JP2747871B2 - 低レベルα線ガラスおよびその製造方法 - Google Patents
低レベルα線ガラスおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子等の半導
体構成素材に用いられるカバーガラスや封止用ガラスフ
ィラーに適したα線放出の少ない低レベルα線ガラスお
よびその製造方法に関する。
体構成素材に用いられるカバーガラスや封止用ガラスフ
ィラーに適したα線放出の少ない低レベルα線ガラスお
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術の問題点】近年、半導体構成素材には種々の
ガラスが利用されている。例えば、カメラ一体型ＶＴＲ
等に多用されている固体撮像素子には、素子の保護を目
的としたカバーガラスが用いられている。このカバーガ
ラスには化学的耐久性や硬度が良好であり、アルミナセ
ラミック系のパッケージ材と熱膨張係数が同等であるホ
ウケイ酸ガラスや無アルカリバリウムシリケートガラス
等が使用されている。しかし、最近では高解像度化、高
密度化等の要求から、従来問題視されていなかったα線
によるソフトエラーが大きな問題となってきた。これ
は、カバーガラスや封止用ガラスフィラー等を含む半導
体構成素材中に、不純物として含まれる極微量（ｐｐｍ
〜ｐｐｂ程度）のウラン（Ｕ）やトリウム（Ｔｈ）等の
天然放射性元素がα崩壊する際に、放出されるα線（α
粒子）が原因であることが、Ｔ．Ｃ．Ｍａｙらによって
明らかにされている。（Ｔ．Ｃ．Ｍａｙ，Ｍ．Ｈ．Ｗｏ
ｏｄ：Ａｎｎｕ．Ｐｒｏｃ．Ｒｅｌｉａｄ Ｐｈｙｓ．
Ｓｙｍｐ，Ｖｏｌ １６th．Ｐａｇｅ ３３〜４０，１
９７８）。このため、上記の半導体構成素材には、α線
発生の少ない素材が求められている。この要求を満足さ
せるには、前記のガラスに使用されているガラス原料を
特別な精製工程により高純度化して使用することが考え
られるが、製造工程が複雑であり、また、非常に高価格
となり経済的でない。
ガラスが利用されている。例えば、カメラ一体型ＶＴＲ
等に多用されている固体撮像素子には、素子の保護を目
的としたカバーガラスが用いられている。このカバーガ
ラスには化学的耐久性や硬度が良好であり、アルミナセ
ラミック系のパッケージ材と熱膨張係数が同等であるホ
ウケイ酸ガラスや無アルカリバリウムシリケートガラス
等が使用されている。しかし、最近では高解像度化、高
密度化等の要求から、従来問題視されていなかったα線
によるソフトエラーが大きな問題となってきた。これ
は、カバーガラスや封止用ガラスフィラー等を含む半導
体構成素材中に、不純物として含まれる極微量（ｐｐｍ
〜ｐｐｂ程度）のウラン（Ｕ）やトリウム（Ｔｈ）等の
天然放射性元素がα崩壊する際に、放出されるα線（α
粒子）が原因であることが、Ｔ．Ｃ．Ｍａｙらによって
明らかにされている。（Ｔ．Ｃ．Ｍａｙ，Ｍ．Ｈ．Ｗｏ
ｏｄ：Ａｎｎｕ．Ｐｒｏｃ．Ｒｅｌｉａｄ Ｐｈｙｓ．
Ｓｙｍｐ，Ｖｏｌ １６th．Ｐａｇｅ ３３〜４０，１
９７８）。このため、上記の半導体構成素材には、α線
発生の少ない素材が求められている。この要求を満足さ
せるには、前記のガラスに使用されているガラス原料を
特別な精製工程により高純度化して使用することが考え
られるが、製造工程が複雑であり、また、非常に高価格
となり経済的でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、化学
的耐久性、熱膨張係数、硬度等が良好で、ソフトエラー
発生の主原因であるα線の放出が少ない固体撮像素子等
の半導体構成素材に用いられるカバーガラスや封止用ガ
ラスフィラーに好適なガラスを提供することを目的とす
る。
な実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、化学
的耐久性、熱膨張係数、硬度等が良好で、ソフトエラー
発生の主原因であるα線の放出が少ない固体撮像素子等
の半導体構成素材に用いられるカバーガラスや封止用ガ
ラスフィラーに好適なガラスを提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために、鋭意試験研究を重ねた結果、ＳｉＯ２
−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ（Ｒ；アルカリ金属）
系ガラスに弗素（以下、Ｆという）を導入すると、意外
にもα線の放出が少ないことを見いだし、本発明をなす
に至った。すなわち、本発明にかかるガラス組成は、重
量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜７５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜
２５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３．５％、Ｋ２Ｏ １〜２５
％、Ｎａ２Ｏ ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、ただ
し、Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ ７〜２５％、Ａｓ２
Ｏ３＋Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｓｒ
Ｏ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＰｂＯ、ＺｎＯをそれぞれ０〜
５％、および上記各金属元素の１種または２種以上の酸
化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとして１〜
１０％含有しながらＣｅＯ ２ を含有せず、かつ、α線量
が０．０２（ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２・ｈｒ）以下であるこ
とを特徴とする。
達成するために、鋭意試験研究を重ねた結果、ＳｉＯ２
−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ（Ｒ；アルカリ金属）
系ガラスに弗素（以下、Ｆという）を導入すると、意外
にもα線の放出が少ないことを見いだし、本発明をなす
に至った。すなわち、本発明にかかるガラス組成は、重
量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜７５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜
２５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３．５％、Ｋ２Ｏ １〜２５
％、Ｎａ２Ｏ ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜５％、ただ
し、Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ ７〜２５％、Ａｓ２
Ｏ３＋Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｓｒ
Ｏ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＰｂＯ、ＺｎＯをそれぞれ０〜
５％、および上記各金属元素の１種または２種以上の酸
化物の一部または全部と置換した弗化物のＦとして１〜
１０％含有しながらＣｅＯ ２ を含有せず、かつ、α線量
が０．０２（ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２・ｈｒ）以下であるこ
とを特徴とする。
【０００５】
【組成範囲限定理由】次に、上記のとおり各成分の組成
範囲を限定した理由について述べる。ＳｉＯ2成分はガ
ラス形成成分であり、その量が５０％未満ではガラスの
化学的耐久性が劣化し、７５％を超えると、ガラスの溶
融が困難になる。Ｂ2Ｏ3成分は、溶融温度を下げる効果
があるが、その量が５％未満では、その効果が小さく、
２５％を超えると化学的耐久性が劣化する。Ｋ2Ｏ成分
はガラスの溶融性を改善する効果があるが、その量が１
％未満では、その効果が小さく、２５％を超えると化学
的耐久性が劣化する。Ｎａ2Ｏ成分およびＬｉ2Ｏ成分は
Ｋ2Ｏ成分と同様の効果があるが、その量はそれぞれ２
０％および５％を超えると化学的耐久性が劣化する。ま
た、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、およびＬｉ2Ｏ成分の合量は、７
％未満ではガラスの溶融が困難となり、２５％を超える
と化学的耐久性が劣化する。Ａｌ2Ｏ3成分は化学的耐久
性を向上させる効果があるが、３．５％を超えるとガラ
スの溶融が困難になる。
範囲を限定した理由について述べる。ＳｉＯ2成分はガ
ラス形成成分であり、その量が５０％未満ではガラスの
化学的耐久性が劣化し、７５％を超えると、ガラスの溶
融が困難になる。Ｂ2Ｏ3成分は、溶融温度を下げる効果
があるが、その量が５％未満では、その効果が小さく、
２５％を超えると化学的耐久性が劣化する。Ｋ2Ｏ成分
はガラスの溶融性を改善する効果があるが、その量が１
％未満では、その効果が小さく、２５％を超えると化学
的耐久性が劣化する。Ｎａ2Ｏ成分およびＬｉ2Ｏ成分は
Ｋ2Ｏ成分と同様の効果があるが、その量はそれぞれ２
０％および５％を超えると化学的耐久性が劣化する。ま
た、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、およびＬｉ2Ｏ成分の合量は、７
％未満ではガラスの溶融が困難となり、２５％を超える
と化学的耐久性が劣化する。Ａｌ2Ｏ3成分は化学的耐久
性を向上させる効果があるが、３．５％を超えるとガラ
スの溶融が困難になる。
【０００６】 Ｆ成分は、本発明における重要な成分で
あり、前記ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ
（Ｒ；アルカリ金属）系ガラスにＦ成分を導入して溶融
したガラスは意外にもα線量が少なく、α線放出が低減
されたガラスを得るために有効な成分であることを本発
明者は見いだしたのである。上記効果を得るためのＦ成
分の導入量は１％未満ではその効果が小さく、１０％を
越えると、ガラス中に脈理を生じやすくなり内部品質上
好ましくない。また、Ｆ成分の導入方法は前記の金属元
素の１種又は２種以上の酸化物の一部または全部と置換
する方法に限らず、Ｆ系ガス等によって、外部から導入
することも可能である。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ、ＴｉＯ２、ＰｂＯおよびＺｎＯの各成分は本発明に
必須の成分ではないが、溶融性の改善および屈折率の調
整などの目的に応じて導入でき、その量はそれぞれ５％
程度までで充分である。
あり、前記ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ
（Ｒ；アルカリ金属）系ガラスにＦ成分を導入して溶融
したガラスは意外にもα線量が少なく、α線放出が低減
されたガラスを得るために有効な成分であることを本発
明者は見いだしたのである。上記効果を得るためのＦ成
分の導入量は１％未満ではその効果が小さく、１０％を
越えると、ガラス中に脈理を生じやすくなり内部品質上
好ましくない。また、Ｆ成分の導入方法は前記の金属元
素の１種又は２種以上の酸化物の一部または全部と置換
する方法に限らず、Ｆ系ガス等によって、外部から導入
することも可能である。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ、ＴｉＯ２、ＰｂＯおよびＺｎＯの各成分は本発明に
必須の成分ではないが、溶融性の改善および屈折率の調
整などの目的に応じて導入でき、その量はそれぞれ５％
程度までで充分である。
【０００７】Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3成分はガラスの清澄剤
として１％以下で含有させることができる。また、ガラ
スの溶融は、上記組成範囲内で各成分を適宜選択して混
合したガラスバッチを１２５０〜１５００℃の温度のガ
ラス溶融装置で約２〜１０時間溶融し、充分な攪拌によ
って泡切れを行い、適当な温度に下げて鋳込み成形また
はその他の成形方法によって、α線放出の少ないガラス
を製造することができる。
として１％以下で含有させることができる。また、ガラ
スの溶融は、上記組成範囲内で各成分を適宜選択して混
合したガラスバッチを１２５０〜１５００℃の温度のガ
ラス溶融装置で約２〜１０時間溶融し、充分な攪拌によ
って泡切れを行い、適当な温度に下げて鋳込み成形また
はその他の成形方法によって、α線放出の少ないガラス
を製造することができる。
【０００８】さらに、化学的耐久性、熱膨張係数、硬度
が良好で、α線放出が少ないより好適な組成を示すと、
重量百分率で、ＳｉＯ2 ５５〜７０％、Ｂ2Ｏ3 １２
〜１８％、Ａｌ2Ｏ3 ０〜３．５％、Ｋ2Ｏ ２〜２０
％、Ｎａ2Ｏ ０〜１２％、Ｌｉ2Ｏ ０〜３％、ただ
し、Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ ７〜２０％、Ａｓ2Ｏ3
＋Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ、ＴｉＯ2、ＰｂＯ、ＺｎＯをそれぞれ０〜３％、お
よび上記各金属元素の１種または２種以上の酸化物の一
部または全部と置換した弗化物のＦとして１〜１０％含
有した組成である。
が良好で、α線放出が少ないより好適な組成を示すと、
重量百分率で、ＳｉＯ2 ５５〜７０％、Ｂ2Ｏ3 １２
〜１８％、Ａｌ2Ｏ3 ０〜３．５％、Ｋ2Ｏ ２〜２０
％、Ｎａ2Ｏ ０〜１２％、Ｌｉ2Ｏ ０〜３％、ただ
し、Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ ７〜２０％、Ａｓ2Ｏ3
＋Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ、ＴｉＯ2、ＰｂＯ、ＺｎＯをそれぞれ０〜３％、お
よび上記各金属元素の１種または２種以上の酸化物の一
部または全部と置換した弗化物のＦとして１〜１０％含
有した組成である。
【０００９】
【実施例の説明】次に、本発明の実施例を表１に示す。
ここで、α線量の測定は、ガスフロー型α線測定装置を
用いて測定した。表１のＮｏ．１〜３には、Ｆ成分フリ
ーの標準組成（Ａ）と、それぞれに、Ｆ成分を導入した
組成（Ｂ）を示した。これから明らかなように、Ｆ成分
を導入することによって、α線量が３分の１から８分の
１に減少したことが分かる。また、Ｎｏ．４〜７には、
Ｆ成分を導入した組成のα線量を示したが、これらは、
いずれも、α線量０．０２以下を実現している。また、
表１には具体的数値は示していないが、実施例のガラス
は化学的耐久性が良好であり、約５００〜６００ｋｇＦ
／ｍｍ2の適度な硬度および約５０〜９０×１０-7／℃
の熱膨張係数を有し、かつ、紫外線透過性に優れてい
る。
ここで、α線量の測定は、ガスフロー型α線測定装置を
用いて測定した。表１のＮｏ．１〜３には、Ｆ成分フリ
ーの標準組成（Ａ）と、それぞれに、Ｆ成分を導入した
組成（Ｂ）を示した。これから明らかなように、Ｆ成分
を導入することによって、α線量が３分の１から８分の
１に減少したことが分かる。また、Ｎｏ．４〜７には、
Ｆ成分を導入した組成のα線量を示したが、これらは、
いずれも、α線量０．０２以下を実現している。また、
表１には具体的数値は示していないが、実施例のガラス
は化学的耐久性が良好であり、約５００〜６００ｋｇＦ
／ｍｍ2の適度な硬度および約５０〜９０×１０-7／℃
の熱膨張係数を有し、かつ、紫外線透過性に優れてい
る。
【００１０】
【表１】
【表１】
【表１】
【００１１】本発明の実施例のガラスは、いずれも酸化
物、炭酸塩、硝酸塩、および弗化物等の原料を所定の酸
化物組成が得られるよう、適宜選択して混合したガラス
原料を石英または白金坩堝に投入し、これを約１２５０
〜１５００℃の温度で約２〜１０時間溶融し充分な攪拌
によって泡切れを行った後、適当な温度に下げて鋳込み
成形またはその他の成形方法によって製造することがで
きる。
物、炭酸塩、硝酸塩、および弗化物等の原料を所定の酸
化物組成が得られるよう、適宜選択して混合したガラス
原料を石英または白金坩堝に投入し、これを約１２５０
〜１５００℃の温度で約２〜１０時間溶融し充分な攪拌
によって泡切れを行った後、適当な温度に下げて鋳込み
成形またはその他の成形方法によって製造することがで
きる。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたとおり、本発明の低レベルα
線ガラスおよびその製造方法は、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａ
ｌ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ（Ｒ；Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ）系ガラスにＦを
導入することで、α線放出の少ないガラスとして得ら
れ、かつ、化学的耐久性が良好で、適度な硬度および熱
膨張係数を有しており、固体撮像素子等の半導体構成素
材のカバーガラスや封止用ガラスフィラーとして好適で
ある。
線ガラスおよびその製造方法は、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａ
ｌ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ（Ｒ；Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ）系ガラスにＦを
導入することで、α線放出の少ないガラスとして得ら
れ、かつ、化学的耐久性が良好で、適度な硬度および熱
膨張係数を有しており、固体撮像素子等の半導体構成素
材のカバーガラスや封止用ガラスフィラーとして好適で
ある。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜７５
％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２５、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３．５％、
Ｋ２Ｏ １〜２５％、Ｎａ２Ｏ ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ
０〜５％、ただし、Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ ７
〜２５％、Ａｓ２Ｏ３＋Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＰｂＯ、Ｚｎ
Ｏをそれぞれ０〜５％、および上記各金属元素の１種ま
たは２種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化
物の弗素（Ｆ）として１〜１０％含有しながらＣｅＯ ２
を含有せず、かつ、α線量が０．０２（ｃｏｕｎｔ／ｃ
ｍ２・ｈｒ）以下であることを特徴とする低レベルα線
ガラス。 - 【請求項２】 重量百分率で、ＳｉＯ２ ５０〜７５
％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３．５
％、Ｋ２Ｏ １〜２５％、Ｎａ２Ｏ ０〜２０％、Ｌｉ
２Ｏ ０〜５％、ただし、Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ
７〜２５％、Ａｓ２Ｏ３＋Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、Ｍ
ｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＰｂＯ、Ｚ
ｎＯをそれぞれ０〜５％、および上記各金属元素の１種
または２種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗
化物の弗素（Ｆ）として１〜１０％含有しながらＣｅＯ
２ を含有しない調合組成物を、１２５０〜１５００℃の
温度のガラス溶融装置で溶融後、除冷してなり、かつ、
該ガラスのα線量が０．０２（ｃｏｕｎｔ／ｃｍ２・ｈ
ｒ）以下であることを特徴とする低レベルα線ガラスの
製造方法。 - 【請求項３】 重量百分率で、ＳｉＯ ２ ５０〜７５
％、Ｂ ２ Ｏ ３ ５〜２５、Ａｌ ２ Ｏ ３ ０〜３．５％、
Ｋ ２ Ｏ １〜２５％、Ｎａ ２ Ｏ ０〜２０％、Ｌｉ ２ Ｏ
０〜５％、ただし、Ｋ ２ Ｏ＋Ｎａ ２ Ｏ＋Ｌｉ ２ Ｏ ７
〜２５％、Ａｓ ２ Ｏ ３ ＋Ｓｂ ２ Ｏ ３ ０〜１％、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ ２ 、ＰｂＯ、Ｚｎ
Ｏをそれぞれ０〜５％、および上記各金属元素の１種ま
たは２種以上の酸化物の一部または全部と置換した弗化
物の弗素（Ｆ）として１〜１０％含有しながらＣｅＯ ２
を含有せず、かつ、α線量が０．０２（ｃｏｕｎｔ／ｃ
ｍ ２ ・ｈｒ）以下であることを特徴とする半導体構成素
材カバーガラスまたは封止用ガラスフィラー用低レベル
α線ガラス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5164105A JP2747871B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 低レベルα線ガラスおよびその製造方法 |
| US08/838,697 US5942793A (en) | 1993-06-08 | 1997-04-25 | Low alpha-ray level glass and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5164105A JP2747871B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 低レベルα線ガラスおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06345480A JPH06345480A (ja) | 1994-12-20 |
| JP2747871B2 true JP2747871B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=15786857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5164105A Expired - Fee Related JP2747871B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 低レベルα線ガラスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2747871B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5378158B2 (ja) * | 2003-02-19 | 2013-12-25 | 日本電気硝子株式会社 | 半導体パッケージ用カバーガラス |
| JP2005008509A (ja) * | 2003-05-29 | 2005-01-13 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光半導体パッケージ用カバーガラス及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9106086D0 (en) * | 1991-03-22 | 1991-05-08 | Pilkington Plc | Glass composition |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP5164105A patent/JP2747871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06345480A (ja) | 1994-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |