JPS63315536A - 低温封着用フリット - 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］ 本発明は低温封着用フリットに係り、特にアルミナを使
用したＩＣセラミックパッケージの気密封着用フリット
に関するものである。

［従来技術とその問題点」 従来より半導体チップを外気から遮断し、機械的に保護
するためのＩＣセラミックバ・ンケージを封着する場合
、ガラスを用いる方法が透湿性がなく、気密性に優れ、
機械的強度が高いため広く採用されており、この用途の
封着用ガラスとしてはＰｂＯ−８２０３系の結晶性粉末
ガラスあるいは非晶質粉末ガラスが用いられている。

近年半導体技術の発達に伴って半導体集積回路の集積度
は著しく高くなり、回路パターンは著しく微細化してい
る。これらの微細な回路パターンを有する半導体素子を
ＩＣセラミックパッケージに実装する際に封着を高温下
で行うと半導体素子の特性劣化を招きやすく、歩留まり
が悪くなる等の問題があり、できるだけ低い温度、具体
的には３８０℃以下の温度で短時間に封着できるガラス
が望まれている。

しかしながら売足した封着用ガラスの中でｐｂｏ−８２
０３系の結晶性粉末ガラスは、封着する際に結晶化工程
を必要とし、通常４８０〜５３０℃で約ｌθ分問直いて
封着するため上記要求を全く満足しない。

またＰｂＯ−８２０３系の非晶質粉末ガラスは、結晶性
粉末ガラスに比べて低温で短時間に封着可能であリ、３
８０℃以下の温度で封着可能なガラスも一部存在し、例
えば特開昭４０−１４３０１号公報にはガラスの低融化
をはかるためｐｂｏ−ｅ２ｏ３系ガラスにＴ１□０３を
添加したガラスが開示されている。このガラスはＴ１□
０．の含有量を多くするほど融点が下がり、封着温度も
低くなるが、熱膨張係数が約１４０〜１７０ＸＩＯ−”
／℃であり、アルミナセラミックのそれ（約７０Ｘ　１
０−７／℃）と大幅に相違するため、実際ＩＣセラミッ
クパッケージの封着に使用すると熱膨張差に起因する応
力によってガラスに亀裂が生じる。

［発明の目的］ 本発明は、３８０℃以下の温度で短時間にＩＣセラミッ
クパッケージを気密封着することができ、熱膨張係数が
アルミナのそれに近似している低温封着用フリットを提
供することを目的とするものである。

［発明の構成］ 本発明の低温封着用フリットは体積％で低融点ガラス粉
末５０〜７０、Ｃａ置換チタン酸鉛粉末ｌＯ〜４８、低
膨張セラミック粉末２〜３５からなり、ト記低融点ガラ
ス粉末が重量％でＰｂ０３５〜６０、Ｔ１□０２０〜５
５、Ｂ２０，５〜１５、ＺｎＯ＋Ｂｉ２Ｏ３＋　Ｃｕ０
　０．５〜１２、ＳｉＯ□十Ａ１□０３’　０．５〜・
５からなることを特徴とする。

すなわち本発明は封着温度が低く熱膨張係数が高いＰｂ
Ｏ−Ｂ２０３−ＴＩ□Ｏ系ガラス５０〜７０体積％にＣ
ａ置換チタン酸鉛粉末１０〜４８体績％、低１ｔ５ｊ張
セラミック粉末２〜３５体積％を混合することによって
フリ・・１１・の熱膨張係数を下げてアルミナのそれに
近づけたことを特徴とする。

本発明におけるＣａ置換チタン酸鉛粉末は、本発明者が
先に特願昭６１−１１７５４２号にて提案のＰｂＴｉＯ
ｓのｐｂを４０モル％以下Ｃａで置換したフィラーであ
り、その置換量によって熱膨張係数を最低約−８０Ｘ　
１０−７／℃にすることができ、このフィラーを」二足
系のガラスと混合した場合ガラスの熱膨張係数を大幅に
下げることができる。しかしなからこのような熱膨張係
数が大きく相違するガラスとフィラーとを混きするとガ
ラスに微細なりラックが生じやすくフリットの機械的強
度や気密性を低下させるという問題が生じるため本発明
では熱膨張係数がθ〜４０ＸＩＯ−７／’Ｃの低膨張セ
ラミック粉末を添加させてクラックの発生を抑える。

本発明において低融点ガラス粉末、Ｃａ置換チタン酸鉛
粉末、低膨張セラミック粉末の割合を上記のように限定
したのは次のとおりである。

低融点ガラス粉末が５０体積％以下の場合はフリ・・ｌ
トの流動性が悪くなり、７０体積％以上の場合はフリッ
トの熱膨張係数をアルミナのそれに近づけることができ
ない。

Ｃａ置換チタン酸鉛粉末が１０体積％以下の場合はフリ
ットの熱膨張係数をアルミナのそれに近づけることがで
きず、４８体積％以上の場合はフリットの流動性が悪く
なる。

低膨張セラミック粉末はガラスとＣａ置換チタン酸鉛粉
末との熱膨張係数の大きな相違によってガラスにクラッ
クが生じるのを防ぐものでフリットの機械的強度や気密
性を改善する効果を有する物質を用いることが必要であ
り、具体的にはジルコン粉末、ベータユークリプタイト
粉末、ウイレマイト粉末、コーディエライト粉末、チタ
ン酸鉛粉末、酸化スズ粉末などの熱膨張係数が０〜４０
Ｘ　１０−’７／℃の物質を用いる。しかしながら低膨
張セラミック粉末が２体積％以下の場合は上記の効果が
得られず、３５体積％以上の場合はフリットの流動性が
悪くなる。

また本発明における低融点ガラス粉末の各成分を上記の
ように限定した理由は次のとおりである。

ＰｂＯが６０％以上、Ｔｌ２Ｏが２０％以下の場合はガ
ラスの粘性が高くなるため流動性が悪くなり、ｐｂ。

が３５％以下、Ｔｌ２Ｏが５５％以上の場合はガラスの
化学的耐久性が悪くなる。

Ｂ２Ｏ３が５％以下の場合はガラスが結晶性になるため
流動性が悪くなり、１５％以上の場きはガラスの粘性が
高くなるため流動性が悪くなる。

Ｚ［ｌＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｕＯはガラスの粘性を高くす
ることなく熱膨張係数を下げる効果を有する成分である
が、ＺｎＯ＋　Ｂｉ２Ｏ３＋ＣｕＯが０．５％以下の場
合はガラスの粘性が高くなるため流動性が悪くなり、１
２％以上の場合はガラスが結晶性になるため流動性が悪
くなる。

５ｉ０２４＾１□０３が０．５％以下の場合はガラスが
結晶性になるため流動性が悪くなり、５％以上の場合は
ガラスの粘性が高くなるため流動性が悪くなる。

本発明においては上記成分以外にもｖ２０１、ＴｉＯ２
、Ｎｂ２０ｑ　、ＴｅＯ２、ＣｅＯ２、ＢａＯ、ＳｒＯ
、ＣａＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２を合計で３％まで含有さ
せることにより結晶化傾向を抑制し、また化学的耐久性
を改善することができる。

「実施例］ 以下に本発明の実施例について説明する。

第１表は本発明における低融点ガラス粉末の実施例を示
すものである。

以　　下　　余　　白 第１表に示した低融点ガラス粉末は、鉛丹、炭酸タリウ
ム、硼酸、亜鉛華、酸化ビスマス、酸化第二銅、光学ガ
ラス用珪石粉、アルミナ、五酸化バナジウム、五酸化ニ
オブ、酸化チタン、炭酸バリウムを原料として使用し、
第１表に示す組成になるように調合したバッチを白金ル
ツボに入れて電気炉中で７００℃、１時間溶融した後、
薄板状に成形してアルミナボールミルで粉砕し、２００
メツシユのふるいを通過させた。

第２表は第１表の低融点ガラス粉末にＣａ置換型チタン
酸鉛粉末及び低膨張セラミック粉末を混合したフリット
の実施例である。

以　　下　　余　　白 第２表のＣａ置換型チタン酸鉛粉末は、リサージ、炭酸
カルシウム及び酸化チタンをＰｂＯ１７０ＣａＯ−３゜
ＴｉＯ３’の組成になるように調合、混合した後、１２
５０℃で４時間焼成し、粉砕後３５０メツシュのステン
レスふるいを通過させたものを用いた。

ジルコン粉末は、Ｕ　、　Ｔｈを除去し、α線放出量を
非常に少なくしたジルコニア、光学ガラス用珪石粉及び
酸化第二鉄を重量％でＺｒＯ□６６．９　、ＳｉＯ□３
１．２、Ｆｅ２Ｏ３１，９になるように調合混合した後
１４００℃で１６時間焼成した。焼成物は粉砕し、３５
０メツシユのステンレスふるいを通過させた。

ベータユークリプタイト粉末は炭酸リチウム、アルミナ
、光学ガラス用珪石粉をＬｉ２Ｏ３・＾１□０３・２Ｓ
ｉ０２の組成にるように調合、混合し１２５０℃で５時
間焼成したものを粉砕して　３５０メツシユのステンレ
スふるいを通過させたものを用いた。

ウイレマイト粉末は亜鉛華、光学ガラス用珪石粉、アル
ミナを重量％でＺｎ０７０．６．５ｉ０２２４．７、＾
１２０３４．７になるように調合、混合し、１４００℃
で１５時間焼成した後、粉砕して　３５０メツシユのス
テンレスふるいを通過させたものを用いた。

第２表のフリッＩ〜は低融点ガラス粉末、Ｃａ置換チタ
ン酸鉛粉末、低膨張セラミック粉末を第２表に示す割合
に混合し、ビークルを使用してベース１〜を作製した後
、アルミナセラミックにスクリーン印刷し、乾燥後電気
炉中で１０分間加熱することによって封着した。

また第２表の各試料の流動性を評価するために、粉末試
料をその比重に相当するグラム数採取し、直径２ｈ＋＊
の円柱状に加圧成形した後、表に示した封着温度で１０
分間加熱し、流動したフリッ１〜の直径を測定した。Ｉ
Ｃセラミックパッケージの封着に用いるためには流動径
は２４〜２５ｍｍあるのが望ましいが各試料ともこの条
件を満足するものであった。

「発明の効果］ 本発明の低温封着用フリットは、３８０℃以下の低い温
度でＩＣセラミックパッケージを気密封着でき、しかも
熱膨張係数がアルミナのそれに近似しているので特に封
着工程を低温で行う必要のあるＬＳＩ用パッケージの封
着に好適であるが、それ以外にも電子工業分野における
各種の封着材料として用いることが可能である。

特許出願人　日本電気硝子株式会社 代表者　岸　１）清　作

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 体積％で低融点ガラス粉末５０〜７０、Ｃａ置換チタン
   酸鉛粉末１０〜４８低膨張セラミック粉末２〜３５から
   なり、上記低融点ガラス粉末が重量％でＰｂＯ３５〜６
   ０、Ｔｌ＿２Ｏ２０〜５５、Ｂ＿２Ｏ３５〜１５、Ｚｎ
   Ｏ＋Ｂｉ＿２Ｏ＿３＋ＣｕＯ０．５〜１２、ＳｉＯ＿２
   ＋Ａｌ＿２Ｏ＿３０．５〜５からなることを特徴とする
   低温封着用フリット。