[发明专利]用于封装半导体的玻璃及玻璃管

说明书

本发明涉及用于封装半导体的玻璃。更具体地说，本发明涉及用于气密封装元件，如硅二极管、发光二极管、热敏电阻，和用于电连接这些元件的电极材料如杜美丝(Dumet wire)的玻璃，还涉及由此制得的用于封装半导体的玻璃封装体。

小型电子半导体部件，如硅二极管、发光二极管以及热敏电阻通常呈DHD(Double Heat Sink Diode)形状。更具体地说，这种半导体元件被夹在电极材料如杜美丝之间，然后周围包以玻璃管。随后将整个配件加热到预定温度，以使玻璃管软化并且变形，从而实现气密封接。一般说来，该加热温度是玻璃粘度达到10⁶dPa·s时的温度数值并称为“封接温度”。要求玻璃的封接温度不高于要封装的半导体的最高允许温度，这样该半导体的电学性能不会被加热温度损害。半导体的最高允许温度随类型和设计而有所变化。由于半导体的最高允许温度可以达到大约710℃，重要的是玻璃的封接温度不超过710℃。对该玻璃的另一项要求在于其热膨胀系数。该要求是玻璃的热膨胀系数应与杜美丝的相一致，杜美丝是最常用的电极材料。更具体地说，该玻璃的热膨胀系数在30～380℃温度范围内应为85×10^-7～105×10^-7/℃。

目前，用于封装半导体并且满足上述条件的玻璃是PbO含量高达45～75重量％的铅硅酸盐玻璃。这是因为PbO具有极强的降低玻璃粘度的作用，同时又能形成稳定的硅酸盐玻璃。举例来说，用于封装半导体的、PbO含量为46重量％的玻璃，其封接温度约为700℃。用于封装半导体的、PbO含量为60重量％的玻璃，其封接温度约为655℃。

最近几年，由于有害成分如铅、镉和砷而引起的环境污染已经成为一个问题。人们要求工业产品不含这些有害成分。在电子部件工业中，人们一直在努力试图使用无铅焊料。此外，人们要求用来封装半导体的玻璃中也没有PbO。

JP-A-6-206737(术语“JP-A”用于本文中时表示未经审查、公开的日本专利申请)公开了一种方案，它试图从铅玻璃中除去铅，该铅玻璃被用作电子仪器和电子部件的一种成分，从而用杜美丝进行稳定地封接。但是这种尝试的目的在于使铅玻璃中PbO的含量达到约20～30重量％。PbO含量约为20～30重量％的玻璃是一种用于封接荧光灯或白炽灯灯泡的玻璃。这种玻璃材料原来的封接温度约为750℃。此外，在上述JP-A-6-206737中公开的无铅玻璃的封接温度高达790℃。因此，上面所公开的这种玻璃材料不能达到不超过710℃的封接温度，正如对用来封装半导体的玻璃所要求的那样。

本发明的目的在于提供一种用于封装半导体的玻璃，该玻璃基本上不含铅或其它有害成分，但其封接温度不超过710℃，并可以用杜美丝稳定地封接。本发明的另一个目的在于提供由上述玻璃制得的封接玻璃封装体。

本发明的这些和其它一些目的，可以通过用于封装半导体的玻璃而实现，该玻璃包括：

Li₂O、Na₂O和K₂O中至少两种；以及

B₂O₃，

其中，所述的玻璃不含铅，并且

其中，当所述玻璃的粘度为10⁶dPa·s时，所述玻璃的温度不超过710℃。

此外，本发明的这些和其它一些目的可以通过用于封装半导体的玻璃而实现，该玻璃包括：

40-70重量％的SiO₂；

5-20重量％的B₂O₃；

0-15重量％的Al₂O₃；

总量为0-45重量％的MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO；以及

总量为5-25重量％的Li₂O、Na₂O和K₂O中至少两种，

每一种成分均基于所述玻璃的总量。

此外，本发明的这些和其它一些目的，可以通过用于封装半导体的玻璃封装体而实现，该封装体包括含有下列成分的玻璃：

Li₂O、Na₂O和K₂O中至少两种；以及

B₂O₃，

其中，所述玻璃不含铅，并且

其中，当所述玻璃的粘度为10⁶dPa·s时，所述玻璃的温度不超过710℃。