JP2957087B2 - Low temperature sealing composition - Google Patents

Low temperature sealing composition

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JP2957087B2
JP2957087B2 JP6100540A JP10054094A JP2957087B2 JP 2957087 B2 JP2957087 B2 JP 2957087B2 JP 6100540 A JP6100540 A JP 6100540A JP 10054094 A JP10054094 A JP 10054094A JP 2957087 B2 JP2957087 B2 JP 2957087B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
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    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/23Silica-free oxide glass compositions containing halogen and at least one oxide, e.g. oxide of boron

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、低温封着用組成物に係
り、特にアルミナを使用したICセラミックパッケージ
の気密封着に適した低温封着用組成物に関する。
The present invention relates to a low-temperature sealing composition, and more particularly to a low-temperature sealing composition suitable for hermetically sealing IC ceramic packages using alumina.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からICセラミックパッケージの封
着材料としては、気密性に優れ、透湿性がなく機械的強
度が高いという理由からガラスが使用されている。この
ような用途の封着用ガラスとして、PbO−B2
3 系、PbO−B2 3 −ZnO系の低融点ガラスが知
られており、普通、セラミックパッケージの封着に用い
る場合、セラミックパッケージとこれら封着用ガラスと
の熱膨脹係数を整合させるため、フィラーと呼ばれる金
属酸化物粉末などを加えて使用される。フィラーを含む
封着用組成物の例としては、特開昭60-204637 号公報、
特開昭59-18132号公報に開示されたものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, glass has been used as a sealing material for IC ceramic packages because of its excellent airtightness, lack of moisture permeability and high mechanical strength. As sealing glass for such applications, PbO-B 2 O
3 system, PbO-B 2 O 3 low-melting glass are known in -ZnO system, normally, when used for sealing a ceramic package, for matching the ceramic package and the thermal expansion coefficient between these sealing glass, filler It is used by adding a metal oxide powder or the like referred to. Examples of the sealing composition containing a filler include JP-A-60-204637,
There is one disclosed in JP-A-59-18132.

【0003】しかしながら、特開昭60-204637 号公報、
特開昭59-18132号公報に開示されたものは、封着作業温
度が400〜450℃と高い。近年の半導体素子は、集
積度が著しく高まっており、封着時の熱の影響を受けて
特性劣化を起こす場合があり、より低い温度での封着が
望まれていた。また近年急速に普及拡大した各種表示デ
バイス等においても、熱劣化を起こすことなく封着でき
る低温封着材料が求められている。
[0003] However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-204637,
The one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-18132 has a high sealing operation temperature of 400 to 450 ° C. In recent years, the degree of integration of semiconductor elements has been remarkably increased, and characteristics may be degraded under the influence of heat at the time of sealing. Therefore, sealing at a lower temperature has been desired. In addition, a low-temperature sealing material that can be sealed without causing thermal deterioration is also required for various display devices and the like that have been rapidly spread in recent years.

【0004】上記PbO−B2 3 系、PbO−B2
3 −ZnO系の低融点ガラスの場合、一般に、PbO含
有量を増やし、B2 3 含有量を減らすことで、低融点
化することができるが、B2 3 量の削減はガラスの失
透化傾向を増大させガラスを不安定にする。このためB
2 3 量は少なくとも6〜7%は必要と言われている。
してみると、上記特開昭60-204637 号公報、特開昭59-1
8132号公報に開示された組成では、すでにPbO含有量
が90%近く、この手法によって安定にかつ大幅な低融
点化を実現することは難しい。
The above-mentioned PbO-B 2 O 3 system, PbO-B 2 O
For low melting point glass 3 -ZnO system, generally, increasing the PbO content, by reducing the content of B 2 O 3, can be a low melting point, reduction of the amount of B 2 O 3 is a glass lost Increases the tendency to permeability and makes the glass unstable. Therefore B
It is said that the amount of 2 O 3 is required to be at least 6 to 7%.
As a result, JP-A-60-204637 and JP-A-59-1
In the composition disclosed in Japanese Patent No. 8132, the PbO content is already close to 90%, and it is difficult to stably and significantly reduce the melting point by this method.

【0005】そこで、他の成分を導入して低融点化を図
ったものに特開昭63-315536 号公報に開示された低温封
着用フリットがある。これによればPbO−B2 3
ガラスにTl2 Oを加えたことにより、380℃以下の
温度での封着が可能となった。
A low-temperature sealing frit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-315536 is one in which other components are introduced to lower the melting point. According to this, by adding Tl 2 O to the PbO—B 2 O 3 -based glass, sealing at a temperature of 380 ° C. or less became possible.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
63-315536 号公報に開示の低融点ガラスは、その第1表
に記載されているとおり、ガラス自体の熱膨脹係数が1
50〜167×10-7/℃と極めて大きい。特開昭63-3
15536 号では熱膨脹係数をアルミナのそれに近付けるた
めに、マイナスの膨脹係数をもつCa置換したチタン酸
鉛を多量に使用し、さらにクラックの発生を抑えるため
に低膨脹セラミック粉末を添加している。しかし、特開
昭63-315536 号公報の中でも指摘されているように、熱
膨張係数が大きく相違するガラスとフィラーとを混合す
るとガラスに微細なクラックが生じやすく、機械的強度
や気密性を低下させる欠点があり、できれば低融点ガラ
ス自体の熱膨脹係数が低いことが望まれる。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open
The low-melting glass disclosed in JP-A-63-315536 has a thermal expansion coefficient of 1 as shown in Table 1.
It is extremely large at 50 to 167 × 10 −7 / ° C. JP-A-63-3
In No. 15536, a large amount of Ca-substituted lead titanate having a negative expansion coefficient is used to make the thermal expansion coefficient close to that of alumina, and low expansion ceramic powder is added to suppress the occurrence of cracks. However, as pointed out in JP-A-63-315536, when a glass and a filler having significantly different coefficients of thermal expansion are mixed with each other, fine cracks are easily generated in the glass, and the mechanical strength and airtightness are reduced. If possible, it is desired that the low-melting glass itself has a low thermal expansion coefficient.

【0007】また、熱膨脹係数の整合を低膨脹フィラー
の大量導入に頼ると、流動性が低下して気密性や封着強
度の低下、あるいは封着時の熱処理時間の延長を生じる
といった問題がある。熱処理時間の延長は、処理コスト
の増大のみならず被封着物への影響を考慮してもできる
だけ短時間で抑えられるべきである。
Further, if the matching of the thermal expansion coefficient is dependent on the introduction of a large amount of low expansion filler, there is a problem that the fluidity is reduced and the airtightness and the sealing strength are reduced, or the heat treatment time during sealing is prolonged. . The extension of the heat treatment time should be suppressed in a short time as much as possible in consideration of not only an increase in the processing cost but also an influence on the sealed object.

【0008】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、350℃以下の低温で短時間に気密封着すること
ができ、熱膨脹係数が比較的低い低温封着用ガラスを提
供することを目的とする。またこれにより、フィラーの
導入によっても流動性の悪化がなく、ICセラミックパ
ッケージと近似の熱膨脹係数を有する低温封着用組成物
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a low-temperature sealing glass which can be hermetically sealed at a low temperature of 350 ° C. or less in a short time and has a relatively low coefficient of thermal expansion. Aim. It is another object of the present invention to provide a low-temperature sealing composition having a thermal expansion coefficient similar to that of an IC ceramic package without deterioration in fluidity even when a filler is introduced.

【0009】[0009]

【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、PbO−B2 3 −Tl2 O系ガラスにF
を導入して軟化点を下げるとともにSnO2 を含有させ
て熱膨脹係数の増大を抑制したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, in order to achieve the above object, F to PbO-B 2 O 3 -Tl 2 O -based glass
To lower the softening point and to contain SnO 2 to suppress an increase in the coefficient of thermal expansion.

【0010】すなわち本発明は、質量百分率で、PbO
20〜55%,PbF2 3〜20%,Tl2 O 30
〜50%,B2 3 6〜14%,SnO2 2〜10%,
ZnF2 0〜10%,ZnO 0.5〜3%,Al2
3 0.5〜3%の組成を有し、B2 3 /SnO2 のモ
ル比が3以上であることを特徴とする低温封着用ガラス
である。
That is, the present invention relates to a method for producing PbO
20~55%, PbF 2 3~20%, Tl 2 O 30
~50%, B 2 O 3 6~14 %, SnO 2 2~10%,
ZnF 2 0-10%, ZnO 0.5-3%, Al 2 O
3 has 0.5 to 3% of the composition, a cold sealing glass, wherein the molar ratio of B 2 O 3 / SnO 2 is 3 or more.

【0011】また、体積百分率で、前記低温封着用ガラ
ス55〜80%に、チタン酸鉛、五酸化ニオブ、β−ユ
ークリプタイト、コージェライト、ジルコンのいずれか
1種または2種以上の低膨脹セラミックフィラー20〜
45%を混合した低温封着用組成物である。
The low-temperature sealing glass (55 to 80% by volume) may have low expansion of at least one of lead titanate, niobium pentoxide, β-eucryptite, cordierite, and zircon. Ceramic filler 20 ~
It is a low-temperature sealing composition mixed with 45%.

【0012】[0012]

【作用】次に本発明の作用について説明する。低融点ガ
ラスは、一般に低融性になるほど高膨張となる傾向にあ
り、セラミックパッケージと熱膨脹係数を整合させるた
めの低膨脹セラミックフィラーの大量添加は封着ガラス
の流動性を下げるため、母材となるガラスの低融化は、
熱膨脹係数の増大を伴わずに軟化点を下げることが重要
となる。本発明においてはガラス組成を上記範囲内とす
ることで、熱膨脹係数を抑えた低融点ガラスを得ること
ができた。
Next, the operation of the present invention will be described. In general, low-melting glass tends to have a high expansion as it becomes low-melting, and the addition of a large amount of low-expansion ceramic filler to match the thermal expansion coefficient with the ceramic package lowers the fluidity of the sealing glass. Low melting of glass
It is important to lower the softening point without increasing the coefficient of thermal expansion. In the present invention, by setting the glass composition within the above range, a low-melting glass with a reduced thermal expansion coefficient could be obtained.

【0013】すなわち、Tl2 O、PbF2 、ZnF2
の添加により軟化点を下げ、SnO2 を含有させること
で熱膨脹係数の増大を抑制した。SnO2 はガラスの熱
膨脹係数を抑制する効果があるが、その添加量を増加さ
せていくと、ガラスに失透傾向を与える。このため、本
発明ではB2 3 /SnO2 のモル比を3以上とするこ
とで失透化傾向を抑え、非晶質を維持できるようにして
いる。
That is, Tl 2 O, PbF 2 , ZnF 2
, The softening point was lowered, and the addition of SnO 2 suppressed an increase in the coefficient of thermal expansion. SnO 2 has the effect of suppressing the coefficient of thermal expansion of the glass. However, increasing the amount of SnO 2 gives the glass a tendency to devitrify. Therefore, in the present invention, by setting the molar ratio of B 2 O 3 / SnO 2 to 3 or more, the tendency of devitrification is suppressed, and the amorphous state can be maintained.

【0014】上記低温封着用ガラスの各成分を上記範囲
に限定した理由は以下のとおりである。
The reasons for limiting each component of the low-temperature sealing glass to the above range are as follows.

【0015】PbOは低融点ガラスを構成する主要成分
であるが、20%未満では融点が高くなるとともにガラ
スが不安定となり、55%を越えると耐水性が悪化す
る。好ましくは25〜45%である。ただし、PbF2
がPbOに変化してガラス中に存在する可能性もあるた
め、分析組成においてはPbOの量が前記上限値を多少
上回ることも予測される。
[0015] PbO is a main component constituting the low melting point glass, but if it is less than 20%, the melting point becomes high and the glass becomes unstable, and if it exceeds 55%, the water resistance deteriorates. Preferably it is 25-45%. However, PbF 2
May change to PbO and be present in the glass, so that the amount of PbO in the analytical composition is also expected to slightly exceed the upper limit.

【0016】PbF2 はガラスの低融点化に効果のある
成分であるが、3%未満ではその効果がなく、20%を
越えるとガラスが失透しやすくなる。好ましくは5〜1
5%である。
PbF 2 is a component effective for lowering the melting point of glass. However, if it is less than 3%, it has no effect, and if it exceeds 20%, the glass tends to be devitrified. Preferably 5 to 1
5%.

【0017】Tl2 Oはガラスの低融点化に顕著な効果
があるが、30%未満ではガラスの安定化のために添加
されるB2 3 、ZnO、Al2 3 の含有量をその上
限側に増量した際に低融性を維持することができない。
また50%を越えると熱膨脹係数が高くなり過ぎるため
好ましくない。好ましくは35〜45%である。
Tl 2 O has a remarkable effect on lowering the melting point of glass, but if it is less than 30%, the contents of B 2 O 3 , ZnO and Al 2 O 3 added for stabilizing the glass are reduced. When the amount is increased to the upper limit, low meltability cannot be maintained.
If it exceeds 50%, the coefficient of thermal expansion becomes too high, which is not preferable. Preferably it is 35 to 45%.

【0018】B2 3 はガラスの安定化成分であるが、
6%未満ではガラスが結晶化してしまい、14%を越え
ると封着温度が高くなり過ぎる。好ましくは7〜12%
である。
B 2 O 3 is a glass stabilizing component.
If it is less than 6%, the glass is crystallized, and if it exceeds 14%, the sealing temperature becomes too high. Preferably 7 to 12%
It is.

【0019】SnO2 はガラスの熱膨脹係数を下げる効
果があるが、2%未満ではその効果が小さく、10%を
越えるとガラスの失透化傾向が強まり、また粘性が高く
なって流動性を損なう。好ましくは3〜8%である。
SnO 2 has the effect of lowering the coefficient of thermal expansion of the glass, but if it is less than 2%, the effect is small, and if it exceeds 10%, the glass tends to be devitrified, and the viscosity increases, and the fluidity is impaired. . Preferably it is 3 to 8%.

【0020】ZnF2 はガラスの屈伏点を下げるが、1
0%を越えるとガラスの結晶化を招く。好ましくは5%
以下である。またガラス中に多量のFが存在すると結晶
化を促進する結果となるので、フッ化物は合量で5%以
下とすることが好ましい。
ZnF 2 lowers the yield point of glass,
If it exceeds 0%, crystallization of the glass is caused. Preferably 5%
It is as follows. Further, if a large amount of F is present in the glass, crystallization is promoted. Therefore, the total amount of fluoride is preferably 5% or less.

【0021】ZnO、Al2 3 は、それぞれ0.5%
未満ではガラスが不安定になり、3%を越えると封着温
度を上昇させる。好ましくはAl2 3 の上限を2%と
する。
ZnO and Al 2 O 3 are each 0.5%
If it is less than 3%, the glass becomes unstable, and if it exceeds 3%, the sealing temperature rises. Preferably, the upper limit of Al 2 O 3 is 2%.

【0022】また、B2 3 /SnO2 のモル比を3以
上とした理由は、前述のようにガラスの失透傾向を抑制
するためであり、この比が3未満になると、ガラスが失
透傾向を持つようになり好ましくない。
The reason why the molar ratio of B 2 O 3 / SnO 2 is set to 3 or more is to suppress the tendency of the glass to devitrify as described above. It has a tendency to be transparent, which is not preferable.

【0023】本発明における低膨脹セラミックフィラー
は、チタン酸鉛、五酸化ニオブ、β−ユークリプタイ
ト、コージェライト、ジルコンのいずれか1種または2
種以上の粉末を被封着物の熱膨脹係数に近似するように
20〜45体積%の範囲で上記低温封着用ガラスに加え
る。このとき、封着時の流動性を考慮して添加量はでき
る限り少なくしたほうがよく、この点でマイナス膨脹の
チタン酸鉛、五酸化ニオブの使用が好ましい。流動性、
気密性、封着強度等を総合的に考慮すると、フィラーの
粒径は100メッシュのふるいを通過したものを用い
る。さらに300メッシュのふるいを通過したものを用
いたほうがより効果的である。
The low expansion ceramic filler in the present invention may be any one or two of lead titanate, niobium pentoxide, β-eucryptite, cordierite and zircon.
One or more powders are added to the low temperature sealing glass in the range of 20-45% by volume to approximate the thermal expansion coefficient of the material to be sealed. At this time, it is preferable that the addition amount is as small as possible in consideration of the fluidity at the time of sealing. In this regard, it is preferable to use minus-expanded lead titanate and niobium pentoxide. Liquidity,
In consideration of airtightness, sealing strength, etc., the filler having a particle size of 100 mesh is used. Further, it is more effective to use one that has passed through a 300-mesh sieve.

【0024】低温封着用ガラスに対する低膨脹セラミッ
クフィラーの混合率は、20体積%未満ではセラミック
パッケージの熱膨脹係数との近似が困難であり、45体
積%を越えると、流動性が悪くなり、気密性や封着強度
の低下、あるいは封着時の熱処理時間の延長を生じる。
アルミナセラミックパッケージの封着を想定した場合、
組合せるフィラーにもよるが、好ましくは30〜45体
積%の範囲である。
When the mixing ratio of the low-expansion ceramic filler to the low-temperature sealing glass is less than 20% by volume, it is difficult to approximate the thermal expansion coefficient of the ceramic package, and when it exceeds 45% by volume, the fluidity deteriorates and the airtightness is deteriorated. Or the sealing strength is reduced, or the heat treatment time during sealing is prolonged.
Assuming the sealing of the alumina ceramic package,
Although it depends on the filler to be combined, it is preferably in the range of 30 to 45% by volume.

【0025】本発明の低温封着用ガラスは、上記成分以
外にTeO2 、V2 5 、Sb2 3 、Bi2 3 、C
aO,MgO,Cu2 O、As2 3 、BaO,GeO
2 、AlF3 をガラスの安定化または耐水性の改善など
必要に応じて添加することができる。ただしその添加量
は、上記低温封着用ガラスの特性を損なわないよう合量
で5%程度までとする。
The low-temperature sealing glass of the present invention comprises, in addition to the above components, TeO 2 , V 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Bi 2 O 3 , C
aO, MgO, Cu 2 O, As 2 O 3 , BaO, GeO
2. AlF 3 can be added as needed, for example, to stabilize the glass or improve the water resistance. However, the amount of addition is limited to about 5% in total so as not to impair the properties of the glass for sealing at low temperatures.

【0026】また、低膨脹セラミックフィラーについて
も熱膨脹係数が50×10-7/℃以下のものであれば,
上記範囲内での使用を妨げるものではない。上記以外に
使用可能なフィラーとしては、ウイレマイト、酸化錫、
ムライト、石英ガラス等がある。
Also, if the low expansion ceramic filler has a coefficient of thermal expansion of 50 × 10 −7 / ° C. or less,
It does not prevent use within the above range. Other fillers that can be used include willemite, tin oxide,
There are mullite, quartz glass, and the like.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明の実施例ガラスを表1に示す。表1中,No.1ないし
No.24 は本発明の実施例を示し、No.25 ないしNo.27 は
比較例である。表中の組成は質量百分率で示し、「B2
3 /SnO2 」はそのモル比を、「α」は(×10-7
/℃)を単位とする熱膨脹係数、「Tc」はDTAの屈
伏点を示している。
Embodiments of the present invention will be described below. Table 1 shows examples of the present invention. In Table 1, No. 1 to
No. 24 shows an example of the present invention, and Nos. 25 to 27 are comparative examples. The compositions in the table are shown by mass percentage, and "B 2
“O 3 / SnO 2 ” represents the molar ratio, and “α” represents (× 10 −7).
/ C), and the thermal expansion coefficient, “Tc”, represents the yield point of DTA.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】表1中の組成となるように鉛丹、フッ化
鉛、硝酸タリウム、酸化第二スズ、亜鉛華、水酸化アル
ミニウム等を調合し、白金るつぼに入れて電気炉に収容
し700℃で30分間溶融してサンプルを得た。成形体
として得られたガラスは、ボールミルで粉砕したものを
封着用に用いた。
A mixture of lead red, lead fluoride, thallium nitrate, stannic oxide, zinc white, aluminum hydroxide, etc. was prepared so as to have the composition shown in Table 1, placed in a platinum crucible, placed in an electric furnace, and placed at 700 ° C. For 30 minutes to obtain a sample. The glass obtained as a molded product was ground with a ball mill and used for sealing.

【0035】表1の結果から明らかなように、本発明の
実施例ガラスは、熱膨脹係数が120〜140(×10
-7/℃)台の低い値に抑えられており、屈伏点も低温で
ある。これに対し、SnO2 を含まない比較例No.25,26
のガラスは、屈伏点において本発明の実施例と同等また
は低めの値を示すが、熱膨脹係数が極めて高い。またN
o.27 のガラスは、SnO2 を含むもののB2 3 /S
nO2 のモル比が3未満の例であり、溶融した結果、ガ
ラスが失透してしまった。
As is clear from the results shown in Table 1, the glass of the present invention has a coefficient of thermal expansion of 120 to 140 (× 10
-7 / ° C) and its yield point is low. In contrast, Comparative Examples Nos. 25 and 26 containing no SnO 2
Has a sag point equal to or lower than that of the examples of the present invention, but has a very high coefficient of thermal expansion. Also N
The glass of o.27 contains SnO 2, but B 2 O 3 / S
In this example, the molar ratio of nO 2 was less than 3, and the glass was devitrified as a result of melting.

【0036】次に上記ガラスを使用してアルミナセラミ
ックと同等の熱膨脹係数となるように、低膨脹セラミッ
クフィラーを混合し、低温封着用組成物の試料を作成し
た。この例を表2に示す。表2においてガラスとフィラ
ーとの混合率は体積百分率で示し、「α」は30〜20
0℃における熱膨脹係数、「封着状態」は各組成物粉末
をペースト状に加工してアルミナセラミックのテストピ
ース間に塗布し、乾燥固化させた後、350℃前後の温
度で15分間加熱して冷却後の封着状態を観察した結果
を示す。また「封着温度」は、試料を厚さ3mm,直径
20mmのペレットに成形し、これを15分間加熱した
ときにペレットの直径が23mm以上に拡大する温度を
計測して示した。
Next, a low-expansion ceramic filler was mixed using the above-mentioned glass so as to have a thermal expansion coefficient equivalent to that of alumina ceramic to prepare a sample of a low-temperature sealing composition. This example is shown in Table 2. In Table 2, the mixing ratio of the glass and the filler is indicated by volume percentage, and “α” is 30 to 20.
The coefficient of thermal expansion at 0 ° C., “sealing state”, was determined by processing each composition powder into a paste, applying it between alumina ceramic test pieces, drying and solidifying, and then heating at a temperature of about 350 ° C. for 15 minutes. The result of observing the sealing state after cooling is shown. The “sealing temperature” was obtained by molding a sample into a pellet having a thickness of 3 mm and a diameter of 20 mm, and measuring the temperature at which the diameter of the pellet expanded to 23 mm or more when heated for 15 minutes.

【0037】本発明の実施例に係る試料No1〜14は、い
ずれも350℃以下の温度で封着が可能で、封着面にク
ラックや間隙もみられず、封着状態も良好であった。こ
れに対し、上記比較例No.26 のガラスを用いた試料No.1
5 では、熱膨脹係数をアルミナセラミックと同等にする
ためにチタン酸鉛を50体積%必要とし、このため流動
性が悪く、上記350℃・15分間の熱処理では充分な
封着強度が得られなかった。また熱処理温度を上昇させ
て封着面を観察してみたが、ガラスに微細なクラックが
見られ、強度、気密性とも不十分と判断された。
Samples Nos. 1 to 14 according to the examples of the present invention were all capable of sealing at a temperature of 350 ° C. or less, had no cracks or gaps on the sealing surface, and had a good sealing state. In contrast, Sample No. 1 using the glass of Comparative Example No. 26 above
In No. 5, 50% by volume of lead titanate was required to make the thermal expansion coefficient equal to that of alumina ceramics. Therefore, the fluidity was poor, and sufficient heat treatment at 350 ° C. for 15 minutes could not provide sufficient sealing strength. . When the sealing surface was observed by increasing the heat treatment temperature, fine cracks were observed in the glass, and it was judged that both the strength and the airtightness were insufficient.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように本発明は、PbO−PbF
2 −B2 3 −Tl2 O−SnO2 系ガラスを用いるこ
とにより、熱膨脹係数の増大を抑制しながら軟化点を下
げることに成功した。これにより350℃以下での封着
が可能となり、被封着物の熱処理による悪影響を小さく
抑えることができる。
As described above, the present invention provides a PbO-PbF
By using 2- B 2 O 3 —Tl 2 O—SnO 2 glass, the softening point was successfully reduced while suppressing an increase in the coefficient of thermal expansion. Thereby, sealing at 350 ° C. or lower can be performed, and adverse effects due to the heat treatment of the sealed object can be suppressed.

【0041】また、ガラス自体の熱膨脹係数が小さいた
め、被封着物との熱膨脹係数を整合させるために混合使
用するフィラーの量を少量で済ませることができ、封着
時の流動性が良く、封着部の気密性・封着強度を良好に
する。
Further, since the thermal expansion coefficient of the glass itself is small, it is possible to use only a small amount of filler to be mixed and used to match the thermal expansion coefficient with the object to be sealed. Improves the airtightness and sealing strength of the joint.

【0042】さらに混合使用されるフィラーとガラスと
の熱膨脹係数の差が小さくなるため、封着後のガラスに
クラックを生じることがなく、極めて信頼性の高い封着
が可能である。
Furthermore, since the difference in the thermal expansion coefficient between the filler and the glass mixed and used becomes small, cracks do not occur in the glass after sealing, and extremely reliable sealing can be performed.

【0043】以上から、本発明の低温封着用組成物は、
熱の影響を受けやすく気密性等に高度な信頼性を要求さ
れる部材、たとえば半導体セラミックパッケージの封着
材料として好適なものである。
As described above, the low-temperature sealing composition of the present invention comprises:
It is a member that is easily affected by heat and requires high reliability in airtightness and the like, for example, a material suitable as a sealing material for a semiconductor ceramic package.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 質量百分率で、PbO 20〜55%,
PbF2 3〜20%,Tl2 O 30〜50%,B2
3 6〜14%,SnO2 2〜10%,ZnF2 0〜10
%,ZnO 0.5〜3%,Al2 3 0.5〜3%の
組成を有し、B2 3 /SnO2 のモル比が3以上であ
ることを特徴とする低温封着用ガラス。
1. PbO 20 to 55% by mass percentage,
PbF 2 3-20%, Tl 2 O 30-50%, B 2 O
3 6~14%, SnO 2 2~10% , ZnF 2 0~10
%, 0.5% to 3% ZnO, Al 2 O 3 have a 0.5% to 3% of the composition, a low temperature sealing glass, wherein the molar ratio of B 2 O 3 / SnO 2 is 3 or more .
【請求項2】 体積百分率で、請求項1記載の低温封着
用ガラス55〜80%に低膨脹セラミックフィラー20
〜45%を混合したことを特徴とする低温封着用組成
物。
2. The low-expansion ceramic filler 20 in 55 to 80% of the low-temperature sealing glass according to claim 1, in a volume percentage.
A low-temperature sealing composition comprising a mixture of about 45%.
【請求項3】 低膨脹セラミックフィラーは、チタン酸
鉛、五酸化ニオブ、β−ユークリプタイト、コージェラ
イト、ジルコンのいずれか1種または2種以上であるこ
とを特徴とする請求項2に記載の低温封着用組成物。
3. The low-expansion ceramic filler is one or more of lead titanate, niobium pentoxide, β-eucryptite, cordierite, and zircon. Low temperature sealing composition.
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