JPH08231242A - Low melting point sealing composition - Google Patents

Low melting point sealing composition

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JPH08231242A
JPH08231242A JP33774195A JP33774195A JPH08231242A JP H08231242 A JPH08231242 A JP H08231242A JP 33774195 A JP33774195 A JP 33774195A JP 33774195 A JP33774195 A JP 33774195A JP H08231242 A JPH08231242 A JP H08231242A
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JP
Japan
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glass
sealing
melting point
powder
composition
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Application number
JP33774195A
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Japanese (ja)
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Hajime Hikata
元 日方
Etsutaka Chimura
悦貴 地村
Hisami Tanaka
久美 田中
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24Fusion 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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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a low m.p. sealing compsn. giving a sealing material almost free from residual bubbles and not causing blackening even when the SiO2 content of PbO-B2 O3 -Bi2 O3 -SiO2 glass is reduced so as to reduce the m.p. of the glass. CONSTITUTION: This low m.p. sealing compsn. consists of 45-85vol.% glass powder having a compsn. consisting of, by weight, 25-85% PbO, 1-11.2% B2 O3 , 5.1-70% Bi2 O3 , 0.1-20% GeO2 , 0-5% SiO2 , 0-10% Fe2 O3 , 0-10% CuO, 0-15% ZnO, 0-5% TiO2 and 0-9% F2 and 15-55vol.% powdery refractory filler.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は低融点封着組成物に関
し、より具体的にはセラミックパッケージや表示デバイ
ス等の電子部品を封着するのに好適な低融点封着組成物
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a low melting point sealing composition, and more particularly to a low melting point sealing composition suitable for sealing electronic parts such as ceramic packages and display devices. .

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックパッケージや表示テバイス等
の封着に使用される封着材には、ICや水晶振動子等に
悪影響を及ぼさないように低温で封着できること、熱膨
張係数がセラミックや窓板ガラスのそれに適合している
こと、信号電流がリークしないように絶縁特性が良好で
あること、機械的強度が高いこと、耐水性等の耐侯性が
良いことが要求される。また特にICパッケージ用の封
着材料には、これらの条件の他にIC素子にα線が照射
されるとソフトエラーが発生するため、α線を放出する
物質を極力含まないこと等の条件を満たす必要がある。
2. Description of the Related Art Sealing materials used for sealing ceramic packages, display devices, etc. can be sealed at a low temperature so as not to adversely affect ICs, crystal oscillators, etc., and have a coefficient of thermal expansion of ceramics or windows. It is required to be suitable for the plate glass, have good insulating properties so as to prevent signal current from leaking, have high mechanical strength, and have good weather resistance such as water resistance. In addition, especially in the sealing material for the IC package, in addition to these conditions, a soft error occurs when the IC element is irradiated with α-rays. Need to meet.

【0003】従来より上記条件を満たすものとして、P
bO−B23 −Bi23 −SiO2 系の低融点ガラ
ス粉末や、これらのガラス粉末に耐火性フィラー粉末を
添加してなる封着材が各種提案されている。
Conventionally, P that satisfies the above condition is P
bO-B 2 O 3 -Bi 2 O 3 low-melting glass powder -SiO 2 system and, sealing material made by adding a refractory filler powder to these glass powders have been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】近年、ICの集積度は
益々高くなる傾向にあるが、それに伴い素子の耐熱性が
低下している。このため封着材には封着温度のさらなる
低温化が求められている。
In recent years, the degree of integration of ICs has tended to become higher and higher, but the heat resistance of the element has decreased accordingly. Therefore, the sealing material is required to have a further lower sealing temperature.

【0005】一般にPbO−B23 −Bi23 −S
iO2 系のガラスでは、SiO2 の含有量が少ないほど
ガラス転移点が下がり、封着温度を低くできることが知
られている。ところで封着材は、樹脂成分及び有機溶媒
と混合されてペースト化され、パッケージ等の封着部分
に塗布されるが、低融点化のためにガラス組成中のSi
2 の含有量を低減させると、ガラス粉末表面が活性化
するため、ペーストにした時にガラス粉末と樹脂成分と
の結合力が強くなる。その結果、封着時の熱処理におい
て樹脂成分が分解し難くなり、封着材中に多量の泡が残
存したり、黒く変色するといった現象が起こってしま
う。封着材中に残存した泡は、パッケージの封着強度を
劣化させる要因となる。また封着材の黒色化は、樹脂成
分の未分解物によってガラス組成中のPbOが還元さ
れ、Pb金属コロイドが発生するために起こると考えら
れており、ガラス強度や絶縁抵抗の劣化等を引き起こし
易くするものであるため好ましくない。
Generally, PbO-B 2 O 3 -Bi 2 O 3 -S
It is known that the glass of the iO 2 system has a lower glass transition point and a lower sealing temperature as the content of SiO 2 is smaller. By the way, the sealing material is mixed with a resin component and an organic solvent to form a paste, which is applied to the sealing portion of a package or the like.
When the content of O 2 is reduced, the surface of the glass powder is activated, so that when the paste is formed, the binding force between the glass powder and the resin component becomes strong. As a result, it becomes difficult for the resin component to decompose during the heat treatment during sealing, and a phenomenon occurs in which a large amount of bubbles remain in the sealing material or the color changes to black. The bubbles remaining in the sealing material become a factor that deteriorates the sealing strength of the package. Further, it is considered that the blackening of the sealing material occurs because PbO in the glass composition is reduced by the undecomposed material of the resin component to generate Pb metal colloid, which causes deterioration of glass strength and insulation resistance. It is not preferable because it makes it easier.

【0006】このような事情から、SiO2 はガラス組
成中に一定量以上含有させる必要があり、この系のガラ
スを使用した封着材においては低融点化に限界がある。
Under these circumstances, SiO 2 must be contained in the glass composition in a certain amount or more, and there is a limit to lowering the melting point in the sealing material using this type of glass.

【0007】本発明の目的は、低融点化のためにガラス
中のSiO2 含有量を低減しても、封着材に泡が殆ど残
存せず、且つ、黒色化することのない低融点封着組成物
を提供することである。
An object of the present invention is to provide a low melting point sealing material in which almost no bubbles remain in the sealing material and blackening does not occur even if the SiO 2 content in the glass is reduced to lower the melting point. To provide a dressing composition.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の研究
を行った結果、封着温度を下げるためにSiO2 含有量
が少なくても、GeO2 を含有させておくことにより、
ガラス表面の活性化を抑制できることを見いだし、本発
明として提案するものである。
Means for Solving the Problems As a result of various studies, the present inventors have found that by including GeO 2 in order to lower the sealing temperature, even if the content of SiO 2 is small,
It was found that the activation of the glass surface can be suppressed, and is proposed as the present invention.

【0009】即ち、本発明の低融点封着組成物は、重量
百分率でPbO 25〜85%、B23 1〜11.
2%、Bi23 5.1〜70%、GeO2 0.1
〜20%、SiO2 0〜5%、Fe23 0〜10
%、CuO 0〜10%、ZnO 0〜15%、TiO
2 0〜5%、F2 0〜9%の組成を有するガラス粉
末からなることを特徴とする。
That is, the low melting point sealing composition of the present invention contains PbO 25 to 85%, B 2 O 3 1 to 11.
2%, Bi 2 O 3 5.1 to 70%, GeO 2 0.1
~20%, SiO 2 0~5%, Fe 2 O 3 0~10
%, CuO 0-10%, ZnO 0-15%, TiO
It is characterized by comprising glass powder having a composition of 20 to 5% and F 20 to 9%.

【0010】また本発明の低融点封着組成物は、重量百
分率でPbO 25〜85%、B23 1〜11.2
%、Bi23 5.1〜70%、GeO2 0.1〜
20%、SiO2 0〜5%、Fe23 0〜10
%、CuO 0〜10%、ZnO 0〜15%、TiO
2 0〜5%、F2 0〜9%の組成を有するガラス粉
末45〜85体積%と、耐火性フィラー粉末15〜55
体積%とからなることを特徴とする。
Further, the low melting point sealing composition of the present invention contains PbO 25 to 85% by weight and B 2 O 3 to 11.2% by weight.
%, Bi 2 O 3 5.1 to 70%, GeO 2 0.1
20%, SiO 2 0-5%, Fe 2 O 3 0-10
%, CuO 0-10%, ZnO 0-15%, TiO
45 to 85% by volume of glass powder having a composition of 20 to 5% and F 20 to 9%, and refractory filler powder 15 to 55
And volume%.

【0011】[0011]

【作用】本発明の低融点封着組成物は、GeO2 を含有
するために、ガラス粉末表面の安定性が増大する。この
ためガラス粉末と樹脂成分との結合力が大きくならず、
封着時の熱処理によって樹脂成分が容易に分解される。
Since the low melting point sealing composition of the present invention contains GeO 2 , the stability of the glass powder surface is increased. Therefore, the binding force between the glass powder and the resin component does not increase,
The resin component is easily decomposed by the heat treatment during sealing.

【0012】本発明の低融点封着組成物において、ガラ
ス粉末の組成を上記のように限定した理由を以下に述べ
る。
The reason why the composition of the glass powder in the low melting point sealing composition of the present invention is limited as described above will be described below.

【0013】PbOの含有量は25〜85%、好ましく
は40〜85%、さらに好ましくは50〜80%であ
る。PbOが40%より少ないと粘性が高くなる傾向が
あり、25%より少なくなると粘性が高くなり過ぎて低
温ではガラスが十分に流動しなくなる。一方、85%よ
り多いと結晶化傾向が強くなって低温封着が困難にな
る。
The content of PbO is 25 to 85%, preferably 40 to 85%, more preferably 50 to 80%. If the PbO content is less than 40%, the viscosity tends to be high, and if it is less than 25%, the viscosity becomes too high and the glass does not flow sufficiently at low temperatures. On the other hand, if it is more than 85%, the tendency of crystallization becomes strong and the low temperature sealing becomes difficult.

【0014】B23 の含有量は1〜11.2%、好ま
しくは1.5〜11.1%、さらに好ましくは2〜8.
5%である。B23 はガラスを安定化させる効果があ
る。B23 の含有量が1.5%より少ないとガラスに
結晶化傾向が現れ、1%より少ないと結晶の析出が著し
くなって低温封着ができなくなる。一方、11.1%よ
り多いとガラスの粘性が高くなる傾向があり、11.2
%を越えると低温での封着が困難となる。
The content of B 2 O 3 is 1 to 11.2%, preferably 1.5 to 11.1%, more preferably 2 to 8.
5%. B 2 O 3 has the effect of stabilizing the glass. If the content of B 2 O 3 is less than 1.5%, the glass tends to be crystallized, and if it is less than 1%, precipitation of crystals becomes remarkable and low temperature sealing becomes impossible. On the other hand, if it exceeds 11.1%, the viscosity of the glass tends to be high,
If it exceeds%, sealing at low temperature becomes difficult.

【0015】Bi23 の含有量は5.1〜70%、好
ましくは5.1〜45%、さらに好ましくは5.1〜3
0%である。Bi23 は粘性を上げずにガラスを安定
化させ、ガラス化範囲を拡大する効果がある。Bi2
3 が5.1%より少ないとガラス化範囲が狭くなり、特
にB23 が7%より少ない組成においては結晶化が著
しくなって低温封着が困難になる。一方、45%よりも
多いとガラスの粘性が高くなる傾向があり、70%を越
えるとガラスの粘性が高くなり過ぎて低温封着が困難と
なる。
The content of Bi 2 O 3 is 5.1 to 70%, preferably 5.1 to 45%, more preferably 5.1 to 3%.
It is 0%. Bi 2 O 3 has the effect of stabilizing the glass without increasing the viscosity and expanding the vitrification range. Bi 2 O
When 3 is less than 5.1%, the vitrification range is narrowed, and particularly in the composition where B 2 O 3 is less than 7%, crystallization becomes remarkable and low-temperature sealing becomes difficult. On the other hand, if it is more than 45%, the viscosity of the glass tends to be high, and if it exceeds 70%, the viscosity of the glass becomes too high and the low temperature sealing becomes difficult.

【0016】GeO2 の含有量は0.1〜20%、好ま
しくは0.1〜10%、さらに好ましくは0.1〜5%
である。GeO2 はSiO2 と同様にガラス形成成分で
あり、この成分を含有させることにより安定性に優れた
ガラスを得ることができる。しかもSiO2 より少ない
モル含有量で同等の効果が得られ、低融点化できるとと
もに、ガラス粉末表面の安定性を増大させることができ
る。GeO2 の含有量が0.1%よりも少ないとその効
果がなく、低融点化のためにSiO2 を低減させた場
合、封着後の封着材に泡が残存したり、黒色化し易くな
る。またガラスの結晶化傾向が強くなって低温封着が困
難になる。一方、10%よりも多くなるとガラスの粘性
が高くなる傾向があり、20%を越えると低温での封着
できなくなる。
The content of GeO 2 is 0.1 to 20%, preferably 0.1 to 10%, more preferably 0.1 to 5%.
Is. GeO 2 is a glass-forming component like SiO 2, and by incorporating this component, a glass having excellent stability can be obtained. Moreover, the same effect can be obtained with a molar content smaller than that of SiO 2 , the melting point can be lowered, and the stability of the glass powder surface can be increased. If the content of GeO 2 is less than 0.1%, it has no effect, and if SiO 2 is reduced to lower the melting point, bubbles will remain in the sealing material after sealing and blackening is likely to occur. Become. Further, the tendency of glass to crystallize becomes strong, and low-temperature sealing becomes difficult. On the other hand, if it exceeds 10%, the viscosity of the glass tends to be high, and if it exceeds 20%, sealing at low temperature becomes impossible.

【0017】SiO2 はガラスを安定化させる目的で5
%まで、好ましくは2%まで、さらに好ましくは0.4
%まで含有させることが可能である。SiO2 が2%よ
り多いとガラス転移点が高くなる傾向が現れ、5%を超
えると低温封着ができなくなる。なお本発明において
は、低融点化させるためにSiO2 の含有量を極力少な
くすることが望ましい。
SiO 2 is used for the purpose of stabilizing the glass.
%, Preferably up to 2%, more preferably 0.4
It is possible to contain up to%. If SiO 2 is more than 2%, the glass transition point tends to be high, and if it exceeds 5%, low-temperature sealing cannot be performed. In the present invention, it is desirable to minimize the content of SiO 2 in order to lower the melting point.

【0018】Fe23 とCuOの含有量は各々0〜1
0%、好ましくは各々0〜7%、さらに好ましくは各々
0〜4%である。これらの成分はガラスを安定化させる
効果があるが、7%より多いとガラスの粘性が高くなる
傾向が現れ、10%を越えると低温で流動しなくなる。
なおFe23 とCuOは合量で0.2〜15%、特に
0.5〜7%であることが望ましい。
The contents of Fe 2 O 3 and CuO are 0 to 1 respectively.
0%, preferably 0 to 7% each, more preferably 0 to 4% each. These components have the effect of stabilizing the glass, but if they are more than 7%, the viscosity of the glass tends to be high, and if they exceed 10%, they do not flow at a low temperature.
The total content of Fe 2 O 3 and CuO is preferably 0.2 to 15%, particularly 0.5 to 7%.

【0019】ZnOの含有量は0〜15%、好ましくは
0〜14%、さらに好ましくは0.1〜6%である。Z
nOはガラスを安定化させ、且つ耐湿性を向上させる効
果があるが、14%より多いと結晶化傾向が現れ、15
%よりも多いとガラスが結晶化して十分流動しなくな
る。
The ZnO content is 0 to 15%, preferably 0 to 14%, more preferably 0.1 to 6%. Z
nO has the effect of stabilizing the glass and improving the moisture resistance, but if it exceeds 14%, a crystallization tendency appears, and
If it is more than%, the glass crystallizes and does not flow sufficiently.

【0020】TiO2 の含有量は0〜5%、好ましくは
0〜2%、さらに好ましくは0〜1.5%である。Ti
2 はガラスを安定化させる効果があるが、2%より多
くなると結晶化傾向が現れ、5%を越えると結晶化傾向
が著しくなって、流動しなくなる。
The content of TiO 2 is 0 to 5%, preferably 0 to 2%, more preferably 0 to 1.5%. Ti
O 2 has the effect of stabilizing the glass, but if it exceeds 2%, the crystallization tendency appears, and if it exceeds 5%, the crystallization tendency becomes remarkable and the fluidity does not flow.

【0021】F2 の含有量は0〜9%、好ましくは0〜
8%、さらに好ましくは0〜5%である。F2 はBi2
3 の多い組成系に添加するとガラスの固着点をさげて
結晶化傾向を抑える効果が得られる。F2 が8%より多
いと結晶化傾向が現れ、9%を越えるとガラスの安定性
が崩れ、結晶化が著しくなって流動しなくなる。
The content of F 2 is 0 to 9%, preferably 0 to
8%, more preferably 0-5%. F 2 is Bi 2
Addition to a composition system containing a large amount of O 3 has the effect of lowering the glass sticking point and suppressing the tendency of crystallization. If F 2 is more than 8%, crystallization tends to occur, and if it exceeds 9%, the stability of the glass is impaired, and crystallization becomes remarkable and the glass does not flow.

【0022】なお、上記成分以外にも5%以下のAl2
3 、V25 、AgO、SrO、P25 、Co2
3 、TeO2 、及び3%以下のMo23 、Rb2 O、
Cs2 O、Nb25 、Ta23 、CeO2 、Ni
O、Cr23 、As23 、Sb23 、SnO2
La23 等の希土類を他成分として含有させることが
できる。但しTl2 O、CdO等の非常に毒性の強い成
分の添加は環境上好ましくなく、避けるべきである。
In addition to the above components, 5% or less of Al 2
O 3 , V 2 O 5 , AgO, SrO, P 2 O 5 , Co 2 O
3 , TeO 2 , and 3% or less of Mo 2 O 3 , Rb 2 O,
Cs 2 O, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 3 , CeO 2 , Ni
O, Cr 2 O 3 , As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , SnO 2 ,
A rare earth element such as La 2 O 3 can be contained as another component. However, the addition of highly toxic components such as Tl 2 O and CdO is not environmentally preferable and should be avoided.

【0023】以上の組成を有するガラスは非晶質であ
り、封着時に結晶を析出し難いために流動性が良い。し
かもガラス転移点が310℃以下と低く、ガラスの粘性
も低いため、低温封着に適した封着材である。また30
〜200℃における熱膨張係数が100×10-7/℃以
上であり、これと適合する高膨張材料で封着することが
可能である。
The glass having the above composition is amorphous and has good flowability because it is difficult for crystals to precipitate during sealing. Moreover, the glass transition point is as low as 310 ° C. or lower, and the viscosity of the glass is low, so that it is a sealing material suitable for low temperature sealing. Again 30
The coefficient of thermal expansion at ˜200 ° C. is 100 × 10 −7 / ° C. or more, and it is possible to seal with a high expansion material compatible with this.

【0024】一方アルミナ(70×10-7/℃)、窒化
アルミニウム(45×10-7/℃)、窓板ガラス(85
×10-7/℃)等の熱膨張係数の適合しない材料からな
るパッケージや表示デバイスの封着を行う場合、被封着
物との熱膨張係数差を是正する目的で耐火性フィラー粉
末を混合して使用することが可能である。
On the other hand, alumina (70 × 10 −7 / ° C.), aluminum nitride (45 × 10 −7 / ° C.), window glass (85
When sealing a package or display device made of a material that does not conform to the thermal expansion coefficient, such as × 10 -7 / ° C), mix refractory filler powder for the purpose of correcting the difference in the thermal expansion coefficient with the adherend. Can be used.

【0025】耐火性フィラー粉末を混合する場合、その
混合割合はガラス粉末45〜85体積%と耐火性フィラ
ー粉末15〜55体積%であることが好ましい。両者の
割合をこのように限定した理由は、耐火性フィラー粉末
が15体積%より少ないとその効果がなく、55体積%
より多くなると流動性が悪くなって封着が困難になるこ
とによる。
When the refractory filler powder is mixed, the mixing ratio is preferably 45 to 85% by volume of glass powder and 15 to 55% by volume of refractory filler powder. The reason why the ratio of the two is limited in this way is that when the content of the refractory filler powder is less than 15% by volume, the effect is not exhibited, and 55% by volume.
This is because if the amount is larger, the fluidity becomes poor and the sealing becomes difficult.

【0026】耐火性フィラー粉末としては、チタン酸鉛
系セラミックス、ウイレマイト系セラミックス、コーデ
ィエライト、ジルコン系セラミックス、酸化錫固溶体、
アルミナが特に適しており、これらを単独、或は組み合
わせて使用することが好ましい。またこれら以外にも酸
化チタン、五酸化ニオブ、ムライト等を使用することが
できる。なお、β−ユークリプタイトは、ガラスとの相
性が悪く、流動性を著しく低下させる。また構成成分に
アルカリ金属元素を含み、絶縁抵抗を低下させるため使
用しない方がよい。
As the refractory filler powder, lead titanate type ceramics, willemite type ceramics, cordierite, zircon type ceramics, tin oxide solid solution,
Alumina is particularly suitable, and it is preferable to use these alone or in combination. Other than these, titanium oxide, niobium pentoxide, mullite and the like can be used. Note that β-eucryptite has a poor compatibility with glass and significantly reduces the fluidity. Further, it is preferable not to use it because it contains an alkali metal element as a constituent and reduces the insulation resistance.

【0027】[0027]

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の低融点封着
組成物を説明する。
EXAMPLES The low melting point sealing composition of the present invention will be described below based on examples.

【0028】(実施例1)表1は、SiO2 とGeO2
の低融点化と樹脂成分の分解性に対する効果を説明する
ものであり、試料aはPbO−B23 −Bi23
SiO2 系ガラスの一例であり、試料bは試料aからS
iO2 を除いたPbO−B23 −Bi23 系ガラ
ス、試料cは試料bに1%のGeO2 を添加した本発明
の低融点封着組成物をそれぞれ示している。
Example 1 Table 1 shows SiO 2 and GeO 2
Of are intended to illustrate the effect on degradation of the low melting point resin component, sample a is PbO-B 2 O 3 -Bi 2 O 3 -
This is an example of SiO 2 glass, and sample b is sample a to S
iO 2 and PbO-B 2 O 3 except -Bi 2 O 3 based glass, sample c shows a low melting point sealing composition of the present invention with the addition of GeO 2 in 1% sample b, respectively.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】表1の試料は次のようにして調製した。The samples in Table 1 were prepared as follows.

【0031】表中の組成になるように原料粉末を調合、
混合し、白金坩堝に入れて900℃で1時間溶融し、薄
板状に成形した後、粉砕し、350メッシュのステンレ
ス製篩を通過させて平均粒径が4μmのガラス粉末試料
を得た。
The raw material powders are blended so as to have the composition shown in the table,
The mixture was mixed, put in a platinum crucible, melted at 900 ° C. for 1 hour, molded into a thin plate, crushed, and passed through a 350-mesh stainless sieve to obtain a glass powder sample having an average particle diameter of 4 μm.

【0032】次に得られたガラス粉末試料についてガラ
ス転移点及び樹脂成分の分解性を評価した。なお樹脂成
分の分解性の評価については、ガラス粉末60体積%と
ウイレマイト系セラミックス粉末40体積%を混合し
て、30〜200℃における熱膨張係数をアルミナの熱
膨張係数70×10-7/℃に適合するように67〜73
×10-7/℃に調整したものを用いた。結果を表1に示
す。
Next, the glass transition point and the decomposability of the resin component of the obtained glass powder sample were evaluated. For the evaluation of the decomposability of the resin component, 60% by volume of glass powder and 40% by volume of willemite-based ceramic powder were mixed, and the thermal expansion coefficient at 30 to 200 ° C. was calculated as the thermal expansion coefficient of alumina 70 × 10 −7 / ° C. 67-73 to fit
The one adjusted to × 10 -7 / ° C was used. The results are shown in Table 1.

【0033】表1から明らかなように、試料aはガラス
転移点が307℃であり、また樹脂成分の分解性に優れ
ていた。試料aの組成からSiO2 を除いた試料bは、
ガラス転移点が292℃と試料aより15℃低かったも
のの、樹脂成分の分解性が劣っていた。一方、試料bに
GeO2 を添加した試料cは、ガラス転移点が296℃
と試料aに比べて11℃も低い値を示し、しかも樹脂成
分の分解性にも優れていた。
As is clear from Table 1, sample a had a glass transition point of 307 ° C. and was excellent in decomposability of the resin component. The sample b obtained by removing SiO 2 from the composition of the sample a is
Although the glass transition point was 292 ° C., which was 15 ° C. lower than that of Sample a, the decomposability of the resin component was poor. On the other hand, the sample b in which GeO 2 is added has a glass transition point of 296 ° C.
And 11 ° C. were lower than those of the sample a, and the decomposability of the resin component was also excellent.

【0034】これらの事実は、SiO2 の代わりにGe
2 を含有させると、低融点化でき、しかも樹脂成分の
分解性に優れた封着用組成物が得られることを示してい
る。
These facts indicate that Ge 2 instead of SiO 2
It is shown that when O 2 is contained, a melting point can be lowered and a sealing composition having excellent decomposability of the resin component can be obtained.

【0035】なお、ガラス転移点は示差熱分析計(DT
A)により求めた。また樹脂成分の分解性は次のように
して評価した。まず5重量%のアクリル樹脂をタ−ピネ
オ−ルに溶解したビ−クルと混合してペ−ストとし、こ
れをサーディップ(C−DIP)用アルミナ上に、膜厚
が所定の厚みになるように印刷した。その後、バインダ
ー分解のためにガラス転移点よりも80℃高い温度で焼
成し、さらに各ガラスの持つ封着温度で焼成した。この
ようにして形成したガラス膜を観察し、未焼成品よりも
黒くなっている場合、または破断面の膜中の泡が未焼成
品よりも多いと思われるときは不可、それ以外を良とし
た。
The glass transition point is measured by a differential thermal analyzer (DT
Determined according to A). The degradability of the resin component was evaluated as follows. First, 5% by weight of an acrylic resin was mixed with a vehicle dissolved in tapineol to form a paste, which had a predetermined thickness on a cerdip (C-DIP) alumina. Printed. After that, it was fired at a temperature higher than the glass transition point by 80 ° C. to decompose the binder, and further fired at the sealing temperature of each glass. Observing the glass film formed in this way, it is not possible when it is blacker than the unbaked product or when it is considered that there are more bubbles in the film of the fracture surface than in the unbaked product. did.

【0036】(実施例2)表2乃至表4は、本発明にお
けるガラス粉末からなる低融点封着組成物の実施例を示
すものである。
Example 2 Tables 2 to 4 show examples of the low melting point sealing composition made of glass powder according to the present invention.

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】[0039]

【表4】 [Table 4]

【0040】表2乃至表4から明らかなように、試料A
〜Mはガラス転移点が195〜310℃、熱膨張係数が
102〜162×10-7/℃であり、何れも流動性及び
安定性に優れていた。
As is clear from Tables 2 to 4, sample A
M has a glass transition point of 195 to 310 ° C. and a thermal expansion coefficient of 102 to 162 × 10 −7 / ° C., and all had excellent fluidity and stability.

【0041】なお、表中の各試料は、実施例1と同様に
して調製し、評価した。熱膨張係数は押棒式熱膨張測定
装置を用い、各試料の焼成物について測定した。流動性
は、試料から外径20mm、高さ5mmのボタンを作製
した後、380℃、10分の条件で加熱し、このときの
ボタンの直径が21mmを超えるものを良、21mm未
満のものを不可とした。安定性は、流動性試験後の試料
表面を目視で観察し、結晶が全く認められなかったもの
を良、認められたものを不可とした。
Each sample in the table was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The thermal expansion coefficient was measured for the fired product of each sample using a push rod thermal expansion measuring device. As for fluidity, after producing a button with an outer diameter of 20 mm and a height of 5 mm from a sample, heating the button at 380 ° C. for 10 minutes, the button having a diameter of more than 21 mm is good, and the button having a diameter of less than 21 mm is good. I made it impossible. The stability was evaluated by visually observing the surface of the sample after the fluidity test, in which no crystals were observed at all, and when it was observed, it was judged as unsatisfactory.

【0042】(実施例3)表5乃至表7は、表2乃至表
4の各試料に耐火性フィラー粉末を混合して作製したI
Cパッケージの封着用組成物の実施例(試料No.1〜
15)を示すものである。
(Example 3) Tables 5 to 7 are prepared by mixing refractory filler powder with each sample of Tables 2 to 4.
Examples of compositions for sealing C packages (Sample Nos. 1 to 1
15).

【0043】[0043]

【表5】 [Table 5]

【0044】[0044]

【表6】 [Table 6]

【0045】[0045]

【表7】 [Table 7]

【0046】表5乃至表7から明らかなように、試料N
o.1〜15は、封着温度が410℃以下、パッケージ
強度が240lbf・in以上、α線放出量が0.23
count/cm2 ・hr以下、絶縁抵抗が109.2 Ω
・cm以上であり、しかも樹脂成分の分解性に優れてい
た。また30〜200℃における熱膨張係数は、試料N
o.1〜7及び試料No.12〜15が65〜75×1
-7/℃、試料No.8〜11が51〜54×10-7
℃であり、それぞれアルミナ(70×10-7/℃)、窒
化アルミニウム(45×10-7/℃)に適合する値を示
した。
As is clear from Tables 5 to 7, sample N
o. Nos. 1 to 15 have a sealing temperature of 410 ° C or less, a package strength of 240 lbf · in or more, and an α ray emission amount of 0.23.
less than count / cm 2 · hr, insulation resistance 10 9.2 Ω
-It was more than cm, and was excellent in the decomposability of the resin component. The thermal expansion coefficient at 30 to 200 ° C. is
o. 1 to 7 and sample No. 12-15 is 65-75 x 1
0 −7 / ° C., sample No. 8-11 is 51-54 × 10 -7 /
The temperature was 0 ° C, and values corresponding to alumina (70 x 10 -7 / ° C) and aluminum nitride (45 x 10 -7 / ° C) were shown.

【0047】表8及び表9は、表2乃至表4の試料に耐
火性フィラー粉末を混合して作製した蛍光表示管用の封
着用組成物の実施例(試料No.16〜21)を示すも
のである。
Tables 8 and 9 show examples (Sample Nos. 16 to 21) of sealing compositions for fluorescent display tubes prepared by mixing the samples of Tables 2 to 4 with refractory filler powder. Is.

【0048】[0048]

【表8】 [Table 8]

【0049】[0049]

【表9】 [Table 9]

【0050】表8及び表9から明らかなように、試料N
o.16〜21は、封着温度が400℃以下、絶縁抵抗
が1013.1Ω・cm以上であり、しかも樹脂成分の分解
性に優れていた。また30〜250℃における熱膨張係
数は74〜76×10-7/℃であり、窓板ガラスのそれ
(85×10-7/℃)に適合する値を示した。
As is clear from Tables 8 and 9, sample N
o. In Nos. 16 to 21, the sealing temperature was 400 ° C. or lower, the insulation resistance was 10 13.1 Ω · cm or higher, and the resin components were excellent in decomposability. The coefficient of thermal expansion at 30 to 250 ° C was 74 to 76 × 10 -7 / ° C, which was a value suitable for that of window glass (85 × 10 -7 / ° C).

【0051】これらの事実は、本発明の低融点封着組成
物がICパッケージや表示デバイスの封着材に求められ
る諸条件を満足するものであり、低温で封着でき、しか
も樹脂成分の分解性に優れていることを示している。
These facts indicate that the low-melting point sealing composition of the present invention satisfies various conditions required for a sealing material for IC packages and display devices, can be sealed at a low temperature, and decomposes resin components. It has shown that it is excellent in sex.

【0052】なお封着温度は、各試料にビヒクルを加え
て作製したペ−ストを、各パッケージパーツに印刷、グ
レ−ズした後、これらを種々の温度で焼成し、封着可能
な最低温度を求めた。パッケージ強度は、28リ−ド
LSI C−DIPパッケ−ジのトルクテストで求め
た。トルクテストは、C−DIPのベースセラミックと
キャップセラミックとに回転力を加え、封着材部分が破
壊するの強度をトルクメーターで測定したものである。
α線放出量は、ZnSシンチレーションカウンターを用
いて測定した。絶縁抵抗は、メガオ−ムメ−タ−を用い
て150℃における値を測定した。
The sealing temperature is the lowest temperature at which the paste prepared by adding a vehicle to each sample is printed and graded on each package part and then baked at various temperatures to achieve the sealing. I asked. Package strength is 28 leads
It was determined by the torque test of the LSI C-DIP package. In the torque test, a rotational force is applied to the C-DIP base ceramic and the cap ceramic, and the strength at which the sealing material portion breaks is measured with a torque meter.
The α-ray emission amount was measured using a ZnS scintillation counter. The insulation resistance was measured at 150 ° C. by using a mega ohm meter.

【0053】また表4乃至表6に示した耐火性フィラー
粉末は次のようにして作製した。
The refractory filler powders shown in Tables 4 to 6 were prepared as follows.

【0054】チタン酸鉛系セラミックス粉末は、PbT
iO3 結晶中にCaOを固溶したものであり、リサー
ジ、酸化チタン、炭酸カルシウムを重量%でPbO70
%、TiO2 20%、CaO 10%の組成になるよ
うに調合し、混合後、1100℃で5時間焼成し、次い
でこの焼成物をアルミナボールにて粉砕し、350メッ
シュのステンレス製篩を通過させ、平均粒径が4μmの
粉末状としたものを用いた。
Lead titanate-based ceramic powder is PbT
It is a solid solution of CaO in iO 3 crystal and contains litharge, titanium oxide, and calcium carbonate in a weight percentage of PbO70.
%, TiO 2 20%, CaO 10%, and after mixing, calcination is performed at 1100 ° C. for 5 hours, and the calcination product is crushed with alumina balls and passed through a 350-mesh stainless sieve. Then, a powder having an average particle diameter of 4 μm was used.

【0055】ウイレマイト系セラミックス粉末は、亜鉛
華、光学石粉、酸化アルミニウムを重量%でZnO 7
0%、SiO2 25%、Al23 5%の組成にな
るように調合し、混合後、1440℃で15時間焼成
し、次いでこの焼成物を粉砕し、250メッシュのステ
ンレス製篩を通過させ、平均粒径が5μmの粉末状とし
たものを用いた。
The willemite-based ceramic powder includes zinc white, optical stone powder, and aluminum oxide in ZnO 7 by weight%.
It was prepared to have a composition of 0%, SiO 2 25%, and Al 2 O 3 5%, and after mixing, it was fired at 1440 ° C. for 15 hours, then this fired product was crushed and passed through a 250 mesh stainless sieve. Then, a powder having an average particle diameter of 5 μm was used.

【0056】コーディエライト粉末は、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウム、光学石粉を2MgO・2Al2
3 ・5SiO2 の割合になるように調合し、混合後、
1400℃で10時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕
し、250メッシュのステンレス製篩を通過したものを
使用した。
As the cordierite powder, magnesium oxide, aluminum oxide and optical stone powder are used as 2MgO.2Al 2
Prepare so that the ratio of O 3 · 5SiO 2 is, and after mixing,
It was fired at 1400 ° C. for 10 hours, then the fired product was crushed and passed through a 250-mesh stainless sieve.

【0057】ジルコン系セラミックス粉末は次のように
して作製した。まず、天然ジルコンサンドを一旦ソーダ
分解し、塩酸に溶解した後、濃縮結晶化を繰り返すこと
によって、α線放出物質であるU、Thの極めて少ない
オキシ塩化ジルコニウムにし、アルカリ中和後、加熱し
て精製ZrO2 を得た。さらにこの精製ZrO2 に高純
度珪石粉、酸化第二鉄を重量%でZrO2 66%、S
iO2 32%、Fe23 2%の組成になるように
調合し、混合後、1400℃で16時間焼成し、次いで
この焼成物を粉砕し、250メッシュのステンレス製篩
を通過したものを使用した。
The zircon ceramic powder was produced as follows. First, natural zircon sand is once decomposed with soda, dissolved in hydrochloric acid, and then repeatedly concentrated and crystallized to obtain zirconium oxychloride having extremely small amounts of U and Th which are α-ray emitting substances, neutralized with an alkali, and then heated. Purified ZrO 2 was obtained. Furthermore, high-purity silica stone powder and ferric oxide were added to the purified ZrO 2 in a weight percentage of ZrO 2 66%, S
iO 2 32% and Fe 2 O 3 2% were blended and mixed, and then calcined at 1400 ° C. for 16 hours. Then, the calcined product was crushed and passed through a 250 mesh stainless sieve. used.

【0058】酸化錫固溶体粉末は、重量%でSnO2
99%、MnO2 1%の組成になるように酸化錫及び
二酸化マンガンを調合し、混合後、1400℃で16時
間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、250メッシュ
のステンレス篩を通過したものを使用した。
The tin oxide solid solution powder is made of SnO 2 in weight%.
Tin oxide and manganese dioxide were blended so as to have a composition of 99% and MnO 2 1%, mixed and then calcined at 1400 ° C. for 16 hours, and then the calcined product was crushed and passed through a 250-mesh stainless sieve. It was used.

【0059】アルミナ粉末は、市販されている350メ
ッシュパス品を使用した。
As the alumina powder, a commercially available 350 mesh pass product was used.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の低融点封
着組成物は、セラミックパッケージや表示デバイス等の
封着材に要求される諸特性を満足するものである。特に
従来の封着材よりさらに低温で封着が可能であり、しか
も封着後の残留泡や封着材が黒く変色するといった現象
が起こらないため、パッケージの特性を劣化させること
がない。それゆえ電子部品の封着材として好適である。
As described above, the low melting point sealing composition of the present invention satisfies various characteristics required for a sealing material such as a ceramic package or a display device. In particular, the sealing can be performed at a lower temperature than that of the conventional sealing material, and since the phenomenon such as residual bubbles after sealing and the sealing material being discolored black does not occur, the characteristics of the package are not deteriorated. Therefore, it is suitable as a sealing material for electronic parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量百分率でPbO 25〜85%、B
23 1〜11.2%、Bi23 5.1〜70
%、GeO2 0.1〜20%、SiO2 0〜5%、
Fe23 0〜10%、CuO 0〜10%、ZnO
0〜15%、TiO2 0〜5%、F2 0〜9%の
組成を有するガラス粉末からなることを特徴とする低融
点封着組成物。
1. PbO 25-85%, B by weight percentage
2 O 3 1 to 11.2%, Bi 2 O 3 5.1 to 70
%, GeO 2 0.1-20%, SiO 2 0-5%,
Fe 2 O 3 0-10%, CuO 0-10%, ZnO
A low melting point sealing composition comprising a glass powder having a composition of 0 to 15%, TiO 2 0 to 5%, and F 2 0 to 9%.
【請求項2】 重量百分率でPbO 25〜85%、B
23 1〜11.2%、Bi23 5.1〜70
%、GeO2 0.1〜20%、SiO2 0〜5%、
Fe23 0〜10%、CuO 0〜10%、ZnO
0〜15%、TiO2 0〜5%、F2 0〜9%の
組成を有するガラス粉末45〜85体積%と、耐火性フ
ィラー粉末15〜55体積%とからなることを特徴とす
る低融点封着組成物。
2. PbO 25-85% by weight percentage, B
2 O 3 1 to 11.2%, Bi 2 O 3 5.1 to 70
%, GeO 2 0.1-20%, SiO 2 0-5%,
Fe 2 O 3 0-10%, CuO 0-10%, ZnO
A low melting point characterized by comprising 45 to 85% by volume of glass powder having a composition of 0 to 15%, 0 to 5% of TiO 2, and 0 to 9% of F 2 and 15 to 55% by volume of refractory filler powder. Sealing composition.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6163106A (en) * 1997-09-09 2000-12-19 Asahi Glass Company Ltd. Color cathode ray tube and water resistant glass frit
JP2005502576A (en) * 2001-09-10 2005-01-27 カール−ツァイス−シュティフトゥング Bismuth oxide glass containing germanium oxide
JP4819999B2 (en) * 1998-03-17 2011-11-24 日本板硝子株式会社 Double glazing
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