JPH04349132A

JPH04349132A - 感光性ガラスの加工方法

Info

Publication number: JPH04349132A
Application number: JP3270881A
Authority: JP
Inventors: 近藤　宣裕; Yoshihiro Kondo; 大野　裕和; Hirokazu Ono; 高橋　智明; Tomoaki Takahashi; 高橋　司長; Kazunaga Takahashi; 松村　敏雄; Toshio Matsumura
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1992-12-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光性ガラスの加工方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、感光性ガラスのエッチング加工は
以下の方法で行なわれている。すなわち、紫外線ランプ
の照射により感光性ガラスの所望の部分を露光し（露光
工程）、感光性ガラスを５００〜７００℃に加熱して露
光部を結晶化させ（熱現像工程）、結晶化した露光部を
エッチング液（フッ化水素酸溶液）により溶解させて除
去する方法である。なお、紫外線ランプとしては、水銀
ランプなどが用いられているが、その分光分布は、図１
４に示すように、紫外線以外すなわち感光性ガラスの感
度波長領域外の分光も多く、照射エネルギーの多くが無
駄に使われることになり、効率が悪い。

【０００３】また、図１５に示すように紫外線ランプ（
水銀ランプ）１０を用いる方法では、光源から放射され
た光の直進性が低く、±１度程度の広がりをもって進ん
でいく。そのため、感光性ガラス１１の露光部１１ａ（
斜線部）は、光の入射面から次第に広がる形状となる。入射面からある深さまで削って溝や切欠部を形成する場
合には、このようなエッチング加工が可能であるが、感
光性ガラスの入射面からその反対側の面まで貫通する孔
を穿設する場合や、感光性ガラスを切断する場合には、
露光部の寸法精度が悪いため切断部分が不正確になり、
斜めに切断されてしまう。従って、厚い感光性ガラスを
エッチングにより切断することはできなかった。

【０００４】そこで従来は、半導体のウエハ切断用など
に用いられているスライシングマシーンやダイシングマ
シーンなどの装置によって、感光性ガラスの切断を行な
っている。これらの装置の構成は、高速回転するシリコ
ン樹脂等の柔軟なディスクの外周部にダイヤモンドなど
からなるブレードを設けたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】感光性ガラスをスライ
シングマシーンなどで切断して薄板片を截出する場合、
切断時に感光性ガラスに機械的な力が加わるため、薄板
片が欠けたり割れたりする恐れがある。従って、あまり
薄くスライスすることはできない。また、切断幅として
少なくともブレードの厚さが必要であるため、その分の
材料（感光性ガラス）が無駄になる。そしてこの方法で
は、作業時間が長くなるという欠点がある。

【０００６】そこで本発明の目的は、欠けたり割れたり
することなく感光性ガラスを薄くスライスできる加工方
法を提供することにある。またもう一つの目的は、切断
幅を極めて薄くでき、寸法精度よく切断することができ
る加工方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る加工方法は
、感光性ガラスの少なくとも一側面を横断するように、
発振波長２８０〜３５０ｎｍのレーザーを照射してこの
感光性ガラスを露光した後、露光部をエッチングして切
断することを特徴とするものである。このレーザーとし
てはＸｅＣｌエキシマレーザーであることが望ましい。

【０００８】露光工程は、レーザーを感光性ガラスの一
方の面に照射するとともに、感光性ガラスと並置された
反射鏡により感光性ガラスを透過したレーザーを反射し
て感光性ガラスの他方の面に入射させて行なうと効率的
である。

【０００９】また、この露光工程として、感光性ガラス
と同程度の屈折率を有する液体中に感光性ガラスを配置
した状態でレーザー照射を行なうと精度がより向上する
。

【００１０】

【作用】レーザーは直進性がよく、例えばＸｅＣｌエキ
シマレーザーの場合、光の広がりを±約０．０２度にす
ることができ、厚い感光性ガラスにおいてもガラス内部
での光の広がりが小さく寸法精度よく露光ができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。

【００１２】まず、図１〜図５に基づいて、本発明に係
る加工方法により感光性ガラス製のインクジェットプリ
ンタヘッドを製造する方法を工程順に説明する。まず、
図１に示すように、各側面が研磨されたブロック状の感
光性ガラス１を、回転台２上に載置する。そしてこの側
方のエキシマレーザー発振器３から、ＸｅＣｌエキシマ
レーザーを照射する。なお、図１においては光線の幅を
広く図示しているが、実際の光線の幅は約１００μｍ程
度の細さである。そして、図２に示すように、感光性ガ
ラス１の少なくとも一側面を横断するように露光する。本実施例では、回転台２を１回転させながらレーザー照
射を行ない、各側面が均等な露光状態になるようにする
。また、図示しないが、レーザー発振器３を移動させて
、全ての切断線（２点鎖線で図示）４を上記と同様に露
光する。なお、本実施例では４ｍｍ程度の厚さの板材を
切り出すものであるが、本発明によると０．２ｍｍ程度
の薄さの板材を切り出すことも可能である。ここでは、
以上の露光工程を第１次露光と称す。

【００１３】露光が完了すると、感光性ガラス１を５０
０〜７００℃程度の高温に加熱し、露光部を結晶化する
熱現像工程を行なう。

【００１４】次に、この感光性ガラス１の切断線４に沿
って、フッ化水素酸（ＨＦ）５〜１０％溶液からなるエ
ッチング液をシャワー状に浴びせて、第１次エッチング
を行なう。この時、エッチング液を１０ｋｇｆ／ｃｍ２
　程度（通常のエッチング時の３倍程度）の圧力で強烈
に噴射して、感光性ガラス１を切断する。本発明ではレ
にザー照射により第１次露光を行なっているため、露光
部（結晶部）は１００μｍ程度の細幅である。従って、
切断幅は約１００μｍの細幅にできる。また、従来のス
ライシングマシーンなどを用いた切断よりも、作業時間
を短縮できる。

【００１５】続いて、図３に示すように、感光性ガラス
１を切断して分割された小片１ａを積層した状態で、切
断線４と直交する方向に第２次露光を行なう。これは後
述するインク流路１ｂなどを形成するための露光であり
、レーザー露光に限るものではない。第２次露光が終了
すると、再び感光性ガラス１ａを５００〜７００℃に加
熱して熱現像工程を行なう。

【００１６】その後、感光性ガラス１ａに、インク流路
１ｂを形成するための第２次エッチングを行なう。第２
次エッチングは、通常どおり３ｋｇｆ／ｃｍ２　程度の
圧力でエッチング液を噴射する。この時、感光性ガラス
の部所によってエッチング液をかける時間を変えること
により、エッチングされる量を変え、図４に示すように
、流路の一部が傾斜した形状のインク流路１ｂを形成す
る。なお本実施例では、感光性ガラス１の両面にそれぞ
れ第２次エッチング工程を行なうことによって、表裏両
面にインク流路１ｂを設けている。

【００１７】このようにして感光性ガラスからなる流路
基板１ａを形成した後に、この表裏両面のインク流路１
ｂを塞ぐように振動板５を貼り付け、さらに振動板５上
に圧電素子６を設けて、図５に示すインクジェットプリ
ンタヘッドが完成する。このプリンタヘッドは、図示し
ない供給手段からインク流路１ｂ内にインクが充填され
ており、圧電素子６に電力が供給されたとき、振動板５
が内方へ変形して流路内のインクが加圧されて噴出する
。

【００１８】本発明では、図１に示すようにレーザーを
用いて感光性ガラス１の第１次露光を行なっているが、
レーザー発振器より発射された光の広がりは±０．０２
度程度（ＸｅＣｌエキシマレーザーの場合）と極めて小
さくでき、実質的に光を直進させることができる。これ
により、感光性ガラス１の厚さが多少厚くても、光の入
射面およびその反対側の面のいずれにおいても、精度よ
く露光が行なえる。従って、エッチングにより寸法精度
よく切断できる。もちろん、第２次露光においても同様
にレーザーによる露光を行なうと、寸法精度よくエッチ
ング加工できる。

【００１９】本実施例で用いたＸｅＣｌエキシマレーザ
ーの分光分布を図６に示している。このＸｅＣｌエキシ
マレーザーの発振波長は３０８ｎｍであり、それ以外の
波長の光強度は殆ど０である。すなわち、感光性ガラス
の感光領域（波長２８０〜３５０ｎｍ）以外の分光が殆
どなく、発光エネルギーは全て感光性ガラスの露光に使
われる。従って、露光の効率がよく、作業の短時間化が
図れる。

【００２０】この実施例では、レーザーを直接照射して
感光性ガラス１を露光したが、露光しない部分をマスキ
ングしてから感光性ガラスにレーザー照射を行なっても
よい。この露光工程の例を図７〜９に示している。すな
わち、第１次露光において、切断線４の部分を透光部１
２ａとしそれ以外の部分を遮光部１２ｂとしたフォトマ
スク１２を、感光性ガラス１前面（図７左方）に配置し
、このフォトマスク１２を介してレーザーを感光性ガラ
ス１に照射する。そして、図８に示すように、感光性ガ
ラス１の少なくとも一側面を横断するように露光する。全ての切断線（２点鎖線で図示）４を同様に露光したら
、熱現像工程、エッチングによる切断工程を行ない、複
数（本実施例では４個）の小片１ａを得る。

【００２１】次に図９に示すように、感光性ガラスの小
片１ａを積層した状態で第２次露光を行なう。このとき
、インク流路１ｂの形状の透光部１３ａとそれ以外の形
状の遮光部１３ｂとからなるフォトマスク１３を、小片
１ａ上に配置し、このフォトマスク１３を介してレーザ
ーを感光性ガラス１に照射する。そして、熱現像工程お
よびエッチング工程により図４に示すインク流路１ｂを
形成し、振動板５，圧電素子６を固着して図５に示すイ
ンクジェットヘッドを完成する。

【００２２】この方法によると、遮光部１２ｂ，１３ｂ
はレーザーを透過せずその部分の感光性ガラスは露光さ
れないため、切断幅をさらに細くして切断時に除去され
る量を減らし、材料である感光性ガラスを節約すること
ができる。また、インクジェットヘッドのノズルのよう
にレーザーの幅よりも細い溝を形成するなど、極めて微
細な加工が可能である。また、フォトマスク１２，１３
を精度よく形成することによって、加工精度の向上が可
能である。なお、第１次露光または第２次露光のうちい
ずれか一方のみを、フォトマスクを用いた露光を行なう
ようにしてもよい。

【００２３】また、上記のようにＸｅＣｌエキシマレー
ザーを用いるのが最適ではあるが、発振波長が２８０〜
３５０ｎｍであれば、他のエキシマレーザーや炭酸ガス
レーザーなどを用いることも可能である。そして、レー
ザー照射の方法としては、図１のようなレーザーをスキ
ャンさせていく方法と、図示しないが、平面的な束にな
ったレーザーを発射して露光する方法とのいずれでも可
能である。

【００２４】エッチングにより切断し得る限界を考慮す
ると、加工対象とする感光性ガラス１は切断部分の厚さ
が１０ｃｍ以下であることが望ましい。

【００２５】また、本実施例では第２次エッチングにお
いて微細な加工を施すため、小片１ａに分割した後に第
２次露光、熱現像、第２次エッチングを行なっているが
、各小片にそれぞれ貫通孔を設けるような場合は、第１
次露光後にすぐ第２次露光を行ない、両露光部を同時に
熱現像し、同時にエッチングすることもできる。もちろ
んその場合は、第１次露光と第２次露光の順番を入れ替
えることも可能である。

【００２６】次に、図１０に示す本発明の第２の実施例
について説明する。感光性ガラス１の側方に、反射鏡７
を間隔をおいて並置する。そして、感光性ガラス１を介
して反射鏡７と対向する位置に設けられたエキシマレー
ザー発振器３から、ＸｅＣｌエキシマレーザーを照射す
る。ＸｅＣｌエキシマレーザーは発振器３から発射され
ると直進して、感光性ガラス１の側面（左面）１ｃに入
射する。感光性ガラス１内を透過すると、反射鏡７に反
射され、側面（右面）１ｄより感光性ガラス１内に再び
入射する。そして、レーザーは感光性ガラス１の右面１
ｃから左面１ｄに向けて透過し、左方へ進行する。レー
ザー発振器３から反射鏡７の間を往復する間において、
レーザーは実質的に直進する。このように往復するレー
ザー光によって、感光性ガラス１は露光される。これ以
降の工程は、第１の実施例と同一である。

【００２７】前述の通り、レーザー光は実質的に直進す
るため、厚い感光性ガラス１において反射鏡７を用いレ
ーザー光の往復による露光を行なっても、両側面１ｃ，
１ｄのいずれも、精度よく露光が行なえる。切断部分の
寸法精度は劣化しない。

【００２８】この実施例では、発振器３から照射された
レーザーと、反射鏡７により反射されたレーザーとによ
り表裏両面から感光性ガラス１の露光が行なわれるため
、露光時間が短縮できる。なお、感光性ガラス１は１ｍ
ｍあたり約９０％のレーザー光を透過することが実験的
に確められている。これに基づいて計算すると、本実施
例では、切断部の厚さ１０ｍｍの感光性ガラス１を用い
ており往復の２０ｍｍで約１２％のレーザー光が透過さ
れるため、反射鏡を用いない場合と比べて１１２％程度
の光強度で露光でき、露光時間は従来の８９％程度に短
縮できる。また、入射面１ｃ側と反対面１ｄ側での光強
度が均一化されるため、露光のばらつきがなくなる。

【００２９】この実施例においてフォトマスクを用いて
露光工程を行なう例を、図１１に示している。感光性ガ
ラス１の前方（図１１左方）にフォトマスク１２を配置
し、このフォトマスク１２を介して感光性ガラス１にレ
ーザーを照射する。こうすると、切断幅が細くでき感光
性ガラスを節約することができるとともに、精度が向上
する。

【００３０】第１，２の実施例では、空気中に感光性ガ
ラス１を置いた状態で露光を行なっているが、感光性ガ
ラス１をそれと近い屈折率をもつ液体８中に入れて露光
を行なうと、感光性ガラス１の表面における光の反射お
よび屈折の影響が小さく、より精度よく露光することが
できる。その一例を図１２に示している。これによると
、感光性ガラス（屈折率１．５１１１７）と近い屈折率
をもつとともに光の透過性のよい液体８，例えばベンゼ
ン（屈折率１．５０１２）を満たした容器９内に、感光
性ガラス板１を入れている。そして、第１の実施例と同
様にレーザー露光を行なうと、光の反射、屈折の影響を
受けず、感光性ガラス板１が精度よく露光される。これ
以降の工程は第１の実施例と同一である。

【００３１】なお、感光性ガラスを入れる液体８は、感
光性ガラスと同程度の屈折率１．５前後で光の透過性が
高ければよく、例えば四塩化炭素（屈折率１．４６０７
）やパラフィン油（屈折率１．４８）などの液体が利用
できる。また、第２の実施例のように反射鏡７を用いて
露光する場合にも、このように液体８中で感光性ガラス
１を露光することによって精度を高めることができる。

【００３２】この場合にフォトマスクを用いて露光する
例を、図１３に示している。感光性ガラス１の上面にフ
ォトマスク１２を配置して、このフォトマスク１２を介
してレーザーを照射する。そして、精度の向上および切
断幅の微細化を達成している。

【００３３】上記第１〜３の実施例のように、レーザー
を用いて感光性ガラスを露光し、その露光部分を熱現像
した後エッチングにより切断すると、寸法精度よく感光
性ガラスが切断できる。また、レーザー露光時にフォト
マスクによりマスキングすると、より精度よく切断でき
る。そして、切断幅を極めて細くできるので材料の節約
ができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によると、レーザー
を用いることにより、感光性ガラスを露光する際の光の
広がりが極めて小さくなり、エッチングにより寸法精度
よく感光性ガラスを切断することができる。また、感光
性ガラスの切断時に機械的な力が作用しないため、極め
て薄くスライスしても欠けや割れを生じることがない。切断部分の幅を１００μｍ程度の細さにできるため、材
料の無駄が少なくなる。そして、感光性ガラスの感度領
域外の波長の発振を行なわないレーザー発振器を用いて
いるため、照射エネルギーに無駄がなく効率的である。

【００３５】また、感光性ガラスの露光にレーザーを用
いているため、感光性ガラスを透過したレーザー光を反
射鏡で反射させて感光性ガラスを再透過させることが可
能であり、高い寸法精度でかつ高い効率で露光でき、切
断できる。この場合、作業時間がさらに短縮化する。

【００３６】感光性ガラスと同程度の屈折率を有する液
体中に感光性ガラスを配置した状態で露光工程を行なう
と、光の反射や屈折の影響が小さいため、より精度よく
露光でき、切断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の第１次露光工程を示す
斜視図

【図２】図１に示す第１次露光終了時の感光性ガラスの
斜視図

【図３】第１の実施例の第２次露光工程を示す正面図

【
図４】エッチング工程後の感光性ガラスの断面図

【図５
】感光性ガラスを用いて製造したインクジェットプリン
タヘッドの断面図

【図６】塩化キセノンエキシマレーザーの分光分布図

【
図７】第１の実施例においてフォトマスクを用いた第１
次露光工程を示す正面図

【図８】図７に示す第１次露光終了時の感光性ガラスの
斜視図

【図９】第１の実施例においてフォトマスクを用いた第
２次露光工程を示す正面図

【図１０】本発明の第２の実施例の露光工程を示す正面
図

【図１１】第２の実施例においてフォトマスクを用いた
露光工程を示す正面図

【図１２】本発明の第３の実施例の露光工程を示す正面
図

【図１３】第３の実施例においてフォトマスクを用いた
露光工程を示す正面図

【図１４】５００Ｗ超高圧水銀ランプの分光分布図

【図
１５】従来の露光工程を示す斜視図

【符号の説明】

１　　　　感光性ガラス３　　　　レーザー発振器７　　　　反射鏡８　　　　液体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　感光性ガラスの少なくとも一側面を横
断するように、発振波長２８０〜３５０ｎｍのレーザー
を照射してこの感光性ガラスを露光した後、上記露光部
をエッチングして切断することを特徴とする感光性ガラ
スの加工方法。
【請求項２】　　上記レーザーはＸｅＣｌエキシマレー
ザーであることを特徴とする請求項１に記載の感光性ガ
ラスの加工方法。
【請求項３】　　上記露光工程は、上記レーザーを上記
感光性ガラスの一方の面に照射するとともに、上記感光
性ガラスと並置された反射鏡により上記感光性ガラスを
透過した上記レーザーを反射して上記感光性ガラスの他
方の面に入射させて行なうことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の感光性ガラスの加工方法。
【請求項４】　　上記露光工程は、上記感光性ガラスと
同程度の屈折率を有する液体中に上記感光性ガラスを配
置した状態で上記レーザー照射を行なうものであること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の感光性ガ
ラスの加工方法。