JP5870735B2

JP5870735B2 - ガラス材接合体の製造方法及び金属膜付ガラス材の製造方法

Info

Publication number: JP5870735B2
Application number: JP2012031576A
Authority: JP
Inventors: 外博中島; 角見　昌昭; 昌昭角見; 智昭川村
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: JP2013166670A

Description

本発明は、ガラス材接合体の製造方法及び金属膜付ガラス材の製造方法に関する。

従来、金属とガラスとを直接接合する方法として陽極接合法が知られている。例えば特許文献１には、例えばＣＶＤ法やスパッタリング法などにより形成された金属膜を有する第１のウェハ（ソーダ石灰ガラス）の金属膜と第２のウェハ（ソーダ石灰ガラス）とを対向させ、金属膜にプラスの電圧を印加し、第２のウェハにマイナスの電圧を印加することにより、金属膜と第２のウェハを陽極接合し、第１のウェハと第２のウェハとを金属膜を介して接合することが記載されている。

特開２０１１−２１１４３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、第１のウェハと第２のウェハとの間に応力が加わった際に第１のウェハと金属膜とが剥離してしまうという問題がある。

本発明は、第１のガラス材と第２のガラス材とが金属膜を介して接合されたガラス材接合体の製造方法であって、ガラス材と金属膜とが剥離しにくいガラス材接合体を製造し得る方法を提供することを主な目的とする。

本発明に係るガラス材接合体の製造方法では、第１のガラス材の上に金属膜を形成する。金属膜の上に第２のガラス材を配置する。金属膜にプラスの電圧を印加する一方、第１のガラス材の金属膜とは反対側の表面と第２のガラス材の金属膜とは反対側の表面とのそれぞれにマイナスの電圧を印加することにより金属膜を介して第１のガラス材と第２のガラス材とを接合する。

本発明に係るガラス材接合体の製造方法において、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法または真空蒸着法等により金属膜を形成することができる。

第１及び第２のガラス材のそれぞれが、アルカリ金属成分を含むことが好ましい。

本発明に係るガラス材接合体の製造方法において、金属膜が、Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＣｕからなる群から選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。

本発明に係る金属膜付ガラス材の製造方法は、ガラス材と、ガラス材の上に設けられた金属膜とを有する金属膜付ガラス材の製造方法に関する。本発明に係る金属膜付ガラス材の製造方法では、ガラス材の上に金属膜を形成する。金属膜にプラスの電圧を印加する一方、ガラス材の金属膜とは反対側の表面にマイナスの電圧を印加する。

本発明に係る金属膜付ガラス材の製造方法において、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法または真空蒸着法等により第１のガラス材の上に金属膜を形成することができる。

本発明に係る金属膜付ガラス材の製造方法において、ガラス材が、アルカリ金属成分を含むことが好ましい。

本発明に係る金属膜付ガラス材の製造方法において、金属膜が、Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＣｕからなる群から選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。

本発明によれば、第１のガラス材と第２のガラス材とが金属膜を介して接合されたガラス材接合体の製造方法であって、ガラス材と金属膜とが剥離しにくいガラス材接合体を製造し得る方法を提供することができる。

第１の実施形態に係るガラス材接合体の製造方法を説明するための略図的断面図である。第１の実施形態において作製されたガラス材接合体の略図的断面図である。第２の実施形態に係るガラス材接合体の製造方法を説明するための略図的断面図である。第３の実施形態において作製された金属膜付ガラス材の略図的断面図である。

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。

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り、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。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るガラス材接合体の製造方法を説明するための略図的断面図である。図２は、第１の実施形態において作製されたガラス材接合体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に示されるガラス材接合体１の製造方法について説明する。

まず、ガラス材１１を用意する。ガラス材１１は、ナトリウムなどのアルカリ金属成分を含むガラスからなる。ガラス材１１におけるアルカリ金属成分の含有量は、陽極接合が可能な程度であればよい。ガラス材１１におけるアルカリ成分の含有量は、酸化物換算で、例えば３ｍｏｌ％以上であることが好ましく、６ｍｏｌ％以上であることがより好ましい。ガラス材１１の厚みは、例えば、０．００５ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることができる。

次に、ガラス材１１の上に、金属膜１３を形成する。金属膜１３は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＣｕからなる群から選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。金属膜１３の厚みは、特に限定されず、例えば、５ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。

金属膜１３は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法または真空蒸着法等により形成することができる。

次に、金属膜１３の上に、ガラス材１２を配置する。このガラス材１２は、ガラス材１１と金属膜１３を介して接合しようとするガラス材である。ガラス材１２は、ナトリウムなどのアルカリ金属成分を含むガラスからなる。ガラス材１２におけるアルカリ金属成分の含有量は、陽極接合が可能な程度であればよい。ガラス材１２におけるアルカリ成分の含有量は、酸化物換算で、例えば３ｍｏｌ％以上であることが好ましく、６ｍｏｌ％以上であることがより好ましい。ガラス材１２の厚みは、例えば、０．００５ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることができる。

なお、本実施形態では、ガラス材１１，１２が、それぞれガラス板により構成されている例について説明する。但し、本発明は、これに限定されない。ガラス材は、板状以外の形状を有していてもよい。

次に、ガラス材１１の上に、一方の主面に電極１６が設けられたガラス板１４を、ガラス板１４の他方の主面とガラス材１１とが対向するように配すると共に、ガラス材１２の上に、一方の主面に電極１７が設けられたガラス板１５を、ガラス板１５の他方の主面と第２のガラス板１２とが対向するように配する。そして、金属膜１３と電極１６，１７との間に電圧を印加する。具体的には、金属膜１３にプラスの電圧を印加すると共に、電極１６，１７にマイナスの電圧を印加する。その結果、ガラス材１１の金属膜１３とは反対側の表面と、ガラス材１２の金属膜１３とは反対側の表面とのそれぞれにマイナスの電圧が印加される。これにより、金属膜１３とガラス材１２とが陽極接合される。その結果、図２に示される、金属膜１３を介してガラス材１１とガラス材１２とが接合されたガラス材接合体１を完成させることができる。

ところで、ガラス材１２と金属膜１３とを陽極接合する観点からは、電極１７と金属膜１３との間に電圧を印加すれば十分であり、電極１６に電圧を印加する必要は必ずしもない。しかしながら、電極１７と金属膜１３との間にのみ電圧を印加した場合は、金属膜１３とガラス材１１とが剥離しやすいガラス材接合体となる。これは、金属膜１３とガラス材１２とは強固に陽極接合されるものの、金属膜１３とガラス材１１とは、単に物理的に吸着しているのみであって、強固に接合していないためであると考えられる。

それに対して本実施形態では、ガラス材１１の金属膜１３とは反対側の表面にもマイナスの電圧を印加する。従って、ガラス材１１と金属膜１３とも陽極接合され、ガラス材１１と金属膜１３との間にも、ガラス材１２と金属膜１３との間と同様に、強固な共有結合が形成される。従って、ガラス材１１と金属膜１３との接合強度も、ガラス材１１と金属膜１３との接合強度と同程度まで高められる。従って、ガラス材１１，１２と金属膜１３とが剥離しにくいガラス材接合体１を得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るガラス材接合体の製造方法を説明するための略図的断面図である。

第１の実施形態では、電極１６，１７が設けられたガラス板１４，１５を用いて電圧を印加して陽極接合を行う例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、図３に示されるように、ガラス材１１の上に電極１６を設け、ガラス材１２の上に電極１７を設けて、ガラス材１１，１２と金属膜１３との積層体に電圧を印加してもよい。その場合において、陽極接合後に電極１６，１７を除去してもよいし、除去しなくてもよい。なお、電極１６，１７の除去方法としては、エッチング液を用いたエッチング方法や、ブラスト等による物理的な研磨方法等が挙げられる。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態において作製された金属膜付ガラス材の略図的断面図である。

第１の実施形態と同様にしてガラス材１１の上に金属膜１３を形成した後、一方の主面に電極１６が設けられたガラス板１４を、ガラス板１４の他方の主面とガラス材１１が対向するように配し、金属膜１３と電極１６との間に電圧を印加する。具体的には、金属膜１３にプラスの電圧を印加すると共に、電極１６にマイナスの電圧を印加する。その結果、ガラス材１１の金属膜１３とは反対側の表面にマイナスの電圧が印加される。これにより、金属膜１３とガラス材１１とが陽極接合され、金属膜１３がガラス材１１から剥離しにくい金属膜付ガラス材２を作製することができる。

なお、金属膜付ガラス材２を作成する際の陽極接合にあたっては、必ずしも電極１６が設けられたガラス板１４を用いる必要はなく、例えば、ガラス材１１の上に電極１６を設けて、ガラス材１１と金属膜１３に電圧を印加してもよい。その場合において、陽極接合後に電極１６を除去してもよいし、除去しなくてもよい。なお、電極１６の除去方法としては、エッチング液を用いたエッチング方法や、ブラスト等による物理的な研磨方法等が挙げられる。

１…ガラス材接合体
２…金属膜付ガラス材
１１，１２…ガラス材
１３…金属膜
１４，１５…ガラス板
１６，１７…電極

Claims

第１のガラス材の一方の主面に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の上に、第２のガラス材の一方の主面が対向するように第２のガラス材を配置する工程と、
前記金属膜が形成されていない前記第１のガラス材の他方の主面の上に、一方の主面に電極が設けられた第１のガラス板を、前記第１のガラス板の他方の主面と前記第１のガラス材が対向するように配置する工程と、
前記第２のガラス材の他方の主面の上に、一方の主面に電極が設けられた第２のガラス板を、前記第２のガラス板の他方の主面と前記第２のガラス材が対向するように配置する工程と、
前記金属膜にプラスの電圧を印加する一方、前記第１のガラス板に設けた電極と、前記第２のガラス板に設けた電極とのそれぞれにマイナスの電圧を印加することにより前記金属膜を介して前記第１のガラス材と前記第２のガラス材とを接合する工程と、
前記第１のガラス板と前記第２のガラス板を除去する工程と、
を備える、ガラス材接合体の製造方法。
スパッタリング法、ＣＶＤ法または真空蒸着法により前記金属膜を形成する、請求項１に記載のガラス材接合体の製造方法。
前記第１及び第２のガラス材のそれぞれが、アルカリ金属成分を含む、請求項１または２に記載のガラス材接合体の製造方法。
前記金属膜が、Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＣｕからなる群から選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス接合材の製造方法。
ガラス材と、前記ガラス材の一方の主面に設けられた金属膜とを有する金属膜付ガラス材の製造方法であって、
前記ガラス材の一方の主面に前記金属膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成されていない前記ガラス材の他方の主面の上に、一方の主面に電極が設けられたガラス板を、前記ガラス板の他方の主面と前記ガラス材が対向するように配置する工程と、
前記金属膜にプラスの電圧を印加する一方、前記ガラス板に設けた電極にマイナスの電圧を印加する工程と、
前記ガラス板を除去する工程と、
を備える、金属膜付ガラス材の製造方法。
スパッタリング法、ＣＶＤ法または真空蒸着法により前記第１のガラス材の上に前記金属膜を形成する、請求項５に記載の金属膜付ガラス材の製造方法。
前記ガラス材が、アルカリ金属成分を含む、請求項５または６に記載の金属膜付ガラス材の製造方法。
前記金属膜が、Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＣｕからなる群から選ばれた少なくとも一種を含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載の金属膜付ガラス材の製造方法。