[发明专利]半导体密封材料以及使用该半导体密封材料的半导体密封方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体密封材料、以及使用该半导体密封材料的半导体密封方法。

背景技术

作为半导体密封部件，已知热敏电阻、二极管等。例如，热敏电阻是下述半导体密封部件，即，利用半导体的电阻值随着温度上升而变化的特性，通过测量其电阻值，从而可以测定温度。

特别地，被称为珠型热敏电阻或者玻璃热敏电阻的热敏电阻10，如图1所示由半导体(热敏电阻芯片)1、引线2和半导体密封材料3构成，由于利用半导体密封材料(金属包覆用玻璃)3包覆及密封热敏电阻芯片1和引线2的一部分，因此，可以在较高温度及氧化性气氛中使用。另外，作为热敏电阻芯片1为氧化物类材料、或者从由氮化物、碳化物、硼化物和硅化物构成的组中选择的至少一种物质构成的非氧化物类材料，但是，根据特性及价格方面，主要广泛使用氧化物类材料。此外，作为引线2，使用镀铜铁镍合金线(被铜包覆的铁—镍合金)等。

对于这样的金属包覆用玻璃，具有如下要求等，即，(1)玻璃的热膨胀系数与引线和半导体芯片的热膨胀系数匹配，以使得在密封引线及半导体芯片时，不会产生裂纹，(2)可以以小于引线的耐热温度的温度进行密封，(3)不含铅等有害物质。

在现有技术中，作为满足这种要求的金属包覆用玻璃，提出了一种硼硅酸玻璃(例如，参照专利文献1、2)。此外，作为在高温下使用的热敏电阻的密封用玻璃，提出了一种铝硅酸盐玻璃(例如，参照专利文献3)。

专利文献1：日本特开2002-37641号公报

专利文献2：日本特开2003-17632号公报

专利文献3：WO2006/35882号公报

发明内容

近年来，从削减二氧化碳和防止酸雨的环境策略的立场出发，要使CO₂和NO_x的产生为最小限度，或者从确保安全的观点出发，要求使建筑物等的热源或发电装置的燃烧系统保持在最佳的运行状态。为了使上述热源或燃烧系统的气体、油等处于最佳燃烧状态，需要直接监控燃烧室内的温度，自动管理热源或燃烧系统。对于用于该用途的热敏电阻，要求耐热温度为600℃左右。

然而，使用了日本特开2002-37641号公报或日本特开2003-17632号公报所记载的玻璃的玻璃热敏电阻，其耐热性较低，如果曝露在500～600℃的气氛下，则金属包覆用玻璃会软化变形，因此，无法用于这种用途。

此外，WO2006/35882号公报所记载的金属包覆用玻璃，是以用于铂制引线为前提而设计的，密封温度为超过1000℃的高温。因此，在将镀铜铁镍合金等易氧化的金属用作为引线的情况下，引线被氧化而在表面上形成较脆的氧化物。因为该氧化物容易从金属上剥落，所以密封部容易劣化，无法使用。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种半导体密封材料，其由金属包覆用玻璃构成，该金属包覆用玻璃不含对环境有害的物质，具有500℃以上的较高耐热温度，而且，可以密封镀铜铁镍合金等易氧化的金属。

本发明提供一种由金属包覆用玻璃构成的半导体密封材料，该金属包覆用玻璃的应变点(Ps)为480℃以上，与10⁴dPa·s的粘度相应的温度(T(10⁴))为1100℃以下，在30～380℃下的热膨胀系数(α_30-380)为70×10^-7～110×10^-7/℃。

本发明中的“应变点”是表示利用依据ASTM C336进行测定的方法而求出的温度。应变点是耐热性的度量，可以说该温度越高，耐热温度越高。所谓“与10⁴dPa·s的粘度相应的温度”表示根据下述粘度曲线求出的温度，该粘度曲线是利用依据ASTM C336、C338的纤维法测定应变点、退火点和软化点，此外，利用铂球拉升法测量10³dPa·s附近的粘性区域的温度，将这些实测值代入Fulcher式而得到的。与10⁴dPa·s的粘度相应的温度为成为金属的包覆(密封)温度的参考值的温度，该温度越低，越可以抑制金属的氧化。“热膨胀系数”表示利用热膨胀测定装置求出的值。