JP2743332B2 - 封着材料 - Google Patents
封着材料Info
- Publication number
- JP2743332B2 JP2743332B2 JP21241289A JP21241289A JP2743332B2 JP 2743332 B2 JP2743332 B2 JP 2743332B2 JP 21241289 A JP21241289 A JP 21241289A JP 21241289 A JP21241289 A JP 21241289A JP 2743332 B2 JP2743332 B2 JP 2743332B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filler
- glass
- sealing material
- zno
- quartz glass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は低融点ガラスとフィラーとを混合してなり、
ICセラミックパッケージ、螢光表示管、CRTバルブ等の
電子部品を封着するのに好適な封着材料に関するもので
ある。
ICセラミックパッケージ、螢光表示管、CRTバルブ等の
電子部品を封着するのに好適な封着材料に関するもので
ある。
［従来の技術］ 従来よりICセラミックパッケージ等の電子部品を封着
する際に使用する低融点ガラスとしては、重量百分率で
PbO 40〜90％、B2O3 8〜15％からなるPbO−B2O3系ガラ
ス、PbO 65〜85％、ZnO 0.5〜15％、B2O3 7〜20％から
なるPbO−ZnO−B2O3系ガラス、PbO 40〜80％、B2O3 8〜
20％、SiO2 5〜45％からなるPbO−B2O3−SiO2系ガラス
が知られている。一般にこれらの低融点ガラスの熱膨張
係数は約100×10-7/℃であり、これらを熱膨張係数が大
きく異なる被封着物、例えば40〜80×10-7/℃の被封着
物と封着すると低融点ガラスに大きな応力が生じ、クラ
ックや割れの原因となる。このためガラスにフィラーを
混合して熱膨張係数を被封着物のそれに合わせた封着材
料が主に用いられている。
する際に使用する低融点ガラスとしては、重量百分率で
PbO 40〜90％、B2O3 8〜15％からなるPbO−B2O3系ガラ
ス、PbO 65〜85％、ZnO 0.5〜15％、B2O3 7〜20％から
なるPbO−ZnO−B2O3系ガラス、PbO 40〜80％、B2O3 8〜
20％、SiO2 5〜45％からなるPbO−B2O3−SiO2系ガラス
が知られている。一般にこれらの低融点ガラスの熱膨張
係数は約100×10-7/℃であり、これらを熱膨張係数が大
きく異なる被封着物、例えば40〜80×10-7/℃の被封着
物と封着すると低融点ガラスに大きな応力が生じ、クラ
ックや割れの原因となる。このためガラスにフィラーを
混合して熱膨張係数を被封着物のそれに合わせた封着材
料が主に用いられている。
フィラーには、通常ガラスやセラミックの微粉砕物が
用いられる。低膨張フィラーの場合、その含有量が多く
なるほどあるいはその粒径が大きくなるほど封着材料の
熱膨張係数は低下する。その材質としては通常チタン酸
鉛、ウイレマイト、コーディエライト、β−ユークリプ
タイト、ジルコン、酸化錫、ムライト、アルミナ、ジル
コニア等が用いられる。また上記した物質以外にも各種
のフィラーが知られており、その中には通常用いられる
フィラーよりもさらに優れた特性を有する物質もある。
例えば石英ガラスは、通常用いられるフィラーに比べて
誘電率（ε）が低く、そのため、近年半導体回路を用い
た電子部品は高い高速演算処理に対応すべく、それに用
いられる物質には低誘電率であることが要求されている
背景から好ましい特性を保有する物質である。また通常
のフィラーに比べてZrW2O8等の酸化物結晶は封止材料の
熱膨張係数を低下させる効果が大であること、窒化物は
封止材料の機械的強度を向上させる効果が大であること
等の特性を有している。
用いられる。低膨張フィラーの場合、その含有量が多く
なるほどあるいはその粒径が大きくなるほど封着材料の
熱膨張係数は低下する。その材質としては通常チタン酸
鉛、ウイレマイト、コーディエライト、β−ユークリプ
タイト、ジルコン、酸化錫、ムライト、アルミナ、ジル
コニア等が用いられる。また上記した物質以外にも各種
のフィラーが知られており、その中には通常用いられる
フィラーよりもさらに優れた特性を有する物質もある。
例えば石英ガラスは、通常用いられるフィラーに比べて
誘電率（ε）が低く、そのため、近年半導体回路を用い
た電子部品は高い高速演算処理に対応すべく、それに用
いられる物質には低誘電率であることが要求されている
背景から好ましい特性を保有する物質である。また通常
のフィラーに比べてZrW2O8等の酸化物結晶は封止材料の
熱膨張係数を低下させる効果が大であること、窒化物は
封止材料の機械的強度を向上させる効果が大であること
等の特性を有している。
［発明が解決しようとする問題点］ 先記したようにフィラーの含有量を多くしたり、粒径
を大きくするほど封着材料の熱膨張係数は低下するが、
それに反比例して封着材料の流動性が悪くなり、低温で
短時間に封着できなくなる。また石英ガラス、ZrW2O8等
の酸化物結晶、窒化物は、通常用いられているフィラー
に比べて各々優れた特性を有するが、ガラスと相性が悪
いため実際にフィラーとしては使用し難く、使用したと
しても少量に制限されるという問題がある。すなわち石
英ガラスはガラスに溶け込むとガラスの粘性を急激に増
大させ、その結果封止材料の流動性を悪くしやすく、ま
たZrW2O8等の酸化物結晶はガラスに溶け込むと結晶化さ
せる傾向が大きく、その結果封止材料の流動性を悪くし
やすく、さらに窒化物は、ガラスと反応して発泡しやす
いといった問題を有している。
を大きくするほど封着材料の熱膨張係数は低下するが、
それに反比例して封着材料の流動性が悪くなり、低温で
短時間に封着できなくなる。また石英ガラス、ZrW2O8等
の酸化物結晶、窒化物は、通常用いられているフィラー
に比べて各々優れた特性を有するが、ガラスと相性が悪
いため実際にフィラーとしては使用し難く、使用したと
しても少量に制限されるという問題がある。すなわち石
英ガラスはガラスに溶け込むとガラスの粘性を急激に増
大させ、その結果封止材料の流動性を悪くしやすく、ま
たZrW2O8等の酸化物結晶はガラスに溶け込むと結晶化さ
せる傾向が大きく、その結果封止材料の流動性を悪くし
やすく、さらに窒化物は、ガラスと反応して発泡しやす
いといった問題を有している。
本発明の目的は、フィラーとして優れた特性を有する
がガラスと相性の悪い物質、具体的には石英ガラス、酸
化物結晶、窒化物の形状及び表面を改良、改質すること
によってフィラーの含有量を多くしたり、あるいは粒径
を大きくしても流動性の低下が抑制されるため低温で短
時間に封着可能であり、しかも通常のフィラーを用いた
封着材料よりも低誘電率、高強度、低膨張等の優れた特
性を有する封着材料を提供することである。
がガラスと相性の悪い物質、具体的には石英ガラス、酸
化物結晶、窒化物の形状及び表面を改良、改質すること
によってフィラーの含有量を多くしたり、あるいは粒径
を大きくしても流動性の低下が抑制されるため低温で短
時間に封着可能であり、しかも通常のフィラーを用いた
封着材料よりも低誘電率、高強度、低膨張等の優れた特
性を有する封着材料を提供することである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の封着材料は低融点ガラスとフィラーを混合し
てなる封着材料において、該フィラーの形状が球形であ
り、表面にZnOからなる被膜が形成されてなることを特
徴とする。
てなる封着材料において、該フィラーの形状が球形であ
り、表面にZnOからなる被膜が形成されてなることを特
徴とする。
本発明で用いるフィラーの材質は、特に限定されるも
のではないが、ガラスと相性が悪いためにそれ自体では
フィラーとして用いづらい物質、例えば、石英ガラスや
ZrW2O8、Ta16W18O84、Nb2O5等の酸化物結晶やSi3N4、Al
N、BN等の窒化物が好適である。またフィラーの平均粒
径は３〜60μ、表面に被覆されるZnO被膜の膜厚は0.01
〜１μであることが望ましい。
のではないが、ガラスと相性が悪いためにそれ自体では
フィラーとして用いづらい物質、例えば、石英ガラスや
ZrW2O8、Ta16W18O84、Nb2O5等の酸化物結晶やSi3N4、Al
N、BN等の窒化物が好適である。またフィラーの平均粒
径は３〜60μ、表面に被覆されるZnO被膜の膜厚は0.01
〜１μであることが望ましい。
本発明のフィラーを製造する場合、まず溶融法あるい
は造粒法によってその形状を球形にする。溶融法は、フ
ィラー原料の微粉砕物を高温の雰囲気中を通過させるこ
とによって溶融させて、表面張力で球状化させた後、急
冷する方法である。また造粒法は、仮焼したフィラー原
料を球状になるように造粒した後、焼成する方法であ
る。その後、その表面にZnOからなる被膜を形成する
が、その方法としては、ZnOの微粒子をフィラーとよく
混合した後、加熱することによってフィラーの表面に固
着する方法、例えばZnNO3水溶液や亜鉛アルコキシド溶
液等の金属元素としてZnを含む液体をフィラー表面に塗
布し、乾燥後、加熱することによってZnOを生成させる
方法、フィラーの表面に金属亜鉛の層をメッキあるいは
スパッタリングによって形成した後、加熱してZnOを生
成させる方法がある。
は造粒法によってその形状を球形にする。溶融法は、フ
ィラー原料の微粉砕物を高温の雰囲気中を通過させるこ
とによって溶融させて、表面張力で球状化させた後、急
冷する方法である。また造粒法は、仮焼したフィラー原
料を球状になるように造粒した後、焼成する方法であ
る。その後、その表面にZnOからなる被膜を形成する
が、その方法としては、ZnOの微粒子をフィラーとよく
混合した後、加熱することによってフィラーの表面に固
着する方法、例えばZnNO3水溶液や亜鉛アルコキシド溶
液等の金属元素としてZnを含む液体をフィラー表面に塗
布し、乾燥後、加熱することによってZnOを生成させる
方法、フィラーの表面に金属亜鉛の層をメッキあるいは
スパッタリングによって形成した後、加熱してZnOを生
成させる方法がある。
［作用］ 低融点ガラスとフィラーを混合してなる封着材料が良
好に流動するためには加熱されて粘度の低くなったガラ
スの流れに乗ってフィラー粒子が滑らかに動くことが必
要である。しかしながら従来のフィラーは表面が角ばっ
た微粉砕物であり、そのためガラス中で動きにくく、そ
の結果フィラーの含有量が多くなったり、粒径が大きく
なると封着材料の流動性が低下する。それに対し本発明
に用いるフィラーはその形状が球形であるためガラス中
で滑らかに動きやすく、含有量が多くなったり、粒径が
大きくなっても封着材料の流動性の低下が抑制される。
しかしながら平均粒径が60μ以上になると封着材料の機
械的強度を向上させる効果が小さくなり、また平均粒径
が３μ以下になるとガラスに溶け込みやすくなって先記
した形状が球形であることによる効果が得られず、逆に
流動性が悪くなる。
好に流動するためには加熱されて粘度の低くなったガラ
スの流れに乗ってフィラー粒子が滑らかに動くことが必
要である。しかしながら従来のフィラーは表面が角ばっ
た微粉砕物であり、そのためガラス中で動きにくく、そ
の結果フィラーの含有量が多くなったり、粒径が大きく
なると封着材料の流動性が低下する。それに対し本発明
に用いるフィラーはその形状が球形であるためガラス中
で滑らかに動きやすく、含有量が多くなったり、粒径が
大きくなっても封着材料の流動性の低下が抑制される。
しかしながら平均粒径が60μ以上になると封着材料の機
械的強度を向上させる効果が小さくなり、また平均粒径
が３μ以下になるとガラスに溶け込みやすくなって先記
した形状が球形であることによる効果が得られず、逆に
流動性が悪くなる。
また本発明のフィラーの表面に形成されるZnOはガラ
スと相性が良く、しかも1000〜1200℃の比較的低温で強
固に被覆することが可能であり、これによって被覆され
たフィラーは、ガラスと混合されてもガラスの流動性を
あまり損なうことがなく、また発泡し難い特性を有す
る。このZnOからなる被膜の膜厚を0.01〜１μに限定し
たのは、0.01μ以下にするとZnOを被覆する効果が発揮
されにくく、一方１μ以上にしてもその効果はほとんど
変化がなく、ZnO被膜処理のコストアップにつながるた
め好ましくないからである。
スと相性が良く、しかも1000〜1200℃の比較的低温で強
固に被覆することが可能であり、これによって被覆され
たフィラーは、ガラスと混合されてもガラスの流動性を
あまり損なうことがなく、また発泡し難い特性を有す
る。このZnOからなる被膜の膜厚を0.01〜１μに限定し
たのは、0.01μ以下にするとZnOを被覆する効果が発揮
されにくく、一方１μ以上にしてもその効果はほとんど
変化がなく、ZnO被膜処理のコストアップにつながるた
め好ましくないからである。
尚、本発明のフィラーは、必ずしも真球である必要は
なく、表面が角ばっていない限り先記した作用が生じる
ので使用可能である。また本発明のフィラーは、従来の
セラミック微粉砕物からなるフィラーと併用することも
可能である。
なく、表面が角ばっていない限り先記した作用が生じる
ので使用可能である。また本発明のフィラーは、従来の
セラミック微粉砕物からなるフィラーと併用することも
可能である。
［実施例］ 以下本発明の封着材料を実施例に基づいて説明する。
実施例１ まず石英の結晶粉末を高温の雰囲気中を通過させるこ
とによって溶融して球形にした後、急冷して平均粒径が
15μの球状石英ガラスフィラーを作製した。一方比較の
ため石英ガラス板をボールミルで被粉砕して平均粒径が
15μの石英ガラスフィラーを作製した。
とによって溶融して球形にした後、急冷して平均粒径が
15μの球状石英ガラスフィラーを作製した。一方比較の
ため石英ガラス板をボールミルで被粉砕して平均粒径が
15μの石英ガラスフィラーを作製した。
次に先記のように作製した２種の石英ガラスフィラー
95体積％と平均粒径0.5μのZnO微粒子５体積％を乾式混
合した後、1000℃で１時間加熱したところ、その表面に
0.1μのZnO被膜を有する石英ガラスフィラーが得られ
た。
95体積％と平均粒径0.5μのZnO微粒子５体積％を乾式混
合した後、1000℃で１時間加熱したところ、その表面に
0.1μのZnO被膜を有する石英ガラスフィラーが得られ
た。
その後これらZnO被膜を有する２種の石英ガラスフィ
ラーの各々を40体積％と低融点ガラス粉末（重量百分率
でPbO 84.3％、ZnO 2.8％、B2O3 11.9％、SiO2 1.0％、
転移点300℃、30〜250℃における熱膨張係数112×10-7/
℃）60体積％を混合し、この混合物の真比重に相当する
グラム数の試料を金型成形して外径20mm、高さ5mmのボ
タンを作製し、このボタンを板ガラス（30〜250℃にお
ける熱膨張係数80×10-7/℃）の上に載せて電気炉内で4
50℃、10分間の条件で加熱した。
ラーの各々を40体積％と低融点ガラス粉末（重量百分率
でPbO 84.3％、ZnO 2.8％、B2O3 11.9％、SiO2 1.0％、
転移点300℃、30〜250℃における熱膨張係数112×10-7/
℃）60体積％を混合し、この混合物の真比重に相当する
グラム数の試料を金型成形して外径20mm、高さ5mmのボ
タンを作製し、このボタンを板ガラス（30〜250℃にお
ける熱膨張係数80×10-7/℃）の上に載せて電気炉内で4
50℃、10分間の条件で加熱した。
その結果、球状石英ガラスフィラーを混合した試料ボ
タンは外径が25mm程度になるまで流動したが、一方ボー
ルミルで微粉砕した石英ガラスフィラーを混合した試料
ボタンはほとんど流動せず、球状石英ガラスフィラーを
用いる方が流動性に優れていることがわかった。
タンは外径が25mm程度になるまで流動したが、一方ボー
ルミルで微粉砕した石英ガラスフィラーを混合した試料
ボタンはほとんど流動せず、球状石英ガラスフィラーを
用いる方が流動性に優れていることがわかった。
実施例２ 実施例１と同様の方法によって平均粒径が15μで表面
にZnO被膜を有する球状石英ガラスフィラーと被膜を有
さない球状石英ガラスフィラーを作製した。
にZnO被膜を有する球状石英ガラスフィラーと被膜を有
さない球状石英ガラスフィラーを作製した。
次にこれら２種の球状石英ガラスフィラーの各々を40
体積％と低融点ガラス粉末（重量百分率でPbO 70.0％、
B2O3 17.0％、ZnO 3.0％、SiO2 10.0％、転移点400℃、
30〜250℃における熱膨張係数81×10-7/℃）60体積％を
混合し、この混合物の真比重に相当するグラム数の試料
を金型成形して外径20mm、高さ5mmのボタンを作製し、
このボタンを板ガラス（30〜250℃における熱膨張係数8
0×10-7/℃）の上に載せて電気炉内で530℃、10分間の
条件で加熱した。
体積％と低融点ガラス粉末（重量百分率でPbO 70.0％、
B2O3 17.0％、ZnO 3.0％、SiO2 10.0％、転移点400℃、
30〜250℃における熱膨張係数81×10-7/℃）60体積％を
混合し、この混合物の真比重に相当するグラム数の試料
を金型成形して外径20mm、高さ5mmのボタンを作製し、
このボタンを板ガラス（30〜250℃における熱膨張係数8
0×10-7/℃）の上に載せて電気炉内で530℃、10分間の
条件で加熱した。
その結果、ZnO被膜を有する球状石英ガラスフィラー
を混合した試料ボタンは、外径が23mm程度になるまで流
動したが、一方ZnO被膜を有さない球状石英ガラスフィ
ラーを混合した試料ボタンはほとんど流動せず、ZnO被
膜を有するフィラーを用いる方が流動性に優れているこ
とがわかった。
を混合した試料ボタンは、外径が23mm程度になるまで流
動したが、一方ZnO被膜を有さない球状石英ガラスフィ
ラーを混合した試料ボタンはほとんど流動せず、ZnO被
膜を有するフィラーを用いる方が流動性に優れているこ
とがわかった。
［発明の効果］ 以上のように本発明の封着材料は、形状が球形であ
り、またその表面にZnOからなる被膜が形成されたフィ
ラーを用いるため、フィラーの含有量を多くしたり、あ
るいは粒径を大きくしても流動性の低下が抑制されるた
め低温で短時間に封着可能であり、また石英ガラス、酸
化物結晶、窒化物結晶を用いることによって通常のフィ
ラーを用いた封着材料よりも低誘電率、高強度、低膨張
等の優れた特性を得ることが可能であり、電子部品の封
着材料として好適である。
り、またその表面にZnOからなる被膜が形成されたフィ
ラーを用いるため、フィラーの含有量を多くしたり、あ
るいは粒径を大きくしても流動性の低下が抑制されるた
め低温で短時間に封着可能であり、また石英ガラス、酸
化物結晶、窒化物結晶を用いることによって通常のフィ
ラーを用いた封着材料よりも低誘電率、高強度、低膨張
等の優れた特性を得ることが可能であり、電子部品の封
着材料として好適である。
Claims (2)
- 【請求項１】低融点ガラスとフィラーを混合してなる封
着材料において、該フィラーの形状が球形であり、表面
にZnOからなる被膜が形成されてなることを特徴とする
封着材料。 - 【請求項２】フィラーが石英ガラス、酸化物結晶、窒化
物結晶から選択される１種又は２種以上であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の封着材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21241289A JP2743332B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 封着材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21241289A JP2743332B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 封着材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375240A JPH0375240A (ja) | 1991-03-29 |
| JP2743332B2 true JP2743332B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=16622160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21241289A Expired - Lifetime JP2743332B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 封着材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743332B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6132676A (en) * | 1997-06-30 | 2000-10-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Minimal thermal expansion, high thermal conductivity metal-ceramic matrix composite |
| JP4556624B2 (ja) * | 2004-11-12 | 2010-10-06 | 日本電気硝子株式会社 | 封着用粉末および封着用ペースト |
| JP2007297249A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Taiyo Nippon Sanso Corp | ガラスフリット |
| JP5545589B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2014-07-09 | 日本電気硝子株式会社 | 封着材料の製造方法 |
| JP5413562B2 (ja) * | 2007-12-06 | 2014-02-12 | 日本電気硝子株式会社 | 封着材料 |
| JP2013151399A (ja) * | 2012-01-26 | 2013-08-08 | Ngk Insulators Ltd | ガラス−セラミックス複合材料 |
| CN103601369B (zh) * | 2013-11-11 | 2017-04-05 | 西安宏星电子浆料科技有限责任公司 | 太阳能电池背铝浆料用无铅电子玻璃粉的制备方法 |
| JP6422028B2 (ja) * | 2015-05-25 | 2018-11-14 | 日本電気硝子株式会社 | ガラスフィラー及び樹脂フィルム |
-
1989
- 1989-08-17 JP JP21241289A patent/JP2743332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0375240A (ja) | 1991-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4365021A (en) | Low temperature sealant glass | |
| US5336644A (en) | Sealing glass compositions | |
| KR101020143B1 (ko) | 비스무트계 봉착 재료 및 비스무트계 페이스트 재료 | |
| TW201936535A (zh) | 玻璃組合物及密封材料 | |
| JP2743332B2 (ja) | 封着材料 | |
| US4710479A (en) | Sealing glass composition with lead calcium titanate filler | |
| US3645839A (en) | Glass sealing compositions containing aluminum titanate | |
| CN112789248A (zh) | 玻璃组合物以及密封材料 | |
| CN1283575C (zh) | 玻璃组合物及含有该组合物的玻璃形成材料 | |
| JP2001010843A (ja) | 結晶性低融点ガラスおよび封着用組成物 | |
| JP2557326B2 (ja) | 封着材料 | |
| JP5545589B2 (ja) | 封着材料の製造方法 | |
| US5510300A (en) | Sealing glass compositions using ceramic composite filler | |
| JP4425386B2 (ja) | 低融点ガラスおよび封着用組成物 | |
| JP7385169B2 (ja) | ガラス組成物及び封着材料 | |
| EP0045359A1 (en) | Sealing glass composition | |
| JP7172209B2 (ja) | 封着材料 | |
| JPS638060B2 (ja) | ||
| JP3125971B2 (ja) | 低温封着用組成物 | |
| TW202138322A (zh) | 半導體元件被覆用玻璃及使用此的半導體被覆用材料 | |
| WO2020262109A1 (ja) | ガラス組成物及び封着材料 | |
| WO2022054526A1 (ja) | ガラス組成物及び封着材料 | |
| JP3417066B2 (ja) | 封着用材料 | |
| WO2021166568A1 (ja) | ガラス組成物及び封着材料 | |
| JP2957087B2 (ja) | 低温封着用組成物 |