KR950009989B1 - 저융점 봉착용 유리조성물 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

저융점 봉착용 유리조성물
본 발명은 저융점 봉착용 유리조성물에 관한 것으로서, 특히 고 신뢰성이 요구되는 반도체용 세라믹 팩키지(CERAMIC PACKAGE)의 기밀봉착에 이용되는 분말상의 저융점 봉착용 유리조성물에 관한 것이다.
종래에도 많은 저융점 유리조성물이 제안되어 있고, 현재에도 여러 용도에 사용되고 있으나, 최근, 반도체의 용량이 점차 커지고 고집적화함에 따라, 이에 사용되는 직접회로(IC CHIP)의 크기도 커져야 하는 추세인데 반해 그 보호포장재인 세라믹 패키지의 접착면적은 적어져 가고 있는 경향을 보이고 있다.
이에 따라 봉착온도, 열팽창계수, 기계적 강도등의 특성과 관련하여 많은 문제점들이 나타나고 있는데, 이러한 문제점에 대한 개선방안으로서 접착용 유리와 세라믹 필터(FILTER)의 복합계 조성물이 개발되었으며, 이에 대해서 계속적인 연구가 진행되고 있다.
또 알루미나등을 소재로하는 세라믹 기판의 패키지에 응용되는 분야도 계속적으로 다양화 되고 있기 때문에 보다 작은 면적에서도 높은 강도를 나타내는 봉착용 유리조성물이 요구되고 있다.
이러한 요구 특성에 부응키 위하여 PbO-ZnO-BiO2계 유리분말에 약 30wt%의 티탄산 납(PbTiO3) 분말을 혼합시키는 방법등이 개발되어 있으나, 이러한 봉착용 조성물도 엄격한 특성조건이 요구되는 고 신뢰성 반도체용 세라믹 기판등의 기밀 봉착에 사용하기에는 신뢰도가 떨어지는등 개선해야 할 문제점들을 가지고 있었다.
일반적으로 반도체 소자의 기밀봉착에 사용되는 봉착용 유리조성물의 조건은 반도체가 가지는 제반 특성을 감소시키지 않으면서 작업성이 양호하고, 저온에서 봉착이 가능하며, 또한 세라믹 기판 및 리드선의 열팽창계수에 근접한 열팽창 계수를 가지고 있어야할 뿐아니라 봉착온도에서 유동성이 양호하고, 봉착공정후 리드선을 도금할때 도금공정에서 봉착제가 산에 침식되지 않도록 화학적 내구성이 커야하는 조건이 요구된다.
따라서, 본 발명은 이러한 요구조건을 만족시켜주는 세라믹패키지의 기밀봉착에 사용되는 분말상의 새로운 저융점 봉착용 유리조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 세라믹 패키지의 기밀봉착에 사용되는 저융점 봉착용 유리조성물에 있어서, 중량비로 PbO 70~90wt%, B2O37~15wt%, ZnO 1.5~5wt%, Al2O30.5~5wt% 및 SiO21~5wt%로 이루어진 저융점 유리분말 50~90wt%와, SiO285~97wt%, B2O32~9wt%, Al2O30.1~2.5wt%, Li2O 또는 Na2O 0.01~1.0wt%로 이루어진 결정성 유리분말 10~50wt%로 구성된 것을 특징으로 하는 저융점 봉착용 유리조성물인 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 저융점 봉착용 유리조성물은 기본성분인 공지의 저융점 유리분말 50~90wt%와, 여기에 첨가물(Filler)인 결정성 유리분말 10~50wt%로 이루어진 것에 특징이 있다.
저융점 유리분말은 PbO 70~90wt%, B2O37~15wt%, ZnO 1.5~5wt%, Al2O30.5~5wt%, 및 SiO21~5wt%을 혼합하여, 850℃~950℃의 온도로 용융하고, 이를 판상으로 성형한 다음, 150메쉬 이하의 입자 크기로 분쇄한 것으로서, 320℃ 이하의 전이점을 갖는 것이다.
또한, 저팽창성 첨가물로 사용된 결정성 유리분말은 SiO285~97wt%, B2O32~9wt%, Al2O30.1~2.5wt% 및 Li2O 또는 Na2O 0.01~1.0wt%를 혼합하여 1500℃~1700℃에서 약 8시간 동안 용융시킨 다음, 이를 몰딩하여 서냉시키고 다시 900℃~1000℃의 온도에서 약 1시간동안 열처리하여 결정화시킨 후 150메쉬 이하의 입자크기로 분쇄한 것으로서, 8×10E-7/℃ 이하의 열팽창계수를 갖는다.
이하, 본 발명에 대한 실시예를 들어보면 다음과 같다.
[실시예 1]
우선, 저융점 유리분말을 제조하기 위하여 다음 표 1과 같은 조성비로 각 성분을 혼합하고, 이를 백금 도가니에서 900℃의 온도로 30분간 용융하였다.
이 용융조성물을 판상으로 성형하고, 볼밀에서 80분 동안 분쇄한 후, 150메쉬 이하로 체가름한 것을 저융점 유리분말로 사용하였다.
다른 한편으로는, 결정성 유리분말을 제조하기 위하여 다음 표 1과 같은 조성비로 각 성분을 혼합하고 이를 알루미나 도가니에서 1600℃의 온도로 8시간 용융시킨 다음 몰드로 성형하여 서냉시키고, 다시 950℃에서 1시간 열처리하여 결정화 하였다.
이렇게 해서 얻어진 결정유리를 1차로 손으로 알루미나 유발에서 분쇄한 후, 다시 볼밀로 분쇄하여 150메쉬로 체결을 한 것을 결정성 유리분말로 사용하였다.
이상과 같이 제조된 저융점 유리분말 77wt%와, 결정성 유리분말 23wt%를 혼합하여 저융점 봉착용 유리조성물을 얻었다.
이어서 제조된 저융점 봉착용 유리조성물이 반도체 소자의 기밀 봉착에 적합한가를 판단키 위해 그 특성을 측정한 결과, 전이온도(Tg) 308℃, 연화점(Sp) 349℃, 열팽창계수 57×10E-7/℃, 접착강도 630kg/cm2, 유전율 17.2, 내산성 0.5mg/cm2, 유동성(F/B) 19m/m의 특성 값을 얻었고, 이러한 특성값은 반도체용 세라믹 기판의 봉착에 적합하다는 것을 알 수 있었다.
[실시예 2~4]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되 각 성분의 조성비율을 표 1과 같이 변경하여 저융점 봉착용 유리조성물을 제조하고, 각각에 대한 특성값을 측정하여 다음 표 2에 나타내었다.
[표 1]
저융점 유리분말의 조성비
Figure kpo00001
[표 2]
Figure kpo00002

Claims (1)

  1. 저융점 유리분말 50~90wt%와 결정성 유리분말 10~50wt%로 이루어지고 세라믹 패키지 봉착에 사용되는 저융점 봉착용 유리조성물에 있어, (1) 상기 저융점 유리분말은 PbO 70~90wt%, B2O37~15wt%, ZnO 1.5~5wt%, Al2O30.5~5wt% 및 SiO 1~5wt%로 이루어져 있으며, (2) 상기 저팽창성 유리분말은 SiO285~97wt%, B2O32~9wt%, Al2O30.1~2.5wt% 및 Li2O 또는 Na2O 0.01~1.0wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 저융점 봉착용 유리조성물.
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