JPH06258162A - ガラス部品の接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス部品を高い密着力にて接合することが
できるガラス部品の接合構造を提供することにある。 【構成】 半導体感圧チップ１がガラス台座２の上に接
合されている。ガラス台座２の下面には順にアルミ（Ａ
ｌ）層９、チタン（Ｔｉ）層１０、ニッケル（Ｎｉ）層
１１、金（Ａｕ）層１２が蒸着により積層されている。
各層の厚さは、アルミ（Ａｌ）層９が１０００Å以下、
チタン（Ｔｉ）層１０が３０００±１０００Å、ニッケ
ル（Ｎｉ）層１１が６０００±１０００Å、金（Ａｕ）
層１２が８００ű４００となっている。又、金属ステ
ム３は４２アロイに金（Ａｕ）層１５がメッキされてい
る。そして、金属ステム３の金（Ａｕ）層１５のメッキ
と、金（Ａｕ）層１２との間でＳｎ系ハンダ１６により
半田接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガラス部品と金属部
品とを半田付けする際のガラス部品の接合構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すように、半導体圧力センサチ
ップ３０の下にガラス台座３１（ガラス部品）を接合し
て、そのガラス台座３１の下面と金属ステム３２（金属
部品）とを半田付けすることが行われている。ガラス台
座３１のメタライズは、順次Ｔｉ層３３、Ｎｉ層３４、
Ａｕ層３５が蒸着されている。ガラス台座３１のメタラ
イズ面にはガラスとＴｉ層３３の密着力を高めるため表
面を荒い面としている（ラップ処理）。金属ステム３２
は４２アロイにＡｕ層３６がメッキされており、前記Ａ
ｕ層３５との間で半田接合されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ガラス台座
３１と接するＴｉ層３３は、充分に酸化膜を生成しにく
いため密着性に問題がある。つまり、製造バラツキによ
りＴｉ層３３とガラス面の密着性が不充分となる場合が
あり、図５に示すキャップ３７を金属ステム３２の外周
部分に溶接する時に応力伝搬により剥がれてしまうおそ
れがあった。

【０００４】そこで、この発明の目的は、ガラス部品を
高い密着力にて接合することができるガラス部品の接合
構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、ガラス部品
と金属部品とを半田付けする際に、ガラス面に対し、ア
ルミ層とチタン層とニッケル層と金層とを順に積層した
ガラス部品の接合構造をその要旨とするものである。

【０００６】

【作用】ガラス面に対しアルミ層が接している。ここ
で、アルミはチタンよりも酸化膜を生成しやすいため高
い密着力が得られる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明を半導体圧力センサに具体化
した一実施例を図面に従って説明する。

【０００８】図２には、カンパッケージングされた半導
体圧力センサを示す。半導体感圧チップ１はガラス台座
２の上に接合され、半導体感圧チップ１が熱歪を受けな
いように半導体感圧チップ１の熱膨張係数とガラス台座
２の熱膨張係数が等しくなっている。半導体感圧チップ
１はダイヤフラム部（薄肉部）を有し、このダイヤフラ
ム部にピエゾ抵抗素子が複数配置されている。そして、
ダイヤフラム部に加わる圧力差によりダイヤフラム部が
変形するとピエゾ抵抗素子によるピエゾ抵抗効果により
出力値が変化するようになっている。

【０００９】ガラス台座２の下面には金属部品としての
金属ステム３が接合されている。このガラス台座２の下
面にはラップ処理が施されるとともにその下にメタライ
ズが施され半田付けにより十分な気密性をもって接合さ
れている。金属ステム３には圧力導入管４の一端が接合
されている。さらに、金属ステム３にはリードピン５が
貫通状態で支持され、その貫通部分は気密封止されてい
る。

【００１０】半導体感圧チップ１の回路部とリードピン
５とはボンディングワイヤ６で電気的に接続されてい
る。金属ステム３の外周部分は金属製のキャップ７が半
導体感圧チップ１等を覆うように真空溶接等により接合
されている。このキャップ７内が圧力基準室８となって
いる。そして、この圧力基準室８と、圧力導入管４を介
して導入される圧力との差によって半導体感圧チップ１
はピエゾ抵抗効果により出力値が変化しボンディングワ
イヤ６、リードピン５により外部に取り出される。

【００１１】図１には、ガラス台座２と金属ステム３と
の接合部の拡大図を示す。図１において、ガラス台座２
の下面には順にアルミ（Ａｌ）層９、チタン（Ｔｉ）層
１０、ニッケル（Ｎｉ）層１１、金（Ａｕ）層１２が蒸
着により積層されている。各層の厚さは、アルミ（Ａ
ｌ）層９が１０００Å以下、チタン（Ｔｉ）層１０が３
０００±１０００Å、ニッケル（Ｎｉ）層１１が６００
０±１０００Å、金（Ａｕ）層１２が８００±４００Å
となっている。

【００１２】又、金属ステム３は４２アロイに金（Ａ
ｕ）層１５がメッキされている。そして、金属ステム３
の金（Ａｕ）層１５のメッキと、金（Ａｕ）層１２との
間でＳｎ系ハンダ１６により半田接合されている。

【００１３】ここで、アルミ（Ａｌ）層９はアルミ（Ａ
ｌ）がチタン（Ｔｉ）よりも酸化膜を生成しやすいため
高い密着力を得られると考えられる。そして、仮に、チ
タン（Ｔｉ）層１０を省いてアルミ（Ａｌ）層９とニッ
ケル（Ｎｉ）層１１とが接するようにすると、成膜装置
中の微量Ｏ₂ によりアルミ（Ａｌ）層９が酸化しニッケ
ル（Ｎｉ）層１１との密着力を低下させると考えられ
る。よって、ニッケル（Ｎｉ）層１１よりも密着力のよ
いチタン（Ｔｉ）層１０を用いている。ニッケル（Ｎ
ｉ）層１１は半田付性を保つためであり、金（Ａｕ）層
１２は工程内での酸化を防止するためである。

【００１４】図３には、本実施例の品と従来品の密着力
を比較したデータを示す。この実験に際し、図４に示す
装置を用いた。つまり、半導体感圧チップ１とガラス台
座２を接合したものに金属箔１３を半田付けする。尚、
このとき、金属箔１３の熱膨張係数をガラスの熱膨張係
数に近くしないとガラス台座２が割れるので注意が必要
である。

【００１５】金属箔１３を半田付した後、半導体感圧チ
ップ１を台１４に固定して金属箔１３を図示する向きＦ
に引張るときの力のピーク値を記録する。この図３のデ
ータより従来品は５００ｇｆ付近にてガラス・メタライ
ズ界面破壊が発生したのに対し、実施例品では１Ｋｇｆ
付近にてガラス・メタライズ界面が剥がれずに半田破壊
している。

【００１６】これより、アルミ（Ａｌ）層９を挿入する
ことにより密着力は従来に比べ２倍以上向上することが
証明された。このように本実施例では、ガラス面とチタ
ン（Ｔｉ）層１０との間にアルミ（Ａｌ）層９（１００
０Å以下）を挿入したので、高い密着力を有するメタラ
イズ構成とすることができる。

【００１７】尚、本実施例は上記実施例に限定されるも
のでなく、例えば、前記実施例ではガラス台座２（ガラ
ス部品）のガラス面にラップ処理を施した場合について
説明したが、鏡面ガラスとの接合を行う場合にも具体化
してもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
ガラス部品を高い密着力にて接合することができる優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス台座と金属ステムとの接合部の拡大図で
ある。

【図２】パッケーシングされた半導体圧力センサを示す
断面図である。

【図３】密着力の測定結果を示す測定図である。

【図４】密着力の測定のための装置の側面図である。

【図５】従来のガラス台座と金属ステムとの接合部の拡
大図である。

【符号の説明】

２ ガラス部品としてのガラス台座 ３ 金属部品としての金属ステム ９ アルミ（Ａｌ）層 １０ チタン（Ｔｉ）層 １１ ニッケル（Ｎｉ）層 １２ 金（Ａｕ）層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス部品と金属部品とを半田付けする
   際に、ガラス面に対し、アルミ層とチタン層とニッケル
   層と金層とを順に積層したことを特徴とするガラス部品
   の接合構造。