JP5407490B2 - Window glass for solid-state image sensor package - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像素子パッケージ用窓ガラスに関するものである。 The present invention relates to a window glass for a solid-state imaging device package.
デジタルスチルカメラ等に使用されるCCDやCMOSなどの固体撮像素子は可視光域から1100nm付近の近赤外域にわたる分光感度を有している。したがって、そのままでは良好な色再現性を得ることができないので、赤外線を吸収する特定の物質が添加された近赤外線カットフィルタガラスを用いて視感度を補正している。この近赤外線カットフィルタガラスは、近赤外域の波長を選択的に吸収するフツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスにCuOを添加した光学ガラスが開発され使用されている。 A solid-state imaging device such as a CCD or CMOS used for a digital still camera or the like has a spectral sensitivity ranging from a visible light region to a near infrared region near 1100 nm. Therefore, since excellent color reproducibility cannot be obtained as it is, the visibility is corrected using a near-infrared cut filter glass to which a specific substance that absorbs infrared rays is added. As this near-infrared cut filter glass, optical glass in which CuO is added to fluorophosphate glass or phosphate glass that selectively absorbs wavelengths in the near-infrared region has been developed and used.
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラの小型化や低コスト化が進められており、部品点数の削減を目的として固体撮像素子の保護用カバーガラスに近赤外線カットフィルタガラスを用いることが提案されている(特許文献1)。 In recent years, video cameras and digital still cameras using solid-state image sensors have been reduced in size and cost, and near-infrared cut filter glass is used as a protective cover glass for solid-state image sensors in order to reduce the number of components. (Patent Document 1).
一方、固体撮像素子パッケージ用窓ガラスは、固体撮像素子が収納されたセラミックスあるいは樹脂からなるパッケージに接着剤により気密封着されるが、接着剤の硬化時間の短縮を目的として紫外線硬化型接着剤が使用されるようになってきている。 On the other hand, the window glass for a solid-state image sensor package is hermetically sealed with an adhesive to a package made of ceramics or resin in which the solid-state image sensor is housed, but an ultraviolet curable adhesive for the purpose of shortening the curing time of the adhesive Are beginning to be used.
上記の近赤外線カットフィルタガラスは、近赤外線を吸収する目的でガラス中にCuOを含有させているが、ガラス中にCuOを含有させることで近赤外線だけでなく紫外線も吸収される。 The near-infrared cut filter glass contains CuO in the glass for the purpose of absorbing near-infrared rays, but by incorporating CuO in the glass, not only near-infrared rays but also ultraviolet rays are absorbed.
紫外線硬化型接着剤には様々な種類があるもの、一例として250nm〜350nmの波長の紫外線にて硬化するようになっている。ところが、紫外線硬化型接着剤を近赤外線カットフィルタガラスからなる固体撮像素子パッケージ用窓ガラスとパッケージとの接着に使用すると、照射した紫外線は大半がガラスに吸収されてしまい、接着剤の硬化に長時間を要するという問題が新たに確認された。 There are various types of ultraviolet curable adhesives, and as an example, they are cured by ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm to 350 nm. However, when UV curable adhesive is used to bond the window glass for solid-state image sensor package made of near-infrared cut filter glass and the package, most of the irradiated UV light is absorbed by the glass, and the adhesive is hard to cure. A new problem has been identified that takes time.
本発明は、近赤外線カット機能を有する固体撮像素子パッケージ用窓ガラスに用いた場合でも、紫外線硬化型接着剤を迅速に硬化可能な固体撮像素子パッケージ用窓ガラスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a window glass for a solid-state image pickup device package that can quickly cure an ultraviolet curable adhesive even when used for a window glass for a solid-state image pickup device package having a near-infrared cut function.
本発明に係る固体撮像素子パッケージ用窓ガラスは、CuOを含有するフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスからなり、周縁部の板厚が光学有効面の板厚に比べて薄く、前記周縁部は、前記光学有効面側から端面に向けて板厚が漸減し、該周縁部の板厚の漸減に伴い紫外線透過率が漸増することを特徴とする。
A solid-state imaging element package window glass according to the present invention comprises a fluorophosphate salt-based glass or phosphate glass containing CuO, thickness of the peripheral portion rather thin compared to the thickness of the optical effective surface, wherein The peripheral portion is characterized in that the plate thickness gradually decreases from the optically effective surface side toward the end surface, and the ultraviolet transmittance gradually increases as the plate thickness of the peripheral portion gradually decreases .
本発明の固体撮像素子パッケージ用窓ガラスは、近赤外線カット機能を有する固体撮像素子パッケージ用窓ガラスであっても、紫外線硬化型接着剤を用いてパッケージと迅速に貼り付けることができるため、これにより固体撮像素子デバイスの組立てを効率的に行うことが可能である。 Even if the window glass for a solid-state image sensor package of the present invention is a window glass for a solid-state image sensor package having a near-infrared cut function, it can be quickly attached to the package using an ultraviolet curable adhesive. Thus, it is possible to efficiently assemble the solid-state image sensor device.
図1は本発明の固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1の実施形態の斜視図であり、図2は本発明の固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1の実施形態の断面図であり、図3は本発明の固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1の実施形態の平面図であり、図4は本発明の固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1が用いられた固体撮像素子デバイス11の断面図である。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a
本発明の固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1(以下、カバーガラスと称す)は、図1〜図3に示すとおり、矩形型の外観形状であって、板厚方向に相対向する第1透光面21(パッケージ非接着面)および第2透光面22(パッケージ接着面)と、このガラスの周縁を構成する側面とを有するものである。
光学有効面3とは、固体撮像素子9に入射する光がカバーガラス1を透光する範囲をいうものであり、カバーガラス1とパッケージ8との接着面より内側をいうものである。
周縁部2とは、各透光面上の光学有効面3の外側の側面近傍を指すものであり、第2透光面22とパッケージ8との間に設けられる接着剤7が付着する範囲も含まれる。
The
The optically
The
本発明のカバーガラス1は、図4に示すように固体撮像素子9(CCDやCMOS)をアルミナセラミックや樹脂からなるパッケージ8内に内臓し、その開口部を気密封止するものである。これにより、固体撮像素子9を保護するとともに、固体撮像素子9の受光面にチリや埃が付着するのを防ぐことを目的としている。
カバーガラス1とパッケージ8の接着については、従来から熱硬化性接着剤や低融点ガラスが用いられてきたが、近年は接着剤の硬化時間の短縮を目的として紫外線硬化型接着剤7が使用されるようになっている。
紫外線硬化型接着剤7とは、紫外線(200nm〜400nmの範囲の波長)を照射することにより短時間で硬化する性質を備えた接着剤である。
カバーガラス1とパッケージ8の組立て方法としては、カバーガラス1の周縁部2もしくはパッケージ8に紫外線硬化型接着剤7が塗布される。そして、カバーガラス1をパッケージ8の所定位置に設置した後、紫外線ランプを所定時間照射して、接着剤7を硬化することで気密封止する。
As shown in FIG. 4, the
For bonding the
The ultraviolet
As a method for assembling the
ここで、紫外線硬化型接着剤7の硬化速度と接着剤に到達する紫外線の積算光量には相関関係がある。そのため、カバーガラス1の周縁部2の裏面に設けられた接着剤7に十分な紫外線が到達しないと接着剤7の硬化に長時間を要することとなり、カバーガラス1とパッケージ8の組立て工程の効率が非常に悪くなる。
本発明のカバーガラス1は、固体撮像素子9の視感度補正を目的として近赤外線カット機能を有している。ガラス組成の詳細については後述するが、ガラスに近赤外線カット機能を持たせるためにフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスにCuOを含有させている。このCuOは、近赤外線カットのための成分であるが、微少量の含有で300nm付近の紫外線カット機能を有することが発明者により確認された。そのため、本発明のカバーガラス1においては、光学有効面3には影響しない周縁部2の板厚を、光学有効面3の板厚に比べて薄くすることで、光学有効面3の近赤外線カット機能を損なうことなく、接着剤7が設けられた周縁部2を透過する紫外線の量を確保できる。そのため、カバーガラス1の周縁部2に設けられた接着剤7には十分な紫外線が到達し、接着剤7の硬化を短時間で行うことが可能となり、カバーガラス1とパッケージ8とを効率的に組立てることができる。
Here, there is a correlation between the curing rate of the ultraviolet
The
カバーガラス1の周縁部2の板厚を光学有効面3の板厚に比べて薄くする方法として、カバーガラス1の側面と各透光面とが隣接する稜線部を面取り加工する方法がある。面取り加工により、稜線部を角形状もしくはR形状に面取りすることで、加工部分の板厚を薄くする。面取り方法としては、ダイヤモンドホイール等の研削砥石によって機械的に研削を行う芯取加工を用いる方法や、断面V字型のダイシングブレードにより側面をベベルカットする方法、エッチング液にてエッチング処理する方法などがある。
As a method of reducing the thickness of the
面取り加工は、第1透光面21と側面とが隣接する第1稜線部と第2透光面22とが隣接する第2稜線部との両方が加工対象とする場合と、第1透光面21と側面とが隣接する第1稜線部のみが加工対象とする場合とがある。
第1稜線部と第2稜線部とを同様に面取り加工する場合、図2に示すように板厚を薄くできるため、加工部分の紫外線の透過量も多くできる。
また、第2稜線部はカバーガラス1とパッケージ8とを接着する接着剤7が塗布される部位であるため、第2稜線部の面取り量を第1稜線部の面取り量と比べて少なくすることで、図5に示す他の実施形態のようにカバーガラス1とパッケージと8の接着面を確保しつつ、加工部分の板厚を薄くすることができる。また、図6に示す他の実施形態のように第2稜線部を面取り加工しないで、第1稜線部のみを面取り加工することでも同様の効果を得ることができる。
面取り加工量(幅、角度、R形状等)については、カバーガラス1の板厚や紫外線硬化型接着剤7に要求される波長・積算光量や組立て工程に要求される硬化時間により適宜調整される。また、面取り加工部は第2透光面の接着剤塗布部の全範囲を加工する必要はなく、仮に接着剤塗布部から外れた範囲が加工されていても、照射された紫外線が加工部分から屈折して接着剤に到達することで、接着剤7の迅速な硬化に寄与できる。
The chamfering is performed when both the first ridge line portion where the first light
When the first ridge line portion and the second ridge line portion are chamfered in the same manner, the plate thickness can be reduced as shown in FIG.
Further, since the second ridge line portion is a portion to which the
The chamfering amount (width, angle, R shape, etc.) is adjusted as appropriate according to the plate thickness of the
カバーガラス1の周縁部2は、面取り加工後にエッチング処理されることが好ましい。本発明のカバーガラス1は、周縁部2の板厚が面取り加工されることにより光学有効面3と比べて薄くなる。そのため、製造工程の搬送や製品使用時の振動による他部材との接触でガラス粉・欠けが発生するおそれがある。そのため、カバーガラス1を面取り加工後にエッチング処理することで、面取り加工にて生じたクラックやチッピングを除去し、カバーガラス1の割れや欠けを未然に防ぐことができる。なお、エッチング方法の詳細については後述する。
The
カバーガラス1の四隅4(コーナー部)は、面取り加工されることが好ましい。前述の通り、周縁部2の板厚を薄くすると、四隅4は鋭利な状態となり、製造工程の搬送や製品使用時の振動による他部材との接触でガラス粉・欠けが発生するおそれがある。そのため、四隅4を角形状もしくはR形状に加工することで、四隅4の割れや欠けを未然に防ぐことができる。
The four corners 4 (corner portions) of the
本発明のカバーガラス1は、CuOを含有するフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスを用いることを必須の構成要件としている。
基礎ガラスとして用いるフツリン酸塩系ガラスは、優れた耐候性を有している。さらにガラス中にCuOを添加することで、可視光域の高い透過率を維持したまま近赤外線を吸収することができるため、近赤外線カット機能を有する固体撮像素子パッケージ用窓ガラスとして好適に用いることが可能である。また、フツリン酸塩系ガラスの熱膨張係数は130×10−7/℃前後であるため、固体撮像素子9を収める樹脂パッケージ8との熱膨張率が近く、固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1として好適に用いることが可能である。
基礎ガラスとして用いるリン酸塩系ガラスは、フツリン酸塩系ガラスと比較して硬度が高く曲げなどの外力が作用した際に破壊しにくい。さらにガラス中にCuOを添加することで、可視光域の高い透過率を維持したまま近赤外線を吸収することができるため、近赤外線カット機能を有する固体撮像素子パッケージ用窓ガラスとして好適に用いることが可能である。
また、フツリン酸塩系ガラスの熱膨張係数は80×10−7/℃前後であるため、固体撮像素子9を収めるアルミナセラミックパッケージ8との熱膨張率が近く、固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1として好適に用いることが可能である。
The
The fluorophosphate glass used as the base glass has excellent weather resistance. Furthermore, by adding CuO to the glass, it is possible to absorb near infrared rays while maintaining high transmittance in the visible light range, so that it is suitably used as a window glass for a solid-state imaging device package having a near infrared cut function. Is possible. Further, since the thermal expansion coefficient of the fluorophosphate glass is around 130 × 10 −7 / ° C., the thermal expansion coefficient is close to that of the
The phosphate glass used as the base glass has a higher hardness than the fluorophosphate glass and is less likely to break when an external force such as bending acts. Furthermore, by adding CuO to the glass, it is possible to absorb near infrared rays while maintaining high transmittance in the visible light range, so that it is suitably used as a window glass for a solid-state imaging device package having a near infrared cut function. Is possible.
Further, since the thermal expansion coefficient of the fluorophosphate glass is about 80 × 10 −7 / ° C., the thermal expansion coefficient is close to that of the
本発明に用いられるフツリン酸塩系ガラスは、近赤外線カットフィルタガラスとして用いられる公知のガラス組成を用いることができるが、特に加工強度に優れる点でガラスの網目構造形成成分の含有比率が高い、質量%で、P2O5 46〜70%、MgF2 0〜25%、CaF2 0〜25%、SrF2 0〜25%、LiF 0〜20%、NaF 0〜10%、KF 0〜10%、ただしLiF、NaF、KFの合量が1〜30%、AlF3 0.2〜20%、ZnF2 2〜15%(ただし、フッ化物総合計量の50%までを酸化物に置換可能)からなる組成を有することが好ましい。また、前記フツリン酸塩系ガラスは、BaおよびPbの含有を不純物としてのみ許容することが好ましい。
The fluorophosphate-based glass used in the present invention can use a known glass composition used as a near-infrared cut filter glass, but the content ratio of the glass network-forming component is particularly high in terms of excellent processing strength. by mass%, P 2 O 5 46~70% ,
フツリン酸塩系ガラスの各含有成分の含有量を上記の範囲を限定した理由は、以下の通りである。 The reason why the content of each component of the fluorophosphate glass is limited to the above range is as follows.
P2O5はガラスの網目構造を形成する主成分であるが、46%未満ではガラスの安定性が悪くなり、また熱膨張係数が大きくなって耐熱衝撃性が低下する。70%を越えると化学的耐久性が低下する。好ましくは48〜65%である。 P 2 O 5 is a main component that forms a network structure of glass. However, if it is less than 46%, the stability of the glass deteriorates, and the thermal expansion coefficient increases and the thermal shock resistance decreases. If it exceeds 70%, the chemical durability decreases. Preferably it is 48 to 65%.
AlF3は化学的耐久性を向上させ、ガラスの粘性を高める成分であるが、0.2%未満ではその効果が得られず、20%を越えるとガラス化が困難となる。好ましくは2〜15%である。 AlF 3 is a component that improves the chemical durability and increases the viscosity of the glass. However, if it is less than 0.2%, the effect cannot be obtained, and if it exceeds 20%, vitrification becomes difficult. Preferably it is 2 to 15%.
MgF2、CaF2、SrF2、BaF2は化学的耐久性を低下することなくガラスを安定化するのに効果があるが、各々25%を越えると溶融温度が高くなり、また失透を生じやすくなる。好ましくは、MgF2が15%以下、CaF2が5〜15%の範囲である。SrF2もまたガラスの化学的耐久性改善に効果があるが、25%を越えると失透傾向が強くなる。好ましくは10%以下である。 MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , and BaF 2 are effective in stabilizing the glass without deteriorating the chemical durability, but if each exceeds 25%, the melting temperature increases and devitrification occurs. It becomes easy. Preferably, MgF 2 is 15% or less and CaF 2 is in the range of 5 to 15%. SrF 2 is also effective in improving the chemical durability of the glass, but if it exceeds 25%, the tendency to devitrification becomes stronger. Preferably it is 10% or less.
LiF、NaF、KFは溶融温度を下げるために有効な成分であるが、LiFについては20%を、NaF、KFについては各々10%を越えると化学的耐久性の低下をまねき、かつ耐熱衝撃性が低下する。また、LiF、NaF、KFの合量が1% 未満では溶融温度を低下させる効果が得られず、30%を越えると化学的耐久性を著しく低下させるので、1〜30%の範囲とした。好ましくは、LiFが4〜15%、NaFが5%以下、KFが5%以下、合量で5〜20%である。 LiF, NaF, and KF are effective components for lowering the melting temperature. However, when LiF exceeds 20%, and NaF and KF each exceed 10%, the chemical durability decreases and the thermal shock resistance Decreases. Further, if the total amount of LiF, NaF, and KF is less than 1%, the effect of lowering the melting temperature cannot be obtained, and if it exceeds 30%, the chemical durability is remarkably lowered. Preferably, LiF is 4 to 15%, NaF is 5% or less, KF is 5% or less, and the total amount is 5 to 20%.
ZnF2は、化学的耐久性を向上させるとともに熱膨張係数を下げる効果があるが、2%未満ではその効果が得られず、15%を超えるとガラスが不安定となるので好ましくない。好ましくは2〜10%の範囲である。 ZnF 2 has the effect of improving the chemical durability and lowering the thermal expansion coefficient. However, if it is less than 2%, the effect cannot be obtained, and if it exceeds 15%, the glass becomes unstable. Preferably it is 2 to 10% of range.
また、上記フッ化物総合計量の50%までを酸化物に置換することが可能である。この場合、Oは耐熱衝撃性を高め、Cu2+イオンによるガラスの着色に寄与するが、50%を越えると溶融温度が高くなり、Cu2+の還元をまねき所望の分光透過特性が得られなくなる。 It is also possible to replace up to 50% of the total fluoride meter with oxides. In this case, O increases the thermal shock resistance and contributes to the coloring of the glass with Cu 2+ ions. However, if it exceeds 50%, the melting temperature becomes high, which leads to reduction of Cu 2+ and the desired spectral transmission characteristics cannot be obtained.
前記フツリン酸塩系ガラスにおいては、BaおよびPbの含有を不純物としてのみ許容していることが好ましい。従来のフツリン酸塩系ガラスを基礎ガラスとする近赤外線カットフィルタガラスにおいては、BaおよびPbは、ガラスを安定化させるとともに耐候性を向上させる目的でBaF2、PbF2として含有されているが、固体撮像素子パッケージ用窓ガラスとしての用いる場合にはガラスから放射されるα線量が低いことが求められるため、BaF2、PbF2を実質的に含有させないことが好ましい。また、Pbについては環境汚染物質としても含有しないことが好ましい。このため、本発明においては、BaおよびPbは意図的には添加しないことが好ましい。 In the fluorophosphate glass, it is preferable to allow the inclusion of Ba and Pb only as impurities. In the near-infrared cut filter glass based on the conventional fluorophosphate glass, Ba and Pb are contained as BaF 2 and PbF 2 for the purpose of stabilizing the glass and improving the weather resistance. When used as a window glass for a solid-state imaging device package, since it is required that the α dose emitted from the glass is low, it is preferable that BaF 2 and PbF 2 are not substantially contained. Moreover, it is preferable not to contain Pb as an environmental pollutant. For this reason, in this invention, it is preferable not to add Ba and Pb intentionally.
本発明に用いられるリン酸塩系ガラスは、近赤外線カットフィルタガラスとして用いられる公知のガラス組成を用いることができるが、例えば質量%で、P2O5 70〜85%、Al2O3 8〜17%、B2O3 1〜10%、Li2O 0〜3%、Na2O 0〜5%、K2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 0.1〜5%、SiO2 0〜3%からなる組成を有することが好ましい。
Phosphate-based glass used in the present invention may be a known glass compositions used as near-infrared cut filter glass, for example, by mass%, P 2 O 5 70~85% , Al 2
リン酸塩系ガラスの各含有成分の含有量を上記の範囲を限定した理由は、以下の通りである。 The reason why the content of each component of the phosphate glass is limited to the above range is as follows.
P2O5は、ガラス網目を構成する主成分であるが70%未満では溶融性が悪化し、85%を超えると失透が発生しやすくなる。 P 2 O 5 is a main component constituting the glass network, but if it is less than 70%, the meltability deteriorates, and if it exceeds 85%, devitrification tends to occur.
Al2O3は、ガラスの科学的耐久性を向上させるための不可欠の成分であるが、8%未満ではその効果がなく、17%を越えると溶融性が悪くなる。 Al 2 O 3 is an indispensable component for improving the scientific durability of the glass, but if it is less than 8%, there is no effect, and if it exceeds 17%, the meltability becomes poor.
B2O3は、化学的耐久性を向上させ、ガラスの安定性に有効な成分であるが、1%未満ではその効果がなく、10%を越えると失透傾向が大きくなる。 B 2 O 3 improves the chemical durability and is an effective component for the stability of the glass. However, if it is less than 1%, there is no effect, and if it exceeds 10%, the tendency to devitrification increases.
Li2O、Na2O、K2Oは、ガラスの溶融性を改善し、失透を防止するために添加するが、これらの合量が0.1%未満ではその効果がなく、各成分が上記範囲を超えると化学的耐久性が劣化する。 Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O are added to improve the meltability of the glass and prevent devitrification. However, when the total amount of these components is less than 0.1%, there is no effect. If the content exceeds the above range, chemical durability deteriorates.
SiO2は、化学的耐久性を向上させる効果があるが、3%を越えると化学的耐久性が極端に悪化する。 SiO 2 has an effect of improving the chemical durability, but if it exceeds 3%, the chemical durability is extremely deteriorated.
上記にて説明したフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスからなる基礎ガラスに含有するCuOは、近赤外カットのための必須成分である。CuOを含有しない場合、紫外線の透過量は多くなるものの、近赤外線をほとんどカットすることができず、カバーガラスに近赤外線カット機能を持たせることができない。CuOは、フツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスからなる基礎ガラス100質量部に対して、0.1〜5質量部含有させることが好ましい。CuOが0.1質量部未満では、近赤外線カット機能が十分得られない。また、CuOが5質量部より多いと、紫外線カット機能が高く、周縁部を薄くしたとしても十分な紫外線の透過量が得られない。なお、CuOのより好ましい範囲は、0.3〜2質量部である。 CuO contained in the basic glass composed of the fluorophosphate glass or phosphate glass described above is an essential component for near infrared cut. When CuO is not contained, although the amount of transmitted ultraviolet rays increases, the near infrared ray can hardly be cut, and the cover glass cannot have a near infrared ray cutting function. CuO is preferably contained in an amount of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the basic glass made of fluorophosphate glass or phosphate glass. If CuO is less than 0.1 parts by mass, the near-infrared cut function cannot be sufficiently obtained. Moreover, when there is more CuO than 5 mass parts, an ultraviolet-ray cut function is high and sufficient ultraviolet-ray transmission amount cannot be obtained even if a peripheral part is made thin. In addition, the more preferable range of CuO is 0.3-2 mass parts.
次に、本発明の固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1の製造方法について説明する。図7は、本実施形態の端面処理方法を含む固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1の製造方法の一実施形態を示した流れ図である。
Next, the manufacturing method of the
以下、ガラス原料からガラス製品に至る工程の流れを図7に従って簡単に説明する。まず、ガラス原料を溶融、成形して平板状のガラス板を得る(ガラス板成形工程)。このガラス板を所定の大きさに切断し、その稜線部をダイヤモンドホイールなどを使い面取り加工する(面取り工程)。ガラス板をエッチング液中に浸漬し、稜線部をエッチング処理する(エッチング工程)。このガラス板の透光面に対し研磨を行い、鏡面にまで仕上げ(研磨工程)、ガラス板を洗浄して研磨剤や研磨屑を十分に除き乾燥する(第1の洗浄・乾燥工程)。こうして得られたガラス板の研磨面に対して、必要に応じて反射防止膜や近赤外線カット膜などの成膜を行う(成膜工程)。そして、ガラス基板を洗浄し乾燥する(第2の洗浄・乾燥工程)。これによりガラス製品を得る。 Hereinafter, the process flow from the glass raw material to the glass product will be briefly described with reference to FIG. First, a glass raw material is melted and formed to obtain a flat glass plate (glass plate forming step). This glass plate is cut into a predetermined size, and the ridge line portion is chamfered using a diamond wheel or the like (chamfering step). The glass plate is immersed in an etching solution, and the ridge portion is etched (etching process). The light-transmitting surface of the glass plate is polished and finished to a mirror surface (polishing step), and the glass plate is washed to sufficiently remove abrasives and polishing debris (first cleaning / drying step). A film such as an antireflection film or a near-infrared cut film is formed on the polished surface of the glass plate thus obtained as necessary (film formation step). Then, the glass substrate is washed and dried (second washing / drying step). Thereby, a glass product is obtained.
ガラス板成形工程は、調合したガラス原料をガラス溶融炉で溶融し、溶融ガラスをガラス溶融炉から成形型に流出して板状のガラスに成形する。もしくはブロック状のガラスに成形したのち、板状に切断する。 In the glass plate forming step, the prepared glass raw material is melted in a glass melting furnace, and the molten glass flows out of the glass melting furnace into a forming die and is formed into a plate-like glass. Alternatively, after forming into block-shaped glass, it is cut into a plate shape.
研磨工程は、エッチング工程により得られた稜線部にダメージを与えないように比較的軟質の治具を使用する必要がある。この研磨工程は、たとえば粗研磨、中研磨および鏡面仕上げの各段階に分けて行うことにより、良好な寸法精度と良好な仕上げ面とを得ることができる。 In the polishing process, it is necessary to use a relatively soft jig so as not to damage the ridge line portion obtained by the etching process. This polishing step is performed in, for example, the steps of rough polishing, intermediate polishing, and mirror finish, thereby obtaining good dimensional accuracy and a good finished surface.
第1および第2の洗浄・乾燥工程は、研磨に用いた研磨剤、研磨屑や切断屑を洗浄によって除去する。たとえばガラス板を1枚ずつ間隔を設けて保持する保持部を有するかごに収容して保持し、このかごを順次超音波洗浄槽に浸漬して洗浄し、最終的にはIPA洗浄し乾燥する方法を用いることができる。 In the first and second cleaning / drying steps, the abrasive, polishing waste and cutting waste used for polishing are removed by cleaning. For example, a method in which a glass plate is housed and held in a cage having a holding portion that holds the glass plates one by one, and the cage is sequentially immersed in an ultrasonic cleaning tank for cleaning, and finally IPA cleaning and drying are performed. Can be used.
成膜工程は、研磨され洗浄・乾燥されたガラス板の板面に、必要に応じて反射防止膜や近赤外線カット膜等の薄膜を真空蒸着装置やスパッタリング装置などにより成膜する工程である。なお、上記のような薄膜を必要としない板状光学ガラスの場合、成膜工程は省略してもよい。 The film forming step is a step of forming a thin film such as an antireflection film or a near-infrared cut film on the surface of the polished, cleaned and dried glass plate by a vacuum vapor deposition apparatus or a sputtering apparatus, if necessary. In the case of a plate-like optical glass that does not require a thin film as described above, the film forming step may be omitted.
面取り工程は、ダイヤモンドホイールなどを使い面取り加工する、いわゆる芯取り方法だけでなく、断面V字型のダイシングブレードにより側面をベベルカットする方法、エッチング処理する方法などがある。 The chamfering process includes not only a so-called centering method in which chamfering is performed using a diamond wheel or the like, but also a method in which a side surface is bevel-cut with a dicing blade having a V-shaped cross section, an etching method, and the like.
エッチング工程は、稜線部が面取りされたガラス板を、治具にて複数枚保持した後、エッチング液に治具ごと浸漬することで、ガラス板の稜線部をエッチングする。この際、ガラス板とエッチング液とを動態接触させることによって行うことが好ましい。つまり、ガラス板をエッチング液に浸漬するだけでなく、両者の接触面が変化するように撹拌あるいは流動化させておく。これによって、エッチングの進行を均一化しかつ促進できる。具体的には、密閉容器中にガラス板とエッチング液を収容し、この密閉容器を回転または振動させる。 An etching process etches the ridgeline part of a glass plate by immersing the jig | tool with the jig | tool in an etching liquid, after hold | maintaining a plurality of glass plates chamfered by the ridgeline part. At this time, it is preferable to carry out by bringing the glass plate and the etching solution into dynamic contact. That is, the glass plate is not only immersed in the etching solution, but is also stirred or fluidized so that the contact surface between the two changes. Thereby, the progress of etching can be made uniform and accelerated. Specifically, a glass plate and an etching solution are accommodated in a sealed container, and this sealed container is rotated or vibrated.
エッチング工程にて、ガラス板の稜線部をエッチングし、稜線部のクラック長の最大値を例えば0.02mm以下とすることで、薄肉であっても強度の高いカバーガラスが得られる。詳細には、ガラス板の稜線部に面取り工程にて発生したクラックやチッピングをエッチング工程にて除去できるため、カバーガラスの曲げ強さを一定以上とすることが可能となる。 By etching the ridge line portion of the glass plate in the etching step and setting the maximum value of the crack length of the ridge line portion to 0.02 mm or less, for example, a cover glass having high strength can be obtained even if it is thin. Specifically, since cracks and chipping generated in the chamfering process at the ridge line portion of the glass plate can be removed by the etching process, the bending strength of the cover glass can be set to a certain level or more.
エッチング工程にて用いるエッチング液は、塩酸を主成分とすることが適当である。ガラスのエッチングにおいては、通常フッ酸を主成分としたエッチング液が用いられるが、フツリン酸塩系ガラスをフッ酸を含むエッチング液にてエッチングすると、ガラス表面にガラス成分とエッチング液との反応析出物が付着し、これがエッチング液とガラスとの接触を妨げ、エッチングの進行が遅くなり、エッチングレートの低下等の不具合を生じる。これに対し、塩酸を主成分としたエッチング液を用いることで、このような反応析出物の付着がなく、エッチング処理を正確かつ容易に行うことが可能である。これは、フツリン酸塩系ガラスと組合せにおいては、特に顕著に見られる現象であり、フツリン酸塩系ガラスのエッチングレートを確認したところ、塩酸のエッチング液は同濃度のフッ酸のエッチング液と比較し、3割程度エッチングレートが高いことが実験的に確認された。
また、エッチング液としては、塩酸の他に、塩酸とH2SO4の混酸水溶液も用いることができる。エッチング液の濃度やエッチングの処理時間については、除去すべきクラックの程度によって、適宜調整することができるが、塩酸の濃度としては、3〜25%(質量%)が好ましい。
The etchant used in the etching process is suitably composed mainly of hydrochloric acid. In glass etching, an etching solution mainly containing hydrofluoric acid is usually used. However, when a fluorophosphate glass is etched with an etching solution containing hydrofluoric acid, the reaction deposition between the glass component and the etching solution occurs on the glass surface. An object adheres, which hinders the contact between the etchant and the glass, slows the progress of etching, and causes problems such as a decrease in the etching rate. On the other hand, by using an etching solution mainly composed of hydrochloric acid, there is no adhesion of such reaction precipitates, and the etching process can be performed accurately and easily. This is a particularly noticeable phenomenon when combined with a fluorophosphate glass. When the etching rate of the fluorophosphate glass was confirmed, the hydrochloric acid etchant was compared with the hydrofluoric acid etchant of the same concentration. It was experimentally confirmed that the etching rate was high by about 30%.
In addition to hydrochloric acid, a mixed acid aqueous solution of hydrochloric acid and H 2 SO 4 can be used as the etching solution. The concentration of the etching solution and the etching processing time can be appropriately adjusted depending on the degree of cracks to be removed, but the concentration of hydrochloric acid is preferably 3 to 25% (mass%).
さらに、エッチング液には前記塩酸等の他に界面活性剤を含めることもできる。エッチング液に界面活性剤を添加すると、エッチング液のガラス表面への濡れ性が向上し、エッチング液がクラック内部に浸透しやすくなる。これにより、エッチング処理によるクラックの除去が素早くかつ確実に行うことができる。界面活性剤としては、脂肪酸ナトリウムやポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、アニオン性界面活性剤・非イオン性(ノニオン性)界面活性剤等の公知のものを用いることができる。また界面活性剤の濃度は、0.01〜10%(質量%)が好ましい。 Further, the etching solution may contain a surfactant in addition to the hydrochloric acid. When a surfactant is added to the etching solution, wettability of the etching solution to the glass surface is improved, and the etching solution is likely to penetrate into the crack. Thereby, the crack removal by an etching process can be performed quickly and reliably. As the surfactant, known ones such as anionic surfactants and nonionic (nonionic) surfactants such as fatty acid sodium and polyoxyethylene alkyl ether can be used. The concentration of the surfactant is preferably 0.01 to 10% (mass%).
本発明の実施形態として、以下に固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1としてフツリン酸塩系ガラス(NF−50、AGCテクノグラス社製)を用い、このフツリン酸塩系ガラスに含有するCuOの量を0.5%、1.2%としたものについて、板厚別(1mm、0.75mm、0.5mm)の分光透過率を調査した。その結果を図8、図9に示す。なお、図8(A)は、フツリン酸塩系ガラスに含有するCuOの量が0.5%の場合の板厚別の紫外域から赤外域に至る波長範囲の分光透過率を示し、図8(B)は図8(A)における紫外域のみを拡大した分光透過率を示す図である。また、図9(A)は、フツリン酸塩系ガラスに含有するCuOの量が1.2%の場合の板厚別の紫外域から赤外域に至る波長範囲の分光透過率を示し、図9(B)は図9(A)における紫外域のみを拡大した分光透過率を示す図である。
As an embodiment of the present invention, a fluorophosphate glass (NF-50, manufactured by AGC Techno Glass) is used as the
図8、図9の分光透過率より、板厚を1mmから0.5mmにすることで例えば320nmの紫外線は約20%透過率が向上することがわかる。紫外線硬化型接着剤を硬化させるために有効な波長はある程度の範囲があるため、紫外域の全域において透過率が高いことにより、紫外線硬化型接着剤の硬化時間を大幅に短縮することができる。 From the spectral transmittances shown in FIGS. 8 and 9, it can be seen that by changing the plate thickness from 1 mm to 0.5 mm, the transmittance of, for example, 320 nm ultraviolet light is improved by about 20%. Since there is a certain range of effective wavelengths for curing the ultraviolet curable adhesive, the curing time of the ultraviolet curable adhesive can be greatly shortened by the high transmittance in the entire ultraviolet region.
次に固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1を用いて、パッケージ8を気密封止する場合を説明する。
固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1(フツリン酸塩系ガラス、CuO含有量:0.5%、板厚1mm)について、周縁部2を面取り加工したもの、面取り加工しないものを用意した。面取り加工は、面取り加工機にてパッケージ非接触面側の透光面のみを角形状にした。面取り加工形状は、透光面側に幅約1mm、透光面に対して約40°の角形状である。接着剤7が塗布される端面から0.5mmの周縁部2における板厚は約0.5mmであった。
Next, the case where the
About the
これらの固体撮像素子パッケージ用窓ガラス1の周縁部2が当接するパッケージ8の部分にディスペンサーを用いて紫外線硬化型接着剤7を塗布する。次に、接着剤7が塗布されたガラス1をパッケージ8の上部に載置する。次いで、ガラス1が載置されたパッケージ8に紫外線ランプにより紫外線を照射して接着剤7を硬化させ、ガラス1をパッケージ8に接着した。この際、ガラス1の接着に要した時間、つまり接着剤7が硬化した時間について調査を行った。
ガラス1の接着に要した時間は、面取り加工有のガラス1を用いた場合、面取り加工無のガラス1を用いた場合と比べて40%程度短かった。
An ultraviolet
The time required for bonding the
本発明の固体撮像素子パッケージ用窓ガラスによれば、近赤外線カット機能を有する固体撮像素子パッケージ用窓ガラスであっても、紫外線硬化型接着剤を用いてパッケージと迅速に貼り合わせることができる固体撮像素子パッケージ用窓ガラスを提供することが可能である。 According to the window glass for a solid-state image sensor package of the present invention, even a solid-state image sensor package window glass having a near-infrared cut function can be quickly bonded to the package using an ultraviolet curable adhesive. It is possible to provide a window glass for an image sensor package.
1…固体撮像素子パッケージ用窓ガラス(カバーガラス)、2…周縁部、3…光学有効面、4…四隅(コーナー部)、5…面取り加工部、7…紫外線硬化型接着剤、8…パッケージ、9…固体撮像素子、11…固体撮像素子デバイス、21…第1透光面(パッケージ非接触面)、22…第2透光面(パッケージ接触面)。
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