JP3457842B2 - 電子部品収納用容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子や圧電振
動子等の電子部品を気密に封止して収容するための電子
部品収納用容器に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、半導体集積回路素子を初めとする
半導体素子あるいは水晶振動子、弾性表面波素子といっ
た圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収
納用容器は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂ ０₃ ）質
焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面あるいは下
面の略中央部に電子部品を収容するための凹部およびそ
の凹部周辺から下面にかけて導出された、例えばタング
ステンやモリブデン等の高融点金属粉末から成る複数個
のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、同じく酸化ア
ルミニウム質焼結体やガラス等の電気絶縁材料から成る
蓋体とから構成されている。 【０００３】そして、電子部品が例えば半導体素子の場
合には、絶縁基体の凹部の底面に半導体素子をガラス、
樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定すると
ともに半導体素子の各電極とメタライズ配線層とをボン
ディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接
続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラス
から成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とか
ら成る容器内部に半導体素子を気密に収容することによ
って最終製品としての半導体装置となる。 【０００４】また、電子部品が例えば圧電振動子の場合
には、絶縁基体の凹部の底面に形成された一対の段差部
に、真空中において圧電振動子の一端をポリイミド導電
性樹脂等から成る接着剤を介して接着固定するとともに
圧電振動子の各電極をメタライズ配線層に電気的に接続
し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を半田等の低融点
ロウ材や有機樹脂あるいは低融点ガラスから成る封止材
を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部
に圧電振動子を気密に収容することによって最終製品と
しての電子部品装置となる。 【０００５】なお、絶縁基体に蓋体を接合させる低融点
ガラスから成る封止材としては、一般に例えば酸化鉛５
６〜６６重量％、酸化ホウ素４〜１４重量％、酸化珪素
１〜６重量％、酸化ビスマス０．５〜５重量％、酸化亜
鉛０．５〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとして
のコージェライト系化合物を９〜１９重量％、チタン酸
錫系化合物を１０〜２０重量％添加したガラスが使用さ
れている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電子部品収納用容器においては、絶縁基体及び蓋体が一
般に酸化アルミニウム質焼結体で形成されており、その
熱膨張係数は約６．５×１０^−６／℃で半導体装置等が
実装される外部電気回路基板として最も多用されている
ガラス−エポキシ絶縁体にＣｕ配線層が形成されたプリ
ント基板の熱膨張係数（１１×１０ ^−６ 〜１８×１０
^−６／℃）と大きく相違する。 【０００７】そのため、この電子部品収納用容器の内部
に半導体素子や水晶振動子、弾性表面波素子等を収容
し、半導体装置や電子部品装置となすとともにこれをプ
リント基板上に半田等を介し接合実装させ、しかる後、
電子部品収納用容器とプリント基板の両方に半導体素子
の作動時に発する熱やプリント基板に実装されている他
の電子部品の発する熱が繰り返し印加されると容器の絶
縁基体と外部電気回路基板との間に両者の熱膨張係数の
相違に起因する大きな熱応力が発生するとともにこれが
両者の接合部に繰り返し作用して接合を破ってしまい、
その結果、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動
子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることができない
という欠点を有していた。 【０００８】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、内部に半導体素子や水晶振動子、弾性
表面波素子等を気密に収容するとともに収容する半導体
素子や水晶振動子、弾性表面波素子等を所定の外部電気
回路に長期にわたり正確、且つ強固に電気的接続するこ
とができる電子部品収納用容器を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基体と蓋
体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから
成る容器内部に電子部品を気密に収容し、ガラス−エポ
キシ絶縁体から成る外部電気回路基板に実装される電子
部品収納用容器であって、前記絶縁基体及び蓋体が、酸
化リチウムを５〜３０重量％含有するリチウム珪酸ガラ
スを２０〜８０体積％および４０〜４００℃における熱
膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上であるフィラーを８０〜２
０体積％含むガラスセラミック焼結体から成り、４０〜
４００℃における熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃の
セラミック材で形成されており、かつ封止材が酸化鉛５
０乃至６５重量％、酸化硼素２乃至１０重量％、弗化鉛
１０乃至３０重量％、酸化亜鉛１乃至６重量％、酸化ビ
スマス１０乃至２０重量％を含むガラス成分に、フィラ
ーとしてのチタン酸鉛系化合物を５乃至２５重量％添加
した、熱膨張係数が８〜２０ｐｐｍ／℃であるととも
に、軟化し溶融する温度である軟化溶融温度が３００℃
以下のガラスから成ることを特徴とするものである。 【００１０】本発明の電子部品収納用容器によれば、絶
縁基体及び蓋体を、酸化リチウムを５〜３０重量％含有
するリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％および４０
〜４００℃における熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上であ
るフィラーを８０〜２０体積％含むガラスセラミック焼
結体から成り、４０〜４００℃における熱膨張係数が１
０〜２０ｐｐｍ／℃のセラミック材で形成し、容器の熱
膨張係数をプリント基板の熱膨張係数に近似させたこと
から、この電子部品収納用容器の内部に半導体素子や水
晶振動子、弾性表面波素子等を収容し、半導体装置や電
子部品装置となすとともにプリント基板上に実装させた
後、容器とプリント基板の両方に熱が印加されたとして
も容器とプリント基板との間には大きな熱応力が発生す
ることはなく、これによって容器をプリント基板上に強
固に実装し、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動
子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能とな
る。 【００１１】また本発明の電子部品収納用容器によれ
ば、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材を酸化鉛５０
乃至６５重量％、酸化硼素２乃至１０重量％、弗化鉛１
０乃至３０重量％、酸化亜鉛１乃至６重量％、酸化ビス
マス１０乃至２０重量％を含むガラス成分に、フィラー
としてのチタン酸鉛系化合物を５乃至２５重量％添加し
た、熱膨張係数が８〜２０ｐｐｍ／℃であるとともに、
軟化し溶融する温度である軟化溶融温度が３００℃以下
のガラスで形成し、その熱膨張係数を８〜２０ｐｐｍ／
℃として絶縁基体及び蓋体の熱膨張係数に近似させたこ
とから絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合した後、
絶縁基体及び蓋体と封止材とに熱が印加されても各々の
間には大きな熱応力が発生することはなく、その結果、
絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止を常に完全と
し、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動子、弾性
表面波素子等を安定に作動させることが可能となる。 【００１２】 【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明の電子部品収納用容器の
実施の形態の一例を示す断面図であり、同図においては
電子部品が半導体集積回路素子であり、電子部品収納用
容器が半導体素子収納用パッケージである場合の例を示
している。 【００１３】図１において１は絶縁基体、２は蓋体であ
る。この絶縁基体１と蓋体２とで半導体集積回路素子３
を収容するための容器４が構成される。 【００１４】前記容器４を構成する絶縁基体１及び蓋体
２は４０〜４００℃における熱膨張係数が１０〜２０ｐ
ｐｍ／℃のセラミック材、具体的には酸化リチウムを５
〜３０重量％含有するリチウム珪酸ガラスを２０〜８０
体積％と、４０〜４００℃における熱膨張係数が８ｐｐ
ｍ／℃以上であるフィラーを８０〜２０体積％との割合
で含む成形体を焼成して得られるガラスセラミック焼結
体で形成されている。 【００１５】このガラスセラミック焼結体は４０〜４０
０℃における熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃であ
り、外部電気回路基板として最も多用されているガラス
−エポキシ絶縁体にＣｕ配線層が形成されたプリント基
板の熱膨張係数（１１×１０ ^−６ 〜１８×１０^−６／
℃：１１〜１８ｐｐｍ／℃）と近似するため内部に半導
体集積回路素子３を収容して半導体装置となすとともに
プリント基板に実装した後、容器４とプリント基板の両
方に熱が印加されたとしても容器４とプリント基板との
間には大きな熱応力が発生することはなく、これによっ
て容器４をプリント基板上に強固に実装し、容器４内部
に収容する半導体素子を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能とな
る。 【００１６】前記絶縁基体１及び蓋体２を形成する酸化
リチウムを５〜３０重量％含有するリチウム珪酸ガラス
を２０〜８０体積％と、４０〜４００℃における熱膨張
係数が８ｐｐｍ／℃以上であるフィラーを８０〜２０体
積％との割合で含む成形体を焼成して得られるガラスセ
ラミック焼結体は、リチウム珪酸ガラスとして、例え
ば、ＳｉＯ₂ −Ｌｉ₂ Ｏ−Ａ１₂ Ｏ₃ ＳｉＯ₂ −Ｌｉ₂ Ｏ−Ａ１₂ Ｏ₃ −ＭｇＯ−ＴｉＯ₂ ＳｉＯ₂ −Ｌｉ₂ Ｏ−Ａ１₂ Ｏ₃ −ＭｇＯ−Ｎａ₂ Ｏ−
Ｆ ＳｉＯ₂ −Ｌｉ₂ Ｏ−Ａ１₂ Ｏ₃ −Ｋ₂ Ｏ−Ｎａ₂ Ｏ−
ＺｎＯ ８ｉＯ₂ −Ｌｉ₂ Ｏ−Ａ１₂ Ｏ₃ −Ｋ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ ＳｉＯ₂ −Ｌｉ₂ Ｏ−Ａ１₂ Ｏ₃ −Ｋ₂ Ｏ−Ｐ₂ Ｏ₅ −
ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ ＳｉＯ₂ −Ｌｉ₂ Ｏ−ＭｇＯ ＳｉＯ₂ −Ｌｉ₂ Ｏ−ＺｎＯ 等の組成物が挙げられ、このうちＳｉＯ₂ はリチウム珪
酸を形成するために必須の成分であり、ＳｉＯ₂ はガラ
ス全量中、６０〜８５重量％の割合で存在し、ＳｉＯ₂
とＬｉ₂ Ｏとの合量がガラス全量中、６５〜９５重量％
であることがリチウム珪酸結晶を析出させる上で望まし
い。 【００１７】また、４０〜４００℃における熱膨張係数
が８ｐｐｍ／℃以上であるフィラーとしては、 リチウムシリケート(Li₂O ・SiO₂) ・・・・熱膨張係数 １２〜１３ppm/℃ クリストバライト(SiO₂)・・・・・・・・・熱膨張係数 ２０ ppm/℃ クォーツ(SiO₂)・・・・・・・・・・・・・熱膨張係数 １５ ppm/℃ フォルステライト(2MgO ・SiO₂) ・・・・・熱膨張係数 ９ ppm/℃ エンスタタイト(MgO・SiO₂) ・・・・・・・熱膨張係数 ８ ppm/℃ トリジマイト(SiO₂)・・・・・・・・・・・熱膨張係数 １２ ppm/℃ ウォラストナイト(CaO・SiO₂) ・・・・・・熱膨張係数 ９ ppm/℃ モンティセラナイト(CaO・MgO ・SiO₂) ・・熱膨張係数 １１ ppm/℃ ネフェリン(Na₂O ・Al₂O₃ ・SiO₂) ・・・・熱膨張係数 ９ ppm/℃ メルビナイト(3CaO ・MgO ・2SiO₂)・・・・熱膨張係数 １０ ppm/℃ アケルマイト(2CaO ・MgO ・2SiO₂)・・・・熱膨張係数 １０ ppm/℃ マグネシア(MgO) ・・・・・・・・・・・・熱膨張係数 ９ ppm/℃ ヒスイ(Na₂O ・Al₂O₃ ・4SiO₂)・・・・・・熱膨張係数 ９ ppm/℃ カーネギアイト(Na₂O ・Al₂O₃ ・2SiO₂)・・熱膨張係数 ９ ppm/℃ ペタライト(LiAlSiO₄O₁₀) ・・・・・・・・熱膨張係数 ８ ppm/℃ 等が好適に使用される。 【００１８】前記リチウム珪酸ガラスの成分量を２０〜
８０体積％、フイラーの成分量を２０〜８０体積％の範
囲とするのは、セラミツク材料の４０〜４００℃におけ
る熱膨張係数を１０〜２０ｐｐｍ／℃の範囲に制御する
とともに、焼成温度を下げるためであり、リチウム珪酸
ガラスの成分量が２０体積％より少ない、言い換えれば
フィラーが８０体積％より多いと液相焼結することがで
きずに高温で焼成する必要があり、またリチウム珪酸ガ
ラスが８０体積％より多い、言い換えるとフィラーが２
０体積％より少ないと、セラミック材料の特性がリチウ
ム珪酸ガラスの特性に大きく依存してしまい、熱膨張係
数を所定値に制御するのが困難となるとともに、原料の
コストも高くなってしまうからである。 【００１９】更に前記リチウム珪酸ガラスでは、酸化リ
チウム（Ｌｉ₂ Ｏ）を５〜３０重量％、特に５〜２０重
量％の割合で含有することが重要である。このようなリ
チウム珪酸ガラスを用いることによって、高い熱膨張係
数を有するリチウム珪酸を析出させることができる。な
お、酸化リチウムの含有量が５重量％より小さいと、焼
成時にリチウム珪酸の結晶の生成量が少なくなってしま
い、高い熱膨張係数を得ることができない。酸化リチウ
ムの含有量が３０重量％より大きいと、誘電正接が１０
０×１０^-4を超え特性が劣化してしまう。またこのガラ
ス中には鉛（Ｐｂ）を実質的に含まないことが望まし
い。鉛は毒性を有するため製造工程中での被毒を防止す
るための格別な装置および管理を必要とするために、焼
結体を安価に製造することができなくなるためである。
鉛が不純物として不可避的に混入する場合を考慮する
と、鉛の含有量は０．０５重量％以下であることが望ま
しい。 【００２０】また更に前記リチウム珪酸ガラスの屈伏点
を、４００〜８００℃、特に４００〜６５０℃としてお
くことが望ましい。これはリチウム珪酸ガラスおよびフ
ィラーからなる成形体を形成する場合、有機樹脂バイン
ダーを混合しているが、焼成時に前記有機樹脂バインダ
ーを効率的に除去するためである。屈伏点が４００℃よ
り低いと、成形体の緻密化が低温で開始するために、有
機樹脂バインダーが分解揮散できなくなり、有機樹脂バ
インダー成分が残留して特性に影響を及ぼす結果とな
る。一方、屈伏点が８００℃より高いと、リチウム珪酸
ガラスの量を多くしないと結晶化しにくくなるため高価
なリチウム珪酸ガラスを大量に必要とすることになり、
焼結体のコストが高くなってしまう。 【００２１】前記フィラーは、リチウム珪酸ガラスの屈
伏点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。す
わなち、リチウム珪酸ガラスの屈伏点が４００〜６５０
℃と低い場合は、低温での焼結性が高まるためフィラー
の含有量は５０〜８０体積％と比較的多く配合すること
ができる。これに対して、リチウム珪酸ガラスの屈伏点
が６５０〜８００℃と高い場合は、焼結性が低下するた
めフィラーの含有量は２０〜５０体積％と比較的少なく
配合することが望ましい。 【００２２】前記リチウム珪酸ガラスは、フィラー無添
加では収縮開始温度が７００℃以下となり、８５０℃以
上では溶融してしまう。フィラーを２０〜８０体積％の
割合で混合することによって、焼成温度を上昇させ結晶
の析出とフィラーを液相焼結させるための液相の形成と
を行うことができる。また原料コストを下げるために
は、高価な結晶性ガラスの含有量を減少させることが好
ましい。 【００２３】前記リチウム珪酸ガラスとフィラーとの混
合物は、成形のための有機樹脂バインダーを添加した
後、所望の成形手段、たとえばドクターブレード法、圧
延法、金型プレス法等によってシート状など任意の形状
に成形され、焼成に供される。 【００２４】焼成に当たっては、まず成形のために配合
した有機樹脂バインダー成分を除去する。有機樹脂バイ
ンダーの除去は、７００℃前後の大気雰囲気中で行われ
る。 【００２５】成形体の収縮開始温度は７００〜８５０℃
程度であることが望ましい。収縮開始温度がこれより低
いと有機樹脂バインダーの除去が困難となるので、成形
体中のリチウム珪酸ガラスの特性、特に屈伏点を制御す
ることが重要である。焼成は８５０〜１３００℃の酸化
性雰囲気中で行われ、相対密度９０％以上まで緻密化さ
れる。このときの焼成温度が８５０℃より低いと、緻密
化することができない。 【００２６】このようにして製造される焼結体中には、
リチウム珪酸ガラスから生成される結晶相、リチウム珪
酸ガラスとフィラーとの反応によって生成する結晶相、
あるいはフィラーが分解して生成する結晶相等が存在
し、これらの結晶相の粒界にガラス相が存在して焼結体
の熱膨張係数が４０〜４００℃において１０〜２０ｐｐ
ｍ／℃となる。 【００２７】このガラスセラミック焼結体で形成された
絶縁基体１は更にその上面あるいは下面の略中央部に半
導体集積回路素子３を収容する空所を形成するための凹
部１ａが設けてあり、この凹部１ａの底面には半導体集
積回路素子３がガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤
を介して接着固定される。 【００２８】また前記絶縁基体１は凹部１ａ周辺から上
面にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成され
ており、このメタライズ配線層５の凹部１ａ周辺部には
半導体集積回路素子３の各電極がボンディングワイヤ６
を介して電気的に接続され、また絶縁基体１の上面に導
出された部位には外部電気回路と接続される外部リード
端子７が銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。 【００２９】前記メタライズ配線層５は半導体集積回路
素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の
導電路として作用し、タングステン、モリブデン、マン
ガン等の高融点金属粉末により形成されている。 【００３０】前記メタライズ配線層５はタングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機
溶剤、溶媒、可塑剤等を添加混合して得た金属ペースト
を従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用する
ことによって絶縁基体１の凹部１ａ周辺から上面にかけ
て所定パターンに被着形成される。 【００３１】なお、前記メタライズ配線層５はその表面
にニッケル、金等の良導電性でかつ耐蝕性およびロウ材
との濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜２０μｍ
の厚みに層着させておくと、メタライズ配線層５の酸化
腐食を有効に防止することができるとともにメタライズ
配線層５とボンディングワイヤ６との接続およびメタラ
イズ配線層５と外部リード端子７とのロウ付けを極めて
強固となすことができる。従って、前記メタライズ配線
層５の酸化腐食を防止し、メタライズ配線層５とボンデ
ィングワイヤ６との接続およびメタライズ配線層５と外
部リード端子７とのロウ付けを強固となすには、メタラ
イズ配線層５の表面にニッケル、金等をメッキ法によリ
１〜２０μｍの厚みに層着させておくことが好ましい。 【００３２】更にメタライズ配線層５にロウ付けされる
外部リード端子７は容器４の内部に収容する半導体集積
回路素子３を外部電気回路に接続する作用をなし、外部
リード端子７を外部電気回路に接続することによって内
部に収容される半導体集積回路素子３はボンディングワ
イヤ６、メタライズ配線層５および外部リード端子７を
介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。 【００３３】前記外部リード端子７は鉄−ニッケル−コ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
鉄−ニッケル−コバルト合金等のインゴット（塊）に圧
延加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによって
所定の形状に形成される。 【００３４】前記外部リード端子７はまたその表面にニ
ッケル、金等から成る良導電性でかつ耐蝕性に優れた金
属をメッキ法によリ１〜２０μｍの厚みに層着させてお
くと、外部リード端子７の酸化腐食を有効に防止するこ
とができるとともに外部リード端子７と外部電気回路と
の電気的接続を良好となすことができる。そのため、外
部リード端子７はその表面にニッケル、金等をメッキ法
によリ１〜２０μｍの厚みに層着させておくことが好ま
しい。 【００３５】前記外部リード端子７が取着された絶縁基
体１はその上面あるいは下面に蓋体２が封止材８を介し
て接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから成
る容器４の内部に半導体集積回路素子３が気密に収容さ
れる。 【００３６】前記封止材８は酸化鉛５０乃至６５重量
％、酸化硼素２乃至１０重量％、弗化鉛１０乃至３０重
量％、酸化亜鉛１乃至６重量％、酸化ビスマス１０乃至
２０重量％を含むガラス成分に、フイラーとしてのチタ
ン酸鉛系化合物を１乃至５重量％添加したガラスから成
り、その熱膨張係数は８〜２０ｐｐｍ／℃で絶縁基体１
及び蓋体２の熱膨張係数に近似していることから絶縁基
体１と蓋体２とを封止材８を介して接合した後、絶縁基
体１及び蓋体２と封止材８とに熱が印加されても各々の
間には大きな熱応力が発生することはなく、その結果、
絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の気密封止を常に
完全とし、容器４内部に収容する半導体集積回路素子３
を安定に作動させることが可能となる。 【００３７】また前記封止材８はその軟化溶融温度が３
００℃以下と低く、封止材８を加熱溶融させ、絶縁基体
１と蓋体２とから成る容器４の内部に半導体集積回路素
子３を気密に収容する際、封止材８を溶融させる熱が容
器４内部に収容する半導体集積回路素子３に作用しても
半導体集積回路素子３に特性の劣化を招来させることは
なく、半導体集積回路素子３を長期間にわたり正常に作
動させることもできる。 【００３８】なお、前記封止材８はそれを構成する酸化
鉛（ＰｂＯ）が５０重量％未満であるとガラスの軟化溶
融温度が高くなり、封止材８を介して容器４を気密封止
する際、封止材８を軟化溶融させる熱によって半導体集
積回路素子３に特性の劣化が招来してしまう傾向があ
り、また６５重量％を超えると封止材８の耐薬品性が低
下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向
にある。従って、前記酸化鉛（ＰｂＯ）はその量が５０
〜６５重量％の範囲に特定される。 【００３９】また酸化硼素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）はその量が２重
量％未満であるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下
し、封止材８を介して容器４を気密封止することが困難
となる傾向があり、また１０重量％を超えると封止材８
の軟化溶融温度が高くなり、封止材８を介して容器４を
気密封止する際、封止材８を軟化溶融させる熱によって
半導体集積回路素子３に特性の劣化が招来してしまう傾
向がある。従って、前記酸化硼素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）はその量
が２〜１０重量％の範囲に特定される。 【００４０】また弗化鉛（ＰｂＦ₂ ）はその量が１０重
量％未満であると封止材８の軟化溶融温度が高くなり、
封止材８を介して容器４を気密封止する際、封止材８を
軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素子３に特性
の劣化が招来してしまう傾向があり、また３０重量％を
超えると封止材８の耐薬品性が低下し、容器４の気密封
止の信頼性が大きく低下する傾向にある。従って、前記
弗化鉛（ＰｂＦ₂ ）はその量が１０〜３０重量％の範囲
に特定される。 【００４１】また酸化亜鉛（ＺｎＯ）はその量が１重量
％未満であると封止材８の耐薬品性が低下し、容器４の
気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にあり、また６
重量％を超えるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下
し、封止材８を介して容器４を気密封止することが困難
となる傾向がある。従って、前記酸化亜鉛（ＺｎＯ）は
その量が１〜６重量％の範囲に特定される。 【００４２】また酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）はその量
が１０重量％未満であると封止材８の軟化溶融温度が高
くなり、封止材８を介して容器４を気密封止する際、封
止材８を軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素子
３に特性の劣化が招来してしまう傾向があり、また２０
重量％を超えると封止材８の結晶化が進みすぎて流動性
が低下し、容器４の封止が困難となる傾向がある。従っ
て、前記酸化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）はその量が１０〜
２０重量％の範囲に特定される。 【００４３】更にフィラーとして添加されるチタン酸鉛
系化合物はその量が５重量％未満であると封止材８のガ
ラス強度が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく
低下する傾向があり、また２５重量％を超えると封止材
８の熱膨張係数が絶縁基体１及び蓋体２の熱膨張係数と
合わなくなり、容器４の気密封止の信頼性が低下してし
まうとともに封止材８の結晶化が進みすぎて流動性が低
下し、容器４の封止が困難となる。従って、前記チタン
酸鉛系化合物はその量が５〜２５重量％の範囲に特定さ
れる。 【００４４】かくして本発明の電子部品収納用容器によ
れば、絶縁基体１の凹部１ａの底面に半導体集積回路素
子３をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して
接着固定するとともに半導体集積回路素子３の各電極を
メタライズ配線層５にボンディングワイヤ６を介して電
気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａ
を覆うように蓋体２を封止材８を介して接合させ、絶縁
基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に半導体集積回
路素子３を気密に封止することによって最終製品として
の半導体装置が完成する。 【００４５】次に図２は本発明の電子部品収納用容器の
実施の形態の他の例を示す断面図であり、同図において
は電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり、電子部
品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を
示している。 【００４６】図２において１１は絶縁基体、１２は蓋体
である。この絶縁基体１１と蓋体１２とで圧電振動子１
３を収容するための容器１４が構成される。 【００４７】なお、前記絶縁基体１１及び蓋体１２は前
述の絶縁基体１及び蓋体２と同様、４０〜４００℃にお
ける熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のセラミック
材、具体的には酸化リチウムを５〜３０重量％含有する
リチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％と、４０〜４０
０℃における熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上であるフィ
ラーを８０〜２０体積％との割合で含む成形体を焼成し
て得られるガラスセラミック焼結体で形成されており、
絶縁基体１及び蓋体２と同様の方法によって製作され
る。 【００４８】前記絶縁基体１１及び蓋体１２は４０〜４
００℃における熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃であ
り、外部電気回路基板として最も多用されているガラス
−エポキシ絶縁体にＣｕ配線層が形成されたプリント基
板の熱膨張係数（１１×１０ ^−６ 〜１８×１０^−６／
℃：１１〜１８ｐｐｍ／℃）と近似するため内部に水晶
振動子等の圧電振動子１３を収容して圧電振動子装置と
なすとともにプリント基板に実装した後、容器１４とプ
リント基板の両方に熱が印加されたとしても容器１４と
プリント基板との間には大きな熱応力が発生することは
なく、これによって容器１４をプリント基板上に強固に
実装し、容器１４内部に収容する水晶振動子等の圧電振
動子１３を所定の外部電気回路に長期にわたり正確、且
つ強固に電気的接続させることが可能となる。 【００４９】前記容器１４を構成する絶縁基体１１はそ
の上面に圧電振動子１３を収容する空所を形成するため
の段差部を有する凹部１１ａが設けてあり、この凹部１
１ａの段差部には圧電振動子１３が樹脂等から成る接着
剤１５を介して接着固定される。 【００５０】前記接着剤１５は例えばエポキシ樹脂系の
導電性樹脂から成り、絶縁基体１１の凹部１１ａの段差
部に接着剤１５を介して圧電振動子１３を載置させ、し
かる後、接着剤１５に熱硬化処理を施して熱硬化させる
ことによって圧電振動子１３を絶縁基体１１に接着固定
する。本発明の電子部品収納用容器によれば、容器１４
の封止温度が３００℃以下と低いので接着剤１５として
耐衝撃性に優れるが耐熱性の低いエポキシ樹脂系の導電
性樹脂を用いることができ、これにより圧電振動子１３
の耐衝撃性を高めて固定の信頼性を高めることができ、
圧電振動子１３を長期間にわたり正常かつ安定に作動さ
せることができる。 【００５１】また前記絶縁基体１１には凹部１１ａの段
差部より底面にかけて導出するメタライズ配線層１６が
形成されており、このメタライズ配線層１６の凹部１１
ａの段差部に位置する部位には圧電振動子１３の各電極
がエポキシ系導電性樹脂から成る接着剤１５を介して電
気的に接続され、絶縁基体１１の底面に導出された部位
には外部のプリント基板のＣｕ配線層が半田等のロウ材
を介して取着される。 【００５２】前記メタライズ配線層１６は前述のメタラ
イズ配線層５と同様の材料により同様の方法によって形
成され、メタライズ配線層１６の露出する外表面にはメ
タライズ配線層１６の酸化腐食を有効に防止するととも
にメタライズ配線層１６を外部のプリント基板のＣｕ配
線層に半田等のロウ材を介して強固にロウ付けすること
ができるようにするためにニッケル、金等の艮導電性で
かつ耐蝕性およびロウ材との濡れ性が良好な金属がメッ
キ法によリ１〜２０μｍの厚みに層着されている。 【００５３】そして、圧電振動子１３が接着固定された
絶縁基体１１はその上面に、該絶縁基体１１と同様の電
気絶縁材料から成る蓋体１２が封止材１７を介して接合
され、これによって絶縁基体１１と蓋体１２とから成る
容器１４の内部に圧電振動子１３が気密に収容される。 【００５４】前記封止材１７は、前述の封止材８と同様
に、酸化鉛５０乃至６５重量％、酸化硼素２乃至１０重
量％、弗化鉛１０乃至３０重量％、酸化亜鉛１乃至６重
量％、酸化ビスマス１０乃至２０重量％を含むガラス成
分に、フイラーとしてのチタン酸鉛系化合物を５乃至２
５重量％添加したガラスで形成されており、この封止材
１７はその軟化溶融温度が３００℃以下と低く、そのた
め封止材１７を加熱溶融させ、絶縁基体１１と蓋体１２
とから成る容器１４の内部に圧電振動子１３を気密に収
容する際、封止材１７を溶融させる熱が容器１４の内部
に収容する圧電振動子１３に作用しても圧電振動子１３
に特性の劣化を招来させることはなく、その結果、圧電
振動子１３を長期間にわたり正常に作動させることが可
能となる。 【００５５】また、前記封止材１７はガラスから成り、
耐湿性に優れていることから、大気中に含まれる水分が
封止材１７を通して容器１４内部に入り込もうとしても
封止材１７で完全に阻止され、その結果、容器１４内部
に収容する圧電振動子１３に水分が付着して圧電振動子
１３表面の電極が酸化腐食するのを有効に防止して圧電
振動子１３を長期間にわたり安定して所定の振動周波数
で振動させることが可能となる。 【００５６】更に前記封止材１７はその熱膨張係数が８
〜２０ｐｐｍ／℃で絶縁基体１１及び蓋体１２の熱膨張
係数に近似していることから絶縁基体１１と蓋体１２と
を封止材１７を介して接合した後、絶縁基体１１及び蓋
体１２と封止材１７とに熱が印加されても各々の間には
大きな熱応力が発生することはなく、その結果、絶縁基
体１１と蓋体１２とから成る容器１４の気密封止を常に
完全とし、容器１４内部に収容する圧電振動子１３を安
定に作動させることも可能となる。 【００５７】かくして本発明の電子部品収納用容器によ
れば、真空中もしくは中性雰囲気中において絶縁基体１
１の凹部１１ａの段差部に圧電振動子１３の一端をエポ
キシ系導電性樹脂等から成る接着剤１５を介して接着固
定するとともに圧電振動子１３の各電極をメタライズ配
線層１６に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１１の
上面に凹部１１ａを覆うように蓋体１２を封止材１７を
介して接合させ、絶縁基体１１と蓋体１２とから成る容
器１４の内部に圧電振動子１３を気密に封止することに
よって最終製品としての圧電振動子装置が完成する。 【００５８】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。例え
ば、前述の例では圧電振動子１３として水晶振動子を例
示したが、圧電磁器振動子や弾性表面波振動子等を収容
する圧電振動子収納用容器にも適用できることは言うま
でもない。 【００５９】 【発明の効果】本発明の電子部品収納用容器によれば、
絶縁基体及び蓋体を、酸化リチウムを５〜３０重量％含
有するリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％および４
０〜４００℃における熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上で
あるフィラーを８０〜２０体積％含むガラスセラミック
焼結体から成り、４０〜４００℃における熱膨張係数が
１０〜２０ｐｐｍ／℃のセラミック材で形成し、容器の
熱膨張係数をプリント基板の熱膨張係数に近似させたこ
とから、この電子部品収納用容器の内部に半導体素子や
水晶振動子、弾性表面波素子等を収容し、半導体装置や
電子部品装置となすとともにプリント基板上に実装させ
た後、容器とプリント基板の両方に熱が印加されたとし
ても容器とプリント基板との間には大きな熱応力が発生
することはなく、これによって容器をプリント基板上に
強固に実装し、容器内部に収容する半導体素子や水晶振
動子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期に
わたり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能と
なる。 【００６０】また本発明の電子部品収納用容器によれ
ば、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材を酸化鉛５０
乃至６５重量％、酸化硼素２乃至１０重量％、弗化鉛１
０乃至３０重量％、酸化亜鉛１乃至６重量％、酸化ビス
マス１０乃至２０重量％を含むガラス成分に、フィラー
としてのチタン酸鉛系化合物を５乃至２５重量％添加し
た、熱膨張係数が８〜２０ｐｐｍ／℃で軟化溶融温度が
３００℃以下のガラスで形成し、その熱膨張係数を８〜
２０ｐｐｍ／℃として絶縁基体及び蓋体の熱膨張係数に
近似させたことから絶縁基体と蓋体とを封止材を介して
接合した後、絶縁基体及び蓋体と封止材とに熱が印加さ
れても各々の間には大きな熱応力が発生することはな
く、その結果、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封
止を常に完全とし、容器内部に収容する半導体素子や水
晶振動子、弾性表面波素子等を安定に作動させることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一
例を示す断面図である。 【図２】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他
の例を示す断面図である。 【符号の説明】 １、１１・・・・絶縁基体 ２、１２・・・・蓋体 ３・・・・・・・電子部品（半導体集積回路素子） １３・・・・・・電子部品（圧電振動子） ４、１４・・・・容器 ８、１７・・・・封止材

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合さ
   せ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に電子部品を気
   密に収容し、ガラス−エポキシ絶縁体から成る外部電気
   回路基板に実装される電子部品収納用容器であって、前
   記絶縁基体及び蓋体が、酸化リチウムを５〜３０重量％
   含有するリチウム珪酸ガラスを２０〜８０体積％および
   ４０〜４００℃における熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上
   であるフィラーを８０〜２０体積％含むガラスセラミッ
   ク焼結体から成り、４０〜４００℃における熱膨張係数
   が１０〜２０ｐｐｍ／℃のセラミック材で形成されてお
   り、かつ封止材が酸化鉛５０乃至６５重量％、酸化硼素
   ２乃至１０重量％、弗化鉛１０乃至３０重量％、酸化亜
   鉛１乃至６重量％、酸化ビスマス１０乃至２０重量％を
   含むガラス成分に、フィラーとしてのチタン酸鉛系化合
   物を５乃至２５重量％添加した、熱膨張係数が８〜２０
   ｐｐｍ／℃であるとともに、軟化し溶融する温度である
   軟化溶融温度が３００℃以下のガラスから成ることを特
   徴とする電子部品収納用容器。