JP4493417B2 - 半導体パッケージの窓用ガラス、半導体パッケージ用ガラス窓および半導体パッケージ - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラやVTRカメラ等の半導体パッケージに用いられる半導体パッケージの窓用ガラス、該半導体パッケージの窓用ガラスからなる半導体パッケージ用ガラス窓および該半導体パッケージ用ガラス窓を備えた半導体パッケージに関する。
本発明の半導体パッケージの窓用ガラスは、特にＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子の色感度を補正する近赤外吸収フィルター機能を兼ね備えた半導体パッケージの窓用ガラスとして好適に用いられる。

ＣＣＤなどの半導体は、半導体パッケージの窓用ガラスから放出されるα線によりソフトエラーを生じるため、半導体パッケージの窓用ガラスは、ガラス中に含まれるα線を放出する放射性同位元素量を低減することが求められる。このような半導体パッケージの窓用ガラスとしては、例えばＵおよびＴｈの含有量を５ｐｐｂ以下に抑えた半導体パッケージの窓用ガラスが提案されている（特許文献１参照）。
例えば、特許文献１には、ＵおよびＴｈの含有量を５ｐｐｂ以下に抑えたガラスとして、ＣｕＯを含有し、近赤外線波長を吸収するリン酸系ガラスが開示されている。
また、近年、デジタルカメラの小型化やカメラ付き携帯電話の普及により、高画素で小型の撮像システムが求められるようになり、レンズ、フィルター、半導体パッケージなど全ての部品の小型化、薄型化が進み、さらに小型化・薄板化だけではなく複合化も提案されている。

特開平８−３０６８９４号公報

上記特許文献１記載のＣｕＯ含有リン酸系ガラスからなる半導体パッケージ窓用ガラスは、α線放出量が低レベルであり、α線によるソフトエラーを低減させ得るものである点で優れているが、現在主流のプラスチックパッケージとの接着性に難点がある。
また、この種のリン酸系ガラスは一般に化学的耐久性に乏しく、耐候性に難点がある。
一方、ＣＣＤなどの半導体撮像素子のパッケージ用ガラス窓にはソフトエラーを防止するためにα線放出量をさらに低いレベルに抑えることが要求されている。
本発明は上記要請に応えるためになされたものであり、放射線放出量がより低レベルに抑えられ、プラスチック製パッケージへの装着性に優れ、かつより優れた化学的耐久性を有する半導体パッケージの窓用ガラス、該半導体パッケージの窓用ガラスからなる半導体パッケージ用ガラス窓、および該半導体パッケージ用ガラス窓を備えた半導体パッケージを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、フツリン酸ガラスであって、Ｂａを含まないガラスが、半導体パッケージの窓用ガラスとして上記の諸課題を解消し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１） Ｂａを実質的に含まず、Ｕの含有量およびＴｈの含有量がそれぞれ５ｐｐｂ以下であり、１００〜３００℃における平均線膨張係数が１２０〜１８０×１０ ^−７ ／℃であるフツリン酸ガラスからなり、プラスチック製の半導体パッケージに取り付けられることを特徴とする半導体パッケージ用ガラス窓、
（２）Ｂａを実質的に含まず、α線の放出量が０．００５カウント／ｃｍ ^２ ・ｈｒ以下であり、１００〜３００℃における平均線膨張係数が１２０〜１８０×１０ ^−７ ／℃であるフツリン酸ガラスからなり、プラスチック製の半導体パッケージに取り付けられることを特徴とする半導体パッケージ用ガラス窓、
（３）カチオン％表示で、Ｐ ^５＋ ２０〜５０％、Ａｌ ^３＋ ０〜２０％、Ｌｉ ^＋ １０〜３５％、Ｎａ ^＋ ０〜２０％、Ｒ ^２＋ １０〜５０％（Ｒ ^２＋ はＭｇ ^２＋ 、Ｃａ ^２＋ 、Ｓｒ ^２＋ およびＺｎ ^２＋ から選ばれる少なくとも１種である）を含み、アニオン成分としてＦ ⁻ およびＯ ^２− を含む上記（１）または（２）項に記載の半導体パッケージ用ガラス窓、
（４）Ｃｕを含むガラスからなる上記（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の半導体パッケージ用ガラス窓、
（５）カチオン％表示で１〜５％のＣｕ ^２＋ を含むガラスからなる上記（４）項に記載の半導体パッケージ用ガラス窓、および
（６）上記（１）〜（５）項のいずれか1項に記載の半導体パッケージ用ガラス窓と、撮像素子である半導体素子と、半導体素子を収容するプラスチック製のパッケージを備えることを特徴とする半導体パッケージ
を提供するものである。

本発明によれば、放射線放出量がより低レベルに抑えられ、プラスチック製パッケージへの装着性に優れ、かつより優れた化学的耐久性を有する窓用ガラス、該窓用ガラスからなるガラス窓、および該ガラス窓を備えた半導体パッケージを提供することができる。

［窓用ガラス］
先ず、本発明の窓用ガラスについて説明する。
本発明の窓用ガラスには、ガラス１とガラス２の２つの態様がある。ガラス１とガラス２は、ガラス１が、Ｕの含有量およびＴｈの含有量がそれぞれ５ｐｐｂ以下であることを必須要件とし、ガラス２が、α線の放出量が０．００５カウント／ｃｍ^２・ｈｒ以下であることを必須要件とする点で相違するが、フツリン酸ガラスであって、Ｂａを実質的に含まない点において共通する。

先ずガラス１とガラス２の必須要件の相違について説明する。
ガラス中のＵ，Ｔｈはα線の放出源であり、ガラスから発せられたα線がＣＣＤ等の半導体撮像素子に誤動作を与えるため、窓用ガラスは、窓用ガラスから発生する放射線量を極めて低レベルに抑えるものでなければならない。そのためガラス１において、Ｕ，Ｔｈの含有量は５ｐｐｂ以下に限定され、好ましくは３ｐｐｂ以下、より好ましくは２ｐｐｂ以下、特に好ましくは１ｐｐｂ以下である。
また、上記のとおりガラスから放出されるα線が半導体の誤動作の原因となり得るため、窓用ガラスとしてはα線の放出量が少ないことが望ましい。このため、ガラス２において、上記誤動作の原因となるα線の放出量は０．００５カウント／ｃｍ^２・ｈｒ以下であり、０．００３カウント／ｃｍ^２・ｈｒ以下であることが好ましい。
さらに、ガラス１とガラス２の特徴を兼備するガラス、すなわちＵおよびＴｈの含有量、α線の放出量が共に上記範囲内にあるガラスがより好ましい。

次に、ガラス１とガラス２に共通する事項について説明する。
ガラス１とガラス２を構成するガラスは、フツリン酸ガラスである。フツリン酸ガラスは、プラスチック製の半導体パッケージに適合した熱膨張特性を与え、窓用ガラスとパッケージの熱膨張差に起因するパッケージの反り・変形やガラスの割れを防止することができる。
本発明者が鋭意研究した結果、フツリン酸ガラスにおいて放射線発生量をより低減するためには、ガラス中のＵおよびＴｈの含有量を低減させることに加え、Ｂａの含有量に配慮する必要があることを見出した。

従来、フツリン酸ガラスにおいて、ガラスの溶融性や耐失透性を向上させる目的でＢａが積極的に用いられてきた。しかし、本発明者が検討した結果、ガラス原料としてＢａ化合物を用いることは放射線発生量を低減する上で好ましくないことが判明した。これはＢａ自体に問題があるのではなく、Ｂａ化合物中に含まれる分離できないＲａなどの放射性元素が原因であると考えられる。Ｂａ化合物を極限まで精製し、Ｕ，Ｔｈ，Ｒａ等の放射性元素を除去できればＢａを含有していてもα線を抑えられる可能性があるが、精製コストが莫大になり、結果として安価にしかも安定して製品を提供することができなくなる。そこで、ガラス１およびガラス２は、ガラス原料としてＢａ化合物を用いずに製造することにより、Ｂａを実質的に含まないことを特徴とする。

ここにガラスが実質的にＢａを含まないとは、ガラス中にＢａを意図的に含ませないことを意味するものであり、ガラス原料中の不純物としてのＢａやガラス製造用の坩堝などから混入するＢａを含有する場合を排除するものではない。

ガラス１およびガラス２は、１００〜３００℃における平均線膨張係数が１２０〜１８０×１０^−７／℃、好ましくは１３０×１０^−７〜１７０×１０^−７／℃、より好ましくは１４０×１０^−７〜１６０×１０^−７／℃であり、ガラスとプラスチックとの熱膨張差が小さいことから、プラスチック製の半導体パッケージの窓用ガラスとして好適に使用することができる。

ガラス１およびガラス２はガラス成分としてＢａを含まないものであるが、本発明者はフツリン酸ガラスにおいてＢａを排除してもガラスの安定性を確保できる組成を見いだした。以下にそのガラス組成について詳しく述べる。なお、本発明において、各カチオン成分の含有量はカチオン％、各アニオン成分の含有量はアニオン％であるが、以下、カチオン％およびアニオン％を単に％で表示する。

Ｐ^５＋はフツリン酸塩ガラスの基本成分であり、後述する赤外域の吸収をもたらす重要な成分である。２０%未満では色が悪化して緑色を帯びる。逆に５０％を越えると耐候性、耐失透性が悪化する。従ってＰ^５＋の含有量は２０〜５０％が好ましく、２０〜４０％がより好ましい。

Ａｌ^３＋はフツリン酸塩ガラスの耐失透性を向上させる成分であるが、２０％を越えると耐失透性が悪化する。従ってＡｌ^３＋の含有量は０〜２０％が好ましい。耐失透性を向上させ、液相温度を低下して高品質なガラスを溶解成形する上から、Ａｌ^３＋の含有量は１〜１５％がより好ましい。

Ｌｉ^＋はガラスの耐失透性を改善させる有用な成分であるが、１０％未満ではその効果がなく、逆に３５％を越えるとガラスの耐久性、加工性が悪化するため、Ｌｉ^＋の含有量は１０〜３５％が好ましく、２０〜３０％がより好ましい。

Ｎａ^＋もガラスの耐失透性を改善させる有用な成分であるが、２０％を越えるとガラスの耐久性、加工性が悪化する。従ってＮａ^＋の含有量は０〜２０％が好ましく、１〜１０％がより好ましい。

Ｒ^２＋（Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋およびＺｎ^２＋から選ばれる少なくとも１種）はフツリン酸塩ガラスにおいてガラスの耐失透性、耐久性、加工性を向上させる有用な成分である。

Ｒ^２＋の合計含有量は１０％未満ではガラスの耐失透性、耐久性が劣化し、逆に５０％を越えると耐失透性が悪化する。従ってＲ^２＋の合計含有量は１０〜５０％が好ましく、２０〜４０％がより好ましい。

Ｒ^２＋を構成する成分のうち、Ｍｇ^２+の含有量は３〜１０％であることが好ましく、Ｃａ^２＋の含有量は５〜１５％であることが好ましく、Ｓｒ^２＋の含有量は５〜１５％であることが好ましく、Ｚｎ^２＋の含有量は１〜１０％であることが好ましい。

ただしガラス原料の中で、Ｂａ化合物に次いでＳｒ化合物、Ｃａ化合物の順序で、原料中に含まれる放射性物質が分離しにくい。そのため、ガラス中のＳｒやＣａも少ない方が好ましい。

Ｏ^２−は本発明のガラスにおいて特に重要なアニオン成分である。特にＣｕを導入してガラスに近赤外線吸収特性を付与する場合、５４％未満では２価のＣｕ^２＋が還元され１価のＣｕ^＋となるため短波長域、特に４００ｎｍ付近の吸収が大きくなってしまい、緑色を呈するようになる。従ってＯ^２−の含有量は５０〜９０％が好ましい。

Ｆ⁻はガラスの融点を下げ、耐候性を向上させる重要なアニオン成分である。本発明の半導体パッケージの窓用ガラスはF⁻を含有することによって、ガラスの溶融温度を下げ、溶解中に炉壁や耐火物、耐熱容器から侵入するＵ、Ｔｈおよび白金異物の量を容易に抑えることができる。Ｆ⁻の含有量は、２５％未満では耐候性が悪化し、逆に５０％を越えるとＯ^２−の含有量が減少して１価のＣｕ^＋による４００ｎｍ付近の着色を生じるため、１０〜５０％が好ましい。

Ｋ^＋、Ｚｒ^４＋、Ｌａ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｙ^３＋、Ｓｉ^４＋、Ｂ^３＋、Ｓｂ^３＋は耐失透性の向上、ガラス粘度の調整、透過率の調整、清澄の目的で適宜用いることができる。これらの群から選ばれる少なくとも１種以上の成分の含有量は、合計で５％未満が好ましい。

ガラス１およびガラス２はＣｕを含むことができる。カチオン％表示で１〜５％のＣｕ^２＋をガラスに導入することにより、半導体撮像素子の色補正に適した近赤外線吸収特性を付与することができる。Ｃｕ^２＋は１％未満では赤外吸収が小さく、逆に５％を越えると耐失透性が悪化するため、Ｃｕ^２＋の含有量は１〜５％が好ましい。

このようにガラス１またはガラス２にＣｕを導入することにより、厚さ０．５ｍｍに換算した波長４００〜７００ｎｍの分光透過率において、透過率５０％を示す波長が６３０ｎｍ未満となる透過率特性を有する半導体パッケージの窓用ガラスを得ることができる。

Ｃｕを含む本発明の窓用ガラスによれば、半導体撮像素子の色補正機能を有する半導体パッケージ用ガラス窓を提供することができるので、前記ガラス窓を備えた半導体パッケージを用いれば色補正用フィルターを別個に使用する必要がなくなり、半導体パッケージを搭載する機器をより小型化することが可能となる。

次に本発明の窓用ガラスを製造する方法について説明する。
本発明の窓用ガラスを製造する際には、ガラスの原料を精選し、Ｕ、Ｔｈの含有量が少なくとも５ｐｐｂ以下であり、Ｂａを実質的に含まないガラスが得られるようにする。リン酸塩、フッ化物、炭酸塩、硝酸塩、酸化物などの化合物を適宜用いて、所望の組成になるように各化合物を秤量し、混合した後、耐熱坩堝中で８００〜９００℃に加熱し、溶解する。耐熱坩堝の材質としてはＵ，Ｔｈ含有量の極めて少ない石英または白金が好ましい。また、石英坩堝で原料を粗溶解した後、白金坩堝で本溶解してガラスを製造することが特に好ましく、これにより、白金異物の発生が抑制される。その際、フッ素成分の揮発を抑制するため石英や白金等の耐熱蓋を用いることが望ましい。また、溶解雰囲気は大気雰囲気で問題ないが、Ｃｕを含む窓用ガラスの場合には、Ｃｕの価数変化を抑えるため酸素雰囲気にするか、溶融ガラス中に酸素をバブリングするのが好ましい。炉壁、耐火物、溶融坩堝などからのＵ、Ｔｈおよび白金異物の侵入を抑えるため、溶解温度は低い方が好ましい。

溶融状態のガラスを攪拌、清澄した後、ガラスを流し出して窓用ガラスを成形する。ガラス成形方法としては、キャスト、パイプ流出、ロール、プレスなど従来から用いられている方法を使用できるが、大判で厚いガラスを成形する方法を適宜選択することが特に好ましい。
成形されたガラスは予めガラスの転移点付近に加熱されたアニール炉に移し、室温まで徐冷される。得られたガラスは精度のよいスライス、研削、研磨が施されて、ガラス窓となる。

［半導体パッケージ用ガラス窓］
次に本発明のガラス窓について説明する。
本発明のガラス窓は上記本発明の窓用ガラスのいずれかよりなるものである。ガラス窓を上記本発明の窓用ガラスによって構成することにより、各ガラスが有する特性を利用して、放射線の影響防止、パッケージへの良好な取付け、近赤外線吸収機能の付与などが可能なガラス窓を提供することが可能となる。

また、本発明のガラス窓はレンズ機能を備えることもでき、この場合、ガラス窓を透過する光をパッケージ内に収容する半導体撮像素子の受光面に結像する結像光学系の一部または全部をガラス窓で構成することが可能となる。このため、パッケージの部品点数を少なくすることができるとともに、半導体撮像素子の受光面で検出すべき光量の減少を防ぐこともできる。
上記レンズ機能は、ガラス窓をレンズ形状、例えば凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどに成形することにより付与したり、窓材ガラスの表面に回折パターンを形成することにより付与したり、屈折率分布を形成することにより付与することができる。

また、Ｃｕを含む窓用ガラスからなるガラス窓の場合、ガラス窓の形状は平板形状であることが好ましい。ガラス窓を構成する本発明の窓用ガラスが良好な分光透過率特性と熱膨張特性を有することから、ガラス窓を薄板化した場合であっても、ガラス窓は十分な半導体撮像素子の色補正フィルターとしての機能を示し、ガラス窓をプラスチックパッケージを装着してもパッケージの反り・変形やガラスの割れが発生しないため、ガラス窓を好適に薄板化、小型軽量化することができるためである。平板形状のものでは板厚を０．１〜０．８ｍｍにすることが好ましく、０．３〜０．６ｍｍにすることがより好ましい。

上記ガラス窓としては、精密プレス成形品であることが好ましい。精密プレス成形品とは、塑性変形可能な状態のガラスを精密プレス成形して作製されたガラス成形品のことであり、精密プレス成形とは、プレス成形型の成形面を上記ガラスに精密に転写して光学機能面を作製する成形方法である。なお光学機能面とは、制御対照となる光線を反射したり、屈折したり、回折したり、透過したりするために使用する面のことであり、ガラス窓の光入出射面に相当する。精密プレス成形によれば、光学機能面に研削や研磨などの機械加工を施さなくても十分な機能を得ることができる。

各ガラス窓ともプラスチックパッケージ用のガラス窓として好適である。プラスチックパッケージの材料としては特に制限はないが、良好なパッケージングが可能なものとしてガラスフィラーを含有したエポキシ系樹脂などを例示することができる。パッケージ材料の詳細については後述する。

本発明のガラス窓は、ガラス窓からのα線放出量が少ないため、高画素数の半導体撮像素子のパッケージ用ガラス窓に用いてもソフトエラーの発生を防止することができる。このため、本発明のガラス窓は、画素数が１００万画素以上の撮像素子を内蔵する半導体パッケージに好適であり、１５０万画素以上の撮像素子を内蔵する半導体パッケージにより好適であり、２００万画素以上の撮像素子を内蔵する半導体パッケージにさらに好適である。

次に、本発明のガラス窓を精密プレス成形により製造する方法について説明する。
この方法では、まず、プレス成形品の重量に等しい重量のプリフォームを成形する。プリフォームの成形には溶融ガラスを成形して得られたガラスブロックに機械加工を施して所定重量にするか、所定重量の溶融ガラスをガラスが軟化状態にあるうちにプリフォーム形状に成形するなどの方法を使用することができる。プリフォーム表面には良好な精密プレス成形性が得られるように、適宜、薄膜を形成してもよい。

次にプリフォームを再加熱してプレス成形型を用いて精密プレス成形する。レンズ機能を有するガラス窓を製造する場合、用いるプレス成形型の成形面はレンズ表面の形状を反転した形状に精密に加工されており、プレス成形によって成形面の形状がガラスに精密に転写され、レンズ形状の精密プレス成形品ができる。精密プレス成形は、窒素あるいは窒素と水素の混合ガスなどの非酸化性雰囲気下で行うことが望ましい。プレス成形型には超硬合金やＳｉＣなどの型、あるいは成形面に炭素膜や貴金属合金膜などの離型膜が設けられた型などを使用することができる。再加熱、プレス、精密プレス成形品の冷却は公知の方法を用いればよく、各工程の条件も精密プレス成形品の形状や大きさなどに合わせて適宜設定すればよい。

このようにして上記ガラス窓を成形することができる。なお、精密プレス成形品には必要に応じて芯取り加工を行ったり、光学機能面に反射防止膜を設けてもよい。また、レンズ形状とともに、ガラス窓の表面にオプティカルローパスフィルター機能を発現するパターンを精密プレス成形により設けてもよい。

〔半導体パッケージ〕
次に、本発明の半導体パッケージについて説明する。
本発明の半導体パッケージは、上記本発明のガラス窓と、半導体素子と、半導体素子を収容するパッケージを備え、前記ガラス窓の取付け部分がプラスチック製素材からなることを特徴とするものである。

半導体素子としてはＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子であることが好ましい。上記パッケージは全体がプラスチック製のものであってもよいが、少なくともガラス窓の取付け部分がプラスチック製素材からなるものである。

上記パッケージは、半導体素子を収容するパッケージ全体、半導体素子の受光部をガラス窓とともに覆う部材、あるいはガラス窓を半導体素子に対して固定するための枠体、または半導体素子の受光部をガラス窓とともに密閉する機能を備えた前記の枠体も含む。

プラスチック製パッケージの材料としては特に制限はなく、各種の材料を用いることができる。具体的には、エポキシ系樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂など）、ポリイミド系樹脂、フェノール系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂などの熱硬化性樹脂、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリスルホン系樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。なお、これらの樹脂には、硬化剤、硬化促進剤、吸湿剤、充填剤、難燃剤、顔料、離型剤、さらには無機質フィラーなどを配合することができる。これらの中で、良好なパッケージングが可能なものとして、特にガラスフィラーを含有したエポキシ系樹脂を挙げることができる。
なお、パッケージ材料も窓材ガラス同様、放射性物質の混入に対して十分注意を払うことが望ましい。

また、ガラス窓のパッケージへの取付け方法としては特に制限はないが、紫外線硬化樹脂を用いた接着などを例示することができる。

パッケージには、上記ガラス窓に加え、半導体撮像素子の受光部に被写体の像を結像するための光学系を取付けることもできる。これらの光学系は１枚または複数枚のレンズによって構成され、ガラス窓がレンズ機能を有するか否かによって公知の光学設計法により、所望の光学特性を備える材料を用いた場合のレンズ形状、各レンズの配置を決めるのがよい。なお、上記の光学系には必要に応じて絞りを追加することもできる。また、上記光学系を構成するレンズとしては、本発明の窓用ガラスと同じガラスから構成されることが好ましい。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
なお、以下の実施例、比較例におけるガラスの諸特性は、以下に示す方法により測定した。
（１）平均線膨張係数
１００〜３００℃における平均線膨張係数を、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ−０８に基づいて測定した。
（２）Ｕ、Ｔｈ含有量
Ｕ，Ｔｈ含有量はＩＣＰ質量分析装置（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、４５００）を用いて測定した。
（３）α線放出量
α線放出量は低レベルα線測定装置（住友化学社製、ＬＡＣＳ−４０００Ｍ）を用いて測定した。
（４）耐候性
耐候性試験を、研磨した試料について温度６０℃、湿度８０％Ｒｈの条件で１０００時間保持した後に、表面の観察を行い、耐候性を評価した。
（５）分光透過率
分光透過率を、互いに平行な両面に研磨した厚さ０．５ｍｍの板状ガラスサンプルについて、分光光度計で測定し、各パラメータを算出した。なお、各ガラスとも均質であるため、厚さ０．５ｍｍのサンプルで測定した透過率をもとに、任意の厚さにおける透過率を公知の方法により算出することもできる。分光透過率はサンプル表面における反射損失も含むものである。

実施例１〜９
表１〜表２の組成になるように、ガラス原料としてリン酸塩、フッ化物、炭酸塩、硝酸塩、酸化物などの化合物を適宜選択して、これらの化合物を秤量し、混合した後、白金坩堝中にて８００〜９００℃で溶解した。
ガラスの攪拌・清澄を行った後、鉄板上に流し出してガラスブロックを成形した。次いでこのガラスブロックをガラス転移点付近に加熱しておいた炉に移し、室温までアニールした。アニール後のガラスブロックより各種測定用のサンプルを切り出し、ガラス特性を測定した。結果を表１〜表２に示す。
また、実施例１のガラスの各波長に対する分光透過率の変化を図１に示す。

比較例１
実施例１〜９と同様にして、表２に示す組成になるようにガラス原料を秤量、混合し、白金坩堝で９００℃で溶解した。
次いでガラスの攪拌・清澄を行った後、ガラスブロックを成形し、アニールした。
アニール後のガラスブロックから測定用のサンプルを切り出し、ガラス特性を測定した。結果を表２に示す。

表１および表２から明らかなように、実施例１〜９のガラスは、Ｂａを含まないフツリン酸ガラスであって、ＵおよびＴｈの含有量がそれぞれ１〜２ｐｐｂおよび１ｐｐｂ未満であり、α線の放出量が０．００１〜０．００３カウント／ｃｍ^２・ｈｒと極めて低い。また、実施例１〜９のガラスは、１００〜３００℃における平均線膨張係数が１４５〜１７０×１０^−７／℃と良好な熱膨張特性を示し、また耐候性試験の結果、曇りなどの表面変質は認められなかった。さらに、実施例１〜９のガラスは、厚さ０．５ｍｍに換算した波長４００〜７００ｎｍの分光透過率において、透過率５０％を示す波長は６００〜６２５ｎｍであった。
これに対して比較例１のガラスは、Ｂａを含むフツリン酸ガラスであって、ＵおよびＴｈの含有量がそれぞれ１〜２ｐｐｂであったものの、α線放出量が０．５６２カウント／ｃｍ^２・ｈｒと高かった。これは、Ｕ、Ｔｈを低レベルに抑えてもＢａから他の放射性物質が混入しているためと思われる。

実施例１０
実施例１のガラスを、有効画素数２００万のＣＣＤを内蔵するプラスチックパッケージに紫外線硬化樹脂を用いて接着し、半導体パッケージを作製した。パッケージの材質はガラスフィラーを含有したエポキシ系樹脂であり、熱膨張係数は１５０×１０^−７／℃であった。窓材ガラスを接着した半導体パッケージを−４０℃〜＋１２０℃の熱サイクル試験にかけた。１００サイクル後のガラスの状態を観察したところ、窓用ガラス、パッケージ、接着部分のいずれにも何の損傷も認められなかった。半導体パッケージ内のＣＣＤ受光面に結像するように光学系を配置し、ＣＣＤで撮影した画像を観察したところ、ソフトエラーの発生は認められず、良好な色補正により忠実な色再現がなされていること、良好な画質が得られていることを確認した。
なお実施例１〜９の窓材ガラスを用いても同様に良好な結果が得られた。
さらに、実施例１〜９で得られたガラスのそれぞれについて、上記ＣＣＤ内蔵プラスチックパッケージの代りにＣＭＯＳ撮像素子を内蔵するプラスチックパッケージ（材質は上記材質と同じ）を用いた以外は上述と同一の方法を繰り返して半導体パッケージを作製し、ＣＣＤ内蔵パッケージの場合と同様、良好な結果を得た。
このような半導体パッケージの具体例としては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの半導体撮像素子を内蔵するデジタルカメラや、同じくＣＣＤやＣＭＯＳなどの半導体撮像素子を内蔵するカメラ付き携帯電話などを示すことができる。

実施例１１
実施例１〜９の各ガラスからなるプリフォームを成形し、このプリフォームを再加熱して精密プレス成形により非球面レンズを作製した。この非球面レンズをガラス窓として実施例１０で使用したＣＣＤ内蔵のパッケージに接着固定して半導体パッケージを作製した。次いで、上記ガラス窓を含む結像光学系を構成してＣＣＤ受光面に被写体像を結像して画像を観察したところ、良好な画質を得ることができた。また実施例１〜９の各ガラスを用いた場合は、ガラス成分としてＣｕを含むため別途近赤外線吸収特性を有する色補正フィルターを使用しなくても、良好な色再現を実現することができる。本実施例によればガラス窓をレンズにすることで部品点数を減らすこともできる。
さらに、実施例１〜９で得られたガラスのそれぞれについて、上記ＣＣＤ内蔵プラスチックパッケージの代りにＣＭＯＳ撮像素子を内蔵するプラスチックパッケージ（材質は上記材質と同じ）を用いた以外は上述と同一の方法を繰り返して半導体パッケージを作製し、ＣＣＤ内蔵パッケージの場合と同様、良好な結果を得た。
このような半導体パッケージの具体例としては、実施例１０と同様、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの半導体撮像素子を内蔵するデジタルカメラや、同じくＣＣＤやＣＭＯＳなどの半導体撮像素子を内蔵するカメラ付き携帯電話などを示すことができる。

実施例１のガラスの各波長に対する分光透過率の変化を示す図である。

放射線放出量が極めて低レベルに抑えられ、プラスチック製パッケージへの装着に適し、十分な化学的耐久性を有する半導体パッケージの窓用ガラス、該半導体パッケージの窓用ガラスからなる半導体パッケージ用ガラス窓、および該半導体パッケージ用ガラス窓を備えた半導体パッケージを提供することができる。

Claims (6)

1. Ｂａを実質的に含まず、Ｕの含有量およびＴｈの含有量がそれぞれ５ｐｐｂ以下であり、１００〜３００℃における平均線膨張係数が１２０〜１８０×１０ ^−７ ／℃であるフツリン酸ガラスからなり、プラスチック製の半導体パッケージに取り付けられることを特徴とする半導体パッケージ用ガラス窓。
2. Ｂａを実質的に含まず、α線の放出量が０．００５カウント／ｃｍ ^２ ・ｈｒ以下であり、１００〜３００℃における平均線膨張係数が１２０〜１８０×１０ ^−７ ／℃であるフツリン酸ガラスからなり、プラスチック製の半導体パッケージに取り付けられることを特徴とする半導体パッケージ用ガラス窓。
3. カチオン％表示で、Ｐ ^５＋ ２０〜５０％、Ａｌ ^３＋ ０〜２０％、Ｌｉ ^＋ １０〜３５％、Ｎａ ^＋ ０〜２０％、Ｒ ^２＋ １０〜５０％（Ｒ ^２＋ はＭｇ ^２＋ 、Ｃａ ^２＋ 、Ｓｒ ^２＋ およびＺｎ ^２＋ から選ばれる少なくとも１種である）を含み、アニオン成分としてＦ ⁻ およびＯ ^２− を含む請求項１または２に記載の半導体パッケージ用ガラス窓。
4. Ｃｕを含むガラスからなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体パッケージ用ガラス窓。
5. カチオン％表示で１〜５％のＣｕ ^２＋ を含むガラスからなる請求項４に記載の半導体パッケージ用ガラス窓。
6. 請求項１〜５のいずれか1項に記載の半導体パッケージ用ガラス窓と、撮像素子である半導体素子と、半導体素子を収容するプラスチック製のパッケージを備えることを特徴とする半導体パッケージ。

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