JPH0437033B2 - - Google Patents
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- JPH0437033B2 JPH0437033B2 JP487985A JP487985A JPH0437033B2 JP H0437033 B2 JPH0437033 B2 JP H0437033B2 JP 487985 A JP487985 A JP 487985A JP 487985 A JP487985 A JP 487985A JP H0437033 B2 JPH0437033 B2 JP H0437033B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、化学耐久性に優れ、かつ誘導率が小
さく低温の熱処理により強度の大きな気密封着体
が形成できる封着組成にかかわるもので、IC用
アルミナ基板の封着に好適に用いられる。 ［従来の技術］ 近年のIC技術の発達に伴い、低温短時間で気
密封着ができる低融点封着組成物が注目されてお
り中でも非晶質の低融点ガラスの粉末にフイラー
としてβ−ユークリプタイト、チタン酸鉛、コー
ジエライトなどのセラミツク粉末を混合した、非
晶質の非低融点封着組成物が広く用いられてい
る。 セラミツク粉末を混合する主な理由としては一
般に低融点ガラスは熱膨張係数が被封着物（通常
アルミナ基板）に比べ著しく大きいので、これを
調整するためと、さらには、低融点ガラス粉末の
みでは十分な封着強度が得られないので、封着強
度の向上をはかることなどが挙げられる。電気特
性（誘電率及び絶縁性）等の性質もセラミツク粉
末の材質に大きく依存しており、封着体としての
性能はセラミツク粉末の材質に依るところが大き
い。 各種セラミツク粉末の中で、コージエライトは
低膨張性、化学耐久性、絶縁性、誘電率、強度等
に優れた特性を持つており、ICの封着組成物の
セラミツク粉末として最も適した材料である。し
かしコージエライトは、封着温度における組成物
の流動性を低下させ、気密性を損なう恐れがある
ため、含有量を増大させることができなかつた。
その結果、従来の組成物では強度面で充分満足で
きる封着ができなかつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、前記コージエライトの優れた
特性を維持しつつ流動性を改善したセラミツク粉
末を使用することにより、封着強度に優れた組成
物を提供することである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は硝子転移点が325℃以下のPbO系硝子
粉末と、セラミツク粉末とを含み、該セラミツク
粉末は、重量％表示でMgO11〜16、Al2O328〜
36、SiO241〜53及びBaO1.0〜15の組成範囲にあ
りかつコージエライトが主結晶である低融点封着
用組成物。BaO、MgO、Al2O3、SiO2の４成分
からなる結晶が少量存在する。 かゝるセラミツク粉末の組成限定理由は以下の
通りである。 MgOが16％を越えるとスピネル（MgAl2O4）
の析出が増加し、11％未満ではムライト
（3Al2O3，2SiO2）の析出が増加しいずれも膨張
係数が大きくなるので望ましくない。Al2O3が36
％を越えるとムライトの析出が増加し、28％未満
ではフオルステライト（Mg2SiO4）及びパイロ
キセン（MgSiO3）の析出が増加し、いずれも膨
張係数が大きくなるので好ましくない。SiO2が
53％を越えるとムライト及びクリストバライト
（SiO2）の析出が増加し、41％未満では、スピネ
ルの析出が増加しいずれも膨張係数が大きくなる
ので好ましくない。 BaOが1.0％未満では、流動性改善の効果がな
く、15％をこえると得られる結晶の膨張係数が大
きくなるのでいずれも好ましくない。かゝるセラ
ミツク粉末の組成のより望ましい範囲はMgO12
〜14％、Al2O332〜34％、SiO247〜50％、BaO3
〜８％である。 一方、かゝるセラミツク粉末と共に使用される
ガラス粉末は硝子転移点が325℃以下であるが、
転移点がこれを越えると封着温度が高くなり過ぎ
るので好ましくない。 本発明による組成物は前記セラミツク粉末が容
量％表示で20〜48の範囲にあり、残部が硝子粉か
らなるものが最も好ましいが、その一部を他のセ
ラミツク粉末に置換しても効果がある。かゝるセ
ラミツク粉末としては通常のコージエライト、チ
タン酸鉛、β−ユークリプタイトが例示される。 また、セラミツク粉末の割合が上記範囲を越え
るといずれも流動性が低下するので望ましくな
い。 ［実施例］ 硝子粉末は、酸化鉛、硼酸、亜鉛華、シリカ等
の粉末を所定量混合し、1100℃約１時間溶解した
のち薄板状に成形し、粉砕した後、150メツシユ
下に篩い分けて製造する。この組成と転移点を表
１に示す。 一方セラミツク粉末の製造に当つてはまず、酸
化マグネシウム、アルミナ、シリカ及び炭酸バリ
ウムを目的の割合となるように配合する。BaO
源としては、炭酸バリウムの他に、硫酸バリウ
ム、バリウムアルミノシリケート等が使用出来
る。混合物は、1550℃以上の高温で約２時間溶解
し、溶融物を水中に流し出し、急冷し水砕ガラス
とする。 水砕ガラスは1200℃〜1350℃の所定の温度で約
８時間加熱しコージエライトを主体とする結晶を
生成させた後、粉砕を行い150メツシユパスとす
る。かくして得られたセラミツク粉末の組成を表
２に示す。尚同表の及び従来品は本発明のもの
でなく比較のために示した。 以上の様にして製造された両粉末を所定の割合
になるように混合し、封着組成物を得る。それら
の混合割合は表３に示した。これらの組成物につ
いて測定した各測定値も同表に記載した。 尚、同表におけるNo.７〜10は本発明以外のもの
である。 表３中の特性の測定方法を説明する。膨張係数
は、表中に示す各々の封着温度にて約10分熱処理
し、充分なましを行つた後、概寸５mmφ×20mmの
円柱状とし、室温〜300℃の平均熱膨張係数を求
めた。この値は70×10-7／℃以下であることが望
ましい。流動性は各粉末試料をその比重に相当す
るグラム量を採取し、12.7mmφの円柱状に加圧成
形した後、硝子板上で表で示す封着温度にて10分
間熱処理する。冷却後、円板上に流動した組成物
の直径を測定し、流動性とした。この値が20mm以
上であれば表中に示す各封着温度にて良好な封着
が可能である。尚封着温度は450℃以下であるこ
とが望ましい。誘電率は、1MHz25℃の条件で測
定を行つた。高速IC用フリツトに対しては、こ
の値が14以下であることが望ましい。封着強度は
米国陸軍規格（MIL−883B−2024）の強度測定
法に基き測定した。この方法は、表３に示す封着
組成物を用い、アルミナ基板（16ピンSSIタイ
プ）と42Ni−Fe合金からなるICパツケージを封
止し、封着部の破壊強度を測定するものである。 ［発明の効果］ 本発明の組成物は流動性がよいので多量のセラ
ミツク粉末を添加でき封着強度の向上を図ること
ができる。 また、セラミツク粉末の含有量が同一の場合に
は、流動性がよいのでより低い温度で封着でき
る。
さく低温の熱処理により強度の大きな気密封着体
が形成できる封着組成にかかわるもので、IC用
アルミナ基板の封着に好適に用いられる。 ［従来の技術］ 近年のIC技術の発達に伴い、低温短時間で気
密封着ができる低融点封着組成物が注目されてお
り中でも非晶質の低融点ガラスの粉末にフイラー
としてβ−ユークリプタイト、チタン酸鉛、コー
ジエライトなどのセラミツク粉末を混合した、非
晶質の非低融点封着組成物が広く用いられてい
る。 セラミツク粉末を混合する主な理由としては一
般に低融点ガラスは熱膨張係数が被封着物（通常
アルミナ基板）に比べ著しく大きいので、これを
調整するためと、さらには、低融点ガラス粉末の
みでは十分な封着強度が得られないので、封着強
度の向上をはかることなどが挙げられる。電気特
性（誘電率及び絶縁性）等の性質もセラミツク粉
末の材質に大きく依存しており、封着体としての
性能はセラミツク粉末の材質に依るところが大き
い。 各種セラミツク粉末の中で、コージエライトは
低膨張性、化学耐久性、絶縁性、誘電率、強度等
に優れた特性を持つており、ICの封着組成物の
セラミツク粉末として最も適した材料である。し
かしコージエライトは、封着温度における組成物
の流動性を低下させ、気密性を損なう恐れがある
ため、含有量を増大させることができなかつた。
その結果、従来の組成物では強度面で充分満足で
きる封着ができなかつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、前記コージエライトの優れた
特性を維持しつつ流動性を改善したセラミツク粉
末を使用することにより、封着強度に優れた組成
物を提供することである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は硝子転移点が325℃以下のPbO系硝子
粉末と、セラミツク粉末とを含み、該セラミツク
粉末は、重量％表示でMgO11〜16、Al2O328〜
36、SiO241〜53及びBaO1.0〜15の組成範囲にあ
りかつコージエライトが主結晶である低融点封着
用組成物。BaO、MgO、Al2O3、SiO2の４成分
からなる結晶が少量存在する。 かゝるセラミツク粉末の組成限定理由は以下の
通りである。 MgOが16％を越えるとスピネル（MgAl2O4）
の析出が増加し、11％未満ではムライト
（3Al2O3，2SiO2）の析出が増加しいずれも膨張
係数が大きくなるので望ましくない。Al2O3が36
％を越えるとムライトの析出が増加し、28％未満
ではフオルステライト（Mg2SiO4）及びパイロ
キセン（MgSiO3）の析出が増加し、いずれも膨
張係数が大きくなるので好ましくない。SiO2が
53％を越えるとムライト及びクリストバライト
（SiO2）の析出が増加し、41％未満では、スピネ
ルの析出が増加しいずれも膨張係数が大きくなる
ので好ましくない。 BaOが1.0％未満では、流動性改善の効果がな
く、15％をこえると得られる結晶の膨張係数が大
きくなるのでいずれも好ましくない。かゝるセラ
ミツク粉末の組成のより望ましい範囲はMgO12
〜14％、Al2O332〜34％、SiO247〜50％、BaO3
〜８％である。 一方、かゝるセラミツク粉末と共に使用される
ガラス粉末は硝子転移点が325℃以下であるが、
転移点がこれを越えると封着温度が高くなり過ぎ
るので好ましくない。 本発明による組成物は前記セラミツク粉末が容
量％表示で20〜48の範囲にあり、残部が硝子粉か
らなるものが最も好ましいが、その一部を他のセ
ラミツク粉末に置換しても効果がある。かゝるセ
ラミツク粉末としては通常のコージエライト、チ
タン酸鉛、β−ユークリプタイトが例示される。 また、セラミツク粉末の割合が上記範囲を越え
るといずれも流動性が低下するので望ましくな
い。 ［実施例］ 硝子粉末は、酸化鉛、硼酸、亜鉛華、シリカ等
の粉末を所定量混合し、1100℃約１時間溶解した
のち薄板状に成形し、粉砕した後、150メツシユ
下に篩い分けて製造する。この組成と転移点を表
１に示す。 一方セラミツク粉末の製造に当つてはまず、酸
化マグネシウム、アルミナ、シリカ及び炭酸バリ
ウムを目的の割合となるように配合する。BaO
源としては、炭酸バリウムの他に、硫酸バリウ
ム、バリウムアルミノシリケート等が使用出来
る。混合物は、1550℃以上の高温で約２時間溶解
し、溶融物を水中に流し出し、急冷し水砕ガラス
とする。 水砕ガラスは1200℃〜1350℃の所定の温度で約
８時間加熱しコージエライトを主体とする結晶を
生成させた後、粉砕を行い150メツシユパスとす
る。かくして得られたセラミツク粉末の組成を表
２に示す。尚同表の及び従来品は本発明のもの
でなく比較のために示した。 以上の様にして製造された両粉末を所定の割合
になるように混合し、封着組成物を得る。それら
の混合割合は表３に示した。これらの組成物につ
いて測定した各測定値も同表に記載した。 尚、同表におけるNo.７〜10は本発明以外のもの
である。 表３中の特性の測定方法を説明する。膨張係数
は、表中に示す各々の封着温度にて約10分熱処理
し、充分なましを行つた後、概寸５mmφ×20mmの
円柱状とし、室温〜300℃の平均熱膨張係数を求
めた。この値は70×10-7／℃以下であることが望
ましい。流動性は各粉末試料をその比重に相当す
るグラム量を採取し、12.7mmφの円柱状に加圧成
形した後、硝子板上で表で示す封着温度にて10分
間熱処理する。冷却後、円板上に流動した組成物
の直径を測定し、流動性とした。この値が20mm以
上であれば表中に示す各封着温度にて良好な封着
が可能である。尚封着温度は450℃以下であるこ
とが望ましい。誘電率は、1MHz25℃の条件で測
定を行つた。高速IC用フリツトに対しては、こ
の値が14以下であることが望ましい。封着強度は
米国陸軍規格（MIL−883B−2024）の強度測定
法に基き測定した。この方法は、表３に示す封着
組成物を用い、アルミナ基板（16ピンSSIタイ
プ）と42Ni−Fe合金からなるICパツケージを封
止し、封着部の破壊強度を測定するものである。 ［発明の効果］ 本発明の組成物は流動性がよいので多量のセラ
ミツク粉末を添加でき封着強度の向上を図ること
ができる。 また、セラミツク粉末の含有量が同一の場合に
は、流動性がよいのでより低い温度で封着でき
る。
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 硝子転移点が325℃以下のPbO系硝子粉末と、
セラミツク粉末とを含み、該セラミツク粉末は、
重量％表示でMgO11〜16、Al2O328〜36、
SiO241〜53及びBaO1.0〜15の組成範囲にありか
つコージエライトが主結晶である低融点封着用組
成物。 ２ 容量％表示で前記セラミツク粉末20〜48と残
部PbO系硝子粉末とからなる特許請求の範囲第１
項記載の組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP487985A JPS61168575A (ja) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | 低融点封着用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP487985A JPS61168575A (ja) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | 低融点封着用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61168575A JPS61168575A (ja) | 1986-07-30 |
| JPH0437033B2 true JPH0437033B2 (ja) | 1992-06-18 |
Family
ID=11595956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP487985A Granted JPS61168575A (ja) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | 低融点封着用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61168575A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05207997A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-20 | Shimadzu Corp | Ｘ線透視撮影装置 |
-
1985
- 1985-01-17 JP JP487985A patent/JPS61168575A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61168575A (ja) | 1986-07-30 |
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