JPH1081543A - アルミナ封着用紫外線透過ガラス及びその製造方法 - Google Patents

アルミナ封着用紫外線透過ガラス及びその製造方法

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JPH1081543A
JPH1081543A JP25234496A JP25234496A JPH1081543A JP H1081543 A JPH1081543 A JP H1081543A JP 25234496 A JP25234496 A JP 25234496A JP 25234496 A JP25234496 A JP 25234496A JP H1081543 A JPH1081543 A JP H1081543A
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JP
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glass
ultraviolet
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alumina
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JP25234496A
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Koichi Yabuuchi
浩一 藪内
Hiroyuki Kosokabe
裕幸 香曽我部
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 EP−ROMの窓用カバーガラスとして要求
される諸特性を満足し、特にα線放射量が少ないアルミ
ナ封着用紫外線透過ガラスとその製造方法を提供する。 【解決手段】 重量百分率でSiO2 60〜67%、
Al23 5.2〜8%、B23 20〜25%、
2 O 6〜11%(R2 OはLi2 O、Na2O、K2
Oから選ばれる1種以上)、RO 0〜4%(ROは
MgO、CaO、SrO、ZnOから選ばれる1種以
上)、F2 0〜2%の組成を有し、ガラス中に含まれ
るガラス中に含まれるFe23 の量が50ppm以
下、U、Thの量が各々50ppb以下であることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミナ封着用紫外線透
過ガラスに関し、特にEP−ROM(Erasa-ble Progra
mable Read Only Memory)用アルミナセラミックパッケ
−ジにおいて紫外線透過用窓として用いられるアルミナ
封着用紫外線透過ガラスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】EP−ROMは、紫外線照射によってプ
ログラムのメモリー消去が可能な読み出し専用記憶半導
体装置のことであり、アルミナパッケージ内に半導体素
子が収納され、またパッケージの蓋部には素子と対向す
る位置に紫外線を透過するガラス窓が設けられている。
【0003】ガラス窓に用いられるカバーガラスには、
紫外線、特に253.7nmの波長における紫外線の透
過率が高いこと、アルミナパッケージと直接封着させて
パッケージの一部を構成するためアルミナと適合する5
0〜58×10-7/℃の平均線膨張係数を有すること、
ガラス表面が経時変化しないように高い耐候性を有する
こと等の特性が要求される。従来この種のカバーガラス
として、アルミノ硼珪酸ガラスや無アルカリガラスが知
られている。例えば特公平1−14195号には、Si
2 −Al23 −B23 −R2 O(R2 OはNa2
O、K2 O、Li2 Oから選ばれる1種以上)系の組成
を有するアルミナ封着用紫外線透過ガラスが開示されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子にα線が入
射するとそのエネルギーによって正孔、電子対が誘起さ
れ、これが原因となって半導体に瞬間的な誤動作を引き
起こす所謂ソフトエラーと呼ばれる現象が発生すること
が知られている。
【0005】ところが特公平1−14195号に開示さ
れたアルミナ封着用紫外線透過ガラスは放射線量が多
く、EP−ROMの窓用カバーガラスに使用した場合、
放射されるα線によってソフトエラ−が発生する可能性
がある。特に近年、集積回路の急激な高集積化、高密度
化に伴い、素子が増々微細になり、放射線の影響が一層
顕著になってきている。
【0006】本発明の目的は、EP−ROMの窓用カバ
ーガラスとして要求される諸特性を満足し、特にα線放
射量が少ないアルミナ封着用紫外線透過ガラスとその製
造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の研究
を行った結果、EP−ROMのカバーガラスでは、ガラ
スからのα線放射量が0.05c/cm2 ・hrを超え
る場合、ソフトエラ−が生じる確率が非常に高くなる
が、ガラスのα線発生の主因は不純物として含まれる
U、Thであり、これらの量を一定値以下に抑えればα
線の放射量を0.05c/cm2 ・hr以下にできるこ
とを見いだした。
【0008】即ち、本発明のアルミナ封着用紫外線透過
ガラスは、重量百分率でSiO260〜67%、Al2
3 5.2〜8%、B23 20〜25%、R2
6〜11%(R2 OはLi2 O、Na2 O、K2 Oから
選ばれる1種以上)、RO 0〜4%(ROはMgO、
CaO、SrO、ZnOから選ばれる1種以上)、F2
0〜2%の組成を有し、ガラス中に含まれるガラス中
に含まれるFe23 の量が50ppm以下、U、Th
の量が各々50ppb以下であることを特徴とする。
【0009】また本発明のアルミナ封着用紫外線透過ガ
ラスの製造方法は、重量百分率でSiO2 60〜67
%、Al23 5.2〜8%、B23 20〜25
%、R2 O 6〜11%(R2 OはLi2 O、Na2
O、K2 Oから選ばれる1種以上)、RO 0〜4%
(ROはMgO、CaO、SrO、ZnOから選ばれる
1種以上)、F2 0〜2%の組成を有し、ガラス中に
含まれるFe23 の量が50ppm以下、U、Thの
量が各々30ppb以下のガラスとなるように調合した
ガラスバッチを、U、Thの量が各々50ppm以下の
耐火物からなるガラス溶融装置で溶融した後、成形する
ことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明のアルミナ封着用紫外線透過ガラスは、
ガラス中に含まれるU、Thの量が各々50ppb以下
であることを特徴とする。U、Thの量が各々50pp
bを超えると、ガラスからのα線放出量が0.05c/
cm2 ・hrを超えてしまい、EP−ROMがソフトエ
ラーを起こし易くなる。
【0011】また本発明のアルミナ封着用紫外線透過ガ
ラスは、紫外線の透過率が高いことが重要であり、特に
波長253.7nmの波長の紫外線の透過率が厚さ1m
mにおいて60%以上であることが望ましい。ところで
従来より、ガラスに不純物として混入する鉄分がガラス
の紫外線吸収を増大させることが知られている。これ
は、Fe3+が紫外に大きな吸収を持つためである。従っ
てガラスの紫外線吸収を減少させて透過率を増大させる
ためには、不純物である鉄分を減少させるとともに、ガ
ラスを還元状態にしてFe3+をFe2+にすることが有効
である。ガラスを還元状態にするには、ガラスバッチ中
に還元剤を加えればよい。還元剤としては、カ−ボン粉
末、金属シリコン、金属アルミニウム、酒石酸、ロッセ
ル塩、庶糖等を用いることができる。ただし不純物であ
る鉄分が、Fe23 として50ppmを超えるとガラ
スを還元状態にしても十分に高い透過率を得ることが困
難になる。従ってFe23 の混入量は50ppm以下
に制限する必要がある。
【0012】またガラスの紫外線の吸収は、Fe3+の吸
収のみで生じるのではなく、ガラス成分によっても影響
を受ける。一般にガラス成分としてアルカリ金属酸化物
やアルカリ土類金属酸化物を加えると紫外域に吸収が生
じる。例えば、ガラスがアルミナの封着に適する50〜
58×10-7/℃の平均線膨張係数をもつようにするに
は、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物を合
量で6〜14重量%程度含有させればよいが、これらの
成分をこのように多量に加えると紫外線吸収が増大す
る。その結果、鉄分を50ppm以下に抑え、かつ、還
元剤を加えて溶融しても、十分な紫外線透過率を有する
ガラスを得ることは難しい。ところが本発明では、Al
23 及びB23 を所定量含有するため、このような
紫外線吸収が起こり難く、高い紫外線透過率を維持する
ことが可能である。
【0013】次に、本発明のアルミナ封着用紫外線透過
ガラスの組成を上記のように限定した理由を以下に述べ
る。
【0014】SiO2 はガラスの耐候性を向上させる作
用を有し、その含有量は60〜67%、好ましくは61
〜66%である。SiO2 が60%より少ないと耐候性
が低下し、また紫外線透過率が減少する。一方、67%
より多いとガラスの溶融及び成形が困難となる。
【0015】Al23 もガラスの耐候性を向上させる
成分であり、その含有量は5.2〜8%、好ましくは
5.5〜7.5%である。Al23 が5.2%より少
ないと紫外線透過率が減少する。またガラスの耐候性が
悪化し、長期に渡って使用している間に、ガラス表面か
らアルカリ金属やアルカリ土類金属の結晶が析出して透
明性が損なわれるという問題が発生する。一方、8%よ
り多いときはガラスの溶融及び成形が困難となる。
【0016】B23 はガラスの溶解性を向上させる成
分であり、その含有量は20〜25%、好ましくは2
0.1〜23%である。B23 が20%より少ないと
紫外線透過率が低下すると共に溶解性が悪くなり、25
%より多いと化学的耐久性が悪化する。
【0017】R2 Oは平均線膨張係数を調整するととも
にガラスの溶解性を向上させる成分であり、Na2 O、
2 O及びLi2 Oから選ばれる1種以上を合量で6〜
11%、好ましくは7.5〜10%含有する。R2 Oが
6%より少ないと膨張係数が小さくなり過ぎ、また溶解
性が悪くなる。一方11%より多いと平均線膨張係数が
大きくなり過ぎると共に紫外線透過率が減少する。
【0018】ROは平均線膨張係数を調整するとともに
ガラスの溶解性及び化学耐久性を向上させる効果があ
り、MgO、CaO、SrO及びZnOから選ばれる1
種以上を合量で0〜4%、好ましくは0〜2%添加す
る。しかしROが4%より多いと紫外線透過率が減少す
る。
【0019】F2 はガラスの溶解性及び泡切れに効果が
あるが、2%より多いとガラスが乳濁化し、また弗素の
揮発量が増大して環境上好ましくない。
【0020】以上の組成を有するガラスは、耐候性が高
いとともに、30〜380℃における平均線膨張係数が
50〜58×10-7/℃であり、アルミナパッケージと
適合した膨張特性を示す。
【0021】次に本発明のアルミナ封着用紫外線透過ガ
ラスを製造する方法を説明する。
【0022】まず重量百分率でSiO2 60〜67
%、Al23 5.2〜8%、B23 20〜25
%、R2 O 6〜11%(R2 OはLi2 O、Na2
O、K2Oから選ばれる1種以上)、RO 0〜4%
(ROはMgO、CaO、SrO、ZnOから選ばれる
1種以上)、F2 0〜2%の組成を有し、平均線膨張
係数が50〜58×10-7/℃のガラスとなるようにガ
ラスバッチを調合する。このときガラスバッチに混入す
るFe23 が50ppm以下、U、Thがそれぞれ3
0ppb以下となるように純度の高いガラス原料を使用
する。特に、UやThはバリウム原料やジルコニア原料
に多く含まれていることが知られており、ZrO2 やB
aOは極力含有しないようにすることが望ましい。また
ガラスバッチ中に、カ−ボン粉末、金属シリコン、金属
アルミニウム、酒石酸、ロッセル塩、庶糖等の還元剤を
0.01〜0.2重量%程度添加することが好ましい。
これはガラスに混入したFe23 を紫外域の吸収が小
さいFe2+の状態で存在させるためである。
【0023】次いでガラスバッチを溶融する。α線放射
量の少ないガラスを得るためには、その製造工程、特に
高温を要する溶融工程において、ガラスバッチやガラス
が直接接触する部材からのU、Thの混入を回避する必
要がある。しかしながら、この部材にはU、Thの放射
性同位体を多く含有するジルコニア原料を主に用いたZ
rO2 系耐火物が広く使用されており、U、Thのガラ
スへの溶け込みを回避できない。そこで本発明において
は、少なくともガラスバッチや溶融ガラスが直接接触す
る部分をU、Thの量が各々50ppm以下である石英
ガラス、アルミナ、白金等の耐火物で作製したガラス溶
融装置を使用する。なお白金を用いる場合、微小な白金
粒子がガラス中に混入することがあるが、これが問題と
なる用途については、ガラス化を白金以外の耐火物から
なるガラス溶融装置で行い、均質化を白金からなるガラ
ス溶融装置で行えばよい。
【0024】その後、溶融ガラスを所望の形状に成形す
ることによって、本発明のアルミナ封着用紫外線透過ガ
ラスを得る。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0026】表1〜3は本発明の実施例(試料No.1
〜14)、表4は比較例(No.15〜17)をそれぞ
れ示している。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】
【表4】
【0031】試料No.1〜16は次のようにして作製
した。まず、表の組成になるように高純度に精製された
ガラス原料を用いてガラスバッチを調合し、さらに還元
剤として金属シリコンを0.1重量%添加した。次にガ
ラスバッチをU、Thの量が各々50ppm以下の白金
製坩堝に入れ、1500℃で4時間溶融した。その後、
溶融ガラスをカーボン板上に流し出して板状試料を得
た。
【0032】試料No.17は試料No.3と同様にし
てガラス原料を調合し、金属シリコンを0.1重量%添
加した後、U、Thの量が各々50ppmを超えるジル
コニア製坩堝に入れ、電気炉中にて1500℃で4時間
溶融した。その後、カーボン板上に流し出して板状試料
を得た。
【0033】得られた試料について、Fe23 、U及
びThの含有量、30〜380℃における線膨張係数、
253.7nmの波長の紫外線透過率、α線放射量及び
耐候性について評価した。結果を各表に示す。
【0034】表から明らかなように、本発明の実施例で
ある試料No.1〜14は、Fe23 が45ppm以
下、U及びThがともに40ppb以下、線膨張係数が
53〜58×10-7/℃、253.7nmの波長の紫外
線透過率が73.2%以上、α線放射量が0.0420
c/cm2 ・hr以下であり、また何れの試料も耐候性
が高かった。一方、比較例である試料No.15はBa
Oを添加したために、また試料No.17はジルコニア
製坩堝で溶融を行ったためにUやThの含有量が何れも
50ppbを超え、このためα線放射量がそれぞれ0.
0950c/cm2 ・hr及び0.1320c/cm2
・hrと高い値を示した。また試料No.16は、Al
23 が少ないため耐候性が著しく悪かった。
【0035】なおFe23 の含有量はICP−発光分
析法によって、またU、Thの含有量はICP−質量分
析法によって測定した。平均線膨張係数は、板状試料か
ら小片を切り出し、火炎加工により長さ50mm×径
3.5mmの棒状サンプルを作成し、石英管式膨張計を
用いて30〜380℃における平均値を求めた。紫外線
透過率は板状試料から小片を切り出し、酸化セリウムに
よって鏡面研磨して1mmの肉厚にした後、253.7
nmにおける透過率を分光光度計で測定して求めた。α
線放射量の測定は、この板状試料の一部を粉末にし、ガ
スフロー比例係数管測定装置を用いて求めた。耐候性
は、板状試料から小片を切り出し、長さ20mm×幅2
0mm×肉厚1mmの板状に加工し、85℃−湿度85
%、500時間の条件下に放置した後の表面状態を電子
顕微鏡によって観察し、表面にアルカリ金属やアルカリ
土類金属の結晶の析出が認められるかどうかで評価し
た。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアルミナ
封着用紫外線透過ガラスは、優れた耐候性を有するとと
もに、紫外線透過率が高い。またアルミナの封着に適し
た50〜58×10-7/℃の平均線膨張係数を示す。し
かもα線放射量が少ないため、EP−ROMの窓用カバ
ーガラスとして好適である。
【0037】また本発明の方法によれば、EP−ROM
の窓用カバーガラスとして好適なアルミナ封着用紫外線
透過ガラスを製造することが可能である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量百分率でSiO2 60〜67%、
    Al23 5.2〜8%、B23 20〜25%、
    2 O 6〜11%(R2 OはLi2 O、Na2 O、K
    2 Oから選ばれる1種以上)、RO 0〜4%(ROは
    MgO、CaO、SrO、ZnOから選ばれる1種以
    上)、F2 0〜2%の組成を有し、ガラス中に含まれ
    るFe23 の量が50ppm以下、U、Thの量が各
    々50ppb以下であることを特徴とするアルミナ封着
    用紫外線透過ガラス。
  2. 【請求項2】 α線放射量が0.05c/cm2 ・hr
    以下である請求項1のアルミナ封着用紫外線透過ガラ
    ス。
  3. 【請求項3】 重量百分率でSiO2 60〜67%、
    Al23 5.2〜8%、B23 20〜25%、
    2 O 6〜11%(R2 OはLi2 O、Na2 O、K
    2 Oから選ばれる1種以上)、RO 0〜4%(ROは
    MgO、CaO、SrO、ZnOから選ばれる1種以
    上)、F2 0〜2%の組成を有し、ガラス中に含まれ
    るFe23 の量が50ppm以下、U、Thの量が各
    々30ppb以下のガラスとなるように調合したガラス
    バッチを、U、Thの量が各々50ppm以下の耐火物
    からなるガラス溶融装置で溶融した後、成形することを
    特徴とするアルミナ封着用紫外線透過ガラスの製造方
    法。
JP25234496A 1996-09-02 1996-09-02 アルミナ封着用紫外線透過ガラス及びその製造方法 Pending JPH1081543A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010184816A (ja) * 2009-01-16 2010-08-26 Asahi Glass Co Ltd 固体撮像素子パッケージ用窓ガラス
JP2015193521A (ja) * 2014-03-19 2015-11-05 日本電気硝子株式会社 紫外線透過ガラス及びその製造方法

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