本发明专利技术涉及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。其特征在于，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。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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:(I)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
技术实现思路
专利技术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溃和水分，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。本专利技术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。解决课题的手段本专利技术人等发现:在维持Si02、Ti0d9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Zn0/Li20为0.84 2，就能够得到性能稳定的玻璃。S卩，本专利技术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 Si0245 58%、Al2O3O 6%、B2O3H.5 30%、MgOO 3%、CaOO 3%、Ζη04.2 14.2%、Li205 12%、Na2OO 15%、K2OO 7%、Li2O + Na2O + K2015 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IOOOppm以下。在本专利技术中，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。在本专利技术中，优选为与106dPa.s的粘度相当的温度在650°C以下。在本专利技术中，“与106dPa.s的粘度相当的温度”和“与102dPa.s的粘度相当的温度”意为如下求得的温度:首先，通过以ASTM C338为标准的纤维法测量玻璃的软化点。接着，通过钼球上拉法求出相当于工作点区域的粘度的温度。最后，将该粘度和温度代入Fulcher式中，计算106dPa.s时的温度。本专利技术的半导体封装用外套管，由上述玻璃制成。专利技术的效果本专利技术的半导体封装用无铅玻璃能够在低温下封装半导体元件。且由于耐酸性优异，因此，即使在元件封装之后进行酸`处理或镀敷处理，表面也不会产生裂纹，能够制作可靠性高的半导体封装部件。而且，由于玻璃管成型时不易析出结晶，因此能够稳定生产大量外套管。具体实施例方式下面对在本专利技术的半导体封装用无铅玻璃中如上限定玻璃组成范围的理由进行说明。另外，如无特别声明，下文的％标记是指摩尔％。SiO2为主要成分，是玻璃稳定化的重要成分。且在提高耐酸性方面具有很高效果。另一方面，SiO2也是提高封装温度的成分。SiO2的含量为45 58%、优选为48.5 55%，更优选为49 53.6%。当SiO2的含量过少时，难以实现上述效果；相反，当SiO2的含量过多时，难以实现低温封装。Al2O3是能够抑制含Si结晶的析出、提高耐水性和耐酸性的成分。另一方面，Al2O3还是提高玻璃粘性的成分。Al2O3的含量为O 6%、优选为0.1 3%、更优选为0.4 1.1%。当Al2O3的含量过少时，难以实现上述效果；相反，当Al2O3的含量过多时，玻璃粘性变得过高，成形性容易降低。且低温封装也变得困难。且组成不平衡，容易析出含Li结晶。B2O3为使得玻璃稳定化的成分，并且是降低玻璃粘性的成分。另一方面，B2O3还是降低耐化学品性的成分。B2O3的含量为14.5 30%、优选为15 25%、更优选为15.5 18.2%。当B2O3的含量过少时，难以实现上述效果；相反，当B2O3的含量过多时，耐化学品性恶化。碱土金属氧化物RO (Mg0、Ca0、Sr0、Ba0)的使得玻璃稳定化的效果很好。另一方面，在与106dPa.s的粘度相当的温度在650°C以下的玻璃中，不能期待RO带来的玻璃的低温化效果，反而有可能使得封装温度上升。因此，优选为RO的含量较少，其含量以合计量计，为7%以下、优选为3%以下、更优选为1.8%以下，特别优选为0.8%以下。另外，对各碱土金属氧化物成分的说明如下。MgO和CaO的含量分别为O 3%、优选分别为O 1%、更优选分别为O 0.5%以下。SrO的含量优选为O 7%、更优选为O 5%、进一步优选为O 3%、更进一步优选为O 2%、特别优选为O 1%。BaO会给耐酸性带来不良影响，因此优选为基本上不含。其含量以重量％计，优选为在O 〈1% (低于1%)的范围内，特别优选为O 0.7%。ZnO是与碱金属氧化物相比为不会增加膨胀且不会使耐酸性劣化，还能够降低玻璃的粘性的成分。ZnO的含量为4.2 14.2%、优选为7.4 14.2%、更优选为7.4 9.9%、特别优选为8 9.9%。当ZnO含量过少时，难以实现上述效果；相反，当ZnO含量过剩时，容易析出结晶。 碱金属氧化物R’20 (Li20、Na20、K20)具有降低玻璃粘性和增加膨胀的效果。特别是由于Li2O降低玻璃粘性的效果很高，因此，在上述组成的玻璃中作为必需成分使用。另一方面，当R2O含量过剩时，膨胀变得过高，会在其与杜美丝等金属线之间出现裂纹。因此，R2O以合计量计优选为15 30%、更优选为17 27%、特别优选为19 25%。另外，对各碱金属氧化物成分的说明如下。尽管如上所述，Li2O降低玻璃粘性的效果很本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：桥本幸市，近藤久美子，
申请(专利权)人：日本电气硝子株式会社，
类型：
国别省市：
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