專利名稱：半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在收容固體攝像器件、激光二極管的半導(dǎo)體封裝的前表面，保護(hù)固體攝像器件和激光二極管，并且作為透光窗使用的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃。特別是涉及收容CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等固體攝像器件的塑料封裝的防護(hù)玻璃。
背景技術(shù)：
作為固體攝像器件，現(xiàn)在大量使用的光半導(dǎo)體有CCD (Charge Coupled Device:電荷耦合器件)和CMOS。CXD能夠讀入高精細(xì)圖像，因此主要搭載在攝像機(jī)中。但近年來，圖像數(shù)據(jù)處理的利用加速發(fā)展，利用范圍急速擴(kuò)大。尤其是多用于搭載于數(shù)字靜物攝影機(jī)、手機(jī)等之中，將高精細(xì)圖像轉(zhuǎn)換為電子信息數(shù)據(jù)。而CMOS也被稱作互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，其與CCD相比，具有能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，耗電量也少至五分之一的程度，并能夠利用微處理器的制造工藝，因此具有設(shè)備投資的費(fèi)用不會提高，能夠廉價制造等優(yōu)點(diǎn)，因此多搭載在手機(jī)、小型計算機(jī)等圖像輸入設(shè)備中。固體攝像器件配置在由氧化鋁等陶瓷材料、金屬材料、或者塑料材料形成的半導(dǎo)體封裝內(nèi)，通過各種有機(jī)樹脂和低熔點(diǎn)玻璃構(gòu)成的粘合劑將作為透光窗的平板狀防護(hù)玻璃接合并進(jìn)行氣密密封。半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃要求α射線的放射量少。當(dāng)來自防護(hù)玻璃的α射線的放射量增多時，會引發(fā)軟錯誤(soft error)。玻璃釋放出α射線的原因是玻璃中含有作為雜質(zhì)的放射性同位素U (鈾)或Th (釷)。因此，在玻璃制造時，采取了使用高純度原料或?qū)υ线M(jìn)行熔融的熔融爐的內(nèi)壁使用放射性同位素少的耐火材料(例如氧化鋁電鑄耐火物、石英耐火物、鉬)等對策。另一方面，近年來，隨著數(shù)字照相機(jī)、搭載有照相機(jī)的手機(jī)的普及，對高像素、小型、質(zhì)量輕的攝像系統(tǒng)的需求增高，對部件的節(jié)省空間的要求也隨之增強(qiáng)。因此，封裝材料的小型化、薄型化得以推進(jìn)。為了部件整體的輕量化，塑料制封裝正受到關(guān)注。基于上述事實，在專利文獻(xiàn)I中公開了與塑料封裝的熱膨脹系數(shù)匹配、且α射線放射量少的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-327978號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題由于C⑶和CMOS需要 將圖像正確轉(zhuǎn)換為電子信息，因此對用于該C⑶和CMOS的防護(hù)玻璃，就其表面的污潰、傷痕、雜質(zhì)附著等設(shè)計了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，并被要求具有高品質(zhì)的清潔度。且除了表面清潔度之外，還要求防止玻璃內(nèi)部的結(jié)晶缺陷和鉬等雜質(zhì)的混入。且該玻璃還被要求經(jīng)過較長時間表面品質(zhì)也不會降低的優(yōu)異的耐候性、不易引起破損和變形、以及能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化的低密度。本發(fā)明即是鑒于上述情況而做出，其技術(shù)課題在于提供一種具有適于塑料封裝的特性、α射線的放射量通常很少的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃及其制造方法。解決課題的手段本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的特征在于，以質(zhì)量％計含有Si0258 75%、Al2O3L I 20%,B2O3O 10%、Na200.1 20%,K2OO 11%、堿土金屬氧化物 O 20%,在 30 280°C的溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)為90 180X 10_V°C，楊氏模量在68GPa以上，來自玻璃的α射線的放射量在0.05c/cm2.hr以下?！捌骄鶡崤蛎浵禂?shù)”是指使用膨脹計測的的30 380°C的溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)?！皸钍夏Ａ俊笔侵竿ㄟ^諧振法測得的值。“α射線放射量”是使用超低水平α射線測量裝置(LACS-4000M住友化學(xué)株式會社制造)測得的值。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于熱膨脹系數(shù)和楊氏模量適用于塑料封裝，因此，即使作為塑料封裝的防護(hù)玻璃使用，也不會發(fā)生由熱膨脹差造成的翹曲、變形或者玻璃的裂紋或剝離等。且由于具有特定的組成，因此能夠得到化學(xué)耐久性優(yōu)異、密度低的玻璃。在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃中，優(yōu)選為玻璃中的U含量在IOOppb以下，Th含量在200ppb以下。根據(jù)上述結(jié)構(gòu) ，能夠可靠降低α射線的放射量。在本發(fā)明中，優(yōu)選基本上不含ZrO2、As2O3和BaO。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠可靠降低α射線的放射量。在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃中，優(yōu)選堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物的合計含量為21 35質(zhì)量％?！皦A金屬氧化物和堿土金屬氧化物的合計含量”是指Na20、K2O,Li2O, CaO、MgO, SrO和BaO的含量的合計量。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，容易提高玻璃的熱膨脹系數(shù)。在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃中，優(yōu)選液相溫度時的玻璃粘度在104 7dPa.s以上。液相溫度意為如下所述測得的溫度:首先將各玻璃試樣粉碎為300 500 μ m的粒徑，將該粉碎后試樣放入鉬坩堝，在溫度梯度爐中保持8小時。然后用顯微鏡觀察試樣，將玻璃試樣內(nèi)部觀察到失透(結(jié)晶雜質(zhì))的溫度中的最高溫度作為液相溫度。并將液相溫度下的玻璃粘度作為液相粘度。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，易于通過溢流下拉法形成玻璃。其結(jié)果是即使不經(jīng)研磨也易于得到表面品質(zhì)優(yōu)異的玻璃。另外，現(xiàn)有的防護(hù)玻璃有可能在出貨前的圖像檢測中無法正確檢測出是否有雜質(zhì)和塵埃，或?qū)е抡`操作。其原因被認(rèn)為是:對防護(hù)玻璃的透光面實施精密研磨加工的結(jié)果，表面會形成無數(shù)的微細(xì)的凹凸(微小的研磨傷痕)。一旦用電子儀器對具有微細(xì)凹凸的防護(hù)玻璃進(jìn)行圖像檢測時，由于防護(hù)玻璃的透光面的凹凸將引起照射光的折射，看起來明亮的部分和陰暗的部分混合存在，導(dǎo)致無法正確檢測是否有雜質(zhì)和塵埃等。為防止這樣的問題，半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃優(yōu)選具有未研磨的表面。“具有未研磨的表面”是指具有在未研磨的狀態(tài)下能夠用作防護(hù)玻璃的表面品質(zhì)。更具體而言，意味著表面粗糙度(Ra)在1.0nm以下。表面粗糙度(Ra)用于表征表面平滑性的品質(zhì)，能夠通過采用基于JIS B0601的試驗方法進(jìn)行測量。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于具有未研磨的表面，換言之由于透光面不存在微小的凹凸和槽，因此在圖像檢測中能夠正確檢測是否存在雜質(zhì)和塵埃等。而且能夠抑制由入射光的散射引起的元件的誤操作，防止顯示不佳。且由于不經(jīng)研磨，因此無需考慮氧化鈰殘留在玻璃表面引起的α射線的放射。此外，還能夠省略精密研磨加工工序，因此，能夠以低成本大量生產(chǎn)。在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃中，優(yōu)選以質(zhì)量為基準(zhǔn)，SiO2/ (Α1203+Κ20)的比值為I 12。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠維持玻璃的耐候性和熔融性，并易于得到高液相粘度。在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃中，優(yōu)選以質(zhì)量為基準(zhǔn)，(Na2CHK2O) /Na2O的比值為1.1 10。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠容易得到高液相粘度。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，優(yōu)選用于CMOS用塑料封裝。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的制造方法，其特征在于，選擇玻璃原料和熔融設(shè)備，調(diào)制以質(zhì)量 % 計含有 Si0258 75%、Al2O3L I 20%、B2O3O 10%、Na2O0.1 20%、K2OO 11%、堿土金屬氧化物O 20%，在30 280°C的溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)為90 180X10_7/°C的玻璃原料并將其熔融，然后，采用溢流下拉法將熔融玻璃成形為板狀，使得來自玻璃的α射線的放射量在0.05C/Cm2*hr以下。在本發(fā)明中，“熔融設(shè)備的選擇”是指選擇并使用放射性同位素的含量少的材料制成的熔融槽、澄清槽等。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)， 能夠容易制作本發(fā)明的防護(hù)玻璃。在本發(fā)明的方法中，優(yōu)選進(jìn)行原料批量的選擇和熔融條件的調(diào)節(jié)，使得玻璃中的U含量在IOOppb以下，Th含量在200ppb以下。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠可靠降低所得到的玻璃的α射線的放射量。本發(fā)明的方法中，優(yōu)選采用基本上不含Zr02、As2O3和BaO的批料。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠可靠降低所得到的玻璃的α射線的放射量。
具體實施例方式本發(fā)明的防護(hù)玻璃，以質(zhì)量％計含有Si0258 75%、Α12031.I 20%、Β2030 10%、Na2O0.1 20%、K2OO 11%、堿土金屬氧化物O 20%。下面對玻璃組成如上所述限定的理由進(jìn)行說明。在下述說明中，如無特別說明，
“％”意為“質(zhì)量％”。SiO2為構(gòu)成玻璃的骨架的主要成分，具有提高玻璃的耐候性的效果。但當(dāng)SiO2的含量過多時，玻璃的高溫粘度上升，熔融性惡化，并有液相粘度升高的傾向。SiO2的含量為58 75%、優(yōu)選為60 73%、更優(yōu)選為62 69%。Al2O3為提高玻璃的耐候性和液相粘度、提高楊氏模量的成分。但當(dāng)Al2O3的含量過多時，有玻璃的高溫粘度上升、熔融性惡化的傾向。Al2O3的含量為1.1 20%、優(yōu)選為1.1 18%、更優(yōu)選為1.1 17%、進(jìn)一步優(yōu)選為1.1 17.5%、更進(jìn)一步優(yōu)選為1.1 16.5%、特別優(yōu)選為4 16%。B2O3作為熔劑發(fā)揮作用，為降低玻璃粘性、改善熔融性的成分。且還是用于提高液相粘度的成分。但當(dāng)B2O3的含量過多時，有玻璃的耐候性降低的傾向。B2O3的含量為O 10%、優(yōu)選為O 9%、更優(yōu)選為O 8%、進(jìn)一步優(yōu)選為O 5%、更進(jìn)一步優(yōu)選為O 3%、再進(jìn)一步優(yōu)選為O 2%、又進(jìn)一步優(yōu)選為O 1.9%、特別優(yōu)選為O 1%。堿金屬氧化物(Na20、K20、Li20)為降低玻璃的粘性、改善熔融性并有效調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)和液相粘度的成分。但是，當(dāng)堿金屬氧化物的含量過多時，玻璃的耐候性將顯著惡化。由此，堿金屬氧化物的含量需要考慮熱膨脹系數(shù)和化學(xué)耐久性(堿溶出量和耐候性)的平衡等來決定。堿金屬氧化物的合計含量優(yōu)選為O 27%、更優(yōu)選為I 27%、進(jìn)一步優(yōu)選為5 25%、特別優(yōu)選為7 23%。在堿金屬氧化物中，Na2O的調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)的效果特別好，K2O提高液相粘度的效果特別好。因此，并用Na2O和K2O,易于調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)和液相粘度。因此，本發(fā)明優(yōu)選含有Na2O和K2O作為必需成分。Na2O的含量為0.1 20%、優(yōu)選為3 18%、更優(yōu)選為8 17%。K2O的含量為O 11%、優(yōu)選為O 9%、更優(yōu)選為O 7%、進(jìn)一步優(yōu)選為O 2%、特別優(yōu)選為O 1%。且Na2O和K2O的合計含量優(yōu)選為4 22%、更優(yōu)選為6 20%。另外，在本發(fā)明中，還可含有Li20。但Li2O在原料中容易含有放射性同位素，因此其含量優(yōu)選限定為O 5%、優(yōu)選為O 3%、更優(yōu)選為O 1%、特別優(yōu)選為O 0.5%。在本發(fā)明中，(Na2CHK2O)/Na2O的比值，當(dāng)以質(zhì)量為基準(zhǔn)限定在1.1 10時，容易得到高液相粘度。該(Na2CHK2O) /Na2O的比值優(yōu)選為1.1 5、更優(yōu)選為1.2 3。在本發(fā)明中，SiO2的降低量越多、Al2O3和K2O的增加量越多，液相粘度上升的趨勢越大。為此，當(dāng)以質(zhì)量為基準(zhǔn)，SiO2/ (A1203+K20)的比值限定為I 12、優(yōu)選為2 10時，能夠維持玻璃的耐候性和熔融性,并且實現(xiàn)高液相粘度。堿土金屬氧化物(MgO、CaO、SrO、BaO)為提高玻璃的耐候性、降低玻璃的粘性、改善熔融性的成分。但當(dāng)這些成分的含量過多時，容易導(dǎo)致玻璃失透和密度上升。因此，堿土金屬氧化物的含量以合計含量計，為O 20%、優(yōu)選為0.5 18%、更優(yōu)選為1.0 18%。另一方面，由于堿土金屬氧化物成分中的BaO和SrO容易提高密度，因此在希望降低密度的情況下，BaO和SrO分別優(yōu)選為限定在12%以下、特別優(yōu)選為10%以下?；谕瑯拥睦碛桑瑑烧叩暮嫌嫼績?yōu)選限定為6.5 13%。另外，BaO和SrO在原料中容易含有放射性同位素，因此，在希望降低α射線放射量的情況下，BaO和SrO分別優(yōu)選為O 3%、更優(yōu)選為O 1%、進(jìn)一步優(yōu)選為O 0.8%，最優(yōu)選為O 0.5%，優(yōu)選盡可能基本上不含。在此“基本上不含BaO和SrO”是指在玻璃組成中SrO和BaO的含量均在0.2%以下。在本發(fā)明中，在30 380 °C的溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)為90 180 X 10_7/°C。為了達(dá)到這樣高的熱膨脹系數(shù)，優(yōu)選大量導(dǎo)入堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物。具體而言，堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物的合計含量為21 35%、特別優(yōu)選為22 33%。另外，在這些成分的合計含量過多的情況下，有可能產(chǎn)生楊氏模量降低、液相粘度降低等不利情況。在本發(fā)明中，在無損于玻璃性能的范圍內(nèi)，除了上述成分以外，還可含有5%以下的P205、Y2O3> Nb203、La2O3等成分。但由于PbO、CdO等的毒性強(qiáng)，因此應(yīng)避免使用。在本發(fā)明中，各種澄清劑的合計含量最多可含有3%。作為澄清劑，可使用Sb203、Sb205、F2、Cl2、C、S03、Sn02 *Al、Si 等金屬粉末。

在本發(fā)明的SiO2-Al2O3-B2O3-RO類(Si02、A1203、B2O3和堿土金屬氧化物作為必需成分的組成體系)玻璃的情況下，作為澄清劑，優(yōu)選以Sb2O3和Sb2O5的合計含量為0.05 2.0%，F(xiàn)2、Cl2、S03、C、Sn02 的合計含量為 0.1 3.0% (特別是 Cl20.005 1.0%,SnO20.01 1.0%)的比例使用。而在SiO2-Al2O3-B2O3-R2O類(510、六1203、B2O3和堿金屬氧化物作為必需成分的組成體系)玻璃的情況下，為實現(xiàn)優(yōu)異的熔融性，優(yōu)選為Sb2O3和Sb2O5的合計含量為0.2% 以下，F(xiàn)2、Cl2, SO3> C、SnO2 的合計含量為 0.1 3.0%。另外，由于As2O3在很寬的溫度區(qū)域(1300 1700°C左右)內(nèi)能夠產(chǎn)生澄清氣體，因此，廣泛用作這種玻璃的澄清劑，但原料中也容易含有放射性同位素。并且As2O3的毒性非常強(qiáng)，有可能在玻璃的制造工藝中和廢玻璃處理等時污染環(huán)境。因此，應(yīng)該基本上不含As203。并且，與As2O3同樣，Sb2O3和Sb2O5盡管也是澄清效果優(yōu)異的成分，但同樣由于毒性非常強(qiáng)，優(yōu)選盡可能基本上不含。在此，“基本上不含”是指玻璃組成中的As2O3的含量在0.1%以下、優(yōu)選為IOOppm以下。Sb2O3和Sb2O5的含量均在0.1%以下、優(yōu)選為0.09%以下，最優(yōu)選為0.05%以下。另外，F(xiàn)e2O3也可用作澄清劑，但會使玻璃著色，因此其含量優(yōu)選為500ppm以下、更優(yōu)選為300ppm以下、進(jìn)一步優(yōu)選為200ppm以下。CeO2也能夠用作澄清劑,但會使玻璃著色，因此其含量優(yōu)選為2%以下、更優(yōu)選為1%以下、進(jìn)一步優(yōu)選為0.7%以下。ZrO2為提高玻璃的應(yīng)變點(diǎn)和楊氏模量的成分，但原料中容易含有放射性同位素。因此，ZrO2的使用將導(dǎo)致α射線的放射量增大，危險性很高。另外，ZrO2S降低耐失透性的成分。特別是在利用溢流下拉法進(jìn)行玻璃成型的情況下，在玻璃與耐火物接觸的界面會析出由ZrO2引起的結(jié)晶，在長時間操作下有可能降低生產(chǎn)率。因此，ZrO2的含量優(yōu)選為O 3%、更優(yōu)選為O 2%、進(jìn)一步優(yōu)選為O 1%、更進(jìn)一步優(yōu)選為O 0.5%、特別優(yōu)選為O 0.2%，優(yōu)選盡可能基本上不含。在此“基本上不含ZrO2”是指玻璃組成中ZrO2的含量在500ppm 以下。TiO2具有改善玻璃的耐候性、降低高溫粘度的效果，當(dāng)與Fe2O3共存時，會助長Fe2O3帶來的著色，因此優(yōu)選基本上不含。在此，“基本上不含Ti02”是指玻璃組成中TiO2的含量在500ppm以下。另外 ，如果使Fe2O3的含量低于200ppm，也可以含有至多5%的Ti02。但使Fe2O3的含量低于200ppm需要花費(fèi)較大成本，并不現(xiàn)實。具有上述組成的本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃在30 380°C的溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)易于達(dá)到90 180X10_7/°C。因此，即使采用有機(jī)樹脂、低熔點(diǎn)玻璃構(gòu)成的粘合材料與塑料封裝(約100X 10_7/°C )密封，內(nèi)部也不會發(fā)生形變，能夠在長時間內(nèi)保持良好的密封狀態(tài)。防護(hù)玻璃的優(yōu)選熱膨脹系數(shù)為90 160X10_7/°C，更優(yōu)選的熱膨脹系數(shù)為 95 130 X IO-V0C ο根據(jù)上述組成范圍，容易實現(xiàn)低密度、高耐候性、高液相粘度的玻璃。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的楊氏模量越高越好。具體而言，玻璃的楊氏模量優(yōu)選在68GPa以上、更優(yōu)選為在70GPa以上。楊氏模量表不防護(hù)玻璃在受到一定外力的狀態(tài)容易變形的程度，楊氏模量越大，則防護(hù)玻璃越不易變形。防護(hù)玻璃的楊氏模量越高，越能夠防止壓力直接施加在半導(dǎo)體元件上，結(jié)果就能夠防止元件的損傷。在上述范圍內(nèi)，為提高玻璃的楊氏模量，只要降低堿金屬氧化物的含量，或增加堿土金屬氧化物、A1203、B203等的含量即可。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的玻璃比楊氏模量(楊氏模量/密度)越高越好。具體而言，玻璃的比楊氏模量優(yōu)選為27GPa/g.cm_3以上、特別優(yōu)選為28GPa/g.cm_3以上。比楊氏模量越高，越易滿足質(zhì)量輕且不易變形的特性，特別適宜用作便攜電子設(shè)備所使用的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的密度越低越好。具體而言，當(dāng)玻璃密度為
2.60g/cm3以下、特別是2.55g/cm3以下時，特別適于搭載在室外使用的便攜電子設(shè)備中的用途。即，由于攝像機(jī)、手機(jī)、PDA (Personal Digital Assistant:個人數(shù)碼助理)等設(shè)備有時在室外使用，因此要求其質(zhì)量輕、便于攜帶。在上述范圍內(nèi)，為降低玻璃的密度，例如降低堿土金屬氧化物、Al2O3的含量，或增加B2O3的含量即可。另外，搭載在室外使用的便攜電子設(shè)備的情況下，除了質(zhì)量輕、便于攜帶之外，還要求具有高耐候性。即，還需要具有即使在室外嚴(yán)酷的環(huán)境下使用，表面品質(zhì)也不會降低的特性。在上述范圍內(nèi)，為了提高玻璃的耐候性，例如降低堿金屬氧化物的含量即可。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的液相粘度越高越好。即，通過溢流下拉法形成SiO2-Al2O3-B2O3-RO (或R2O)類玻璃的情況下，成型部分中玻璃的粘度約為104 7dPa*s的程度。因此，當(dāng)玻璃的液相粘度在104 7dPa.s附近或其以下時，成型后的玻璃易產(chǎn)生失透物。一旦玻璃中產(chǎn)生了失透物，就將使透光性受損，而無法作為防護(hù)玻璃使用。因此，用溢流下拉法形成玻璃的情況下，玻璃的液相粘度優(yōu)選盡可能高。具體而言，玻璃的液相粘度優(yōu)選在104 7dPa*s以上、特別優(yōu)選在105_°dPa*s以上。在上述范圍內(nèi)，為提高玻璃的液相粘度，可降低SiO2、堿土金屬氧化物等的含量，或增加堿金屬氧化物、Al2O3等的含量。此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的特征在于，來自玻璃的α射線的放射量在0.05c/cm2.hr以下。來自玻璃的 α射線的放射量少時，即使以高像素(例如100萬像素以上)搭載在小型固定攝像裝置中，也能夠?qū)崿F(xiàn)降低α射線所帶來的軟錯誤的效果。為使α射線的放射量在0.05C/Cm2*hr以下，優(yōu)選防止雜質(zhì)從原料、熔融槽混入，將玻璃中的U含量抑制在IOOppb以下、Th量抑制在200ppb以下。近年來，固體攝像器件的像素數(shù)越來越大，隨之也越易發(fā)生α射線引起的軟錯誤，因此，窗玻的α射線的放射量優(yōu)選為0.0lc/cm2.hr以下、更優(yōu)選為0.0035c/cm2.hr以下、特別優(yōu)選為0.003c/cm2.hr以下。而U含量優(yōu)選為20ppb以下、更優(yōu)選為5ppb以下、特別優(yōu)選為4ppb以下；Th含量優(yōu)選為40ppb以下、更優(yōu)選為IOppb以下、特別優(yōu)選為Sppb以下。此外，U與Th相比更容易放射α射線，因此U的容許含量與Th的容許含量相比更少。另外，為減少α射線的放射量或降低U、Th含量，可舉出盡可能不使用放射性元素作為雜質(zhì)大量含有的Zr02、BaO等玻璃原料、選擇高純度原料、以放射性同位素少的耐火物構(gòu)成熔融爐的內(nèi)壁、不需要研磨工序的方法等形成玻璃(=采用溢流下拉法)等手段。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃更優(yōu)選為其透光面為非研磨面。另外，為了不經(jīng)研磨即可使用，需要采用能夠直接形成表面品質(zhì)高的玻璃，具體而言，需要采用表面粗糙度(Ra)優(yōu)選為1.0nm以下、更優(yōu)選為0.5nm以下、特別優(yōu)選為0.3nm以下的玻璃的成型方法。作為這樣的方法，可舉出溢流下拉法。由于在溢流下拉法中，玻璃的兩個透光面是在不與其它部件接觸的情況下成型，因此，玻璃的表面為自由表面(自由拋光面)，能夠在不經(jīng)研磨的情況下得到上述表面品質(zhì)優(yōu)異的玻璃。防護(hù)玻璃的透光面的表面粗糙度(Ra)越小，越能提高檢測雜質(zhì)等的圖像檢測的精度，散射光所導(dǎo)致的元件的誤操作的發(fā)生率越低。此外，半導(dǎo)體封裝、設(shè)備的設(shè)計要求嚴(yán)格的尺寸精度。半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的板厚以厚度偏差較大的方式變化時，將會給上述設(shè)計造成很大的影響。而當(dāng)制作較厚的防護(hù)玻璃，在后續(xù)工序中研磨量增多時，制造基板將花費(fèi)較高成本。溢流下拉法能夠以低成本制造板厚偏差小的基板。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃優(yōu)選厚度為0.05 0.7mm。厚度越大，越將成為輕量化的障礙，且當(dāng)厚度超過0.7mm時，與固體攝像器件的距離越容易變得太近，越容易導(dǎo)致顯示不良。當(dāng)厚度低于0.05_時，將導(dǎo)致實用強(qiáng)度不足，或?qū)е麓笮筒ＡО宓膿锨龃?，不易處理。因此，玻璃板厚度?yōu)選為0.1 0.5mm。接著，說明本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的制造方法。首先，制備能得到具有期望組成和特性的玻璃的玻璃原料調(diào)制物。作為目標(biāo)的玻璃組成和特性如上所述，在此省略說明。玻璃原料使用u、Th等雜質(zhì)少的高純度原料。更具體而言，選擇U含量在IOOppb以下(優(yōu)選20ppb以下)、Th含量在200ppb以下(優(yōu)選40ppb以下)的高純度原料。接著，將調(diào)和之后的玻璃原料投入熔融槽進(jìn)行熔融。熔融槽可以使用鉬容器，但由于鉬容易混入玻璃中，優(yōu)選盡可能不使用。使用耐火物制的熔融槽的情況下，優(yōu)選為至少熔融槽的內(nèi)壁(頂棚、側(cè)面、底面)由U、Th含量少的耐火物制成。具體而言，優(yōu)選為氧化鋁耐火物(例如氧化鋁制電鑄磚)、石英耐火物(例如二氧化硅塊)，這是因為其不易被腐蝕，且U、Th的含量均在Ippm以下，U、Th向玻璃中溶出的量少。接著，用澄清槽進(jìn)行熔融玻璃的均勻化(脫泡、去除紋理)。該澄清槽可由耐火物或鉬制作。此外，由于鋯耐火物所含放射性同位素較多，因此應(yīng)避免在澄清槽的內(nèi)壁材料中使用。然后，采用溢流下拉法將均勻化的熔融玻璃成型為板狀，得到具有期望厚度的玻璃板。將這樣得到的 玻璃板切割加工為規(guī)定的尺寸，根據(jù)需要進(jìn)行倒角加工，制成防護(hù)玻璃。這樣得到的封裝用防護(hù)玻璃具有上述基本組成，采用了高純度原料，并被保養(yǎng)為雜質(zhì)不易混入的熔融環(huán)境。因此能夠得到期望的特性，且能夠精密控制U、Th、Fe203> PbO、Ti02、Zr02等的含量。
實施例以下，基于實施例說明本發(fā)明的封裝用防護(hù)玻璃。表1、2表示本發(fā)明的封裝用防護(hù)玻璃的實施例(試樣N0.1 11)。表I
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，以質(zhì)量％計含有Si0258 75%、Al2O3L 1 20%,B2O3O 10%、Na200.1 20%,K2OO 11%、堿土金屬氧化物 O 20%,在 30 380°C的溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)為90 180X 10_V°C，楊氏模量在68GPa以上，來自所述玻璃的ct射線的放射量在0.05c/cm2.hr以下。
2.按權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，所述玻璃中的U含量在IOOppb以下，Th含量在200ppb以下。
3.按權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，所述玻璃中基本上不含 ZrO2、As2O3 和 BaO。
4.按權(quán)利要求1 3中任一項所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，所述玻璃中的堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物的合計含量為21 35質(zhì)量％。
5.按權(quán)利要求1 4中任一項所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，所述玻璃的液相溫度時的玻璃粘度在104 7dPa.s以上。
6.按權(quán)利要求1 5中任一項所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，所述玻璃具有未研磨表面。
7.按權(quán)利要求1 6中任一項所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，以質(zhì)量為基準(zhǔn)，SiO2/(Al2O3 + K2O)的比值為 I 12。
8.按權(quán)利要求1 7中任一項所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，以質(zhì)量為基準(zhǔn)，(Na2O + K2O) /Na2O 的比值為 1.1 10。
9.按權(quán)利要求1 8中任一項所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃，其特征在于，所述玻璃用于CMOS用塑料封裝。
10.一種半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的制造方法，其特征在于，選擇玻璃原料和熔融設(shè)備，調(diào)制以質(zhì)量%計含有Si0258 75%以上、Al2O3L I 20%、B2O3O 10%、Na2O0.1 20%、K2OO 11%、堿土金屬氧化物O 20%，在30 380°C的溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)為90 180X10_7/°C，楊氏模量在68GPa以上的玻璃原料并將其熔融，然后，采用溢流下拉法將熔融玻璃成形為板狀，使得來自所述玻璃的α射線的放射量在0.05c/cm2.hr以下。
11.按權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的制造方法，其特征在于，選擇原料批量和調(diào)節(jié)熔融條件，使得所述玻璃中的U含量在IOOppb以下，Th含量在200ppb以下。
12.按權(quán)利要求10或11所述的半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃的制造方法，其特征在于，采用基本上不含ZrO2、As2O3和BaO的批料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝用防護(hù)玻璃及其制造方法，該防護(hù)玻璃具有適于塑料封裝的熱膨脹系數(shù)，且能夠通過圖像檢測正確檢測是否存在雜質(zhì)和塵埃等，且其α射線的放射量通常很少。該防護(hù)玻璃的特征在于，以質(zhì)量%計含有SiO258～75%、Al2O31.1～20%、B2O30～10%、Na2O0.1～20%、K2O0～11%、堿土金屬氧化物0～20%，在30～280℃的溫度范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)為90～180×10-7/℃，楊氏模量在68GPa以上，來自玻璃的α射線的放射量在0.05c/cm2·hr以下。
文檔編號C03B17/06GK103097317SQ201180043719
公開日2013年5月8日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者駒井譽(yù)子, 村田隆, 淀川正弘 申請人:日本電氣硝子株式會社