JP4514355B2 - 電子部品収納用容器 - Google Patents
電子部品収納用容器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4514355B2 JP4514355B2 JP2001122850A JP2001122850A JP4514355B2 JP 4514355 B2 JP4514355 B2 JP 4514355B2 JP 2001122850 A JP2001122850 A JP 2001122850A JP 2001122850 A JP2001122850 A JP 2001122850A JP 4514355 B2 JP4514355 B2 JP 4514355B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- sealing material
- electronic component
- glass
- oxide
- 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 - Fee Related
Links
Images
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
Description
【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納するための電子部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封止を行う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、半導体素子や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、通常、酸化アルミニウム質結晶体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に電子部品の搭載部を有し、上面にガラスからなる封止材が被着された絶縁基体と、同じく電気絶縁材料から成り、その下面の略中央部に電子部品を収容する空所を形成するための凹部を有し、下面にガラスから成る封止材を被着させた蓋体と、内部に収容する電子部品を外部の電気回路に電気的に接続するための鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料から成る外部リード端子とにより構成されており、絶縁基体の上面に外部リード端子を載置させるとともに予め被着させておいたガラスから成る封止材を溶融させることによって外部リード端子を絶縁基体に仮止めし、次に絶縁基体の凹部底面に半導体素子等の電子部品を取着するとともに電子部品の各電極をボンディングワイヤを介して外部リード端子に接続し、しかる後、絶縁基体と蓋体とをその相対向する主面に被着させておいた各々の封止材を溶融一体化させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器を封止することによって製品としての電子装置となる。
【０００３】
近年、半導体素子等の電子部品の高集積化に伴い、外部リード端子の多端子化が進んでおり、また、外部リード端子間の間隔も狭くなってきている。しかしながら上述の電子部品収納用容器では、封止材を溶融一体化させ絶縁基体と蓋体とから成る容器を封止材を介して封止する際に、絶縁基体側の封止材の溶融により絶縁基体の上面の外部リード端子の取着位置が変動してしまい外部リード端子と絶縁基体との相対的位置決めが困難となるため、絶縁基体の上面に外部リード端子を固定する接合材として封止の熱によって軟化溶融しない結晶質ガラスが使用されている。
【０００４】
このような結晶質ガラスとしては、一般に酸化鉛61重量％、酸化亜鉛9.3重量％、酸化硼素8.8重量％、酸化ジルコニウム9.2重量％および酸化珪素8.4重量％から成るものが使用されている。
【０００５】
なお、封止材としては、従来一般に、酸化鉛56〜66重量％、酸化硼素４〜14重量％、酸化珪素１〜６重量％および酸化亜鉛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％添加したものが使用されていた。
【０００６】
しかしながら、従来の鉛硼酸系の結晶質ガラスは１ＭＨｚにおける誘電率が18以上と大きく、外部リード端子間の静電容量が大きくなり、近時の信号の高速化に伴い静電容量によるノイズの発生が問題となってきている。また、上記封止材は人体に対し有害である酸化鉛を主成分としていたため、最近では酸化錫−酸化亜鉛−燐酸系のガラスにフィラーとして低熱膨張係数のβ−ユークリプタイト固溶体や溶融石英等を５〜10重量％添加した鉛を使用しない（鉛フリー）ものが検討されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、酸化錫−酸化亜鉛−燐酸系のガラスにフィラーとして低熱膨張係数のβ−ユークリプタイト固溶体や溶融石英等を５〜10重量％添加した封止材は、その熱膨張係数が8.4〜9.6ｐｐｍ／℃であり、外部リード端子を形成する鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料の熱膨張係数（４ｐｐｍ／℃）と大きく相違することから、絶縁基体と蓋体との間に外部リード端子を挟み込んで封止材を介して接合させる際、封止材と外部リード端子との間に各々の熱膨張係数の相違に起因して応力が発生するとともに、その応力が封止材に作用して封止材にクラックが入ってしまい、その結果、電子部品収納用容器の気密封止が容易に破れ、内部に収容する電子部品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ないという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、上記問題点を解消するために酸化錫−酸化亜鉛−燐酸系ガラスにβ−ユークリプタイト固溶体や溶融石英等のフィラーを50重量％以上添加し、封止材の熱膨張係数を外部リード端子の熱膨張係数に合わせることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、酸化錫−酸化亜鉛−燐酸系ガラスにβ−ユークリプタイト固溶体や溶融石英等のフィラーを50重量％以上添加すると封止材の流動性が大きく低下してしまい、その結果、封止材を介しての絶縁基体と蓋体との接合信頼性が低下し、電子部品収納用容器の気密封止が容易に破れて内部に収容する電子部品を長期間にわたって正常、かつ安定に作動させることができないという問題点が誘発されてしまう。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は絶縁基体と蓋体とから成る絶縁容器の内部に電子部品を気密に封止し、電子部品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電子部品収納用容器を提供することにある。
【００１１】
【問題を解決するための手段】
本発明の電子部品収納用容器は、上面に電子部品が搭載される搭載部を有し、かつこの搭載部周辺に電子部品の各電極が接続される複数個の外部リード端子が結晶質ガラスから成る接合材を介して固着されている絶縁基体と、下面外周部に接合材より低い温度で軟化溶融する封止材が被着されている蓋体とから成り、封止材を加熱溶融させ、絶縁基体と蓋体とを接合させることによって内部に電子部品を気密に収容する電子部品収納用容器であって、接合材は五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成り、かつ封止材は五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の電子部品収納用容器は、接合材に添加されたフィラーおよび封止材に添加されたフィラーの平均粒径が３〜９μｍであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材を五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加した結晶質ガラスとしたことから、接合材は一旦結晶化されると600℃程度の極めて高い温度にしない限り軟化溶融することはなく、その結果、封止材を軟化溶融して絶縁基体と蓋体とを気密封止する際の熱が接合材に印加されたとしても、外部リード端子を常に所定位置に固定しておくことができる。
【００１４】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材および封止材は、その１ＭＨｚにおける誘電率が８程度であり、外部リード端子間の静電容量を低くすることが可能となり、電子部品作動中のノイズによる誤動作を減少させることができる。
【００１５】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材を五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３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外添加で16〜45重量％添加したものとし、かつ封止材を五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものとしたことから、接合材および封止材の熱膨張係数が外部リード端子の熱膨張係数に近似する５〜７ｐｐｍ／℃となり、その結果、接合材および封止材を介して絶縁基体と蓋体とを間に外部リード端子を挟み込んで接合させる際、封止材と外部リード端子との間に各々の熱膨張係数の相違に起因して応力が発生することはなく、これによって接合材にクラックが入るのが有効に防止され、電子部品収納用容器の気密封止を完全として内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材において、フィラーとしてのコージェライト系化合物の添加量を五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分に外添加で16〜45重量％と少ない添加量としたことから、封止材の流動性が添加されたフィラーによって阻害されることはなく430℃程度の比較的低い温度での封止が可能となり、その結果、接合材および封止材を介しての絶縁基体と蓋体との接合信頼性が極めて高いものとなり、電子部品の気密封止を確実として電子部品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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の電子部品収納用容器を半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージに適用した場合の実施の形態の一例である。この図において、１は絶縁基体、２は蓋体、３は外部リード端子であり、絶縁基体１と蓋体２とで半導体素子５を収納するための容器６が構成される。
【００１９】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に半導体素子５を収容する空所を形成するための凹部１ａが設けてあり、凹部１ａの底面には半導体素子５がガラスや樹脂・ロウ材等から成る接着材を介して接着固定される。
【００２０】
絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約1600℃の高温で焼成することによって、あるいは酸化アルミニウム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して原料粉末を調製するとともに原料粉末をプレス成形によって所定形状に成形し、しかる後、成形体を約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２１】
また、絶縁基体１の上面には鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料から成る外部リード端子３の一端が結晶質ガラスから成る接合材４を介して固着されている。外部リード端子３は、鉄−ニッケル合金等のインゴットを従来周知の圧延加工法および打ち抜き加工法を採用し所定の板状に形成することによって製作される。
【００２２】
外部リード端子３は、内部に収容する半導体素子５を外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に接続する作用をなし、その一端には半導体素子５の各電極がボンディングワイヤ８を介して接続され、外部リード端子３を外部電気回基板の配線導体に接続することによって半導体素子５は外部電気回路と電気的に接続されることとなる。
【００２３】
なお、外部リード端子３は、その表面にニッケルや金等から成る良導電性で、かつ耐食性に優れた金属をメッキ法により１〜20μｍの厚さに被着させておくと外部リード端子３の酸化腐食を有効に防止するとともに外部リード端子３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３は、その表面にニッケルや金等の金属をメッキ法により１〜20μｍの厚さに被着させておくことが好ましい。
【００２４】
絶縁基体１の上面にリード端子３を固着する接合材４は、五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成り、これに有機バインダーや可塑材・溶剤を添加混合してガラスペーストを作り、このガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法により絶縁基体１の上面に印刷塗布するとともに420℃程度に加熱し軟化溶融させた後、冷却固化させることにより絶縁基体１の上面に被着される。絶縁基体１への外部リード端子３の固着は、絶縁基体１の上面に被着された接合材４の上に外部リード端子３の一端を載置し500℃程度の温度に加熱し、接合材４を加熱溶融させ結晶状態とすることによって行われる。
【００２５】
また、外部リード端子３が結晶質ガラスから成る接合材４によって固着された絶縁基体１は、蓋体２の下面に被着させた封止材７を絶縁基体１の上面に載置し430℃程度に加熱溶融させることによって蓋体２と接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器６内部に半導体素子５が気密に封止される。
【００２６】
蓋体２は、絶縁基体１と同様の材料、具体的には酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る場合は、絶縁基体１と同様の方法によって製作される。
【００２７】
蓋体２の下面に被着された封止材７は、五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成り、これに有機バインダーや可塑材・溶剤を添加混合してガラスペーストを作り、このガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法により蓋体２の下面に印刷塗布するとともに、このガラスペーストを400℃程度に加熱し軟化溶融させた後、冷却固化させることにより被着される。
【００２８】
接合材４および封止材７は、フィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成り、その熱膨張係数が５〜７ｐｐｍ／℃であり、外部リード端子３の熱膨張係数に近似することから接合材４と封止材７とを介して絶縁基体１と蓋体２とを間に外部リード端子３を挟み込んで接合させる際、接合材４および封止材７と外部リード端子３との間には各々の熱膨張係数の相違に起因して大きな応力が発生することはなく、これによって接合材４および封止材７にクラックが入ることが有効に防止され、容器６の気密封止を完全として内部に収容する半導体素子５を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００２９】
また、フィラーとしてコージェライト系化合物の添加量を五酸化燐25〜35重量％、一酸化錫40〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分に外添加で16〜45重量％と少ない添加量としたことから、封止材７の流動性が添加されたフィラーによって低下することはなく、その結果、封止材７を介しての絶縁基体１と蓋体２との接合信頼性は極めて高いものとなり、半導体素子５の気密封止を確実として半導体素子５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。
【００３０】
さらに、接合材４および封止材７は、それぞれ１ＭＨｚにおける誘電率が８程度と低く、外部リード端子３間の静電容量を低くすることが可能となり、半導体素子５の作動中のノイズによる誤動作を防止することが可能となり半導体素子５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。
【００３１】
また、接合材４および封止材７は、ともに鉛を含有していないことから人体に害を与えることはなく、安心して使用することができる。
【００３２】
なお、接合材４は鉛を含まない結晶質ガラスから成り、その組成範囲については本件発明者らの実験によって、五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３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外添加で16〜45重量％添加したものから成り、さらに接合材４中のコージェライト系化合物フィラーの平均粒径が３〜９μｍである。
【００３３】
接合材４に上述の組成のガラスを使用する場合、五酸化燐（Ｐ2Ｏ5）が30重量％未満であるとガラスの溶融結晶化する温度が高くなり外部リード端子３の表面の酸化腐食が進行し、外部リード端子３と外部電気回路との良好な電気的接続が困難となる傾向があり、40重量％を超えると接合材４の耐薬品性が低下し、容器６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、五酸化燐（Ｐ2Ｏ5）は、その量が30〜40重量％の範囲に特定される。
【００３４】
また、一酸化錫（ＳｎＯ）は、その量が47重量％未満であるとガラスの溶融結晶化する温度が高くなり外部リード端子３の表面の酸化腐食が進行し、外部リード端子３と外部電気回路との良好な電気的接続が困難となる傾向があり、60重量％を超えると接合材４の耐薬品性が低下し、容器６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、一酸化錫（ＳｎＯ）は、その量が47〜60重量％の範囲に特定される。
【００３５】
さらに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その量が１重量％未満であると接合材４の耐薬品性が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にあり、６重量％を超えるとガラスの結晶化が進み過ぎて流動性が低下し、外部リード端子の溶着が困難となる傾向がある。従って、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その量が１〜６重量％の範囲に特定される。
【００３６】
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、その量が１重量％未満であると接合材４の耐湿性が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にあり、４重量％を超えるとガラスの溶融結晶化する温度が高くなり外部リード端子３の表面の酸化腐食が進行し、外部リード端子３と外部電気回路との良好な電気的接続が困難となる傾向がある。従って、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、その量が１〜４重量％の範囲に特定される。
【００３７】
酸化珪素（ＳｉＯ2）は、その量が１重量％未満であると接合材４の熱膨張係数が大きくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、容器６の気密封止の信頼性が低下してしまう傾向があり、３重量％を超えるとガラスの溶融結晶化する温度が高くなり外部リード端子３の表面の酸化腐食が進行し、外部リード端子３と外部電気回路との良好な電気的接続が困難となる傾向がある。従って、酸化珪素（ＳｉＯ2）は、その量が１〜３重量％の範囲に特定される。
【００３８】
また、フィラーとして添加されるコージェライト系化合物は、その量が16重量％未満であると接合材４のガラスの強度が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、45重量％を超えると接合材４の熱膨張係数が小さくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、容器６の気密封止の信頼性が低下してしまう傾向がある。従って、コージェライト系化合物は、その量が16〜45重量％の範囲に特定される。
【００３９】
さらに、フィラーとして添加されるコージェライト系化合物は、その平均粒径が３μｍ未満であると接合材４の流動性が低下し、接合材４を介して容器６を気密封止することが困難となる傾向があり、９μｍを超えると接合材４の強度が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向がある。従って、コージェライト系化合物は、その平均粒径を３〜９μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４０】
封止材７は、鉛を含まない低融点ガラスから成り、その組成範囲については本件発明者らの実験によって、五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成る。
【００４１】
封止材７に上述の組成のガラスを使用する場合、五酸化燐（Ｐ2Ｏ5）が35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７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、また55重量％を超えると封止材７の耐薬品性が低下し、容器６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、五酸化燐（Ｐ2Ｏ5）は、その量が35〜55重量％の範囲に特定される。
【００４２】
また、一酸化錫（ＳｎＯ）は、その量が20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７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、40重量％を超えると封止材７の耐薬品性が低下し、容器６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、一酸化錫（ＳｎＯ）は、その量が20〜40重量％の範囲に特定される。
【００４３】
さらに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その量が10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７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、20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７を介して容器６を気密封止することが困難となる傾向がある。従って、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その量が10〜20重量％の範囲に特定される。
【００４４】
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、その量が１重量％未満であるとガラスの耐湿性が低下し、封止材７を介して容器６を気密封止する信頼性が低下する傾向にあり、４重量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、封止材７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向がある。従って、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、その量が１〜４重量％の範囲に特定される。
【００４５】
酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）は、その量が１重量％未満であると封止材７の結晶化が進行し過ぎて、低温での気密封止が困難となり、６重量％を超えると封止材７の耐薬品性が劣化し気密封止の信頼性が低下する。従って、酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）は、その量が１〜６重量％の範囲に特定される。
【００４６】
酸化珪素（ＳｉＯ2）は、その量が１重量％未満であると封止材７の熱膨張係数が大きくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、容器６の気密封止の信頼性が低下してしまう傾向があり、３重量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、封止材７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向がある。従って、酸化珪素（ＳｉＯ2）は、その量が１〜３重量％の範囲に特定される。
【００４７】
また、フィラーとして添加されるコージェライト系化合物は、その量が16重量％未満であると封止材７のガラスの強度が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、45重量％を超えると封止材７の熱膨張係数が小さくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、容器６の気密封止の信頼性が低下してしまう傾向がある。従って、コージェライト系化合物は、その量が16〜45重量％の範囲に特定される。
【００４８】
さらに、フィラーとして添加されるコージェライト系化合物は、その平均粒径が３μｍ未満であると封止材７の流動性が低下し、封止材７を介して容器６を気密封止することが困難となる傾向があり、９μｍを超えると封止材７の強度が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向がある。従って、コージェライト系化合物は、その平均粒径を３〜９μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４９】
かくして、上述の半導体素子収納用パッケージによれば、半導体素子５を外部回路に電気的に接続する外部リード端子３が結晶質ガラスから成る接合材４によって固着された絶縁基体１の搭載部１ａに半導体素子５をガラスや樹脂・ロウ材等の接着材を介して接着固定するとともに半導体素子５の各電極をボンディングワイヤ８により外部リード端子３に接続させ、しかる後、絶縁基体１と蓋体２との間に外部リード端子３を挟み封止材７を介して接合させることによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器６内部に半導体素子５を気密に封止し、これによって製品としての半導体装置が完成する。
【００５０】
なお、本発明は上述の実施例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あれば種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例では絶縁基体１の材料として酸化アルミニウム質焼結体を例示したが、容器の熱放散性が要求される場合には熱伝導率が高い窒化アルミニウム質焼結体を、また、電気信号の高速伝播が要求される場合は誘電率の低いムライト質焼結体を用いるとよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材を五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加した結晶質ガラスとしたことから、接合材は一旦結晶化されると600℃程度の極めて高い温度にしない限り軟化溶融することはなく、その結果、封止材を軟化溶融して絶縁基体と蓋体とを気密封止する際の熱が接合材に印加されたとしても、外部リード端子を常に所定位置に固定しておくことができる。
【００５２】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材および封止材は、その１ＭＨｚにおける誘電率が８程度であり、外部リード端子間の静電容量を低くすることが可能となり、電子部品作動中のノイズによる誤動作を減少させることができる。
【００５３】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材を五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３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外添加で16〜45重量％添加したものとし、かつ封止材を五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものとしたことから、接合材および封止材の熱膨張係数が外部リード端子の熱膨張係数に近似する５〜７ｐｐｍ／℃となり、その結果、接合材および封止材を介して絶縁基体と蓋体とを間に外部リード端子を挟み込んで接合させる際、封止材と外部リード端子との間に各々の熱膨張係数の相違に起因して応力が発生することはなく、これによって接合材にクラックが入るのが有効に防止され、電子部品収納用容器の気密封止を完全として内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００５４】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材において、フィラーとしてのコージェライト系化合物の添加量を五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分に外添加で16〜45重量％と少ない添加量としたことから、封止材の流動性が添加されたフィラーによって阻害されることはなく430℃程度の比較的低い温度での封止が可能となり、その結果、接合材および封止材を介しての絶縁基体と蓋体との接合信頼性が極めて高いものとなり、電子部品の気密封止を確実として電子部品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。
【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。
【符号の説明】
１・・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・搭載部
２・・・・・・・蓋体
３・・・・・・・外部リード端子
４・・・・・・・接合材
５・・・・・・・半導体素子
６・・・・・・・容器
７・・・・・・・封止材
【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納するための電子部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封止を行う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、半導体素子や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、通常、酸化アルミニウム質結晶体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に電子部品の搭載部を有し、上面にガラスからなる封止材が被着された絶縁基体と、同じく電気絶縁材料から成り、その下面の略中央部に電子部品を収容する空所を形成するための凹部を有し、下面にガラスから成る封止材を被着させた蓋体と、内部に収容する電子部品を外部の電気回路に電気的に接続するための鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料から成る外部リード端子とにより構成されており、絶縁基体の上面に外部リード端子を載置させるとともに予め被着させておいたガラスから成る封止材を溶融させることによって外部リード端子を絶縁基体に仮止めし、次に絶縁基体の凹部底面に半導体素子等の電子部品を取着するとともに電子部品の各電極をボンディングワイヤを介して外部リード端子に接続し、しかる後、絶縁基体と蓋体とをその相対向する主面に被着させておいた各々の封止材を溶融一体化させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器を封止することによって製品としての電子装置となる。
【０００３】
近年、半導体素子等の電子部品の高集積化に伴い、外部リード端子の多端子化が進んでおり、また、外部リード端子間の間隔も狭くなってきている。しかしながら上述の電子部品収納用容器では、封止材を溶融一体化させ絶縁基体と蓋体とから成る容器を封止材を介して封止する際に、絶縁基体側の封止材の溶融により絶縁基体の上面の外部リード端子の取着位置が変動してしまい外部リード端子と絶縁基体との相対的位置決めが困難となるため、絶縁基体の上面に外部リード端子を固定する接合材として封止の熱によって軟化溶融しない結晶質ガラスが使用されている。
【０００４】
このような結晶質ガラスとしては、一般に酸化鉛61重量％、酸化亜鉛9.3重量％、酸化硼素8.8重量％、酸化ジルコニウム9.2重量％および酸化珪素8.4重量％から成るものが使用されている。
【０００５】
なお、封止材としては、従来一般に、酸化鉛56〜66重量％、酸化硼素４〜14重量％、酸化珪素１〜６重量％および酸化亜鉛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％添加したものが使用されていた。
【０００６】
しかしながら、従来の鉛硼酸系の結晶質ガラスは１ＭＨｚにおける誘電率が18以上と大きく、外部リード端子間の静電容量が大きくなり、近時の信号の高速化に伴い静電容量によるノイズの発生が問題となってきている。また、上記封止材は人体に対し有害である酸化鉛を主成分としていたため、最近では酸化錫−酸化亜鉛−燐酸系のガラスにフィラーとして低熱膨張係数のβ−ユークリプタイト固溶体や溶融石英等を５〜10重量％添加した鉛を使用しない（鉛フリー）ものが検討されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、酸化錫−酸化亜鉛−燐酸系のガラスにフィラーとして低熱膨張係数のβ−ユークリプタイト固溶体や溶融石英等を５〜10重量％添加した封止材は、その熱膨張係数が8.4〜9.6ｐｐｍ／℃であり、外部リード端子を形成する鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料の熱膨張係数（４ｐｐｍ／℃）と大きく相違することから、絶縁基体と蓋体との間に外部リード端子を挟み込んで封止材を介して接合させる際、封止材と外部リード端子との間に各々の熱膨張係数の相違に起因して応力が発生するとともに、その応力が封止材に作用して封止材にクラックが入ってしまい、その結果、電子部品収納用容器の気密封止が容易に破れ、内部に収容する電子部品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ないという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、上記問題点を解消するために酸化錫−酸化亜鉛−燐酸系ガラスにβ−ユークリプタイト固溶体や溶融石英等のフィラーを50重量％以上添加し、封止材の熱膨張係数を外部リード端子の熱膨張係数に合わせることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、酸化錫−酸化亜鉛−燐酸系ガラスにβ−ユークリプタイト固溶体や溶融石英等のフィラーを50重量％以上添加すると封止材の流動性が大きく低下してしまい、その結果、封止材を介しての絶縁基体と蓋体との接合信頼性が低下し、電子部品収納用容器の気密封止が容易に破れて内部に収容する電子部品を長期間にわたって正常、かつ安定に作動させることができないという問題点が誘発されてしまう。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は絶縁基体と蓋体とから成る絶縁容器の内部に電子部品を気密に封止し、電子部品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電子部品収納用容器を提供することにある。
【００１１】
【問題を解決するための手段】
本発明の電子部品収納用容器は、上面に電子部品が搭載される搭載部を有し、かつこの搭載部周辺に電子部品の各電極が接続される複数個の外部リード端子が結晶質ガラスから成る接合材を介して固着されている絶縁基体と、下面外周部に接合材より低い温度で軟化溶融する封止材が被着されている蓋体とから成り、封止材を加熱溶融させ、絶縁基体と蓋体とを接合させることによって内部に電子部品を気密に収容する電子部品収納用容器であって、接合材は五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成り、かつ封止材は五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の電子部品収納用容器は、接合材に添加されたフィラーおよび封止材に添加されたフィラーの平均粒径が３〜９μｍであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材を五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加した結晶質ガラスとしたことから、接合材は一旦結晶化されると600℃程度の極めて高い温度にしない限り軟化溶融することはなく、その結果、封止材を軟化溶融して絶縁基体と蓋体とを気密封止する際の熱が接合材に印加されたとしても、外部リード端子を常に所定位置に固定しておくことができる。
【００１４】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材および封止材は、その１ＭＨｚにおける誘電率が８程度であり、外部リード端子間の静電容量を低くすることが可能となり、電子部品作動中のノイズによる誤動作を減少させることができる。
【００１５】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材を五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３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外添加で16〜45重量％添加したものとし、かつ封止材を五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものとしたことから、接合材および封止材の熱膨張係数が外部リード端子の熱膨張係数に近似する５〜７ｐｐｍ／℃となり、その結果、接合材および封止材を介して絶縁基体と蓋体とを間に外部リード端子を挟み込んで接合させる際、封止材と外部リード端子との間に各々の熱膨張係数の相違に起因して応力が発生することはなく、これによって接合材にクラックが入るのが有効に防止され、電子部品収納用容器の気密封止を完全として内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材において、フィラーとしてのコージェライト系化合物の添加量を五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分に外添加で16〜45重量％と少ない添加量としたことから、封止材の流動性が添加されたフィラーによって阻害されることはなく430℃程度の比較的低い温度での封止が可能となり、その結果、接合材および封止材を介しての絶縁基体と蓋体との接合信頼性が極めて高いものとなり、電子部品の気密封止を確実として電子部品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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の電子部品収納用容器を半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージに適用した場合の実施の形態の一例である。この図において、１は絶縁基体、２は蓋体、３は外部リード端子であり、絶縁基体１と蓋体２とで半導体素子５を収納するための容器６が構成される。
【００１９】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に半導体素子５を収容する空所を形成するための凹部１ａが設けてあり、凹部１ａの底面には半導体素子５がガラスや樹脂・ロウ材等から成る接着材を介して接着固定される。
【００２０】
絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約1600℃の高温で焼成することによって、あるいは酸化アルミニウム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して原料粉末を調製するとともに原料粉末をプレス成形によって所定形状に成形し、しかる後、成形体を約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２１】
また、絶縁基体１の上面には鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料から成る外部リード端子３の一端が結晶質ガラスから成る接合材４を介して固着されている。外部リード端子３は、鉄−ニッケル合金等のインゴットを従来周知の圧延加工法および打ち抜き加工法を採用し所定の板状に形成することによって製作される。
【００２２】
外部リード端子３は、内部に収容する半導体素子５を外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に接続する作用をなし、その一端には半導体素子５の各電極がボンディングワイヤ８を介して接続され、外部リード端子３を外部電気回基板の配線導体に接続することによって半導体素子５は外部電気回路と電気的に接続されることとなる。
【００２３】
なお、外部リード端子３は、その表面にニッケルや金等から成る良導電性で、かつ耐食性に優れた金属をメッキ法により１〜20μｍの厚さに被着させておくと外部リード端子３の酸化腐食を有効に防止するとともに外部リード端子３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３は、その表面にニッケルや金等の金属をメッキ法により１〜20μｍの厚さに被着させておくことが好ましい。
【００２４】
絶縁基体１の上面にリード端子３を固着する接合材４は、五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成り、これに有機バインダーや可塑材・溶剤を添加混合してガラスペーストを作り、このガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法により絶縁基体１の上面に印刷塗布するとともに420℃程度に加熱し軟化溶融させた後、冷却固化させることにより絶縁基体１の上面に被着される。絶縁基体１への外部リード端子３の固着は、絶縁基体１の上面に被着された接合材４の上に外部リード端子３の一端を載置し500℃程度の温度に加熱し、接合材４を加熱溶融させ結晶状態とすることによって行われる。
【００２５】
また、外部リード端子３が結晶質ガラスから成る接合材４によって固着された絶縁基体１は、蓋体２の下面に被着させた封止材７を絶縁基体１の上面に載置し430℃程度に加熱溶融させることによって蓋体２と接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器６内部に半導体素子５が気密に封止される。
【００２６】
蓋体２は、絶縁基体１と同様の材料、具体的には酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る場合は、絶縁基体１と同様の方法によって製作される。
【００２７】
蓋体２の下面に被着された封止材７は、五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成り、これに有機バインダーや可塑材・溶剤を添加混合してガラスペーストを作り、このガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法により蓋体２の下面に印刷塗布するとともに、このガラスペーストを400℃程度に加熱し軟化溶融させた後、冷却固化させることにより被着される。
【００２８】
接合材４および封止材７は、フィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成り、その熱膨張係数が５〜７ｐｐｍ／℃であり、外部リード端子３の熱膨張係数に近似することから接合材４と封止材７とを介して絶縁基体１と蓋体２とを間に外部リード端子３を挟み込んで接合させる際、接合材４および封止材７と外部リード端子３との間には各々の熱膨張係数の相違に起因して大きな応力が発生することはなく、これによって接合材４および封止材７にクラックが入ることが有効に防止され、容器６の気密封止を完全として内部に収容する半導体素子５を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００２９】
また、フィラーとしてコージェライト系化合物の添加量を五酸化燐25〜35重量％、一酸化錫40〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分に外添加で16〜45重量％と少ない添加量としたことから、封止材７の流動性が添加されたフィラーによって低下することはなく、その結果、封止材７を介しての絶縁基体１と蓋体２との接合信頼性は極めて高いものとなり、半導体素子５の気密封止を確実として半導体素子５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。
【００３０】
さらに、接合材４および封止材７は、それぞれ１ＭＨｚにおける誘電率が８程度と低く、外部リード端子３間の静電容量を低くすることが可能となり、半導体素子５の作動中のノイズによる誤動作を防止することが可能となり半導体素子５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。
【００３１】
また、接合材４および封止材７は、ともに鉛を含有していないことから人体に害を与えることはなく、安心して使用することができる。
【００３２】
なお、接合材４は鉛を含まない結晶質ガラスから成り、その組成範囲については本件発明者らの実験によって、五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３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外添加で16〜45重量％添加したものから成り、さらに接合材４中のコージェライト系化合物フィラーの平均粒径が３〜９μｍである。
【００３３】
接合材４に上述の組成のガラスを使用する場合、五酸化燐（Ｐ2Ｏ5）が30重量％未満であるとガラスの溶融結晶化する温度が高くなり外部リード端子３の表面の酸化腐食が進行し、外部リード端子３と外部電気回路との良好な電気的接続が困難となる傾向があり、40重量％を超えると接合材４の耐薬品性が低下し、容器６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、五酸化燐（Ｐ2Ｏ5）は、その量が30〜40重量％の範囲に特定される。
【００３４】
また、一酸化錫（ＳｎＯ）は、その量が47重量％未満であるとガラスの溶融結晶化する温度が高くなり外部リード端子３の表面の酸化腐食が進行し、外部リード端子３と外部電気回路との良好な電気的接続が困難となる傾向があり、60重量％を超えると接合材４の耐薬品性が低下し、容器６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、一酸化錫（ＳｎＯ）は、その量が47〜60重量％の範囲に特定される。
【００３５】
さらに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その量が１重量％未満であると接合材４の耐薬品性が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にあり、６重量％を超えるとガラスの結晶化が進み過ぎて流動性が低下し、外部リード端子の溶着が困難となる傾向がある。従って、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その量が１〜６重量％の範囲に特定される。
【００３６】
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、その量が１重量％未満であると接合材４の耐湿性が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にあり、４重量％を超えるとガラスの溶融結晶化する温度が高くなり外部リード端子３の表面の酸化腐食が進行し、外部リード端子３と外部電気回路との良好な電気的接続が困難となる傾向がある。従って、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、その量が１〜４重量％の範囲に特定される。
【００３７】
酸化珪素（ＳｉＯ2）は、その量が１重量％未満であると接合材４の熱膨張係数が大きくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、容器６の気密封止の信頼性が低下してしまう傾向があり、３重量％を超えるとガラスの溶融結晶化する温度が高くなり外部リード端子３の表面の酸化腐食が進行し、外部リード端子３と外部電気回路との良好な電気的接続が困難となる傾向がある。従って、酸化珪素（ＳｉＯ2）は、その量が１〜３重量％の範囲に特定される。
【００３８】
また、フィラーとして添加されるコージェライト系化合物は、その量が16重量％未満であると接合材４のガラスの強度が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、45重量％を超えると接合材４の熱膨張係数が小さくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、容器６の気密封止の信頼性が低下してしまう傾向がある。従って、コージェライト系化合物は、その量が16〜45重量％の範囲に特定される。
【００３９】
さらに、フィラーとして添加されるコージェライト系化合物は、その平均粒径が３μｍ未満であると接合材４の流動性が低下し、接合材４を介して容器６を気密封止することが困難となる傾向があり、９μｍを超えると接合材４の強度が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向がある。従って、コージェライト系化合物は、その平均粒径を３〜９μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４０】
封止材７は、鉛を含まない低融点ガラスから成り、その組成範囲については本件発明者らの実験によって、五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものから成る。
【００４１】
封止材７に上述の組成のガラスを使用する場合、五酸化燐（Ｐ2Ｏ5）が35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７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、また55重量％を超えると封止材７の耐薬品性が低下し、容器６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、五酸化燐（Ｐ2Ｏ5）は、その量が35〜55重量％の範囲に特定される。
【００４２】
また、一酸化錫（ＳｎＯ）は、その量が20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７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、40重量％を超えると封止材７の耐薬品性が低下し、容器６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、一酸化錫（ＳｎＯ）は、その量が20〜40重量％の範囲に特定される。
【００４３】
さらに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その量が10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７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、20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７を介して容器６を気密封止することが困難となる傾向がある。従って、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その量が10〜20重量％の範囲に特定される。
【００４４】
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、その量が１重量％未満であるとガラスの耐湿性が低下し、封止材７を介して容器６を気密封止する信頼性が低下する傾向にあり、４重量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、封止材７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向がある。従って、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、その量が１〜４重量％の範囲に特定される。
【００４５】
酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）は、その量が１重量％未満であると封止材７の結晶化が進行し過ぎて、低温での気密封止が困難となり、６重量％を超えると封止材７の耐薬品性が劣化し気密封止の信頼性が低下する。従って、酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）は、その量が１〜６重量％の範囲に特定される。
【００４６】
酸化珪素（ＳｉＯ2）は、その量が１重量％未満であると封止材７の熱膨張係数が大きくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、容器６の気密封止の信頼性が低下してしまう傾向があり、３重量％を超えるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、封止材７を軟化溶融させる熱によって半導体素子５に特性の劣化を招来してしまう傾向がある。従って、酸化珪素（ＳｉＯ2）は、その量が１〜３重量％の範囲に特定される。
【００４７】
また、フィラーとして添加されるコージェライト系化合物は、その量が16重量％未満であると封止材７のガラスの強度が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、45重量％を超えると封止材７の熱膨張係数が小さくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、容器６の気密封止の信頼性が低下してしまう傾向がある。従って、コージェライト系化合物は、その量が16〜45重量％の範囲に特定される。
【００４８】
さらに、フィラーとして添加されるコージェライト系化合物は、その平均粒径が３μｍ未満であると封止材７の流動性が低下し、封止材７を介して容器６を気密封止することが困難となる傾向があり、９μｍを超えると封止材７の強度が低下し、容器６の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向がある。従って、コージェライト系化合物は、その平均粒径を３〜９μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４９】
かくして、上述の半導体素子収納用パッケージによれば、半導体素子５を外部回路に電気的に接続する外部リード端子３が結晶質ガラスから成る接合材４によって固着された絶縁基体１の搭載部１ａに半導体素子５をガラスや樹脂・ロウ材等の接着材を介して接着固定するとともに半導体素子５の各電極をボンディングワイヤ８により外部リード端子３に接続させ、しかる後、絶縁基体１と蓋体２との間に外部リード端子３を挟み封止材７を介して接合させることによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器６内部に半導体素子５を気密に封止し、これによって製品としての半導体装置が完成する。
【００５０】
なお、本発明は上述の実施例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あれば種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例では絶縁基体１の材料として酸化アルミニウム質焼結体を例示したが、容器の熱放散性が要求される場合には熱伝導率が高い窒化アルミニウム質焼結体を、また、電気信号の高速伝播が要求される場合は誘電率の低いムライト質焼結体を用いるとよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材を五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加した結晶質ガラスとしたことから、接合材は一旦結晶化されると600℃程度の極めて高い温度にしない限り軟化溶融することはなく、その結果、封止材を軟化溶融して絶縁基体と蓋体とを気密封止する際の熱が接合材に印加されたとしても、外部リード端子を常に所定位置に固定しておくことができる。
【００５２】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材および封止材は、その１ＭＨｚにおける誘電率が８程度であり、外部リード端子間の静電容量を低くすることが可能となり、電子部品作動中のノイズによる誤動作を減少させることができる。
【００５３】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、接合材を五酸化燐30〜40重量％、一酸化錫47〜60重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３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外添加で16〜45重量％添加したものとし、かつ封止材を五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で16〜45重量％添加したものとしたことから、接合材および封止材の熱膨張係数が外部リード端子の熱膨張係数に近似する５〜７ｐｐｍ／℃となり、その結果、接合材および封止材を介して絶縁基体と蓋体とを間に外部リード端子を挟み込んで接合させる際、封止材と外部リード端子との間に各々の熱膨張係数の相違に起因して応力が発生することはなく、これによって接合材にクラックが入るのが有効に防止され、電子部品収納用容器の気密封止を完全として内部に収容する電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００５４】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材において、フィラーとしてのコージェライト系化合物の添加量を五酸化燐35〜55重量％、一酸化錫20〜40重量％、酸化亜鉛10〜20重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分に外添加で16〜45重量％と少ない添加量としたことから、封止材の流動性が添加されたフィラーによって阻害されることはなく430℃程度の比較的低い温度での封止が可能となり、その結果、接合材および封止材を介しての絶縁基体と蓋体との接合信頼性が極めて高いものとなり、電子部品の気密封止を確実として電子部品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。
【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。
【符号の説明】
１・・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・搭載部
２・・・・・・・蓋体
３・・・・・・・外部リード端子
４・・・・・・・接合材
５・・・・・・・半導体素子
６・・・・・・・容器
７・・・・・・・封止材
Claims (2)
- 上面に電子部品が搭載される搭載部を有し、かつ該搭載部周辺に前記電子部品の各電極が接続される複数個の外部リード端子が結晶質ガラスから成る接合材を介して固着されている絶縁基体と、下面外周部に前記接合材より低い温度で軟化溶融する封止材が被着されている蓋体とから成り、前記封止材を加熱溶融させ、前記絶縁基体と前記蓋体とを接合させることによって内部に前記電子部品を気密に収容する電子部品収納用容器であって、前記接合材は五酸化燐３０〜４０重量％、一酸化錫４７〜６０重量％、酸化亜鉛１〜６重量％、酸化アルミニウム１〜４重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で１６〜４５重量％添加したものから成り、かつ前記封止材は五酸化燐３５〜５５重量％、一酸化錫２０〜４０重量％、酸化亜鉛１０〜２０重量％、酸化アルミニウム２〜４重量％、酸化硼素１〜６重量％および酸化珪素１〜３重量％を含むガラス成分にフィラーとしてコージェライト系化合物を外添加で１６〜４５重量％添加したものから成ることを特徴とする電子部品収納用容器。
- 前記接合材に添加された前記フィラーおよび前記封止材に添加された前記フィラーの平均粒径が３〜９μｍであることを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001122850A JP4514355B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 電子部品収納用容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001122850A JP4514355B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 電子部品収納用容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002319646A JP2002319646A (ja) | 2002-10-31 |
| JP4514355B2 true JP4514355B2 (ja) | 2010-07-28 |
Family
ID=18972499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001122850A Expired - Fee Related JP4514355B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 電子部品収納用容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4514355B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108423998B (zh) * | 2018-05-31 | 2021-10-08 | 北京北旭电子材料有限公司 | 玻璃粉体组合物、玻璃封接料及其制备方法和电池 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000072479A (ja) * | 1998-06-19 | 2000-03-07 | Asahi Glass Co Ltd | 低融点ガラスおよびその用途 |
| JP2000219536A (ja) * | 1999-01-27 | 2000-08-08 | Asahi Glass Co Ltd | 低吸湿性ガラスフリットおよびガラスセラミックス組成物 |
| JP2001031446A (ja) * | 1999-07-22 | 2001-02-06 | Okuno Chem Ind Co Ltd | 低融点ガラス組成物 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281560A (en) * | 1993-06-21 | 1994-01-25 | Corning Incorporated | Non-lead sealing glasses |
| JP3330691B2 (ja) * | 1993-08-11 | 2002-09-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 集積回路収納容器本体 |
| JP3318449B2 (ja) * | 1994-11-22 | 2002-08-26 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
-
2001
- 2001-04-20 JP JP2001122850A patent/JP4514355B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000072479A (ja) * | 1998-06-19 | 2000-03-07 | Asahi Glass Co Ltd | 低融点ガラスおよびその用途 |
| JP2000219536A (ja) * | 1999-01-27 | 2000-08-08 | Asahi Glass Co Ltd | 低吸湿性ガラスフリットおよびガラスセラミックス組成物 |
| JP2001031446A (ja) * | 1999-07-22 | 2001-02-06 | Okuno Chem Ind Co Ltd | 低融点ガラス組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002319646A (ja) | 2002-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4514355B2 (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP4349725B2 (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP4325896B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージおよびこれを用いた半導体装置 | |
| JP3318449B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージ | |
| JP4051162B2 (ja) | 電子部品収納用容器の製造方法 | |
| JP3292609B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージ | |
| JP2002353360A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP3359536B2 (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP2002289725A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP3464136B2 (ja) | 電子部品収納用パッケージ | |
| JP3462072B2 (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP3117387B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージ | |
| JP2931481B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージ | |
| JPH0629330A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2002289726A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP3716112B2 (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP2002353359A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP3971712B2 (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP2000183560A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP2001267446A (ja) | 半導体素子収納用パッケージおよびこれを用いた半導体装置 | |
| JP2000183207A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP2001210739A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP2000183198A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JPH10303325A (ja) | 電子部品収納用容器 | |
| JP2003046013A (ja) | 電子部品収納用容器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080118 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091202 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100112 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100216 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100413 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100511 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |