JPS6046053B2 - 低融点封着用組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低融点封着用組成物、より具体的には、無荷
重て約４００゜Ｃの温度でｍ分間以内て封着出来、アル
ミナセラミックを使用した１、Ｃパッケージに適した低
融点封着用組成物に関する。

一般に、半導体素子の気密封着は、低温で短時間に行な
われる程、素子の劣化が少なく、熱経済的にも有利であ
り、インデックスの向上も計れる。現在、１、Ｃパッケ
ージ用として用いられている低融点ガラスの中には、優
れた熱衝撃強度を有する熱失透性ガラスが知られている
が、その封着温度は最低のものでも４５０℃であり、し
かも極めて長い封着時間が必要であるため、熱経済的に
も、又素子の特性に及ぼす影響に於ても好ましいものと
は言えない。一方、セラミックとして、比較的熱膨張係
数の大きいフォルステライトを用いた１、Ｃパッケージ
では、４００℃程度で封着出来る低融点ガラスが存在す
るが、フォルステライト自体の機械的強度が弱いので破
損し易く、また膨張係数が大きいために、厳しい熱衝撃
をかけた時にパッケージがりークするという点であまり
実用的ではない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、封着温
度が４００℃と極めて低く、１０分以内で封着が出来、
機械的強度の大きいアルミナセラミックに適しており、
熱衝撃強度、機械的強度が前記熱失透性ガラスに優ると
も劣らずしかも耐酸性がすぐれ、メッキ付着を起さない
封着用組成物を提供するものである。

即ち、本発明は、重量比で、Ｐの６０〜８０％、ＰｂＦ
０３〜１２％、均００９〜１４％、５ｉ０００．５〜２
％、Ｚｎ００〜７％、Ａ１００３０〜２％、Ｂｉ００３
０〜５％を含む低融点ガラス粉末（２）と、Ｊ 重量比
で、Ｐｂ０７０〜８６％、Ｂ０００８〜１８％、５ｉ０
００．５〜５％、Ａ１２０００〜４％、Ｚｎ００〜７％
を含む低融点粉末ガラス（Ｂ）と、５〜４４μが９０％
以上、４４μ以上が５％以下、５μ以下が５％以下で、
且つ平均粒径が８〜１５μのｉ粒度分布を有するチタン
酸鉛粉末とから成り、これらの割合が重量比で、低融点
ガラス（Ａ）４４〜５５％ 低融点ガラス（Ｂ）１〜１０％ チタン酸鉛 ４０〜５５％ より好ましくは、 低融点ガラス（Ａ） ４５〜４９％低融点ガラス
（Ｂ） ３〜７％ チタン酸鉛 ４５〜４９％の範囲内にあ
る低融点封着用組成物である。

低融点ガラス（４）の組成を上記の如ぐ限定した理由は
以下の通りである。ＰｂＯが８０％以上になるとガラス
化が困難となり、６０％以下になると粘度が大きくなり
低温封着が困難となる。

ＰｂＦ２が１２％以上になると結晶化し易くなり封着時
流動し難くなり、３％以下になると、粘度が大きくなり
低温封着が困難となる。

Ｂ２Ｏ３が１４％以上になると粘度が大きくなり、低温
封着が困難となり、９％以下になるとガラス化が困難と
なる。

ＳｉＯ２が２％以上になると、粘度が大きくなり低温封
着が困難となり、０．５％以下になると耐水性、耐酸性
が悪くなり、又結晶化し易くなる。

ＺｎＯが７％以上、Ｂｉ２Ｏ３が５％以上になると、結
晶化し易くなるため、封着時流動し難くなる。Ａｌ２Ｏ
３が２％以上になると粘度が大きくなり、低温封着が困
難となる。低融点ガラス（Ｂ）の組成を上記の如く限定
した理由は以下の通りてある。

ＰｂＯが８６％以上になるとガラス化が困難となり、７
０％以下になると粘度が大きくなる。

Ｂ２Ｏ３が１８％以上になると粘度が大きくなり、８％
以下になると、ガラス化が困難になる。ＳｉＯ２が５％
以上になると、粘度が大きなり０．５一％以下になると
、耐水性、耐酸性が悪くなり、又結晶化し易くなる。

．Ａｌ２Ｏ３が４％以上になると、粘度が大きなる。

チタン酸鉛の粒度を上記の如く限定した理由は以下の通
りてある。５μ以下が５％以上になると、封着時流動し
難くなり、熱膨張係数が大きくなる。

４４ｐ以上が５％以上になると、封着時に微小クラック
が生じ、気密リークを起し易くなる。

平均粒径が８μ以下になると、熱膨張係数が大きくな・
り、１５μ以上になると封着時に微小クラックが生じ、
気密リークを起し易くなる。低融点ガラス（４）、低融
点ガラス（Ｂ）、チタン酸鉛の混合割合を上記の如く限
定した理由は、以下の通りである。

低融点ガラス（４）が４４％以下になると低温封着が困
難となり、５５％以上になるど熱膨張係数が大きくなり
、アルミナセラミックに適さなくなる。

低融点ガラス（Ｂ）が１０％以上になると低温封着が困
難となり、１％以下になると、メッキ付着が発生し易く
なる。チタン酸鉛が４０％以下になると、熱膨張係数が
大きくなり、アルミナセラミックに適さなくな）り、５
５％以上になると低温封着が困難となる。

以下実施例に基づいて、本発明を説明する。表１は本発
明に於て使用する低融点ガラス（４）の実施例で、その
組成及び屈状点を示す。表２は本発明に於て使用する低
融点ガラス（Ｂ）の実施例を示す。

低融点ガラス（４）及び（Ｂ）の粉末は、以下の手順で
作成する。

まず光明丹、弗化鉛、硼酸、珪酸、酸化亜鉛、水酸化ア
ルミニウム、三二酸化ビスマスを、上記表に示す組成に
なるように調合し、白金ルツボで、約８００℃３吟間溶
融した後、板状に成形し、アルミナボールミルで粉砕し
た後、１５０メッシュのステンレス篩で分級する。

チタン酸鉛は、ＴｉＯ２とＰｌＯのモル比が１：１とな
るように、酸化チタン及びりサージを調合し、１１５０
′Ｃで２時間焼成した後、焼成物を前記粒度になるよう
に粉砕、分級する。尚、チタン酸鉛の熱膨張係数は、３
０〜２５０℃の温度範囲で約−６０×１０−７／℃であ
る。表３は、本発明に係る低融点封着用組成物の実二施
例で、各成分の配合割合及び特性を示す。上記表３に示
すフリットを用い、下記の手順でＩＣパッケージ用とし
ての適合性を評価した。まず、前記フリットとビークル
（アクリル樹脂５％をα−テルピネオールに溶かした溶
液）とを混合し、ペーストを作成した。このペーストを
スクリーン印刷法により、セラミックベース及びセラミ
ックキャップに印刷した。印刷厚は３００μ程度とした
。次にペーストを印刷したベース及びキャップを３７０
′Ｃに加熱し、５分間仮焼した。

昇温は５℃／分、降温は急冷とした。ベース、キャップ
及びリードフレームを所定の形状に組み立て、電気炉中
で４００℃１紛間加熱し封着した。

昇温は５０℃／分、冷却は５゜Ｃ／分とした。次に封着
体（パッケージ）を５０％の硫酸で７０゜Ｃ１１分間酸
処理し、リードフレームの酸化膜を除去した。

蒸留水で水洗した後、硫酸スズメッキ浴で、リードフレ
ーム部にスズメッキをほどこした。電流密度は、２Ａ／
デシメーター、メッキ時間は約１吟間とした。メッキ終
了後、蒸留水で水洗し、乾燥した。

上記手順で作成した封着体につき、フリット部へのメッ
キ付着の有無と熱衝撃試験（ＭＩＬ−ＳＴＤ一８８３、
条件Ａ）後の気密リークの有無を調べた。表３に示した
フリットのすべてにつき、上記の評価を行なつたところ
、すべて良好な結果を示し、ＩＣパッケージ用として適
していることが確認された。

以上のように、本発明の低融点封着用組成物は極めて低
温て封着がてき、熱衝撃強度も大きく、メッキ付着も起
さず、従来用いられていた種々の低融点ガラスの欠点を
十分補うことができる新規のガラスである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量比で、ＰｂＯ６０〜８０％、ＰｂＦ＿２３〜１
   ２％、Ｂ＿２Ｏ＿３９〜１４％、ＳｉＯ＿２０．５〜２
   ％、ＺｎＯ０〜７％、Ａｌ＿２Ｏ＿３０〜２％、Ｂｉ＿
   ２Ｏ＿３０〜５％を含み、且つ屈伏点が３２０℃以下の
   低融点ガラス粉末（Ａ）と、重量比で、ＰｂＯ７０〜８
   ６％、Ｂ＿２Ｏ＿３８〜１８％、ＳｉＯ＿２０．５〜５
   ％、Ａｌ＿２Ｏ＿３０〜４％、ＺｎＯ０〜７％を含む低
   融点ガラス粉末（Ｂ）と、５〜４４μが９０％以上、４
   ４μ以上が５％以下、５μ以下が５％以下で、且つ平均
   粒径が８〜１５μの粒度分布を有するチタン酸鉛粉末と
   から成り、これらの割合が重量比で、低融点ガラス（Ａ
   ）４４〜５５％ 低融点ガラス（Ｂ）１〜１０％ チタン酸鉛４０〜５５％ の範囲内にある低融点封着用組成物。