JP2017031024A - 孔を有するガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面にキズが生じ難く、また生産性を高めることが可能な、孔を有するガラス基板の製造方法を提供する。【解決手段】孔を有するガラス基板の製造方法であって、（１）相互に対向する第１および第２の表面を有するガラス板の前記第１の表面に、硬化性樹脂を塗布する工程と、（２）前記硬化性樹脂を硬化して、第１の保護膜を形成する工程と、（３）前記ガラス板を前記第１の保護膜の側から切断して、所定の寸法のガラス基板を得る工程と、（４）前記ガラス基板の前記第２の表面に、第２の保護膜を設置する工程と、（５）前記ガラス基板の前記第２の表面の側からレーザ光を照射することにより、前記ガラス基板に１または２以上の孔を形成する工程と、を有する製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、孔を有するガラス基板の製造方法に関する。

従来より、レーザ光源から生じたレーザ光をガラス基板に照射することにより、ガラス基板に１または２以上の貫通孔を形成する技術が知られている（例えば特許文献１）。

米国特許出願公開第２０１４／０１４７６２３号明細書

通常、貫通孔を有するガラス基板を製造する場合、
（１）大寸法のガラス板から、第１および第２の表面を有する所定の寸法のガラス基板が切断、採取され、
（２）ガラス基板の第１の表面に第１の保護膜が設置され、ガラス基板の第２の表面に第２の保護膜が設置され、
（３）ガラス基板の第２の保護膜の側（以下、「照射面」という）から、レーザ光照射が行われ、貫通孔が形成される。

ここで、（２）の工程は、（３）の工程中に、ガラス基板に加工屑（デブリ）が付着することを抑制するために実施される。

しかしながら、このような製造方法では、（１）の工程中に、ガラス基板にキズが生じるという問題が生じ得る。また、レーザ加工の前には、被加工対象となる各ガラス基板において、両表面に保護膜を設置する必要があるため、生産性を高めることが難しいという問題がある。

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、ガラス基板にキズが生じ難く、また生産性を高めることが可能な、孔を有するガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明では、孔を有するガラス基板の製造方法であって、
（１）相互に対向する第１および第２の表面を有するガラス板の前記第１の表面に、硬化性樹脂を塗布する工程と、
（２）前記硬化性樹脂を硬化して、第１の保護膜を形成する工程と、
（３）前記ガラス板を前記第１の保護膜の側から切断して、所定の寸法のガラス基板を得る工程と、
（４）前記ガラス基板の前記第２の表面に、第２の保護膜を設置する工程と、
（５）前記ガラス基板の前記第２の表面の側からレーザ光を照射することにより、前記ガラス基板に１または２以上の孔を形成する工程と、
を有する製造方法が提供される。

本明細書において、「孔」とは貫通した孔および所定の深さを有する非貫通の孔の両方を含むものとする。

本発明では、ガラス基板にキズが生じ難く、また生産性を高めることが可能な、孔を有するガラス基板の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による孔を有するガラス基板の製造方法のフローを模式的に示した図である。 図１に示した製造方法の一工程における態様を模式的に示した図である。 図１に示した製造方法の一工程における態様を模式的に示した図である。 図１に示した製造方法の一工程における態様を模式的に示した図である。 図１に示した製造方法の一工程における態様を模式的に示した図である。 図１に示した製造方法の一工程における態様を模式的に示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

図１には、本発明の一実施形態による孔を有するガラス基板の製造方法のフローを模式的に示す。

図１に示すように、本発明の一実施形態による孔を有するガラス基板の製造方法（以下、「第１の製造方法」と称する）は、
相互に対向する第１および第２の表面を有するガラス板の前記第１の表面に、硬化性樹脂を塗布する工程（ステップＳ１１０）と、
前記硬化性樹脂を硬化して、第１の保護膜を形成する工程（ステップＳ１２０）と、
前記ガラス板を前記第１の保護膜の側から切断して、所定の寸法のガラス基板を得る工程（ステップＳ１３０）と、
前記ガラス基板の前記第２の表面に、第２の保護膜を設置する工程（ステップＳ１４０）と、
前記ガラス基板の前記第２の表面の側からレーザ光を照射することにより、前記ガラス基板に１または２以上の孔を形成する工程（ステップＳ１５０）と、
前記ガラス基板から、前記第１および第２の保護膜を取り除く工程（ステップＳ１６０）と、
を有する。

なお、ステップＳ１６０は、任意に実施される工程であって、省略されても良い。

以下、図２〜図６を参照して、各工程について説明する。なお、図２〜図６は、第１の製造方法の一工程における態様を模式的に示した図である。

（ステップＳ１１０）
まず、図２に示すように、ガラス板１１０が準備される。ガラス板１１０は、相互に対向する第１の表面１１２と、第２の表面１１４とを有する。

ガラス板１１０の寸法は、特に限られないが、この段階では、ガラス板は、最終的に得られる孔を有するガラス基板よりも大きな寸法を有することに留意する必要がある。ガラス板の厚さは、例えば、０．０５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲であっても良い。

また、図２に示す例では、ガラス板１１０は、第１の寸法（例えば縦の長さ）Ｌ１および第２の寸法（例えば横の長さ）Ｌ２を有する矩形状である。しかしながら、これは単なる一例であって、ガラス板１１０は、矩形以外の形状（例えばディスク状など）を有しても良い。

ガラス板１１０の組成は、特に限られず、ガラス板１１０は、ソーダライムガラスおよび無アルカリガラス等であっても良い。ガラス板１１０は、ガラス板１１０の第１の表面１１２とおよび／または第２の表面１１４に、クロムなどの金属膜等が成膜されたガラスであっても良い。

次に、図３に示すように、ガラス板１１０の第１の表面１１２に、硬化性樹脂１２０が塗布される。

硬化性樹脂１２０の種類は、特に限られず、硬化性樹脂１２０は、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂等であっても良い。また、硬化性樹脂１２０の材質は、ガラス板を切断するステップＳ１２０において切断可能な材質であればよく、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。

硬化性樹脂１２０は、いかなる方法で、ガラス板１１０の第１の表面１１２に設置されても良い。例えば、硬化性樹脂１２０は、塗布法（刷毛塗り、スプレー塗布、スピンコート、バーコート）等により、ガラス板１１０の第１の表面１１２に設置しても良い。

硬化性樹脂１２０は、必要に応じて乾燥処理されても良い。

（ステップＳ１２０）
次に、ステップＳ１１０において、ガラス板１１０上に設置された硬化性樹脂１２０が硬化処理され、第１の保護膜１３０が形成される。例えば、硬化性樹脂１２０が紫外線硬化性樹脂の場合、硬化性樹脂１２０に紫外線を照射することにより、硬化性樹脂１２０が硬化される。また、硬化性樹脂１２０が熱硬化性樹脂の場合、硬化性樹脂１２０を加熱することにより、硬化性樹脂１２０が硬化される。

得られる第１の保護膜１３０の厚さは、例えば、２０μｍ〜５０μｍの範囲であることが好ましい。

第１の保護膜１３０のガラス板１１０に対する接着強度は、例えば、１０Ｎ／ｍ〜５０Ｎ／ｍの範囲であることが好ましい。接着強度が１０Ｎ／ｍを下回ると、以降の工程で、第１の保護膜１３０が剥離するおそれがある。また、接着強度が５０Ｎ／ｍを超えると、以降の工程（ステップＳ１６０）において、第１の保護膜１３０を手で剥がすことが難しくなるおそれがある。接着強度は、１２Ｎ／ｍ〜３０Ｎ／ｍの範囲がより好ましく、１５Ｎ／ｍ〜２０Ｎ／ｍの範囲がさらに好ましい。

なお、第１の保護膜１３０は、必ずしもガラス板１１０の第１の表面１１２全体に形成される必要はない。すなわち、第１の保護膜１３０は、ガラス板１１０の第１の表面１１２のうち、少なくとも、以降の工程（ステップＳ１３０）において、ガラス板１１０からガラス基板が採取される領域に、形成されていれば良い。

（ステップＳ１３０）
次に、図４に示すように、ガラス板１１０から、所定の寸法を有するガラス基板１４０が切断、採取される。ガラス基板１４０は、第１の保護膜１３０を有する。以降、明確化のため、ガラス基板１４０の第１の保護膜１３０が設置された側（ガラス板１１０の第１の表面１１２の一部に対応する）を第１の表面１４２と称し、反対側の表面（ガラス板１１０の第２の表面１１４の一部に対応する）を第２の表面１４４と称する。

ここで、ガラス基板１４０を採取する際には、ガラス板１１０は、第１の保護膜１３０の側から切断が開始される。これは、ガラス板１１０を第２の表面１１４の側から切断し始めた場合、第１の保護膜１３０を完全に切断するまで、すなわち、ガラス基板１４０がガラス板１１０から完全に分離されるまで、切断操作を完了することができなくなるからである。これに対して、ガラス板１１０を第１の保護膜１３０の側から切断した場合、ガラス板１１０の第１の表面１１２にある程度切り込みが導入された段階で、切断操作を中断することができる。その後は、ガラス板１１０に導入された切り込みを利用して、ガラス板１１０を割ることにより、ガラス基板１４０を分離することができる。従って、この場合、生産効率が向上する。

また、第１の製造方法では、ガラス板１１０の第１の表面１１２には、予め第１の保護膜１３０が設置されている。このため、ガラス基板１４０を採取するためのガラス板１１０の切断作業の際に、ガラス板１１０の第１の表面１１２にキズが生じるという問題を有意に抑制することができる。

（ステップＳ１４０）
次に、図５に示すように、採取された各ガラス基板１４０の第２の表面１４４に、第２の保護膜１５０が設置される。

第２の保護膜１５０は、例えば、樹脂フィルムまたはプラスチックフィルムのような、フィルム材料で構成される。そのようなフィルム材料をガラス基板１４０の第２の表面１４４に貼付することにより、第２の保護膜１５０が設置される。

第２の保護膜１５０の厚さは、特に限られないが、第１の保護膜１３０よりも厚いことが好ましい。第２の保護膜１５０の厚さは、例えば、５０μｍ〜１５０μｍの範囲であることが好ましい。薄い第２の保護膜１５０を使用した場合、以降の孔加工の工程（ステップＳ１５０）において、ガラス基板１４０にクラックが生じやすくなる。

ここで、第１の製造方法では、前工程（ステップＳ１３０）においてガラス基板１４０が採取された段階で、既に、ガラス基板１４０の第１の表面１４２に、第１の保護膜１３０が設置されている。このため、このステップＳ１４０では、ガラス基板１４０の第２の表面１４４にのみ保護膜を設置すれば良い。従って、第１の製造方法では、従来のような、各ガラス基板の第１および第２の表面の両方に保護膜を設置する必要がなくなり、生産効率を高めることができる。

なお、第１の保護膜１３０および第２の保護膜１５０が設置されたガラス基板１４０は、端面の面取り処理を行ってもよい。面取り処理は特に限定されないが、例えばガラス基板１４０の切断面とガラス基板１４０に設置された第１の保護膜１３０および／または第２の保護膜１５０の主平面との角部を除去すれば良い。

（ステップＳ１５０）
次に、図６に示すように、レーザ光照射により、ステップＳ１４０で準備されたガラス基板１４０に孔１６０が形成される。孔１６０としては、所望の深さを有する孔が形成される。孔１６０は、貫通孔であっても良く、所定の深さを有する非貫通孔であっても良い。

なお、レーザ光１５５は、第２の保護膜１５０の側から照射される。従って、ガラス基板１４０の第２の表面１４４の側が、レーザ光１５５の照射面となる。これは、第１の保護膜１３０の側をレーザ光１５５の照射面すると、ガラス基板１４０にクラックが生じやすくなるためである。

レーザ光１５５の種類は、特に限られない。レーザ光１５５は、例えばＣＯ_２レーザ、およびＹＡＧレーザ等であっても良い。

これにより、ガラス基板１４０に１または２以上の孔１６０が形成される。孔１６０の延伸方向に垂直な断面の最大寸法（通常、第２の表面１４４での開口直径）は、例えば、６０μｍ〜１００μｍの範囲である。

（ステップＳ１６０）
次に、必要な場合、ガラス基板１４０に設置された第１の保護膜１３０および／または第２の保護膜１５０が取り除かれる。

第１の保護膜１３０および／または第２の保護膜１５０の除去は、手作業または溶剤により実施されても良い。特に、前述の工程（ステップＳ１２０）において、前述のように、第１の保護膜１３０とガラス基板１４０の間の接着強度が１０Ｎ／ｍ〜５０Ｎ／ｍの範囲となるようにして、第１の保護膜１３０を形成した場合、第１の保護膜１３０を手で剥がすことが容易となる。

なお、第１の保護膜１３０および／または第２の保護膜１５０は、ガラス基板１４０の搬送やハンドリングの際にキズが生じることを防ぐため、このまま残しておいても良い。例えば、第１の保護膜１３０および／または第２の保護膜１５０は、ガラス基板１４０を使用する直前に、除去されても良い。

また、レーザ光照射により、ガラス基板１４０に孔１６０を形成した後、ガラス基板１４０に対して湿式エッチングを行っても良い。例えば、孔１６０を有するガラス基板１４０を薬液に浸漬することにより、ガラス基板１４０の表面全体の湿式エッチングを行っても良い。薬液としては、例えばフッ酸水溶液が用いられる。湿式エッチングは、ステップＳ１６０の後、またはステップＳ１６０が実施されない場合はステップＳ１５０の後に行えば良い。

以上の工程により、孔を有するガラス基板を製造することができる。

このような第１の製造方法では、ガラス板からガラス基板を切断、採取する工程で、ガラス基板にキズが生じる可能性を軽減することができる。また、採取されたガラス基板の一方の表面には、既に保護膜が設置されているため、保護膜の設置工程を簡略化することができる（例えば、保護膜の設置に必要な作業時間は、おおよそ半分に短縮される）。

従って、第１の製造方法では、表面にキズが生じ難く、また生産性を高めることが可能な、孔１６０を有するガラス基板１４０の製造方法を提供することができる。

次に、本発明の別の実施形態による孔を有するガラス基板の製造方法（以下、「第２の製造方法」とも称する）について説明する。なお、第２の製造方法において、上述の「第１の製造方法」と重複する説明は省略する。

第２の製造方法は、
相互に対向する第１および第２の表面を有するガラス板の前記第１の表面に、硬化性樹脂を塗布する工程（ステップＳ２１０）と、
前記硬化性樹脂を硬化して、第１の保護膜を形成する工程（ステップＳ２２０）と、
前記ガラス板の前記第２の表面に、第２の保護膜を設置する工程であって、前記第２の保護膜は、以降の工程で前記ガラス板が切断される際の切断部分を避けて設置される、工程（ステップＳ２３０）と、
前記ガラス板を前記第１の保護膜の側から切断して、所定の寸法のガラス基板を得る工程であって、前記ガラス板の前記第２の表面は、前記第２の保護膜が設置された位置では切断されない、工程（ステップＳ２４０）と、
前記ガラス基板の前記第２の表面の側からレーザ光を照射することにより、前記ガラス基板に１または２以上の孔を形成する工程（ステップＳ２５０）と、
前記ガラス基板から、前記第１および第２の保護膜を取り除く工程（ステップＳ２６０）と、
を有する。

第２の製造方法では、ステップＳ２３０において、第２保護膜は、次の工程（ステップＳ２４０）でガラス板を切断して得られる所定の寸法のガラス基板に合わせて、ガラス板の切断部分を避けて設置される。ガラス板から複数のガラス基板が切り出される場合は、切り出されるガラス基板に合わせて複数の第２の保護膜が設置される。第２の保護膜は、例えば印刷等により切断部分を避けて塗工することにより、ガラス板の第２の表面に設置される。

その後、ステップＳ２４０において、ガラス板から、所定の寸法を有するガラス基板が切断、採取される。ガラス板は、第１の保護膜側から切断する。第２の保護膜は、予めガラス板の切断部分を避けて設置されている。このため、ガラス基板を採取するためのガラス板の切断操作は、第１の保護膜およびガラス板を分離すれば完了する。

第２の製造方法においても、第１の製造方法と同様に、表面にキズが生じ難く、また生産性を高めることが可能な、孔を有するガラス基板の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

以下の方法で、孔を有するガラス基板を製造した。

（第１の保護膜の形成）
縦６７０ｍｍ×横５５０ｎｍ×厚さ０．３ｍｍのガラス板（無アルカリガラス）を準備した。このガラス板の一方の表面（第１の表面）に、スプレー法により、熱硬化性樹脂を塗布した。その後、ガラス板を１３０℃に加熱し、１０分間保持することで、熱硬化性樹脂を硬化させた。

これにより、ガラス板の第１の表面に、厚さ２５μｍの第１の保護膜が形成された。

（孔加工用ガラス基板の調製）
次に、スクライブカッターを用いて、ガラス板を第１の保護膜の側から、厚さの半分程度まで切断した。その後、切り込み部分に沿って応力を加えることより、ガラス板からガラス基板を分離した。ガラス基板は、直径２００ｍｍφの寸法を有するディスク状とした。

次に、ガラス基板の第１の保護膜が設置されていない表面（第２の表面）に、保護フィルムを貼り付けて、第２の保護膜を設置した。保護フィルムには、厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムを使用した。

（孔加工）
次に、両面に保護膜を有するガラス基板にレーザ光を照射して、孔を形成した。ここでは、孔として貫通孔を形成した。レーザ光は、ガラス基板の第２の保護膜が設置された側から照射した。

レーザ光はＣＯ_２レーザとし、スポット径は５０μｍφとした。

孔形成後に、第１および第２の保護膜を除去し、ガラス基板を観察した。その結果、ガラス基板には、傷やクラックは生じておらず、ガラス基板は健全な状態であった。

本発明は、例えば、ガラス基板に孔を形成する技術に利用することができる。

１１０ ガラス板
１１２ 第１の表面
１１４ 第２の表面
１２０ 硬化性樹脂
１３０ 第１の保護膜
１４０ ガラス基板
１４２ 第１の表面
１４４ 第２の表面
１５０ 第２の保護膜
１５５ レーザ光
１６０ 孔

Claims (6)

1. 孔を有するガラス基板の製造方法であって、
   （１）相互に対向する第１および第２の表面を有するガラス板の前記第１の表面に、硬化性樹脂を塗布する工程と、
   （２）前記硬化性樹脂を硬化して、第１の保護膜を形成する工程と、
   （３）前記ガラス板を前記第１の保護膜の側から切断して、所定の寸法のガラス基板を得る工程と、
   （４）前記ガラス基板の前記第２の表面に、第２の保護膜を設置する工程と、
   （５）前記ガラス基板の前記第２の表面の側からレーザ光を照射することにより、前記ガラス基板に１または２以上の孔を形成する工程と、
   を有する製造方法。
2. さらに、
   （６）前記ガラス基板から、前記第１および第２の保護膜を取り除く工程
   を有する、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記ガラス基板の前記第１の表面と前記第１の保護膜の間の接着強度は、１０Ｎ／ｍ〜５０Ｎ／ｍの範囲である、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記第２の保護膜は、樹脂製のフィルムである、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の製造方法。
5. 前記第１の保護膜は、前記第２の保護膜よりも薄い、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の製造方法。
6. 前記孔は、貫通孔である、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の製造方法。

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