JPS5840845A - 半導体被覆用ガラス - Google Patents
半導体被覆用ガラスInfo
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- JPS5840845A JPS5840845A JP56139363A JP13936381A JPS5840845A JP S5840845 A JPS5840845 A JP S5840845A JP 56139363 A JP56139363 A JP 56139363A JP 13936381 A JP13936381 A JP 13936381A JP S5840845 A JPS5840845 A JP S5840845A
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- JP
- Japan
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- glass
- powder
- pbo
- sio2
- willemite
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/291—Oxides or nitrides or carbides, e.g. ceramics, glass
-
- 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
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】
本発明は、シリコン単結晶を素材としたダイオ1
ード、サイリスター、トランジスター等の半導体素子の
PN接合部を含む表面を保護、あるいは安定化(パシベ
ーション)のために被覆するガラスに係り、特にシリコ
ンウェハーの表面に直接被覆するのに好適なガラスに関
する。
PN接合部を含む表面を保護、あるいは安定化(パシベ
ーション)のために被覆するガラスに係り、特にシリコ
ンウェハーの表面に直接被覆するのに好適なガラスに関
する。
この半導体被覆用ガラスに要求される特性としては、(
1)ガラスの熱膨張係数が半導体素子のそれに適合する
こと、(2)半導体素子表面に悪影響を与えるアルカリ
成分等の不純物を含まないこと、(3)高温では半導体
素子の特性が劣化する恐れがあるため封着温度が900
℃以下であること、(4)半導体素子に対する密着性が
良いこと、(5)電極形成などの半導体製造工程のため
に良好な耐薬品性、耐酸性を有すること、(6)被覆後
ガラス中の電荷量が半導体素子の設計に合った適量の負
電荷を有すること、(これによって半導体素子に誘起さ
れる電荷は適正な量の正電荷になる)等があげられる。
1)ガラスの熱膨張係数が半導体素子のそれに適合する
こと、(2)半導体素子表面に悪影響を与えるアルカリ
成分等の不純物を含まないこと、(3)高温では半導体
素子の特性が劣化する恐れがあるため封着温度が900
℃以下であること、(4)半導体素子に対する密着性が
良いこと、(5)電極形成などの半導体製造工程のため
に良好な耐薬品性、耐酸性を有すること、(6)被覆後
ガラス中の電荷量が半導体素子の設計に合った適量の負
電荷を有すること、(これによって半導体素子に誘起さ
れる電荷は適正な量の正電荷になる)等があげられる。
上記の被覆用ガラスとして要求される特性中、(6)項
のガラス中の負電荷量が、半導体素子の電気的特性に大
きな影響を与えるものであり、その電2 荷量が少ないと逆耐電圧が低く、電荷量が多いと逆耐電
圧は高くなるが、多すぎると逆洩れ電流が大きくなって
使用に適さない。従って、このガラスとしては、半導体
素子の設計に合致した適正な量の負電荷をもつことが必
要である。また、先記の被覆用ガラスとして要求される
項目の中で、(1)項の熱膨張特性も重要視され、適当
な膨張係数を有していない場合には、被覆したガラスが
割れたり、シリコンウェハーの反りが大きくなって、電
極パターンを作成することが困難となる。このシリコン
ウェハーの反りは、最近のようにウェハーの寸法が大口
径化されるより大きくなるものである。
のガラス中の負電荷量が、半導体素子の電気的特性に大
きな影響を与えるものであり、その電2 荷量が少ないと逆耐電圧が低く、電荷量が多いと逆耐電
圧は高くなるが、多すぎると逆洩れ電流が大きくなって
使用に適さない。従って、このガラスとしては、半導体
素子の設計に合致した適正な量の負電荷をもつことが必
要である。また、先記の被覆用ガラスとして要求される
項目の中で、(1)項の熱膨張特性も重要視され、適当
な膨張係数を有していない場合には、被覆したガラスが
割れたり、シリコンウェハーの反りが大きくなって、電
極パターンを作成することが困難となる。このシリコン
ウェハーの反りは、最近のようにウェハーの寸法が大口
径化されるより大きくなるものである。
従来、この種の被覆用ガラスとしてZnOを主成分とす
るZnO−B2O3−SiO2系ガラス、いわゆる亜鉛
系ガラスと、PbOを主成分とするPbO−SiO2−
Al2O3系またはPbO−B2O3−SiO2−Al
2O3系ガラス、いわゆる鉛系ガラスが用いられていた
。しかし、この従来の被覆用ガラスのうち、鉛系ガラス
は亜鉛系ガラスに比べ耐薬品性が優れているという利点
があ3 る反面、電気的特性、特に逆耐電圧、逆洩れ電流特性が
劣るため1000〜1500Vの逆方向の設計耐圧の高
い半導体素子には適用できない欠点があった。
るZnO−B2O3−SiO2系ガラス、いわゆる亜鉛
系ガラスと、PbOを主成分とするPbO−SiO2−
Al2O3系またはPbO−B2O3−SiO2−Al
2O3系ガラス、いわゆる鉛系ガラスが用いられていた
。しかし、この従来の被覆用ガラスのうち、鉛系ガラス
は亜鉛系ガラスに比べ耐薬品性が優れているという利点
があ3 る反面、電気的特性、特に逆耐電圧、逆洩れ電流特性が
劣るため1000〜1500Vの逆方向の設計耐圧の高
い半導体素子には適用できない欠点があった。
また、この従来の鉛系ガラスでは、熱膨張係数がシリコ
ンウェハーと比べて大きいため、被覆したガラスに亀裂
が入ったり、また、シリコンウェハーが反って電極パタ
ーンを作成することが困難となる問題があった。
ンウェハーと比べて大きいため、被覆したガラスに亀裂
が入ったり、また、シリコンウェハーが反って電極パタ
ーンを作成することが困難となる問題があった。
本発明の目的は、先記の被覆用ガラスとして要求される
諸特性に優れた半導体被覆用ガラス、特に従来の鉛系被
覆用ガラスの欠点を解消し、電気的特性に優れ、設計耐
圧の高い半導体素子の被覆に好適な被覆用ガラス及びシ
リコンウェハーに直接被覆した場合にガラスの割れがな
く、シリコンウェハーの反りのない被覆用ガラスを提供
することである。
諸特性に優れた半導体被覆用ガラス、特に従来の鉛系被
覆用ガラスの欠点を解消し、電気的特性に優れ、設計耐
圧の高い半導体素子の被覆に好適な被覆用ガラス及びシ
リコンウェハーに直接被覆した場合にガラスの割れがな
く、シリコンウェハーの反りのない被覆用ガラスを提供
することである。
本発明者は、PbOを40〜70重量%含有する非結晶
性のPbO−SiO2系あるいはPbO−B2O3−S
iO2系のガラス粉末に、重量比でウィレマイト粉末0
.01〜9.0%、ジルコン粉末0.01〜5.0%の
一者または両者を混合する4 ことにより、前記目的に合致する半導体被覆用ガラスが
得られることを見い出した。
性のPbO−SiO2系あるいはPbO−B2O3−S
iO2系のガラス粉末に、重量比でウィレマイト粉末0
.01〜9.0%、ジルコン粉末0.01〜5.0%の
一者または両者を混合する4 ことにより、前記目的に合致する半導体被覆用ガラスが
得られることを見い出した。
本発明に係る被覆用ガラスで、基本組成をなすガラス粉
末としては、PbOを40〜70重量%含有する非結晶
性のPbO−SiO2系ガラス、あるいは、PbO−B
2O3−SiO2系ガラスが選定される。例えば主たる
成分が重量%でPbO40〜70%、SiO230〜5
0%、Al2O30〜20%からなるPbO−SiO2
系ガラス、または主たる成分が重量%で、PbO40〜
70%、B2O30.1〜15%、SiO20.1〜5
0%、Al2O30〜20%からなるPbO−B2O3
−SiO2系ガラスが好ましい。このガラス粉末には、
必要に応じて前記のPbO、SiO2、B2O3、Al
2O3の成分以外に、MnO2、CeO2、Sb2O3
、ZrO2を各5%以下、Ta2O5、TiO2、La
2O5を各10%以下含有され得る。このような組成を
有するガラス粉末は、一般的に軟化点550〜800℃
、封着温度650〜890℃、熱膨張係数30〜55×
10−7℃−1(30〜300℃)の特性を有している
。
末としては、PbOを40〜70重量%含有する非結晶
性のPbO−SiO2系ガラス、あるいは、PbO−B
2O3−SiO2系ガラスが選定される。例えば主たる
成分が重量%でPbO40〜70%、SiO230〜5
0%、Al2O30〜20%からなるPbO−SiO2
系ガラス、または主たる成分が重量%で、PbO40〜
70%、B2O30.1〜15%、SiO20.1〜5
0%、Al2O30〜20%からなるPbO−B2O3
−SiO2系ガラスが好ましい。このガラス粉末には、
必要に応じて前記のPbO、SiO2、B2O3、Al
2O3の成分以外に、MnO2、CeO2、Sb2O3
、ZrO2を各5%以下、Ta2O5、TiO2、La
2O5を各10%以下含有され得る。このような組成を
有するガラス粉末は、一般的に軟化点550〜800℃
、封着温度650〜890℃、熱膨張係数30〜55×
10−7℃−1(30〜300℃)の特性を有している
。
下の表に、前記したPbO−SiO2系ガラス及びPb
O−B2O3−SiO2系ガラスの組成例と各ガラスの
軟化点5 熱膨張係数、封着温度を示す。
O−B2O3−SiO2系ガラスの組成例と各ガラスの
軟化点5 熱膨張係数、封着温度を示す。
上記の鉛系のガラス粉末は、全体的に好ましい6
ガラス特性を有するけれども、それのみではガラス中の
負電荷量が低くて設計耐圧の高い半導体素子に適合した
負電荷量を有しておらず、ために逆耐電圧が低く、電気
的特性の面で著しく劣っている。従って、本発明の被覆
用ガラスにおいては、かかる電気的特性の改善のために
、前記の鉛系ガラスの粉末に対して、ウィレマイト粉末
、ジルコン粉末の一者又は両者を所定量混合する。ウィ
レマイト粉末は、この電気的特性の改善以外にガラスの
熱膨張係数を若干低下させ、シリコンウェハーの封着に
最適なものに調整する作用もあり、これによりシリコン
ウェハーの反りがなくなり、電極パターンを正確に形成
することができ、また、被覆ガラスの割れを防止できる
効果が発揮される。
負電荷量が低くて設計耐圧の高い半導体素子に適合した
負電荷量を有しておらず、ために逆耐電圧が低く、電気
的特性の面で著しく劣っている。従って、本発明の被覆
用ガラスにおいては、かかる電気的特性の改善のために
、前記の鉛系ガラスの粉末に対して、ウィレマイト粉末
、ジルコン粉末の一者又は両者を所定量混合する。ウィ
レマイト粉末は、この電気的特性の改善以外にガラスの
熱膨張係数を若干低下させ、シリコンウェハーの封着に
最適なものに調整する作用もあり、これによりシリコン
ウェハーの反りがなくなり、電極パターンを正確に形成
することができ、また、被覆ガラスの割れを防止できる
効果が発揮される。
ウィレマイト(Zn2SiO4)は亜鉛華及びシリカ粉
をZnOとSiO2のモル比が2:1になるように調合
し、約1450℃の高温で焼成した後、得られた焼結体
を微粉砕して製造されたものが使用される。ジルコン(
ZrSiO4)は、天然品著しくはZrO2粉末とSi
O2粉末とを固相反応によって合成したものが用いら7 れる。
をZnOとSiO2のモル比が2:1になるように調合
し、約1450℃の高温で焼成した後、得られた焼結体
を微粉砕して製造されたものが使用される。ジルコン(
ZrSiO4)は、天然品著しくはZrO2粉末とSi
O2粉末とを固相反応によって合成したものが用いら7 れる。
このウィレマイト粉末、ジルコン粉末を一者または両者
を鉛系ガラス粉末に所定量、すなわち、重量費でウィレ
マイト粉末0.01〜9.0%、ジルコン粉末0.01
〜7%の範囲で混合して用いる。そのウィレマイト粉末
、ジルコン粉末の混合量が下限値以下では添加による効
果がなく、一方、上限値を超えると負電荷量が多くなり
すぎ、逆洩れ電流が大きくなって好ましくないとともに
、流動性が悪くなって半導体素子に対するぬれが悪くな
り、良好な封着が得られなくなる。
を鉛系ガラス粉末に所定量、すなわち、重量費でウィレ
マイト粉末0.01〜9.0%、ジルコン粉末0.01
〜7%の範囲で混合して用いる。そのウィレマイト粉末
、ジルコン粉末の混合量が下限値以下では添加による効
果がなく、一方、上限値を超えると負電荷量が多くなり
すぎ、逆洩れ電流が大きくなって好ましくないとともに
、流動性が悪くなって半導体素子に対するぬれが悪くな
り、良好な封着が得られなくなる。
以下、本発明におけるウィレマイト粉末及びジルコン粉
末の添加による電気的特性の改善効果を実施例について
説明する。
末の添加による電気的特性の改善効果を実施例について
説明する。
本発明の半導体被覆用ガラスを用い、金属(アルミニウ
ム電極)−ガラス−半導体(シリコン)のMOS(Me
tal−Oxide−Silicon)を呼称されてい
る構造体を作製して、その電圧容量特性から半導体素子
表面の電荷密度(NFB)を測定し、ウィレマイト粉末
が半導体素子表面の電荷密度に与える影8 響を調べた。第1図は、先の表に掲げられているPbO
−SiO2系のNO.1ガラス(PbO53.0%、S
iO244%、Al2O33.0%)にウィレマイト粉
末を添加していったとき、ウィレマイト粉末の添加量に
よる表面電荷密度の変化を示したものである。図から、
ウィレマイト粉末の添加により、半導体素子表面に誘起
される正電荷量が増すことがわかる。第2図は、前記の
NO.1ガラスに5重量%のウィレマイト粉末を加えた
ものに、更にジルコン粉末を添加していったとき、ジル
コン粉末の添加量による表面電荷密度の変化を示してい
る。同図からジルコン粉末は、半導体素子表面の正電荷
量を増加させること及びウィレマイト粉末とジルコン粉
末の両者を添加した場合は、単独の場合と比べて半導体
素子表面に誘起される正電荷量をより増加させることが
わかる。
ム電極)−ガラス−半導体(シリコン)のMOS(Me
tal−Oxide−Silicon)を呼称されてい
る構造体を作製して、その電圧容量特性から半導体素子
表面の電荷密度(NFB)を測定し、ウィレマイト粉末
が半導体素子表面の電荷密度に与える影8 響を調べた。第1図は、先の表に掲げられているPbO
−SiO2系のNO.1ガラス(PbO53.0%、S
iO244%、Al2O33.0%)にウィレマイト粉
末を添加していったとき、ウィレマイト粉末の添加量に
よる表面電荷密度の変化を示したものである。図から、
ウィレマイト粉末の添加により、半導体素子表面に誘起
される正電荷量が増すことがわかる。第2図は、前記の
NO.1ガラスに5重量%のウィレマイト粉末を加えた
ものに、更にジルコン粉末を添加していったとき、ジル
コン粉末の添加量による表面電荷密度の変化を示してい
る。同図からジルコン粉末は、半導体素子表面の正電荷
量を増加させること及びウィレマイト粉末とジルコン粉
末の両者を添加した場合は、単独の場合と比べて半導体
素子表面に誘起される正電荷量をより増加させることが
わかる。
第3図は、(A)NO.1ガラス、(B)NO.1ガラ
ス+ウィレマイト粉末5重量%、(C)NO.1ガラス
+ウィレマイト粉末5重量%+ウィレマイト粉末3重量
%の各ガラスを設計耐圧1500Vのシリコン半導体素
子に被覆して作9 製した半導体装置の耐圧特性(逆方向洩れ電流が1μA
になったときの逆電圧)を示している。同図よりウィレ
マイト粉末、ジルコン粉末の添加は、逆耐電圧を高くし
て半導体装置の電気的特性を向上させる顕著な効果があ
ることがわかる。
ス+ウィレマイト粉末5重量%、(C)NO.1ガラス
+ウィレマイト粉末5重量%+ウィレマイト粉末3重量
%の各ガラスを設計耐圧1500Vのシリコン半導体素
子に被覆して作9 製した半導体装置の耐圧特性(逆方向洩れ電流が1μA
になったときの逆電圧)を示している。同図よりウィレ
マイト粉末、ジルコン粉末の添加は、逆耐電圧を高くし
て半導体装置の電気的特性を向上させる顕著な効果があ
ることがわかる。
以上説明した本発明に係る被覆用ガラスを製造するに当
っては、鉛系のガラス粉末を構成するPbO、SiO2
、B2O3、Al2O3等の各成分の原料を目標組成に
なるように調合したバッチを、1500〜1600℃の
温度で焼く時間溶融してガラス化する。この溶融したガ
ラスを水砕した後、ボールミル等の粉砕機により微粉砕
する。このガラス粉末に対し、ウィレマイト粉末0.0
1〜9.0重量%、ジルコン粉末0.01〜5.0重量
%の割合で、これの一者または両者を均一に混合する。
っては、鉛系のガラス粉末を構成するPbO、SiO2
、B2O3、Al2O3等の各成分の原料を目標組成に
なるように調合したバッチを、1500〜1600℃の
温度で焼く時間溶融してガラス化する。この溶融したガ
ラスを水砕した後、ボールミル等の粉砕機により微粉砕
する。このガラス粉末に対し、ウィレマイト粉末0.0
1〜9.0重量%、ジルコン粉末0.01〜5.0重量
%の割合で、これの一者または両者を均一に混合する。
シリコンウェハーの被覆、封着に当っては、上述のよう
に製造した被覆用ガラスを電気泳動法によってシリコン
ウェハーの表面に塗布する。次いで被覆したシリコンウ
ェハーを乾燥後電気焼成炉において750〜850℃で
10〜15分間加熱して封着10 する。
に製造した被覆用ガラスを電気泳動法によってシリコン
ウェハーの表面に塗布する。次いで被覆したシリコンウ
ェハーを乾燥後電気焼成炉において750〜850℃で
10〜15分間加熱して封着10 する。
以上説明した本発明の被覆用ガラスは、特に設計耐圧が
1500〜2000Vの高耐圧のシリコン半導体素子の
被覆に適しており、この高耐圧の半導体素子に被覆した
際には、ガラスが適正な負電荷量をもつことになり、逆
耐電圧が高く、逆洩れ電流が小さい優れた電気的特性を
示す。
1500〜2000Vの高耐圧のシリコン半導体素子の
被覆に適しており、この高耐圧の半導体素子に被覆した
際には、ガラスが適正な負電荷量をもつことになり、逆
耐電圧が高く、逆洩れ電流が小さい優れた電気的特性を
示す。
第1図は鉛系ガラス粉末にウィレマイト粉末を添加した
場合の半導体表面に誘起される表面電荷密度を示し、第
2図は、5重量%のウィレマイト粉末を混合した鉛系ガ
ラス粉末にジルコン粉末を添加した場合の半導体表面い
誘起される表面電荷密度を示し、第3図は、鉛系ガラス
、それにウィレマイト粉末を添加したガラス、更に、そ
れにジルコン粉末を添加したガラスにより被覆した半導
体素子の耐圧特性を示す。 特許出願人 日本電気硝子株式会社 代表者 長 崎 準 一 11
場合の半導体表面に誘起される表面電荷密度を示し、第
2図は、5重量%のウィレマイト粉末を混合した鉛系ガ
ラス粉末にジルコン粉末を添加した場合の半導体表面い
誘起される表面電荷密度を示し、第3図は、鉛系ガラス
、それにウィレマイト粉末を添加したガラス、更に、そ
れにジルコン粉末を添加したガラスにより被覆した半導
体素子の耐圧特性を示す。 特許出願人 日本電気硝子株式会社 代表者 長 崎 準 一 11
Claims (3)
- (1)PbOを40〜70重量%含有し、軟化点が55
0〜800℃、熱膨張係数が30〜55×10−7℃ー
1(30〜300℃)の非結晶性のPbO−SiO2系
あるいはPbO−B2O3−SiO2系のガラス粉末に
、重量比でウィレマイト粉末0.01〜9.0%、ジル
コン粉末0.01〜7.0%の一者又は両者を混合して
なる半導体被覆用ガラス。 - (2)前記PbO−SiO2系ガラス粉末は、主たる成
分が重量%で、PbO40〜70%、SiO230〜5
0%、Al2O30〜20%からなる特許請求の範囲第
1項記載の半導体被覆用ガラス。 - (3)前記PbOB2O3−SiO2系ガラス粉末は、
主たる成分が重量%で、PbO40〜70%、B2O3
0.1〜15%、SiO20.1〜50%、Al2O3
0〜20%からなる特許請求の範囲第1項記載の半導体
被覆用ガラス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56139363A JPS5840845A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 半導体被覆用ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56139363A JPS5840845A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 半導体被覆用ガラス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5840845A true JPS5840845A (ja) | 1983-03-09 |
JPS6160583B2 JPS6160583B2 (ja) | 1986-12-22 |
Family
ID=15243581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56139363A Granted JPS5840845A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 半導体被覆用ガラス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5840845A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59167023A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Toshiba Corp | 半導体パツシベ−シヨン用ガラス |
JPS6229145A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-07 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 大口径シリコンウェハー被覆用ガラス |
JPH03205322A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-06 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 半導体被覆用ガラス |
JP2013030804A (ja) * | 2004-11-12 | 2013-02-07 | Ferro Corp | 太陽電池コンタクトの製造のための混合物及び太陽電池コンタクトの製造方法 |
-
1981
- 1981-09-03 JP JP56139363A patent/JPS5840845A/ja active Granted
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59167023A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Toshiba Corp | 半導体パツシベ−シヨン用ガラス |
JPH0224373B2 (ja) * | 1983-03-11 | 1990-05-29 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
JPS6229145A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-07 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 大口径シリコンウェハー被覆用ガラス |
JPH0426541B2 (ja) * | 1985-07-30 | 1992-05-07 | Nippon Electric Glass Co | |
JPH03205322A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-06 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 半導体被覆用ガラス |
JP2013030804A (ja) * | 2004-11-12 | 2013-02-07 | Ferro Corp | 太陽電池コンタクトの製造のための混合物及び太陽電池コンタクトの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6160583B2 (ja) | 1986-12-22 |
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