JP2005162600A - Cover glass plate for semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に固体撮像素子を収納する半導体パッケージの前面に取り付けられ、固体撮像素子を保護すると共に透光窓として使用される半導体パッケージ用カバーガラスに関するものである。 The present invention relates to a cover glass for a semiconductor package that is attached to the front surface of a semiconductor package that mainly contains a solid-state image sensor, protects the solid-state image sensor, and is used as a light-transmitting window.
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ー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、各種の有機樹脂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護すると共に可視光線等の透光窓として機能する。 A cover glass having a flat light-transmitting surface is disposed on the front surface of the solid-state imaging device to protect the semiconductor device. This cover glass was sealed in a package formed of a ceramic material such as alumina, a metal material, or a resin material using adhesives made of various organic resins or low-melting glass, and stored inside the package. It protects the solid-state image sensor and functions as a transparent window for visible light and the like.
固体撮像素子として、現在最も多く用いられている光半導体は、CCD(Charge Coupled Device)である。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や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。また省スペース化の要求と共に、パッケージ材料は薄くなる傾向にあり、樹脂パッケージに比べて、強度的に信頼性の高いアルミナセラミックパッケージが使用されるようになってきている。 The most widely used optical semiconductor as a solid-state imaging device is a CCD (Charge Coupled Device). CCDs are mainly mounted on video cameras in order to capture high-definition images, but in recent years, the use range of images has been rapidly expanded as the use of image data processing has accelerated. In particular, they are mounted on digital still cameras and mobile phones, and are increasingly used to convert high-definition images into electronic information data. With the demand for space saving, package materials tend to be thinner, and alumina ceramic packages having higher strength and reliability than resin packages are being used.
CCD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線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、長期に亘っ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、ガラス中に放射性同位元素であるU(ウラン)やTh(トリウム)が含まれると、ガラスからα線が放出されやすく、その放出量が多いと、固体撮像素子のノイズ(ソフトエラーなど)を発生するため、U、Th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、原料を溶解する溶融槽の内壁を放射性同位元素の少ない耐火物(例えばアルミナ電鋳耐火物、石英系耐火物、白金)から形成する等の対策が採られている。例えば、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案されている。
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には、泡等の内部欠陥が少ないことが要求される。これはガラス中に泡が多量に存在すると、これが光学欠陥となり、固体撮像素子にノイズが発生しやすくなるからである。泡のない均質なガラスを得るためには、ガラス化反応時に発生するガスを清澄ガスによってガラス融液中から追い出し、さらに均質化清澄時に、残った微小な泡を再び発生させた清澄ガスによって泡径を大きくして浮上させて除去することが必要となる。 As described above, the cover glass for a solid-state imaging device package is required to have few internal defects such as bubbles. This is because if a large amount of bubbles are present in the glass, this becomes an optical defect, and noise is easily generated in the solid-state imaging device. In order to obtain a homogeneous glass without bubbles, the gas generated during the vitrification reaction is expelled from the glass melt by the clarification gas, and the bubbles are generated by the clarification gas that has generated the remaining fine bubbles again during the clarification. It is necessary to lift the diameter and remove it.
従来よりこの種のガラスの清澄剤としては、幅広い温度域(1300〜1700℃程度)で清澄ガスを発生させることができるAs2O3が広く使用されてきたが、As2O3は原料中に放射性同位元素を含みやすいため、ガラスからのα線放出量が多くなるという問題がある。 The fining agent for glass of this kind conventionally, wide but temperature range As 2 O 3 which can generate fining gas (1300-1700 approximately ° C.) has been widely used, As 2 O 3 is in the raw materials Since it is easy to contain radioactive isotopes, there is a problem that the amount of alpha rays emitted from the glass increases.
このような事情から、As2O3に代わる清澄剤として、Sb2O3やSb2O5が使用されつつあるが、Sb2O3やSb2O5は環境負荷物質であるため、できるだけ含有しないことが望ましい。 Under these circumstances, Sb 2 O 3 and Sb 2 O 5 are being used as clarifying agents in place of As 2 O 3 , but Sb 2 O 3 and Sb 2 O 5 are environmentally hazardous substances, so It is desirable not to contain.
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、清澄剤としてAs2O3を含有せず、またSb2O3やSb2O5の含有量を制限しながら、泡の少ない半導体パッケージ用カバーガラスを提供することを技術的課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, does not contain As 2 O 3 as a fining agent, and limits the content of Sb 2 O 3 or Sb 2 O 5 , and for semiconductor packages with less bubbles. It is a technical problem to provide a cover glass.
上記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カバーガラスは、質量%で、SiO2 58〜72%、Al2O3 0.5〜15%、B2O3 8〜18%、アルカリ金属酸化物 7.5〜20%、アルカリ土類金属酸化物 0〜20%、ZnO 0〜10%、Sb2O3+Sb2O5 0〜0.2%、F2+Cl2+C+SO3+SnO2 0.01〜3%を含有し、実質的にAs2O3を含有しないことを特徴とする。 Semiconductor package cover glass of the present invention made to solve the above technical problem, in mass%, SiO 2 58~72%, Al 2 O 3 0.5~15%, B 2 O 3 8~18 %, Alkali metal oxide 7.5 to 20%, alkaline earth metal oxide 0 to 20%, ZnO 0 to 10%, Sb 2 O 3 + Sb 2 O 5 0 to 0.2%, F 2 + Cl 2 + C + SO 3 + SnO 2 0.01 to 3% is contained, and As 2 O 3 is not substantially contained.
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、実質的にAs2O3を含有しないため、これに起因する放射性同位元素の混入を防止することができ、しかもF2、Cl2、C、SO3、SnO2を合量で0.01〜3%含有するため良好な清澄性が得られ、泡を低減することができる。 Since the cover glass for a semiconductor package of the present invention does not substantially contain As 2 O 3 , it can prevent the mixing of radioactive isotopes due to this, and F 2 , Cl 2 , C, SO 3 , Since SnO 2 is contained in a total amount of 0.01 to 3%, good clarity can be obtained and bubbles can be reduced.
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、質量%で、SiO2 58〜72%、Al2O3 0.5〜15%、B2O3 8〜18%、アルカリ金属酸化物 7.5〜20%、アルカリ土類金属酸化物 0〜20%、ZnO 0〜10%の基本組成を含有し、清澄剤としてSb2O3+Sb2O5 0〜0.2%、F2+Cl2+C+SO3+SnO2+CeO2 0.01〜3%を含有するため、As2O3を含有しなくとも、光学欠陥となるような泡をなくすことができる。 The cover glass for a semiconductor package of the present invention is, by mass%, SiO 2 58 to 72%, Al 2 O 3 0.5 to 15%, B 2 O 3 8 to 18%, alkali metal oxide 7.5 to 20 %, Alkaline earth metal oxide 0-20%, ZnO 0-10% basic composition, Sb 2 O 3 + Sb 2 O 5 0-0.2% as fining agent, F 2 + Cl 2 + C + SO 3 + SnO Since 2 + CeO 2 is contained in an amount of 0.01 to 3%, bubbles that cause optical defects can be eliminated without containing As 2 O 3 .
上記組成を有するガラスは、ガラス原料から混入するU、Thを低減しやすく、例えばガラス中のU含有量を5ppb以下、Th含有量を10ppb以下に制御できる。その結果、ガラスからのα線放出量を0.005c/cm2・hr以下にすることができ、α線に起因する固体撮像素子のノイズを低減することができる。さらにU含有量を4ppb以下、Th含有量を8ppb以下にすることによって、ガラスからのα線放出量を0.003c/cm2・hr以下にすることも可能である。そのため高画素(例えば100万画素以上)で小型の固体撮像装置に搭載しても、α線に起因するノイズの低減を図ることができる。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。 The glass having the above composition can easily reduce U and Th mixed from the glass raw material. For example, the U content in the glass can be controlled to 5 ppb or less, and the Th content can be controlled to 10 ppb or less. As a result, the amount of α rays emitted from the glass can be reduced to 0.005 c / cm 2 · hr or less, and noise of the solid-state imaging device due to α rays can be reduced. Further, by making the U content 4ppb or less and the Th content 8ppb or less, it is possible to reduce the amount of alpha rays emitted from the glass to 0.003c / cm 2 · hr or less. Therefore, even when mounted on a small solid-state imaging device with high pixels (for example, 1 million pixels or more), it is possible to reduce noise caused by α rays. In addition, since U emits alpha rays more easily than Th, the allowable amount of U is smaller than the allowable amount of Th.
また本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数を30〜85×10-7/℃に調整することができる。そのため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70×10-7/℃)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、長期間に亘っ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、35〜80×10-7/℃、より好ましい熱膨張係数は50〜75×10-7/℃である。 Moreover, the cover glass for semiconductor packages of this invention can adjust the average thermal expansion coefficient in a temperature range of 30-380 degreeC to 30-85 * 10 < -7 > / degreeC. Therefore, even if it is sealed with an alumina package (about 70 × 10 −7 / ° C.) or various resin packages using an adhesive made of organic resin or low-melting glass, there is no internal distortion and it will last for a long time. It is possible to maintain a good sealing state. A preferable thermal expansion coefficient of the cover glass is 35 to 80 × 10 −7 / ° C., and a more preferable thermal expansion coefficient is 50 to 75 × 10 −7 / ° C.
また本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、ガラスの密度が2.45g/cm3以下、アルカリ溶出量が1.0mg以下に調整できるため、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(Personal Digital Assistant)等の機器は、屋外で使用されることがあるため、軽量で持ち運びに適し、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ーガラスには、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。 Moreover, the cover glass for semiconductor packages of the present invention can be adjusted to a glass density of 2.45 g / cm 3 or less and an alkali elution amount of 1.0 mg or less. It is suitable for. That is, devices such as a video camera, a digital still camera, a mobile phone, and a PDA (Personal Digital Assistant) are sometimes used outdoors, and thus are required to be lightweight, suitable for carrying and having high weather resistance. Therefore, the cover glass for a solid-state imaging device package used for these applications has stable weather resistance in addition to the characteristics of being lightweight, and the surface quality does not deteriorate even when used outdoors in harsh environments. It must have both the characteristics. For this reason, it is desirable that the cover glass used for this purpose be lighter by reducing the density of the glass or improve the weather resistance by reducing the alkali elution amount.
また本発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、また軽量化の障害となる。また肉厚が薄くなるほど、実用強度が不足したり、大板ガラスのたわみが大きくなって取り扱いが困難となる。より好ましい肉厚は、0.1〜0.5mmであり、さらに好ましい肉厚は、0.1〜0.4mmである。 Moreover, it is preferable that the cover glass for semiconductor packages of this invention is 0.05-0.7 mm in thickness. As the wall thickness increases, the transmittance decreases and becomes an obstacle to weight reduction. Further, as the thickness is reduced, the practical strength is insufficient, or the deflection of the large plate glass is increased, which makes handling difficult. A more preferable thickness is 0.1 to 0.5 mm, and a more preferable thickness is 0.1 to 0.4 mm.
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスを構成する各成分の含有量を上記のように限定した理由を次に説明する。 The reason why the content of each component constituting the cover glass for a semiconductor package of the present invention is limited as described above will be described below.
SiO2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、溶融性や清澄性が悪化する傾向がある。よってSiO2は、58〜72%、好ましくは、60〜70%、より好ましくは62〜68.5%である。 SiO 2 is the main component that forms the skeleton of glass, and is effective in improving the weather resistance of glass. However, if it is too much, the high-temperature viscosity of the glass will increase, and the meltability and clarity will deteriorate. Tend to. Therefore SiO 2 is 58-72%, preferably 60% to 70%, more preferably from 62 to 68.5%.
Al2O3は、ガラスの耐候性を向上する成分であるが、多くなりすぎると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性や清澄性が悪化する傾向がある。よってAl2O3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5.5〜11%である。 Al 2 O 3 is a component that improves the weather resistance of the glass, but if it is too much, the high-temperature viscosity of the glass will increase, and the meltability and clarity will tend to deteriorate. Thus Al 2 O 3 is 0.5 to 15%, preferably from 1.1 to 12%, more preferably, 3.5 to 12%, most preferably from 5.5 to 11%.
B2O3は、融剤として働き、ガラスの粘性を下げ、溶融性や清澄性を向上する成分である。しかしB2O3が多くなりすぎると、ガラスの耐候性が低下し、また溶融時の揮発が多くなって脈理が発生しやすくなる。よってB2O3は、8〜18%、好ましくは9〜18%、より好ましくは11〜18%、最も好ましくは12〜17%である。 B 2 O 3 is a component that acts as a flux, lowers the viscosity of the glass, and improves meltability and clarity. However, if the amount of B 2 O 3 increases too much, the weather resistance of the glass decreases, and volatilization at the time of melting increases, and striae easily occur. Therefore, B 2 O 3 is 8 to 18%, preferably 9 to 18%, more preferably 11 to 18%, and most preferably 12 to 17%.
アルカリ金属酸化物(Na2O、K2O、Li2O)は、いずれもガラスの粘性を下げ、溶融性と清澄性を向上し、また熱膨張係数を調整する成分である。しかしながら、これらの成分を多量に含有すると、熱膨張係数が大きくなる傾向があり、またガラスの耐候性が著しく低下する。よってアルカリ金属酸化物は、7.5〜20%、好ましくは8〜20%、より好ましくは9〜15%である。ただしLi2Oは、原料に放射性同位元素を含みやすいため、0〜6%、好ましくは0〜5.5%、より好ましくは0〜5%、さらに好ましくは0〜4.5%、最も好ましくは0〜1.0%に規制すべきである。 Alkali metal oxides (Na 2 O, K 2 O, Li 2 O) are components that lower the viscosity of the glass, improve the meltability and clarity, and adjust the thermal expansion coefficient. However, when these components are contained in a large amount, the coefficient of thermal expansion tends to increase, and the weather resistance of the glass significantly decreases. Therefore, the alkali metal oxide is 7.5 to 20%, preferably 8 to 20%, more preferably 9 to 15%. However, since Li 2 O tends to contain a radioisotope in the raw material, 0 to 6%, preferably 0 to 5.5%, more preferably 0 to 5%, still more preferably 0 to 4.5%, most preferably Should be regulated to 0-1.0%.
アルカリ土類金属酸化物(MgO、CaO、SrO、BaO)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がある。よってアルカリ土類金属酸化物は、0〜20%、好ましくは、0.5〜18%、より好ましくは、1.0〜18%である。 Alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, SrO, BaO) are components that improve the weather resistance of the glass, lower the viscosity of the glass, and improve the meltability. There is a tendency for density to increase as it becomes more transparent. Therefore, the alkaline earth metal oxide is 0 to 20%, preferably 0.5 to 18%, and more preferably 1.0 to 18%.
特にCaOは、比較的容易に高純度原料を入手でき、しかも耐候性を向上する効果に優れているため、0.5〜10%、さらには1〜8%含有させることが好ましい。ただしBaOとSrOは、密度を上昇させやすく、また原料中に放射性同位元素を含みやすいため、各々3%以下、さらには各々1.4%以下に規制することが好ましい。 In particular, CaO is relatively easy to obtain a high-purity raw material and is excellent in the effect of improving the weather resistance. Therefore, CaO is preferably contained in an amount of 0.5 to 10%, more preferably 1 to 8%. However, since BaO and SrO tend to increase the density and easily contain a radioisotope in the raw material, it is preferable to regulate each to 3% or less, and further to 1.4% or less.
ZnOは、耐候性を向上する効果に優れ、またガラスの溶融性を改善し、溶融ガラスから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が、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、10%以下、好ましくは9%以下、より好ましくは6%以下に抑えるべきである。特に本発明においては、Al2O3が3%以下になると、耐候性が著しく低下する傾向にある。またB2O3が14%以上になると、揮発が多くなり脈理が発生しやすくなる。そのためAl2O3が3%以下、或いはB2O3が14%以上の場合には、ZnOを2%以上、さらには4.5%以上含有させることが好ましい。 ZnO is excellent in the effect of improving weather resistance, improves the meltability of the glass, and is effective in suppressing volatilization of B 2 O 3 and alkali metal oxides from the molten glass. Then, the glass tends to be devitrified and the density is increased. Therefore, the glass should be suppressed to 10% or less, preferably 9% or less, more preferably 6% or less. Particularly in the present invention, when Al 2 O 3 is 3% or less, the weather resistance tends to be remarkably lowered. When B 2 O 3 is 14% or more, volatilization increases and striae easily occur. Therefore, when Al 2 O 3 is 3% or less or B 2 O 3 is 14% or more, ZnO is preferably contained at 2% or more, and more preferably 4.5% or more.
Sb2O3とSb2O5は、清澄剤として作用するが、環境面からできる限り少ない方が良い。よってSb2O3とSb2O5は、合量で0〜0.2%、好ましくは0〜0.1%であり、実質的に含有しないことが最も好ましい。尚、本発明において、実質的に含有しないとは、不純物として混入する量に抑えるという意味である。 Sb 2 O 3 and Sb 2 O 5 act as refining agents, but it is better to be as small as possible from the environmental viewpoint. Therefore, the total amount of Sb 2 O 3 and Sb 2 O 5 is 0 to 0.2%, preferably 0 to 0.1%, and most preferably not substantially contained. In the present invention, substantially not containing means that the amount is mixed as an impurity.
F2、Cl2、C、SO3、SnO2、CeO2は、いずれも清澄剤として作用する成分である。これらの清澄剤は、As2O3やSb2O3に比べて清澄作用に劣るが、上記組成を有する本発明のカバーガラスは、粘性が低く清澄しやすいため、F2、Cl2、C、SO3、SnO2、CeO2の1種又は2種以上を0.01〜3%含有することによって十分に脱泡を行うことができる。ただし、これらの清澄剤が多くなるほど、清澄効果が大きくなるため、好ましくは合量で0.02〜3%、より好ましくは0.05〜3%、最も好ましくは0.2〜3%である。 F 2 , Cl 2 , C, SO 3 , SnO 2 , and CeO 2 are all components that act as fining agents. These fining agents are inferior to the fining action as compared to As 2 O 3 and Sb 2 O 3 , but the cover glass of the present invention having the above composition has low viscosity and is easy to fining, so F 2 , Cl 2 , C , SO 3 , SnO 2 , and CeO 2 can be sufficiently defoamed by containing 0.01 to 3% of one or more of them. However, since the clarification effect increases as these clarifiers increase, the total amount is preferably 0.02 to 3%, more preferably 0.05 to 3%, and most preferably 0.2 to 3%. .
また本発明のガラスは、高温粘度である102.5ポイズに相当する温度が1300〜1600℃程度であり、特にCl2とSO3は、このような温度域で清澄ガスを発生しやすいため、これらを合量で0.02〜2%、さらには0.05〜2%含有することが好ましい。しかしながらCeO2は、ガラスを着色するため、その含有量は1%以下、より好ましくは0.7%以下に規制すべきである。 The glass of the present invention, the temperature corresponding to 10 2.5 poise is hot viscosity of about 1300 to 1600 ° C., in particular Cl 2 and SO 3, since the fining gas prone in such a temperature range, these In a total amount of 0.02 to 2%, more preferably 0.05 to 2%. However, since CeO 2 colors the glass, its content should be regulated to 1% or less, more preferably 0.7% or less.
また本発明においては、上記成分以外にも、ガラスの特性を損なわない範囲で、P2O5、Y2O3、Nb2O3,La2O3等の成分を5%以下含有させることができる。 In the present invention, in addition to the above components, 5% or less of components such as P 2 O 5 , Y 2 O 3 , Nb 2 O 3 , La 2 O 3 and the like are included within a range not impairing the properties of the glass. Can do.
ただし上記したようにAs2O3を使用すると、放射線同位元素が混入しやすいため、実質的に含有すべきでない。またPbO、CdOは毒性が強い成分であるため、使用を避けるべきである。 However, when As 2 O 3 is used as described above, radiation isotopes are likely to be mixed in and should not be substantially contained. PbO and CdO are highly toxic components and should be avoided.
またFe2O3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500ppm以下、好ましくは300ppm以下、より好ましくは200ppm以下に規制すべきである。 Fe 2 O 3 can also be used as a fining agent, but in order to color the glass, its content should be regulated to 500 ppm or less, preferably 300 ppm or less, more preferably 200 ppm or less.
TiO2は、ガラスの耐候性を改善し、高温粘度を低下させる効果を有するが、Fe2O3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、Fe2O3が200ppm以下であれば、5%まで含有させることができる。 TiO 2 has the effect of improving the weather resistance of the glass and lowering the high-temperature viscosity. However, since TiO 2 promotes coloring by Fe 2 O 3 , it is not preferable to contain it in a large amount. However, if Fe 2 O 3 is 200 ppm or less, it can be contained up to 5%.
ZrO2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、0〜2%、好ましくは0〜0.5%、より好ましくは500ppm以下に規制すべきである。 ZrO 2 is a component that improves weather resistance, but it should be regulated to 0 to 2%, preferably 0 to 0.5%, and more preferably 500 ppm or less because it easily contains a radioisotope in the raw material.
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、上記の組成を有しつつ、高純度原料と、不純物が混入し難い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、TiO2、MnO2、ZrO2等の含有量を精密に制御することが可能であり、特に紫外線近傍の透過率に影響を及ぼすFe2O3、PbO、TiO2、MnO2については、各々1〜100ppm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0.1〜10ppbのオーダーで管理することが可能である。 The cover glass for a semiconductor package of the present invention employs a high-purity raw material and a molten environment prepared so that impurities are difficult to be mixed while having the above-described composition, so that U, Th, Fe 2 O 3 , It is possible to precisely control the content of PbO, TiO 2 , MnO 2 , ZrO 2, etc., especially about Fe 2 O 3 , PbO, TiO 2 , MnO 2 that affects the transmittance in the vicinity of ultraviolet rays, Each can be managed on the order of 1 to 100 ppm, and U and Th that cause a soft error of the CCD element due to α-rays can be managed on the order of 0.1 to 10 ppb.
次に本発明の半導体パッケージ用カバーガラスを製造する方法を述べる。 Next, a method for producing the semiconductor package cover glass of the present invention will be described.
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。具体的には、UとThの含有量が各々5ppb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、白金容器を使用しても良いが、ガラス中に白金ブツが混入しやすくなるため、少なくとも溶融槽の内壁(側面、底面等)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鋳レンガ)や石英系耐火物(例えばシリカブロック)が侵食しにくく、しかもU、Thの含有量を各々1ppm以下にすることができ、U、Th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、ジルコニア耐火物は、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。 First, a glass raw material formulation is prepared so as to obtain a glass having a desired composition. As the glass raw material, a high-purity raw material with few impurities such as U and Th is used. Specifically, high-purity raw materials having U and Th contents of 5 ppb or less are used. Next, the prepared glass raw material is charged into a melting tank and melted. A platinum vessel may be used for the melting tank, but it is easy to mix platinum in the glass, so at least the inner wall (side surface, bottom surface, etc.) of the melting tank should be made of refractory with less U and Th. Is preferred. Specifically, alumina refractories (for example, alumina electrocast bricks) and quartz-based refractories (for example, silica blocks) are less likely to erode, and the contents of U and Th can each be 1 ppm or less. This is preferable because there is little elution of Th into the glass. Next, homogenization (defoaming and striae removal) of the molten glass is performed in a clarification tank. What is necessary is just to produce this clarification tank from a refractory material or platinum. Zirconia refractories contain a lot of radioisotopes and should be avoided.
その後、均質化された溶融ガラスを型に入れて鋳込み成形したり、或いは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とによってカバーガラスを作製する。 Thereafter, the homogenized molten glass is put into a mold and cast or molded, or continuously drawn on a stretched sheet and molded into a predetermined shape. Next, the obtained glass molded body (glass ingot) is slowly cooled, cut out to a certain thickness, and then subjected to polishing on the surface to form a large plate glass having a predetermined thickness. A cover glass is produced by chopping the glass.
また上記の方法以外に、溶融ガラスをダウンドロー法やフロート法で板状に成形し、所望の厚みを有する板ガラスを得た後、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しても良い。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使用でき、特にオーバーフローダウンドロー法で板ガラスを成形すると、表面品位が向上するため、研磨加工が不要となり、生産コストを低減できるため好ましい。 In addition to the above method, the molten glass is formed into a plate shape by a downdraw method or a float method, and after obtaining a plate glass having a desired thickness, it is shredded to a predetermined size and chamfered as necessary. A cover glass may be produced. As the down draw method, an overflow down draw method or a slot down draw method can be used. Particularly, when glass sheet is formed by the overflow down draw method, the surface quality is improved, so that the polishing process is unnecessary and the production cost can be reduced. .
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。 Hereinafter, the package cover glass of the present invention will be described based on examples.
表1は、本発明の実施例(試料No.1〜7)及び比較例(試料No.8)を示すものである。 Table 1 shows Examples (Sample Nos. 1 to 7) and Comparative Examples (Sample No. 8) of the present invention.
表中の各試料は、次のようにして作製した。 Each sample in the table was prepared as follows.
まず表の組成のガラス500gが得られるように調製した高純度ガラス原料を、白金ロジウム又は石英系耐火物からなるルツボに投入し、攪拌機能を有する電気溶融炉中で1570℃、2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。さらに、この板ガラスを徐冷してガラス試料とした。 First, a high-purity glass raw material prepared so as to obtain 500 g of the glass having the composition shown in the table is put into a crucible made of platinum rhodium or a quartz-based refractory, and is subjected to conditions at 1570 ° C. for 2 hours in an electric melting furnace having a stirring function. The molten glass was poured out onto a carbon plate. Furthermore, this plate glass was gradually cooled to obtain a glass sample.
表から明らかなように、実施例ガラス(試料No.1〜7)は、熱膨張係数が54.1〜68.3×10-7/℃、密度が2.45以下、102.5dPa・sの粘度に相当する温度が1500℃以下、アルカリ溶出量が0.07mg以下、α線放出量が0.0030c/cm2・hr以下であり、固体撮像素子パッケージ用カバーガラスとして好適なものであった。また実施例ガラスの泡個数は、Sb2O3を0.5%含有する比較例ガラス(試料No.8)の泡個数と同等であり、清澄性に優れていた。 As is clear from the table, the example glass (sample Nos. 1 to 7 ) has a thermal expansion coefficient of 54.1 to 68.3 × 10 −7 / ° C. and a density of 2.45 or less, 10 2.5 dPa · s. The temperature corresponding to the viscosity of 1,500 ° C. or less, the alkali elution amount is 0.07 mg or less, and the α-ray emission amount is 0.0030 c / cm 2 · hr or less, which is suitable as a cover glass for a solid-state imaging device package. It was. Moreover, the number of bubbles of the example glass was equivalent to the number of bubbles of the comparative glass (sample No. 8) containing 0.5% of Sb 2 O 3 , and was excellent in clarity.
尚、表1におけるU、Thの含有量は、ICP−MASSにより測定した。熱膨張係数は、ディラトメーターで30〜380℃における平均熱膨張係数を測定した。密度は周知のアルキメデス法で求めた。 The contents of U and Th in Table 1 were measured by ICP-MASS. The coefficient of thermal expansion was determined by measuring the average coefficient of thermal expansion at 30 to 380 ° C. using a dilatometer. The density was determined by the well-known Archimedes method.
また歪点、及び徐冷点は、ASTM C336−71の方法に準じて測定し、軟化点は、ASTM C338−93の方法に準じて測定した。104Pa・s温度、103Pa・s温度、及び102.5Pa・s温度は、周知の白金球引き上げ法によって求めた。102.5Pa・s温度は、高温粘度である102.5ポ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。 The strain point and annealing point were measured according to the method of ASTM C336-71, and the softening point was measured according to the method of ASTM C338-93. The 10 4 Pa · s temperature, the 10 3 Pa · s temperature, and the 10 2.5 Pa · s temperature were determined by a well-known platinum ball pulling method. The 10 2.5 Pa · s temperature is obtained by measuring a temperature corresponding to a high temperature viscosity of 10 2.5 poise, and the lower this value, the better the meltability.
さらにアルカリ溶出量は、JIS R3502に基づいて測定した。α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。泡個数は、ガラス中の100μm以上の泡数をカウントし、100g当たりの泡数に換算することにより求めた。 Furthermore, the alkali elution amount was measured based on JIS R3502. The amount of α-ray emission was measured using an ultra-low level α-ray measuring device (LACS-4000M manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). The number of bubbles was determined by counting the number of bubbles of 100 μm or more in the glass and converting it to the number of bubbles per 100 g.
本発明のパッケージ用カバーガラスは、固体撮像素子パッケー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℃の温度範囲における平均熱膨張係数が30〜85×10-7/℃に調整することができるため、アルミナパッケージ以外にも、樹脂、タングステン金属、コバール合金、モリブデン金属、36Ni−Fe合金、42Ni−Fe合金、45Ni−Fe合金、46Ni−Fe合金、52Ni−Fe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。 The cover glass for a package of the present invention is suitable as a cover glass for a solid-state imaging device package, and besides this, it can be used as a cover glass for various semiconductor packages including a package containing a laser diode. In addition, since this cover glass can be adjusted to have an average coefficient of thermal expansion of 30 to 85 × 10 −7 / ° C. in the temperature range of 30 to 380 ° C., besides the alumina package, resin, tungsten metal, Kovar alloy Sealed with various kinds of packages made of molybdenum metal, 36Ni-Fe alloy, 42Ni-Fe alloy, 45Ni-Fe alloy, 46Ni-Fe alloy, 52Ni-Fe alloy using organic resin or low melting point glass Is possible.
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