JP3151794B2 - 低融点封着用組成物 - Google Patents
低融点封着用組成物Info
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- sealing
- melting point
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion 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
- C03C8/245—Fusion 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 containing more than 50% lead oxide, by weight
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低融点封着用組成物に関
し、より詳しくはＩＣパッケージ、表示デバイス、磁気
ヘッド等の電子部品を封着するのに好適な低融点封着用
組成物に関するものである。
し、より詳しくはＩＣパッケージ、表示デバイス、磁気
ヘッド等の電子部品を封着するのに好適な低融点封着用
組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣパッケージや表示デバイス等の電子
部品の封着に使用される封着用組成物には、ＩＣや水晶
振動子に悪影響を及ぼさないように低温で封着できるこ
と、熱膨張係数が被封着物のそれに適合していること、
機械的強度が高いこと、信号電流がリークしないように
絶縁特性が良好であること等の条件を満たすことが必要
である。またＩＣパッケージ用の封着用組成物には、こ
れ以外にもα線を放出する物質を極力含まないことや、
パッケージの耐熱性を高めるために封着時に生じる残留
応力ができるだけ小さいことが要求される。
部品の封着に使用される封着用組成物には、ＩＣや水晶
振動子に悪影響を及ぼさないように低温で封着できるこ
と、熱膨張係数が被封着物のそれに適合していること、
機械的強度が高いこと、信号電流がリークしないように
絶縁特性が良好であること等の条件を満たすことが必要
である。またＩＣパッケージ用の封着用組成物には、こ
れ以外にもα線を放出する物質を極力含まないことや、
パッケージの耐熱性を高めるために封着時に生じる残留
応力ができるだけ小さいことが要求される。
【０００３】上記諸条件を満たすものとして、従来Ｐｂ
Ｏ−Ｂ２ Ｏ３ 系、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３ −ＺｎＯ系、Ｐ
ｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ３ 系等の低融点ガラス粉
末や、これらのガラス粉末に耐火性フィラー粉末を添加
してなる封着用組成物が広く用いられている。
Ｏ−Ｂ２ Ｏ３ 系、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３ −ＺｎＯ系、Ｐ
ｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ３ 系等の低融点ガラス粉
末や、これらのガラス粉末に耐火性フィラー粉末を添加
してなる封着用組成物が広く用いられている。
【０００４】ところでＰｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ 系、ＰｂＯ−
Ｂ２ Ｏ３ −ＺｎＯ系、ＰｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２
Ｏ３ 系等のガラスにおいて、Ｂ２ Ｏ３ の含有量が少
ないほど軟化点が下がることが知られている。しかしな
がらＢ２ Ｏ３ はガラスの安定化のために一定量以上含
有させる必要があるため、低融点化には限度があり、こ
れらのガラスを使用した従来の封着用組成物は、４００
℃以下の温度で封着することが困難である。それゆえ熱
に非常に敏感な素子、例えば集積度の高いＩＣを搭載し
たパッケージの封着には使用することができないという
問題を有している。
Ｂ２ Ｏ３ −ＺｎＯ系、ＰｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２
Ｏ３ 系等のガラスにおいて、Ｂ２ Ｏ３ の含有量が少
ないほど軟化点が下がることが知られている。しかしな
がらＢ２ Ｏ３ はガラスの安定化のために一定量以上含
有させる必要があるため、低融点化には限度があり、こ
れらのガラスを使用した従来の封着用組成物は、４００
℃以下の温度で封着することが困難である。それゆえ熱
に非常に敏感な素子、例えば集積度の高いＩＣを搭載し
たパッケージの封着には使用することができないという
問題を有している。
【０００５】このような事情から、４００℃以下の温度
で封着できる封着用組成物の開発が進められている。例
えば本発明者等は特願平３−１５９９８２号において、
ＰｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ３ 系ガラスのＢ２ Ｏ
３ の一部をＦｅ２ Ｏ３ で置換した低融点ガラス粉末
と、低膨張の耐火性フィラー粉末とを混合してなる低融
点封着用組成物を提案している。
で封着できる封着用組成物の開発が進められている。例
えば本発明者等は特願平３−１５９９８２号において、
ＰｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ３ 系ガラスのＢ２ Ｏ
３ の一部をＦｅ２ Ｏ３ で置換した低融点ガラス粉末
と、低膨張の耐火性フィラー粉末とを混合してなる低融
点封着用組成物を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、封着用組成物
を用いてパッケージを封着する場合、両者の間に残留応
力が生じるが、この残留応力は固着点（残留応力が生じ
始める温度）と室温との温度差に比例する。
を用いてパッケージを封着する場合、両者の間に残留応
力が生じるが、この残留応力は固着点（残留応力が生じ
始める温度）と室温との温度差に比例する。
【０００７】上記特願平３−１５９９８２号の封着用組
成物は、固着点が高いために封着時に大きな残留応力が
生じる。このため該封着用組成物を用いて気密封着され
たパッケージは耐熱性が十分でなく、その後の回路基板
の組み立て工程等における熱衝撃によって気密不良が生
じ易いという問題を有している。
成物は、固着点が高いために封着時に大きな残留応力が
生じる。このため該封着用組成物を用いて気密封着され
たパッケージは耐熱性が十分でなく、その後の回路基板
の組み立て工程等における熱衝撃によって気密不良が生
じ易いという問題を有している。
【０００８】本発明の目的は、封着用組成物に要求され
る諸特性を満足し、特に４００℃以下の温度で封着で
き、しかも封着時の残留応力が小さい低融点封着用組成
物を提供することを目的とする。
る諸特性を満足し、特に４００℃以下の温度で封着で
き、しかも封着時の残留応力が小さい低融点封着用組成
物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の研究
を行った結果、ＰｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ３ 系ガ
ラスにおいて、ＣｕＯを必須成分として含有し、且つ、
Ｆｅ２ Ｏ３ の含有量を０．１％以下に抑えることによ
って上記目的が達成できることを見いだし、本発明とし
て提案するものである。
を行った結果、ＰｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ３ 系ガ
ラスにおいて、ＣｕＯを必須成分として含有し、且つ、
Ｆｅ２ Ｏ３ の含有量を０．１％以下に抑えることによ
って上記目的が達成できることを見いだし、本発明とし
て提案するものである。
【００１０】即ち、本発明の低融点封着用組成物は、重
量百分率で、ＰｂＯ ６５．０〜８５．０％、Ｂ２ Ｏ
３ １．０〜７．５％、Ｂｉ２ Ｏ３ ７．２〜２０．０
％、ＣｕＯ ０．２〜５．０％、ＺｎＯ ０〜１１．０
％、ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２ Ｏ３０〜３．０％、Ｆｅ２ Ｏ
３ ０〜０．１％、Ｖ２ Ｏ５ ０〜４．０％、ＳｎＯ２
０〜５．０％、Ｆ２ ０〜６．０％の組成を有するガラ
スからなることを特徴とする。
量百分率で、ＰｂＯ ６５．０〜８５．０％、Ｂ２ Ｏ
３ １．０〜７．５％、Ｂｉ２ Ｏ３ ７．２〜２０．０
％、ＣｕＯ ０．２〜５．０％、ＺｎＯ ０〜１１．０
％、ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２ Ｏ３０〜３．０％、Ｆｅ２ Ｏ
３ ０〜０．１％、Ｖ２ Ｏ５ ０〜４．０％、ＳｎＯ２
０〜５．０％、Ｆ２ ０〜６．０％の組成を有するガラ
スからなることを特徴とする。
【００１１】また本発明の低融点封着用組成物は、重量
百分率で、ＰｂＯ ６５．０〜８５．０％、Ｂ２ Ｏ３
１．０〜７．５％、Ｂｉ２ Ｏ３ ７．２〜２０．０％、
ＣｕＯ ０．２〜５．０％、ＺｎＯ ０〜１１．０％、
ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２ Ｏ３ ０〜３．０％、Ｆｅ２ Ｏ３
０〜０．１％、Ｖ２ Ｏ５ ０〜４．０％、ＳｎＯ２０〜
５．０％、Ｆ２ ０〜６．０％の組成を有するガラス粉
末と、１種又は２種以上の耐火性フィラー粉末を混合し
てなり、これらの割合が体積百分率で、ガラス粉末４５
〜８０％、耐火性フィラー粉末２０〜５５％の範囲にあ
ることを特徴とする。
百分率で、ＰｂＯ ６５．０〜８５．０％、Ｂ２ Ｏ３
１．０〜７．５％、Ｂｉ２ Ｏ３ ７．２〜２０．０％、
ＣｕＯ ０．２〜５．０％、ＺｎＯ ０〜１１．０％、
ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２ Ｏ３ ０〜３．０％、Ｆｅ２ Ｏ３
０〜０．１％、Ｖ２ Ｏ５ ０〜４．０％、ＳｎＯ２０〜
５．０％、Ｆ２ ０〜６．０％の組成を有するガラス粉
末と、１種又は２種以上の耐火性フィラー粉末を混合し
てなり、これらの割合が体積百分率で、ガラス粉末４５
〜８０％、耐火性フィラー粉末２０〜５５％の範囲にあ
ることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の低融点封着用組成物は、ＰｂＯ−Ｂ２
Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ３ 系ガラスにおいて、Ｂ２ Ｏ３ の
一部を、固着点を上げることなくガラスを安定化させる
効果のあるＣｕＯで置換したものである。
Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ３ 系ガラスにおいて、Ｂ２ Ｏ３ の
一部を、固着点を上げることなくガラスを安定化させる
効果のあるＣｕＯで置換したものである。
【００１３】本発明の低融点封着用組成物において、ガ
ラスの組成を上記のように限定した理由を以下に述べ
る。
ラスの組成を上記のように限定した理由を以下に述べ
る。
【００１４】ＰｂＯの含有量は６５．０〜８５．０％、
好ましくは６７．０〜８２．０％である。ＰｂＯが６
５．０％より少ないとガラスの粘度が高くなって、ガラ
スが十分に流動せず、８５．０％より多いと封着時に結
晶化を起こして流動しなくなる。
好ましくは６７．０〜８２．０％である。ＰｂＯが６
５．０％より少ないとガラスの粘度が高くなって、ガラ
スが十分に流動せず、８５．０％より多いと封着時に結
晶化を起こして流動しなくなる。
【００１５】Ｂ２ Ｏ３ の含有量は１．０〜７．５％、
好ましくは２．０〜７．５％である。Ｂ２ Ｏ３ が１．
０％より少ないと封着時に結晶化を起こして流動せず、
７．５％より多いと４００℃以下の温度では流動し難く
なる。
好ましくは２．０〜７．５％である。Ｂ２ Ｏ３ が１．
０％より少ないと封着時に結晶化を起こして流動せず、
７．５％より多いと４００℃以下の温度では流動し難く
なる。
【００１６】Ｂｉ２ Ｏ３ はガラスの粘性を上げずに安
定化させる効果があり、その含有量は７．２〜２０．０
％、好ましくは７．２〜１６．０％である。Ｂｉ２ Ｏ
３ が７．２％より少ないと上記した効果がなく、封着
時に結晶化が起こって流動しなくなる。一方２０．０％
より多いとガラスの粘性が高くなって４００℃以下の温
度で十分に流動しなくなる。
定化させる効果があり、その含有量は７．２〜２０．０
％、好ましくは７．２〜１６．０％である。Ｂｉ２ Ｏ
３ が７．２％より少ないと上記した効果がなく、封着
時に結晶化が起こって流動しなくなる。一方２０．０％
より多いとガラスの粘性が高くなって４００℃以下の温
度で十分に流動しなくなる。
【００１７】ＣｕＯはＰｂＯ−Ｂ２ Ｏ３ −Ｂｉ２ Ｏ
３ 系ガラスにおいて、固着点を上げずにガラスを安定
化させ、失透を防止する効果があり、その含有量は０．
２〜５．０％、好ましくは０．２〜４．５％である。Ｃ
ｕＯが０．２％より少ないと上記した効果がなく、固着
点が高くなって残留応力が大きくなり、またガラスが安
定しないために封着時に結晶化が起こって流動し難くな
る。一方５．０％より多い場合もガラスの粘性が高くな
って４００℃以下の温度で流動し難くなる。
３ 系ガラスにおいて、固着点を上げずにガラスを安定
化させ、失透を防止する効果があり、その含有量は０．
２〜５．０％、好ましくは０．２〜４．５％である。Ｃ
ｕＯが０．２％より少ないと上記した効果がなく、固着
点が高くなって残留応力が大きくなり、またガラスが安
定しないために封着時に結晶化が起こって流動し難くな
る。一方５．０％より多い場合もガラスの粘性が高くな
って４００℃以下の温度で流動し難くなる。
【００１８】ＺｎＯの含有量は０〜１１．０％、好まし
くは０〜１０．０％である。ＺｎＯはガラスを安定化さ
せ、且つ、耐水性を向上させる効果があるが、その含有
量が１１．０％より多いとガラスが結晶化して十分に流
動しなくなる。
くは０〜１０．０％である。ＺｎＯはガラスを安定化さ
せ、且つ、耐水性を向上させる効果があるが、その含有
量が１１．０％より多いとガラスが結晶化して十分に流
動しなくなる。
【００１９】ＳｉＯ２ とＡｌ２ Ｏ３ の含有量は合量
で０〜３．０％、好ましくは０〜１．６％である。これ
らの成分は結晶化を防止する効果があるが、合量で３．
０％より多いとガラスの粘性が高くなって、４００℃以
下の温度で十分流動しなくなる。
で０〜３．０％、好ましくは０〜１．６％である。これ
らの成分は結晶化を防止する効果があるが、合量で３．
０％より多いとガラスの粘性が高くなって、４００℃以
下の温度で十分流動しなくなる。
【００２０】Ｆｅ２ Ｏ３ の含有量は０〜０．１％であ
る。Ｆｅ２ Ｏ３ はガラスを安定化させる効果が大きい
が、その含有量が０．１％より多いと固着点が高くなっ
て残留応力が大きくなる。
る。Ｆｅ２ Ｏ３ はガラスを安定化させる効果が大きい
が、その含有量が０．１％より多いと固着点が高くなっ
て残留応力が大きくなる。
【００２１】Ｖ２ Ｏ５ の含有量は０〜４．０％、好ま
しくは０〜１．５％である。Ｖ２Ｏ５ はガラスの表面
張力を下げる効果があり、流動性を向上させるものであ
るが、その含有量が４．０％より多いと結晶化傾向が著
しくなって流動しなくなる。
しくは０〜１．５％である。Ｖ２Ｏ５ はガラスの表面
張力を下げる効果があり、流動性を向上させるものであ
るが、その含有量が４．０％より多いと結晶化傾向が著
しくなって流動しなくなる。
【００２２】ＳｎＯ２ の含有量は０〜５．０％、好ま
しくは０〜１．５％である。ＳｎＯ２ はガラスの結晶
化を防止する効果があるが、その含有量が５．０％より
多いとガラスの粘度が高くなって４００℃以下の温度で
十分流動しなくなる。
しくは０〜１．５％である。ＳｎＯ２ はガラスの結晶
化を防止する効果があるが、その含有量が５．０％より
多いとガラスの粘度が高くなって４００℃以下の温度で
十分流動しなくなる。
【００２３】Ｆ２ の含有量は０〜６．０％、好ましく
は０〜４．０％である。Ｆ２ はガラスの低融点化に効
果があるが、６．０％より多いと封着時に結晶化を起こ
して流動しなくなる。
は０〜４．０％である。Ｆ２ はガラスの低融点化に効
果があるが、６．０％より多いと封着時に結晶化を起こ
して流動しなくなる。
【００２４】なお、本発明の低融点封着用組成物は、上
記成分以外にも５．０％以下のＡｇＯ、ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ、Ｐ２ Ｏ５ 、Ｃｏ２ Ｏ３ 、３．０％以下のＭｏ２
Ｏ３、Ｒｂ２ Ｏ、Ｃｓ２ Ｏ、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｔａ２
Ｏ３ 、ＺｒＯ２ 、ＮｉＯ、Ｃｒ２ Ｏ３ 、Ａｓ２ Ｏ
３ 、Ｓｂ２ Ｏ３ やＬａ２ Ｏ３ 、ＣｅＯ２ 等の希土
類酸化物を他成分として含有することができる。
記成分以外にも５．０％以下のＡｇＯ、ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ、Ｐ２ Ｏ５ 、Ｃｏ２ Ｏ３ 、３．０％以下のＭｏ２
Ｏ３、Ｒｂ２ Ｏ、Ｃｓ２ Ｏ、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｔａ２
Ｏ３ 、ＺｒＯ２ 、ＮｉＯ、Ｃｒ２ Ｏ３ 、Ａｓ２ Ｏ
３ 、Ｓｂ２ Ｏ３ やＬａ２ Ｏ３ 、ＣｅＯ２ 等の希土
類酸化物を他成分として含有することができる。
【００２５】以上の組成を有するガラスは非晶質であ
り、封着時に結晶を析出する傾向がないため流動性が良
く、またガラス転移点が約２４０〜２８０℃と低く、ガ
ラスの粘性も低いために、低温での封着に適した封着用
組成物である。しかし熱膨張係数が１１０〜１４０×１
０−７／℃であり、アルミナ（熱膨張係数７０×１０−
７／℃）、窒化アルミニウム（同４５×１０−７／℃）
に比べて高いため、これらの材料からなるセラミックパ
ッケージの封着を行うには熱膨張係数を低下させる必要
がある。一方、Ａｌ−Ｓｉ合金（熱膨張係数１６０×１
０−７／℃）等の材料からなる金属製パッケージの封着
を行うには熱膨張係数を高くする必要がある。
り、封着時に結晶を析出する傾向がないため流動性が良
く、またガラス転移点が約２４０〜２８０℃と低く、ガ
ラスの粘性も低いために、低温での封着に適した封着用
組成物である。しかし熱膨張係数が１１０〜１４０×１
０−７／℃であり、アルミナ（熱膨張係数７０×１０−
７／℃）、窒化アルミニウム（同４５×１０−７／℃）
に比べて高いため、これらの材料からなるセラミックパ
ッケージの封着を行うには熱膨張係数を低下させる必要
がある。一方、Ａｌ−Ｓｉ合金（熱膨張係数１６０×１
０−７／℃）等の材料からなる金属製パッケージの封着
を行うには熱膨張係数を高くする必要がある。
【００２６】本発明の低融点封着用組成物は、先記した
範囲で１種以上の低膨張あるいは高膨張の耐火性フィラ
ーを使用することにより、所望の熱膨張係数に調整する
ことが可能である。
範囲で１種以上の低膨張あるいは高膨張の耐火性フィラ
ーを使用することにより、所望の熱膨張係数に調整する
ことが可能である。
【００２７】低膨張の耐火性フィラーとしては、ウイレ
マイト系、酸化錫系、ジルコン系、チタン酸鉛系、及び
ムライト系のセラミック粉末や、β−ユークリプタイト
粉末、コーディエライト粉末を使用することが好まし
く、またこれらのフィラーの他にも石英ガラス粉末、ア
ルミナ粉末、酸化チタン粉末、五酸化ニオブ粉末等を使
用することができる。
マイト系、酸化錫系、ジルコン系、チタン酸鉛系、及び
ムライト系のセラミック粉末や、β−ユークリプタイト
粉末、コーディエライト粉末を使用することが好まし
く、またこれらのフィラーの他にも石英ガラス粉末、ア
ルミナ粉末、酸化チタン粉末、五酸化ニオブ粉末等を使
用することができる。
【００２８】高膨張の耐火性フィラーとしては、錫酸亜
鉛粉末、クリストバライト粉末、立方晶ジルコニア粉末
等を使用することが好ましい。
鉛粉末、クリストバライト粉末、立方晶ジルコニア粉末
等を使用することが好ましい。
【００２９】次に、本発明においてガラス粉末と耐火性
フィラー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。
フィラー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。
【００３０】ガラス粉末が４５％より少ない場合、即ち
耐火性フィラー粉末が５５％より多い場合は流動性が悪
くなり、４００℃以下の温度での封着が困難になる。一
方、ガラス粉末が８０％より多い場合、即ち耐火性フィ
ラー粉末が２０％より少ない場合は上記した効果が得ら
れなくなる。
耐火性フィラー粉末が５５％より多い場合は流動性が悪
くなり、４００℃以下の温度での封着が困難になる。一
方、ガラス粉末が８０％より多い場合、即ち耐火性フィ
ラー粉末が２０％より少ない場合は上記した効果が得ら
れなくなる。
【００３１】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明の
低融点封着用組成物を説明する。
低融点封着用組成物を説明する。
【００３２】（実施例１） 表１は、ガラス粉末からなる本発明の実施例を示すもの
である。
である。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１の各試料は次のようにして調製した。
【００３５】表中の組成になるように原料粉末を調合、
混合し、白金坩堝に入れて９００℃で１時間溶融し、薄
板状に成形した後、粉砕し、３５０メッシュのステンレ
ス製篩を通過させて平均粒径が４μｍの試料を得た。
混合し、白金坩堝に入れて９００℃で１時間溶融し、薄
板状に成形した後、粉砕し、３５０メッシュのステンレ
ス製篩を通過させて平均粒径が４μｍの試料を得た。
【００３６】表１から明らかなように、試料Ｎｏ．Ａ〜
Ｅは、ガラス転移点が２４８〜２８０℃、熱膨張係数が
１１２〜１３４×１０−７／℃であり、すべて良好な流
動性を示した。
Ｅは、ガラス転移点が２４８〜２８０℃、熱膨張係数が
１１２〜１３４×１０−７／℃であり、すべて良好な流
動性を示した。
【００３７】なお、転移点は示差熱分析計（ＤＴＡ）に
より求め、熱膨張係数は押棒式熱膨張測定装置を用いて
測定した。また流動性は、１ｃｍ３ に相当する重量の
試料を外径１７ｍｍ、高さ５ｍｍのボタンに成形した
後、３８０℃、１０分の条件で加熱し、このときのボタ
ンの直径が２３ｍｍを超えるものを良、２０〜２３ｍｍ
のものを可、２０ｍｍ未満のものを不可とした。
より求め、熱膨張係数は押棒式熱膨張測定装置を用いて
測定した。また流動性は、１ｃｍ３ に相当する重量の
試料を外径１７ｍｍ、高さ５ｍｍのボタンに成形した
後、３８０℃、１０分の条件で加熱し、このときのボタ
ンの直径が２３ｍｍを超えるものを良、２０〜２３ｍｍ
のものを可、２０ｍｍ未満のものを不可とした。
【００３８】表２は、表１の各試料に耐火性フィラー粉
末を混合して作製したアルミナパッケージ封着用の試料
を示すものである。
末を混合して作製したアルミナパッケージ封着用の試料
を示すものである。
【００３９】
【表２】
【００４０】表２から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜
５は、封着温度が３６０〜３９０℃、抗折強度が５７０
〜６１０ｋｇ／ｃｍ２ 、絶縁抵抗が１２．８〜１４．
３Ω・ｃｍ、α線放出量が０．１１〜０．１７ｃｏｕｎ
ｔ／ｃｍ２ ・ｈｒ、残留応力が１５００〜１８００ｐ
ｓｉ、固着点が２５３〜２９０℃であり、パッケージ耐
熱試験では各試料とも気密不良が生じたパッケージは０
個であった。また熱膨張係数は６５〜７０×１０−７／
℃であり、アルミナ（７０×１０−７／℃）に近似した
値を示した。
５は、封着温度が３６０〜３９０℃、抗折強度が５７０
〜６１０ｋｇ／ｃｍ２ 、絶縁抵抗が１２．８〜１４．
３Ω・ｃｍ、α線放出量が０．１１〜０．１７ｃｏｕｎ
ｔ／ｃｍ２ ・ｈｒ、残留応力が１５００〜１８００ｐ
ｓｉ、固着点が２５３〜２９０℃であり、パッケージ耐
熱試験では各試料とも気密不良が生じたパッケージは０
個であった。また熱膨張係数は６５〜７０×１０−７／
℃であり、アルミナ（７０×１０−７／℃）に近似した
値を示した。
【００４１】（比較例１） 試料Ｎｏ．Ｅのガラス組成においてＣｕＯをＦｅ２ Ｏ
３ に置換した組成になるように、即ち重量百分率でＰ
ｂＯ ７８．９％、Ｂ２ Ｏ３ ６．５％、Ｂｉ２Ｏ３
８．７％、ＺｎＯ ２．８％、ＳｉＯ２ １．０％、Ａ
ｌ２ Ｏ３ ０．６％、Ｆｅ２ Ｏ３ １．５％の組成にな
るように原料粉末を調合、混合し、実施例と同様にして
平均粒径が４μｍのガラス粉末を得た。このようにして
得られたガラス粉末は、転移点が２７２℃、熱膨張係数
が１２３×１０−７／℃であり、流動性が良好であっ
た。
３ に置換した組成になるように、即ち重量百分率でＰ
ｂＯ ７８．９％、Ｂ２ Ｏ３ ６．５％、Ｂｉ２Ｏ３
８．７％、ＺｎＯ ２．８％、ＳｉＯ２ １．０％、Ａ
ｌ２ Ｏ３ ０．６％、Ｆｅ２ Ｏ３ １．５％の組成にな
るように原料粉末を調合、混合し、実施例と同様にして
平均粒径が４μｍのガラス粉末を得た。このようにして
得られたガラス粉末は、転移点が２７２℃、熱膨張係数
が１２３×１０−７／℃であり、流動性が良好であっ
た。
【００４２】次いでこのガラス粉末と、ウイレマイト系
セラミック粉末及びジルコン系セラミック粉末を実施例
１の試料Ｎｏ．５と同じ割合になるように混合して試料
を得た。この試料について各特性を測定したところ、封
着温度が３９０℃、抗折強度が６１０ｋｇ／ｃｍ２ 、
絶縁抵抗が１３．６Ω・ｃｍ、α線放出量が０．１８ｃ
ｏｕｎｔ／ｃｍ２ ・ｈｒ、熱膨張係数が６９×１０−
７／℃であり、試料Ｎｏ．５とほぼ同等の値を示した。
しかしながら残留応力が２４００ｐｓｉ、固着点が２８
２℃であり、試料Ｎｏ．５と比べてそれぞれ９００ｐｓ
ｉ、及び１６℃も高かった。またパッケージ耐熱試験で
は、４０個のパッケージのうち８個が気密不良であっ
た。
セラミック粉末及びジルコン系セラミック粉末を実施例
１の試料Ｎｏ．５と同じ割合になるように混合して試料
を得た。この試料について各特性を測定したところ、封
着温度が３９０℃、抗折強度が６１０ｋｇ／ｃｍ２ 、
絶縁抵抗が１３．６Ω・ｃｍ、α線放出量が０．１８ｃ
ｏｕｎｔ／ｃｍ２ ・ｈｒ、熱膨張係数が６９×１０−
７／℃であり、試料Ｎｏ．５とほぼ同等の値を示した。
しかしながら残留応力が２４００ｐｓｉ、固着点が２８
２℃であり、試料Ｎｏ．５と比べてそれぞれ９００ｐｓ
ｉ、及び１６℃も高かった。またパッケージ耐熱試験で
は、４０個のパッケージのうち８個が気密不良であっ
た。
【００４３】（実施例２） 表３は、表１の各試料に耐火性フィラー粉末を混合して
作製した窒化アルミニウムパッケージ封着用の試料を示
すものである。
作製した窒化アルミニウムパッケージ封着用の試料を示
すものである。
【００４４】
【表３】
【００４５】表３から明らかなように、試料Ｎｏ．６〜
９は、封着温度が３８０〜４００℃、抗折強度が６１０
〜６７０ｋｇ／ｃｍ２ 、絶縁抵抗が１２．９〜１３．
７Ω・ｃｍ、α線放出量が０．０９〜０．１３ｃｏｕｎ
ｔ／ｃｍ２ ・ｈｒ、残留応力が１９００〜２８００ｐ
ｓｉ、固着点が２５５〜２８３℃であり、パッケージ耐
熱試験では各試料とも気密不良のパッケージは０個であ
った。また熱膨張係数は５１〜５５×１０−７／℃であ
り、窒化アルミニウム（４５×１０−７／℃）に近似し
た値を示した。
９は、封着温度が３８０〜４００℃、抗折強度が６１０
〜６７０ｋｇ／ｃｍ２ 、絶縁抵抗が１２．９〜１３．
７Ω・ｃｍ、α線放出量が０．０９〜０．１３ｃｏｕｎ
ｔ／ｃｍ２ ・ｈｒ、残留応力が１９００〜２８００ｐ
ｓｉ、固着点が２５５〜２８３℃であり、パッケージ耐
熱試験では各試料とも気密不良のパッケージは０個であ
った。また熱膨張係数は５１〜５５×１０−７／℃であ
り、窒化アルミニウム（４５×１０−７／℃）に近似し
た値を示した。
【００４６】（比較例２） 比較例１で作製したガラス粉末と、ウイレマイト系セラ
ミック粉末、酸化錫系セラミック粉末、及びチタン酸鉛
系セラミック粉末を、実施例２の試料Ｎｏ．９と同じ割
合になるように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４００℃、抗折強度が６４０ｋ
ｇ／ｃｍ２ 、絶縁抵抗が１３．８Ω・ｃｍ、α線放出
量が０．１３ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２ ・ｈｒ、熱膨張係数
が５４×１０−７／℃であり、試料Ｎｏ．９とほぼ同等
の値を示した。しかしながら残留応力が３６００ｐｓ
ｉ、固着点が２８２℃であり、試料Ｎｏ．９に比べてそ
れぞれ１２００ｐｓｉ、及び１４℃も高かった。またパ
ッケージ耐熱試験では、４０個のパッケージのうち５個
が気密不良であった。
ミック粉末、酸化錫系セラミック粉末、及びチタン酸鉛
系セラミック粉末を、実施例２の試料Ｎｏ．９と同じ割
合になるように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４００℃、抗折強度が６４０ｋ
ｇ／ｃｍ２ 、絶縁抵抗が１３．８Ω・ｃｍ、α線放出
量が０．１３ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２ ・ｈｒ、熱膨張係数
が５４×１０−７／℃であり、試料Ｎｏ．９とほぼ同等
の値を示した。しかしながら残留応力が３６００ｐｓ
ｉ、固着点が２８２℃であり、試料Ｎｏ．９に比べてそ
れぞれ１２００ｐｓｉ、及び１４℃も高かった。またパ
ッケージ耐熱試験では、４０個のパッケージのうち５個
が気密不良であった。
【００４７】なお、封着温度は各試料を通常行われてい
るようにビークルを添加してペースト状にし、試料Ｎ
ｏ．１〜５をアルミナに、試料Ｎｏ．６〜９を窒化アル
ミニウムにそれぞれ印刷して測定した。抗折強度は試料
を焼結した後、１０×１０×５０ｍｍの角柱に成形し、
３点荷重測定法によって求めた。絶縁抵抗はメガオーム
メーターを用いて１５０℃における値を測定し、α線放
出量はＺｎＳシンチレーションカウンターを用いて測定
した。残留応力は各試料をボタン状に成形し、先記流動
性試験と同様にして板ガラス上に流動させた後、光弾性
法によって測定した（なお板ガラスは、試料Ｎｏ．１〜
５には７０×１０−７／℃、試料Ｎｏ．６〜９には４０
×１０−７／℃の熱膨張係数をもつものをそれぞれ使用
した）。また残留応力を光弾性法により測定しながら加
熱して、試料から残留応力が消えた温度を固着点とし
た。パッケージ耐熱試験は、各試料を用いてアルミナま
たは窒化アルミニウム製のパッケージを４０個ずつ作製
し、次いで各パッケージを２８０℃の半田槽に３回完全
に沈めた後、気密不良が生じた個数を示したもので、Ｍ
ＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｃに基づいて評価した。
るようにビークルを添加してペースト状にし、試料Ｎ
ｏ．１〜５をアルミナに、試料Ｎｏ．６〜９を窒化アル
ミニウムにそれぞれ印刷して測定した。抗折強度は試料
を焼結した後、１０×１０×５０ｍｍの角柱に成形し、
３点荷重測定法によって求めた。絶縁抵抗はメガオーム
メーターを用いて１５０℃における値を測定し、α線放
出量はＺｎＳシンチレーションカウンターを用いて測定
した。残留応力は各試料をボタン状に成形し、先記流動
性試験と同様にして板ガラス上に流動させた後、光弾性
法によって測定した（なお板ガラスは、試料Ｎｏ．１〜
５には７０×１０−７／℃、試料Ｎｏ．６〜９には４０
×１０−７／℃の熱膨張係数をもつものをそれぞれ使用
した）。また残留応力を光弾性法により測定しながら加
熱して、試料から残留応力が消えた温度を固着点とし
た。パッケージ耐熱試験は、各試料を用いてアルミナま
たは窒化アルミニウム製のパッケージを４０個ずつ作製
し、次いで各パッケージを２８０℃の半田槽に３回完全
に沈めた後、気密不良が生じた個数を示したもので、Ｍ
ＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｃに基づいて評価した。
【００４８】また表２乃至表３に示した耐火性フィラー
粉末は次のようにして作製した。ウイレマイト系セラミ
ック粉末は、重量％でＺｎＯ ７０％、ＳｉＯ２ ２５
％、Ａｌ２ Ｏ３ ５％の組成になるように原料粉末を調
合し、混合後、１４４０℃で１５時間焼成し、次いでこ
の焼成物を粉砕し、２５０メッシュのステンレス製篩を
通過したものを使用した。
粉末は次のようにして作製した。ウイレマイト系セラミ
ック粉末は、重量％でＺｎＯ ７０％、ＳｉＯ２ ２５
％、Ａｌ２ Ｏ３ ５％の組成になるように原料粉末を調
合し、混合後、１４４０℃で１５時間焼成し、次いでこ
の焼成物を粉砕し、２５０メッシュのステンレス製篩を
通過したものを使用した。
【００４９】酸化錫系セラミック粉末は、重量％でＳｎ
Ｏ２ ９３％、ＴｉＯ２ ２％、ＭｎＯ２ ５％の組成に
なるように原料粉末を調合し、混合後、１４００℃で１
６時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、２５０メッ
シュのステンレス篩を通過したものを使用した。
Ｏ２ ９３％、ＴｉＯ２ ２％、ＭｎＯ２ ５％の組成に
なるように原料粉末を調合し、混合後、１４００℃で１
６時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、２５０メッ
シュのステンレス篩を通過したものを使用した。
【００５０】ジルコン系セラミック粉末は次のようにし
て作製した。まず、天然ジルコンサンドを一旦ソーダ分
解し、塩酸に溶解した後、濃縮結晶化を繰り返すことに
よって、α線放出物質であるＵ、Ｔｈの極めて少ないオ
キシ塩化ジルコニウムにし、アルカリ中和後、加熱して
精製ＺｒＯ２ を得た。さらにこの精製ＺｒＯ２ に高純
度珪石粉、酸化第二鉄を重量％でＺｒＯ２ ６６％、Ｓ
ｉＯ２ ３２％、Ｆｅ２Ｏ３ ２％の組成になるように調
合し、混合後、１４００℃で１６時間焼成し、次いでこ
の焼成物を粉砕し、２５０メッシュのステンレス製篩を
通過したものを使用した。
て作製した。まず、天然ジルコンサンドを一旦ソーダ分
解し、塩酸に溶解した後、濃縮結晶化を繰り返すことに
よって、α線放出物質であるＵ、Ｔｈの極めて少ないオ
キシ塩化ジルコニウムにし、アルカリ中和後、加熱して
精製ＺｒＯ２ を得た。さらにこの精製ＺｒＯ２ に高純
度珪石粉、酸化第二鉄を重量％でＺｒＯ２ ６６％、Ｓ
ｉＯ２ ３２％、Ｆｅ２Ｏ３ ２％の組成になるように調
合し、混合後、１４００℃で１６時間焼成し、次いでこ
の焼成物を粉砕し、２５０メッシュのステンレス製篩を
通過したものを使用した。
【００５１】チタン酸鉛系セラミック粉末は、重量％で
ＰｂＯ ７０％、ＴｉＯ２ ２０％、ＣａＯ １０％の
組成になるように原料粉末を調合し、混合後、１１００
℃で５時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、３５０
メッシュのステンレス製篩を通過したものを使用した。
ＰｂＯ ７０％、ＴｉＯ２ ２０％、ＣａＯ １０％の
組成になるように原料粉末を調合し、混合後、１１００
℃で５時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、３５０
メッシュのステンレス製篩を通過したものを使用した。
【００５２】β−ユークリプタイト粉末は、Ｌｉ２ Ｏ
・Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ の組成になるように原料
粉末を調合し、混合後、１２５０℃で５時間焼成し、次
いでこの焼成物を粉砕し、２５０メッシュのステンレス
製篩を通過したものを使用した 。
・Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ の組成になるように原料
粉末を調合し、混合後、１２５０℃で５時間焼成し、次
いでこの焼成物を粉砕し、２５０メッシュのステンレス
製篩を通過したものを使用した 。
【００５３】コーディエライト粉末は、２ＭｇＯ・２Ａ
ｌ２ Ｏ３ ・５ＳｉＯ２ の割合になるように原料粉末
を調合し、混合後、１４００℃で１０時間焼成し、次い
でこの焼成物を粉砕し、２５０メッシュのステンレス製
篩を通過したものを使用した。
ｌ２ Ｏ３ ・５ＳｉＯ２ の割合になるように原料粉末
を調合し、混合後、１４００℃で１０時間焼成し、次い
でこの焼成物を粉砕し、２５０メッシュのステンレス製
篩を通過したものを使用した。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の低融点封
着用組成物は固着点が低いために残留応力が小さく、そ
れゆえこれを用いて封着したＩＣパッケージは耐熱性に
優れている。しかも封着用組成物に要求される諸特性を
満足し、特に４００℃以下の温度で封着でき、また耐火
性フィラー粉末を使用することによって所望の熱膨張係
数が得られるために、ＩＣパッケージ等の電子部品の封
着に好適である。
着用組成物は固着点が低いために残留応力が小さく、そ
れゆえこれを用いて封着したＩＣパッケージは耐熱性に
優れている。しかも封着用組成物に要求される諸特性を
満足し、特に４００℃以下の温度で封着でき、また耐火
性フィラー粉末を使用することによって所望の熱膨張係
数が得られるために、ＩＣパッケージ等の電子部品の封
着に好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 8/10 C03C 3/14 C03C 8/24
Claims (2)
- 【請求項１】 重量百分率で、ＰｂＯ ６５．０〜８
５．０％、Ｂ２ Ｏ３１．０〜７．５％、Ｂｉ２ Ｏ３
７．２〜２０．０％、ＣｕＯ ０．２〜５．０％、Ｚｎ
Ｏ ０〜１１．０％、ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２ Ｏ３ ０〜
３．０％、Ｆｅ２Ｏ３ ０〜０．１％、Ｖ２ Ｏ５ ０〜
４．０％、ＳｎＯ２ ０〜５．０％、Ｆ２０〜６．０％
の組成を有するガラスからなることを特徴とする低融点
封着用組成物。 - 【請求項２】 重量百分率で、ＰｂＯ ６５．０〜８
５．０％、Ｂ２ Ｏ３１．０〜７．５％、Ｂｉ２ Ｏ３
７．２〜２０．０％、ＣｕＯ ０．２〜５．０％、Ｚｎ
Ｏ ０〜１１．０％、ＳｉＯ２ ＋Ａｌ２ Ｏ３ ０〜
３．０％、Ｆｅ２Ｏ３ ０〜０．１％、Ｖ２ Ｏ５ ０〜
４．０％、ＳｎＯ２ ０〜５．０％、Ｆ２０〜６．０％
の組成を有するガラス粉末と、１種又は２種以上の耐火
性フィラー粉末を混合してなり、これらの割合が体積百
分率で、ガラス粉末４５〜８０％、耐火性フィラー粉末
２０〜５５％の範囲にあることを特徴とする低融点封着
用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30108191A JP3151794B2 (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 低融点封着用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30108191A JP3151794B2 (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 低融点封着用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05105477A JPH05105477A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3151794B2 true JP3151794B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=17892640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30108191A Expired - Lifetime JP3151794B2 (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 低融点封着用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151794B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6163106A (en) * | 1997-09-09 | 2000-12-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Color cathode ray tube and water resistant glass frit |
| CN1212993C (zh) * | 1998-03-17 | 2005-08-03 | 日本板硝子株式会社 | 双层玻璃 |
| JP7484125B2 (ja) * | 2019-10-18 | 2024-05-16 | 日本電気硝子株式会社 | 金属封止用ガラス及びこれを用いた金属封止用材料 |
-
1991
- 1991-10-21 JP JP30108191A patent/JP3151794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05105477A (ja) | 1993-04-27 |
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