JP2656942B2 - 低融点ガラス接着による接合体の製造方法，及び接着体 - Google Patents

低融点ガラス接着による接合体の製造方法，及び接着体

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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、サーディップ、ディスプレイパネル、ダイ
オード等の、低融点ガラスにより接着した接合体の製造
方法に関する。
［従来の技術］ 低融点ガラスを用いて接着する一例として、セラミッ
ク基板に搭載したICチップ（集積回路が形成された半導
体素子）を、外部接続端子であるリードとともに、セラ
ミックキャップで封止したサーディップがある。
このサーディップを製造するには、まずセラミック基
板に形成されたチップ搭載部である凹所に、絶縁体およ
び接着剤としての低融点ガラスを塗布して焼き付けた導
電体（例えば銀板）を載置し、同様に低融点ガラスを塗
布して焼き付けたセラミック基板の主面上周縁部にリー
ドを載置した後、加熱して、セラミック基板に導電体お
よびリードを接着する。
その後、導電体にICチップを半田付けにより搭載し、
リードとの間でワイヤボンディングを行った後、低融点
ガラスを塗布して焼き付けたセラミックキャップで接着
と同時に封止して完成する。
［発明が解決しようとする課題］ しかるに、焼き付けた低融点ガラスを加熱して接着す
るサーディップでは、接着の際に低融点ガラス中に気泡
（ガラスボイド）が発生する。
この気泡が発生することにより、セラミック基板に対
するリードの接着強度が低下したり、銀板とセラミック
基板との間の熱伝導性が低下して、銀板に対するICチッ
プの半田付け不良を招くほか、サーディップを実装して
使用した際にICチップの熱が放散しにくくなる課題を有
していた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、焼き付けた低融点ガラスを加熱して接着する際
に、その低融点ガラス中に発生する気泡を少なくした低
融点ガラス接着による接合体の製造方法、及び気泡の発
生を低減できる低融点ガラスを焼き付けた接着体を提供
することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、以下の技術手段
を採用した。
特許請求の範囲第１項では、接着体に焼き付けられた
低融点ガラスを、加熱することにより被接着体に前記接
着体を接着させて接合体を製造する製造方法において、 前記加熱して接着する前の焼き付けられた低融点ガラ
スは、外周部に凹状の切り込み部を有し、しかも該切り
込み部が形成する溝の底部にも低融点ガラスが形成され
ている形状であることを特徴とする。
特許請求の範囲第２項では、接着体に焼き付けられた
低融点ガラスを、加熱することにより被接着体に前記接
着体を接着させて接合体を製造する製造方法において、 前記加熱して接着する前の焼き付けられた低融点ガラ
スは、外周部に凹状の切り込み部のない形状に下層低融
点ガラス層を塗布し、次いで、外周部に凹状の切り込み
部を有する形状に上層低融点ガラス層を塗布し、その
後、これらを焼き付けて形成されていることを特徴とす
る。
特許請求の範囲第３項では、特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の製造方法において、前記被接着体はセ
ラミック基板であり、前記接着体は、該セラミック基板
に形成されたチップ搭載部である凹所に載置する導電体
であることを特徴とする。
特許請求の範囲第４項では、前記被接着体はリードが
接続されたセラミック基板であり、前記接着体は低融点
ガラスが焼き付けられたセラミックキャップであること
を特徴とする。
特許請求の範囲第５項では、低融点ガラスが焼き付け
られた接着体であって、 前記焼き付けられた低融点ガラスは、外周部に凹状の
切り込み部を有し、しかも該切り込み部が形成する溝の
底部にも低融点ガラスが形成されている形状であること
を特徴とする。
特許請求の範囲第６項では、特許請求の範囲第５項記
載の接着体において、前記凹状の切り込み部は、外周方
向に略Ｖ字状に開いた形状であることを特徴とする。
特許請求の範囲第７項では、特許請求の範囲第５また
は第６項記載の接着体において、前記接着体はセラミッ
クキャップであることを特徴とする。
［作用および発明の効果］ 上記構成より本発明は、低融点ガラスを加熱して接着
する前に、低融点ガラスの外周部に凹状の切り込み部を
形成したことにより、接着時に低融点ガラス中に発生す
る気泡を切り込む部より逃がすことができ、従って気泡
の発生を少なくすることができる。
［実施例］ 次に、本発明の低融点ガラス接着による接合体の製造
方法の一実施例を図面に基づき説明する。
第１図は、低融点ガラスを用いたガラス封着体である
サーディップの断面図である。
サーディップ１は、第１図に示すように、アルミナを
主原料として形成された本発明の被接着体であるセラミ
ック基板２に、ICチップ（集積回路が形成された半導体
素子）３、およびICチップ３と電気的に接続される外部
接続端子としてのリード４を、低融点ガラス５を用いて
セラミックキャップ６で封止したものである。
低融点ガラス５は、絶縁体および接着剤として、セラ
ミック基板２の主面上周縁部であるリード取付け面2a、
およびICチップ３を搭載する際にICチップ３の導電体と
して使用する本発明の接着体である銀板７の裏面（セラ
ミック基板２側）に、例えば２層ないし４層に亘って塗
布された焼き付けられる。
銀板７に低融点ガラス５を塗布して焼き付けた場合、
第２図に示すように、低融点ガラス５の表面張力によっ
て銀板７の周縁部に低融点ガラス５の盛り上がりが生
じ、銀板７をセラミック基板２の凹所（ICチップ３の搭
載部）2bに接着した際の気泡（ガラスボイド）の発生要
因となる。これ以外にも、低融点ガラスを用いて接着す
る場合には、接着時の低融点ガラス５中に気泡が発生す
るため、この気泡を逃がす必要がある。
このため、本実施例では、低融点ガラス５を塗布する
際に、第３図および第４図に示すようなガラス印刷用マ
スクを組合せて使用する。第３図に示すガラス印刷用マ
スクは、従来より使用されている現行マスク８は、第４
図に示すガラス印刷用マスクは、気泡を減少させるため
に発明した対策マスク９で、対策マスク９の内周部に凸
部9aが形成されている。
この対策マスク９を使用して低融点ガラス５を塗布し
た場合に、塗布された低融点ガラス５の外周部には、対
策マスク９の凸部9aに対応した本発明の凹状の切り込み
部である凹部（図示しない）が形成されることになる。
次に、この現行マスク８と対策マスク９とを、表１に
示すように組合わせて、低融点ガラス（ガラス種類:LS
−2001B）５を２層に亘って銀板７に塗布して焼き付け
た後、銀板７をセラミック基板２の凹所2bに載置し、加
熱して接着した場合の気泡の発生率の測定結果を表２に
示す。
また、銀板７のセラミック基板２に対する接着強度の
測定結果を表３に示す。なお、銀板７とセラミック基板
２との接着面積は、6.5mm×9.5mmである。
表２に示した気泡の測定結果は、現行マスク８と対策
マスク９との組合わせの各サンプル（Ａ〜Ｄ）につき、
Ｘ線撮影によりそれぞれ５個ずつの測定を行い、銀板７
に塗布した低融点ガラス５の主面方向断面の面積に対す
る気泡の断面積の割合を示した。
また、表３に示した接着強度は、測定結果の数字が小
さいほど接着強度が弱く、測定結果の数字が大きいほど
接着強度が強くなることを表している。
上述のように、現行マスク８と対策マスク９とを組合
わせて銀板７に低融点ガラス５を塗布した場合に、気泡
の発生率の測定においては、サンプルＡに示すように、
銀板７に対して１層目に現行マスク８を用い、２層目に
対策マスク９を用いた場合に最良の測定結果が得られ
た。
また、銀板７のセラミック基板２に対する接着強度に
ついては、現行マスク８のみを使用したサンプルＤに対
して、少なくともどちらか１層に対策マスク９を使用し
たサンプルＡ、サンプルＢ、およびサンプルＣで良好な
測定結果が得られた。
次に、上記した気泡の発生率の測定において、最良の
結果が得られたサンプルＡの場合のマスクの組合わせ
（１層目に現行マスク８、２層目に対策マスク９）で、
対策マスク９に形成した凸部9aの形状を変えた場合の気
泡の発生率の測定結果を表４に示す。
対策マスク９に形成した凸部9aの形状として、第５図
ないし第９図に示す５種類のサンプルを用意し測定し
た。なお、サンプル１を第５図に、サンプル２を第６図
に、サンプル３を第７図に、サンプル４を第８図に、サ
ンプル５を第９図に示す。
上記表４より、第７図および第８図に示すサンプル
３、およびサンプル４において良好な測定結果が得られ
た。
上述したガラスボイドの測定結果から得られるよう
に、凸部9aを形成した対策マスク９を使用して低融点ガ
ラス５を塗布することにより、塗布された低融点ガラス
５の外周部に形成される凹部が、銀板７を接着した際に
発生する気泡のガス抜き溝として作用し、従って気泡の
発生率を低下させることができる。
また、対策マスク９を用いることで気泡の発生を少な
くした場合には、表３に示したように、セラミック基板
２に対する銀板７の接着強度を向上させることができ
る。このことから、低融点ガラス５を用いて被接着体に
接着した接着体の接着強度を向上させることができる。
なお、低融点ガラス５の外周部に凹部を形成するため
に、上記実施例ではガラス印刷用のマスクを用いたが、
塗布した低融点ガラス５の焼付け後に、上記したような
凹部を形成するように削りとってもよい。
また、銀板７を接着する際に発生した気泡について測
定したが、リード４の取り付け面でも同様に対策マスク
９を使用することで、気泡の発生率を低く抑えることが
できる。
上記実施例では、低融点ガラス５を２層に亘って塗布
した場合の気泡の発生率の測定結果を例示したが、２層
以外の多層に亘って塗布した場合にも、対策マスク９を
使用することで気泡の発生率を抑えることができる。
低融点ガラスにより接着した接合体の一例としてサー
ディップを示したが、サーディップに限定する必要はな
く、ディスプレイパネル、ダイオード等のように、低融
点ガラスを用いて接着する場合に広く適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
第１図はサーディップの断面図、第２図は銀板に低融点
ガラスを塗布した場合の側面断面図、第３図は従来より
使用されているガラス印刷用マスクの平面図、第４図は
気泡を減少させるために発明した対策マスクの平面図、
第５図ないし第９図は凸部の変形例を示す対策マスクの
平面図である。 図中２……セラミック基板（被接着体）、５……低融点
ガラス、７……銀板（接着体）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 茂男 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−103435（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−195163（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】接着体に焼き付けられた低融点ガラスを、
    加熱することにより被接着体に前記接着体を接着させて
    接合体を製造する製造方法において、 前記加熱して接着する前の焼き付けられた低融点ガラス
    は、 外周部に凹状の切り込み部を有し、しかも該切り込み部
    が形成する溝の底部にも低融点ガラスが形成されている
    形状であることを特徴とする低融点ガラス接着による接
    合体の製造方法。
  2. 【請求項２】接着体に焼き付けられた低融点ガラスを、
    加熱することにより被接着体に前記接着体を接着させて
    接合体を製造する方法において、 前記加熱して接着する前の焼き付けられた低融点ガラス
    は、 外周部に凹状の切り込み部のない形状に下層低融点ガラ
    ス層を塗布し、次いで、外周部に凹状の切り込み部を有
    する形状に上層低融点ガラス層を塗布し、その後、これ
    らを焼き付けて形成されていることを特徴とする低融点
    ガラス接着による接合体の製造方法。
  3. 【請求項３】前記被接着体はセラミック基板であり、 前記接着体は、該セラミック基板に形成されたチップ搭
    載部である凹所に載置する導電体であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項または第２項記載の低融点ガラ
    ス接着による接合体の製造方法。
  4. 【請求項４】前記被接着体はリードが接続されたセラミ
    ック基板であり、 前記接着体は前記低融点ガラスが焼き付けられたセラミ
    ックキャップであることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項または第２項記載の低融点ガラス接着による接合体
    の製造方法。
  5. 【請求項５】低融点ガラスが焼き付けられた接着体であ
    って、 前記焼き付けられた低融点ガラスは、 外周部に凹状の切り込み部を有し、しかも該切り込み部
    が形成する溝の底部にも低融点ガラスが形成されている
    形状であることを特徴とする接着体。
  6. 【請求項６】前記凹状の切り込み部は、外周方向に略Ｖ
    字状に開いた形状であることを特徴とする特許請求の範
    囲第５項記載の接着体。
  7. 【請求項７】前記接着体はセラミックキャップであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項記載
    の接着体。
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