JPH046769A - Glass terminal for electronic component - Google Patents

Glass terminal for electronic component

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JPH046769A
JPH046769A JP10824090A JP10824090A JPH046769A JP H046769 A JPH046769 A JP H046769A JP 10824090 A JP10824090 A JP 10824090A JP 10824090 A JP10824090 A JP 10824090A JP H046769 A JPH046769 A JP H046769A
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JP
Japan
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eyelet
glass
tungsten
layer
iron
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Application number
JP10824090A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaharu Miyamoto
隆春 宮本
Fumio Miyagawa
文雄 宮川
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Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a glass terminal with high reliability by sealing leads to an eyelet made of a tungsten group sintered alloy having a thermal expansion coefficient near that of silicon and a good heat dissipation property with high heat resistance and airtightness via glass. CONSTITUTION:When an eyelet 10 is formed with a tungsten group sintered alloy by powder molding, thermal expansion coefficients of the eyelet 10 and a silicon semiconductor element mounted on it are matched to improve the heat dissipation property of the eyelet 10, and leads made of Kovar are airtightly sealed to the eyelet 10 via borosilicate glass by the matched seal method to obtain a glass terminal easily with no trouble. The eyelet 10 is made of a copper alloy with a thermal expansion coefficient similar to that of borosilicate glass, Kovar and silicon, and it can be formed by cut-machining a copper alloy block impregnated with copper into sintered tungsten or molybdenum.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光素子、半導体素子やハイブリッド回路など
を搭載する電子部品用ガラス端子(以下、ガラス端子と
いう)に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a glass terminal for an electronic component (hereinafter referred to as a glass terminal) on which an optical element, a semiconductor element, a hybrid circuit, etc. are mounted.

[従来の技術] 上記ガラス端子として、従来より、素子等の搭載用の金
属製のアイレットに同じく金属製の入出力用線路のリー
ドをガラスを用いて気密に封着してなるガラス端子があ
る。
[Prior Art] As the above-mentioned glass terminal, there is conventionally a glass terminal in which a lead of a metal input/output line is hermetically sealed with glass to a metal eyelet for mounting an element, etc. .

このガラス端子は、コンプレッションシール法またはマ
ツチドシール法により、アイレットにリードを気密に封
着している。
In this glass terminal, the lead is hermetically sealed to the eyelet by a compression seal method or a matte seal method.

以下に、その両シール法を詳述する。The two sealing methods will be explained in detail below.

コンプレッションシール法は、アイレットを、ガラスや
リードに比べて、熱膨張係数の大きい金属から形成して
、上記ガラスをアイレットと共に加熱して溶融させた後
冷却する際に、アイレットの収縮力でアイレットにリー
ドをガラスを用いて気密に封着する方法である。
In the compression seal method, the eyelet is formed from a metal with a larger coefficient of thermal expansion than glass or lead, and the glass is heated together with the eyelet to melt it, and then when it is cooled, the eyelet is sealed by the contraction force of the eyelet. This is a method in which the leads are hermetically sealed using glass.

他方、マツチドシール法は、アイレット、カラスおよび
リードに、それぞれ熱膨張係数の近似する部材を用いて
、アイレット表面とリード周囲とに形成した酸化被膜を
介して、アイレットにリードをガラスを用いて気密に封
着する方法である。
On the other hand, the matt seal method uses materials with similar coefficients of thermal expansion for the eyelet, crow, and lead, and seals the lead to the eyelet using glass through an oxide film formed on the eyelet surface and around the lead. This is a method of sealing.

この両シール法を比較すると、マツチドシール法により
形成したガラス端子は、その製法の特徴から、耐熱気密
性に優れており、コンプレッションシール法により形成
したガラス端子は、それに用いる材料の特性から、熱放
散性に優れている。
Comparing these two sealing methods, the glass terminals formed by the matt sealing method have excellent heat-resistant airtightness due to the characteristics of the manufacturing method, while the glass terminals formed by the compression sealing method have excellent heat dissipation due to the characteristics of the material used. Excellent in sex.

しかしながら、従来のガラス端子は、アイレットに鉄や
鉄を主成分とする合金の鉄−ニノケルコバルト合金など
を用いていて、近時の高集積化した発熱量の大きい半導
体素子などを搭載するガラス端子には、それらの素子と
アイレットとの熱膨張係数が合わなかったり、アイレッ
トの熱放散性が悪かったりして、不適当なものであった
However, conventional glass terminals use iron or an iron-Ninocer cobalt alloy, which is an alloy whose main component is iron, for the eyelet. The terminals were unsuitable because the thermal expansion coefficients of the elements and the eyelets did not match, and the eyelets had poor heat dissipation properties.

そのため、アイレットに、熱膨張係数がンリフンからな
る半導体素子などに近くて、熱伝導率の高い、焼結させ
たタングステンに銅を含浸させてなる銅合金を用いたガ
ラス端子(特開昭62−73648号公報、特開昭63
−16582号公報記載のもの)か提案されている。
Therefore, the eyelet is made of a glass terminal using a copper alloy made of sintered tungsten impregnated with copper, which has a thermal expansion coefficient close to that of a semiconductor element made of iron and has high thermal conductivity (Japanese Patent Application Laid-Open No. Publication No. 73648, JP-A-63
-16582) has been proposed.

このガラス端子は、アイレット表面に、直接にまたはニ
ッケルめっき層などのバリヤ層を介して、鉄めっき層ま
たは鉄−ニッケル合金めっき層などの鉄を含む金属めっ
き層を形成して、その金属めっき層に含まれる鉄を用い
て、金属めっき層表面に酸化被膜を形成することにより
、その酸化被膜を介して、アイレットにリードを、マツ
チドシール法により、ガラスを用いて気密に封着してい
る。
This glass terminal is made by forming an iron-containing metal plating layer such as an iron plating layer or an iron-nickel alloy plating layer on the eyelet surface directly or through a barrier layer such as a nickel plating layer. By forming an oxide film on the surface of the metal plating layer using the iron contained in the lead, the lead is hermetically sealed to the eyelet via the oxide film using glass using the matte seal method.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記ガラス端子は、その耐熱気密性が従
来のコンプレッションシール法により形成したガラス端
子とほぼ同程度であって、近時の高信頼性を要求される
ガラス端子には、適応不十分てあった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned glass terminal has almost the same heat resistance and airtightness as a glass terminal formed by a conventional compression sealing method, and is not suitable for glass terminals that require high reliability these days. The terminals were poorly adapted.

具体的には例えば、アイレットに半導体素子をボンティ
ングする際などには、ガラス端子を400〜450°C
前後に加熱することがあり、そうした際に、ガラス端子
を430℃程度に加熱した時点でアイレットとガラスと
の封着部の気密性か損なわれてしまった。
Specifically, for example, when bonding a semiconductor element to an eyelet, the glass terminal is heated to 400 to 450°C.
There were times when the glass terminal was heated back and forth, and when the glass terminal was heated to about 430°C, the airtightness of the seal between the eyelet and the glass was lost.

その理由は、上記ガラス端子では、鉄を含む金属めっき
層がアイレット表面に直接に露出していて、アイレット
をウニ、トガスを充満させた高温炉内に入れる等して、
上記金属めっき層表面に酸化被膜を形成した際に、金属
めっき層表面に密着性が悪くて脆いFetusやFeO
を主成分とする酸化被膜が形成されるからである。そし
て、その密着性が悪(て脆い酸化被膜を介して、ガラス
がアイレフトに封着力弱く封着されているからである。
The reason for this is that in the above-mentioned glass terminal, the metal plating layer containing iron is directly exposed on the eyelet surface.
When forming an oxide film on the surface of the metal plating layer, Fetus or FeO, which has poor adhesion and is brittle,
This is because an oxide film containing as a main component is formed. This is because the glass is weakly sealed to the eye left via the oxide film, which has poor adhesion and is brittle.

なお、前記銅合金からなるアイレットは、ガラスに近い
熱膨張係数を持っているので、そのアイレットにリード
ヲ、コンプレッションシール法により、ガラスを用いて
気密に封着することはできない。
Note that the eyelet made of the copper alloy has a coefficient of thermal expansion close to that of glass, and therefore cannot be airtightly sealed to the eyelet using glass using a lead wire compression sealing method.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ア
イレットに熱膨張係数が半導体素子などの熱膨張係数に
近くて熱伝導率の高い金属を用いたガラス端子であって
、アイレットにリードをガラスを用いて高耐熱気密性を
持たせて封着可能なガラス端子を提供することを目的と
している。
The present invention was made in view of these problems, and is a glass terminal using a metal with a high thermal conductivity and a thermal expansion coefficient close to that of a semiconductor element, etc., for the eyelet, and a lead in the eyelet. The purpose of the present invention is to provide a glass terminal that can be sealed with high heat resistance and airtightness using glass.

[課題を解決するための手段] 上記目的のために、本発明の第1のガラス端子は、アイ
レットにリードをガラスを用いて気密に封着してなるガ
ラス端子において、前記アイレットに、ニッケル3.5
〜12重量%、銅15〜8重量%、残りがタングステン
と不可避不純物の組成の第1タングステン基焼結合金か
らなるアイレットであって、そのガラスとの接合面にニ
ッケル層またはコバルト層またはロジウム層等の/<リ
ヤ層と鉄層とコバルト層とを順次備えて、そのコバルト
層にその直下の鉄層から拡散させた鉄を用いて、コバル
ト層表面に酸化被膜を形成したアイレットを用い、前記
ガラスにホウケイ酸系ガラスヲ用い、前記リードに鉄−
ニッケル−コバルト合金(以下、コバールという)から
なるリードであって、その周囲に酸化被膜を形成したリ
ードを用いたことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] For the above purpose, a first glass terminal of the present invention is a glass terminal in which a lead is hermetically sealed to an eyelet using glass. .5
An eyelet made of a first tungsten-based sintered alloy with a composition of ~12% by weight, 15-8% by weight of copper, and the rest tungsten and unavoidable impurities, and a nickel layer, a cobalt layer, or a rhodium layer on the joint surface with the glass. / Borosilicate glass is used for the glass, and iron is used for the lead.
The lead is made of a nickel-cobalt alloy (hereinafter referred to as Kovar), and is characterized by the use of a lead with an oxide film formed around it.

本発明の第2のガラス端子は、上記第1のガラス端子に
おいて、第1タングステン基焼結合金からなるアイレッ
トに代えて、ニッケル3.5〜12重量%、鉄1.5〜
8重量%、残りがタングステンと不可避不純物の組成の
第2タングステン基焼結合金からなるアイレットを用い
たことを特徴としている。
In the second glass terminal of the present invention, in place of the eyelet made of the first tungsten-based sintered alloy, 3.5 to 12% by weight of nickel and 1.5 to 1.5% by weight of iron are used.
The present invention is characterized in that an eyelet made of a second tungsten-based sintered alloy having a composition of 8% by weight and the remainder being tungsten and unavoidable impurities is used.

本発明の第3のガラス端子は、前記第1のガラス端子に
おいて、第1タングステン基焼結合金からなるアイレッ
トに代えて、ニッケル3.5〜12重量%、鉄1,5〜
8重量%、モリブデン3゜5〜12重量%、残りがタン
グステンと不可避不純物の組成の第3タングステン基焼
結合金からなるアイレットを用いたことを特徴としてい
る。
In the third glass terminal of the present invention, in place of the eyelet made of the first tungsten-based sintered alloy in the first glass terminal, 3.5 to 12% by weight of nickel and 1.5 to 1.5% by weight of iron are used.
It is characterized by the use of an eyelet made of a tertiary tungsten-based sintered alloy having a composition of 8% by weight, 3.5 to 12% by weight of molybdenum, and the remainder tungsten and unavoidable impurities.

本発明の第4のガラス端子は、前記第1のガラス端子に
おいて、第1タングステン基焼結合金からなるアイレッ
トに代えて、焼結させたタングステンまたはモリブデン
に銅を含浸させた銅合金(以下、銅合金という)からな
るアイレットを用いたことを特徴としている。
In the fourth glass terminal of the present invention, in place of the eyelet made of the first tungsten-based sintered alloy in the first glass terminal, a copper alloy (hereinafter referred to as It is characterized by the use of eyelets made of copper alloy.

[作用コ 上記構成の第1、第2、第3、第4のカラス端子におい
ては、アイレットをアニール(加熱処理)等して、アイ
レットのガラスとの接合面に備えたコバルト層にその直
下の鉄層から鉄を拡散させた際に、鉄層直下に備えたバ
リヤ層が、アイレットを形成している下地金属がバリヤ
層上方に拡散するのを防ぐ。それと共に、バリヤ層が、
その直上の鉄層から鉄がアイレットを形成している下地
金属に拡散、消失するのを防ぐ。さらに、鉄層が他の金
属を含んでいないので、コバルト層にその直下の鉄屑か
ら鉄が十分に拡散する。
[Function] In the first, second, third, and fourth crow terminals having the above configuration, the eyelet is annealed (heated), etc., so that the cobalt layer provided on the joint surface of the eyelet with the glass is coated directly below the cobalt layer. When iron is diffused from the iron layer, a barrier layer provided directly below the iron layer prevents the underlying metal forming the eyelet from diffusing above the barrier layer. At the same time, the barrier layer
Prevents iron from diffusing and disappearing from the iron layer directly above it into the underlying metal forming the eyelet. Furthermore, since the iron layer does not contain other metals, iron can sufficiently diffuse into the cobalt layer from the iron scraps directly below it.

そして、アイレットをアニール等してコバルト層にその
直下の鉄層から鉄を拡散させた際に、そのコバルト層に
十分に拡散した鉄がコバルト層表面周辺に鉄合金を的確
に作って、コバルト層表面が良好な酸化被膜が形成され
やすい状態となる。
Then, when the eyelet is annealed and iron is diffused into the cobalt layer from the iron layer directly below it, the iron that has sufficiently diffused into the cobalt layer forms an iron alloy around the surface of the cobalt layer, and the cobalt layer A good oxide film is likely to be formed on the surface.

そのため、その後、アイレットをウェットガスを充満さ
せた高温炉内等に入れる等して、コバルト層に拡散させ
た鉄を用いて、コバルト層表面に酸化被膜を形成した際
に、コバルト層表面に密着性が悪くて脆いFe、03や
FeOを主成分とする酸化被膜が形成されずに、コバル
ト層表面に密着性が良くて頑強なスピネル型構造をした
Fe、04やCOF e to+等を主成分とする酸化
被膜が確実に形成される。それと共に、鉄層直上を覆う
コバルト層により、鉄層が上記ウェットガスに直接に触
れて鉄層表面にFe、03やFeOを主成分とする密着
性の悪い脆弱な酸化被膜が形成されるのが防止される。
Therefore, when an oxide film is formed on the surface of the cobalt layer using iron diffused into the cobalt layer by placing the eyelet in a high-temperature furnace filled with wet gas, etc., it adheres to the surface of the cobalt layer. Fe, which has a strong spinel structure with good adhesion to the surface of the cobalt layer, does not form an oxide film mainly composed of Fe, 03 or FeO, which is weak and brittle, and whose main components are Fe, 04, COF e to+, etc. The desired oxide film is reliably formed. At the same time, due to the cobalt layer covering directly above the iron layer, the iron layer comes into direct contact with the wet gas, and a weak oxide film with poor adhesion mainly composed of Fe, 03, and FeO is formed on the surface of the iron layer. is prevented.

また、第1、第2、第3タングステン基焼結合金の熱膨
張係数は4.4〜6.  OX 10−”/”Cであり
、銅合金の熱膨張係数は6.0〜7.2X101/℃で
あり、ホウケイ酸系ガラスの熱膨張係数は約4. 8 
X 10−@/’Cであり、コバールの熱膨張係数は4
.8X10−”/’Cであり、それらの熱膨張係数は互
いに近似している。
Moreover, the thermal expansion coefficients of the first, second, and third tungsten-based sintered alloys are 4.4 to 6. OX 10-”/”C, the coefficient of thermal expansion of copper alloy is 6.0-7.2X101/°C, and the coefficient of thermal expansion of borosilicate glass is about 4. 8
X 10-@/'C, and the coefficient of thermal expansion of Kovar is 4
.. 8×10−”/′C, and their thermal expansion coefficients are close to each other.

そのため、上記第1、第2、第3タングステン基焼結合
金または銅合金からなるアイレットにコバールからなる
リードを、ホウケイ酸系ガラスを用いて封着した場合に
、アイレットのガラスとの接合面にあたるコバルト層表
面に形成した前記密着性が良くて頑強なF e 304
やCoFe、O,等を主成分とする酸化被膜を介して、
マツチドシール法により、アイレットにリードがガラス
により気密性高く強固に封着される。
Therefore, when a lead made of Kovar is sealed to the eyelet made of the first, second, and third tungsten-based sintered alloy or copper alloy using borosilicate glass, the bonding surface of the eyelet with the glass The above-mentioned strong adhesive and strong Fe 304 formed on the surface of the cobalt layer
through an oxide film whose main components are CoFe, O, etc.
With the matt seal method, the lead is firmly and airtightly sealed to the eyelet using glass.

[実施例] 次に、本発明の実施例を図面に従い説明する。[Example] Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図と第2図は本発明の第1、第2、第3、第4のガ
ラス端子の好適な実施例を示し、第1図はその斜視図、
第2図はそのリード周辺の拡大断面図を示している。以
下、この図中の実施例を説明する。
1 and 2 show preferred embodiments of the first, second, third, and fourth glass terminals of the present invention, and FIG. 1 is a perspective view thereof;
FIG. 2 shows an enlarged sectional view around the lead. The embodiment shown in this figure will be described below.

図において、10は、はぼ円盤状をした素子等の搭載用
のアイレットである。このアイレット10を、前記第1
、第2、第3タングステン基焼結合金、銅合金のいずれ
かから形成している。
In the figure, reference numeral 10 indicates an eyelet for mounting a disk-shaped element or the like. This eyelet 10 is
, a second or third tungsten-based sintered alloy, or a copper alloy.

このうち、第1、第2、第3タングステン基焼結合金は
、電子部品用構造部材として近時開発されたもので、そ
の詳細は特願平2−19639号明細書、特願平2−1
9640号明細書に記載されている。これらのタングス
テン基焼結合金の熱膨張係数は、既述のように、ホウケ
イ酸系ガラス、コバール、熱膨張係数が4.2X10−
/’Cのシリコンの熱膨張係数に近似している。それと
共に、これらのタングステン基焼結合金の熱伝導率は約
0.306cal/cm−sec−’Cと、鉄の熱伝導
率の0.18cal/cm−sec・℃に比べて高い。
Among these, the first, second, and third tungsten-based sintered alloys have been recently developed as structural members for electronic components, and details thereof can be found in Japanese Patent Application No. 2-19639 and Japanese Patent Application No. 1
No. 9640. As mentioned above, the thermal expansion coefficient of these tungsten-based sintered alloys is 4.2X10-
/'C, which approximates the coefficient of thermal expansion of silicon. At the same time, the thermal conductivity of these tungsten-based sintered alloys is about 0.306 cal/cm-sec-'C, which is higher than the thermal conductivity of iron, which is 0.18 cal/cm-sec.degree.

また、これらのタングステン基合金は、粉末成形法によ
り、各種形状に形成可能である。
Further, these tungsten-based alloys can be formed into various shapes by powder molding.

そのため、アイレットをこれらのタングステン基焼結合
金を用いて粉末成形法により形成すれば、アイレットと
それに搭載するシリコンからなる半導体素子等との熱膨
張係数のマツチングを図った、高熱放散性のアイレット
であって、アイレットにコバールからなるリードを、マ
ツチドシール法により、ホウケイ酸系ガラスを用いて気
密性高く封着したガラス端子を手数をかけずに容易に形
成できる。加えて、粉末成形法によりほぼアイレット形
状に形成したタングステン基焼結合金に、若干の機械加
工を施すことにより、複雑な形状をしたアイレットも手
数をかけずに容易に形成できる。
Therefore, if the eyelet is formed using these tungsten-based sintered alloys by powder molding, it will be a highly heat-dissipating eyelet that matches the coefficient of thermal expansion between the eyelet and the semiconductor element made of silicon mounted thereon. Therefore, a glass terminal can be easily formed in which the lead made of Kovar is sealed to the eyelet with high airtightness using borosilicate glass by the matt seal method without any trouble. In addition, by performing some machining on a tungsten-based sintered alloy that has been formed into an approximately eyelet shape by powder molding, an eyelet with a complicated shape can be easily formed without any effort.

さらに、これらのタングステン基焼結合金は、例えばそ
の引張り強度が約80〜120kg/mm2あって、機
械的強度が高く、これらのタングステン基焼結合金を用
いてアイレットを形成すれば、アイレットを薄く軽量化
できる。
Furthermore, these tungsten-based sintered alloys have high mechanical strength, with a tensile strength of about 80 to 120 kg/mm2, and if an eyelet is formed using these tungsten-based sintered alloys, the eyelet can be made thinner. Can be made lighter.

他方、銅合金の熱膨張係数も、既述のように、ホウケイ
酸系ガラス、コバール、シリコンの熱膨張係数に近似し
ている。それと共に、その熱伝導率も約0.5CaI/
Cm−5eC・℃と、鉄の熱伝導率に比べて高い。この
銅合金からなるアイレットは、焼結させたタングステン
またはモリフデンに銅を含浸させて形成した銅合金プロ
、りを切削加工することにより、形成可能である。その
ため、アイレットをこの銅合金から形成すれば、アイレ
ットとそれに搭載するシリコンからなる半導体素子等と
の熱膨張係数のマツチングを図った、高熱放散性のガラ
ス端子であって、アイレットにコバールからなるリード
を、マツチドシール法により、ホウケイ酸系ガラスを用
いて気密性高く封着したガラス端子を形成できる。
On the other hand, the coefficient of thermal expansion of the copper alloy is also similar to that of borosilicate glass, Kovar, and silicon, as described above. At the same time, its thermal conductivity is also approximately 0.5CaI/
Cm-5eC・℃, which is higher than the thermal conductivity of iron. The eyelet made of this copper alloy can be formed by cutting a copper alloy material made by impregnating sintered tungsten or molybdenum with copper. Therefore, if the eyelet is made of this copper alloy, it will be possible to create a glass terminal with high heat dissipation that matches the coefficient of thermal expansion between the eyelet and the semiconductor element made of silicon mounted thereon. A glass terminal sealed with high airtightness can be formed using borosilicate glass using the matt seal method.

アイレット10表面には、後述のリード封着用の貫通穴
20を透設している。このガラスとの接合面にあたる貫
通穴20内周面を含むアイレット10表面には、ニッケ
ルめっき層またはコバルトめっき層またはロジウムめっ
き層などからなるバリヤ層30と、鉄めっき層からなる
鉄層40と、コバルトめっき層からなるコバルト層50
とを順次備えている。そして、そのコバルト層50にそ
の直下の鉄層40から鉄を拡散させて、そのコバルト層
50に拡散させた鉄を用いて、コバルト層50表面にス
ピネル型構造をしたFe50.やC0F e yo a
等を主成分とする密着性が良くて頑強な酸化被膜70を
形成している。
The surface of the eyelet 10 is provided with a through hole 20 for sealing a lead, which will be described later. On the surface of the eyelet 10, including the inner peripheral surface of the through hole 20, which is the bonding surface with the glass, a barrier layer 30 made of a nickel plating layer, a cobalt plating layer, a rhodium plating layer, etc., and an iron layer 40 made of an iron plating layer, Cobalt layer 50 consisting of cobalt plating layer
and are sequentially equipped. Then, iron is diffused into the cobalt layer 50 from the iron layer 40 immediately below it, and using the iron diffused into the cobalt layer 50, Fe50. ya C0F e yo a
A strong oxide film 70 with good adhesion is formed which is mainly composed of the following.

なお、バリヤ層30、鉄層40、コバルト層50は、ス
パッタリング、CVD (気相成長法)などにより、上
記貫通穴20内周面に備えても良く、バリヤ層30は、
ニッケルとコバルトなどとの合金層であっても良い。ま
た、貫通穴20内周面以外のアイレット10表面には、
上記1<リヤ層30等を備えずに、耐食用、素子ボンデ
ィング用等のめっき層等のみを備えても良い。
Note that the barrier layer 30, the iron layer 40, and the cobalt layer 50 may be provided on the inner peripheral surface of the through hole 20 by sputtering, CVD (vapor phase growth), etc.
It may also be an alloy layer of nickel, cobalt, or the like. In addition, on the surface of the eyelet 10 other than the inner peripheral surface of the through hole 20,
1<The rear layer 30 and the like may not be provided, and only a plating layer for corrosion resistance, element bonding, etc. may be provided.

80は、コバールからなる入出力用線路のり一ド80で
ある。このソー180周囲には、リード80に含まれる
鉄やコバルト等を用いて、密着性が良くて頑強なスピネ
ル型構造をしたFe3O4やCoFe、O,等を主成分
とする酸化被膜82を形成している。
Reference numeral 80 denotes an input/output line glue 80 made of Kovar. Around this saw 180, an oxide film 82 mainly composed of Fe3O4, CoFe, O, etc. is formed with good adhesion and strong spinel structure using iron, cobalt, etc. contained in the lead 80. ing.

アイレットの貫通穴20には、その内周面のコバルト層
50表面に形成した前記酸化被膜70を介して、周囲に
上記酸化被膜82を形成したリード80を、貫通穴20
を貫通させて、マ・ノチドシール法により、ホウケイ酸
系ガラス90を用いて気密に封着している。
The lead 80 with the oxide film 82 formed around it is inserted into the through hole 20 of the eyelet through the oxide film 70 formed on the surface of the cobalt layer 50 on the inner peripheral surface of the eyelet.
is penetrated and hermetically sealed using borosilicate glass 90 by the manotide seal method.

以下に、このアイレットの貫通穴20にリード80をホ
ウケイ酸系ガラス90を用いて気密に封着している方法
を詳述する。
Below, a method for airtightly sealing the lead 80 into the through hole 20 of this eyelet using borosilicate glass 90 will be described in detail.

前記第1、第2、第3タングステン基焼結合金または銅
合金からなるアイレットを、脱脂処理した後、エツチン
グ液に浸漬して、その貫通穴20内周面を含むアイレッ
ト10表面を、めっき層などが密着しやすいように活性
化している。
After the eyelets made of the first, second, and third tungsten-based sintered alloys or copper alloys are degreased, they are immersed in an etching solution to coat the surface of the eyelet 10, including the inner peripheral surface of the through hole 20, with a plating layer. etc. are activated so that they can easily adhere to each other.

次に、ガラスとの接合面にあたる貫通穴20内周面を含
むアイレット10表面に、めっき層なとからなるバリヤ
層30、鉄層40、コバルト層50を順次形成している
Next, a barrier layer 30 made of a plating layer, an iron layer 40, and a cobalt layer 50 are sequentially formed on the surface of the eyelet 10, including the inner peripheral surface of the through hole 20, which is the bonding surface with the glass.

次に、アイレッ1−10を約900°Cの高温炉内に約
30分門人れてアニール(加熱処理)して、鉄層40か
らその直上のコバルト層50に鉄を拡散させている。
Next, the eyelets 1-10 are annealed (heated) in a high temperature furnace at about 900° C. for about 30 minutes to diffuse iron from the iron layer 40 into the cobalt layer 50 directly above it.

その後、アイレット10をウェットガスを充満させた高
温炉内に入れて、上記鉄を拡散させたコバルト層50表
面に、スピネル型構造をしたFe3O4やCoFetO
h等を主成分とする酸化被膜70を形成している。
After that, the eyelet 10 is placed in a high-temperature furnace filled with wet gas, and the surface of the cobalt layer 50 in which the iron is diffused is coated with Fe3O4 or CoFeO4 having a spinel type structure.
An oxide film 70 whose main component is h or the like is formed.

また、コバールからなるリード80を脱脂処理、酸処理
して洗浄した後、脱炭処理して、ソー180周囲に酸化
被膜形成用の素地を形成している。
Further, the lead 80 made of Kovar is degreased, treated with acid, cleaned, and then decarburized to form a base for forming an oxide film around the saw 180.

そして、リード80をウェットガスを充満した高温炉内
に入れて、ソー180周囲にF e :+ 04やCo
Fe、O,等を主成分とする酸化被膜82を形成してい
る。なお、リード80を形成しているコノ\−ルはガラ
ス封着材料として広く用いられており、上記ウェットガ
スや高温炉内の温度などを適宜調整することにより、ソ
ー180周囲に上記酸化被膜82を形成することは容易
である。
Then, the lead 80 is placed in a high-temperature furnace filled with wet gas, and Fe:+04 or Co is placed around the saw 180.
An oxide film 82 whose main components are Fe, O, etc. is formed. Note that the cone forming the lead 80 is widely used as a glass sealing material, and by appropriately adjusting the wet gas and the temperature in the high temperature furnace, the oxide film 82 can be formed around the saw 180. It is easy to form.

また、アイレットの貫通穴20に嵌入可能なホウケイ酸
系ガラスを仮焼結してなるリング状のタブレット(図示
せず)を形成している。そして、そのタブレットをアイ
レットの貫通穴20に嵌入していると共に、タブレット
内側にリード80を挿通している。そして、それらを共
に約1000℃の高温炉内の中性ガス雰囲気中で約15
分加熱して、タブレットを溶融させた後冷却している。
Further, a ring-shaped tablet (not shown) is formed by temporarily sintering borosilicate glass that can be fitted into the through hole 20 of the eyelet. The tablet is fitted into the through hole 20 of the eyelet, and the lead 80 is inserted inside the tablet. Then, both of them were heated for about 15 minutes in a neutral gas atmosphere in a high-temperature furnace at about 1000℃.
The tablets are heated for 1 minute to melt them and then cooled.

その際には、アイレット10、タブレット、り一ド80
をガラス端子組み立て用のカーボン治具(図示せず)内
に入れて、それらを動かぬように位置決め支持している
In that case, eyelet 10, tablet, Riichido 80
are placed in a carbon jig (not shown) for assembling glass terminals, and are positioned and supported so that they do not move.

そして、アイレットの貫通穴20にリード80を、マツ
チドシール法により、ホウケイ酸系カラス90を用いて
気密に封着している。
Then, the lead 80 is hermetically sealed in the through hole 20 of the eyelet using a borosilicate glass 90 by a matte seal method.

第1図と第2図に示した本発明の第1、第2、第3、第
4のガラス端子は、以上のように構成している。
The first, second, third, and fourth glass terminals of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 are constructed as described above.

次に、上述本発明の第1、第2、第3、第4のガラス端
子と従来のガラス端子との気密性の比較実験例を説明す
る。
Next, a comparative experimental example of airtightness between the first, second, third, and fourth glass terminals of the present invention and a conventional glass terminal will be described.

本発明の第1、第2、第3、第4のガラス端子では、そ
の第1、第2、第3タングステン基焼結合金または銅合
金からなるアイレットのガラスとの接合面にあたる貫通
穴内周面に、ニッケルめっき層からなる厚さ約2μmの
バリア層、鉄めっき層からなる厚さ約2μmの鉄層、コ
バルトめっき層からなる厚さ約2μmのコバルト層を順
次備えて、そのコバルト層にその直下の鉄層から拡散さ
せた鉄を用いて、コバルト層表面にスピネル型構造をし
たF e 304やCoFe、O,等を主成分とする酸
化被膜を形成した。また、従来のガラス端子でC1、そ
の焼結させたタングステンに銅を含浸させてなる銅合金
で形成したアイレットのガラスとの接合面にあたる貫通
穴内周面に、鉄−ニッケル合金めっき層からなる厚さ4
μmの金属めっき層を形成して、その金属めっき層に含
まれる鉄を用いて、金属めっき層表面に酸化被膜を形成
した。
In the first, second, third, and fourth glass terminals of the present invention, the inner circumferential surface of the through hole corresponding to the bonding surface with the glass of the first, second, and third eyelet made of the tungsten-based sintered alloy or copper alloy. A barrier layer of about 2 μm thick made of a nickel plating layer, an iron layer of about 2 μm thick made of an iron plating layer, and a cobalt layer of about 2 μm thick made of a cobalt plating layer are sequentially provided on the cobalt layer. Using iron diffused from the iron layer immediately below, an oxide film containing Fe 304, CoFe, O, etc. as main components and having a spinel structure was formed on the surface of the cobalt layer. In addition, in the conventional glass terminal C1, the inner peripheral surface of the through hole, which is the joint surface with the glass of the eyelet formed of a copper alloy made by impregnating sintered tungsten with copper, is coated with a thick iron-nickel alloy plating layer. Sa4
A μm thick metal plating layer was formed, and iron contained in the metal plating layer was used to form an oxide film on the surface of the metal plating layer.

そして、本発明の第1、第2、第3、第4のガラス端子
と従来のガラス端子共、上記アイレットの貫通穴に、そ
の穴内周面に形成した上記酸化被膜を介して、コバール
からなるリードであって、その周囲に酸化被膜を形成し
たリードを、マツチドシール法により、ホウケイ酸系ガ
ラスを用いて気密に封着した。そして、その気密性を調
べたところ、次の第1表のようになった。
In both the first, second, third, and fourth glass terminals of the present invention and the conventional glass terminal, Kovar is formed in the through hole of the eyelet through the oxide film formed on the inner peripheral surface of the hole. A lead having an oxide film formed around it was hermetically sealed using borosilicate glass by a matte seal method. When we investigated its airtightness, we found the results shown in Table 1 below.

第1表 第1表における気密性試験は、本発明の第1、第2、第
3、第4のガラス端子と従来のガラス端子に表中の加熱
温度を表中の加熱時間づつ順次加算的に加えた場合のそ
れぞれのガラス端子の気密性の良、不良を示している。
Table 1 The airtightness test in Table 1 was conducted by sequentially applying the heating temperatures listed in the table to the first, second, third, and fourth glass terminals of the present invention and the conventional glass terminals for the heating times listed in the table. It shows whether the airtightness of each glass terminal is good or bad when added to the glass terminal.

この第1表によれば、本発明の第1、第2、第3、第4
のガラス端子は、従来のガラス端子に比べて、高温に加
熱しても、その気密性が良好に保たれることが判る。
According to this Table 1, the first, second, third, fourth
It can be seen that the glass terminal maintains its airtightness better than conventional glass terminals even when heated to high temperatures.

また、実験によれば、ニッケルめっき層なとのバリヤ層
30は厚さ約2〜4μmとすれば、アイレット10を形
成している下地金属がバリヤ層30上方の鉄層40やコ
バルト層50に拡散して、ガラス端子の気密性に悪影響
を及ぼすことが無いことが確認された。また、鉄層40
はコバルト層50表面にスピネル型構造をしたF e 
304やC。
Also, according to experiments, if the barrier layer 30 such as a nickel plating layer has a thickness of about 2 to 4 μm, the base metal forming the eyelet 10 will be formed on the iron layer 40 or the cobalt layer 50 above the barrier layer 30. It was confirmed that there was no adverse effect on the airtightness of the glass terminal due to diffusion. In addition, the iron layer 40
Fe with a spinel structure on the surface of the cobalt layer 50
304 and C.

F e to 4等を主成分とする酸化被膜70を形成
するのに重要な役割を果たし、その厚さを約2〜4μm
とすれば、コバルト層50表面に上記酸化被膜70が的
確に形成されることが確認された。また、コバルト層5
0の厚さはアニール時間と密接な関係があって、その厚
さを約1〜3μmとすれば、コバルト層50表面に上記
FezO<やCoFe、04等を主成分とする酸化被膜
70が的確に形成されるか、それ以上の厚さとすると、
コバルト層50表面周辺の鉄の拡散量か減少して、コバ
ルト層50表面に上記酸化被膜70が的確に形成されに
くくなることが確認された。
It plays an important role in forming the oxide film 70 mainly composed of F e to 4, etc., and its thickness is about 2 to 4 μm.
If so, it was confirmed that the oxide film 70 was accurately formed on the surface of the cobalt layer 50. In addition, the cobalt layer 5
The thickness of 0 is closely related to the annealing time, and if the thickness is about 1 to 3 μm, the oxide film 70 mainly composed of FezO<, CoFe, 04, etc. can be accurately formed on the surface of the cobalt layer 50. or thicker,
It was confirmed that the amount of iron diffused around the surface of the cobalt layer 50 decreased, making it difficult to form the oxide film 70 accurately on the surface of the cobalt layer 50.

なお、本発明の第1、第2、第3、第4のガラス端子は
、第1図に示したような、アイレット10が円盤状をし
たソリッドタイプのガラス端子の外に、アイレットがキ
ャップ状をしたキャンタイプのガラス端子、あるいはハ
イブリッド回路や半導体素子などを収容する、周壁を金
属で形成した方形状等のガラス端子にも利用可能である
The first, second, third, and fourth glass terminals of the present invention include, in addition to the solid type glass terminal in which the eyelet 10 is in the shape of a disk, as shown in FIG. It can also be used for can-type glass terminals, or rectangular glass terminals with a metal peripheral wall that accommodate hybrid circuits, semiconductor elements, etc.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明の第1、第2、第3、第4
のガラス端子によれば、近時の高集積化した半導体素子
などを搭載するのに好適な、その素子などを形成してい
るンリフンに近い熱膨張係数を持った、熱放散性の良い
、第1、第2、第3タングステン基焼結合金または銅合
金からなるアイレットにリードを、マツチドシール法に
より、ガラスを用いて高耐熱気密性を持たせて封着して
なる、高信頼性のガラス端子を提供できる。
[Effects of the Invention] As explained above, the first, second, third, and fourth effects of the present invention
According to the glass terminal, it is suitable for mounting recent highly integrated semiconductor devices, etc., and has a coefficient of thermal expansion similar to that of the glass terminals that form the devices, and has good heat dissipation properties. 1. 2. 3. A highly reliable glass terminal in which the lead is sealed to an eyelet made of tungsten-based sintered alloy or copper alloy using glass to provide high heat-resistant airtightness. can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1、第2、第3、第4の電子部品用
ガラス端子の斜視図、第2図は第1図のガラス端子のリ
ード周辺の拡大断面図である。 10・・・アイレット、20・・・貫通穴、30・・・
バリヤ層、40・・・鉄層、50・・−コバルト層、7
0・・・酸化被膜、80・・・リード、82・・・酸化
被膜、90・・・ホウケイ酸系ガラス。 特許出願人 新光電気工業株式会社
FIG. 1 is a perspective view of first, second, third, and fourth glass terminals for electronic components of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of the leads of the glass terminal of FIG. 1. 10...eyelet, 20...through hole, 30...
Barrier layer, 40... Iron layer, 50...-Cobalt layer, 7
0... Oxide film, 80... Lead, 82... Oxide film, 90... Borosilicate glass. Patent applicant Shinko Electric Industry Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、アイレットにリードをガラスを用いて気密に封着し
てなるガラス端子において、前記アイレットに、ニッケ
ル3.5〜12重量%、銅1.5〜8重量%、残りがタ
ングステンと不可避不純物の組成の第1タングステン基
焼結合金からなるアイレットであって、そのガラスとの
接合面にニッケル層またはコバルト層またはロジウム層
等のバリヤ層と鉄層とコバルト層とを順次備えて、その
コバルト層にその直下の鉄層から拡散させた鉄を用いて
、コバルト層表面に酸化被膜を形成したアイレットを用
い、前記ガラスにホウケイ酸系ガラスを用い、前記リー
ドに鉄−ニッケル−コバルト合金からなるリードであっ
て、その周囲に酸化被膜を形成したリードを用いたこと
を特徴とする電子部品用ガラス端子。 2、請求項1記載の電子部品用ガラス端子において、第
1タングステン基焼結合金からなるアイレットに代えて
、ニッケル3.5〜12重量%、鉄1.5〜8重量%、
残りがタングステンと不可避不純物の組成の第2タング
ステン基焼結合金からなるアイレットを用いたことを特
徴とする電子部品用ガラス端子。 3、請求項1記載の電子部品用ガラス端子において、第
1タングステン基焼結合金からなるアイレットに代えて
、ニッケル3.5〜12重量%、鉄1.5〜8重量%、
モリブデン3.5〜12重量%、残りがタングステンと
不可避不純物の組成の第3タングステン基焼結合金から
なるアイレツトを用いたことを特徴とする電子部品用ガ
ラス端子。 4、請求項1記載の電子部品用ガラス端子において、第
1タングステン基焼結合金からなるアイレットに代えて
、焼結させたタングステンまたはモリブデンに銅を含浸
させた銅合金からなるアイレットを用いたことを特徴と
する電子部品用ガラス端子。
[Claims] 1. A glass terminal in which a lead is hermetically sealed to an eyelet using glass, wherein the eyelet contains 3.5 to 12% by weight of nickel, 1.5 to 8% by weight of copper, and the remainder. is an eyelet made of a first tungsten-based sintered alloy with a composition of tungsten and unavoidable impurities, and a barrier layer such as a nickel layer, a cobalt layer, or a rhodium layer, an iron layer, and a cobalt layer are sequentially formed on the joint surface with the glass. In order to prepare the cobalt layer, iron diffused from the iron layer immediately below it is used, an eyelet with an oxide film formed on the surface of the cobalt layer is used, the glass is made of borosilicate glass, and the lead is made of iron-nickel. - A glass terminal for an electronic component, characterized by using a lead made of a cobalt alloy and having an oxide film formed around the lead. 2. In the glass terminal for electronic components according to claim 1, in place of the eyelet made of the first tungsten-based sintered alloy, 3.5 to 12% by weight of nickel, 1.5 to 8% by weight of iron,
A glass terminal for an electronic component, characterized in that an eyelet is made of a second tungsten-based sintered alloy in which the remainder is tungsten and unavoidable impurities. 3. In the glass terminal for electronic components according to claim 1, in place of the eyelet made of the first tungsten-based sintered alloy, 3.5 to 12% by weight of nickel, 1.5 to 8% by weight of iron,
A glass terminal for an electronic component, characterized in that it uses an eyelet made of a tertiary tungsten-based sintered alloy having a composition of 3.5 to 12% by weight of molybdenum and the remainder tungsten and unavoidable impurities. 4. In the glass terminal for electronic components according to claim 1, an eyelet made of a copper alloy made of sintered tungsten or molybdenum impregnated with copper is used instead of the eyelet made of the first tungsten-based sintered alloy. A glass terminal for electronic components featuring:
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008084687A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hermetic terminal for semiconductor apparatus
JP2009146901A (en) * 2007-12-17 2009-07-02 Schott Ag Method for manufacturing electric lead-through and electric lead-through manufactured by the method
CN102170061A (en) * 2011-02-09 2011-08-31 苏刚印 Airtight type electric connector
CN102170064A (en) * 2011-02-09 2011-08-31 苏刚印 Electrical connector for inflatable high voltage electrical appliance

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