(57)【要約】【課題】絶縁基体に蓋体を接合させる封止材の軟化温度を３５０℃以下とし、封止材を溶融する熱が内部に収容する電子部品の特性に与える影響を最小限とする。【解決手段】絶縁基体１と蓋体２とを封止材８を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る電子部品収納用容器４に電子部品３を気密に収容する電子部品収納用容器であって、封止材８は、五酸化バナジウムを３５〜４５質量％、二酸化テルルを３０〜４０質量％、酸化バリウムを１５〜２５質量％、酸化亜鉛を１〜１０質量％、酸化アルミニウムを０．１〜２質量％および酸化珪素を０．１〜２質量％を含むガラス成分と、このガラス成分を１００質量部としたときに４０〜６０質量部のフィラーとしての珪酸バナジウムとを含んでいるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電子部品を搭載するための凹部を有しセラミックスから成る絶縁基体と、該絶縁基体の上面に封止材を介して接合され、前記絶縁基体との間の空間に前記電子部品を気密に収容するセラミックスから成る蓋体とを具備している電子部品収納用容器であって、前記封止材は、五酸化バナジウムを３５乃至４５質量％、二酸化テルルを３０乃至４０質量％、酸化バリウムを１５乃至２５質量％、酸化亜鉛を１乃至１０質量％、酸化アルミニウムを０．１乃至２質量％および酸化珪素を０．１乃至２質量％含むガラス成分と、該ガラス成分を１００質量部としたときに４０乃至６０質量部のフィラーとしての珪酸ジルコニウムとを含んでいることを特徴とする電子部品収納用容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や圧電振動子等の電子部品を気密に封止して収容するための電子部品収納用容器に関し、特に封止材にガラスを用いて封止を行なう電子部品収納用容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路素子をはじめとする半導体素子あるいは水晶振動子や弾性表面波素子といった圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用容器は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の中央付近に電子部品を搭載するための搭載部およびその周辺から下面にかけて導出されたタングステンやモリブデン等の高融点金属から成る複数個のメタライズ配線層を有する絶縁基体と、搭載部に対向する面の中央部付近に電子部品を収容するための凹部を有する蓋体とから構成されている。
【０００３】
そして、電子部品が例えば圧電振動子の場合には、絶縁基体の搭載部に圧電振動子の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂を介して接着固定するとともに圧電振動子の各電極をメタライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラスから成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に圧電振動子を気密に収容することによって最終製品としての電子部品装置となる。
【０００４】
なお、絶縁基体に蓋体を接合する封止材としては一般に酸化鉛を５５〜６０質量％、酸化硼素を３〜１３質量％、酸化珪素を１〜５質量％、酸化ビスマスを３〜８質量％含むガラス成分１００質量部に対して、フィラーとしてのコージェライト系化合物を１０〜２０質量部、チタン酸錫系化合物を１０〜２０質量部添加したガラスが使用されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１２１５８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の電子部品収納用容器においては、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材の軟化温度が４００℃程度と高いため、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に電子部品を気密に収容する際に、封止材を溶融する熱が内部に収容する電子部品に作用して電子部品の特性劣化を招来させるという問題点を有していた。
【０００７】
また、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る絶縁容器内部に電子部品を気密に収容する際に、軟化温度が４００℃程度と高い封止材を使用すると、電子部品を接着固定する導電性接着剤にも封止剤を溶融させるときの熱が加わるため、電子部品を接着固定する接着剤には耐熱性のものを使用しなければならないという制限が生じ、導電性接着剤に落下試験等の耐衝撃信頼性に優れたエポキシ系やシリコン系の樹脂に導電性粒子を含有させた導電性樹脂を使用することができないという問題点を有していた。
【０００８】
また、封止材として導電性樹脂を用いた場合、樹脂は耐湿性に劣るため大気中に含まれる水分が封止材を通して絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に入り込んでしまい、その結果、容器内部に収容する電子部品表面に水分が付着し、電子部品表面の電極を酸化腐食して電子部品の特性にバラツキを発生させてしまうという問題点を有していた。
【０００９】
さらに、近年地球環境保護運動の高まりの中で、人体に対して有害である鉛は環境負荷物質に指定されている。そして、例えば酸化鉛を含む電子装置が使用後に屋外に廃棄，放置され風雨に曝された場合に、環境中に鉛が溶けだし環境を汚染する可能性があることから、酸化鉛を用いない封止材の開発が要求されるようになってきた。
【００１０】
したがって、本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は電子部品をその特性の劣化を招来することがないように低温で気密に封止し、電子部品を長期間にわたり正常に作動させることができる電子部品収納用容器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品収納用容器は、上面に電子部品を搭載するための凹部を有しセラミックスから成る絶縁基体と、この絶縁基体の上面に封止材を介して接合され、前記絶縁基体との間の空間に前記電子部品を気密に収容するセラミックスから成る蓋体とを具備している電子部品収納用容器であって、前記封止材は、五酸化バナジウムを３５乃至４５質量％、二酸化テルルを３０乃至４０質量％、酸化バリウムを１５乃至２５質量％、酸化亜鉛を１乃至１０質量％、酸化アルミニウムを０．１乃至２質量％および酸化珪素を０．１乃至２質量％含むガラス成分と、このガラス成分を１００質量部としたときに４０乃至６０質量部のフィラーとしての珪酸ジルコニウムとを含んでいることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材を上記構成としたことから、封止材の軟化温度を３５０℃以下の低温度とすることができる。その結果、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る電子部品収納用容器内部に電子部品を気密に収容する際に、封止材を溶融する温度が低くなるので、内部に収容する電子部品に作用する温度も低くなり、この温度が電子部品に特性劣化を招来させることが少なくなって、電子部品を長期にわたり正常に作動させることが可能となる。
【００１３】
また、絶縁基体と蓋体とを接合させて絶縁基体と蓋体とから成る絶縁容器内部に電子部品を気密に収容する際に、封止材を溶融させる熱によって電子部品を接着固定する接着剤が劣化することが防止でき、従来の接着剤より耐熱性の低い、例えばエポキシ系の樹脂接着剤の使用が可能となる。その結果、電子部品の接着固定に優れる接着剤の選択の幅が広くなり電子部品の耐衝撃性の改善を図ることができるので、電子部品の接着固定の信頼性を高いものとして電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させる電子部品収納用容器を得ることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。  図１において、１は上面に電子部品を搭載するための凹部１ａを有しセラミックスから成る絶縁基体、２は蓋体であり、３は電子部品である。絶縁基体１の凹部１ａ底面には電子部品３がガラスや樹脂，ろう材等の接着剤を介して接着固定される。蓋体２は絶縁基体１の上面に封止材８を介して接合され、絶縁基体１と蓋体２との間の空間に電子部品３を気密に収容する。４は電子部品収納用容器（以下、容器とも略記する）であり、これら絶縁基体１と蓋体２とを具備する。電子部品３は例えばＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子等であり、本実施の形態においては半導体集積回路素子が収容された電子部品収納用容器４が半導体素子収納用容器である例を基に説明する。
【００１５】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともにこの泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し約１６００℃の高温で焼成することによって製作される。また、絶縁基体１は、凹部１ａ周辺から上面にかけて複数個のメタライズ配線層５が被着形成されており、このメタライズ配線層５の凹部１ａ周辺部には電子部品３としての半導体集積回路素子の各電極がボンディングワイヤ６を介して電気的に接続され、絶縁基体１の上面に導出された部位には外部電気回路（図示せず）と接続される外部リード端子７が銀ろう等のろう材を介して取着されている。
【００１６】
メタライズ配線層５は、半導体集積回路素子３の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電路として供され、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末により形成されている。
【００１７】
このようなメタライズ配線層５は、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤，溶媒，可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１と成るセラミックグリーンシートにあらかじめ印刷塗布しておき、セラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の凹部１ａ周辺から上面にかけて所定パターンに被着形成される。
【００１８】
なお、メタライズ配線層５には、その露出する外表面にニッケル，金等の耐蝕性に優れ、かつ良導電性である金属をめっき法により１〜２０μｍの厚さに被着させておくとよい。これら金属めっきは、メタライズ配線層５の酸化腐食を有効に防止するとともに、メタライズ配線層５を外部電気回路基板の配線導体に半田等のろう材を介してろう付けする際に、そのろう付け強度を強固となすことができる。そのためメタライズ配線層５はその露出する外表面にニッケル，金等の金属を１〜２０μｍの厚さに被着させておくことが好ましい。
【００１９】
また、蓋体２を絶縁基体１に接合させる封止材８は、五酸化バナジウムを３５〜４５質量％、二酸化テルルを３０〜４０質量％、酸化バリウムを１５〜２５質量％、酸化亜鉛を１〜１０質量％、酸化アルミニウムを０．１〜２質量％および酸化珪素を０．１〜２質量％含むガラス成分１００質量部に対して、フィラーとしての珪酸ジルコニウムを４０〜６０質量部添加したものから成る。そして、絶縁基体１と蓋体２との間にこの封止材８を挟み込むとともに、封止材８を加熱溶融後、硬化させることによって絶縁基体１と蓋体２とを接合させることができる。
【００２０】
この封止材８は耐湿性に優れていることから、大気中に含まれる水分が封止材８を通して容器４内部に入り込もうとしても封止材８で完全に阻止される。その結果、容器４内部に収容する電子部品３に水分が付着し、電子部品３の表面の電極が酸化腐食するのを有効に防止できるので、電子部品３を正常に作動させることが可能となる。
【００２１】
また、封止材８は鉛成分を含まないので、電子部品収納用容器４が使用後に万一屋外に放置され風雨に暴露されても、鉛が溶け出してくる虞がない。そのため、地球環境汚染を防止する点でも好ましいものである。
【００２２】
さらに、封止材８は、その軟化温度が３５０℃以下と低いことから、絶縁基体１に蓋体２を接合させる際の熱によって絶縁基体１に接着固定された電子部品３が絶縁基体１より外れることはない。また電子部品３の固定に例えば耐熱性には優れていないエポキシ等の樹脂接着剤の使用が可能となり、接着剤の選択の幅が広くなることから、耐衝撃性に優れる接着剤を選択すれば、電子部品３の接着強度に対する耐衝撃性の改善がなされ、電子部品３の固定の信頼性を高いものとすることができる。その結果、電子部品３を常に正常に、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００２３】
なお、封止材８のガラス成分は、五酸化バナジウムの含有率が３５質量％未満であるとガラスの軟化温度が高くなって、封止材８を軟化させる熱によって電子部品３に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、他方、４５質量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、五酸化バナジウムの含有率は３５〜４５質量％の範囲であることが重要である。
【００２４】
また、二酸化テルルの含有率が３０質量％未満であるとガラスの軟化温度が高くなり、封止材８を軟化させる熱によって電子部品３に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、他方、４０質量％を超えると封止材８の耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、二酸化テルルの含有率は３０〜４０質量％の範囲とする。
【００２５】
また、酸化バリウムの含有率が１５質量％未満であるとガラスの軟化温度が高くなり、封止材８を軟化させる熱によって電子部品３に特性の劣化を招来してしまう傾向があり、他方、２５質量％を超えるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向がある。従って、酸化バリウムの含有率は１５〜２５質量％の範囲とする。
【００２６】
また、酸化亜鉛の含有率が１質量％未満であるとガラスの耐薬品性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下してしまう傾向があり、他方、１０質量％を超えるとガラスの結晶化が進み、低温での容器４の気密封止が困難となる傾向にある。従って、酸化亜鉛の含有率は１〜１０質量％の範囲とする。
【００２７】
また、酸化アルミニウムの含有率が０．１質量％未満であるとガラスの耐湿性が低下し、封止材８を介して容器４の気密封止の信頼性が低下する傾向にあり、他方、２質量％を超えるとガラスの軟化温度が高くなり、封止材８を軟化させる熱によって電子部品３に特性の劣化を招来してしまう傾向がある。従って、酸化アルミニウムの含有率は０．１〜２質量％の範囲とする。
【００２８】
また、酸化珪素の含有率が０．１質量％未満であると封止材８の熱膨張係数が大きくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と合わなくなり、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にある。他方、２質量％を超えるとガラスの軟化温度が高くなり、封止材８を軟化させる熱によって電子部品３に特性の劣化を招来してしまう傾向がある。従って、酸化珪素の含有率は０．１〜２質量％の範囲とする。
【００２９】
また、フィラーとしての珪酸ジルコニウムの含有量がガラス成分を１００質量部としたときに４０質量部未満であると、封止材８の熱膨張係数が大きくなり、容器４の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、他方、６０質量部を超える含有量であると、封止材８の低温での流動性が低下し、容器４の気密封止の信頼性が低下する傾向がある。従って、珪酸ジルコニウムの含有量は、ガラス成分を１００質量部としたときに４０〜６０質量部の範囲とする。
【００３０】
かくして、本発明の電子部品収納用容器４によれば、絶縁基体１の凹部１ａの底面に電子部品３をガラス，樹脂，ろう材等から成る接着剤を介して接着固定するとともに電子部品３の各電極をメタライズ配線層５にボンディングワイヤ６を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆うように蓋体２を封止材８を介して加熱により接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器４の内部に電子部品３を気密に封止することによって最終製品としての半導体装置が完成する。
【００３１】
なお、図２は本発明の電子部品収納用容器４の実施の形態の他の例を示す断面図である。図２においては電子部品１３が例えば水晶振動子等の圧電振動子であり電子部品収納用容器４が圧電素子収納用容器である場合の例を示している。
【００３２】
図２に示すように、セラミックスから成る絶縁基体１１の上面に電子部品１３を搭載するための凹部１１ａを有し、この絶縁基体１１の上面に封止材１７を介して接合され、絶縁基体１との間の空間に電子部品１３を気密に収容するセラミックスから成る蓋体１２とを具備する電子部品収納用容器４としてもよい。この場合も、封止材１７は五酸化バナジウムを３５〜４５質量％、二酸化テルルを３０〜４０質量％、酸化バリウムを１５〜２５質量％、酸化亜鉛を１〜１０質量％、酸化アルミニウムを０．１〜２質量％および酸化珪素を０．１〜２質量％を含むガラス成分とし、このガラス成分を１００質量部としたときに４０〜６０質量部のフィラーとしての珪酸ジルコニウムを含んでいることとすると、上記と同様に良好な電子部品収納用容器４を得ることができる。
【００３３】
電子部品１３（水晶振動子）は絶縁基体１１の凹部１１ａの底面に一端部を接着剤１５によって固定されるとともに残部が宙に浮いており、またメタライズ配線層１６によって外部電子回路（図示せず）に接続することによって圧電振動子として機能する。
【００３４】
【実施例】
本発明の電子部品収納用容器について効果の確認を行なうために、次の実験を行なった。なお、ここでは、主成分の五酸化バナジウム、二酸化テルルおよびフィラーの添加量について決定した例を示す。
【００３５】
まず、各構成成分の質量％を変化させてガラスを作製した。そして、各ガラスを用いた容器４の気密信頼性を評価するために、熱衝撃試験（ＭＩＬ  ＳＴＤ  ８８３  ＭＥＴＨＯＤ１０１１．６ＣＯＮＤ．Ａ）１０００サイクル後の封止容器４のヘリウムガスリークテスト（ＭＩＬ  ＳＴＤ  ８８３  ＭＥＴＨＯＤ１０１４．７）を実施した。また、蓋体２の封着強度を比較するために、容器４と蓋体２とのせん断強度を測定した。なお、評価用の容器４としては、絶縁基体１の縦方向の寸法が５．０ｍｍ、横方向の寸法が３．２ｍｍ、高さが０．７ｍｍであり、蓋体２との接合面の幅が０．５ｍｍのものを用いた。
【００３６】
（実施例１）
五酸化バナジウムを３０〜５０質量％の間で変化させ、その他の成分を表１に示す割合で加えて合計が１００質量％となるように調合した。このときの結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１の結果より、五酸化バナジウムについては、３５〜４５質量％の範囲で良好な気密信頼性を示すとともに５０Ｎ（ニュートン）以上の高いせん断強度が得られることがわかった。
【００３９】
次に、二酸化テルルおよび五酸化バナジウムについて、次の実験を行なった。
【００４０】
（実施例２）
五酸化バナジウムの含有率を３５〜４５質量％の範囲とし、二酸化テルルの含有率を２５〜４５質量％の間で変化させ、その他の成分を加えて合計が１００質量％となるように調合した。結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2004356394.tif 000004
【００４２】
表２の結果より、二酸化テルルについては、３０〜４０質量％の範囲で良好な気密信頼性を示すとともに５０Ｎ（ニュートン）以上の高いせん断強度が得られることがわかった。
【００４３】
また、微量元素においても同種の実験を行ない、封止材が、五酸化バナジウムを３５〜４５質量％、二酸化テルルを３０〜４０質量％、酸化バリウムを１５〜２５質量％、酸化亜鉛を１〜１０質量％、酸化アルミニウムを０．１〜２質量％および酸化珪素を０．１〜２質量％を含むガラスの場合において、良好な気密信頼性を示すとともに５０Ｎ（ニュートン）以上の高いせん断強度が得られることがわかり、本発明の効果を確認することができた。
【００４４】
（実施例３）
さらに、ガラス組成を一定にし、フィラー添加量を変化させての同様の実験を行なった。評価結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
フィラーとしては、珪酸ジルコニウム（ＺｒＯ２・ＳｉＯ２）をガラス成分１００質量部に対して４０〜６０質量部添加した場合において良好な気密信頼性が得られるとともに５０Ｎ（ニュートン）以上の高いせん断強度が得られることがわかった。
【００４７】
なお、本発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、上記実施の形態においては、絶縁基体１，１１の上面に電子部品３，１３を搭載するための凹部１ａ，１１ａを設け、この凹部１ａ，１１ａを覆うように蓋体２，１２を封止材８，１７を介して接合したが、絶縁基体１，１１の上面は凹部の無い平坦な形状とし、代わって蓋体２，１２の下面の搭載部１ａ，１１ａに対応する部分に凹部を設けて絶縁基体１，１１と封止材８，１７を介して接合するようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材は、五酸化バナジウムを３５〜４５質量％、二酸化テルルを３０〜４０質量％、酸化バリウムを１５〜２５質量％、酸化亜鉛を１〜１０質量％、酸化アルミニウムを０．１〜２質量％および酸化珪素を０．１〜２質量％を含むガラス成分とし、このガラス成分を１００質量部としたときに４０〜６０質量部のフィラーとしての珪酸ジルコニウムを含んでいることにより、封止材の軟化温度を３５０℃以下としたことから、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る電子部品収納用容器内部に電子部品を気密に収容する際に、封止材を溶融する温度が低くなるので、内部に収容する電子部品に作用する温度も低くなり、この温度が電子部品に特性劣化を招来させることが少なくなって、その結果、電子部品を長期にわたり正常に作動させることが可能となる。
【００４９】
また、絶縁基体と蓋体とを接合させて絶縁基体と蓋体とからなる絶縁容器内部に電子部品を気密に収容する際に、封止材を溶融させる熱によって電子部品を接着固定する接着剤が劣化することが防止でき、従来の接着剤より耐熱性の低い、例えばエポキシ系の樹脂接着剤の使用が可能となる。その結果、電子部品の接着固定に優れる接着剤の選択の幅が広くなり電子部品の耐衝撃性の改善を図ることができ、電子部品の接着固定の信頼性を高いものとして電子部品を長期間にわたり正常かつ安定に作動させる電子部品収納用容器を得ることが可能となる。
【００５０】
さらに、本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材はガラスから成り、耐湿性に優れていることから、大気中に含まれる水分が封止材を通して電子部品が収容される容器内部に入り込もうとしても封止材で完全に阻止され、その結果、容器内部に収容する電子部品に水分が付着し電子部品表面の電極が酸化腐食するのを有効に防止して電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００５１】
また、本発明の電子部品収納用容器の封止材は、従来の低融点封止ガラスと異なり酸化鉛その他の環境に悪影響を及ぼす鉛成分を含んでいないため、地球環境保全の面からも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１・・・・・・・・絶縁基体
２、１２・・・・・・・・蓋体
３、１３・・・・・・・・電子部品
４、１４・・・・・・・・電子部品収納用容器
８、１７・・・・・・・・封止材
【図１】
2004356394.tif 000006
【図２】
2004356394.tif 000007