JPS63502583A - Low temperature melting glass composition - Google Patents

Low temperature melting glass composition

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JPS63502583A
JPS63502583A JP50162587A JP50162587A JPS63502583A JP S63502583 A JPS63502583 A JP S63502583A JP 50162587 A JP50162587 A JP 50162587A JP 50162587 A JP50162587 A JP 50162587A JP S63502583 A JPS63502583 A JP S63502583A
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 :泊1ガース ■」 本発明は新規な低温溶封ガラスに関する。本発明は、特に非常に低温度で溶融す るガラスに関する。該ガラスは、セラミック充填材が添加されるか、あるいは添 加されず、アルミナおよびベリリアのような電子セラミック部品を300°CN 域で気密封止し得る。[Detailed description of the invention] :1 night stay ■" The present invention relates to a novel low temperature melt sealing glass. The present invention is particularly suitable for melting at very low temperatures. Regarding glass. The glass may have ceramic fillers added or Electroceramic components such as alumina and beryllia without additives at 300°CN The area can be hermetically sealed.

宜且皮徽 本発明は、約300℃を越える溶封サイクルに耐久性を有さないタイプの半導体 素子、およびハイブリッド回路をガラスで溶封する問題に取り組むものである。Yihe skinhui The present invention is directed to a type of semiconductor that does not endure a melting cycle exceeding about 300°C. It addresses the problem of sealing elements and hybrid circuits with glass.

このような半導体素子には9例えばガリウムヒ素や多くの他の■−V族化合物( すなわち9周期律表の■族元素とV族元素からなる化合物)。Such semiconductor devices include materials such as gallium arsenide and many other ■-V group compounds ( In other words, it is a compound consisting of Group Ⅰ elements and Group V elements of the 9 periodic table).

テレビ受像管や半導体セラミックパッケージのようなセラミックとガラスの構成 部品を溶封し得る市販のハンダガラスが、420〜500°Cの温度領域で有用 であることは、当該技術分野でよ(知られている。これらのハンダガラスは、シ リカおよびアルミナとの組み合せで広範囲なガラス形成領域を生じる鉛−ホウ素 の酸化物二成分系から誘導される。Ceramic and glass compositions such as television picture tubes and semiconductor ceramic packages Commercially available solder glass that can melt-seal components is useful in the temperature range of 420-500°C. It is well known in the art that these solder glasses Lead-boron produces extensive glass-forming areas in combination with lyca and alumina derived from the oxide binary system of

酸化鉛−酸化ホウ素の共晶は、 13重量%の酸化ホウ素と87重量%の酸化鉛 を含有しており、このような二成分系では最も流動性の高いガラスである。市販 されているたいていのハンダガラスが誘導される出発点である。ある特定の金属 酸化物2例えばシリカ、アルミナ、酸化スズおよび酸化バリウムをガラス溶融物 に添加すると、得られたガラスがより複合的になり、安定性と耐薬品性および耐 熱水性が向上する。The lead oxide-boron oxide eutectic contains 13% by weight boron oxide and 87% by weight lead oxide. It is the most fluid glass in such a two-component system. Commercially available This is the starting point from which most soldered glass is derived. certain metals Oxides 2 such as silica, alumina, tin oxide and barium oxide are added to the glass melt. When added to the Improves hydrothermal properties.

ホウ酸鉛ガラスは、膨張率の小さい微粒子状のセラミック充填剤を添加して溶封 ガラス全体の線熱膨張率を調整することによって、過去20年間、半導体パッケ ージ産業における機械的強度と気密性に関する要求を満たすことに非常に成功し てきた。しかしながら、ホウ酸鉛ガラスやホウケイ酸鉛ガラスを用いた場合には 、固有の下限温度が存在し、400〜420℃より低い温度における溶封を妨げ る。Lead borate glass is melt-sealed by adding fine-grained ceramic filler with a small expansion coefficient. Over the past 20 years, semiconductor packages have been improved by adjusting the linear thermal expansion coefficient of the entire glass. very successful in meeting the requirements for mechanical strength and tightness in the It's here. However, when using lead borate glass or lead borosilicate glass, , there is a specific lower temperature limit, which prevents melt sealing at temperatures lower than 400-420°C. Ru.

ある種の先進の半導体素子(例えば、ガリウムヒ素)および関連する■−V族化 合物多層半導体素子(例えば、レーザーダイオード)の出現によって、300℃ またはそれ以下で処理することができ、かつ合衆国陸軍の仕様(MIL−SPE CS 883)をさらに満足し得る実用的な溶封ガラスが必要に迫られている。Certain advanced semiconductor devices (e.g. gallium arsenide) and related ■-V With the advent of compound multilayer semiconductor devices (e.g. laser diodes), or less and can be processed to U.S. Army specifications (MIL-SPE There is an urgent need for a practical melt-sealed glass that can further satisfy CS 883).

300℃またはそれ以下における溶封に実用的な低温溶封ガラスを開発するため に、従来から各種の試みがなされているが、これらの試みは、可能性のある材料 の選択の余地が少ないために著しく制限されていた。特に2期待されているのは 。To develop practical low-temperature melting glass for melting at 300℃ or lower. Various attempts have been made to date, but these attempts have been limited to materials with potential. were severely limited by the lack of choice. In particular, two things are expected: .

以下の特性を一意的に兼ね備えたものである:融点が低く。It uniquely combines the following properties: low melting point;

真の溶液となる金属酸化物の混合物であって、ガラスを形成しく過冷却液体)、 液相における粘度が低く、そして小さな線熱膨張率を有し、ガラス相で安定であ るような、金属酸化物の混合物。a mixture of metal oxides that is a true solution (supercooled liquid that does not form a glass), It has a low viscosity in the liquid phase and a small coefficient of linear thermal expansion, and is stable in the glass phase. A mixture of metal oxides, such as

候補になり得るものとして、鉛−バナジウムの酸化物二成分系があるが、この二 成分系は、鉛−ホウ素の酸化物共晶より低い温度で共晶を形成する。この系は、 急速に冷却している間にガラスを形成する傾向があるが、再加熱すると、あまり にも急速に再結晶するために実用にはならない。A possible candidate is a lead-vanadium oxide binary system, but this The component system forms a eutectic at a lower temperature than the lead-boron oxide eutectic. This system is It tends to form glass during rapid cooling, but when reheated, less However, it recrystallizes rapidly, making it impractical.

Dumesnilらは、米国特許第3,408,212号において、多量のフッ 化鉛を鉛−バナジウムの酸化物の混合物に添加する効果を述べている。狭いガラ ス形成領域が、 Pb0−PbFz−VzOsの三成分図の中央に存在し、改善 されたガラス寿命の安定性を有することが見い出されている。これらの軟質ガラ スは、線熱膨張率が非常に大きい(135〜155 Xl0−’/”C)が、実 用的なガラスシール材と見なされるガラス形態では十分に安定ではない。In U.S. Pat. No. 3,408,212, Dumesnil et al. The effect of adding lead chloride to a lead-vanadium oxide mixture is described. narrow gala The gas forming region exists in the center of the ternary diagram of Pb0-PbFz-VzOs, and the improvement It has been found that the glass has a stable life span. These soft glass The linear thermal expansion coefficient of steel is very large (135 to 155 Xl0-’/”C), but in reality The glass form is not stable enough to be considered a commercial glass sealant.

Malmendierおよび5oj ka (米国特許第3.837.866号 )は、 ASzO*とAszOsをPb0−VzOs共晶とC5zO−VzOs 共晶の両方に添加して。Malmendier and 5ojka (U.S. Pat. No. 3.837.866) ) is the combination of ASzO* and AszOs with Pb0-VzOs eutectic and C5zO-VzOs Added to both eutectics.

再結晶を早期に防止し、安定なガラスを製造し得る組成領域を拡大することを述 べている。しかしながら、酸化ヒ素を添加すると、得られたガラスの粘度が急速 に上昇する傾向があり、従って300℃またはそれ以下で流動性を有する。安定 なハンダガラスとしての有用性を妨げる。The aim is to prevent recrystallization early and expand the composition range in which stable glass can be produced. I'm looking forward to it. However, the addition of arsenic oxide rapidly reduces the viscosity of the resulting glass. and therefore has fluidity at or below 300°C. stable This impedes its usefulness as solder glass.

Dumesnilらは、米国特許第3.650,778号において、10〜60 重量%(D Zn0.13〜60重景%(装置 V z Os、7 、5〜13 重量%のBJs。Dumesnil et al., in U.S. Pat. No. 3,650,778, Weight % (D % BJs by weight.

および10〜25重量%のp2o、、を含有する鉛非含有ガラス組成物を記載し ている。and 10 to 25 wt% p2o, ing.

英国特許第1.552,648号は、50%までのリン酸ジルコニウム(ZrO z ・has)粉末と混合したPb0−VzOs−PzOsガラス混合物を記載 している。British Patent No. 1,552,648 discloses that up to 50% zirconium phosphate (ZrO Describes Pb0-VzOs-PzOs glass mixture mixed with z ・has) powder are doing.

Busdiecker (米国特許第3,454.408号)は、B、0とハ0 をバナジウム政調に添加して、膨張率の大きな低温ハンダガラスを製造すること を記載している。彼は2本発明に必要であり。Busdiecker (U.S. Patent No. 3,454.408) is added to vanadium to produce low-temperature solder glass with a large expansion coefficient. is listed. He is necessary for two inventions.

必須成分であるBi2O3を添加することは述べていない。この発明は、 Nb 、O,とT。Olのいずれについても言及していないが。There is no mention of adding Bi2O3, which is an essential component. This invention is based on Nb , O, and T. Although it does not mention any of the Ol.

これらの両者は2本発明の溶封ガラスにおいて非常に望ましい成分である。Both of these are highly desirable components in the melt-sealed glass of the present invention.

光貝少鷺丞 本発明は、鉛−バナジウムの酸化物二成分系に、(i)酸化ビスマス;(ii) 亜鉛、バリウム、またはストロンチウムの酸化物;および(iii)リン、ニオ ブ、またはタンタルの酸化物を共に添加することによって、非常に流動性が高く 安定なガラスを調製し得る。という発見に基づいている。これら3つの酸化物は 、共に鉛とバナジウムの酸化物に添加した場合、流動性で安定なガラスを形成す る広い領域を生じ、このような領域からは、低温溶封材としての応用に非常に実 用的な二成分ガラスが得られる。Mitsugai Shosagijo The present invention provides a lead-vanadium oxide binary system including (i) bismuth oxide; (ii) oxides of zinc, barium, or strontium; and (iii) phosphorus, niobium By adding tantalum oxide or tantalum oxide, it has very high fluidity. Stable glasses can be prepared. It is based on the discovery that These three oxides are , when added to lead and vanadium oxides, form a fluid and stable glass. This gives rise to a wide range of properties, and from such a range it becomes very practical for application as a low-temperature sealing material. A practical two-component glass is obtained.

本発明の新規な低温溶吊呈ガラス組成物は、酸化物を基準にして計算された重量 %で以下の成分を含有する:(a) P b 0 30〜55%。The novel low-temperature melting glass composition of the present invention has a weight calculated on an oxide basis. Contains the following components in %: (a) P b 0 30-55%.

(b) V z Os 30〜55%。(b) VzOs 30-55%.

(C)Big(h 0.1〜18%。(C) Big (h 0.1-18%.

(a)pzos、 N1)20S+ TazOs+またはこれらの組み合わせ  0.1〜10%。(a) pzos, N1) 20S+ TazOs+ or a combination thereof 0.1-10%.

(e)ZnO,Bad、 SrO,またはこれらの組み合わせ 0.1〜10% 。(e) ZnO, Bad, SrO, or a combination thereof 0.1-10% .

ココテ、 (C) + (d) + (e)の合計の重量%は、0.3%と20 %の範囲内にあり、また(a)は部分的に25重量%までを酸化セシウムで置き 換え得るという条件付きである。Cocote, the total weight% of (C) + (d) + (e) is 0.3% and 20 %, and (a) partially contains up to 25% by weight of cesium oxide. There is a condition that it can be replaced.

この新規なガラス組成物は、溶封温度が約300°Cであり。This new glass composition has a melt sealing temperature of about 300°C.

溶封時間とも短く、高温かつ高湿度(85°C/85%相対温度)であるような 環境下で優れた耐熱衝撃性と高い耐薬品性を有する。The melting time is short, the temperature is high and the humidity is high (85°C/85% relative temperature). It has excellent thermal shock resistance and high chemical resistance under environmental conditions.

本発明の好ましいガラス組成物は、酸化物を基準にして計算された重量%で実質 的に以下の成分からなる:(a)P b O35〜45%。Preferred glass compositions of the invention have substantially It essentially consists of the following components: (a) P b O 35-45%.

(b)V z Os 35〜45%。(b) VzOs 35-45%.

(c)B i t 03 3〜8%。(c) B i t 03 3-8%.

(d)Zn0 2〜7%。(d) Zn0 2-7%.

(e)pzos o 〜5%。(e) pzos o ~ 5%.

(f)N b 20 S 0〜5%。(f) Nb 20S 0-5%.

(g)TazOs O〜8%。(g) TazOs O~8%.

ここで、 (e) + (f) + (g)の合計の重量%は、0.1〜10% の範囲内にある。Here, the total weight% of (e) + (f) + (g) is 0.1 to 10% is within the range of

上述の新規なガラス組成物に、熱膨張率が小さいセラミックの微粒子状充填材、 好ましくはV族金属酸化物を、混合物を基準にして約1〜約50重量%で混合し た混合物は9本発明の別の様相である。A ceramic particulate filler with a small coefficient of thermal expansion is added to the above-mentioned novel glass composition. Preferably, the Group V metal oxide is mixed at about 1% to about 50% by weight based on the mixture. 9 mixtures are another aspect of the present invention.

上述の新規なガラス組成物またはガラス組成物・充填材混合物に、銀または金の 粉末を、混合物全体を基準にして、90重量%まで混合した混合物は2本発明の 別の様相である。Addition of silver or gold to the novel glass composition or glass composition/filler mixture described above. A mixture in which the powder is mixed up to 90% by weight based on the entire mixture is the two according to the present invention. It's a different aspect.

V族金属酸化物である充填材が約1〜約50重量%で混合されたハンダガラスは 1本発明のさらに別の様相である。Solder glass mixed with a filler of group V metal oxide in an amount of about 1 to about 50% by weight is 1 is yet another aspect of the present invention.

主生皿災施■様犬 本発明のガラスを溶封材として用いる特定の応用に依存して、添加剤または充填 剤を、このガラスの基本的な二成分と組み合わせ得る。このような添加剤の例と して、酸化銅、酸化銀、およびフッ素は、典型的に3重量%の量でガラス組成物 中に混合され、 WO3およびH2O2は、典型的に5重量%までの量でガラス 組成物中に混合される。Chief student dish disaster ■ dog Depending on the particular application in which the glass of the invention is used as a sealant, additives or fillers may be added. agents can be combined with the basic two components of this glass. Examples of such additives and Copper oxide, silver oxide, and fluorine are typically added to the glass composition in an amount of 3% by weight. WO3 and H2O2 are mixed into the glass, typically in amounts up to 5% by weight. mixed into the composition.

このような量の酸化銅をガラス組成物に添加すると、金のような金属の表面とガ ラスとの接着性が向上する。必要に応じて、酸化銀を添加して、ガラスの流動性 を向上させ得る。Adding such amounts of copper oxide to a glass composition can cause the surface of metals such as gold to Improves adhesion to lath. If necessary, add silver oxide to improve the fluidity of the glass. can be improved.

この組成物にフッ素を添加すると、得られたガラスの線熱膨張率が増大する。こ れにより2例えば軟鋼、銅、銅合金、アルミニウム、およびアルミニウム合金の ような熱膨張係数が大きい金属(熱膨張率> 155X10−’/”C)を溶封 する際の使用に適した組成物が与えられる。フッ素の存在によってガラスの不安 定性が増大することを補償するために、酸化ビスマスおよび/または五酸化ニオ ブの量を増加させ得る。Adding fluorine to this composition increases the coefficient of linear thermal expansion of the resulting glass. child 2. For example, mild steel, copper, copper alloys, aluminum, and aluminum alloys. Melt-sealing metals with large thermal expansion coefficients (thermal expansion coefficient > 155X10-’/”C) Compositions are provided that are suitable for use in. Glass anxiety due to the presence of fluorine To compensate for the increased quality, bismuth oxide and/or nitric oxide can increase the amount of bubbly.

微粒子状のセラミック充填材は9本発明のガラス粉末に。The fine particulate ceramic filler is the glass powder of the present invention.

得られた溶封ガラス混合物の全体的な熱膨張および熱収縮を調節する手段として 添加し得る。熱膨張率が小さいセラミック充填材の量を増加すると、溶封ガラス の線膨張率は相応して低下するが、この低下は、実際にはガラス/充填剤の体積 比の1次関数である。このような充填材は9通常、膨張率の小さいセラミック、 ガラスまたは金属を溶封するのに適したガラスを製造するために用いられる。溶 封ガラスの熱膨張率が、接合されるべきセラミック部品(例えば、アルミナ、ベ リリアまたはステアタイトの部品)と厳密に適合することは。as a means of controlling the overall thermal expansion and contraction of the resulting fused glass mixture. Can be added. Increasing the amount of ceramic filler with a small coefficient of thermal expansion makes the melt-sealed glass There is a corresponding decrease in the linear expansion coefficient of It is a linear function of the ratio. Such fillers are typically ceramics with low expansion coefficients, Used to produce glass suitable for sealing glass or metals. melt The coefficient of thermal expansion of the sealing glass is Lilia or steatite parts) are strictly compatible.

シールの接合部において応力が存在しないように維持するのに決定的である。こ れは熱サイクルおよび熱衝撃の極端な条件下で強度および気密性を保証する。ガ ラスに第2の結晶相が存在することは、ガラスシールが伸縮する際に有利である ことも知られている。微粒子状の充填剤を添加することは。It is critical to keep stress free at the seal joints. child This ensures strength and tightness under extreme conditions of thermal cycling and thermal shock. Ga The presence of a second crystalline phase in the lath is advantageous when the glass seal expands and contracts. It is also known that Adding fine particulate fillers.

クラックがガラス全体に伝播するのを最小限に抑える。Minimize propagation of cracks throughout the glass.

鉛ハンダガラスと共に用いられる。従来の耐火性ケイ酸塩(例えば、β−ユーク リプタイトケイ酸ジルコニウム、ケイ酸亜鉛鉱、コージェライト)およびチタン 酸塩(例えば。Used with lead soldered glass. Conventional refractory silicates (e.g. β-Yuk) liptite zirconium silicate, zinc silicate, cordierite) and titanium acid salts (e.g.

チタン酸鉛)を用い得るが9本発明の低温溶封ガラスは、このような充填剤の表 面を十分に湿潤させない。しかしながら。(lead titanate), but the low temperature melt sealing glass of the present invention does not contain such a filler. Do not moisten the surface sufficiently. however.

V族金属(P、 As、 sb、 v、 Nb、 Ta)の酸化物から製造され る耐火性充填材は2本発明のガラスと完全に適合することができ、従来の充填材 に比較して優れた湿潤性を示し、そして優れたハーメチックシールを提供するこ とが見い出される。これらの新しいV族金属充填材は2本発明のハンダガラス以 外のハンダガラスにも有用である。以下の表1には、この新しい部類の耐火性充 填材の例を、既知であれば線熱膨張率の値表−よ ”与えられた値はXl0−’/’C 表1に例示されているように、“V族金属酸化物”という用語は、V族金属と酸 素を含有し、他の金属を含むかまたは含まない化合物を表す。この新しい部類の 充填材のうち、五酸化ニオブが好ましい(線熱膨張率は、はぼ零である)。放射 能レベルが非常に低いもの(α線の放射線量<0.1カウント/d/時)が市販 されており、シリコンメモリーチップのような放射線に対して感受性を有する半 導体素子を外装するために非常に望ましい。他のニオブ含有酸化物2例えばニオ ブ酸鉛チタンおよびニオブ酸鉛ビスマスチタンも優れた充填材である。Manufactured from oxides of group V metals (P, As, sb, v, Nb, Ta) The refractory fillers are completely compatible with the glass of the present invention and are compatible with traditional fillers. It exhibits superior wettability and provides an excellent hermetic seal compared to is found. These new Group V metal fillers are suitable for use with solder glass of the present invention. It is also useful for soldering glass outside. Table 1 below lists this new class of fire-resistant fillers. Examples of fillers, if known, can be found in the table of linear thermal expansion coefficients. ``The given value is Xl0-'/'C As illustrated in Table 1, the term "Group V metal oxide" refers to the combination of Group V metals and acids. Represents a compound containing an element with or without other metals. of this new category Among the fillers, niobium pentoxide is preferred (its linear thermal expansion coefficient is approximately zero). radiation Products with very low radiation levels (alpha radiation dose <0.1 counts/d/hour) are commercially available. radiation-sensitive semiconductors such as silicon memory chips. Highly desirable for sheathing conductive elements. Other niobium-containing oxides such as niobium Lead titanium butate and lead bismuth titanium niobate are also excellent fillers.

充填材は、従来のタイプであっても新しいV施政化物タイプであっても、典型的 には混合物に基づいて1〜50重量%の範囲の量でガラス組成物と混合される。Fillers are typically is mixed with the glass composition in an amount ranging from 1 to 50% by weight, based on the mixture.

これらの混合物は。A mixture of these.

ガラス破片と耐火性粉末をボールミルに入れ、従来の方法で粉砕し、大部分の成 分を均一に混合された微細な粒子とすることによって調製される。The glass shards and refractory powder are placed in a ball mill and ground using traditional methods to remove most of the It is prepared by uniformly mixing the components into fine particles.

得られたガラスの耐火性混合物は、それ自体を製作品に塗布するか、あるいは有 機溶剤と混合してペーストを形成させ。The resulting glass refractory mixture can be applied as such to the workpiece or Mix with organic solvent to form a paste.

製作品を被覆するために用い得る。次いで、この製作品を加熱してガラスを溶融 させ、シール被覆を作る。有機溶剤は。Can be used to coat manufactured items. This work is then heated to melt the glass. to create a seal coating. organic solvents.

好ましくは150〜220″Cの範囲内で沸騰する合成溶媒9例えばブチルカル ピトール、酢酸カルピトール、または類似の溶媒である。Preferably a synthesis solvent 9 boiling within the range of 150 to 220"C, e.g. Pitol, carpitol acetate, or a similar solvent.

銀または金のような金属粉末充填材は、半導体チップを外装する際にダイを接着 する応用に対して1本発明のガラス粉末と、混合物を基準にして90重量%まで 9通常は70〜80重景%の装置混合され得る。金属−ガラス混合物は、上述の ような有機溶剤と処方することによって、ダイに塗布するためのペーストにし得 る。上述のような耐火性充填材は、金属−ガラス混合物に添加して、電子部品と 、金属、ガラス、またはセラミック基板との間の結合境界面における応力を制御 し得る。Metal powder fillers, such as silver or gold, bond the die when encasing the semiconductor chip. 1. Up to 90% by weight, based on the mixture, of the glass powder of the invention for applications in which 9. Normally 70-80% of the equipment can be mixed. The metal-glass mixture is as described above. can be made into a paste for application to dies by formulating with organic solvents such as Ru. Refractory fillers such as those described above can be added to metal-glass mixtures to form electronic components. , control stress at the bond interface between metal, glass, or ceramic substrates It is possible.

ガラス組成物中の酸化鉛が部分的に25重量%まで酸化セシウムで置き換え得る ことも見い出されている。このような置き換えは、ガラスをより流動性にするた めに行い得る。Lead oxide in glass compositions can be partially replaced by cesium oxide up to 25% by weight It has also been found that Such a replacement would make the glass more fluid. It can be done to

本発明のこれらのガラス、およびガラス−充填剤混合物の使用における第1の目 的は、300°cel域の低い溶封ガラス温度であるが、より高い温度を特徴と する特殊な応用もあり得ることを理解すべきである。従って、温度に上限がない ことは1本発明のガラス材料の応用に固有のものである。First aspect of the use of these glasses and glass-filler mixtures of the invention The target is a low fused glass temperature in the 300°cel range, but it is characterized by a higher temperature. It should be understood that there may be special applications in which Therefore, there is no upper limit to the temperature. This is unique to the application of the glass material of the present invention.

酸化第二銅、酸化第一銅、リサージ(PbzO4)、二酸化鉛(PbO□)、ま たは本出願で述べる組成物における酸化物のいかなる化学的前駆体も、ガラスを 処方するために用い得ることは、ガラス製造分野における当業者が容易に理解し 得ることである。従って、五酸化リンも、リン酸鉛、リン酸ビスマス。Cupric oxide, cuprous oxide, litharge (PbzO4), lead dioxide (PbO□), or any chemical precursor of the oxide in the compositions described in this application may It is readily understood by those skilled in the art of glass manufacturing that it can be used to formulate It's about getting. Therefore, phosphorus pentoxide, lead phosphate, and bismuth phosphate.

またはリン酸亜鉛のような不揮発性の形でガラスバッチ中に混合し得る。同様に 、フッ素はフッ化亜鉛またはフッ化鉛としてガラスバッチ中に混合し得る。Or it can be mixed into the glass batch in a non-volatile form such as zinc phosphate. similarly , fluorine can be mixed into the glass batch as zinc fluoride or lead fluoride.

必要に応じて、他の通常のガラス添加剤をガラスの処方に全重量の5%より少な い量で追加し得る。これらは、 TiO□。If necessary, other common glass additives may be added to the glass formulation in amounts less than 5% of the total weight. Can be added in large quantities. These are TiO□.

SnO,、CdO,Tea、、 As、0.、 B、O,、Sb、O,、Pea 、および他の遷移金属酸化物、酸化セリウム、および他の希土類酸化物である。SnO, CdO, Tea, As, 0. , B, O,, Sb, O,, Pea , and other transition metal oxides, cerium oxide, and other rare earth oxides.

本発明の溶封ガラスは、金属、ガラス、またはセラミックの部品上に、約100 〜700 ミクロンの範囲の厚さで被覆される。これらの金属、ガラス、または セラミックの部品は1通常、−辺が約6〜25閣の範囲の正方形または長方形で 、厚さが200〜2500ミクロンの平板状、あるいは凹所を有する立体の形で 製造される。表面全体または周縁部の溶封ガラスのパターン(被覆)は、印刷お よびグレージングによって形成される。これらの部品は、サイドーブレイズド( side−brazed)パッケージ、チップキャリア、およびビングリッドア レイとして商業的に知られている。電子部品のセラミックパッケージ、および金 属パッケージにより、低温で封止し得る。The fused glass of the present invention can be applied onto metal, glass, or ceramic components at approximately 100% Coated with a thickness in the range of ~700 microns. These metal, glass, or Ceramic parts are usually square or rectangular with sides ranging from about 6 to 25 squares. , in the form of a flat plate with a thickness of 200 to 2500 microns, or in the form of a three-dimensional piece with a recess. Manufactured. The pattern (coating) of the fused glass on the entire surface or around the edges can be printed or and glazing. These parts are side-brazed ( side-brazed) packages, chip carriers, and bin doors Commercially known as Ray. Ceramic packages for electronic components, and gold The package can be sealed at low temperatures.

(以下余白) 以下の実施例は9本発明の溶封ガラスの調製および組成を記述する。これらの実 施例は3本発明をいかなる様式にも限定することを意図したものではない。(Margin below) The following examples describe the preparation and composition of nine fused glasses of the present invention. these fruits The examples are not intended to limit the invention in any way.

裏庭■−上 基本ガラスは、250gの酸化鉛、250gの五酸化バナジウム、24gの酸化 亜鉛、 61.5gのリン酸アンモニウム、および30、gの三酸化ビスマスを 混合することによって調製した。この混合物を磁製るつぼ中で700℃にて20 分間加熱した後、溶融物を冷たい鋼製圧延機に注いで通し、続いて粉砕すること を容易にした。得られたガラス破片は9重量%で以下のような組成を有した: PbO43,5% VzOs 43.5% Zn0 4.2% PzOs 3.6% Bi2035.2% このガラスの線熱膨張率(25”C〜200°C)は106 X 10− ’/  ”Cであり、 DTA(示差熱分析)による軟化点は225°Cである。この ガラスは、高倍率の顕微鏡(400X)下で観察されるように、280°Cにて アルミナと化学結合を形成する。Backyard■-Top Basic glass consists of 250g lead oxide, 250g vanadium pentoxide, 24g oxide Zinc, 61.5 g ammonium phosphate, and 30 g bismuth trioxide. Prepared by mixing. This mixture was heated in a porcelain crucible at 700°C for 20 After heating for minutes, the melt is poured through a cold steel rolling mill and subsequently crushed. made it easier. The resulting glass shards had the following composition at 9% by weight: PbO43.5% VzOs 43.5% Zn0 4.2% PzOs 3.6% Bi2035.2% The linear thermal expansion coefficient (25”C to 200°C) of this glass is 106 x 10-’/ "C, and the softening point according to DTA (differential thermal analysis) is 225°C. The glass was heated at 280°C as observed under a high magnification microscope (400X). Forms chemical bonds with alumina.

1施1 基本ガラスは、250gの酸化鉛、250gの酸化バナジウム。1 serving 1 The basic glass is 250g of lead oxide and 250g of vanadium oxide.

24gの酸化亜鉛、 61.5gのリン酸アンモニウム、30gの酸化ビスマス 、および2gの酸化第一銅を混合することによって調製した。この混合物を磁製 るつぼ中で700℃にて数分間加熱した後、溶融物を冷たい鋼製圧延機に注いで 通し、続いて粉砕することを容易にするためにガラス破片を形成させた。24g zinc oxide, 61.5g ammonium phosphate, 30g bismuth oxide , and 2 g of cuprous oxide. Make this mixture into porcelain After heating at 700°C in a crucible for several minutes, the melt was poured into a cold steel rolling mill. Glass shards were formed to facilitate threading and subsequent shredding.

得られたガラス破片は9重量%で以下のような組成を有した:PbO43,3% V、0. 43.3% ZnO4,2% p、o、 3.7% Bit(h 5.2% Cu、OO,35% このガラスの線熱膨張率(25°C〜200°C)は102 X 10− ’/  ’Cであり、 DTAによる軟化点は220°Cである。The glass fragments obtained had the following composition at 9% by weight: PbO43.3% V, 0. 43.3% ZnO4.2% p, o, 3.7% Bit (h 5.2% Cu, OO, 35% The linear thermal expansion coefficient (25°C to 200°C) of this glass is 102 x 10-’/ 'C, and the softening point by DTA is 220°C.

本発明の溶封ガラスに関する他の実例は、実施例1および2に記載した手順に従 って調製した。これらの他の実例(D。Other examples of fused glass of the present invention can be obtained by following the procedures described in Examples 1 and 2. It was prepared as follows. These other examples (D.

E、F、G、およびHと呼ぶ)は、比較例のガラス組成物(A、B、およびCと 呼ぶ)と共に以下の表2に示す。これら比較例のガラス組成物は2本発明のガラ スにおける5つの必須成分のうちの1またはそれ以上を欠いている。E, F, G, and H) are the comparative glass compositions (A, B, and C). ) are shown in Table 2 below. The glass compositions of these comparative examples are the two glass compositions of the present invention. lacking one or more of the five essential components in the

(以下余白) 鷹ニー亀 成分 ABCDEFGH uuusssss S・安定 U=不安定 表2において、実例Aは、酸化鉛と酸化バナジウムからなる。(Margin below) hawk knee turtle Ingredients ABCDEFGH uuusssss S・Stable U = unstable In Table 2, Example A consists of lead oxide and vanadium oxide.

最も低温で溶解する組成物を表す(二成分共晶)。均質な溶融物の形態であるこ の材料は、700°Cから室温に急激に冷却すると、不安定なガラスを形成する 。この材料を軟化点より高い温度に再加熱すると、急速に再結晶が起こり、溶封 ガラスとして実用的でなくなる。ガラスBおよびCは、それぞれ酸化ビスマスお よびリン/ニオブ/タンタルの酸化物を欠いており、同様に不安定である。最初 の酸化鉛と酸化バナジウムの溶融物に亜鉛、リン、およびビスマスの酸化物を次 第に添加してゆくと、得られたガラスが増々より安定になる。ガラスD、 E、  F、 G、およびHが、約320℃で保持された場合に長時間にわたってガラ ス状態であり、非常に流動性であるような程度まで安定になる。Represents the composition that melts at the lowest temperature (binary eutectic). It should be in the form of a homogeneous melt. The material forms an unstable glass when cooled rapidly from 700°C to room temperature. . Reheating this material above its softening point causes rapid recrystallization and melt sealing. It becomes impractical as glass. Glasses B and C are made of bismuth oxide and and phosphorous/niobium/tantalum oxides, and are similarly unstable. first Next, the oxides of zinc, phosphorus, and bismuth are added to the melt of lead oxide and vanadium oxide. With increasing additions, the resulting glass becomes increasingly more stable. Glass D, E, When F, G, and H are held at about 320°C, glass remains for a long time. It becomes stable to the extent that it is in a liquid state and is very fluid.

上の表におけるガラスの安定性(またはガラスの寿命)は。What is the stability of the glass (or the lifespan of the glass) in the table above?

ガラス組成物が流動点またはそれよりわずかに高い温度で望ましい無定形および 流動相を保持する能力として定義される。Glass compositions are desirable amorphous and Defined as the ability to retain a fluid phase.

実例り、 E、 F、 G、およびHでは、これらのガラスは300°Cにて最 低10分間は流動性を維持している。これとは対照的に、ガラスAは数秒以内に ほとんど瞬間的に再結晶する。ZnO。For illustration, E, F, G, and H, these glasses have a maximum temperature of 300°C. Maintains fluidity for 10 minutes. In contrast, glass A Recrystallizes almost instantly. ZnO.

Bi2O2,およびP2O,を共に添加すると、実用的な溶封ガラスに要求され る最低限のガラス寿命が得られることは明らかである。同様に、実例E、F、G 、およびHから明らかなように。When Bi2O2 and P2O are added together, the properties required for practical melt-sealing glass are achieved. It is clear that a minimum glass life can be obtained. Similarly, examples E, F, and G , and H.

五酸化リンは、その一部または全部を五酸化ニオブまたは五酸化タンタルで置き 換え得る。Phosphorous pentoxide can be partially or completely replaced with niobium pentoxide or tantalum pentoxide. Can be exchanged.

さらに、安定なガラスの実例(■〜Nと呼ぶ)を以下の表3に示す。表3から明 らかなように、溶封材としての応用に非常に適した軟質ガラスは、酸化鉛と酸化 バナジウムの混合物ニ、 酸化ヒスマス、酸化亜鉛、およびリン/ニオブ/タン タルの五酸化物を共に添加することによって製造し得る。Additionally, examples of stable glasses (referred to as ■ to N) are shown in Table 3 below. From Table 3, it is clear that Soft glass, which is very suitable for application as a melting material, is made of lead oxide and oxidized glass. mixture of vanadium, hismuth oxide, zinc oxide, and phosphorus/niobium/tan It can be produced by co-adding tal pentoxide.

(以下余白) 濠−」− (実例1重量%) ” 10−’/”C ス[ 表3の実例しに従って調製したガラス破片をボールミルで粉砕し、得られた粉末 をメツシュ150のふるいにかけた。この細かなガラス粉末は、ケイ酸ジルコニ ウム粉末を、混合物を基準にして、200重量で混合し、10重量%のブチルカ ルピトール溶媒を用いてペーストにした。得られたペーストを。(Margin below) moat-”- (Example 1% by weight) "10-'/"C vinegar[ The powder obtained by crushing the glass fragments prepared according to the example in Table 3 in a ball mill was passed through a mesh 150 sieve. This fine glass powder is made of zirconium silicate. 200% by weight based on the mixture and 10% by weight of butyl carbon. It was made into a paste using Lupitol solvent. the resulting paste.

あらかじめ酸化された銅合金の部品(少量のケイ素を含有する銅合金)上にスク リーン印刷し、乾燥させ、そして加熱して溶封ガラス材料を溶融させた。溶融し たガラス層の厚さは。Scrub onto pre-oxidized copper alloy parts (copper alloy containing small amount of silicon) Lean printing, drying, and heating melted the fused glass material. melted What is the thickness of the glass layer?

200ミクロン程度であった。It was about 200 microns.

ガラス層を形成させた部品を裏返し、金属クリップの圧力によって、そのままの 状態で別の調合金製の超小型電子回路パッケージ上に取り付けた。この構造物を 1分間あたり75°Cの割合で320″Cの最高温度まで5分間加熱し9次いで 室温に冷却して堅く強固なガラスシールを作製した。Turn the part with the glass layer over and use the pressure of the metal clip to remove it as it is. It was mounted on a microelectronic circuit package made of another prepared alloy. this structure Heat at a rate of 75°C per minute to a maximum temperature of 320″C for 5 minutes and then A hard and strong glass seal was produced by cooling to room temperature.

この構造物は、まず漏洩試験を行い9次いで一連あ熱衝撃試験を行った。この熱 衝撃試験は、 MIL−SPEC5883,方法1014゜条件Cと呼ばれ、1 50〜−65℃の温度変化を15回繰り返す試験である。このように試験したと ころ、この構造物は、1×10−”cc/ sec Heより低いレベルの一定 の気密性を示した。これは本発明の溶封ガラスの著しく強固な性質を示している 。This structure was first subjected to a leakage test and then subjected to a series of thermal shock tests. this heat The impact test is called MIL-SPEC5883, Method 1014゜Condition C, and 1 This is a test in which temperature changes from 50 to -65°C are repeated 15 times. When tested like this However, this structure has a constant level of less than 1×10-”cc/sec He. It showed airtightness. This shows the extremely strong properties of the melt-sealed glass of the present invention. .

災血■−土 表3のガラスLを粉砕して細かな粉末とし、75重量%の銀の金属粉末と混合し た。次いで、約10重量%の酢酸ブチルカルピトール溶媒をこの粉末混合物に添 加して、グイ接着ペーストを形成させた。このペーストをロールミルにかけて、 十分に分散した懸濁液を調製した後、この銀ガラスペーストの少量でセラミック の表面を被覆した。次いで、このペースト中にシリコン半導体チップを埋包した 。調節して乾燥させた後、この構造物を約300℃に徐々に加熱すると、シリコ ンチップと基板の間に強い結合が生じた。Calamity■-Earth Glass L in Table 3 was crushed into a fine powder and mixed with 75% by weight silver metal powder. Ta. Approximately 10% by weight of butyl carpitol acetate solvent was then added to the powder mixture. In addition, a sticky adhesive paste was formed. Apply this paste to a roll mill, Ceramic with a small amount of this silver glass paste after preparing a well-dispersed suspension coated the surface. Next, a silicon semiconductor chip was embedded in this paste. . After conditioning and drying, gradual heating of this structure to about 300°C results in a silico A strong bond was formed between the chip and the substrate.

実施1 表3のガラスLを20重量%の五酸化ニオブ粉末と共に粉砕した。次いで、この 混合物25gを75gの銀粉末と混合した。Implementation 1 Glass L from Table 3 was ground with 20% by weight of niobium pentoxide powder. Then this 25g of the mixture was mixed with 75g of silver powder.

実施例4と同様に処理すると、銅合金、サファイア、またはガラス基板との非常 に強い結合が生じた。When treated in the same manner as in Example 4, it is extremely difficult to bond with copper alloy, sapphire, or glass substrates. A strong bond arose.

尖施拠−l 酸化亜鉛を酸化バリウムに置き換えることによって9組成が実施例1と類似した ガラスを調製した。安定性が良好なガラスが得られたが、実施例1のガラスのよ うな流動性は有さなかった。酸化亜鉛に代えて酸化ストロンチウムを用いて。tip-l 9 composition was similar to Example 1 by replacing zinc oxide with barium oxide. A glass was prepared. Although a glass with good stability was obtained, it was not as good as the glass of Example 1. It did not have such fluidity. Using strontium oxide instead of zinc oxide.

同様のガラスを調製したが1本質的に同様の結果が得られた。A similar glass was prepared with essentially similar results.

これらの例から明らかなように、酸化ストロンチウムと酸化バリウムは酸化亜鉛 の代わりとなり得るが、依然として酸化亜鉛が好ましい添加剤である。As is clear from these examples, strontium oxide and barium oxide are similar to zinc oxide. Zinc oxide remains the preferred additive.

実IL−1 本発明の範囲内にある他の溶封ガラスを調製した。これらは表4に示す。これら のガラスは、T、U、およびVと呼しよれ、酸化鉛が次第に酸化セシウムで置き 換えられており、従って流動性が増加している。Real IL-1 Other fused glasses within the scope of the invention were prepared. These are shown in Table 4. these The glasses are called T, U, and V, and lead oxide is gradually replaced by cesium oxide. liquidity is increasing, thus increasing liquidity.

(以下余白) 亥[ 基本ガラスは、以下の成分を混合することによって調節した: 250gの酸化鉛 250gの酸化バナジウム 24gの酸化亜鉛 30gの三酸化ビスマス Logの五酸化クンタル この混合物を磁製るつぼ中で700″Cにて20分間加熱した後。(Margin below) Pig [ The base glass was prepared by mixing the following ingredients: 250g lead oxide 250g vanadium oxide 24g zinc oxide 30g bismuth trioxide Log of Kuntal Pentoxide After heating this mixture in a porcelain crucible at 700″C for 20 minutes.

得られた溶融溶液を冷たい鋼製圧延機に注いで通し、続いて粉砕することを容易 にした。ガラス状の破片は、線熱膨張率が106X10−’/”C(25〜20 0’C)であり、 DTA軟化点が225°Cであることによって特徴付けられ る。得られたガラス破片は9重量%で以下のような組成を有する:PbO44, 3% VzOs 44.3% Zn0 4.3% Bt203 5.3% Ta205 1.8% このガラス破片に五酸化ニオブ(五酸化コルンビウムとしても知られている)の 粉末を32重量%(混合物を基準にして)で添加して、ボールミルに数時間かけ た。The resulting molten solution is easily poured through a cold steel rolling mill and subsequently crushed. I made it. The glass-like fragments have a linear thermal expansion coefficient of 106×10-’/”C (25 to 20 0'C) and is characterized by a DTA softening point of 225°C. Ru. The glass fragments obtained have the following composition at 9% by weight: PbO44, 3% VzOs 44.3% Zn0 4.3% Bt203 5.3% Ta205 1.8% This glass shard contains niobium pentoxide (also known as columbium pentoxide). Add the powder at 32% by weight (based on the mixture) and ball mill for several hours. Ta.

ガラス/酸化ニオブ粉末の混合物は、少量の粉末混合物をサファイア(単結晶ア ルミナ)上で約300℃にて数秒間溶融させることによって試験した。得られた ガラスを冷却して1時間後に調べたところ、ガラスが隆起した形跡はな(、ガラ ス/サファイアの境界面で生じる色の干渉も示さなかった。The glass/niobium oxide powder mixture is made by adding a small amount of the powder mixture to sapphire (single crystal aluminum). Lumina) by melting for a few seconds at about 300°C. obtained When I examined the glass one hour after it had cooled, there was no evidence of any ridges on the glass. It also showed no color interference occurring at the sapphire/sapphire interface.

そして、このことは本発明の溶封ガラス混合物がアルミナセラミックの熱膨張率 と完全に適合することを表している。And, this means that the fused glass mixture of the present invention has a thermal expansion coefficient similar to that of alumina ceramic. This means that it is completely compatible with

ガラス/酸化ニオブ粉末充填剤の溶融混合物の表面を詳しく調べると、酸化ニオ ブ粉末が溶融ガラスによって、著しくかつ急速に湿潤する傾向のあることを示し ている。このような特性は、伝統的なケイ酸塩やチタン酸塩の粉末では容易に得 られないものであり、従って半導体セラミック部品にあらかじめガラス層を形成 させる工程が非常に容易となる。Close inspection of the surface of the molten mixture of glass/niobium oxide powder filler reveals that niobium oxide This indicates that glass powder tends to be significantly and rapidly wetted by molten glass. ing. Such properties are easily obtained with traditional silicate and titanate powders. Therefore, it is necessary to form a glass layer on semiconductor ceramic components in advance. This makes the process very easy.

溶封ガラス混合物は、約10重量%のブチルカルピトール溶媒を添加することに よって、ペーストにした。得られたペーストは、ステンレス鋼の遮蔽スクリーン を用いてアルミナの部品上にスクリーン印刷した。この部品を十分に乾燥させ。The fused glass mixture is prepared by adding approximately 10% by weight of butylcarpitol solvent. Therefore, I made it into a paste. The resulting paste is covered with a stainless steel shielding screen. was used to screen print onto alumina parts. Let this part dry thoroughly.

ヒーターブロック上で約290°Cに加熱して溶融させ、溶封ガラスのパターン をセラミック表面に結合させた。溶融ガラスのパターンの厚さは、200〜25 0ミクロン程度であった。Heat to approximately 290°C on a heater block to melt and create a pattern of fused glass. was bonded to the ceramic surface. The thickness of the molten glass pattern is 200-25 It was about 0 micron.

ガラス層を形成させたアルミナの部品を裏返し、金属クリップの圧力によって、 そのままの状態で通常の超小型電子回路用の基材に取り付けた。この構造物を1 分間あたり75〜100°Cの割合で約330℃の最高温度まで5分間加熱し2 次いで室温に冷却して堅く強固なガラスシールを作製した。Turn over the alumina part on which the glass layer has been formed, and use the pressure of the metal clip to In that state, it was attached to a regular substrate for microelectronic circuits. This structure is 1 Heat for 5 minutes at a rate of 75-100°C per minute to a maximum temperature of approximately 330°C. It was then cooled to room temperature to produce a hard and strong glass seal.

この構造物は、まず漏洩試験を行い1次いで一連の熱衝撃試験を行った。この熱 衝撃試験は、 MIL−5PEC3883,方法1014゜条件Cと呼ばれ、1 50〜−65°Cの温度変化を15回繰り返す試験である。このように試験した ところ、この構造物は、1×10−”cc/sec Heより低いレベルの一定 の気密性を示した。The structure was first leak tested and then subjected to a series of thermal shock tests. this heat The impact test is called MIL-5PEC3883, Method 1014゜Condition C, and 1 This is a test in which temperature changes from 50 to -65°C are repeated 15 times. tested like this However, this structure has a constant level of less than 1×10-”cc/sec He. It showed airtightness.

災施五−エ 実施例8の基本ガラスを、1%のTiO□と共に1150°Cで焼結したPbO ・NbzOs粉末の30重量%と混合する。このニオブ酸鉛材料は、25℃と5 00°Cの間で負の熱膨張率を有する。得られたガラス/充填剤混合物をアルミ ナセラミックの部品に被覆すると、実施例8と同様の強度および気密性の結果が 得られる。Disaster relief five-e The base glass of Example 8 was sintered with PbO at 1150°C with 1% TiO□. - Mix with 30% by weight of NbzOs powder. This lead niobate material is It has a negative coefficient of thermal expansion between 00°C. The resulting glass/filler mixture is When coated on naceramic parts, similar strength and tightness results as in Example 8 were obtained. can get.

亥IL二段 実施例8の基本ガラスを35%のリン酸ジルコニウム(ZrO□・P2O5)と 混合する。このリン酸ジルコニウムの線熱膨張率は5X10−’/”Cである。Pig IL 2nd dan The basic glass of Example 8 was mixed with 35% zirconium phosphate (ZrO□・P2O5). Mix. The coefficient of linear thermal expansion of this zirconium phosphate is 5×10-'/''C.

得られたガラス/充填剤混合物をアルミナセラミックの部品に被覆すると、実施 例8と同様の強度および気密性の結果が得られる。When the resulting glass/filler mixture is coated onto alumina ceramic parts, the Similar strength and tightness results as in Example 8 are obtained.

1隻1 実施例8の基本ガラスを40〜50重量%のチタン酸鉛(pbo・Ti0z)と 混合する。これらのチタン酸鉛は、 −60X10−’°Cに等しい線膨張率を 有しており、600〜800°Cにて、それぞれ10重量%ノV2O5(膨張率 = 6.3xlO−’/ ”c ) 、 AS20S、おヨヒSb2O5と共に 焼結されている。これら3つの粉末は、実施例6に従って試験された。これら3 つの粉末は、ガラスによって容易に湿潤し2元のガラスの熱膨張率を実質的に低 下させた。1 boat 1 The basic glass of Example 8 was mixed with 40 to 50% by weight of lead titanate (pbo・Ti0z). Mix. These lead titanates have a coefficient of linear expansion equal to -60X10-'°C. 10% by weight of V2O5 (expansion rate) at 600-800°C. = 6.3xlO-’/”c), with AS20S and Oyohi Sb2O5 Sintered. These three powders were tested according to Example 6. These 3 The two powders are easily wetted by the glass and substantially reduce the coefficient of thermal expansion of the binary glass. I let it go down.

災施五−■ Nb、0.に代えて45重量%のTa205粉末(膨張係数=20X10−’/ ℃)をガラスに添加したこと以外は、実施例8を繰り返した。Disaster relief five - ■ Nb, 0. 45% by weight of Ta205 powder (expansion coefficient = 20X10-'/ Example 8 was repeated, except that 0.degree. C.) was added to the glass.

強度および気密性は実施例8で得られたものと同様であった。The strength and tightness were similar to those obtained in Example 8.

以下の実施例13〜17は、五酸化ニオブ、酸化タンタル、およびV族元素から 誘導される他の耐火性充填剤の粉末と9本発明のハンダガラス以外のハンダガラ スとの適合性を説明するものである。Examples 13-17 below are made from niobium pentoxide, tantalum oxide, and Group V elements. Powders of other refractory fillers derived and solder glass other than the solder glass of the present invention This explains the compatibility with the

実施■一旦 一連のホウ酸鉛ガラスおよびホウケイ酸鉛ガラス(以下の表5)を通常の方法で 調製した。ガラスEが、より高い温度(1100°C)を必要としたこと以外は 、これらの調製は、バッチ成分をプラチナのるつぼ中で900°Cにて30分間 溶融させることによって行った。溶融物をステンレス鋼製の圧延機に注いで通し て、ガラス破片を作製した。次いで、これらのガラス破片をボールミルにかけて メツシュ150のふるいにかけた。Implementation ■ Once A series of lead borate and lead borosilicate glasses (Table 5 below) were prepared in the usual manner. Prepared. Except that glass E required a higher temperature (1100°C) , these preparations involve batch components being heated at 900°C for 30 minutes in a platinum crucible. This was done by melting. Pour the melt through a stainless steel rolling mill Then, glass fragments were made. These glass shards are then ball milled Passed through a mesh 150 sieve.

唐ニー■ 成分 ABCDEF 得られたガラス粉末A−Fをメツシュ325の五酸化ニオブ粉末と混合した。こ の五酸化ニオブのα線放射線量は、0.1カウント/ ci 7時より低かった 。ガラスと酸化ニオブ粉末の重量%は、以下の表6に示されている。熱膨張率を 測定するために、溶封ガラスの棒状試料を調製した(データは表6に示す)。容 易にわかるように1元の各ガラスの熱膨張率は。Tang knee■ Ingredients ABCDEF The resulting glass powders A-F were mixed with mesh 325 niobium pentoxide powder. child The α-ray radiation dose of niobium pentoxide was lower than 0.1 count/ci at 7 o'clock. . The weight percentages of glass and niobium oxide powder are shown in Table 6 below. thermal expansion coefficient For the measurements, rod-shaped samples of melt-sealed glass were prepared (data shown in Table 6). capacity As you can easily see, the coefficient of thermal expansion of each glass is 1 element.

五酸化ニオブの添加量を調節することによって、50〜120×10−’/”C の範囲でアルミナまたは他のいかなる基板にも適合するように変化させ得る。By adjusting the amount of niobium pentoxide added, the can be varied to suit alumina or any other substrate within the range.

(以下余白) 、表−」− (実例9重量%) アルミナセラミックのパッケージを表6の溶封ガラス組成物2.3.5.および 6でシールし、150°Cから一65°C2そして150°Cへの熱衝撃を15 回繰り返して与えたが、気密性は失われなかった。(Margin below) , table-”- (Example 9% by weight) Alumina ceramic packages were prepared using the fused glass compositions 2.3.5. of Table 6. and 6 and thermal shock from 150°C to 65°C2 and 150°C. The airtightness was not lost even though the application was repeated several times.

実施■一旦 ホウケイ酸ガラスの粉末B(表5)を五酸化ニオブ粉末と次第に増加する量で混 合した。得られたガラス/充填剤混合物を円筒容器中に圧入して焼結した。得ら れた試料の線熱膨張率を測定したところ、膨張率が純粋なガラスに対する110 XIO−’/”Cから46重量%の五酸化ニオブを含有する混合物に対する56 X10−’/”Cまで、はぼ直線的に低下するという結果が得られた。Implementation ■ Once Borosilicate glass powder B (Table 5) is mixed with niobium pentoxide powder in increasing amounts. It matched. The resulting glass/filler mixture was pressed into a cylindrical container and sintered. Obtained When the linear thermal expansion coefficient of the sample was measured, it was found that the expansion coefficient was 110% compared to pure glass. 56 for a mixture containing 46% by weight of niobium pentoxide from XIO-'/''C The result was that the resistance decreased almost linearly up to X10-'/''C.

実施貫−長 ホウケイ酸鉛ガラスの粉末B(表5)を200重量のAh03・Nbzosおよ び表1に示した複合酸化物と混合し、実施例14のように焼結させた。線熱膨張 率は、それぞれの充填剤の特定の熱膨張率の関数として低下した。Implementation length Powder B (Table 5) of lead borosilicate glass was mixed with 200 weight of Ah03/Nbzos and and the composite oxide shown in Table 1, and sintered as in Example 14. linear thermal expansion The modulus decreased as a function of the specific coefficient of thermal expansion of each filler.

裏斑■−用 一連のホウ酸亜鉛ガラスおよびホウケイ酸亜鉛ガラスを実施例13のように11 00°Cで調製し、ガラス破片を作製した(以下の表7)。For back spots ■- A series of zinc borate glasses and zinc borosilicate glasses were prepared in Example 11 as in Example 13. 00°C to produce glass shards (Table 7 below).

、表−j− HIJK これらの破片を高純度のアルミナ製ボールミル中でイソプロピルアルコールと共 に細かく粉砕し1粒子サイズが5ミクロンより小さな粉末の懸濁液を調製した。, table −j− HIJK These fragments are combined with isopropyl alcohol in a high-purity alumina ball mill. A suspension of powder having a particle size of less than 5 microns was prepared by finely pulverizing the powder.

五酸化ニオブ(20重量%)を各ガラス懸濁液に添加し、得られたスラリーをド クターブレードでシリコンウェハーの表面に塗布し、乾燥させ。Niobium pentoxide (20% by weight) was added to each glass suspension and the resulting slurry was poured into Apply it to the surface of the silicon wafer with a blade and let it dry.

拡散円筒炉中で750〜800°Cに加熱した。厚さが25〜50ミクロンの得 られたガラス薄膜は、シリコンウェハーの熱膨張率と適合した。これらの薄膜は 、シリコン素子の表面保護、および高電圧用のシリコン電力素子の絶縁に極めて 有用である。It was heated to 750-800°C in a diffusion cylindrical furnace. The thickness is 25-50 microns. The resulting glass thin film matched the coefficient of thermal expansion of the silicon wafer. These thin films are , extremely useful for surface protection of silicon devices and insulation of high voltage silicon power devices. Useful.

実施U 五酸化ニオブの代わりに25重量%の五酸化タンタル粉末を用いて実施例16を 繰り返した。同様の結果が得られた。五酸化タンタルは、シリコン表面上に被覆 したガラス組成物の誘電定数を低下させる。Implementation U Example 16 was repeated using 25% by weight tantalum pentoxide powder instead of niobium pentoxide. repeated. Similar results were obtained. Tantalum pentoxide coated on silicon surface lowering the dielectric constant of the glass composition.

本発明を実施する上記様式の変更は、ガラス製造、半導体または他の電子部品の パッケージに関する分野、および関連分野の当業者に明らかであるが、以下の請 求の範囲内にあると意図される。Modifications of the above modes of carrying out the invention may be used in glass manufacturing, semiconductors or other electronic components. As will be apparent to those skilled in the field of packaging and related fields, the following requirements apply: intended to be within the scope of the requirements.

国際調査報告 1mafiaeal Apt″”1″’ ”’PCT10s871003911 R憎C止I廟ml^p−律−N=PCT10587100391international search report 1mafiaeal Apt""1"'"'PCT10s871003911 R hate C stop I temple ml^p-ritsu-N=PCT10587100391

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.酸化物を基準にして計算された重量%で以下の成分を含有する低温融解ガラ ス組成物: (a)PbO 30〜55% (b)V2O5 30〜55%, (c)Bi2O3 0.1〜18% (d)P2O5,Nb2O5,Ta2O5,またはこれらの組み合わせ 0.1 〜10%,(e)ZnO,BaO,SrO,またはこれらの組み合わせ 0.1 〜10%,ここで,(c)+(d)+(e)の合計の重量%は,0.3%と20 %の範囲内にあり,また(a)は部分的に25重量%までを酸化セシウムで置き 換え得るという条件付きである。1. Low-melting glass containing the following components in weight percent calculated on the basis of oxides: Composition: (a) PbO 30-55% (b) V2O5 30-55%, (c) Bi2O3 0.1-18% (d) P2O5, Nb2O5, Ta2O5, or a combination thereof 0.1 ~10%, (e) ZnO, BaO, SrO, or a combination thereof 0.1 ~10%, where the total weight percent of (c) + (d) + (e) is 0.3% and 20%. %, and (a) partially contains up to 25% by weight of cesium oxide. There is a condition that it can be replaced. 2.前記組成物が以下のものでなる群から選択された少なくとも1つの添加剤を 含有する,請求の範囲第1項に記載の低温融解ガラス: 3重量%までのCu2O 5重量%までのM0O33重量%までのAg2O 5 重量%までのWO33重量%までのF2. The composition comprises at least one additive selected from the group consisting of: The low-temperature melting glass according to claim 1, which contains: Up to 3% by weight Cu2O Up to 5% by weight M0O3 Up to 3% by weight Ag2O 5 WO up to 33% by weight F 3.酸化物を基準にして計算された重量%で以下の成分を含有する低温融解ガラ ス組成物: (a)PbO3  35〜45%, (b)V2O5  35〜45%, (c)Bi2O3 3〜8%, (d)ZnO   2〜7%, (e)P2O5  0〜5%, (f)Nb2O5 0〜5%, (g)Ta2O5 0〜8%, ここで,(e)+(f)+(g)の合計の重量%は,0.1〜10%の範囲内に ある。3. Low-melting glass containing the following components in weight percent calculated on the basis of oxides: Composition: (a) PbO3 35-45%, (b) V2O5 35-45%, (c) Bi2O3 3-8%, (d) ZnO 2-7%, (e) P2O5 0-5%, (f) Nb2O5 0-5%, (g) Ta2O5 0-8%, Here, the total weight percent of (e) + (f) + (g) is within the range of 0.1 to 10%. be. 4.熱膨張率が小さいセラミックの微粒子状充填剤が,混合物の重量を基準にし て,約1〜約50重量%で混合された,請求の範囲第1項,第2項,または第3 項に記載のガラス。4. A ceramic particulate filler with a low coefficient of thermal expansion, based on the weight of the mixture, Claims 1, 2, or 3, mixed in an amount of about 1% to about 50% by weight. Glass as described in Section. 5.前記充填材がV族金属酸化物である,請求の範囲第4項に記載のガラス。5. 5. The glass of claim 4, wherein the filler is a Group V metal oxide. 6.前記充填剤がニオプ含有酸化物,リン酸ジルコニウム,または酸化タンタル である,請求の範囲第4項に記載のガラス。6. The filler is a niop-containing oxide, zirconium phosphate, or tantalum oxide. The glass according to claim 4. 7.前記充填剤が五酸化ニオプである,請求の範囲第4項に記載のガラス。7. 5. The glass of claim 4, wherein the filler is niopide pentoxide. 8.銀または金の粉末が,混合物を基準にして,90重量%まで混合された,請 求の範囲第1項,第2項,第3項,第4項,第5項,第6項,または第7項に記 載のガラス。8. Silver or gold powder is mixed up to 90% by weight based on the mixture. Items listed in item 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7 of the scope of the request. glass on top. 9.請求の範囲第1項,第2項,第3項,第4項,第5項,第6項,または第7 項に記載のガラス組成物のパターンを被覆された,金属,ガラス,またはセラミ ックの本体を含む電子部品を溶封する際に用いられる製造物品。9. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7 metal, glass, or ceramic coated with a pattern of the glass composition described in Manufactured articles used in melt-sealing electronic components, including the body of a box. 10.V族金属酸化物である充填材が約1〜約50重量%で混合されたハンダガ ラス。10. A soldering gas mixed with a filler that is a group V metal oxide in an amount of about 1 to about 50% by weight. Russ. 11.前記ハングガラスがホウ酸鉛ガラス,ホウケイ酸鉛ガラス,またはホウ酸 亜鉛ガラスである,請求の範囲第10項に記載のハンダガラス。11. The hanging glass is lead borate glass, lead borosilicate glass, or borate glass. 11. The solder glass according to claim 10, which is zinc glass.
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JP2019085307A (en) * 2017-11-08 2019-06-06 Agc株式会社 Glass composition, glass powder, conductive paste, and solar cell

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