JP5318748B2 - 陽極接合用ガラス - Google Patents
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Description
室温から450℃における平均線膨張係数が、32×10-7〜39×10-7K-1である陽極接合用ガラスであって、
着色剤である金属酸化物を、前記基本ガラス組成に対して0.01〜5モル%含み、
535nm以下の特定の波長における吸収係数が0.5〜50cm-1である陽極接合用ガラスである。
(Li2O+Na2O+K2O)の合計は、ガラスの網目を適度に切断し、熔融温度を下げ、融液の粘性を低く抑えるために、その下限を1モル%とする。一方、熱膨張係数が大きくなるのを防ぎ、シリコンとの陽極接合を確保するために、その上限を6モル%とする。したがって、(Li2O+Na2O+K2O)の合計は、1〜6モル%の範囲とする。
なお、この平均線膨張係数は、示差熱膨張計によって、室温から450℃の間の試料の伸び率を測定し、この伸び率を温度変化の値で割ることによって求めることができる。
このように、着色剤として機能する金属酸化物を含有させることによって、535nm以下の特定の波長における吸収係数を、0.5〜50cm-1の範囲とすることができる。なお、酸化鉄の含有量については、Fe2O3に換算して計算する。
一方、吸収係数が50cm-1よりも大きい場合には、レーザ光を入射した側のガラス表面近傍のみでエネルギーが吸収されてしまい、その結果アブレーションを生じてしまう。このため、エッチング加工に望ましい変質相をガラス内部に形成させることができない。
なお、吸収係数は、光透過スペクトル測定により、特定の波長において、厚さd1の試料の透過率T1と厚さd2の試料の透過率T2を求め、Lambert則にもとづき、α=ln(T1/T2)/(d2−d1)より算出することができる(lnは自然対数)。
さらに、異なる価数のイオンの存在比率(酸化還元状態)は、脱泡などのガラス品質にも大きく影響を及ぼす。酸化セリウム(ガラス中の金属イオンとしてCe3+、Ce4+)や、酸化スズ(ガラス中の金属イオンとしてSn2+、Sn4+)などはこの典型である。
本発明の陽極接合用ガラスに好適な第一の基本組成は、
SiO2:80〜85%、
B2O3:10〜15%、
Al2O3:0〜5%、
CaO+MgO+SrO+BaO+ZnO:0〜5%、および
Li2O+Na2O+K2O:1〜6%
を含む。
SiO2:82〜83%、
B2O3:11〜12%、
Al2O3:1〜2%、および
Li2O+Na2O+K2O:4〜5%
を含む組成である。
本発明の陽極接合用ガラスに好適な第二の基本組成は、
SiO2:60〜70%、
B2O3:0〜8%、
Al2O3:10〜16%、
CaO+MgO+SrO+BaO+ZnO:5〜20%、および
Li2O+Na2O+K2O:1〜6%
を含む。
SiO2:65〜67%、
Al2O3:10〜16%、
MgO+ZnO:15〜16%、および
Li2O+Na2O+K2O:2〜4%
を含む組成である。
本発明の陽極接合用ガラスに好適な第三の基本組成は、
SiO2:25〜55%、
B2O3:20〜45%、
Al2O3:15〜25%、
CaO+MgO+SrO+BaO+ZnO:3〜18%、および
Li2O+Na2O+K2O:1〜6%
を含む。
しかし本発明では、陽極接合用ガラスとして必要な特性であるという技術的意義から、平均線膨張係数を発明の構成要件としており、この組成範囲内にあるガラスから、平均線膨張係数を満足しない組成物は、本発明の範囲には含まれない。
なお、平均線膨張係数が32×10-7〜39×10-7K-1となるガラスを作製するには、上記の組成に加えて、後述の実施例を参考にするとよい。より確実には、(1)及び(2)の基本組成の好適な範囲を採用すればよい。
湿式エッチングに用いるエッチング液としては、ガラスの変質されていない領域に対するエッチングレートよりも変質相に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いる。当該エッチング液の例としては、フッ酸、硫酸、塩酸、硝酸、およびこれらの混酸が挙げられる。中でも、変質相のエッチングが進みやすく、短時間に微細孔を形成できることから、フッ酸が好ましい。
この実施例1〜18は、上述した(1)ボロシリケートガラス系の基本組成を有するガラスを用いたものである。表1に示すガラス組成となるように、酸化物、炭酸塩などの一般に使用されているガラス原料を、ガラスとして400gとなるように秤量し、混合してバッチとした。なお、このガラス組成は、着色剤の金属酸化物を除き、基本ガラス組成の成分の合計で100モル%となるように調合しており、着色剤の金属酸化物は、その基本ガラス組成に対する配合率が、表1に示したモル%となるように添加した。
(1)破損しきい値以下のレーザパワーでかなり長い(概ね板厚の70%程度以上)変質相が形成される(◎)、
(2)破損しきい値以下のレーザパワーで長い(概ね板厚の50%程度以上)変質相が形成される(○)、
(3)破損しきい値以下のレーザパワーではせいぜい短い変質相(おおむね板厚の50%程度未満)しか形成されないが、破損しきい値以上のレーザパワーなら長い(概ね板厚の50%程度以上)変質相が形成される(△)、
(4)破損しきい値以下のレーザパワーでは変質相はほぼ形成されず、破損しきい値以上のレーザパワーでも短い変質相(概ね板厚の50%程度未満)しか形成されない(×)、
(5)破損しきい値以上のレーザパワーでも変質相がほぼ形成されない(××)。
この実施例19〜32は、上述した(2)アルミノシリケートガラス系の基本組成を有するガラスを用いたものである。実施例19〜32では、着色剤の金属酸化物を添加し、比較例3では添加していない。表2に示すガラス組成となるように、原料を調整し、上述した実施例と同様にして、ガラスを得た。これらのガラスについて、上記と同様の評価を行った。
Claims (7)
- モル%表示で、
SiO 2 :80〜85%、
B 2 O 3 :10〜15%、
Al 2 O 3 :0〜5%、
CaO+MgO+SrO+BaO+ZnO:0〜5%、および
Li 2 O+Na 2 O+K 2 O:1〜6%を含む基本ガラス組成を有し、
室温から450℃における平均線膨張係数が、32×10-7〜39×10-7K-1である陽極接合用ガラスであって、
着色剤である金属酸化物を、前記基本ガラス組成に対して0.01〜5モル%含み、
535nm以下の特定の波長における吸収係数が0.5〜50cm-1である陽極接合用ガラス。 - 前記基本ガラス組成が、モル%表示で、
SiO2:82〜83%、
B2O3:11〜12%、
Al2O3:1〜2%、および
Li2O+Na2O+K2O:4〜5%を含んでなり、
前記平均線膨張係数が、32×10-7〜34×10-7K-1である請求項1に記載の陽極接合用ガラス。 - モル%表示で、
SiO2:60〜70%、
B2O3:0〜8%、
Al2O3:10〜16%、
CaO+MgO+SrO+BaO+ZnO:5〜20%、および
Li2O+Na2O+K2O:1〜6%を含む基本ガラス組成を有し、
室温から450℃における平均線膨張係数が、32×10 -7 〜39×10 -7 K -1 である陽極接合用ガラスであって、
着色剤である金属酸化物を、前記基本ガラス組成に対して0.01〜5モル%含み、
535nm以下の特定の波長における吸収係数が0.5〜50cm -1 である陽極接合用ガラス。 - 前記基本ガラス組成が、モル%表示で、
SiO2:65〜67%、
Al2O3:10〜16%、
MgO+ZnO:15〜16%、および
Li2O+Na2O+K2O:2〜4%を含んでなり、
前記平均線膨張係数が、32×10-7〜36×10-7K-1である請求項3に記載の陽極接合用ガラス。 - 前記着色剤が、酸化スズ、酸化セリウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化モリブデン、酸化タングステン、および酸化ビスマスからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属酸化物である請求項1〜4のいずれかに記載の陽極接合用ガラス。
- 前記着色剤が、酸化スズ、酸化セリウム、および酸化鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属酸化物である請求項1〜4のいずれかに記載の陽極接合用ガラス。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の陽極接合用ガラスを、板状ガラスとして製造する工程、当該板状ガラスの表面にレーザ光を照射して変質相を形成する工程、および変質相を形成したガラスを湿式エッチングして微細孔を形成する工程を含む、微細孔を有する陽極接合用ガラスの製造方法。
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