JP2014015354A - Assembly and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、接合体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a joined body and a manufacturing method thereof.
従来、例えば特許文献1などにおいて、フェムト秒からピコ秒オーダーの超短パルスレーザー光を利用して複数の部材を接合する方法が提案されている。この方法では、接合しようとする2つの部材を圧接させた状態で、超短パルスレーザー光を照射する。このレーザーの照射により形成されたフィラメント領域において多光子吸収現象が発現する。その結果、フィラメント領域が局所的に加熱され、フィラメント領域が溶融状態となる。溶融状態となったフィラメント領域が固化することにより2つの部材が接合される。
Conventionally, for example,
超短パルスレーザー光を用いた接合方法では、微少なフィラメント領域が局所的に加熱されるため、部材の温度を上昇させることなく接合を行うことができる。 In the joining method using the ultrashort pulse laser beam, since a minute filament region is locally heated, the joining can be performed without increasing the temperature of the member.
超短パルスレーザー光を用いた接合方法は、一方の部材がパルスレーザーを透過させるものである限りにおいて、どのような部材の接合にも利用することができる。従って、超短パルスレーザー光を用いた接合方法によれば、例えば、ヤング率や熱膨張係数の異なる部材同士を接合することもできる。 The joining method using an ultrashort pulse laser beam can be used for joining any member as long as one member transmits a pulse laser. Therefore, according to the joining method using ultrashort pulse laser light, for example, members having different Young's modulus and thermal expansion coefficient can be joined.
しかしながら、接合された部材間でヤング率や熱膨張係数が異なる場合は、接合の信頼性が低くなりがちであるという問題がある。すなわち、接合された部材が剥離しやすいという問題がある。 However, when the Young's modulus and the coefficient of thermal expansion differ between the joined members, there is a problem that the reliability of the joining tends to be low. That is, there exists a problem that the joined member tends to peel.
本発明の主な目的は、接合の信頼性が高い接合体を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a bonded body having high bonding reliability.
本発明に係る接合体は、第1の部材と、第2の部材と、ガラスフィルムとを備える。第2の部材は、第1の部材とはヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる。ガラスフィルムは、第1の部材と第2の部材との間に配されている。第1の部材、ガラスフィルム及び第2の部材に跨がって接合領域が形成されている。 The joined body according to the present invention includes a first member, a second member, and a glass film. The second member is different from the first member in at least one of Young's modulus and thermal expansion coefficient. The glass film is disposed between the first member and the second member. A joining region is formed across the first member, the glass film, and the second member.
接合領域は、超短パルスレーザー光の照射により生じたフィラメント領域が溶融状態となった後に固化することにより形成された領域であることが好ましい。 The bonding region is preferably a region formed by solidifying after the filament region generated by the irradiation of the ultrashort pulse laser beam is in a molten state.
接合領域が端面に露出していないことが好ましい。 It is preferable that the joining region is not exposed at the end face.
第1の部材がガラスにより構成されており、第2の部材が強化ガラスまたはセラミックスにより構成されていてもよい。 The first member may be made of glass, and the second member may be made of tempered glass or ceramics.
本発明に係る接合体の製造方法では、第1の部材と、第1の部材とはヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる第2の部材とをガラスフィルムを介して圧接させた状態で超短パルスレーザー光を照射する。これにより、第1の部材、ガラスフィルム及び第2の部材に跨がる接合領域を有する接合体を得る。 In the method for manufacturing a joined body according to the present invention, the first member and the second member, which are different from each other in at least one of Young's modulus and thermal expansion coefficient, are press-contacted via a glass film. Irradiate ultra-short pulse laser light in the state. Thereby, the joined body which has a joining area | region straddling a 1st member, a glass film, and a 2nd member is obtained.
第1及び第2の部材の少なくとも一方とガラスフィルムとが超短パルスレーザー光を透過させるものであることが好ましい。 It is preferable that at least one of the first and second members and the glass film transmit ultrashort pulse laser light.
本発明によれば、接合の信頼性が高い接合体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a bonded body with high bonding reliability.
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。 Hereinafter, an example of the preferable form which implemented this invention is demonstrated. However, the following embodiment is merely an example. The present invention is not limited to the following embodiments.
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。 Moreover, in each drawing referred in embodiment etc., the member which has a substantially the same function shall be referred with the same code | symbol. The drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described. A ratio of dimensions of an object drawn in a drawing may be different from a ratio of dimensions of an actual object. The dimensional ratio of the object may be different between the drawings. The specific dimensional ratio of the object should be determined in consideration of the following description.
図1は、本実施形態における接合工程を説明するための略図的断面図である。図2は、本実施形態において製造された接合体の一部分の略図的断面図である。本実施形態では、主として図1を参照しながら図2に示す接合体1の製造方法について説明した後に、図2を参照しながら接合体1の構成について説明する。なお、図1及び図2においては、描画の便宜上、断面のハッチングを省略している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a bonding step in the present embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a part of the joined body manufactured in the present embodiment. In the present embodiment, the method of manufacturing the joined
まず、図2に示される第1の部材11、第2の部材12及びガラスフィルム13を用意する。
First, the
第1の部材11と第2の部材12とでは、ヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる。第1及び第2の部材11,12の構成材料は特に限定されない。第1及び第2の部材11,12は、それぞれ、ガラス、セラミックス、金属などにより構成されていてもよい。例えば、第1及び第2の部材11,12の一方がガラスにより構成されており、第1及び第2の部材11,12の他方が強化ガラスまたはセラミックにより構成されていてもよい。第1及び第2の部材11,12の少なくとも一方が、加熱されることにより強化特性が変化する強化ガラスからなる場合に、温度上昇を抑制しつつ接合できる本実施形態の接合方法が特に有効である。また、第1及び第2の部材11,12の少なくとも一方が後述する超短パルスレーザー光14を透過させるものであることが好ましい。本実施形態の場合は、超短パルスレーザー光14の入射側に位置する第1の部材11が超短パルスレーザー光14を透過させるものであることが好ましい。
The
ガラスフィルム13を構成するガラスの種類は特に限定されない。ガラスフィルム13は、例えば、珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、硼酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラスなどにより構成されていてもよい。また、ガラスフィルム13の幅は、1mm〜10mm程度のものを用いることができる。ガラスフィルム13は、超短パルスレーザー光を透過させるものであることが好ましい。
The kind of glass which comprises the
なお、本発明において、「ガラスフィルム」とは、厚みが200μm以下のガラス材をいう。 In the present invention, the “glass film” refers to a glass material having a thickness of 200 μm or less.
次に、第1の部材11と第2の部材12とをガラスフィルム13を介して圧接させる。その状態で、超短パルスレーザー光14を第1の部材11側から、第1及び第2の部材11,12とガラスフィルム13との積層体に照射する。この場合、少なくとも第1の部材11及びガラスフィルム13が超短パルスレーザー光14を透過することが必要となる。
Next, the
ここで、「超短パルスレーザー光」とは、パルス幅が1×10−9秒未満であるパルスレーザーをいう。特許文献1にも記載されているように、超短パルスレーザー光がガラスなどの媒質に入射すると、3次の非線形光学効果と、プラズマ形成による屈折率の減少効果とが生じる。これら2つの効果が均衡することにより、所定の距離にわたって最小ビーム径で伝搬するフィラメンデーションという現象が生じる。このフィラメンデーションが生じている領域をフィラメント領域と呼ぶ。
Here, “ultrashort pulse laser light” refers to a pulse laser having a pulse width of less than 1 × 10 −9 seconds. As described in
本実施形態では、フィラメント領域A1がガラスフィルム13を介して第1の部材11と第2の部材12とに跨がって形成されるように超短パルスレーザー光14を照射する。積層体にフィラメント領域A1が形成されると、フィラメント領域A1において多光子吸収現象が生じる。このため、フィラメント領域A1が選択的に加熱され、フィラメント領域A1が溶融状態となる。超短パルスレーザー光14の照射が終了すると、溶融状態となったフィラメント領域A1は、冷却され、固化する。これにより、図2に示されるように、第1の部材11、ガラスフィルム13及び第2の部材12に跨がる接合領域A2が形成される。これにより、接合体1が得られる。
In the present embodiment, the ultrashort
図2に示されるように、接合体1は、第1の部材11と、第2の部材12と、第1の部材11と第2の部材12との間に配されたガラスフィルム13とを有する。接合領域A2は、第1の部材11、ガラスフィルム13及び第2の部材12に跨がって設けられている。接合領域A2は、接合体1の端面に露出していない。
As shown in FIG. 2, the joined
なお、図1及び図2においては、描画の便宜上、フィラメント領域A1及び接合領域A2は、それぞれ、実際の領域よりも幅太に描画されている。 In FIG. 1 and FIG. 2, for convenience of drawing, the filament area A1 and the bonding area A2 are drawn wider than the actual area, respectively.
ところで、第1の部材と第2の部材とを接合させる場合、第1の部材と第2の部材とを直接接合しようとするのが通常である。しかしながら、第1の部材と第2の部材とでヤング率や熱膨張係数が異なると、接合によって生じる残留応力や接合体の温度が変化した際に生じる応力によって第1の部材と第2の部材とが剥離しやすい。 By the way, when joining a 1st member and a 2nd member, it is normal to try to join a 1st member and a 2nd member directly. However, if the Young's modulus and the thermal expansion coefficient are different between the first member and the second member, the first member and the second member are caused by the residual stress generated by bonding or the stress generated when the temperature of the bonded body changes. And are easy to peel off.
ここで、接合体1では、第1の部材11と第2の部材12との間にガラスフィルム13が介在しており、接合領域A2が、第1の部材11、ガラスフィルム13及び第2の部材12に跨がって形成されている。このため、接合によって生じた残留応力がガラスフィルム13によって緩和されやすい。また、接合体1の温度が変化した際などに生じる応力もガラスフィルム13によって緩和されやすい。従って、第1の部材11と第2の部材12とが剥離しにくい、接合の信頼性に優れた接合体1を得ることができる。より優れた接合の信頼性を得る観点からは、接合領域A2が相互に間隔をおいて複数設けられていることが好ましい。
Here, in the joined
なお、本実施形態の接合方法は、フィラメント領域A1の長さよりも薄いガラスフィルム13を用いることにより初めて可能となる方法である。
In addition, the joining method of this embodiment is a method which becomes possible only by using the
1…接合体
A1…フィラメント領域
A2…接合領域
11…第1の部材
12…第2の部材
13…ガラスフィルム
14…超短パルスレーザー光
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1の部材とはヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる第2の部材と、
前記第1の部材と前記第2の部材との間に配されたガラスフィルムと、
を備え、
前記第1の部材、前記ガラスフィルム及び前記第2の部材に跨がって接合領域が形成されている、接合体。 A first member;
A second member that is different from at least one of Young's modulus and thermal expansion coefficient from the first member;
A glass film disposed between the first member and the second member;
With
A joined body in which a joining region is formed across the first member, the glass film, and the second member.
前記第2の部材が強化ガラスまたはセラミックスにより構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接合体。 The first member is made of glass;
The joined body according to any one of claims 1 to 3, wherein the second member is made of tempered glass or ceramics.
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