JP3425748B2 - 封着材料 - Google Patents
封着材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は封着材料に関し、より具
体的には半導体集積回路、水晶振動子等の熱に弱い素子
を搭載したパッケージの気密封着に好適な封着材料に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】半導体集積回路や水晶振動子等の素子を
搭載した高信頼性のパッケージの気密封着には、低融点
ガラスを用いた封着材料が使用される。 【０００３】従来、封着材料としてＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系ガ
ラス粉末に、チタン酸鉛、ウイレマイト等の低膨張耐火
性物質粉末を添加したものが広く知られているが、この
系のガラスを用いた封着材料は、封着温度を４００℃以
下にすることが困難であるため、素子によっては特性が
劣化してしまう場合がある。 【０００４】近年このような事情から、より低い温度で
封着できる封着材料の開発が進められている。例えば特
表昭６３−５０２５８３号には、ＰｂＯ−Ｖ2Ｏ5−Ｂｉ
2Ｏ3系ガラスを使用した封着材料が開示され、また特開
昭６３−３１５５３６号には、ＰｂＯ−Ｔｌ2Ｏ−Ｂ2Ｏ
3系ガラスを使用した封着材料が開示されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記特表昭６３−５０
２５８３号に開示の封着材料は、封着温度を３３０℃程
度にまで低下させることが可能である。しかしながらこ
のような低い温度で封着するためには、封着時に金属ク
リップ等によって相当の荷重をかけなければならない。
一方特開昭６３−３１５５３６号の封着材料について
も、封着温度を３３０℃程度にすることが可能である
が、毒性の強いＴｌ2Ｏを多量含有するため、製造時や
封着作業時に粉塵の飛散を防ぐ設備を必要とする等、実
用上問題がある。 【０００６】本発明の目的は、有毒物質を含有せず、し
かも荷重をかけることなく３３０℃以下の温度でパッケ
ージを封着することが可能な封着材料を提供することで
ある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の封着材料は、低
融点組成物粉末４５〜９０体積％と、耐火性物質粉末１
０〜５５体積％を混合してなり、該低融点組成物粉末は
モル％で、Ａｇ2Ｏ２５〜５０％、Ｐ2Ｏ5 ２５〜４５
％、ＰｂＯ＋ＺｎＯ ５〜３０％、ＴｅＯ2 １０％以下
からなることを特徴とする。 【０００８】 【作用】本発明の封着材料において、低融点組成物は非
晶質ガラス、結晶性ガラス及び結晶物の何れかの形態を
とる。非晶質ガラス及び結晶性ガラスは転移点が１５０
〜２３０℃と非常に低く、３００〜３３０℃の加熱で十
分流動する。また結晶物は融点が非常に低く、３００〜
３３０℃の加熱で再溶融して粘性の低い液体となる。な
お結晶物は、原料を一旦融液化し、次いで冷却して結晶
を析出させた後、これを粉砕したものである。 【０００９】本発明の封着材料において、低融点組成物
の組成範囲を上記のように限定した理由を以下に述べ
る。 【００１０】Ａｇ2Ｏは、低融点組成物の主成分である
とともに、水に非常に溶け難いために組成物の化学耐久
性を高める効果がある。Ａｇ2Ｏが２５％より少ないと
低融点組成物の粘性が高くなり、また化学耐久性が低下
し、一方５０％より多いと融液化が困難になる。 【００１１】Ｐ2Ｏ5は、Ａｇ2Ｏとともに低融点組成物
の主成分である。Ｐ2Ｏ5の成分が合量で２５％より少な
いと融液化が困難になり、４５％より多いと低融点組成
物の粘性が高くなる。 【００１２】ＰｂＯ及びＺｎＯは、低融点組成物の安定
性の増大、化学耐久性の改善、及び熱膨張係数の低減に
効果がある。これらの成分が合量で５％より少ないとそ
の効果がなく、３０％より多いと低融点組成物の粘性が
高くなる。 【００１３】ＴｅＯ2は、上記したＰ2Ｏ5の働きを補助
する成分である。ＴｅＯ2が１０％より多いと低融点組
成物の粘性が高くなる。 【００１４】 【００１５】ところで以上の組成を有する低融点組成物
は、３０〜１５０℃（又は２００℃）における熱膨張係
数が１５０〜２２０×１０-7／℃と非常に高く、また機
械的強度が不十分である。このため封着の対象となるパ
ッケージに適合するように熱膨張係数を調整したり、機
械的強度を増大させる必要がある。 【００１６】本発明の封着材料は、上記した低融点組成
物の粉末に、耐火性物質粉末を混合してなるために、封
着の対象となるパッケージに適した熱膨張係数が得ら
れ、また十分な機械的強度を有する。 【００１７】耐火性物質のうち、主に熱膨張係数を低下
させるものとしては、ＮｂＺｒ（ＰＯ4）3やＳｒ0.5Ｚ
ｒ2Ｐ3Ｏ12等のＮａＺｒ2（ＰＯ4）3型固溶体、チタン
酸鉛及びその固溶体、ウイレマイト、コージエライト、
ジルコン、酸化すず、β−ユークリプタイト、リン酸ジ
ルコニウム、五酸化ニオブ、石英ガラス、ムライト、チ
タン酸アルミニウム等を使用することができる。 【００１８】また主に機械的強度を増大させるものとし
ては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、すず酸亜鉛、
マグネシア、石英、スピネル、ガーナイト等を使用する
ことができる。 【００１９】なお、上記したような耐火性物質粉末は、
２種以上を混合して使用しても良い。 【００２０】次に本発明の封着材料において、低融点組
成物粉末と耐火性物質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。 【００２１】低融点組成物粉末が９０体積％より多い場
合、即ち耐火性物質粉末が１０体積％より少ない場合は
上記した効果を得ることができない。一方、低融点組成
物粉末が４５体積％より少ない場合、即ち耐火性物質粉
末が５５体積％より多い場合は封着材料が流動しなくな
る。 【００２２】 【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の封着材料を
説明する。 【００２３】低融点組成物粉末として、次のようにして
調製した非晶質のガラス粉末を使用した。 【００２４】モル％でＡｇ2Ｏ ４５％、Ｐ2Ｏ5 ４０
％、ＺｎＯ １０％、ＴｅＯ2 ５％の組成になるよう
に、酸化銀、正リン酸、リン酸亜鉛、二酸化テルルを混
合し、白金坩堝を用いて８００℃で２時間溶融し、ガラ
ス化した。次いでこの溶融ガラスを成形後、粉砕し、２
５０メッシュの篩を通過させて、平均粒径が７μｍのガ
ラス粉末とした。得られたガラス粉末は転移点が２２０
℃、３０〜２００℃における熱膨張係数が１５５×１０
-7／℃であった。 【００２５】また耐火性物質粉末としては、ＭｇＯを２
重量％添加したＮｂＺｒ（ＰＯ4）3セラミック粉末を使
用した。 【００２６】ＮｂＺｒ（ＰＯ4）3セラミック粉末は、五
酸化ニオブ、低α線ジルコニア、リン酸二水素アンモニ
ウム、マグネシアを混合し、１４５０℃で１６時間焼成
した後、粉砕し、平均粒径５μｍの粉末としたものを使
用した。 【００２７】次いでガラス粉末６０体積％と、ＮｂＺｒ
（ＰＯ4）3セラミック粉末４０体積％を混合して試料を
得た。このようにして得られた試料は封着温度が３３０
℃、３０〜２００℃における熱膨張係数が７８×１０-7
／℃、であった。 【００２８】この試料を用いてアルミナ（熱膨張係数
７０×１０-7／℃）製のＩＣパッケージを封着したとこ
ろ、気密性の高い封着物が得られた。 【００２９】なお転移点及び熱膨張係数は石英押棒式の
熱膨張計を用いて求めた。 【００３０】 【発明の効果】以上説明したように本発明の封着材料
は、有毒物質を含まず、また荷重をかけることなく３０
０〜３３０℃と極めて低い温度で封着することができる
ため、熱に敏感な半導体集積回路や水晶振動子等を搭載
したパッケージの封着に好適である。
体的には半導体集積回路、水晶振動子等の熱に弱い素子
を搭載したパッケージの気密封着に好適な封着材料に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】半導体集積回路や水晶振動子等の素子を
搭載した高信頼性のパッケージの気密封着には、低融点
ガラスを用いた封着材料が使用される。 【０００３】従来、封着材料としてＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系ガ
ラス粉末に、チタン酸鉛、ウイレマイト等の低膨張耐火
性物質粉末を添加したものが広く知られているが、この
系のガラスを用いた封着材料は、封着温度を４００℃以
下にすることが困難であるため、素子によっては特性が
劣化してしまう場合がある。 【０００４】近年このような事情から、より低い温度で
封着できる封着材料の開発が進められている。例えば特
表昭６３−５０２５８３号には、ＰｂＯ−Ｖ2Ｏ5−Ｂｉ
2Ｏ3系ガラスを使用した封着材料が開示され、また特開
昭６３−３１５５３６号には、ＰｂＯ−Ｔｌ2Ｏ−Ｂ2Ｏ
3系ガラスを使用した封着材料が開示されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記特表昭６３−５０
２５８３号に開示の封着材料は、封着温度を３３０℃程
度にまで低下させることが可能である。しかしながらこ
のような低い温度で封着するためには、封着時に金属ク
リップ等によって相当の荷重をかけなければならない。
一方特開昭６３−３１５５３６号の封着材料について
も、封着温度を３３０℃程度にすることが可能である
が、毒性の強いＴｌ2Ｏを多量含有するため、製造時や
封着作業時に粉塵の飛散を防ぐ設備を必要とする等、実
用上問題がある。 【０００６】本発明の目的は、有毒物質を含有せず、し
かも荷重をかけることなく３３０℃以下の温度でパッケ
ージを封着することが可能な封着材料を提供することで
ある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の封着材料は、低
融点組成物粉末４５〜９０体積％と、耐火性物質粉末１
０〜５５体積％を混合してなり、該低融点組成物粉末は
モル％で、Ａｇ2Ｏ２５〜５０％、Ｐ2Ｏ5 ２５〜４５
％、ＰｂＯ＋ＺｎＯ ５〜３０％、ＴｅＯ2 １０％以下
からなることを特徴とする。 【０００８】 【作用】本発明の封着材料において、低融点組成物は非
晶質ガラス、結晶性ガラス及び結晶物の何れかの形態を
とる。非晶質ガラス及び結晶性ガラスは転移点が１５０
〜２３０℃と非常に低く、３００〜３３０℃の加熱で十
分流動する。また結晶物は融点が非常に低く、３００〜
３３０℃の加熱で再溶融して粘性の低い液体となる。な
お結晶物は、原料を一旦融液化し、次いで冷却して結晶
を析出させた後、これを粉砕したものである。 【０００９】本発明の封着材料において、低融点組成物
の組成範囲を上記のように限定した理由を以下に述べ
る。 【００１０】Ａｇ2Ｏは、低融点組成物の主成分である
とともに、水に非常に溶け難いために組成物の化学耐久
性を高める効果がある。Ａｇ2Ｏが２５％より少ないと
低融点組成物の粘性が高くなり、また化学耐久性が低下
し、一方５０％より多いと融液化が困難になる。 【００１１】Ｐ2Ｏ5は、Ａｇ2Ｏとともに低融点組成物
の主成分である。Ｐ2Ｏ5の成分が合量で２５％より少な
いと融液化が困難になり、４５％より多いと低融点組成
物の粘性が高くなる。 【００１２】ＰｂＯ及びＺｎＯは、低融点組成物の安定
性の増大、化学耐久性の改善、及び熱膨張係数の低減に
効果がある。これらの成分が合量で５％より少ないとそ
の効果がなく、３０％より多いと低融点組成物の粘性が
高くなる。 【００１３】ＴｅＯ2は、上記したＰ2Ｏ5の働きを補助
する成分である。ＴｅＯ2が１０％より多いと低融点組
成物の粘性が高くなる。 【００１４】 【００１５】ところで以上の組成を有する低融点組成物
は、３０〜１５０℃（又は２００℃）における熱膨張係
数が１５０〜２２０×１０-7／℃と非常に高く、また機
械的強度が不十分である。このため封着の対象となるパ
ッケージに適合するように熱膨張係数を調整したり、機
械的強度を増大させる必要がある。 【００１６】本発明の封着材料は、上記した低融点組成
物の粉末に、耐火性物質粉末を混合してなるために、封
着の対象となるパッケージに適した熱膨張係数が得ら
れ、また十分な機械的強度を有する。 【００１７】耐火性物質のうち、主に熱膨張係数を低下
させるものとしては、ＮｂＺｒ（ＰＯ4）3やＳｒ0.5Ｚ
ｒ2Ｐ3Ｏ12等のＮａＺｒ2（ＰＯ4）3型固溶体、チタン
酸鉛及びその固溶体、ウイレマイト、コージエライト、
ジルコン、酸化すず、β−ユークリプタイト、リン酸ジ
ルコニウム、五酸化ニオブ、石英ガラス、ムライト、チ
タン酸アルミニウム等を使用することができる。 【００１８】また主に機械的強度を増大させるものとし
ては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、すず酸亜鉛、
マグネシア、石英、スピネル、ガーナイト等を使用する
ことができる。 【００１９】なお、上記したような耐火性物質粉末は、
２種以上を混合して使用しても良い。 【００２０】次に本発明の封着材料において、低融点組
成物粉末と耐火性物質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。 【００２１】低融点組成物粉末が９０体積％より多い場
合、即ち耐火性物質粉末が１０体積％より少ない場合は
上記した効果を得ることができない。一方、低融点組成
物粉末が４５体積％より少ない場合、即ち耐火性物質粉
末が５５体積％より多い場合は封着材料が流動しなくな
る。 【００２２】 【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の封着材料を
説明する。 【００２３】低融点組成物粉末として、次のようにして
調製した非晶質のガラス粉末を使用した。 【００２４】モル％でＡｇ2Ｏ ４５％、Ｐ2Ｏ5 ４０
％、ＺｎＯ １０％、ＴｅＯ2 ５％の組成になるよう
に、酸化銀、正リン酸、リン酸亜鉛、二酸化テルルを混
合し、白金坩堝を用いて８００℃で２時間溶融し、ガラ
ス化した。次いでこの溶融ガラスを成形後、粉砕し、２
５０メッシュの篩を通過させて、平均粒径が７μｍのガ
ラス粉末とした。得られたガラス粉末は転移点が２２０
℃、３０〜２００℃における熱膨張係数が１５５×１０
-7／℃であった。 【００２５】また耐火性物質粉末としては、ＭｇＯを２
重量％添加したＮｂＺｒ（ＰＯ4）3セラミック粉末を使
用した。 【００２６】ＮｂＺｒ（ＰＯ4）3セラミック粉末は、五
酸化ニオブ、低α線ジルコニア、リン酸二水素アンモニ
ウム、マグネシアを混合し、１４５０℃で１６時間焼成
した後、粉砕し、平均粒径５μｍの粉末としたものを使
用した。 【００２７】次いでガラス粉末６０体積％と、ＮｂＺｒ
（ＰＯ4）3セラミック粉末４０体積％を混合して試料を
得た。このようにして得られた試料は封着温度が３３０
℃、３０〜２００℃における熱膨張係数が７８×１０-7
／℃、であった。 【００２８】この試料を用いてアルミナ（熱膨張係数
７０×１０-7／℃）製のＩＣパッケージを封着したとこ
ろ、気密性の高い封着物が得られた。 【００２９】なお転移点及び熱膨張係数は石英押棒式の
熱膨張計を用いて求めた。 【００３０】 【発明の効果】以上説明したように本発明の封着材料
は、有毒物質を含まず、また荷重をかけることなく３０
０〜３３０℃と極めて低い温度で封着することができる
ため、熱に敏感な半導体集積回路や水晶振動子等を搭載
したパッケージの封着に好適である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 低融点組成物粉末４５〜９０体積％と、
耐火性物質粉末１０〜５５体積％を混合してなり、該低
融点組成物粉末はモル％で、Ａｇ2Ｏ ２５〜５０％、
Ｐ2Ｏ5 ２５〜４５％、ＰｂＯ＋ＺｎＯ ５〜３０％、
ＴｅＯ2 １０％以下からなることを特徴とする封着材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000268722A JP3425748B2 (ja) | 1991-11-25 | 2000-09-05 | 封着材料 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336141A JPH05147974A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 封着材料 |
| JP2000268722A JP3425748B2 (ja) | 1991-11-25 | 2000-09-05 | 封着材料 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3336141A Division JPH05147974A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 封着材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001106550A JP2001106550A (ja) | 2001-04-17 |
| JP3425748B2 true JP3425748B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=27624576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000268722A Expired - Fee Related JP3425748B2 (ja) | 1991-11-25 | 2000-09-05 | 封着材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3425748B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109153616B (zh) * | 2016-07-06 | 2022-02-18 | 日本电气硝子株式会社 | 复合陶瓷粉末、密封材料以及复合陶瓷粉末的制造方法 |
-
2000
- 2000-09-05 JP JP2000268722A patent/JP3425748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001106550A (ja) | 2001-04-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |