JP3126977B2 - 補強された直接結合銅構造体 - Google Patents

補強された直接結合銅構造体

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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は金属結合の分野に係り、特に直接（金属・金
属化合物共融混合物あるいは共晶）結合に関する。
【従来の技術および解決しようとする課題】
金属・金属化合物共融混合物（共晶）が金属をセラミ
ック部材または同様の金属に結合する直接結合プロセス
は、バーグレス（Burgress）らに対する米国特許第3,74
4,120号、第3,854,892号、第3,911,553号、バブコック
（Babcock）らに対する米国特許第3,766,634号および第
3,993,411号、キュサノ（Cusano）らに対する米国特許
第3,994,430号および第4,129,243号、ジョヒム（Jochy
m）に対する米国特許第4,409,278号、およびクネマン
（Kuneman）らに対する米国特許第4,563,383号に開示説
明されている。これらの特許の各々にはここで引用によ
り取り込まれる。直接結合は金属・金属化合物共融混合
物により形成され、この混合物は、高結合温度でアルミ
ナやベリリアなどのセラミック材料と金属の両者を湿潤
させ、凝固時に金属とセラミックまたは金属を結合させ
るように作用する。これらの直接結合特許は、銅・酸化
銅、ニッケル・酸化ニッケル、コバルト・酸化コバル
ト、鉄・酸化鉄、および銅・硫化銅を含む多くの金属・
金属化合物共融混合物の使用を開示している。銅・酸化
銅共融混合物を使用する上記プロセスは多年にわたって
エレクトロニクス分野や特にセラミックスパッケージ分
野で使用されている。 上記特許で開示された銅・酸化銅共晶結合は銅をアル
ミナまたはベリリア基板に、また銅を銅に結合するため
に広く使用されており、全ては電子システムにおいて使
用されている。銅と銅、銅とアルミナ、および銅とベリ
リアの間では満足な、熱伝導性の結合が日常的に得られ
る。銅・銅結合はまた非常に導電性である。 しかしながら、タングステンやタングステン・レニウ
ム合金、モリブデン、窒化アルミニウム、炭化珪素、お
よびダイアモンドなどを含む上記のような結合を形成す
ることが望まれる多くの他の基板すなわち支持体がある
が、これらのいずれも、銅・酸化銅共融混合物は、これ
らの支持体には付着せず従って共晶結合を形成できない
ため、上記の直接結合特許に示された銅・酸化銅共晶結
合プロセスの利用が難しい。 上記の支持体は次のような理由からエレクトロニクス
分野での使用が望ましいと考えられる。即ち、それらの
熱伝導度は比較的高く、熱膨脹係数は比較的低く、これ
らの特性は、特定の支持体の導電性に従い電気的絶縁性
または導電度と組み合わせて熱伝導を目的とした結合を
形成することが長い間望まれていたシリコンやその他の
材料に十分に適合することにある。 銅と窒化アルミニウムとの直接結合は、これがシリコ
ン半導体装置をパッケージするための絶縁基板としての
窒化アルミニウムの使用を容易にするので特に望ましい
ものである。窒化アルミニウムの望ましい特性として
は、シリコンの熱膨脹係数3.0×10-6/℃に十分近いその
熱膨脹係数4.6×10-6/℃およびその大きな熱伝導度があ
る。銅は熱伝導度398w/m゜Kを有し、ベリリア（その粉
体は有毒である）は熱伝導度240w/m゜Kを有し、窒化ア
ルミニウムは熱伝導度としてほぼ185w/m゜Kを有し、シ
リコンは熱伝導度85w/m゜Kを有し、更に96％純粋アルミ
ナセラミックは熱伝導度29w/m゜Kを有する。このように
して、これらの材料は最も高い熱伝導性のものから最も
低い熱伝導性のものまで次の順序でランク付けられる。
即ち、銅、ベリリア、窒化アルミニウム、シリコン、お
よびアルミナの順になる。 エレクトロニクス産業では窒化アルミニウム上に十分
粘着性の金属クラッドを形成する努力がかなりなされて
いる。しかし、窒化アルミニウムに対する金属の粘着性
は満足には解決されてない主要な問題になっている。導
電層と窒化アルミニウムの間の、高い熱伝導性を示す良
好な機械的結合の形成を可能にするプロセスは現在知ら
れていない。銅張り窒化アルミニウムは工業的には得る
ことができるが、これは窒化アルミニウムと銅金属の間
で酸化物の高い熱伝導度の界面層を形成する労力のいる
高価なプロセスにより生成されるものである。銅張り窒
化アルミニウムは、そのコストおよび低下した熱伝導度
のため一般には使用されていない。このため、熱伝導性
支持体としてのクラッド窒化アルミニウムの好適性は低
減される。 更に、この直接結合プロセスを利用して銅とアルミナ
の間には許容できる結合が形成されるが、気密封止の形
成を保証するには銅とアルミナの間の直接結合に対して
かなり大きな領域が必要とされる。特に、直接結合の銅
とアルミナの間で気密封止の形成を保証するには100ミ
ル（2.54mm）のスパンが必要なことが見出されている。
このような大きな広がりは、銅・アルミナ結合が主とし
て熱伝導のために形成されている場合は許容できるが、
このような大きな広がりは、ブイ・エー・ケー・テンプ
ル（V.A.K.Temple）らによる「パッケージ リッドを通
して延在する密接に隔置されたリード線を有する気密パ
ッケージおよびパッケージされた半導体チップ」と題す
る1989年７月３日に提出された米国特許出願継続番号第
375,636号に開示されたように、パッケージリッドとパ
ッケージベースの間の封止におけるように、またはセラ
ミックパッケージ部材を通るリード線を封止する場合の
ように狭い気密封止が望まれる用途には不都合である。 更に、銅がアルミナに直接結合される場合は、銅のエ
ッジはアルミナに確実に結合されることは少なく、その
結果エッジはピッキング（剥離）またはキャッチンク
（引っかけ）により浮き上がることになる。これは一般
にはアルミナ基体から銅箔全体を分離させることにはな
らないが、多くの場合に問題がある。 従って、銅とアルミナとをより確実に結合させると共
に従来の直接結合銅プロセスが作用しない付加的な支持
体に銅を結合できるようにする改良された直接結合プロ
セスが必要になる。 従って、本発明の主要な目的はより多くの支持体に対
して使用可能な改良された直接結合プロセスを提供する
ことにある。 本発明の他の目的は、金属・金属化合物共融混合物と
支持体との濡れ性を改良して改良された結合または従来
実現できない結合を提供することにある。 本発明の更に他の目的は、銅・酸化銅共融混合物と支
持体との濡れ性を改良して改良された結合または従来実
現できない結合を提供することにある。 本発明の他の目的は、銅と窒化アルミニウムの間の大
きな熱伝導度を直接結合を提供することにある。 本発明の更に他の目的は、直接結合前に支持体上に配
置されて、金属と支持体との金属・金属化合物直接結合
の形成を補強または可能にする共融混合物・支持体濡れ
性補強層を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記およびその他の目的は、図面を含む明細書から全
体として明らかになるものであるが、本発明の好適な実
施例に従って、金属を支持体に結合する直接結合プロセ
スを行う前に、共融混合物・支持体濡れ性補強層を形成
することにより実現される。この共融混合物・支持体濡
れ性補強層は貴金属様金属であり、１種以上の貴金属様
金属を含むか、１種以上の貴金属様貴金属を含む合金を
含む混合物であり、この混合物は金属・金属化合物共融
混合物と共融混合物・支持体濡れ性補強層との間で適当
に浅い濡れ角度を示すものであり、これにより、金属・
金属化合物共融混合物の支持体への付着が改良される。
この共融混合物・支持体濡れ性補強層は比較的薄い層
で、2,000オングストローム以下であると好適である。
【作用】
この共融混合物・支持体濡れ性補強層は、この補強層
の組成とこの補強層が形成される支持体とに適したプロ
セスにより形成される。従って、共融混合物・支持体濡
れ性補強層は、蒸発やスパッタリング、拡散結合、無電
解めっき、電気めっき、ソースまたはプリカーサ（前駆
体）化合物の分解、ローリング、または支持体の組成と
物理的特性に従うその他の方法により形成される。支持
体に共融混合物・支持体濡れ性補強層の形成に続いて、
金属箔または金属部材が共融組成の金属化合物の薄層の
その表面での形成により、直接結合のために準備され、
共融混合物・支持体濡れ性補強層に当接配置される。次
に、既に引用した直接結合特許に示されたように、結合
された構造は、適切な雰囲気で所望の共融混合物組成を
得るための直接結合温度プロフィルを通して処理され、
共融混合物の形成に供される。液体共融混合物が形成さ
れた後、結合された構造が冷却されて共融混合物を凝固
させ結合が完了する。 得られた共晶結合は低濡れ性角度を有しており、これ
は金属・金属化合物共融混合物による共融混合物・支持
体濡れ性補強層の完全な濡れ性を示すものである。銅・
酸化銅共融結合の場合には、共融混合物・支持体濡れ性
補強層は白金、パラジウム、および金、および白金、パ
ラジウム、または金を含有する混合物または合金からな
るグループから選択された比較的薄い膜または層である
と好適であり、これは金属・金属化合物共融混合物に対
する適当に浅い濡れ角度を示すものである。これは銅の
エッジに沿った部分を含んで銅をアルミナに確実に結合
させ、これにより銅箔のエッジのピッキング（剥離）お
よびキャッチングの問題が解消される。窒化アルミニウ
ムへの銅・酸化銅共晶結合の場合には、窒化アルミニウ
ム自体の強度と同程度の強度の結合が形成される。 本発明としてみなされる主題は本明細書の結論部分で
特に指摘され、明瞭に請求される。しかしながら、本発
明は、構成と実施の方法に関して、他の目的およびそれ
らの利点と共に、添付した図面に関連して取られた以下
の説明を参照することにより最良に理解されるものであ
る。
【実施例】
直接結合銅プロセスにより形成される従来の銅・アル
ミナ複合体は第１図で一般に10で示される。この複合体
は、アルミナ基板すなわちアルミナ支持体20およびこの
アルミナ支持体20の上面に銅・酸化銅共融混合物により
直接結合された銅箔40で構成される。銅箔40は横方向寸
法がアルミナ支持体20より小さく、支持体20のエッジか
ら引込んで設けられる。図示のように、銅箔40のエッジ
とコーナはほぼ正方形をなし、周辺の濡れ性から生じ、
銅箔40とアルミナ支持体20の間で気密封止を保証するの
に必要な実質的な直接結合距離（〜100ミル）をもたら
す直接結合プロセスにより形成される急峻な濡れ角のた
め、このプロセスにより大きく影響されることはない。
銅箔40のエッジの部分は、他のある対象上で破損された
とき、銅のエッジにおける直接結合の急峻な濡れ角のた
め、またその部位における周辺の付着のために、ピッキ
ングまたはリフティングを受け易くなる。 本発明による金属・支持体複合体は第２図で一般に11
0で示される。この複合体は、共融混合物・支持体濡れ
性補強層130が上面に配置された支持体120と、共融混合
物・支持体濡れ性補強層130従って支持体120に直接結合
される金属箔140とで構成される。支持体120にはアルミ
ナ、ベリリア、窒化アルミニウム、タングステン、タン
グステン・レニウム合金またはモリブデン、またはそれ
らの混合物が使用される。共融混合物・支持体濡れ性補
強層130は、補強層130を堆積するのに使用される方法に
より支持体120に対する結合を形成しなければならな
い。支持体120がアルミナ、ベリリア、または窒化アル
ミニウムである場合には、この堆積は通常は、スパッタ
リング、蒸発、有機金属化合物の熱的または化学的分
解、厚膜堆積、またはこれらの比較的脆い支持材料を破
壊する恐れのないその他の方法により行われる。支持体
120がタングステンまたはモリブデンの場合は、これら
の同様の堆積法を使用することができる。更に、無電解
めっきおよび電気めっきなどの方法は、支持体材料が脆
くはなく、割れ易くはないため、補強層材料の箔と支持
体を共に圧延してそれらの間に確実な結合を形成する場
合のように使用される。しかしながら、圧延は、満足な
結果を与えるが共融混合物・支持体濡れ性補強層材料の
コストを比較的高くする非常に薄い共融混合物・支持体
濡れ性補強層のために好適ではない。当業者は、濡れ性
補強層と特定の支持体材料および／または構成の組合せ
に対して適切な堆積または塗被プロセスを決定する。 アルミナ支持体を用いた場合、共融混合物・支持体濡
れ性補強層が存在する場合の銅箔の濡れ角は浅いものに
なり、これは金属箔のその全てのエッジに沿う。濡れ性
補強層130そして従ってその下の支持体120への粘着を確
実にするものである。支持体に対する直接結合銅の付着
は、支持体に対する濡れ性補強層の付着により、制限さ
れる。濡れ性補強層は優れた付着力を有するので、これ
は金属箔140の他の対象に対するキャッチングまたはス
ナッギングの問題、また支持体120から浮き上がる問題
を解消するものである。更に、金属箔140は、そのコー
ナを取ってこれを引き離すとき、銅箔はつまむのが極度
に難しく、例えばつまめたとしても、それを支持体から
剥離するのに余分の力が必要となろうという点で、支持
体120により確実に結合される。逆に、従来の直接結合
プロセスにおいては、銅箔は、特にそのエッジの近傍で
は、より容易に浮上させることができる。このようにし
て、濡れ性補強層は従来の直接結合プロセスをかなり改
良するものである。更に、気密封止を形成するのに必要
な直接結合距離は、従来のプロセスに比べて大きく低減
される。気密封止を形成するには25ミル（〜630μｍ）
程度の直接結合長で十分である。 本明細書で例示される銅・酸化銅共晶直接結合は、長
さが９フィート（2.74m）のベルト炉で実施され、この
ベルト炉は４インチ（10.2cm）のベルトと、2.5インチ
（6.35cm）の高さの出入口ゲートまたは開口を有してい
る。この炉の昇温ゾーンは長さがほぼ2.5フィート（76c
m）であり、そこでは温度は周囲温度20℃から1066℃の
温度に変化している。共晶結合ゾーン（炉のこの部分の
温度は、1,065℃以上である）は長さがほぼ２フィート
（61cm）であり、炉の降温ゾーンは長さがほぼ4.5フィ
ート（137cm）で、その温度勾配は1,066℃から周囲温度
近くに変化している。この炉内の１部に対する全通過時
間は35分であり、またこの部分は炉を通過する際のほぼ
７分48秒の間、液体共晶温度を保っている。この炉は窒
素雰囲気にあり、従って銅・酸化銅共融混合物の形成に
必要な酸素は与えない。従って、ここでは、銅部材また
は箔は、その直接結合炉を通しての通過に際し、複合体
の集成以前に、空気中340℃の温度で数分間予備酸化さ
れる。 この改良された直接結合プロセスに対する本実施例に
おいて、共融混合物の支持体濡れ性補強層としての白金
は真に優れた結果を与え、一方同じ層としてのパラジウ
ムは改良された濡れ性は与えるが、浅い濡れ角は与え
ず、箔と支持体の間で粘質に劣る結合を形成する。金は
白金に類似している。本発明による共融混合物・支持体
濡れ性補強層は、かなり純粋な白金であり、かなり純粋
なパラジウムであり、かなり純粋な金であり、または十
分な白金、パラジウム、または金を含有する混合物また
は白金であり、またはこれらの幾つかまたは全ての混合
物であって、金属・金属化合物共融混合物に対して十分
に浅い濡れ角を形成して所望の直接結合を実現する。タ
ングステンとモリブデンの場合には、共融混合物・支持
体濡れ性補強層が、以下に示すように、支持体による酸
素掃去を防止する障壁層として作用するかなり急峻な濡
れ角でも十分である。 アルミナ上の白金上にある銅・酸化銅共融混合物層の
Ｘ線による本発明者らの分析は、銅・酸化銅共融混合物
中の白金の存在を示さなかった。従って、このプロセス
の成功は、主として共融混合物・支持体濡れ性補強層自
体に対する金属・金属化合物共融化合物の高い親和性の
結果である。この結果は、銅・酸化銅共融混合物と直径
40ミル（1.02mm）の白金ロッドなどの白金部材との間の
浅い濡れ角の発見により支承される。 従来の直接結合銅プロセスは、タングステンやタング
ステン・レニウム（Ｗ−Re）合金、およびモリブデンな
どの金属支持体と銅との結合を形成することはできな
い。本発明による濡れ性補強層を使用すると、銅箔とタ
ングステン（Ｗ）、タングステン・レニウム合金（Ｗ−
Re）とモリブデン（Mo）支持体の間に強い直接結合が形
成される。Ｗ、Ｗ−Re、およびMo支持体を用いた本発明
の好適なプロセスにおいては、白金（Pt）、パラジウム
（PA）、または金（An）の薄い共融混合物・支持体濡れ
性補強層が、直接結合が望まれるＷ、Ｗ−Re、またはMo
の表面または複数の表面にスパッタされる。この共融混
合物・支持体濡れ性補強層の厚みは約2,000A以下から1
0,000A以上の領域にある。ここで本発明者らは、従来の
直接結合プロセスがこれらの超耐熱性金属支持体材料を
用いて不成功であったが本発明による補強プロセスが十
分に成功した理由の１つは、タングステンまたはモリブ
デン支持体が銅・酸化銅共融化合物の形成に必要な酸素
に対して銅自体が持つよりも一層高い親和性を有するよ
うになり、その結果、タングステンまたはモリブデンの
酸化物層は、従来のプロセスで結合を形成する共融混合
物液体を形成するのに必要な酸素を銅から奪いながら支
持体上に形成され、または厚みを増すということにある
と信じている。もしそうならば、本発明によれば、共融
混合物・支持体濡れ性補強層は障壁層として用いられ、
この障壁層は、支持体が銅箔または周囲環境から酸素を
掃去することを防止し、これにより所望の直接結合を形
成する銅・酸化銅液体共融混合物の形成を可能にするも
のである。一方、これは金属・金属化合物共融混合物に
対する支持体材料の親和性の欠如の結果であるが、共融
混合物・支持体濡れ性補強層は支持体および金属・金属
化合物共融混合物の両者に対して親和性を有している。 このようにして、共融混合物・支持体濡れ性補強層は
一方では支持体から共融混合物液体を分離する障壁層と
見なすことができる。共融混合物・支持体濡れ性補強層
は白金、パラジウム、または金が用いられると好適であ
るが、金属・金属化合物共融混合物に対する低い濡れ角
度が維持される限りは、その他の材料が白金、パラジウ
ム、または金と混合使用されてもよい。かくして、共融
混合物・支持体濡れ性補強層のコストは、この層が白
金、パラジウム、または金からなる場合に、その白金、
パラジウム、または金含有量を減らすその他の材料を付
加することにより、その共融化合物・支持体濡れ性補強
特性を劣化させることなしに低減されることになる。従
って、使用条件下で用いられる直接結合温度において酸
化物を形成しないニッケルなどのその他の貴金属様金属
と白金、パラジウム、または金の混合物または合金が共
融混合物・支持体濡れ性補強層として使用可能になる。
現在では、濡れ性を補強するために銅・酸化銅共融結合
層との濡れ性を補強するには、共融混合物・支持体濡れ
性補強層中に若干の白金、パラシウム、または金の存在
が必要であると思われる。 支持体は、良好な付着を得るには、濡れ性補強層の堆
積前に洗浄されるべきである。この洗浄には必要に応じ
て脱脂処理が含まれる。本発明者らは、濡れ性補強層を
堆積する前に、支持体のバックスパッタを好んで行うよ
うにしている。 一般に、共融混合物・支持体濡れ性補強層としては、
支持体に対して適切な結合を形成すると共に金属・金属
化合物共融混合物により結合可能な材料が使用される。 共融混合物・支持体濡れ性補強層の如何なる特性が上
記の成功に寄与するかをより十分に理解するため、本発
明者らは銅箔を白金で塗膜し、白金塗膜をアルミナに向
けて配置させて前記箔をアルミナ支持体上に配置した。
得られた複合体を直接結合温度プロフィルおよび雰囲気
を通過させた。アルミナと白金塗膜銅箔との間には何ら
の結合も形成されなかった。従って、直接結合の前に支
持体上に共融混合物・支持体濡れ性補強層を配置すると
好適である。銅・酸化銅共融混合物は、白金共融混合物
・支持体濡れ性補強層がアルミナ、ベリリア、タングス
テン、タングステン・レニウム合金およびモリブデンの
支持体と共に使用されたときの濡れ角メニスカスを除い
て初期の銅位置からは拡がらなかった。 共融混合物・支持体濡れ性補強層および銅箔直接結合
を有するタングステンまたはモリブデン支持体を使用し
て得られる利点の１つは、同等の銅箔外部層をコア材料
の両側に結合したタングステンまたはモリブデンコアを
有する対称バイメタル型積層体を形成できることにあ
る。このような複合体の利点の幾つかはシー・エー・ノ
イゲバウアらによる「直接結合された対称・金属・積層
体／支持体構造」と題する1989年９月25日に提出された
米国特許出願継続番号第412,052号に示されている。銅
・モリブデン・銅の対称バイメタル型積層体が得られる
が、出願者らは現在得られる銅・タングステン・銅対称
バイメタル型積層体については感知していない。従っ
て、共融混合物・支持体濡れ性補強層を使用すると、そ
の特定の特性が望ましいと考えられる用途に使用するた
めの上記の対称バイメタル型積層体構造の形成が可能に
なる。共融混合物・支持体濡れ性補強層を使用してモリ
ブデンバイメタル型積層体を形成することができるが、
これは、より安価な方法が得られる場合には好ましくは
ない。第３図の200にこのような対称バイメタル型積層
体を全体的に示してある。この構造体は、タングステン
などの支持体220と、この支持体220の上下表面に配置さ
れた２つの共融混合物・支持体濡れ性補強層230とで構
成される。所望のときは、これらの２つの共融混合物・
支持体濡れ性補強層230は、図中の支持体220の垂直エッ
ジを越えて圧延して、支持体上に全体にわたるクラッド
またはコーチングを形成する単一の連続層であってもよ
い。１対の対称銅箔240が共融混合物・支持体濡れ性補
強層230に直接結合されて、全体的複合構造体を形成す
る。この複合構造体は銅とコア材料（タングステン）の
ものの中間である横方向の熱膨脹係数を有するものであ
る。濡れ層230および銅箔層240がコア220の周囲で対称
的な場合は、この構造体は、上記出願第412,052号に示
されるように、加熱および冷却時に銅箔層によりコアの
両側に等しい応力が印加されるため、加熱または冷却に
際して、湾曲する傾向は有さない。 タングステンを使用して得られるこのような対称バイ
メタル型積層体を形成する能力は有用であるが、タング
ステンおよびモリブデンに銅を直接結合する能力の場合
のように、窒化アルミニウム支持体を用いると、潜在的
に極めて有用な且つ意外な結果が得られている。 即ち、窒化アルミニウム支持体が、それらの上部表面
に、厚さが2,000〜10,000A（オングストローム）の白金
層、または厚さが2,000〜5,000Aのパラジウム層、また
は厚さが2,000〜5,000Aの金属をスパッタリング処理に
より塗膜された。但し、上記厚さの最低、最高値は制限
を与えるものではない。共融混合物・支持体濡れ性補強
層の厚さは、その目的が実現される限りは、より厚くま
たはより薄くなされてもよい。次に、上記のように３ミ
ル（75μｍ）厚の銅箔が、直接結合のために用意され、
銅箔の酸化物塗膜面を窒化アルミニウム支持体の濡れ性
補強層塗膜面に向けて白金、パラジウム、または金補強
層の上部に配置された。次に、これらの複合構造体は銅
・酸化銅直接結合温度プロフィルを通され、ここでそれ
らは、1,065℃より高く、但し銅の融解温度1,083℃未満
に、またほぼ1,066℃の温度に７、８分間加熱されて共
融混合物液体を形成し、その後構造体は冷却され、これ
により共融混合物は凝固された。目視により、窒化アル
ミニウム上の白金上に如何なる銅も配置されない窒化ア
ルミニウムの部分の白金共融混合物・支持体濡れ性補強
層には若干の褐色が認められた。全ての場合に、銅箔は
窒化アルミニウムに対して強い結合を形成し、更にこの
構造体の白金共融混合物・支持体濡れ性補強層に独特な
低い濡れ角を有していた。白金層が支持体の全平坦面を
被覆し、更に銅箔が支持体よりかなり小さかった場合
は、銅・酸化銅共融混合物は元の銅箔位置から濡れ角メ
ニスカスを越えて100ミル（2.54mm）程度にも拡がっ
た。これらの白金層は、薄い程、銅の拡がりは厚い白金
層よりも少なかった。従って、多くの場合に共融混合物
・支持体濡れ性補強層は2,000A以下が使用可能であり、
望ましいものであった。共融混合物・支持体濡れ性補強
層の厚みには、堆積条件および使用される特定の支持体
と共融混合物・支持体濡れ性補強層との組合せに依存す
る有効限界を除くと、下限は存在しなかった。このよう
にして、共融混合物・支持体濡れ性補強層は約5,000〜1
0,000Aの範囲の厚みを有し得ることになる。厚い層を使
用してもよいが、明瞭な利点は存在しない。従って、共
融混合物・支持体濡れ性補強層は高価な金属からなるの
で、2,000A程度かそれより薄い層を使用すると好適であ
る。全ての場合に、窒化アルミニウム上には十分付着力
のある金属クラッドが形成された。この結果は、従来の
プロセスにおけるように窒化アルミニウムに導電層を被
着させるプロセスが複雑になったり高価になるという問
題なしに得られるものである。 この銅箔層の窒化アルミニウムへの付着度をテストす
るために、黄銅ねじの頭部（直径8mmの頭部）が銅箔の
中心付近で銅箔に半田付けされた。次に、このねじは銅
箔を窒化アルミニウムから引きはがすために引っぱられ
た。白金共融混合物・支持体濡れ性補強層およびこの層
と共にある窒化アルミニウムの数箇所がくっついた箔
が、バルクの窒化アルミニウムから分離し、これにより
窒化アルミニウム支持体はPt/AlN界面に沿って微細に破
壊された。かくして、窒化アルミニウムに対する上記直
接結合層の付着度は窒化アルミニウムの凝集度と同程度
であり、本発明による直接結合界面は確実なものである
という結果が得られた。これらの結果はパラジウムおよ
び金の共融混合物・支持体濡れ性補強層の場合と類似の
ものであった。 このプロセスおよび得られた金属クラッド窒化アルミ
ニウム本体は、基板材料としての窒化アルミニウムの使
用が望ましいと考えられているので、エレクトロニクス
技術に広い用途を有しているが、金属層と窒化アルミニ
ウムとの間で大きな付着結合を与えることができないこ
とによりその使用は防げられている。本発明はエレクト
ロニクス支持体材料としての窒化アルミニウムの使用に
対する上記の障害を克服するものである。 窒化ほう素とダイヤモンドの支持体を用いた場合、支
持体材料に対する白金、パラジウム、または金の共融混
合物・支持体濡れ性補強層の付着力が不十分なため直接
結合は成功しなかった。銅・濡れ性補強層の組合せが支
持体から分離した。この付着問題は、支持体の付着力促
進化学的または物理的処理の使用、または支持体と共融
混合物・支持体濡れ性補強層の間に付着力促進層を設け
ることにより克服される。また炭化珪素支持体を用いた
場合、この炭化珪素と銅の間の強い相互作用が銅板を破
壊するため何らの結合も形成されなかった。この問題は
炭化珪素と銅板の間により効果的な障壁層を使用するこ
とにより解沢され得る。このような層は共融混合物・支
持体濡れ性補強層の堆積前に、またはこの堆積プロセス
の調整により炭化珪素上に好適に形成可能である。かく
して、この点に対する議論は所望の支持体材料上に直接
配置される共融混合物・支持体濡れ性補強層に対してな
されているが、所望の性質を持つ結合が得られる限り
は、望ましいまたは必要と考えられる介在層を主支持体
材料と共融混合物・支持体濡れ性補強層の間に配置して
もよい。その場合は、主支持体とその介在コーチング層
が、共融混合物・支持体の濡れ性補強層を配置する支持
体になるとみてもよい。 支持材料に直接結合された銅箔の複合体を形成する主
要な目的は、その他の材料または物品を支持体に結合で
きるようにするためである。この構造の１つの主要な用
途は、半導体チップを銅箔に半田付けすることにより、
またはそれらを固着するその他の手段により、半導体チ
ップまたはウエハを支持体に結合するためのものであ
る。 本方法は互いに直接結合された２つの「支持体」を有
する複合構造体の形成に使用され得ることも認識され
る。第４図において300によりこのような構造が一般的
に示される。図において、下部「支持体」320はその上
面に配置された共融混合物・支持体濡れ性補強層330を
有しており、また上部「支持体」320はその下面に配置
された共融混合物・支持体濡れ性補強層330を有してい
る。銅箔340が２つの共融混合物・支持体濡れ性補強層3
30の間に配置され、更に本発明による直接結合プロセス
により上記の層の両側に直接結合される。このようにし
て、複合構造が形成される。２つの支持体320は、周囲
環境下で望ましいと考えられるものと同じ材料または異
なる材料で形成される。更に、２つの支持体320は互い
に向けて配置された平表面を有するとして示されたが、
上部支持体320は横方向寸法が下部支持体320より小さく
てよく、更に下部支持体320の凹部または穴内に配置さ
れ、本プロセスによりその内で結合されてよいことが理
解されるべきである。この種の埋込み構造は、小さな埋
込み支持体が比較的高価であり、大きな支持体の離れた
位置で望ましいまたは必要な特定の特徴を有する場合に
は望ましく、またはより小さい方の支持体の特性がその
位置で必要とされると共に大きい方の支持体の特性が当
該構造内のどこか他の位置で必要とされる場合に望まし
いものである。 従って、この補強された直接結合プロセスを用いて、
所望の構成の構造をその意図する用途に従って形成する
ことができる。 第２図乃至第４図において、箔層140、240、340は支
持体120、220、320のほぼ主要表面を全体的に横切って
延在するものとして示してある。これが望ましくない多
くの用途がある。例えば、半導体装置のパッケージに供
するベースを形成する際に、パッケージ要素の主要表面
に配置された２つ以上の電気的に絶縁され、横方向に隔
置された導電部材を有することが望ましい状況がしばし
ばある。本発明によるこのような構造は第５図で110′
により一般に示してある。第５図において、支持体12
0′は、その上面に配置された３層の個別の共融混合物
・支持体濡れ性補強層132、134、および136を有してい
る。３つの個別銅箔セグメント142、144および146はそ
れぞれ対応する濡れ性補強層132、134、および136に整
合され、直接結合される。第５図の構造を形成するプロ
セスが第６図乃至８図に示される。先ず、マスク150が
平面またはブランクの支持体120′にわたって位置づけ
られる。マスク150は共融混合物・支持体濡れ性補強層1
32、134、および136に対して所望の大きさおよび相対的
位置でそれらに設けた３つの開口152、154、および156
を有する。次に、濡れ性補強層材料がマスク150の開口1
52、154、および156を通して支持体120′上にスパッタ
され、蒸発され、さもなければ堆積される。これは、第
７図に示したように、所望の３つの電気的に絶縁された
共融混合物・支持体濡れ性補強層132、134、および136
を提供する。次に、導電箔の３片142′、144′、および
146′が既に説明したように直接結合に対して用意され
る。次に、これらの箔片が、第８図に示したように、そ
れぞれ、共融混合物・支持体濡れ性補強層132、134、お
よび136と適切に整合されて配置される。次に、この構
造は銅直接結合温度プロフィルに通されて、第５図に示
したように、得られた箔142、144、および146と支持体1
20′の間で共融結合を形成する。絶縁された箔セグメン
ト142′、144′、および146′が第８図に示されるか、
これらの箔セグメントは、直接結合プロセスの前にまた
その間にそしてその後、箔層142′、144′、および14
6′が正確に支持体120′上の所望の相対位置に配置され
ることを保証する手段として、リードフリームによりま
たパッケージ製造技術でよく知られたその他の方法によ
り、共に接続される（またその後リードフレームから分
離される）ことが理解される。 堆積マスク150を使用して共融混合物・支持体濡れ性
補強層132、134、および136をパターン化すると好適で
あるが、単一の連続的共融混合物・支持体濡れ性補強層
を支持体120の上面に配置してもよく、またその層の介
在部分は王水などのエッチング剤により除去してもよい
ことが認められる。銅箔セグメント142、144、および14
6の間の電気的絶縁が要求されない場合は、単一の連続
的共融混合物・支持体濡れ性補強層を支持体120の上面
に配置されてよく、また個別の銅箔142′、144′、およ
び146′はそれらの上に配置され、開示された直接結合
プロセスにより支持体に結合されてよい。一方、共融混
合物・支持体濡れ性補強層と銅箔の両者は直接結合の時
点で支持体を横切って連続であってよい。次に、銅箔は
フォトレジストまたはその他の方法により選択的にエッ
チングされ、更に、次に銅エッチングにより露出された
共融混合物・支持体濡れ性補強層は王水などの適切なエ
ッチング剤により除去される。これは、支持体上に高度
に複雑化した直接結合のパターンを与える能力を提供す
る。 共融混合物・支持体濡れ性補強層が開口を有する支持
体上にスパッタされると、この共融混合物・支持体濡れ
性補強層は、例え開口の直径が25ミル（630ミクロン）
程度に小さくても、通常の開口は壁部を塗被するもので
ある。銅箔がこのような開口にわたって共融結合される
と、開口の壁部は、直接結合銅プロセスが完了した後、
銅色になる。これは、支持体が液体共融温度ゾーン内に
なお存在するか、またはそれがほぼその温度以下に冷却
される前かのいずれかの場合に、支持体がなお炉の液体
共融ゾーン内にあり、炉内のほぼ酸素が無い環境に起因
する酸素の一部損失を伴うとき、共融混合物液体が開口
壁を流下する結果であると信じられる。この効果は開口
内リードの封止の増強のために、またその他の目的のた
めに使用することができる。 以上、本発明に対する多くの変形例につき図示、説明
したが、更に多くの変形例が本発明の新寄性から逸脱せ
ずに展開可能なことが認識される。更に、本発明は銅・
酸化銅共融直接結合プロセスにより主として説明された
が、既に示した直接結合特許で示されるように、ニッケ
ル・酸化ニッケル、コバルト・酸化コバルト、鉄・酸化
鉄、および銅・硫化銅を含むその他の直接結合プロセス
も共融混合物・・支持体濡れ性補強層を含めることによ
り利益を得る。 本発明はそのある好適な実施例により以上に詳細に説
明されたが、多くの修正例およびそれらの変更例が当業
者により実施可能である。従って、本発明の真の精神と
範囲内に入るものとして全てのこのような修正例および
変更例を含むことが添付したクレイムにより意図され
る。
【発明の効果】
本発明は、銅・酸化銅共融混合物と支持体との濡れ性
を改良し、銅と窒化アルミニウムの間の大きな熱伝導度
の直接結合を得ることが出来る効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の直接結合プロセスによるアルミナ支持
体に結合された銅箔の斜視図である。 第２図は、本発明による支持体に結合された銅箔の斜視
図である。 第３図は、本発明による金属・金属化合物共融結合との
組合せにおける共融混合物・支持体濡れ性補強層を介し
て単一支持体の両主要面に結合された２つの対称金属箔
の斜視図である。 ０第４図は、２つの支持体であって、中央金属箔に対す
る金属・金属化合物共融結合との組合せにおいてこれら
の支持体上に配置された共融混合物・支持体濡れ性補強
層を介して互いに結合された上記２つの支持体の斜視図
である。 第５図は、本発明により支持体に結合された３つの個別
金属箔セグメントの斜視図である。 第６図、第７図、および第８図は、第５図に示した横迄
を形成するプロセスにおける逐次ステップを示す図であ
る。 図中、参照数字は次のものを示す。 110……金属・支持体複合体、 120、220、320、′20……支持体、 130、230、330、132、134、136……共融混合物・支持体
濡れ性補強層、 140、240、340、142′、144′、146′……金属箔、 200……対称金属積層体、 300……複合構造体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームス フランシス ビュルゲス アメリカ合衆国 12309 ニューヨーク 州、スケネクタディ、マックスウェル ドライヴ 848番地 (56)参考文献 特開 昭63−297287（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−139072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−67131（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−261283（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−219546（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−272183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−167358（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−177634（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 37/02 B23K 1/19 C04B 41/88

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】支持体と、 白金、パラジウム、金、および白金、パラジウムまたは
    金含有混合物または合金からなるグループから選択さ
    れ、該支持体に被着された共融混合物・支持体濡れ性補
    強層と、 銅・銅酸化物、ニッケル・ニッケル酸化物、コバルト・
    コバルト酸化物、鉄・酸化鉄、および銅・銅硫化物から
    なるグループから選択され、該共融混合物・支持体濡れ
    性補強層に結合された金属・金属化合物共融混合物との
    組合せ体。
  2. 【請求項２】前記金属・金属化合物共融混合物は銅・酸
    化銅である請求項１記載の組合せ体。
  3. 【請求項３】前記金属・金属化合物共融混合物により前
    記共融混合物・支持体濡れ性補強層に結合された他の導
    電性部材を更に備える請求項１記載の組合せ体。
  4. 【請求項４】前記金属・金属化合物共融混合物は銅・酸
    化銅である請求項３記載の組合せ体。
  5. 【請求項５】前記他の導電性部材は銅である請求項４記
    載の組合せ体。
  6. 【請求項６】前記他の導電性部材は第２の支持体上に配
    置された白金含有層である請求項４記載の組合せ体。
  7. 【請求項７】前記他の導電性部材は白金である請求項６
    記載の組合せ体。
  8. 【請求項８】前記他の導電性部材は第２の共融混合物・
    支持体濡れ性補強層である請求項３記載の組合せ体。
  9. 【請求項９】前記第２の共融混合物・支持体濡れ性補強
    層は、白金、パラジウム、金、および白金、パラジウ
    ム、金の１つ以上を有する混合物または合金からなるグ
    ループから選択される請求項８記載の組合せ体。
  10. 【請求項１０】前記第２の共融混合物・支持体濡れ性補
    強層は第２の支持体に付着される請求項８記載の組合せ
    体。
  11. 【請求項１１】前記第２の共融混合物・支持体濡れ性補
    強層は白金を含有する請求項10記載の組合せ体。
  12. 【請求項１２】前記第２の共融混合物・支持体濡れ性補
    強層は白金である請求項11記載の組合せ体。
  13. 【請求項１３】前記第２の共融混合物・支持体濡れ性補
    強層はパラジウムを含有する請求項10記載の組合せ体。
  14. 【請求項１４】前記第２の共融混合物・支持体濡れ性補
    強層はパラジウムである請求項11記載の組合せ体。
  15. 【請求項１５】前記第２の共融混合物・支持体濡れ性補
    強層は金を含有する請求項10記載の組合せ体。
  16. 【請求項１６】前記第２の共融混合物・支持体濡れ性補
    強層は金である請求項11記載の組合せ体。
  17. 【請求項１７】前記支持体は、タングステン、タングス
    テン・レニウム合金、モリブデン、窒化アルミニウム、
    アルミナ、ベリリア、および銅からなるグループから選
    択される請求項１記載の組合せ体。
  18. 【請求項１８】前記金属・金属化合物は、銅・酸化銅、
    ニッケル・酸化ニッケル、コバルト・酸化コバルト、鉄
    ・酸化鉄、および銅・硫化銅からなるグループから選択
    される請求項17記載の組合せ体。
  19. 【請求項１９】前記金属・金属化合物共融混合物は銅お
    よび酸化銅からなる請求項18記載の組合せ体。
  20. 【請求項２０】前記金属・金属化合物共融混合物により
    前記共融混合物・支持体濡れ性補強層に結合された他の
    導電性部材を更に有する請求項17記載の組合せ体。
  21. 【請求項２１】前記他の導電性部材は第２の支持体上に
    配置された第２の共融混合物・支持体濡れ性補強層であ
    る請求項20記載の組合せ体。
  22. 【請求項２２】前記第１および第２の共融混合物の支持
    体濡れ性補強層は、いずれも、白金、パラジウム、金、
    および白金、パラジウム、および金の１つ以上を含有す
    る混合物または合金からなるグループから選択される請
    求項21記載の組合せ体。
  23. 【請求項２３】前記第２の支持体は、タングステン、タ
    ングステン・レニウム合金、モリブデン、窒化アルミニ
    ウム、アルミナ、ベリリア、および銅からなるグループ
    から選択される請求項21記載の組合せ体。
  24. 【請求項２４】第１および第２の対向主要表面を有する
    コア部材と、 各々が、白金、パラジウム、金、および白金、パラジウ
    ム、および金の１つ以上を含有する混合物または合金か
    らなるグループから選択され、該コア部材の前記第１お
    よび第２の主要表面にそれぞれ粘着された第１および第
    ２の共融混合物・支持体濡れ性補強層と、 前記第１および第２の共融混合物・支持体濡れ性補強層
    にそれぞれ直接結合された第１および第２の対称銅・酸
    化銅層から形成された対称型積層体とからなる組合せ
    体。
  25. 【請求項２５】第１の主要表面を有する支持体と、 各々が、白金、パラジウム、金、および白金、パラジウ
    ム、および金の１つ以上を含有する混合物または合金か
    らなるグループから選択され、該支持体の前記第１の主
    要表面に粘着された複数の隔置された共融混合物・支持
    体濡れ性補強層セグメントと、 各々が、銅・酸化銅を含む金属・金属化合物共融混合物
    によりそれぞれ異なる前記共融混合物・支持体濡れ性補
    強層セグメントに別々に結合された複数の金属セグメン
    トとの組合せ体。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3924225C2 (de) * 1988-07-22 1994-01-27 Mitsubishi Electric Corp Verfahren zur Herstellung eines Keramik-Metall-Verbundsubstrats sowie Keramik-Metall-Verbundsubstrat
US5296310A (en) * 1992-02-14 1994-03-22 Materials Science Corporation High conductivity hydrid material for thermal management
US5544038A (en) * 1992-09-21 1996-08-06 General Electric Company Synchronous rectifier package for high-efficiency operation
US5777259A (en) * 1994-01-14 1998-07-07 Brush Wellman Inc. Heat exchanger assembly and method for making the same
CA2140311A1 (en) * 1994-01-14 1995-07-15 Joseph P. Mennucci Multilayer laminate product and process
US5876859A (en) * 1994-11-10 1999-03-02 Vlt Corporation Direct metal bonding
US5906310A (en) * 1994-11-10 1999-05-25 Vlt Corporation Packaging electrical circuits
JP2732823B2 (ja) * 1995-02-02 1998-03-30 ヴィエルティー コーポレーション はんだ付け方法
US6022426A (en) * 1995-05-31 2000-02-08 Brush Wellman Inc. Multilayer laminate process
JPH09275182A (ja) * 1996-04-02 1997-10-21 Seiichi Serizawa 半導体装置用リ−ドフレ−ム
JP3746594B2 (ja) 1997-06-20 2006-02-15 日本碍子株式会社 セラミックスの接合構造およびその製造方法
US6075701A (en) * 1999-05-14 2000-06-13 Hughes Electronics Corporation Electronic structure having an embedded pyrolytic graphite heat sink material
US6316737B1 (en) 1999-09-09 2001-11-13 Vlt Corporation Making a connection between a component and a circuit board
US6337513B1 (en) * 1999-11-30 2002-01-08 International Business Machines Corporation Chip packaging system and method using deposited diamond film
AT4290U1 (de) * 2000-12-27 2001-05-25 Plansee Ag Verfahren zur herabsetzung des spezifischen widerstandes einer elektrisch leitenden schicht
US6985341B2 (en) * 2001-04-24 2006-01-10 Vlt, Inc. Components having actively controlled circuit elements
US7443229B1 (en) 2001-04-24 2008-10-28 Picor Corporation Active filtering
US6699571B1 (en) 2002-03-27 2004-03-02 Morgan Advanced Ceramics, Inc. Devices and methods for mounting components of electronic circuitry
JP4014549B2 (ja) * 2003-09-18 2007-11-28 富士電機システムズ株式会社 ヒートシンク及びその製造方法
DE102004033933B4 (de) * 2004-07-08 2009-11-05 Electrovac Ag Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
CN100389371C (zh) * 2004-09-16 2008-05-21 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 具有低待机电流的调压器用器件和方法
US20070231590A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Stellar Industries Corp. Method of Bonding Metals to Ceramics
US7719194B2 (en) * 2006-05-12 2010-05-18 General Electric Company Inhibited oxidation foil connector for a lamp
CN101911264B (zh) * 2008-03-19 2012-07-04 日矿金属株式会社 在基材上形成有阻挡层兼种子层的电子构件
DE102010025313A1 (de) * 2010-06-28 2011-12-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen einer strukturierten, elektrisch leitfähigen Schicht auf einem Keramikträger
US8957531B2 (en) 2011-10-20 2015-02-17 International Business Machines Corporation Flat laminate, symmetrical test structures and method of use to gauge white bump sensitivity
US9941376B2 (en) 2015-04-30 2018-04-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Metal gate scheme for device and methods of forming
JP6744488B2 (ja) * 2017-05-26 2020-08-19 京セラ株式会社 パワーモジュール用基板およびパワーモジュール
WO2019165579A1 (zh) * 2018-02-27 2019-09-06 南方科技大学 单质非晶钯及其制备方法和用途

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1005346B (de) * 1955-07-30 1957-03-28 Heraeus Gmbh W C Zum Loeten von Metallteilen, insbesondere elektrischen Kontaktteilen, geeignete Flaeche
US3006069A (en) * 1957-05-23 1961-10-31 Rca Corp Method of sealing a metal member to a ceramic member
US3160798A (en) * 1959-12-07 1964-12-08 Gen Electric Semiconductor devices including means for securing the elements
US3147547A (en) * 1960-03-10 1964-09-08 Gen Electric Coating refractory metals
US3273979A (en) * 1964-07-06 1966-09-20 Rca Corp Semiconductive devices
US3593412A (en) * 1969-07-22 1971-07-20 Motorola Inc Bonding system for semiconductor device
US3744120A (en) * 1972-04-20 1973-07-10 Gen Electric Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic
US3766634A (en) * 1972-04-20 1973-10-23 Gen Electric Method of direct bonding metals to non-metallic substrates
US3854892A (en) * 1972-04-20 1974-12-17 Gen Electric Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic
US3993411A (en) * 1973-06-01 1976-11-23 General Electric Company Bonds between metal and a non-metallic substrate
US3911553A (en) * 1974-03-04 1975-10-14 Gen Electric Method for bonding metal to ceramic
GB1457806A (en) * 1974-03-04 1976-12-08 Mullard Ltd Semiconductor device manufacture
US4129243A (en) * 1975-07-30 1978-12-12 General Electric Company Double side cooled, pressure mounted semiconductor package and process for the manufacture thereof
US3994430A (en) * 1975-07-30 1976-11-30 General Electric Company Direct bonding of metals to ceramics and metals
US4076711A (en) * 1976-04-05 1978-02-28 Schering Corporation Triazolo [4,5-d]-pyrimidines
NL7903241A (nl) * 1979-04-25 1980-10-28 Philips Nv Televisie sleutelsignaalschakeling.
US4567110A (en) * 1979-11-13 1986-01-28 Massachusetts Institute Of Technology High-temperature brazed ceramic joints
US4409278A (en) * 1981-04-16 1983-10-11 General Electric Company Blister-free direct bonding of metals to ceramics and metals
EP0097944B1 (en) * 1982-06-29 1988-06-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same
US4563383A (en) * 1984-03-30 1986-01-07 General Electric Company Direct bond copper ceramic substrate for electronic applications
US4727633A (en) * 1985-08-08 1988-03-01 Tektronix, Inc. Method of securing metallic members together
US4750665A (en) * 1986-11-21 1988-06-14 Indium Corporation Of America Method of producing a combination cover
JPS63166774A (ja) * 1986-12-27 1988-07-09 同和鉱業株式会社 銅板とアルミナ基板との接合体の製造方法

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EP0434313A2 (en) 1991-06-26

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