JP3090173B2 - 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

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JP3090173B2
JP3090173B2 JP04361427A JP36142792A JP3090173B2 JP 3090173 B2 JP3090173 B2 JP 3090173B2 JP 04361427 A JP04361427 A JP 04361427A JP 36142792 A JP36142792 A JP 36142792A JP 3090173 B2 JP3090173 B2 JP 3090173B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CCDなどの固体撮像
素子を収納するアルミナなどのセラミックパッケージの
窓ガラスとして使用される固体撮像素子用カバ−ガラス
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より固体撮像装置として、アルミナ
などのセラミックパッケ−ジ内にCCDなどの固体撮像
素子を取り付け、窓ガラスとしての機能をもつカバ−ガ
ラスをセラミックパッケージに封着し、固体撮像素子を
収納した構造のものが広く使用されている。
【0003】固体撮像装置は、光信号を素子に取り込む
必要があるので、パッケージには必ず窓ガラスとしての
カバーガラスが封着され、この種のカバーガラスの材質
としては、耐候性に優れたホウケイ酸ガラスや無アルカ
リバリウムケイ酸ガラスが用いられている。
【0004】ところで近年、固体撮像装置の単位面積当
たりの画素数の増大による高精度化が進められており、
これに従って素子が微細になりつつある。そのためカバ
ーガラスの光学的欠陥に関する規格が厳しくなり、ア
ワ、ブツ、脈理等が少なく、均質性の高いガラスが要求
されるようになってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら一般にホ
ウケイ酸ガラスや無アルカリバリウムケイ酸ガラスは、
高温で溶融する必要があるため、溶融時において揮発が
多く、均質性の高いガラスを得ることは困難であり、微
細な素子が搭載される固体撮像素子のカバーガラスには
使用し難いという問題を有している。
【0006】また一部のホウケイ酸ガラスは、低温溶融
が可能であるが、このようなガラスは、耐候性が悪く、
固体撮像素子のカバーガラスとして使用している間に曇
りが生じ、その機能を十分に果たすことができなくな
る。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたものであり、耐候性に優れ、しかも低温溶融が
可能で高い均質性を有するため、微細な素子が搭載され
る固体撮像装置に使用可能なカバーガラスを提供するこ
とを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成すべく鋭意研究の結果、耐候性の良いホウケイ酸
ガラスの組成中、BaOとK2 Oの含有量を低く抑える
ことによって、低温溶融が可能となり、均質性の高いガ
ラスが得られることを見いだし、本発明として提案する
に至った。
【0009】すなわち本発明の固体撮像素子用カバーガ
ラスは、重量百分率で、SiO262.0〜75.0
%、Al23 4.0〜10.0%、B23 8.
0〜15.0%、R2 O 7.0〜20.0%(ただし
Rは、Li、Na、Kを示す)、Li2 O 0〜3.0
%、Na210.0〜12.5%、K2 O 0〜
2.0%、R’O 0.3〜15.0%(ただしR’
は、Mg、Ca、Ba、Znを示す)、MgO 0〜1
0.0%、CaO 0〜10.0%、ZnO 0.3〜
5.0%、BaO 0〜0.4%の組成を有することを
特徴とする。
【0010】また本発明の固体撮像素子用カバーガラス
は、好ましくは、SiO2 62.0〜75.0%、A
23 4.0〜10.0%、B23 8.0〜1
5.0%、R2 O 8.0〜16.5%(ただしRは、
Li、Na、Kを示す)、Li2 O 0〜3.0%、N
210.0〜12.5%、K2 O 0〜0.5
%、R’O 0.3〜14.0%(ただしR’は、M
g、Ca、Ba、Znを示す)、MgO 0〜5.0
%、CaO 0〜5.0%、ZnO 0.3〜5.0
%、BaO 0〜0.4%の組成を有することを特徴と
する。
【0011】さらに本発明の固体撮像素子用カバーガラ
スは、30〜380℃の温度範囲における熱膨張係数
を、アルミナのそれ(70×10-7/℃)に近い50〜
75×10-7/℃にすると、アルミナセラミックパッケ
ージと容易に封着可能となるため好ましい。
【0012】
【作用】次に本発明の固体撮像素子用カバーガラスの組
成を上記のように限定した理由を説明する。
【0013】まずSiO2 は、ガラスの耐候性を向上さ
せる作用を有するが、その含有量が62.0%未満で
は、その効果が小さく、一方、75.0%を超えるとガ
ラスの溶融が困難になる。
【0014】Al23 も、ガラスの耐候性を向上させ
る作用を有するが、その含有量が4.0%未満では、そ
の効果が小さく、一方、10.0%を超えるとガラスの
溶融が困難になる。
【0015】B23 は、ガラスの粘性を下げて均質性
を高くし、しかもガラスの失透を防止する作用を有する
が、その含有量が8.0%未満では、その効果が小さ
く、一方、15.0%を超えるとガラスの耐候性が悪く
なり、また溶融時の揮発量が増えて均質なガラスが得ら
れ難くなる。
【0016】Li2 O、Na2 O、K2 OのR2 Oは、
ガラスの粘性を下げて均質性を高くすると共に、ガラス
の熱膨張係数を調整する作用を有するが、その含有量が
7.0%未満では、粘性が高くなって均質性が低下し、
しかもアルミナセラミックパッケージを用いた固体撮像
素子のカバーガラスとしては、熱膨張係数が低くなりす
ぎる。一方、20.0%を超えると、ガラスの耐候性が
低下すると共に、熱膨張係数が高くなりすぎる。
【0017】ただしLi2 Oの含有量が3.0%を超え
ると、熱膨張係数が高くなりすぎるため好ましくない。
【0018】またNa2 Oの含有量が10.0%未満で
は、ガラスの粘性が高くなって均質性が低下すると共
に、熱膨張係数が低くなりすぎ、一方12.5%を超え
ると、ガラスの耐候性が低下すると共に熱膨張係数が高
くなりすぎるため好ましくない。
【0019】さらにK2 Oは、R2 Oの中で相対的にガ
ラスの粘性を上げ、揮発量を増加させ、均質性を低下さ
せるため、その含有量を2.0%まで、より好ましく
は、0.5%までに抑える必要がある。
【0020】MgO、CaO、ZnO、BaOのR’O
は、ガラスの耐候性を向上させると共に、ガラスの粘性
を下げて均質性を高くし、しかも溶融時の揮発を抑える
作用を有するが、その含有量が0.3%未満では、その
効果が小さく、一方15.0%を超えるとガラスが失透
しやすくなる。
【0021】MgO及びCaOは、いずれもガラスの耐
候性を向上させる作用を有し、各々10.0%まで含有
させることが可能である。
【0022】ZnOは、B23 やR2 O成分の揮発を
抑制する作用を有するが、その含有量が0.3%より少
ないと、その効果が小さく、一方5.0%より多いと、
ガラスの耐候性が低下する。
【0023】BaOは、R’Oの中で、相対的にガラス
の粘性を上げ、均質性を低下させるため、その含有量を
0.4%までに抑える必要がある。
【0024】尚、本発明においては、上記の成分以外に
も、ガラスの特性を劣化させない範囲で、清澄剤として
As23 、Sb23 、塩化物、弗化物を含有させる
ことが可能である。
【0025】
【実施例】以下、本発明の固体撮像素子用カバーガラス
を実施例に基いて詳細に説明する。
【0026】表1、2は、実施例(試料No.1〜
と、比較例(試料No.5〜8)のガラスを示すもので
ある。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表のNo.1〜の各試料は、次のように
して調製した。
【0030】まず表に示す組成のガラスとなるように調
合したガラス原料を白金ルツボに入れ、電気炉中で15
00℃、5時間の条件で溶融した後、この溶融ガラスを
グラファイト上に流し出し、次いで徐冷炉で除歪した。
【0031】こうして作製した各試料を用いて30〜3
80℃の温度範囲における熱膨張係数、アルカリ溶出
量、102.5 ポイズ粘度に相当する温度を測定した。
【0032】表から明らかなように、No.1〜の各
試料は、熱膨張係数が63〜74×10-7/℃であり、
アルミナセラミックのそれに近似していた。またアルカ
リ溶出量が0.08mg以下と少ないため耐候性に優
れ、しかも102.5 ポイズ粘度に相当する温度が136
0℃以下であるため、溶融温度が低く、均質性の高いガ
ラスであることが理解できた。
【0033】それに対し、比較例であるNo.の試料
は、熱膨張係数が64×10-7/℃であり、102.5
イズ粘度に相当する温度が1290℃と低かったが、ア
ルカリ溶出量が0.7mgと多く、実施例の各試料に比
べて耐候性に劣ることが判った。
【0034】またNo.6、7の各試料は、各々熱膨張
係数が60×10-7/℃、57×10-7/℃であり、ア
ルカリ溶出量が0.09mg、0.05mgと少なかっ
たが、102.5 ポイズ粘度に相当する温度が1450
℃、1490℃と高いため、実施例の各試料に比べて溶
融温度が高く、ガラスの均質性に劣ることが判った。
【0035】さらにNo.の試料は、無アルカリバリ
ウムケイ酸ガラスであり、アルカリ溶出量が0mgであ
ったが、熱膨張係数が47×10-7/℃と低いため、実
施例の各試料に比べてアルミナセラミックパッケージに
封着し難く、しかも102.5ポイズに相当する温度が1
470℃と高いため、実施例の各試料に比べて溶融温度
が高く、ガラスの均質性に劣ることが判った。
【0036】また実施例の各試料の組成からなるカバー
ガラスを作製し、これらを固体撮像素子を取り付けたア
ルミナセラミックパッケージに封着し、このような固体
撮像装置を長時間使用したが、曇りは認められず、機能
上の問題は全く発生しなかった。
【0037】尚、表中の熱膨張係数は、石英管式膨張計
を用いて測定し、アルカリ溶出量は、JIS R350
2に基づいて測定したものである。また102.5 ポイズ
粘度に相当する温度は、各試料を再溶融し、周知の白金
球引き上げ法によって測定したものである。
【0038】
【発明の効果】以上のように、本発明の固体撮像素子用
カバーガラスは、耐候性に優れ、しかも低温溶融が可能
で高い均質性を有するガラスからなるため、特に微細な
素子が搭載される固体撮像装置のカバーガラスとして有
用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 1/00 - 14/00 H01L 27/14 H01L 21/339 H01L 29/762 H01L 23/02,23/04,23/10 H01L 33/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量百分率で、SiO2 62.0〜7
    5.0%、Al234.0〜10.0%、B23
    8.0〜15.0%、R2 O 7.0〜20.0%(た
    だしRは、Li、Na、Kを示す)、Li2 O 0〜
    3.0%、Na210.0〜12.5%、K2
    0〜2.0%、R’O 0.3〜15.0%(ただし
    R’は、Mg、Ca、Ba、Znを示す)、MgO 0
    〜10.0%、CaO 0〜10.0%、ZnO 0.
    3〜5.0%、BaO 0〜0.4%の組成を有するこ
    とを特徴とする固体撮像素子用カバーガラス。
  2. 【請求項2】 重量百分率で、SiO2 62.0〜7
    5.0%、Al234.0〜10.0%、B23
    8.0〜15.0%、R2 O 8.0〜16.5%(た
    だしRは、Li、Na、Kを示す)、Li2 O 0〜
    3.0%、Na210.0〜12.5%、K2
    0〜0.5%、R’O 0.3〜14.0%(ただし
    R’は、Mg、Ca、Ba、Znを示す)、MgO 0
    〜10.0%、CaO 0〜10.0%、ZnO 0.
    3〜5.0%、BaO 0〜0.4%の組成を有するこ
    とを特徴とする請求項1の固体撮像素子用カバーガラ
    ス。
  3. 【請求項3】 30〜380℃の温度範囲における熱膨
    張係数が50〜75×10-7/℃であることを特徴とす
    る請求項1の固体撮像素子用カバーガラス。
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