KR950004486B1 - 접착용 유리 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

접착용 유리 조성물

본 발명은 낮은 연화점을 가지며 저온 열처리에 의해 비실투 상태에서 접착을 할 수 있는 저융점 유리분말과 여기에 혼합되는 내화물 필러로 된, 특히 IC용 알루미나 세라믹 팩케이지의 접착에 적합한 접착용 유리조성물에 관한 것이다.

종래의 IC의 알루미나 세라믹 팩케이지의 기밀 접착에는 PbO-B₂O₃-ZnO-SiO₂계의 열실투성 유리분말이 사용되었고 이것은 450~480℃에서 열처리를 함에 따라 유리화한 후 실투화 해서 접착부를 형성했다.

그러나, 이러한 종래의 유리는 전기와 같이 고온도의 열처리가 요구되고 이것은 점점 고도화 되고 열에 민감한 IC칩에서는 부적당하기 때문에 사용에 제약이 되어 왔다.

따라서, 본 발명은 PbO-B₂O₃계로 저온도에서 열처리에 의한 접착을 가능하게 하는 특정범위의 저융점 유리분말에 특정범위량의 내화물 필러를 혼합하므로써 내산성이 영호하며 접착성이 매우 우수한 접착용 유리조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 접착용 유리조성물에 있어서, PbO 75~87중량%, B₂O₃6∼15중량%, ZnO 2~7중량%, Al₂O₃0.5~2중량%, SiO₂0.5~2중량%, 및 MnO₂+CoO 0.01∼0.5중량%로 이루어진 저융점 유리분말 50~80중량%에다, SiO₂68중량%, TiO₂5중량%, Li₂O 4.5중량%, Al₂O₃20.5중량% 및 PbO 2중량%의 조성을 가지는 저팽창성 결정화 유리분말 5~20중량%와 지르콘 5~30중량%로 이루어진 복합필러 20~50중량%를 혼합하여서 된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 상기 조성으로 유리분말과 필러를 혼합하므로써 430℃에서 열처리를 함에 따라 유동해서 알루미나 세라믹스에 대해 기밀하게 접착부를 형성하고 알루미나 세라믹스 및 전극으로 사용된 합금 리드선에 적합한 열팽창계수를 가지며 접착 후 리드선의 도금 공정에서 산처리에 의한 접착유리의 부식이 되지 않는, 즉 내산성이 양호하며 도금된 리드선 사이가 통전되는 도금 브리징이 발생하지 않는 등의 요구되는 제특성을 충분히 만족하는 접착용 유리조성물을 제조하였다.

본 발명에서 상기 저융점 유리분말의 조성을 한정한 이유는 다음과 같다.

PbO의 함량이 75중량% 미만이면 유리의 전이점이 높게되어 저온에서 접착이 어렵고 실투가 발생할 염려가 있고, 87중량%를 초과하면 유리의 열팽창계수가 커진다.

B₂O₃의 함량이 6중량% 미만이면 유리 용융시 실투가 발생되기 쉽고, 15중량%를 초과하면 유리의 전이점이 높아져서 저온에서의 접착이 어렵게 된다.

ZnO의 함량이 2중량% 미만이면 유리의 내후성이 저하되고 7중량%를 초과하면 유리의 결정화 속도가 빠르게 될 뿐만 아니라 유리 용융시 실투가 발생하기 쉽다.

SiO₂와 Al₂O₃는 유리의 강도를 증가시키기 위하여 사용하는 바, 각각의 함량이 2중량%를 초과하면 유리의 유동성이 저하된다.

MnO₂+CoO는 리드프레임과의 접착력을 증가시키기 위하여 사용하는바, 함량이 0.5중량%를 초과하면 금속으로 환원될 염려가 있다. 또한 이들중 하나만 사용하여도 문제가 없지만 혼합해서 사용하는 것이 더 효과적이다.

상기 저융점 유리의 연화점은 350℃ 부근으로 저온도에서 열처리를 함에 따라 충분히 유동하고 비정질 유리상태에서 기밀한 접착을 할 수 있지만 평균 열팽창계수가 110~120×10^-7/℃로 높기 때문에 70×10^-7/℃의 열팽창계수를 가지는 알루미나 세라믹스 재료에는 접착부에 응력이 발생해서 기밀한 접착을 할 수가 없다.

따라서, 본 발명에서는 상기 저융점 유리분말에 대해 저팽창의 무기 내화물 첨가제인 복합필러를 20∼50중량% 포함시켜 제조한다. 필러로서는 지르콘을 수산화나트륨으로 처리한 것 5∼30중량%와 열팽창계수가 -5-30×10^-7/℃인 저팽창성 결정화 유리분말 5∼20중량%를 혼합하여 된 복합필러를 사용한다.

상기 필러에서 지르콘의 함량이 5중량% 미만이면 열팽계수 보정과 강도증강에 영향이 적고 30중량%를 초과하면 유동성 저하와 결정화가 일어난다. 또한 저팽창성 유리분말의 함량이 5중량% 미만이면 열팽창계수 보정과 접착강도 증대의 효과가 없고 20중량%를 초과하면 유동성이 저하되어 저온에서 접착이 어렵게 된다.

여기에서 사용된 지르콘을 정제한 이유는 지르콘 중에 함유되어 있는 우라늄, 토륨 등의 방사성물질이 α-RAY를 방출하여 반도체칩에 영향을 주어 소프트에러(SOFTERROR)를 발생시키기 때문이다.

여기에 사용된 저팽창성 결정화 유리분말의 조성과 제조방법은 먼저 SiO₂68중량%, TiO₂5.0중량%, Li₂O 4.5중량%, Al₂O₃20.5중량%, PbO 2중량%의 조성을 평향 혼합하여 혼합하고, 이것을 백금 도가니를 사용하여 1500℃에서 2시간 용융한 후 일정크기의 몰드로 성형한 다음 이 몰딩된 것을 800℃에서 30분간 열처리를 행한다. 열처리된 시편을 볼밀로 분쇄하여 150메쉬로 체가름하여 제조한다.

이렇게 하여 제조된 저팽창성 결정화 유리분말의 열팽창계수는 12×10^-7/℃로 이것과 정제된 지르콘을 혼합하여 사용하면 접착강도가 특히 우수한 접착용 유리 조성물을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼6

PbO, B₂O₃, ZnO, Al₂O₃, SiO₂, MnO, CoO를 다음 표 1의 비율로 혼합하여 백금 도가니에서 950℃, 30분간 용융하고 이 용융 조성물을 판상으로 성형한 다음 볼밀을 사용하여 분쇄하고 150메쉬로 체가름한 것을 조성 유리분말로 사용하였다

이 저융점 유리분말에 상기에서 언급한 지르콘과 결정화 유리분말의 복합필러를 일정량 혼합하여 접착용 유리조성물을 얻었다. 얻어진 접착용 저융점 유리분말을 IC용 알루미나 세라믹 팩케이지 접착에 적합한가를 판단하기 위하여 다음과 같은 항목을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

항목별 측정방법으로는 전이점은 실시예 1~6의 각각의 시료 1g을 취해서 시차열분석기(SHIMAZU DT40 기종)로 실온에서 10℃/분의 승온 속도로 온도를 상승시켜 열분석 곡선을 구해서 곡선에서 나타나는 최조의 흡열개시 온도를 전이점, 두번째 흡열개시 온도를 연화점으로 했다.

열팽창계수 측정은 접착용 저융점 유리분말을 봉상으로 압축 성형한후 430℃에서 10분 동안 가열하여 얻어진 봉상기료를 RIKAKU 8140 기종을 사용하여 30℃에서부터 300℃까지의 값을 표준물질로 석영을 사용하여 측정하였다.

유동성 측정은 각각의 분말 시료를 그의 비중에 해당하는 g수를 취해 ψ12.5mm의 몰드를 사용하여 가압 성형한 후 430ψ에서 10분간 열처리하여 그 때의 직경을 측정하였다. 내산성 측정은 일반적으로 IC팩케이지 제조공정에서 사용하는 방법에 따라 20% H₂SO₄를 사용해서 70℃에서 10분동안 침적시켜 침식량을 구했다.

곡강도는 각각의 유리분말 시료를 시각몰드(40×10×10mm)를 사용하여 가압 성형한후 430℃에서 10분간 성형하고 이것을 사포를 사용하여 연마하여 30×5×5mm의 크기로 만들어 곡강도 측정기인 UTM M/C를 사용하여 3점강도 측정법을 이용측정하였다.

[표 1]

[표 2]

Claims (2)

1. PbO-B₂O₃계 저융점 유리분말과 내화물 필러로 이루어진 접착용 유리조성물에 있어서, (1) PbO 75∼87중량%, B₂O₃6∼15중량%, ZnO 2∼7중량%, Al₂O₃0.5∼2중량%, SiO₂0.5∼2중량%, 및 MnO₂+CoO 0.01~0.5중량%로 이루어진 저융점 유리분말 50∼80wt%에다. (2) 저팽창성 결정화 유리분말 5~20중량%와 지르콘 5~30중량%로 이루어진 복합필러 20∼50중량%를 혼합하여서 된 것을 특징으로 하는 접착용 유리 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 저팽창성 결정화 유리분말은 SiO₂68중량%, TiO₂5중량%, Li₂O 4.5중량%, Al₂O₃20.5중량% 및 PbO 2중량%의 조성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 접착용 유리 조성물.