JP2001106551A - 封着材料 - Google Patents
封着材料Info
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- JP2001106551A JP2001106551A JP2000268740A JP2000268740A JP2001106551A JP 2001106551 A JP2001106551 A JP 2001106551A JP 2000268740 A JP2000268740 A JP 2000268740A JP 2000268740 A JP2000268740 A JP 2000268740A JP 2001106551 A JP2001106551 A JP 2001106551A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 有毒物質を含有せず、しかも荷重をかけるこ
となく３３０℃以下の温度でパッケージを封着すること
が可能な封着材料を提供する。 【解決手段】 低融点組成物粉末４５〜９０体積％と、
耐火性物質粉末１０〜５５体積％を混合してなり、該低
融点組成物粉末はモル％で、Ａｇ2Ｏ ２０〜５０％、
ＡｇＩ ５〜３０％、Ｐ2Ｏ5 ２０〜５０％、ＰｂＯ＋
ＺｎＯ＋ＣｕＯ０〜１５％の組成を有してなることを特
徴とする。
となく３３０℃以下の温度でパッケージを封着すること
が可能な封着材料を提供する。 【解決手段】 低融点組成物粉末４５〜９０体積％と、
耐火性物質粉末１０〜５５体積％を混合してなり、該低
融点組成物粉末はモル％で、Ａｇ2Ｏ ２０〜５０％、
ＡｇＩ ５〜３０％、Ｐ2Ｏ5 ２０〜５０％、ＰｂＯ＋
ＺｎＯ＋ＣｕＯ０〜１５％の組成を有してなることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は封着材料に関し、より具
体的には半導体集積回路、水晶振動子等の熱に弱い素子
を搭載したパッケージの気密封着に好適な封着材料に関
するものである。
体的には半導体集積回路、水晶振動子等の熱に弱い素子
を搭載したパッケージの気密封着に好適な封着材料に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路や水晶振動子等の素子を
搭載した高信頼性のパッケージの気密封着には、低融点
ガラスを用いた封着材料が使用される。
搭載した高信頼性のパッケージの気密封着には、低融点
ガラスを用いた封着材料が使用される。
【０００３】従来、封着材料としてＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系ガ
ラス粉末に、チタン酸鉛、ウイレマイト等の低膨張耐火
性物質粉末を添加したものが広く知られているが、この
系のガラスを用いた封着材料は、封着温度を４００℃以
下にすることが困難であるため、素子によっては特性が
劣化してしまう場合がある。
ラス粉末に、チタン酸鉛、ウイレマイト等の低膨張耐火
性物質粉末を添加したものが広く知られているが、この
系のガラスを用いた封着材料は、封着温度を４００℃以
下にすることが困難であるため、素子によっては特性が
劣化してしまう場合がある。
【０００４】近年このような事情から、より低い温度で
封着できる封着材料の開発が進められている。例えば特
表昭６３−５０２５８３号には、ＰｂＯ−Ｖ2Ｏ5−Ｂｉ
2Ｏ3系ガラスを使用した封着材料が開示され、また特開
昭６３−３１５５３６号には、ＰｂＯ−Ｔｌ2Ｏ−Ｂ2Ｏ
3系ガラスを使用した封着材料が開示されている。
封着できる封着材料の開発が進められている。例えば特
表昭６３−５０２５８３号には、ＰｂＯ−Ｖ2Ｏ5−Ｂｉ
2Ｏ3系ガラスを使用した封着材料が開示され、また特開
昭６３−３１５５３６号には、ＰｂＯ−Ｔｌ2Ｏ−Ｂ2Ｏ
3系ガラスを使用した封着材料が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記特表昭６３−５０
２５８３号に開示の封着材料は、封着温度を３３０℃程
度にまで低下させることが可能である。しかしながらこ
のような低い温度で封着するためには、封着時に金属ク
リップ等によって相当の荷重をかけなければならない。
一方特開昭６３−３１５５３６号の封着材料について
も、封着温度を３３０℃程度にすることが可能である
が、毒性の強いＴｌ2Ｏを多量含有するため、製造時や
封着作業時に粉塵の飛散を防ぐ設備を必要とする等、実
用上問題がある。
２５８３号に開示の封着材料は、封着温度を３３０℃程
度にまで低下させることが可能である。しかしながらこ
のような低い温度で封着するためには、封着時に金属ク
リップ等によって相当の荷重をかけなければならない。
一方特開昭６３−３１５５３６号の封着材料について
も、封着温度を３３０℃程度にすることが可能である
が、毒性の強いＴｌ2Ｏを多量含有するため、製造時や
封着作業時に粉塵の飛散を防ぐ設備を必要とする等、実
用上問題がある。
【０００６】本発明の目的は、有毒物質を含有せず、し
かも荷重をかけることなく３３０℃以下の温度でパッケ
ージを封着することが可能な封着材料を提供することで
ある。
かも荷重をかけることなく３３０℃以下の温度でパッケ
ージを封着することが可能な封着材料を提供することで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の封着材料は、低
融点組成物粉末４５〜９０体積％と、耐火性物質粉末１
０〜５５体積％を混合してなり、該低融点組成物粉末は
モル％で、Ａｇ2Ｏ２０〜５０％、ＡｇＩ ５〜３０
％、Ｐ2Ｏ5 ２０〜５０％、ＰｂＯ＋ＺｎＯ＋ＣｕＯ
０〜１５％の組成を有してなることを特徴とする。
融点組成物粉末４５〜９０体積％と、耐火性物質粉末１
０〜５５体積％を混合してなり、該低融点組成物粉末は
モル％で、Ａｇ2Ｏ２０〜５０％、ＡｇＩ ５〜３０
％、Ｐ2Ｏ5 ２０〜５０％、ＰｂＯ＋ＺｎＯ＋ＣｕＯ
０〜１５％の組成を有してなることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の封着材料において、低融点組成物は非
晶質ガラス、結晶性ガラス及び結晶物の何れかの形態を
とる。非晶質ガラス及び結晶性ガラスは転移点が１５０
〜２３０℃と非常に低く、３００〜３３０℃の加熱で十
分流動する。また結晶物は融点が非常に低く、３００〜
３３０℃の加熱で再溶融して粘性の低い液体となる。な
お結晶物は、原料を一旦融液化し、次いで冷却して結晶
を析出させた後、これを粉砕したものである。
晶質ガラス、結晶性ガラス及び結晶物の何れかの形態を
とる。非晶質ガラス及び結晶性ガラスは転移点が１５０
〜２３０℃と非常に低く、３００〜３３０℃の加熱で十
分流動する。また結晶物は融点が非常に低く、３００〜
３３０℃の加熱で再溶融して粘性の低い液体となる。な
お結晶物は、原料を一旦融液化し、次いで冷却して結晶
を析出させた後、これを粉砕したものである。
【０００９】本発明の封着材料において、低融点組成物
の組成範囲を上記のように限定した理由を以下に述べ
る。
の組成範囲を上記のように限定した理由を以下に述べ
る。
【００１０】Ａｇ2Ｏ及びＡｇＩは、低融点組成物の主
成分であるとともに、水に非常に溶け難いために組成物
の化学耐久性を高める効果がある。Ａｇ2Ｏが２０％よ
り少ないとき、或いはＡｇＩが５％より少ないときは低
融点組成物の粘性が高くなり、また化学耐久性が低下す
る。一方Ａｇ2Ｏが５０％より多いとき、或いはＡｇＩ
が３０％より多いときは融液化が困難になる。なお同様
の目的で、さらにＡｇＩ以外のハロゲン化銀を添加する
こともできる。この場合、Ａｇ2Ｏとハロゲン化銀の合
量は８５％以下に制限される。
成分であるとともに、水に非常に溶け難いために組成物
の化学耐久性を高める効果がある。Ａｇ2Ｏが２０％よ
り少ないとき、或いはＡｇＩが５％より少ないときは低
融点組成物の粘性が高くなり、また化学耐久性が低下す
る。一方Ａｇ2Ｏが５０％より多いとき、或いはＡｇＩ
が３０％より多いときは融液化が困難になる。なお同様
の目的で、さらにＡｇＩ以外のハロゲン化銀を添加する
こともできる。この場合、Ａｇ2Ｏとハロゲン化銀の合
量は８５％以下に制限される。
【００１１】Ｐ2Ｏ5は、Ａｇ2ＯやＡｇＩとともに低融
点組成物の主成分である。Ｐ2Ｏ5の成分が合量で２０％
より少ないと融液化が困難になり、５０％より多いと低
融点組成物の粘性が高くなる。なお同様の目的で、さら
にＧｅＯ2、ＷＯ3、ＭｏＯ3を添加することができる。
ただしこの場合も、Ｐ2Ｏ5、ＧｅＯ2、ＷＯ3、ＭｏＯ 3
の合量は５０％以下に制限される。
点組成物の主成分である。Ｐ2Ｏ5の成分が合量で２０％
より少ないと融液化が困難になり、５０％より多いと低
融点組成物の粘性が高くなる。なお同様の目的で、さら
にＧｅＯ2、ＷＯ3、ＭｏＯ3を添加することができる。
ただしこの場合も、Ｐ2Ｏ5、ＧｅＯ2、ＷＯ3、ＭｏＯ 3
の合量は５０％以下に制限される。
【００１２】ＰｂＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯは、低融点組成
物の安定性の増大、化学耐久性の改善、及び熱膨張係数
の低減に効果がある。これらの成分が１５％より多いと
低融点組成物の粘性が高くなる。なお同様の目的で、さ
らにＰｂ、Ｚｎ、Ｃｕのハロゲン化物、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃ
ａ、Ｍｎ、Ｂｉの酸化物やハロゲン化物を添加すること
ができる。この場合、Ｐｂ，Ｚｎ、Ｃｕ，Ｂａ、Ｓｒ、
Ｃａ、Ｍｎ、Ｂｉの酸化物やハロゲン化物は合量で４０
％以下に制限される。
物の安定性の増大、化学耐久性の改善、及び熱膨張係数
の低減に効果がある。これらの成分が１５％より多いと
低融点組成物の粘性が高くなる。なお同様の目的で、さ
らにＰｂ、Ｚｎ、Ｃｕのハロゲン化物、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃ
ａ、Ｍｎ、Ｂｉの酸化物やハロゲン化物を添加すること
ができる。この場合、Ｐｂ，Ｚｎ、Ｃｕ，Ｂａ、Ｓｒ、
Ｃａ、Ｍｎ、Ｂｉの酸化物やハロゲン化物は合量で４０
％以下に制限される。
【００１３】また上記以外にも、Ｐ2Ｏ5の働きを補助す
る目的でＴｅＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ
5、Ｆｅ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を添加することができ
る。この場合、これらの成分は合量で２５％以下に制限
される。
る目的でＴｅＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ
5、Ｆｅ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を添加することができ
る。この場合、これらの成分は合量で２５％以下に制限
される。
【００１４】なお、本発明でいうハロゲン化物とは、フ
ッ化物、塩化物、臭化物又はヨウ化物のことであり、金
属元素が同じ場合、これらを使用することにより、酸化
物を使用する場合よりもさらにガラスの粘性を低下させ
ることができる。
ッ化物、塩化物、臭化物又はヨウ化物のことであり、金
属元素が同じ場合、これらを使用することにより、酸化
物を使用する場合よりもさらにガラスの粘性を低下させ
ることができる。
【００１５】ところで以上の組成を有する低融点組成物
は、３０〜１５０℃（又は２００℃）における熱膨張係
数が１５０〜２２０×１０-7／℃と非常に高く、また機
械的強度が不十分である。このため封着の対象となるパ
ッケージに適合するように熱膨張係数を調整したり、機
械的強度を増大させる必要がある。
は、３０〜１５０℃（又は２００℃）における熱膨張係
数が１５０〜２２０×１０-7／℃と非常に高く、また機
械的強度が不十分である。このため封着の対象となるパ
ッケージに適合するように熱膨張係数を調整したり、機
械的強度を増大させる必要がある。
【００１６】本発明の封着材料は、上記した低融点組成
物の粉末に、耐火性物質粉末を混合してなるために、封
着の対象となるパッケージに適した熱膨張係数が得ら
れ、また十分な機械的強度を有する。
物の粉末に、耐火性物質粉末を混合してなるために、封
着の対象となるパッケージに適した熱膨張係数が得ら
れ、また十分な機械的強度を有する。
【００１７】耐火性物質のうち、主に熱膨張係数を低下
させるものとしては、ＮｂＺｒ（ＰＯ4）3やＳｒ0.5Ｚ
ｒ2Ｐ3Ｏ12等のＮａＺｒ2（ＰＯ4）3型固溶体、チタン
酸鉛及びその固溶体、ウイレマイト、コージエライト、
ジルコン、酸化すず、β−ユークリプタイト、リン酸ジ
ルコニウム、五酸化ニオブ、石英ガラス、ムライト、チ
タン酸アルミニウム等を使用することができる。
させるものとしては、ＮｂＺｒ（ＰＯ4）3やＳｒ0.5Ｚ
ｒ2Ｐ3Ｏ12等のＮａＺｒ2（ＰＯ4）3型固溶体、チタン
酸鉛及びその固溶体、ウイレマイト、コージエライト、
ジルコン、酸化すず、β−ユークリプタイト、リン酸ジ
ルコニウム、五酸化ニオブ、石英ガラス、ムライト、チ
タン酸アルミニウム等を使用することができる。
【００１８】また主に機械的強度を増大させるものとし
ては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、すず酸亜鉛、
マグネシア、石英、スピネル、ガーナイト等を使用する
ことができる。
ては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、すず酸亜鉛、
マグネシア、石英、スピネル、ガーナイト等を使用する
ことができる。
【００１９】なお、上記したような耐火性物質粉末は、
２種以上を混合して使用しても良い。
２種以上を混合して使用しても良い。
【００２０】次に本発明の封着材料において、低融点組
成物粉末と耐火性物質粉末の混合割合を先記のように限
定した理由を以下に述べる。
成物粉末と耐火性物質粉末の混合割合を先記のように限
定した理由を以下に述べる。
【００２１】低融点組成物粉末が９０体積％より多い場
合、即ち耐火性物質粉末が１０体積％より少ない場合は
上記した効果を得ることができない。一方、低融点組成
物粉末が４５体積％より少ない場合、即ち耐火性物質粉
末が５５体積％より多い場合は封着材料が流動しなくな
る。
合、即ち耐火性物質粉末が１０体積％より少ない場合は
上記した効果を得ることができない。一方、低融点組成
物粉末が４５体積％より少ない場合、即ち耐火性物質粉
末が５５体積％より多い場合は封着材料が流動しなくな
る。
【００２２】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の封着材料を
説明する。
説明する。
【００２３】（実施例１）低融点組成物粉末として、次
のようにして調製した非晶質のガラス粉末を使用した。
のようにして調製した非晶質のガラス粉末を使用した。
【００２４】モル％でＡｇ2Ｏ ４０％、ＡｇＩ ２０
％、Ｐ2Ｏ5 ３５％、ＣｕＯ ５％の組成になるよう
に、酸化銀、ヨウ化銀、正リン酸、リン酸銅を混合し、
白金坩堝を用いて７００℃で２時間溶融し、ガラス化し
た。次いでこの溶融ガラスを成形後、粉砕し、２５０メ
ッシュの篩を通過させて平均粒径７μｍのガラス粉末と
した。得られたガラス粉末は転移点が１５５℃、３０〜
１５０℃における熱膨張係数が２１０×１０-7／℃であ
った。
％、Ｐ2Ｏ5 ３５％、ＣｕＯ ５％の組成になるよう
に、酸化銀、ヨウ化銀、正リン酸、リン酸銅を混合し、
白金坩堝を用いて７００℃で２時間溶融し、ガラス化し
た。次いでこの溶融ガラスを成形後、粉砕し、２５０メ
ッシュの篩を通過させて平均粒径７μｍのガラス粉末と
した。得られたガラス粉末は転移点が１５５℃、３０〜
１５０℃における熱膨張係数が２１０×１０-7／℃であ
った。
【００２５】また耐火性物質粉末としては、Ｃａ0.3Ｐ
ｂ0.7ＴｉＯ3の組成の有するチタン酸鉛固溶体粉末を使
用した。
ｂ0.7ＴｉＯ3の組成の有するチタン酸鉛固溶体粉末を使
用した。
【００２６】チタン酸鉛固溶体粉末は、Ｃａ0.3Ｐｂ0.7
ＴｉＯ3の組成になるように炭酸カルシウム、リサー
ジ、酸化チタンを混合し、１２００℃で５時間焼成した
後、粉砕し、平均粒径５μｍの粉末としたものを使用し
た。
ＴｉＯ3の組成になるように炭酸カルシウム、リサー
ジ、酸化チタンを混合し、１２００℃で５時間焼成した
後、粉砕し、平均粒径５μｍの粉末としたものを使用し
た。
【００２７】次にガラス粉末５５体積％と、チタン酸鉛
固溶体粉末４５体積％を混合して試料を得た。このよう
にして得られた試料は封着温度が３００℃、３０〜１５
０℃における熱膨張係数が７５×１０-7／℃であった。
固溶体粉末４５体積％を混合して試料を得た。このよう
にして得られた試料は封着温度が３００℃、３０〜１５
０℃における熱膨張係数が７５×１０-7／℃であった。
【００２８】この試料を用いてアルミナ（熱膨張係数
７０×１０-7／℃）製のリッド型ＩＣパッケージを封着
したところ、気密性の高い封着物が得られた。
７０×１０-7／℃）製のリッド型ＩＣパッケージを封着
したところ、気密性の高い封着物が得られた。
【００２９】なお転移点及び熱膨張係数は石英押棒式の
熱膨張計を用いて求めた。
熱膨張計を用いて求めた。
【００３０】（実施例２）低融点組成物粉末として実施
例１で作製した非晶質のガラス粉末を、耐火性物質粉末
としてβ−ユークリプタイト粉末を使用し、体積％でそ
れぞれ５８％、４２％の割合で混合して試料を作製し
た。
例１で作製した非晶質のガラス粉末を、耐火性物質粉末
としてβ−ユークリプタイト粉末を使用し、体積％でそ
れぞれ５８％、４２％の割合で混合して試料を作製し
た。
【００３１】得られた試料は、封着温度が３００℃、３
０〜１５０℃における熱膨張係数が１１０×１０-7／℃
であった。
０〜１５０℃における熱膨張係数が１１０×１０-7／℃
であった。
【００３２】この試料を用いてフォルステライト（２Ｍ
ｇＯ・ＳｉＯ2 、熱膨張係数 １１０×１０-7／℃）製
のパッケージを封着したところ、気密性の高い封着物が
得られた。
ｇＯ・ＳｉＯ2 、熱膨張係数 １１０×１０-7／℃）製
のパッケージを封着したところ、気密性の高い封着物が
得られた。
【００３３】なおβ−ユークリプタイト粉末は、炭酸リ
チウム、アルミナ、シリカをＬｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓ
ｉＯ2の組成になるように混合し、１４００℃で１０時
間焼成した後、粉砕して平均粒径５μｍの粉末としたも
のを使用した。
チウム、アルミナ、シリカをＬｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓ
ｉＯ2の組成になるように混合し、１４００℃で１０時
間焼成した後、粉砕して平均粒径５μｍの粉末としたも
のを使用した。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の封着材料
は、有毒物質を含まず、また荷重をかけることなく３０
０〜３３０℃と極めて低い温度で封着することができる
ため、熱に敏感な半導体集積回路や水晶振動子等を搭載
したパッケージの封着に好適である。
は、有毒物質を含まず、また荷重をかけることなく３０
０〜３３０℃と極めて低い温度で封着することができる
ため、熱に敏感な半導体集積回路や水晶振動子等を搭載
したパッケージの封着に好適である。
Claims (1)
- 【請求項１】 低融点組成物粉末４５〜９０体積％と、
耐火性物質粉末１０〜５５体積％を混合してなり、該低
融点組成物粉末はモル％で、Ａｇ2Ｏ ２０〜５０％、
ＡｇＩ ５〜３０％、Ｐ2Ｏ5 ２０〜５０％、ＰｂＯ＋
ＺｎＯ＋ＣｕＯ ０〜１５％の組成を有してなることを
特徴とする封着材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000268740A JP3425749B2 (ja) | 1991-11-25 | 2000-09-05 | 封着材料 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336141A JPH05147974A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 封着材料 |
| JP2000268740A JP3425749B2 (ja) | 1991-11-25 | 2000-09-05 | 封着材料 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3336141A Division JPH05147974A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 封着材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001106551A true JP2001106551A (ja) | 2001-04-17 |
| JP3425749B2 JP3425749B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=27624577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000268740A Expired - Fee Related JP3425749B2 (ja) | 1991-11-25 | 2000-09-05 | 封着材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3425749B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100355683C (zh) * | 2006-07-24 | 2007-12-19 | 胡天霏 | 釉下大红色料及其制备方法、陶瓷面釉及其制备方法和大红陶瓷釉下彩 |
| CN111448168A (zh) * | 2018-02-16 | 2020-07-24 | 日本电气硝子株式会社 | 玻璃组合物和密封材料 |
-
2000
- 2000-09-05 JP JP2000268740A patent/JP3425749B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100355683C (zh) * | 2006-07-24 | 2007-12-19 | 胡天霏 | 釉下大红色料及其制备方法、陶瓷面釉及其制备方法和大红陶瓷釉下彩 |
| CN111448168A (zh) * | 2018-02-16 | 2020-07-24 | 日本电气硝子株式会社 | 玻璃组合物和密封材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3425749B2 (ja) | 2003-07-14 |
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