JP2634063B2 - 固体撮像素子用カバーガラス - Google Patents
固体撮像素子用カバーガラスInfo
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- JP2634063B2 JP2634063B2 JP63154349A JP15434988A JP2634063B2 JP 2634063 B2 JP2634063 B2 JP 2634063B2 JP 63154349 A JP63154349 A JP 63154349A JP 15434988 A JP15434988 A JP 15434988A JP 2634063 B2 JP2634063 B2 JP 2634063B2
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- Japan
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- glass
- solid
- state imaging
- imaging device
- cover glass
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はビデオカメラ等に使用される固体撮像素子を
保護するカバーガラスに関する。
保護するカバーガラスに関する。
近年、CCD型やMOS型の固体撮像素子は、小型，軽量，
低消費電力といった特徴から、イメージセンサとして撮
像管からの移行が進んでいる。特にカメラ一体型VTRへ
の搭載を機に固体撮像素子への存在率が高くなってい
る。
低消費電力といった特徴から、イメージセンサとして撮
像管からの移行が進んでいる。特にカメラ一体型VTRへ
の搭載を機に固体撮像素子への存在率が高くなってい
る。
固体撮像素子は、受光素子であるLSIチップをアルミ
ナセラミックパッケージ内に納め、その受光面に色分解
モザイクフィルタを重ねてワイヤボンディングし、さら
にその上にカバーガラスをエポキシ樹脂またはガラスフ
リットを用いて封着した構造となっている。ここで用い
られるカバーガラスは、アルミナセラミックパッケージ
との気密封着によりLSIチップを保護するだけでなく受
光面へ効率的に光信号を導入するため、内部欠陥のない
光学的に均質な材質特性が要求される。
ナセラミックパッケージ内に納め、その受光面に色分解
モザイクフィルタを重ねてワイヤボンディングし、さら
にその上にカバーガラスをエポキシ樹脂またはガラスフ
リットを用いて封着した構造となっている。ここで用い
られるカバーガラスは、アルミナセラミックパッケージ
との気密封着によりLSIチップを保護するだけでなく受
光面へ効率的に光信号を導入するため、内部欠陥のない
光学的に均質な材質特性が要求される。
従来、この種のカバーガラスにはソーダ石灰系の白板
ガラスを研磨したもの、または無アルカリバリウム．シ
リケートガラスが用いられていた。
ガラスを研磨したもの、または無アルカリバリウム．シ
リケートガラスが用いられていた。
固体撮像素子のチップは、高解像度化の要請からしだ
いに画素数を増加させる方向にあり、すでに光学系寸法
2/3インチ型で有効画素数38万に達するものが製品化さ
れている。チップ面積を変えずに画素数を増加させれ
ば、一画素あたりの入射光量は減少し、感度の低下をま
ねく。
いに画素数を増加させる方向にあり、すでに光学系寸法
2/3インチ型で有効画素数38万に達するものが製品化さ
れている。チップ面積を変えずに画素数を増加させれ
ば、一画素あたりの入射光量は減少し、感度の低下をま
ねく。
一方、固体撮像素子の出力端子に現われる信号電圧は
150〜500mVと比較的大きい。このためビデオカメラなど
ではカメラ全体のS/N比も固体撮像素子の性能に依存す
るところが大きい。したがって固体撮像素子に生じるノ
イズを小さくできれば、光電変換後の増幅器のゲインを
上げるなどの方法によって、感度を下げることなく小型
化・高画素化が実現できる。
150〜500mVと比較的大きい。このためビデオカメラなど
ではカメラ全体のS/N比も固体撮像素子の性能に依存す
るところが大きい。したがって固体撮像素子に生じるノ
イズを小さくできれば、光電変換後の増幅器のゲインを
上げるなどの方法によって、感度を下げることなく小型
化・高画素化が実現できる。
本発明者は、固体撮像素子に生ずるノイズには暗電流
ムラなど素子自体に起因するもののほかにカバーガラス
の光学特性に起因するノイズのあることを見い出した。
すなわち、種々のガラスについて調査した結果、紫外線
を吸収しにくいガラスをカバーガラスとして用いた方
が、固体撮像素子のノイズが小さくなることが判明し
た。その機構は明らかではないが、ガラスが紫外線を吸
収すると第２図に示すように400〜500nmにピークを有す
る螢光を発し、この螢光が暗信号時のノイズになると考
えられる。また、この螢光は減衰の時定数が大きいた
め、残光となって固体撮像素子に入り好ましくない。
ムラなど素子自体に起因するもののほかにカバーガラス
の光学特性に起因するノイズのあることを見い出した。
すなわち、種々のガラスについて調査した結果、紫外線
を吸収しにくいガラスをカバーガラスとして用いた方
が、固体撮像素子のノイズが小さくなることが判明し
た。その機構は明らかではないが、ガラスが紫外線を吸
収すると第２図に示すように400〜500nmにピークを有す
る螢光を発し、この螢光が暗信号時のノイズになると考
えられる。また、この螢光は減衰の時定数が大きいた
め、残光となって固体撮像素子に入り好ましくない。
従来用いられていたソーダ石灰ガラス，バリウムシリ
ケートガラスは、紫外線を吸収しやすく、上記したよう
なノイズの発生が見られ、高画素数固体撮像素子のカバ
ーガラスとして使用するには難点がある。
ケートガラスは、紫外線を吸収しやすく、上記したよう
なノイズの発生が見られ、高画素数固体撮像素子のカバ
ーガラスとして使用するには難点がある。
また、固体撮像素子への入射光がカバーガラスによっ
て屈折・分散すると受光面上の像を不鮮明にするので、
固体撮像素子のカバーガラスには、屈折率ができるだけ
低く、分散も小さいガラスを用いることが望ましい。
て屈折・分散すると受光面上の像を不鮮明にするので、
固体撮像素子のカバーガラスには、屈折率ができるだけ
低く、分散も小さいガラスを用いることが望ましい。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものでガラス
に起因する固体撮像素子のノイズ発生がない固体撮像素
子用カバーガラスを提供することを目的とする。
に起因する固体撮像素子のノイズ発生がない固体撮像素
子用カバーガラスを提供することを目的とする。
本発明は、少なくとも重量百分率で、SiO250〜75％,B
2O35〜20％,Al2O30.2〜16％,Fe2O355〜200ppmを含有す
るガラスであって、屈折率（ηｄ）が1.52以下、アッベ
数（νｄ）が55以上、平均線膨張係数が35〜65×10-7/
℃の範囲内にあり、かつ波長300nmにおける透過率が肉
厚2mmで30％以上であることを特徴とする固体撮像素子
用カバーガラスである。
2O35〜20％,Al2O30.2〜16％,Fe2O355〜200ppmを含有す
るガラスであって、屈折率（ηｄ）が1.52以下、アッベ
数（νｄ）が55以上、平均線膨張係数が35〜65×10-7/
℃の範囲内にあり、かつ波長300nmにおける透過率が肉
厚2mmで30％以上であることを特徴とする固体撮像素子
用カバーガラスである。
ガラスの光学特性において、分散は光の波長による屈
折率の変動を意味するものであるが、これはガラス中の
単結合酸素の外殻電子が励起状態へ遷移することによっ
て生じる光の吸収と密接に関係している。つまり紫外部
における吸収が大きくなるほど分散も大きくなる傾向が
あり、螢光発生の抑制，分散の抑制の両面から紫外線透
過率の高いガラスが、固体撮像素子用のカバーガラスに
適している。すなわち、肉厚2mmのガラスで、波長300nm
における透過率が30％未満では、外部入射光によるガラ
スの螢光発生が顕著となり好ましくない。
折率の変動を意味するものであるが、これはガラス中の
単結合酸素の外殻電子が励起状態へ遷移することによっ
て生じる光の吸収と密接に関係している。つまり紫外部
における吸収が大きくなるほど分散も大きくなる傾向が
あり、螢光発生の抑制，分散の抑制の両面から紫外線透
過率の高いガラスが、固体撮像素子用のカバーガラスに
適している。すなわち、肉厚2mmのガラスで、波長300nm
における透過率が30％未満では、外部入射光によるガラ
スの螢光発生が顕著となり好ましくない。
分散については、アッベ数（νｄ）で55以上であるこ
とが望ましい。アッブ数が55未満では、光の波長による
屈折率差からカバーガラス中での色分離を生じ、解像度
を低下させる原因となる。
とが望ましい。アッブ数が55未満では、光の波長による
屈折率差からカバーガラス中での色分離を生じ、解像度
を低下させる原因となる。
また、屈折率が高いガラスでは大気との屈折率差によ
って生じる光の反射損失が大きくなり、受光素子への入
射光量が減衰するので、屈折率は低い方がよい。上記基
本組成を有するガラスで屈折率（ηｄ）が1.52を越える
ガラスでは紫外域での吸収が高くなるので好ましくな
い。
って生じる光の反射損失が大きくなり、受光素子への入
射光量が減衰するので、屈折率は低い方がよい。上記基
本組成を有するガラスで屈折率（ηｄ）が1.52を越える
ガラスでは紫外域での吸収が高くなるので好ましくな
い。
平均線膨張係数は、アルミナセラミックパッケージと
の封着性を良好に保つために35〜65×10-7/℃の範囲内
にあることが必要である。
の封着性を良好に保つために35〜65×10-7/℃の範囲内
にあることが必要である。
次にガラスの基本組成を上記範囲に限定した理由を説
明する。
明する。
SiO2は、50％未満では平均線膨張係数が大きくなりア
ルミナセラミックパッケージとの気密封着に支障をきた
し、75％を越えるとガラスの溶融性が悪化する。B2O
3は、５％未満では溶融性が悪くなり、20％を越えると
化学的耐久性が悪化し、長期使用期間中に表面にウェザ
リングを生じ、画像を不鮮明にする。Al2O3は、0.5％未
満ではガラスが分相を生じ、成形が困難となり、16％を
越えると脈理が発生して均質なガラスが得られなくな
る。
ルミナセラミックパッケージとの気密封着に支障をきた
し、75％を越えるとガラスの溶融性が悪化する。B2O
3は、５％未満では溶融性が悪くなり、20％を越えると
化学的耐久性が悪化し、長期使用期間中に表面にウェザ
リングを生じ、画像を不鮮明にする。Al2O3は、0.5％未
満ではガラスが分相を生じ、成形が困難となり、16％を
越えると脈理が発生して均質なガラスが得られなくな
る。
以上のような構成成分を含有するガラスでは、Fe2O3
が200ppmを越えると紫外線透過率が低下し、螢光発生が
顕著となりノイズの発生が増加する。一般にFe2O3含有
量が少ない程、紫外線透過率は改善されることが知られ
ている。しかしながら、微量でガラスの特性に大きな影
響を与える不純物成分を完全に除去するのは非常に困難
である。ガラスの不純物の中には紫外線に励起されて螢
光を発生する成分も含まれている。このような蛍光源不
純物の除去は、Fe2O3除去よりもさらに難しく、これら
不純物成分の除去は原料・設備にかかるコストの著しい
上昇をまねく。ところが、蛍光源不純物の存在をある程
度容認した場合には、Fe2O3が存在した方が固体撮像素
子のノイズ発生が少ないことが判った。その理由は定か
ではないが、Fe2O3の存在が蛍光源不純物の電子配位に
影響を与え、蛍光ぽ発生させなくなるのではないかと考
えられる。そして、この効果を得るにはFe2O3を55ppm以
上含有することが好ましい。これにより本発明では、不
純物のない高純度なガラスを得るためのコスト上昇を抑
えながら固体撮像素子のノイズを低減することができ
る。
が200ppmを越えると紫外線透過率が低下し、螢光発生が
顕著となりノイズの発生が増加する。一般にFe2O3含有
量が少ない程、紫外線透過率は改善されることが知られ
ている。しかしながら、微量でガラスの特性に大きな影
響を与える不純物成分を完全に除去するのは非常に困難
である。ガラスの不純物の中には紫外線に励起されて螢
光を発生する成分も含まれている。このような蛍光源不
純物の除去は、Fe2O3除去よりもさらに難しく、これら
不純物成分の除去は原料・設備にかかるコストの著しい
上昇をまねく。ところが、蛍光源不純物の存在をある程
度容認した場合には、Fe2O3が存在した方が固体撮像素
子のノイズ発生が少ないことが判った。その理由は定か
ではないが、Fe2O3の存在が蛍光源不純物の電子配位に
影響を与え、蛍光ぽ発生させなくなるのではないかと考
えられる。そして、この効果を得るにはFe2O3を55ppm以
上含有することが好ましい。これにより本発明では、不
純物のない高純度なガラスを得るためのコスト上昇を抑
えながら固体撮像素子のノイズを低減することができ
る。
以下本発明の実施例について説明する。次表に本発明
に係る固体撮像素子用カバーガラスの実施例と無アルカ
リバリウムシリケートガラスからなる従来例との組成お
よび各特性の測定結果を示す。
に係る固体撮像素子用カバーガラスの実施例と無アルカ
リバリウムシリケートガラスからなる従来例との組成お
よび各特性の測定結果を示す。
表中のガラス組成はFe2O3を除いて重量％、Fe2O3は重
量ppmで示してある。なお、R2Oはアルカリ金属酸化物、
ROはアルカリ土類金属酸化物を表わす。また紫外線透過
率は、肉厚1.0mmおよび2.0mmの研磨したガラス板の波長
300nmにおける分光透過率を、螢光強度は螢光分光光度
計を用い、波長360nmの紫外線を照射した時に発生する
螢光量の相対値を表示した。耐水性は日本光学硝子工業
会規格の光学ガラスの化学的耐久性の測定法により測定
した減量率で示した。
量ppmで示してある。なお、R2Oはアルカリ金属酸化物、
ROはアルカリ土類金属酸化物を表わす。また紫外線透過
率は、肉厚1.0mmおよび2.0mmの研磨したガラス板の波長
300nmにおける分光透過率を、螢光強度は螢光分光光度
計を用い、波長360nmの紫外線を照射した時に発生する
螢光量の相対値を表示した。耐水性は日本光学硝子工業
会規格の光学ガラスの化学的耐久性の測定法により測定
した減量率で示した。
さらに、実際に固体撮像素子のカバーガラスとして用
いたときの評価として、有効画素数38万のCCDチップ前
面に肉厚1mmに研磨した各ガラスを封止して固体撮像素
子のS/N比の変化を調べた。表中には従来例ガラスを用
いたものを基準とした場合のS/N比の改善幅をdBで示し
た。
いたときの評価として、有効画素数38万のCCDチップ前
面に肉厚1mmに研磨した各ガラスを封止して固体撮像素
子のS/N比の変化を調べた。表中には従来例ガラスを用
いたものを基準とした場合のS/N比の改善幅をdBで示し
た。
下表および第１図に示す分光透過率曲線から明らかな
ように、本発明の実施例ガラスは従来例ガラスに比較し
て紫外線透過率が優れ、紫外線照射 後の螢光発生も1/2〜1/10と少ない。このためカバーガ
ラスの螢光に起因する不要信号が低減できる。このほか
本実施例のガラスは、低屈折率・低分数であり、特に高
画素数固体撮像素子で問題となる受光面へ入射する光の
損失や色分離はほとんど問題にならない。このような個
々のガラス特性が固体撮像素子に与える影響は決して大
きなものとは言えないが、これらの相剰的な作用によっ
て固体撮像素子のノイズ低減、感度向上に効果があるも
のと考えられる。この結果、本実施例ガラスを用いた固
体撮像素子のS/N比は、従来例ガラス使用の場合に較べ
て３〜8dB向上した。
ように、本発明の実施例ガラスは従来例ガラスに比較し
て紫外線透過率が優れ、紫外線照射 後の螢光発生も1/2〜1/10と少ない。このためカバーガ
ラスの螢光に起因する不要信号が低減できる。このほか
本実施例のガラスは、低屈折率・低分数であり、特に高
画素数固体撮像素子で問題となる受光面へ入射する光の
損失や色分離はほとんど問題にならない。このような個
々のガラス特性が固体撮像素子に与える影響は決して大
きなものとは言えないが、これらの相剰的な作用によっ
て固体撮像素子のノイズ低減、感度向上に効果があるも
のと考えられる。この結果、本実施例ガラスを用いた固
体撮像素子のS/N比は、従来例ガラス使用の場合に較べ
て３〜8dB向上した。
また、本実施例ガラスは、アルミナセラミックパッケ
ージとの封着にエポキシ樹脂を用いることを考慮してア
ルカリ成分の含有量を必要最小限に抑えてある。これに
よってガラス中のアルカリ成分がエポキシ樹脂を劣化さ
せるのを防ぎ、ガラス自体の化学的耐久性も向上するの
で、上記のような優れた特性を長期間維持することがで
きる。
ージとの封着にエポキシ樹脂を用いることを考慮してア
ルカリ成分の含有量を必要最小限に抑えてある。これに
よってガラス中のアルカリ成分がエポキシ樹脂を劣化さ
せるのを防ぎ、ガラス自体の化学的耐久性も向上するの
で、上記のような優れた特性を長期間維持することがで
きる。
以上説明したように本発明の固体撮像素子用カバーガ
ラスは、 紫外線透過率が高く、外部入射光による螢光発生が少
ない。
ラスは、 紫外線透過率が高く、外部入射光による螢光発生が少
ない。
低屈折率であるため、光の反射損失が小さい。
低分散であるため、色分離を生じにくい。
といった特徴を有する。
このため、本発明に係るカバーガラスを用いた固体撮
像素子は、カバーガラスに起因するノイズの発生が小さ
く、高画素化に伴う感度の低下も小さく抑えられるなど
の効果がある。
像素子は、カバーガラスに起因するノイズの発生が小さ
く、高画素化に伴う感度の低下も小さく抑えられるなど
の効果がある。
したがって、本発明の固体撮像素子用カバーガラス
は、高画素数固体撮像素子のカバーガラスとして極めて
好適したものである。
は、高画素数固体撮像素子のカバーガラスとして極めて
好適したものである。
第１図は本発明の実施例ガラスおよび従来例ガラスの紫
外域における分光透過特性を示す曲線図、第２図は従来
例ガラスへの照射紫外線と発生する螢光との関係を示す
曲線図である。
外域における分光透過特性を示す曲線図、第２図は従来
例ガラスへの照射紫外線と発生する螢光との関係を示す
曲線図である。
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも重量百分率で、SiO260〜70％,B
2O35〜20％,Al2O30.2〜16％,Fe2O355〜200ppmを含有す
るガラスであって、屈折率（Nd）が1.52以下、アッベ数
（νｄ）が55以上、平均線膨脹係数が35〜65×10-7/℃
の範囲内にあり、かつ波長300nmにおける透過率が肉厚2
mmで30％以上であることを特徴とする固体撮像素子用カ
バーガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154349A JP2634063B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 固体撮像素子用カバーガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154349A JP2634063B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 固体撮像素子用カバーガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01320236A JPH01320236A (ja) | 1989-12-26 |
| JP2634063B2 true JP2634063B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=15582221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63154349A Expired - Lifetime JP2634063B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 固体撮像素子用カバーガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2634063B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2206690A1 (en) * | 2007-10-05 | 2010-07-14 | Olympus Corporation | Optical glass, and optical device having the optical glass |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4663284B2 (ja) * | 2004-09-22 | 2011-04-06 | オリンパス株式会社 | 撮像ユニットとその製造方法 |
| WO2007094373A1 (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-23 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | ガラス組成物 |
| JP2008280235A (ja) | 2007-04-09 | 2008-11-20 | Olympus Corp | 光学ガラス及びこれを使用した光学装置 |
| EP2218694A4 (en) | 2007-10-05 | 2014-03-12 | Olympus Corp | OPTICAL GLASS AND OPTICAL DEVICE EQUIPPED WITH THE OPTICAL GLASS |
| JP5540506B2 (ja) * | 2009-01-16 | 2014-07-02 | 旭硝子株式会社 | 固体撮像素子パッケージ用窓ガラス |
| JP5850384B2 (ja) * | 2009-04-17 | 2016-02-03 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス |
| KR101452882B1 (ko) * | 2009-07-08 | 2014-10-22 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | 유리판 |
| JP2017040743A (ja) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | ソニー株式会社 | 撮像デバイス、および、撮像装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5792544A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-09 | Sumita Kogaku Glass Seizosho:Kk | Glass of low expansion |
| JPS5849640A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-23 | Ohara Inc | 撮像管用フエ−スガラス |
| JPS6021830A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-04 | Nippon Electric Glass Co Ltd | アルミナ封着用紫外線透過ガラス |
| US4554259A (en) * | 1984-05-08 | 1985-11-19 | Schott Glass Technologies, Inc. | Low expansion, alkali-free borosilicate glass suitable for photomask applications |
| JPS6265954A (ja) * | 1985-09-18 | 1987-03-25 | Nippon Electric Glass Co Ltd | アルミナ封着用硼珪酸ガラス |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP63154349A patent/JP2634063B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2206690A1 (en) * | 2007-10-05 | 2010-07-14 | Olympus Corporation | Optical glass, and optical device having the optical glass |
| EP2206690A4 (en) * | 2007-10-05 | 2013-12-18 | Olympus Corp | OPTICAL GLASS AND OPTICAL DEVICE EQUIPPED WITH THE OPTICAL GLASS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01320236A (ja) | 1989-12-26 |
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Legal Events
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