JPH0816255B2 - 電子機器用銅合金 - Google Patents
電子機器用銅合金Info
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- JPH0816255B2 JPH0816255B2 JP61082746A JP8274686A JPH0816255B2 JP H0816255 B2 JPH0816255 B2 JP H0816255B2 JP 61082746 A JP61082746 A JP 61082746A JP 8274686 A JP8274686 A JP 8274686A JP H0816255 B2 JPH0816255 B2 JP H0816255B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は改善された電子機器用銅合金、特に強度、加
工性、導電性(熱伝導性)、耐食性、耐熱性等が優れ、
小型化された精密部品の製造に適した銅合金に関するも
のである。
工性、導電性(熱伝導性)、耐食性、耐熱性等が優れ、
小型化された精密部品の製造に適した銅合金に関するも
のである。
〔従来の技術〕 電子機器、特に半導体(IC,トランジスター)のリー
ド、コネクター、スイッチ、接点ばね等には強度、加工
性、耐食性及び導電性に優れたCu合金が要求されてい
る。このような合金として強度が優れたCu−Be系合金や
Cu−Ti系合金が知られているが、これ等は高価であり、
Cu−Ni−Si系スピノーダル合金は導電率が10%IACS以下
と低く、加工性も乏しく、またCu−Ni−Al合金も同様で
ある。このためCu−Sn系合金、即ちリン青銅、特にSnを
6〜8wt%(以下wt%を%と略記)含むばね用リン青銅
が多用されている。
ド、コネクター、スイッチ、接点ばね等には強度、加工
性、耐食性及び導電性に優れたCu合金が要求されてい
る。このような合金として強度が優れたCu−Be系合金や
Cu−Ti系合金が知られているが、これ等は高価であり、
Cu−Ni−Si系スピノーダル合金は導電率が10%IACS以下
と低く、加工性も乏しく、またCu−Ni−Al合金も同様で
ある。このためCu−Sn系合金、即ちリン青銅、特にSnを
6〜8wt%(以下wt%を%と略記)含むばね用リン青銅
が多用されている。
上記ばね用リン青銅は、60〜80kg/mm2程度の強度を有
するも、比較的高価なSnを多量に含むばかりが、導電率
が10〜15%IACSと低く、更に半田接合強度の経時劣化や
腐食割れ感受性の面から実用上大きな欠陥となってい
る。このためCu−Fe系合金、例えばC194合金やC195合金
が1部で利用されているが、強度が45〜65kg/mm2程度で
加工性が劣るため、用途が限定されている。
するも、比較的高価なSnを多量に含むばかりが、導電率
が10〜15%IACSと低く、更に半田接合強度の経時劣化や
腐食割れ感受性の面から実用上大きな欠陥となってい
る。このためCu−Fe系合金、例えばC194合金やC195合金
が1部で利用されているが、強度が45〜65kg/mm2程度で
加工性が劣るため、用途が限定されている。
近年電子機器は小型化、高集積化の傾向にあり、これ
等に使用するCu合金として強度と導電性の向上が強く望
まれている。また多層に使用するためには安価であり、
面実装化の動向に答えるためには、半田接合強度やSn,S
n−Pb合金メッキの密着信頼性も要求される。このよう
な要求に応えて従来合金に替わるにはより高性能で、低
コストなパフォーマンスの合金が必要である。即ち、 (1)強度と導電率のより高度なバランスの取れた合
金、例えば強度50〜100kg/mm2、導電率10〜30%IACSの
特性を有すること。
等に使用するCu合金として強度と導電性の向上が強く望
まれている。また多層に使用するためには安価であり、
面実装化の動向に答えるためには、半田接合強度やSn,S
n−Pb合金メッキの密着信頼性も要求される。このよう
な要求に応えて従来合金に替わるにはより高性能で、低
コストなパフォーマンスの合金が必要である。即ち、 (1)強度と導電率のより高度なバランスの取れた合
金、例えば強度50〜100kg/mm2、導電率10〜30%IACSの
特性を有すること。
(2)コスト的に安いこと、例えば合金成分が安価であ
ると同時に、製造プロセスが単純化されていること。
ると同時に、製造プロセスが単純化されていること。
(3)加工性、耐食性、耐応力腐食割れ性に優れている
こと。
こと。
(4)半田接合強度やSn,Sn−Pb合金メッキの密着性が
長期にわたり安定していること。
長期にわたり安定していること。
(5)電子機器用途ではSn,Sn−Pb合金の外にAu,Ag,Ni
等のメッキが多用されており、これ等のメッキ性にも優
れていること。
等のメッキが多用されており、これ等のメッキ性にも優
れていること。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、特に強度、加工
性、導電性(熱伝動性)、耐食性、耐熱性が優れ、小型
化された精密部品、特に半導体のリードフレームに適し
た電子機器用銅合金を開発したものである。
性、導電性(熱伝動性)、耐食性、耐熱性が優れ、小型
化された精密部品、特に半導体のリードフレームに適し
た電子機器用銅合金を開発したものである。
本発明は、Snを3.0%を超え6.0%以下と、Siを0.01〜
1.0%と、Ni,Co,Crの少なくとも1種の0.1〜4.0%とを
含み、更にZn5.0%以下もしくはMn0.5%以下のいずれか
一方、ミッシュメタル(以下MMと略記)1.0%以下、Al
1.0%以下、B0.3%以下の範囲内で少なくとも1種を含
み、残部Cuと通常の不純物からなることを特徴とするも
のである。即ち本発明は上記組成に配合して溶解鋳造し
た鋳塊に熱間加工と冷間加工を施して造られる。例えば
700〜1000℃に加熱して熱間圧延又は熱間押出を行な
い、650℃以上で加工を終了し、直ちに水冷し、望まし
くは10℃/sec以上の速度で400℃以下まで冷却する。こ
れをミーリング、シェービング又は酸洗により表面を清
浄化してから冷間圧延、引抜等の加工を施してから400
〜500℃で少なくとも10分以上加熱処理し、しかる後必
要に応じて冷間加工を施して仕上げる。熱間加工後の冷
間加工は少なくとも30%以上の減面加工を施し、これを
熱処理することが望ましい。また本発明合金の急冷鋳塊
を直接冷間加工してから熱処理することも可能である。
1.0%と、Ni,Co,Crの少なくとも1種の0.1〜4.0%とを
含み、更にZn5.0%以下もしくはMn0.5%以下のいずれか
一方、ミッシュメタル(以下MMと略記)1.0%以下、Al
1.0%以下、B0.3%以下の範囲内で少なくとも1種を含
み、残部Cuと通常の不純物からなることを特徴とするも
のである。即ち本発明は上記組成に配合して溶解鋳造し
た鋳塊に熱間加工と冷間加工を施して造られる。例えば
700〜1000℃に加熱して熱間圧延又は熱間押出を行な
い、650℃以上で加工を終了し、直ちに水冷し、望まし
くは10℃/sec以上の速度で400℃以下まで冷却する。こ
れをミーリング、シェービング又は酸洗により表面を清
浄化してから冷間圧延、引抜等の加工を施してから400
〜500℃で少なくとも10分以上加熱処理し、しかる後必
要に応じて冷間加工を施して仕上げる。熱間加工後の冷
間加工は少なくとも30%以上の減面加工を施し、これを
熱処理することが望ましい。また本発明合金の急冷鋳塊
を直接冷間加工してから熱処理することも可能である。
上記製造法で造られた本発明合金は組成にもよるが、
強度50〜100kg/mm2、伸び3〜20%、導電率10〜40%IAC
Sの特性を示す。本発明合金はSn、Si、とNi、Co、Crの
少なくとも1種を含み、更にZnとMnのいずれか一方、ミ
ッシュメタル、AlまたはBの少なくとも1種を含む合金
であるが、この内、Ni、CoまたはCrは珪素化合物とし
て、NiSi、CoSi、CrSiの形態で分散析出し、強度の向上
と導電率の向上を可能にする。特にCrは一部メタリック
Cr単体として析出する。しかして本発明合金の組成を上
記の如く限定したのは下記の理由によるものである。
強度50〜100kg/mm2、伸び3〜20%、導電率10〜40%IAC
Sの特性を示す。本発明合金はSn、Si、とNi、Co、Crの
少なくとも1種を含み、更にZnとMnのいずれか一方、ミ
ッシュメタル、AlまたはBの少なくとも1種を含む合金
であるが、この内、Ni、CoまたはCrは珪素化合物とし
て、NiSi、CoSi、CrSiの形態で分散析出し、強度の向上
と導電率の向上を可能にする。特にCrは一部メタリック
Cr単体として析出する。しかして本発明合金の組成を上
記の如く限定したのは下記の理由によるものである。
Sn含有量を3.0%を超え6.0%以下と限定したのは、含
有量が3.0%以下では強度が不十分となり、6.0%を越え
るとより大きな強度が得られず、不経済であるばかり
か、過剰なSnのために熱間加工性が低下し、生産性に重
大な障害となる。
有量が3.0%以下では強度が不十分となり、6.0%を越え
るとより大きな強度が得られず、不経済であるばかり
か、過剰なSnのために熱間加工性が低下し、生産性に重
大な障害となる。
Ni,Co,Cr群とSiは前記の化学量論比で化合析出するの
で、両者の比(重量)は約4〜6:1の範囲とすることが
望ましく、遊離した未化合のSiやNiは導電率を低下した
り、半田接合強度に有害である。Crはこの点において有
利であるが、強度向上の効果はNiより少ない。しかして
Si含有量を0.01〜1.0%、Ni,Co,Crの少なくとも1種の
含有量を0.1〜4.0%と限定したのは、それぞれ下限未満
では十分な効果が得られず、上限を越えると高温度での
加工性を阻害して不都合となるためである。
で、両者の比(重量)は約4〜6:1の範囲とすることが
望ましく、遊離した未化合のSiやNiは導電率を低下した
り、半田接合強度に有害である。Crはこの点において有
利であるが、強度向上の効果はNiより少ない。しかして
Si含有量を0.01〜1.0%、Ni,Co,Crの少なくとも1種の
含有量を0.1〜4.0%と限定したのは、それぞれ下限未満
では十分な効果が得られず、上限を越えると高温度での
加工性を阻害して不都合となるためである。
その他の含有元素であるZn、Mn、MM(ミッシュメタ
ル)、Al、Bは特に合金の加工性をはじめ、諸特性を改
善する。特にZn及びMnは熱間加工性を向上すると共に、
半田接合強度やSn,Sn−Pb合金メッキの密着性の長期安
定性の改善に有効である。しかしてZn含有量が5%を越
え、Mn含有量が0.5%を越えると導電率を低下するばか
りか、応力腐食割れ感受性を増大するなど不都合とな
る。BはNi等と結合して強度や導電性の向上に寄与す
る。しかしてB含有量が0.3%を超えると熱間加工性を
低下して不都合となる。Al及びMMは強度の向上に働く。
しかしてAl含有量が1.0%を越え、MMが1.0%を越えると
導電率を低下するばかりか、加工性を低下して不都合な
ものとなる。
ル)、Al、Bは特に合金の加工性をはじめ、諸特性を改
善する。特にZn及びMnは熱間加工性を向上すると共に、
半田接合強度やSn,Sn−Pb合金メッキの密着性の長期安
定性の改善に有効である。しかしてZn含有量が5%を越
え、Mn含有量が0.5%を越えると導電率を低下するばか
りか、応力腐食割れ感受性を増大するなど不都合とな
る。BはNi等と結合して強度や導電性の向上に寄与す
る。しかしてB含有量が0.3%を超えると熱間加工性を
低下して不都合となる。Al及びMMは強度の向上に働く。
しかしてAl含有量が1.0%を越え、MMが1.0%を越えると
導電率を低下するばかりか、加工性を低下して不都合な
ものとなる。
本発明合金における上記化合析出物は粒径の小さい
程、強度向上に有効であり、粒径が3μを越える粗大粒
では強度向上の効果が小さく、5μを越える粒径が増え
るに従い、加工性も低下する。このため本発明合金では
析出物の粒径を3μ以下とすることが望ましい。
程、強度向上に有効であり、粒径が3μを越える粗大粒
では強度向上の効果が小さく、5μを越える粒径が増え
るに従い、加工性も低下する。このため本発明合金では
析出物の粒径を3μ以下とすることが望ましい。
第1表に示す合金組成に配合して溶解し、水冷金型に
鋳造して厚さ40mm、幅80mm、長さ250mmの鋳塊とした。
これを約920℃に加熱して厚さ6mmまで熱間圧延し、直ち
に水冷した。尚熱間圧延上り温度は約730℃であった。
これを酸洗してから厚さ0.5mmまで冷間圧延し、次に520
℃で2時間加熱処理した後、厚さ0.3mmまで冷間圧延し
た。これ等について平均粒径、引張強さ、伸び、導電
率、曲げ性、半田接合強度、応力腐食割れ性、Agメッキ
性を調べた。その結果を従来合金であるリン青銅(Sn4.
5%,P0.1%,Cu残部)及びC195(Fe1.5%,Sn0.6%,Co0.8
%,P0.09%,Cu残部)比較して第2表に示す。曲げ性は
各種曲げ半径(R)の90゜ダイスにより折り曲げ、40倍
の検鏡により割れの有無を判定し、割れない最小のR/t
(tは板厚)を求めた。測定は圧延方向と平行に行なっ
た。半田接合強度は直径1.8mmの面積にリード線を半田
付けした後、150℃の温度で300時間エージングした後プ
ルテストを行なって接合強度を求めた。応力腐食割れは
JIS C8306に基づき、アンモニア3Vol%の雰囲気中にて3
0kg/mm2の引張荷重をかけた低荷重試験を行ない、割れ
が発生するまでの時間を測定した。Agメッキ性は表面の
約1μの厚さをエッチング後、下記浴を用いてAgストラ
イクメッキと厚さ5μのAgメッキを施し、これを475℃
に5分間大気加熱処理した後膨れの有無を調べた。
鋳造して厚さ40mm、幅80mm、長さ250mmの鋳塊とした。
これを約920℃に加熱して厚さ6mmまで熱間圧延し、直ち
に水冷した。尚熱間圧延上り温度は約730℃であった。
これを酸洗してから厚さ0.5mmまで冷間圧延し、次に520
℃で2時間加熱処理した後、厚さ0.3mmまで冷間圧延し
た。これ等について平均粒径、引張強さ、伸び、導電
率、曲げ性、半田接合強度、応力腐食割れ性、Agメッキ
性を調べた。その結果を従来合金であるリン青銅(Sn4.
5%,P0.1%,Cu残部)及びC195(Fe1.5%,Sn0.6%,Co0.8
%,P0.09%,Cu残部)比較して第2表に示す。曲げ性は
各種曲げ半径(R)の90゜ダイスにより折り曲げ、40倍
の検鏡により割れの有無を判定し、割れない最小のR/t
(tは板厚)を求めた。測定は圧延方向と平行に行なっ
た。半田接合強度は直径1.8mmの面積にリード線を半田
付けした後、150℃の温度で300時間エージングした後プ
ルテストを行なって接合強度を求めた。応力腐食割れは
JIS C8306に基づき、アンモニア3Vol%の雰囲気中にて3
0kg/mm2の引張荷重をかけた低荷重試験を行ない、割れ
が発生するまでの時間を測定した。Agメッキ性は表面の
約1μの厚さをエッチング後、下記浴を用いてAgストラ
イクメッキと厚さ5μのAgメッキを施し、これを475℃
に5分間大気加熱処理した後膨れの有無を調べた。
Agストライクメッキ AgCH 3g/ KCN 60g/ 電流密度 5A/dm2 時 間 15sec Agメッキ AgCH 37g/ KCN 58g/ K2CO3 25g/ 電流密度 1A/dm2 第1表及び第2表から明らかなように、本発明合金N
o.1〜6は何れも従来合金であるC195(No.20)、リン青
銅(No.21)と比較し、種々の特性で満足できるもので
あることが判る。対してSn量が少ない比較合金No.10で
は引張強さが不足し、Sn量が多い比較合金No.11では加
工性が悪く圧延工程を中止せざるを得なかった。またSi
量とNi量が少ない比較合金No.12では引張強さが不十分
なばかりか、応力腐蝕割れ感受性が高く、Si量とNi量が
多い比較合金No.13では加工性が悪く圧延工程を中止し
た。またその他の含有元素であるB、Zn等の含有量の多
い比較合金No.14〜18では導電性、応力腐蝕割れ性、加
工性の何れかが劣ることが判る。
o.1〜6は何れも従来合金であるC195(No.20)、リン青
銅(No.21)と比較し、種々の特性で満足できるもので
あることが判る。対してSn量が少ない比較合金No.10で
は引張強さが不足し、Sn量が多い比較合金No.11では加
工性が悪く圧延工程を中止せざるを得なかった。またSi
量とNi量が少ない比較合金No.12では引張強さが不十分
なばかりか、応力腐蝕割れ感受性が高く、Si量とNi量が
多い比較合金No.13では加工性が悪く圧延工程を中止し
た。またその他の含有元素であるB、Zn等の含有量の多
い比較合金No.14〜18では導電性、応力腐蝕割れ性、加
工性の何れかが劣ることが判る。
このように本発明によれば、従来のリン青銅の特性を
大幅に上回る高性能を有するもので、電子機器の小型
化、高密度化、高信頼性化を可能にする等工業上顕著な
効果を奏するのである。
大幅に上回る高性能を有するもので、電子機器の小型
化、高密度化、高信頼性化を可能にする等工業上顕著な
効果を奏するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−218442(JP,A) 特開 昭61−174345(JP,A) 特開 昭61−272339(JP,A) 特開 昭62−60838(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】Snを3.0wt%を超え6.0wt%以下と、Siを0.
01〜1.0wt%と、Ni、Co、Crの少なくとも1種を0.1〜4.
0wt%とを含み、更にZn5.0wt%以下もしくはMn0.5wt%
以下のいずれか一方、ミッシュメタル1.0wt%以下、Al
1.0wt%以下、B0.3wt%以下の範囲内で少なくとも1種
を含み、残部Cuと通常の不純物からなる電子機器用銅合
金。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61082746A JPH0816255B2 (ja) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | 電子機器用銅合金 |
US06/916,694 US4822560A (en) | 1985-10-10 | 1986-10-08 | Copper alloy and method of manufacturing the same |
DE3634495A DE3634495C2 (de) | 1985-10-10 | 1986-10-09 | Verfahren zur Herstellung einer Kupfer-Zinn-Legierung und deren Verwendung als Leitermaterial |
FR868614110A FR2588572B1 (fr) | 1985-10-10 | 1986-10-10 | Alliage de cuivre et sa fabrication |
GB8624318A GB2182054B (en) | 1985-10-10 | 1986-10-10 | Copper alloy and method of manufacturing the same |
KR1019860008487A KR920001627B1 (ko) | 1985-10-10 | 1986-10-10 | 전자기기용 고강도 고전도성 동합금 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61082746A JPH0816255B2 (ja) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | 電子機器用銅合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62238343A JPS62238343A (ja) | 1987-10-19 |
JPH0816255B2 true JPH0816255B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=13782989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61082746A Expired - Lifetime JPH0816255B2 (ja) | 1985-10-10 | 1986-04-10 | 電子機器用銅合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0816255B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002302722A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-18 | Chuetsu Metal Works Co Ltd | 高強度青銅系合金及びその製造方法 |
KR100644510B1 (ko) | 2005-03-17 | 2006-11-10 | 한국기계연구원 | 열간 가공성과 연화성을 개선시킨 고강도 리드프레임재용구리(Cu)-니켈(Ni)-망간(Mn)-실리콘(Si)-주석(Sn)-미쉬메탈(Ms)계 합금과 그 제조방법 |
DE102016008754B4 (de) | 2016-07-18 | 2020-03-26 | Wieland-Werke Ag | Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung |
KR101941163B1 (ko) * | 2017-07-31 | 2019-01-23 | 한국생산기술연구원 | 구리 합금 및 이의 제조방법 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60128234A (ja) * | 1983-12-16 | 1985-07-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
JPS60218442A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-11-01 | Furukawa Electric Co Ltd:The | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
JPS61143540A (ja) * | 1984-12-15 | 1986-07-01 | Kobe Steel Ltd | 熱間加工性の優れた銅合金 |
JPS61174345A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Hitachi Metals Ltd | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
JPS61272339A (ja) * | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Kobe Steel Ltd | 繰返し曲げ性に優れた電子部品用リ−ド材およびその製造法 |
JPS6260838A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-17 | Nippon Mining Co Ltd | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
JPS6282746A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-16 | Fujitsu Ltd | カウンタ制御型パケツト予約方式 |
JPS62156242A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | 銅基合金 |
JPH0771992B2 (ja) * | 1989-07-19 | 1995-08-02 | 三菱重工業株式会社 | 容器内の液体の回収装置 |
-
1986
- 1986-04-10 JP JP61082746A patent/JPH0816255B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS62238343A (ja) | 1987-10-19 |
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