JPH03153545A - 半導体被覆用ガラス - Google Patents
半導体被覆用ガラスInfo
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- JPH03153545A JPH03153545A JP29439089A JP29439089A JPH03153545A JP H03153545 A JPH03153545 A JP H03153545A JP 29439089 A JP29439089 A JP 29439089A JP 29439089 A JP29439089 A JP 29439089A JP H03153545 A JPH03153545 A JP H03153545A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
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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。
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］
本発明は半導体被覆用ガラス、特に電極を含めてＰ−Ｎ
接合部を有するシリコンダイオード等の半導体素子全体
をガラス層で被覆する、いわゆるモールド型半導体を製
造するのに好適な半導体被覆用ガラスに関するものであ
る。
接合部を有するシリコンダイオード等の半導体素子全体
をガラス層で被覆する、いわゆるモールド型半導体を製
造するのに好適な半導体被覆用ガラスに関するものであ
る。
［従来の技術］
シリコンダイオード、トランジスタ等の半導体素子の表
面安定化のため、あるいは外気からの汚染を防止して半
導体素子の電気的特性劣化を防ぐための被覆用ガラスに
要求される特性としては次のものがある。
面安定化のため、あるいは外気からの汚染を防止して半
導体素子の電気的特性劣化を防ぐための被覆用ガラスに
要求される特性としては次のものがある。
■ 被覆用ガラスの熱膨張係数が、シリコン及び電極材
料のそれに適合すること。
料のそれに適合すること。
■ 半導体素子表面に悪影響を与え、るアルカリ成分を
含まないこと。
含まないこと。
■ 高温では半導体素子の特性が劣化する恐れがあるた
め、被覆封着温度が７５０℃以下であること。
め、被覆封着温度が７５０℃以下であること。
■ 半導体素子に対する密着性がよいこと。
■ 高い逆耐圧を有し、且つ逆洩れ電流の極めて小さい
高信頼性半導体素子を得るため、被覆後のガラス中の電
荷量が半導体素子の設計に合った適量の電荷を有するこ
と。
高信頼性半導体素子を得るため、被覆後のガラス中の電
荷量が半導体素子の設計に合った適量の電荷を有するこ
と。
このような被覆用ガラスとしては従来より種々のものが
提案されており、例えば本出願人の発明になる特公昭５
４−７５５７や特公昭１１ｉ０− Ｅｉ９０３にはＺｎ
Ｏ−Ｂ２Ｏ＊−５Ｉ０２系のガラスが示されている。
提案されており、例えば本出願人の発明になる特公昭５
４−７５５７や特公昭１１ｉ０− Ｅｉ９０３にはＺｎ
Ｏ−Ｂ２Ｏ＊−５Ｉ０２系のガラスが示されている。
［発明が解決しようとする問題点コ
しかしながら従来のガラスは先記した要求特性の全てを
満足させるものではなく、特に■の熱膨張係数の点にお
いて十分に満足させるものが存在しないのが現状である
。
満足させるものではなく、特に■の熱膨張係数の点にお
いて十分に満足させるものが存在しないのが現状である
。
即ち半導体素子の電極としては一般にタングステンやモ
リブデンが知られており、その３０〜３００℃における
平均熱膨張係数は各々４２Ｘ１０−７／’Ｃ１５３Ｘ１
０−７／’Ｃである。シリコンの熱膨張係数が３５ＸＩ
Ｏ−７／”Ｃであることから、シリコンとの適合性の点
からはタングステンが好ましいが、タングステンは高価
であるため、より安価なモリブデンを使用することが多
くなってきている。しかし従来の被覆用ガラスの熱膨張
係数はシリコンのそれに整合させであるために、電極に
モリブデンを使用した場合、ガラス焼成後にクラックを
生じることがあり、またクラックを生じない場合でも半
導体素子の引張り強度が低下するという問題がある。
リブデンが知られており、その３０〜３００℃における
平均熱膨張係数は各々４２Ｘ１０−７／’Ｃ１５３Ｘ１
０−７／’Ｃである。シリコンの熱膨張係数が３５ＸＩ
Ｏ−７／”Ｃであることから、シリコンとの適合性の点
からはタングステンが好ましいが、タングステンは高価
であるため、より安価なモリブデンを使用することが多
くなってきている。しかし従来の被覆用ガラスの熱膨張
係数はシリコンのそれに整合させであるために、電極に
モリブデンを使用した場合、ガラス焼成後にクラックを
生じることがあり、またクラックを生じない場合でも半
導体素子の引張り強度が低下するという問題がある。
本発明の目的は、先記要求特性の全てを満足させる被覆
用ガラス、特にモリブデンを電極として用いた半導体素
子の熱膨張係数と適合し、焼成後にクラックの発生や引
張り強度の低下を生じない被覆用ガラスを提供するもの
である。
用ガラス、特にモリブデンを電極として用いた半導体素
子の熱膨張係数と適合し、焼成後にクラックの発生や引
張り強度の低下を生じない被覆用ガラスを提供するもの
である。
［問題点を解決するための手段］
本発明者らは、上記目的を達成するために種々の研究を
行った結果、被覆用ガラスの３０″Ｃから３００℃まで
の平均熱膨張係数（以下α１という）を３５〜４０Ｘ
１Ｇ−’／’Ｃ１３０℃からガラスと素子が固着すると
考えられる温度、つまりガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点
（Ｔｆ）の中間の温度（Ｔｇ＋ Ｔｆ／ ２ ）までの
平均熱膨張係数（以下α２という）を５５〜６３×１０
”７／”Ｃに設計することによって、焼成後のクラック
の発生や引張り強度の低下を防ぐことが可能であること
を見い出し、このような特性を有する被覆用ガラスを本
発明として提案するものである。
行った結果、被覆用ガラスの３０″Ｃから３００℃まで
の平均熱膨張係数（以下α１という）を３５〜４０Ｘ
１Ｇ−’／’Ｃ１３０℃からガラスと素子が固着すると
考えられる温度、つまりガラス転移点（Ｔｇ）と屈伏点
（Ｔｆ）の中間の温度（Ｔｇ＋ Ｔｆ／ ２ ）までの
平均熱膨張係数（以下α２という）を５５〜６３×１０
”７／”Ｃに設計することによって、焼成後のクラック
の発生や引張り強度の低下を防ぐことが可能であること
を見い出し、このような特性を有する被覆用ガラスを本
発明として提案するものである。
即ち、本発明の半導体被覆用ガラスは重量％でＺｎ０５
５〜６５％、８２０３１９〜２８％、Ｓｉ０□７〜１５
％、ＰｂＯ １０．１〜１４．５％、ＭｎＯ２０，１〜
５％、ＣｅＯ２０〜２％、Ｓｂ２Ｏ３０〜２％からなり
、本質的にＴＩＯ□及びＺｒＯ□を含まない結晶性ガラ
ス粉末１００重量％に、核形成剤としてＺｎＯ１αｚｎ
Ｏ・Ｂ２Ｏ３，２ＺｎＯ−５ＩＯ□の粉末から選ばれた
少なくとも１種以上が０．０１〜５重量％添加されてな
ることを特徴とする。
５〜６５％、８２０３１９〜２８％、Ｓｉ０□７〜１５
％、ＰｂＯ １０．１〜１４．５％、ＭｎＯ２０，１〜
５％、ＣｅＯ２０〜２％、Ｓｂ２Ｏ３０〜２％からなり
、本質的にＴＩＯ□及びＺｒＯ□を含まない結晶性ガラ
ス粉末１００重量％に、核形成剤としてＺｎＯ１αｚｎ
Ｏ・Ｂ２Ｏ３，２ＺｎＯ−５ＩＯ□の粉末から選ばれた
少なくとも１種以上が０．０１〜５重量％添加されてな
ることを特徴とする。
［作用コ
本発明の半導体被覆用ガラスの組成を上記のように限定
した理由は次の通りである。
した理由は次の通りである。
ＺｎＯの含有量は５５〜６５％であり、５５％より少な
いとガラス化が困難になる。ＺｎＯが６５％より多いと
結晶化速度が極めて早く、流動性が損なわれる。
いとガラス化が困難になる。ＺｎＯが６５％より多いと
結晶化速度が極めて早く、流動性が損なわれる。
Ｂ２Ｏ３の含有量は１３〜２８％であり、１９％より少
ないと結晶化速度が極めて早く、流動性が損なわれる。
ないと結晶化速度が極めて早く、流動性が損なわれる。
２８％より多いと均質なガラスが得られにくくなる。
５ＩＯ９の含有量は７〜１５％であり、７％より少ない
と熱膨張係数が高くなりすぎると同時に、ガラスの耐久
性が著しく悪くなる。１５．％より多いとガラス化が困
難になる。
と熱膨張係数が高くなりすぎると同時に、ガラスの耐久
性が著しく悪くなる。１５．％より多いとガラス化が困
難になる。
ＰｂＯの含有量は１０．１〜１４．５％であり、ｌ０１
１％より少ないと熱膨張係数が低くなりすぎ、素子の強
度が低下する。１４．５％より多いとガラスが還元され
やすくなり、好ましくない。
１％より少ないと熱膨張係数が低くなりすぎ、素子の強
度が低下する。１４．５％より多いとガラスが還元され
やすくなり、好ましくない。
ＭｎＯ２は逆耐圧電圧を劣化させず、且つもれ電流を小
さくする成分であり、その含有量は０．１〜５％である
。ＭｎＯ２が０．１％より少ないと、上記の効果が現れ
ず、５％より多いと溶融性が悪くなり、均質なガラスが
得られにくい。
さくする成分であり、その含有量は０．１〜５％である
。ＭｎＯ２が０．１％より少ないと、上記の効果が現れ
ず、５％より多いと溶融性が悪くなり、均質なガラスが
得られにくい。
ＣｅＯ，及びＳｂ２Ｏ３はＭｎＯ２と共存させると、Ｍ
ｎＯ２の効果をより一層高める働きをし、その含有量は
各々０〜２％である。しかしながらＣｅＯ□が２％より
多いと結晶性が強くなりすぎて流動性が悪くなり、Ｓｂ
２Ｏ３が２％より多いとガラスの強度が低下する。
ｎＯ２の効果をより一層高める働きをし、その含有量は
各々０〜２％である。しかしながらＣｅＯ□が２％より
多いと結晶性が強くなりすぎて流動性が悪くなり、Ｓｂ
２Ｏ３が２％より多いとガラスの強度が低下する。
本発明においてはＴｉＯ２及びＺｒＯ□を本質的に含有
しない。この理由は上記成分がガラス中において核形成
剤として働き、結晶化速度が極端に速くなるために流動
性が損なわれるとともに、熱膨張係数が低くなりすぎて
素子の強度が低下してしまうからである。
しない。この理由は上記成分がガラス中において核形成
剤として働き、結晶化速度が極端に速くなるために流動
性が損なわれるとともに、熱膨張係数が低くなりすぎて
素子の強度が低下してしまうからである。
また本発明の半導体被覆用ガラスは、熱膨張係数を高く
する目的でＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯを合量で５％まで添
加してもよい。
する目的でＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯを合量で５％まで添
加してもよい。
次に、本発明はＺｎ０１αＺｎｏ−Ｂ２Ｏ３，２ＺｎＯ
−５ＩＯ□から選ばれた工種以上を核形成剤として用い
るが、これは被覆封着時の半導体素子の強度劣化を防ぐ
ために、７５０℃以下で半導体被覆用ガラスが結晶化し
、且つ素子の被覆を可能にするためであり、その添加量
は結晶性ガラス粉末１００％に対して含量で０．０１〜
５％である。これらの核形成剤の合量が０．０１％より
少ないと析出する結晶量が極めて少ないために所望の熱
膨張係数を得ることができず、５％より多いと析出する
結晶量が多くなりすぎて流動性が損なわれる。なお上記
核形成剤の添加によって析出する結晶は、機械的強度を
高める効果のあるα−ジンクメタボーレイト（αＺｎＯ
−Ｂ２０ｚ）やウイレマイト（２ＺｎＯ−５Ｉ０２）等
である。
−５ＩＯ□から選ばれた工種以上を核形成剤として用い
るが、これは被覆封着時の半導体素子の強度劣化を防ぐ
ために、７５０℃以下で半導体被覆用ガラスが結晶化し
、且つ素子の被覆を可能にするためであり、その添加量
は結晶性ガラス粉末１００％に対して含量で０．０１〜
５％である。これらの核形成剤の合量が０．０１％より
少ないと析出する結晶量が極めて少ないために所望の熱
膨張係数を得ることができず、５％より多いと析出する
結晶量が多くなりすぎて流動性が損なわれる。なお上記
核形成剤の添加によって析出する結晶は、機械的強度を
高める効果のあるα−ジンクメタボーレイト（αＺｎＯ
−Ｂ２０ｚ）やウイレマイト（２ＺｎＯ−５Ｉ０２）等
である。
［実施例］
以下、本発明の半導体被覆用ガラスを実施例に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
次表は本発明の実施例（試料Ｎα１〜８）及び比較例（
試料Ｎａ ９〜１ｏ）を示したものである。
試料Ｎａ ９〜１ｏ）を示したものである。
以下余白
表のＮａ１〜ｌＯの各試料はアルカリが混入しないよう
に十分注意して次のように調製した。重量％で表の組成
になるように調合した原料バッチを１３００℃で１時間
溶融し、ロール成形した後、粉砕し、平均粒径ｅμｍ程
度のガラス粉末とした。その後上記ガラス粉末に表の核
形成剤を添加して試料を得た。
に十分注意して次のように調製した。重量％で表の組成
になるように調合した原料バッチを１３００℃で１時間
溶融し、ロール成形した後、粉砕し、平均粒径ｅμｍ程
度のガラス粉末とした。その後上記ガラス粉末に表の核
形成剤を添加して試料を得た。
得られた各試料はイオン交換水と混合してペースト状に
し、これをモリブデンを電極に用いたダイオードに注射
器にて塗布した後、乾燥させ、窒素雰囲気中で７００〜
７３０℃の温度に１５分間保持することで、該ダイオー
ドを被覆した。このようにして被覆したダイオードはい
ずれもクラックの存在が認められなかった。
し、これをモリブデンを電極に用いたダイオードに注射
器にて塗布した後、乾燥させ、窒素雰囲気中で７００〜
７３０℃の温度に１５分間保持することで、該ダイオー
ドを被覆した。このようにして被覆したダイオードはい
ずれもクラックの存在が認められなかった。
しかしながら表から明らかなように試料Ｎα１〜８の実
施例はＣ１が３６〜３９Ｘ １Ｇ−７／”Ｃ１α２が５
７〜１ｌｉｌＸ １０−７／ ”Ｃであり、また引張り
強度が１１〜１２Ｋｇ／ｃＪと良好な値を示したのに対
して、試料Ｎα９及びＩＯの比較例はＣ１が３４〜３５
Ｘ１０−’／”Ｃ１α２が５０〜５１ＸＩＯ−７／”Ｃ
であり、引張り強度は５〜６Ｋｇ／ｃＪと低い値を示し
た。
施例はＣ１が３６〜３９Ｘ １Ｇ−７／”Ｃ１α２が５
７〜１ｌｉｌＸ １０−７／ ”Ｃであり、また引張り
強度が１１〜１２Ｋｇ／ｃＪと良好な値を示したのに対
して、試料Ｎα９及びＩＯの比較例はＣ１が３４〜３５
Ｘ１０−’／”Ｃ１α２が５０〜５１ＸＩＯ−７／”Ｃ
であり、引張り強度は５〜６Ｋｇ／ｃＪと低い値を示し
た。
これらの事実はα１が３５〜４０ＸＩＯ−’／’Ｃ１α
２が５５〜Ｇ３Ｘｌ０−７／”Ｃに設計された本発明の
半導体被覆用ガラスが、モリブデンを電極として用いた
半導体素子を被覆する場合に、焼成後にクラックの発生
や、引張り強度の低下を生じないことを示している。
２が５５〜Ｇ３Ｘｌ０−７／”Ｃに設計された本発明の
半導体被覆用ガラスが、モリブデンを電極として用いた
半導体素子を被覆する場合に、焼成後にクラックの発生
や、引張り強度の低下を生じないことを示している。
なお、α１、α２は各試料を棒状にプレス成形し、ダイ
オードを被覆する場合と等しい熱処理を行った焼成物に
ついて、周知のデイラドメーター（Ｄｌｌａｔｏ ｍｅ
ｔｅｒ）により測定した熱膨張曲線から算出した。また
引張り強度は、被覆したダイオードを液体窒素中に２分
間浸漬し、次いで室温のエタノール中に２分間浸漬した
ものを、引張試験機を用いて測定した。このときの引張
速度は４０ｍ＋ａ／分であった。
オードを被覆する場合と等しい熱処理を行った焼成物に
ついて、周知のデイラドメーター（Ｄｌｌａｔｏ ｍｅ
ｔｅｒ）により測定した熱膨張曲線から算出した。また
引張り強度は、被覆したダイオードを液体窒素中に２分
間浸漬し、次いで室温のエタノール中に２分間浸漬した
ものを、引張試験機を用いて測定した。このときの引張
速度は４０ｍ＋ａ／分であった。
［効果コ
本発明の半導体被覆用ガラスは先記要求特性のすべてを
満足し、特にその熱膨張係数の点において、α１が３５
〜４０Ｘ １０−７／’Ｃ１α２が５５〜Ｇ３Ｘ１０−
７／での値を示すために、モリブデンを電極として用い
た半導体素子の被覆に好適である。
満足し、特にその熱膨張係数の点において、α１が３５
〜４０Ｘ １０−７／’Ｃ１α２が５５〜Ｇ３Ｘ１０−
７／での値を示すために、モリブデンを電極として用い
た半導体素子の被覆に好適である。
Claims (1)
- （１）重量％でＺｎＯ５５〜６５％、Ｂ＿２Ｏ＿３１９
〜２８％、ＳｉＯ＿２７〜１５％、ＰｂＯ１０．１〜１
４．５％、ＭｎＯ＿２０．１〜５％、ＣｅＯ＿２０〜２
％、Ｓｂ＿２Ｏ＿３０〜２％からなり、本質的にＴｉＯ
＿２及びＺｒＯ＿２を含まない結晶性ガラス粉末１００
重量％に、核形成剤としてＺｎＯ、αＺｎＯ・Ｂ＿２Ｏ
＿３、２ＺｎＯ・ＳｉＯ＿２の粉末から選ばれた少なく
とも１種以上が０．０１〜５重量％添加されてなること
を特徴とする半導体被覆用ガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29439089A JPH03153545A (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | 半導体被覆用ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29439089A JPH03153545A (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | 半導体被覆用ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03153545A true JPH03153545A (ja) | 1991-07-01 |
Family
ID=17807113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29439089A Pending JPH03153545A (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | 半導体被覆用ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03153545A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014128899A1 (ja) * | 2013-02-22 | 2017-02-02 | 株式会社日立製作所 | 樹脂封止型電子制御装置 |
| WO2024253095A1 (ja) * | 2023-06-08 | 2024-12-12 | 日本電気硝子株式会社 | 半導体素子被覆用材料、及び半導体素子被覆用焼結体 |
-
1989
- 1989-11-13 JP JP29439089A patent/JPH03153545A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014128899A1 (ja) * | 2013-02-22 | 2017-02-02 | 株式会社日立製作所 | 樹脂封止型電子制御装置 |
| WO2024253095A1 (ja) * | 2023-06-08 | 2024-12-12 | 日本電気硝子株式会社 | 半導体素子被覆用材料、及び半導体素子被覆用焼結体 |
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