JPS61191540A - Glass for low-temperature sealing - Google Patents

Glass for low-temperature sealing

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JPS61191540A
JPS61191540A JP3199485A JP3199485A JPS61191540A JP S61191540 A JPS61191540 A JP S61191540A JP 3199485 A JP3199485 A JP 3199485A JP 3199485 A JP3199485 A JP 3199485A JP S61191540 A JPS61191540 A JP S61191540A
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JP
Japan
Prior art keywords
glass
sealing
oxide
lead
low
Prior art date
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Pending
Application number
JP3199485A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Kobayashi
啓二 小林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide titled glass having excellent leak resistance, adhesive strength, moisture resistance and water resistance by consisting said glass of specifically composed PbO, PbF2, B2O3, GeO2 and SiO2. CONSTITUTION:The titled glass compsn. which can make sealing while suppressing cracking at <=500 deg.C is obtd. by mixing and melting 65-88wt% PbO, 0.1-5wt% PbF2, 1-15wt% B2O3, 1-15wt% GeO2, 1-20wt% SiO2 and, if necessary, low expandable ceramic powder as a filler. The glass is pulverized and is made into a pasty state with an org. solvent. Sealing in executed by using such glass paste.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、低温封止用ガラスに係り、特に半導体デバイ
スの封正に用いられるガラスに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field to Which the Invention Pertains] The present invention relates to a glass for low-temperature sealing, and particularly to a glass used for sealing semiconductor devices.

〔従来の技術およびその問題点〕[Conventional technology and its problems]

半導体チップを外気から遮断すると共に半導体チップ及
びリード線を機械的に保護するためのパッケージは、特
に、集積度の高い超大型半導体集積回路(超LSI)等
、微細な回路パターンを有する半導体装置では、重要な
存在となりている。
Packages that shield semiconductor chips from the outside air and mechanically protect semiconductor chips and lead wires are particularly important for semiconductor devices with fine circuit patterns, such as highly integrated ultra-large semiconductor integrated circuits (ultra LSIs). , has become an important presence.

例えば、セラミックスパッケージを用いた実装法では、
半導体チップに接続されたリード線と該セラミックスパ
ッケージとの間にガラスを介在させて気密封止を行なう
方法が、透湿性がなく、気密性に優れ、機械的にも堅牢
であることから広く用いられている。
For example, in a mounting method using a ceramic package,
The method of airtight sealing by interposing glass between the lead wires connected to the semiconductor chip and the ceramic package is widely used because it is not moisture permeable, has excellent airtightness, and is mechanically robust. It is being

従来、このような封正に用いられるガラスは封正に際し
て500η以上に加熱しなければならないものがほとん
どであり、低温処理を行なうと、接着後の強度が低下し
たり、耐水@′z耐湿性が低下する等の問題があった。
Conventionally, most of the glass used for such sealing must be heated to 500η or more during sealing, and low-temperature treatment may reduce the strength after bonding or reduce water resistance @'z moisture resistance. There were problems such as a decrease in

しかしながら、500で以上の高温下で封止が行なわれ
ると、内蔵される半導体チップが悪影響を受け、特性の
劣化を生じる等、デバイスの歩留りの低下や信頼性の低
下を招く原因となることが多いため、できる限り低い温
度で封止することができ、接着後の強度が充分高くかつ
耐水性、耐湿性の優れた封止用ガラスの実現が強く望ま
れていた。
However, if encapsulation is performed at a high temperature of 500°C or higher, the built-in semiconductor chip may be adversely affected, resulting in deterioration of characteristics, which may lead to a decrease in device yield and reliability. Therefore, it has been strongly desired to realize a sealing glass that can be sealed at the lowest possible temperature, has sufficiently high strength after bonding, and has excellent water resistance and moisture resistance.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、500υ
以下で封止することができると共に、接着強度、耐水性
および耐湿性の優れた低温封止用ガラスを提供すること
を目的とする。
The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and
An object of the present invention is to provide a low-temperature sealing glass that can be sealed with the following properties and has excellent adhesive strength, water resistance, and moisture resistance.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

そこで、本発明の封止用ガラスは、酸化鉛(PbO)6
5〜88重竜パ重上パーセント、弗化鉛(PbF、)0
.1〜5%、酸化ホウ素(BtOs)i〜15cs1酸
化ゲルマニウム(GeOl)1〜15%、酸化シリコン
(8i0.)1〜20%を含有するようにしたものであ
る。
Therefore, the sealing glass of the present invention is made of lead oxide (PbO6).
5-88 heavy weight percent, lead fluoride (PbF,) 0
.. 1 to 5% of boron oxide (BtOs), 1 to 15% of germanium oxide (GeOl), and 1 to 20% of silicon oxide (8i0.).

ここで、酸化鉛は、ガラスの流動点を下げるための網目
修飾酸化物であるが、含有率が65%以下では、その効
果がなく8部チ以上では、ガラスが結晶化してしまい失
透する。
Here, lead oxide is a network-modifying oxide that lowers the pour point of glass, but if the content is less than 65%, it has no effect, and if it is more than 8 parts, the glass will crystallize and devitrify. .

また、弗化鉛はガラス中の水素(H,)又は水酸基(O
H基)を除去する働きをするもので、この効果は、0.
1%以下ではほとんどなく、5%以上では事実上ガラス
が失透する。
In addition, lead fluoride is the hydrogen (H,) or hydroxyl group (O) in glass.
H group), and this effect is 0.
If it is less than 1%, it hardly exists, and if it is more than 5%, the glass will actually devitrify.

更に、酸化ホウ素は、ガラスの熱膨張係数を下げる働き
をするもので、1チ以下ではその効果は少なく、15q
b以上ではガラスの流動点が高くなり、低温封止用とし
ては使用不可能となる。
Furthermore, boron oxide works to lower the thermal expansion coefficient of glass, and its effect is small below 1 q.
If it is higher than b, the pour point of the glass becomes high and it becomes impossible to use it for low-temperature sealing.

史に又、酸化ゲルマニウムは、失透防止および耐水性を
高める働きをするもので、1%以下ではその効果がなく
、1部チ以上では、流動点が高くなる。
Historically, germanium oxide has the function of preventing devitrification and increasing water resistance, but if it is less than 1%, it has no effect, and if it is more than 1%, the pour point increases.

加えて、酸化シリコンは、ガラス化を助け、熱膨張係数
を下げる働きをするもので、1ts以下ではその効果が
少なく、20%以上では流動点が著しく高くなる。
In addition, silicon oxide has the function of assisting vitrification and lowering the thermal expansion coefficient, and if it is less than 1 ts, its effect is small, and if it is more than 20%, the pour point becomes significantly high.

また、上述した酸化鉛65〜88%、弗化鉛0.1〜5
%、 酸化ホウ素1〜15%、酸化ゲルマニウム1〜1
5%、酸化シリコン1〜20%からなるガラスと、フィ
ラーとしての低熱膨張性セラミックスとを混合して封止
することにより、クラックの発生を著しく低減すること
ができる。
In addition, the above-mentioned lead oxide 65-88%, lead fluoride 0.1-5%
%, boron oxide 1-15%, germanium oxide 1-1
By mixing and sealing glass consisting of 5% silicon oxide and 1 to 20% silicon oxide and a low thermal expansion ceramic as a filler, the occurrence of cracks can be significantly reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の低温封止用ガラスは、封止特性が良好で、耐リ
ーク性の優れたパッケージ材料である。
The low-temperature sealing glass of the present invention is a packaging material with good sealing properties and excellent leak resistance.

すなわち、本発明の低温封止用ガラスを用いてLSI等
の半導体装置の封止を行なう場合、400を程度での封
止が可能であり、接着強度、耐湿性、耐水性も優れたパ
ッケージとすることができる。
That is, when sealing a semiconductor device such as an LSI using the low-temperature sealing glass of the present invention, it is possible to seal a semiconductor device such as an LSI with a sealing temperature of about 400 mm, and a package with excellent adhesive strength, moisture resistance, and water resistance can be obtained. can do.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図および第2図は、夫々、本発明実施例の低温封止
用ガラスをLSIのガラス封止サーデツプ(セラミック
スパッケージ)の封止に用いた場合の実装状態の断面図
および1部破断斜視図を示す図であり、リードフレーム
1にワイヤ2を介して半導体チップ3を接続して構成さ
れたリードフレーム組立て構体を、該リードフレーム1
の外部取り出し用端子(ピン)を突出せしめた状態でア
ルミナベース4およびアルミナキャップ5によって挾持
すると共に、これらアルミナベース4およびアルミナキ
ャップ5との間に以下にその組成比を示すような本発明
の封止用ガラス6を介在せしめ、該半導体チップの存在
空間を気密に封止するようにしている。
FIGS. 1 and 2 are a cross-sectional view and a partially broken perspective view of the mounted state when the low-temperature sealing glass of the embodiment of the present invention is used for sealing a glass-sealed surdeep (ceramics package) of an LSI, respectively. 2 is a diagram illustrating a lead frame assembly structure configured by connecting a semiconductor chip 3 to a lead frame 1 via wires 2.
The alumina base 4 and the alumina cap 5 sandwich the alumina base 4 and the alumina cap 5 with the external extraction terminals (pins) protruding, and between the alumina base 4 and the alumina cap 5, A sealing glass 6 is interposed to airtightly seal the space in which the semiconductor chip exists.

(実施fl、11) まず、重量比で酸化鉛84%、弗化鉛1%、酸化ホウ素
7.5%、酸化ゲルマニウム2%、酸化シリコン5.5
%を混合し、白金るつぼの中で2時間にわたり5oo1
:に加熱し、溶融することによりガラスを形成する。こ
のようにして形成されたガラスを粉末にして、アセトン
等の有機溶剤でペースト状にしガラスペーストを作る。
(Implementation fl, 11) First, the weight ratio is 84% lead oxide, 1% lead fluoride, 7.5% boron oxide, 2% germanium oxide, and 5.5% silicon oxide.
% and 5oo1 for 2 hours in a platinum crucible.
: Forms glass by heating and melting. The glass thus formed is powdered and made into a paste with an organic solvent such as acetone to produce a glass paste.

そして前記アルミナベース上に前記リードフレーム組立
構体を設置した状態で、該アルミナベースの上縁部に封
止用ガラスとして該ガラスペーストを塗布し、前記アル
ミナキャップをかぶせ、400℃で20分間加熱する。
Then, with the lead frame assembly structure installed on the alumina base, the glass paste is applied as a sealing glass to the upper edge of the alumina base, the alumina cap is covered, and the alumina cap is heated at 400° C. for 20 minutes. .

このようにして形成されたパッケージでは、ガラスの接
着強度は40Kg/cm2であり、ガラスのクランク発
生もほとんど皆無であった。また、ガラス中の水酸基含
有量が小さいため極めて気密に封止可能であり、5vの
印加電圧に対しピン間リークは20μA程度であった。
In the package thus formed, the adhesive strength of the glass was 40 kg/cm2, and there was almost no occurrence of glass cracking. Furthermore, since the content of hydroxyl groups in the glass is small, it can be sealed extremely airtight, and the leakage between pins was about 20 μA with respect to an applied voltage of 5 V.

(実施例2) まず、重量比で、酸化鉛75%、弗化鉛2%。(Example 2) First, the weight ratio is 75% lead oxide and 2% lead fluoride.

酸化ホウ素15%、酸化ゲルマニウム2%、酸化シリコ
ン6%を混合し、白金るつぼの中で2時間にわたり85
0でに加熱し、溶融することによりガラスを形成する。
Mix 15% boron oxide, 2% germanium oxide, and 6% silicon oxide and heat at 85% for 2 hours in a platinum crucible.
Glass is formed by heating to 0 and melting.

次いで、このガラスを微粉末にして、コージェライト結
晶と1対1で混合し、これを有機溶剤でペースト状にし
、ガラスペーストを作る。
Next, this glass is pulverized and mixed with cordierite crystals in a one-to-one ratio, and this is made into a paste with an organic solvent to produce a glass paste.

このようにして形成されたガラスペーストを、封止用ガ
ラスとして用い実施例1と同様に封1Fを行なう。この
とき封止温度は450でとする。
The glass paste thus formed is used as a sealing glass to perform sealing 1F in the same manner as in Example 1. At this time, the sealing temperature is set at 450°C.

このようにして形成されたパッケージでは、ガラスの接
着強度は35 Kg / cm”であり、ガラスのクラ
ック発生もほとんど皆無であった。また、ガラス中の水
酸基含有量が小さいため、5vの印加電圧に対し、ピン
間リークは25μA程度であった。
In the package formed in this way, the adhesive strength of the glass was 35 Kg/cm'', and there were almost no cracks in the glass.Also, because the hydroxyl group content in the glass was small, an applied voltage of 5V could be applied. On the other hand, the leakage between pins was about 25 μA.

(実施例3) まず、重量比で酸化鉛70%、弗化鉛3%、酸化ホウ素
10%、酸化ゲルマニウム7%、酸化シリコン10qb
を混合し、白金るつぼの中で3時間にわたり90(lに
加熱し、溶融することによりガラスを形成する。次いで
このガラスを微粉末にしてチタン酸バリウム結晶を1対
lに混合し、これを有機溶剤でペースト状にしてガラス
ペーストを作る。
(Example 3) First, in weight ratio, lead oxide 70%, lead fluoride 3%, boron oxide 10%, germanium oxide 7%, silicon oxide 10qb
are mixed and heated to 90 l for 3 hours in a platinum crucible and melted to form a glass. The glass is then ground into a fine powder and barium titanate crystals are mixed in a ratio of 1:1. Make a glass paste by making it into a paste with an organic solvent.

このようにして形成されたガラスペーストを封止用ガラ
スとして用い実施セ111と同様に封止を行なう。
The glass paste thus formed is used as a sealing glass to perform sealing in the same manner as in the case 111.

このようにして形成されたパッケージでは、ガラスの接
着強度は50 Kg / cm”であり、ガラスのクラ
ック発生はなかった。また、ガラス中の水酸基含有量が
小さいため、5■の印加電圧に対し、ピン間リークは4
0μAであった。
In the package formed in this way, the adhesive strength of the glass was 50 kg/cm'', and no cracks occurred in the glass.Also, because the hydroxyl group content in the glass was small, it , the pin-to-pin leakage is 4
It was 0μA.

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

第1図および第2図は、夫々、本発明実施例の低温封止
用ガラスをLSIのガラス封止サーデツプセラミックス
パッケージの封止に用いた場合の実装状態の断面図およ
び1部破断斜視図である。 1・・・リードフレーム、2・・・ワイヤ、3・・・半
導体チップ、4・・・アルミナベース、5・・・アルミ
ナキャップ、6・・・封止用ガラス。
FIG. 1 and FIG. 2 are a cross-sectional view and a partially broken perspective view of a mounted state when the low-temperature sealing glass of an embodiment of the present invention is used for sealing a glass-sealed surdeep ceramic package for an LSI, respectively. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Lead frame, 2... Wire, 3... Semiconductor chip, 4... Alumina base, 5... Alumina cap, 6... Glass for sealing.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)重量比で酸化鉛65〜88%、弗化鉛0.1〜5
%、酸化ホウ素1〜15%、酸化ゲルマニウム1〜15
%、酸化シリコン1〜20%を含有することを特徴とす
る低温封止用ガラス。
(1) Lead oxide 65-88%, lead fluoride 0.1-5% by weight
%, boron oxide 1-15%, germanium oxide 1-15%
%, and 1 to 20% silicon oxide.
(2)重量比で酸化鉛65〜88%、弗化鉛0.1〜5
%、酸化ホウ素1〜15%、酸化ゲルマニウム1〜15
%、酸化シリコン1〜20%を含有するガラス粉末と、
低熱膨張性セラミックス粉末との混合物からなることを
特徴とする低温封止用ガラス。
(2) Lead oxide 65-88%, lead fluoride 0.1-5% by weight
%, boron oxide 1-15%, germanium oxide 1-15%
%, a glass powder containing 1 to 20% silicon oxide;
A low-temperature sealing glass characterized by being made of a mixture with a low thermal expansion ceramic powder.
JP3199485A 1985-02-20 1985-02-20 Glass for low-temperature sealing Pending JPS61191540A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010161097A (en) * 2009-01-06 2010-07-22 Seiko Instruments Inc Electrochemical cell, and method of manufacturing the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56120538A (en) * 1980-02-19 1981-09-21 Nippon Denki Shinku Glass Kk Composite material for airtight seal bonding

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