[发明专利]半导体封装用无铅玻璃和半导体封装用外套管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装用无铅玻璃，具体而言，涉及用于封装硅二极管、发光二极管、热敏电阻等半导体元件的半导体封装用无铅玻璃。

背景技术

热敏电阻、二极管、LED等半导体元件需要气密封装。目前，用于气密封装半导体元件的外套管一直以来使用铅玻璃制品，但近年来，也提出了专利文献1、专利文献2等中所介绍的无铅玻璃制品。这样的半导体封装用玻璃是在熔融窑中将玻璃原料熔融，将熔融玻璃成型为管状之后，将所得玻璃管切断为长度约2mm左右并洗净，形成被称为有孔玻璃珠（beads）的短玻璃外套管并出货。半导体封装部件的装配则是通过将半导体元件和杜美丝等金属线插入外套管并加热来进行。通过该加热，外套管端部的玻璃软化，将金属线熔融封装，从而能够将半导体元件气密封装于外套管内。为了除去露到套管外的金属线的氧化膜，会对这样制成的半导体封装部件进行酸处理或镀敷处理等。

构成半导体封装用外套管的半导体封装用玻璃要求具有：（1）能够在不致使得半导体元件劣化的低温下封装；（2）具有与金属线的热膨胀系数匹配的热膨胀系数；（3）玻璃和金属线的粘合性足够高；（4）体积电阻率高；（5）耐化学品性特别是耐酸性足够高，不致因酸处理、镀敷处理等发生劣化；（6）成型粘度下不易发生结晶（耐失透性优异），能够实现高生产率等特性。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2002-37641号公报

专利文献2：美国专利第7102242号公报

发明内容

发明要解决的课题

当半导体元件封装时的温度较高时，会出现元件劣化，或因超过金属的屈服点而失去弹性，从而导致金属线接触不良的问题。尽管为了改善这些问题，优选为是降低玻璃的封装温度，但如果仅是通过减少SiO₂等玻璃骨架成分，或增加碱金属成分来改变组成，将导致玻璃耐酸性降低。如果对耐酸性不足的玻璃进行酸处理或者镀敷处理，玻璃表面会劣化，产生细小裂纹。一旦玻璃表面出现这样的裂纹，将容易导致附着各种污渍和水分，使得元件表面电阻降低，电气制品出现故障。且当玻璃的碱金属含量增加时，膨胀系数将变得与金属线的膨胀系数不匹配。还会出现析出结晶、玻璃管成型时尺寸不易控制、生产率变差的问题。

本发明的目的在于提供一种能够在低温下封装半导体元件、且耐酸性优异、玻璃管成型时不易析出结晶的半导体封装用无铅玻璃和半导体封装用外套管。

解决课题的手段

本发明人等发现：在维持SiO₂、TiO₂的含量的情况下，通过增加ZnO含量，能够同时实现低温化和防止耐酸性的降低，而且，如果增加ZnO含量，容易产生硅酸锌（Li₂ZnSiO₄结晶），因此，通过将Li₂O的含量限制在12%以下，并使ZnO/Li₂O为0.84～2，就能够得到性能稳定的玻璃。

即，本发明的半导体封装用无铅玻璃的特征在于，作为玻璃组成，以摩尔%计含有SiO₂45～58%、Al₂O₃0～6%、B₂O₃14.5～30%、MgO0～3%、CaO0～3%、ZnO4.2～14.2%、Li₂O5～12%、Na₂O0～15%、K₂O0～7%、Li₂O＋Na₂O＋K₂O15～30%、TiO₂0.1～8%，且ZnO/Li₂O在0.84～2的范围内。其中，“无铅”是指不主动添加铅原料作为玻璃原料，但并非完全排除从杂质等的混入。更具体而言，“无铅”是指玻璃组成中的PbO的含量包括从杂质等的混入在内，仍在1000ppm以下。

在本发明中，SiO₂＋TiO₂优选为52.1～56.5%。

根据上述构成，能够得到耐酸性更优异的玻璃。