JP2014090104A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5715656A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-27 | Toyoda Mach Works Ltd | Rotary indexing unit |
| JPS6058779A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-04 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS60159151A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-20 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 溶接性のすぐれたFe−Νi合金 |
| JPS60251227A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-11 | Nippon Steel Corp | 低熱膨張Fe−Ni系鋼板の製造方法 |
| JPS61179849A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-08-12 | Daido Steel Co Ltd | リ−ドフレ−ム材料の製造法 |
-
1988
- 1988-08-04 JP JP19486688A patent/JPH0243345A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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