[发明专利]半导体封入用玻璃和半导体封入用外套管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封入用玻璃，也就是用来气密封入硅二极管、发光二极管、热控管等元件，和与之电气上连接的钼丝等电极材料的玻璃，和用它们制作的半导体封入用外套管。

现有技术

二极管元件在施加电压时有电流能流动的正向和电流不能流动的逆向，也就是说具有整流效应。

在二极管中，要求从正向能流过大电流而沿逆向电流不能流过。再者沿逆向施加电压时能耐受的电压称为逆向耐压，越高越好。此外，沿逆向施加电压时少量流过的电流称为漏电流，尽可能越小越好。

二极管由二极管元件、向其传递电压的电极和引线组成，元件制成夹入电极间的结构是一般的，为了提高元件与电极的电气导电性有时在元件与电极之间插入银质的小片。

二极管元件为使P相与N相在一处或多处结合的结构，因为靠正空穴或电子的移动来发挥功能，故PN结部特别重要。此一二极管元件内的正空穴或电子对Li、Na和K的附着是极其敏感的。元件附着这些成分时正空穴或因电子吸附或排斥而打乱排列，无法得到二极管的整流功能，或在低的逆电压下短路而功效不好。

因此通常在元件的侧面覆盖SiN膜、Al₂O₃膜、不含Li或Na或K的半导体覆盖用玻璃膜而保护PN结部，进而封入管玻璃中。

现有技术中，在作为封装发挥功能的管玻璃中，封入二极管元件，因为采取PN结部与管玻璃表面不直接接触的结构，故允许含有Li、Na或K。这些成分出于在高温下不会使半导体元件劣化而使玻璃低融点化，并且使热膨胀系数适合于作为电极材料的钼的高膨胀化的目的而含有。

近年来，为了工序的简化和费用的削减，尝试了省略二极管元件的保护膜。也就是说研究了使管玻璃内面与元件贴紧地封入，借此使管玻璃本身具有保护膜的功能。再者在此种二极管的场合，因为电极与管玻璃内面直接接触，故作为电极材料可以使用接近于管玻璃的膨胀性的钼。

具体地说上述二极管如以下这样制造。首先，用钼电极夹着没有保护膜的二极管元件插入管玻璃中。随着温度上升玻璃软化变形在PN结面上管玻璃的内面贴紧而使二极管元件的封入结束。如果进行气氛调整使二极管元件外部的压力高于二极管元件周边的压力，则可以进一步改善贴紧性。

在这种管玻璃中，最好是①为了提高逆向耐压，减小漏电流，应基本上不含Li、Na或K，②为了防止PN结部相互扩散而逆向耐压劣化，应能在低温下封入，③热膨胀系数应与钼电极一致，④封入时应没有来自玻璃的气体的发生，以便不加大漏电流，不降低逆向耐压，⑤体积电阻率应高，以便即使施加大的逆电压时漏电流也极小，⑥为了提高二极管制造工序的成品率，应能高精度地成形为管状，等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够满足上述要求的，半导体封入用玻璃和用它们制作的半导体封入用外套管。

本发明的半导体封入用玻璃，其特征在于，按质量百分率具有SiO₂20～50％，Al₂O₃ 1～12％，B₂O₃ 6～25％，PbO 30～55％，Cs₂O 0.5～12％，Li₂O+Na₂O+K₂O＜90ppm的组成。

此外本发明的半导体封入用外套管，其特征在于，由按质量百分率具有SiO₂ 20～50％，Al₂O₃ 1～12％，B₂O₃ 6～25％，PbO 30～55％，Cs₂O 0.5～12％，Li₂O+Na₂O+K₂O＜90ppm的组成的管玻璃来构成。

未特别说明时，本申请中的质量百分率以玻璃总量为100％。实施发明的方案

下面描述在本发明中，如上所述限定组成的理由。

SiO₂是构成玻璃的网络的成分，其含量为20～50％，最好是31～38％。如果少于31％则有耐候性变差的倾向，如果少于20％则容易导致管玻璃出现烧迹，形成不良外观。如果超过38％则有玻璃变硬的倾向，如果超过50％则封入温度超过760℃，PN结部相互扩散而导致逆向耐压劣化。