JP2015030625A - レーザ光によるガラス基板融着方法及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態によるレーザ加工装置を図1に示す。このレーザ加工装置は、重ね合わされた2枚のガラス基板G1,G2が載置されるワークテーブル1と、レーザ発振器2と、光学系3と、走査機構としてのテーブル移動機構4と、を備えている。
以上のレーザ加工装置を用いて、2枚のガラス基板を融着させる場合は、以下の工程によって行われる。
図2に、板厚が0.2mmの無アルカリガラス(例えばOA10(製品名:日本電気硝子社製))のガラス基板に対するレーザ光の波長と透過率との関係を示している。また、図3に、板厚が0.5mmのソーダガラスのガラス基板に対するレーザ光の波長と透過率との関係を示している。
ガラス基板に前述のような中赤外光のレーザ光を照射した場合に、ガラス基板表面に凸部が形成される様子を図4に示している。この図4の例のガラス基板及びレーザ照射条件は以下の通りである。
レーザ光:ZBLANファイバーレーザ、波長2.7μm、出力7W、連続発振、走査速度20mm/s
また、この実験例では、レーザ光の焦点位置を変えた場合に、凸部の高さがどの程度変わるかも確認した。焦点位置は、図4(a)では左側が基板内部に0.8mm入った位置、同図右側は基板内部に0.6mm入った位置、(b)は基板内部に0.2mm入った位置、(c)は基板表面から0.2mmの高さの位置、(d)は基板表面から1mmの高さの位置である。
図5に、図4と同じ条件で2枚のガラス基板を融着した場合の断面を示している。この顕微鏡写真で示すように、上側のガラス基板の裏面の溶融幅は70μmであり、両ガラス基板が強固に融着されていることがわかる。
(1)中赤外光のレーザ光をガラス基板に照射することによって、レーザ光はガラス基板の内部まで浸透しながら吸収され、このためガラス基板の表面から内部にわたって均一に加熱される。したがって、ガラス基板の熱損傷を抑制しつつ、ガラス基板を溶融させることが可能となる。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
2 レーザ発振器
3 光学系
4 テーブル移動機構
G1,G2 ガラス基板
Claims (14)
- 重ね合わされたガラス基板にレーザ光を照射してガラス基板同士を融着させるガラス基板の融着方法であって、
2枚のガラス基板を、前記2枚のガラス基板の間にレーザ光吸収材を介在させることなしに重ね合わせる第1工程と、
前記重ね合わされたガラス基板の一方側の主面から波長が2.7μm以上6.0μm以下の中赤外光のレーザ光を照射しながら融着予定ラインに沿って走査し、前記2枚のガラス基板を融着する第2工程と、
を備えたレーザ光によるガラス基板融着方法。 - 前記第2工程では、波長が2.7μm以上5.0μm以下の中赤外光のレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1に記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程では、連続発振のレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1に記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程では、繰り返し周波数が1MHz以上の擬似連続発振のパルスレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1に記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程では、繰り返し周波数が10kHz以上のパルスレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1に記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第1工程では、2枚のガラス基板を押圧することなく重ね合わせる、請求項1から5のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程では、前記レーザ光の照射及び走査により、2枚のガラス基板の対向面にそれぞれ凸部を形成するとともに前記凸部同士を融着させ、前記2枚のガラス基板の間に所定の隙間を介在させる、請求項1から6のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程では、Er:Y2O3、Er:ZBLAN、Er:YSGG、Er:GGG、Er:YLF、Er:YAG、Dy:ZBLAN、Ho:ZBLAN、CO、Cr:ZnSe、Cr:ZnS、Fe:ZnSe、Fe:ZnS、半導体レーザの中赤外のレーザ光群の中から選択されたいずれかのレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1から7のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 重ね合わされたガラス基板にレーザ光を照射してガラス基板同士を融着させるレーザ加工装置であって、
それらの間にレーザ光吸収材を介在させることなしに重ね合わされた2枚のガラス基板が載置されるワークテーブルと、
波長が2.7以上6.0μm以下の中赤外光のレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器からのレーザ光を集光して前記2枚のガラス基板の間を通過するように照射する光学系と、
前記光学系と前記ワークテーブルとを相対的に移動させて、集光されたレーザ光を融着予定ラインに沿って走査する走査機構と、
を備えたレーザ加工装置。 - 前記レーザ発振器は波長が2.7以上5.0μm以下の中赤外光のレーザ光を発振する、請求項9に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は前記レーザ光を連続発振する、請求項9に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は繰り返し周波数が1MHz以上のパルスレーザ光を擬似連続発振する、請求項9に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は繰り返し周波数が10kHz以上のパルスレーザ光を発振する、請求項9に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は、Er:Y2O3、Er:ZBLAN、Er:YSGG、Er:GGG、Er:YLF、Er:YAG、Dy:ZBLAN、Ho:ZBLAN、CO、Cr:ZnSe、Cr:ZnS、Fe:ZnSe、Fe:ZnS、半導体レーザの中赤外のレーザ光群の中から選択されたいずれかのレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項9から13のいずれかに記載のレーザ加工装置。
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