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ガラス材料の加工法

国内特許コード P07P005765
掲載日 2008年2月1日
出願番号 特願2006-191795
公開番号 特開2008-019123
登録番号 特許第4734569号
出願日 平成18年7月12日(2006.7.12)
公開日 平成20年1月31日(2008.1.31)
登録日 平成23年5月13日(2011.5.13)
発明者
  • 小松 高行
  • 本間 剛
  • 紅野 安彦
  • 藤原 巧
出願人
  • 国立大学法人長岡技術科学大学
発明の名称 ガラス材料の加工法
発明の概要

【課題】ガラスの表面または内部に対し微細なパターンを高精度で効率良く、低コストで形成する。
【解決手段】特定のガラス形成酸化物と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移元素及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種とを含有するガラス母体に、チタン、鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、バナジウム、銅から選ばれる少なくとも1種を添加してなるガラスの表面または内部に、局所的な異質層を形成した後、エッチング剤と接触させて前記異質層または該異質層の周囲部分を除去することを特徴とするガラス材料の加工法。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年、ディスプレイパネル、光導波路、フォトニック結晶等に代表されるように、ガラス材料の微細加工技術において、ナノ~サブμmオーダーでの加工技術が要求されつつある。一般的にガラス表面を加工する技術としては(1)半導体プロセスを応用したフォトリソグラフィーや、(2)現在プラズマディスプレイパネルのリプ形成において利用されているサンドブラスト加工等が挙げられる(例えば、特許文献1~3参照)。しかし、フォトリソグラフィーでは半導体技術をそのまま応用できるため、ナノオーダーでの加工が可能であるものの、レジスト形成-エッチング-レジスト除去の一連の工程を経るため工程が複雑である。また、サンドブラスト加工では、大面積領域を高速に加工できるものの、マイクロメートルオーダーより微細な加工は困難である。



また、これらの手法はガラス表面を加工する方法であるが、ガラス内部を微細加工する方法は報告例が少ない。良く知られた方法では、ピコ~フェムト秒のパルス幅を持つレーザを透明なガラスに集光照射して集光点で小爆発(マイクロエクスプロージョン)を誘起させてスルーホールを形成する方法が報告されている(例えば、特許文献4参照)。しかし、加工対象の多くはシリカ系であり、密度の高いガラスに対しては注入するエネルギー量(消費電力)に対する加工効率が悪く実用的な技術までには至っていない。また、加工部が滑らかな仕上がりであることも電子部品及び光学部品等の応用には必要事項であるが、上記のフォトリソグラフィー以外で達成することは困難であった。




【特許文献1】特開平6-64939号公報

【特許文献2】特開平10-104815号公報

【特許文献3】特開平5-182592号公報

【特許文献4】特開2004-101585号公報

産業上の利用分野


本発明は、ガラスの表面及び/または内部にパターンを形成するための微細加工技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
SiO、GeO、B、P、TeO、Ga、MoO及びWOから選ばれる少なくとも1種のガラス形成酸化物と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移元素及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種とを含有するガラス母体に、チタン、鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、バナジウム、銅から選ばれる少なくとも1種を添加してなるガラスを、(a)還元処理または酸化処理して表面から所定深度にわたりレーザ光の発振波長における吸収係数が増大した光吸収層を形成した後、(b)ガラス表面または前記光吸収層の所定の深度にレーザ光の焦点を合わせて該レーザ光を照射し、前記ガラスの表面から前記深度にわたり前記ガラスに含まれる成分からなる異質層を形成した後、エッチング剤と接触させて前記異質層または該異質層の周囲部分を除去することを特徴とするガラス材料の加工法。

【請求項2】
前記(a)の後に、還元処理により前記光吸収層を形成した場合は酸化処理を行い、酸化処理により前記光吸収層を形成した場合は還元処理を行って当該光吸収層のガラス表面側の領域を一部消失させる工程を行うことを特徴とする請求項1記載のガラス材料の加工法。

【請求項3】
レーザ光を照射して異質層を形成した後、光吸収層を還元処理により形成した場合は酸化処理を行い、酸化処理により形成した場合は還元処理を行って前記光吸収層を消失させることを特徴とする請求項1または2記載のガラス材料の加工法。

【請求項4】
異質層として、ガラス組成の異なる領域、クラック、屈折率の異なる領域、結晶化領域または相分離領域を形成することを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載のガラス材料の加工法。

【請求項5】
結晶化領域が、非線形光学結晶BaTiSi、BaTiGe、BiBO、BaB、(Sr、Ba)NbO、LaBGeO、Nd(MoO、Sm(MoO、Gd(MoO、BaTi(BO、BaTi(BO、LiBGeO、BaTiO、LiNbO、KNbOからなる結晶群の少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項4記載のガラス材料の加工法。

【請求項6】
レーザ光を、連続的に移動させながら間歇的に照射する、あるいは移動速度0.1~5000μm/sにて連続的に移動させることで異質層をパターン化することを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載のガラス材料の加工法。
産業区分
  • 窯業
  • 窯業
  • 光学装置
  • 光学装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006191795thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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