JPS6218744A - リ−ドフレ−ム - Google Patents
リ−ドフレ−ムInfo
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- JPS6218744A JPS6218744A JP15778885A JP15778885A JPS6218744A JP S6218744 A JPS6218744 A JP S6218744A JP 15778885 A JP15778885 A JP 15778885A JP 15778885 A JP15778885 A JP 15778885A JP S6218744 A JPS6218744 A JP S6218744A
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- Japan
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- lead frame
- bonding
- wire
- surface roughness
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- 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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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
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]
本発明はICやトランジスタ等の半導体利用装N(以下
単に半導体装置という)のリードフレームに関し、特に
Auワイヤを容易に接合することができ且つそれ自身を
経済的に得ることのできるリードフレームに関するもの
である。
単に半導体装置という)のリードフレームに関し、特に
Auワイヤを容易に接合することができ且つそれ自身を
経済的に得ることのできるリードフレームに関するもの
である。
[従来の技術]
半導体装置のリードフレームは一般にCu合金で形成さ
れており、リードフレーム同士やリードフレームと半導
体を電気的に接続する線材としてはAuワイヤが使用さ
れている。そしてリードフレームにAuワイヤを接合す
るに際しては超音波加熱や熱圧着等が採用される。
れており、リードフレーム同士やリードフレームと半導
体を電気的に接続する線材としてはAuワイヤが使用さ
れている。そしてリードフレームにAuワイヤを接合す
るに際しては超音波加熱や熱圧着等が採用される。
ところでCu合金がそのまま露出しているリードフレー
ムにAuワイヤを直接々合した場合には、リードフレー
ム面に対するAuワイヤの凝着性が悪い為十分な接合強
度は得られ難く、しかも接合界面に非接合部分が発生し
て半導体装置の電気的特性に悪影響を与える。
ムにAuワイヤを直接々合した場合には、リードフレー
ム面に対するAuワイヤの凝着性が悪い為十分な接合強
度は得られ難く、しかも接合界面に非接合部分が発生し
て半導体装置の電気的特性に悪影響を与える。
そこでリードフレームにAuワイヤを接合するに当たっ
ては、リードフレーム全面にAgめっきを施し、熱伝導
性等を向上させたうえで該Agめっき面にAuワイヤを
凝着させて接合強度の向上及び接合界面の剥離防止を図
る方法が採用され、それなりの成果を挙げている。しか
しAgめっきに要する費用はかなり高いものであるから
、半導体装置の製造コスト低減という観点からすると上
記の方法は必ずしも望ましいものとは言えない、 その
為半導体装置の製造コスト低減を期して検討が加えられ
、リードフレームの表面処理法として、 (1)Agめっき処理部を限定する方法、或は(2)A
gめっき厚を薄くする方法、 等が提出されたが、これらの方法では十分なコスト低減
効果を得ることができない、又、最近開発された方法と
して、(3)めっきは−切施すことなくN2やAr等の
不活性ガス或はN2にN2を加えた還元性ガス雰囲気中
でリードフレーム表面に直接Auワイヤを接合する方法
が提案されたが、この方法にしても接合強度や耐界面剥
離性の点で十分とは言えない。
ては、リードフレーム全面にAgめっきを施し、熱伝導
性等を向上させたうえで該Agめっき面にAuワイヤを
凝着させて接合強度の向上及び接合界面の剥離防止を図
る方法が採用され、それなりの成果を挙げている。しか
しAgめっきに要する費用はかなり高いものであるから
、半導体装置の製造コスト低減という観点からすると上
記の方法は必ずしも望ましいものとは言えない、 その
為半導体装置の製造コスト低減を期して検討が加えられ
、リードフレームの表面処理法として、 (1)Agめっき処理部を限定する方法、或は(2)A
gめっき厚を薄くする方法、 等が提出されたが、これらの方法では十分なコスト低減
効果を得ることができない、又、最近開発された方法と
して、(3)めっきは−切施すことなくN2やAr等の
不活性ガス或はN2にN2を加えた還元性ガス雰囲気中
でリードフレーム表面に直接Auワイヤを接合する方法
が提案されたが、この方法にしても接合強度や耐界面剥
離性の点で十分とは言えない。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明者等はこうした状況のもとで、Agめっき等を施
すことなくCu合金リードフレームにAuワイヤを確実
に接合することのできる技術の開発を期してかねてより
研究を進めており、かかる研究の一環として下記の技術
を開発し既に特許出願を済ませている。即ちその方法は
、Cu合金製リードフレームの表面に、膜厚80A以下
で[1つ表面粗度がRmax 0.25gm以丁の酸化
皮膜を形成する方法であり、この様な酸化皮膜を形成し
ておくことによってAuワイヤの接合を確実に行なうこ
とができる。
すことなくCu合金リードフレームにAuワイヤを確実
に接合することのできる技術の開発を期してかねてより
研究を進めており、かかる研究の一環として下記の技術
を開発し既に特許出願を済ませている。即ちその方法は
、Cu合金製リードフレームの表面に、膜厚80A以下
で[1つ表面粗度がRmax 0.25gm以丁の酸化
皮膜を形成する方法であり、この様な酸化皮膜を形成し
ておくことによってAuワイヤの接合を確実に行なうこ
とができる。
ところでこの様な極薄肉の酸化皮膜を形成する為には、
圧延加工等により製造したリードフレーム素材を酸洗等
の酸化皮膜除去処理に付した後、水洗・乾燥後真空下で
保存しなければならない。
圧延加工等により製造したリードフレーム素材を酸洗等
の酸化皮膜除去処理に付した後、水洗・乾燥後真空下で
保存しなければならない。
また上記の様な表面粗度を得る為の手段としては、
(1)パフ研磨等の機械研磨
(2)鏡面ロールによる圧延
(3)化学研磨や電解研磨
等が例示されるが、上記の様な高レベルの表面粗度を得
る為には厳密な工程管理と大きな労力を要するばかりで
なく、スリッタ一工程や巻取り工程等で表面疵を発生す
ることも多い為歩留りも低くなり、製造コストが非常に
高くなる。
る為には厳密な工程管理と大きな労力を要するばかりで
なく、スリッタ一工程や巻取り工程等で表面疵を発生す
ることも多い為歩留りも低くなり、製造コストが非常に
高くなる。
しかも、リードフレーム材料として添加合金成分の多い
Cu合金を用いた半導体装置においては、 (イ)半導体装置組立時の熱(ダイポンディング、ワイ
ヤポンディング、モールディング) (a)半導体製品を回路に取付ける際のはんだ付は時の
熱 (ハ)使用環境の熱及び半導体装置自身の発生熱等の熱
影響が加わるとCu合金の添加成分や不純物が接合界面
に拡散して偏析し、その結果接合強度が低下して断線し
たり、或は電気特性に変化が生じるといった問題も現わ
れてくる。
Cu合金を用いた半導体装置においては、 (イ)半導体装置組立時の熱(ダイポンディング、ワイ
ヤポンディング、モールディング) (a)半導体製品を回路に取付ける際のはんだ付は時の
熱 (ハ)使用環境の熱及び半導体装置自身の発生熱等の熱
影響が加わるとCu合金の添加成分や不純物が接合界面
に拡散して偏析し、その結果接合強度が低下して断線し
たり、或は電気特性に変化が生じるといった問題も現わ
れてくる。
本発明はこの様な知見を基に更に研究の結果完成された
ものであって、その目的は、上記の様な問題を生ずるこ
となくAuワイヤを確実且つ強固に接合することのでき
るCu合金製リードフレームを提供しようとするもので
ある。
ものであって、その目的は、上記の様な問題を生ずるこ
となくAuワイヤを確実且つ強固に接合することのでき
るCu合金製リードフレームを提供しようとするもので
ある。
[問題点を解決する為の手段]
本発明に係るリードフレームの構成は、Cu合金製リー
ドフレームの表面に、ビッカース硬さくHv)が50−
100Kg/mm2、最大表面粗さがIuLm以下であ
るCuめっき層を0.5〜5pmの厚みで形成してなる
ところに要旨を有するものである。
ドフレームの表面に、ビッカース硬さくHv)が50−
100Kg/mm2、最大表面粗さがIuLm以下であ
るCuめっき層を0.5〜5pmの厚みで形成してなる
ところに要旨を有するものである。
[作用]
本発明では、Cu合金製リードフレームの表面に形成す
るCuめっきの硬さ、最大表面粗さ及びその肉厚を特定
したところに最大の特徴があるので、以下それらの設定
理由を明確にする。
るCuめっきの硬さ、最大表面粗さ及びその肉厚を特定
したところに最大の特徴があるので、以下それらの設定
理由を明確にする。
く硬さをHv50〜100Kg/1lII2に特定した
点〉 リードフレーム表面にAuワイヤを直接4合する場合、
その表面硬さは接合力に大きな影響をl。
点〉 リードフレーム表面にAuワイヤを直接4合する場合、
その表面硬さは接合力に大きな影響をl。
える0通常のワイヤ接合に使用されるAuワイヤの硬さ
はHv5o〜60Kg/ll112であるから、リード
フレームの表面硬さがHv 50 Kg/ mm2より
低い場合は接合時の押圧によるAuワイヤの変形が小さ
くなる為、凝着が不七分となって満足のいく接合強度を
得ることができず、一方100Kg/曹園2を超える場
合は接合面においてAuワイ、 ヤだけが過度に変形す
るため却って凝着不足を起こし、やはり満足のいく接合
強度を得ることができない、Cuめっき層のより好まし
い硬さの範囲はHv 70〜80Kg/*m2テある。
はHv5o〜60Kg/ll112であるから、リード
フレームの表面硬さがHv 50 Kg/ mm2より
低い場合は接合時の押圧によるAuワイヤの変形が小さ
くなる為、凝着が不七分となって満足のいく接合強度を
得ることができず、一方100Kg/曹園2を超える場
合は接合面においてAuワイ、 ヤだけが過度に変形す
るため却って凝着不足を起こし、やはり満足のいく接合
強度を得ることができない、Cuめっき層のより好まし
い硬さの範囲はHv 70〜80Kg/*m2テある。
く表面粗度をR■ax1gm以下に定めた点〉Cuめっ
き層の表面粗度が大き過ぎると、Auワイヤの凝着箇所
がCuめっき表面における凹凸のエツジ部分だけで行な
われることになり、実質的な接合面積が小さくなって十
分な接合力が得られなくなる傾向があり、本発明では目
的にかなう最低限の接合強度を確保する為の要件として
RmaxluLm以下と定めたが、より好ましい表面粗
度はR層a冨0.5 uLm以下である。
き層の表面粗度が大き過ぎると、Auワイヤの凝着箇所
がCuめっき表面における凹凸のエツジ部分だけで行な
われることになり、実質的な接合面積が小さくなって十
分な接合力が得られなくなる傾向があり、本発明では目
的にかなう最低限の接合強度を確保する為の要件として
RmaxluLm以下と定めたが、より好ましい表面粗
度はR層a冨0.5 uLm以下である。
<Cuめっき厚さを0.5〜57Lmに定めた点〉Cu
めつき層の厚みが0.5 pm未満では、めっき層目体
のレベリング効果が不十分である為、Cuめっさ後の表
面粗度をRmaxlILm以下に抑えようとするとリー
ドフレーム素□材の表面粗度を予備調整しておかなけれ
ばならなくなり、予備処理のL数が加重されるばかりで
なく、リードフレーム素材中の含有元素(例えばSn、
Zn。
めつき層の厚みが0.5 pm未満では、めっき層目体
のレベリング効果が不十分である為、Cuめっさ後の表
面粗度をRmaxlILm以下に抑えようとするとリー
ドフレーム素□材の表面粗度を予備調整しておかなけれ
ばならなくなり、予備処理のL数が加重されるばかりで
なく、リードフレーム素材中の含有元素(例えばSn、
Zn。
Si 、P等)の熱拡散による偏析を十分に抑制するこ
とができず、Auワイヤとの接合強度も不十分となる。
とができず、Auワイヤとの接合強度も不十分となる。
尚Cuめっき層の肉厚を大きくすればするほど上記の偏
析抑制効果は向上するが、経済性を合わせ考えれば5μ
m以下に抑えるべきである。より好ましいCuめっき層
の肉厚は2〜3終mである。
析抑制効果は向上するが、経済性を合わせ考えれば5μ
m以下に抑えるべきである。より好ましいCuめっき層
の肉厚は2〜3終mである。
以上の様にCuめっき層の硬さ、表面粗度及び肉厚はA
uワイヤとの接合性に著しい影響を及ぼすが、これらは
接合性との関係で密接な相互作用を有しており、いずれ
か1つでも上記範囲を逸脱しても十分な接合性を得るこ
とはできなl/(。
uワイヤとの接合性に著しい影響を及ぼすが、これらは
接合性との関係で密接な相互作用を有しており、いずれ
か1つでも上記範囲を逸脱しても十分な接合性を得るこ
とはできなl/(。
又、Cuめっき層の形成手段としては、硫酸銅浴やほう
弗化銅浴を用いた電気めっき法或は無電解めっき法等が
好ましい方法として例示されるが、もとよりめっき法自
体はこれらの方法に限定される訳ではない、但しめっき
効率や経済性及び公害防止面等を総合的に考えれば、硫
酸銅浴を用いる電気めっき法が最も一般的と言える。
弗化銅浴を用いた電気めっき法或は無電解めっき法等が
好ましい方法として例示されるが、もとよりめっき法自
体はこれらの方法に限定される訳ではない、但しめっき
効率や経済性及び公害防止面等を総合的に考えれば、硫
酸銅浴を用いる電気めっき法が最も一般的と言える。
本発明においてCu合金製リードフレームにAuワイヤ
を接合する手段は、当業分野における常用手段である超
音波併用熱圧着法が一般的に採用されるが勿論これに限
定される訳ではなく、熱圧着法や超音波加熱法或はレー
ザ加熱法等を採用することもできる。尚Auワイヤの接
合に当たっては、接合部をN2やAr等の不活性ガス或
はN2にN2を混合した還元性ガス等でシールしておく
ことが推奨される。
を接合する手段は、当業分野における常用手段である超
音波併用熱圧着法が一般的に採用されるが勿論これに限
定される訳ではなく、熱圧着法や超音波加熱法或はレー
ザ加熱法等を採用することもできる。尚Auワイヤの接
合に当たっては、接合部をN2やAr等の不活性ガス或
はN2にN2を混合した還元性ガス等でシールしておく
ことが推奨される。
尚本発明に係るリードフレームを構成するCu合金の種
類も特に限定されないが、最も一般的なのはCu−Fe
−P、Cu−Ni−3i−Zn。
類も特に限定されないが、最も一般的なのはCu−Fe
−P、Cu−Ni−3i−Zn。
Cu−3n−Fe−P、Cu−3n−P、Cu−Ni−
3n、Cu−Fe−P−Zn、Cu−Fe−Co−3n
−P合金等である。
3n、Cu−Fe−P−Zn、Cu−Fe−Co−3n
−P合金等である。
[実施例]
Cu−3,2%Ni−0,7%S i−0,3%Zn合
金製リードフレームに、硫酸銅浴又はほう弗化銅浴のめ
っき条件を種々変えてCuめっきを施し、水洗、乾燥し
て得た各サンプルを使用し、下記の方法でAuワイヤと
の接合試験を行なった。尚比較の為、Cuめっきなしの
リードフレームについても同様の試験を行なった。
金製リードフレームに、硫酸銅浴又はほう弗化銅浴のめ
っき条件を種々変えてCuめっきを施し、水洗、乾燥し
て得た各サンプルを使用し、下記の方法でAuワイヤと
の接合試験を行なった。尚比較の為、Cuめっきなしの
リードフレームについても同様の試験を行なった。
く接合方法〉
°超音波併用熱圧着式ワイヤボンダーのフレームホルダ
ーにリードフレームを装着し、ホルダーをN2ガスでシ
ールドした後ホルダーのステージ温度200℃、超音波
出力0.2W、超音波発振時間35m5、押圧荷重30
gの条件下において、直径301LmのAuワイヤを使
用しポンド間距離を11膳に設定して接合を行なう。
ーにリードフレームを装着し、ホルダーをN2ガスでシ
ールドした後ホルダーのステージ温度200℃、超音波
出力0.2W、超音波発振時間35m5、押圧荷重30
gの条件下において、直径301LmのAuワイヤを使
用しポンド間距離を11膳に設定して接合を行なう。
得られた各接合物について接合強度及び界面剥離状況を
調べたところ、第1表に示す結果が得られた。
調べたところ、第1表に示す結果が得られた。
第1表においてNo、 1〜7は何れも本発明の規定
する要件をすべて満足する実施例であり、何れも接合強
度が高くしかも界面剥離は全く認められない、これに対
しNo、 8 、9はCuめっき層の硬さが規定範囲を
外れている為、またNo、IOはCuめっきの表面粗度
が規定範囲を超えている為、更にNo、11はめっき厚
さが不足する為、何れの場合も接合強度が乏しく巨つ界
面剥離率も高くなっている。またNo、12,13は従
来例を示すものであり、No、12はCuめっき無しと
は言え十分な表面研磨処理を施して表面粗度をRmax
0.1 uLmに調整しているので良好な接合強度及び
耐界面剥離性が得られている。しかしNo、13は表面
粗度が大きい為接合強度が低く界面剥離率は100%と
なっている。
する要件をすべて満足する実施例であり、何れも接合強
度が高くしかも界面剥離は全く認められない、これに対
しNo、 8 、9はCuめっき層の硬さが規定範囲を
外れている為、またNo、IOはCuめっきの表面粗度
が規定範囲を超えている為、更にNo、11はめっき厚
さが不足する為、何れの場合も接合強度が乏しく巨つ界
面剥離率も高くなっている。またNo、12,13は従
来例を示すものであり、No、12はCuめっき無しと
は言え十分な表面研磨処理を施して表面粗度をRmax
0.1 uLmに調整しているので良好な接合強度及び
耐界面剥離性が得られている。しかしNo、13は表面
粗度が大きい為接合強度が低く界面剥離率は100%と
なっている。
尚上記試験材のうちNo、 4 (本発明例:表面粗度
Rraax 1.Ogm)とNo、12(従来例:表面
粗度をRmax 0.1 pmまで抑えたもの)につい
てAuワイヤとの凝着状況を走査電子顕微鏡写真によっ
て調べたところ、両者共緊密に凝着していることが確認
された。
Rraax 1.Ogm)とNo、12(従来例:表面
粗度をRmax 0.1 pmまで抑えたもの)につい
てAuワイヤとの凝着状況を走査電子顕微鏡写真によっ
て調べたところ、両者共緊密に凝着していることが確認
された。
[発明の効果]
本発明は以上の様に構成されており、Cu合金製リード
フレームの表面に、硬度、表面精度及び肉厚の特定され
たCuめっき層を形成することによって、Auワイヤと
の接合を筒中な操作で確実に行ない得ることになった。
フレームの表面に、硬度、表面精度及び肉厚の特定され
たCuめっき層を形成することによって、Auワイヤと
の接合を筒中な操作で確実に行ない得ることになった。
殊に本発明によればリードフレーム素材を製造する際に
予備m整段階等で殊更に表面粗度を小さくしておく必要
がなく、通常の工程を経て製造された素材をそのまま使
用することができるので、工程管理が著しく簡素化され
る。また添加元素の多いCu合金製リードフレーム素材
を使用した場合でも、Cuめっき層の存在によって接合
界面への拡散・偏析を抑えることができるので、Agめ
っき等を施さなくとも確実にAuワイヤとの接合を行な
うことができ、経済性と品質を同時に満足せしめ得るこ
とになった。
予備m整段階等で殊更に表面粗度を小さくしておく必要
がなく、通常の工程を経て製造された素材をそのまま使
用することができるので、工程管理が著しく簡素化され
る。また添加元素の多いCu合金製リードフレーム素材
を使用した場合でも、Cuめっき層の存在によって接合
界面への拡散・偏析を抑えることができるので、Agめ
っき等を施さなくとも確実にAuワイヤとの接合を行な
うことができ、経済性と品質を同時に満足せしめ得るこ
とになった。
Claims (1)
- 半導体装置のリードフレームにAgめっき層を介在さ
せることなくAuワイヤを直接々合し得る様に調製した
Cu合金製リードフレームであって、表面に、ビッカー
ス硬さ(Hv)が50〜100Kg/mm^2、最大表
面粗さが1μm以下であるCuめっき層を0.5〜5μ
mの厚みで形成してなることを特徴とするCu合金製リ
ードフレーム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15778885A JPH061798B2 (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | リ−ドフレ−ム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15778885A JPH061798B2 (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | リ−ドフレ−ム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6218744A true JPS6218744A (ja) | 1987-01-27 |
JPH061798B2 JPH061798B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=15657302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15778885A Expired - Fee Related JPH061798B2 (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | リ−ドフレ−ム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH061798B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3828700A1 (de) * | 1987-09-16 | 1989-04-06 | Nat Semiconductor Corp | Kupferplattierter bleirahmen fuer halbleiter-kunststoff-gehaeuse |
JPH01135057A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Kobe Steel Ltd | リードフレーム材料の製造方法 |
JPH02170932A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-02 | Nippon Mining Co Ltd | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
JPH02170937A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-02 | Nippon Mining Co Ltd | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
CN102171820A (zh) * | 2008-09-05 | 2011-08-31 | Lg伊诺特有限公司 | 引线框及其制造方法 |
-
1985
- 1985-07-17 JP JP15778885A patent/JPH061798B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3828700A1 (de) * | 1987-09-16 | 1989-04-06 | Nat Semiconductor Corp | Kupferplattierter bleirahmen fuer halbleiter-kunststoff-gehaeuse |
DE3828700C2 (de) * | 1987-09-16 | 2002-04-18 | Nat Semiconductor Corp | Kupferplattierter Leiterrahmen für Halbleiter-Kunststoff-Gehäuse |
JPH01135057A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Kobe Steel Ltd | リードフレーム材料の製造方法 |
JPH055378B2 (ja) * | 1987-11-20 | 1993-01-22 | Kobe Steel Ltd | |
JPH02170932A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-02 | Nippon Mining Co Ltd | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
JPH02170937A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-02 | Nippon Mining Co Ltd | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
CN102171820A (zh) * | 2008-09-05 | 2011-08-31 | Lg伊诺特有限公司 | 引线框及其制造方法 |
JP2012502462A (ja) * | 2008-09-05 | 2012-01-26 | エルジー イノテック カンパニー,リミティド | リードフレーム及びその製造方法 |
US8945951B2 (en) | 2008-09-05 | 2015-02-03 | Lg Innotek Co., Ltd. | Lead frame and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH061798B2 (ja) | 1994-01-05 |
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