JP3457841B2 - 電子部品収納用容器 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子や圧電振
動子等の電子部品を気密に封止して収容するための電子
部品収納用容器に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、半導体集積回路素子を初めとする
半導体素子あるいは水晶振動子、弾性表面波素子といっ
た圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収
納用容器は、例えば酸化アルミニウム(Al2 03 )質
焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面あるいは下
面の略中央部に電子部品を収容するための凹部およびそ
の凹部周辺から下面にかけて導出された、例えばタング
ステンやモリブデン等の高融点金属粉末から成る複数個
のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、同じく酸化ア
ルミニウム質焼結体やガラス等の電気絶縁材料から成る
蓋体とから構成されている。 【0003】そして、電子部品が例えば半導体素子の場
合には、絶縁基体の凹部の底面に半導体素子をガラス、
樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定すると
ともに半導体素子の各電極とメタライズ配線層とをボン
ディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接
続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラス
から成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とか
ら成る容器内部に半導体素子を気密に収容することによ
って最終製品としての半導体装置となる。 【0004】また、電子部品が例えば圧電振動子の場合
には、絶縁基体の凹部の底面に形成された一対の段差部
に、真空中において圧電振動子の一端をポリイミド導電
性樹脂等から成る接着剤を介して接着固定するとともに
圧電振動子の各電極をメタライズ配線層に電気的に接続
し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を半田等の低融点
ロウ材や有機樹脂あるいは低融点ガラスから成る封止材
を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部
に圧電振動子を気密に収容することによって最終製品と
しての電子部品装置となる。 【0005】なお、絶縁基体に蓋体を接合させる低融点
ガラスから成る封止材としては、一般に例えば酸化鉛5
6〜66重量%、酸化ホウ素4〜14重量%、酸化珪素
1〜6重量%、酸化ビスマス0.5〜5重量%、酸化亜
鉛0.5〜3重量%を含むガラス成分にフィラーとして
のコージェライト系化合物を9〜19重量%、チタン酸
錫系化合物を10〜20重量%添加したガラスが使用さ
れている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電子部品収納用容器においては、絶縁基体及び蓋体が一
般に酸化アルミニウム質焼結体で形成されており、その
熱膨張係数は約6.5×10−6/℃で半導体装置等が
実装される外部電気回路基板として最も多用されている
ガラス−エポキシ絶縁体にCu配線層が形成されたプリ
ント基板の熱膨張係数(11×10 −6 〜18×10
−6/℃)と大きく相違する。 【0007】そのため、この電子部品収納用容器の内部
に半導体素子や水晶振動子、弾性表面波素子等を収容
し、半導体装置や電子部品装置となすとともにこれをプ
リント基板上に半田等を介し接合実装させ、しかる後、
電子部品収納用容器とプリント基板の両方に半導体素子
の作動時に発する熱やプリント基板に実装されている他
の電子部品の発する熱が繰り返し印加されると容器の絶
縁基体と外部電気回路基板との間に両者の熱膨張係数の
相違に起因する大きな熱応力が発生するとともにこれが
両者の接合部に繰り返し作用して接合を破ってしまい、
その結果、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動
子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることができない
という欠点を有していた。 【0008】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、内部に半導体素子や水晶振動子、弾性
表面波素子等を気密に収容するとともに収容する半導体
素子や水晶振動子、弾性表面波素子等を所定の外部電気
回路に長期にわたり正確、且つ強固に電気的接続するこ
とができる電子部品収納用容器を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基体と蓋
体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから
成る容器内部に電子部品を気密に収容し、ガラス−エポ
キシ絶縁体から成る外部電気回路基板に実装される電子
部品収納用容器であって、前記絶縁基体及び蓋体が、酸
化リチウムを5〜30重量%含有するリチウム珪酸ガラ
スを20〜80体積%および40〜400℃における熱
膨張係数が8ppm/℃以上であるフィラーを80〜2
0体積%含むガラスセラミック焼結体から成り、40〜
400℃における熱膨張係数が10〜20ppm/℃の
セラミック材で形成されており、かつ封止材が酸化鉛5
5乃至75重量%、酸化硼素2乃至10重量%、弗化鉛
10乃至20重量%、酸化アルミニウム1乃至6重量
%、酸化ビスマス10乃至20重量%を含むガラス成分
に、フィラーとしてのウイレマイト系化合物を5乃至1
5重量%、チタン酸鉛系化合物を1乃至5重量%添加し
た、熱膨張係数が8〜20ppm/℃であるとともに、
軟化し溶融する温度である軟化溶融温度が300℃以下
のガラスから成ることを特徴とするものである。 【0010】本発明の電子部品収納用容器によれば、絶
縁基体及び蓋体を、酸化リチウムを5〜30重量%含有
するリチウム珪酸ガラスを20〜80体積%および40
〜400℃における熱膨張係数が8ppm/℃以上であ
るフィラーを80〜20体積%含むガラスセラミック焼
結体から成り、40〜400℃における熱膨張係数が1
0〜20ppm/℃のセラミック材で形成し、容器の熱
膨張係数をプリント基板の熱膨張係数に近似させたこと
から、この電子部品収納用容器の内部に半導体素子や水
晶振動子、弾性表面波素子等を収容し、半導体装置や電
子部品装置となすとともにプリント基板上に実装させた
後、容器とプリント基板の両方に熱が印加されたとして
も容器とプリント基板との間には大きな熱応力が発生す
ることはなく、これによって容器をプリント基板上に強
固に実装し、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動
子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能とな
る。 【0011】また本発明の電子部品収納用容器によれ
ば、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材を酸化鉛55
乃至75重量%、酸化硼素2乃至10重量%、弗化鉛1
0乃至20重量%、酸化アルミニウム1乃至6重量%、
酸化ビスマス10乃至20重量%を含むガラス成分に、
フィラーとしてのウイレマイト系化合物を5乃至15重
量%、チタン酸鉛系化合物を1乃至5重量%添加した、
熱膨張係数が8〜20ppm/℃であるとともに、軟化
し溶融する温度である軟化溶融温度が300℃以下のガ
ラスで形成し、その熱膨張係数を8〜20ppm/℃と
して絶縁基体及び蓋体の熱膨張係数に近似させたことか
ら絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合した後、絶縁
基体及び蓋体と封止材とに熱が印加されても各々の間に
は大きな熱応力が発生することはなく、その結果、絶縁
基体と蓋体とから成る容器の気密封止を常に完全とし、
容器内部に収容する半導体素子や水晶振動子、弾性表面
波素子等を安定に作動させることが可能となる。 【0012】 【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図1は本発明の電子部品収納用容器の
実施の形態の一例を示す断面図であり、同図においては
電子部品が半導体集積回路素子であり、電子部品収納用
容器が半導体素子収納用パッケージである場合の例を示
している。 【0013】図1において1は絶縁基体、2は蓋体であ
る。この絶縁基体1と蓋体2とで半導体集積回路素子3
を収容するための容器4が構成される。 【0014】前記容器4を構成する絶縁基体1及び蓋体
2は40〜400℃における熱膨張係数が10〜20p
pm/℃のセラミック材、具体的には酸化リチウムを5
〜30重量%含有するリチウム珪酸ガラスを20〜80
体積%と、40〜400℃における熱膨張係数が8pp
m/℃以上であるフィラーを80〜20体積%との割合
で含む成形体を焼成して得られるガラスセラミック焼結
体で形成されている。 【0015】このガラスセラミック焼結体は40〜40
0℃における熱膨張係数が10〜20ppm/℃であ
り、外部電気回路基板として最も多用されているガラス
−エポキシ絶縁体にCu配線層が形成されたプリント基
板の熱膨張係数(11×10 −6 〜18×10−6/
℃:11〜18ppm/℃)と近似するため内部に半導
体集積回路素子3を収容して半導体装置となすとともに
プリント基板に実装した後、容器4とプリント基板の両
方に熱が印加されたとしても容器4とプリント基板との
間には大きな熱応力が発生することはなく、これによっ
て容器4をプリント基板上に強固に実装し、容器4内部
に収容する半導体素子を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能とな
る。 【0016】前記絶縁基体1及び蓋体2を形成する酸化
リチウムを5〜30重量%含有するリチウム珪酸ガラス
を20〜80体積%と、40〜400℃における熱膨張
係数が8ppm/℃以上であるフィラーを80〜20体
積%との割合で含む成形体を焼成して得られるガラスセ
ラミック焼結体は、リチウム珪酸ガラスとして、例え
ば、 SiO2 −Li2 O−A12 O3 SiO2 −Li2 O−A12 O3 −MgO−TiO2 SiO2 −Li2 O−A12 O3 −MgO−Na2 O−
F SiO2 −Li2 O−A12 O3 −K2 O−Na2 O−
ZnO 8iO2 −Li2 O−A12 O3 −K2 O−P2 O5 SiO2 −Li2 O−A12 O3 −K2 O−P2 O5 −
ZnO−Na2 O SiO2 −Li2 O−MgO SiO2 −Li2 O−ZnO 等の組成物が挙げられ、このうちSiO2 はリチウム珪
酸を形成するために必須の成分であり、SiO2 はガラ
ス全量中、60〜85重量%の割合で存在し、SiO2
とLi2 Oとの合量がガラス全量中、65〜95重量%
であることがリチウム珪酸結晶を析出させる上で望まし
い。 【0017】また、40〜400℃における熱膨張係数
が8ppm/℃以上であるフィラーとしては、 リチウムシリケート(Li2O ・SiO2) ・・・・熱膨張係数 12〜13ppm/℃ クリストバライト(SiO2)・・・・・・・・・熱膨張係数 20 ppm/℃ クォーツ(SiO2)・・・・・・・・・・・・・熱膨張係数 15 ppm/℃ フォルステライト(2MgO ・SiO2) ・・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ エンスタタイト(MgO・SiO2) ・・・・・・・熱膨張係数 8 ppm/℃ トリジマイト(SiO2)・・・・・・・・・・・熱膨張係数 12 ppm/℃ ウォラストナイト(CaO・SiO2) ・・・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ モンティセラナイト(CaO・MgO ・SiO2) ・・熱膨張係数 11 ppm/℃ ネフェリン(Na2O ・Al2O3 ・SiO2) ・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ メルビナイト(3CaO ・MgO ・2SiO2)・・・・熱膨張係数 10 ppm/℃ アケルマイト(2CaO ・MgO ・2SiO2)・・・・熱膨張係数 10 ppm/℃ マグネシア(MgO) ・・・・・・・・・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ ヒスイ(Na2O ・Al2O3 ・4SiO2)・・・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ カーネギアイト(Na2O ・Al2O3 ・2SiO2)・・熱膨張係数 9 ppm/℃ ペタライト(LiAlSiO4O10) ・・・・・・・・熱膨張係数 8 ppm/℃ 等が好適に使用される。 【0018】前記リチウム珪酸ガラスの成分量を20〜
80体積%、フイラーの成分量を20〜80体積%の範
囲とするのは、セラミツク材料の40〜400℃におけ
る熱膨張係数を10〜20ppm/℃の範囲に制御する
とともに、焼成温度を下げるためであり、リチウム珪酸
ガラスの成分量が20体積%より少ない、言い換えれば
フィラーが80体積%より多いと液相焼結することがで
きずに高温で焼成する必要があり、またリチウム珪酸ガ
ラスが80体積%より多い、言い換えるとフィラーが2
0体積%より少ないと、セラミック材料の特性がリチウ
ム珪酸ガラスの特性に大きく依存してしまい、熱膨張係
数を所定値に制御するのが困難となるとともに、原料の
コストも高くなってしまうからである。 【0019】更に前記リチウム珪酸ガラスでは、酸化リ
チウム(Li2 O)を5〜30重量%、特に5〜20重
量%の割合で含有することが重要である。このようなリ
チウム珪酸ガラスを用いることによって、高い熱膨張係
数を有するリチウム珪酸を析出させることができる。な
お、酸化リチウムの含有量が5重量%より小さいと、焼
成時にリチウム珪酸の結晶の生成量が少なくなってしま
い、高い熱膨張係数を得ることができない。酸化リチウ
ムの含有量が30重量%より大きいと、誘電正接が10
0×10-4を超え特性が劣化してしまう。またこのガラ
ス中には鉛(Pb)を実質的に含まないことが望まし
い。鉛は毒性を有するため製造工程中での被毒を防止す
るための格別な装置および管理を必要とするために、焼
結体を安価に製造することができなくなるためである。
鉛が不純物として不可避的に混入する場合を考慮する
と、鉛の含有量は0.05重量%以下であることが望ま
しい。 【0020】また更に前記リチウム珪酸ガラスの屈伏点
を、400〜800℃、特に400〜650℃としてお
くことが望ましい。これはリチウム珪酸ガラスおよびフ
ィラーからなる成形体を形成する場合、有機樹脂バイン
ダーを混合しているが、焼成時に前記有機樹脂バインダ
ーを効率的に除去するためである。屈伏点が400℃よ
り低いと、成形体の緻密化が低温で開始するために、有
機樹脂バインダーが分解揮散できなくなり、有機樹脂バ
インダー成分が残留して特性に影響を及ぼす結果とな
る。一方、屈伏点が800℃より高いと、リチウム珪酸
ガラスの量を多くしないと結晶化しにくくなるため高価
なリチウム珪酸ガラスを大量に必要とすることになり、
焼結体のコストが高くなってしまう。 【0021】前記フィラーは、リチウム珪酸ガラスの屈
伏点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。す
わなち、リチウム珪酸ガラスの屈伏点が400〜650
℃と低い場合は、低温での焼結性が高まるためフィラー
の含有量は50〜80体積%と比較的多く配合すること
ができる。これに対して、リチウム珪酸ガラスの屈伏点
が650〜800℃と高い場合は、焼結性が低下するた
めフィラーの含有量は20〜50体積%と比較的少なく
配合することが望ましい。 【0022】前記リチウム珪酸ガラスは、フィラー無添
加では収縮開始温度が700℃以下となり、850℃以
上では溶融してしまう。フィラーを20〜80体積%の
割合で混合することによって、焼成温度を上昇させ結晶
の析出とフィラーを液相焼結させるための液相の形成と
を行うことができる。また原料コストを下げるために
は、高価な結晶性ガラスの含有量を減少させることが好
ましい。 【0023】前記リチウム珪酸ガラスとフィラーとの混
合物は、成形のための有機樹脂バインダーを添加した
後、所望の成形手段、たとえばドクターブレード法、圧
延法、金型プレス法等によってシート状など任意の形状
に成形され、焼成に供される。 【0024】焼成に当たっては、まず成形のために配合
した有機樹脂バインダー成分を除去する。有機樹脂バイ
ンダーの除去は、700℃前後の大気雰囲気中で行われ
る。 【0025】成形体の収縮開始温度は700〜850℃
程度であることが望ましい。収縮開始温度がこれより低
いと有機樹脂バインダーの除去が困難となるので、成形
体中のリチウム珪酸ガラスの特性、特に屈伏点を制御す
ることが重要である。焼成は850〜1300℃の酸化
性雰囲気中で行われ、相対密度90%以上まで緻密化さ
れる。このときの焼成温度が850℃より低いと、緻密
化することができない。 【0026】このようにして製造される焼結体中には、
リチウム珪酸ガラスから生成される結晶相、リチウム珪
酸ガラスとフィラーとの反応によって生成する結晶相、
あるいはフィラーが分解して生成する結晶相等が存在
し、これらの結晶相の粒界にガラス相が存在して焼結体
の熱膨張係数が40〜400℃において10〜20pp
m/℃となる。 【0027】このガラスセラミック焼結体で形成された
絶縁基体1は更にその上面あるいは下面の略中央部に半
導体集積回路素子3を収容する空所を形成するための凹
部1aが設けてあり、この凹部1aの底面には半導体集
積回路素子3がガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤
を介して接着固定される。 【0028】また前記絶縁基体1は凹部1a周辺から上
面にかけて複数個のメタライズ配線層5が被着形成され
ており、このメタライズ配線層5の凹部1a周辺部には
半導体集積回路素子3の各電極がボンディングワイヤ6
を介して電気的に接続され、また絶縁基体1の上面に導
出された部位には外部電気回路と接続される外部リード
端子7が銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。 【0029】前記メタライズ配線層5は半導体集積回路
素子3の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の
導電路として作用し、タングステン、モリブデン、マン
ガン等の高融点金属粉末により形成されている。 【0030】前記メタライズ配線層5はタングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機
溶剤、溶媒、可塑剤等を添加混合して得た金属ペースト
を従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用する
ことによって絶縁基体1の凹部1a周辺から上面にかけ
て所定パターンに被着形成される。 【0031】なお、前記メタライズ配線層5はその表面
にニッケル、金等の良導電性でかつ耐蝕性およびロウ材
との濡れ性が良好な金属をメッキ法により1〜20μm
の厚みに層着させておくと、メタライズ配線層5の酸化
腐食を有効に防止することができるとともにメタライズ
配線層5とボンディングワイヤ6との接続およびメタラ
イズ配線層5と外部リード端子7とのロウ付けを極めて
強固となすことができる。従って、前記メタライズ配線
層5の酸化腐食を防止し、メタライズ配線層5とボンデ
ィングワイヤ6との接続およびメタライズ配線層5と外
部リード端子7とのロウ付けを強固となすには、メタラ
イズ配線層5の表面にニッケル、金等をメッキ法によリ
1〜20μmの厚みに層着させておくことが好ましい。 【0032】更にメタライズ配線層5にロウ付けされる
外部リード端子7は容器4の内部に収容する半導体集積
回路素子3を外部電気回路に接続する作用をなし、外部
リード端子7を外部電気回路に接続することによって内
部に収容される半導体集積回路素子3はボンディングワ
イヤ6、メタライズ配線層5および外部リード端子7を
介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。 【0033】前記外部リード端子7は鉄−ニッケル−コ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
鉄−ニッケル−コバルト合金等のインゴット(塊)に圧
延加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによって
所定の形状に形成される。 【0034】前記外部リード端子7はまたその表面にニ
ッケル、金等から成る良導電性でかつ耐蝕性に優れた金
属をメッキ法によリ1〜20μmの厚みに層着させてお
くと、外部リード端子7の酸化腐食を有効に防止するこ
とができるとともに外部リード端子7と外部電気回路と
の電気的接続を良好となすことができる。そのため、外
部リード端子7はその表面にニッケル、金等をメッキ法
によリ1〜20μmの厚みに層着させておくことが好ま
しい。 【0035】前記外部リード端子7が取着された絶縁基
体1はその上面あるいは下面に蓋体2が封止材8を介し
て接合され、これによって絶縁基体1と蓋体2とから成
る容器4の内部に半導体集積回路素子3が気密に収容さ
れる。 【0036】前記封止材8は酸化鉛55乃至75重量
%、酸化硼素2乃至10重量%、弗化鉛10乃至20重
量%、酸化アルミニウム1乃至6重量%、酸化ビスマス
10乃至20重量%を含むガラス成分に、フイラーとし
てのウイレマイト系化合物を5乃至15重量%、チタン
酸鉛系化合物を1乃至5重量%添加したガラスから成
り、その熱膨張係数は8〜20ppm/℃で絶縁基体1
及び蓋体2の熱膨張係数に近似していることから絶縁基
体1と蓋体2とを封止材8を介して接合した後、絶縁基
体1及び蓋体2と封止材8とに熱が印加されても各々の
間には大きな熱応力が発生することはなく、その結果、
絶縁基体1と蓋体2とから成る容器4の気密封止を常に
完全とし、容器4内部に収容する半導体集積回路素子3
を安定に作動させることが可能となる。 【0037】また前記封止材8はその軟化溶融温度が3
00℃以下と低く、封止材8を加熱溶融させ、絶縁基体
1と蓋体2とから成る容器4の内部に半導体集積回路素
子3を気密に収容する際、封止材8を溶融させる熱が容
器4内部に収容する半導体集積回路素子3に作用しても
半導体集積回路素子3に特性の劣化を招来させることは
なく、半導体集積回路素子3を長期間にわたり正常に作
動させることもできる。 【0038】なお、前記封止材8はそれを構成する酸化
鉛(PbO)が55重量%未満であるとガラスの軟化溶
融温度が高くなり、封止材8を介して容器4を気密封止
する際、封止材8を軟化溶融させる熱によって半導体集
積回路素子3に特性の劣化が招来してしまう傾向があ
り、また75重量%を超えると封止材8の耐薬品性が低
下し、容器4の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向
にある。従って、前記酸化鉛(PbO)はその量が55
〜75重量%の範囲に特定される。 【0039】また酸化硼素(B2 O3 )はその量が2重
量%未満であるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下
し、封止材8を介して容器4を気密封止することが困難
となる傾向があり、また10重量%を超えると封止材8
の軟化溶融温度が高くなり、封止材8を介して容器4を
気密封止する際、封止材8を軟化溶融させる熱によって
半導体集積回路素子3に特性の劣化が招来してしまう傾
向がある。従って、前記酸化硼素(B2 O3 )はその量
が2〜10重量%の範囲に特定される。 【0040】また弗化鉛(PbF2 )はその量が10重
量%未満であると封止材8の軟化溶融温度が高くなり、
封止材8を介して容器4を気密封止する際、封止材8を
軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素子3に特性
の劣化が招来してしまう傾向があり、また20重量%を
超えると封止材8の耐薬品性が低下し、容器4の気密封
止の信頼性が大きく低下する傾向にある。従って、前記
弗化鉛(PbF2 )はその量が10〜20重量%の範囲
に特定される。 【0041】また酸化アルミニウム(Al2 O3 )はそ
の量が1重量%未満であると封止材8の軟化溶融温度が
高くなり、封止材8を介して容器4を気密封止する際、
封止材8を軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素
子3に特性の劣化が招来してしまう傾向があり、また6
重量%を超えると封止材8の耐薬品性が低下し、容器4
の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にある。従っ
て、前記酸化アルミニウム(Al2 O3 )はその量が1
〜6重量%の範囲に特定される。 【0042】また酸化ビスマス(Bi2 O3 )はその量
が10重量%未満であると封止材8の軟化溶融温度が高
くなり、封止材8を介して容器4を気密封止する際、封
止材8を軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素子
3に特性の劣化が招来してしまう傾向があり、また20
重量%を超えると封止材8の結晶化が進みすぎて流動性
が低下し、容器4の封止が困難となる傾向がある。従っ
て、前記酸化ビスマス(Bi2 O3 )はその量が10〜
20重量%の範囲に特定される。 【0043】更にフィラーとして添加されるウイレマイ
ト系化合物はその量が5重量%未満、或いは15重量%
を超えると封止材8の熱膨張係数が絶縁基体1及び蓋体
2の熱膨張係数と合わなくなり、容器4の気密封止の信
頼性が低下してしまう傾向にあり、同時に15重量%を
超えると封止材8の結晶化が進みすぎて流動性が低下
し、容器4の封止が困難となる。従って、前記ウイレマ
イト系化合物はその量が5〜15重量%の範囲に特定さ
れる。 【0044】またフィラーとして添加されるチタン酸鉛
系化合物はその量が1重量%未満であると封止材8のガ
ラス強度が低下し、容器4の気密封止の信頼性が大きく
低下する傾向があり、また5重量%を超えると封止材8
の熱膨張係数が絶縁基体1及び蓋体2の熱膨張係数と合
わなくなり、容器4の気密封止の信頼性が低下してしま
うとともに封止材8の結晶化が進みすぎて流動性が低下
し、容器4の封止が困難となる。従って、前記チタン酸
鉛系化合物はその量が1〜5重量%の範囲に特定され
る。 【0045】かくして本発明の電子部品収納用容器によ
れば、絶縁基体1の凹部1aの底面に半導体集積回路素
子3をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して
接着固定するとともに半導体集積回路素子3の各電極を
メタライズ配線層5にボンディングワイヤ6を介して電
気的に接続し、しかる後、絶縁基体1の上面に凹部1a
を覆うように蓋体2を封止材8を介して接合させ、絶縁
基体1と蓋体2とから成る容器4の内部に半導体集積回
路素子3を気密に封止することによって最終製品として
の半導体装置が完成する。 【0046】次に図2は本発明の電子部品収納用容器の
実施の形態の他の例を示す断面図であり、同図において
は電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり、電子部
品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を
示している。 【0047】図2において11は絶縁基体、12は蓋体
である。この絶縁基体11と蓋体12とで圧電振動子1
3を収容するための容器14が構成される。 【0048】なお、前記絶縁基体11及び蓋体12は前
述の絶縁基体1及び蓋体2と同様、40〜400℃にお
ける熱膨張係数が10〜20ppm/℃のセラミック
材、具体的には酸化リチウムを5〜30重量%含有する
リチウム珪酸ガラスを20〜80体積%と、40〜40
0℃における熱膨張係数が8ppm/℃以上であるフィ
ラーを80〜20体積%との割合で含む成形体を焼成し
て得られるガラスセラミック焼結体で形成されており、
絶縁基体1及び蓋体2と同様の方法によって製作され
る。 【0049】前記絶縁基体11及び蓋体12は40〜4
00℃における熱膨張係数が10〜20ppm/℃であ
り、外部電気回路基板として最も多用されているガラス
−エポキシ絶縁体にCu配線層が形成されたプリント基
板の熱膨張係数(11×10 −6 〜18×10−6/
℃:11〜18ppm/℃)と近似するため内部に水晶
振動子等の圧電振動子13を収容して圧電振動子装置と
なすとともにプリント基板に実装した後、容器14とプ
リント基板の両方に熱が印加されたとしても容器14と
プリント基板との間には大きな熱応力が発生することは
なく、これによって容器14をプリント基板上に強固に
実装し、容器14内部に収容する水晶振動子等の圧電振
動子13を所定の外部電気回路に長期にわたり正確、且
つ強固に電気的接続させることが可能となる。 【0050】前記容器14を構成する絶縁基体11はそ
の上面に圧電振動子13を収容する空所を形成するため
の段差部を有する凹部11aが設けてあり、この凹部1
1aの段差部には圧電振動子13が樹脂等から成る接着
剤15を介して接着固定される。 【0051】前記接着剤15は例えばエポキシ樹脂系の
導電性樹脂から成り、絶縁基体11の凹部11aの段差
部に接着剤15を介して圧電振動子13を載置させ、し
かる後、接着剤15に熱硬化処理を施して熱硬化させる
ことによって圧電振動子13を絶縁基体11に接着固定
する。本発明の電子部品収納用容器によれば、容器14
の封止温度が300℃以下と低いので接着剤15として
耐衝撃性に優れるが耐熱性の低いエポキシ樹脂系の導電
性樹脂を用いることができ、これにより圧電振動子13
の耐衝撃性を高めて固定の信頼性を高めることができ、
圧電振動子13を長期間にわたり正常かつ安定に作動さ
せることができる。 【0052】また前記絶縁基体11には凹部11aの段
差部より底面にかけて導出するメタライズ配線層16が
形成されており、このメタライズ配線層16の凹部11
aの段差部に位置する部位には圧電振動子13の各電極
がエポキシ系導電性樹脂から成る接着剤15を介して電
気的に接続され、絶縁基体11の底面に導出された部位
には外部のプリント基板のCu配線層が半田等のロウ材
を介して取着される。 【0053】前記メタライズ配線層16は前述のメタラ
イズ配線層5と同様の材料により同様の方法によって形
成され、メタライズ配線層16の露出する外表面にはメ
タライズ配線層16の酸化腐食を有効に防止するととも
にメタライズ配線層16を外部のプリント基板のCu配
線層に半田等のロウ材を介して強固にロウ付けすること
ができるようにするためにニッケル、金等の艮導電性で
かつ耐蝕性およびロウ材との濡れ性が良好な金属がメッ
キ法によリ1〜20μmの厚みに層着されている。 【0054】そして、圧電振動子13が接着固定された
絶縁基体11はその上面に、該絶縁基体11と同様の電
気絶縁材料から成る蓋体12が封止材17を介して接合
され、これによって絶縁基体11と蓋体12とから成る
容器14の内部に圧電振動子13が気密に収容される。 【0055】前記封止材17は、前述の封止材8と同様
に、酸化鉛55乃至75重量%、酸化硼素2乃至10重
量%、弗化鉛10乃至20重量%、酸化アルミニウム1
乃至6重量%、酸化ビスマス10乃至20重量%を含む
ガラス成分に、フイラーとしてのウイレマイト系化合物
を5乃至15重量%、チタン酸鉛系化合物を1乃至5重
量%添加したガラスで形成されており、この封止材17
はその軟化溶融温度が300℃以下と低く、そのため封
止材17を加熱溶融させ、絶縁基体11と蓋体12とか
ら成る容器14の内部に圧電振動子13を気密に収容す
る際、封止材17を溶融させる熱が容器14の内部に収
容する圧電振動子13に作用しても圧電振動子13に特
性の劣化を招来させることはなく、その結果、圧電振動
子13を長期間にわたり正常に作動させることが可能と
なる。 【0056】また、前記封止材17はガラスから成り、
耐湿性に優れていることから、大気中に含まれる水分が
封止材17を通して容器14内部に入り込もうとしても
封止材17で完全に阻止され、その結果、容器14内部
に収容する圧電振動子13に水分が付着して圧電振動子
13表面の電極が酸化腐食するのを有効に防止して圧電
振動子13を長期間にわたり安定して所定の振動周波数
で振動させることが可能となる。 【0057】更に前記封止材17はその熱膨張係数が8
〜20ppm/℃で絶縁基体11及び蓋体12の熱膨張
係数に近似していることから絶縁基体11と蓋体12と
を封止材17を介して接合した後、絶縁基体11及び蓋
体12と封止材17とに熱が印加されても各々の間には
大きな熱応力が発生することはなく、その結果、絶縁基
体11と蓋体12とから成る容器14の気密封止を常に
完全とし、容器14内部に収容する圧電振動子13を安
定に作動させることも可能となる。 【0058】かくして本発明の電子部品収納用容器によ
れば、真空中もしくは中性雰囲気中において絶縁基体1
1の凹部11aの段差部に圧電振動子13の一端をエポ
キシ系導電性樹脂等から成る接着剤15を介して接着固
定するとともに圧電振動子13の各電極をメタライズ配
線層16に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体11の
上面に凹部11aを覆うように蓋体12を封止材17を
介して接合させ、絶縁基体11と蓋体12とから成る容
器14の内部に圧電振動子13を気密に封止することに
よって最終製品としての圧電振動子装置が完成する。 【0059】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。例え
ば、前述の例では圧電振動子13として水晶振動子を例
示したが、圧電磁器振動子や弾性表面波振動子等を収容
する圧電振動子収納用容器にも適用できることは言うま
でもない。 【0060】 【発明の効果】本発明の電子部品収納用容器によれば、
絶縁基体及び蓋体を、酸化リチウムを5〜30重量%含
有するリチウム珪酸ガラスを20〜80体積%および4
0〜400℃における熱膨張係数が8ppm/℃以上で
あるフィラーを80〜20体積%含むガラスセラミック
焼結体から成り、40〜400℃における熱膨張係数が
10〜20ppm/℃のセラミック材で形成し、容器の
熱膨張係数をプリント基板の熱膨張係数に近似させたこ
とから、この電子部品収納用容器の内部に半導体素子や
水晶振動子、弾性表面波素子等を収容し、半導体装置や
電子部品装置となすとともにプリント基板上に実装させ
た後、容器とプリント基板の両方に熱が印加されたとし
ても容器とプリント基板との間には大きな熱応力が発生
することはなく、これによって容器をプリント基板上に
強固に実装し、容器内部に収容する半導体素子や水晶振
動子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期に
わたり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能と
なる。 【0061】また本発明の電子部品収納用容器によれ
ば、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材を酸化鉛55
乃至75重量%、酸化硼素2乃至10重量%、弗化鉛1
0乃至20重量%、酸化アルミニウム1乃至6重量%、
酸化ビスマス10乃至20重量%を含むガラス成分に、
フィラーとしてのウイレマイト系化合物を5乃至15重
量%、チタン酸鉛系化合物を1乃至5重量%添加した、
熱膨張係数が8〜20ppm/℃で軟化溶融温度が30
0℃以下のガラスで形成し、その熱膨張係数を8〜20
ppm/℃として絶縁基体及び蓋体の熱膨張係数に近似
させたことから絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合
した後、絶縁基体及び蓋体と封止材とに熱が印加されて
も各々の間には大きな熱応力が発生することはなく、そ
の結果、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止を常
に完全とし、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動
子、弾性表面波素子等を安定に作動させることが可能と
なる。
動子等の電子部品を気密に封止して収容するための電子
部品収納用容器に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、半導体集積回路素子を初めとする
半導体素子あるいは水晶振動子、弾性表面波素子といっ
た圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収
納用容器は、例えば酸化アルミニウム(Al2 03 )質
焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面あるいは下
面の略中央部に電子部品を収容するための凹部およびそ
の凹部周辺から下面にかけて導出された、例えばタング
ステンやモリブデン等の高融点金属粉末から成る複数個
のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、同じく酸化ア
ルミニウム質焼結体やガラス等の電気絶縁材料から成る
蓋体とから構成されている。 【0003】そして、電子部品が例えば半導体素子の場
合には、絶縁基体の凹部の底面に半導体素子をガラス、
樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して接着固定すると
ともに半導体素子の各電極とメタライズ配線層とをボン
ディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接
続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラス
から成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とか
ら成る容器内部に半導体素子を気密に収容することによ
って最終製品としての半導体装置となる。 【0004】また、電子部品が例えば圧電振動子の場合
には、絶縁基体の凹部の底面に形成された一対の段差部
に、真空中において圧電振動子の一端をポリイミド導電
性樹脂等から成る接着剤を介して接着固定するとともに
圧電振動子の各電極をメタライズ配線層に電気的に接続
し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を半田等の低融点
ロウ材や有機樹脂あるいは低融点ガラスから成る封止材
を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部
に圧電振動子を気密に収容することによって最終製品と
しての電子部品装置となる。 【0005】なお、絶縁基体に蓋体を接合させる低融点
ガラスから成る封止材としては、一般に例えば酸化鉛5
6〜66重量%、酸化ホウ素4〜14重量%、酸化珪素
1〜6重量%、酸化ビスマス0.5〜5重量%、酸化亜
鉛0.5〜3重量%を含むガラス成分にフィラーとして
のコージェライト系化合物を9〜19重量%、チタン酸
錫系化合物を10〜20重量%添加したガラスが使用さ
れている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電子部品収納用容器においては、絶縁基体及び蓋体が一
般に酸化アルミニウム質焼結体で形成されており、その
熱膨張係数は約6.5×10−6/℃で半導体装置等が
実装される外部電気回路基板として最も多用されている
ガラス−エポキシ絶縁体にCu配線層が形成されたプリ
ント基板の熱膨張係数(11×10 −6 〜18×10
−6/℃)と大きく相違する。 【0007】そのため、この電子部品収納用容器の内部
に半導体素子や水晶振動子、弾性表面波素子等を収容
し、半導体装置や電子部品装置となすとともにこれをプ
リント基板上に半田等を介し接合実装させ、しかる後、
電子部品収納用容器とプリント基板の両方に半導体素子
の作動時に発する熱やプリント基板に実装されている他
の電子部品の発する熱が繰り返し印加されると容器の絶
縁基体と外部電気回路基板との間に両者の熱膨張係数の
相違に起因する大きな熱応力が発生するとともにこれが
両者の接合部に繰り返し作用して接合を破ってしまい、
その結果、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動
子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることができない
という欠点を有していた。 【0008】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、内部に半導体素子や水晶振動子、弾性
表面波素子等を気密に収容するとともに収容する半導体
素子や水晶振動子、弾性表面波素子等を所定の外部電気
回路に長期にわたり正確、且つ強固に電気的接続するこ
とができる電子部品収納用容器を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基体と蓋
体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから
成る容器内部に電子部品を気密に収容し、ガラス−エポ
キシ絶縁体から成る外部電気回路基板に実装される電子
部品収納用容器であって、前記絶縁基体及び蓋体が、酸
化リチウムを5〜30重量%含有するリチウム珪酸ガラ
スを20〜80体積%および40〜400℃における熱
膨張係数が8ppm/℃以上であるフィラーを80〜2
0体積%含むガラスセラミック焼結体から成り、40〜
400℃における熱膨張係数が10〜20ppm/℃の
セラミック材で形成されており、かつ封止材が酸化鉛5
5乃至75重量%、酸化硼素2乃至10重量%、弗化鉛
10乃至20重量%、酸化アルミニウム1乃至6重量
%、酸化ビスマス10乃至20重量%を含むガラス成分
に、フィラーとしてのウイレマイト系化合物を5乃至1
5重量%、チタン酸鉛系化合物を1乃至5重量%添加し
た、熱膨張係数が8〜20ppm/℃であるとともに、
軟化し溶融する温度である軟化溶融温度が300℃以下
のガラスから成ることを特徴とするものである。 【0010】本発明の電子部品収納用容器によれば、絶
縁基体及び蓋体を、酸化リチウムを5〜30重量%含有
するリチウム珪酸ガラスを20〜80体積%および40
〜400℃における熱膨張係数が8ppm/℃以上であ
るフィラーを80〜20体積%含むガラスセラミック焼
結体から成り、40〜400℃における熱膨張係数が1
0〜20ppm/℃のセラミック材で形成し、容器の熱
膨張係数をプリント基板の熱膨張係数に近似させたこと
から、この電子部品収納用容器の内部に半導体素子や水
晶振動子、弾性表面波素子等を収容し、半導体装置や電
子部品装置となすとともにプリント基板上に実装させた
後、容器とプリント基板の両方に熱が印加されたとして
も容器とプリント基板との間には大きな熱応力が発生す
ることはなく、これによって容器をプリント基板上に強
固に実装し、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動
子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能とな
る。 【0011】また本発明の電子部品収納用容器によれ
ば、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材を酸化鉛55
乃至75重量%、酸化硼素2乃至10重量%、弗化鉛1
0乃至20重量%、酸化アルミニウム1乃至6重量%、
酸化ビスマス10乃至20重量%を含むガラス成分に、
フィラーとしてのウイレマイト系化合物を5乃至15重
量%、チタン酸鉛系化合物を1乃至5重量%添加した、
熱膨張係数が8〜20ppm/℃であるとともに、軟化
し溶融する温度である軟化溶融温度が300℃以下のガ
ラスで形成し、その熱膨張係数を8〜20ppm/℃と
して絶縁基体及び蓋体の熱膨張係数に近似させたことか
ら絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合した後、絶縁
基体及び蓋体と封止材とに熱が印加されても各々の間に
は大きな熱応力が発生することはなく、その結果、絶縁
基体と蓋体とから成る容器の気密封止を常に完全とし、
容器内部に収容する半導体素子や水晶振動子、弾性表面
波素子等を安定に作動させることが可能となる。 【0012】 【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図1は本発明の電子部品収納用容器の
実施の形態の一例を示す断面図であり、同図においては
電子部品が半導体集積回路素子であり、電子部品収納用
容器が半導体素子収納用パッケージである場合の例を示
している。 【0013】図1において1は絶縁基体、2は蓋体であ
る。この絶縁基体1と蓋体2とで半導体集積回路素子3
を収容するための容器4が構成される。 【0014】前記容器4を構成する絶縁基体1及び蓋体
2は40〜400℃における熱膨張係数が10〜20p
pm/℃のセラミック材、具体的には酸化リチウムを5
〜30重量%含有するリチウム珪酸ガラスを20〜80
体積%と、40〜400℃における熱膨張係数が8pp
m/℃以上であるフィラーを80〜20体積%との割合
で含む成形体を焼成して得られるガラスセラミック焼結
体で形成されている。 【0015】このガラスセラミック焼結体は40〜40
0℃における熱膨張係数が10〜20ppm/℃であ
り、外部電気回路基板として最も多用されているガラス
−エポキシ絶縁体にCu配線層が形成されたプリント基
板の熱膨張係数(11×10 −6 〜18×10−6/
℃:11〜18ppm/℃)と近似するため内部に半導
体集積回路素子3を収容して半導体装置となすとともに
プリント基板に実装した後、容器4とプリント基板の両
方に熱が印加されたとしても容器4とプリント基板との
間には大きな熱応力が発生することはなく、これによっ
て容器4をプリント基板上に強固に実装し、容器4内部
に収容する半導体素子を所定の外部電気回路に長期にわ
たり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能とな
る。 【0016】前記絶縁基体1及び蓋体2を形成する酸化
リチウムを5〜30重量%含有するリチウム珪酸ガラス
を20〜80体積%と、40〜400℃における熱膨張
係数が8ppm/℃以上であるフィラーを80〜20体
積%との割合で含む成形体を焼成して得られるガラスセ
ラミック焼結体は、リチウム珪酸ガラスとして、例え
ば、 SiO2 −Li2 O−A12 O3 SiO2 −Li2 O−A12 O3 −MgO−TiO2 SiO2 −Li2 O−A12 O3 −MgO−Na2 O−
F SiO2 −Li2 O−A12 O3 −K2 O−Na2 O−
ZnO 8iO2 −Li2 O−A12 O3 −K2 O−P2 O5 SiO2 −Li2 O−A12 O3 −K2 O−P2 O5 −
ZnO−Na2 O SiO2 −Li2 O−MgO SiO2 −Li2 O−ZnO 等の組成物が挙げられ、このうちSiO2 はリチウム珪
酸を形成するために必須の成分であり、SiO2 はガラ
ス全量中、60〜85重量%の割合で存在し、SiO2
とLi2 Oとの合量がガラス全量中、65〜95重量%
であることがリチウム珪酸結晶を析出させる上で望まし
い。 【0017】また、40〜400℃における熱膨張係数
が8ppm/℃以上であるフィラーとしては、 リチウムシリケート(Li2O ・SiO2) ・・・・熱膨張係数 12〜13ppm/℃ クリストバライト(SiO2)・・・・・・・・・熱膨張係数 20 ppm/℃ クォーツ(SiO2)・・・・・・・・・・・・・熱膨張係数 15 ppm/℃ フォルステライト(2MgO ・SiO2) ・・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ エンスタタイト(MgO・SiO2) ・・・・・・・熱膨張係数 8 ppm/℃ トリジマイト(SiO2)・・・・・・・・・・・熱膨張係数 12 ppm/℃ ウォラストナイト(CaO・SiO2) ・・・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ モンティセラナイト(CaO・MgO ・SiO2) ・・熱膨張係数 11 ppm/℃ ネフェリン(Na2O ・Al2O3 ・SiO2) ・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ メルビナイト(3CaO ・MgO ・2SiO2)・・・・熱膨張係数 10 ppm/℃ アケルマイト(2CaO ・MgO ・2SiO2)・・・・熱膨張係数 10 ppm/℃ マグネシア(MgO) ・・・・・・・・・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ ヒスイ(Na2O ・Al2O3 ・4SiO2)・・・・・・熱膨張係数 9 ppm/℃ カーネギアイト(Na2O ・Al2O3 ・2SiO2)・・熱膨張係数 9 ppm/℃ ペタライト(LiAlSiO4O10) ・・・・・・・・熱膨張係数 8 ppm/℃ 等が好適に使用される。 【0018】前記リチウム珪酸ガラスの成分量を20〜
80体積%、フイラーの成分量を20〜80体積%の範
囲とするのは、セラミツク材料の40〜400℃におけ
る熱膨張係数を10〜20ppm/℃の範囲に制御する
とともに、焼成温度を下げるためであり、リチウム珪酸
ガラスの成分量が20体積%より少ない、言い換えれば
フィラーが80体積%より多いと液相焼結することがで
きずに高温で焼成する必要があり、またリチウム珪酸ガ
ラスが80体積%より多い、言い換えるとフィラーが2
0体積%より少ないと、セラミック材料の特性がリチウ
ム珪酸ガラスの特性に大きく依存してしまい、熱膨張係
数を所定値に制御するのが困難となるとともに、原料の
コストも高くなってしまうからである。 【0019】更に前記リチウム珪酸ガラスでは、酸化リ
チウム(Li2 O)を5〜30重量%、特に5〜20重
量%の割合で含有することが重要である。このようなリ
チウム珪酸ガラスを用いることによって、高い熱膨張係
数を有するリチウム珪酸を析出させることができる。な
お、酸化リチウムの含有量が5重量%より小さいと、焼
成時にリチウム珪酸の結晶の生成量が少なくなってしま
い、高い熱膨張係数を得ることができない。酸化リチウ
ムの含有量が30重量%より大きいと、誘電正接が10
0×10-4を超え特性が劣化してしまう。またこのガラ
ス中には鉛(Pb)を実質的に含まないことが望まし
い。鉛は毒性を有するため製造工程中での被毒を防止す
るための格別な装置および管理を必要とするために、焼
結体を安価に製造することができなくなるためである。
鉛が不純物として不可避的に混入する場合を考慮する
と、鉛の含有量は0.05重量%以下であることが望ま
しい。 【0020】また更に前記リチウム珪酸ガラスの屈伏点
を、400〜800℃、特に400〜650℃としてお
くことが望ましい。これはリチウム珪酸ガラスおよびフ
ィラーからなる成形体を形成する場合、有機樹脂バイン
ダーを混合しているが、焼成時に前記有機樹脂バインダ
ーを効率的に除去するためである。屈伏点が400℃よ
り低いと、成形体の緻密化が低温で開始するために、有
機樹脂バインダーが分解揮散できなくなり、有機樹脂バ
インダー成分が残留して特性に影響を及ぼす結果とな
る。一方、屈伏点が800℃より高いと、リチウム珪酸
ガラスの量を多くしないと結晶化しにくくなるため高価
なリチウム珪酸ガラスを大量に必要とすることになり、
焼結体のコストが高くなってしまう。 【0021】前記フィラーは、リチウム珪酸ガラスの屈
伏点に応じ、その量を適宜調整することが望ましい。す
わなち、リチウム珪酸ガラスの屈伏点が400〜650
℃と低い場合は、低温での焼結性が高まるためフィラー
の含有量は50〜80体積%と比較的多く配合すること
ができる。これに対して、リチウム珪酸ガラスの屈伏点
が650〜800℃と高い場合は、焼結性が低下するた
めフィラーの含有量は20〜50体積%と比較的少なく
配合することが望ましい。 【0022】前記リチウム珪酸ガラスは、フィラー無添
加では収縮開始温度が700℃以下となり、850℃以
上では溶融してしまう。フィラーを20〜80体積%の
割合で混合することによって、焼成温度を上昇させ結晶
の析出とフィラーを液相焼結させるための液相の形成と
を行うことができる。また原料コストを下げるために
は、高価な結晶性ガラスの含有量を減少させることが好
ましい。 【0023】前記リチウム珪酸ガラスとフィラーとの混
合物は、成形のための有機樹脂バインダーを添加した
後、所望の成形手段、たとえばドクターブレード法、圧
延法、金型プレス法等によってシート状など任意の形状
に成形され、焼成に供される。 【0024】焼成に当たっては、まず成形のために配合
した有機樹脂バインダー成分を除去する。有機樹脂バイ
ンダーの除去は、700℃前後の大気雰囲気中で行われ
る。 【0025】成形体の収縮開始温度は700〜850℃
程度であることが望ましい。収縮開始温度がこれより低
いと有機樹脂バインダーの除去が困難となるので、成形
体中のリチウム珪酸ガラスの特性、特に屈伏点を制御す
ることが重要である。焼成は850〜1300℃の酸化
性雰囲気中で行われ、相対密度90%以上まで緻密化さ
れる。このときの焼成温度が850℃より低いと、緻密
化することができない。 【0026】このようにして製造される焼結体中には、
リチウム珪酸ガラスから生成される結晶相、リチウム珪
酸ガラスとフィラーとの反応によって生成する結晶相、
あるいはフィラーが分解して生成する結晶相等が存在
し、これらの結晶相の粒界にガラス相が存在して焼結体
の熱膨張係数が40〜400℃において10〜20pp
m/℃となる。 【0027】このガラスセラミック焼結体で形成された
絶縁基体1は更にその上面あるいは下面の略中央部に半
導体集積回路素子3を収容する空所を形成するための凹
部1aが設けてあり、この凹部1aの底面には半導体集
積回路素子3がガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤
を介して接着固定される。 【0028】また前記絶縁基体1は凹部1a周辺から上
面にかけて複数個のメタライズ配線層5が被着形成され
ており、このメタライズ配線層5の凹部1a周辺部には
半導体集積回路素子3の各電極がボンディングワイヤ6
を介して電気的に接続され、また絶縁基体1の上面に導
出された部位には外部電気回路と接続される外部リード
端子7が銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。 【0029】前記メタライズ配線層5は半導体集積回路
素子3の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の
導電路として作用し、タングステン、モリブデン、マン
ガン等の高融点金属粉末により形成されている。 【0030】前記メタライズ配線層5はタングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機
溶剤、溶媒、可塑剤等を添加混合して得た金属ペースト
を従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用する
ことによって絶縁基体1の凹部1a周辺から上面にかけ
て所定パターンに被着形成される。 【0031】なお、前記メタライズ配線層5はその表面
にニッケル、金等の良導電性でかつ耐蝕性およびロウ材
との濡れ性が良好な金属をメッキ法により1〜20μm
の厚みに層着させておくと、メタライズ配線層5の酸化
腐食を有効に防止することができるとともにメタライズ
配線層5とボンディングワイヤ6との接続およびメタラ
イズ配線層5と外部リード端子7とのロウ付けを極めて
強固となすことができる。従って、前記メタライズ配線
層5の酸化腐食を防止し、メタライズ配線層5とボンデ
ィングワイヤ6との接続およびメタライズ配線層5と外
部リード端子7とのロウ付けを強固となすには、メタラ
イズ配線層5の表面にニッケル、金等をメッキ法によリ
1〜20μmの厚みに層着させておくことが好ましい。 【0032】更にメタライズ配線層5にロウ付けされる
外部リード端子7は容器4の内部に収容する半導体集積
回路素子3を外部電気回路に接続する作用をなし、外部
リード端子7を外部電気回路に接続することによって内
部に収容される半導体集積回路素子3はボンディングワ
イヤ6、メタライズ配線層5および外部リード端子7を
介して外部電気回路に電気的に接続されることとなる。 【0033】前記外部リード端子7は鉄−ニッケル−コ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
鉄−ニッケル−コバルト合金等のインゴット(塊)に圧
延加工法等、従来周知の金属加工法を施すことによって
所定の形状に形成される。 【0034】前記外部リード端子7はまたその表面にニ
ッケル、金等から成る良導電性でかつ耐蝕性に優れた金
属をメッキ法によリ1〜20μmの厚みに層着させてお
くと、外部リード端子7の酸化腐食を有効に防止するこ
とができるとともに外部リード端子7と外部電気回路と
の電気的接続を良好となすことができる。そのため、外
部リード端子7はその表面にニッケル、金等をメッキ法
によリ1〜20μmの厚みに層着させておくことが好ま
しい。 【0035】前記外部リード端子7が取着された絶縁基
体1はその上面あるいは下面に蓋体2が封止材8を介し
て接合され、これによって絶縁基体1と蓋体2とから成
る容器4の内部に半導体集積回路素子3が気密に収容さ
れる。 【0036】前記封止材8は酸化鉛55乃至75重量
%、酸化硼素2乃至10重量%、弗化鉛10乃至20重
量%、酸化アルミニウム1乃至6重量%、酸化ビスマス
10乃至20重量%を含むガラス成分に、フイラーとし
てのウイレマイト系化合物を5乃至15重量%、チタン
酸鉛系化合物を1乃至5重量%添加したガラスから成
り、その熱膨張係数は8〜20ppm/℃で絶縁基体1
及び蓋体2の熱膨張係数に近似していることから絶縁基
体1と蓋体2とを封止材8を介して接合した後、絶縁基
体1及び蓋体2と封止材8とに熱が印加されても各々の
間には大きな熱応力が発生することはなく、その結果、
絶縁基体1と蓋体2とから成る容器4の気密封止を常に
完全とし、容器4内部に収容する半導体集積回路素子3
を安定に作動させることが可能となる。 【0037】また前記封止材8はその軟化溶融温度が3
00℃以下と低く、封止材8を加熱溶融させ、絶縁基体
1と蓋体2とから成る容器4の内部に半導体集積回路素
子3を気密に収容する際、封止材8を溶融させる熱が容
器4内部に収容する半導体集積回路素子3に作用しても
半導体集積回路素子3に特性の劣化を招来させることは
なく、半導体集積回路素子3を長期間にわたり正常に作
動させることもできる。 【0038】なお、前記封止材8はそれを構成する酸化
鉛(PbO)が55重量%未満であるとガラスの軟化溶
融温度が高くなり、封止材8を介して容器4を気密封止
する際、封止材8を軟化溶融させる熱によって半導体集
積回路素子3に特性の劣化が招来してしまう傾向があ
り、また75重量%を超えると封止材8の耐薬品性が低
下し、容器4の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向
にある。従って、前記酸化鉛(PbO)はその量が55
〜75重量%の範囲に特定される。 【0039】また酸化硼素(B2 O3 )はその量が2重
量%未満であるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下
し、封止材8を介して容器4を気密封止することが困難
となる傾向があり、また10重量%を超えると封止材8
の軟化溶融温度が高くなり、封止材8を介して容器4を
気密封止する際、封止材8を軟化溶融させる熱によって
半導体集積回路素子3に特性の劣化が招来してしまう傾
向がある。従って、前記酸化硼素(B2 O3 )はその量
が2〜10重量%の範囲に特定される。 【0040】また弗化鉛(PbF2 )はその量が10重
量%未満であると封止材8の軟化溶融温度が高くなり、
封止材8を介して容器4を気密封止する際、封止材8を
軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素子3に特性
の劣化が招来してしまう傾向があり、また20重量%を
超えると封止材8の耐薬品性が低下し、容器4の気密封
止の信頼性が大きく低下する傾向にある。従って、前記
弗化鉛(PbF2 )はその量が10〜20重量%の範囲
に特定される。 【0041】また酸化アルミニウム(Al2 O3 )はそ
の量が1重量%未満であると封止材8の軟化溶融温度が
高くなり、封止材8を介して容器4を気密封止する際、
封止材8を軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素
子3に特性の劣化が招来してしまう傾向があり、また6
重量%を超えると封止材8の耐薬品性が低下し、容器4
の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にある。従っ
て、前記酸化アルミニウム(Al2 O3 )はその量が1
〜6重量%の範囲に特定される。 【0042】また酸化ビスマス(Bi2 O3 )はその量
が10重量%未満であると封止材8の軟化溶融温度が高
くなり、封止材8を介して容器4を気密封止する際、封
止材8を軟化溶融させる熱によって半導体集積回路素子
3に特性の劣化が招来してしまう傾向があり、また20
重量%を超えると封止材8の結晶化が進みすぎて流動性
が低下し、容器4の封止が困難となる傾向がある。従っ
て、前記酸化ビスマス(Bi2 O3 )はその量が10〜
20重量%の範囲に特定される。 【0043】更にフィラーとして添加されるウイレマイ
ト系化合物はその量が5重量%未満、或いは15重量%
を超えると封止材8の熱膨張係数が絶縁基体1及び蓋体
2の熱膨張係数と合わなくなり、容器4の気密封止の信
頼性が低下してしまう傾向にあり、同時に15重量%を
超えると封止材8の結晶化が進みすぎて流動性が低下
し、容器4の封止が困難となる。従って、前記ウイレマ
イト系化合物はその量が5〜15重量%の範囲に特定さ
れる。 【0044】またフィラーとして添加されるチタン酸鉛
系化合物はその量が1重量%未満であると封止材8のガ
ラス強度が低下し、容器4の気密封止の信頼性が大きく
低下する傾向があり、また5重量%を超えると封止材8
の熱膨張係数が絶縁基体1及び蓋体2の熱膨張係数と合
わなくなり、容器4の気密封止の信頼性が低下してしま
うとともに封止材8の結晶化が進みすぎて流動性が低下
し、容器4の封止が困難となる。従って、前記チタン酸
鉛系化合物はその量が1〜5重量%の範囲に特定され
る。 【0045】かくして本発明の電子部品収納用容器によ
れば、絶縁基体1の凹部1aの底面に半導体集積回路素
子3をガラス、樹脂、ロウ材等から成る接着剤を介して
接着固定するとともに半導体集積回路素子3の各電極を
メタライズ配線層5にボンディングワイヤ6を介して電
気的に接続し、しかる後、絶縁基体1の上面に凹部1a
を覆うように蓋体2を封止材8を介して接合させ、絶縁
基体1と蓋体2とから成る容器4の内部に半導体集積回
路素子3を気密に封止することによって最終製品として
の半導体装置が完成する。 【0046】次に図2は本発明の電子部品収納用容器の
実施の形態の他の例を示す断面図であり、同図において
は電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり、電子部
品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を
示している。 【0047】図2において11は絶縁基体、12は蓋体
である。この絶縁基体11と蓋体12とで圧電振動子1
3を収容するための容器14が構成される。 【0048】なお、前記絶縁基体11及び蓋体12は前
述の絶縁基体1及び蓋体2と同様、40〜400℃にお
ける熱膨張係数が10〜20ppm/℃のセラミック
材、具体的には酸化リチウムを5〜30重量%含有する
リチウム珪酸ガラスを20〜80体積%と、40〜40
0℃における熱膨張係数が8ppm/℃以上であるフィ
ラーを80〜20体積%との割合で含む成形体を焼成し
て得られるガラスセラミック焼結体で形成されており、
絶縁基体1及び蓋体2と同様の方法によって製作され
る。 【0049】前記絶縁基体11及び蓋体12は40〜4
00℃における熱膨張係数が10〜20ppm/℃であ
り、外部電気回路基板として最も多用されているガラス
−エポキシ絶縁体にCu配線層が形成されたプリント基
板の熱膨張係数(11×10 −6 〜18×10−6/
℃:11〜18ppm/℃)と近似するため内部に水晶
振動子等の圧電振動子13を収容して圧電振動子装置と
なすとともにプリント基板に実装した後、容器14とプ
リント基板の両方に熱が印加されたとしても容器14と
プリント基板との間には大きな熱応力が発生することは
なく、これによって容器14をプリント基板上に強固に
実装し、容器14内部に収容する水晶振動子等の圧電振
動子13を所定の外部電気回路に長期にわたり正確、且
つ強固に電気的接続させることが可能となる。 【0050】前記容器14を構成する絶縁基体11はそ
の上面に圧電振動子13を収容する空所を形成するため
の段差部を有する凹部11aが設けてあり、この凹部1
1aの段差部には圧電振動子13が樹脂等から成る接着
剤15を介して接着固定される。 【0051】前記接着剤15は例えばエポキシ樹脂系の
導電性樹脂から成り、絶縁基体11の凹部11aの段差
部に接着剤15を介して圧電振動子13を載置させ、し
かる後、接着剤15に熱硬化処理を施して熱硬化させる
ことによって圧電振動子13を絶縁基体11に接着固定
する。本発明の電子部品収納用容器によれば、容器14
の封止温度が300℃以下と低いので接着剤15として
耐衝撃性に優れるが耐熱性の低いエポキシ樹脂系の導電
性樹脂を用いることができ、これにより圧電振動子13
の耐衝撃性を高めて固定の信頼性を高めることができ、
圧電振動子13を長期間にわたり正常かつ安定に作動さ
せることができる。 【0052】また前記絶縁基体11には凹部11aの段
差部より底面にかけて導出するメタライズ配線層16が
形成されており、このメタライズ配線層16の凹部11
aの段差部に位置する部位には圧電振動子13の各電極
がエポキシ系導電性樹脂から成る接着剤15を介して電
気的に接続され、絶縁基体11の底面に導出された部位
には外部のプリント基板のCu配線層が半田等のロウ材
を介して取着される。 【0053】前記メタライズ配線層16は前述のメタラ
イズ配線層5と同様の材料により同様の方法によって形
成され、メタライズ配線層16の露出する外表面にはメ
タライズ配線層16の酸化腐食を有効に防止するととも
にメタライズ配線層16を外部のプリント基板のCu配
線層に半田等のロウ材を介して強固にロウ付けすること
ができるようにするためにニッケル、金等の艮導電性で
かつ耐蝕性およびロウ材との濡れ性が良好な金属がメッ
キ法によリ1〜20μmの厚みに層着されている。 【0054】そして、圧電振動子13が接着固定された
絶縁基体11はその上面に、該絶縁基体11と同様の電
気絶縁材料から成る蓋体12が封止材17を介して接合
され、これによって絶縁基体11と蓋体12とから成る
容器14の内部に圧電振動子13が気密に収容される。 【0055】前記封止材17は、前述の封止材8と同様
に、酸化鉛55乃至75重量%、酸化硼素2乃至10重
量%、弗化鉛10乃至20重量%、酸化アルミニウム1
乃至6重量%、酸化ビスマス10乃至20重量%を含む
ガラス成分に、フイラーとしてのウイレマイト系化合物
を5乃至15重量%、チタン酸鉛系化合物を1乃至5重
量%添加したガラスで形成されており、この封止材17
はその軟化溶融温度が300℃以下と低く、そのため封
止材17を加熱溶融させ、絶縁基体11と蓋体12とか
ら成る容器14の内部に圧電振動子13を気密に収容す
る際、封止材17を溶融させる熱が容器14の内部に収
容する圧電振動子13に作用しても圧電振動子13に特
性の劣化を招来させることはなく、その結果、圧電振動
子13を長期間にわたり正常に作動させることが可能と
なる。 【0056】また、前記封止材17はガラスから成り、
耐湿性に優れていることから、大気中に含まれる水分が
封止材17を通して容器14内部に入り込もうとしても
封止材17で完全に阻止され、その結果、容器14内部
に収容する圧電振動子13に水分が付着して圧電振動子
13表面の電極が酸化腐食するのを有効に防止して圧電
振動子13を長期間にわたり安定して所定の振動周波数
で振動させることが可能となる。 【0057】更に前記封止材17はその熱膨張係数が8
〜20ppm/℃で絶縁基体11及び蓋体12の熱膨張
係数に近似していることから絶縁基体11と蓋体12と
を封止材17を介して接合した後、絶縁基体11及び蓋
体12と封止材17とに熱が印加されても各々の間には
大きな熱応力が発生することはなく、その結果、絶縁基
体11と蓋体12とから成る容器14の気密封止を常に
完全とし、容器14内部に収容する圧電振動子13を安
定に作動させることも可能となる。 【0058】かくして本発明の電子部品収納用容器によ
れば、真空中もしくは中性雰囲気中において絶縁基体1
1の凹部11aの段差部に圧電振動子13の一端をエポ
キシ系導電性樹脂等から成る接着剤15を介して接着固
定するとともに圧電振動子13の各電極をメタライズ配
線層16に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体11の
上面に凹部11aを覆うように蓋体12を封止材17を
介して接合させ、絶縁基体11と蓋体12とから成る容
器14の内部に圧電振動子13を気密に封止することに
よって最終製品としての圧電振動子装置が完成する。 【0059】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。例え
ば、前述の例では圧電振動子13として水晶振動子を例
示したが、圧電磁器振動子や弾性表面波振動子等を収容
する圧電振動子収納用容器にも適用できることは言うま
でもない。 【0060】 【発明の効果】本発明の電子部品収納用容器によれば、
絶縁基体及び蓋体を、酸化リチウムを5〜30重量%含
有するリチウム珪酸ガラスを20〜80体積%および4
0〜400℃における熱膨張係数が8ppm/℃以上で
あるフィラーを80〜20体積%含むガラスセラミック
焼結体から成り、40〜400℃における熱膨張係数が
10〜20ppm/℃のセラミック材で形成し、容器の
熱膨張係数をプリント基板の熱膨張係数に近似させたこ
とから、この電子部品収納用容器の内部に半導体素子や
水晶振動子、弾性表面波素子等を収容し、半導体装置や
電子部品装置となすとともにプリント基板上に実装させ
た後、容器とプリント基板の両方に熱が印加されたとし
ても容器とプリント基板との間には大きな熱応力が発生
することはなく、これによって容器をプリント基板上に
強固に実装し、容器内部に収容する半導体素子や水晶振
動子、弾性表面波素子等を所定の外部電気回路に長期に
わたり正確、且つ強固に電気的接続させることが可能と
なる。 【0061】また本発明の電子部品収納用容器によれ
ば、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材を酸化鉛55
乃至75重量%、酸化硼素2乃至10重量%、弗化鉛1
0乃至20重量%、酸化アルミニウム1乃至6重量%、
酸化ビスマス10乃至20重量%を含むガラス成分に、
フィラーとしてのウイレマイト系化合物を5乃至15重
量%、チタン酸鉛系化合物を1乃至5重量%添加した、
熱膨張係数が8〜20ppm/℃で軟化溶融温度が30
0℃以下のガラスで形成し、その熱膨張係数を8〜20
ppm/℃として絶縁基体及び蓋体の熱膨張係数に近似
させたことから絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合
した後、絶縁基体及び蓋体と封止材とに熱が印加されて
も各々の間には大きな熱応力が発生することはなく、そ
の結果、絶縁基体と蓋体とから成る容器の気密封止を常
に完全とし、容器内部に収容する半導体素子や水晶振動
子、弾性表面波素子等を安定に作動させることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一
例を示す断面図である。 【図2】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他
の例を示す断面図である。 【符号の説明】 1、11・・・・絶縁基体 2、12・・・・蓋体 3・・・・・・・電子部品(半導体集積回路素子) 13・・・・・・電子部品(圧電振動子) 4、14・・・・容器 8、17・・・・封止材
例を示す断面図である。 【図2】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他
の例を示す断面図である。 【符号の説明】 1、11・・・・絶縁基体 2、12・・・・蓋体 3・・・・・・・電子部品(半導体集積回路素子) 13・・・・・・電子部品(圧電振動子) 4、14・・・・容器 8、17・・・・封止材
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合
させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に電子部品を
気密に収容し、ガラス−エポキシ絶縁体から成る外部電
気回路基板に実装される電子部品収納用容器であって、
前記絶縁基体及び蓋体が、酸化リチウムを5〜30重量
%含有するリチウム珪酸ガラスを20〜80体積%およ
び40〜400℃における熱膨張係数が8ppm/℃以
上であるフィラーを80〜20体積%含むガラスセラミ
ック焼結体から成り、40〜400℃における熱膨張係
数が10〜20ppm/℃のセラミック材で形成されて
おり、かつ封止材が酸化鉛55乃至75重量%、酸化硼
素2乃至10重量%、弗化鉛10乃至20重量%、酸化
アルミニウム1乃至6重量%、酸化ビスマス10乃至2
0重量%を含むガラス成分に、フィラーとしてのウイレ
マイト系化合物を5乃至15重量%、チタン酸鉛系化合
物を1乃至5重量%添加した、熱膨張係数が8〜20p
pm/℃であるとともに、軟化し溶融する温度である軟
化溶融温度が300℃以下のガラスから成ることを特徴
とする電子部品収納用容器。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13215697A JP3457841B2 (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 電子部品収納用容器 |
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Family
ID=15074681
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-
1997
- 1997-05-22 JP JP13215697A patent/JP3457841B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH10321747A (ja) | 1998-12-04 |
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