JPH0375239A - 封着材料 - Google Patents

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］ 本発明は低融点ガラスとフィラーとを混合してなり、Ｉ
Ｃセラミックパッケージ、螢光表示管、ＣＲＴバルブ等
の電子部品を封着するのに好適な封着材料に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来よりＩＣセラミックパッケージ等の電子部品を封着
する際に使用する低融点ガラスとしては、重量百分率で
Ｐｂ０４Ｇ−９０％、Ｂ２０．８〜１５％からなるＰｂ
Ｏ−Ｂ２０ａ系ガラス、ＰｂＯ８５〜８５％、ＺｎＯＯ
；５〜！５％、Ｂ、０．７〜２０％からなるＰｂＯ−Ｚ
ｎＯ−Ｂ２Ｏ，３系ガラス、Ｐｂ０４０〜８０％、８２
０３８〜２０％、５ｉ０２５〜４５％からなるＰｂ０Ｊ
Ｑ０３−ＳｉＯＱ系ガラスが知られている。

一般にこれらの低融点ガラスの熱膨張係数は約１００Ｘ
ＩＯ−’／℃であり、これらを熱膨張係数が４０〜８０
Ｘ１０−　’／℃の被封着物と封着すると低融点ガラス
に大きな応力が生じ、クラックや割れの原因となるため
ガラスに低膨張性のフィラーを混合して熱膨張係数を被
封着物のそれに合わした封着材料が主に用いられている
。

この低膨張性のフィラーとしては、各種の物質が存在し
、通常チタン酸鉛、ウイレマイト、コーディエライト、
β−ユークリプタイト、ジルコン、酸化錫、ムライト、
アルミナ、ジルコニア等のセラミックの微粉砕物が使用
され、その含有量が多くなるほど、あるいはその粒径が
大きくなるほど封着材料の熱膨張係数は低下する。

［発明が解決しようとする問題点コ 先記したようにフィラーの含有量を多くしたり、粒径を
大きくするほど封着材料の熱膨張係数は低下するが、そ
れに反比例して封着材料の流動性が悪くなるという問題
が生じる。封着材料の流動性が悪くなるということは、
被封着物を低温で短時間に封着できなくなるということ
であり、各種用途に要求される封着条件を満足できなく
なる恐れが生じる。

すなわち、例えば半導体素子をＩＣセラ主ツクパッケー
ジに実装した後パッケージの封着を高温下で長時間かけ
て行うと半導体素子の特性劣化を招きやすく歩留りが悪
くなる等の問題が生じ、そのためできるだけ低い温度で
短時間に、具体的には４３０℃以下の温度で１０分間以
内に封着できることが要求される。

本発明の目的は、フィラーの含有量を多くしたり、ある
いは粒径を大きくしても従来のフィラーを用いた場合に
比較して流動性の低下が抑制されるため低温で短時間に
封着可能な封着材料を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の封着材料は低融点ガラスとフィラーを混合して
なる封着材料において、該フィラーの形状が球形であり
、且つ平均粒径が３〜６０μであることを特徴とする。

また本発明において用いるフィラーの製造方法としては
、大きく分けて溶融法と造粒法の２つの方法がある。溶
融法は、フィラー原料の微粉砕物を高温の雰囲気中を通
過させることによって溶融させて、表面張力で球状化さ
せた後、急冷する方法である。また造粒法は、仮焼した
フィラー原料を球状になるように造粒した後、焼成する
方法である。

［作用コ 低融点ガラスとフィラーを混合してなる封着材料が良好
に流動するためには加熱されて粘度の低くなったガラス
の流れに乗ってフィラー粒子が滑らかに動くことが必要
である。しかしながら従来のフィラーは表面が角ばった
微粉砕物であり、そのためガラス中で動きに＜＜、その
結果フィラーの含有量が多くなったり、粒径が大きくな
ると封着材料の流動性が低下する。それに対し本発明に
用いるフィラーはその形状が球形であるためガラス中で
滑らかに動きやすく、含有量が多くなったり、粒径が大
きくなっても封着材料の流動性の低下が抑制される。し
かし、平均粒径が６０μ以上になると封着材料の機械的
強度を向上させる効果が小さくなり、また平均粒径が３
μ以下になるとガラスに溶は込みやすくなって先記した
形状が球形であることによる効果が得られず、逆に流動
性が悪くなる。

尚、本発明のフィラーは、必ずしも真球である必要はな
く、表面が角ぼっていない限り先記した作用が生じるの
で使用可能である。また本発明のフィラーは、従来のセ
ラミック微粉砕物からなるとフィラーと併用することも
可能である。

［実施例］ 以下本発明の封着材料を実施例に基づいて説明する。

実施例１ まず電気溶融したアルミナを高温の雰囲気中を通過させ
ることによって再溶融して球形にした後、。

急冷して平均粒径が２５μの球状アルミナフィラーを作
製した。一方比較のため電気溶融アルミナをボールミル
で微粉砕して平均粒径２５μの粒子からなるアルミナフ
ィラーを作製した。

次に先記のように作製した２種のアルミナフィラーの各
々を４０体積％と低融点ガラス粉末（重量百分率でＰｂ
０８５．３％、８２０３１２．７％、５１０ｚ　１．０
％Ａｌ２Ｏ３１，０％、転移点３１０℃、３０〜２５０
℃における熱膨張係数ｏｏｘｔｏ−’／℃）　８０体積
Ｖヲ混合１．、この混合物の真比重に相当するグラム数
の試料を金型成形して外径２０ｍａ＋、高さ５ｍｍのボ
タンを作製し、このボタンを板ガラス（３０〜２５０℃
における熱膨張係数８０Ｘ１０−’／”Ｃ）の上に載せ
て電気炉内で４５０℃、１０分間の条件で加熱した。

その結果、球状アルミナフィラーを混合した試料ボタン
は外径が２８ｍｍ程度になるまで流動したが、一方ボー
ルミルで粉砕したアルミナフィラーを混合した試料ボタ
ンは外径が２１ｍｍ程度になるまでしか流動せず、従っ
て球状アルミナフィラーを用いる方が流動性に優れてい
ることがわかった。

実施例２ まずＺｒ０Ｑ１１ｉ５．８％、５ｉ０２３２．３％、Ｆ
ｅａ０３　Ｌ、９％になるようにジルコニア、シリカ、
酸化第２鉄の各原料を配合し、１４５０℃で５時間仮焼
した後、平均粒径が３μ程度になるように微粉砕した。

この微粉砕物にポリエチレングリコールの１０％溶液を
添加してスラリー状にし、スプレードライヤーによって
平均粒径が１２μの球状になるように造粒した後、この
造粒物を１４５０℃で１８時間焼成することによって平
均粒径がｌＯμの球状のジルコンフィラーを作製した。

一方比較のため先記した微粉砕物をプレス成形した後、
１４５０℃で１６時間加熱し、ボールミルで微粉砕して
平均粒径が１０μのジルコンフィラーを作製した。

次に先記のように作製した２種のジルコンフィラーの各
々を４０体積％と実施例１で用いた低融点ガラス粉末６
０体積％を混合し、この混合物の真比重に相当するグラ
ム数の試料を金型成形して外径２０＋１１１１１高さ５
ｍｍのボタンを作製し、このボタンを実施例１で用いた
板ガラスの上に載せて電気炉内で４５０℃、１０分間の
条件で加熱した。

その結果、球状ジルコンフィラーを混合した試料ボタン
は、外径が２８ｍｍ程度になるまで流動したが、一方ボ
ールミルで粉砕したジルコンフィラーを混合した試料ボ
タンは外径が２４ｍｍ程度になるまでしか流動せず、従
って球状ジルコンフィラーを用いる方が流動性に優れて
いることがわかった。

実施例３ まず２Ｍｇ０・２Ａ１２０３・５Ｓ１０２の組成のガラ
スになるようにマグネシウム、アルミナ、シリカの各原
料を配合し、１５５０℃で５時間溶融、成形した後、平
均粒径が５μ程度になるように微粉砕した。この微粉砕
物を約１８００℃の高温の雰囲気中を通過させることに
よって球状ガラスとした後、これを１０００℃で１０時
間再加熱することにより結晶化させて平均粒径が５μの
球状のコーディエライトフィラーを作製した。一方比較
のため先記した微粉砕物を１０００℃で１０時間加熱し
て結晶化させて平均粒径が５μのコーディエライトフィ
ラーを作製した。

次に先記のように作製した２種のコーディエライトフィ
ラーの各々を４０体積％と低融点ガラス粉末（重量百分
率でＰｂＯ８４，３％、ＺｎＯ２，８％、Ｂ２０３１１
．９％、５ｉｎ２１．０％、転移点３００℃、３０〜２
５０℃における熱膨張係数１１２ＸｌＧ−’／’Ｃ）　
８０体積％を混合し、この混合物の真比重に相当するグ
ラム数の試料を金型成形して外径２０ｍｒｘ１高さ５ｒ
ｔｒｍのボタンを作製し、このボタンを実施例１で用い
た板ガラスの上に載せて電気炉内で４５０″Ｇ、　１０
分間の条件で加熱した。

その結果、球状コーディエライトフィラーを混合した試
料ボタンは外径が２７ｍｒｘ程度になるまで流動したが
、一方散粉砕物を結晶化させたコーディエライトフィラ
ーを混合した試料ボタンは外径が２２問程度になるまで
した流動せず、従って球状コーディエライトフィラーを
用いる方が流動性に優れていることがわかった。

実施例４ 実施例１で用いた２種のアルミナフィラーの各々を２５
体積％と結晶性低融点ガラス粉末（重量百分率でＰｂ０
７４．８％、８２０３９．０％、ＺｎＯ１１，９％、Ｓ
ｔｏ、　２％、ＢａＯ２％、ＺｒＯ２０，５％、転移点
３２０℃、３０〜２５０℃における熱膨張係数１００Ｘ
ＩＯ−’／’Ｃ）　７５体積％を混合し、この混合物の
真比重に相当するグラム数の試料を金型成形して外径２
０ｍｍ、高さ５ｍｍのボタンを作製し、このボタンを実
施例１で用いた板ガラスの上に載せて電気炉内で４５０
℃、３０分間の条件で加熱した。

その結果、球状アルミナフィラーを混合した試料ボタン
は外径が２３ｍｍ程度になるまで流動したが、一方ボー
ルミルで粉砕したアルミナフィラーを混合した試料ボタ
ンはほとんど流動せず、従って実施例１と同様球状アル
ミナフィラーを用いる方が流動性に優れていることがわ
かった。

［発明の効果コ 以上のように本発明の封着材料は、フィラーの含有量を
多くしたり、あるいは粒径を大きくしても従来のフィラ
ーを用いた場合に比較して流動性の低下が抑制されるた
め低温で短時間に封着可能であり、電子部品の封着材料
として好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）低融点ガラスとフィラーを混合してなる封着材料
   において、該フィラーの形状が球形であり、且つ平均粒
   径が３〜６０μであることを特徴とする。 封着材料