JPS63315536A - 低温封着用フリット - Google Patents

低温封着用フリット

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JPS63315536A
JPS63315536A JP14958987A JP14958987A JPS63315536A JP S63315536 A JPS63315536 A JP S63315536A JP 14958987 A JP14958987 A JP 14958987A JP 14958987 A JP14958987 A JP 14958987A JP S63315536 A JPS63315536 A JP S63315536A
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low
glass
frit
sealing
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Toshiro Yamanaka
俊郎 山中
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は低温封着用フリットに係り、特にアルミナを使
用したICセラミックパッケージの気密封着用フリット
に関するものである。
[従来技術とその問題点」 従来より半導体チップを外気から遮断し、機械的に保護
するためのICセラミックバ・ンケージを封着する場合
、ガラスを用いる方法が透湿性がなく、気密性に優れ、
機械的強度が高いため広く採用されており、この用途の
封着用ガラスとしてはPbO−8203系の結晶性粉末
ガラスあるいは非晶質粉末ガラスが用いられている。
近年半導体技術の発達に伴って半導体集積回路の集積度
は著しく高くなり、回路パターンは著しく微細化してい
る。これらの微細な回路パターンを有する半導体素子を
ICセラミックパッケージに実装する際に封着を高温下
で行うと半導体素子の特性劣化を招きやすく、歩留まり
が悪くなる等の問題があり、できるだけ低い温度、具体
的には380℃以下の温度で短時間に封着できるガラス
が望まれている。
しかしながら売足した封着用ガラスの中でpbo−82
03系の結晶性粉末ガラスは、封着する際に結晶化工程
を必要とし、通常480〜530℃で約lθ分問直いて
封着するため上記要求を全く満足しない。
またPbO−8203系の非晶質粉末ガラスは、結晶性
粉末ガラスに比べて低温で短時間に封着可能であリ、3
80℃以下の温度で封着可能なガラスも一部存在し、例
えば特開昭40−14301号公報にはガラスの低融化
をはかるためpbo−e2o3系ガラスにT1□03を
添加したガラスが開示されている。このガラスはT1□
0.の含有量を多くするほど融点が下がり、封着温度も
低くなるが、熱膨張係数が約140〜170XIO−”
/℃であり、アルミナセラミックのそれ(約70X 1
0−7/℃)と大幅に相違するため、実際ICセラミッ
クパッケージの封着に使用すると熱膨張差に起因する応
力によってガラスに亀裂が生じる。
[発明の目的] 本発明は、380℃以下の温度で短時間にICセラミッ
クパッケージを気密封着することができ、熱膨張係数が
アルミナのそれに近似している低温封着用フリットを提
供することを目的とするものである。
[発明の構成] 本発明の低温封着用フリットは体積%で低融点ガラス粉
末50〜70、Ca置換チタン酸鉛粉末lO〜48、低
膨張セラミック粉末2〜35からなり、ト記低融点ガラ
ス粉末が重量%でPb035〜60、T1□020〜5
5、B20,5〜15、ZnO+Bi2O3+ Cu0
 0.5〜12、SiO□十A1□03’ 0.5〜・
5からなることを特徴とする。
すなわち本発明は封着温度が低く熱膨張係数が高いPb
O−B203−TI□O系ガラス50〜70体積%にC
a置換チタン酸鉛粉末10〜48体績%、低1t5j張
セラミック粉末2〜35体積%を混合することによって
フリ・・11・の熱膨張係数を下げてアルミナのそれに
近づけたことを特徴とする。
本発明におけるCa置換チタン酸鉛粉末は、本発明者が
先に特願昭61−117542号にて提案のPbTiO
sのpbを40モル%以下Caで置換したフィラーであ
り、その置換量によって熱膨張係数を最低約−80X 
10−7/℃にすることができ、このフィラーを」二足
系のガラスと混合した場合ガラスの熱膨張係数を大幅に
下げることができる。しかしなからこのような熱膨張係
数が大きく相違するガラスとフィラーとを混きするとガ
ラスに微細なりラックが生じやすくフリットの機械的強
度や気密性を低下させるという問題が生じるため本発明
では熱膨張係数がθ〜40XIO−7/’Cの低膨張セ
ラミック粉末を添加させてクラックの発生を抑える。
本発明において低融点ガラス粉末、Ca置換チタン酸鉛
粉末、低膨張セラミック粉末の割合を上記のように限定
したのは次のとおりである。
低融点ガラス粉末が50体積%以下の場合はフリ・・l
トの流動性が悪くなり、70体積%以上の場合はフリッ
トの熱膨張係数をアルミナのそれに近づけることができ
ない。
Ca置換チタン酸鉛粉末が10体積%以下の場合はフリ
ットの熱膨張係数をアルミナのそれに近づけることがで
きず、48体積%以上の場合はフリットの流動性が悪く
なる。
低膨張セラミック粉末はガラスとCa置換チタン酸鉛粉
末との熱膨張係数の大きな相違によってガラスにクラッ
クが生じるのを防ぐものでフリットの機械的強度や気密
性を改善する効果を有する物質を用いることが必要であ
り、具体的にはジルコン粉末、ベータユークリプタイト
粉末、ウイレマイト粉末、コーディエライト粉末、チタ
ン酸鉛粉末、酸化スズ粉末などの熱膨張係数が0〜40
X 10−’7/℃の物質を用いる。しかしながら低膨
張セラミック粉末が2体積%以下の場合は上記の効果が
得られず、35体積%以上の場合はフリットの流動性が
悪くなる。
また本発明における低融点ガラス粉末の各成分を上記の
ように限定した理由は次のとおりである。
PbOが60%以上、Tl2Oが20%以下の場合はガ
ラスの粘性が高くなるため流動性が悪くなり、pb。
が35%以下、Tl2Oが55%以上の場合はガラスの
化学的耐久性が悪くなる。
B2O3が5%以下の場合はガラスが結晶性になるため
流動性が悪くなり、15%以上の場きはガラスの粘性が
高くなるため流動性が悪くなる。
Z[lO、Bi2O3、CuOはガラスの粘性を高くす
ることなく熱膨張係数を下げる効果を有する成分である
が、ZnO+ Bi2O3+CuOが0.5%以下の場
合はガラスの粘性が高くなるため流動性が悪くなり、1
2%以上の場合はガラスが結晶性になるため流動性が悪
くなる。
5i024^1□03が0.5%以下の場合はガラスが
結晶性になるため流動性が悪くなり、5%以上の場合は
ガラスの粘性が高くなるため流動性が悪くなる。
本発明においては上記成分以外にもv201、TiO2
、Nb20q 、TeO2、CeO2、BaO、SrO
、CaO、TiO2、ZrO2を合計で3%まで含有さ
せることにより結晶化傾向を抑制し、また化学的耐久性
を改善することができる。
「実施例] 以下に本発明の実施例について説明する。
第1表は本発明における低融点ガラス粉末の実施例を示
すものである。
以  下  余  白 第1表に示した低融点ガラス粉末は、鉛丹、炭酸タリウ
ム、硼酸、亜鉛華、酸化ビスマス、酸化第二銅、光学ガ
ラス用珪石粉、アルミナ、五酸化バナジウム、五酸化ニ
オブ、酸化チタン、炭酸バリウムを原料として使用し、
第1表に示す組成になるように調合したバッチを白金ル
ツボに入れて電気炉中で700℃、1時間溶融した後、
薄板状に成形してアルミナボールミルで粉砕し、200
メツシユのふるいを通過させた。
第2表は第1表の低融点ガラス粉末にCa置換型チタン
酸鉛粉末及び低膨張セラミック粉末を混合したフリット
の実施例である。
以  下  余  白 第2表のCa置換型チタン酸鉛粉末は、リサージ、炭酸
カルシウム及び酸化チタンをPbO170CaO−3゜
TiO3’の組成になるように調合、混合した後、12
50℃で4時間焼成し、粉砕後350メツシュのステン
レスふるいを通過させたものを用いた。
ジルコン粉末は、U 、 Thを除去し、α線放出量を
非常に少なくしたジルコニア、光学ガラス用珪石粉及び
酸化第二鉄を重量%でZrO□66.9 、SiO□3
1.2、Fe2O31,9になるように調合混合した後
1400℃で16時間焼成した。焼成物は粉砕し、35
0メツシユのステンレスふるいを通過させた。
ベータユークリプタイト粉末は炭酸リチウム、アルミナ
、光学ガラス用珪石粉をLi2O3・^1□03・2S
i02の組成にるように調合、混合し1250℃で5時
間焼成したものを粉砕して 350メツシユのステンレ
スふるいを通過させたものを用いた。
ウイレマイト粉末は亜鉛華、光学ガラス用珪石粉、アル
ミナを重量%でZn070.6.5i0224.7、^
12034.7になるように調合、混合し、1400℃
で15時間焼成した後、粉砕して 350メツシユのス
テンレスふるいを通過させたものを用いた。
第2表のフリッI〜は低融点ガラス粉末、Ca置換チタ
ン酸鉛粉末、低膨張セラミック粉末を第2表に示す割合
に混合し、ビークルを使用してベース1〜を作製した後
、アルミナセラミックにスクリーン印刷し、乾燥後電気
炉中で10分間加熱することによって封着した。
また第2表の各試料の流動性を評価するために、粉末試
料をその比重に相当するグラム数採取し、直径2h+*
の円柱状に加圧成形した後、表に示した封着温度で10
分間加熱し、流動したフリッ1〜の直径を測定した。I
Cセラミックパッケージの封着に用いるためには流動径
は24〜25mmあるのが望ましいが各試料ともこの条
件を満足するものであった。
「発明の効果] 本発明の低温封着用フリットは、380℃以下の低い温
度でICセラミックパッケージを気密封着でき、しかも
熱膨張係数がアルミナのそれに近似しているので特に封
着工程を低温で行う必要のあるLSI用パッケージの封
着に好適であるが、それ以外にも電子工業分野における
各種の封着材料として用いることが可能である。
特許出願人 日本電気硝子株式会社 代表者 岸 1)清 作

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 体積%で低融点ガラス粉末50〜70、Ca置換チタン
    酸鉛粉末10〜48低膨張セラミック粉末2〜35から
    なり、上記低融点ガラス粉末が重量%でPbO35〜6
    0、Tl_2O20〜55、B_2O35〜15、Zn
    O+Bi_2O_3+CuO0.5〜12、SiO_2
    +Al_2O_30.5〜5からなることを特徴とする
    低温封着用フリット。
JP14958987A 1987-06-16 1987-06-16 低温封着用フリット Expired - Lifetime JPH07102982B2 (ja)

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