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微粉末造粒技術とフラックス開発力の融合で、0201部品を実装
JPCA15-01
M705-RGS800 Type6
A fusion of fine powder granulation technology and flux development capabilities for the mounting of 0201 components
特 長
仕 様
● 部品の小型化に伴い、はんだ材料も微粉末化
● Type6微粉末の採用で、極薄微小パターンでも充分なはんだ量を確保します
● RGS800は活性力を増加させ、リフローでの再酸化を抑制、Type6粉に最適化しました
● Type6に最適化されたRGS800で良好な印刷性と溶融性を発揮、微小部品の実装を可能に
● Type8製造を可能とする造粒技術で、高品質Type6を製造● 微粒子化による酸化の増大を、活性力を向上したRGS800で解決● 高度な粘弾性制御技術で良好な印刷性を確保、0201の実装を可能に
微小狭ピッチ化
粉末の微細化に伴い、フラックスも開発極薄微小パターンでの印刷は、従来のはんだ粉では充分なはんだ量を得られません
Type4
Type5Type6
1005型部品 0603型部品 0402型部品 0201型部品
2000年
2010年
2020年
GRN360
GWS
S70G
GLV
RGS800RGS800
印刷仕様:開口φ130umマスク厚60um
表面積の増大で酸化膜も増大(Type5→Type6で2倍)、従来のフラックスでは溶融性が不足
Type4
Type6
Type6Type5Type4
Φ20~38μm Φ15~25μm Φ5~15μm
印刷量不足の発生
十分な印刷量
Type5
0603 0402 0201
Type4 Type5 Type6
Type6 + 従来フラックス
Type6 + RGS800
未融合不良発生
JPCA15-02
M40-LS720V M773-LS720VOur material technologies solved problems of rise in melting point, bonding strength degradation, and wettability decrease caused by low-silver & no-silver process
低銀&無銀化による、融点上昇/接合強度劣化/濡れ性低下を素材技術で解決
特 長
仕 様
● 固溶強化を施したM40は、 接合強度が高い
● M40は、M705と同じ温度プロファイルで実装可能 ● M40/M47は、落下衝撃性に優れている
● 0.3%Agと0%Ag品に対する固溶強化の効果を確認
サイクル数(cyc.) サイクル数(cyc.)
シェ
ア強
度(N
)
● M705と同様な温度プロファイルで実装できる、M40 ● 接合界面反応制御で落下衝撃性にも優れている、M47● Bi,Ni の添加で、Sn-Cu系はんだの接合信頼性を向上した、M773● 低銀、無銀専用フラックス LS720Vでボイドを低減
● 低銀 & 無銀はんだ合金で、低価格化を実現
破壊モード [PKG Side]
拡散層 [Board Side]
M40で効果を確認した固溶強化技術を、0.3%Agと0%Ag品にも応用0%AgのM773は、固溶強化を施していないSn-Cu-Ni-Ge品よりも接合強度が高いことを確認
M47は、接合界面反応の制御により接合強度に加え、落下衝撃性にも優れている
M40は、3%AgのM705よりも接合強度が高く、同じ1%AgのSAC107よりも大幅に高いことを確認
固溶強化の効果
TCT条件:-40℃/+85℃ 30min 評価部品:3216R
<DSC Chart> <Melting Temp>
TCT条件:-40℃/+85℃ 30min 評価部品:3216R
040
50
60
70
80
90
シェ
ア強
度(N
)累
積故
障率(
%)
20
110 100 1000
10
99.9
70
80
90
200 400 600 800 1000 1200 1400 0 200 400 600 800 1000 1200 14001600 1800 2000
0.3%Ag
0%Ag0%Ag
3%Ag
M705
M705
M705
Sn-Cu-Ni-Ge
M47
M47
M773
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
DSC[
uW]
Temp[degC]Drop Number
M705(SAC305)
217℃ 220℃
M40 211℃ 222℃
M47 216℃ 228℃
M773 225℃ 229℃
Sn-Cu-Ni-Ge 228℃ 230℃
合金 固相線液相線
<落下試験 ワイブルプロット>
拡散層;約2.8um 拡散層;約1.5um(薄い)
● 低銀化による析出強化の低下を、固溶強化で補う
純粋な金属(Sn)
欠陥 固溶強化
外部ストレス
外部ストレス
異質な原子の混入で変形を抑制低銀化による析出強化の低下を、Bi.Inの固溶強化で補う
転移・変形
M773M47M40
M47
SAC107
Biの添加による固溶強化で、Snを強化
1%Ag
3%Ag
1%Ag
0.3%Ag
M705
SAC 0307
SAC107
M40
M47 M40
M773 Sn-Cu-Ni-Ge M705
210 220 230 240 250
価格
安価
M705
M40
M47
M773
3.0% Ag
1.0% Ag
0% Ag
0.3% AgSn-0.3Ag-0.5Cu
Sn-1.0Ag-0.7Cu-1.6Bi-In
Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Bi-Ni
Sn-0.0Ag-0.7Cu-0.5Bi-Ni
M705
M40
M47
M773
2000年 2010年 2015年 2020年
JPCA15-03
The development of a flux with good wettability results in less voids
M705-GLV
良好な濡れ性を示すフラックスの開発で、ボイドを低減しました
特 長
仕 様
● GLVは、ボイドが停留し易い230℃でもボイドを抑制
リフロー温度の上昇がボイドの発生を低減します
● 一般的なボイド発生解決策 厚いはんだ膜厚は、ボイドの排出を容易とします
一般的に高活性フラックスはボイドの発生を低減
マスク厚60μm
230℃ 240℃
マスク厚180μm
低フラックスの活性力
中 高
ボイドの面積比率(%)
リフロー温度(℃)
リフロー温度(℃)
ボイドの面積比率(%)
ボイドの面積比率(%)
25 50
40
30
20
10
0
20
15
10
5
0
60
50
40
30
20
10
0228 230 232 234 236 238 240 242
241℃実装
241℃実装
● 新規フラックスGLVで、ボイド低減と経時安定性を両立 ● 温度上昇が困難な大型部品でも、GLVでボイドを低減● GLVは、M705や車載用途のM794とM758に適応
PwTr、QFN
PWB
ボイド はんだ
不濡れ抑制フラックスの開発
プロファイルの検討
はんだ厚の検討 (クリアランス)
材料開発
工法開発
工法開発
従来品2
従来品2
GLV
GLV
従来品1
従来品1255℃
240℃230℃
230 235 240 245 250 255
不濡れ箇所にボイドは停滞
3D実装POP用転写ペースト NSV320
JPCA15-04
Transfer paste for 3D PoP (Package of Package) packaging NSV320
M705-NSV320
特 長
仕 様
● 良好な転写性を有し、Ball-Ball 実装での未融合を激減● POPやTMV Packageにも対応し、良好なはんだ付け性を実現● 反りに強く、ハロゲンフリーでありながら、従来製品以上の性能
● NSV320は一定量のはんだを良好に転写
● NSV320を使用したBall to BallによるPOP実装
● Dwell Time 300ms 以上で転写量が安定
転写性が欠如する印刷用ペースト
良好な転写性を示す NSV320
印刷
印刷
接合
接合
搭載
搭載
転写1
転写1
転写2
転写2
転写3
転写3
不十分なはんだ量
充分なはんだ量
NSV320
未融合が激減
従来品未融合が見られる
dwell time 50ms dwell time 300ms dwell time 999ms
未融合部
未融合部
Wei
ght(
mg)
Dwell time(ms)
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
2.5
3
3.5
4
4.5
5
M705-G3000 MACROS M705
Migration-free mounting is now possible with the residual crack preventive flux
JPCA15-05
残渣割れ防止フラックスでマイグレーションフリー実装を実現
特 長
仕 様
● PCT条件下でも『イオンマイグレーション』発生せず
● 耐残渣割れ性を強化したソルダペーストG3000● 軟残渣フラックスは割れません
● 結露に起因するマイグレーションは発生しません
従来品
G3000
従来品
従来品
MACROS
MACROS
50cycで割れ発生
3000cyc後、割れの発生無し
熱衝撃による『ストレス』でも
機械的な『曲げ』でも
-30℃/30min ⇔+110℃/30min 1000cyc.
-40℃/30min ⇔125℃/30min
-30℃/30min ⇔+110℃/30min 1000cyc.純水滴下後 5V 印加
● 熱でも曲げても残渣が割れない、やに入りはんだ MACROS● 耐熱疲労試験でも残渣が割れない、ソルダペースト G3000● 割れないフラックスが、結露起因のマイグレーションを防止● 優れたフラックスが、高温耐湿試験でのマイグレーションを防止
【試験条件】 温度:121℃ 湿度:100%RH 気圧:2気圧 印加電圧:50V
MACROS
H2O H2OH2O
従来品 MACROS
Y
はんだ付け 割れの発生 割れ部に水路形成
温湿度サイクル(日常生活)
マイグレーションでショート不良
割れ部に水路形成
水
イオンマイグレーション割れフラックス残渣
はんだ
曲げ熱衝撃 結露 電圧印加
高絶縁性、高撥水性、高接着性がイオンマイグレーションを抑制
● 85℃/85%RH試験でも高い絶緑信頼性を示し、 マイグレーションの発生無し
抵抗値[Ω]
1.E+000 200 400 600 800 1000
1.E+011.E+021.E+031.E+041.E+051.E+061.E+071.E+081.E+091.E+101.E+11
85℃85%RH1000hr後
測定時間[hour]クラック
水
G3000
JPCA15-06
Three new technologies were leveraged to develop the state-of-the-art thermal fatigue resistance solder alloy
M794-GLV M758-GLV
新しい3つの技術で、最先端の耐熱疲労性はんだ合金を開発
特 長
仕 様
Ag
Bi
Sn SbCu
Ni
● 析出強化 ● 固溶強化
● 接合界面反応制御 ● 結晶粒粗大化抑制
● 各合金の接合強度比較
異種金属原子を粒界に介在させてSn組織粗大化抑制し、強度低下防止及びクラックを抑制接合界面反応の制御で、破壊モードの変化を防止し接合強度を向上Niの添加は、脆い接合界面の拡散層を薄く微細平滑化し、強度を確保
金属間化合物:延性に欠けるが非常に硬いため、継手の物理的強度が向上
● 析出強化と固溶強化の併用で、機械的強度を改善● 接合界面反応制御で、破壊モードの変化を防止し接合強度を向上した、M758● Sn結晶粒の粗大化の抑制で、熱疲労試験での強度劣化を低減した、M794
原子レベルまで拡大
溶質金属の固溶状態
固溶していない状態
固溶原子は原子レベルで分散。均質に並ぶ状態と比較し、異質な原子が入り込んだ場合は、抵抗が生じるため変形抑制。
Sn Sn
Sn Sn
ミクロンレベルまで拡大
金属間化合物(Cu₆Sn₅、Ag₃Sn等)による強度改善
化合物が粒界に介在することでピンニング効果を発揮し、変形を抑制。
Snへの固溶(Sb/Bi/In/etc..)による強度改善
固溶原子(溶質原子)Sn原子
Sn相金属間化合物(析出)
結晶粒 粗大化抑制
固溶強化
Sn-Ag-CuSn-Ag-Cu-Sb
Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-Ni-x
耐熱疲労性合金
接合強度 (N)
1990年 2015年
Sn-Ag-Bi-In
M53M731M705
Sn-Ag-Cu-Bi-Ni
M758 M794
析出強化
接合界面反応制御
0
10
20
30
40
50
60
70
0500 1000 1500 2000 2500 3000
M794M758M731M53SAC305
サイクル数(cyc.)
–40℃/30min ⇔ 125℃/30min
リフロー1回
リフロー4回 ● 結晶粒の粗大化を抑制
異種金属原子を粒界に介在させる
M794SAC305M758SAC305
Initial 3000cyc 3000cycInitial
Cu₆Sn₅,Ag₃Sn金属間化合物
Sn
● 新しい技術を駆使して耐熱疲労合金を開発
優れた3つの技術が融合し、水平実装を実現
JPCA15-07
特 長
仕 様
Niボール入りはんだ
Combining three outstanding techniques to achieve horizontal mounting
● 卓越した造粒技術が、狭公差真球Niボールを実現 ● 独自のNiボール封入技術が、ボイドの発生を抑制● 特殊な加工技術が、フラックスフリー実装を実現● ボールがスペーサーとなり、クラックと短絡を防止
● パワーデバイスのダイボンド用途に最適
● Niボールがスペーサーとなり、底面電極部品実装 での短絡不良を防止する
● 水平な実装でクラックの発生を防止し、高い放熱 効果を発揮します
● 独自製法のNiボールがスペーサーとなり、 水平実装を実現します
● Niボールの造粒からプリフォーム化まで、一貫製造
● 高い放熱効果クラックの空気層が、熱伝導性を阻害し放熱効果を低下させる
はんだが薄いことによるクラック
傾斜が起因となるクラック
底面電極部品
Niボール
ブリッジの発生
ブリッジを抑制
Niボール含有ソルダプリフォームによる、3 か所のはんだ接合
大電力半導体素子
プリフォームベアチップ
良好な放熱性 Niボール
汎用品 フラックスフリー
市販品
当社開発品
造粒 プリフォーム化 実装
卓越した造粒技術で狭公差真球ボールを製造
Niボールが部品のスタンドオフを確保する
2つの技術で、ボイドの少ない水平な実装を実現
独自のボール封入技術が、はんだと良好な反応を示す
PWB PWB
PWB PWB
汎用仕様品は表面の酸化膜厚が厚いため、濡れ性が劣り外観が変色する。
HQ品は汎用品より表面酸化が少ないため、良好なぬれ性を示し変色もしない。
汎用品は、ボイド率が高い。 HQ品は、汎用品よりボイド率が低い。
・下地:NiめっきCu板 ・不活性雰囲気リフロー
・下地:NiめっきCu板 ・リフロー雰囲気:水素窒素混合 ・減圧時真空度:3000Pa以下
フラックス塗布や還元雰囲気での実装に適します。すべての構造品にラインナップしています。
特殊加工により、表面の酸化膜が僅少で、フラックスフリー実装や還元および不活性雰囲気での実装に適しています。
S Standard Surface Condition HQ High-Quality Surface Condition
【 フラックス未使用での濡れ性評価 】
【 ダイボンド後のボイド発生率 】
Niボール無しの場合;傾斜と厚みにバラツキが生じます
Niボール入りの場合;水平で一定な厚さを保証します
リフロー
リフロー
はんだ
Niボール Niボール
はんだ はんだ はんだ
はんだ
aa a
半導体 半導体 半導体
はんだ
半導体 半導体 半導体Niボール
100μmシート
Niボール無し
Niボール有り
Niボール
Chip solder
JPCA15-08
Choose the optimum chip solder from among three types
3種類の中から、最適なチップソルダーを選択
特 長
仕 様
● SMDと同時に自動搭載可能なテーピング仕様 ● ソルダペーストと同時に溶融、追いはんだ付けが不要● 適切なはんだ量の供給で、高い接続信頼性を確保
● チップソルダーを自動搭載、同時溶融 ● 大型部品の接合補強に
● 吸着面を平滑にして搭載精度を向上
曲面は空気が入り吸着力が弱まる
チップソルダー
ソルダプリフォーム フラックス 粘着力の高いフラックス
・ソルダペースト上に搭載・溶融・低価格仕様
・はんだ濡れ性を向上・リフロー炉での再酸化抑制・大気リフローも可能
・銅ランドや部品に直接搭載・溶融
フラックス・コーテッド チップソルダー Type A
フラックス・コーテッド チップソルダー Type B
平面は空気が入らず吸着力が強い
※ 平滑化仕様は、0603 サイズ未満※ 特許出願中
※0402サイズは、営業にお問い合わせ願います。
平滑化したチップソルダーチップソルダー
空気 空気
● 3種類の中から、用途に応じて選択
● チップソルダー寸法公差
(単位;mm)
チップソルダー搭載
チップソルダーソルダペースト印刷 部品搭載 リフロー
ソルダペースト印刷 部品搭載 リフロー
ランド ソルダペースト
ペーストはんだ印刷 部品搭載
チップソルダー
大型部品
はんだ付け完了
l
±0.05
±0.1
±0.1
±0.1
0402
0603
1005
1608
±0.05
±0.1
±0.1
±0.1
w
±0.05
±0.05
±0.05
±0.05
t
参考出展
JPCA15-09
"ES-100SA" which prevents whiskers due to corrosion Patent: 4325746
ES-100SA
腐食起因のウィスカを抑制する『ES-100SA』特許:4325746
特 長
仕 様
● 腐食起因のウィスカ
● 腐食起因ウィスカの断面SEM像
● 腐食抑制剤添加による、腐食物質生成の抑制 ● 腐食抑制剤添加によるウィスカ発生の抑制効果
● 高温高湿下での、腐食が原因で発生するウィスカを抑制・フラックスに添加した腐食抑制剤がはんだ表面に吸着し、高温高湿環境下での酸化を抑制・ウィスカ発生の起因となるハロゲン成分を減量しつつ、はんだ濡れ性を確保・酸化抑制剤を有するフラックスで、ウィスカ発生を低減
● フラックス残渣は、非腐食性で信頼性に優れており、無洗浄での使用に 適しております
ウィスカ
はんだ
パッド or 電極
はんだ
パッド or 電極
腐食物
ウィスカ
Snの腐食
内部応力内部応力
85℃ 85%RH 1000h
腐食抑制剤を添加しないフラックス ES-100SA
吸着被膜は、O、Br、Cl、有機酸や酸素などの腐食を促進する物質から保護。
腐食抑制剤が、はんだ表面に物理的もしくは化学的に吸着し吸着被膜を生成、Br,Cl、Oなど腐食性物質のはんだ表面への接触を抑制。
腐食抑制剤によるSn の腐食防止のメカニズム はんだ(Sn)
有機酸
Br、ClO
Br、ClO
吸着皮膜 (疎水性基)
(極性基)
腐食(酸化) → 体積膨張 → 内部応力発生 O,Br,Cl
はんだ(Sn)
内部応力腐食(酸化)
85℃ 85%RH 1000h
ウィスカ発生数(個)
ウィスカの長さ(μm)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10-20 20-30 30-40 50-6040-50 60-70 70-80 80-90
汎用品
ES-100SA
はんだ(Sn)
ウィスカ
はんだ(Sn)
● 腐食抑制剤配合フラックス『ES-100SA』 によるSnの腐食抑制
JPCA15-10
M805E
Solving the problem of reduced bonding reliability in Ag-free or low-Ag solders
無銀化や銀量低下に起因した接合信頼性の低下を解決
特 長
仕 様
● 析出強化と固溶強化の併用で接合信頼性を向上
Sn-0.3Bi-0.7Cu-P
● 析出強化と固溶強化の併用で接合信頼性を向上● Pの微量添加でドロスを抑制、省資源化と工程コストを削減● Sn-Cu-Ni系はんだ材料よりも、良好な材料物性を示す
● 各はんだの材料コスト比較 ● M805E は、実作業温度領域でM705よりも 耐Cu食われ性に優れるはんだ材料費
[ ¥/kg ]
実はんだ付け温度領域
0
● Sn-Cu-Ni系はんだ材料よりも、良好な材料物性を示すM805E
Sn-3.0Ag-0.5Cu(M705)
Sn-0.3Ag-0.7Cu(M35)
Sn-0Ag-0.7Cu
各材料のDSC曲線
Disconnection time of Cu-Wire in solder bath1000 2000 3000 4000 5000
Sn Ag Cu
約50%削減
※2014,8相場参照
組成 融点 [℃] 引張強度
[MPa]破断伸び
[%] 濡れ時間
[sec] 固相 液相
Sn-Cu-Ni-Ge
M705 Sn-3.0Ag-0.5Cu 217 220 53.3 47 1.03
M805E Sn-0.3Bi-0.7Cu-P 226 229 39.2 41 1.93
M35 Sn-0.3Ag-0.7Cu 217 227 37.3 50 1.79
Sn-0.6Cu-0.055Ni-Ge 227 246 30.9 26 2.10
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500210 220 230 240
M24MTM805EM35M771M705
Disc
onne
ctio
n Ti
me[
sec]
Temperature [℃]
Temperature [degC]
DSC
[μW
]
0 255 265 275 285 295
30
60
90
120
M805EM35M705
M35
M705
M805E
実装工程でドロス抑制、低コスト化のアプローチ
Sn-Cu系の最適Cu共晶量バランスが良く、使い勝手が良い析出強化で耐熱疲労性を改善
Agの不使用で材料コスト削減、固溶強化で耐熱疲労性を改善
JPCA15-11
GAO M24AP
Delivers excellent work platform and an impressive external condition
良好な作業環境の確保と、外観の美しさを追求
特 長
仕 様
● 450℃での焦げ付き状態の比較
● フラックス残渣に残存する気泡の評価
● 各温度での発煙量比較(3秒後)
● 各温度3sec後の発煙量比較
● 付着フューム重量の比較
● 焦げ付くまでの温度と時間の比較
従来品
従来品
GAO-ST
GAO-ST GAO-LF
フィルター写真 初期 試験後
● 焦げ付きと、気泡を徹底的に抑制した、GAO-ST● 更に、煙や刺激臭の抑制を強化した、GAO-LF● GAOの特性を効果的に発揮する、Sn-Cu-Ni系 M24AP
0
20
10
40
30
60
50
70
350300 400 450ホットプレート温度(℃)
コテ先温度(℃)
付着フューム重量(g)
0
1
2
3
4
5
従来品
GAO-ST
GAO-LF
初期 2Sec 4Sec 6Sec焦げ発生
気泡残存
従来品
GAO-ST
GAO-LF
320℃ 380℃ 450℃
320℃ 380℃ 450℃
煙強度
時間(秒)
0
1
2
3
4
5
コテ温度;380℃送り速度:20mm/sec はんだ量:500g
はんだ:M24AP φ0.8コテ温度:380、420、450℃ はんだ送り速度 : 20mm/s
GAO-ST
GAO-LF
従来品
従来品
GAO-STGAO-LF
接合に悪影響を与えないPとGeの複合添加で、ドロスを抑制
JPCA15-12
M24MT / M24AP
P and Ge compound additive that has no negative influence on the bond and prevents dross
特 長
● Sn-Cu-Ni系に、PとGeを複合添加することでドロスを抑制● Agを使わず、ドロスの抑制と回収作業の短縮化でコストダウン● P添加による長期信頼性への悪影響はない
PとGeは、はんだバルクではなくサラサラなドロスに存在
Pは接合に寄与しない元素であり、Niの効果は阻害しない
ドロスの発生を約70%削減
● ドロス発生を最大70%抑制 従来品(Sn-Cu-Ni)より約46%はんだ材料コストを削減
● P+Geの効果
● 接合品質へのPの影響
分析結果 組織組織の断面写真
Cu
Sn-Cu化合物及びSn-Cu-Ni化合物
Sn
はんだを巻き込んだ塊状ドロス P+Ge含有のサラサラなドロス
M24MT/M24APのドロスは粉状化となり、メンテナンスが容易で生はんだの廃棄量も大幅削減
Input
廃棄物
製品
Output
最大70%削減
約46%の使用量削減
ドロス
はんだ材料フロー ソルダリング
1.0従来品 ; 2.95
M24MT ; 1.59
M24MT ; 0.59従来品 ; 1.95
仕 様仕 様
Sn-Cu-Ni-Ge
Sn-Cu-Ni-P-Ge(M24AP)
Sn123456
Cu Ni P Ge0.00 100.00 0.00 0.00 0.00
24.83 68.48 6.69 0.00 0.0028.47 63.55 7.98 0.00 0.0025.68 67.67 0.00 0.00 6.6523.51 76.49 0.00 0.00 0.00100.0 0.00 0.00 0.00 0.00
Sn123456
Cu Ni P Ge0.00 100.00 0.00 0.00 0.00
24.52 67.72 7.76 0.00 0.0027.62 64.28 8.10 0.00 0.0029.07 67.65 3.28 0.00 0.0021.68 78.32 0.00 0.00 0.00100.0 0.00 0.00 0.00 0.00
M24AP/M24MT
Sn-Cu-Ni
いずれのクラックも、TH 円周部の50%以下
● P添加による耐熱疲労特性への影響
0
20
40 30
10
60
80 70
100 90
50
クラ
ック
発生
[%]
ヒートサイクル数 [cyc]
M24AP
P添加による、長期信頼性への悪影響はない
M24APからPのみ削除品
0 250 500 750 1000 1250
M24APのP抜きVerM24AP
M24APSn-Cu-Ni
Cu
Sn-Cu化合物及びSn-Cu-Ni化合物
Sn
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