激光加工用玻璃以及使用其的带孔玻璃的制造方法技术

本发明专利技术提供激光加工用玻璃以及使用其的带孔玻璃的制造方法。本发明专利技术提供在组合基于紫外线激光照射的变质部形成与蚀刻的微小孔一并加工技术中能够制作具有圆形的轮廓与平滑的内壁的孔、且能够进行实用的连续生产的玻璃组成。本发明专利技术涉及一种激光加工用玻璃，其包含着色成分的金属氧化物，玻璃的组成以摩尔％表示，包含：45.0％≤SiO2≤68.0％、2.0％≤B2O3≤20.0％、3.0％≤Al2O3≤20.0％、0.1％≤TiO2＜5.0％以及0％≤ZnO≤9.0％，并且0≤Li2O+Na2O+K2O＜2.0％。

Glass for laser processing and method for producing perforated glass using the same

The invention provides glass for laser processing and manufacturing method of perforated glass using the same. The invention provides a composition based on the ultraviolet laser irradiation of metamorphic formation can be produced with a smooth circular contour and the inner wall of the hole, and can be used for continuous production of glass composition and practical micro hole etching and processing technology. The invention relates to a glass with a laser processing, comprising a coloring component metal oxide glass composition in mol% said, including: 45% = SiO2 = 68%, 2% = B2O3 = 20%, 3% = Al2O3 = 20%, 0.1% < TiO2 < 5% and 0% = ZnO = 9%, Na2O+K2O < 0 and < Li2O+ 2%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光加工用玻璃以及使用其的带孔玻璃的制造方法
本专利技术涉及激光加工用玻璃以及使用该激光加工用玻璃的带孔玻璃的制造方法。
技术介绍
作为用于MEMS或者电子设备的微小元件而使用排列有许多微小贯通孔的材料。作为该材料，通常使用由温度变化引起的膨胀收缩小且难以产生破损的硅晶片(CTE＝35×10-7/℃左右)。另外，还具有因热膨胀系数(CTE)小而由温度变化引起的特性的变动小等特征。另一方面，作为硅晶片的母材的硅单晶的制造耗费非常高的成本，因此硅晶片也非常昂贵。另外，在作为实用化的朝硅晶片的开孔加工方法的利用了烧蚀的激光加工中，需要向一个孔照射多道脉冲，难以高速加工，生产节拍(TaktTime)变长，因此加工成本也变得高昂。另一方面，已知有组合紫外线激光脉冲的照射与湿式蚀刻而能够进行理论上每秒1000个以上的高速开孔加工的技术(专利文献1)。根据本加工方法，利用规定的透镜对535nm以下的波长的脉冲激光进行聚光，之后向欲形成孔的基板状的玻璃照射，形成变质部。另外，利用形成的变质部的部分的蚀刻速度比其它部分大这一点，将形成有变质部的玻璃浸入氟酸溶液，使变质部的部分形成贯通孔或者有底孔。根据该专利文献1，在实施例1、12等所记载的含钛硅酸盐玻璃中，实现了圆柱状、圆锥台状的贯通孔的一并同时制作。然而，实施例所公开的玻璃组成存在如下问题：由于以氧化物的形态大量含有碱金属，因此热膨胀系数大于硅晶片，不适合MEMS、电子设备用途，或者由于作为失透的晶核形成剂而高浓度地含有作为促进失透的产生的成分被知晓的钛，因此玻璃容易失透而不适合连续生产，组成所含的碱成分污染设备的制造工序等。现有技术文献专利文献专利文献1：专利第4672689号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的在于，提供一种玻璃，在组合了基于紫外线激光照射的变质部形成与蚀刻的微小孔一并加工技术中，能够制作具有圆形的轮廓与平滑的内壁的孔，能够进行实用的连续生产。用于解决课题的手段本专利技术人最先发现在仅使玻璃包含Ti无法获得足够的孔品质的情况下，通过组合包含Fe或者Ce等的金属氧化物即着色成分进行使用，获得良好的孔品质。本专利技术提供一种激光加工用玻璃，包含着色成分的金属氧化物，玻璃的组成以摩尔％表示，包含：45.0％≤SiO2≤68.0％；2.0％≤B2O3≤20.0％；3.0％≤Al2O3≤20.0％；0.1％≤TiO2＜5.0％；以及0％≤ZnO≤9.0％，并且0≤Li2O+Na2O+K2O＜2.0％。另外，本专利技术提供一种制造带孔玻璃的方法，通过利用透镜对规定的激光脉冲进行聚光并向上述的激光加工用玻璃照射而在照射部形成变质部的工序[i]、以及使用蚀刻液至少对该变质部进行蚀刻的工序[ii]，制造带孔玻璃。专利技术效果通过使用本专利技术的激光加工用玻璃，在组合有基于紫外线激光照射的变质部形成与蚀刻的微小孔一并加工技术中，能够制造具备具有圆形的轮廓与平滑的内壁的孔的玻璃。另外，本专利技术的玻璃通过规定的穿孔方法能够抑制加工部分周边的裂缝等的玻璃的变形，能够获得具备在面内偏差较小的孔的玻璃。另外，本专利技术所使用的激光产生Nd：YVO激光的高次谐波，能够使用纳秒激光，因此不需要使用通常价格高昂的飞秒激光，在工业上是有利的。另外，本专利技术的玻璃即便不涉及穿孔等加工，在满足必要的透射率特性等光学特性的情况下也可以作为无碱玻璃基板而适当用作显示器或触摸面板等的显示装置用元件。附图说明图1是本专利技术的制造方法的示意图。图2是关于本专利技术的圆形度或者轮廓的评价方法的说明图。图3是关于本专利技术的孔内壁的平滑性的评价方法的说明图。图4是关于本专利技术的玻璃的孔的深度的评价方法的说明图。图5是关于使用了本专利技术的激光加工用玻璃的应用例(插入器用玻璃基板)的说明图。具体实施方式本专利技术的激光加工用玻璃的特征在于，包含着色成分的金属氧化物，玻璃的组成以摩尔％表示为，包含：45.0％≤SiO2≤68.0％；2.0％≤B2O3≤20.0％；3.0％≤Al2O3≤20.0％；0.1％≤TiO2＜5.0％；以及0％≤ZnO≤9.0％，并且0≤Li2O+Na2O+K2O＜2.0％。本专利技术的激光加工用玻璃的50～350℃的平均热膨胀系数(在本说明书中仅称作“热膨胀系数”)优选为70×10-7/℃以下，更优选为60×10-7/℃以下，进一步优选为50×10-7/℃以下，特别优选为45×10-7/℃以下。另外，热膨胀系数的下限没有特别限定，例如可以为10×10-7/℃以上，也可以为20×10-7/℃以上。热膨胀系数如以下那样测定。首先，制作直径5mm、高度18mm的圆柱形状的玻璃试料。通过将其从25℃升温至玻璃试料的屈服点，测定各温度时的玻璃试料的伸长率，由此计算热膨胀系数。计算50～350℃的范围的热膨胀系数的平均值，能够获得平均热膨胀系数。实际的热膨胀系数的测定是使用NETZSCH社的热机分析装置TMA4000SA在5℃/分的升温速度条件下测定的。本专利技术的激光加工用玻璃的吸收系数α优选为1～50/cm，更优选为3～40/cm，但也可以调整为在厚度的整个宽度方向上形成变质部所需的吸收系数。当吸收系数α超过50/cm时，吸收过强，在玻璃的表面侧吸收大部分的能量，能量不会到达至背面侧的附近，无法形成贯通的变质部。当吸收过弱时，能量直接穿过玻璃而未被吸收，无法形成变质部。吸收系数α能够通过测定厚度t(cm)的玻璃基板的透射率以及反射率来计算。针对厚度t(cm)的玻璃基板，使用分光光度计(例如日本分光株式会社制紫外可见近红外分光光度计V-670)测定规定的波长(波长535nm以下)的透射率T(％)与入射角12°的反射率R(％)。根据获得的测定值并使用以下的式子来计算吸收系数α。α＝(1/t)*ln{(1-R)/T}以下说明本专利技术的激光加工用玻璃能够含有的各成分。需要说明的是，在本说明书中，数值范围(各成分的含量、根据各成分计算的值以及各物性等)的上限值以及下限值能够适当组合。(1)SiO2SiO2是构成玻璃的主要网络的网眼形成氧化物。通过含有SiO2，有助于提高化学耐久性，并且能够调整温度与粘度的关系，且能够调整失透温度。SiO2的含量过多时，在实际使用的不足1700℃的温度下难以熔融，SiO2的含量过少时，产生失透的液相温度降低。在本专利技术的玻璃中，SiO2的含量为45.0摩尔％以上，优选为50.0摩尔％以上，更优选为52.0摩尔％以上，进一步优选为55.0摩尔％以上。另外，SiO2的含量为68.0摩尔％以下，优选为66.0摩尔％以下，更优选为65.0摩尔％以下，进一步优选为63.0摩尔％以下。(2)B2O3B2O3与SiO2同样是构成玻璃的主要网络的网眼形成氧化物。通过含有B2O3，能够使玻璃的液相温度降低，调整为实际使用的熔融温度。在SiO2含量比较多的无碱或者微碱玻璃中，在B2O3的含量过少的情况下，难以在实际使用的不足1700℃的温度下熔融。在B2O3的含量过多的情况下，也在高温的熔融中挥发量增大，难以稳定地维持组成比。B2O3的含量为2.0～20.0摩尔％。另外，在7.0摩尔％以下，粘性增大，玻璃的熔解的难易度升高，在超过17.0摩尔％的情况下应变点变小，因此B2O3的含量优选为7.0摩尔％以上，更优选为7.5摩尔％以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工用玻璃，其中，所述激光加工用玻璃包含着色成分的金属氧化物，玻璃的组成以摩尔％表示，包含：45.0％≤SiO2≤68.0％；2.0％≤B2O3≤20.0％；3.0％≤Al2O3≤20.0％；0.1％≤TiO2＜5.0％；以及0％≤ZnO≤9.0％，并且0≤Li2O+Na2O+K2O＜2.0％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.10 JP 2015-0243431.一种激光加工用玻璃，其中，所述激光加工用玻璃包含着色成分的金属氧化物，玻璃的组成以摩尔％表示，包含：45.0％≤SiO2≤68.0％；2.0％≤B2O3≤20.0％；3.0％≤Al2O3≤20.0％；0.1％≤TiO2＜5.0％；以及0％≤ZnO≤9.0％，并且0≤Li2O+Na2O+K2O＜2.0％。2.根据权利要求1所述的激光加工用玻璃，其中，1.0％≤ZnO≤8.0％。3.根据权利要求1或2所述的激光加工用玻璃，其中，着色成分的金属氧化物包含选自Fe、Ce、Bi、W、Mo、Co、Mn、Cr、V以及Cu中的至少一种金属的氧化物。4.根据权利要求1或3所述的激光加工用玻璃，其中，玻璃的组成以摩尔％表示，包含：45.0％≤SiO2≤66.0％；7.0％≤B2O3≤17.0％；7.0％≤Al2O3≤13.0％；0.1％≤TiO2≤4.0％；以及0％≤ZnO≤9.0％，并且58.0％≤SiO2+B2O3≤76.0％；6.0％≤MgO+CaO+SrO+BaO≤25.0％；0≤Li2O+Na2O+K2O＜2.0％。5.根据权利要求2或3所述的激光加工用玻璃，其中，玻璃的组成以摩尔％表示，包含：45.0％≤SiO2≤66.0％；7.0％≤B2O3≤17.0％；7.0％≤Al2O3≤13.0％；0.1％≤TiO2≤4.0％；以及1.0％≤ZnO≤8.0％，并且58.0％≤SiO2+B2O3≤76.0％；6.0％≤MgO+CaO+SrO+BaO≤25.0％；0≤Li2O+Na2O+K2O＜2.0％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光加工用玻璃，其中，着色成分的金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上辉英，仓知淳史，
申请(专利权)人：日本板硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP