特許ウォッチ

公開番号2025087872
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2025037346,2022572544
出願日2025-03-10,2021-04-14
発明の名称ガラス材料、ガラス部材および装置
出願人成都光明光電股分有限公司,CDGM GLASS CO.,LTD
代理人個人
主分類C03C 3/093 20060101AFI20250603BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】高い光透過率と優れた化学的安定性を有し、特に感光デバイスのパッケージ分野で使用するのに適したガラス材料を提供する。
【解決手段】重量%で以下の成分を含む、ガラス材料である。SiO₂:50～70%、B₂O₃:3～15%、TiO₂:0.5～10%、ZnO:1～12%、Al₂O₃:0.5～10%、Na₂O+K₂O:5～22%であり、B₂O₃/SiO₂が0.06～0.26、(TiO₂+ZnO)/Al₂O₃が0.5～8.0。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
重量％で以下の成分を含む、ガラス材料：
SiO
2
：55～70％、B
2
O
3
：3～15％、TiO
2
：0.5～10％、ZnO：1～12％、Al
2
O
3
：0.5～10％、Na
2
O＋K
2
O：5～22％であり、B
2
O
3
／SiO
2
は0.06～0.26、（TiO
2
+ZnO）/Al
2
O
3
は0.5～8.0。
続きを表示（約 4,100 文字）【請求項２】
重量％で以下の成分をさらに含む、請求項１に記載のガラス材料：
MgO＋CaO＋SrO＋BaO：0～10％；及び／又はLi
2
O：0～5％；及び／又はP
2
O
5
：0～5％；及び／又はZrO
2
：0～5％；及び／又はLa
2
O
3
：0～5％；及び／又はY
2
O
3
：0～5％；及び／又はGd
2
O
3
：0～5％、及び／又はNb
2
O
5
：0～5％、及び／又はWO
3
：0～5％、及び／又は清澄剤：0～1％。
【請求項３】
重量％で以下の成分からなる、ガラス材料：
SiO
2
：55～70％、B
2
O
3
：3～15％、TiO
2
：0.5～10％、ZnO：1～12％、Al
2
O
3
：0.5～10％、Na
2
O＋K
2
O：5～22％、MgO＋CaO＋SrO＋BaO：0～10％、Li
2
O：0～5％、P
2
O
5
：0～5％、ZrO
2
：0～5％、La
2
O
3
：0～5％、Y
2
O
3
：0～5％、Gd
2
O
3
：0～5％、Nb
2
O
5
：0～5％、WO
3
：0～5％、清澄剤：0～1％であり、B
2
O
3
／SiO
2
が0.06～0.26、（TiO
2
＋ZnO）／Al
2
O
3
が0.5～8.0。
【請求項４】
重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス材料：
B
2
O
3
/SiO
2
が0.08～0.2、及び／又は（TiO
2
+ZnO）/Al
2
O
3
が0.7～7.0、及び／又は（SiO
2
+TiO
2
）/（Na
2
O+ZnO）が3.0～12.0；及び／又はZnO/B
2
O
3
が0.2～1.8；及び/又は(Na
2
O+K
2
O)/Al
2
O
3
が0.8～8.0；及び/又は(Na
2
O+K
2
O)/（B
2
O
3
+ZnO)が0.2～2.5；及び/又は（B
2
O
3
+K
2
O）/Al
2
O
3
が1.0～10.0及び／又は(MgO+CaO+SrO+BaO)/ZnOが1.0以下、及び／又は(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al
2
O
3
が1.0以下、及び／又は(MgO+CaO+SrO+BaO)/(Na
2
O＋K
2
O）が1.0以下である。
【請求項５】
重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス材料：
SiO
2
：55～68％、及び／又はB
2
O
3
：5％超13％以下、及び／又はTiO
2
：1.5～8％、及び／又はZnO：2～10％、及び／又はAl
2
O
3
：1～8％、及び／又はNa
2
O＋K
2
O：6～20％、及び／又はMgO＋CaO＋SrO＋BaO：0～5％、及び／又はLi
2
O：0～3％、及び／又はP
2
O
5
：0～3％、及び／又はZrO
2
：0～3％、及び／又はLa
2
O
3
：0～3％、及び／又はY
2
O
3
：0～3％、及び／又はGd
2
O
3
：0～3％、及び／又はNb
2
O
5
：0～3％、及び／又はWO
3
：0～3％、及び／又は清澄剤：0～0.5%。
【請求項６】
重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス材料：
B
2
O
3
/SiO
2
が0.1～0.18、及び／又は（TiO
2
+ZnO）/Al
2
O
3
が1.0～5.0、及び／又は（SiO
2
+TiO
2
）/（Na
2
O+ZnO）が3.0～10.0、及び／又はZnO/B
2
O
3
が0.3～1.0、及び／又は(Na
2
O+K
2
O)/Al
2
O
3
が1.0～6.0、及び／又は(Na
2
O+K
2
O)/（B
2
O
3
+ZnO）が0.3～2.0、及び／又は（B
2
O
3
+K
2
O）/Al
2
O
3
が1.5～8.0、及び／又は（MgO＋CaO＋SrO＋BaO）／ZnOが0.5以下、及び／又は（MgO＋CaO＋SrO＋BaO）／Al
2
O
3
が0.5以下、及び／又は（MgO＋CaO＋SrO＋BaO）／（Na
2
O＋K
2
O）が0.5以下。
【請求項７】
重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス材料：
SiO
2
：60～68％；及び／又はB
2
O
3
：6～12％；及び／又はTiO
2
：2～7％；及び／又はZnO：3～8％；及び／又はAl
2
O
3
：2～7％；及び／又はNa
2
O＋K
2
O：8～18％；及び／又はLa
2
O
3
：0～1％；及び／又はY
2
O
3
：0～1％；及び／又はGd
2
O
3
：0～1％；及び／又はNb
2
O
5
：0～1％；及び／又はWO
3
：0～1％。
【請求項８】
重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス材料：
（SiO
2
+TiO
2
）/（Na
2
O+ZnO）が4.0～8.0；及び／又はZnO/B
2
O
3
が0.4～0.8；及び／又は（Na
2
O+K
2
O）/Al
2
O
3
が1.5～5.0；及び／又は（Na
2
O+K
2
O）／（B
2
O
3
+ZnO）が0.5～1.5；及び／又は（B
2
O
3
+K
2
O）／Al
2
O
3
が2.0～6.0；及び／又は(MgO+CaO+SrO+BaO)/ZnOが0.2以下、及び／又は(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al
2
O
3
が0.2以下、及び／又は(MgO+CaO+SrO+BaO)/(Na
2
O＋K
2
O）が0.2以下。
【請求項９】
重量％で以下の成分を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス材料：
Na
2
O：2～12％、及び／又はK
2
O：2～12％、及び／又はMgO：0～5％、及び／又はCaO：0～5％、及び／又はSrO：0～5％、及び／又はBaO：0～5％。
【請求項１０】
重量％で、Na
2
O：4～9％を含む、及び／又はK
2
O：4～9％を含む、及び／又はMgO：0～2％を含む；及び／又はCaO：0～2％を含む；及び／又はSrO：0～2％を含む；及び／又はBaO：0～2％を含む；及び／又はFを含まない；及び／又はTa
2
O
5
を含まない；及び／又はLi
2
Oを含まない；及び／又はP
2
O
5
を含まない；及び／又はZrO
2
を含まない、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラス材料。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス材料に関し、特に感光デバイスのパッケージ分野で使用するのに適したガラス材料に関するものである。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、COMSやCCDなどの光電変換デバイスは窓材としてガラス材料を使用し、当該窓は光透過と光電変換チップの保護という役割を果たしている。従来のCOMSやCCDなどの感光デバイスは、通常、快適な使用環境のカメラに搭載されるため、感光デバイスの保護窓の化学的安定性（耐酸、耐水、耐アルカリなど）、耐候性、耐温度衝撃性に高い要求はない。近年、自動車のセキュリティ、深宇宙や海洋探査、マシンビジョンなどの発展に伴い、非常に過酷な条件下で高い信頼性を持つ感光デバイスが求められている。例えば、高温火災時に使用される感光デバイスは100～200℃あるいはそれ以上の極端な温度環境に耐える必要があり、海洋環境の観察に使用される感光デバイスは、長期的なアルカリ性や酸性の腐食に耐えることができる必要があり、化学（化学的な）実験の観察に使用される感光デバイスは強酸、強アルカリ腐食に耐えることができる必要があり、車載用やセキュリティ用に使用される感光デバイスは長期間屋外環境にさらされることが求められる。COMSなどの感光デバイスは、感光性チップの主要成分がシリコン単結晶材料であり、パッケージの筐体は主にセラミック材料である。セラミック材料は化学的安定性や耐衝撃性に非常に優れているが、光を通さないという弱点があり、光を通す窓として脆いガラス材料が必要である。しかし、化学的安定性や耐熱衝撃性に関し、ガラス材料とセラミック素材の間には大きな隔たりがある。したがって、窓ガラス材料の化学的安定性や温度衝撃への耐性を向上させることが、厳しい外部環境下での感光デバイスの信頼性を向上させる最善の方法である。
【０００３】
また、感光性チップの窓であるガラス材料は、紫外－可視－近赤外の異なる波長帯の感光ニーズに対応するため、360nmから2000nmの範囲で高い透過率が要求されている。ガラス材料の透過率は通常360nmから2000nmへと徐々に増加するため、ガラスの最低透過率は360nmの内部透過率（τ
360nm
）で特徴付けることができる。τ
360nm
が78％以上であれば、当該パッケージガラスは上記波長帯の透過率の要件を満たすことができることを表している。パッケージ用ガラスは反射損失を極力避ける必要があるため、屈折率が1.60を超えるとガラスの反射損失が大きくなる。反射防止膜をコーティングすることで反射損失を低減することは可能であるが、コストアップや迷光の干渉の問題が発生する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、光透過率が高く、化学的安定性に優れたガラス材料を提供することである。
【０００５】
本発明が技術的課題を解決するために採用する技術方案は次のとおりである。
(1) 重量％で以下の成分を含む、ガラス材料：
SiO
2
：50～70％、B
2
O
3
：3～15％、TiO
2
：0.5～10％、ZnO：1～12％、Al
2
O
3
：0.5～10％、Na
2
O＋K
2
O：5～22％であり、B
2
O
3
／SiO
2
は0.06～0.26、（TiO
2
+ZnO）/Al
2
O
3
は0.5～8.0である。
【０００６】
(2) 重量％で以下の成分をさらに含む、(1)に記載のガラス材料：
MgO＋CaO＋SrO＋BaO：0～10％；及び／又はLi
2
O：0～5％；及び／又はP
2
O
5
：0～5％；及び／又はZrO
2
：0～5％；及び／又はLa
2
O
3
：0～5％；及び／又はY
2
O
3
：0～5％、及び／又はGd
2
O
3
：0～5％、及び／又はNb
2
O
5
：0～5％、及び／又はWO
3
：0～5％、及び／又は清澄剤：0～1％。
【０００７】
(3) 重量％で以下の成分からなる、ガラス材料：
SiO
2
：50～70％、B
2
O
3
：3～15％、TiO
2
：0.5～10％、ZnO：1～12％、Al
2
O
3
：0.5～10％、Na
2
O＋K
2
O：5～22％、MgO＋CaO＋SrO＋BaO：0～10％、Li
2
O：0～5％、P
2
O
5
：0～5％、ZrO
2
：0～5％、La
2
O
3
：0～5％、Y
2
O
3
：0～5％、Gd
2
O
3
：0～5％、Nb
2
O
5
：0～5％、WO
3
：0～5％、清澄剤：0～1％であり、B
2
O
3
／SiO
2
が0.06～0.26、（TiO
2
＋ZnO）／Al
2
O
3
が0.5～8.0である。
【０００８】
(4) 重量％で以下の成分を含む、（1）～（3)のいずれか一つに記載のガラス材料：
B
2
O
3
／SiO
2
が0.08～0.2、及び／又は（TiO
2
＋ZnO）／Al
2
O
3
が0.7～7.0、及び／又は（SiO
2
＋TiO
2
）／（Na
2
O＋ZnO）が3.0～12.0；及び／又はZnO／B
2
O
3
が0.2～1.8；及び/又は(Na
2
O＋K
2
O)／Al
2
O
3
が0.8～8.0；及び／又は(Na
2
O＋K
2
O)/（B
2
O
3
＋ZnO)が0.2～2.5；及び／又は（B
2
O
3
＋K
2
O）／Al
2
O
3
が1.0～10.0である。
【０００９】
(5) 重量％で以下の成分を含む、（1）～（3)のいずれか一つに記載のガラス材料：
(MgO＋CaO＋SrO＋BaO)／ZnOが1.0以下、及び／又は(MgO＋CaO＋SrO＋BaO)／Al
2
O
3
が1.0以下、及び／又は(MgO＋CaO＋SrO＋BaO)／(Na
2
O＋K
2
O）が1.0以下である。
【００１０】
(6) 重量％で以下の成分を含む、（1）～（3)のいずれか一つに記載のガラス材料：
SiO
2
：55～68％、及び／又はB
2
O
3
：5％超13％以下、及び／又はTiO
2
：1.5～8％、及び／又はZnO：2～10％、及び／又はAl
2
O
3
：1～8％、及び／又はNa
2
O＋K
2
O：6～20％、及び／又はMgO＋CaO＋SrO＋BaO：0～5％、及び／又はLi
2
O：0～3％、及び／又はP
2
O
5
：0～3％、及び／又はZrO
2
：0～3％、及び／又はLa
2
O
3
：0～3％、及び／又はY
2
O
3
：0～3％、及び／又はGd
2
O
3
：0～3％、及び／又はNb
2
O
5
：0～3％、及び／又はWO
3
：0～3％、及び／又は清澄剤：0～0.5%である。
（【００１１】以降は省略されています）

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