JP2002016165A - Package for element - Google Patents

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JP2002016165A JP2000197386A JP2000197386A JP2002016165A JP 2002016165 A JP2002016165 A JP 2002016165A JP 2000197386 A JP2000197386 A JP 2000197386A JP 2000197386 A JP2000197386 A JP 2000197386A JP 2002016165 A JP2002016165 A JP 2002016165A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a package of an element capable of suppressing trapping of He gas in an insulation substrate composed of glass ceramics and evaluating and guaranteeing the airtightness. SOLUTION: This package A of the element is provided with an insulation substrate 1 where a semiconductor element 3 is mounted on the surface and a lid 7 for airtightly sealing the semiconductor element 3. The insulation substrate 1 is composed of the glass ceramics of an open porosity <=2% containing ceramic fillers and a glass phase containing an alkali metal and/or alkali earth metal whose main component is SiO2 at least. When the insulation substrate 1 is exposed for two hours in the He gas of 25 deg.C and 4.1 MPa, an He absorption amount into the insulation substrate 1 is equal to or mess than 5×10-8 atm.cc/sec.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、素子収納用パッケ
ージに関し、特に、Ｈｅガスを用いたパッケージの気密
性評価および品質保証が可能な素子収納用パッケージに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a package for storing an element, and more particularly to a package for storing an element using He gas, which can evaluate airtightness and assure quality of the package.

【０００２】[0002]

【従来技術】従来より、半導体素子やフィルター素子を
収容するセラミックパッケージとして、電気絶縁性や化
学的安定性等の特性に優れたアルミナ質セラミックスが
多用されてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, alumina ceramics having excellent properties such as electrical insulation and chemical stability have been frequently used as ceramic packages for housing semiconductor elements and filter elements.

【０００３】しかし、近年、携帯電話に代表される通信
分野における８００ＭＨｚ帯以上の高周波領域で多用さ
れるセラミックパッケージには、前記アルミナ質セラミ
ックスから成る絶縁基板よりも更に導体損失の低減と小
型化が要求されており、このため、導体配線層を銅（Ｃ
ｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの低抵抗導体によっ
て形成し、絶縁基板を誘電率がアルミナ質セラミックス
と同様のガラスセラミック焼結体によって形成したガラ
スセラミックパッケージが注目されている。However, in recent years, ceramic packages that are frequently used in the high-frequency range of 800 MHz or higher in the communication field represented by mobile phones have been required to further reduce the conductor loss and reduce the size more than the insulating substrate made of alumina ceramics. Therefore, the conductor wiring layer must be made of copper (C
A glass ceramic package formed of a low-resistance conductor such as u), gold (Au), and silver (Ag), and an insulating substrate formed of a glass ceramic sintered body having a dielectric constant similar to that of alumina ceramics has attracted attention.

【０００４】また、本出願人は、特開平１０−２７５９
６３号公報において、高周波帯で用いられるガラスセラ
ミックスを絶縁基板とするパッケージの高周波特性であ
る誘電率および誘電損失を低減するためには、ガラスセ
ラミックス中に存在するＳｉＯ2の含有比率を高めるこ
とが有効であることを提案した。[0004] The present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2759.
In Japanese Patent No. 63, in order to reduce the dielectric constant and the dielectric loss, which are the high frequency characteristics of a package using glass ceramics used in a high frequency band as an insulating substrate, it is necessary to increase the content ratio of SiO 2 present in the glass ceramics. Proposed to be effective.

【０００５】一方、絶縁基板としてガラスセラミック焼
結体を用いたセラミックパッケージは、例えば、焼成時
に結晶相を析出する、いわゆる結晶化ガラスなどのガラ
ス粉末とセラミックフィラー粉末とからなるガラスセラ
ミック原料粉末と、有機バインダー等を用いて調製した
スラリーをシート状に成形してグリーンシートを作製
し、そのグリーンシートにビアホールや半導体素子等を
搭載するためのキャビティ等を打ち抜き加工した後、ビ
アホール内に低抵抗金属を主成分とする導体ペーストを
充填すると共に、前記グリーンシート上に同様の導体ペ
ーストを配線パターンに印刷塗布し、これらを複数枚位
置合わせして積層一体化した後、水蒸気を含有する窒素
雰囲気から成る非酸化性雰囲気中で加熱して脱バインダ
ー及び焼成することにより作製される。On the other hand, a ceramic package using a glass ceramic sintered body as an insulating substrate is, for example, a glass ceramic raw material powder composed of a glass powder such as a so-called crystallized glass and a ceramic filler powder which precipitates a crystal phase during firing. Then, a slurry prepared using an organic binder or the like is formed into a sheet to form a green sheet, and a via hole or a cavity for mounting a semiconductor element or the like is punched into the green sheet, and then a low resistance is formed in the via hole. A conductive paste containing a metal as a main component is filled, and a similar conductive paste is printed and applied on a wiring pattern on the green sheet, a plurality of these are aligned and laminated and integrated, and then a nitrogen atmosphere containing water vapor is applied. Debinding and firing in a non-oxidizing atmosphere consisting of More it is produced.

【０００６】その後、焼成された基板の表面に半導体素
子を搭載し、セラミックスや金属からなる蓋体を基板に
接合することにより、半導体素子を気密に封止すること
ができる。Thereafter, the semiconductor element is mounted on the surface of the fired substrate, and a lid made of ceramics or metal is bonded to the substrate, whereby the semiconductor element can be hermetically sealed.

【０００７】このようなパッケージにおいて、その気密
信頼性の評価方法としては、一般的にはＭＩＬ−ＳＴＡ
ＮＤＡＲＤ：８８３の方法１０１４が用いられている。
この方法は、蓋体によって気密封止したパッケージを気
密チャンバーに入れＨｅガスで所定条件にて加圧した
後、パッケージを取り出し、次にリーク検出器を用いて
パッケージ内に圧入されたＨｅガスを真空中で引き出し
て、引き出されたＨｅガスの濃度を測定することによ
り、気密性が評価され、その検出されるＨｅガス濃度が
低いほど気密性が高いとして評価される。In such a package, as a method of evaluating the hermetic reliability, MIL-STA is generally used.
NDARD: Method 1014 of 883 is used.
In this method, a package hermetically sealed by a lid is placed in a hermetic chamber, pressurized with He gas under predetermined conditions, the package is taken out, and then He gas pressed into the package using a leak detector. The hermeticity is evaluated by extracting the He gas in a vacuum and measuring the concentration of the He gas extracted. The lower the detected He gas concentration is, the higher the hermeticity is evaluated.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うにＳｉＯ2を主成分とするガラス相を含有するガラス
セラミックスを絶縁基板とするパッケージにおいては、
上記のような気密性の評価をおこなった場合、Ｈｅガス
中での加圧処理時にＨｅがガラスセラミックス中にトラ
ップされ、真空中でトラップされたＨｅが引き出される
ことにより、蓋体の封止不良によって観測されるＨｅガ
スに加えて、ガラスセラミックス中にトラップされたＨ
ｅガスがガラスセラミックス外部へ遊離して検出されて
しまうために、蓋体の封止性を正確に測定することがで
きず、セラミックパッケージの気密性の保証ができない
という問題があった。However, as described above, in a package using a glass ceramic containing a glass phase mainly composed of SiO 2 as an insulating substrate,
When the above-described airtightness is evaluated, He is trapped in the glass ceramics during the pressurization treatment in He gas, and He trapped in a vacuum is drawn out. Trapped in the glass ceramic in addition to the He gas observed by
Since the e-gas is released to the outside of the glass ceramic and detected, the sealing property of the lid cannot be measured accurately, and there has been a problem that the hermeticity of the ceramic package cannot be guaranteed.

【０００９】ガラスセラミック焼結体を絶縁基板とする
セラミックパッケージの気密封止性については、例え
ば、実公平７−９３８２号では、Ｐｂ−Ｓｎ半田による
封止部におけるメタライズ接着強度の改善などが提案さ
れているにすぎず、Ｈｅガスのトラップ現象について
は、ほとんど検討されていないのが現状である。Regarding the hermetic sealing performance of a ceramic package using a glass ceramic sintered body as an insulating substrate, for example, Japanese Utility Model Publication No. 7-9382 proposes improvement of metallized bonding strength at a sealing portion by Pb-Sn solder. At present, the trap phenomenon of He gas is hardly studied.

【００１０】従って、本発明は、Ｈｅガスのトラップが
極めて少ないガラスセラミックスを絶縁基板とし、Ｈｅ
ガスを用いて正確な気密性の保証が可能な素子収納用パ
ッケージを提供することを目的とするものである。[0010] Therefore, the present invention provides a glass ceramic having an extremely small number of He gas traps as an insulating substrate;
It is an object of the present invention to provide an element housing package that can guarantee gas tightness accurately using gas.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のガラ
スセラミックスのＨｅガスのトラップ現象について種々
検討を重ねた。その結果、第一には、ガラスセラミック
スを焼成する際に発生するボイド（気孔）内にＨｅガス
分子がトラップされること、第二には、ＳｉＯ 2を主成
分とするガラス相にはＳｉＯ2が形成するＳｉ−Ｏのネ
ットワークが形成されているが、このＳｉ−Ｏのネット
ワーク中には空隙が存在しており、この空隙内を気密性
評価時に導入される高圧のＨｅガス分子が透過してしま
うためにＨｅガス分子がガラスセラミックス中へトラッ
プされることによるものと考えられる。Means for Solving the Problems The present inventor has set forth the above-mentioned gala.
Of various trapping phenomena of He gas in ceramics
The examination was repeated. As a result, first, glass ceramic
He gas in the voids (pores) generated when firing
Molecules are trapped, secondly, SiO 2 TwoThe main
The glass phase to be separated is SiOTwoOf Si-O formed by
Network is formed, but this Si-O network
There is a gap in the work, and the inside of this gap is airtight.
The high-pressure He gas molecules introduced during the evaluation pass through.
He gas molecules are trapped in the glass
It is thought that it is caused by being pushed.

【００１２】そこで、ＳｉＯ2を主成分とするガラス相
中へのＨｅ分子のトラップを防止する方法について検討
した結果、ＳｉＯ2を主成分とするガラスとアルカリ金
属および／またはアルカリ土類金属を含有する酸化物と
セラミックフィラーとの混合物、あるいはＳｉＯ2を主
成分とし、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金
属を含有するガラスとセラミックフィラーとの混合物
を、少なくとも前記ガラスの軟化点より１０℃低い温度
以上における昇温速度を１０℃／分以下でガラスの軟化
点以上に昇温し、焼成することによって、得られるガラ
スセラミックスの開気孔率を低減できるとともに、上記
Ｓｉ−Ｏのネットワークによって形成された空隙中にア
ルカリ金属および／またはアルカリ土類金属を存在させ
ることができる結果、ガラスセラミックス中へのＨｅの
透過速度を遅くしてガラスセラミックス中のＨｅのトラ
ップを抑制できることから、Ｈｅのトラップ現象を抑制
し、気密性の正確な評価が可能となることを見いだし
た。[0012] As a result of studied how to prevent the trapping of He molecules to glass phase comprising SiO 2 as a main component, containing glass and the alkali metal and / or alkaline earth metal mainly composed of SiO 2 A mixture of an oxide and a ceramic filler, or a mixture of a glass and a ceramic filler containing SiO 2 as a main component and containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal, at a temperature at least 10 ° C. lower than the softening point of the glass. By raising the temperature above the softening point of the glass at a rate of 10 ° C./min or less and firing, the open porosity of the obtained glass ceramic can be reduced, and the glass ceramic is formed by the Si—O network. As a result that the alkali metal and / or alkaline earth metal can be present in the voids, Because it can suppress the trapping of He in the glass ceramics to slow the permeation rate of He to Las ceramics in to suppress the trap phenomenon of He, accurate assessment of airtightness found that is possible.

【００１３】即ち、本発明の素子収納用パッケージは、
表面に素子が実装される絶縁基板と、該絶縁基板表面に
設けられ前記素子を気密に封止する蓋体とを具備する素
子収納用パッケージであって、前記絶縁基板が、少なく
ともＳｉＯ2を主成分とし、アルカリ金属および／また
はアルカリ土類金属を含有するガラス相とセラミックフ
ィラーとを含有する開気孔率２％以下のガラスセラミッ
クスからなるとともに、該絶縁基板を２５℃、４．１Ｍ
ＰａのＨｅガス中に２時間晒した時、前記絶縁基板内へ
のＨｅ吸着量が５×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下で
あることを特徴とするものである。That is, the element storage package of the present invention comprises:
An element storage package comprising: an insulating substrate on which an element is mounted on a surface; and a lid provided on the surface of the insulating substrate to hermetically seal the element, wherein the insulating substrate mainly includes at least SiO 2 . As a component, it is made of glass ceramics having an open porosity of 2% or less containing a glass phase containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal and a ceramic filler.
When exposed to He gas of Pa for 2 hours, the amount of He absorbed into the insulating substrate is 5 × 10 −8 atm · cc / sec or less.

【００１４】ここで、前記ガラスセラミックス中に、特
に、エンスタタイト、スラウソナイト、アノーサイト、
セルジアン、コージェライト、スピネル、ガーナイト、
クォーツ、アケーメナイト、チタン酸ストロンチウム、
チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグ
ネシウム、フォルステライト、ストロンチウムシリケー
ト、カルシウムシリケート、バリウムシリケート、リチ
ウムシリケート、リチウムアルミノシリケート、カリウ
ムシリケート、カリウムアルミノシリケート、ナトリウ
ムシリケート、ナトリウムアルミノシリケートの群から
選ばれる少なくとも１種が前記ガラスから析出すること
が望ましい。Here, in the above glass ceramics, in particular, enstatite, slausonite, anorthite,
Celsian, cordierite, spinel, garnite,
Quartz, akamenite, strontium titanate,
At least one selected from the group consisting of calcium titanate, barium titanate, magnesium titanate, forsterite, strontium silicate, calcium silicate, barium silicate, lithium silicate, lithium aluminosilicate, potassium silicate, potassium aluminosilicate, sodium silicate, sodium aluminosilicate Desirably, one is deposited from the glass.

【００１５】また、前記ガラス相中のＳｉＯ2の含有量
が、７０重量％以下であること、前記ガラス相中のＳｉ
Ｏ2１００重量部に対するアルカリ金属および／または
アルカリ土類金属の含有量が酸化物換算による総量で５
〜４００重量部であること、前記ガラス相中のＰｂＯお
よび／またはＢ2Ｏ3の含有量が総量で４０重量％以下で
あることが望ましい。Further, the content of SiO 2 in the glass phase is 70% by weight or less;
The content of alkali metal and / or alkaline earth metal in 100 parts by weight of O 2 is 5 in total as oxides.
It is 400 parts by weight, it is desirable that the content of PbO and / or B 2 O 3 of the glass phase is less than 40 wt% in total.

【００１６】さらに、前記セラミックフィラーが、Ａｌ
2Ｏ3、ＳｉＯ2、エンスタタイト、スラウソナイト、ア
ノーサイト、セルジアン、コージェライト、スピネル、
アケーメナイト、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カ
ルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、
フォルステライト、ストロンチウムシリケート、カルシ
ウムシリケート、バリウムシリケート、リチウムシリケ
ート、リチウムアルミノシリケート、カリウムシリケー
ト、カリウムアルミノシリケート、ナトリウムシリケー
ト、ナトリウムアルミノシリケートの群から選ばれる少
なくとも１種からなることが望ましい。Further, the ceramic filler is Al
2 O 3 , SiO 2 , enstatite, slausonite, anorthite, Celsian, cordierite, spinel,
Akemenite, strontium titanate, calcium titanate, barium titanate, magnesium titanate,
Forsterite, strontium silicate, calcium silicate, barium silicate, lithium silicate, lithium aluminosilicate, potassium silicate, potassium aluminosilicate, sodium silicate and sodium aluminosilicate are preferably used.

【００１７】また、前記絶縁基板の表面および／または
内部にＣｕまたはＡｇを主成分とする導体配線層を具備
することが望ましい。It is preferable that a conductive wiring layer containing Cu or Ag as a main component is provided on the surface and / or inside of the insulating substrate.

【００１８】また、本発明の素子収納用パッケージの製
造方法は、少なくともＳｉＯ2を主成分としアルカリ金
属および／またはアルカリ土類金属を含有するガラス５
０〜９５重量％と、セラミックフィラー５〜５０重量％
とを含有する混合物、または少なくともＳｉＯ2を主成
分とするガラス５０〜９５重量％と、アルカリ金属およ
び／またはアルカリ土類金属を含有する複合酸化物とセ
ラミックフィラーとの合計が５〜５０重量％との比率で
含有する混合物を成形してグリーンシートを作製し、少
なくとも前記ガラスの軟化点より１０℃低い温度以上に
おける昇温速度を１０℃／分以下でガラスの軟化点以上
に昇温し、焼成してガラスセラミックスからなる絶縁基
板を作製した後、該絶縁基板表面の半導体素子実装部を
含む前記絶縁基板表面を蓋体にて封止することを特徴と
するものである。Further, the method for manufacturing a package for accommodating an element according to the present invention is directed to a method for manufacturing a glass containing at least SiO 2 as a main component and containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal.
0-95% by weight and ceramic filler 5-50% by weight
The mixture containing the door, or at least a glass 50-95% by weight of SiO 2 as a main component and the sum of the complex oxide and a ceramic filler containing an alkali metal and / or alkaline earth metal from 5 to 50 wt% And forming a green sheet by molding a mixture containing the mixture at a rate of at least 10 ° C. lower than the softening point of the glass at a temperature rising rate of 10 ° C./min or less at a temperature above the softening point of the glass, After firing to produce an insulating substrate made of glass ceramic, the surface of the insulating substrate including the semiconductor element mounting portion on the surface of the insulating substrate is sealed with a lid.

【００１９】さらに、前記ガラスが平均粒径３μｍ以下
の粉末であることが望ましい。Further, it is desirable that the glass is a powder having an average particle diameter of 3 μm or less.

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の素子収納用パッケージの
一例についての概略断面図を図１に示した。図１によれ
ば、素子収納用パッケージＡは、ガラスセラミックスか
らなる絶縁基板１の表面には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの
低融点金属からなる導体配線層２が被着形成され、導体
配線層２は絶縁基板１の表面に搭載される半導体素子３
とワイヤボンディング４などによって電気的に接続され
ている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an element storage package according to the present invention. According to FIG. 1, a package A for device storage has a conductor wiring layer 2 made of a low melting point metal such as Au, Ag, Cu, etc. formed on a surface of an insulating substrate 1 made of glass ceramics. 2 is a semiconductor element 3 mounted on the surface of the insulating substrate 1
And are electrically connected by wire bonding 4 or the like.

【００２１】本発明によれば、絶縁基板１がＳｉＯ2を
主成分とし、アルカリ金属および／またはアルカリ土類
金属を含有するガラス相とセラミックフィラーとを含有
するガラスセラミックスからなるとともに、絶縁基板１
の開気孔率が２％以下、特に１％以下、さらに０．５％
以下であることが重要である。According to the present invention, the insulating substrate 1 is made of a glass ceramic containing SiO 2 as a main component, a glass phase containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal, and a ceramic filler.
Has an open porosity of 2% or less, particularly 1% or less, further 0.5%
It is important that:

【００２２】すなわち、上記ガラスセラミックスの開気
孔率が２％より多いと、絶縁基板内にトラップされるＨ
ｅ量が多くなりパッケージの正確な気密封止性を評価す
ることができないためであり、また、ガラス相がＳｉＯ
2を主成分とする、特にガラス相中のＳｉＯ2の含有量が
５５重量％以上、特に６０重量％以上の場合、アルカリ
金属および／またはアルカリ土類金属を含有しないとガ
ラス相中のＳｉ−Ｏのネットワーク中に存在する空隙内
にトラップされるＨｅ量が増加してパッケージの正確な
気密封止性を評価することができないためである。That is, if the open porosity of the above glass ceramic is more than 2%, H trapped in the insulating substrate
e, the accurate hermetic sealing of the package cannot be evaluated, and the glass phase is SiO 2
In the case where the content of SiO 2 in the glass phase is mainly 55% by weight or more, particularly 60% by weight or more, if the alkali metal and / or alkaline earth metal is not contained, Si— This is because the amount of He trapped in the voids existing in the O network increases, so that accurate hermetic sealing of the package cannot be evaluated.

【００２３】なお、ガラス相中のＳｉＯ2の含有量が増
加するとガラスセラミックスのミリ波等の高周波帯にお
ける誘電損失が低下でき、導体配線層２および導体配線
層５に高周波信号を伝送した場合でも信号の伝送損失を
低減することができる。また、ガラス相中のＨｅトラッ
プ量を低減する点で、ガラス相中のＳｉＯ2の含有量は
７０重量％以下、特に６５重量％以下であることが望ま
しい。When the content of SiO 2 in the glass phase increases, the dielectric loss of the glass ceramic in a high frequency band such as a millimeter wave can be reduced, and even when a high frequency signal is transmitted to the conductor wiring layers 2 and 5. Signal transmission loss can be reduced. From the viewpoint of reducing the amount of He traps in the glass phase, the content of SiO 2 in the glass phase is desirably 70% by weight or less, particularly preferably 65% by weight or less.

【００２４】さらに、Ｓｉ−Ｏネットワーク中に存在す
る空隙径を小さくするとともに、高周波帯でのガラスセ
ラミックスの誘電損失を低減する点で、ガラス相中のア
ルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ）およびアルカリ土
類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）の含有量は酸化物換
算による総量で５〜５０重量％、特に９〜３０重量％で
あることが望ましく、特にアルカリ金属の含有量は１０
重量％以下、さらに１重量％以下であること、アルカリ
土類金属の中でもＳｒを必須として含有することが望ま
しい。Further, alkali metal (Li, Na, K, Rb) in the glass phase is used in order to reduce the pore size existing in the Si—O network and to reduce the dielectric loss of the glass ceramic in a high frequency band. And the content of alkaline earth metals (Mg, Ca, Sr, Ba) is preferably 5 to 50% by weight, especially 9 to 30% by weight in terms of oxides, and particularly preferably 10 to 30% by weight.
% By weight, more preferably 1% by weight or less, and preferably contains Sr as an essential element among alkaline earth metals.

【００２５】なお、本発明における上記開気孔率とは、
絶縁基板表面の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）から求
められる気孔２０個についての面積比率に基づくもので
ある。In the present invention, the open porosity is defined as
This is based on the area ratio of 20 pores obtained from a scanning electron micrograph (SEM) of the insulating substrate surface.

【００２６】また、このガラス相中には、Ｓｉ、アルカ
リ金属およびアルカリ土類金属以外に、用いるガラスや
フィラーによって、Ａｌ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎなどの
種々の金属元素が含まれる場合もあるが、Ｓｉ量、アル
カリ金属およびアルカリ土類金属量が上記の範囲を逸脱
しなければ、前記他の金属が含まれていても問題はな
い。The glass phase may contain various metal elements such as Al, B, Zr, Ti and Zn, depending on the glass and filler used, in addition to Si, alkali metal and alkaline earth metal. However, as long as the amounts of Si, alkali metals and alkaline earth metals do not deviate from the above ranges, there is no problem even if the other metals are contained.

【００２７】さらに、上記ガラスセラミックスの高周波
帯での誘電損失を低減するためには、ガラス相中のＰｂ
Ｏ、Ｐ2Ｏ5およびＢ2Ｏ3の含有量は、酸化物換算による
総量で４０重量％以下、特に２０重量％以下、さらにＰ
ｂＯの含有量が１０重量％以下、特に５重量％以下、さ
らに１重量％以下であることが望ましい。Further, in order to reduce the dielectric loss of the above-mentioned glass ceramics in a high frequency band, it is necessary to use Pb in the glass phase.
The content of O, P 2 O 5 and B 2 O 3 is 40% by weight or less, particularly 20% by weight or less, and
It is desirable that the content of bO be 10% by weight or less, particularly 5% by weight or less, further preferably 1% by weight or less.

【００２８】なお、上記ガラスセラミックス中には、ガ
ラスから、例えば、エンスタタイト（ＭｇＳｉＯ3）、
スラウソナイト（ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、アノーサイト
（ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、セルジアン（ＢａＡｌ2Ｓｉ2
Ｏ8）、コージェライト（Ｍｇ2Ａｌ4Ｓｉ5Ｏ18）、スピ
ネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ガーナイト（ＺｎＡｌ2Ｏ4）、
クォーツ（ＳｉＯ2）、アケーメナイト（Ｓｒ2ＭｇＳｉ
2Ｏ7）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、チ
タン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ3）、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ
Ｏ3）、フォルステライト（ＭｇＳｉＯ4）、ストロンチ
ウムシリケート（ＳｒＳｉＯ3）、カルシウムシリケー
ト（ＣａＳｉＯ3）、バリウムシリケート（ＢａＳｉ
Ｏ3）、リチウムシリケート（Ｌｉ2ＳｉＯ3）、リチウ
ムアルミノシリケート、カリウムシリケート（Ｋ2Ｓｉ
Ｏ3）、カリウムアルミノシリケート、ナトリウムシリ
ケート（Ｎａ2ＳｉＯ3）、ナトリウムアルミノシリケー
トの群から選ばれる少なくとも１種の結晶相が析出する
ことが望ましく、これによって、Ｈｅガス分子トラップ
（吸着）の原因となるとともに高周波特性を決定するガ
ラス相中の各成分の含有比率を適正化し、低誘電損失
化、高強度化、誘電率および熱膨張係数の調整が可能と
なるとの作用効果を有する。In the above glass ceramics, for example, enstatite (MgSiO 3 ),
Slausonite (SrAl 2 Si 2 O 8 ), anorthite (CaAl 2 Si 2 O 8 ), Celsian (BaAl 2 Si 2)
O 8 ), cordierite (Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ), spinel (MgAl 2 O 4 ), garnite (ZnAl 2 O 4 ),
Quartz (SiO 2 ), akamenite (Sr 2 MgSi)
2 O 7 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), calcium titanate (CaTiO 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), magnesium titanate (MgTi
O 3 ), forsterite (MgSiO 4 ), strontium silicate (SrSiO 3 ), calcium silicate (CaSiO 3 ), barium silicate (BaSi)
O 3 ), lithium silicate (Li 2 SiO 3 ), lithium aluminosilicate, potassium silicate (K 2 Si)
O 3 ), potassium aluminosilicate, sodium silicate (Na 2 SiO 3 ), and at least one crystal phase selected from the group of sodium aluminosilicate are desirably precipitated, thereby causing the He gas molecule trap (adsorption). In addition, the content ratio of each component in the glass phase that determines the high-frequency characteristics is optimized, and it is possible to reduce the dielectric loss, increase the strength, and adjust the dielectric constant and the coefficient of thermal expansion.

【００２９】また、上述した結晶相のうち、ミリ波帯で
の誘電損失が低く導体配線層２を伝送する高周波信号の
伝送損失を低減するために、アノーサイト、スラウソナ
イト、セルジアン、アケーメナイト、チタン酸ストロン
チウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、スト
ロンチウムシリケート、カルシウムシリケート、バリウ
ムシリケートの群から選ばれる少なくとも１種、さらに
スラウソナイトが好適に使用される。In order to reduce the transmission loss of high-frequency signals transmitted through the conductor wiring layer 2 in the above-described crystal phase, which has low dielectric loss in the millimeter wave band, anorthite, slausonite, cellian, akemenite, titanic acid At least one selected from the group consisting of strontium, calcium titanate, barium titanate, strontium silicate, calcium silicate, and barium silicate, and further preferably slausonite are used.

【００３０】一方、セラミックフィラーとしては、Ａｌ
2Ｏ3、ＳｉＯ2、エンスタタイト、スラウソナイト、ア
ノーサイト、セルジアン、コージェライト、スピネル、
アケーメナイト、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カ
ルシウム、チタン酸バリウム、フォルステライト、スト
ロンチウムシリケート、カルシウムシリケート、バリウ
ムシリケートの群から選ばれる少なくとも１種が好適で
ある。On the other hand, as the ceramic filler, Al
2 O 3 , SiO 2 , enstatite, slausonite, anorthite, Celsian, cordierite, spinel,
At least one selected from the group consisting of akemenite, strontium titanate, calcium titanate, barium titanate, forsterite, strontium silicate, calcium silicate, and barium silicate is preferable.

【００３１】また、絶縁基板１の裏面には、他の電気回
路と半田などのロウ材によって接続するための導体配線
層５が形成されている。また、この導体配線層５には、
適宜、半田ボールやリードピンなどの接続端子を取付け
て他の電気回路と接続する場合もある。この導体配線層
５は、絶縁基板１の表面に形成された導体配線層２とス
ルーホール導体６等によって電気的に接続されている。On the back surface of the insulating substrate 1, a conductor wiring layer 5 for connecting to another electric circuit by a brazing material such as solder is formed. The conductor wiring layer 5 includes
In some cases, connection terminals such as solder balls and lead pins are attached to connect to other electric circuits. The conductor wiring layer 5 is electrically connected to the conductor wiring layer 2 formed on the surface of the insulating substrate 1 by a through-hole conductor 6 and the like.

【００３２】導体配線層２および導体配線層５にて８０
０ＭＨｚ以上、望ましくは１ＧＨｚ以上、特に２０ＧＨ
ｚ以上の高周波信号を伝送する場合には、導体配線層２
および導体配線層５は伝送損失を低減するためにストリ
ップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路お
よび導波管線路のうちの１種にて構成されることが望ま
しい。The conductor wiring layer 2 and the conductor wiring layer 5
0 MHz or more, desirably 1 GHz or more, especially 20 GH
When transmitting a high frequency signal of z or more, the conductor wiring layer 2
The conductor wiring layer 5 is desirably formed of one of a strip line, a microstrip line, a coplanar line, and a waveguide line in order to reduce transmission loss.

【００３３】蓋体７は、絶縁材料、特に絶縁基板１と同
じガラスセラミックス、またはコバー（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ、熱膨張係数５〜６×１０-6／℃）、４２アロイ（熱
膨張係数９〜１０×１０-6／℃）、５０アロイ（熱膨張
係数６．５〜７．５×１０-6／℃）、銅（熱膨張係数１
９×１０-6／℃）等の金属等によって構成され、半田な
どの封止用金属層８によって封止のために形成された導
体配線層２に対して接合されるが、絶縁基板１の熱膨張
係数と蓋体７の熱膨張係数との差は半導体素子３が収納
されるキャビティ９の気密封止性を向上する点で１×１
０-6／℃以下であることが望ましい。The lid 7 is made of an insulating material, in particular, the same glass ceramic as the insulating substrate 1, or a cover (Fe—Ni—C).
o, thermal expansion coefficient 5-6 × 10 −6 / ° C.), 42 alloy (thermal expansion coefficient 9-10 × 10 −6 / ° C.), 50 alloy (thermal expansion coefficient 6.5-7.5 × 10 −6) / ° C), copper (coefficient of thermal expansion 1)
9 × 10 −6 / ° C.) or the like, and is joined to the conductor wiring layer 2 formed for sealing by a sealing metal layer 8 such as solder. The difference between the coefficient of thermal expansion and the coefficient of thermal expansion of the lid 7 is 1 × 1 in that the hermetic sealing of the cavity 9 in which the semiconductor element 3 is housed is improved.
Desirably, it is 0 -6 / ° C or less.

【００３４】さらに、半導体素子３が実装される絶縁基
板１の裏面にパッチアンテナ、平面アンテナ、スロット
アンテナ等のアンテナ素子、フィルタ、コンデンサ、共
振器等の他の電子部品を実装することもできる。Further, on the back surface of the insulating substrate 1 on which the semiconductor element 3 is mounted, other electronic components such as a patch antenna, a planar antenna, a slot antenna, etc., a filter, a capacitor, and a resonator can be mounted.

【００３５】このようなパッケージを作製するには、Ｓ
ｉＯ2を含有するガラス、例えば、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およ
びＡｌ2Ｏ3を含有するガラス粉末を５０〜９５重量％、
アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属酸化物を
含有するセラミックフィラー粉末を５〜５０重量％の割
合で添加混合する。ガラス粉末とセラミックフィラー粉
末との配合比率は、パッケージ作製時に導体配線層を
銅、銀などの低融点金属によって構成し、ガラスの軟化
点以上の温度で、かつ導体配線層と同時焼成するに適し
た温度、例えば、８００〜１０００℃の温度で相対密度
９５％以上で、特に開気孔率２％以下に緻密化できるよ
うに決定される。To manufacture such a package, S
glass containing iO 2, for example, a glass powder containing SiO 2, B 2 O 3 and Al 2 O 3 50 to 95 wt%,
A ceramic filler powder containing an alkali metal and / or alkaline earth metal oxide is added and mixed at a ratio of 5 to 50% by weight. The compounding ratio of glass powder and ceramic filler powder is such that the conductor wiring layer is made of a low-melting metal such as copper or silver during package fabrication, and is suitable for simultaneous firing with the conductor wiring layer at a temperature higher than the softening point of glass. The density is determined so that the density can be increased to a relative density of 95% or more, particularly an open porosity of 2% or less at a temperature of 800 to 1000 ° C.

【００３６】ガラス粉末量が５０重量％よりも少なく、
セラミック粉末量が５０重量％よりも多いと、焼結不良
となり、緻密化できない場合が多く、ガラス粉末量が９
５重量％よりも多く、セラミックフィラー量が５重量％
よりも少ないと、焼成収縮がより低温から進行するた
め、導体配線層を銅によって形成した場合にＮ2＋Ｈ2Ｏ
などの雰囲気中での十分な有機バインダーの除去が難し
くなるためである。The amount of glass powder is less than 50% by weight,
If the amount of the ceramic powder is more than 50% by weight, sintering is poor and the ceramic cannot be densified in many cases.
More than 5% by weight, ceramic filler amount is 5% by weight
If less, the firing shrinkage proceeds from a lower temperature, so that when the conductor wiring layer is formed of copper, N 2 + H 2 O
This is because it becomes difficult to sufficiently remove the organic binder in such an atmosphere.

【００３７】ＳｉＯ2を含有するガラスとしては、特に
８００〜１０００℃の温度で焼結可能なホウケイ酸系結
晶化ガラスが好適に採用でき、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2
Ｏ3以外に、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏなどのアルカリ金
属酸化物、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯなどのアルカリ土類
金属、さらにはＺｒＯ2、ＺｎＯ、ＴｉＯ2などを含有し
てもよい。As the glass containing SiO 2 , borosilicate crystallized glass which can be sintered at a temperature of 800 to 1000 ° C. can be suitably used, and SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2
In addition to O 3 , alkali metal oxides such as Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, alkaline earth metals such as CaO, MgO, and BaO, and ZrO 2 , ZnO, TiO 2 and the like may be contained. Good.

【００３８】ガラス中のＢ2Ｏ3は、低温での液相の生成
を助長し、低温での焼結性を促進する成分であり、ま
た、Ａｌ2Ｏ3は、後述するアルカリ土類金属酸化物やＳ
ｉＯ2との反応によって、結晶相の析出の促進と、非晶
質相中のＳｉＯ2量を低減する作用をなす。B 2 O 3 in the glass is a component that promotes the formation of a liquid phase at a low temperature and promotes sinterability at a low temperature, and Al 2 O 3 is an alkaline earth metal described later. Oxides and S
The reaction with iO 2 serves to promote the precipitation of the crystalline phase and to reduce the amount of SiO 2 in the amorphous phase.

【００３９】従って、ガラス原料中には、ＳｉＯ2を３
０〜７０重量％、Ｂ2Ｏ3を５〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3を
１０〜４０重量％の割合で含有することが望ましい。ま
た、ガラス粉末の粒径は、焼結性を向上し、開気孔率を
低下させ、ガラス相のＳｉ−Ｏネットワーク中へのアル
カリ金属および／アルカリ土類金属の分散性を向上させ
るために、３μｍ以下、特に１．８μｍ以下であること
が望ましい。[0039] Therefore, in the glass raw material, the SiO 2 3
0-70% by weight, the B 2 O 3 5 to 20 wt%, it is desirable that the Al 2 O 3 in a proportion of 10 to 40 wt%. In addition, the particle size of the glass powder improves the sinterability, lowers the open porosity, and improves the dispersibility of the alkali metal and / or alkaline earth metal in the glass phase Si-O network. It is preferably 3 μm or less, particularly preferably 1.8 μm or less.

【００４０】一方、アルカリ土類金属酸化物を含むセラ
ミックフィラーとしては、特に、ホウケイ酸系ガラスと
の反応性が高い点において、ＣａＺｒＯ3、ＣａＴｉ
Ｏ3、ＳｒＴｉＯ3、ＳｒＺｒＯ3、ＳｒＳｉＯ3、ＢａＴ
ｉＯ3およびＭｇＴｉＯ3のうちの少なくとも１種が好適
である。これらのフィラーは焼成時にホウケイ系結晶化
ガラスと反応してアルカリ土類金属酸化物が分解し、分
解したアルカリ土類金属酸化物は、ガラス中のＳｉＯ2
やＡｌ2Ｏ3と反応して、アノーサイト（ＣａＯ・Ａｌ2
Ｏ3・２ＳｉＯ2）やコージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ
2Ｏ3・５ＳｉＯ2）などのＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−アルカリ
土類金属酸化物系の複合酸化物結晶相を析出する。この
ような反応による前記複合酸化物結晶相の析出によっ
て、最終焼結体中の結晶相間に存在する非晶質相中のＳ
ｉＯ2量を調整することができる。On the other hand, as the ceramic filler containing an alkaline earth metal oxide, CaZrO 3 and CaTi are particularly preferred in that they have high reactivity with borosilicate glass.
O 3 , SrTiO 3 , SrZrO 3 , SrSiO 3 , BaT
At least one of iO 3 and MgTiO 3 is preferred. These fillers react with the borosilicate crystallized glass during firing to decompose the alkaline earth metal oxide, and the decomposed alkaline earth metal oxide becomes SiO 2 in the glass.
And Al 2 O 3 to react with anorthite (CaO.Al 2
O 3 · 2SiO 2 ) and cordierite (2MgO · 2Al)
A composite oxide crystal phase of SiO 2 —Al 2 O 3 —alkaline earth metal oxide, such as 2 O 3 .5SiO 2 ) is deposited. By the precipitation of the composite oxide crystal phase by such a reaction, S in the amorphous phase existing between the crystal phases in the final sintered body is obtained.
The amount of iO 2 can be adjusted.

【００４１】また、上記結晶相が析出する場合、焼結体
中に含まれるアルカリ土類金属が結晶相としてすべて消
費されず、非晶質相中に残存させるためには、焼結体中
のアルカリ土類金属量を結晶化に消費される量よりも多
くのアルカリ土類金属を含有させることにより、非晶質
相中のアルカリ土類金属量を増加させることが可能とな
る。When the above-mentioned crystalline phase is precipitated, all of the alkaline earth metal contained in the sintered body is not consumed as a crystalline phase but remains in the amorphous phase. By allowing the amount of alkaline earth metal to be larger than that consumed for crystallization, the amount of alkaline earth metal in the amorphous phase can be increased.

【００４２】このようにして調製された混合粉末に、成
形用の有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合してス
ラリーを作製する。有機バインダーとしては、低温での
熱分解性に優れたメタクリル酸系の樹脂が好適である。
また可塑剤にはフタル酸ジブチル、溶剤にはトルエンを
使用することが好適である。An organic binder for molding, a plasticizer, and a solvent are added to the mixed powder thus prepared to form a slurry. As the organic binder, a methacrylic acid-based resin having excellent thermal decomposability at a low temperature is preferable.
It is preferable to use dibutyl phthalate as the plasticizer and toluene as the solvent.

【００４３】次に、得られたスラリーをドクターブレー
ド法でグリーンシートに成形し、グリーンシートに、適
宜パンチング、マイクロドリル、レーザーなどによって
ビアホールとキャビティなどの加工を行い、ビアホール
に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの低融点金属粉末を含有する
導体ペーストを充填した後、同様の導体ペーストを用い
て配線パターンをスクリーン印刷法などによって印刷す
る。絶縁基板表層となるグリーンシートには、蓋体を接
合するための封止用金属層パターン状に導体ペーストが
印刷塗布される。Next, the obtained slurry is formed into green sheets by a doctor blade method, and via holes and cavities are formed on the green sheets by punching, micro drilling, laser or the like as appropriate, and Au, Ag, After filling a conductive paste containing a low melting point metal powder such as Cu, a wiring pattern is printed by a screen printing method or the like using the same conductive paste. A conductor paste is printed and applied on a green sheet to be a surface layer of the insulating substrate in a sealing metal layer pattern for joining the lid.

【００４４】導体ペースト中には、前記低融点金属粉末
に加え、焼成時の反りや導体の接合強度を改善するため
に軟化点を調整したガラス、さらには有機バインダー、
溶媒を添加混合する。Ｃｕを導体材料とする場合は非酸
化性の雰囲気下での脱バインダーが必要となるため、導
体ペーストのバインダーにはグリーンシートと同様に熱
分解性に優れたメタクリル酸系の樹脂を使用することが
望ましい。In the conductor paste, in addition to the low-melting-point metal powder, glass whose softening point has been adjusted to improve the warpage during firing and the bonding strength of the conductor, an organic binder,
Add solvent and mix. If Cu is used as the conductive material, it is necessary to remove the binder in a non-oxidizing atmosphere. Therefore, a methacrylic acid-based resin with excellent thermal decomposability should be used as the binder of the conductive paste as well as the green sheet. Is desirable.

【００４５】上記のようにて作製されたグリーンシート
を複数層積層一体化した後、少なくともガラスの軟化温
度より１０℃低い温度、例えば、７００〜８００℃にて
脱バインダーを行った後、この脱バインダー温度以上、
すなわちガラスの軟化温度より１０℃以上、特に２０℃
以上、さらに３０℃以上低い温度以上の昇温速度を１０
℃／分以下、特に６℃／分、さらに４℃／分の速度にて
８００℃以上、特に８００〜１０５０℃、さらに８５０
〜１０００℃の温度で焼成する。After laminating and integrating a plurality of green sheets produced as described above, the binder is removed at least at a temperature lower than the softening temperature of the glass by 10 ° C., for example, 700 to 800 ° C. Above binder temperature,
That is, 10 ° C or more, especially 20 ° C, from the softening temperature of glass
In addition, the heating rate at a temperature lower than 30 ° C.
C./min. Or less, especially 6 C./min., More preferably 800.degree. C. or more at a rate of 4.degree. C./min.
Bake at a temperature of ~ 1000 ° C.

【００４６】ここで、上記ガラスの軟化温度より１０℃
以上低い温度以上の昇温速度が１０℃／分より速いと、
絶縁基板１を構成するガラスセラミックス中にボイドが
発生し絶縁基板１の開気孔率が２％を越える結果、絶縁
基板１内へのＨｅトラップ量が５×１０-8ａｔｍ・ｃｃ
／ｓｅｃを越えてしまい、パッケージの封止性を正確に
評価することができないためである。Here, 10 ° C. below the softening temperature of the above glass
If the rate of temperature rise above the lower temperature is faster than 10 ° C./min,
As a result that voids are generated in the glass ceramics constituting the insulating substrate 1 and the open porosity of the insulating substrate 1 exceeds 2%, the amount of He traps in the insulating substrate 1 is 5 × 10 −8 atm · cc.
/ Sec, and the sealing property of the package cannot be accurately evaluated.

【００４７】なお、上記焼成については、Ａｇを主成分
とする導体材料とする場合は大気中で焼成し、Ｃｕを主
成分とする導体材料とする場合は窒素に水蒸気を混合し
た雰囲気で焼成することが望ましい。その後、焼成され
た基板に対して、Ｃｕを導体材料とする場合は、Ｎｉや
Ｃｕ等の下地メッキの上にＡｕメッキを施す。In the case of the above-described firing, firing is performed in the air when a conductor material mainly containing Ag is used, and firing is performed in an atmosphere in which steam is mixed with nitrogen when a conductive material mainly containing Cu is used. It is desirable. Thereafter, when Cu is used as the conductive material, the plated substrate is plated with Au over Ni or Cu.

【００４８】そして、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅ等の半
導体素子やフィルタ素子等の素子を基板表面にフリップ
チップ実装やワイヤーボンディング実装した後、該素子
を覆うように基板表面に蓋体を接合する。蓋体の接合
は、Ａｕ−ＧｅやＡｕ−Ｓｎ等のＡｕ系ろう材や、Ｐｂ
−Ｓｎ等の半田、またはＰｂ系のガラスを用いて、基板
表面に封止用金属層に接合することにより、半導体素子
を気密に封止した半導体装置を作製することができる。After an element such as a semiconductor element such as Si, GaAs, or SiGe or a filter element is flip-chip mounted or wire-bonded on the substrate surface, a lid is bonded to the substrate surface so as to cover the element. The lid is joined by Au-based brazing material such as Au-Ge or Au-Sn or Pb
A semiconductor device in which a semiconductor element is hermetically sealed can be manufactured by bonding a sealing metal layer to a substrate surface using solder such as -Sn or Pb-based glass.

【００４９】[0049]

【実施例】表１に示す成分および平均粒径からなるガラ
ス粉末を準備した。EXAMPLE A glass powder having the components and average particle diameters shown in Table 1 was prepared.

【００５０】[0050]

【表１】 [Table 1]

【００５１】表１のガラス粉末に対して、表２、３に示
すような割合でセラミックフィラーを配合し、有機バイ
ンダーとしてメタクリル酸イソブチル樹脂を固形分で１
２重量％、可塑剤としてフタル酸ジブチルを６重量％添
加し、トルエン及び酢酸エチルを溶媒としてボールミル
により４０時間混合しスラリーを作製した。そして、こ
のスラリーを用いてドクターブレード法によりシート状
に成形し厚さ０．３ｍｍのガラスセラミックグリーンシ
ートを作製した。A ceramic filler was added to the glass powder shown in Table 1 at a ratio shown in Tables 2 and 3, and an isobutyl methacrylate resin as an organic binder was added in a solid content of 1%.
A slurry was prepared by adding 2% by weight and 6% by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer, and mixing with toluene and ethyl acetate as solvents in a ball mill for 40 hours. The slurry was used to form a sheet into a glass ceramic green sheet having a thickness of 0.3 mm by a doctor blade method.

【００５２】次に、上記グリーンシートの所定位置にビ
アホールを開口し、導体ペーストを充填し、該グリーン
シート表面の所定位置にスクリーン印刷法にて所定パタ
ーンのメタライズ導体配線層を形成した後、該グリーン
シート１０〜２０枚を重ねて加圧積層した。Next, a via hole is opened at a predetermined position of the green sheet, a conductive paste is filled, and a metallized conductor wiring layer having a predetermined pattern is formed at a predetermined position on the surface of the green sheet by a screen printing method. 10 to 20 green sheets were stacked and pressure-laminated.

【００５３】そして、上記積層体を、水蒸気を含む窒素
雰囲気中で７５０℃にて３時間脱バインダ処理を行った
後、表２、３に示す昇温速度、温度で焼成し、５０ｍｍ
×５０ｍｍサイズの配線基板を作製した。Then, the laminate was subjected to a binder removal treatment at 750 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere containing water vapor, and then fired at a heating rate and temperature shown in Tables 2 and 3 to obtain a laminate having a thickness of 50 mm.
A wiring board having a size of 50 mm was manufactured.

【００５４】作製した配線基板に対して、その表面の走
査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真からルーゼックス解析法
によって開気孔率を測定した。また、絶縁基板のＸ線回
折測定を行い、検出された結晶相およびリートベルト法
によって磁器中のガラス相の比率を算出した。さらに、
絶縁基板の結晶相の粒界に存在するガラス相の組成を透
過型電子顕微鏡写真にて観察しながら、エネルギー分散
型Ｘ線スペクトル分析（ＥＤＳ）および電子エネルギー
ロススペクトル分析（ＥＥＬＳ）によって分析を行い、
ガラス相中のＳｉＯ2の比率を算出した。The open porosity of the fabricated wiring board was measured by a Luzex analysis method from a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface. Further, the X-ray diffraction measurement of the insulating substrate was performed, and the ratio of the detected crystal phase and the glass phase in the porcelain was calculated by the Rietveld method. further,
While observing the composition of the glass phase present at the grain boundary of the crystal phase of the insulating substrate with a transmission electron micrograph, analysis was performed by energy dispersive X-ray spectrum analysis (EDS) and electron energy loss spectrum analysis (EELS). ,
The ratio of SiO 2 in the glass phase was calculated.

【００５５】そして、このセラミック基板を４．１ＭＰ
ａのＨｅガス中に２時間晒した後に、真空中に保持しＨ
ｅリークディテクターにてガラスセラミック基板から放
出されたＨｅ量を測定しその結果をＨｅ吸着量として表
２、３に示した。Then, this ceramic substrate is set to 4.1MP.
After exposure to He gas of a for 2 hours,
The amount of He released from the glass ceramic substrate was measured by an e leak detector, and the results are shown in Tables 2 and 3 as the amount of He absorbed.

【００５６】また、上述したグリーンシートを１０〜１
５枚積層して上記と同様の条件にてガラスセラミックス
を作製し、直径５０ｍｍ、厚み１ｍｍの形状に切り出し
て２ＧＨｚにてネットワークアナライザ、シンセサイズ
ドスイーパーを用いて空洞共振器法により誘電率、誘電
損失を測定した。測定では、非放射性誘電体線路にて誘
電体共振器の励起を行い、ＴＥ011モードの共振特性に
より誘電率、誘電損失を算出した。Further, the green sheets described above were
Five sheets were laminated to produce a glass ceramic under the same conditions as described above, cut into a shape having a diameter of 50 mm and a thickness of 1 mm, and a dielectric constant and a dielectric constant were determined by a cavity resonator method at 2 GHz using a network analyzer and a synthesized sweeper. The loss was measured. In the measurement, the dielectric resonator was excited by the non-radiative dielectric line, and the dielectric constant and the dielectric loss were calculated from the resonance characteristics of the TE011 mode.

【００５７】また、室温（２５℃）から４００℃におけ
る熱膨張曲線をとり、熱膨張係数を算出した。結果は、
表２、３に示した。Further, a thermal expansion curve from room temperature (25 ° C.) to 400 ° C. was obtained to calculate a thermal expansion coefficient. Result is,
The results are shown in Tables 2 and 3.

【００５８】[0058]

【表２】 [Table 2]

【００５９】[0059]

【表３】 [Table 3]

【００６０】表２、表３の結果、Ｓｉを主成分とするガ
ラス相中にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含有
しない試料Ｎｏ．１では、開気孔率は小さいもののＨｅ
のトラップ量が１×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／分より多くな
り、また、ガラス原料の比率が５０重量％より少ない試
料Ｎｏ．１１、１２および１４では、絶縁基板の開気孔
率が大きくなりＨｅトラップ量が多くなった。さらに、
ガラス原料の軟化点より１０℃低い温度以上の昇温速度
が１０℃／分より速い試料Ｎｏ．９、１６では、ガラス
相中へのアルカリ土類金属の拡散速度が遅く、また、ガ
ラスセラミックス中のボイド量が増加してＨｅ吸着量が
多くなった。The results of Tables 2 and 3 show that the sample No. containing no alkali metal or alkaline earth metal in the glass phase containing Si as a main component. 1, the open porosity is small, but He
The trap amount of Sample No. was larger than 1 × 10 −8 atm · cc / min, and the ratio of the glass raw material was less than 50% by weight. In 11, 12, and 14, the open porosity of the insulating substrate was increased, and the He trap amount was increased. further,
Sample No. whose heating rate at a temperature lower than the softening point of the glass raw material by 10 ° C. or higher is higher than 10 ° C./min. In Nos. 9 and 16, the diffusion rate of the alkaline earth metal into the glass phase was slow, and the amount of voids in the glass ceramics increased, resulting in an increase in the amount of He adsorption.

【００６１】これに対して、少なくともＳｉを主成分と
するガラス原料５０重量％以上と所定のセラミック成分
とを混合して、ガラス原料の軟化点より少なくとも１０
℃以下の低温以上の昇温速度を１０℃／分より遅くして
前記ガラスの軟化点以上の温度にて焼成した試料Ｎｏ．
２〜８、１０、１３、１５、１７〜１９では、いずれも
開気孔率が２％以下、Ｈｅ吸着量が５×１０-8ａｔｍ・
ｃｃ／ｓｅｃ以下となった。On the other hand, at least 50% by weight or more of a glass raw material containing Si as a main component and a predetermined ceramic component are mixed, and at least 10% from the softening point of the glass raw material.
The sample No. fired at a temperature equal to or higher than the softening point of the glass at a temperature raising rate lower than 10 ° C./min at a temperature lower than or equal to lower than 10 ° C.
In any of 2 to 8 , 10, 13, 15, 17 to 19, the open porosity is 2% or less and the He adsorption amount is 5 × 10 −8 atm ·
cc / sec or less.

【００６２】また、上述のＨｅトラップ性評価試験でＨ
ｅの放出量が１×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／ｓ以下の配線基
板（Ｎo.２〜８、１０、１３、１５、１７〜１９）につ
いて、外辺サイズ：８ｍｍ×８ｍｍ、厚み：１．５ｍ
ｍ、キャビティサイズ：６ｍｍ×６ｍｍ、キャビティ深
さ：１ｍｍのパッケージを作製した。パッケージの表層
のキャビティの周囲にＣｕ導体による封止用金属層を設
けた。この封止用金属層にＮｉ−Ａｕメッキを施した
後、５０アロイまたは４２アロイ製金属蓋体（それぞれ
の熱膨張係数６．９×１０-6／℃、９．５×１０-6／
℃）をＡｕ−Ｓｎろう材にて接合した。Further, in the above-mentioned He trap property evaluation test, H
e of a wiring board (No. 2 to 8, 10, 13, 15, 17 to 19) having an emission amount of 1 × 10 −8 atm · cc / s or less, outer side size: 8 mm × 8 mm, thickness: 1. 5m
m, a package having a cavity size of 6 mm × 6 mm and a cavity depth of 1 mm. A metal layer for sealing with a Cu conductor was provided around the cavity in the surface layer of the package. After having been subjected to Ni-Au plating in this sealing metal layer, 50 alloy or 42 alloy metal lid (respective thermal expansion coefficient 6.9 × 10 -6 /℃,9.5×10 -6 /
° C) with an Au-Sn brazing material.

【００６３】そして、作製したパッケージを４．１ＭＰ
ａのＨｅガス中に２時間晒し、２０分間放置した後にＨ
ｅリークディテクターにて真空中にてパッケージよりリ
ークするＨｅ量を測定した。リーク量は試料Ｎo.２〜
８、１０、１３、１５、１７〜１９のいずれのパッケー
ジも１×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下であり、パッ
ケージの気密性の判定基準である５×１０-8ａｔｍ・ｃ
ｃ／ｓｅｃ以下を満足した。Then, the produced package is set to 4.1MP.
a for 2 hours and left for 20 minutes
The amount of He leaking from the package in a vacuum using an e-leak detector was measured. The amount of leak was sample No. 2
Each of the packages 8 , 10, 13, 15, and 17 to 19 is 1 × 10 −8 atm · cc / sec or less, and is 5 × 10 −8 atm · c which is a criterion of airtightness of the package.
c / sec or less was satisfied.

【００６４】[0064]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の素子収納
用パッケージは、ＳｉＯ2を主成分とし、アルカリ金属
および／またはアルカリ土類金属を含有するガラス相と
セラミックフィラーとを含有する開気孔率２％以下のガ
ラスセラミックスを絶縁基板として用いることによっ
て、絶縁基板中へのＨｅのトラップ量を低減することが
できるために、Ｃｕなどの低融点金属からなる導体配線
層を具備するセラミックパッケージに対する気密性の評
価及び品質の保証を行うことができる。As described in detail above, the element storage package of the present invention has an open package containing SiO 2 as a main component, a glass phase containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal, and a ceramic filler. By using a glass ceramic having a porosity of 2% or less as an insulating substrate, the amount of He trapped in the insulating substrate can be reduced. Therefore, a ceramic package including a conductor wiring layer made of a low melting point metal such as Cu is used. Can be evaluated for airtightness and quality assurance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の素子収納用パッケージの一例を説明す
るための概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of an element storage package of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ａ 素子収納用パッケージ １ 絶縁基板 ２，５ 導体配線層 ３ 半導体素子 ４ ワイヤボンディング ６ スルーホール導体 ７ 蓋体 ８ 封止用金属層 ９ キャビティ A Package for element storage 1 Insulating substrate 2, 5 Conductor wiring layer 3 Semiconductor element 4 Wire bonding 6 Through-hole conductor 7 Lid 8 Sealing metal layer 9 Cavity

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】表面に素子が実装される絶縁基板と、該絶
縁基板表面に設けられ前記素子を気密に封止する蓋体と
を具備する素子収納用パッケージであって、前記絶縁基
板が、少なくともＳｉＯ2を主成分とし、アルカリ金属
および／またはアルカリ土類金属を含有するガラス相と
セラミックフィラーとを含有する開気孔率２％以下のガ
ラスセラミックスからなるとともに、該絶縁基板を２５
℃、４．１ＭＰａのＨｅガス中に２時間晒した時、前記
絶縁基板内へのＨｅ吸着量が５×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／
ｓｅｃ以下であることを特徴とする素子収納用パッケー
ジ。1. An element storage package comprising: an insulating substrate on which a device is mounted on a surface; and a lid provided on the surface of the insulating substrate to hermetically seal the device, wherein the insulating substrate comprises: The insulating substrate is made of a glass ceramic having an open porosity of 2% or less containing at least SiO 2 as a main component, a glass phase containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal, and a ceramic filler.
When exposed to He gas at 4.1 ° C. and 4.1 MPa for 2 hours, the amount of He adsorbed on the insulating substrate was 5 × 10 −8 atm · cc /.
An element storage package, wherein the length is not more than sec. 【請求項２】前記ガラスセラミックス中に、ガラスから
結晶相が析出したことを特徴とする請求項１記載の素子
収納用パッケージ。2. The package according to claim 1, wherein a crystal phase is precipitated from the glass in the glass ceramic. 【請求項３】前記ガラスから析出した結晶相が、エンス
タタイト、スラウソナイト、アノーサイト、セルジア
ン、コージェライト、スピネル、ガーナイト、クォー
ツ、アケーメナイト、チタン酸ストロンチウム、チタン
酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウ
ム、フォルステライト、ストロンチウムシリケート、カ
ルシウムシリケート、バリウムシリケート、リチウムシ
リケート、リチウムアルミノシリケート、カリウムシリ
ケート、カリウムアルミノシリケート、ナトリウムシリ
ケート、ナトリウムアルミノシリケートの群から選ばれ
る少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１
または２記載の素子収納用パッケージ。3. The crystal phase precipitated from the glass is enstatite, slausonite, anorthite, serdian, cordierite, spinel, garnite, quartz, akemenite, strontium titanate, calcium titanate, barium titanate, magnesium titanate. , Forsterite, strontium silicate, calcium silicate, barium silicate, lithium silicate, lithium aluminosilicate, potassium silicate, potassium aluminosilicate, sodium silicate, at least one selected from the group consisting of sodium aluminosilicate. Item 1
Or the element storage package according to 2. 【請求項４】前記ガラス相中のＳｉＯ2の含有量が７０
重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか記載の素子収納用パッケージ。4. The method according to claim 1, wherein the content of SiO 2 in said glass phase is 70.
4. The package for accommodating an element according to claim 1, wherein the content is not more than% by weight. 【請求項５】前記ガラス相中のＳｉＯ2１００重量部に
対するアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の
含有量が酸化物換算による総量で５〜４００重量部であ
ることを特徴とする請求項４記載の素子収納用パッケー
ジ。5. The method according to claim 4, wherein the content of the alkali metal and / or the alkaline earth metal relative to 100 parts by weight of SiO 2 in the glass phase is 5 to 400 parts by weight in terms of oxide. An element storage package as described in the above. 【請求項６】前記ガラス相中のＰｂＯおよび／またはＢ
2Ｏ3の含有量が総量で４０重量％以下であることを特徴
とする請求項１乃至５のいずれか記載の素子収納用パッ
ケージ。6. PbO and / or B in the glass phase
6. The element storage package according to claim 1, wherein the total content of 2 O 3 is 40% by weight or less. 【請求項７】前記セラミックフィラーが、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉＯ2、エンスタタイト、スラウソナイト、アノーサイ
ト、セルジアン、コージェライト、スピネル、アケーメ
ナイト、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウ
ム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、フォル
ステライト、ストロンチウムシリケート、カルシウムシ
リケート、バリウムシリケート、リチウムシリケート、
リチウムアルミノシリケート、カリウムシリケート、カ
リウムアルミノシリケート、ナトリウムシリケート、ナ
トリウムアルミノシリケートの群から選ばれる少なくと
も１種からなることを特徴とする請求項１乃至６のいず
れか記載の素子収納用パッケージ。7. The method according to claim 1, wherein the ceramic filler is Al 2 O 3 , S
iO 2 , enstatite, slausonite, anorthite, celsian, cordierite, spinel, akemenite, strontium titanate, calcium titanate, barium titanate, magnesium titanate, forsterite, strontium silicate, calcium silicate, barium silicate, lithium silicate ,
7. The package according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of lithium aluminosilicate, potassium silicate, potassium aluminosilicate, sodium silicate and sodium aluminosilicate. 【請求項８】前記絶縁基板の表面および／または内部に
ＣｕまたはＡｇを主成分とする導体配線層を具備するこ
とを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の素子収
納用パッケージ。8. The element storage package according to claim 1, further comprising a conductor wiring layer containing Cu or Ag as a main component on the surface and / or inside of the insulating substrate. 【請求項９】少なくともＳｉＯ2を主成分としアルカリ
金属および／またはアルカリ土類金属を含有するガラス
５０〜９５重量％と、セラミックフィラー５〜５０重量
％との比率で含有する混合物を成形してグリーンシート
を作製し、少なくとも前記ガラスの軟化点より１０℃低
い温度以上における昇温速度を１０℃／分以下でガラス
の軟化点以上に昇温して焼成しガラスセラミックスから
なる絶縁基板を作製した後、該絶縁基板表面の半導体素
子実装部を含む前記絶縁基板表面を蓋体にて封止するこ
とを特徴とする素子収納用パッケージの製造方法。9. A mixture containing 50 to 95% by weight of glass containing at least SiO 2 as a main component and containing an alkali metal and / or alkaline earth metal and 5 to 50% by weight of a ceramic filler is formed. A green sheet was prepared, and the temperature was raised at a temperature of at least 10 ° C. lower than the softening point of the glass to a temperature higher than the softening point of the glass at a rate of 10 ° C./min or less, followed by firing to prepare an insulating substrate made of glass ceramic. Thereafter, the surface of the insulating substrate including the semiconductor element mounting portion on the surface of the insulating substrate is sealed with a lid. 【請求項１０】少なくともＳｉＯ2を主成分とするガラ
ス５０〜９５重量％と、アルカリ金属および／またはア
ルカリ土類金属を含有する複合酸化物とセラミックフィ
ラーとの合計が５〜５０重量％との比率で含有する混合
物を成形してグリーンシートを作製し、少なくとも前記
ガラスの軟化点より１０℃低い温度以上における昇温速
度を１０℃／分以下でガラスの軟化点以上に昇温して焼
成しガラスセラミックスからなる絶縁基板を作製した
後、該絶縁基板表面の半導体素子実装部を含む前記絶縁
基板表面を蓋体にて封止することを特徴とする素子収納
用パッケージの製造方法。10. A glass comprising 50 to 95% by weight of at least SiO 2 as a main component, and a total of 5 to 50% by weight of a composite oxide containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal and a ceramic filler. A green sheet is formed by molding a mixture containing the mixture at a ratio of at least 10 ° C./min or less at a temperature lower than the softening point of the glass by 10 ° C./min. A method for manufacturing an element storage package, comprising: preparing an insulating substrate made of glass ceramic, and sealing the surface of the insulating substrate including a semiconductor element mounting portion on the surface of the insulating substrate with a lid. 【請求項１１】前記ガラスが平均粒径３μｍ以下の粉末
であることを特徴とする請求項９または１０記載の素子
収納用パッケージの製造方法。11. The method according to claim 9, wherein said glass is a powder having an average particle diameter of 3 μm or less.
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