JPH0222023B2 - - Google Patents
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- JPH0222023B2 JPH0222023B2 JP57211256A JP21125682A JPH0222023B2 JP H0222023 B2 JPH0222023 B2 JP H0222023B2 JP 57211256 A JP57211256 A JP 57211256A JP 21125682 A JP21125682 A JP 21125682A JP H0222023 B2 JPH0222023 B2 JP H0222023B2
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Classifications
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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-
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-
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- 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
-
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-
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Description
本発明は低温度の熱処理により、特に強度の大
きな気密封着ができる低α線放出率の封着用組成
物に関するもので、ICのアルミナ基板による封
止に好適に用いられる。 近年ICは高集積化し、ICチツプの面積が大き
くなる傾向にある。このため、アルミナ基板によ
るICの気密封止においても、封着面積が減少し
封着強度の向上が求められている。また、α線が
IC誤動作の原因になることが判明し、α線放出
率の低い封着用組成物が求められている。 本発明の目的は、アルミナ基板を用いるICパ
ツケージにおいて、要求される電気特性、化学耐
久性等の諸特性を充分に満足し、加えて、特に大
きい封着強度と、低α線放出率を併せもつ封着用
組成物を提供することである。 従来よりアルミナ基板によるIC封止のための
封着用組成物にはPbOを主成分とする低融点硝子
粉末と室温から300℃までの熱膨張係数が30×
10-7℃-1以下の低膨張セラミツクス粉末との混合
物、あるいは、前述の混合物に中膨張のジルコン
（Zr・SiO4）を添加したものが用いられてきた。
ジルコンは強度の大きいセラミツクスで封着用組
成物の強度向上には極めて有効である。しかし、
ジルコンは放射性不純物との分離が困難であるた
め、α線放出率が著しく大きく、前述の如く、高
集積ICの封着用組成物に用いることは適当では
ない。 本発明者は低融点硝子粉末と室温300℃の熱膨
張係数が30×10-7℃-1以下の、低膨張セラミツク
ス粉末にTiO2−SnO2固溶体粉末を混合した封着
用組成物は、封着強度が著しく大きく、α放出率
も低いことを見い出した。 本発明は硝子転移点から335℃以下のPbOを主
成分とする低融点硝子粉末と、室温から300℃ま
での熱膨張係数が30×10-7℃-1以下の低膨張セラ
ミツクス粉末とTiO2−SnO2の固溶体粉末とから
成り、容量％表示で 低融点硝子粉末 75〜50％ 低膨張セラミツクス粉末 20〜45％ TiO2−SnO2固溶体粉末 ５〜30％ から成る封着用組成物に関する。 前記組成限定の理由を説明する。 低融点硝子粉末＞75％では封着用組成物の膨張
係数をアルミナに整合させることができない。 低融点硝子粉末＜50％では低温度で封着に必要
な流動性を得ることができない。 低膨張セラミツクス粉末＞45％では低温度で封
着に必要な流動性を得ることはできない。 低膨張セラミツクス粉末＜20％では封着用組成
物の膨張係数をアルミナに整合させることができ
ない。 TiO2−SnO2固溶体粉末＞30％では封着に必要
な流動性が失なわれるか、流動性が充分としても
アルミナの膨張係数に整合させることができな
い。 TiO2−SnO2固溶体粉末＜５％では強度向上に
効果がない。 TiO2−SnO2の固溶体は絶縁性を保つために、
モル％表示で５％以上のTiO2を含むことが望ま
しく、さらに、低い誘電率を保つために、モル％
表示で50％以上のSnO2を含むことが望ましい。 低膨張セラミツクスとしては、β−ユークリプ
タイト、ペタライト、β−スポジユーメン、チタ
ン酸鉛、石英硝子、コージエライトなどが用いら
れるが、化学耐久性、絶縁性、誘電特性からコー
ジエライトが最も好ましい。 低膨張セラミツクスとしてコージエライトを用
いる場合、前記と同様の理由により、容量％表示
で 低融点硝子粉末 70〜53％ コージエライト粉末 25〜37％ TiO2−SnO2固溶体粉末 ５〜20％ の範囲であり、TiO2−SnO2固溶体粉末はモル％
表示で TiC2 ５〜50％ SnO2 50〜95％ の範囲にあることが好ましい。 次に本発明の封着用組成物の製造方法を説明す
る。 低融点硝子粉末は、酸化酸、硼酸、悪鉛華、シ
リカ等の粉末の所定量を混合する。1100℃で１時
間熔融し硝子カレツトとし、粉破後分級して150
メツシユ以下のものを使用する。 低膨張セラミツクス粉末は、化学量論的に各々
の低膨張セラミツクス成分となる原料粉末を混合
し、各々のセラミツクスが生成する温度で10時間
以上燃成した後粉砕し、150メツシユ以下のもの
を使用する。 TiO2−SnO2固溶体粉末は、TiO2粉末及び
SnO2粉末の所定量を混合し、1000℃又はそれ以
外の高温で燃成し、製造する。さらに粉砕後150
メツシユ以下のものを使用する。 以上の様にして製造された成分の真比重を測定
した後、所定の容量％に相当する重量を、各々秤
量し、Ｖミキサーで混合することにより、本発明
の封着用組成物が製造される。 実施例 低融点硝子粉末、低膨張セラミツクス粉末及び
TiO2−SnO2固溶体の割合を変えた９種類のサン
プルを製造し、それらについて各特性を測定し、
その結果を表１に示した。比較のため従来品２種
についての測定結果も同表に併記した。 本実施例で用いた低融点硝子粉末の組成は、重
量％表示でPbO84、B2O312、ZnO2.5、SiO21.0、
Al2O30.5であり、示差熱分析曲線に現れる吸熱開
始温度として測定した硝子転移点は310℃であつ
た。また、本実施例に使用したTiO2−SnO2固溶
体粉末の組成は表２に示すものである。 表１から明らかなように本発明の封着用組成物
は、α線放出量が極めて少なく封着強度が大きい
上、その他の特性も従来品と同等か、それよりも
優れている。 尚、表１中の各特性値についての測定法及び好
ましい値は次の通りである。 熱膨張係数はアルミナと整合する必要があり、
60〜75×10-7℃-1にあることが望ましい。 次に表１中の特性の測定方法を説明する。流動
性は各粉末試料をその比重に相当するグラム量分
採取し、12.7mmφの円柱状に加圧成形した後、板
硝子上で、表に示す封着温度で10分間熱処理す
る。冷却後そのフロー直径測定しその値を流動性
とした。この直径は20mm以上であれば、表に示す
封着温度で封着が可能である。誘電率は1MHz25
℃の条件下で測定した。高速ICの封着用組成物
に対しては、この値が14以下であることが望まし
い。 α線放出率は粉末を平板状に加圧成形した試料
についてシンチレーシヨン型測定器により真空中
で放出されるα線の個数をカウントした。この値
は、1.5カウント／cm2・hr以下が望ましい。 封着強度は米国陸軍規格（MIL−883B−2024）
のトルク強度測定法に基づき測定した。この方法
は、まず表１に示した封着用組成物により、アル
ミナ基板（16ピンSSIタイプ）と42−Ni−Fe合金
から成るICパツケージを気密封止し、封着部の
トルク破壊強度を測定するもである。表の測定値
は各20ケのサンプルの平均値と、最小値である。 化学耐久性は、パツケージにSnメツキをほど
こす時にメツキ電解液により封着用組成物が浸蝕
され、メツキブリツジを起こすか否かで判定し
た。
きな気密封着ができる低α線放出率の封着用組成
物に関するもので、ICのアルミナ基板による封
止に好適に用いられる。 近年ICは高集積化し、ICチツプの面積が大き
くなる傾向にある。このため、アルミナ基板によ
るICの気密封止においても、封着面積が減少し
封着強度の向上が求められている。また、α線が
IC誤動作の原因になることが判明し、α線放出
率の低い封着用組成物が求められている。 本発明の目的は、アルミナ基板を用いるICパ
ツケージにおいて、要求される電気特性、化学耐
久性等の諸特性を充分に満足し、加えて、特に大
きい封着強度と、低α線放出率を併せもつ封着用
組成物を提供することである。 従来よりアルミナ基板によるIC封止のための
封着用組成物にはPbOを主成分とする低融点硝子
粉末と室温から300℃までの熱膨張係数が30×
10-7℃-1以下の低膨張セラミツクス粉末との混合
物、あるいは、前述の混合物に中膨張のジルコン
（Zr・SiO4）を添加したものが用いられてきた。
ジルコンは強度の大きいセラミツクスで封着用組
成物の強度向上には極めて有効である。しかし、
ジルコンは放射性不純物との分離が困難であるた
め、α線放出率が著しく大きく、前述の如く、高
集積ICの封着用組成物に用いることは適当では
ない。 本発明者は低融点硝子粉末と室温300℃の熱膨
張係数が30×10-7℃-1以下の、低膨張セラミツク
ス粉末にTiO2−SnO2固溶体粉末を混合した封着
用組成物は、封着強度が著しく大きく、α放出率
も低いことを見い出した。 本発明は硝子転移点から335℃以下のPbOを主
成分とする低融点硝子粉末と、室温から300℃ま
での熱膨張係数が30×10-7℃-1以下の低膨張セラ
ミツクス粉末とTiO2−SnO2の固溶体粉末とから
成り、容量％表示で 低融点硝子粉末 75〜50％ 低膨張セラミツクス粉末 20〜45％ TiO2−SnO2固溶体粉末 ５〜30％ から成る封着用組成物に関する。 前記組成限定の理由を説明する。 低融点硝子粉末＞75％では封着用組成物の膨張
係数をアルミナに整合させることができない。 低融点硝子粉末＜50％では低温度で封着に必要
な流動性を得ることができない。 低膨張セラミツクス粉末＞45％では低温度で封
着に必要な流動性を得ることはできない。 低膨張セラミツクス粉末＜20％では封着用組成
物の膨張係数をアルミナに整合させることができ
ない。 TiO2−SnO2固溶体粉末＞30％では封着に必要
な流動性が失なわれるか、流動性が充分としても
アルミナの膨張係数に整合させることができな
い。 TiO2−SnO2固溶体粉末＜５％では強度向上に
効果がない。 TiO2−SnO2の固溶体は絶縁性を保つために、
モル％表示で５％以上のTiO2を含むことが望ま
しく、さらに、低い誘電率を保つために、モル％
表示で50％以上のSnO2を含むことが望ましい。 低膨張セラミツクスとしては、β−ユークリプ
タイト、ペタライト、β−スポジユーメン、チタ
ン酸鉛、石英硝子、コージエライトなどが用いら
れるが、化学耐久性、絶縁性、誘電特性からコー
ジエライトが最も好ましい。 低膨張セラミツクスとしてコージエライトを用
いる場合、前記と同様の理由により、容量％表示
で 低融点硝子粉末 70〜53％ コージエライト粉末 25〜37％ TiO2−SnO2固溶体粉末 ５〜20％ の範囲であり、TiO2−SnO2固溶体粉末はモル％
表示で TiC2 ５〜50％ SnO2 50〜95％ の範囲にあることが好ましい。 次に本発明の封着用組成物の製造方法を説明す
る。 低融点硝子粉末は、酸化酸、硼酸、悪鉛華、シ
リカ等の粉末の所定量を混合する。1100℃で１時
間熔融し硝子カレツトとし、粉破後分級して150
メツシユ以下のものを使用する。 低膨張セラミツクス粉末は、化学量論的に各々
の低膨張セラミツクス成分となる原料粉末を混合
し、各々のセラミツクスが生成する温度で10時間
以上燃成した後粉砕し、150メツシユ以下のもの
を使用する。 TiO2−SnO2固溶体粉末は、TiO2粉末及び
SnO2粉末の所定量を混合し、1000℃又はそれ以
外の高温で燃成し、製造する。さらに粉砕後150
メツシユ以下のものを使用する。 以上の様にして製造された成分の真比重を測定
した後、所定の容量％に相当する重量を、各々秤
量し、Ｖミキサーで混合することにより、本発明
の封着用組成物が製造される。 実施例 低融点硝子粉末、低膨張セラミツクス粉末及び
TiO2−SnO2固溶体の割合を変えた９種類のサン
プルを製造し、それらについて各特性を測定し、
その結果を表１に示した。比較のため従来品２種
についての測定結果も同表に併記した。 本実施例で用いた低融点硝子粉末の組成は、重
量％表示でPbO84、B2O312、ZnO2.5、SiO21.0、
Al2O30.5であり、示差熱分析曲線に現れる吸熱開
始温度として測定した硝子転移点は310℃であつ
た。また、本実施例に使用したTiO2−SnO2固溶
体粉末の組成は表２に示すものである。 表１から明らかなように本発明の封着用組成物
は、α線放出量が極めて少なく封着強度が大きい
上、その他の特性も従来品と同等か、それよりも
優れている。 尚、表１中の各特性値についての測定法及び好
ましい値は次の通りである。 熱膨張係数はアルミナと整合する必要があり、
60〜75×10-7℃-1にあることが望ましい。 次に表１中の特性の測定方法を説明する。流動
性は各粉末試料をその比重に相当するグラム量分
採取し、12.7mmφの円柱状に加圧成形した後、板
硝子上で、表に示す封着温度で10分間熱処理す
る。冷却後そのフロー直径測定しその値を流動性
とした。この直径は20mm以上であれば、表に示す
封着温度で封着が可能である。誘電率は1MHz25
℃の条件下で測定した。高速ICの封着用組成物
に対しては、この値が14以下であることが望まし
い。 α線放出率は粉末を平板状に加圧成形した試料
についてシンチレーシヨン型測定器により真空中
で放出されるα線の個数をカウントした。この値
は、1.5カウント／cm2・hr以下が望ましい。 封着強度は米国陸軍規格（MIL−883B−2024）
のトルク強度測定法に基づき測定した。この方法
は、まず表１に示した封着用組成物により、アル
ミナ基板（16ピンSSIタイプ）と42−Ni−Fe合金
から成るICパツケージを気密封止し、封着部の
トルク破壊強度を測定するもである。表の測定値
は各20ケのサンプルの平均値と、最小値である。 化学耐久性は、パツケージにSnメツキをほど
こす時にメツキ電解液により封着用組成物が浸蝕
され、メツキブリツジを起こすか否かで判定し
た。
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ PbOを主成分とする低融点硝子粉末と、室温
から300℃までの熱膨張係数が30×10-7℃-1以下
の低膨張セラミツクスと、TiO2−SnO2の固溶体
粉末とから成り、容量％表示で、該低融点硝子粉
末75〜50％、該低膨張セラミツクス粉末20〜45
％、該TiO2−SnO2固溶体粉末５〜30％の範囲に
ある封着用組成物。 ２ 前記固溶体粉末がモル％表示でTiO25〜50
％、SnO250〜95％の組成範囲にある特許請求の
範囲第１項記載の封着用組成物。 ３ 前記低膨張セラミツクスとしてコージエライ
トであり、容量％表示で、該低融点硝子粉末70〜
53％、該コージエライト粉末25〜35％、該TiO2
−SnO2粉末５〜20％の範囲にある特許請求の範
囲第２項記載の封着用組成物。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57211256A JPS59102874A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 封着用組成物 |
| US06/548,448 US4704370A (en) | 1982-12-03 | 1983-11-03 | Sealing glass composition |
| DE3343570A DE3343570C2 (de) | 1982-12-03 | 1983-12-01 | Dichtungsglasmasse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57211256A JPS59102874A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 封着用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102874A JPS59102874A (ja) | 1984-06-14 |
| JPH0222023B2 true JPH0222023B2 (ja) | 1990-05-17 |
Family
ID=16602891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57211256A Granted JPS59102874A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 封着用組成物 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4704370A (ja) |
| JP (1) | JPS59102874A (ja) |
| DE (1) | DE3343570C2 (ja) |
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| JPS4924208A (ja) * | 1972-06-30 | 1974-03-04 | ||
| JPS5181814A (ja) * | 1975-01-13 | 1976-07-17 | Nippon Electric Glass Co | Teijutenfuchakuyososeibutsu |
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| US4405722A (en) * | 1979-01-23 | 1983-09-20 | Asahi Glass Company Ltd. | Sealing glass compositions |
-
1982
- 1982-12-03 JP JP57211256A patent/JPS59102874A/ja active Granted
-
1983
- 1983-11-03 US US06/548,448 patent/US4704370A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-12-01 DE DE3343570A patent/DE3343570C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|
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| DE3343570A1 (de) | 1984-06-07 |
| JPS59102874A (ja) | 1984-06-14 |
| US4704370A (en) | 1987-11-03 |
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