JP5378158B2 - Cover glass for semiconductor packages - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子やレーザーダイオードを収納する半導体パッケージの前面に取り付けられ、固体撮像素子やレーザーダイオード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と、その製造方法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 houses a solid-state imaging device or a laser diode, protects the solid-state imaging device or the laser diode, and is used as a light-transmitting window, and a manufacturing method thereof. It is.
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、現在多く用いられている光半導体には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）がある。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、ＣＭＯＳは、相補型金属酸化物半導体とも呼ばれ、ＣＣＤに比較して小型化が可能であり、消費電力も５分の１程度と少なく、さらにマイクロプロセッサの製造工程を利用できるため、設備投資に費用が嵩まず、安価に製造することができる等の利点があり、携帯電話や小型パソコンといった画像入力デバイスに搭載されることが多くなってきている。 Optical semiconductors that are widely used at present as solid-state imaging devices include a charge coupled device (CCD) and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). 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. CMOS is also referred to as a complementary metal oxide semiconductor, and can be downsized compared to a CCD, consumes only about one-fifth of the power, and can utilize the manufacturing process of a microprocessor. There is an advantage that the investment is not expensive and it can be manufactured at a low cost, and it is increasingly mounted on an image input device such as a mobile phone or a small personal computer.
ＣＣＤやＣＭＯＳ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。 Since CCDs and CMOSs need to convert images to electronic information accurately, the cover glass used for them has strict standards for dirt, scratches, adhesion of foreign matter, etc. on its surface, and high-quality cleanliness. The degree is required. In addition to the cleanliness of the surface, there are no bubbles, striae, crystals, or the like in the glass, and it is also required to prevent contamination of foreign substances such as platinum. Furthermore, in order to seal well with various packages, it is also required to have a thermal expansion coefficient close to that of the package material. Further, this type of glass is required to have excellent weather resistance so that the surface quality does not deteriorate over a long period of time, and to have a low density so that the weight can be reduced.
さらに、ＣＣＤ用途では、カバー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、ソフトエラーを引き起こすため、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、ＣＣＤカバーガラスの製造に際しては、高純度原料を採用したり、原料を溶融する溶融槽の内壁を、放射性同位元素の少ない耐火物や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。 Furthermore, in CCD applications, if the cover glass contains radioactive isotopes U (uranium) or Th (thorium), alpha rays are likely to be emitted from the glass, and a large amount of emission will cause a soft error. , U and Th are required to be contained as little as possible. Therefore, when manufacturing the CCD cover glass, measures are taken such as adopting a high-purity raw material or forming the inner wall of a melting tank for melting the raw material from a refractory or platinum having a low radioisotope. For example, Patent Documents 1 to 3 propose a cover glass for a solid-state imaging device package in which radioactive isotopes are reduced and the amount of α-ray emission is reduced.
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の使用量は、用途の広がりや、画像データ利用の展開によって、急激に増加している。ところが、従来の固体撮像素子パッケージ用カバーガラスは、次のような方法で作製されるため、表面品位が悪く、また大量生産には不向きである。すなわち、固体撮像素子パッケージ用カバーガラスを作製する場合、まずガラス原料を溶融槽で溶融し、脱泡・脈離除去を行って均質化した後、ガラス融液を型に入れて鋳込み成形したり、或いはガラス融液を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。このように、固体撮像素子パッケージ用カバーガラスの透光面は、両面とも研磨加工が施されるが、研磨されることによって、表面に無数の微細な凹凸（微小傷）が形成される。一方、近年、固体撮像素子は、ますます高画素化、小型化が図られており、これに伴って１素子当たりの受光量が減少する傾向にあるが、カバーガラスの透光面を研磨することによって形成される微細な凹凸によって入射光が散乱しやすくなり、一部の素子への受光量が不足し、その結果、素子に誤作動が発生することが懸念されている。 As described above, the usage amount of the cover glass for the solid-state image pickup device package is rapidly increasing due to the spread of applications and the development of use of image data. However, since the conventional cover glass for a solid-state imaging device package is manufactured by the following method, the surface quality is poor and it is not suitable for mass production. That is, when producing a cover glass for a solid-state image pickup device package, first melt the glass raw material in a melting tank, perform defoaming / removal removal, homogenize, and then put the glass melt into a mold and perform molding. Alternatively, the glass melt is continuously drawn on the drawn plate and formed 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. Shredded into As described above, the light-transmitting surface of the cover glass for a solid-state image pickup device package is polished on both surfaces, but by polishing, innumerable fine irregularities (micro scratches) are formed on the surface. On the other hand, in recent years, solid-state imaging devices have been increasingly made to have higher pixels and smaller sizes. With this trend, the amount of light received per device tends to decrease, but the light-transmitting surface of the cover glass is polished. The incident light is likely to be scattered by the fine irregularities formed thereby, and there is a concern that the amount of light received by some of the elements will be insufficient, resulting in malfunction of the elements.
また、固体撮像素子パッケージ用カバーガラスは、ガラス中に異物や泡が混入したり、表面に塵等が付着すると、良好な表示画像が得られず、これはカバーガラスとして致命的な欠陥となるため、カバーガラスを出荷する前には必ず画像検査が行われる。しかしながら、上記したように、カバーガラスの透光面には無数の微細な凹凸が形成されるため、画像検査の際、カバーガラスの透光面の凹凸に起因して照射光が屈折し、明るく見える部分と暗く見える部分とが混在することになり、異物や塵等の有無を正確に検知できないことがある。 Also, the cover glass for a solid-state imaging device package cannot obtain a good display image if foreign matter or bubbles are mixed in the glass or dust is attached to the surface, which is a fatal defect as a cover glass. Therefore, an image inspection is always performed before the cover glass is shipped. However, as described above, innumerable fine irregularities are formed on the light-transmitting surface of the cover glass. Therefore, during image inspection, the irradiation light is refracted and brightened due to the unevenness of the light-transmitting surface of the cover glass. The visible part and the dark part are mixed, and the presence or absence of foreign matter or dust may not be detected accurately.
また、カバーガラスの透光面に対して、非常に精密で長時間に亘る研磨加工を施すことによって、凹凸をより小さくすることは可能ではあるが、このような精密研磨は大量生産には不向きであり、急激な需要増に応えるためには、大幅な設備の増設が必要となる。さらに、この精密研磨加工は、人工皮革を備えた回転研磨加工機によって、酸化セリウム等の遊離砥粒を水等に分散させたスラリーを自動供給しながら行うが、研磨によって発生したガラス粉が人工皮革の中に入り込み、人工皮革の一部に突起部が形成されることがある。このガラス粉によって形成された人工皮革の突起部は、研磨時にカバーガラスの表面を削り取り、部分的に溝を形成する原因となる。そして、この種の溝は、比較的広く、浅い形状を有しているため、電子機器による画像検査工程で見落とされることがあり、そのようなカバーガラスが、固体撮像装置に搭載されると、表示画像に黒スジとなって現れる。しかも遊離砥粒として使用される酸化セリウムには、不純物としてＴｈが含まれており、研磨した後、カバーガラスに付着した酸化セリウムを完全に除去しなければ、これがα線源となる可能性もある。 In addition, it is possible to make the unevenness smaller by applying very precise and long-time polishing to the light-transmitting surface of the cover glass, but such precision polishing is not suitable for mass production. In order to meet the rapid increase in demand, it is necessary to add a large amount of equipment. Furthermore, this precision polishing is performed while automatically supplying a slurry in which free abrasive grains such as cerium oxide are dispersed in water or the like by a rotary polishing machine equipped with artificial leather. A protrusion may be formed in a part of the artificial leather by entering into the leather. The protrusions of the artificial leather formed by the glass powder scrape the surface of the cover glass at the time of polishing and cause partial formation of grooves. And, since this type of groove has a relatively wide and shallow shape, it may be overlooked in an image inspection process by an electronic device, and when such a cover glass is mounted on a solid-state imaging device, Appears as black streaks in the display image. In addition, cerium oxide used as free abrasive grains contains Th as an impurity, and after polishing, if cerium oxide attached to the cover glass is not completely removed, this may become an α-ray source. is there.
上記のような生産性を損なう精密な研磨や、研磨を行うことで発生する固体撮像素子特性への悪影響は、研磨を施している限り、ある程度は避けられない問題である。 Precise polishing that impairs productivity as described above, and the adverse effect on solid-state imaging device characteristics caused by polishing are problems that are unavoidable to some extent as long as polishing is performed.
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、半導体パッケージ用カバーガラスの透光面を研磨することなく平滑にすることによって、研磨に伴う各種問題を解消することを技術的課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a technical subject to eliminate the various problems accompanying grinding | polishing by smoothing the light-transmitting surface of the cover glass for semiconductor packages, without grind | polishing.
上記の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、透光面が無研磨面であり、その表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下であり、α線放出量が０．０１５６ｃ／ｃｍ3・ｈｒ以下であり、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ2 ５２〜７０％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ５〜２０％、アルカリ土類金属酸化物 ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜５％を含有し、アルカリ金属酸化物の含有量が０．２％未満であり、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることを特徴とする。ここで、「Ｒａ」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定義された算術平均粗さ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃａｌ ｍｅａｎ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）である。 The cover glass for a semiconductor package of the present invention, which has been made to solve the above technical problem, has a light-transmitting surface that is an unpolished surface, a surface roughness (Ra) of 1.0 nm or less, and α-ray emission. The amount is 0.0156 c / cm 3 · hr or less , and the glass composition is, by mass%, SiO 2 52 to 70%, Al 2 O 3 5 to 20%, B 2 O 3 5 to 20%, alkaline earth It contains 4 to 30% of a metal oxide, 0 to 5% of ZnO, has an alkali metal oxide content of less than 0.2%, and is formed by an overflow down draw method . Here, “Ra” is an arithmetic mean roughness defined in JIS B0601-1994.
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなり、透光面が無研磨面であり、その表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下であるため、入射光の散乱に起因する素子の誤動作を抑え、また画像検査で異物や塵等の有無を正確に検知することができ、黒スジのような表示不良を防止することが可能である。しかも、精密研削研磨加工工程を省略できるため、安価に大量生産することができ、さらに研磨が不要で遊離砥粒を使用しないため、酸化セリウムに起因するα線の放出を防止することができる。また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、α線放出量が０．０１５６ｃ／ｃｍ3・ｈｒ以下に規制されているため、α線に起因する固体撮像素子のソフトエラーの低減を図ることができる。 The cover glass for a semiconductor package of the present invention is formed by the overflow down draw method, and the light-transmitting surface is an unpolished surface, and the surface roughness (Ra) is 1.0 nm or less. It is possible to suppress the malfunction of the element caused by the above, and to accurately detect the presence or absence of foreign matter or dust in the image inspection, and to prevent display defects such as black stripes. In addition, since the precision grinding and polishing process can be omitted, mass production can be performed at a low cost, and further, polishing is unnecessary and free abrasive grains are not used, so that emission of α rays due to cerium oxide can be prevented. In addition, since the cover glass for a semiconductor package of the present invention has an α-ray emission amount regulated to 0.0156 c / cm 3 · hr or less , the soft error of the solid-state imaging device due to the α-ray can be reduced. Can do.
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、透光面が無研磨面であり、その表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下である。このような表面品位の高いカバーガラスは、オーバーフローダウンドロー法によって得ることができる。オーバーフローダウンドロー法の場合は、ガラス表面が自由表面であり、他の部材と接触することがなく、溶融条件や成形条件を制御することによって、所望の肉厚（半導体パッケージ用カバーガラスの場合は、０．０５〜０．７ｍｍ）を有し、表面平滑性に優れた板ガラスを得ることができるため好ましい。つまり、オーバーフローダウンドロー法を採用すると、表面（透光面）を研磨加工することなく、平滑な表面が得られるため、研磨による微小傷を形成することなく、表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、さらには０．３ｎｍ以下のカバーガラスを作製することが可能である。このようにカバーガラスの透光面の表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるほど、カバーガラスの透光面の散乱光に起因する素子の誤動作の発生率が低下し、また異物等を検知する画像検査の精度が向上する。尚、表面粗さ（Ｒａ）は、表面平滑性の品位を表すものであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１に基づく試験方法を適用することによって測定することができる。 In the cover glass for a semiconductor package of the present invention, the light-transmitting surface is an unpolished surface, and the surface roughness (Ra) is 1.0 nm or less. Such a cover glass with high surface quality can be obtained by the overflow downdraw method. In the case of the overflow down draw method, the glass surface is a free surface and does not come into contact with other members. By controlling the melting and molding conditions, the desired wall thickness (in the case of a cover glass for semiconductor packages) , 0.05 to 0.7 mm), which is preferable because a plate glass having excellent surface smoothness can be obtained. In other words, when the overflow down draw method is employed, a smooth surface can be obtained without polishing the surface (translucent surface), and therefore the surface roughness (Ra) is 1. A cover glass having a thickness of 0 nm or less, 0.5 nm or less, or 0.3 nm or less can be produced. As described above, the smaller the surface roughness (Ra) of the light transmitting surface of the cover glass, the lower the incidence of device malfunction caused by the scattered light on the light transmitting surface of the cover glass, and the image inspection for detecting foreign matter and the like. Improves accuracy. The surface roughness (Ra) represents the quality of the surface smoothness and can be measured by applying a test method based on JIS B0601.
また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、液相温度におけるガラスの粘度（液相粘度）が１０5.2ｄＰａ・ｓ以上であると、ガラス中に失透物が発生し難く、ダウンドロー法による成形が可能である。すなわち、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3−ＲＯ系ガラス基板を、ダウンドロー法で成形する場合、成形部分におけるガラスの粘度は、およそ１０5.0ｄＰａ・ｓに相当する。そのため、ガラスの液相粘度が１０5.0ｄＰａ・ｓ付近、或いはそれ以下であると、成形されたガラスに失透物が発生しやすい。ガラス中に失透物が発生すると、透光性が損なわれるため、カバーガラスとしては使用できなくなる。よって、ダウンドロー法でガラスを成形する場合、ガラスの液相粘度は、できるだけ高いことが望ましく、半導体パッケージ用カバーガラスとしては、液相粘度が１０5.2ｄＰａ・ｓ以上であることが必要である。液相粘度は、１０5.4ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましく、さらに１０5.8ｄＰａ・ｓ以上であることがより好ましい。 The cover glass for a semiconductor package according to the present invention has a glass viscosity at a liquidus temperature (liquidus viscosity) of 10 5.2 dPa · s or more. Molding is possible. That is, when the SiO 2 —Al 2 O 3 —B 2 O 3 —RO glass substrate is molded by the downdraw method, the viscosity of the glass in the molded portion corresponds to approximately 10 5.0 dPa · s. For this reason, when the liquid phase viscosity of the glass is around 10 5.0 dPa · s or less, devitrified substances are easily generated in the formed glass. When devitrification occurs in the glass, the translucency is impaired, so that it cannot be used as a cover glass. Therefore, when glass is formed by the downdraw method, the liquid phase viscosity of the glass is desirably as high as possible, and as the cover glass for a semiconductor package, the liquid phase viscosity needs to be 10 5.2 dPa · s or more. . The liquid phase viscosity is preferably 10 5.4 dPa · s or more, and more preferably 10 5.8 dPa · s or more.
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／℃にすることによって、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 makes the adhesive material which consists of organic resin and low melting glass by making the average thermal expansion coefficient in the temperature range of 30-380 degreeC into 30-85 * 10 < -7 > / degreeC. Even if it is used and sealed with an alumina package (about 70 × 10 −7 / ° C.) or various resin packages, it does not generate distortion inside and can maintain a good sealed state for a long period of time. . 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、α線放出量を０．０１５６ｃ／ｃｍ 2 ・ｈｒ以下、好ましくは０．０１ｃ／ｃｍ2・ｈｒ以下に規制することによって、α線に起因する固体撮像素子のソフトエラーの低減を図ることができる。このようにα線放出量を０．０１ｃ／ｃｍ2・ｈｒ以下にするためには、原料や溶融槽からの不純物の混入を防止し、ガラス中のＵ量を１０ｐｐｂ以下、Ｔｈ量を２０ｐｐｂ以下に抑えることが望ましい。固体撮像素子は、高画素化、小型化に伴ってα線に起因するソフトエラーが発生しやすくなっているため、カバーガラスのα線放出量は、０．００５ｃ／ｃｍ2・ｈｒ以下にすることが好ましく、さらには０．００３ｃ／ｃｍ2・ｈｒ以下にすることが好ましい。また、Ｕ量は５ｐｐｂ以下、Ｔｈ量は１０ｐｐｂ以下、さらには、Ｕ量は４ｐｐｂ以下、Ｔｈ量は８ｐｐｂ以下にすることが好ましい。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 cover glass for a semiconductor package of the present invention is a solid resulting from α-rays by regulating the α-ray emission amount to 0.0156 c / cm 2 · hr or less, preferably 0.01 c / cm 2 · hr or less. It is possible to reduce the soft error of the image sensor. Thus, in order to reduce the α ray emission amount to 0.01 c / cm 2 · hr or less, mixing of impurities from the raw material and the melting tank is prevented, the U amount in the glass is 10 ppb or less, and the Th amount is 20 ppb or less. It is desirable to keep it at a minimum. Since the solid-state imaging device is likely to generate soft errors due to α-rays as the number of pixels is increased and the size is reduced, the α-ray emission amount of the cover glass is set to 0.005 c / cm 2 · hr or less. It is preferable to set it to 0.003 c / cm 2 · hr or less. Further, it is preferable that the U amount is 5 ppb or less, the Th amount is 10 ppb or less, the U amount is 4 ppb or less, and the Th amount is 8 ppb or less. 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、ガラスの密度が２．５５ｇ／ｃｍ3以下（好ましくは２．４５ｇ／ｃｍ3以下）、アルカリ溶出量が１．０ｍｇ以下（好ましくは０．１ｍｇ以下、より好ましくは０．０１ｍｇ以下）であると、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。 The semiconductor package cover glass of the present invention, the density of the glass is 2.55 g / cm 3 or less (preferably 2.45 g / cm 3 or less), less amount of alkali elution is 1.0 mg (preferably 0.1mg or less , More preferably 0.01 mg or less), particularly suitable for use in portable electronic devices used outdoors. 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 desired 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 amount of alkali elution.
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、また機器の軽量化、薄型化が困難となるため好ましくない。また、肉厚が薄くなりすぎると、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、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 it becomes difficult to reduce the weight and thickness of the device. On the other hand, if the wall thickness is too thin, the practical strength is insufficient, or the deflection of the large plate glass is increased, which makes handling difficult. A more preferred thickness is 0.1 to 0.5 mm, and a more preferred thickness is 0.1 to 0.4 mm.
また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、ヤング率が６５ＧＰａ以上、さらには６７ＧＰａ以上であることが好ましい。ヤング率はカバーガラスが一定の外力を加えられた状態でどれだけ変形しやすくなるかを表しており、ヤング率が大きいほどカバーガラスは変形し難くなる。カバーガラスのヤング率が高いほど、半導体素子に直接圧力が加わるのを防止し、結果として素子の損傷が防止できる。 Moreover, it is preferable that the cover glass for semiconductor packages of the present invention has a Young's modulus of 65 GPa or more, more preferably 67 GPa or more. The Young's modulus represents how easily the cover glass is deformed in a state where a certain external force is applied. The larger the Young's modulus, the harder the cover glass is deformed. As the Young's modulus of the cover glass is higher, it is possible to prevent pressure from being directly applied to the semiconductor element, and as a result, damage to the element can be prevented.
また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、カバーガラスの比ヤング率（ヤング率／密度）が２７ＧＰａ／ｇ・ｃｍ-3以上であると、軽量でかつ変形し難いという特性を満足するものとなるため、特に携帯用電子機器に使用される固体撮像素子用カバーガラスとして好適である。このような観点から、固体撮像素子用カバーガラスの比ヤング率は、できるだけ大きいことが望まれ、２８ＧＰａ／ｇ・ｃｍ-3以上であることが好ましい。 Further, the cover glass for a semiconductor package of the present invention satisfies the characteristic that the cover glass has a specific Young's modulus (Young's modulus / density) of 27 GPa / g · cm −3 or more and is lightweight and hardly deformed. Therefore, it is particularly suitable as a cover glass for a solid-state image sensor used in a portable electronic device. From such a viewpoint, the specific Young's modulus of the cover glass for a solid-state image sensor is desired to be as large as possible, and is preferably 28 GPa / g · cm −3 or more.
また、本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、ビッカース硬度が５００以上であると、表面に傷が入り難いため好ましい。その理由は、電子機器の組立工程や搬送工程等でカバーガラスの表面に微小な傷が形成されると、固体撮像素子に搭載した後の画像検査工程で不良となるからである。より好ましいビッカース硬度は５２０以上である。 Further, the cover glass for a semiconductor package of the present invention preferably has a Vickers hardness of 500 or more because the surface is hardly damaged. The reason is that if a minute scratch is formed on the surface of the cover glass in the assembly process or the transport process of the electronic device, it becomes defective in the image inspection process after being mounted on the solid-state imaging device. More preferable Vickers hardness is 520 or more.
本発明において、特に耐候性を考慮すると、質量％で、ＳｉＯ2 ５２〜７０％、Ａｌ2Ｏ3 ５〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ５〜２０％、アルカリ土類金属酸化物 ４〜３０％、ＺｎＯ ０〜５％の基本組成を含有し、実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないカバーガラスが好ましい。このような組成を有するカバーガラスは、アルカリ溶出量が０．０１ｍｇ未満となるため、耐候性に優れ、長時間使用しても外観品位が低下しないという利点がある。尚、本発明において「実質的に含有しない」とは、その成分の含有量が２０００ｐｐｍ未満であることを意味している。また、アルカリ溶出量は、ＪＩＳ Ｒ３５０２に基づく試験方法を適用することによって測定することができる。 In the present invention, considering weather resistance in particular, by mass%, SiO 2 52 to 70%, Al 2 O 3 5 to 20%, B 2 O 3 5 to 20%, alkaline earth metal oxide 4 to 30% A cover glass containing 0 to 5% of basic composition of ZnO and substantially free of alkali metal oxides is preferred. The cover glass having such a composition has an advantage that since the alkali elution amount is less than 0.01 mg, it has excellent weather resistance and appearance quality does not deteriorate even when used for a long time. In the present invention, “substantially does not contain” means that the content of the component is less than 2000 ppm. The alkali elution amount can be measured by applying a test method based on JIS R3502.
上記のカバーガラスを構成する各成分の限定理由を以下に説明する。 The reason for limitation of each component which comprises said cover glass is demonstrated 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、溶融性が悪化すると共に、液相粘度が高くなる傾向がある。よって、ＳｉＯ2の含有量は、５２〜７０％、好ましくは、５３〜６７％、より好ましくは、５５〜６５％である。 SiO 2 is a main component that constitutes the skeleton constituting the glass, and is effective in improving the weather resistance of the glass, but if it increases too much, the high temperature viscosity of the glass rises and the meltability deteriorates, The liquid phase viscosity tends to increase. Therefore, the content of SiO 2 is 52 to 70%, preferably 53 to 67%, more preferably 55 to 65%.
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの耐候性と液相粘度を高める成分であるが、多くなりすぎると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性が悪化する傾向がある。よって、Ａｌ2Ｏ3の含有量は、５〜２０％、好ましくは、８〜１９％、より好ましくは、１０〜１８％である。 Al 2 O 3 is a component that increases the weather resistance and liquid phase viscosity of glass, but if it is too much, the high-temperature viscosity of the glass tends to increase and the meltability tends to deteriorate. Therefore, the content of Al 2 O 3 is 5 to 20%, preferably 8 to 19%, and more preferably 10 to 18%.
Ｂ2Ｏ3は、融剤として働き、ガラスの粘性を下げ、溶融性を改善する成分である。さらに、液相粘度を高めるための成分である。しかし、Ｂ2Ｏ3が多くなりすぎると、ガラスの耐候性が低下する傾向がある。よって、Ｂ2Ｏ3の含有量は、５〜２０％、好ましくは、６〜１５％、より好ましくは、７〜１３％である。 B 2 O 3 is a component that acts as a flux, lowers the viscosity of the glass, and improves the meltability. Furthermore, it is a component for increasing the liquid phase viscosity. However, if the amount of B 2 O 3 increases too much, the weather resistance of the glass tends to decrease. Therefore, the content of B 2 O 3 is 5 to 20%, preferably 6 to 15%, more preferably 7 to 13%.
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にある。よって、アルカリ土類金属酸化物の含有量は、４〜３０％、好ましくは、５〜２０％、より好ましくは、６〜１６％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. It tends to be transparent and the density tends to increase. Therefore, the content of the alkaline earth metal oxide is 4 to 30%, preferably 5 to 20%, more preferably 6 to 16%.
特にＣａＯは、比較的容易に高純度原料を入手でき、ガラスの溶融性と耐候性を著しく改善する成分である。ＣａＯの含有量が１．５％より少ない場合は、上記効果が小さく、逆に１５％を超える場合は、耐候性が低下する。より安定した品位を実現するためには、ＣａＯの含有量を２〜１２％、さらには３〜１０％とすることが望ましい。 In particular, CaO is a component for which a high-purity raw material can be obtained relatively easily and the melting property and weather resistance of glass are remarkably improved. When the content of CaO is less than 1.5%, the above effect is small. Conversely, when the content exceeds 15%, the weather resistance is lowered. In order to realize more stable quality, the content of CaO is desirably 2 to 12%, more preferably 3 to 10%.
また、ＢａＯとＳｒＯは、ガラスの密度を著しく上昇させるため、密度を低下したい場合は、各々の含有量を１２％以下、１０％以下に規制し、さらに両者の含有量を合量で６．５〜１３％に規制することが好ましい。また、ＢａＯとＳｒＯは、原料中に放射性同位元素を含みやすいため、α線放出量を低減したい場合は、両者の含有量を合量で８．５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは１．４％以下に規制すべきである。 In addition, since BaO and SrO significantly increase the density of the glass, when it is desired to reduce the density, the respective contents are restricted to 12% or less and 10% or less. It is preferable to regulate to 5 to 13%. Further, since BaO and SrO are likely to contain radioactive isotopes in the raw material, when it is desired to reduce the amount of α-ray emission, the total content of both is 8.5% or less, preferably 3% or less, more preferably Should be regulated to 1.4% or less.
ＺｎＯは、ガラスの溶融性を改善し、溶融ガラスから、Ｂ2Ｏ3やアルカリ土類金属酸化物が揮発するのを抑制する効果を有するが、多量に含有すると、ガラスが失透しやすくなり、密度が上昇するため好ましくない。従って、その含有量の上限は５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは１％以下である。 ZnO improves the meltability of the glass and has the effect of suppressing volatilization of B 2 O 3 and alkaline earth metal oxides from the molten glass. However, when it is contained in a large amount, it tends to devitrify the glass. This is not preferable because the density increases. Therefore, the upper limit of the content is 5% or less, preferably 3% or less, more preferably 1% or less.
ただし、アルカリ金属酸化物（Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ）を含有すると、ガラスからのアルカリ溶出量が増加し、耐候性が低下するため、その含有量を０．２％未満に抑えることが好ましい。より安定した耐候性を実現するためには、アルカリ金属酸化物の含有量を０．１％未満、さらには０．０５％未満に抑えることが望ましい。 However, if an alkali metal oxide (Na 2 O, K 2 O, Li 2 O) is contained, the amount of alkali elution from the glass increases and the weather resistance decreases, so the content is made less than 0.2%. It is preferable to suppress. In order to realize more stable weather resistance, it is desirable to suppress the content of the alkali metal oxide to less than 0.1%, further less than 0.05%.
また、ガラス中のアルカリ金属酸化物が少ないと、これをパッケージに封着するための接着剤の劣化を抑えることができるという利点もある。すなわち、固体撮像素子パッケージ用カバーガラスは、有機樹脂（例えばエポキシ樹脂）を用いて接着されることが多いが、カバーガラス中にアルカリ成分が含まれていると、アルカリ成分が徐々に接着剤に溶出する。エポキシ樹脂等の有機樹脂は、アルカリ成分によって接着性が低下するという性質があるため、カバーガラスとパッケージとの間の接着強度が徐々に低下しやすくなる。その結果、両者の間に隙間が生じたり、カバーガラスが剥離して、固体撮像素子を保護するという所期の目的が果たせなくなることがある。 Moreover, when there are few alkali metal oxides in glass, there also exists an advantage that deterioration of the adhesive agent for sealing this to a package can be suppressed. That is, the cover glass for a solid-state imaging device package is often bonded using an organic resin (for example, an epoxy resin), but when an alkali component is contained in the cover glass, the alkali component gradually becomes an adhesive. Elute. An organic resin such as an epoxy resin has a property that the adhesiveness is lowered by an alkali component, and therefore, the adhesive strength between the cover glass and the package tends to be gradually lowered. As a result, a gap may be formed between the two, or the cover glass may be peeled off and the intended purpose of protecting the solid-state imaging device may not be achieved.
さらに、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％以下含有させたり、各種清澄剤を３％まで含有させることができる。清澄剤としては、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ5、Ｆ2、Ｃｌ2、Ｃ、ＳＯ3、ＳｎＯ2、或いはＡｌ、Ｓｉ等の金属粉末の１種又は２種以上が使用できる。 Further, 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. Or various refining agents can be contained up to 3%. As the fining agent, one or more of Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , F 2 , Cl 2 , C, SO 3 , SnO 2 , or metal powders such as Al and Si can be used.
Ａｓ2Ｏ3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ため、従来よりこの種のガラスの清澄剤として広く用いられているが、原料中に放射性同位元素を含みやすい。しかも、Ａｓ2Ｏ3は、毒性が非常に強く、ガラスの製造工程や廃ガラスの処理時等に環境を汚染する可能性がある。よって、Ａｓ2Ｏ3は実質的に含有しないようにすべきである。また、ＰｂＯ、ＣｄＯも毒性が強いため、使用を避けるべきである。さらに、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ5も、Ａｓ2Ｏ3と同様、清澄効果に優れた成分であるが、やはり毒性が強いため、できるだけ含有しないことが望ましい。 As 2 O 3 is capable of generating a clarification gas in a wide temperature range (about 1300 to 1700 ° C.), and thus has been widely used as a clarifier for this type of glass. It is easy to include. In addition, As 2 O 3 is very toxic and may contaminate the environment during the glass production process or waste glass processing. Therefore, As 2 O 3 should be substantially not contained. PbO and CdO are also highly toxic and should be avoided. Furthermore, Sb 2 O 3 and Sb 2 O 5 are components having excellent clarification effects as well as As 2 O 3 , but they are also highly toxic and therefore desirably not contained as much as possible.
よって、本発明におけるＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3−ＲＯ系ガラスの場合は、清澄剤として、Ｓｂ2Ｏ3とＳｂ2Ｏ5が合量で０．０５〜２．０％、Ｆ2、Ｃｌ2、ＳＯ3、Ｃ、ＳｎＯ2が合量で０．１〜３．０％（特にＣｌ2 ０．００５〜１．０％、ＳｎＯ2 ０．０１〜１．０％）の割合となるように使用するのが好適である。また、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ系ガラスの場合は、溶融性に優れているため、Ｓｂ2Ｏ3とＳｂ2Ｏ5が合量で０．２％以下、Ｆ2、Ｃｌ2、ＳＯ3、Ｃ、ＳｎＯ2が合量で０．１〜３．０％の割合となるように含有させることが好ましい。 Therefore, in the case of the SiO 2 —Al 2 O 3 —B 2 O 3 —RO glass in the present invention, the total amount of Sb 2 O 3 and Sb 2 O 5 is 0.05 to 2.0% as a fining agent. , F 2 , Cl 2 , SO 3 , C, SnO 2 in a total amount of 0.1 to 3.0% (particularly Cl 2 0.005 to 1.0%, SnO 2 0.01 to 1.0%) It is suitable to use so that it may become a ratio. In addition, in the case of SiO 2 —Al 2 O 3 —B 2 O 3 —R 2 O-based glass, since the meltability is excellent, the total amount of Sb 2 O 3 and Sb 2 O 5 is 0.2% or less. , F 2 , Cl 2 , SO 3 , C, and SnO 2 are preferably contained so that the total amount is 0.1 to 3.0%.
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。ＣｅＯ2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２％以下、好ましくは１％以下、より好ましくは０．７％以下に規制すべきである。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。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、その含有量は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。 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. CeO 2 can also be used as a fining agent, but in order to color the glass, its content should be regulated to 2% or less, preferably 1% or less, more preferably 0.7% or less. 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%. ZrO 2 is a component that improves weather resistance. However, since it is easy to contain a radioisotope in the raw material, its content is restricted to 0 to 2%, preferably 0 to 0.5%, more preferably 500 ppm or less. Should.
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、上記の基本組成を有しつつ、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る。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 U, Th, Fe 2 O 3 by adopting a high purity raw material and a melting environment prepared so that impurities are hardly mixed while having the above basic composition. , PbO, TiO 2 , MnO 2 , ZrO 2 and the like can be precisely controlled. Particularly affecting Fe 2 O 3 to the transmittance of the near ultraviolet, PbO, for TiO 2, MnO 2 is can be managed in each 1~100ppm order, cause by Luso Futoera the α line Each of U and Th can be managed on the order of 0.1 to 10 ppb.
次に、本発明の製造方法の一例として、α線放出量の少ない半導体パッケージ用カバーガラスを製造する方法を説明する。 Next, as an example of the manufacturing method of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor package cover glass with a small amount of α-ray emission 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。より具体的には、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（白金ロジウム容器を含む）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（天井、側面、底面）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、一般にジルコニア耐火物は、非常に耐侵食性に優れている反面、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が、ジルコニア耐火物中の不純物量を低減し、Ｕ、Ｔｈの含有量を各々１ｐｐｍ以下にすれば、これを溶融槽の内壁に使用して、α線放出量の少ない半導体パッケージ用カバーガラスを製造することは可能である。 First, a glass raw material formulation is prepared so as to be 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. More specifically, a high-purity raw material having U and Th contents of 5 ppb or less is used. Next, the prepared glass raw material is charged into a melting tank and melted. As the melting tank, a platinum container (including a platinum rhodium container) may be used. However, since platinum is easily mixed in the glass, at least the inner wall (ceiling, side surface, bottom surface) of the melting tank is U, Th. It is preferable to make it from a refractory having a small amount. Specifically, alumina refractories (for example, alumina electrocast bricks) and quartz 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. In general, zirconia refractory is very excellent in erosion resistance, but contains a lot of radioactive isotopes and should be avoided. However, the amount of impurities in zirconia refractory is reduced, and U, Th If each content is 1 ppm or less, it is possible to produce a cover glass for a semiconductor package with a small amount of α-ray emission by using this for the inner wall of the melting tank.
その後、均質化された溶融ガラスをダウンドロー法で板状に成形し、所望の厚みを有する板ガラスを得る。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る。こうして得られた板ガラスを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する。 Thereafter, the homogenized molten glass is formed into a plate shape by a downdraw method to obtain a plate glass having a desired thickness. As the downdraw method, an overflow downdraw method or a slot downdraw method can be used. The plate glass thus obtained is shredded to a predetermined size, and a cover glass is produced by chamfering as necessary.
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.
図１は、実施例に係る半導体パッケージ用カバーガラス１０を示している。この半導体パッケージ用カバーガラス１０は、板厚方向に相対向する第１透光面１０ａ及び第２透光面１０ｂと、周縁を構成する側面１０ｃとを備えた板状ガラスである。このカバーガラス１０の寸法は、１４×１６×０．５ｍｍであり、第１透光面１０ａ及び第２透光面１０ｂは無研磨面であり、その表面粗さ（Ｒａ）は、いずれも０．５ｎｍ以下である。また図示は省略するが、側面１０ｃは、面取り形状を有している。
FIG. 1 shows a
次に、上記の半導体パッケージ用カバーガラスの製造方法とその性能の評価試験の結果について説明する。 Next, the manufacturing method of the above-described cover glass for a semiconductor package and the results of the performance evaluation test will be described.
板状ガラスの最初の製造工程は、一辺が５００ｍｍ以上の大板ガラスを作製する工程である。上記したように、表面品位に優れた板状ガラスを成形するには、オーバーフローダウンドロー法が最も好適である。オーバーフローダウンドロー法とは、図２に示すように、耐火物からなる樋１１に溶融ガラス１２を流し、樋１１の両側から溢れ出た溶融ガラス１２を樋１１の底部で融合させ、板状にして下方に移動させる方法である。この方法によると、溶融ガラスの自由表面が板状ガラスの表裏面を形成するため、平滑性に優れた大板ガラス１３が得られる。また、溶融条件と成形条件を制御することによって、肉厚０．０５〜０．７ｍｍで、表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下の大板ガラス１３を容易に成形することができる。そのため、大板ガラス１３の表面を研磨することなく、所定の大きさに細断加工するだけで半導体パッケージ用カバーガラスを作製することが可能である。
The first manufacturing process of plate glass is a process of producing a large plate glass having a side of 500 mm or more. As described above, the overflow down draw method is most suitable for forming a sheet glass having excellent surface quality. As shown in FIG. 2, the overflow down-draw method is a method in which a
この大板ガラス１３を細断する方法としては、メカニカルスクライブやレーザースクライブが利用できる。レーザースクライブとは、まず熱加工レーザー切断装置を使用して、板厚方向の約２０％の厚みまで大板ガラスの一方の面上に、レーザービーム移動速度１８０±５ｍｍ／ｓｅｃ、あるいは２２０±５ｍｍ／ｓｅｃ、レーザー出力１２０±５Ｗ、あるいは１６０±５Ｗの条件で碁盤目状の加工を施す。次いで、図３に概念的に示すように、大板ガラス１３の加工面１３ａに対して、その反対側より金属製のライン状ヘッド１４を作動方向Ｍに移動させ、同時に大板ガラス１３の加工面１３ａ側を治具（図示省力）で押さえることによって、大板ガラス１３の加工面１３ａに応力を加えて押し割りを行う。こうして割断を行うことによって、碁盤目状に形成された予定線に沿って分割された短冊状の板状ガラスが得られる。このようにして押し割り加工された短冊状の板状ガラスは、それぞれ真空ピンセット（図示省力）を利用して次工程に搬送される。そして、短冊状の板状ガラスを再度押し割り加工することによって、所定の縦横寸法を有するカバーガラスが得られる。
As a method of chopping the
表１は、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3−ＲＯ系ガラスからなる本発明のパッケージ用カバーガラスの実施例（試料Ｎｏ．１〜５）を示すものである。
表１のガラス試料は、以下のようにして作製した。まず、表１の組成となるように調製したガラス原料を白金ロジウム坩堝に入れ、攪拌機能を有する電気溶融炉中で１６００℃、２０時間の条件で溶融した。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して徐冷することでガラス試料を作製し、諸特性を調べた。 The glass samples in Table 1 were produced as follows. First, the glass raw material prepared so that it might become the composition of Table 1 was put into the platinum rhodium crucible, and it fuse | melted on the conditions of 1600 degreeC and 20 hours in the electric melting furnace which has a stirring function. Next, the molten glass was poured onto a carbon plate and slowly cooled to prepare a glass sample, and various properties were examined.
表１から明らかなように、いずれのガラスも、アルカリ溶出量が非常に少なく、また密度、ヤング率、比ヤング率、ビッカース硬度、熱膨張係数について、半導体パッケージ用カバーガラスに要求される条件を満足するものである。また、液相温度が１１３０℃以下、液相粘度が１０5.2ｄＰａ・ｓ以上であるため、耐失透性に優れていた。 As is apparent from Table 1, all the glasses have very little alkali elution, and the conditions required for the cover glass for semiconductor packages with respect to density, Young's modulus, specific Young's modulus, Vickers hardness, and thermal expansion coefficient are as follows. Satisfied. Further, since the liquidus temperature was 1130 ° C. or lower and the liquidus viscosity was 10 5.2 dPa · s or higher, the devitrification resistance was excellent.
また、表２、３は、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3−Ｒ2Ｏ系ガラスからなるパッケージ用カバーガラスの参考例（試料Ｎｏ．６〜１７）を示すものである。
表２、３中の各ガラス試料は、次のようにして作製した。 Each glass sample in Tables 2 and 3 was produced as follows.
まず、表の組成となるように調製した高純度ガラス原料を、白金ロジウム、アルミナ、石英のいずれかから作製されたルツボに投入し、攪拌機能を有する電気溶融炉中で１５５０℃、６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 have the composition shown in the table is put into a crucible made of any one of platinum rhodium, alumina, and quartz, and is heated at 1550 ° C. for 6 hours in an electric melting furnace having a stirring function. The molten glass was melted under conditions, and the molten glass was poured out on 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、各ガラス試料は、熱膨張係数、密度、α線放出量について、半導体パッケージ用カバーガラスに要求される条件を満足するものであり、しかも１０2.5ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１５００℃以下であるため溶融性に優れ、液相温度が８８４℃以下、液相粘度が１０5.8ｄＰａ・ｓ以上であるため、耐失透性に優れていた。 As is apparent from the table, each glass sample satisfies the conditions required for the cover glass for semiconductor packages with respect to the coefficient of thermal expansion, density, and alpha ray emission, and has a viscosity of 10 2.5 dPa · s. Since the corresponding temperature was 1500 ° C. or less, the meltability was excellent, and since the liquidus temperature was 884 ° C. or less and the liquidus viscosity was 10 5.8 dPa · s or more, the devitrification resistance was excellent.
尚、表中のアルカリ溶出量は、ＪＩＳ Ｒ３５０２に基づいて測定した。密度は、周知のアルキメデス法によって測定した。比ヤング率は、鐘紡（株）製非破壊弾性率測定装置（ＫＩ−１１）を使用し、曲げ共振法によって測定したヤング率と密度から算出した。ビッカース硬度は、ＪＩＳ Ｚ２２４４−１９９２に基づいて測定した。熱膨張係数は、ディラトメーターを用いて、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定した。液相温度は、各ガラス試料を３００〜５００μｍの粒径に破砕し、これを白金ボートに入れ、温度勾配炉中に８時間保持してから、顕微鏡観察により、ガラス試料内部に失透（結晶異物）の見られた最高温度を測定し、その温度を液相温度とした。また、液相温度におけるガラスの粘度を液相粘度とした。Ｎｏ．１１、１２のガラス試料は、失透が見られず、特に耐失透性に優れていた。Ｕ、Ｔｈの含有量は、ＩＣＰ−ＭＡＳＳにより測定した。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。１０4ｄＰａ・ｓ温度、１０3ｄＰａ・ｓ温度、及び１０2.5ｄＰａ・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。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。
In addition, the amount of alkali elution in the table was measured based on JIS R3502. The density was measured by the well-known Archimedes method. The specific Young's modulus was calculated from Young's modulus and density measured by a bending resonance method using a nondestructive elastic modulus measuring device (KI-11) manufactured by Kanebo Co., Ltd. Vickers hardness was measured based on JIS Z2244-1992. The thermal expansion coefficient was determined by measuring the average thermal expansion coefficient in a temperature range of 30 to 380 ° C. using a dilatometer. The liquid phase temperature is obtained by crushing each glass sample to a particle size of 300 to 500 μm, placing it in a platinum boat, holding it in a temperature gradient furnace for 8 hours, and then devitrifying (crystallizing inside the glass sample by microscopic observation The maximum temperature at which foreign matter) was observed was measured, and that temperature was defined as the liquidus temperature. The glass viscosity at the liquidus temperature was defined as the liquidus viscosity. No. The
また、表１〜３のＮｏ．１、６、１１、１４及び１５のガラス試料を、試験溶融槽（アルミナ耐火物製）で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で厚み０．５ｍｍの板状に成形し、その表面を研磨することなく、レーザースクライブで細断加工を施すことによって、縦寸法１４ｍｍ、横寸法１６ｍｍのカバーガラスを作製した。
Moreover, No. 1 of Tables 1-3.
また、比較のため、試料Ｎｏ．１のガラスとなるようにガラス原料を上記の試験溶融槽で溶融した後、８００×３００×３００ｍｍの寸法に鋳込み成形し、ワイヤーソーを使用して切断することによって、板厚１．５ｍｍの板状に加工した。その後、この板状ガラスの両面に回転研磨機を用いて精密研磨加工を施すことによって大板ガラス（肉厚０．５ｍｍ）を形成し、レーザースクライブによる細断加工を施して縦寸法１４ｍｍ、横寸法１６ｍｍのカバーガラスを作製した。 For comparison, Sample No. After the glass raw material is melted in the above test melting tank so as to become 1 glass, it is cast into a size of 800 × 300 × 300 mm, and cut using a wire saw, thereby a plate having a thickness of 1.5 mm Processed into a shape. Thereafter, a large plate glass (thickness of 0.5 mm) is formed on both sides of the plate glass by a precision polishing process using a rotary polishing machine, and chopping is performed by laser scribing to obtain a vertical dimension of 14 mm and a horizontal dimension. A 16 mm cover glass was produced.
こうして作製した各カバーガラスの表裏の透光面（第１透光面と第２透光面）の表面粗さ（Ｒａ）を、触針式表面粗さ測定機タリステップ（Ｔａｙｌｅｒ−Ｈｏｂｓｏｎ社製）を用いて測定した。その結果を表４に示す。
表４から明らかなように、実施例のカバーガラスは、いずれも第１透光面と第２透光面の表面粗さ（Ｒａ）が０．２３ｎｍ以下であり、極めて良好な平滑面を有していたが、比較例のカバーガラスは、精密研磨加工を施したにも関わらず、表面粗さ（Ｒａ）が０．５６ｎｍ以上であった。また、各カバーガラスの透光面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察したところ、比較例のカバーガラスには、全面に亘って無数の微小傷が形成されていたが、実施例のカバーガラスには、そのような傷は認められなかった。 As is clear from Table 4, the cover glass of each example has a surface roughness (Ra) of the first light-transmitting surface and the second light-transmitting surface of 0.23 nm or less, and has a very good smooth surface. However, the cover glass of the comparative example had a surface roughness (Ra) of 0.56 nm or more despite being subjected to precision polishing. Further, when the translucent surface of each cover glass was observed with an atomic force microscope (AFM), innumerable micro-scratches were formed on the entire cover glass of the comparative example. No such wound was observed.
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／℃であるため、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. Moreover, since this cover glass has an average thermal expansion coefficient in the temperature range of 30 to 380 ° C. of 30 to 85 × 10 −7 / ° C., in addition to the alumina package, resin, tungsten metal, Kovar alloy, molybdenum metal, It is possible to seal with organic resin or low melting point glass on various packages made of 36Ni-Fe alloy, 42Ni-Fe alloy, 45Ni-Fe alloy, 46Ni-Fe alloy, 52Ni-Fe alloy, etc. .
１０ 半導体パッケージ用カバーガラス
１０ａ 第１透光面
１０ｂ 第２透光面
１０ｃ 側面
１１ 樋
１２ 溶融ガラス
１３ 大板ガラス
１３ａ 加工面
１４ ライン状ヘッド
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