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JP3180299B2 - Low melting point sealing composition - Google Patents

Low melting point sealing composition

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Publication number
JP3180299B2
JP3180299B2 JP15441892A JP15441892A JP3180299B2 JP 3180299 B2 JP3180299 B2 JP 3180299B2 JP 15441892 A JP15441892 A JP 15441892A JP 15441892 A JP15441892 A JP 15441892A JP 3180299 B2 JP3180299 B2 JP 3180299B2
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powder
glass
melting point
low melting
point sealing
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元 日方
久美 田中
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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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
    • 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
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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
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、低融点封着用組成物に
関し、より詳しくは、IC用やCCD用セラミックパッ
ケージ等の電子部品を封着するのに好適な低融点封着用
組成物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low melting point sealing composition, and more particularly to a low melting point sealing composition suitable for sealing electronic components such as ceramic packages for ICs and CCDs. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりIC用やCCD用セラミックパ
ッケージを封着するに際し、封着部に耐熱性が要求され
る場合には、結晶性ガラス粉末に耐火性フィラー粉末が
混合された低融点封着用組成物が主に使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when sealing a ceramic package for an IC or a CCD, heat resistance is required for a sealing portion, a low melting point sealing mixture of a crystalline glass powder and a refractory filler powder is used. Wear compositions are mainly used.

【0003】またこの用途の低融点封着用組成物には、
パッケージやデバイスを構成する材料の熱膨張係数に近
似した熱膨張係数を有すること、機械的強度が高いこ
と、信号伝達速度を阻害しないように誘電率が低いこと
等が要求される。
[0003] In addition, low melting point sealing compositions for this purpose include:
It is required to have a thermal expansion coefficient close to the thermal expansion coefficient of the material constituting the package or device, to have a high mechanical strength, and to have a low dielectric constant so as not to hinder the signal transmission speed.

【0004】結晶性ガラスとは、加熱されることによっ
て内部から結晶質が析出するガラスのことであり、特に
加熱後の熱膨張係数や強度は、結晶到達度(結晶量/結
晶量+残留ガラス量)によって影響される。
[0004] The crystalline glass is a glass in which crystalline material is precipitated from the inside by heating. Particularly, the coefficient of thermal expansion and the strength after heating are determined by the degree of crystallization (crystal amount / crystal amount + residual glass). Amount).

【0005】すなわち内部に析出する結晶質は、残留ガ
ラスよりも熱膨張係数が小さいことから、全体の熱膨張
係数を小さくすると共に、強度を向上させるという作用
を有している。また結晶質と残留ガラスとは異なる誘電
率を有しており、結晶性ガラスの誘電率は、結晶到達度
によって左右される。
That is, since the crystalline substance precipitated inside has a smaller coefficient of thermal expansion than the residual glass, it has an effect of reducing the overall coefficient of thermal expansion and improving the strength. The crystalline and the residual glass have different dielectric constants, and the dielectric constant of the crystalline glass depends on the degree of crystallization.

【0006】従って結晶性ガラス粉末を加熱して所望の
特性を得るためには、特定の結晶が適切な結晶到達度に
なるように調整することが必要である。
Therefore, in order to obtain desired properties by heating the crystalline glass powder, it is necessary to adjust a specific crystal to have an appropriate crystal arrival.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら結晶性ガ
ラスの結晶到達度は、熱処理条件と熱容量に影響を受け
るため、製造工程のばらつきやガラスの製造単位毎のば
らつきによって、一定の結晶到達度が得られ難いという
問題がある。
However, since the degree of crystallinity of crystalline glass is affected by the heat treatment conditions and heat capacity, a constant degree of crystallinity can be obtained due to variations in the manufacturing process and in units of glass production. There is a problem that it is difficult to be.

【0008】すなわち結晶質は、ガラスよりもエネルギ
ー状態が低く、安定しているので、十分な熱量を与える
と、残留ガラスがほとんど無くなるまで結晶到達度が高
くなる。
That is, since the crystalline state has a lower energy state and is more stable than that of glass, when a sufficient amount of heat is applied, the degree of crystal arrival increases until almost no residual glass is left.

【0009】結晶到達度が高くなりすぎると、結晶同士
をつなぎ合わせる作用を有する残留ガラスの減り過ぎが
原因となり、ガラス中にトンネル状のボイドが生じてパ
ッケージの気密性が失われたり、封着部の強度が低下す
るという問題が発生する。
If the degree of reaching the crystal is too high, the residual glass having the function of connecting the crystals is excessively reduced, and tunnel-like voids are generated in the glass, so that the airtightness of the package is lost or the sealing is performed. This causes a problem that the strength of the portion is reduced.

【0010】さらに結晶到達度が不安定であると、生産
された封着材の間に誘電率のばらつきが発生し、これを
ICセラミックパッケージに用いた場合にリード間電気
容量がばらつくことになる。その結果、各々の製品のI
Cの信号伝達速度にばらつきが生じ、ICが設計どおり
に機能しない製品が発生する虞れがある。
[0010] Further, if the crystal reach is unstable, a variation in the dielectric constant occurs between the produced sealing materials, and when this is used for an IC ceramic package, the electric capacity between the leads varies. . As a result, I
There is a possibility that a variation in the signal transmission speed of C may occur and a product in which the IC does not function as designed may occur.

【0011】また結晶性ガラス粉末に対し、低膨張の耐
火性フィラー粉末を添加することによって熱膨張係数の
低下を計ることができるが、特に低い熱膨張係数のセラ
ミック、具体的には、45×10-7/℃以下の熱膨張係
数を有する窒化アルミニウム、炭化珪素、ムライト等の
セラミックからなるパッケージの封着に適した材料は、
未だ存在しない。
The addition of a low-expansion refractory filler powder to the crystalline glass powder can reduce the coefficient of thermal expansion. However, ceramics having a low coefficient of thermal expansion, specifically, 45 × Materials suitable for sealing a package made of ceramics such as aluminum nitride, silicon carbide, and mullite having a coefficient of thermal expansion of 10 −7 / ° C. or less include:
Does not yet exist.

【0012】本発明の目的は、熱処理条件や熱容量の影
響を受けにくい安定した結晶性傾向を有し、特に低い熱
膨張係数を有するセラミックパッケージにも使用するこ
とが可能な低融点封着用組成物を提供することである。
An object of the present invention is to provide a low melting point sealing composition having a stable crystallinity tendency which is hardly affected by heat treatment conditions and heat capacity, and which can be used especially for a ceramic package having a low coefficient of thermal expansion. It is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の低融点封着組成
物は、ガラス粉末と、耐火性フィラー粉末が混合されて
なる低融点封着用組成物において、ガラス粉末が、結晶
性ガラス粉末5〜80体積%と、非晶質ガラス粉末20
〜95体積%とからなることを特徴とする。
The low melting point sealing composition of the present invention is a low melting point sealing composition comprising a mixture of a glass powder and a refractory filler powder. ~ 80% by volume and amorphous glass powder 20
~ 95% by volume.

【0014】また本発明における結晶性ガラス粉末は、
重量百分率で、PbO 65〜85%、B23 1〜
17%、ZnO 3〜25%、SiO2 +Al23
0〜5%、Bi23 0〜20%、BaO 0〜20
%、F2 0〜6%の組成を有し、非晶質ガラス粉末
は、重量百分率で、PbO 65〜85%、B23
〜20%、ZnO 0〜10%、SiO2 +Al23
0〜5%、Bi23 0〜20%、F2 0〜6%
の組成を有することを特徴とする。
Further, the crystalline glass powder in the present invention comprises:
In weight percent, PbO 65~85%, B 2 O 3 1~
17%, ZnO 3 to 25%, SiO 2 + Al 2 O 3
0~5%, Bi 2 O 3 0~20 %, BaO 0~20
%, Has a composition of F 2 Less than six%, amorphous glass powder, in weight percent, PbO 65~85%, B 2 O 3 1
-20%, ZnO 0-10%, SiO 2 + Al 2 O 3
0~5%, Bi 2 O 3 0~20 %, F 2 0~6%
Characterized by having the following composition:

【0015】さらに本発明においては、耐火性フィラー
粉末が、ウイレマイト系セラミック粉末、酸化錫セラミ
ック粉末、ジルコン系セラミック粉末、ムライト系セラ
ミツク粉末、チタン酸鉛系セラミック粉末、コーディエ
ライト粉末、石英ガラス粉末、アルミナ粉末、酸化チタ
ン、酸化ニオブ、錫酸亜鉛、クリストバライト、立方晶
ジルコニアの群から選ばれる1種又は2種以上であるこ
とを特徴とする。
Further, in the present invention, the refractory filler powder comprises a willemite ceramic powder, a tin oxide ceramic powder, a zircon ceramic powder, a mullite ceramic powder, a lead titanate ceramic powder, a cordierite powder, a quartz glass powder. , Alumina powder, titanium oxide, niobium oxide, zinc stannate, cristobalite, and cubic zirconia.

【0016】[0016]

【作用】本発明においては、ガラス粉末として、結晶性
ガラス粉末と共に非晶質ガラス粉末が用いられるため、
熱処理条件や熱容量の影響を受けにくい安定した結晶化
傾向を示し、特性のばらつきを阻止できる。
In the present invention, amorphous glass powder is used together with crystalline glass powder as glass powder.
A stable crystallization tendency that is hardly affected by heat treatment conditions and heat capacity is exhibited, and variations in characteristics can be prevented.

【0017】本発明において、上記のように結晶性ガラ
ス粉末と非晶質ガラス粉末の混合比を限定した理由は、
非晶質ガラス粉末の割合が20体積%よりも少ないと、
安定した結晶化傾向が得られ難く、95体積%よりも多
いと、結晶質が少なすぎて、耐熱性が低下する。
In the present invention, the reason for limiting the mixing ratio between the crystalline glass powder and the amorphous glass powder as described above is as follows.
When the proportion of the amorphous glass powder is less than 20% by volume,
It is difficult to obtain a stable crystallization tendency, and if it is more than 95% by volume, the crystallinity is too small and the heat resistance decreases.

【0018】本発明において結晶性ガラス粉末の組成を
上記のように限定した理由は、以下のとおりである。
The reasons for limiting the composition of the crystalline glass powder in the present invention as described above are as follows.

【0019】PbOは、ガラスの修飾酸化物であり、そ
の含有量は、65〜85%、好ましくは、65〜83%
である。65%より少ないと、ガラスの粘性が高くなっ
て、実用温度では十分流動せず、85%より多いと、著
しい結晶性を示し実用的でなくなる。
PbO is a modified oxide of glass, and its content is 65-85%, preferably 65-83%.
It is. If it is less than 65%, the viscosity of the glass becomes high, and the glass does not flow sufficiently at a practical temperature, and if it is more than 85%, it exhibits remarkable crystallinity and is not practical.

【0020】B23 は、ガラスの網目構造形成酸化物
であり、その含有量は、1〜17%、好ましくは、3〜
14%である。1%より少ないと、著しい結晶性を示
し、17%より多いと、ガラスの粘性が高くなりすぎ
る。
B 2 O 3 is a glass network structure forming oxide, and its content is 1 to 17%, preferably 3 to 17%.
14%. If it is less than 1%, remarkable crystallinity is exhibited, and if it is more than 17%, the viscosity of the glass becomes too high.

【0021】ZnOは、ガラスに析出する結晶量を調整
し、耐水性を向上させる成分であり、その含有量は、3
〜25%、好ましくは、3〜22%である。3%より少
ないと、上記の効果が得られず、25%より多いと、著
しい結晶性を示す。
ZnO is a component that adjusts the amount of crystals deposited on glass and improves water resistance.
2525%, preferably 3-22%. If it is less than 3%, the above effects cannot be obtained, and if it is more than 25%, remarkable crystallinity is exhibited.

【0022】SiO2 とAl23 は、ガラスを安定化
させ、結晶量を調整する成分であり、その含有量は、合
量で0〜5%、好ましくは、0〜4%である。5%より
多いと、ガラスの粘性が高くなって、実用温度では十分
流動しなくなる。
SiO 2 and Al 2 O 3 are components that stabilize the glass and adjust the amount of crystallization, and the total content thereof is 0 to 5%, preferably 0 to 4%. If it is more than 5%, the viscosity of the glass increases, and the glass does not flow sufficiently at a practical temperature.

【0023】Bi23 は、ガラスの粘性を上げずに安
定化させ、結晶性と流動性を調整する成分であり、その
含有量は、0〜20%、好ましくは0〜16%である。
20%より多いと、著しい結晶性を示すため好ましくな
い。
Bi 2 O 3 is a component that stabilizes the glass without increasing the viscosity and adjusts crystallinity and fluidity. Its content is 0 to 20%, preferably 0 to 16%. .
If it is more than 20%, remarkable crystallinity is exhibited, which is not preferable.

【0024】BaOは、ガラスの結晶を調整し、耐水性
を向上する成分であり、その含有量は、0〜20%、好
ましくは、0〜15%である。その含有量が20%より
多いと、著しい結晶性を示すため好ましくない。
BaO is a component for adjusting the crystal of the glass and improving the water resistance, and its content is 0 to 20%, preferably 0 to 15%. When the content is more than 20%, remarkable crystallinity is exhibited, which is not preferable.

【0025】F2 は、ガラスの粘度を下げる成分であ
り、その含有量は、0〜6%、好ましくは、0〜4%で
ある。その含有量が6%より多いと、著しい結晶性を示
すため好ましくない。
F 2 is a component that lowers the viscosity of the glass, and its content is 0 to 6%, preferably 0 to 4%. If the content is more than 6%, remarkable crystallinity is exhibited, which is not preferable.

【0026】尚、本発明で使用する結晶性ガラスは、上
記成分以外にも5%以下のFe23 、CuO、V2
5 、Ag2 O、SrO、P25 、Co23 や、3%
以下のMo23 、Rb2 O、Cs2 O、Nb25
Ta25 、ZrO2 、Sb23 とその他の希土類酸
化物を含有することが可能である。
The crystalline glass used in the present invention may contain, in addition to the above components, 5% or less of Fe 2 O 3 , CuO, V 2 O.
5 , Ag 2 O, SrO, P 2 O 5 , Co 2 O 3 and 3%
The following Mo 2 O 3 , Rb 2 O, Cs 2 O, Nb 2 O 5 ,
It is possible to contain Ta 2 O 5 , ZrO 2 , Sb 2 O 3 and other rare earth oxides.

【0027】また本発明において使用する非晶質ガラス
の組成を上記のように限定した理由を以下に述べる。
The reason why the composition of the amorphous glass used in the present invention is limited as described above will be described below.

【0028】PbOは、ガラスの修飾酸化物であり、そ
の含有量は、65〜85%、好ましくは、68〜83%
である。65%より少ないと、ガラスの粘性が高くなっ
て実用温度では十分流動せず、85%より多いと、結晶
性を示す。
PbO is a modified oxide of glass, and its content is 65-85%, preferably 68-83%.
It is. If it is less than 65%, the glass becomes too viscous to flow sufficiently at a practical temperature, and if it is more than 85%, it exhibits crystallinity.

【0029】B23 は、ガラスの網目構造形成酸化物
であり、その含有量は、1〜20%、好ましくは、3〜
15%である。1%より少ないと、結晶性を示し、20
%より多いと、ガラスの粘性が高くなって実用温度では
十分流動しない。
B 2 O 3 is an oxide for forming a glass network structure, and its content is 1 to 20%, preferably 3 to 20%.
15%. If it is less than 1%, it shows crystallinity and 20
%, The glass becomes too viscous to flow sufficiently at a practical temperature.

【0030】ZnOは、ガラスを安定化させると共に、
耐水性を向上させる成分であり、その含有量は、0〜1
0%、好ましくは0〜7%である。10%より多いと、
結晶性を示す。
ZnO stabilizes the glass,
It is a component for improving water resistance, and its content is from 0 to 1
0%, preferably 0 to 7%. If more than 10%
Shows crystallinity.

【0031】SiO2 とAl23 は、ガラスを安定化
させる効果があり、その含有量は、合量で0〜5%、好
ましくは0〜3%である。5%より多いと、ガラスの粘
性が高くなって実用温度では十分流動しない。
SiO 2 and Al 2 O 3 have the effect of stabilizing the glass, and the total content thereof is 0 to 5%, preferably 0 to 3%. If it is more than 5%, the viscosity of the glass becomes so high that the glass does not flow sufficiently at a practical temperature.

【0032】Bi23 は、ガラスの粘性を上げずに安
定化させる成分であり、その含有量は、0〜20%、好
ましくは0〜17%である。20%より多いと、結晶性
を示す。
Bi 2 O 3 is a component for stabilizing the glass without increasing the viscosity, and its content is 0 to 20%, preferably 0 to 17%. If it is more than 20%, it shows crystallinity.

【0033】F2 は、ガラスの粘性を下げる成分であ
り、その含有量は、0〜6%、好ましくは、0〜2%で
ある。6%より多いと、結晶性を示す。
F 2 is a component that lowers the viscosity of the glass, and its content is 0 to 6%, preferably 0 to 2%. If it is more than 6%, it shows crystallinity.

【0034】尚、本発明で使用される非晶質ガラスは、
上記成分以外にも5%以下のFeO、CuO、V2
5 、Ag2 O、SrO、BaO、P25 、Co23
や、3%以下のMo23 、Rb2 O、Cs2 O、Nb
25 、Ta25 、ZrO2、Sb23 及びその他
の希土類酸化物を含有させることができる。
The amorphous glass used in the present invention is:
5% or less of FeO, CuO, V 2 O other than the above components
5 , Ag 2 O, SrO, BaO, P 2 O 5 , Co 2 O 3
Or 3% or less of Mo 2 O 3 , Rb 2 O, Cs 2 O, Nb
2 O 5 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , Sb 2 O 3 and other rare earth oxides can be contained.

【0035】上記の組成を有する結晶性ガラスは、85
×10-7/℃以上の熱膨張係数を有し、非晶質ガラス
は、95×10-7/℃以上の熱膨張係数を有しており、
これらの混合物を、例えば70×10-7/℃の熱膨張係
数を有するアルミナや45×10-7/℃の熱膨張係数を
有する窒化アルミニウムからなるICセラミックパッケ
ージ等の封着に使用するためには、耐火性フィラー粉末
を混合して熱膨張係数を下げる必要がある。
The crystalline glass having the above composition is 85
× has a thermal expansion coefficient of more than 10 -7 / ° C., the amorphous glass has a thermal expansion coefficient of more than 95 × 10 -7 / ° C.,
These mixtures are used for sealing, for example, IC ceramic packages made of alumina having a coefficient of thermal expansion of 70 × 10 −7 / ° C. or aluminum nitride having a coefficient of thermal expansion of 45 × 10 −7 / ° C. It is necessary to lower the coefficient of thermal expansion by mixing a refractory filler powder.

【0036】耐火性フィラー粉末の混合割合は、5〜5
5体積%が適している。5体積%より少ないと熱膨張係
数を下げる効果が不十分であり、55体積%より多い
と、ガラスの流動性が悪くなり、セラミックとの接着性
が悪くなる。
The mixing ratio of the refractory filler powder is 5 to 5
5% by volume is suitable. If it is less than 5% by volume, the effect of lowering the coefficient of thermal expansion is insufficient, and if it is more than 55% by volume, the fluidity of the glass deteriorates, and the adhesion to the ceramic deteriorates.

【0037】[0037]

【実施例】以下、本発明の低融点封着用組成物を実施例
に基づいて詳細に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the low melting point sealing composition of the present invention will be described in detail with reference to Examples.

【0038】表1は、本発明で使用する結晶性ガラス粉
末を示すものである。
Table 1 shows the crystalline glass powder used in the present invention.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】表1の各試料を示差熱分析計を用いて観察
すると、結晶ピークが認められ、このことから表2の各
試料に所望の熱処理を加えると、結晶を析出することが
理解できた。
When each sample in Table 1 was observed using a differential thermal analyzer, a crystal peak was recognized. From this, it was understood that a crystal was deposited when a desired heat treatment was applied to each sample in Table 2. .

【0041】また表2は、本発明で使用する非晶質ガラ
ス粉末を示すものである。
Table 2 shows the amorphous glass powder used in the present invention.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】表2の各試料を示差熱分析計で観察して
も、結晶ピークは認められず、安定した非晶質ガラスで
あることが理解できた。
When each sample in Table 2 was observed with a differential thermal analyzer, no crystal peak was observed, indicating that the sample was a stable amorphous glass.

【0044】表1及び表2の各試料は、以下のように調
製した。
Each sample in Tables 1 and 2 was prepared as follows.

【0045】まずα線放出量の極力少ない原料を、表中
の組成になるように調合、混合し、白金坩堝に入れてか
ら、1000℃で1時間溶融し、薄板状に成形した後、
粉砕し、350メッシュのステンレス篩を通過させるこ
とによって、平均粒径が4μmの試料を得た。
First, raw materials having the smallest possible amount of α-ray emission are mixed and mixed so as to have the composition shown in the table, put into a platinum crucible, melted at 1000 ° C. for 1 hour, and formed into a thin plate.
The sample was pulverized and passed through a 350 mesh stainless sieve to obtain a sample having an average particle size of 4 μm.

【0046】表3は、表1のA〜Cの各試料と表2のD
〜Fの各試料を混合した後、さらに各種の耐火性フィラ
ーを混合してなる低融点封着用組成物を示すものであ
る。
Table 3 shows samples A to C in Table 1 and D in Table 2.
1 shows a low melting point sealing composition obtained by mixing each sample of Nos. To F and further mixing various refractory fillers.

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】表3から明らかなように各試料は、いずれ
も良好な耐熱性と、75×10-7/℃以下の低い熱膨張
係数を有しており、特にNo.6〜10の各試料につい
ては、50〜55×10-7/℃の低膨張を有し、窒化ア
ルミニウムの熱膨張係数に近似していた。
As is clear from Table 3, each sample has good heat resistance and a low coefficient of thermal expansion of 75 × 10 −7 / ° C. or less. Samples 6 to 10 each had a low expansion of 50 to 55 × 10 −7 / ° C., which was close to the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride.

【0049】また各試料は、650kg/cm2 以上の
高い抗折強度を有し、誘電率も19.6以下と比較的低
く、作業温度30分後のボイドが観察されない安定した
結晶状態を示した。
Each sample has a high transverse rupture strength of 650 kg / cm 2 or more, a relatively low dielectric constant of 19.6 or less, and shows a stable crystalline state in which no void is observed after a working temperature of 30 minutes. Was.

【0050】尚、表3に示した各種の耐火性フィラー粉
末は、以下のようにして作製したものである。
The various refractory filler powders shown in Table 3 were produced as follows.

【0051】ウイレマイト系セラミック粉末は、亜鉛
華、光学石粉、酸化アルミニウムを重量比で、ZnO
70%、SiO2 25%、Al23 5%の組成にな
るように調合し、混合した後、1440℃で15時間焼
成し、次いでアルミナボールミルで粉砕し、250メッ
シュのステンレス篩を通過させることによって、平均粒
径が5μの粉末状にした。
The willemite ceramic powder is composed of zinc oxide, optical stone powder, and aluminum oxide in a weight ratio of ZnO
After mixing and mixing so as to have a composition of 70%, SiO 2 25%, and Al 2 O 3 5%, the mixture is baked at 1440 ° C. for 15 hours, then pulverized by an alumina ball mill, and passed through a 250 mesh stainless sieve. In this way, a powder having an average particle size of 5μ was obtained.

【0052】酸化錫固溶体粉末は、重量比でSnO2
93%、TiO2 2%、MnO25%の組成になるよ
うに酸化錫、酸化チタン、二酸化マンガンを調合し、混
合した後、1400℃で16時間焼成し、次いでアルミ
ナボールミルで粉砕し、250メッシュのステンレス篩
を通過させたものを用いた。
The tin oxide solid solution powder was composed of SnO 2
A mixture of tin oxide, titanium oxide, and manganese dioxide was prepared to have a composition of 93%, 2% TiO 2 , and 5% MnO 2 , mixed, fired at 1400 ° C. for 16 hours, and then pulverized with an alumina ball mill to obtain 250%. What passed through the stainless steel mesh sieve was used.

【0053】ジルコン系セラミック粉末は、天然ジルコ
ンサンドを一旦ソーダ分解し、塩酸に溶解させた後、濃
縮結晶化を繰り返すことによって、α線放出物質である
U、Thの極めて少ないオキシ塩化ジルコニウムにし、
アルカリ中和後、加熱して精製ZrO2 を得、これに高
純度珪石粉、酸化第二鉄を重量比で、ZrO2 66
%、SiO2 32%、Fe23 2%の組成になる
ように調合し、混合した後、1400℃で16時間焼成
し、次いでアルミナボールミルで粉砕し、250メッシ
ュのステンレス篩を通過させたものを用いた。
The zircon-based ceramic powder is obtained by temporarily decomposing a natural zircon sand with soda, dissolving it in hydrochloric acid, and repeating concentration crystallization to obtain zirconium oxychloride having a very small amount of U and Th, which are α-ray emitting substances.
After alkali neutralization, heating was performed to obtain purified ZrO 2 , and high-purity silica powder and ferric oxide were added thereto in a weight ratio of ZrO 2 66.
%, SiO 2 32%, and Fe 2 O 3 2%. After mixing, the mixture was baked at 1400 ° C. for 16 hours, then pulverized by an alumina ball mill, and passed through a 250 mesh stainless steel sieve. Was used.

【0054】ムライト系セラミック粉末は、酸化アルミ
ニウム、光学石粉を3Al23 ・2SiO2 になるよ
うに調合し、混合した後、1600℃で10時間焼成
し、次いでアルミナボールミルで粉砕し、250メッシ
ュのステンレス篩を通過させたものを用いた。
The mullite ceramic powder is prepared by mixing aluminum oxide and optical stone powder so as to obtain 3Al 2 O 3 .2SiO 2 , mixing, firing at 1600 ° C. for 10 hours, and then pulverizing with an alumina ball mill to obtain 250 mesh. Passed through a stainless steel sieve.

【0055】チタン酸鉛系セラミック粉末は、PbTi
3 結晶中にCaOを固溶したものであり、リサージ、
酸化チタン、炭酸カルシウムをPbO 70%、TiO
2 20%、CaO 10%の組成になるように調合し、
混合した後、1100℃で5時間焼成し、次いでこの焼
成物を粉砕した後、これを350メッシュのステンレス
篩を通過させることによって、平均粒径が4μの粉末状
にした。
The lead titanate-based ceramic powder is PbTi
O 3 crystal is a solid solution of CaO,
Titanium oxide, calcium carbonate 70% PbO, TiO
2 20% CaO 10%
After mixing, the mixture was fired at 1100 ° C. for 5 hours, and then the fired product was pulverized and passed through a 350-mesh stainless sieve to obtain a powder having an average particle size of 4 μm.

【0056】コーディエライト粉末は、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウム、光学石粉を2MgO・2Al2
3 ・5SiO2 になるように調合し、混合した後、1
400℃で10時間焼成し、次いでアルミナボールミル
で粉砕し、250メッシュのステンレス篩を通過させた
ものを用いた。
Cordierite powder was obtained by mixing magnesium oxide, aluminum oxide and optical stone powder with 2MgO.2Al 2
After mixing and mixing to obtain O 3 .5SiO 2 , 1
It was fired at 400 ° C. for 10 hours, then pulverized by an alumina ball mill, and passed through a 250 mesh stainless sieve.

【0057】また石英ガラス粉末、アルミナ粉末は、市
販品を使用した。
Commercially available quartz glass powder and alumina powder were used.

【0058】表4は、表3の試料No.2(本発明品)
と、表1の試料A60体積%に耐火性フィラーとして、
ウイレマイト系セラミック粉末30体積%、ムライト系
セラミック粉末10体積%を混合してなる低融点封着用
組成物(比較品)を用い、28リードセラミックデュア
ルインラインパッケージ(28リードC−DIP)を各
々100個づつ作製した後、条件を変化させて熱処理
し、パッケージのトルク強度と気密性を測定し、各特性
ごとに不良品が何個発生したかを確認し、それを示すと
共に、複数個の各パッケージを取り出し、それらのリー
ド間電気容量を測定し、その平均値を求めたものであ
る。
Table 4 shows the results of the sample No. in Table 3. 2 (Product of the present invention)
And, as a refractory filler in the sample A 60% by volume of Table 1,
Using a low melting point sealing composition (comparative product) obtained by mixing 30% by volume of willemite ceramic powder and 10% by volume of mullite ceramic powder, 100 28 lead ceramic dual in-line packages (28 lead C-DIP) each After manufacturing, heat treatment was performed under different conditions, the torque strength and airtightness of the package were measured, and the number of defective products generated for each characteristic was confirmed. Are taken out, the electric capacitance between the leads is measured, and the average value is obtained.

【0059】尚、上記のトルク強度と気密性について
は、MIL−STD−883Cを基準にして良、不良を
判断したものであり、トルク強度は、114lb・m以
下(METHOD 2024.2)、気密性は、Heリ
ーク速度が5×10-8atm・cc/sec以上(ME
THOD 1014.5)を不良とした。
The above-mentioned torque strength and airtightness were determined to be good or bad based on MIL-STD-883C, and the torque strength was 114 lb.m or less (METHOD 2024.2). The property is that the He leak rate is 5 × 10 −8 atm · cc / sec or more (ME
THOD 1014.5).

【0060】表4から明らかなように、非晶質ガラス粉
末を含有しない比較品を条件を変化させて熱処理する
と、トルク強度や気密性について不良品が発生し、リー
ド間電気容量の変化も大きかったのに対し、本発明品で
ある表3の試料No.2は、条件を変化させて熱処理し
てもトルク強度や気密性について不良品が発生すること
がなく、リード間電気容量の変化も小さかった。
As is clear from Table 4, when the comparative product containing no amorphous glass powder was heat-treated under various conditions, a defective product was generated in torque strength and airtightness, and the change in electric capacity between leads was large. On the other hand, in the sample No. of Table 3 which is the product of the present invention. Sample No. 2 did not generate defective products in terms of torque strength and airtightness even when heat treatment was performed under various conditions, and the change in electrical capacity between leads was small.

【0061】尚、表3及び表4の各特性は、以下のよう
にして測定したものである。
The characteristics shown in Tables 3 and 4 are measured as follows.

【0062】耐熱性は、低融点封着用組成物にアクリル
樹脂とターピネオールを加えて出来たペーストを、印
刷、グレーズした28リードC−DIP用アルミナ基板
に42合金のリードを固着した後、作業温度で加熱し、
リードとアルミナ基板が動かない場合を良とした。
The heat resistance is determined by fixing a paste obtained by adding an acrylic resin and terpineol to a low melting point sealing composition, fixing a 42 alloy lead to a printed and glazed 28-lead alumina substrate for C-DIP, and working temperature. And heat
The case where the lead and the alumina substrate did not move was regarded as good.

【0063】熱膨張係数は、焼成物を押出式熱膨張測定
装置に供して測定した。
The coefficient of thermal expansion was measured by subjecting the fired product to an extrusion-type thermal expansion measuring device.

【0064】抗折強度は、焼成物を10×10×50m
mの角柱状に成形し、周知の3点荷重測定法によって測
定した。
The transverse rupture strength of the fired product was 10 × 10 × 50 m
m, and measured by a well-known three-point load measurement method.

【0065】誘電率は、焼成物のペレットにAgペース
トで電極を印刷し、LCRメーターで測定した。
The dielectric constant was measured by printing an electrode on a pellet of a fired product with an Ag paste and using an LCR meter.

【0066】ボイドは、上記の耐熱性試験に供したもの
と同様のリード付けサンプルを作業温度で20分間加熱
した後、結晶性ガラス表面を鉱物顕微鏡で観察し、ボイ
ドの有無を確認した。
As for voids, the same lead-attached sample as the one subjected to the above heat resistance test was heated at the working temperature for 20 minutes, and then the surface of the crystalline glass was observed with a mineral microscope to confirm the presence or absence of voids.

【0067】作業温度は、上記の耐熱性試験に供したも
のと同様のリード付けサンプルを加熱し、リードの深さ
方向の90%がガラスに埋没した時の温度とした。
The working temperature was a temperature at which 90% of the lead in the depth direction was immersed in the glass by heating the same lead-attached sample as that subjected to the above heat resistance test.

【0068】パッケージのトルク強度は、MIL−ST
D−883C METHOD2024.2に基づいて、
気密性は、MIL−STD−883C METHOD1
014.5に基づいて測定した。
The torque strength of the package is determined by MIL-ST
Based on D-883C METHOD 2024.2,
Airtightness is MIL-STD-883C METHOD1
It was measured based on 014.5.

【0069】リード間電気容量は、無作為に取り出した
10個のパッケージの端部のリードと、そのリードを除
く全てのリードの間の電気容量をLCRメーターで測定
し、その値の平均値を求めたものである。
The electric capacity between the leads was measured by using an LCR meter to measure the electric capacity between the leads at the end of 10 packages taken out at random and all the leads except for those leads, and the average value was taken. It is what I sought.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上のように本発明の低融点封着用組成
物は、熱処理条件や熱容量の影響を受けにくい安定した
結晶傾向を有し、しかも極めて低い熱膨張係数に調整す
ることが可能であるため、45×10-7/℃以下の低膨
張セラミックパッケージを封着することもできる。
As described above, the low melting point sealing composition of the present invention has a stable crystallinity that is hardly affected by heat treatment conditions and heat capacity, and can be adjusted to an extremely low coefficient of thermal expansion. For this reason, a low expansion ceramic package of 45 × 10 −7 / ° C. or less can be sealed.

【表4】 [Table 4]

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ガラス粉末と、耐火性フィラー粉末が混
合されてなる低融点封着用組成物において、ガラス粉末
が、結晶性ガラス粉末5〜80体積%と、非晶質ガラス
粉末20〜95体積%とからなることを特徴とする低融
点封着用組成物。
1. A low melting point sealing composition comprising a mixture of a glass powder and a refractory filler powder, wherein the glass powder comprises 5 to 80% by volume of a crystalline glass powder and 20 to 95% by volume of an amorphous glass powder. % Of the low melting point sealing composition.
【請求項2】 結晶性ガラス粉末が、重量百分率で、P
bO 65〜85%、B23 1〜17%、ZnO
3〜25%、SiO2 +Al23 0〜5%、Bi2
3 0〜20%、BaO 0〜20%、F2 0〜6
%の組成を有することを特徴とする請求項1の低融点封
着用組成物
2. The method according to claim 1, wherein the crystalline glass powder has a weight percentage of P
bO 65~85%, B 2 O 3 1~17%, ZnO
3~25%, SiO 2 + Al 2 O 3 0~5%, Bi 2
O 3 0~20%, BaO 0~20% , F 2 0~6
%. 2. The low melting point sealing composition according to claim 1, which has a composition of
【請求項3】 非晶質ガラス粉末が、重量百分率で、P
bO 65〜85%、B23 1〜20%、ZnO
0〜10%、SiO2 +Al23 0〜5%、Bi2
3 0〜20%、F2 0〜6%の組成を有すること
を特徴とする請求項1の低融点封着用組成物
3. An amorphous glass powder comprising, as a percentage by weight, P
bO 65~85%, B 2 O 3 1~20%, ZnO
0~10%, SiO 2 + Al 2 O 3 0~5%, Bi 2
O 3 0 to 20%, low melting point sealing composition of claim 1, characterized in that it comprises a composition of F 2 Less than six%
【請求項4】 耐火性フィラー粉末が、ウイレマイト系
セラミック粉末、酸化錫セラミック粉末、ジルコン系セ
ラミック粉末、ムライト系セラミック粉末、チタン酸鉛
セラミック粉末、コーディエライト粉末、石英ガラス粉
末、アルミナ粉末、酸化チタン、酸化ニオブ、錫酸亜
鉛、クリストバライト、立方晶ジルコニアの群から選ば
れる1種または2種以上であることを特徴とする請求項
1の低融点封着用組成物。
4. The refractory filler powder comprises a willemite ceramic powder, a tin oxide ceramic powder, a zircon ceramic powder, a mullite ceramic powder, a lead titanate ceramic powder, a cordierite powder, a quartz glass powder, an alumina powder, an oxidized powder. The low melting point sealing composition according to claim 1, wherein the composition is at least one selected from the group consisting of titanium, niobium oxide, zinc stannate, cristobalite, and cubic zirconia.
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