(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、ＳｉＯ２  ５８〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  １．１〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜０．５％、Ｎａ２Ｏ  ０．１〜２０％、Ｋ２Ｏ  ３．５〜１１％、アルカリ土類金属酸化物  ０．５〜２０％、ＳｒＯ  ０〜３％、ＢａＯ  ０〜３％、ＺｒＯ２  ０〜０．２％含有し、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合量が２１〜３５質量％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ｎａ２Ｏの比が１．２４〜１０であり、ガラス中のＵ含有量が１００ｐｐｂ以下、Ｔｈ含有量が２００ｐｐｂ以下であり、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数が９０〜１８０×１０−７／℃、ヤング率が６８ＧＰa以上、ガラスからのα線放出量が、０．０５ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下であることを特徴とする半導体パッケージ用カバーガラス。
【請求項２】
ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３及びＢａＯを実質的に含有しないことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ用カバーガラス。
【請求項３】
液相温度におけるガラス粘度が１０４．７ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体パッケージ用ガラス。
【請求項４】
未研磨の表面を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体パッケージ用ガラス。
【請求項５】
質量基準で、ＳｉＯ２／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｋ２Ｏ）の比が１〜４であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の半導体パッケージ用ガラス。
【請求項６】
ＣＭＯＳ用プラスチックパッケージに使用されることを特徴とする請求項1〜５の何れかに記載の半導体パッケージ用ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関するものである。特にＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の固体撮像素子が収納されるプラスチックパッケージのカバーガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
固体撮像素子は、アルミナ等のセラミック材料や金属材料、或いはプラスチック材料で形成された半導体パッケージ内に配置され、透光窓となる平板状のカバーガラスを各種の有機樹脂や低融点ガラスからなる接着材で接着して気密封止される。
【０００４】
半導体パッケージ用カバーガラスは、α線の放出が少ないことが求められる。カバーガラスからのα線の放出量が多くなると、ソフトエラーを引き起こすためである。ガラスからのα線放出は、放射性同位元素であるＵ（ウラン）やＴｈ（トリウム）が不純物としてガラスに含まれることが原因である。それゆえガラスの製造に際しては、高純度原料を採用したり、原料を溶解する溶融炉の内壁を放射性同位元素の少ない耐火物（例えばアルミナ電鋳耐火物、石英耐火物、白金）を用いたりする等の対策が採られている。
【０００５】
ところで近年、デジタルカメラやカメラ搭載携帯電話の普及に伴って高画素で小型軽量の撮像システムの需要が高まり、部材の省スペース化の要求も強まっている。このためパッケージ材料の小型化、薄型化が進んでいる。さらに部材全体を軽量化するために、プラスチック製のパッケージが注目されている。
【０００６】
このような事情から、プラスチックパッケージと熱膨張係数が適合し、且つα線放出量が少ない半導体パッケージ用カバーガラスが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３２７９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、ガラス内部の結晶欠陥や白金等の異物の混入を防止することも要求されている。さらにこの種のガラスには、長期に亘って表面品位が低下しないよう耐候性に優れること、破損や変形が起こり難いこと、また軽量化できるように密度が低いことも要求される。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、プラスチックパッケージに適合する特性を有し、α線放出量が常に少ない半導体パッケージ用カバーガラスとその製造方法を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、質量％で、ＳｉＯ２  ５８〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  １．１〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜０．５％、Ｎａ２Ｏ  ０．１〜２０％、Ｋ２Ｏ  ３．５〜１１％、アルカリ土類金属酸化物  ０．５〜２０％、ＳｒＯ  ０〜３％、ＢａＯ  ０〜３％、ＺｒＯ２  ０〜０．２％含有し、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数が９０〜１８０×１０−７／℃、ヤング率が６８ＧＰａ以上、ガラスからのα線放出量が、０．０５ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下であることを特徴とする。ここで「平均熱膨張係数」は、ディラトメーターを用いて測定した３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数を意味する。「ヤング率」は共振法により測定した値を意味する。「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）を用いて測定した値である。
【００１１】
上記構成によれば、熱膨張係数およびヤング率がプラスチックパッケージに適合することから、プラスチックパッケージのカバーガラスとして使用しても、熱膨張差による反りや変形、あるいはガラスの割れや剥がれ等が生じない。
【００１２】
また特定組成を有することから、化学耐久性に優れ、密度の低いガラスを得ることができる。
【００１３】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスにおいては、ガラス中のＵ含有量が１００ｐｐｂ以下、Ｔｈ含有量が２００ｐｐｂ以下である。
【００１４】
上記構成によれば、α線放出量を的確に低減することができる。
【００１５】
本発明においては、ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３及びＢａＯを実質的に含有しないことが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、α線放出量を的確に低減することができる。
【００１７】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスにおいては、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合量が２１〜３５質量％である。「アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の合量」とは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量の合量を意味する。
【００１８】
上記構成によれば、ガラスの熱膨張係数を高めることが容易になる。
【００１９】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスにおいては、液相温度におけるガラス粘度が１０４．７ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。液相温度は次のようにして測定した温度を意味する。まず各ガラス試料を３００〜５００μｍの粒径に破砕し、これを白金ボートに入れ、温度勾配炉中で８時間保持する、その後、試料を顕微鏡観察し、ガラス試料内部に失透（結晶異物）の見られた温度のうち、最高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。
【００２０】
上記構成によれば、オーバーフローダウンドロー法でガラスを成形することが容易になる。その結果、未研磨でも表面品位に優れたガラスを容易に得ることができる。
【００２１】
ところで従来のカバーガラスは、出荷前の画像検査で異物や塵等の有無を正確に検知できなかったり、誤作動を起こしたりするおそれがある。この原因は次のように考えられる。カバーガラスの透光面に精密研磨加工が施される結果、表面に無数の微細な凹凸（微小な研磨傷）が形成されることがある。微細な凹凸を有するカバーガラスを電子機器で画像検査すると、カバーガラス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という事態を引き起こすことがある。
【００２２】
このような事態を防止したい場合、半導体パッケージ用カバーガラスは未研磨の表面を有することが好ましい。「未研磨の表面を有する」とは、未研磨の状態でカバーガラスとして使用可能な表面品位を有していることを意味する。より具体的には、表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下であることを意味する。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。
【００２３】
上記構成によれば、未研磨の表面を有する、言い換えれば透光面に微細な凹凸や溝が存在しないことから、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る。さらに入射光の散乱に起因する素子の誤動作を抑え、表示不良を防止することが可能である。しかも研磨しないため、酸化セリウムがガラス表面に残留することに起因するα線の放出を考慮する必要もない。
【００２４】
また精密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る。
【００２５】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスにおいては、質量基準で、ＳｉＯ２／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｋ２Ｏ）の比が１〜１２であることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、ガラスの耐候性と溶融性を維持しながら、高い液相粘度を得ることが容易になる。
【００２７】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスにおいては、質量基準で、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２
Ｏ）／Ｎａ２Ｏの比が１．２４〜１０である。
【００２８】
上記構成によれば、高い液相粘度を得ることが容易になる。
【００２９】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスにおいては、ＣＭＯＳ用プラスチックパッケージに使用されることが好ましい。
【００３５】
上記構成によれば、得られるガラスのα線放出量を的確に低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明のカバーガラスは、質量％で、ＳｉＯ２  ５８〜７５％、Ａｌ２Ｏ３  １．１〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜０．５％、Ｎａ２Ｏ  ０．１〜２０％、Ｋ２Ｏ  ３．５〜１１％、アルカリ土類金属酸化物  ０．５〜２０％、ＺｒＯ２  ０〜０．２％含有する。
【００３７】
ガラス組成を上記のように限定した理由を以下に説明する。なお以下の説明では、特に説明のない限り「％」は「質量％」を意味する。
【００３８】
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効果がある。ただしＳｉＯ２の含有量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。ＳｉＯ２の含有量は５８〜７５％、好ましくは６０〜７３％、より好ましくは６２〜６９％である。
【００３９】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの耐候性と液相粘度を高め、ヤング率を向上させる成分である。ただしＡｌ２Ｏ３の含有量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。Ａｌ２Ｏ３の含有量は１．１〜２０％、好ましくは１．１〜１８％、１．１〜１７％、１．１〜１７．５％、３．５〜１６．５％、さらに好ましくは４〜１６％である。
【００４０】
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の含有量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。Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜１０％、好ましくは０〜９％、０〜８％、０〜５％、０〜３％、０〜２％、０〜１．９％、さらに好ましくは０〜１％である。
【００４１】
アルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）は、ガラスの粘性を下げ、溶融性を改善すると共に、熱膨張係数と液相粘度を効果的に調整する成分である。ただしアルカリ金属酸化物の含有量が多くなりすぎるとガラスの耐候性が著しく悪化する。よってアルカリ金属酸化物の含有量は、熱膨張係数と化学耐久性（アルカリ溶出量および耐候性）のバランス等を考慮して決める必要がある。アルカリ金属酸化物は合量で３．６〜２７％であることが好ましく、５〜２５％、特に７〜２３％であることが望ましい。
【００４２】
アルカリ金属酸化物の中で、特にＮａ２Ｏは熱膨張係数を調整する効果が大きく、またＫ２Ｏは液相粘度を上げる効果が大きい。そのためＮａ２ＯとＫ２Ｏを併用すると、熱膨張係数と液相粘度が調整しやすくなる。よって本発明ではＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏを必須成分として含有することが好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量は０．１〜２０％、好ましくは３〜１８％、さらに好ましくは８〜１７％である。Ｋ２Ｏの含有量は３．５〜１１％、好ましくは３．５〜９％、特に３．５〜７％である。またＮａ２ＯとＫ２Ｏを合量で４〜２２％含有することが好ましく、特に６〜２０％含有させることが好ましい。なお本発明においてはＬｉ２Ｏを含有させることも可能である。ただしＬｉ２Ｏは、原料に放射性同位元素を含みやすいため、その含有量を０〜０．５％に規制する。
【００４３】
本発明において、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ｎａ２Ｏの比が質量基準で１．２４〜１０となるように規制すると、高い液相粘度が得られやすい。この（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ｎａ２Ｏの比は、１．２４〜５であることが好ましく、１．２４〜３であることがより好ましい。
【００４４】
また本発明においては、ＳｉＯ２を低減し、Ａｌ２Ｏ３とＫ２Ｏを増加する程、液相粘度が上昇する傾向にある。そこでＳｉＯ２／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｋ２Ｏ）の比を質量基準で１〜１２、好ましくは２〜１０となるように規制すると、ガラスの耐候性と溶融性を維持しながら、高い液相粘度を得ることが可能になる。
【００４５】
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させると共に、ガラスの粘性を下げ、溶融性を改善する成分である。ただしこれらの成分の含有量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がある。アルカリ土類金属酸化物の含有量は合量で０．５〜２０％、好ましくは０．５〜１８％、より好ましくは１．０〜１８％である。
【００４６】
ＢａＯとＳｒＯは、原料中に放射性同位元素を含みやすいため、α線放出量を低減するために各々０〜３％とする。好ましくは０〜１％、さらに好ましくは０〜０．８％、最も好ましくは０〜０．５％であり、できれば実質的に含有しないことが望ましい。ここで「ＢａＯとＳｒＯを実質的に含有しない」とは、ガラス組成中のＳｒＯおよびＢａＯの含有量が各々０．２％以下であることを意味する。
【００４７】
本発明においては、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数が９０〜１８０×-7／℃である。このような高熱膨張係数を達成するには、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物を多量に導入することが望ましい。具体的にはアルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合量を２１〜３５％とする。特に２２〜３３％であることが望ましい。なおこれらの成分の合量が多すぎる場合にはヤング率の低下、液相粘度の低下等の不都合が生じるおそれがある。
【００４８】
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％以下含有させることができる。ただしＰｂＯ、ＣｄＯ等は毒性が強いため、使用を避けるべきである。
【００４９】
本発明においては、各種清澄剤を合量で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等の金属粉末が使用できる。
【００５０】
本発明におけるＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びアルカリ土類金属酸化物を必須成分とする組成系）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（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及びアルカリ金属酸化物を必須成分とする組成系）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。
【００５１】
なお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、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。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、できれば実質的に含有しないことが望ましい。ここで「実質的に含有しない」とは、ガラス組成中の、Ａｓ２Ｏ３の含有量が０．１％以下、望ましくは１００ｐｐｍ以下であることを意味する。またＳｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５の含有量は各々０．１％以下、望ましくは０．０９％以下、最も望ましくは０．０５％であることを意味する。
【００５２】
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、その含有量は好ましくは５００ｐｐｍ以下、より好ましくは３００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２００ｐｐｍ以下に規制する。ＣｅＯ２も清澄剤として使用できるが、ガラスを着色するため、その含有量は好ましくは２％以下、より好ましくは１％以下、さらに好ましくは０．７％以下に規制する。
【００５３】
ＺｒＯ２は、ガラスの歪点やヤング率を向上させる成分であるが、原料中に放射性同位元素を含みやすい。よってＺｒＯ２の使用はα線放出量の増大を招く危険性が高い。またＺｒＯ２は、耐失透性を低下させる成分である。特にオーバーフローダウンドロー法によってガラスを成形する場合、ガラスの耐火物と接触する界面にＺｒＯ２に起因する結晶が析出し、長期間に亘る操業中に生産性を低下させる虞がある。よってＺｒＯ２の含有量は０〜０．２％であり、できれば実質的に含有しないことが望ましい。ここで「ＺｒＯ２を実質的に含有しない」とは、ガラス組成中のＺｒＯ２の含有量が５００ｐｐｍ以下であることを意味する。
【００５４】
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と共存させると、Ｆｅ２Ｏ３による着色を助長するため実質的に含有しないことが望ましい。ここで「ＴｉＯ２を実質的に含有しない」とは、ガラス組成中のＴｉＯ２の含有量が５００ｐｐｍ以下であることを意味する。なおＦｅ２Ｏ３の含有量を２００ｐｐｍ未満にすることができればＴｉＯ２を５％まで含有させることができる。しかしＦｅ２Ｏ３の含有量を２００ｐｐｍ未満にするには多大なコストがかかり、現実的でない。
【００５５】
以上の組成を有する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９０〜１８０×１０−７／℃にすることが容易である。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プラスチックパッケージ（約１００×１０−７／℃）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、９０〜１６０×１０−７／℃、より好ましい熱膨張係数は９５〜１３０×１０−７／℃である。
【００５６】
上記組成範囲であれば、低密度、高耐候性、高液相粘度のガラスを得ることが容易である。
【００５７】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、ガラスのヤング率が高いほど好ましい。具体的にはガラスのヤング率が６８ＧＰａ以上、さらには７０ＧＰａ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。上記範囲において、ガラスのヤング率を高くするには、アルカリ金属酸化物の含有量を低下させたり、アルカリ土類金属酸化物、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３等の含有量を増加させたりすればよい。
【００５８】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、ガラスの比ヤング率（ヤング率／密度）が高いほど好ましい。具体的にはガラスの比ヤング率が２７ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上、特に２８ＧＰａ／ｇ・ｃｍ−３以上であることが望ましい。比ヤング率が高ければ、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半導体パッケージ用カバーガラスとして好適である。
【００５９】
本発明の半導体パッケージ用ガラスは、ガラスの密度が低いほど好ましい。具体的にはガラスの密度は２．６０ｇ／ｃｍ３以下、特に２．５５ｇ／ｃｍ３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、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉａｔａｎｔ）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することが要求される。上記範囲において、ガラスの密度を低下させるには、例えばアルカリ土類金属酸化物やＡｌ２Ｏ３の含有量を低下させたり、Ｂ２Ｏ３の含有量を増加させたりすればよい。
【００６０】
また屋外で使用する携帯用電子機器に搭載される場合、軽量で持ち運びに適することに加え、高い耐候性を有することが要求される。つまり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ことが望まれる。上記範囲において、ガラスの耐候性を向上させるには、例えばアルカリ金属酸化物の含有量を低下させればよい。
【００６１】
本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、液相粘度が高いほど好ましい。つまりＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（又はＲ２Ｏ）系ガラスをオーバーフロー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１０４．７ｄＰａ・ｓ程度となる。そのためガラスの液相粘度が１０４．７ｄＰａ・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。よってオーバーフローダウンドロー法でガラスを成形する場合、ガラスの液相粘度ができるだけ高いことが好ましく、具体的にはガラスの液相粘度が１０４．７ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．０ｄＰａ・ｓ以上であることが望ましい。上記範囲において、ガラスの液相粘度を高くするには、ＳｉＯ２、アルカリ土類金属酸化物等の含有量を低下させたり、アルカリ金属酸化物、Ａｌ２Ｏ３等の含有量を増加させたりすればよい。
【００６２】
また本発明の半導体パッケージ用カバーガラスは、ガラスからのα線放出量が０．０５ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下であることを特徴とする。ガラスからのα線放出量が少なければ、高画素（例えば１００万画素以上）で小型の固体撮像装置に搭載しても、α線に起因するソフトエラーの低減を図ることができる。α線放出量を０．０５ｃ／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１００ｐｐｂ以下、Ｔｈ量を２００ｐｐｂ以下に抑えることが望ましい。近年、固体撮像素子は、ますます画素数が大きくなっており、それに伴って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、窓ガラスのα線放出量は、０．０１ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下、０．００３５ｃ／ｃｍ２以下、特に０．００３ｃ／ｃｍ２以下にすることが好ましい。またＵ量は２０ｐｐｂ以下、５ｐｐｂ以下、特に４ｐｐｂ以下にすることが好ましく、Ｔｈ量は４０ｐｐｂ以下、１０ｐｐｂ以下、特に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。なおα線放出量を少なくする、或いはＵ、Ｔｈ量を低減するには、放射性元素を不純物として多量に含むＺｒＯ２、ＢａＯ等のガラス原料を極力使用しないようにすること、高純度原料を選択すること、溶融炉の内壁を放射性同位元素の少ない耐火物で構成すること、研磨工程を必要としない方法でガラスを成形すること（＝オーバーフローダウンドロー法を採用すること）等が挙げられる。
【００６３】
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るとより好ましい。なお研磨することなく使用するためには、表面品位の高いガラス、好ましくは表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下、さらには好ましくは０．５ｎｍ以下、特に好ましくは０．３ｎｍ以下のガラスを直接成形することが可能な成形法を採用することが重要である。このような方法としてオーバーフローダウンドロー法が挙げられる。オーバーフローダウンドロー法は、ガラスの両透光面が他の部材と接触することなく成形されることから、ガラス表面が自由表面（火造り面）となり、上記したような表面品位に優れたガラスを研磨することなしに得ることができる。カバーガラスの透光面の表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるほど、異物等を検知する画像検査の精度が増し、また散乱光に起因する素子の誤動作の発生率が低下する。また半導体パッケージやデバイスの設計には厳密な寸法精度が求められる。半導体パッケージ用カバーガラスの肉厚偏差が大きく板厚が変化すると、これらの設計に大きな影響を与えてしまう。また厚肉のカバーガラスを作製し、後工程で研磨量を多くすると、基板作製に大きなコストがかかる。オーバーフローダウンドロー法では、板厚の偏差が少ない基板を低コストで作製することができる。
【００６４】
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、軽量化の障害となり、また０．７ｍｍ超では、固体撮像素子との距離が近くなりすぎて表示不良が起こりやすくなることがある。また肉厚が０．０５ｍｍ未満では、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たりして取り扱いが困難となることがある。好ましい肉厚は、０．１〜０．５ｍｍである。
【００６５】
次に本発明の半導体パッケージ用カバーガラスの製造方法を説明する。
【００６６】
まず所望の組成及び特性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。目標とするガラス組成及び特性は既述の通りであり、ここでは説明を割愛する。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の含有量が１００ｐｐｂ以下（好ましくは２０ｐｐｂ以下）、Ｔｈの含有量が２００ｐｐｂ以下（好ましくは４０ｐｐｂ以下）となるように高純度原料を選択する。
【００６７】
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、白金容器を使用しても良いが、ガラス中に白金ブツが混入しやすいため、できれば使用しない方がよい。耐火物製の溶融槽を使用する場合、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の含有量が各々１ｐｐｍ以下であり、Ｕ、Ｔｈのガラスへの溶出が少ないため好ましい。
【００６８】
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、ジルコニア耐火物は、放射性同位元素を多く含むため、清澄槽の内壁材料に使用することは避けるべきである。
【００６９】
その後、均質化された溶融ガラスをオーバーフロー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。
【００７０】
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。
【００７１】
このようにして得られる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している。それゆえ、所望の特性を得ることができ、しかもＵ、Ｔｈ、Ｆｅ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等の含有量を精密に制御することが可能である。
【実施例】
【００７２】
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。
【００７３】
表１、２は、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、８〜１１）を示すものである。なお試料Ｎｏ．６、７は参考例である。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
【表２】
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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、各種の評価に供した。
【００７６】
表から明らかなように、各ガラス試料は、密度、熱膨張係数、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った。また１０２．５ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１５２０℃以下であるため溶融性に優れており、液相温度が１０２５℃以下、液相粘度が１０５．０ｄＰａ・ｓ以上であるため、耐失透性に優れ、オーバーフローダウンドロー法で成形可能であることが確認された。
【００７７】
Ｕ、Ｔｈの含有量は、ＩＣＰ−ＭＡＳＳにより測定した。密度は、周知のアルキメデス法によって測定した。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。ヤング率は共振法によって測定した。比ヤング率は、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。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。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。１０２．５ｄＰａ・ｓ温度は、高温粘度である１０２．５ｄＰａ・ｓ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。
【００７８】
耐酸性は８０℃の１０％濃度塩酸に２４時間ガラス試料を浸漬し、試験前後に変化した試料の単位面積当たりの重量とした。
【００７９】
次に表１〜２のＮｏ．１、２、３、６及び９のガラスについて、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の板状に成形した。次いでガラス表面を研磨することなく、さらにレーザースクライブによって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（試料Ａ〜Ｅ）。こうして得られた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３に示す。
【００８０】
【表３】
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表３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。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
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９０〜１８０×１０−７／℃であるため、プラスチックパッケージ以外にも、樹脂、コバール合金、モリブデン合金、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金、４５Ｎｉ−Ｆｅ合金等で作製された各種パッケージに適用することが可能である。