JPS6241739A

JPS6241739A - 超低温封止用ガラス

Info

Publication number: JPS6241739A
Application number: JP18141085A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kobayashi; 啓二小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1985-08-19
Publication date: 1987-02-23

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】［発明の技術分野］本発明は超低温１・１止用ガラスに係り、特にその組成
に関する。

［発明の技術的背景およびその問題点］半導体装置の高
集積化が進むにつれて、パターンは微細化、複雑化され
る一方であり、これらの装置の実装に際して用いられる
封止用ガラスとして、低温で封止可能であってかつ、比
抵抗が高く、耐水性およびｌｌ１４湿性の高いガラスが
強く望まれてきている。

従来、４００℃程度で封止可能なガラスは、既に提案さ
れている。しかしながら、それは熱膨張係数が大きく、
耐水性・耐湿性も充分ではなく、史にはガラスの比抵抗
も１×１０１３Ωｃｍ以下であり、封止用ガラスとして
充分なものではなかった。

［発明の目的１本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、３００℃
以下の低温で軟化・流動化し、硬化後の比抵抗が１Ｘ１
０”’Ωｃｍ以上であり、熱膨張係数が低く、耐水性・
耐湿性の高い封止用ガラスを提供することを目的とする
。

［発明の貝殻］そこで本発明のガラスは、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）、Ｍ
止揚（Ｓｎ０２）、および酸化１１ｂＯ）の３成分を網
目形成イオンとして含有するようにしている。

また、前記３成分に加えて、ガラス構造の網目形成イオ
ンの位置あるいは網目修飾イオンの位置に弗素等の他の
イオンを導入して更に安定なガラスを形成するようにし
てもよい。他のイオンの導入は液相温度を下げるのに作
用し、また、弗素イオンは水酸１（ＯＨ基）と反応する
ためＯＨ基の除去に有効で・ある。

更に、ガラス中の水酸１（ＯＨ基）を除くため、ガラス
溶融体中に乾燥した不活性ガスを送り込むことにより、
脱水・脱泡処理を行なうようにしてもよい。

更にまた、ガラス溶融体中に清澄剤として、酸化ヒ素（
Ａ８２Ｏ３）　、　ＩＩ！Ｉｔ化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ
３）等を導入するようにしてもよい。

かかる組成により、超低温で安定なガラスを得ることが
できるのはガラス構造の安定化によるものと考えられる
。

ところでザッカリアーゼンの説（Ｚａｃｈｒｉａｓｅｎ
’ｓｒｕ　ｌ　ｅ　）によると、酸化物ガラスの場合、
配位数が３又は４の陽イオンは、三次元的不規則網目構
造説によって規定されたガラス構造をなすように配され
ている。酸化ホウ素、酸化錫、酸化鉛等は、網目形成イ
オンの位置に入ると陽イオンと陰イオンとの間の結合は
共有性が強くなり安定化するものと考えられる。

一方、配位数が６以上の原子は、その陽イオンは網目修
飾イオンの位置に入り易く、その結合はイオン結合性が
強く水Ｍｕ等との反応性が強くなる。

また、網目形成イオンのみで構成されたガラスは、構造
が不規則なネットワークで構成されているため、局所的
にボール等の空洞が形成され、他の不純物イオン、水酸
基等が入り込み易い状態とく蒙っている。この局所的空
洞やホールに、他のイオン半径の大きな網目修飾イオン
を導入すると、網目構造がよりコンパクト化され、また
、その構造的欠陥部に他の不純物イオンが入りにくいた
め、ガラス構造はより安定化されて、電気的特性に優れ
、耐湿性の高いガラスを術ることができる。

本発明は、上述の構造論に着目してなされたもので、こ
のガラスは例えば、次の如く、錫イオン４　＋（Ｓｎ　　　）が網目形成イオンの位置に入るようＯＯ
Ｏ −０−Ｂ　　−０−５ｎ−０−Ｐｂ　−０−ＯＯ〇 −〇−Ｐｂ　−０−Ｂ　−０−Ｓｎ　−Ｑ　−○　　　
　　　　００［発明の効果］本発明によれば、３００℃以下で流動化固化すると共に
、３００℃程度で簿膜化、封止および接着が可能であっ
て、耐水性が良く、比抵抗１×１０１５Ωａｒｔ以上で
封止特性の極めて優れたガラスを得ることができる。

［発明の実施例コ以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

（実施例１）重量比で酸化ホウ素（８２Ｏ３）４５％、酸化ｍ　（Ｓ
ｎＯ２）１０％、酸化鉛４５％を混合し、白金るつぼの
中で３時間にわたり８５０℃に加熱し、溶融してガラス
を形成した場合、流動点は３５０℃であった。

このようにして形成されたガラスは、第１図に示ず如く
、Ｐ−ＲＯＭの実装工程において用いられる。ここでは
容器１内に金ペースト２および半田層３を介してメタル
バック４のなされたチップ５を接着すると共に、容器１
に上記ガラスを粉末化し３５０℃で１０分間加熱流動化
してなるガラスペースト６によってリードビン７を接着
するようにしている。このように低温での封止が可能で
あるため、ボンディングや配線不良等が発生する口とな
く、このＰ−ＲＯＭは極めて安定であった。

また、重量比で酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）３５％。

酸化錫７％２Ｍ化シリコン（Ｓ　ｉ　０２　）　５％、
酸化鉛３５％、弗化鉛（ＰｂＦ２）８％、酸化ゲルマニ
ウム（Ｇｅ０２　）１０％を混合し、白金るつぼの中で
３時間にわたり８５０℃に加熱し、溶融しで形成された
ガラスも同様の効果を呈し、更に安定である。

（実施例２）重量比で、酸化鉛７５％、酸化ホウ素１５％。

酸化錫４％、酸化シリコン３％、Ｍ化アルミニウム（Ａ
！Ｑ　　Ｏ）２％、弗化１　（ＰｂＦ２）１％を混合し
、白金るつぼの中で８５０℃３時間加熱溶融を行なうと
共に、溶融中、約３０分にわたりガラス溶融体中に白金
バイブを介して乾燥空気を吹き込んでバブリングし、ガ
ラス中の水酸基を除去し、ガラスを形成する。そしてこ
のガラスをステンレス板上に流し、ホバ−（レミルにか
けて４００メツシュ程度に粒［腹をそろえで形成したガ
ラス１０１を、第２図に示す如く、磁気ヘッドの）Ｉラ
イトコアの埋込み部１００中に流し込み、４００℃で１
０分間加熱して固化した。

このガラス１０１中の水又は水？ｌＱＩの吊は１１００
ＰＰ以下であった。

またフェライトの分ｉｌｉ層１０２には該ガラスを５０
　ｕ　ｍ程度にブレード加工してガラス薄片を作り、４
００℃１０分間加熱した後固化接着した。

このようにして封止のなされた磁気ヘッドは、良りＹな
特性を維持することができた。

（実施例３）千Ｒ比で酸化ホウ素３０％、！止揚１０％、酸化鉛３５
％、弗化鉛（ＰｂＦ２＞５％、酸化シリコン１０％、リ
ン酸アルミニウム（ＡΩ（ＰＯ３）３）１０％を混合し
、白金るつぼを用いて９００℃で３時間溶融する。続い
てこれをボールミルにか【づ、４００メツシユのふるい
に通す。

このようにして形成されたガラス微粉末を用いて前記磁
気ヘッドのフェライトコア一部を５００”０２Ｏ分で封
止した。

このようにして封止された磁気ヘッドは、クラックの発
生もなく、良好な特性を維持することができた。

なお、このガラスの溶融体にアルゴン（△ｒ）ガスを吹
き込んでバブ→リングし、水酸基を取り除くようにすれ
ば、更に、耐水性・耐湿性も高まり、リークが小さく、
半導体素子の封止等に極めて有効なものとなる。

（実施例４）重量比で酸化鉛７６％、ｌ！２化錫止揚、弗化鎗３％、
酸化１１＼つ素１４％を混合し、白金るつぼを用いて９
５０℃３時間加熱溶融して形成したガラスを粉末化した
ものを用いて３００℃１０分間加熱し前記磁気ヘッドの
封止を行なった。

このようにして形成された封止ガラスの耐水性は通常の
鉛ガラスの３倍程度であった。

なお、実施例では、Ｐ−ＲＯＭ、フェライトコアの実装
について説明したが、この他、レーずダイオードの封止
、ブラウン管の封止、他のセラミックスの低温封止技術
等にも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明実施例の超低温封止用ガ
ラスの使用例を示す図である。１・・・容器、２・・・金ペースト、３・・・半田層、
４・・・メタルバック、５・・・チップ、６・・・ガラ
スベースト、７・・・リードビン、１００・・・埋込み
部、１０１・・・ガラス、１０２・・・分離層。代理人弁理土　　木　村　高　久　　、１・第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸化ホウ素（Ｂ＿２Ｏ＿３）、酸化錫（ＳｎＯ）
、酸化鉛（ＰｂＯ）の３成分がガラスの網目形成イオン
を構成したことを特徴とする超低温封止用ガラス。
（２）ガラスの網目形成イオンとして、前記３成分とは
異なるイオンを混入せしめた特許請求の範囲第（１）項
記載の超低温封止用ガラス。
（３）ガラスの網目修飾イオンを導入した特許請求の範
囲第（１）項記載の超低温封止用ガラス。
（４）ガラスの網目形成イオン又は網目修飾イオンとし
て、弗素イオンを導入した特許請求の範囲第（１）項記
載の超低温封止用ガラス。