KR900000624B1 - 티탄산 납칼슘 충전제로 된 봉착재료 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

티탄산 납칼슘 충전제로 된 봉착재료
제1도는 본 발명에 있어서 충전제로 사용된 PbTiO3의 납을 치환하는 칼슘양과 충전제와 유리를 혼합한 봉착재료의 열팽창계수와의 관계를 나타낸 곡선도.
본 발명은 두개의 부분을 용접 밀폐하기 위한 봉착재료에 관한 것으로써, 특히 전자부품 생산에 사용되는 재료에 관한 것이다.
반도체장치, 형광표시관등의 전자부품의 생산에 있어서, 봉착재료는 다수개의 부분들을 밀봉하거나 결합하는데 사용되어왔다.
일반적으로 말해서, 봉착재료는 낮은 용융온도의 땜납 유리분말과 내화물 충전제분말로 구성되는 분말형태의 혼합물이다. 땜납유리로서는 PbO-B2O3유리가 사용되어 왔는데 이는 40-90wt%PbO와 8-15wt%B2O3로 구성되어 있다.
충전제로 사용되는 열팽창이 적은 여러가지 내화산화물들중에서 PbTiO3가 편리하게 사용되고 있는데 이는 특히 반도체장치에 사용되고 있으며 그 이유는 알칼리 요소를 포함하지 않기 때문이다. PbTiO3의 사용은 봉착재료의 열팽창계수를 낮춰주고 유리혼합물의 유동성을 크게 해준다. 이 공개된 일본특허 출원 제49-89713호에서는 약 10㎛이하의 비표면 직경을 갖는 PbO-TiO2결정분말과 함께 혼합된 땜납유리로 구성되는 봉착재료가 발표되어있다. 그러나, 봉착재료는 54.5×10-7/℃의 높은 열팽창계수를 가지므로 실리콘반도체 칩(약32-35×10-7/℃의 열팽창계수를 가짐)과 알루미나 세라믹(70×10-7/℃의 열팽창계수를 가짐)을 접착하는 것이 소용없게 된다.
봉착재료의 열팽창을 낮추기 위하여 증대된 분량의 티탄산연이나 또는 증대된 입자크기의 티탄산연분말을 사용하는 것이 이 기술 분야에서 공지되어 있다.
땜납유리분말과 티탄산연의 충전제와 규산지르코늄과 주석재료로 구성된 또 다른 봉착재료가 공개번호 58-151374로 공개된 일본특허출원에 발표되어 있다. 봉착재료는 충분히 낮은 열팽창계수를 가지며 반도체장치를 밀봉하는데 유용한 것이다. 그러나 봉착재료는 티탄산연분말이 15㎛이상의 평균입자크기를 갖기 때문에 불리한 점이 있다. 결합된 부분상에 용액내에서 용해된 유리혼합물 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 적용시키는 것은 어렵다. 또 밀봉후에 티탄산연 결정 둘레에 유리상태에서 미세한 균열이 발생하기 쉽다.
본 발명의 목적은 낮은 열팽창계수를 얻을 수 있고 충전제가 작은 평균입자크기; 예컨대 15㎛이하로 되고 작은양으로 사용될지라도 미세균열이 발생되지 않는 충전제를 위하여 PbO-TiO2결정을 사용하는 봉착재료를 제시하는 것이다.
본 발명은 저융점의 땜납유리분말과 충전제분말로 구성되는 봉착재료를 지향하고 있다. 본 발명에 따르면 충전제는 다음과 같은 화학식으로 표기되는 티탄산염 칼슘으로 구성되어 있다. 즉 ; 0〈m〈0.4일때(Pb1-mCam)TiO3충전제의 분량은 봉착재료의 전량의 용적으로 20-50퍼센트로 하는 것이 좋다. 충전제분말은 약 15㎛이하의 평균입자크기를 갖게 한다.
본 발명은, 충전제로써, 납과 티탄과 그리고 티탄산연(PbTiO3)의 연으로 치환된 칼슘을 갖는 산화물분말을 사용하고 있다. 납에 대한 칼슘의 치환량은 최대한으로 40몰퍼센트이다.
치환량이 40몰퍼센트를 넘을때는 결과로써의 봉착재료의 열팽창계수는 PbTiO3를 충전제로써 사용하는 공지의 봉착재료의 그것보다 더 낮추어 지지않는다.
단일도면이 PbTiO3의 납에 대한 칼슘의 여러개의 치환량과 결과적인 봉착재료의 열팽창계수 사이에서의 관계를 나타낸다. 충전제는 5㎛의 평균입자크기를 갖는 분말로 되어있다. 40vol%의 충전제는 60vol%의 땜납유리분말과 혼합된다. 땜납유리분말은 중량으로 85.3%PbO, 12.7%B2O3, 1.0%SiO2와 1.0%Al2O3로 구성된다. 도면에서 보면 40몰%이하의 칼슘치환량을 갖는 충전제의 사용은 결과적으로 봉착재료의 열팽창계수를 PbTiO3을 충전제로서 사용하는 혼합물 보다 더 낮게 해준다는 것을 알려주고 있다.
본 발명의 봉착재료의 땜납유리로써 PbO-B2O3유리가 상기한 바와 같이 사용될 수 있다.
본 발명의 봉착재료에 있어서 적어도 하나의 β-유크립타이트, 코디어타이트, 월레마이트, 아연재료, SnO2고용액 그리고 지르콘이 티탄산연칼슘에 첨가하여 충전제로써 선택적으로 사용될 수 있다. 아연재료는 68-75wt%의 ZnO와 23-28wt%의 SiO2와 그리고 0.1-8wt%의 Al2O3로 구성된다.
[예]
표1은 본 발명에 따른 유리혼합물에 사용되는 충전제의 견본을 나타내고 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
표1의 충전제견본은 일산화납과 탄산칼슘, 산화티타늄의 원료를 사용하여 제조된 것이다. 원료는 표1에 나타낸 각각의 견본의 비례로 혼합되어 건조한 상태에서 혼합된다. 그 다음 이 혼합물이 4시간 동안 섭씨 1,000도에서 구워지고 또 구워진 것을 가루로 빻는다. 이 분말은 약 1톤 f/㎠의 압착력으로 다져지도록 압착된다. 다져진 것은 섭씨 200도/시간의 비율로 섭씨 1,250도까지 가열되며 세시간동안 그 온도에 유지시켜 줌으로써 소결된다. 소결된 것은 빻아지고 또 약 5㎛의 평균입자크기의 분말을 얻기 위해 350메쉬의 스크린에 의하여 여과된다.
표2는 본 발명에 다른 혼합물을 밀봉하는데 사용되는 견본 유리를 나타낸다.
[표 2]
Figure kpo00002
표2에 열거한 견본유리는 유리의 각각의 성분으로써 광명단, 붕산, 실리카모래, 알루미나와 아연화를 사용하여 제조되었다. 이들 재료는 표2에 나타낸 중량퍼센트에 따라 무게를 달아 혼합하였다. 각 견본유리의 배취는 백금도가니에 삽입되어 전기로에서 한시간 동안 섭씨 800도로 용융되었다. 녹은 유리는 얇은 유리판으로 형성되었다. 이 유리판은 볼밀(ball mill)분쇄기에서 분쇄되어 200메쉬의 스크린을 통해 여과된다.
표2의 각 견본의 유리분말과 표1의 각 견본충전제들은 표3에 열거한 예의 혼합물의 중량백분율에 따라 달아서 서로 혼합된다.
표3의 번호 1에서 7까지의 각 예의 혼합물은 페이스트를 형성하도록 적합한 전색제를 써서 혼합된다. 이렇게 사용되는 전색제의 예는 톨루엔이 있다. 이 페이스트는 밀봉되어지는 것의 표면상으로 스크린인쇄와 같은 통상의 방법으로 적용시키고 그들을 밀봉하기 위하여 불을 사용하는 것이다.
[표 3]
Figure kpo00003
Figure kpo00004
밀봉온도는 표3에 나타낸 바와 같이 낮아서 대략 섭씨 430-450도이다. 더우기, 비교적 낮은 열팽창계수를 알 수 있고 실리콘 반도체장치를 밀봉하는데 유용하다.

Claims (3)

  1. 낮은 용융점과 낮은 팽창계수의 충전분말인 유리분말로 구성되어 전자부품의 밀봉부재로 사용되는 봉착재료에 있어서, 상기 충전제가 다음과 같은 화학식 ; (Pb1-mCam)TiO3(0〈m〈0.40)을 나타내는 티탄산 납칼슘으로 반드시 구성되어 있도록 개선된 것을 특징으로 하는 봉착재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기의 충전제가 상기의 전체양의 20-50vol%인것을 특징으로 하는 봉착재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기의 충전제분말이 약 15㎛이항의 평균입자크기를 갖는 것을 특징으로 하는 봉착재료.
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