JP2011184216A - Glass for sealing semiconductor, mantle tube for sealing semiconductor and semiconductor electronic component - Google Patents

Glass for sealing semiconductor, mantle tube for sealing semiconductor and semiconductor electronic component Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide glass for sealing a semiconductor, the glass having high heat resistance and low temperature sealing property even when the glass does not contain a harmful component such as PbO. <P>SOLUTION: The sealing glass has a strain point of 650°C or higher and shows a temperature of lower than 1,200°C at a viscosity of 10<SP>4</SP>dPa s. Specifically, the glass has a glass composition of, by mass%, 30 to 50% of SiO<SB>2</SB>, 0 to 10% of Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, 0 to 20% of CaO+SO (sum amount of CaO and SrO), 15 to 35% of BaO, 0 to 25% of ZrO<SB>2</SB>+TiO<SB>2</SB>(sum amount of ZrO<SB>2</SB>and TiO<SB>2</SB>), and 0 to 20% of La<SB>2</SB>O<SB>3</SB>+Nb<SB>2</SB>O<SB>5</SB>(sum amount of La<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and Nb<SB>2</SB>O<SB>5</SB>). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体封止用ガラス、半導体封止用外套管及び半導体電子部品に関し、特に高温で使用される半導体素子、例えばサーミスタチップを封止するための半導体封止用ガラス、半導体封止用外套管及び半導体電子部品に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor sealing glass, a semiconductor sealing outer tube, and a semiconductor electronic component, and in particular, a semiconductor sealing glass for sealing a semiconductor element used at a high temperature, for example, a thermistor chip, and a semiconductor sealing. The present invention relates to an outer tube and a semiconductor electronic component.

サーミスタは、半導体電子部品の一種であり、温度上昇により半導体素子の電気抵抗値が変化する特性(負または正の温度係数)を利用して、温度を測定し得る半導体電子部品である。   The thermistor is a kind of semiconductor electronic component, and is a semiconductor electronic component that can measure the temperature by using a characteristic (negative or positive temperature coefficient) that changes the electrical resistance value of the semiconductor element due to a temperature rise.

図1に示すように、ビード型サーミスタまたはガラスサーミスタと呼ばれる半導体電子部品(サーミスタ)10は、半導体素子(サーミスタチップ)1と、金属線(リード線)2と、半導体封止用ガラス(サーミスタ封止用ガラス)3とを備えており、サーミスタ封止用ガラス3により、サーミスタチップ1とリード線2の一部が被覆封止されている。このため、高温酸化性雰囲気でも使用可能になる。なお、サーミスタチップ1として、酸化物系材料、或いは窒化物、炭化物、ホウ化物、ケイ化物等の非酸化物系材料が知られている。現在では、特性や価格等の観点から、酸化物系材料が広く使用されている。また、リード線2として、ジュメット線(Cuで被覆されたNi−Fe合金)、白金線等が広く用いられている。   As shown in FIG. 1, a semiconductor electronic component (thermistor) 10 called a bead-type thermistor or a glass thermistor includes a semiconductor element (thermistor chip) 1, a metal wire (lead wire) 2, and a semiconductor sealing glass (thermistor sealed). The thermistor chip 1 and a part of the lead wire 2 are covered and sealed by the thermistor sealing glass 3. For this reason, it can be used even in a high-temperature oxidizing atmosphere. As the thermistor chip 1, an oxide-based material or a non-oxide-based material such as nitride, carbide, boride, or silicide is known. At present, oxide-based materials are widely used from the viewpoint of characteristics and price. Further, as the lead wire 2, a jumet wire (Ni—Fe alloy coated with Cu), a platinum wire, or the like is widely used.

従来、サーミスタ封止用ガラスとして、PbO−SiO−B−KO系の高鉛含有ガラス(例えば、特許文献1参照)、アルカリホウケイ酸塩ガラス(例えば、特許文献2、3参照)が提案されている。 Conventionally, as the thermistor sealing glass, PbO—SiO 2 —B 2 O 3 —K 2 O-based high lead-containing glass (for example, see Patent Document 1), alkali borosilicate glass (for example, Patent Documents 2, 3) Have been proposed).

サーミスタ封止用ガラスには、主に、以下の特性が要求される。(1)サーミスタチップの電気抵抗特性に影響を与えないように、常用最高温度(例えば700℃以上)の燃焼雰囲気で高い体積抵抗値を有すること、つまり高耐熱性を有すること、(2)リード線やサーミスタチップの耐熱温度より低い温度で封止可能であること、つまり低温封止性を有すること。なお、「常用最高温度」は、長時間使用し続けても、電気抵抗特性等の特性がほとんど劣化しない最高温度である。   The thermistor sealing glass mainly requires the following characteristics. (1) To have a high volume resistance value in a combustion atmosphere at a normal maximum temperature (for example, 700 ° C. or higher), that is, to have high heat resistance so as not to affect the electric resistance characteristics of the thermistor chip, (2) Lead Capable of being sealed at a temperature lower than the heat resistance temperature of the wire or thermistor chip, that is, having a low temperature sealing property. The “ordinary maximum temperature” is the maximum temperature at which characteristics such as electric resistance characteristics hardly deteriorate even if the apparatus is used for a long time.

特開平8−67534号公報JP-A-8-67534 特開2002−37641号公報JP 2002-37641 A 国際公開第2006/035882号パンフレットInternational Publication No. 2006/035882 Pamphlet

近年、鉛、カドミウム、砒素等の有害成分による環境汚染が問題視されており、これらの有害成分を工業製品から除くことが求められている。よって、特許文献1に記載のサーミスタ封止用ガラスは、低温封止性を有するものの、有害成分のPbOを多量に含むため、環境汚染の問題が生じ得る。   In recent years, environmental pollution due to harmful components such as lead, cadmium and arsenic has been regarded as a problem, and it is required to remove these harmful components from industrial products. Therefore, although the thermistor sealing glass described in Patent Document 1 has a low-temperature sealing property, it contains a large amount of harmful component PbO, which may cause a problem of environmental pollution.

また、二酸化炭素の削減や酸性雨防止の環境対策の立場から、COやNOの発生を最小限にするために、熱源や発電装置の燃焼システムを最適な運転状態に保つことが求められている。このためには、燃焼雰囲気の温度を直接モニターして自動管理する必要がある。しかし、特許文献1、2に記載のサーミスタ封止用ガラスは、耐熱性が低いため、700℃以上、場合によっては500〜600℃の燃焼雰囲気下において、軟化変形しやすく、ガラスの肉厚の変化に伴い、サーミスタ特性に悪影響を及ぼすおそれがある。 In addition, from the standpoint of environmental measures to reduce carbon dioxide and prevent acid rain, it is required to keep the heat source and the combustion system of the power generator in an optimal operating state in order to minimize the generation of CO 2 and NO X. ing. For this purpose, it is necessary to directly monitor and automatically manage the temperature of the combustion atmosphere. However, since the glass for thermistor sealing described in Patent Documents 1 and 2 has low heat resistance, it tends to soften and deform in a combustion atmosphere of 700 ° C. or higher, and in some cases 500 to 600 ° C. With the change, thermistor characteristics may be adversely affected.

さらに、特許文献3に記載のサーミスタ封止用ガラスは、高耐熱性を有しているが、封止温度が高く、低温封止性を有していない。   Furthermore, the thermistor sealing glass described in Patent Document 3 has high heat resistance, but has a high sealing temperature and does not have low-temperature sealing properties.

以上の説明から分かるように、上記要求特性(1)と(2)は両立困難な特性であり、従来のサーミスタ封止用ガラスは、上記要求特性(1)または(2)を満たしていない。   As can be seen from the above description, the required characteristics (1) and (2) are difficult to achieve at the same time, and the conventional thermistor sealing glass does not satisfy the required characteristics (1) or (2).

上記事情に鑑み、本発明は、高耐熱性を有し、且つPbO等の有害成分を含まなくても、低温封止性を有する半導体封止用ガラスを創案することを技術的課題とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to create a glass for semiconductor encapsulation having high heat resistance and having low-temperature sealing properties even without containing harmful components such as PbO.

本発明者は、鋭意検討の結果、ガラスの粘度特性(歪点、10dPa・sにおける温度)を厳密に規制することにより、上記要求特性(1)、(2)を満たすことを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の半導体封止用ガラスは、歪点が650℃以上であり、且つ10dPa・sにおける温度が1200℃未満であることを特徴とする。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above required characteristics (1) and (2) are satisfied by strictly regulating the viscosity characteristics (strain point, temperature at 10 4 dPa · s) of the glass, The present invention is proposed. That is, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention has a strain point of 650 ° C. or higher and a temperature at 10 4 dPa · s of less than 1200 ° C.

本発明の半導体封止用ガラスは、歪点が650℃以上、好ましくは670℃以上、好ましくは680℃以上、より好ましくは690℃以上、更に好ましくは700℃以上である。歪点は、耐熱性の指標になる特性であり、歪点が高い程、耐熱性が向上する。歪点を650℃以上に規制すれば、上記要求特性(1)を満たすことができ、サーミスタ等の半導体電子部品の常用最高温度が700℃以上になりやすい。なお、サーミスタ等の半導体電子部品の耐熱性は、半導体封止用ガラスの耐熱性に依存する。   The glass for semiconductor encapsulation of the present invention has a strain point of 650 ° C. or higher, preferably 670 ° C. or higher, preferably 680 ° C. or higher, more preferably 690 ° C. or higher, and further preferably 700 ° C. or higher. The strain point is a characteristic that serves as an index of heat resistance. The higher the strain point, the better the heat resistance. If the strain point is regulated to 650 ° C. or higher, the required characteristic (1) can be satisfied, and the normal maximum temperature of a semiconductor electronic component such as a thermistor tends to be 700 ° C. or higher. The heat resistance of the semiconductor electronic component such as the thermistor depends on the heat resistance of the semiconductor sealing glass.

本発明の半導体封止用ガラスは、10dPa・sにおける温度が1200℃未満、好ましくは1130℃以下、より好ましくは1090℃以下、更に好ましくは1060℃以下である。10dPa・sにおける温度は、封止温度に相当し、この温度が低い程、低温封止性が向上する。10dPa・sにおける温度を1200℃未満に規制すれば、リード線(例えば、白金線、Niメッキジュメット線、Fe−Ni合金線等)の耐熱温度以下の低温で封止可能になり、更には封止装置の寿命を延ばすことができる。 The glass for semiconductor encapsulation of the present invention has a temperature at 10 4 dPa · s of less than 1200 ° C., preferably 1130 ° C. or less, more preferably 1090 ° C. or less, and further preferably 1060 ° C. or less. The temperature at 10 4 dPa · s corresponds to the sealing temperature, and the lower the temperature, the better the low-temperature sealing property. If the temperature at 10 4 dPa · s is regulated to less than 1200 ° C., the lead wire (for example, platinum wire, Ni-plated dumet wire, Fe—Ni alloy wire, etc.) can be sealed at a low temperature below the heat resistance temperature. Furthermore, the lifetime of the sealing device can be extended.

第二に、本発明の半導体封止用ガラスは、1010dPa・sにおける温度が700℃以上(好ましくは750℃以上、特に800℃以上)であることを特徴とする。1010dPa・sにおける温度は、一般的に、外力を加えたときに、ガラスが初めて変形する温度に相当し、長時間の保持によりガラスの角が僅かに軟化変形するものの、リード線やサーミスタチップと反応しない温度である。1010dPa・sにおける温度を700℃以上に規制すれば、サーミスタ等の半導体電子部品の常用最高温度が700℃以上になりやすい。 Second, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention is characterized in that the temperature at 10 10 dPa · s is 700 ° C. or higher (preferably 750 ° C. or higher, particularly 800 ° C. or higher). The temperature at 10 10 dPa · s generally corresponds to the temperature at which glass is deformed for the first time when external force is applied, and the glass corners are slightly softened and deformed by holding for a long time, but lead wires and thermistors This temperature does not react with the chip. If the temperature at 10 10 dPa · s is regulated to 700 ° C. or higher, the maximum normal temperature of semiconductor electronic components such as thermistors tends to be 700 ° C. or higher.

第三に、本発明の半導体封止用ガラスは、軟化点が800℃以上(好ましくは840℃以上、特に870℃以上)であることを特徴とする。軟化点は、一般的に、ガラスが僅かに軟化変形する温度であり、短時間の保持であれば、ガラスの角は僅かな軟化変形に留まり、長時間の保持であれば、ガラスの肉厚の変化に伴い、サーミスタ特性に悪影響を及ぼすおそれがある温度である。よって、軟化点は、サーミスタ等の半導体電子部品の最高使用温度、つまり短時間であれば、使用に耐え得る最高温度に相当する。軟化点を800℃以上に規制すれば、最高使用温度が850℃以上になりやすい。   Third, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention has a softening point of 800 ° C. or higher (preferably 840 ° C. or higher, particularly 870 ° C. or higher). The softening point is generally a temperature at which the glass is slightly softened and deformed.If the glass is held for a short time, the corners of the glass remain slightly softened and deformed. This is a temperature that may adversely affect the thermistor characteristics in accordance with the change of. Therefore, the softening point corresponds to the maximum use temperature of a semiconductor electronic component such as a thermistor, that is, the maximum temperature that can be used for a short time. If the softening point is regulated to 800 ° C or higher, the maximum use temperature tends to be 850 ° C or higher.

次のようにして、歪点、軟化点、102.5dPa・sにおける温度、10dPa・sにおける温度、1010dPa・sにおける温度を求めることができる。まずASTM C338に準拠するファイバー法により歪点、軟化点を測定し、更に白金球引き上げ法により102.5dPa・sにおける温度、10dPa・sにおける温度を算出する。次いで、これらの温度と粘度の値をFullcherの式に当てはめて、1010dPa・sにおける温度を算出する。 The strain point, softening point, temperature at 10 2.5 dPa · s, temperature at 10 4 dPa · s, and temperature at 10 10 dPa · s can be determined as follows. Strain point by fiber method to first conform to ASTM C338, the softening point is measured, further calculates the temperature, the temperature at 10 4 dPa · s at 10 2.5 dPa · s of platinum ball pulling method. Next, these temperatures and viscosity values are applied to the Fullcher equation to calculate the temperature at 10 10 dPa · s.

第四に、本発明の半導体封止用ガラスは、ガラス組成として、質量%で、SiO 30〜50%、Al 0〜10%、CaO+SrO(CaO、SrOの合量) 0〜20%、BaO 15〜35%、ZrO+TiO(ZrO、TiOの合量) 0〜25%、La+Nb(La、Nbの合量) 0〜20%を含有することを特徴とする。 Fourth, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention has a glass composition, in mass%, SiO 2 30~50%, Al 2 O 3 0~10%, CaO + SrO (CaO, the total amount of SrO) 0 to 20 %, BaO 15-35%, ZrO 2 + TiO 2 (total amount of ZrO 2 , TiO 2 ) 0-25%, La 2 O 3 + Nb 2 O 5 (total amount of La 2 O 3 , Nb 2 O 5 ) 0 It is characterized by containing ~ 20%.

第五に、本発明の半導体封止用ガラスは、実質的にPbOを含有しないことを特徴とする。ここで、「実質的にPbOを含有しない」とは、ガラス組成中のPbOの含有量が1000ppm以下の場合を指す。   Fifth, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention is characterized by containing substantially no PbO. Here, “substantially does not contain PbO” refers to a case where the content of PbO in the glass composition is 1000 ppm or less.

第六に、本発明の半導体封止用ガラスは、30〜380℃の温度範囲における熱膨張係数が60〜100×10−7/℃であることを特徴とする。ここで、「30〜380℃の温度範囲における熱膨張係数」は、直径約3mm、長さ約50mmの円柱状の測定試料を用い、自記示差熱膨張計で測定した平均値を指す。 Sixth, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention has a thermal expansion coefficient in a temperature range of 30 to 380 ° C. of 60 to 100 × 10 −7 / ° C. Here, “thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C.” refers to an average value measured with a self-described differential thermal dilatometer using a cylindrical measurement sample having a diameter of about 3 mm and a length of about 50 mm.

第七に、本発明の半導体封止用ガラスは、液相粘度が103.5dPa・s以上であることを特徴とする。次のようにして、液相粘度を測定することができる。粒径300〜500μmに粉砕されたガラス粉末をボート状の白金容器に入れ、温度勾配炉で24時間保持した。次に、温度勾配炉から白金容器を取り出した後、ガラスの表面を顕微鏡で観察して、結晶の初相が析出する温度を算出し、これを液相温度とする。最後に、白金球引き上げ法により、液相温度におけるガラスの粘度、つまり液相粘度を算出する。 Seventh, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention is characterized by having a liquidus viscosity of 10 3.5 dPa · s or more. The liquid phase viscosity can be measured as follows. The glass powder pulverized to a particle size of 300 to 500 μm was placed in a boat-shaped platinum container and held in a temperature gradient furnace for 24 hours. Next, after removing the platinum container from the temperature gradient furnace, the surface of the glass is observed with a microscope to calculate the temperature at which the initial phase of the crystal is precipitated, and this is used as the liquidus temperature. Finally, the viscosity of the glass at the liquidus temperature, that is, the liquidus viscosity is calculated by the platinum ball pulling method.

第八に、本発明の半導体封止用ガラスは、500℃における体積抵抗値(Ωcm)がLog10ρで5以上であることを特徴とする。ここで、「500℃における体積抵抗値log10ρ」は、ASTM C−657に準拠した方法で測定した値を指す。 Eighth, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention has a volume resistance value (Ωcm) at 500 ° C. of 5 or more in Log 10 ρ. Here, “volume resistance value log 10 ρ at 500 ° C.” refers to a value measured by a method based on ASTM C-657.

第九に、本発明の半導体封止用外套管は、上記の半導体封止用ガラスにより作製されていることを特徴とする。   Ninthly, the outer tube for semiconductor sealing of the present invention is made of the above-mentioned glass for semiconductor sealing.

第十に、本発明の半導体電子部品は、半導体素子と、金属線と、金属線の一部を被覆封止する半導体封止用外套管とを備える半導体電子部品において、半導体封止用外套管が上記の半導体封止用外套管からなることを特徴とする。   Tenth, a semiconductor electronic component of the present invention is a semiconductor electronic component comprising a semiconductor element, a metal wire, and a semiconductor sealing outer tube that covers and seals a part of the metal wire. Is composed of the above-described outer tube for semiconductor sealing.

第十一に、本発明の半導体電子部品は、半導体素子と、金属線と、金属線の一部を被覆封止する半導体封止用外套管とを備える半導体電子部品において、半導体封止用外套管が上記の半導体封止用外套管からなり、且つ半導体素子が700℃以上の温度を測定可能な高温型サーミスタチップであることを特徴とする。   Eleventhly, the semiconductor electronic component of the present invention is a semiconductor electronic component comprising a semiconductor element, a metal wire, and a semiconductor sealing envelope that covers and seals a part of the metal wire. The tube is made of the above-described outer tube for semiconductor sealing, and the semiconductor element is a high temperature type thermistor chip capable of measuring a temperature of 700 ° C. or higher.

半導体電子部品(サーミスタ)の構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a semiconductor electronic component (thermistor).

本発明の半導体封止用ガラスは、ガラス組成として、質量%で、SiO 30〜50%、Al 0〜10%、CaO+SrO 0〜25%、BaO 15〜35%、ZrO+TiO 0〜25%、La+Nb 0〜20%を含有することが好ましい。上記のように各成分の含有量を限定した理由は以下の通りである。 The glass for semiconductor encapsulation of the present invention has a glass composition of 30% by mass, SiO 2 30-50%, Al 2 O 3 0-10%, CaO + SrO 0-25%, BaO 15-35%, ZrO 2 + TiO 2. 0% to 25%, preferably contains 2 O 3 + Nb 2 O 5 0~20% La. The reason for limiting the content of each component as described above is as follows.

SiOは、ガラスのネットワークフォーマーであり、歪点を高める成分であり、また化学的耐久性、特に耐酸性を高める成分であり、その含有量は30〜50%、好ましくは31〜45%、より好ましくは35〜40%である。SiOの含有量が30%より少ないと、化学的耐久性が低下しやすくなる。一方、SiOの含有量が50%より多いと、高温粘度が高くなり過ぎたり、またリード線や半導体素子の熱膨張係数に整合させ難くなる。また、SiOの含有量が50%より多いと、液相粘度が低下しやすくなる。なお、SiOの含有量が35%以上であれば、歪点が650℃以上になりやすい。 SiO 2 is a glass network former, a component that increases the strain point, and a component that increases chemical durability, particularly acid resistance, and its content is 30 to 50%, preferably 31 to 45%. More preferably, it is 35 to 40%. When the content of SiO 2 is less than 30%, chemical durability tends to be lowered. On the other hand, when the content of SiO 2 is more than 50%, the high temperature viscosity becomes too high, and it becomes difficult to match the thermal expansion coefficient of the lead wire or the semiconductor element. If the content of SiO 2 is more than 50%, the liquidus viscosity tends to decrease. If the content of SiO 2 is 35% or more, the strain point tends to be 650 ° C. or more.

Alは、歪点を高める成分であり、また化学的耐久性、特に耐酸性を高める成分であり、その含有量は0〜10%、好ましくは0.5〜5%である。Alの含有量が10%より多いと、高温粘度が高くなりやすく、溶融性が低下しやすくなる。なお、Alの含有量を5%以下にすれば、外套管を製造する際、ガラスが失透する事態を防止しやすくなる。 Al 2 O 3 is a component that increases the strain point and is a component that increases chemical durability, particularly acid resistance, and its content is 0 to 10%, preferably 0.5 to 5%. When the content of Al 2 O 3 is more than 10% tends viscosity at high temperature increases, the meltability tends to decrease. Incidentally, if the content of Al 2 O 3 to 5% or less, making the outer tube, it becomes easy to prevent a situation in which the glass is devitrified.

CaO+SrOの含有量は0〜25%、好ましくは1〜20%、より好ましくは5〜15%である。CaO+SrOの含有量が25%より多いと、液相温度が低下しやすくなり(或いは液相粘度が上昇しやすくなり)、半導体封止用外套管を作製し難くなる。なお、CaO+SrOの含有量を17%以下にすれば、化学的耐久性が低下する事態を防止しやすくなる。   The content of CaO + SrO is 0 to 25%, preferably 1 to 20%, more preferably 5 to 15%. If the content of CaO + SrO is more than 25%, the liquidus temperature tends to decrease (or the liquidus viscosity tends to increase), making it difficult to produce a semiconductor sealing outer tube. In addition, if the content of CaO + SrO is set to 17% or less, it becomes easy to prevent a situation where the chemical durability is lowered.

CaOは、高温粘度(特に10dPa・sにおける温度)を低下させて、溶融性、成形性、低温封止性を高めるとともに、歪点を高める成分であり、その含有量は0〜10%、好ましくは0〜8%である。CaOの含有量が10%より多いと、液相温度が低下しやすくなり(或いは液相粘度が上昇しやすくなり)、半導体封止用外套管を作製し難くなる。なお、CaOの含有量を8%以下にすれば、化学的耐久性が低下する事態を防止しやすくなる。 CaO is a component that lowers the high-temperature viscosity (particularly the temperature at 10 4 dPa · s) to improve the meltability, moldability, and low-temperature sealing properties, and increase the strain point, and its content is 0 to 10%. , Preferably 0 to 8%. If the content of CaO is more than 10%, the liquidus temperature tends to decrease (or the liquidus viscosity tends to increase), making it difficult to produce a semiconductor sealing outer tube. In addition, if the content of CaO is 8% or less, it is easy to prevent a situation where the chemical durability is lowered.

SrOは、高温粘度(特に10dPa・sにおける温度)を低下させて、溶融性、成形性、低温封止性を高めるとともに、歪点を高める成分であり、その含有量は0〜10%、好ましくは0〜8%である。SrOの含有量が10%より多いと、液相温度が低下しやすくなり(或いは液相粘度が上昇しやすくなり)、半導体封止用外套管を作製し難くなる。なお、SrOの含有量を8%以下にすれば、化学的耐久性が低下する事態を防止しやすくなる。 SrO is a component that lowers the high-temperature viscosity (particularly the temperature at 10 4 dPa · s) to increase the meltability, moldability, and low-temperature sealing properties, and increase the strain point, and its content is 0 to 10%. , Preferably 0 to 8%. If the SrO content is more than 10%, the liquidus temperature tends to decrease (or the liquidus viscosity tends to increase), making it difficult to produce a semiconductor sealing outer tube. If the SrO content is 8% or less, it is easy to prevent a situation where the chemical durability is lowered.

BaOは、高温粘度(特に10dPa・sにおける温度)を顕著に低下させて、溶融性、成形性、低温封止性を高めるとともに、CaOやSrOに比べて、耐失透性を低下させ難い成分であるが、歪点を低下させる成分でもあり、その含有量は15〜35%、好ましくは20〜32%、より好ましくは25〜30%である。BaOの含有量が15%より少ないと、10dPa・sにおける温度が上昇しやすくなるため、低温封止性が低下し、半導体封止用外套管の寸法精度が低下しやすくなる。一方、BaOの含有量が35%より多いと、ガラスが失透しやすくなるため、成形性が低下し、半導体封止用外套管の寸法精度が低下しやすくなる。なお、BaOの含有量を30%以下にすれば、歪点の低下を防止しやすくなる。 BaO significantly lowers the high temperature viscosity (especially the temperature at 10 4 dPa · s), improves the meltability, moldability, and low temperature sealing properties, and lowers the devitrification resistance compared to CaO and SrO. Although it is a difficult component, it is also a component that lowers the strain point, and its content is 15 to 35%, preferably 20 to 32%, more preferably 25 to 30%. When the content of BaO is less than 15%, the temperature at 10 4 dPa · s is likely to rise, so that the low-temperature sealing property is lowered, and the dimensional accuracy of the outer tube for semiconductor sealing is likely to be lowered. On the other hand, when the content of BaO is more than 35%, the glass tends to be devitrified, so that the moldability is lowered and the dimensional accuracy of the outer tube for semiconductor encapsulation is easily lowered. In addition, if the content of BaO is 30% or less, it becomes easy to prevent a decrease in strain point.

ZrO+TiOの含有量は0〜25%、好ましくは0.5〜20%、より好ましくは5〜15%が好ましい。ZrO+TiOの含有量が25%より多いと、ガラスが失透しやすくなるため、液相温度が低下しやすくなる。なお、ZrO+TiOの含有量が5%以上であれば、歪点が650℃以上になりやすい。 The content of ZrO 2 + TiO 2 is 0 to 25%, preferably 0.5 to 20%, more preferably 5 to 15%. If the content of ZrO 2 + TiO 2 is more than 25%, the glass tends to be devitrified, so that the liquidus temperature tends to be lowered. If the content of ZrO 2 + TiO 2 is 5% or more, the strain point tends to be 650 ° C. or more.

ZrOは、耐熱性や化学耐久性を高める成分であり、その含有量は0〜10%、好ましくは0.1〜8%、より好ましくは1〜5%である。ZrOの含有量が10%より多いと、ガラスが失透しやすくなるため、液相温度が低下しやすくなる。なお、ZrOの含有量が1%以上であれば、歪点が650℃以上になりやすい。 ZrO 2 is a component that enhances heat resistance and chemical durability, and its content is 0 to 10%, preferably 0.1 to 8%, more preferably 1 to 5%. If the content of ZrO 2 is more than 10%, the glass tends to be devitrified, so that the liquidus temperature tends to decrease. Incidentally, when the content of ZrO 2 is more than 1%, the strain point tends to be higher 650 ° C..

TiOは、化学的耐久性を高める成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは3〜12%、より好ましくは5〜12%である。TiOの含有量が15%より多いと、ガラスが失透しやすくなるため、液相温度が低下しやすくなる。 TiO 2 is a component that enhances chemical durability, and its content is 0 to 15%, preferably 3 to 12%, more preferably 5 to 12%. If the content of TiO 2 is more than 15%, the glass tends to devitrify, and the liquidus temperature tends to decrease.

La+Nbの含有量は0〜20%、好ましくは1〜18%、より好ましくは5〜15%である。La+Nbの含有量が20%より多いと、高温粘度が上昇しやすくなるため、溶融性、成形性、低温封止性が低下しやすくなる。 The content of La 2 O 3 + Nb 2 O 5 is 0 to 20%, preferably 1 to 18%, more preferably 5 to 15%. When the content of La 2 O 3 + Nb 2 O 5 is more than 20%, the high-temperature viscosity is likely to increase, so that the meltability, moldability, and low-temperature sealing property are likely to decrease.

Laは、耐熱性、溶融性、成形性、低温封止性を高める成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0.1〜12%、より好ましくは3〜10%である。Laの含有量が15%より多いと、歪点が650℃未満になりやすい。なお、Laの含有量が3%以上であれば、液相温度が低下しやすくなり(或いは液相粘度が上昇しやすくなり)、半導体封止用外套管を作製しやすくなる。 La 2 O 3 is a component that enhances heat resistance, meltability, moldability, and low-temperature sealing properties, and its content is 0 to 15%, preferably 0.1 to 12%, more preferably 3 to 10%. It is. If the content of La 2 O 3 is more than 15%, the strain point tends to be less than 650 ° C. If the content of La 2 O 3 is 3% or more, the liquidus temperature tends to decrease (or the liquidus viscosity tends to increase), and it becomes easy to produce a semiconductor sealing outer tube.

Nbは、高温粘度(特に10dPa・sにおける温度)を顕著に低下させて、溶融性、成形性、低温封止性を高める成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0.1〜12%、より好ましくは3〜10%である。Nbの含有量が15%より多いと、高温粘度が上昇しやすくなるため、溶融性、成形性、低温封止性が低下しやすくなる。 Nb 2 O 5 is a component that significantly lowers the high-temperature viscosity (particularly the temperature at 10 4 dPa · s) and improves the meltability, moldability, and low-temperature sealability, and its content is 0 to 15%. Preferably it is 0.1 to 12%, More preferably, it is 3 to 10%. When the content of Nb 2 O 5 is more than 15%, the high-temperature viscosity is likely to increase, so that the meltability, moldability, and low-temperature sealing properties are likely to be lowered.

上記成分以外にも、以下の成分を添加することができる。   In addition to the above components, the following components can be added.

MgOは、歪点を高める成分であるとともに、高温粘度を低下させる成分であり、その含有量は0〜10%、特に0〜8%が好ましい。MgOの含有量が10%より多いと、液相温度が低下しやすくなり(或いは液相粘度が上昇しやすくなり)、半導体封止用外套管を作製し難くなる。なお、MgOの含有量が8%以下であれば、化学的耐久性を高めやすくなる。   MgO is a component that increases the strain point and lowers the high-temperature viscosity, and its content is preferably 0 to 10%, particularly preferably 0 to 8%. If the content of MgO is more than 10%, the liquidus temperature tends to decrease (or the liquidus viscosity tends to increase), making it difficult to produce a semiconductor sealing outer tube. In addition, if the content of MgO is 8% or less, chemical durability is easily improved.

ZnOは、高温粘度(特に10dPa・sにおける温度)を低下させる成分であり、その含有量は0〜20%、0〜15%、特に0〜10%が好ましい。ZnOの含有量が20%より多いと、ガラスが失透しやすくなる。なお、ZnOの含有量が15%以下であれば、歪点が650℃以上になりやすく、ZnOの含有量が5%以下であれば、1010dPa・sにおける温度が700℃以上になりやすい。 ZnO is a component that lowers the high-temperature viscosity (particularly the temperature at 10 4 dPa · s), and its content is preferably 0 to 20%, 0 to 15%, particularly preferably 0 to 10%. When there is more content of ZnO than 20%, it will become easy to devitrify glass. If the ZnO content is 15% or less, the strain point tends to be 650 ° C. or more, and if the ZnO content is 5% or less, the temperature at 10 10 dPa · s tends to be 700 ° C. or more. .

LiOは、熱膨張係数を上昇させる成分であり、高温粘度を低下させる成分であるが、化学的耐久性や電気絶縁性を大幅に低下させる成分であり、その含有量は0〜5%、特に実質的に含有しないこと、つまり0.1%未満が好ましい。 Li 2 O is a component that increases the coefficient of thermal expansion and is a component that decreases high-temperature viscosity, but it is a component that significantly decreases chemical durability and electrical insulation, and its content is 0 to 5%. In particular, it is preferable that it is not substantially contained, that is, less than 0.1%.

NaOは、熱膨張係数を上昇させる成分であり、また高温粘度を低下させる成分であり、その含有量は0〜8%、特に0〜4%が好ましい。NaOの含有量が8%より多いと、歪点が650℃以上になりやすい。なお、NaOの含有量が4%以下であれば、500℃における体積抵抗値(Ω・cm)がLog10ρで5以上になりやすい。 Na 2 O is a component that increases the coefficient of thermal expansion and a component that decreases the high-temperature viscosity, and its content is preferably 0 to 8%, particularly preferably 0 to 4%. When the content of Na 2 O is more than 8%, the strain point tends to be 650 ° C. or higher. Note that if is less than 4% content of Na 2 O, the volume resistivity at 500 ℃ (Ω · cm) tends to be 5 or more in Log 10 [rho.

Oは、熱膨張係数を上昇させる成分であり、またNaOには劣るものの、高温粘度を低下させる成分であり、更にはNaOに比べると、体積抵抗値の低下幅が小さい成分であり、その含有量は0〜18%、特に0〜14%が好ましい。KOの含有量が18%より多いと、歪点が650℃未満になりやすい。なお、KOの含有量を14%以下にすれば、化学的耐久性の大幅な低下を回避することができる。 K 2 O is a component that increases the coefficient of thermal expansion, and is inferior to Na 2 O, but is a component that decreases high-temperature viscosity. Further, compared with Na 2 O, the decrease in volume resistance is small. It is a component, and its content is preferably 0 to 18%, particularly preferably 0 to 14%. If the content of K 2 O is more than 18%, the strain point tends to be less than 650 ° C. Incidentally, the content of K 2 O be below 14%, it is possible to avoid a significant reduction in chemical durability.

は、高温粘度を低下させる成分であり、また500℃における体積抵抗値を高める成分であり、その含有量は0〜20%、0〜10%、特に0〜5%が好ましい。Bの含有量が20%より多いと、歪点が650℃未満になりやすく、またガラスが失透しやすくなる。なお、Bの含有量を5%以下にすれば、排ガス環境等の高温酸性雰囲気下において、ガラスが変形または侵食される事態を防止しやすくなる。 B 2 O 3 is a component that lowers the high temperature viscosity and is a component that increases the volume resistance value at 500 ° C., and its content is preferably 0 to 20%, 0 to 10%, particularly preferably 0 to 5%. If the content of B 2 O 3 is more than 20%, the strain point tends to be less than 650 ° C., and the glass tends to devitrify. Incidentally, if the content of B 2 O 3 5% or less, in a high-temperature acid atmosphere such as exhaust gas environment, easily prevent the glass is deformed or eroded.

WO、Taは、歪点を高めるとともに、高温粘度を低下させる成分であり、その含有量はそれぞれ0〜5%が好ましい。WO、Taの含有量がそれぞれ5%より多いと、バッチコストが高騰しやすくなる。 WO 3 and Ta 2 O 5 are components that increase the strain point and lower the high-temperature viscosity, and their content is preferably 0 to 5%. If the contents of WO 3 and Ta 2 O 5 are each greater than 5%, the batch cost tends to increase.

は、失透を抑制する成分であり、その含有量は0〜3%、特に0.01〜1%が好ましい。Pの含有量が3%より多いと、封止時にガラスが分相し、不透明になりやすく、結果として、半導体電子部品の検査の際、欠陥を発見し難くなり、また分相により、耐酸性が低下しやすくなる。 P 2 O 5 is a component that suppresses devitrification, and its content is preferably 0 to 3%, particularly preferably 0.01 to 1%. If the content of P 2 O 5 is more than 3%, the glass is phase-separated at the time of sealing, and is likely to become opaque. As a result, it becomes difficult to find defects when inspecting semiconductor electronic components. The acid resistance tends to decrease.

上記以外にも、高温粘度の調整、化学的耐久性の改良、清澄性の向上等の目的で、SnO、SO、Sb、F、Cl等を各々3%以下添加することができる。なお、Asも良好な清澄効果を有するが、環境的観点から、実質的に含有しないこと、つまり0.1%未満が好ましい。なお、既述の通り、環境的観点から、PbOも実質的に含有しないことが好ましい。 In addition to the above, SnO 2 , SO 3 , Sb 2 O 3 , F, Cl, etc. may be added in an amount of 3% or less for the purpose of adjusting high temperature viscosity, improving chemical durability, improving clarity, etc. it can. Note that As 2 O 3 also has a good clarification effect, but from the environmental viewpoint, it is preferably not contained, that is, less than 0.1%. As described above, it is preferable that PbO is not substantially contained from the environmental viewpoint.

サーミスタの場合、ガラス中のFe2+の量が多くなると、ガラスが赤外線を吸収しやすくなり、温度を正確に計測し難くなる。このような理由から、Feの含有量は2%以下が好ましく、また質量比Fe2+/全Feの値は0.4以下が好ましい。酸化雰囲気中でガラスを溶融すれば、質量比Fe2+/全Feの値が0.4以下になりやすい。 In the case of the thermistor, when the amount of Fe 2+ in the glass increases, the glass easily absorbs infrared rays, and it becomes difficult to accurately measure the temperature. For this reason, the content of Fe 2 O 3 is preferably 2% or less, and the mass ratio Fe 2+ / total Fe is preferably 0.4 or less. If the glass is melted in an oxidizing atmosphere, the mass ratio Fe 2+ / total Fe tends to be 0.4 or less.

本発明の半導体封止用ガラスにおいて、30〜380℃の温度範囲における熱膨張係数は60〜100×10−7/℃、特に70〜90×10−7/℃が好ましい。このようにすれば、サーミスタチップ等の半導体素子、リード線との熱膨張係数に整合しやすくなるため、半導体素子とリード線を封止する際に、不当な応力が残留し難くなり、結果として、クラックが発生し難くなり、半導体封止用外套管が破損し難くなる。 In the glass for semiconductor encapsulation of the present invention, the thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C. is preferably 60 to 100 × 10 −7 / ° C., particularly preferably 70 to 90 × 10 −7 / ° C. This makes it easy to match the thermal expansion coefficient between the semiconductor element such as the thermistor chip and the lead wire, and therefore, when sealing the semiconductor element and the lead wire, undue stress hardly remains, and as a result Cracks are less likely to occur, and the outer tube for semiconductor sealing is less likely to be damaged.

本発明の半導体封止用ガラスにおいて、液相粘度は103.5dPa・s以上、特に104.0dPa・s以上が好ましい。このようにすれば、ダンナー法、ベロ法、ダウンドロー法、アップドロー法等を用いて半導体封止用外套管を作製する際、成形時に結晶が析出し難く(失透し難く)なる。なお、成形時に結晶が析出すると、その近傍のガラスの粘度が高くなって、半導体封止用外套管の寸法精度が低下しやすくなる。 In the glass for semiconductor encapsulation of the present invention, the liquid phase viscosity is preferably 10 3.5 dPa · s or more, particularly preferably 10 4.0 dPa · s or more. In this way, when the outer tube for semiconductor encapsulation is produced using the Danner method, the velo method, the downdraw method, the updraw method, or the like, the crystals are less likely to precipitate (i.e., less devitrified) during molding. If crystals are precipitated during molding, the viscosity of the glass in the vicinity thereof increases, and the dimensional accuracy of the outer tube for semiconductor encapsulation tends to be lowered.

本発明の半導体封止用ガラスにおいて、500℃における体積抵抗値(Ωcm)はLog10ρで5以上が好ましい。このようにすれば、サーミスタチップ等の半導体素子の電気抵抗特性に悪影響を及ぼし難くなる。つまり、500℃における体積抵抗値(Ωcm)がLog10ρで5未満であると、サーミスタチップ等の半導体素子が存在しない箇所において、リード線間に僅かに電気が流れて、あたかも半導体素子と平行して抵抗体を有する回路が生じたようになり、半導体電子部品の特性を変化させてしまうおそれがある。 In the glass for semiconductor encapsulation of the present invention, the volume resistance value (Ωcm) at 500 ° C. is preferably 5 or more in Log 10 ρ. This makes it difficult to adversely affect the electrical resistance characteristics of semiconductor elements such as thermistor chips. In other words, if the volume resistance value (Ωcm) at 500 ° C. is less than 5 at Log 10 ρ, a slight amount of electricity flows between the lead wires at a location where there is no semiconductor element such as a thermistor chip, as if parallel to the semiconductor element. As a result, a circuit having a resistor is produced, which may change the characteristics of the semiconductor electronic component.

本発明の半導体封止用ガラスにおいて、102.5dPa・sにおける温度が1400℃以下であることが好ましい。このようにすれば、溶融温度が低下しやすくなるため、溶融時における燃焼エネルギーが小さくなり、また溶融炉の寿命が長くなり、更には溶融効率も向上する。 In the glass for semiconductor encapsulation of the present invention, the temperature at 10 2.5 dPa · s is preferably 1400 ° C. or lower. In this way, the melting temperature is likely to be lowered, so that the combustion energy at the time of melting is reduced, the life of the melting furnace is increased, and the melting efficiency is also improved.

次に、半導体封止用ガラス、半導体封止用外套管の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor sealing glass and a semiconductor sealing outer tube will be described.

まず各種のガラス原料を調合、混合する。ガラス原料は、通常、複数の成分からなる鉱物や不純物を含むが、このような場合、ガラス原料の成分分析値を考慮して、所望のガラス組成になるように調合すればよい。続いて、Vミキサー、ロッキングミキサー、攪拌羽根が付いたミキサー等の混合機で各種のガラス原料を混合し、投入原料を得る。   First, various glass raw materials are prepared and mixed. The glass raw material usually contains minerals and impurities composed of a plurality of components. In such a case, the glass raw material may be formulated so as to have a desired glass composition in consideration of the component analysis value of the glass raw material. Subsequently, various glass raw materials are mixed with a mixer such as a V mixer, a rocking mixer, and a mixer equipped with stirring blades to obtain input raw materials.

次に、投入原料を溶融炉に投入し、溶融ガラスを得る。溶融炉は、溶融ガラスを得るための溶融槽と、溶融ガラス中の泡を除去するための清澄槽と、清澄された溶融ガラスを成形に適当な粘度まで下げて、成形装置に導くための通路(フィーダー)等で構成される。溶融炉は、バーナーまたは電気通電により加熱される。投入原料は、通常、1300〜1600℃の溶解槽で溶融されて、更に1400〜1600℃の清澄槽に入る。清澄糟から出た溶融ガラスは、フィーダーを通って成形装置に移動していく過程で、温度が低下し、成形に適した粘度103.5〜10dPa・sになる。 Next, the input raw material is charged into a melting furnace to obtain molten glass. The melting furnace has a melting tank for obtaining molten glass, a clarification tank for removing bubbles in the molten glass, and a passage for lowering the clarified molten glass to a viscosity suitable for molding and guiding it to a molding apparatus. (Feeder) etc. The melting furnace is heated by a burner or electrical energization. The input material is usually melted in a melting tank at 1300 to 1600 ° C. and further enters a clarification tank at 1400 to 1600 ° C. In the process of moving the molten glass from the clarified rice cake through the feeder to the molding apparatus, the temperature is lowered and the viscosity becomes 10 3.5 to 10 6 dPa · s suitable for molding.

次いで、成形装置で溶融ガラスを管状に成形する。成形法として、ダンナー法、ベロ法、ダウンドロー法、アップドロー法等が適用可能である。   Next, the molten glass is formed into a tubular shape with a forming apparatus. As a forming method, a Danner method, a tongue method, a downdraw method, an updraw method, or the like can be applied.

得られたガラス管を所定の寸法に切断すれば、半導体封止用外套管を作製することができる。ガラス管の切断加工に際し、ガラス管をダイヤモンドホイールカッターで個別に切断することも可能であるが、多数のガラス管を結束させた後にダイヤモンドホイールカッターで切断する方法が大量生産に適している。   If the obtained glass tube is cut into a predetermined size, a semiconductor sealing outer tube can be produced. When cutting a glass tube, it is possible to cut the glass tube individually with a diamond wheel cutter. However, a method in which a large number of glass tubes are bound and then cut with a diamond wheel cutter is suitable for mass production.

次に、半導体封止用外套管による半導体素子の封止方法を説明する。   Next, a semiconductor element sealing method using a semiconductor sealing mantle will be described.

最初に、半導体封止用外套管内において、半導体素子を両側から挟み込んだ状態になるように、ジュメット線、白金線等の金属線を固定する。次に、1400℃以下の温度に加熱し、半導体封止用外套管を軟化変形させて半導体素子を封止する。このようにして、サーミスタ等の半導体電子部品を作製することができる。   First, a metal wire such as a jumet wire or a platinum wire is fixed so that the semiconductor element is sandwiched from both sides in the outer tube for semiconductor sealing. Next, the semiconductor element is sealed by heating to a temperature of 1400 ° C. or lower to soften and deform the semiconductor sealing outer tube. In this way, a semiconductor electronic component such as a thermistor can be manufactured.

なお、本発明の半導体封止用ガラスは、半導体封止用外套管として使用する以外にも、例えば、粉末状に粉砕した後にペースト化し、これを半導体素子に巻き付けて焼成することにより、半導体素子を封止することもできる。   The semiconductor sealing glass of the present invention is used as a semiconductor sealing outer tube, for example, by pulverizing it into a powder and then pasting it, winding it around a semiconductor element, and firing it. Can also be sealed.

以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

表1、2は、本発明の実施例(試料No.1〜10)、比較例(試料No.11)を示している。   Tables 1 and 2 show examples (sample Nos. 1 to 10) and comparative examples (sample No. 11) of the present invention.

まず、表中のガラス組成になるように、得率や不純物量を考慮して、酸化シリカ、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硝酸カリウム、珪酸ジルコン、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化タンタル、リン酸塩、硫酸ナトリウム等を調合し、V型ミキサーで十分に混合した。   First, considering the yield and the amount of impurities so that the glass composition in the table is obtained, silica oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, strontium nitrate, barium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, potassium nitrate, zirconate silicate Niobium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, phosphate, sodium sulfate and the like were prepared and mixed thoroughly with a V-type mixer.

次に、調合済み原料を溶融炉に投入し、1500〜1600℃で溶融した後、ダウンドロー法で管状に成形した。次に、得られたガラス管を適当な長さ(例えば1m)に切断した。なお、溶融ガラスの流下速度、空気圧および引っ張り速度により、ガラス管の内径と肉厚を制御した。   Next, the prepared raw material was put into a melting furnace, melted at 1500 to 1600 ° C., and then formed into a tubular shape by a downdraw method. Next, the obtained glass tube was cut into an appropriate length (for example, 1 m). The inner diameter and thickness of the glass tube were controlled by the flow rate, air pressure, and pulling speed of the molten glass.

続いて、結束器具を用いて、1000本のガラス管を一体的に固定し、これを松ヤニ等の樹脂が各ガラス管の間に入り込むように樹脂槽に浸漬させた後、樹脂槽から取り出して冷却することにより、棒状体を得た。この棒状体をダイヤモンドカッターで長さ1〜4mmに切断して、1000本のガラス管が一体化したペレットを得た。その後、樹脂を除去してガラス管同士の結束を外し、洗浄、乾燥することにより、所定の長さの半導体封止用外套管を得た。なお、このようにして得られる半導体封止用外套管は、ビード型サーミスタ封止用外套管の場合、内径0.6〜2.1mm、肉厚0.2〜0.8mmである。   Subsequently, using a bundling device, 1000 glass tubes are fixed integrally, and after immersing them in a resin bath so that resin such as pine yarn enters between each glass tube, it is taken out from the resin bath. The rod-shaped body was obtained by cooling. This rod-shaped body was cut into a length of 1 to 4 mm with a diamond cutter to obtain a pellet in which 1000 glass tubes were integrated. Then, the resin was removed, the glass tubes were unbound, washed and dried to obtain a semiconductor sealing outer tube having a predetermined length. In the case of a bead-type thermistor sealing outer tube, the semiconductor sealing outer tube thus obtained has an inner diameter of 0.6 to 2.1 mm and a wall thickness of 0.2 to 0.8 mm.

また、表中に示すガラス組成になるように、ガラス原料を調合し、白金坩堝を用いて1500〜1600℃で6時間溶融した後、溶融ガラスを所定の形状に成形、加工して、各評価に供した。各試料について、密度、熱膨張係数α、歪点Ps、1010dPa・sにおける温度、軟化点Ts、10dPa・sにおける温度、102.5dPa・sにおける温度、液相温度TL、液相粘度log10ηTL、500℃における体積抵抗値log10ρを測定した。その結果を表1、2に示す。 Moreover, after preparing a glass raw material so that it may become a glass composition shown in the table | surface and melting it at 1500-1600 degreeC using a platinum crucible for 6 hours, a molten glass is shape | molded and processed into a predetermined shape, and each evaluation It was used for. For each sample, density, thermal expansion coefficient α, strain point Ps, temperature at 10 10 dPa · s, softening point Ts, temperature at 10 4 dPa · s, temperature at 10 2.5 dPa · s, liquidus temperature TL, The liquidus viscosity log 10 η TL and the volume resistance value log 10 ρ at 500 ° C. were measured. The results are shown in Tables 1 and 2.

密度は、周知のアルキメデス法で測定した値である。   The density is a value measured by a well-known Archimedes method.

熱膨張係数αは、直径約3mm、長さ約50mmの円柱状の測定試料として、30〜380℃の温度範囲において、自記示差熱膨張計により測定した線熱膨張係数の平均値である。   The thermal expansion coefficient α is an average value of linear thermal expansion coefficients measured by a self-described differential thermal dilatometer in a temperature range of 30 to 380 ° C. as a cylindrical measurement sample having a diameter of about 3 mm and a length of about 50 mm.

次のようにして、歪点Ps、1010dPa・sにおける温度、軟化点Ts、10dPa・sにおける温度、102.5dPa・sにおける温度を求めた。まずASTM C338に準拠するファイバー法により歪点Ps、軟化点Tsを測定し、更に白金球引き上げ法により10dPa・sにおける温度、102.5dPa・sにおける温度を算出した。次いで、これらの温度と粘度の値をFullcherの式に当てはめて、1010dPa・sにおける温度を算出した。 The temperature at the strain point Ps, 10 10 dPa · s, the softening point Ts, the temperature at 10 4 dPa · s, and the temperature at 10 2.5 dPa · s were determined as follows. First, the strain point Ps and the softening point Ts were measured by a fiber method conforming to ASTM C338, and further, a temperature at 10 4 dPa · s was calculated by a platinum ball pulling method, and a temperature at 10 2.5 dPa · s was calculated. Next, these temperature and viscosity values were applied to the Fullcher equation to calculate the temperature at 10 10 dPa · s.

次のようにして、液相温度TLを測定した。粒径300〜500μmに粉砕されたガラス粉末をボート状の白金容器に入れ、温度勾配炉で24時間保持した。次に、温度勾配炉から白金容器を取り出した後、ガラスの表面を顕微鏡で観察して、結晶の初相が析出する温度を算出し、これを液相温度とした。   The liquidus temperature TL was measured as follows. The glass powder pulverized to a particle size of 300 to 500 μm was placed in a boat-shaped platinum container and held in a temperature gradient furnace for 24 hours. Next, after removing the platinum container from the temperature gradient furnace, the surface of the glass was observed with a microscope, and the temperature at which the initial phase of the crystal was precipitated was calculated, and this was taken as the liquidus temperature.

液相粘度log10ηTLは、上記のFullcherの式と液相温度から算出した値である。 The liquidus viscosity log 10 η TL is a value calculated from the above Fullcher equation and the liquidus temperature.

500℃における体積抵抗値log10ρは、ASTM C−657に準拠した方法で測定した値である。 The volume resistance value log 10 ρ at 500 ° C. is a value measured by a method based on ASTM C-657.

表1、2から明らかなように、試料No.1〜10は、歪点が650℃以上であり、且つ10dPa・sにおける温度が1200℃未満であるため、半導体封止用ガラスとして好適であると考えられる。一方、試料No.11は、10dPa・sにおける温度が1310℃であるため、低温封止性が劣っていた。なお、試料No.1〜10は、不純物としてFeを10〜250ppm(質量)含んでおり、質量比Fe2+/全Feの値が0.4以下であった。 As apparent from Tables 1 and 2, Sample No. Nos. 1 to 10 have a strain point of 650 ° C. or higher, and the temperature at 10 4 dPa · s is less than 1200 ° C., and thus are considered suitable as glass for semiconductor encapsulation. On the other hand, sample No. No. 11 was inferior in low-temperature sealing properties because the temperature at 10 4 dPa · s was 1310 ° C. Sample No. 1-10, includes 10~250Ppm (mass) of Fe 2 O 3 as an impurity, the value of the mass ratio Fe 2+ / total Fe was 0.4 or less.

以上の説明から明らかなように、本発明の半導体封止用ガラスは、高耐熱性を有し、且つPbO等の有害成分を含まなくても、低温封止性を有するため、サーミスタ、特に高温型サーミスタに好適に使用可能であり、また自動車等のエンジン、ボイラー等の温度測定用サーミスタに好適に使用可能である。さらに、本発明の半導体封止用ガラスは、シリコンダイオード、発光ダイオード等の半導体電子部品にも好適に使用可能である。   As is clear from the above description, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention has high heat resistance and low temperature sealing properties even if it does not contain harmful components such as PbO. It can be used suitably for a type thermistor, and can also be suitably used for a thermistor for temperature measurement such as an engine of an automobile or a boiler. Furthermore, the glass for semiconductor encapsulation of the present invention can be suitably used for semiconductor electronic components such as silicon diodes and light emitting diodes.

1 半導体素子(サーミスタチップ)
2 金属線(リード線)
3 半導体封止用ガラス(サーミスタ封止用ガラス)
10 半導体電子部品(サーミスタ)
1 Semiconductor element (Thermistor chip)
2 Metal wire (lead wire)
3 Semiconductor sealing glass (Thermistor sealing glass)
10 Semiconductor Electronic Components (Thermistor)

Claims (11)

歪点が650℃以上であり、且つ10dPa・sにおける温度が1200℃未満であることを特徴とする半導体封止用ガラス。 A glass for semiconductor encapsulation, having a strain point of 650 ° C. or higher and a temperature at 10 4 dPa · s of less than 1200 ° C. 1010dPa・sにおける温度が700℃以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体封止用ガラス。 2. The glass for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the temperature at 10 10 dPa · s is 700 ° C. or higher. 軟化点が800℃以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体封止用ガラス。   The glass for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the softening point is 800 ° C. or higher. ガラス組成として、質量%で、SiO 30〜50%、Al 0〜10%、CaO+SrO 0〜25%、BaO 15〜35%、ZrO+TiO 0〜25%、La+Nb 0〜20%を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体封止用ガラス。 As a glass composition, in mass%, SiO 2 30~50%, Al 2 O 3 0~10%, CaO + SrO 0~25%, BaO 15~35%, ZrO 2 + TiO 2 0~25%, La 2 O 3 + Nb semiconductor sealing glass according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it contains 2 O 5 0~20%. 実質的にPbOを含有しないことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体封止用ガラス。   The glass for semiconductor encapsulation according to any one of claims 1 to 4, which does not substantially contain PbO. 30〜380℃の温度範囲における熱膨張係数が60〜100×10−7/℃であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の半導体封止用ガラス。 6. The glass for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein a coefficient of thermal expansion in a temperature range of 30 to 380 ° C. is 60 to 100 × 10 −7 / ° C. 6. 液相粘度が103.5dPa・s以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体封止用ガラス。 Liquid phase viscosity is 10 < 3.5 > dPa * s or more, Glass for semiconductor sealing in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 500℃における体積抵抗値(Ωcm)がLog10ρで5以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の半導体封止用ガラス。 8. The glass for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein a volume resistance value (Ωcm) at 500 ° C. is 5 or more in Log 10 ρ. 請求項1〜8のいずれかに記載の半導体封止用ガラスにより作製されていることを特徴とする半導体封止用外套管。   An outer tube for semiconductor sealing, which is made of the glass for semiconductor sealing according to claim 1. 半導体素子と、金属線と、金属線の一部を被覆封止する半導体封止用外套管とを備える半導体電子部品において、
半導体封止用外套管が請求項9に記載の半導体封止用外套管からなることを特徴とする半導体電子部品。
In a semiconductor electronic component comprising a semiconductor element, a metal wire, and a semiconductor sealing outer tube that covers and seals a part of the metal wire,
A semiconductor electronic component, wherein the semiconductor sealing outer tube comprises the semiconductor sealing outer tube according to claim 9.
半導体素子が700℃以上の温度を測定可能な高温型サーミスタチップであることを特徴とする請求項10に記載の半導体電子部品。
The semiconductor electronic component according to claim 10, wherein the semiconductor element is a high temperature type thermistor chip capable of measuring a temperature of 700 ° C. or higher.
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