WO2004075289A1 - 半導体パッケージ用カバーガラス及びその製造方法 - Google Patents

半導体パッケージ用カバーガラス及びその製造方法 Download PDF

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WO2004075289A1
WO2004075289A1 PCT/JP2004/001659 JP2004001659W WO2004075289A1 WO 2004075289 A1 WO2004075289 A1 WO 2004075289A1 JP 2004001659 W JP2004001659 W JP 2004001659W WO 2004075289 A1 WO2004075289 A1 WO 2004075289A1
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cover glass
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Nobutoshi Itou
Masahiro Yodogawa
Shinkichi Miwa
Kouichi Hashimoto
Tsutomu Futagami
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Nippon Electric Glass Co., Ltd.
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes

Definitions

  • the present invention is mounted on a front surface of a semiconductor package containing a solid-state imaging device and a laser diode to protect the solid-state imaging device and the laser diode and to provide a transparent window.
  • the present invention relates to a cover glass for a semiconductor package to be used and a manufacturing method thereof.
  • a cover glass having a flat light-transmitting surface is provided to protect the semiconductor device.
  • This cover glass is sealed to a package made of a ceramic material such as alumina, a metal material, or a resin material using an adhesive made of various organic lusters or low-melting glass. It not only retains the stored solid-state imaging device but also functions as a transparent window for visible light and the like.
  • optical semiconductors that are frequently used at present include a CCD (Charge Coupled Device) and a CMOS (Complete Me ntaRayMet a1 O i d e Sem i c ondu c tor).
  • CCDs were mainly mounted on video cameras to capture high-definition images, but in recent years, the use of image data processing has accelerated, and the range of use has rapidly expanded.
  • digital still cameras are installed in mobile phones and are increasingly being used to convert high-definition images into electronic information data.
  • CMOS is also called a complementary metal oxide semiconductor, and can be made smaller than CCD, consumes about one-fifth of the power, and can use the manufacturing process of microprocessors.
  • advantages such as low capital expenditure for capital investment and inexpensive manufacturing, and it is increasingly being installed in image input devices such as mobile phones and small personal computers.
  • CCD and CMOS require accurate conversion of images into electronic information.
  • Strict standards are set for the surface of the cover glass to be used for the attachment of dirt, scratches, and foreign substances, and high-quality cleanliness is required. In addition to the cleanliness of the surface, it is also required that no bubbles, striae, crystals, etc. exist inside the glass, and that contamination of foreign substances such as platinum be prevented. In addition, it is required to have a thermal expansion coefficient close to that of the package material in order to seal well with various packages. In addition, this type of glass is required to have excellent weather resistance so that the surface quality does not deteriorate over a long period of time, and to have a low density so that the weight can be reduced.
  • Patent Literatures 1 to 3 below propose a cover glass for a solid-state imaging device package in which radioactive isotopes are reduced and ⁇ -ray emission is reduced.
  • Patent Literature 1 Japanese Patent No. 26660891
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6—2 11 15 39
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-2125703
  • the amount of cover glass used for solid-state image sensor packages is increasing rapidly due to the expansion of applications and the development of use of image data.
  • the conventional cover glass for a solid-state imaging device package is manufactured by the following method, the surface quality is poor and it is not suitable for mass production.
  • a glass material is melted in a melting tank, defoaming is performed, and then homogenization is performed. Then, the glass melt is put into a mold and poured. It is formed or the glass melt is continuously drawn out on a plate and formed into a predetermined shape.
  • the obtained glass molded body (glass ingot) is gradually cooled, cut into a certain thickness, and then polished on its surface to form a large plate glass having a predetermined thickness.
  • the light transmitting surface of the cover glass for the solid-state imaging device package is polished on both surfaces, but by being polished, an infinite number of fine irregularities (micro scratches) S are formed on the surface.
  • solid-state imaging devices have become increasingly more pixelated and smaller, and the light receiving surface per device tends to decrease accordingly. It is feared that incident light is easily scattered by the minute unevenness formed by this, and the amount of light received by some elements becomes insufficient, resulting in malfunction of the elements.
  • this precision polishing is performed by a rotary polishing machine equipped with artificial leather, while automatically supplying a slurry in which free abrasive grains such as cerium oxide are dispersed in water or the like. It may penetrate the leather and form a projection on part of the artificial leather. The projections of the artificial leather formed by the glass powder scrape the surface of the cover glass at the time of polishing, causing a partial groove to be formed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its technical object to solve various problems associated with polishing by smoothing the light-transmitting surface of a cover glass for a semiconductor package without polishing. .
  • the semiconductor package power bar glass of the present invention made in order to solve the technical problems of 3 ⁇ 4 above, light-transmitting surface is unpolished surface, the surface roughness (Ra) is less than 1. O nm Features.
  • “Ra” is the arithmetic mean roughness defined in JIS B0601-1994.
  • the power bar glass for a semiconductor package of the present invention is formed by a dangling method or a float method, and has a surface roughness (Ra) of a light transmitting surface of 1. Onm or less.
  • the cover glass for a semiconductor package of the present invention has a mass percentage of Si 0 2 52 to 70%, Al 2 O 3 5 to 20%, B 2 0 3 5 to 20%, and alkaline earth metal oxide.
  • Thing 4 ⁇ 30 ° /. , ZnO containing a basic composition of 0 to 5%, containing substantially no metal oxide, and having an average coefficient of thermal expansion in a temperature range of 30 to 380 ° C. of 30 to 85 ⁇ 10 1 7 /. , You wherein the glass viscosity at the liquidus temperature of 10 5 ⁇ 2 d P a ⁇ s or greater.
  • the semiconductor package cover glass of the present invention in mass%, S i 0 2 58 ⁇ 7 5 %, A 1 2 0 3 0. 5 ⁇ 15%, B 2 O 3 5 ⁇ 20%, alkali metal oxide 1-20%, Al-earth metal oxide 0-20%, ZnO 0-: Contains the basic composition of LO%, and has an average thermal expansion coefficient of 30-85 X in the temperature range of 30-380 ° C. 10 one 7 / ° C, you wherein the glass viscosity at the liquidus temperature of 10 5 ⁇ 2 dP a ⁇ s or more.
  • the method for producing a power par glass for a semiconductor package comprises the steps of: charging a glass raw material into a melting tank having at least an inner wall formed of a refractory material; It is characterized in that it is formed into a plate shape by a method or a float method.
  • the cover glass for a semiconductor package of the present invention has an unpolished light-transmitting surface and a surface roughness (R a) of 1.0 nm or less, thereby suppressing malfunction of the element due to scattering of incident light.
  • R a surface roughness
  • the presence or absence of foreign matter and dust can be accurately detected by image inspection, and display defects such as black stripes can be prevented.
  • mass production can be performed at low cost, and since no polishing is required and free abrasive grains are not used, emission of ⁇ -rays due to cerium oxide can be prevented. .
  • a cover glass for a semiconductor package having few platinum bumps, a non-polished light transmitting surface and a surface roughness (R a) of 1.0 nm or less. can be easily manufactured.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a cover glass for a semiconductor package according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of forming a sheet glass by an overflow down draw method.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a method of shredding a large glass sheet by laser scribe.
  • the cover glass for a semiconductor package of the present invention has a non-polished light-transmitting surface and a surface roughness (R a) of 1.0 nm or less.
  • R a surface roughness
  • Such a cover glass having a high surface quality can be formed by a down-draw method or a float method.
  • the overflow down-draw method and the slot down-draw method are suitable, but especially in the case of the overflow-down-draw method, the glass surface is a free surface and comes into contact with other parts. Control the melting and molding conditions to achieve the desired wall thickness
  • a cover glass for a semiconductor package 0.05 to 0.7 mm
  • a sheet glass having excellent surface smoothness can be obtained. That is, overflow
  • the surface roughness (Ra) is 1.0 nm or less without forming fine scratches due to polishing. It is possible to produce a cover glass having a thickness of 0.5 nm or less, and even 0.3 nm or less.
  • the surface roughness (Ra) of the light-transmitting surface of the cover glass is representative of the surface smoothness of the quality, One by the applying the test method based on JIS B0601: can be measured Te.
  • the float method a method in which molten glass is supplied onto a metal tin bath melted in a reducing atmosphere to form a plate, or a method in which molten glass is supplied onto a support, and the support and glass are mixed with each other, :
  • a method in which a vapor film forming agent slides on each other through a thin layer of a vaporized vapor film to form a plate can be used.
  • the cover glass formed by the float method is inferior in surface quality to the power bar glass formed by the down-draw method, and may be polished if necessary. However, even in this case, the polishing time should be shortened so that the decrease in productivity should be minimized, and the adverse effect on the characteristics of the solid-state imaging device generated by polishing should be minimized.
  • the semiconductor package cover first glass of the present invention if it is viscosity of the glass at the liquidus temperature (liquidus viscosity) force S 10 5 ⁇ 2 d P a ⁇ s or more, devitrification occurs in the glass It is difficult to perform, and molding by the down-draw method is possible. That, S i 0 2 -A 1 2 0 3 -B 2 0 3 - when molding with RO (or R 2 0) based glass substrate, down draw method, the viscosity of your Keru glass molding portion, approximately 10 It is equivalent to 5 ⁇ ° d Pa ⁇ s.
  • liquidus viscosity of around 10 5 'Q dP a ⁇ s or if is less, devitrification product is likely to occur in the formed glass. If devitrified material is generated in the glass, the light transmittance is impaired, and the glass cannot be used as a cover glass. Therefore, when forming glass by the down-draw method, it is desirable that the liquidus viscosity of the glass be as high as possible, and the liquidus viscosity of the cover glass for a semiconductor package is at least 10 5 ′ 2 dPas. It is necessary.
  • liquid The phase viscosity is preferably 1 O 5 ′ 4 dPa ⁇ s or more, and more preferably 10 5 ′ 8 dPa-s or more.
  • the cover glass for a semiconductor package of the present invention has an average thermal expansion coefficient in a temperature range of 30 to 380 ° C. of 30 to 85 ⁇ 10 17 3 ⁇ 4, so that an adhesive made of an organic resin or a low-melting glass can be used. Even if it is sealed with an alumina package (approximately 70 X 10 to VoC ) or various resin packages using a material, no distortion occurs inside, and a good sealing state can be maintained for a long period of time. It is possible.
  • a preferable thermal expansion coefficient of the cover glass is 35 to 80 ° C.- 7 Z ° C, and a more preferable thermal expansion coefficient is 50 to 75 ⁇ 10 7 Z ° C.
  • the soft emission of the solid-state imaging device due to the a-line can be reduced by restricting the amount of ⁇ -ray emission to not more than 0.1 OcZcm 2 hr. .
  • the U content in the glass is 1 O ppb or less, and the Th content Should be kept below 20 ppb.
  • the amount of ⁇ -ray emission from the cover glass should be less than 0.005 cZcin 2 hr. More preferably, it is preferably 0.003 cZcni 2 ⁇ hr or less. Further, it is preferable that the amount of U is 5 ppb or less, the amount of Th is 10 ppb or less, and the amount of U is 4 ppb or less and the amount of Th is 8 ppb or less. Since U emits ⁇ rays more easily than Th, the allowable amount of U is smaller than the allowable amount of Th.
  • the semiconductor package cover first glass of the present ⁇ the density of the glass is 2. 55 g / cm 3 or less (preferably 2. 45 gZ C m 3 or less), an alkali elution amount is 1. Omg less (preferably (Less than 0.1 mg, more preferably less than 0.1 mg) is particularly suitable for use in portable electronic devices used outdoors. In other words, devices such as video cameras, digital still cameras, mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants) are sometimes used outdoors, so they are lightweight, suitable for carrying, and have high weather resistance. Is required. Therefore, the cover glass for a solid-state image sensor package used for these applications is stable in addition to being lightweight. It must have excellent weather resistance and have such characteristics that the surface quality does not deteriorate even when used outdoors under harsh environments. Therefore, it is desired that the cover glass used in this application is reduced in weight by decreasing the density of the glass, and that the weather resistance is improved by decreasing the amount of alkali elution.
  • the cover glass for a semiconductor package of the present invention preferably has a thickness of 0.05 to 0.7 mm. As the wall thickness increases, the transmittance decreases, and it is difficult to reduce the weight and thickness of the device. On the other hand, if the thickness is too thin, the practical strength is insufficient, and the deflection of the large glass sheet becomes too large to handle. A more preferred thickness is 0.1 to 0.5 mm, and a still more preferred thickness is 0.1 to 0.4 mm.
  • the semiconductor package cover glass of the present invention preferably has a Young's modulus of 65 GPa or more, and more preferably 67 GPa or more. The Young's modulus indicates how easily the cover glass is deformed under a constant external force.
  • the specific Young's modulus of the cover glass (catcher's modulus Z density) is 27GP a / g ⁇ cm one 3 or more, the properties will have a difficult and lightweight and deformation Since it satisfies, it is particularly suitable as a cover glass for a solid-state imaging device used in portable electronic equipment. From such a viewpoint, the specific Young's modulus of the cover glass for a solid-state imaging device is desired to be as large as possible, and is preferably 28 GPa / g ⁇ cm ⁇ 3 or more.
  • the cover glass for a semiconductor package of the present invention preferably has a Vickers hardness of 500 or more, since the surface is hardly damaged. The reason is that if minute scratches are formed on the surface of the cover glass in the electronic device assembling process, the transport process, or the like, it will be defective in the image inspection process after mounting on the solid-state imaging device.
  • a more preferred bite hardness is 520 or more.
  • a power bar glass containing a basic composition of Z ⁇ 0 to 5% and containing substantially no metal oxide is preferable. Since the cover glass having such a composition has an alkali elution amount of less than 0.01 mg, it has an advantage that it has excellent weather resistance and does not degrade its appearance quality even when used for a long time.
  • “substantially not contained” means that the content of the component is less than 2000 ppm.
  • the alkali elution amount can be measured by applying a test method based on JISR 3502.
  • S i 0 2 is a main component serving as a skeleton constituting the glass, is effective for you improve the weather resistance of the glass, when too much, the high temperature viscosity of the glass increases, meltability deteriorates At the same time, the liquidus viscosity tends to increase. Therefore, the content of SiO 2 is 52 to 70%, preferably 53 to 67%, more preferably 55 to 65%.
  • the force is a component to increase the weather resistance and liquid viscosity of the glass S, if too much, the high temperature viscosity of the glass is increased, there is a tendency that the meltability deteriorates.
  • the content of A 1 2 0 3 is 5-20%, preferably 8-19%, more preferably, 10; is I 8%.
  • B 2 0 3 acts as a flux, lowering the viscosity of the glass, is a component that improves the SasageTorusei. Further, it is a component for increasing the liquidus viscosity. However, when the B 2 0 3 is too large, the weather resistance of the glass tends to decrease. Thus, the content of B 2 0 3 is 5-20%, is preferred properly 6 to 15%, more preferably 7 to 13%.
  • Alkali earth metal oxides (Mg0, Ca0, Sr0, BaO) are components that improve the weather resistance of glass, lower the viscosity of glass, and improve the meltability. If it is too large, the glass tends to be devitrified and the density tends to increase. Therefore, the content of the alkaline earth metal oxide is 4 to 30%, preferably 5 to 20%, and more preferably 6 to 16%.
  • CaO is a component that makes it relatively easy to obtain high-purity raw materials and significantly improves the meltability and weather resistance of glass.
  • the content of CaO is less than 1.5%, the above effect is small, and when it exceeds 15%, the weather resistance decreases. Achieve more stable quality
  • BaO and SrO significantly increase the density of glass, so if you want to lower the density, restrict their contents to 12% or less and 10% or less, and furthermore, combine the contents of both. It is preferable to regulate the amount to 6.5 to 13 ° / 0 . Also, since BaO and SrO tend to contain radioisotopes in the raw material, if it is desired to reduce the emission of astigmatism, the total content of both should be 8.5% or less, preferably 3%. Below, more preferably 1.4% or less.
  • the molten glass has the effect of inhibiting B 2 0 3 or an alkaline earth metal oxide is ⁇ , when the content in a large amount, the glass is easily devitrified And the density is undesirably increased. Therefore, the upper limit of the content is 5% or less, preferably 3 ° / 0 or less, more preferably 1% or less.
  • alkali metal oxides Na 2 O, K 20 , Li 20
  • the amount of alkali eluted from the glass increases, and the weather resistance decreases. It is preferred to keep it below.
  • the content of the alkali metal oxide be less than 0.1%, more preferably less than 0.05%.
  • the cover glass for the solid-state imaging device package is often bonded using an organic resin (for example, epoxy resin).
  • an organic resin for example, epoxy resin
  • the cover glass contains an alkali component
  • the alkali component gradually becomes an adhesive.
  • an organic resin such as an epoxy resin
  • the adhesive strength between the cover glass and the package is likely to gradually decrease. As a result, a gap may be formed between the two, or the cover glass may be peeled off, so that the intended purpose of protecting the solid-state imaging device may not be achieved.
  • S i O 2 is the main component that constitutes the skeleton that constitutes the glass, and is effective in improving the weather resistance of the glass.However, if it is too large, the high-temperature viscosity of the glass increases, and the meltability deteriorates. At the same time, the nighttime viscosity tends to increase.
  • the content of S i 0 2 is 58-7 5%, preferably from 58 to 72%, more preferably, 60% to 70%, most preferably from 60 to 68.5%.
  • a 1 2 0 3 is an essential component in order to increase the liquidus viscosity, when too large, increases the high temperature viscosity of the glass tends to have meltability deteriorates.
  • the content of A 1 2 O 3 is 0.5 to 15%, preferably, 1.1 to 12%, more preferably, 3.5 to 12%, most preferably 6-11%.
  • B 2 0 3 acts as a flux, lowering the viscosity of the glass, is a component that improves the fusibility. It is a component for further increasing the liquidus viscosity.
  • the content of B 2 0 3 is 5-20%, is preferred properly, 9-18%, more preferably 11-18%, most preferably 12 to: a L 8%.
  • Alkali metal oxides reduce the viscosity of glass, improve its melting properties, and effectively adjust the coefficient of thermal expansion and liquidus viscosity. If it is contained in a large amount, the weather resistance of the glass is significantly deteriorated. Therefore, the content of the alkali metal oxide is 1 to 20%, preferably 5 to 18%, and more preferably 7 to 13%.
  • Na 2 ⁇ has a large effect of adjusting the thermal expansion coefficient
  • K 20 has a large effect of improving the liquidus viscosity. Therefore, when used together Na 2 O and kappa 2 0, while maintaining a high liquidus viscosity, it is possible to adjust the thermal expansion coefficient.
  • the content of N a 2 0 is from 0.1 to 11%
  • the content of kappa 2 0 is 0.
  • (Na 2 0 + K 2 0) Bruno Na 2 to O ratio is 1.1 to 10
  • the ratio of (Na 20 + K 20 ) ZNagO is preferably from 1.1 to 5, more preferably from 1.2 to 3.
  • S i O 2 / (A 1 2 0 3 + K 2 O) ratio of 3 to 12, preferably 4; If LO is regulated, it is possible to obtain a high liquidus viscosity while maintaining the weather resistance and melting property of the glass. is there. .
  • Li 2 O is likely to contain radioisotopes in the raw material, its content is 0 to 5%, preferably 0 to 3%, more preferably 0 to 1%, and most preferably 0 to 0. Should be regulated to 5%.
  • Alkali earth metal oxides (Mg0, Ca0, Sr0, BaO) are components that improve the weather resistance of glass, lower the viscosity of glass, and improve the meltability. If it is too large, the glass tends to be devitrified and the co-density tends to increase. Therefore, the content of the alkaline earth metal oxide is 0 to 20%, preferably 0.5 to 18%, and more preferably 1.0 to 18%.
  • CaO is a component that can relatively easily obtain a high-purity raw material and significantly improves the melting property and weather resistance of glass. It is preferable to contain 0.5 to 10%, and more preferably 1 to 8%. New However, since Ba'O and SrO tend to increase the density, if it is desired to decrease the density, the total content of these should be 13% or less, preferably 10% or less, more preferably 7%. The following should be regulated: Also, since BaO and SrO tend to contain radioisotopes in the raw material, if it is desired to reduce the amount of ⁇ -ray emission to 0.01 cZcm 2 'hr or less, the content of each should be 3% or less. Furthermore, it is preferable to regulate it to 1.4% or less.
  • ZnO is excellent in improvement to ⁇ ) effect weather resistance, also improves the meltability of the glass, it is effective in suppressing the molten glass ska et al, B 2 O 3 and alkali metal oxides to volatilize.
  • the Z ⁇ 2% or more when the content of A 1 2 O 3 is 3% or less, because there is a tendency that weather resistance is significantly reduced, the Z ⁇ 2% or more, and it is more preferably contained 4. 5% or more.
  • the content of ZnO should be 10% or less, preferably 9% or less, and more preferably 6% or less. It is.
  • P 2 0 5, Y 2 0 3, Nb 2 0 3, La 2 0 or components 3 such as is contained 5% or less, it is possible to contain various fining agents up to 3%.
  • the clarifying agents, Sb 2 O 3, Sb 2 O 5, F 2, C 1 2, C, S0 3, Sn_ ⁇ 2, or Al, 1 kind of metal powder such as S i or two or more can be used .
  • a s 2 0 3 is broad because the temperature range can and this 1 'for generating the fining gas (1300 to 1700 ° approximately C), is widely used as a fining agent for glass of this kind conventionally, material It is easy to contain radioisotopes in it. Moreover, As 2 0 3 is highly toxic, it can contaminate the environment when processing in manufacturing processes or waste glass of glass. Therefore, As 2 should be substantially not contained. PbO and CdO are also highly toxic and should not be used. Furthermore, Sb 2 ⁇ 3, S b 2 ⁇ 5 also, similarly to the As 2 0 3, the force still virulent an excellent component in refining effect, it is desirable not to contain as much as possible.
  • S i 0 2 in the present invention A 1 2 O 3 - B 2 0 3 -
  • S b 2 O 3 and S b 2 0 0 5 is in total.
  • F 2, C 1 2, S0 3, C, Sn0 2 is 0.5 in total from 1 to 3.0% (especially C l 2 0. 005 ⁇ 1.
  • S io 2-A 1 2 0 3 - B 2 0 3 - For R 2 0 based glass and excellent meltability, 0 Sb 2 0 3 and S b 2 0 5 is the total amount.
  • F 2, C 1 2, S0 3, C, that SnO 2 is to contain so that from 0.1 to 3.0% the percentage of in total preferred.
  • Fe 2 O 3 can be used as a fining agent, but its content should be regulated to 500 ppm or less, preferably 300 ppm or less, and more preferably 200 ppm or less to color the glass. .
  • Ce0 Although 2 can also be used as a refining agent, to color the glass, the content is 2% or less, preferably 1% or less, and more preferably it should be restricted to less than 7% 0.1.
  • T i 0 2 improves weather resistance of the glass, has a effect of lowering the high temperature viscosity, to promote coloration due to F e 2 0 3, which contains a large amount preferably Absent. However, F e 2 0 3 is equal to 200 j) pm or less, as possible out be contained up to 5%.
  • Z r 0 2 is a component for improving weather resistance, since contains or combed radioisotopes in raw material, the content of 0-2%, preferably 0 to 0.5%, more preferably 500 p Should be regulated below pm
  • Semiconductor package cover glass of the present Ming Ming while having a basic composition mentioned above, by employing a high-purity raw material, impurities difficulty mixed, so maintenance molten environment, U, Th, Fe 2 O 3, PbO, T i 0 2, Mn0 2, Z r O 2 , etc. this to precisely control the content of: and are possible.
  • a high-purity raw material impurities difficulty mixed, so maintenance molten environment, U, Th, Fe 2 O 3, PbO, T i 0 2, Mn0 2, Z r O 2 , etc.
  • This to precisely control the content of: and are possible.
  • Particularly affects the transmittance of near ultraviolet Fe 2 0 3, PbO, T i 0 2, for Mn_ ⁇ 2, Ri can der be managed in each 1 to 100 ppm order, the CCD elements by ⁇ -rays U and Th that cause soft errors can be managed in the order of 0.1 to 10 ppb each.
  • CCDs tend to cause soft errors due to
  • a glass raw material mixture is prepared so as to obtain a glass having a desired composition.
  • a high-purity raw material containing few impurities such as U and Th is used. More specifically, a high-purity raw material whose U and Th contents are each 5 ppb or less is used.
  • the prepared glass material is put into a melting tank and melted.
  • a platinum container including a platinum rhodium container
  • alumina refractories for example, alumina electric bricks
  • quartz refractories for example, silica blocks
  • U and D are low.
  • ⁇ ! ! ! Less than It is preferable because U and Th are less eluted into glass.
  • homogenization defoaming and striae removal
  • This refining tank may be made of refractory or platinum.
  • zirconia refractories have very good erosion resistance, but should be avoided because they contain a large amount of radioisotopes.However, the amount of impurities in zirconia refractories is reduced, and U, Th If the content of each is less than 1 ppm, it can be used for the inner wall of the melting tank to produce cover glass for semiconductor packages with low ⁇ -ray emission.
  • the homogenized molten glass is formed into a plate by a downdraw method to obtain a plate glass having a desired thickness.
  • a downdraw method an overflow downdraw method or a slot downdraw method can be used.
  • the sheet glass thus obtained is cut into predetermined dimensions and, if necessary, chamfered to produce a cover glass.
  • the cover glass for a package of the present invention will be described based on examples.
  • FIG. 1 shows a cover glass 10 for a semiconductor package according to an example.
  • the cover glass 10 for a semiconductor package includes a plate having a first light-transmitting surface 10a and a second light-transmitting surface 10 that face each other in a plate thickness direction, and a side surface 10c that forms a peripheral edge. Glass.
  • the dimensions of the cover glass 10 are 14 x 16 x 0.5 mm, the first light-transmitting surface 10a and the second light-transmitting surface 10b are unpolished surfaces, and the surface roughness is (R a) is less than or equal to 0.5 nm.
  • the side surface 10c has a chamfered shape.
  • the first manufacturing process of sheet glass is a process of manufacturing a large sheet glass having a side of 50 Omm or more.
  • the overflow downdrawing method is most suitable for forming a sheet glass having excellent surface quality.
  • the molten glass 12 flows through a gutter 11 made of a refractory material, and the molten glass 12 overflowing from both sides of the gutter 11 at the bottom of the gutter 11 as shown in Fig. 2 .
  • a laser scribe is a laser cutting machine that uses a thermal processing laser cutting device to move the laser beam on one side of the large glass to a thickness of about 20% in the thickness direction, at a speed of 180 ⁇ 5 mmZec or 220 ⁇ 5 mmZs. ec, laser output
  • S i 0 2 - illustrates an embodiment of a package cover glass of the present invention consisting of RO-based glass (Sample No. 1 ⁇ 5) - A 1 2 0 3 - B 2 0 3.
  • the glass samples in Table 1 were prepared as follows. First, a glass raw material prepared to have the composition shown in Table 1 was placed in a platinum rhodium crucible and melted in an electric melting furnace having a stirring function at 160 ° C. for 20 hours. Next, the molten glass was poured onto a carbon plate and slowly cooled to produce a glass sample, and various characteristics were examined.
  • a high-purity glass raw material prepared so as to have the composition shown in the table is put into a crucible made of platinum rhodium, alumina, or quartz, and placed in an electric melting furnace having a stirring function at 150 ° C. C, melted for 6 hours, and the molten glass was poured out onto a carbon plate.
  • each glass sample satisfies the conditions required for the cover glass for semiconductor package in terms of the coefficient of thermal expansion, the density, and the amount of ⁇ -ray emission.
  • the temperature corresponding to the viscosity of s is 1,500 ° C or less, so it has excellent meltability, the liquidus temperature is 884 ° C or less, and the liquidus viscosity is 10 5 ⁇ 8 dPa ' s or more, it was excellent in devitrification resistance.
  • the alkali elution amount in the table was measured based on JISR 3502.
  • the density was measured by the well-known Archimedes method.
  • the specific Young's modulus was calculated from the Young's modulus and density measured by the bending resonance method using a nondestructive elastic modulus measurement device (KI-11) manufactured by Kanebo Co., Ltd. Vickers hardness was measured based on JISZ 2244-1992.
  • For the coefficient of thermal expansion an average coefficient of thermal expansion in a temperature range of 30 to 380 ° C was measured using a dilatometer.
  • the liquidus temperature was determined by crushing each glass sample to a particle size of 300 to 500 ⁇ m, placing it in a platinum boat, holding it in a temperature gradient furnace for 8 hours, and then observing the sample with a microscope. The highest temperature at which devitrification (crystal foreign matter) was observed was measured, and the temperature was taken as the liquidus temperature. The viscosity of the glass at the liquidus temperature was defined as the liquidus viscosity.
  • the glass samples of Nos. 11 and 12 did not show devitrification, and were particularly excellent in devitrification resistance. U and Th contents were measured by ICP-MASS.
  • strain point and the annealing point were measured according to the method of ASTM C 336-71, and the softening point was measured according to the method of ASTM C 338-93.
  • 10 4 d P a ⁇ s temperature, 1 0 3 d P a ⁇ s temperature, and 1 0 2 ⁇ 5 d P a ⁇ s temperature was determined by a known platinum ball pulling method.
  • 1 0 2 ⁇ 5 P a ⁇ s temperature is a measure of the temperature corresponding to 1 0 2-5 Boyes a high temperature viscosity, so that this value is better to lower the melting property.
  • the amount of spontaneous emission was measured using an ultra-low level ⁇ -ray measuring device (Sumitomo Chemical Co., Ltd. LACS-4000M).
  • the glass samples Nos. 1, 6, 11, 14, and 15 in Tables 1 to 3 were melted in a test melting tank (alumina refractory), and the thickness was adjusted to 0.5 by the o-perflow downdraw method.
  • a 14 mm long and 16 mm wide cover glass was fabricated by shaping the plate into a plate of mm and cutting the surface with a laser scribe without polishing the surface.
  • the glass raw material was mixed with the above glass so that the glass of Sample No. 1 was obtained. After being melted in the melting tank, it was molded into a piece of 800X300X300mm and cut into pieces with a thickness of 1.5mm by cutting using a wire saw. Then, both sides of this sheet glass are precision polished using a rotary polisher to form a large glass (0.5 mm thick), which is cut into small pieces by laser scribing. A cover glass 14 mm wide and 16 mm wide was prepared.
  • the surface roughness (Ra) of the front and back light-transmitting surfaces (first and second light-transmitting surfaces) of each cover glass prepared in this way was measured using a Tyler-Ho probe. bson : manufactured by the company). The results are shown in Table 4.
  • Table 4 As is clear from Table 4, the cover glasses of the examples each had a surface roughness (Ra) of 0.23 nm or less on the first light-transmitting surface and the second light-transmitting surface. However, the cover glass of the comparative example had a surface roughness (Ra) of 0.56 nm or more despite being subjected to precision polishing. In addition, the light transmitting surface of each cover glass was
  • the cover glass for the package of the present invention is suitable as a cover glass for a solid-state image sensor package, and in addition to the cover glass for various semiconductor packages such as a package containing a laser diode.
  • the cover glass has an average coefficient of thermal expansion of 30 85 V 7 fc in a temperature range of 30 to 380 ° C, and has an average temperature coefficient of expansion of 70 fc. ⁇ ⁇ Daphte ' ⁇ , Various types made of Kovar alloy, molybdenum metal, 36 Ni-Fe alloy, 42 Ni-Fe alloy, 45 Ni-Fe alloy, 46Ni-Fe alloy, 52 Ni-Fe alloy, etc.
  • the package can be sealed with organic resin or low melting point glass.

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Abstract

この半導体パッケージ用カバーガラス１０は、板厚方向に相対向する第１透光面１０ａ及び第２透光面１０ｂと、周縁を構成する側面１０ｃとを備えた板状ガラスである。このカバーガラス１０の寸法は、１４×１６×０．５ｍｍであり、第１透光面１０ａ及び第２透光面１０ｂは無研磨面であり、その表面粗さ（Ｒａ）は、いずれも０．５ｎｍ以下である。

Description

半導体パッケージ用力バーガラス及びその製造方法
技術分野
本発明は、固体撮像素子やレーザーダイォードを収納する半導体パッケージの前面 に取り付けられ、固体撮像素子やレーザーダイォードを保護すると共に透光窓として 明
使用される半導体パッケージ用カバーガラスと、 その製造方法に関するものである。
田 背景技術
固体撮像素子の前面には、半導体素子の保護のため、 平板状の透光面を有するカバ 一ガラスが配設される。 このカバーガラスは、 アルミナ等のセラミック材料や金属材 料、 或いは樹脂材料で形成されたパッケージに、各種の有機樹月旨や低融点ガラスから なる接着材を用いて封着され、パッケージの内部に収納された固体撮像素子を保 す ると共に可視光線等の透光窓として機能する。
固体撮像素子として、.現在多く用いられている光半導体には、 CCD (Ch a r g e Coup l e d De v i c e) や CMO S (Comp l eme n t a r y M e t a 1 O i d e S em i c ondu c t o r) がある。 CCDは、 高精細な 画像を取り込むため、 主にビデオカメラに搭載されていたが、 近年、 画像のデータ処 理の利用が加速する中で、急激に利用範囲が拡大している。 特にデジタルスチルカメ ラゃ携帯電話に搭載され、高精細な画像を電子情報データに変換するために多く用い られるようになってきている。 また、 CMOSは、 相補型金属酸化物半導体とも呼ば れ、 CCDに比較して小型化が可能であり、 消費電力も 5分の 1程度と少なく、 さら にマイクロプロセッサの製造工程を利用できるため、設備投資に費用が嵩まず、 安価 に製造することができる等の利点があり、携帯電話や小型パソコンといった画像入力 デバイスに搭載されることが多くなつてきている。
CCDや CMOSは、画像を正確に電子情報に変換する必要性があるため、 それに 使用されるカバーガラスは、その表面に汚れや傷、.異物の付着等に関して厳しい基準 が設けられ、 高品位の清浄度が要求されている。 また表面の清浄度に加え、 ガラス内 部に泡、 脈理、 結晶等が存在せず、 白金等の異物の混入を防止することも要求されて いる。 さらに各種のパッケージと良好に封着するため、パッケージ材料と近似した熱 膨張係数を有することも要求されている。 また、 この種のガラスは、長期に亘つて表 面品位が低下しないように耐候性に優れ、また軽量化できるように密度の低いことも 要求される。
'さらに、 C C D用途では、 カバーガラス中に放射性同位元素である U (ウラン） や T h (トリウム） が含まれると、 ガラスからひ線が放出されやすく、 その放出量が多 いと、 ソフトエラーを引き起こすため、 U、 T hをできるだけ含有しないことが要求 されている。 そのため、 C C Dカバーガラスの製造に際しては、 高純度原料を採用し たり、原料を溶融する溶融槽の内壁を、放射性同位元素の少ない耐火物や白金から形 成する等の対策が採られている。 例えば、 下記の特許文献 1〜3には、 放射性同位元 素を減少し、 α線放出量を低減した固体撮像素子パッケージ用カバーガラスが提考さ れている。 . 特許文献 1 ：特許第 2 6 6 0 8 9 1号公報
特許文献 2 ：特開平 6— 2 1 1 5 3 9号公報
特許文献 3 ：特開平 7— 2 1 5 7 3 3号公報
上記したように、固体撮像素子パッケージ用カバーガラスの使用量は、 用途の広が りや、 画像データ利用の展開によって、 急激に増加している。 ところが、従来の固体 撮像素子パッケージ用カバーガラスは 次 うな方法で作製されるため、表面品位 が悪く、 また大量生産には不向きである。 すなわち、固体撮像素子パッケージ用カバ 一ガラスを作製する場合、 まずガラス原料を溶融槽で溶融し、 脱泡'脈離除去を行つ て均質化した後、 ガラス融液を型に入れて铸込み成形したり、或いはガラス融液を延 板上に連続的に引き出し、所定の形状に成形する。次いで、得られたガラス成形体（ガ ラスインゴット） を徐冷し、 これを一定の厚みに切り出した後、 その表面に研磨加工 を施すことによって所定の厚みの大板ガラスを形成し、 これを所定寸法に細断加工す る。 このように、固体撮像素子パッケージ用カバーガラスの透光面は、 両面とも研磨 加工が施されるが、 研磨されることによって、 表面に無数の微細な凹凸 （微小傷） 力 S 形成される。 一方、近年、 固体撮像素子は、 ますます高画素化、 小型化が図られてお り、 これに伴って 1素子当たりの受光量が減少する傾向にある力 カバーガラスの透 光面を研磨することによって形成される微細な凹凸によって入射光が散乱しやすく なり、 一部の素子への受光量が不足し、 その結果、 素子に誤作動が発生することが懸 念されている。
'また、固体撮像素子パッケージ用カバーガラスは、 ガラス中に異物や泡が混入した り、 表面に塵等が付着すると、 良好な表示画像が得られず、 これはカバーガラスとし て致命的な欠陥となるため、カバーガラスを出荷する前には必ず画像検査が行われる。 しかしながら、 上記したように、カバーガラスの透光面には無数の微細な凹凸が形成 されるため、画像検査の際、カバーガラスの透光面の凹凸に起因して照射光が屈折し、 明るく見える部分と暗く見える部分とが混在することになり、異物や塵等の有無を正 確に検知できないことがある。
また、カバーガラスの透光面に対して、 非常に精密で長時間に亘る研磨加工を施す ことによって、 凹凸'をより小さくすることは可能ではあるが、 このような精密研磨は 大量生産には不向きであり、急激な需要増に応えるためには、大幅な設備の増設が必 要となる。さらに、この精密研磨加工は、人工皮革を備えた回転研磨加工機によって、 酸化セリウム等の遊離砥粒を水等に分散させたスラリーを自動供給しながら行うが、 研磨によって発生したガラス粉が人工皮革の中に入り込み、人工皮革の一部に突起部 が形成されることがある。 このガラス粉によって形成された人工皮革の突起部は、研 磨時にカバーガラスの表面を削り取り、 部分的に溝を形成する原因となる。 そして、 この種の溝は、 比較的広く、 浅い形状を有しているため、 電子機器による画像検査ェ 程で見落とされることがあり、 そのような力パーガラスが、 固体撮像装置に搭載され ると、表示画像に黒スジとなって現れる。 しかも遊離砥粒として使用される酸化セリ ゥムには、 不純物として T hが含まれており、 研磨した後、 カバーガラスに付着した 酸化セリウムを完全に除去しなければ、 これが α線源となる可能性もある。 上記のような生産性を損なう精密な研磨や、研磨を行うことで発生する固体撮像素 子特性への悪影響は、 研磨を施している限り、 ある程度は避けられない問題である。 明の開示
本発明は、 上記事情に鑑みなされたものであり、 半導体パッケージ用カバーガラス の透光面を研磨することなく平滑にすることによって、研磨に伴う各種問題を解消す ることを技術的課題とする。
¾上記の技術的課題を解決するためになされた本発明の半導体パッケージ用力バー ガラスは、 透光面が無研磨面であり、 その表面粗さ （Ra) が 1. O nm以下である ことを特徴とする。 ここで、 「Ra」 は、 J I S B0601— 1994で定義された 算術平均粗さ (a r i t hme t i c a l me a n r o u ghn e s s)である。 また、本発明の半導体パッケージ用力バーガラスは、 ダゥンドロ一法又はフロート 法で成形され、透光面の表面粗さ（Ra)が 1. Onm以下であることを特徴とする。 また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、質量％で、 S i 02 52〜7 0%、 A l 2O3 5〜20%、 B203 5〜 20%、 アルカリ土類金属酸化物 4 〜 30 °/。、 Z n O 0〜 5 %の基本組成を含有し、実質的にアル力リ金属酸化物を含 有せず、 30〜380°Cの温度範囲における平均熱膨張係数が 30〜 85 X 10一7 /。 、 液相温度におけるガラス粘度が 105· 2d P a · s以上であることを特徴とす る。
また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、質量％で、 S i 02 58〜7 5%、 A 1203 0. 5〜15%、 B2O3 5〜 20 %、 アルカリ金属酸化物 1 〜 20 %、 アル力リ土類金属酸化物 0〜20%、 ZnO 0〜： L O %の基本組成を 含有し、 30〜380°Cの温度範囲における平均熱膨張係数が 30〜85 X 10一7 /°C、 液相温度におけるガラス粘度が 105· 2dP a ■ s以上であることを特徴とす る。
また、本発明の半導体パッケージ用力パーガラスの製造方法は、 少なくとも内壁が 耐火物から形成されてなる溶融槽にガラス原料を投入し、溶融した後、 'ダウンドロー 法又はフロート法で板状に成形することを特徴とする。
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、透光面が無研磨面であり、 その表面 粗さ （R a ) が 1 . O n m以下であるため、 入射光の散乱に起因する素子の誤動作を 抑え、 また画像検査で異物や塵等の有無を正確に検知することができ、黒スジのよう な表示不良を防止することが可能である。 しかも、精密研削研磨加工工程を省略でき るため、安価に大量生産することができ、 さらに研磨が不要で遊離砥粒を使用しない ため、 酸化セリゥムに起因する α線の放出を防止することができる。
また、本発明の半導体パッケージ用力パーガラスの製造方法によると、 白金ブッが 少なく、 透光面が無研磨面で、 表面粗さ （R a ) が 1 . 0 n m以下の半導体パッケ一 ジ用カバーガラスを容易に製造することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、実施例に係る半導体パッケージ用カバーガラスを示す斜視図である。
図 2は、オーバーフローダウンドロー法によって板状ガラスを成形する方法を示す 説明図である。
図 3は、レーザースクライブによつて大板ガラスを細断加工する方法を示す説明図 である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、透光面が無研磨面であり、 その表面 粗さ （R a ) が 1 . O n m以下である。 このような表面品位の高いカバーガラスは、 ダウンドロ一法ゃフロート法によつて成形することが可能である。ダウンドロー法と しては、 オーバーフローダウンドロー法やスロットダウンドロー法が適しているが、 特にオーバーフロ^"ダウンドロー法の場合は、 ガラス表面が自由表面であり、他の部 材と接触することがなく、溶融条件や成形条件を制御することによって、所望の肉厚
(半導体パッケージ用カバーガラスの場合は、 0 . 0 5〜0 . 7 mm) を有し、 表面 平滑性に優れた板ガラスを得ることができるため好ましい。 つまり、オーバーフロー ダウンドロー法を採用すると、表面 （透光面） を研磨加工することなく、 平滑な表面 が得られるため、 研磨による微小傷を形成することなく、 表面粗さ （Ra) が 1. 0 nm以下、 0. 5nm以下、 さらには 0. 3 nm以下のカバーガラスを作製すること が可能である。 このようにカバーガラスの透光面の表面粗さ （Ra) が小さくなるほ ど、 カバーガラスの透光面の散乱光に起因する素子の誤動作の発生率が低下し、 また 異物等を検知する画像検査の精度が向上する。 尚、 表面粗さ （Ra) は、 表面平滑性 の品位を表すものであり、 J I S B0601に基づく試験方法を適用することによ つ :て測定することができる。
また、フロート法としては、溶融ガラスを、還元雰囲気中で溶融した金属スズ浴上に 供給して板状に成形する方法や、支持体上に溶融ガラスを供給し、支持体とガラスと を、:蒸気膜形成剤を気化した蒸気膜の薄層を介して互いに摺動させて板状に成形する 方法 （特開平 9一 295819号、 特開 2001— 192217号等参照） が使用で きる。 尚、 フロート法で成形されたカバーガラスは、 ダウンドロー法で成形された力 バーガラスに比べて表面品位に劣るため、必要に応じて研磨加工を施しても良い。 た だし、この場合でも、 研磨時間を短くして生産性の低下をできるだけ小さくすべきで あり、また研磨を行うことで宪生する固体撮像素子特性への悪影響もできるだけ小さ くすべきである。
また、本発明の半導体パッケージ用カバ一ガラスは、 液相温度におけるガラスの粘 度（液相粘度）力 S 105· 2 d P a · s以上であると、ガラス中に失透物が発生し難く、 ダウンドロー法による成形が可能である。 すなわち、 S i 02-A 1203-B203- RO (又は R20) 系ガラス基板を、 ダウンドロー法で成形する場合、 成形部分にお けるガラスの粘度は、およそ 105· °d P a · sに相当する。 そのため、ガラスの液相 粘度が 105' QdP a · s付近、 或いはそれ以下であると、 成形されたガラスに失透 物が発生しやすい。 ガラス中に失透物が発生すると、透光性が損なわれるため、 カバ 一ガラスとしては使用できなくなる。 よって、ダウンドロー法でガラスを成形する場 合、 ガラスの液相粘度は、 できるだけ高いことが望ましく、 半導体パッケージ用カバ 一ガラスとしては、 液相粘度が 105' 2dP a ■ s以上であることが必要である。 液 相粘度は、 1 O5' 4 d P a · s以上であることが好ましく、 さらに 105' 8 dP a - s以上であることがより好ましい。
また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、 30〜380°Cの温度範囲に おける平均熱膨張係数を 30〜 85 X 10一7ノ¾にすることによって、有機樹脂や低 融点ガラスからなる接着材を用いてアルミナパッケージ（約 70 X 10~VoC)や各 種樹脂パッケージと封着しても、 内部に歪みが発生せず、長期間に亘つて良好な封着 状態を保つことが可能である。 カバーガラスの好ましい熱膨張係数は、 35〜80Χ ΓΌ— 7Z°C、 より好ましい熱膨張係数は 50〜75X 10— 7Z°Cである。
また、本発明の半導体パッケージ用力パーガラスは、 α線放出量を 0. O l cZc m2 · h r以下に規制することによって、 a線に起因する固体撮像素子のソフトエラ 一の低減を図ることができる。 このように α線放出量を 0. 0 1 cZcni2 ' h r以 下にするためには、原料や溶融槽からの不純物の混入を防止し、 ガラス中の U量を 1 O p p b以下、 Th量を 20 p p b以下に抑えることが望ましい。 固体撮像素子は、 高画素化、小型化に伴って α線に起因するソフトエラーが発生しやすくなつているた め、 カバーガラスの α線放出量は、 0. 005 cZcin2 · h r以下にすることが好 ましく、 さらには 0. 003 cZcni2■ h r以下にすることが好ましい。 また、 U量 は 5 p p b以下、 Th量は l O p p b以下、 さらには、 U量は 4 p p b以下、 Th量 は 8 p p b以下にすることが好ましい。 尚、 Uは、 Thに比べて、 α線を放出しやす いため、 Uの許容量は、 Thの許容量に比べて、 少なくなる。
また、本宪明の半導体パッケージ用カバ一ガラスは、 ガラスの密度が 2. 55 g/ cm3以下 （好ましくは 2. 45 gZCm3以下） 、 アルカリ溶出量が 1. Omg以下 (好ましくは 0. lmg以下、 より好ましくは 0. O lmg以下） であると、 特に屋 外で使用する携帯用電子機器に搭載される用途に好適である。 すなわち、ビデオカメ ラ、 デジタルスチルカメラ、携帯電話、 PDA (P e r s on a l D i g i t a l As s i s t a n t) 等の機器は、 屋外で使用されることがあるため、 軽量で持ち運 ぴに適し、 高い耐候性を有することが要求される。 従って、 これらの用途に使用され る固体撮像素子パッケージ用カバーガラスは、軽量であるという特性に加え、安定し た耐候性を有し、屋外で過酷な環境下で使用されても表面品位が低下しないといった 特性を併せ持つものでなければならない。 そのため、特にこの用途に使用されるカバ 一ガラスには、 ガラスの密度を低下することによって軽量化したり、 アルカリ溶出量 を少なくすることによって耐候性を向上することが望まれる。
また、本宪明の半導体パッケージ用カバーガラスは、 肉厚が 0. 05〜0. 7mm であることが好ましい。肉厚が大きくなるほど、透過率が低下し、また機器の軽量化、 薄型化が困難となるため好ましくない。 また、肉厚が薄くなりすぎると、 実用強度が 不足したり、 大板ガラスのたわみが大きくなつて取り扱いが困難となる。 より好まし い肉厚は、 0. 1〜0. 5mm、 さらに好ましい肉厚は、 0. 1〜0. 4mmである。 また、本宪明の半導体パッケージ用カバーガラスは、 ヤング率が 65GP a以上、 さらには 67 GP a以上であることが好ましい。ヤング率はカバーガラスが一定の外 力を加えられた状態でどれだけ変形しやすくなるかを表しており、ヤング率が大きい ほどカバーガラスは変形し難くなる。 カバーガラスのヤング率が高いほど、半導体素 子に直接圧力が加わるのを防止し、 結果として素子の損傷が防止できる。 ； また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、カバーガラスの比ヤング率（ャ ング率 Z密度） が 27GP a/g · cm一3以上であると、軽量でかつ変形し難いとい う特性を満足するものとなるため、特に携帯用電子機器に使用される固体撮像素子用 カバーガラスとして好適である。 このような観点から、 固体撮像素子用カバーガラス の比ヤング率は、 できるだけ大きいことが望まれ、 28GP a/g · cm— 3以上であ ることが好ましい。
また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、 ビッカース硬度が 500以上 であると、 表面に傷が入り難いため好ましい。 その理由は、 電子機器の組立工程ゃ搬 送工程等でカバーガラスの表面に微小な傷が形成されると、固体撮像素子に搭載した 後の画像検査工程で不良となるからである。 より好ましいビッ力 ス硬度は 520以 上である。
本発明において、 特に耐候性を考慮すると、 質量％で、 S i O2 52〜70°/o、 A 1203 5〜20%、 B2O3 5〜 20 %、アルカリ土類金属酸化物 4〜30%、 Z ηθ 0〜 5 %の基本組成を含有し、実質的にアル力リ金属酸化物を含有しない力 バーガラスが好ましい。 このような組成を有するカバーガラスは、 アルカリ溶出量が 0. 0 lmg未満となるため、 耐候性に優れ、 長時間使用しても外観品位が低下しな いという利点がある。 尚、 本発明において 「実質的に含有しない」 とは、 その成分の 含有量が 2000 p pm未満であることを意味している。 また、アルカリ溶出量は、 J I S R 3502に基づく試験方法を適用することによって測定することができ る。
lh記のカバーガラスを構成する各成分の限定理由を以下に説明する。
S i 02は、 ガラスを構成する骨格となる主成分であり、 ガラスの耐候性を向上す るのに効果があるが、 多くなりすぎると、 ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性が悪化 すると共に、液相粘度が高くなる傾向がある。 よって、 S i O2の含有量は、 52〜7 0%、 好ましくは、 53〜67%、 より好ましくは、 55〜65%である。
Al 203は、ガラスの耐候性と液相粘度を高める成分である力 S、多くなりすぎると、 ガラスの高温粘度が上昇し、 溶融性が悪化する傾向がある。 よって、 A 1203の含有 量は、 5〜 20 %、好ましくは、 8〜 19 %、より好ましくは、 10〜； I 8 %である。
B203は、 融剤として働き、 ガラスの粘性を下げ、 捧融性を改善する成分である。 さらに、液相粘度を高めるための成分である。 しかし、 B203が多くなりすぎると、ガ ラスの耐候性が低下する傾向がある。 よって、 B203の含有量は、 5〜20%、 好ま しくは、 6〜15%、 より好ましくは、 7〜13%である。
アル力リ土類金属酸化物 （Mg 0、 C a 0、 S r 0、 B a O) は、 ガラスの耐候性 を向上すると共に、 ガラスの粘性を下げ、 溶融性を改善する成分であるが、 多くなり すぎると、 ガラスが失透しやすくなると共に密度が上昇する傾向にある。 よって、ァ ルカリ土類金属酸化物の含有量は、 4〜30%、 好ましくは、 5〜20%、 より好ま しくは、 6〜16%である。
特に C aOは、 比較的容易に高純度原料を入手でき、 ガラスの溶融性と耐候性を著 しく改善する成分である。 CaOの含有量が 1. 5%より少ない場合は、 上記効果が 小さく、 逆に 15%を超える場合は、 耐候性が低下する。 より安定した品位を実現す るためには、 C a Oの含有量を 2〜12%、 さらには 3~10%とすることが望まし い。
また、 B aOと S r Oは、 ガラスの密度を著しく上昇させるため、 密度を低下した い場合は、 各々の含有量を 12%以下、 10%以下に規制し、 さらに両者の含有量を 合量で 6. 5〜 1 3 °/0に規制することが好ましい。 また、 B a Oと S r Oは、 原料中 に放射性同位元素を含みやすいため、 ひ線放出量を低減したい場合は、 両者の含有量 を合量で 8. 5%以下、 好ましくは 3%以下、 より好ましくは 1. 4%以下に規制す ベ > 'きである。
ZnOは、ガラスの溶融性を改善し、溶融ガラスから、 B203やアルカリ土類金属 酸化物が揮宪するのを抑制する効果を有するが、 多量に含有すると、 ガラスが失透し やすくなり、密度が上昇するため好ましくない。 従って、 その含有量の上限は 5%以 下、 好ましくは 3 °/0以下、 より好ましくは 1 %以下である。
ただし、アルカリ金属酸化物 （Na2O、 K20、 L i 20) を含有すると、 ガラスか らのアルカリ溶出量が増加し、 耐候性が低下するため、 その含有量を 0, 2%未満に 抑えることが好ましい。 より安定した耐候性を実現するためには、 アルカリ金属酸化 物の含有量を 0. 1%丰満、 さらには 0. 05%未満に抑えることが望ましい。
また、ガラス中のアルカリ金属酸化物が少ないと、 これをパッケージに封着するた めの接着剤の劣化を抑えることができるという利点もある。 すなわち、固体撮像素子 パッケージ用カバーガラスは、 有機樹脂 （例えばエポキシ樹脂） を用いて接着される ことが多いが、 カバーガラス中にアルカリ成分が含まれていると、 アルカリ成分が 徐々に接着剤に溶出する。 エポキシ樹脂等の有機樹脂は、 アルカリ成分によって接着 性が低下するという性質があるため、カバーガラスとパッケージとの間の接着強度が 徐々に低下しやすくなる。 その結果、 両者の間に隙間が生じたり、 カバーガラスが剥 離して、 固体撮像素子を保護するという所期の目的が果たせなくなることがある。 また、本発明において、特に製造面を考慮すると、質量％で、 S i 02 58〜75%、 A 1203 0. 5〜15%、 B2O3 5〜20%、アルカリ金属酸化物 1〜20%、 アル力リ土類金属酸化物 0〜20%、 ZnO 0〜10 %の基本組成を含有する力 バーガラスが好ましい。 このような組成を有するカバーガラスは、 溶融性が向上し、 ί夜相粘度の調整が容易である。
上記のカバーガラスを構成する各成分の限定理由を以下に説明する。
S i O2は、 ガラスを構成する骨格となる主成分であり、 ガラスの耐候性を向上す るのに効果があるが、 多くなりすぎると、 ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性が悪化 すると共に、 ί夜相粘度が高くなる傾向がある。 よって、 S i 02の含有量は、 58〜7 5%、好ましくは、 58〜72%、より好ましくは、 60〜70%、最も好ましくは、 60〜68. 5%である。
A 1203は、液相粘度を高めるために必須の成分であるが、多くなりすぎると、 ガ ラスの高温粘度が上昇し、 溶融性が悪化する傾向がある。 よって、 A 12O3の含有量 は 0. 5〜 15 %、好ましくは、 1. 1〜 12 %、より好ましくは、 3. 5〜 12 %、 最も好ましくは 6〜11%である。
B203は、 融剤として働き、 ガラスの粘性を下げ、 溶融性を改善する成分である。 さらに液相粘度を高めるための成分である。 しかし、 B203が多くなりすぎると、 ガ ラスの耐候性が低下する傾向がある。 よって、 B203の含有量は、 5〜20%、 好ま しくは、 9〜 18 %、 より好ましくは、 11〜 18 %、 最も好ましくは 12〜： L 8 % である。
アルカリ金属酸化物 （Na20、 K20、 L i 2O) は、 ガラスの粘性を下げ、 溶融 性を改善すると共に、熱膨張係数と液相粘度を効果的に調整する成分である力 多量 に含有すると、 ガラスの耐候性が著しく悪化する。 よって、アルカリ金属酸化物の含 有量は、 1〜20%、好ましくは、 5〜18%、より好ましくは、 7〜13%である。 特に Na2〇は、熱膨張係数を調整する効果が大きく、 また K20は、液相粘度を向 上する効果が大きい。 そのため、 Na2Oと Κ20を併用すると、 高い液相粘度を維持 しながら、 熱膨張係数を調整することができる。 よって、 N a 20の含有量は、 0. 1 〜11%、 Κ20の含有量は、 0. 1〜8%が好ましく、 また両者を併用する場合は 合量で 7. 6〜18%含有させることが好ましい。
本発明においては、 （Na20 + K20) ノ Na2Oの比が 1. 1〜10となるよう に規制すると、 高い液相粘度が得られやすい。 この （Na20 + K20) ZNagOの 比は、 1. 1~5であることが好ましく、 1. 2〜 3であることがより好ましい。 また、本発明においては、 S i 02を低減し、 A 1203と K20を増加する程、 液相 粘度が上昇する傾向にあり、 S i O2/ (A 1203 + K2O) の比を、 3〜12、 好 ましくは 4〜； L Oとなるように規制すると、ガラスの耐侯性と溶融性を維持しながら、 高い液相粘度を得ることが可能である。 .
ただし、 L i 2Oは、 原料に放射性同位元素を含みやすいため、 その含有量を 0〜 5%、好ましくは 0〜3%、 より好ましくは 0〜1%、最も好ましくは、 0〜0. 5% に規制すべきである。
アル力リ土類金属酸化物 （Mg 0、 C a 0、 S r 0、 B a O) は、 ガラスの耐侯性 を向上すると共に、 ガラスの粘性を下げ、 溶融性を改善する成分であるが、 多くなり すぎると、 ガラスが失透しやすくなると共 密度が上昇する傾向がある。 よって、ァ ルカリ土類金属酸化物の含有量は 0〜 20%、 好ましくは、 0. 5〜18%、 より好 ましくは、 1. 0〜 18 %である。
特に CaOは、 比較的容易に高純度原料を入手でき、 ガラスの溶融性と'耐候性を著 しく改善する成分であ 、 0. 5〜10%、 さらには 1〜8%含有させることが好ま しい。 ただし、 B a'Oと S r Oは、 密度を上昇させやすいため、 密度を低下したい場 合は、 これらの含有量を合量で 13%以下、 好ましくは 10%以下、 さらに好ましく は 7 %以下に規制すべきである。 また、 B a Oと S r Oは、 原料中に放射性同位元素 を含みやすいため、 α線放出量を 0. 01 cZcm2 ' h r以下に低減したい場合は、 各々の含有量を 3%以下、 さらには 1. 4%以下に規制することが好ましい。
ZnOは、 耐候性を向上す^)効果に優れ、 またガラスの溶融性を改善し、溶融ガラ スカ ら、 B2O3やアルカリ金属酸化物が揮発するのを抑制するのに効果がある。特に A 12 O 3の含有量が 3%以下の場合は、耐候性が著しく低下する傾向にあるため、 Z ηθを 2%以上、 さらには 4. 5%以上含有させることが好ましい。 ただし、 ZnO を多量に含有すると、 ガラスが失透しやすくなり、 また密度が上昇するため、 ZnO の含有量は 10%以下、好ましくは 9%以下、 さらに好ましくは 6%以下に抑えるベ きである。
さらに、本発明においては、上記成分以外にも、ガラスの特性を損なわない範囲で、
P205、 Y203、 Nb 203、La 203等の成分を 5%以下含有させたり、各種清澄剤 を 3%まで含有させることができる。 清澄剤としては、 Sb2O3、 Sb2O5、 F2、 C 12、 C、 S03、 Sn〇2、 或いは Al、 S i等の金属粉末の 1種又は 2種以上が 使用できる。
A s 203は、幅広い温度域（1300〜 1700°C程度） で清澄ガスを発生させる こ 1 'とができるため、 従来よりこの種のガラスの清澄剤として広く用いられているが、 原料中に放射性同位元素を含みやすい。 しかも、 As 203は、 毒性が非常に強く、 ガ ラスの製造工程や廃ガラスの処理時等に環境を汚染する可能性がある。よって、 A s 2 は実質的に含有しないようにすべきである。 また、 PbO、 CdOも毒性が強いた め、 使用を避けるべきである。 さらに、 Sb2〇3、 S b2〇5も、 As 203と同様、 清澄効果に優れた成分である力 やはり毒性が強いため、 できるだけ含有しないこと が望ましい。
よって、本発明における S i 02— A 12O3— B203— RO系ガラスの場合は、 清 澄剤として、 S b2O3と S b 205が合量で 0. 05~2. 0%、 F2、 C 12、 S03、 C、 Sn02が合量で 0. 1〜3. 0% (特に C l 2 0. 005〜1. 0%、 SnO 2 0. 01〜1. 0%) の割合となるように使用するのが好適である。 また、 S i o 2-A 1203— B203— R20系ガラスの場合は、溶融性に優れているため、 Sb20 3と S b 205が合量で 0. 2%以下、 F2、 C 12、 S03、 C、 SnO2が合量で 0. 1〜3. 0%の割合となるように含有させることが好ましい。
また、 F e2O3も、 清澄剤として使用できるが、 ガラスを着色するため、 その含有 量は 500 p pm以下、好ましくは 300 p pm以下、 より好ましくは 200 p p m 以下に規制すべきである。 Ce02も清澄剤として使用できるが、 ガラスを着色する ため、 その含有量は 2%以下、 好ましくは 1%以下、 より好ましくは 0. 7%以下に 規制すべきである。 T i 02は、 ガラスの耐侯性を改善し、 高温粘度を低下させる効 果を有するが、 F e 203による着色を助長するため、多量に含有することは好ましく ない。 ただし、 F e 203が 200 j) pm以下であれば、 5 %まで含有させることがで きる。 Z r 02は、 耐候性を向上する成分であるが、 原料に放射性同位元素を含みや すいため、 その含有量は 0 ~ 2 %、好ましくは 0〜 0. 5 %、 より好ましくは 500 p pm以下に規制すべきである。
本亮明の半導体パッケージ用カバーガラスは、 上記の基本組成を有しつつ、 高純度 原料と、不純物が混入し難 、ように整備された溶融環境を採用することによって、 U、 Th、 Fe2O3、 PbO、 T i 02、 Mn02、 Z r O 2等の含有量を精密に制御する こ:とが可能である。 特に紫外線近傍の透過率に影響を及ぼす Fe 203、 PbO、 T i 02、 Mn〇2については、各々 1〜100 p p mオーダーで管理することが可能であ り、 α線による CCD素子のソフトエラーの原因となる U、 Thについては、各々 0. 丄 10 p p bのオーダーで管理することが可能である。 尚、 C CDは α線によって ソフトエラーを起こしゃすく、今日ではカパ^"ガラスからの α線放出量を 0. 005 c/cm2 · h未満にすることが望ましいが、 CMOSの場合は、 α線によるソフト エラーは起こり難く、 カバーガラスからの α線放出量が 0. 5 c/cm2 ' h未満で あれば使用できる。 従って、 CMOS用カバーガラスを作製する場合には、 必ずしも 高純度原料を使用する必、要がなく、 また溶融時における U、 Thの混入を低減する必 要もない。
次に、本発明の製造方法の一例として、 ひ線放出量の少ない半導体パッケージ用力 バーガラスを製造する方法を説明する。
まず、所望の組成を有するガラスとなるようにガラス原料調合物を準備する。 ガラ ス原料は、 U、 Th等の不純物が少ない高純度原料を使用する。 より具体的には、 U と Thの含有量が各々 5 p p b以下の高純度原料を使用する。 次いで、調合したガラ ス原料を溶融槽に投入して溶融する。溶融槽は、白金容器（白金ロジウム容器を含む） を使用しても良いが、 ガラス中に白金ブッが混入しやすくなるため、少なくとも溶融 槽の内壁 （天井、 側面、 底面） は、 U、 Thの少ない耐火物から作製することが好ま しい。具体的には、アルミナ耐火物（例えばアルミナ質電铸レンガ）や石英耐火物（例 えばシリカブロック） 力 侵食しにくく、 しかも U、 丁ヒの含有量を各 丄 ！^！！！以 下にすることができ、 U、 T hのガラスへの溶出が少ないため好ましい。 次いで、溶 融ガラスの均質化 （脱泡 ·脈理除去） を清澄槽で行う。 この清澄槽は、 耐火物や白金 から作製すれば良い。 尚、 一般にジルコユア耐火物は、 非常に耐侵食性に優れている 反面、放射性同位元素を多く含むため、使用を避けるべきであるが、 ジルコユア耐火 物中の不純物量を低減し、 U、 T hの含有量を各々 1 p p m以下にすれば、 これを溶 融槽の内壁に使用して、 α線放出量の少ない半導体パッケージ用カバーガラスを製造 することは可能である。
その後、均質化された溶融ガラスをダウンドロー法で板状に成形し、所望の厚みを 有する板ガラスを得る。 ダウンドロー法としては、 オーバーフロ^ "ダウンドロー法や スロットダウンドロー法が使用できる。 こうして得られた板ガラスを所定の寸法に細 断加工し、 必要に応じて面取り加工することによってカバーガラスを作製する。 以下、 実施例に基づいて本発明のパッケージ用カバーガラスを説明する。
図 1は、 実施例に係る半導体パッケージ用カバーガラス 1 0を示している。 この半 導体パッケージ用カバ—ガラス 1 0は、板厚方向に相対向する第 1透光面 1 0 a及び 第 2透光面 1 0 と、周縁を構成する側面 1 0 cとを備えた板状ガラスである。 この カバーガラス 1 0の寸法は、 1 4 X 1 6 X 0 . 5 mmであり、 第 1透光面 1 0 a及び 第 2透光面 1 0 bは無研磨面であり、 その表面粗さ （R a ) は、 いずれも 0 . 5 n m 以下である。 また図示は省略するが、 側面 1 0 cは、 面取り形状を有している。 次に、上記の半導体パッケージ用カバーガラスの製造方法とその性能の評価試験の 結果について説明する。
板状ガラスの最初の製造工程は、一辺が 5 0 O mm以上の大板ガラスを作製するェ 程である。 上記したように、表面品位に優れた板状ガラスを成形するには、 オーバー フロ ダウンドロ—法が最も好適である。 オーバーフローダウンドロー法とは、 図 2 に示すように、耐火物からなる樋 1 1に溶融ガラス 1 2を流し、樋 1 1の両側から溢 れ出た溶融ガラス 1 2を樋 1 1の底部で融合させ、板状にして下方に移動させる方法 である。 この方法によると、溶融ガラスの自由表面が板状ガラスの表裏面を形成する ため、 平滑性に優れた大板ガラス 1 3が得られる。 また、溶融条件と成形条件を制御 することによって、 肉厚 0. 05〜0. 7 mmで、 表面粗さ （Ra) が 1. 0 nm以 下の大板ガラス 13を容易に成形することができる。 そのため、大板ガラス 13の表 面を研磨することなく、所定の大きさに細断加工するだけで半導体パッケージ用カバ 一ガラスを作製することが可能である。
この大板ガラス 13を細断する方法としては、 メカニカルスクライプやレーザース クライブが利用できる。 レーザースクライブとは、 まず熱加工レーザー切断装置を使 用して、板厚方向の約 20%の厚みまで大扳ガラスの一方の面上に、 レーザービーム 移動速度 180± 5mmZs e c、 あるいは 220± 5mmZs e c、 レーザー出力
120 ± 5 W、 あるいは 160土 5 Wの条件で碁盤目状の加工を施す。 次いで、 図 3 に概念的に示すように、大板ガラス 13の加工面 13 aに対して、その反対側より金 属製のライン状へッド 14を作動方向 Mに移動させ、同時に大板ガラス 13の加工面
13 a側を治具 （図示省力） で押さえることによって、 大板ガラス 13の加工面 13 aに応力を加えて押し割りを行う。 こうして割断を行うことによって、碁盤目状に形 成された予定線に沿って分割された短冊状の板状ガラスが得られる。 このようにして 押し割り加工された短冊状の板状ガラスは、 それぞれ真空ピンセット （図示省力） を 利用して次工程に搬送される。 そして、短冊状の板状ガラスを再度押し割り加工する ことによって、 所定の縦横寸法を有する力パーガラスが得られる。
表 1は、 S i 02— A 1203— B203— RO系ガラスからなる本発明のパッケージ 用カバーガラスの実施例 （試料 No. 1〜5) を示すものである。
Figure imgf000018_0001
表 1のガラス試料は、 以下のようにして作製した。 まず、表 1の組成となるように 調製したガラス原料を白金ロジウム坩堝に入れ、攪拌機能を有する電気溶融炉中で 1 6 0 0 °C 2 0時間の条件で溶融した。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し て徐冷することでガラス試料を作製し、 諸特性を調べた。
表 1から明らかなように、 いずれのガラスも、 アルカリ溶出量が非常に少なく、 ま た密度、 ヤング率、 比ヤング率、 ビッカース硬度、 熱膨張係数について、 半導体パッ ケージ用カバーガラスに要求される条件を満足するものである。 また、液相温度が 1 1 3 0 °C以下、 液相粘度が 1 0 5· 2 d P a ■ s以上であるため、 耐失透性に優れてい た。 また、表 2 3は、 S i O2— A 12O3— B2O3— R20系ガラスからなる本発明の パッケージ用カバーガラスの実施例 （試料 No. 6~17) を示すものである。
表 2
Figure imgf000019_0001
表 3
Figure imgf000020_0001
表 2、 3中の各ガラス試料は、 次のようにして作製した。
まず、表の組成となるように調製した高純度ガラス原料を、 白金ロジウム、 アルミ ナ、石英のいずれかから作製されたルツボに投入し、攪拌機能を有する電気溶融炉中 で 1 5 5 0 °C、 6時間の条件で溶融し、その溶融ガラスをカーボン板上に流し出した。
^ - 扳ガ ¾ス 狳浍 てガラス 蚪 , 。 表から明らかなように、各ガラス試料は、熱膨張係数、密度、 α線放出量について、 半導体パッケージ用カバーガラスに要求される条件を満足するものであり、 しかも 1
02· 5 d P a ■ sの粘度に相当する温度が 1 500°C以下であるため溶融性に優れ、 液相温度が 884°C以下、 液相粘度が 105· 8 d P a ' s以上であるため、 耐失透性 に優れていた。
尚、 表中のアルカリ溶出量は、 J I S R 3 502に基づいて測定した。 密度は、 周知のアルキメデス法によって測定した。 比ヤング率は、 鐘紡 （株） 製非破壊弾性率 測定装置 （K I— 1 1) を使用し、 曲げ共振法によって測定したヤング率と密度から 算出した。 ビッカース硬度は、 J I S Z 2 244— 1 9 9 2に基づいて測定した。 熱膨張係数は、ディラトメーターを用いて、 30〜380°Cの温度範囲における平均 熱膨張係数を測定した。 液相温度は、各ガラス試料を 300〜500 μ mの粒径に破 砕し、 これを白金ボートに入れ、 温度勾配炉中に 8時間保持してから、 顕微鏡観察に より、 ガラス試料內部に失透 （結晶異物） の見られた最高温度を測定し、 その温度を 液相温度とした。 また、液相温度におけるガラスの粘度を液相粘度とした。 No. 1 1、 1 2のガラス試料は、 失透が見られず、 特に耐失透性に優れていた。 U、 Thの 含有量は、 I C P -MA S Sにより測定した。 また、歪点、 及び徐冷点は、 A S TM C 3 36 - 71の方法に準じて測定し、軟化点は、 ASTM C 338 - 9 3の方法 に準じて測定した。 104 d P a · s温度、 1 03 d P a · s温度、 及び 1 02· 5 d P a · s温度は、 周知の白金球引き上げ法によって求めた。 1 02· 5P a · s温度は、 高温粘度である 1 02· 5ボイズに相当する温度を測定したものであり、 この値が低い ほど溶融性に優れていることになる。 ひ線放出量は、超低レベル α線測定装置 （住友 化学社製 LACS -4000M) を用いて測定した。
また、表 1〜3の No. 1、 6、 1 1、 14及び 1 5のガラス試料を、 試験溶融槽 (アルミナ耐火物製） で溶融し、 オ^"パーフローダウンドロー法で厚み 0. 5 mmの 板状に成形し、 その表面を研磨することなく、 レーザースクライブで細断加工を施す ことによって、 縦寸法 14mm、 横寸法 1 6 mmのカバーガラスを作製した。
また、比較のため、 試料 No. 1のガラスとなるようにガラス原料を上記の試験溶 融槽で溶融した後、 800X 300 X 300 mmの寸法に錄込み成形し、 ワイヤーソ を使用して切断することによって、 板厚 1. 5 mmの板状に加工した。 その後、 こ の板状ガラスの両面に回転研磨機を用いて精密研磨加工を施すことによって大板ガ ラス （肉厚 0. 5mm) を形成し、 レーザースクライブによる細断加工を施して縦寸 法 14mm、 横寸法 16 mmのカバーガラスを作製した。
こうして作製した各カバーガラスの表裏の透光面 （第 1透光面と第 2透光面） の表 面粗さ （Ra) を、 触針式表面粗さ測定機タリステップ （Ta y l e r— Ho b s o n:社製） を用いて測定した。 その結果を表 4に示す。 表 4
Figure imgf000022_0001
表 4から明らかなように、実施例のカバーガラスは、 いずれも第 1透光面と第 2透 光面の表面粗さ （Ra) が 0. 23 nm以下であり、 極めて良好な平滑面を有してい たが、 比較例のカバーガラスは、 精密研磨加工を施したにも関わらず、 表面粗さ （R a) が 0. 56 nm以上であった。 また、各カバーガラスの透光面を原子間力顕微鏡
(AFM) で観察したところ、 比較例の力パーガラスには、 全面に亘つて無数の微小 傷が形成されていたが、実施例のカバーガラスには、 そのような傷は認められなかつ た。 産業上の利用可能性.
本突明のパッケージ用カバ ガラスは、固体撮像素子パッケ ^"ジ用カバーガラスと して好適であり、 これ以外にも、 レーザーダイオードを収納するパッケージを始めと して、各種半導体パッケージのカバーガラスとして使用することができる。 また、 こ のカバーガラスは、 30~380°Cの温度範囲における平均熱膨張係数が 30 85 V 7 fcそおめ, し ホ^ク 'Aプジ '、^^ , ^ ^ ダフテ '亚 、 コバール合金、 モリプデン金属、 36 N i— F e合金、 42 N i— F e合金、 45 N i -F e合金、 46N i -F e合金、 52 N i— F e合金等で作製された各種パッケ ージに、 有機樹脂や低融点ガラスを用いて封着することが可能である。

Claims

請求の範囲
1. 透光面が無研磨面であり、 その表面粗さ （Ra) が 1. O nm以下である 'ことを特徴とする半導体パッケージ用力パーガラス。
2. ダウンドロ一法又はフロート法で成形されてなることを特徴とする請求の 範囲 1に記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
3. ダウンドロー法が、 オーバーフローダウンドロー法であることを特徴とす る請求の範囲 2に記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
4. 液相温度におけるガラス粘度が 105· 2dP a ■ s以上であることを特徴 とする請求の範囲 1〜 3のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
； 5. 30-380 °Cの温度範囲における平均熱膨張係数が 30~85 X 10— 7Z°Cであることを特徴とする請求の範囲 1〜4のいずれかに記載の半導体パッケ一 ジ用カバーガラス。
6. α線放出量が 0. 01 c/cm2 · h r以下であることを特徴とする請求 の範囲 1〜 5のいずれ に記載の半導体パッケージ用カバ^"ガラス。
7. アルカリ溶 ¾量が、 1. Omg以下であることを特撵とする請求の範囲 1 〜 6のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。 ；
8. '肉-厚が、 0. 05〜0. 7 mmであることを特徴とする請求の範囲 1〜7 のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
9. 密度が 2. 55 gZcm3以下であることを特徴とする請求の範囲 1〜8 のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
10. 質量％で、 S i O2 52〜70%、 A 12O3 5〜20%、 B2O3 5 〜 20 %、 アル力リ土類金属酸ィ匕物 4〜 30 %、 Z n O 0〜 5 %の基本組成を含 有し、実質的にアル力リ金属酸化物を含有しないことを特徴とする請求の範囲 1〜 9 のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
11. 質量0 /。で、 S i O2 58〜75%、 A 12O3 0. 5〜 15 %、 B 203 5〜 20 %、 アル力リ金属酸化物 1〜 20 、アル力リ土類金属酸化物 0〜 2 0 %、 Z n O 0〜 9 %の基本組成を含有することを特徴とする請求の範囲 1〜 9の Vヽずれかに記載の半導体パッケージ用力バーガラス。 -
12. 固体撮像素子を収納するパッケージに使用されることを特徴とする請求の 範囲 1〜 11のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
13. レーザーダイオードを収納するパッケージに使用されることを特徴とする 請求の範囲 1〜 11のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
14. ダウンドロー法又はフロート法で成形され、 透光面の表面粗さ （Ra) 力 S 1· 0 nm以下であることを特徴とする半導体パッケージ用カバーガラス。
15. 質量％で、 S i O2 52〜70%、 A 12O3 5〜20%、 B2O3 5 〜 20 %、 アル力リ土類金属酸化物 4〜 30 %、 Z n O 0〜 5 %の基本組成を含 有し、実質的にアルカリ金属酸化物を含有せず、 30~380°Cの温度範囲における 平均熱膨張係数が 30〜85 X 10一7/。 C、液相温度におけるガラス粘度が 105· 2 d P a · s以上であることを特徴とする半導体パッケージ用カバーガラス。
16. ガラスからの α線放出量が 0. 01 cZcm2 · h r以下であることを特 徴とする請求の範囲 15に記載の半導体パッケージ用カバーガラス.。
17. ガラス中の U含有量が 10 p p b以下、 Th含有量が 20 p p b以下であ ることを特徴とす'る請求の範囲 1 5又は 16に記載の半導体パッケージ用カバーガ ラス。
18. 実質的に As 203を含有しないことを特徴とする請求の範囲 1 5〜17の いずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
19. 質量0 /0で、 S i〇2 58〜75%、 A 12〇3 0. 5〜15%、 B203 5〜 20 %、 アル力リ金属酸化物 1〜 20 %、 アル力リ土類金属酸化物 0〜 2
0°/0、 Z nO 0〜10%の基本組成を含有し、 30〜380°Cの温度範囲における 平均熱膨張係数が 30〜85X 10— 7/°C、液相温度におけるガラス粘度が 105· 2 dP a · s以上であることを特徴とする半導体パッケージ用カバーガラス。
20. a線放出量が 0, 01 c/cm2 · h r以下であることを特徴とする請求 の範囲 1 9に記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
21. ガラス中の U含有量が 10 p p b以下、 Th含有量が' 20 p p b以下であ ることを特徴とする請求の範囲 19又は 20に記載の半導体パッケージ用カバーガ ラス。
22. 実質的に A s 2O 3を含有しないことを特徴とする請求の範囲 19~21の いずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
23, 少なくとも内壁が耐火物から形成されてなる溶融槽にガラス原料を投入し、 溶融した後、ダウンドロー法又はフロート法で板状に成形することを特徴とする半導 体パッケージ用カバーガラスの製造方法。
24. ダウンドロー法が、 オーバーフローダウンドロー法であることを特徴とす る請求の範囲 23に記載の半導体パッケージ用カバーガラスの製造方法。
25. 耐火物が、 アルミナ耐火物、石英耐火物、 ジルコニァ耐火物の群から選択 された 1者又は 2者以上であることを特徴とする請求の範囲 23又は 24に記載の 半導体パッケージ用カバーガラスの製造方法。
26. 耐火物に含まれる Uと Thの含有量が、各々 1 p 以下であることを特 徴とする請求の範囲 23〜25のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラ スの製造方法。 ―
27. ガラス原料に含まれる Uと Thの含有量が、各々 5 p p b以下であること を特徴とする請求の範囲 23〜26のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバー ガラスの製造方法。
28. ガラス原料が、 質量0 /0で、 S i 02 58〜75%、 Al 2O3 0. 5〜 15 %、 B 2 O 3 5〜 20 %、 アル力リ金属酸化物 1〜 20 %、 アル力リ土類金属 酸化物 0〜20%、 ZnO 0〜10%の基本組成を含有し、 30〜3.80°Cの温 '度範囲における平均熱膨張係数が 30〜85X 1ひ—7ノで、液相温度におけるガラス 粘度が 105· 2dP · s以上、 α線放出量が 0, 01 cZcm2 . h r以下のガラ スとなるように調製されてなることを特徴とする請求の範囲 23〜27のいずれか に記載の半導体パッケージ用カバーガラスの製造方法。
29. ガラス原料力 質量0 /0で、 S i Ο2 52~70%、Α12Ο3 5〜20%、 B203 5〜20%、アルカリ土類金属酸ィ匕物 4〜30%、 .ZnO 0〜5%の基 本組成を含有し、実質的にアルカリ金属酸化物を含有せず、 30〜380°Cの温度範 囲における平均熱膨張係数が 30~ 85X 10— 7/°C、液相温度におけるガラス粘度 が 105· 2dP a · s以上のガラスとなるように調製されてなることを特徴とする請 求の範囲 23〜27のいずれかに記載の半導体パッケージ用カバーガラスの製造方 法。
30. ガラス原料が、 α線放出量が 0. 01 cZcm2■ h r以下のガラスとな るように調製されてなることを特徴とする請求の範囲 29に記載の半導体パッケー ジ用力バーガラスの製造方法。
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