JPH0867534A - 半導体封入用ガラス - Google Patents

半導体封入用ガラス

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Publication number
JPH0867534A
JPH0867534A JP23051594A JP23051594A JPH0867534A JP H0867534 A JPH0867534 A JP H0867534A JP 23051594 A JP23051594 A JP 23051594A JP 23051594 A JP23051594 A JP 23051594A JP H0867534 A JPH0867534 A JP H0867534A
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JP
Japan
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glass
semiconductor
temperature
encapsulating
encapsulation
Prior art date
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Pending
Application number
JP23051594A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Kosokabe
裕幸 香曽我部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to JP23051594A priority Critical patent/JPH0867534A/ja
Publication of JPH0867534A publication Critical patent/JPH0867534A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/07Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
    • C03C3/072Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead containing boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
    • C03C8/245Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders containing more than 50% lead oxide, by weight

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体封入用ガラスとして必要な条件、すな
わち、実質的にNa2 O、Li2 Oを含有せず、封入温
度が660℃以下、30〜380℃の温度範囲における
線膨張係数が83〜93×10-7/℃を満足しており、
さらに、不可避的に混入してくるアルミナによっても十
分に失透しにくい半導体封入用ガラスの提供を目的とす
る。 【構成】 重量百分率でPbO 50.0〜59.5
%、SiO2 30.0〜40.0%、K2 O 4.0〜
10.0%、B23 0.1〜5.0%、Al23
〜1.0%の組成を有し、実質的にNa2 O、Li2
を含有せず、封入温度が660℃以下、30〜380℃
の温度範囲における線膨張係数が83〜93×10-7
℃であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体封入用のガラス、
すなわち、シリコンダイオード、発光ダイオード、サー
ミスタ等の素子と、それに電気的に接続するジュメット
線等の電極材料を気密封入するガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンダイオード、発光ダイオード、
サーミスタ等と言った小型の電子部品は、半導体素子を
ジュメット線等の電極材料で両側からはさみ、ガラス管
で囲んだ後に加熱し、ガラス管を軟化変形させて気密封
入した構造(DHD型)が広く採用されている。
【0003】この構造の半導体封入用ガラスに求められ
る条件としては、半導体素子を汚染して電気特性を劣化
させる成分であるNa2 O、Li2 Oを実質的に含有し
ないこと、半導体の電気特性が気密封入時の熱の作用で
損なわれないように、ガラスの粘度が106.0 ポイズと
なる温度で定められる封入温度が660℃以下であるこ
と、および、電極材料として最も一般的に用いられてい
るジュメット線の熱膨張係数に整合する83〜93×1
-7/℃(30〜380℃)の熱膨張係数をもつことが
必要である。
【0004】従来、このような条件を満たす半導体封入
用ガラスとしては、もっぱら、米国コーニング社製のコ
ード番号8870に代表されるようなPbO、SiO
2 、K2 Oの三成分を主成分とするガラスが使われてい
る。
【0005】
【発明が解決しようする課題】ところがこの組成のガラ
スはそれ自身の失透性は十分に小さいにもかかわらず、
アルミナ濃度が高くなると失透性が急激に悪化し、リュ
ーサイトといったような、K2 O・Al23 ・SiO
2 系の失透結晶を多出する性質がある。
【0006】このため、このガラスを製造する過程にお
いて、原料中の不純物や、ガラス溶解炉に使用する耐火
物が浸食される等、不可避的に混入してくるアルミナに
よってガラス中のアルミナ濃度が局所的に高くなると、
この部分に失透結晶が生成し、それがそのままガラスの
異物欠点として流出してしまうことが度々発生する。こ
の異物欠点は、外観上の問題のみならず、成形後のガラ
スの寸法を不安定にしたり、ガラス母材との膨張差によ
ってガラスの成形過程においても、また、気密封入後の
完成した電子部品においても、ガラス破損といった重大
な問題の引き金となる。つまり、電子部品の信頼性を低
下させ、また製造コストの上昇を招くことになる。この
ような事情から、先に述べた半導体封入用ガラスとして
の条件を保ったままで、ガラス製造上不可避的に混入す
るアルミナに対しても十分に失透し難いガラスが求めら
れている。
【0007】本発明は、上記問題の解決の為になされた
ものであり、半導体封入用ガラスとして必要な条件、す
なわち、実質的にNa2 O、Li2 Oを含有せず、封入
温度が660℃以下、30〜380℃の温度範囲におけ
る線膨張係数が83〜93×10-7/℃を満足してお
り、さらに、不可避的に混入してくるアルミナによって
も十分に失透しにくいことを特徴とする半導体封入用ガ
ラスの提供を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は種々の実験を
行った結果、特定組成範囲のPbO−SiO2 −K2
系ガラスに特定量のB23 を添加することにより上記
目的が達成できることを見いだし、本発明として提案す
るものである。
【0009】本発明の半導体封入用ガラスは、重量百分
率でPbO 50.0〜59.5%、SiO2 30.0
〜40.0%、K2 O 4.0〜10.0%、B23
0.1〜5.0%、Al23 0〜1.0%の組成を有
し、実質的にNa2 O、Li2 Oを含有せず、封入温度
が660℃以下、30〜380℃の温度範囲における線
膨張係数が83〜93×10-7/℃であることを特徴と
する。
【0010】また本発明の半導体封入用ガラスは、ガラ
ス管に成形されて使用されることを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の半導体封入用ガラスを構成する各成分
の含有量を、上記のように限定した理由は以下のとおり
である。
【0012】PbOは熱膨張係数と封入温度に作用する
と共に、ガラス自身の失透にも大きく影響を与える成分
であり、その含有量は50.0〜59.5%、好ましく
は51.0〜59.0%である。PbOが59.5%を
超えるとガラス自身の失透性が悪化して均質なガラスが
得られなくなる。一方、50.0%より少ないと封入温
度が高くなり過ぎる。
【0013】SiO2 はガラスの網目構造を形成する成
分であり、その含有量は30.0〜40.0%、好まし
くは32.0〜39.0%である。SiO2 が40.0
%を超えると封入温度が高くなり過ぎ、一方、30.0
%より少ないとガラスの耐候性や耐薬品性が著しく低下
するため、製造工程で使う処理液や完成した電子部品の
使用環境等に制限を受けることになる。
【0014】K2 Oは熱膨張係数、封入温度、失透性の
何れにも大きく作用する成分であり、その含有量は4.
0〜10.0%、好ましくは4.5〜8.5%である。
2Oが10.0%を超えると熱膨張係数が大きくなり
過ぎ、一方4.0%より少ないと熱膨張係数が小さくな
り過ぎ、また封入温度が上昇したり、失透性を改善する
という効果が小さくなる。
【0015】B23 は不可避的に混入してくるアルミ
ナに起因する失透傾向の増大を抑制すると共に封入温度
を下げる効果を有し、その含有量は0.1〜5.0%、
好ましくは0.5〜3.5%である。B23 が5.0
%を超えると逆に失透性が悪化し、0.1%より少ない
と上記した効果が得られない。
【0016】Al23 は、粘度の調整や耐水性の改善
等に効果のある成分であり、1.0%まで、好ましくは
0.5%まで添加できる。Al23 が1.0%を超え
ると、失透性が急激に悪化する。
【0017】尚、本発明のガラスにおいては、ガラスの
粘度の調整や耐候性、溶解性、清澄性を改善する目的
で、TiO2 、ZrO2 、SrO、BaO、MgO、Z
nO、P25 、As23 、Sb23 、F等の各成
分を1.0%まで添加することが可能である。
【0018】
【実施例】次に本発明の半導体封入用ガラスを実施例に
基づいて詳細に説明する。
【0019】表1および表2は、本発明の半導体封入用
ガラスの実施例(試料No.1〜9)および、従来から
用いられている一般的な半導体封入用ガラスの一例(試
料No.10)の組成と特性を示すものである。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】表に示した試料No.1〜10の各試料
は、次のようにして作製し、評価した。
【0023】まず、表に示す組成になるようにガラス原
料を調合し、白金坩堝を用いて1300℃で2時間溶解
した。溶解後、融液をカ−ボン板上に流しだし、アニ−
ルすることによって各ガラス試料を作製し、それらの3
0〜380℃の温度範囲における線膨張係数、ガラスの
温度が106.0 ポイズとなる温度で定められる封入温度
を測定し、また失透性について評価した。
【0024】表から明らかなように、本発明の実施例で
あるNo.1〜9の各試料は、線膨張係数が83〜93
×10-7/℃、封入温度が660℃以下と従来のガラス
(試料No.10)と同等の値を示し、しかもアルミナ
混入時の失透性が大きく改善していることが解る。
【0025】尚、線膨張係数は、自記示差熱膨張計で、
30〜380℃の温度範囲における平均線膨張係数を測
定したものである。
【0026】封入温度は、ガラスの粘度で1014.5から
107.6 ポイズ間をファイバーエロンゲーション法、1
4.0 から102.0 ポイズ間を白金球引き上げ法でそれ
ぞれ測定し、粘度に対する温度曲線を作図して、粘度1
6.0 ポイズに対応する温度を求めて封入温度としたも
のである。
【0027】また、不可避的に混入するアルミナによる
失透性試験は次の様にして評価した。まず上記と同様に
ガラス原料を調合した後、ガラス100重量部に対して
アルミナを3.5重量部の割合で添加し、白金坩堝を用
いて1300℃で2時間溶解し、その融液をカ−ボン板
上に流しだし、アニ−ルすることによって各ガラス試料
を作製した。次いで各試料を30〜50メッシュに粉砕
し、水洗い後乾燥させ、白金ボートに移した後、所定の
温度勾配のついた電気炉内で70時間処理して取り出し
た。そして偏光顕微鏡を用い、失透結晶が析出し始めた
温度(失透温度)と失透結晶の量を評価した。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明のガラスは、半導体
封入用としての条件、即ちNa2 O、Li2 Oを含有せ
ず、封入温度が660℃以下の条件を満たし、線膨張係
数が83〜93×10-7/℃であり、かつ、不可避的に
混入してくるアルミナによる失透性も大きく改善してお
り、製造コストの低下、および、高い信頼性が要求され
る半導体封入用ガラスとして好適である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量百分率でPbO 50.0〜59.
    5%、SiO2 30.0〜40.0%、K2 O 4.0
    〜10.0%、B23 0.1〜5.0%、Al23
    0〜1.0%の組成を有し、実質的にNa2 O、Li2
    Oを含有せず、封入温度が660℃以下、30〜380
    ℃の温度範囲における線膨張係数が83〜93×10-7
    /℃であることを特徴とする半導体封入用ガラス。
  2. 【請求項2】 ガラス管に成形されることを特徴とする
    請求項1の半導体封入用ガラス。
JP23051594A 1994-08-30 1994-08-30 半導体封入用ガラス Pending JPH0867534A (ja)

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JP23051594A JPH0867534A (ja) 1994-08-30 1994-08-30 半導体封入用ガラス

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JP23051594A JPH0867534A (ja) 1994-08-30 1994-08-30 半導体封入用ガラス

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JPH0867534A true JPH0867534A (ja) 1996-03-12

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JP23051594A Pending JPH0867534A (ja) 1994-08-30 1994-08-30 半導体封入用ガラス

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7470999B2 (en) 2004-09-29 2008-12-30 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Glass for semiconductor encapsulation and outer tube for semiconductor encapsulation, and semiconductor electronic parts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7470999B2 (en) 2004-09-29 2008-12-30 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Glass for semiconductor encapsulation and outer tube for semiconductor encapsulation, and semiconductor electronic parts

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