【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納するための電子部品収納用容器に関し、特にガラスを溶着させて外部リード端子を容器に固定する電子部品収納用容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子や圧電素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、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、上面の中央部に電子部品を収容する空所を形成するための凹部を有するとともに外周部に封止ガラスを被着させた絶縁基体と、同じく酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、下面の中央部に電子部品を収容する空所を形成するための凹部を有するとともに外周部に封止ガラスを被着させた蓋体と、内部に収容する電子部品を外部の電気回路に電気的に接続するための外部リード端子とから構成されており、絶縁基体の上面に外部リード端子を載置するとともに予め被着させておいた封止ガラスを溶融させることによって外部リード端子を絶縁基体に仮止めし、次に絶縁基体の凹部に半導体素子等の電子部品を収容・固定するとともにこの電子部品の各電極をボンディングワイヤ等を介して外部リード端子に接続し、しかる後、絶縁基体に蓋体を載置してその相対向する各主面に被着させておいた封止ガラスを溶融一体化させ、絶縁基体と蓋体と外部リード端子とから成る容器を気密に封止することによって製品としての電子装置となる。
【０００３】
なお、外部リード端子および封止ガラスには、絶縁基体および蓋体の材料である酸化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数が７×１０−６／℃程度であるので、この値に近い熱膨張係数を有する材料が使用され、外部リード端子としては熱膨張係数が４×１０−６〜６×１０−６／℃程度である、４２合金と呼ばれる４２質量％Ｎｉ−５８質量％Ｆｅ組成のニケッル−鉄合金や、コバールと呼ばれる５５質量％Ｆｅ−２９質量％Ｎｉ−１６質量％Ｃｏ組成の合金などが使用されている。また、封止ガラスとしては熱膨張係数が６．５×１０−６／℃程度である、酸化鉛を５６〜６６質量％、酸化硼素を４〜１４質量％、酸化珪素を４〜１４質量％および酸化亜鉛を０．５〜３質量％含むガラス成分１００質量部に対して、フィラーとしてコージェライト系化合物を９〜１９質量部、チタン酸錫系化合物を１０〜２０質量部添加した鉛−硼酸系のガラスが使用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１２１５８２号公報
【０００５】
【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、外部リード端子として４２合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の鉄を含む材料を使用しているので、外部リード端子の比透磁率が高く、かつ導電率が低いという問題点を有していた。
【０００６】
すなわち、外部リード端子の比透磁率が高く、かつ導電率が低い場合、
（１）外部リード端子の比透磁率が高いと、外部リード端子の自己インダクタンスが大きいものとなり、外部リード端子に電流が流れた際に大きな逆起電力を誘発し電子部品にノイズが入力され、電子部品に誤動作を生じる。
【０００７】
（２）外部リード端子の導電率が低いと、外部リード端子に信号を伝播させた際に信号の伝播速度が遅くなり、高速駆動を行なう半導体素子等の電子部品を収納することができなくなる。
【０００８】
（３）外部リード端子の導電率が低いと、外部リード端子の細線化に伴い電気抵抗が非常に高いものとなり、外部リード端子に信号を伝播させた際に外部リード端子の高い電気抵抗に起因して信号が大きく減衰してしまい、その結果、電子部品に信号を正確に入力することができず、電子部品に誤動作を生じさせる。
【０００９】
という問題を発生させる。
【００１０】
このような問題点を解決するために、鉄を含む材料に較べて比透磁率が低く、かつ導電率が高い銅もしくは銅を主成分とする材料を外部リード端子として使用することが考えられる。しかしながら、銅もしくは銅を主成分とする材料から成る外部リード端子の熱膨張係数が１３×１０−６〜１８×１０−６／℃程度であることから、銅もしくは銅を主成分とする材料から成る外部リード端子と酸化アルミニウム質焼結体等の絶縁材料から成る絶縁基体および蓋体とを組み合わせた場合、これらの熱膨張係数の差が大きく、この差に起因して封止ガラスの強度を超えた大きな熱応力が発生し、封止ガラスにクラックが発生して容器を気密封止することができないという問題点を有していた。
【００１１】
また、従来の鉛−硼酸系の封止ガラスは、１ＭＨｚにおけるガラスの比誘電率が１２以上と大きく、このために外部リード端子間の静電容量が大きくなり、一方では近時の信号の高速化傾向に伴い、この静電容量によるノイズの発生が問題となってきている。
【００１２】
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、外部リード端子として比透磁率が低く、かつ導電率が高い銅または銅を主成分とする金属を用いることのできるガラス封止型の電子部品収納用容器を提供することにある。
【００１３】
【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、上面に電子部品が搭載される搭載部を有するとともにこの搭載部周辺に前記電子部品の各電極が接続される複数個の外部リード端子が封止材を介して固着されている絶縁基体と、下面外周部に前記封止材と同じ封止材が被着されている蓋体とを具備しており、これら封止材を加熱溶融し固化させることによって、前記絶縁基体と前記蓋体とを接合させた内部に前記電子部品を気密に収容する電子部品収納用容器であって、前記外部リード端子は銅または銅を主成分とする金属から成り、前記絶縁基体および前記蓋体は４０乃至４００℃における熱膨張係数が８．５×１０−６乃至１８×１０−６／℃のセラミックスから成り、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２０乃至４０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。
【００１４】
本発明の電子部品収納用容器によれば、外部リード端子は銅または銅を主成分とする金属から成ることから、これらは従来の４２合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の鉄を主成分とする材料に比較して比透磁率が低く、外部リード端子の自己インダクタンスが小さくなり、外部リード端子に大きな電流が流れても逆起電力に起因するノイズを小さなものとすることができ、電子部品を誤動作させずに正常に作動させることができる。また導電率が高いので、外部リード端子に信号を伝播させた際に信号の伝播速度がきわめて速いものとなり、高速駆動を行なう半導体素子等の電子部品を内部に収納した場合であっても、充分な高速度で信号を伝播させることができる。さらに導電率が高いので、外部リード端子を細線化しても、電気抵抗は非常に高くなることはなく、外部リード端子における信号の減衰を小さなものとすることができ、信号を正確に伝播することができる。
【００１５】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体および蓋体は、４０〜４００℃における熱膨張係数が８．５×１０−６〜１８×１０−６／℃のセラミックスから成ることから、外部リード端子として使用する銅もしくは銅を主成分とする金属の熱膨張係数との差が小さいので、絶縁基体および蓋体間で外部リード端子を気密に封止するための封止材に作用する熱応力が小さくなり、封止材にクラックが発生することはなく、気密封止の信頼性を向上することができる。
【００１６】
さらに、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％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２０〜４０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から、封止材の熱膨張係数が１０×１０−６〜１５×１０−６／℃程度となり、封止材、絶縁基体、蓋体および外部リード端子の熱膨張係数がそれぞれ近似するので、これらの熱膨張係数の相違に起因して発生する熱応力を小さなものとすることができ、電子部品収納用容器の気密封止の信頼性を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材に鉛を含まない低融点ガラスを使用したことから、環境負荷物質に指定されている酸化鉛を主成分とする従来の鉛−硼酸系の封止ガラスと異なり、地球環境保護の観点からも優れた電子部品収納用容器とすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電子部品収納用容器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を半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージに適用した場合の実施の形態の一例である。この図において、１は上面に電子部品５が搭載される搭載部を有するとともにこの搭載部周辺に電子部品５の各電極が接続される複数個の外部リード端子３が封止材４を介して固着されている絶縁基体、２は下面外周部に封止材４と同じ封止材が被着されている蓋体であり、主に絶縁基体１と蓋体２とで半導体素子等の電子部品５を収容するための容器が構成される。なお、電子部品５の例としては、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子の他に、圧電素子や表面弾性波素子等が挙げられる。
【００１９】
絶縁基体１は、４０〜４００℃における熱膨張係数が８．５×１０−６〜１８×１０−６／℃のセラミックス、例えば、酸化バリウムを５〜６０質量％含有するガラスと、４０〜４００℃における熱膨張係数が６×１０−６／℃以上の金属酸化物粒子を含むフィラーとから成り、ガラスおよび／またはフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ２換算で０．１〜３０質量％の割合で含有するガラスセラミックス焼結体で形成される。そして、その上面の中央部付近に電子部品５を収容する搭載部が形成され、搭載部の底面には電子部品５がガラスや樹脂・ろう材等から成る接着材を介して接着固定される。
【００２０】
なお、このような酸化バリウム含有ガラスとしては、
ＳｉＯ２−ＢａＯ−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ、
ＳｉＯ２−ＢａＯ−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２−ＳｒＯ、
ＳｉＯ２−ＢａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＺｒＯ２、
ＳｉＯ２−ＢａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ
等の組成物が例示される。
【００２１】
一方、酸化バリウム含有ガラスと組み合わせるフィラーとしては、絶縁基体１と成るガラスセラミック焼結体の熱膨張係数を、銅あるいは銅を主成分とする金属材料から成る外部リード端子３の熱膨張係数１３×１０−６〜１８×１０−６／℃程度に近似させるために、４０〜４００℃における熱膨張係数が６×１０−６〜３０×１０−６／℃のものであることが望ましい。
【００２２】
このような熱膨張係数が６×１０−６〜３０×１０−６／℃のフィラーとしては、クリストバライト（ＳｉＯ２），クオーツ（ＳｉＯ２），トリジマイト（ＳｉＯ２），フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２），スピネル（２ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３），ウオラスナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ２），モンティセラナイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２），ネフエリン（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２），ジオプサイト（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２），メルビナイト（３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２），アケルマイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２），マグネシア（ＭｇＯ），アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），カーネギアイト（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２），エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２），ホウ酸マグネシウム（ＭｇＯ・Ｂ２Ｏ３），セルシアン（ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２），Ｂ２Ｏ３・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ２，ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ２Ｏ３）等が例示される。なお、これらの中でも特に、クリストバライトやクオーツ，トリジマイト等のＳｉＯ２系材料やフォルステライト，エンスタタイトが、絶縁基体１と成るガラスセラミック焼結体の熱膨張係数を容易に高いものとすることができる。
【００２３】
また、ガラスセラミック焼結体の酸化バリウム含有ガラスとフィラーとの比率は、酸化バリウム含有ガラスが２０〜８０体積％、フィラーが８０〜２０体積％とすることが好ましい。
酸化バリウム含有ガラスとフィラーの量を上記の範囲とするのは、酸化バリウム含有ガラスの量が２０体積％より少ない、換言すればフィラーが８０体積％より多いとガラスを液相焼結することができないので高温で焼成する必要があり、また酸化バリウム含有ガラスが８０体積％より多い、換言すればフィラーが２０体積％より少ないとガラスセラミック焼結体の特性が酸化バリウム含有ガラスの特性に大きく依存してしまい、機械的強度や熱膨張係数等の材料特性の制御が困難となってしまうためである。
【００２４】
このような絶縁基体１は、例えば酸化バリウムを含むガラスとＺｒ化合物を含むフィラーとの混合物に、適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用し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必要に応じてこれを複数枚積層し、約７００〜１３００℃の温度で焼成することによって、あるいは酸化バリウムを含むガラスとＺｒ化合物を含むフィラーとの混合物に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して原料粉末を調整するとともに原料粉末をプレス成形することによって所定形状に成形し、しかる後、その成形体を約７００〜１３００℃の温度で焼成することによって作製される。
【００２５】
また、絶縁基体１の上面外周部には、熱膨張係数が１３×１０−６〜１８×１０−６／℃程度で、銅もしくは銅を主成分とする金属材料から成る外部リード端子３の一端がガラスから成る封止材４を介して固着される。外部リード端子３は、銅もしくは銅を主成分とする金属を従来周知の圧延加工法または打ち抜き加工法を採用することによって所定の板状に形成することができる。
【００２６】
このような銅もしくは銅を主成分とする金属としては、例えば、純銅（４０〜４００℃における熱膨張係数が１８×１０−６／℃程度）、銅９５％−ニッケル５％合金（４０〜４００℃における熱膨張係数が１６×１０−６／℃程度）、銅９０％−ニッケル１０％合金（４０〜４００℃における熱膨張係数が１４×１０−６／℃程度）が例示される。
【００２７】
外部リード端子３は、内部に収容する電子部品５を外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に接続する用をなし、その一端には電子部品５の各電極がボンディングワイヤ６を介して接続され、外部リード端子３を外部電気回路基板の配線導体に接続することによって電子部品５は外部電気回路と電気的に接続されることとなる。
【００２８】
本発明の電子部品収納用容器によれば、外部リード端子３として銅または銅を主成分とする金属から成ることから、これらは従来の４２合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の鉄を主成分とする材料に比較して比透磁率が低く、外部リード端子３の自己インダクタンスが小さくなり、外部リード端子３に大きな電流が流れても逆起電力に起因するノイズを小さなものとすることができ、電子部品５を誤動作させずに正常に作動させることができる。またこれらは導電率が高いので、外部リード端子３に信号を伝播させた際に信号の伝播速度がきわめて速いものとなり、高速駆動を行なう電子部品５を内部に収納した場合であっても、充分な高速度で信号を伝播させることができる。さらにまた、これらは導電率が高いので、外部リード端子３を細線化しても、電気抵抗は高くならず、外部リード端子３における信号の減衰を小さなものとすることができ、信号を正確に伝播することができる。
【００２９】
なお、外部リード端子３は、その表面にニッケルや金等から成る良導電性で、かつ耐食性に優れた金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくと外部リード端子３の酸化腐食を有効に防止するとともに外部リード端子３と外部電気回路との電気的接続を良好となすことができる。そのため外部リード端子３は、その表面にニッケルや金等の金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３０】
また、絶縁基体１の上面に外部リード端子３を固着する封止材４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２０〜４０質量部添加したものから成ることが重要であり、これに有機バインダや可塑材・溶剤を添加混合してガラスペーストを作り、このガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法により絶縁基体１の上面に印刷塗布するとともに３５０℃程度に加熱し軟化溶融させた後、冷却固化させることにより絶縁基体１の上面に被着される。
【００３１】
なお、絶縁基体１への外部リード端子３の固着は、絶縁基体１の上面に被着された封止材４の上に外部リード端子３の一端を載置し、３８０℃程度の温度に加熱して封止材４を加熱溶融させることによって行われる。
【００３２】
さらに、外部リード端子３が封止材４によって固着された絶縁基体１は、下面外周部に封止材４と同じ封止材を被着させた蓋体２を絶縁基体１の上面に載置し、４３０℃程度に加熱溶融させることによって蓋体２と接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器内部に電子部品５が気密に封止される。
【００３３】
蓋体２は、絶縁基体１と同様の材料、具体的には酸化バリウムを５〜６０質量％含有するガラスと、４０〜４００℃における熱膨張係数が６×１０−６／℃以上の金属酸化物粒子を含むフィラーとから成り、ガラスおよび／またはフィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ２換算で０．１〜３０質量％の割合で含有するガラスセラミック焼結体で形成され、絶縁基体１と同様の方法によって製作される。
【００３４】
蓋体２の下面に被着された封止材４と同じ封止材は、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％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２０〜４０質量部添加したものから成ることが重要であり、これに有機バインダや可塑材・溶剤を添加混合してガラスペーストを作り、このガラスペーストを従来周知のスクリーン印刷法により蓋体２の下面に印刷塗布するとともに、このガラスペーストを３５０℃程度に加熱し軟化溶融させた後、冷却固化させることにより蓋体２に被着される。
【００３５】
本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体１および蓋体２を４０〜４００℃における熱膨張係数が８．５×１０−６〜１８×１０−６／℃のセラミック材で形成したことから、絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数が銅もしくは銅を主成分とする金属材料から成る外部リード端子３の熱膨張係数（１３×１０−６〜１８×１０−６／℃）に近似し、その結果、絶縁基体１および蓋体２と外部リード端子３に半導体素子５の作動時に発する熱が作用しても絶縁基体１および蓋体２と外部リード端子３との間には大きな熱応力が発生することはなく、これによって絶縁基体１や蓋体２・封止材４にクラックや割れが発生するのを有効に防止し、容器内部に電子部品５を気密に封止して電子部品５を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させる電子装置を得ることができる。
【００３６】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材４を上述の組成としたことから、封止材４の熱膨張係数が１０×１０−６〜１５×１０−６／℃程度であり、封止材４の熱膨張係数と絶縁基体１・蓋体２および銅もしくは銅を主成分とする金属材料から成る外部リード端子３の熱膨張係数とが近似し、その結果、封止材４を介して絶縁基体１と蓋体２とを間に外部リード端子３を挟み込んで接合させる際に、封止材４と外部リード端子３との間に各々の熱膨張係数の相違に起因して応力が発生することはなく、また封止材４と絶縁基体１および蓋体２との間に熱膨張係数の相違に起因して応力が発生することはなく、これによって封止材４にクラックが入るのが有効に防止され、容器の気密封止を完全として内部に収容する電子部品５を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させる電子装置を得ることが可能となる。
【００３７】
さらに、フィラーとして珪酸ジルコニウムをガラス成分１００質量部に対して２０〜４０質量部と少ない添加量としたことから、封止材４の流動性が添加されたフィラーによって低下することはなく、その結果、封止材４を介しての絶縁基体１と蓋体２との接合信頼性は極めて高いものとなり、電子部品５の気密封止を確実として電子部品５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とすることができる。
【００３８】
また、封止材４は、１ＭＨｚにおける比誘電率が１０以下と低く、外部リード端子３間の静電容量を低くすることが可能となり、外部リード３間の静電容量によって電子部品５の作動中に生じるノイズによる誤動作を防止することが可能となり電子部品５を安定に作動させる電子部品収納用容器とすることができる。
【００３９】
なお、封止材４は鉛を含有しない低融点ガラスから成り、その組成範囲については本件発明者等の実験によって、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２０〜４０質量部添加したものから成るものである。鉛を含有しないので、本発明の電子部品収納用容器を使用した電子装置が万一屋外に廃棄され、雨等に曝されても電子部品収納用容器から鉛が溶出して地球環境を汚染する虞がない。
【００４０】
封止材４に上述の組成のガラスを使用する場合、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）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り、低温での電子部品収納用容器の気密封止が困難となる傾向があり、また、４５質量％を超えると封止材４の耐薬品性が低下し、電子部品収納用容器の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にある。従って、五酸化バナジウムの含有率は３５〜４５質量％の範囲とする。
【００４１】
また、二酸化テルル（ＴｅＯ２）は、その含有率が３０質量％未満であるとガラスの軟化温度が高くなり、低温での電子部品収納用容器の気密封止が困難となる傾向があり、４０質量％を超えると封止材４の耐薬品性が低下し、電子部品収納用容器の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向にある。従って、二酸化テルルの含有率は３０〜４０質量％の範囲とする。
【００４２】
さらに、酸化バリウム（ＢａＯ）は、その含有率が１５質量％未満であるとガラスの軟化温度が高くなり、低温での電子部品収納用容器の気密封止が困難となる傾向があり、２５質量％を超えるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下し、封止材４を介して電子部品収納用容器を気密封止することが困難となる傾向がある。従って、酸化バリウムの含有率は１５〜２５質量％の範囲とする。
【００４３】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、その含有率が１質量％未満であるとガラスの軟化温度が高くなり、低温での電子部品収納用容器の気密封止が困難となる傾向があり、１０質量％を超えるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下し、封止材４を介して電子部品収納用容器を気密封止することが困難となる傾向がある。従って、酸化亜鉛の含有率は１〜１０質量％の範囲とする。
【００４４】
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は、その含有率が０．１質量％未満であるとガラスの軟化温度が高くなり、低温での電子部品収納用容器の気密封止が困難となる傾向があり、２質量％を超えるとガラスの結晶化が進んで流動性が低下し、封止材４を介して電子部品収納用容器を気密封止することが困難となる傾向がある。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。
【００４５】
酸化珪素（ＳｉＯ２）は、その含有率が０．１質量％未満であると封止材４の熱膨張係数が大きくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、電子部品収納用容器の気密封止の信頼性が低下する傾向があり、２質量％を超えるとガラスの軟化温度が高くなり、低温での電子部品収納用容器の気密封止が困難となる傾向がある。従って、酸化珪素の含有率は０．１〜２質量％の範囲とする。
【００４６】
さらに、フィラーとして添加される珪酸ジルコニウムは、その含有量がガラス成分１００質量部に対して２０質量部未満であると封止材４のガラスの強度が低下し、電子部品収納用容器の気密封止の信頼性が大きく低下する傾向があり、また、４０質量部を超えると封止材４の熱膨張係数が小さくなって絶縁基体１および蓋体２の熱膨張係数と外部リード端子３の熱膨張係数とが大きく相違して、電子部品収納用容器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１００質量部に対して２０〜４０質量部の範囲とする。
【００４７】
かくして、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体１に外部リード端子３を封止材４を介して接合させ、さらに、絶縁基体１の搭載部に電子部品５をガラスや樹脂・ろう材等の接着材を介して接着固定するとともに電子部品５の各電極をボンディングワイヤ６により外部リード端子３に接続させ、しかる後、外部リード端子３の上面に蓋体２を封止材４と同じ封止材を介して気密に封止することによって絶縁基体１と蓋体２とから成る容器内部に電子部品５を気密に封止した最終製品としての電子装置が完成する。
【００４８】
【実施例】
封止材４の効果の確認のために、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実施例を示す。
【００４９】
まず、各構成要素の質量％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のヘリウムガスリークテスト（ＭＩＬ ＳＴＤ ８８３ ＭＥＴＨＯＤ１０１４．７）を実施した。なお、絶縁基体１および蓋体２は、熱膨張係数が１２×１０−６／℃のセラミックスから成る材料を用いて作製した。
【００５０】
（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（表１参照）を加えて合計が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。
【００５１】
【表１】
【００５２】
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ことがわかった。
【００５３】
（実施例２）
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。
五酸化バナジウムの含有量を３５〜４５質量％の範囲とし、二酸化テルルの含有量を２５〜４５質量％の間で変化させ、その他の成分（表２参照）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。
【００５４】
【表２】
【００５５】
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ことがわかった。
【００５６】
また、微量成分においても同種の実験を行ない、接合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％含むガラスの場合において良好な気密信頼性を示すことがわかり、本発明の効果を確認することができた。
【００５７】
（実施例３）
さらに、ガラス組成を一定にし、フィラーとしての珪酸ジルコニウムの添加量を変化させて同様の実験を行なった。評価結果を表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】
フィラーとしては、珪酸ジルコニウムをガラス成分１００質量部に対して２０〜４０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ことがわかった。
【００６０】
（実施例４）
次に、セラミックスの組成を変化させて、熱膨張係数が８．２×１０−６〜１８．４×１０−６／℃となるように絶縁基体１と蓋体２を作製し、容器の気密信頼性を確認した。なお、外部リード端子３は熱膨張係数が１４×１０−６／℃程度の銅９０％−ニッケル１０％合金を用い、封止材４は上述の実施例１の（４）（熱膨張係数が１２．５×１０−６／℃）の組成のガラスを用いた。評価結果を表４に示す。
【００６１】
【表４】
【００６２】
表４の結果より、熱膨張係数が８．５×１０−６〜１８×１０−６／℃の範囲でサンプル数１００個に対して不良発生数ゼロの良好な気密信頼性が得られることがわかった。
【００６３】
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、図１では、蓋体２を下面に凹部を有する構造のものとした場合の例を示したが、蓋体２は平板状のものとし、代わって絶縁基体１の方に電子部品を収容する凹部を設けてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の電子部品収納用容器によれば、外部リード端子は銅または銅を主成分とする金属から成ることから、これらは従来の４２合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の鉄を主成分とする材料に比較して比透磁率が低く、外部リード端子の自己インダクタンスが小さくなり、外部リード端子に大きな電流が流れても逆起電力に起因するノイズを小さなものとすることができ、電子部品を誤動作させずに正常に作動させることができる。またこれらは導電率が高いので、外部リード端子に信号を伝播させた際に信号の伝播速度がきわめて速いものとなり、高速駆動を行なう半導体素子等の電子部品を内部に収納した場合であっても、充分な高速度で信号を伝播させることができる。さらにまた、これらは導電率が高いので、外部リード端子を細線化しても、電気抵抗は高くならず、外部リード端子における信号の減衰を小さなものとすることができ、信号を正確に伝播することができる。
【００６５】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体および蓋体は、４０〜４００℃における熱膨張係数が８．５×１０−６〜１８×１０−６／℃のセラミックスから成ることから、外部リード端子として使用する銅もしくは銅を主成分とする金属の熱膨張係数との差が小さいので、絶縁基体および蓋体間で外部リード端子を気密に封止するための封止材に作用する熱応力が小さくなり、封止材にクラックが発生することはなく、気密封止の信頼性を向上することができる。
【００６６】
さらに、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％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２０〜４０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から、封止材の熱膨張係数が１０×１０−６〜１５×１０−６／℃程度となり、封止材、絶縁基体、蓋体および外部リード端子の熱膨張係数がそれぞれ近似するので、これら熱膨張係数の相違に起因して発生する熱応力を小さなものとすることができ、電子部品収納用容器の気密封止の信頼性を高めることができる。
【００６７】
また、本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体と蓋体とを接合させる封止材に鉛を含まない低温ガラスを使用したことから、環境負荷物質に指定されている酸化鉛を主成分とする従来の鉛硼酸系の低温封止ガラスと異なり、地球環境保護の観点からも優れた電子部品収納用容器とすることができる。
【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。
【符号の説明】
１・・・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・・・蓋体
３・・・・・・・・外部リード端子
４・・・・・・・・封止材
５・・・・・・・・電子部品[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component storage container for hermetically sealing and storing electronic components such as a semiconductor element and a piezoelectric vibrator, and more particularly to an electronic component storage container for fixing external lead terminals to a container by fusing glass. For containers.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, electronic component storage containers for storing electronic components such as semiconductor elements and piezoelectric elements are made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body or an aluminum nitride sintered body. An insulating substrate having a concave portion for forming a space for accommodating the parts and having an outer peripheral portion covered with a sealing glass, and an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body. A cover having a concave portion for forming a space for accommodating an electronic component and having a sealing glass adhered to an outer peripheral portion thereof, and a cover for electrically connecting the electronic component contained therein to an external electric circuit. The external lead terminal is temporarily fixed to the insulating substrate by mounting the external lead terminal on the upper surface of the insulating base and melting the sealing glass previously applied. Next, an electronic component such as a semiconductor element is accommodated and fixed in the concave portion of the insulating base, and each electrode of the electronic component is connected to an external lead terminal via a bonding wire or the like, and then the lid is placed on the insulating base. Then, the sealing glass adhered to each of the main surfaces facing each other is melted and integrated, and the container comprising the insulating base, the lid, and the external lead terminals is hermetically sealed, so that an electronic product as a product is obtained. Device.
[0003]
The external lead terminals and the sealing glass have a thermal expansion coefficient of 7 × 10 of the aluminum oxide sintered body as a material of the insulating base and the lid.-6/ ° C., a material having a thermal expansion coefficient close to this value is used, and the external lead terminal has a thermal expansion coefficient of 4 × 10-6~ 6 × 10-6Nickel-iron alloy having a composition of 42% by mass Ni-58% by mass Fe, called 42 alloy, or an alloy having a composition of 55% by mass Fe-29% by mass Ni-16% by mass called Kovar, which is about / ° C. Have been. The sealing glass has a thermal expansion coefficient of 6.5 × 10-6/ C is about 100% by mass of a glass component containing 56 to 66% by mass of lead oxide, 4 to 14% by mass of boron oxide, 4 to 14% by mass of silicon oxide, and 0.5 to 3% by mass of zinc oxide. On the other hand, a lead-borate glass to which 9 to 19 parts by mass of a cordierite compound and 10 to 20 parts by mass of a tin titanate compound are added as a filler is used.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-121582
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional electronic component storage container, since a material containing iron such as a 42 alloy or an iron-nickel-cobalt alloy is used as the external lead terminal, the external lead terminal has a high relative magnetic permeability, and There was a problem that the conductivity was low.
[0006]
That is, when the relative magnetic permeability of the external lead terminal is high and the conductivity is low,
(1) When the relative magnetic permeability of the external lead terminal is high, the self-inductance of the external lead terminal becomes large, and when a current flows through the external lead terminal, a large back electromotive force is induced to input noise to electronic components, Malfunctions occur in electronic components.
[0007]
(2) If the conductivity of the external lead terminal is low, the signal propagation speed becomes slow when the signal is propagated to the external lead terminal, and it becomes impossible to accommodate electronic components such as semiconductor elements that perform high-speed driving.
[0008]
(3) If the conductivity of the external lead terminal is low, the electric resistance becomes extremely high due to the thinning of the external lead terminal, and due to the high electric resistance of the external lead terminal when a signal is propagated to the external lead terminal. As a result, the signal is greatly attenuated. As a result, the signal cannot be accurately input to the electronic component, and the electronic component malfunctions.
[0009]
Cause the problem.
[0010]
In order to solve such a problem, it is conceivable to use copper or a material containing copper as a main component, which has a lower relative magnetic permeability and a higher conductivity than a material containing iron, as the external lead terminals. However, an external lead terminal made of copper or a material containing copper as a main component has a coefficient of thermal expansion of 13 × 10-6~ 18 × 10-6/ ° C., when an external lead terminal made of copper or a material containing copper as a main component is combined with an insulating base and a lid made of an insulating material such as an aluminum oxide sintered body, their thermal expansion There is a problem that the difference between the coefficients is large, and a large thermal stress exceeding the strength of the sealing glass is generated due to the difference, and the sealing glass is cracked and the container cannot be hermetically sealed. Was.
[0011]
Further, the conventional lead-borate-based sealing glass has a large relative dielectric constant of 12 or more at 1 MHz, which increases the capacitance between the external lead terminals. With the tendency toward noise, generation of noise due to the capacitance has become a problem.
[0012]
Accordingly, the present invention has been devised in view of the above problems, and has as its object the use of copper or a metal having copper as a main component having a low relative magnetic permeability and a high conductivity as an external lead terminal. An object of the present invention is to provide a glass-sealed electronic component storage container that can be used.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The electronic component storage container of the present invention has a mounting portion on which an electronic component is mounted on the upper surface, and a plurality of external lead terminals to which each electrode of the electronic component is connected around the mounting portion via a sealing material. An insulating base fixed and fixed, and a lid on which the same sealing material as the sealing material is adhered to the outer peripheral portion of the lower surface, and by heating and melting these sealing materials to be solidified, An electronic component storage container for hermetically housing the electronic component inside the joined base of the insulating base and the lid, wherein the external lead terminal is made of copper or a metal containing copper as a main component. The base and the lid have a thermal expansion coefficient of 8.5 × 10 at 40 to 400 ° C.-6~ 18 × 10-6The sealing material comprises 35 to 45% by mass of vanadium pentoxide, 30 to 40% by mass of tellurium dioxide, 15 to 25% by mass of barium oxide, 1 to 10% by mass of zinc oxide, A glass component containing 0.1 to 2% by mass of aluminum oxide and 0.1 to 2% by mass of silicon oxide, and 20 to 40 parts by mass of zirconium silicate as a filler when the glass component is 100 parts by mass. It is characterized by including.
[0014]
According to the electronic component housing of the present invention, since the external lead terminals are made of copper or a metal containing copper as a main component, these are mainly made of iron such as a conventional 42 alloy or an Fe-Ni-Co alloy. The relative magnetic permeability is lower than that of the material used, the self-inductance of the external lead terminal is small, and even if a large current flows through the external lead terminal, noise caused by the back electromotive force can be reduced, and electronic components can be reduced. Can operate normally without malfunctioning. In addition, since the conductivity is high, the propagation speed of the signal when the signal is propagated to the external lead terminal is extremely high. A signal can be propagated at an extremely high speed. Furthermore, since the electrical conductivity is high, even if the external lead terminal is thinned, the electrical resistance does not become very high, the signal attenuation at the external lead terminal can be reduced, and the signal can be accurately propagated. Can be.
[0015]
According to the electronic component storage container of the present invention, the insulating base and the lid have a thermal expansion coefficient of 8.5 × 10 at 40 to 400 ° C.-6~ 18 × 10-6/ ° C, the difference between the coefficient of thermal expansion of copper or copper-based metal used as an external lead terminal is small, so that the external lead terminal is hermetically sealed between the insulating base and the lid. The thermal stress acting on the sealing material for sealing is reduced, and no crack is generated in the sealing material, so that the reliability of hermetic sealing can be improved.
[0016]
Furthermore, according to the electronic component storage container of the present invention, the sealing material contains 35 to 45% by mass of vanadium pentoxide, 30 to 40% by mass of tellurium dioxide, 15 to 25% by mass of barium oxide, and zinc oxide. A glass component containing 1 to 10% by mass, 0.1 to 2% by mass of aluminum oxide and 0.1 to 2% by mass of silicon oxide, and a filler of 20 to 40 parts by mass when this glass component is 100 parts by mass. , The thermal expansion coefficient of the sealing material is 10 × 10-6~ 15 × 10-6/ ° C, and the thermal expansion coefficients of the sealing material, the insulating substrate, the lid, and the external lead terminals are close to each other, so that the thermal stress generated due to the difference in these thermal expansion coefficients can be reduced. Thus, the reliability of hermetic sealing of the electronic component storage container can be improved.
[0017]
Further, according to the electronic component storage container of the present invention, since a low-melting-point glass containing no lead is used for the sealing material for joining the insulating base and the lid, lead oxide designated as an environmentally hazardous substance Unlike a conventional lead-boric acid-based sealing glass mainly composed of :, a container for storing electronic components which is excellent also from the viewpoint of global environmental protection can be obtained.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the electronic component storage container of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of an embodiment in which the electronic component housing of the present invention is applied to a semiconductor device housing package for housing a semiconductor device. In this figure, reference numeral 1 denotes a mounting portion on which an electronic component 5 is mounted, and a plurality of external lead terminals 3 to which each electrode of the electronic component 5 is connected around the mounting portion via a sealing material 4. The fixed insulating base 2 is a lid having the same sealing material as the sealing material 4 attached to the outer peripheral portion of the lower surface, and the insulating base 1 and the lid 2 mainly include electronic components such as semiconductor elements. 5 is configured. Examples of the electronic component 5 include a piezoelectric element and a surface acoustic wave element in addition to a semiconductor element such as an IC or an LSI.
[0019]
The insulating substrate 1 has a thermal expansion coefficient of 8.5 × 10 at 40 to 400 ° C.-6~ 18 × 10-6/ ° C, for example, glass containing 5 to 60% by mass of barium oxide, and having a thermal expansion coefficient of 6 × 10 at 40 to 400 ° C.-6/ Filler containing metal oxide particles at a temperature of at least / ° C, and a Zr compound in the glass and / or filler2It is formed of a glass ceramic sintered body containing 0.1 to 30% by mass in conversion. A mounting portion for housing the electronic component 5 is formed near the center of the upper surface, and the electronic component 5 is bonded and fixed to the bottom surface of the mounting portion via an adhesive made of glass, resin, brazing material, or the like.
[0020]
In addition, as such barium oxide-containing glass,
SiO2-BaO-B2O3-Al2O3-CaO,
SiO2-BaO-B2O3-Al2O3-TiO2-SrO,
SiO2-BaO-B2O3-CaO-Al2O3-MgO-ZrO2,
SiO2-BaO-B2O3-CaO-Al2O3-MgO
And the like.
[0021]
On the other hand, as the filler to be combined with the barium oxide-containing glass, the thermal expansion coefficient of the glass ceramic sintered body that forms the insulating base 1 is set to 13 × the thermal expansion coefficient of the external lead terminal 3 made of copper or a metal material containing copper as a main component. 10-6~ 18 × 10-6/ ° C., the thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. is 6 × 10-6~ 30 × 10-6/ ° C.
[0022]
Such a coefficient of thermal expansion is 6 × 10-6~ 30 × 10-6/ C filler is cristobalite (SiO2), Quartz (SiO2), Tridymite (SiO2), Forsterite (2MgO.SiO)2), Spinel (2MgO.Al2O3), Wollastonite (CaO.SiO)2), Monticellanite (CaO.MgO.SiO)2), Nepheline (Na2O ・ Al2O3・ SiO2), Diopsite (CaO.MgO.2SiO)2), Melvinite (3CaO.MgO.2SiO)2), Akermite (2CaO.MgO.2SiO)2), Magnesia (MgO), alumina (Al2O3), Carnegieite (Na2O ・ Al2O3・ 2SiO2), Enstatite (MgO.SiO)2), Magnesium borate (MgOB2O3), Celsian (BaO.Al)2O3・ 2SiO2), B2O3・ 2MgO ・ 2SiO2, Garnite (ZnO · Al2O3) Are exemplified. Among them, particularly, SiO such as cristobalite, quartz, tridymite, etc.2The system material, forsterite, and enstatite can easily increase the thermal expansion coefficient of the glass-ceramic sintered body serving as the insulating substrate 1.
[0023]
Further, the ratio of the barium oxide-containing glass to the filler in the glass ceramic sintered body is preferably 20 to 80% by volume for the barium oxide-containing glass and 80 to 20% by volume for the filler.
The reason why the amounts of the barium oxide-containing glass and the filler are set in the above ranges is that when the amount of the barium oxide-containing glass is less than 20% by volume, in other words, when the amount of the filler is more than 80% by volume, the glass is subjected to liquid phase sintering. If it is not possible, it must be fired at a high temperature, and if the barium oxide-containing glass is more than 80% by volume, in other words, if the filler is less than 20% by volume, the properties of the glass ceramic sintered body greatly depend on the properties of the barium oxide-containing glass. This is because it becomes difficult to control material properties such as mechanical strength and thermal expansion coefficient.
[0024]
Such an insulating substrate 1 is formed by adding an appropriate organic binder, a solvent, a plasticizer, a dispersant, or the like to a mixture of, for example, a glass containing barium oxide and a filler containing a Zr compound to form a slurry. The material is formed into a sheet by using a sheet forming method such as a doctor blade method or a calendar roll method, which is well known, to obtain a ceramic green sheet (ceramic green sheet). Thereafter, the ceramic green sheet is subjected to an appropriate punching process. If necessary, a plurality of these are laminated and fired at a temperature of about 700 to 1300 ° C., or an appropriate organic solvent / solvent is added to a mixture of glass containing barium oxide and a filler containing a Zr compound. The raw material powder is adjusted and formed into a predetermined shape by press-forming the raw material powder. It is produced by firing a form at a temperature of about 700-1300 ° C..
[0025]
The outer peripheral portion of the upper surface of the insulating base 1 has a thermal expansion coefficient of 13 × 10-6~ 18 × 10-6At about / ° C., one end of an external lead terminal 3 made of copper or a metal material containing copper as a main component is fixed via a sealing material 4 made of glass. The external lead terminal 3 can be formed in a predetermined plate shape by adopting a conventionally known rolling method or punching method of copper or a metal containing copper as a main component.
[0026]
As such a copper or a metal containing copper as a main component, for example, pure copper (having a coefficient of thermal expansion of 18 × 10-6/ 95 ° C), 95% copper-5% nickel alloy (coefficient of thermal expansion at 40 to 400 ° C is 16 × 10-6/ ° C), 90% copper-10% nickel alloy (coefficient of thermal expansion at 40 to 400 ° C is 14 × 10-6/ ° C).
[0027]
The external lead terminal 3 is used to connect the electronic component 5 housed therein to a wiring conductor (not shown) of the external electric circuit board, and one end of each of the electrodes of the electronic component 5 is connected via a bonding wire 6. The electronic component 5 is electrically connected to the external electric circuit by connecting the external lead terminals 3 to the wiring conductors of the external electric circuit board.
[0028]
According to the electronic component storage container of the present invention, since the external lead terminals 3 are made of copper or a metal containing copper as a main component, they are mainly made of iron such as a conventional 42 alloy or an Fe—Ni—Co alloy. And the self-inductance of the external lead terminal 3 is small, and even if a large current flows through the external lead terminal 3, noise caused by the back electromotive force can be reduced. In addition, the electronic component 5 can be normally operated without malfunctioning. In addition, since these have high conductivity, the signal propagation speed becomes extremely high when the signal is propagated to the external lead terminal 3. Even when the electronic component 5 for high-speed driving is housed inside, it is sufficient. A signal can be propagated at an extremely high speed. Furthermore, since these have high conductivity, even if the external lead terminal 3 is made thin, the electric resistance does not increase, the signal attenuation at the external lead terminal 3 can be reduced, and the signal can be accurately propagated. can do.
[0029]
The external lead terminal 3 may be oxidized if a metal having good conductivity and excellent corrosion resistance made of nickel, gold, or the like is applied to the surface to a thickness of 1 to 20 μm by plating. Corrosion can be effectively prevented, and good electrical connection between the external lead terminal 3 and the external electric circuit can be achieved. Therefore, it is preferable that a metal such as nickel or gold is applied on the surface of the external lead terminal 3 to a thickness of 1 to 20 μm by plating.
[0030]
The sealing material 4 for fixing the external lead terminals 3 on the upper surface of the insulating base 1 is composed of 35 to 45% by mass of vanadium pentoxide, 30 to 40% by mass of tellurium dioxide, 15 to 25% by mass of barium oxide, 20 to 40 parts by mass of zirconium silicate as a filler with respect to 100 parts by mass of a glass component containing 1 to 10% by mass of zinc, 0.1 to 2% by mass of aluminum oxide, and 0.1 to 2% by mass of silicon oxide It is important that the glass paste is formed by adding an organic binder, a plasticizer, and a solvent to the mixture to form a glass paste, and the glass paste is applied by printing onto the upper surface of the insulating substrate 1 by a conventionally known screen printing method. At the same time, it is heated to about 350 ° C. to be softened and melted, and then cooled and solidified to be adhered to the upper surface of the insulating base 1.
[0031]
The external lead terminal 3 is fixed to the insulating substrate 1 by placing one end of the external lead terminal 3 on a sealing material 4 attached to the upper surface of the insulating substrate 1 and heating the terminal to a temperature of about 380 ° C. Then, the sealing material 4 is heated and melted.
[0032]
Further, the insulating base 1 to which the external lead terminals 3 are fixed by the sealing material 4 is placed on the upper surface of the insulating base 1 with the lid 2 having the same sealing material as the sealing material 4 adhered to the outer periphery of the lower surface. Then, the electronic component 5 is bonded to the lid 2 by heating and melting at about 430 ° C., whereby the electronic component 5 is hermetically sealed inside the container including the insulating base 1 and the lid 2.
[0033]
The lid 2 is made of the same material as the insulating substrate 1, specifically, glass containing 5 to 60% by mass of barium oxide, and having a thermal expansion coefficient of 6 × 10 at 40 to 400 ° C.-6/ Filler containing metal oxide particles at a temperature of at least / ° C, and a Zr compound in the glass and / or filler2It is formed of a glass ceramic sintered body containing 0.1 to 30% by mass in conversion, and is manufactured by the same method as that for the insulating substrate 1.
[0034]
The same sealing material as the sealing material 4 attached to the lower surface of the lid 2 is composed of 35 to 45% by mass of vanadium pentoxide, 30 to 40% by mass of tellurium dioxide, 15 to 25% by mass of barium oxide, 20 to 40 parts by mass of zirconium silicate as a filler with respect to 100 parts by mass of a glass component containing 1 to 10% by mass of zinc, 0.1 to 2% by mass of aluminum oxide, and 0.1 to 2% by mass of silicon oxide It is important that the glass paste is added to the mixture, and an organic binder, a plasticizer, and a solvent are added and mixed to form a glass paste, and the glass paste is applied to the lower surface of the lid 2 by a conventionally known screen printing method. At the same time, the glass paste is heated to about 350 ° C. to be softened and melted, and then cooled and solidified to be attached to the lid 2.
[0035]
According to the electronic component storage container of the present invention, the insulating base 1 and the lid 2 have a thermal expansion coefficient of 8.5 × 10 at 40 to 400 ° C.-6~ 18 × 10-6/ ° C., the thermal expansion coefficients of the insulating base 1 and the lid 2 are 13 × 10 3 for the external lead terminals 3 made of copper or a metal material containing copper as a main component.-6~ 18 × 10-6/ ° C.). As a result, even if heat generated during the operation of the semiconductor element 5 acts on the insulating base 1, the lid 2, and the external lead terminals 3, the insulating base 1, the lid 2, and the external lead terminals 3 No large thermal stress is generated between them, which effectively prevents cracks and cracks from occurring in the insulating base 1, the lid 2, and the sealing material 4, and hermetically seals the electronic component 5 inside the container. It is possible to obtain an electronic device that seals and operates the electronic component 5 normally and stably for a long period of time.
[0036]
Further, according to the electronic component storage container of the present invention, since the sealing material 4 has the above-described composition, the thermal expansion coefficient of the sealing material 4 is 10 × 10-6~ 15 × 10-6/ ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing material 4 is close to the thermal expansion coefficient of the insulating base 1, the lid 2, and the external lead terminals 3 made of copper or a metal material containing copper as a main component. When the insulating base 1 and the lid 2 are joined to each other with the external lead terminal 3 interposed therebetween through the sealing material 4, the thermal expansion coefficient of each of the thermal expansion coefficients between the sealing material 4 and the external lead terminal 3 is increased. No stress is generated due to the difference, and no stress is generated between the sealing material 4 and the insulating substrate 1 and the lid 2 due to the difference in the coefficient of thermal expansion. Cracks can be effectively prevented from entering the stopper 4, and an electronic device can be obtained in which the hermetic sealing of the container is completely completed and the electronic component 5 housed therein can operate normally and stably for a long period of time.
[0037]
Further, since zirconium silicate as a filler is added in a small amount of 20 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the glass component, the fluidity of the sealing material 4 is not reduced by the added filler, and as a result, In addition, the bonding reliability between the insulating base 1 and the lid 2 via the sealing material 4 becomes extremely high, and the electronic component 5 can be normally and stably operated for a long time by ensuring the hermetic sealing of the electronic component 5. Electronic component storage container to be made.
[0038]
In addition, the sealing material 4 has a relative dielectric constant as low as 10 or less at 1 MHz, so that the capacitance between the external lead terminals 3 can be reduced. It is possible to prevent malfunction due to noise generated inside, and it is possible to provide an electronic component storage container that stably operates the electronic component 5.
[0039]
The encapsulant 4 is made of lead-free low-melting glass. The composition range of the encapsulant is 35 to 45% by mass of vanadium pentoxide, 30 to 40% by mass of tellurium dioxide, and 30 to 40% by mass of oxidized oxide. As a filler with respect to 100 parts by mass of a glass component containing 15 to 25% by mass of barium, 1 to 10% by mass of zinc oxide, 0.1 to 2% by mass of aluminum oxide, and 0.1 to 2% by mass of silicon oxide. Of zirconium silicate is added in an amount of 20 to 40 parts by mass. Since it does not contain lead, the electronic device using the electronic component storage container of the present invention is discarded outdoors, and even when exposed to rain etc., lead elutes from the electronic component storage container and pollutes the global environment. There is no fear.
[0040]
When the glass having the above composition is used for the sealing material 4, vanadium pentoxide (V2O5) Is less than 35% by mass, the softening temperature of the glass tends to be high, and the hermetic sealing of the electronic component storage container at low temperatures tends to be difficult. The chemical resistance of the material 4 is reduced, and the reliability of hermetic sealing of the electronic component storage container tends to be greatly reduced. Therefore, the content of vanadium pentoxide is in the range of 35 to 45% by mass.
[0041]
In addition, tellurium dioxide (TeO)2If the content is less than 30% by mass, the softening temperature of the glass tends to be high, and the hermetic sealing of the electronic component storage container at a low temperature tends to be difficult. The chemical resistance of the material 4 is reduced, and the reliability of hermetic sealing of the electronic component storage container tends to be greatly reduced. Therefore, the content of tellurium dioxide is in the range of 30 to 40% by mass.
[0042]
Further, when the content of barium oxide (BaO) is less than 15% by mass, the softening temperature of the glass increases, and it becomes difficult to hermetically seal the electronic component storage container at a low temperature. %, The crystallization of the glass proceeds, the fluidity decreases, and it tends to be difficult to hermetically seal the electronic component storage container via the sealing material 4. Therefore, the content of barium oxide is in the range of 15 to 25% by mass.
[0043]
If the content of zinc oxide (ZnO) is less than 1% by mass, the softening temperature of the glass becomes high, and it becomes difficult to hermetically seal the electronic component storage container at a low temperature. If it exceeds, the crystallization of the glass proceeds and the fluidity decreases, and it tends to be difficult to hermetically seal the electronic component housing via the sealing material 4. Therefore, the content of zinc oxide is in the range of 1 to 10% by mass.
[0044]
Aluminum oxide (Al2O3If the content is less than 0.1% by mass, the softening temperature of the glass becomes high, and the hermetic sealing of the electronic component storage container at a low temperature tends to be difficult. As the crystallization of the glass proceeds, the fluidity decreases, and it tends to be difficult to hermetically seal the electronic component housing via the sealing material 4. Therefore, the content of aluminum oxide is in the range of 0.1 to 2% by mass.
[0045]
Silicon oxide (SiO2If the content is less than 0.1% by mass, the thermal expansion coefficient of the sealing material 4 becomes large, and the thermal expansion coefficient of the insulating base 1 and the lid 2 and the thermal expansion coefficient of the external lead terminal 3 are reduced. A major difference is that the reliability of the hermetic sealing of the electronic component storage container tends to decrease. If the content exceeds 2% by mass, the softening temperature of the glass increases, and the hermetic sealing of the electronic component storage container at a low temperature. Tends to be difficult. Therefore, the content of silicon oxide is in the range of 0.1 to 2% by mass.
[0046]
Further, when the content of zirconium silicate added as a filler is less than 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the glass component, the strength of the glass of the sealing material 4 is reduced, and the airtightness of the electronic component storage container is reduced. The reliability of the sealing tends to be greatly reduced, and if it exceeds 40 parts by mass, the thermal expansion coefficient of the sealing material 4 becomes small, and the thermal expansion coefficients of the insulating base 1 and the lid 2 and the heat of the external lead terminals 3 become large. The coefficient of expansion is significantly different, and the reliability of hermetic sealing of the electronic component storage container tends to decrease. Therefore, the content of zirconium silicate is set in the range of 20 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the glass component.
[0047]
Thus, according to the electronic component storage container of the present invention, the external lead terminals 3 are bonded to the insulating base 1 via the sealing material 4, and the electronic component 5 is further mounted on the mounting portion of the insulating base 1 with glass or resin. The electrodes of the electronic component 5 are connected to the external lead terminals 3 by bonding wires 6, and then the lid 2 is attached to the upper surface of the external lead terminals 3 by a sealing material 4. An electronic device as a final product in which the electronic component 5 is hermetically sealed inside a container including the insulating base 1 and the lid 2 by hermetically sealing via the same sealing material as described above.
[0048]
【Example】
The following experiment was performed to confirm the effect of the sealing material 4. Here, an example is shown in which the addition amounts of vanadium pentoxide, tellurium dioxide and a filler as main components are determined.
[0049]
First, glass was produced by changing the mass% of each component. Then, in order to evaluate the airtight reliability of the container using each glass, a helium gas leak test (MIL STD 883 METHOD 1014.7) of the sealed container after 1000 cycles of a thermal shock test (MIL STD 883 METHOD 1011.6 COND.A). Was carried out. The insulating base 1 and the lid 2 have a thermal expansion coefficient of 12 × 10-6It was manufactured using a ceramic material having a temperature of / ° C.
[0050]
(Example 1)
Vanadium pentoxide was changed between 30 and 50% by mass, and other components (see Table 1) were added to prepare a total of 100% by mass. Table 1 shows the results.
[0051]
[Table 1]
[0052]
From the results in Table 1, it was found that vanadium pentoxide exhibited good hermetic reliability in the range of 35 to 45% by mass.
[0053]
(Example 2)
Next, the following experiment was performed on tellurium dioxide and vanadium pentoxide.
The content of vanadium pentoxide was in the range of 35 to 45% by mass, the content of tellurium dioxide was changed between 25 to 45% by mass, and the other components (see Table 2) were added to add a total of 100% by mass. It was prepared to be. Table 2 shows the results.
[0054]
[Table 2]
[0055]
From the results in Table 2, it was found that tellurium dioxide exhibited good hermetic reliability in the range of 30 to 40% by mass.
[0056]
The same experiment was conducted for the trace components, and the bonding material was 35 to 45% by mass of vanadium pentoxide, 30 to 40% by mass of tellurium dioxide, 15 to 25% by mass of barium oxide, and 1 to 10% by mass of zinc oxide. %, A glass containing 0.1 to 2% by mass of aluminum oxide and 0.1 to 2% by mass of silicon oxide exhibit good hermetic reliability, confirming the effects of the present invention. .
[0057]
(Example 3)
Further, the same experiment was performed with the glass composition being fixed and the addition amount of zirconium silicate as a filler being changed. Table 3 shows the evaluation results.
[0058]
[Table 3]
[0059]
It was found that good airtight reliability was obtained when 20 to 40 parts by mass of zirconium silicate was added as a filler to 100 parts by mass of the glass component.
[0060]
(Example 4)
Next, by changing the composition of the ceramic, the coefficient of thermal expansion was 8.2 × 10-6~ 18.4 × 10-6/ ° C, the insulating base 1 and the lid 2 were prepared, and the airtight reliability of the container was confirmed. The external lead terminal 3 has a thermal expansion coefficient of 14 × 10-6The sealing material 4 is made of a 90% copper-10% nickel alloy having a thermal expansion coefficient of about 12.5 × 10-6/ ° C). Table 4 shows the evaluation results.
[0061]
[Table 4]
[0062]
From the results in Table 4, the thermal expansion coefficient is 8.5 × 10-6~ 18 × 10-6It was found that good hermetic reliability with zero failures was obtained for 100 samples in the range of / ° C.
[0063]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, FIG. 1 shows an example in which the lid 2 has a structure having a concave portion on the lower surface. However, the lid 2 has a flat plate shape, and the electronic component is accommodated in the insulating base 1 instead. A concave portion may be provided.
[0064]
【The invention's effect】
According to the electronic component housing of the present invention, since the external lead terminals are made of copper or a metal containing copper as a main component, these are mainly made of iron such as a conventional 42 alloy or an Fe-Ni-Co alloy. The relative magnetic permeability is lower than that of the material used, the self-inductance of the external lead terminal is small, and even if a large current flows through the external lead terminal, noise caused by the back electromotive force can be reduced, and electronic components can be reduced. Can operate normally without malfunctioning. In addition, since these have high conductivity, the signal propagation speed becomes extremely high when the signal is propagated to the external lead terminals, and even when electronic components such as semiconductor elements that perform high-speed driving are housed inside. Signals can be propagated at a sufficiently high speed. Furthermore, since these have high conductivity, even if the external lead terminals are thinned, the electrical resistance does not increase, the signal attenuation at the external lead terminals can be reduced, and the signal can be accurately propagated. Can be.
[0065]
According to the electronic component storage container of the present invention, the insulating base and the lid have a thermal expansion coefficient of 8.5 × 10 at 40 to 400 ° C.-6~ 18 × 10-6/ ° C, the difference between the coefficient of thermal expansion of copper or copper-based metal used as an external lead terminal is small, so that the external lead terminal is hermetically sealed between the insulating base and the lid. The thermal stress acting on the sealing material for sealing is reduced, and no crack is generated in the sealing material, so that the reliability of hermetic sealing can be improved.
[0066]
Furthermore, according to the electronic component storage container of the present invention, the sealing material contains 35 to 45% by mass of vanadium pentoxide, 30 to 40% by mass of tellurium dioxide, 15 to 25% by mass of barium oxide, and zinc oxide. A glass component containing 1 to 10% by mass, 0.1 to 2% by mass of aluminum oxide and 0.1 to 2% by mass of silicon oxide, and a filler of 20 to 40 parts by mass when this glass component is 100 parts by mass. , The thermal expansion coefficient of the sealing material is 10 × 10-6~ 15 × 10-6/ ° C, and the thermal expansion coefficients of the sealing material, the insulating substrate, the lid, and the external lead terminals are close to each other, so that the thermal stress generated due to the difference in these thermal expansion coefficients can be reduced. In addition, the reliability of hermetic sealing of the electronic component storage container can be improved.
[0067]
Further, according to the electronic component storage container of the present invention, since low-temperature glass containing no lead is used for the sealing material for joining the insulating base and the lid, lead oxide designated as an environmentally hazardous substance is used. Unlike a conventional lead boric acid-based low-temperature sealing glass, which is a main component, a container for storing electronic components that is excellent from the viewpoint of protecting the global environment can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of an electronic component storage container according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Insulating substrate
2 ... Lid
3 ······ External lead terminals
4 ......... Sealant
5 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Electronic parts