JPH028978B2 - - Google Patents
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- JPH028978B2 JPH028978B2 JP12764582A JP12764582A JPH028978B2 JP H028978 B2 JPH028978 B2 JP H028978B2 JP 12764582 A JP12764582 A JP 12764582A JP 12764582 A JP12764582 A JP 12764582A JP H028978 B2 JPH028978 B2 JP H028978B2
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- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は低温度の熱処理により高強度、高耐熱
シヨツク性の気密封着を達成する封着用硝子組成
物で特にIC用のアルミナ質パツケージ（アルミ
ナ基板）の封着に好適に用いられる封着用硝子組
成物に関する。 ICのアルミナ質パツケージによる封止は、IC
保護のためできるだけ低温で封着する必要があ
る。低温（例えば430℃以下）の封着を達成する
ため従来よりPbO−B2O3−ZnO−SiO2系やPbO
−B2O3−ZnO−SiO2−PbF2系などが用いられて
きた。PbF2を含む系は400℃以下の封着も可能で
あるが封着後、絶縁特性が劣化しアルミナ質パツ
ケージによる封着には適さない。一方、PbO−
B2O3−ZnO−SiO2系は450〜415℃程度の封着温
度を有し絶縁性も良好であるが、特に封着温度、
耐熱シヨツク性に劣り改善の余地がある。 本発明の目的は430℃以下（390〜430℃）の温
度で10分間以内の熱処理により充分流動し、アル
ミナ、金属リードワイヤに対し高強度耐熱シヨツ
ク性に優れた気密封着が行なえ、さらに耐水性、
耐酸性、絶縁性に優れ、誘電率の低い封着用硝子
組成物を提供することである。 本発明は重量％表示で本質的に PbO 74.0〜87.0％ B2O3 6.0〜15.0％ ZnO 0.5〜6.5％ SiO2 0.3〜3.0％ V2O5 0.1〜3.0％ CuO ０〜4.0％ Bi2O3 ０〜7.0％ SnO2 ０〜2.0％ の組成を有する低融点硝子粉末とコージエライ
ト、β−ユ−クリプタイト及びβ−スポジユーメ
ンの１者以上の低膨張性耐火物粉末と、アルミ
ナ、スピネル、酸化チタン及び酸化スズの１者以
上の高強度セラミツクス粉末とから成り、上記粉
末が容量％表示で 低融点硝子粉末 55.0〜75.0％ 低膨張性耐火物粉末 24.0〜44.0％ 高強度セラミツクス粉末 0.3〜20.0％ とから成る封着用硝子組成物に関する。 前記低融点硝子の組成限定の理由を説明する。
PbOは少な過ぎると軟化点が高くなり封着温度が
高くなる。一方多過ぎると粉末硝子の作成時に結
晶化し易くなると共に封着時の流動性が悪くなり
充分な封着強度が得られず、いずれも好ましくな
い。B2O3は少な過ぎると、PbOの多過ぎる場合
と同様の難点があり、多過ぎるとPbOの少な過ぎ
る場合と同様の難点がある。ZnOは、多過ぎると
PbOの多過ぎる場合と同様の難点があり、少な過
ぎるとPbOの少な過ぎる場合と同様の難点があ
る。SiO2は添加することにより耐酸性を向上す
ることができるが、多過ぎると封着温度が高くな
り、少な過ぎるとPbOの多過ぎる場合と同様の難
点があり、いずれも好ましくない。V2O5は、添
加することにより封着時に流動性を向上させる効
果を生ずるが少な過ぎるとその効果を生じない。
また多過ぎるとPbOの多過ぎる場合と同様の難点
を生じるのでいずれも好ましくない。 CuO及びBi2O3は、添加することにより融点を
下げより低温での封着を可能にする効果を生ずる
が、多過ぎるとPbOが多過ぎる場合と同様の難点
を生じ好ましくない。 SnO2は添加することにより、結晶化を抑制す
る効果を生じ、封着時に溶融ガラスが充分流動し
た後結晶化することを可能にするが、多過ぎると
融点が高くなり封着温度が高くなるので好ましく
ない。以上の外に、結晶化を抑制するために
Al2O3を３％以下添加することができる。Al2O3
の添加量が多過ぎると融点が高くなり好ましくな
い。融点を下げるためにこれらにBaO，SrO，
CaO，MgOの１者以上のアルカリ土類金属酸化
物を添加することができる。その添加量は多過ぎ
ると溶融ガラスの結晶化が促進されるので２％以
下が好ましい。 上記組成の範囲の内より好ましい範囲は重量％
表示で次の通りである。 PbO 77.0〜86.0 B2O3 7.0〜13.0 ZnO 1.5〜6.0 SiO2 0.5〜2.5 V2O5 0.3〜2.0 Bi2O3 0.5〜5.0 CuO ０〜3.0 SnO2 ０〜2.0 Al2O3 ０〜3.0 本発明の封着用硝子組成物においては前記硝子
粉末に対して低膨張耐火物粉末と高強度のセラミ
ツクス粉末とを混合する。低膨張性耐火物粉末は
組成物の膨張係数を封着対象物と整合させるため
に添加し、高強度セラミツクス粉末は封着強度を
大きくするために添加する。 低膨張性耐火物粉末としてはコージエライトが
電気特性、耐酸性に優れるので好ましいが、β−
ユークリプタイト、β−スポジユーメンも使用で
きる。高強度セラミツクス粉末としては、強度や
熱伝導率が大きいのでアルミナが最も好ましい
が、スピネル、酸化スズ、酸化チタンも使用でき
る。 本発明の封着用硝子組成物においては容量％表
示で 前記低融点硝子粉末 55.0〜75.0％ 前記低膨張性耐火物粉末 24.0〜44.0％ 前記高強度セラミツクス粉末 0.3〜20.0％ の組成を持つ。この限定理由は次の通りである。
硝子粉末が多過ぎると、組成物としての膨張係数
が大きくなり、アルミナ質の如き55〜75×10-7℃
-1近くの膨張係数を有するものを封着した際、封
着部に熱応力を生じ、耐熱シヨツク性、機械的強
度が低下するので好ましくない。一方、少な過ぎ
ると、封着時に組成物の流動性が悪くなり機械的
強度及び気密性が低下し好ましくない。硝子粉末
は上記範囲中73〜58％の範囲が特に好ましい。 低膨張性耐火物粉末は、多過ぎると硝子粉末が
少な過ぎる場合と同一の難点を生じ、少な過ぎる
と硝子粉末が多過ぎる場合と同一の難点を生じ好
ましくない。 セラミツクス粉末は、多過ぎると硝子粉末が多
過ぎる場合と同一の難点を生じ、少な過ぎると封
着部の耐熱シヨツク性が低下し好ましくない。 本発明においては、容量％表示で、 低融点硝子粉末 58.0〜73.0 コージエライト粉末 28.0〜41.0 アルミナ粉末 0.3〜10.0 の範囲のものが特に好ましい。 次に本発明の封着用硝子組成物の製造方法の一
例を説明する。 各原料成分、例えば鉛丹、無水硼酸、酸化亜
鉛、五酸化バナジウム、酸化第二銅、三酸化ビス
マスなどを目標組成に従つて配合混合してバツチ
を調整し、バツチを白金るつぼに入れ電気炉中で
1000〜1250℃で１〜２時間加熱熔解する。熔融硝
子を水砕し又は板状に成形し、ボールミルで粒径
１〜8μm程度まで粉砕する。低膨張性耐火物粉末
及び高強度セラミツクス粉末は325メツシユパス
とする。これらを目標とする組成割合に秤量した
後ミキサーで混合し本発明の封着用硝子組成物を
得る。 実施例 表１記載の９種類の封着組成物を製造した。 これらの組成物について、膨張係数、流動性、
誘電率を測定し、更に該組成物を用いてアルミナ
質パツケージを封着し、封着強度及び耐熱シヨツ
ク性を測定した。これらの測定結果を同表に示
す。 膨張係数はIC封止用のアルミナの場合、その
熱膨張係数は65〜70×10-7℃-1（25〜400℃）の範
囲内にある。低温封着組成物の熱膨張係数は、ア
ルミナのそれに対し＋２×10-7〜−10×10-7の範
囲内にあると、アルミナとの整合性を満足する。 流動性は、各粉末試料をその比重に相当するｇ
数を採取し、12.5mm中の円柱状に加圧成形した
後、板硝子片上にのせ、表の封着温度で10分間熱
処理した後、そのフロー直径を測定した。アルミ
ナとの封着に当つては、組成物のフロー直径は19
mm以上であるのが好ましい。 誘電率は、1MHz・25℃の条件下で測定した。
この値は20以下であることが望ましい。 α線放出量は、粉末を軽く押して表面を平らに
した後に、この平面から放出される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。 封着強度及び耐熱シヨツク性は、表の封着組成
物を用いてアルミナ質パツケージ（16ピンSSIタ
イプ、ピン42％、Ni−Fe合金）の気密封着を実
施した後、封着強度についてはMIL−883B−
2024のトルク強度試験により、耐熱性はMIL−
883B−1011−２−Ａによる熱衝撃テストを実施
した。強度試験は各20ケのサンプルの最小値であ
る。封着性試験では、各々100ケのサンプルを、
まずHeリークテスターによりリークがないこと
を確認した後、前記試験を行ない、試験後Heリ
ークテスターにより１×10-8c.c.／min以上のリー
クがあるサンプルが１ケでも検出された場合、リ
ークあり（耐熱シヨツク性不良）とした。 【表】
シヨツク性の気密封着を達成する封着用硝子組成
物で特にIC用のアルミナ質パツケージ（アルミ
ナ基板）の封着に好適に用いられる封着用硝子組
成物に関する。 ICのアルミナ質パツケージによる封止は、IC
保護のためできるだけ低温で封着する必要があ
る。低温（例えば430℃以下）の封着を達成する
ため従来よりPbO−B2O3−ZnO−SiO2系やPbO
−B2O3−ZnO−SiO2−PbF2系などが用いられて
きた。PbF2を含む系は400℃以下の封着も可能で
あるが封着後、絶縁特性が劣化しアルミナ質パツ
ケージによる封着には適さない。一方、PbO−
B2O3−ZnO−SiO2系は450〜415℃程度の封着温
度を有し絶縁性も良好であるが、特に封着温度、
耐熱シヨツク性に劣り改善の余地がある。 本発明の目的は430℃以下（390〜430℃）の温
度で10分間以内の熱処理により充分流動し、アル
ミナ、金属リードワイヤに対し高強度耐熱シヨツ
ク性に優れた気密封着が行なえ、さらに耐水性、
耐酸性、絶縁性に優れ、誘電率の低い封着用硝子
組成物を提供することである。 本発明は重量％表示で本質的に PbO 74.0〜87.0％ B2O3 6.0〜15.0％ ZnO 0.5〜6.5％ SiO2 0.3〜3.0％ V2O5 0.1〜3.0％ CuO ０〜4.0％ Bi2O3 ０〜7.0％ SnO2 ０〜2.0％ の組成を有する低融点硝子粉末とコージエライ
ト、β−ユ−クリプタイト及びβ−スポジユーメ
ンの１者以上の低膨張性耐火物粉末と、アルミ
ナ、スピネル、酸化チタン及び酸化スズの１者以
上の高強度セラミツクス粉末とから成り、上記粉
末が容量％表示で 低融点硝子粉末 55.0〜75.0％ 低膨張性耐火物粉末 24.0〜44.0％ 高強度セラミツクス粉末 0.3〜20.0％ とから成る封着用硝子組成物に関する。 前記低融点硝子の組成限定の理由を説明する。
PbOは少な過ぎると軟化点が高くなり封着温度が
高くなる。一方多過ぎると粉末硝子の作成時に結
晶化し易くなると共に封着時の流動性が悪くなり
充分な封着強度が得られず、いずれも好ましくな
い。B2O3は少な過ぎると、PbOの多過ぎる場合
と同様の難点があり、多過ぎるとPbOの少な過ぎ
る場合と同様の難点がある。ZnOは、多過ぎると
PbOの多過ぎる場合と同様の難点があり、少な過
ぎるとPbOの少な過ぎる場合と同様の難点があ
る。SiO2は添加することにより耐酸性を向上す
ることができるが、多過ぎると封着温度が高くな
り、少な過ぎるとPbOの多過ぎる場合と同様の難
点があり、いずれも好ましくない。V2O5は、添
加することにより封着時に流動性を向上させる効
果を生ずるが少な過ぎるとその効果を生じない。
また多過ぎるとPbOの多過ぎる場合と同様の難点
を生じるのでいずれも好ましくない。 CuO及びBi2O3は、添加することにより融点を
下げより低温での封着を可能にする効果を生ずる
が、多過ぎるとPbOが多過ぎる場合と同様の難点
を生じ好ましくない。 SnO2は添加することにより、結晶化を抑制す
る効果を生じ、封着時に溶融ガラスが充分流動し
た後結晶化することを可能にするが、多過ぎると
融点が高くなり封着温度が高くなるので好ましく
ない。以上の外に、結晶化を抑制するために
Al2O3を３％以下添加することができる。Al2O3
の添加量が多過ぎると融点が高くなり好ましくな
い。融点を下げるためにこれらにBaO，SrO，
CaO，MgOの１者以上のアルカリ土類金属酸化
物を添加することができる。その添加量は多過ぎ
ると溶融ガラスの結晶化が促進されるので２％以
下が好ましい。 上記組成の範囲の内より好ましい範囲は重量％
表示で次の通りである。 PbO 77.0〜86.0 B2O3 7.0〜13.0 ZnO 1.5〜6.0 SiO2 0.5〜2.5 V2O5 0.3〜2.0 Bi2O3 0.5〜5.0 CuO ０〜3.0 SnO2 ０〜2.0 Al2O3 ０〜3.0 本発明の封着用硝子組成物においては前記硝子
粉末に対して低膨張耐火物粉末と高強度のセラミ
ツクス粉末とを混合する。低膨張性耐火物粉末は
組成物の膨張係数を封着対象物と整合させるため
に添加し、高強度セラミツクス粉末は封着強度を
大きくするために添加する。 低膨張性耐火物粉末としてはコージエライトが
電気特性、耐酸性に優れるので好ましいが、β−
ユークリプタイト、β−スポジユーメンも使用で
きる。高強度セラミツクス粉末としては、強度や
熱伝導率が大きいのでアルミナが最も好ましい
が、スピネル、酸化スズ、酸化チタンも使用でき
る。 本発明の封着用硝子組成物においては容量％表
示で 前記低融点硝子粉末 55.0〜75.0％ 前記低膨張性耐火物粉末 24.0〜44.0％ 前記高強度セラミツクス粉末 0.3〜20.0％ の組成を持つ。この限定理由は次の通りである。
硝子粉末が多過ぎると、組成物としての膨張係数
が大きくなり、アルミナ質の如き55〜75×10-7℃
-1近くの膨張係数を有するものを封着した際、封
着部に熱応力を生じ、耐熱シヨツク性、機械的強
度が低下するので好ましくない。一方、少な過ぎ
ると、封着時に組成物の流動性が悪くなり機械的
強度及び気密性が低下し好ましくない。硝子粉末
は上記範囲中73〜58％の範囲が特に好ましい。 低膨張性耐火物粉末は、多過ぎると硝子粉末が
少な過ぎる場合と同一の難点を生じ、少な過ぎる
と硝子粉末が多過ぎる場合と同一の難点を生じ好
ましくない。 セラミツクス粉末は、多過ぎると硝子粉末が多
過ぎる場合と同一の難点を生じ、少な過ぎると封
着部の耐熱シヨツク性が低下し好ましくない。 本発明においては、容量％表示で、 低融点硝子粉末 58.0〜73.0 コージエライト粉末 28.0〜41.0 アルミナ粉末 0.3〜10.0 の範囲のものが特に好ましい。 次に本発明の封着用硝子組成物の製造方法の一
例を説明する。 各原料成分、例えば鉛丹、無水硼酸、酸化亜
鉛、五酸化バナジウム、酸化第二銅、三酸化ビス
マスなどを目標組成に従つて配合混合してバツチ
を調整し、バツチを白金るつぼに入れ電気炉中で
1000〜1250℃で１〜２時間加熱熔解する。熔融硝
子を水砕し又は板状に成形し、ボールミルで粒径
１〜8μm程度まで粉砕する。低膨張性耐火物粉末
及び高強度セラミツクス粉末は325メツシユパス
とする。これらを目標とする組成割合に秤量した
後ミキサーで混合し本発明の封着用硝子組成物を
得る。 実施例 表１記載の９種類の封着組成物を製造した。 これらの組成物について、膨張係数、流動性、
誘電率を測定し、更に該組成物を用いてアルミナ
質パツケージを封着し、封着強度及び耐熱シヨツ
ク性を測定した。これらの測定結果を同表に示
す。 膨張係数はIC封止用のアルミナの場合、その
熱膨張係数は65〜70×10-7℃-1（25〜400℃）の範
囲内にある。低温封着組成物の熱膨張係数は、ア
ルミナのそれに対し＋２×10-7〜−10×10-7の範
囲内にあると、アルミナとの整合性を満足する。 流動性は、各粉末試料をその比重に相当するｇ
数を採取し、12.5mm中の円柱状に加圧成形した
後、板硝子片上にのせ、表の封着温度で10分間熱
処理した後、そのフロー直径を測定した。アルミ
ナとの封着に当つては、組成物のフロー直径は19
mm以上であるのが好ましい。 誘電率は、1MHz・25℃の条件下で測定した。
この値は20以下であることが望ましい。 α線放出量は、粉末を軽く押して表面を平らに
した後に、この平面から放出される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。 封着強度及び耐熱シヨツク性は、表の封着組成
物を用いてアルミナ質パツケージ（16ピンSSIタ
イプ、ピン42％、Ni−Fe合金）の気密封着を実
施した後、封着強度についてはMIL−883B−
2024のトルク強度試験により、耐熱性はMIL−
883B−1011−２−Ａによる熱衝撃テストを実施
した。強度試験は各20ケのサンプルの最小値であ
る。封着性試験では、各々100ケのサンプルを、
まずHeリークテスターによりリークがないこと
を確認した後、前記試験を行ない、試験後Heリ
ークテスターにより１×10-8c.c.／min以上のリー
クがあるサンプルが１ケでも検出された場合、リ
ークあり（耐熱シヨツク性不良）とした。 【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％表示で本質的に PbO 74.0〜87.0％ B2O3 6.0〜15.0％ ZnO 0.5〜6.5％ SiO2 0.3〜3.0％ V2O5 0.1〜3.0％ CuO ０〜4.0％ Bi2O3 ０〜7.0％ SnO2 ０〜2.0％ の組成を有する低融点硝子粉末と、コージエライ
ト、β−ユ−クリプタイト及びβ−スポジユーメ
ンの１者以上の低膨張性耐火物粉末と、アルミ
ナ、スピネル、酸化チタン及び酸化スズの１者以
上の高強度セラミツクス粉末とから成り、上記粉
末が容量％表示で 低融点硝子粉末 55.0〜75.0％ 低膨張性耐火物粉末 24.0〜44.0％ 高強度セラミツクス粉末 0.3〜20.0％ の範囲にある低融点封着組成物。 ２ 前記低融点硝子粉末は重量％表示で PbO 77.0〜86.0 B2O3 7.0〜13.0 ZnO 1.5〜6.0 SiO2 0.5〜2.5 V2O5 0.3〜2.0 Bi2O3 0.5〜5.0 CuO ０〜3.0 SnO2 ０〜2.0 Al2O3 ０〜3.0 の範囲内にあり、前記低膨張性耐火物粉末はコー
ジエライトであり、前記高強度セラミツクス粉末
はアルミナ粉末であり、かつ、前記粉末が容量％
表示で 低融点硝子粉末 58.0〜73.0％ コージエライト粉末 28.0〜41.0％ アルミナ粉末 0.3〜10.0％ の範囲にある特許請求の範囲第１項記載の封着用
硝子組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12764582A JPS5918132A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 封着用硝子組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12764582A JPS5918132A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 封着用硝子組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918132A JPS5918132A (ja) | 1984-01-30 |
| JPH028978B2 true JPH028978B2 (ja) | 1990-02-28 |
Family
ID=14965210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12764582A Granted JPS5918132A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 封着用硝子組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918132A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0822763B2 (ja) * | 1989-03-01 | 1996-03-06 | 日本電気硝子株式会社 | 低融点封着用組成物 |
| DE102009036395A1 (de) | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Bauteil mit einem ersten und einem zweiten Substrat und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
1982
- 1982-07-23 JP JP12764582A patent/JPS5918132A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5918132A (ja) | 1984-01-30 |
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