JPH10303325A - 電子部品収納用容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁基体と蓋体とからなる絶縁容器の内部に
電子部品を気密に収容する際、封止材を溶融させる熱が
電子部品に作用して特性を劣化させるため、電子部品を
正常に差動させることができない。 【解決手段】 絶縁基体１と蓋体２とを封止材８を介し
て接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４内部
に電子部品３を気密に収容する電子部品収納用容器であ
って、封止材８を酸化鉛５〜15重量％、酸化銀20〜40重
量％、五酸化燐10〜20重量％、酸化亜鉛１〜６重量％を
含むガラス成分にフィラーとしてのチタン酸鉛系化合物
を30〜50重量％添加したガラスとする。封止材８の軟化
溶融温度が低く、封止材８を溶融させる熱が電子部品３
に特性の劣化を招来させることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子や圧電振
動子等の電子部品を気密に封止して収容するための電子
部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封
止を行なう電子部品収納用容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路素子を初めとする
半導体素子あるいは水晶振動子・弾性表面波素子といっ
た圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収
納用容器は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）質
焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面あるいは下
面の略中央部に電子部品を収容するための凹部およびそ
の凹部周辺から下面にかけて導出された、例えばタング
ステンやモリブデン等の高融点金属粉末から成る複数個
のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、電子部品を外
部電気回路に電気的に接続するためにメタライズ配線層
に銀ロウ等のロウ材を介して取着された外部リード端子
と、蓋体とから構成されている。

【０００３】そして、電子部品が例えば半導体素子の場
合には、絶縁基体の凹部の底面に半導体素子をガラス・
樹脂・ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定すると
ともに半導体素子の各電極とメタライズ配線層とをボン
ディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接
続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラス
から成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とか
ら成る容器内部に半導体素子を気密に収容することによ
って最終製品としての半導体装置となる。

【０００４】また、電子部品が例えば圧電振動子の場合
には、絶縁基体の凹部の底面に形成された段差部に圧電
振動子の一端をポリイミド導電性樹脂等から成る接着剤
を介して接着固定するとともに圧電振動子の各電極をメ
タライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体
の上面に蓋体を低融点ガラスから成る封止材を介して接
合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に圧電振動
子を気密に収容することによって最終製品としての電子
部品装置となる。

【０００５】なお、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材
としては、一般に酸化鉛56〜66重量％・酸化ホウ素４〜
14重量％・酸化珪素１〜６重量％・酸化ビスマス0.5 〜
５重量％・酸化亜鉛0.5 〜３重量％を含むガラス成分に
フィラーとしてのコージェラント系化合物を９〜19重量
％・チタン酸錫系化合物を10〜20重量％添加したガラス
が使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の電子部品収納用容器においては、絶縁基体に蓋体を
接合させる封止材である低融点ガラスの軟化溶融温度が
約400 ℃程度であること、近時の電子部品は高密度化・
高集積化に伴って耐熱性が低下してきたこと等から、絶
縁基体と蓋体とを封止材を介して接合し、絶縁基体と蓋
体とからなる絶縁容器の内部に電子部品を気密に収容す
る場合、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電子部
品に作用して電子部品の特性に劣化を招来させ、電子部
品を正常に作動させることができないという問題点を有
していた。

【０００７】また、電子部品を絶縁基体の凹部の底面あ
るいは段差部へ接着固定する際の接着剤の耐熱性から、
電子部品を接着固定している導電性樹脂が封止材を溶融
させる熱により劣化してしまい、電子部品を安定して作
動させることができないという問題点もあり、封止温度
に対してはより低温化が要求されている。

【０００８】そのため、最近では電子部品収納用容器の
絶縁基体と蓋体とを接合させて絶縁容器の内部を気密に
封止する封止材として、軟化溶融温度が350 ℃以下のも
のが要求されるようになってきた。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みて案出されたも
のであり、その目的は、絶縁基体と蓋体とからなる絶縁
容器の内部に電子部品をその特性の劣化を招来すること
なく気密に封止し、電子部品を長期間にわたり正常に作
動させることができる電子部品収納用容器を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品収納用
容器は、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、
絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に電子部品を気密に
収容する電子部品収納用容器であって、前記封止材が酸
化鉛５乃至15重量％、酸化銀20乃至40重量％、五酸化燐
10乃至20重量％、酸化亜鉛１乃至６重量％を含むガラス
成分に、フィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を30乃至
50重量％添加したガラスから成ることを特徴とするもの
である。

【００１１】本発明の電子部品収納用容器によれば、絶
縁基体と蓋体とを接合させる封止材として、酸化鉛５〜
15重量％、酸化銀20〜40重量％、五酸化燐10〜20重量
％、酸化亜鉛１〜６重量％を含むガラス成分に、フィラ
ーとしてのチタン酸鉛系化合物を30〜50重量％添加した
軟化溶融温度が300 ℃以下のガラスを使用したことか
ら、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させて絶縁
基体と蓋体とからなる絶縁容器内部に電子部品を気密に
収容する際、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電
子部品に作用しても電子部品に特性の劣化を招来するこ
とはなく、その結果、電子部品を長期間にわたり正常に
作動させることが可能となる。

【００１２】また、本発明の電子部品収納用容器によれ
ば、封止材として上記の軟化溶融温度が300 ℃以下のガ
ラスを使用したことから、絶縁基体と蓋体とを封止材を
介して接合させて絶縁基体と蓋体とからなる絶縁容器内
部に電子部品を気密に収容する際、封止材を溶融させる
熱によって電子部品を接着固定する接着剤を劣化させる
ことが防止でき、従来の接着剤より耐熱性の低い例えば
エポキシ樹脂系の接着剤の使用が可能となるため、電子
部品の接着固定に対する耐衝撃性の改善を図ることがで
き、電子部品の接着固定の信頼性を高いものとして長期
間にわたり正常かつ安定に作動させることができること
が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明の電子部品収納用容器の
実施の形態の一例を示す断面図であり、同図においては
電子部品が半導体集積回路素子であり電子部品収納用容
器が半導体素子収納用パッケージである場合の例を示し
ている。

【００１４】図１において１は絶縁基体、２は蓋体であ
る。この絶縁基体１と蓋体２とで半導体集積回路素子３
を収容するための絶縁容器４が構成される。

【００１５】絶縁基体１はその上面あるいは下面の略中
央部に半導体集積回路素子３を収容する空所を形成する
ための凹部１ａが設けてあり、この凹部１ａの底面には
半導体集積回路素子３がガラス・樹脂・ロウ材等から成
る接着剤を介して接着固定される。

【００１６】絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体
やムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・炭化
珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化ア
ルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミ
ニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム
等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分
散剤等を添加混合して泥漿物を作り、その泥漿物を従来
周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシ
ート成形法を採用してシート状に成形してセラミックグ
グリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる
後、それらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き
加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約1600℃の高
温で焼成することによって製作される。

【００１７】また絶縁基体１は凹部１ａ周辺から上面に
かけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成されてお
り、このメタライズ配線層５の凹部１ａ周辺部には半導
体集積回路素子３の各電極がボンディングワイヤ６を介
して電気的に接続され、また絶縁基体１の上面に導出さ
れた部位には外部電気回路と接続される外部リード端子
７が銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。

【００１８】メタライズ配線層５は半導体集積回路素子
３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電
路として作用し、タングステン・モリブデン・マンガン
等の高融点金属粉末により形成されている。

【００１９】メタライズ配線層５はタングステン・モリ
ブデン・マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤
・溶媒・可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従
来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁
基体１と成るセラミックグリーンシートに予め印刷塗布
しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼
成することによって絶縁基体１の凹部１ａ周辺から上面
にかけて所定パターンに被着形成される。

【００２０】なお、メタライズ配線層５はその表面にニ
ッケル・金等の良導電性でかつ耐蝕性およびロウ材との
濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚み
に層着させておくと、メタライズ配線層５の酸化腐食を
有効に防止することができるとともにメタライズ配線層
５とボンディングワイヤ６との接続およびメタライズ配
線層５と外部リード端子７とのロウ付けを極めて強固と
なすことができる。従って、メタライズ配線層５の酸化
腐食を防止し、メタライズ配線層５とボンディングワイ
ヤ６との接続およびメタライズ配線層５と外部リード端
子７とのロウ付けを強固となすには、メタライズ配線層
５の表面にニッケル・金等をメッキ法により１〜20μｍ
の厚みに層着させておくことが好ましい。

【００２１】また一方、メタライズ配線層５にロウ付け
される外部リード端子７は絶縁容器４の内部に収容する
半導体集積回路素子３を外部電気回路に接続する作用を
為し、外部リード端子７を外部電気回路に接続すること
によって内部に収容される半導体集積回路素子３はボン
ディングワイヤ６・メタライズ配線層５および外部リー
ド端子７を介して外部電気回路に電気的に接続されるこ
ととなる。

【００２２】外部リード端子７は鉄−ニッケル−コバル
ト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、鉄−
ニッケル−コバルト合金等のインゴット（塊）に圧延加
工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施す
ことによって所定の形状に形成される。

【００２３】外部リード端子７はまたその表面にニッケ
ル・金等から成る良導電性でかつ耐蝕性に優れた金属を
メッキ法により１〜20μｍの厚みに層着させておくと、
外部リード端子７の酸化腐食を有効に防止することがで
きるとともに外部リード端子７と外部電気回路との電気
的接続を良好となすことができる。そのため、外部リー
ド端子７はその表面にニッケル・金等をメッキ法により
１〜20μｍの厚みに層着させておくことが好ましい。

【００２４】さらに外部リード端子７が取着された絶縁
基体１はその上面あるいは下面に蓋体２が封止材８を介
して接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから
成る絶縁容器４の内部に半導体集積回路素子３が気密に
収容される。

【００２５】封止材８は酸化鉛５〜15重量％、酸化銀20
〜40重量％、五酸化燐10〜20重量％、酸化亜鉛１〜６重
量％を含むガラス成分に、フィラーとしてのチタン酸鉛
系化合物を30〜50重量％添加したガラスで形成されてお
り、この酸化鉛・酸化銀・五酸化燐等から成る封止材８
はその軟化溶融温度が300 ℃以下と低く、そのため封止
材８を加熱溶融させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る絶
縁容器４の内部に半導体集積回路素子３を気密に収容す
る際、封止材８を溶融させる熱が絶縁容器４の内部に収
容する半導体集積回路素子３に作用しても半導体集積回
路素子３に特性の劣化を招来させることはなく、その結
果、半導体集積回路素子３を長期間にわたり正常に作動
させることが可能となる。

【００２６】なお、封止材８はそれを構成する酸化鉛
（ＰｂＯ）が５重量％未満であるとガラスの軟化溶融温
度が高くなり、封止材８を介して絶縁容器４を気密封止
する際、封止材８を軟化溶融させる熱によって半導体集
積回路素子３に特性の劣化が招来してしまう傾向があ
り、また15重量％を超えると封止材８の耐薬品性が低下
し、絶縁容器４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾
向がある。従って、酸化鉛（ＰｂＯ）はその量が５〜15
重量％の範囲に特定される。

【００２７】また酸化銀（ＡｇＯ）はその量が20重量％
未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、封止材
８を介して絶縁容器４を気密封止する際、封止材８を軟
化溶融させる熱によって半導体集積回路素子３に特性の
劣化が招来してしまう傾向があり、また40重量％を超え
ると封止材８の耐薬品性が低下し、絶縁容器４の気密封
止の信頼性が大きく低下する傾向がある。従って、酸化
銀（ＡｇＯ）はその量が20〜40重量％の範囲に特定され
る。

【００２８】また五酸化燐（Ｐ₂ Ｏ₅ ）はその量が10重
量％未満であるとガラスの軟化溶融温度が高くなり、封
止材８を介して絶縁容器４を気密封止する際、封止材８
を軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素子３に特
性の劣化が招来してしまう傾向があり、また20重量％を
超えると封止材８の耐薬品性が低下し、絶縁容器４の気
密封止の信頼性が大きく低下する傾向がある。従って、
五酸化燐（Ｐ₂ Ｏ₅ ）はその量が20〜40重量％の範囲に
特定される。

【００２９】また酸化亜鉛（ＺｎＯ）はその量が１重量
％未満であると封止材８の耐薬品性が低下し、絶縁容器
４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、ま
た６重量％を超えると封止材８の結晶化が進んで流動性
が低下し、絶縁容器４の封止が困難となる傾向がある。
従って、酸化亜鉛（ＺｎＯ）はその量が１〜６重量％の
範囲に特定される。

【００３０】さらにフィラーとして添加されるチタン酸
鉛系化合物はその量が30重量％未満であると封止材８の
膨張係数が絶縁基体１や蓋体２の熱膨張係数と会わなく
なる傾向があり、また50重量％を超えると封止材８の流
動性が低下し、絶縁容器４の封止が困難となる傾向があ
る。従って、フィラーとして添加されるチタン酸鉛系化
合物はその量が30〜50重量％の範囲に特定される。

【００３１】かくして本発明の電子部品収納用容器によ
れば、絶縁基体１の凹部１ａの底面に半導体集積回路素
子３をガラス・樹脂・ロウ材等から成る接着剤を介して
接着固定するとともに半導体集積回路素子３の各電極を
メタライズ配線層５にボンディングワイヤ６を介して電
気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａ
を覆うように蓋体２を封止材８を介して接合させ、絶縁
基体１と蓋体２とから成る絶縁容器４の内部に半導体集
積回路素子３を気密に封止することによって最終製品と
しての半導体装置が完成する。

【００３２】次に、図２は本発明の電子部品収納用容器
の実施の形態の他の例を示す断面図であり、同図におい
ては電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり電子部
品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を
示している。

【００３３】図２において11は絶縁基体、12は蓋体であ
る。この絶縁基体11と蓋体12とで圧電振動子13を収容す
るための絶縁容器14が構成される。

【００３４】絶縁基体11はその上面に圧電振動子13を収
容する空所を形成するための段差部を有する凹部11ａが
設けてあり、この凹部11ａの段差部には圧電振動子13が
樹脂等から成る接着剤15を介して接着固定される。

【００３５】接着剤15は例えばエポキシ樹脂系の導電性
樹脂から成り、絶縁基体11の凹部11ａの段差部に接着剤
15を介して圧電振動子13を載置させ、しかる後、接着剤
15に熱硬化処理を施して熱硬化させることによって圧電
振動子13を絶縁基体11に接着固定する。

【００３６】なお、絶縁基体11は前述の絶縁基体１と同
様の材料により同様に製作される。

【００３７】また、絶縁基体11には凹部11ａの段差部よ
り底面にかけて導出するメタライズ配線層16が形成され
ており、このメタライズ配線層16の凹部11ａ段差部に位
置する部位には圧電振動子13の各電極がエポキシ系導電
性樹脂から成る接着剤15を介して電気的に接続され、絶
縁基体11の底面に導出された部位には外部電気回路の配
線導体が半田等のロウ材を介して取着される。

【００３８】なお、メタライズ配線層16も前述のメタラ
イズ配線層５と同様の材料により同様に形成される。ま
た、メタライズ配線層16にもその露出する外表面にニッ
ケル・金等の良導電性でかつ耐蝕性およびロウ材との濡
れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚みに
層着させておくと、メタライズ配線層16の酸化腐食を有
効に防止することができるとともにメタライズ配線層16
を外部電気回路の配線導体に半田等のロウ材を介してロ
ウ付けする際、そのロウ付け強度を極めて強固となすこ
とができる。従って、メタライズ配線層16の露出する外
表面にニッケル・金等をメッキ法により１〜20μｍの厚
みに層着させておくことが好ましい。

【００３９】そして、圧電振動子13が接着固定された絶
縁基体11の上面に電気絶縁材料等から成る蓋体12が封止
材17を介して接合され、これによって絶縁基体11と蓋体
12とから成る絶縁容器14の内部に圧電振動子13が気密に
収容される。

【００４０】封止材17は、前述の封止材８と同様に、酸
化鉛５〜15重量％、酸化銀20〜40重量％、五酸化燐10〜
20重量％、酸化亜鉛１〜６重量％を含むガラス成分に、
フィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を30〜50重量％添
加したガラスで形成されており、この酸化鉛・酸化銀・
五酸化燐等から成る封止材17はその軟化溶融温度が300
℃以下と低く、そのため封止材17を加熱溶融させ、絶縁
基体11と蓋体12とから成る絶縁容器14の内部に圧電振動
子13を気密に収容する際、封止材17を溶融させる熱が絶
縁容器14の内部に収容する圧電振動子13に作用しても圧
電振動子13に特性の劣化を招来させることはなく、その
結果、圧電振動子13を長期間にわたり正常に作動させる
ことが可能となる。

【００４１】また、封止材17はガラスから成り、耐湿性
に優れていることから、大気中に含まれる水分が封止材
17を通して絶縁容器14内部に入り込もうとしても封止材
17で完全に阻止され、その結果、絶縁容器14内部に収容
する圧電振動子13に水分が付着して圧電振動子13表面の
電極が酸化腐食するのを有効に防止して圧電振動子13を
長期間にわたり安定して所定の振動周波数で振動させる
ことが可能となる。

【００４２】かくして本発明の電子部品収納用容器によ
れば、絶縁基体11の凹部11ａの段差部に圧電振動子13の
一端をエポキシ系導電性樹脂等から成る接着剤15を介し
て接着固定するとともに圧電振動子13の各電極をメタラ
イズ配線層16に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体11
の上面に凹部11ａを覆うように蓋体12を封止材17を介し
て接合させ、絶縁基体11と蓋体12とから成る絶縁容器14
の内部に圧電振動子13を気密に封止することによって最
終製品としての圧電振動子装置が完成する。

【００４３】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での
種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。例
えば、前述の例では圧電振動子13として水晶振動子を例
示したが、圧電磁気振動子や弾性表面波振動子等を収容
する圧電振動子収納用容器にも適用できることは言うま
でもない。

【００４４】

【発明の効果】本発明の電子部品収納用容器によれば、
絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材として、酸化鉛５
〜15重量％、酸化銀20〜40重量％、五酸化燐10〜20重量
％、酸化亜鉛１〜６重量％を含むガラス成分に、フィラ
ーとしてのチタン酸鉛系化合物を30〜50重量％添加した
軟化溶融温度が300 ℃以下のガラスを使用したことか
ら、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させて絶縁
基体と蓋体とからなる絶縁容器内部に電子部品を気密に
収容する際、封止材を溶融させる熱が内部に収容する電
子部品に作用しても電子部品に特性の劣化を招来させる
ことはなく、その結果、電子部品を長期間にわたり正常
に作動させることが可能となる。

【００４５】また、本発明の電子部品収納用容器によれ
ば、封止材として軟化溶融温度が300 ℃以下のガラスを
使用したことから、封止材を溶融させる熱によって電子
部品を接着固定する接着剤を劣化させることが防止で
き、従来の接着剤より耐熱性の低い例えばエポキシ樹脂
系の接着剤の使用が可能となるため、電子部品の接着固
定に対する耐衝撃性の改善を図ることができ、電子部品
の接着固定の信頼性を高いものとして長期間にわたり正
常かつ安定に作動させることができることが可能とな
る。

【００４６】さらに、本発明の電子部品収納用容器によ
れば、封止材はガラスから成り、耐湿性に優れているこ
とから、大気中に含まれる水分が封止材を通して容器内
部に入り込むことが完全に阻止され、その結果、容器内
部に収容する電子部品に水分が付着して電子部品表面の
電極が酸化腐食するのを有効に防止して電子部品を長期
間にわたり安定して正常に作動させることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一
例を示す断面図である。

【図２】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他
の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１、11・・・・・絶縁基体 ２、12・・・・・蓋体 ３・・・・・・・電子部品（半導体集積回路素子） 13・・・・・・・電子部品（圧電振動子） ４、14・・・・・絶縁容器 ８、17・・・・・封止材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合
   させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に電子部品を
   気密に収容する電子部品収納用容器であって、前記封止
   材が酸化鉛５乃至15重量％、酸化銀20乃至40重量％、五
   酸化燐10乃至20重量％、酸化亜鉛１乃至６重量％を含む
   ガラス成分に、フィラーとしてのチタン酸鉛系化合物を
   30乃至50重量％添加したガラスから成ることを特徴とす
   る電子部品収納用容器。