JPH06227843A - 感光性ガラス板への段付きの孔又は溝の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 所定パターンの開口部を有するマスクを用い
た露光、熱処理による結晶化、該結晶化部分を溶出する
ための酸処理を行うことによって感光性ガラス板に段付
きの孔又は溝を形成するに際し、第１の酸処理によって
表裏貫通孔又は溝を形成し、該表裏貫通孔又は溝を、実
質的に酸に不溶のシール材で充填した後、第２の酸処理
によって所定の深さまで溶出し、その後前記シール材を
除去する。 【効果】 酸に不溶のシール材により、先に形成した孔
又は溝の内部に酸が入り込むことを防止しつつ、更に感
光性ガラスの酸処理を行うことができ、感光性ガラスが
本来有する寸法精度を実質的に損うことなく、段付きの
孔又は溝を形成することができる。

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板に段付き
の孔を形成する方法に関する。本発明の方法により得ら
れる段付きの孔を有するガラス板は、例えばインクジェ
ット方式のプリンタヘッド基板等に好適に用いることが
できる。

【０００２】

【従来の技術】一般に、Ｌｉ₂ Ｏを含有する感光性ガラ
スにおいては、その上面にマスク（ポジ）を置いて紫外
光を照射した後、熱処理を施すと、該照射部分にリチウ
ムメタシリケート（ＳｉＯ₂ −ＬｉＯ₂ ）の微細な結晶
が析出する。次いでこの感光性ガラスを弗酸（弗化水素
酸）溶液で処理すれば、上記結晶部分を溶出して取り除
くことにより、上記感光性ガラスに孔明け、溝掘り、切
断などの加工を施すことができる。

【０００３】感光性ガラスを用いて、段付きの孔を持っ
たガラス板を取得する場合、その加工方法としては、例
えば、特公平１−３８０６１号に記載されたものが挙げ
られる。この加工方法を図２を参照しつつ以下に説明す
る。

【０００４】（ａ．露光工程）図２を参照して、感光性
ガラス板１上に所望のパターンの開口部を有する第１の
マスク２を密着させ、このマスク２を介して紫外光を照
射し、第１の露光部に対応する潜像１０（図２（ａ））
を形成させる。

【０００５】（ｂ．熱処理工程）前記工程（ａ）後の処
理ガラス１を熱処理し、前期露光部分（潜像）を結晶化
させ結晶化部分２０を形成させる（図２（ｂ））。

【０００６】（ｃ．再露光工程）前記工程（ｂ）後の処
理ガラス１に、上記第１のマスク２よりも広い開口部を
有する第２のマスク２ａを密着させ、該マスク２ａ上か
ら紫外光を照射し、第２の露光部に対応する潜像１０ａ
（図２（ｃ））を形成させる。

【０００７】（ｄ．酸処理工程）前記工程（ｃ）後の処
理ガラスを１酸処理し、上記した結晶化部分２０を溶出
すれば、表裏貫通孔を形成することができる。また、図
２（ｄ´）に示すように、ガラス１の片面を被覆材３で
酸から保護し、酸処理を途中で中断すれば、溝を形成す
ることができる。

【０００８】（ｅ．再熱処理工程）前記工程（ｄ）後の
処理ガラス１を改めて熱処理し、上記した第２の露光部
に対応する結晶２０ａを析出させ、結晶化部分２０ａを
形成する（図２（ｅ））。

【０００９】（ｆ．再酸処理工程）前記工程（ｅ）後の
処理ガラス１を酸処理し、所望の深さまで溶出させるこ
とにより、段付きの孔又は溝を得る（図２（ｇ））。こ
の際、図２（ｆ）に示すように被覆材３でガラスの片面
を保護すれば、片面のみ段を付けることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】感光性ガラスを用いて
段付きの孔を持ったガラスを取得する場合、上述したよ
うな露光−熱処理−露光−熱処理の各工程を適宜組み合
わせて繰り返すことにより、所望の段数を持つ孔又は溝
を加工することができる。

【００１１】しかしながら、上記した製造法の図２
（ｆ）の再酸処理工程において、表裏貫通孔又は、溝の
寸法精度が損なわれることがある。本発明者の検討によ
れば、上記したような寸法精度の低下は、上記再酸処理
工程において、表裏貫通孔の内部又は溝の内部に酸が入
り込み、所望の深さの段を溶出する際に、溶出されるべ
きでない部分も溶出されてしまう現象に基づくことが判
明した。

【００１２】さらに、所望の段の深さが第２の結晶部２
０ａの幅よりも深い場合には、第２の結晶部２０ａは、
表裏貫通孔又は溝に入り込んだ酸によって、全て溶出し
てしまい、段付きの孔又は溝を加工することができなく
なることがある。このような現象が生じた場合、酸処理
によって結晶部を溶出することにより寸法精度の高い孔
や溝を加工することができるという感光性ガラスが本来
有する寸法精度を著しく損なうばかりでなく、所望の孔
又は溝が破壊されてしまう恐れもある。

【００１３】本発明の目的は、孔や溝を酸処理によって
加工する際、感光性ガラスが本来有する寸法精度を実質
的に損なうことなく、段付きの孔又は溝を形成すること
が可能な孔又は溝の形成方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定パ
ターンの開口部を有するマスクを用いた露光、熱処理に
よる結晶化、該結晶化部分を溶出するための酸処理を行
うことによって感光性ガラス板に段付きの孔又は溝を形
成するに際し、第１の酸処理によって表裏貫通孔又は溝
を形成し、該表裏貫通孔又は溝を、実質的に酸に不溶の
シール材で充填した後、第２の酸処理によって所定の深
さまで溶出し、その後前記シール材を除去することを特
徴とする感光性ガラス板への段付きの孔又は溝の形成方
法が提供される。

【００１５】本発明においては、上記第１の酸処理によ
り第１の結晶化部分を溶出し、熱処理によって第２の潜
像を結晶化させた後に、上記第１の酸処理に基く表裏貫
通孔又は溝に、実質的に酸に不溶のシール材を充填し、
後の酸処理において、表裏貫通孔又は溝の内部に酸が入
り込まないように該シール材で保護する。このことによ
り、所望の孔又は溝の内部は実質的に酸に触れることが
なくなるため、後の酸処理において所望の深さまで第２
の結晶化部分を溶出する際に、第１のマスクを介して形
成させた孔又は溝の寸法精度を実質的に全く損うことな
く、感光性ガラスに段付きの孔又は溝を形成することが
てきる。

【００１６】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本
発明を詳細に説明する。

【００１７】（素材ガラス）本発明において、材料とし
て用いられる感光性ガラスは、感光性成分を含有し、感
光性を示すものであれば、特に制限なく使用可能であ
る。ここに、上記感光性成分は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ₂ Ｏ
又はＣｅＯ₂ の少なくとも１種を含むことが好ましく、
これらのうち２種以上を含むことが更に好ましい。

【００１８】本発明においては、例えば重量％で、Ｓｉ
Ｏ₂ ：５５〜８５％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：２〜２０％、Ｌｉ₂
Ｏ：５〜１５％、ＳｉＯ₂ ＋Ａｌ₂ Ｏ₃ ＋Ｌｉ₂ Ｏ＞８
５％を基本成分とし、Ａｕ：０．００１〜０．０５％、
Ａｇ：０．００１〜０．５％、Ｃｕ₂ Ｏ：０．００１〜
１％を感光性金属成分とし、更にＣｅＯ₂ ：０．００１
〜０．２％を光増感剤として含有する感光性ガラスを用
いることが特に好ましい。

【００１９】（マスク）本発明において、上記感光性ガ
ラスのパターン形成のために用いられるマスクとして
は、所望のパターンを有し、且つ感光性ガラスに密着
し、感光性ガラスの選択的露光を可能にするものであれ
ば、特に制限なく使用可能である。より具体的には、例
えば透明な薄板ガラスに、クロム膜等の実質的に紫外光
を通さない膜からなるパターンを形成し、マスクとした
ものを用いることができる。

【００２０】以下、本発明の孔又は溝の形成方法の好ま
しい一実施態様について説明する。

【００２１】上記実施態様は（Ａ）露光工程、（Ｂ）熱
処理工程、（Ｃ）再露光工程、（Ｄ）酸処理工程、
（Ｅ）再熱処理工程、（Ｆ）シール工程、（Ｇ）再酸処
理工程、および（Ｈ）シール材除去工程からなる。

【００２２】（露光工程）第１のマスクを上記感光性ガ
ラス上に密着させ、該マスク上から露光すると、露光部
分に感光性金属（Ａｇ、Ａｕ等）の粒子からなる核が生
成し、潜像が形成される。この露光手段としては、例え
ば水銀ランプ、水銀−キセノンランプ等が好ましく用い
られる。本発明においては、このような露光手段を用い
て紫外光を所定時間（例えば１０秒〜２分程度）照射す
ることが好ましい。

【００２３】（熱処理工程）前記露光工程で得られた潜
像を形成したガラスを熱処理する。この熱処理は、好ま
しくは５５０℃〜６１０℃の温度で行われる。この温度
範囲が好ましい理由は、５５０℃未満では温度が低すぎ
て熱処理の効果が小さく、酸に溶出しやすい結晶の析出
が困難となり、他方、６１０℃を超える温度では、ガラ
スの収縮が起こり易く、寸法精度が低下する可能性があ
るからである。更に７５０℃以上の温度では析出する結
晶は酸に溶出しにくいものとなり易い。この熱処理の時
間は、通常は３０分〜５時間程度とすることが好まし
い。この熱処理により、上記露光部分（潜像）内に存在
する感光性金属の粒子を核として、リチウムメタシリケ
ート結晶が析出する。この結晶は、酸に容易に溶解する
という性質を有する。

【００２４】（再露光工程）好ましくは、上記した第１
のマスクより広い開口部を有する第２のマスクを、前記
熱処理工程で得られたガラス上に密着させ、該マスク上
から露光すると、露光部分に感光性金属（Ａｇ、Ａｕ
等）の粒子からなる核が生成し、潜像が形成される。こ
の際に用いる露光手段は、上記した第１のマスクで露光
を行った際と同様の条件で用いることが好ましい。

【００２５】（酸処理工程）前記再露光工程で得られた
潜像を形成したガラスを、例えば希弗化水素酸で酸処理
して、熱処理によって析出したリチウムメタシリケート
結晶を溶出して表裏貫通孔又は溝を形成させ、所望のパ
ターンを有するガラスを得る。この場合の酸処理条件
は、上記パターンの形状、サイズ等に応じて適宜選択す
ることができるが、希弗化水素酸として好ましくは２〜
１０％の濃度の希弗化水素酸を用い、通常は１５〜３０
℃の温度で５〜３００分程度の浸漬を行うことが好まし
い。

【００２６】より具体的には、例えば、２〜１０％の希
弗化水素酸に２０℃で、上記ガラスを２０〜６０分間浸
漬することにより、リチウムメタシリケート結晶を１ｍ
ｍの深さまで溶出させることができる。

【００２７】（再熱処理工程）前記酸処理工程で得られ
たガラスに、再び熱処理を施す。この熱処理により、上
記再露光工程で形成させた第２のマスクに対応する露光
部分（潜像）内に存在する感光性金属の粒子を核とし
て、リチウムメタシリケート結晶が析出する。この際の
熱処理条件としては、前記した熱処理工程において第１
のリチウムメタシリケート結晶を析出させた際と同様の
条件を用いることが好ましい。

【００２８】（シール工程）前記再熱処理工程で得られ
たガラスの表裏貫通孔の内部又は溝の内部に、実質的に
酸に不溶のシール材を充填する。これにより、後の再酸
処理工程において、酸が表裏貫通孔の内部又は溝の内部
に入り込むことを防止することが可能となる。

【００２９】このシール工程においては、実質的に酸に
不溶（耐酸性）のシール材が用いられる。本発明におい
ては、このシール材は以下に示すような耐酸性を有する
ことが好ましい。

【００３０】すなわち、テストすべきシール材（重量：
Ａグラム）を２％弗化水素酸に２０℃で６０分間浸漬し
た後、水洗により弗化水素酸を除去し、乾燥してフッ化
水素酸浸漬後の重量（Ｂグラム）を測定した場合、本発
明においては（Ａ−Ｂ）／Ｂの値が０．１以下であるこ
とが好ましい。

【００３１】本発明に用いるシール材は、少なくとも３
０℃以下では固体である（すなわち、融点が３０℃より
高い）ことが好ましく、更には５０〜２００℃で液体と
なる（すなわち、融点が５０〜２００℃）ことが好まし
い。

【００３２】本発明においては、このようなシール材と
して、比較的低い融点（好ましくは７０℃以下）を有す
る低融点ワックス又は低融点樹脂が好ましく用いられる
が、低融点ワックスを用いることがより好ましい。

【００３３】このような低融点ワックス又は低融点樹脂
は、後述するように、例えば有機溶剤で溶解することに
より容易に除去することが可能である。

【００３４】（再酸処理工程）前記シール工程で得られ
たガラスを所望の深さまで酸処理し、上記再熱処理工程
で析出した第２のリチウムメタシリケート結晶を溶出す
る。この際の処理条件としては、第１のリチウムメタシ
リケート結晶を溶出し、表裏貫通孔又は溝を形成させた
際に用いたものと同様の条件を用いることができ、同様
の溶出量を得ることができる。

【００３５】（シール材除去工程）前記再酸処理工程で
得られたガラスからシール材を除去する。これにより、
上記感光性ガラス板に段付きの孔又は溝を形成すること
ができる。例えば、低融点ワックスをシール材とした場
合、有機溶剤中に浸漬することで容易に該低融点ワック
スを除去することができる。

【００３６】本発明においては、このような有機溶剤と
して、トリクロルエタン、トリクレン（トリクロルエチ
レン）、テトラクロルエチレン等の含塩素有機溶剤が好
ましく用いられる。このシール材除去の際に、加熱およ
び／又は超音波（例えば２０〜４０ｋＨｚ程度）を利用
することにより、更に短時間でシール材を除去すること
が可能となる。

【００３７】以下、実施例を用いて本発明の孔又は溝の
形成方法について更に具体的に説明する。

【００３８】

【実施例】本実施例においては、感光性ガラスとして、
以下の組成を有するガラス（商品名：ＰＥＧ３、ホーヤ
（株）製、サイズ：１００×１００×０．６ｍｍ）を用
いた。 （重量％） ＳｉＯ₂ ７８．０％ Ｌｉ₂ Ｏ １０．０％ Ａｌ₂ Ｏ₃ ６．０％ Ｋ₂ Ｏ ４．０％ Ｎａ₂ Ｏ １．０％ ＺｎＯ １．０％ Ａｕ ０．００３％ Ａｇ ０．０８％ ＣｅＯ₂ ０．０８％ （露光工程）図１は、本発明の孔又は溝の形成方法の一
実施例の工程を、感光性ガラスの断面方向に沿って模式
的に示したものである。

【００３９】図１（Ａ）は露光工程を示す。この露光工
程においては、透明な厚さ２．３ｍｍの薄板（石英）ガ
ラス上に、クロム膜からなるパターン（直径０．０４ｍ
ｍの開口部を有する）を形成した第１のマスク１０２を
用いた。

【００４０】厚さ０．６ｍｍの上記感光性ガラス１０１
上に、上記第１のマスク１０２を載置し、６００ｗ水銀
−キセノンランプ（図示せず）によりマスク１０２上か
ら紫外光を１０秒間照射して、露光部に感光性金属Ａ
ｇ、Ａｕ粒子からなる核を生成させて、第１の潜像１１
０を形成した。

【００４１】（熱処理工程）図１（Ｂ）は、熱処理工程
を示す。この熱処理工程においては、第１の潜像１１０
形成後の感光性ガラス１０１を５８０℃で１時間熱処理
して、露光部分（潜像）の感光性金属Ａｇ、Ａｕを核と
して第１のリチウムメタシリケートの結晶を析出させ、
結晶化部分１２０を形成させた。

【００４２】（再露光工程）図１（Ｃ）は再露光工程を
示す。この再露光工程においては、第１のリチウムメタ
シリケートの結晶１２０を析出させたガラス１０１上
に、幅０．２ｍｍの開口部を有するパターンを有する以
外は上記した第１のマスク１０２と同様の構成を有する
第２のマスク１１２を載置し、６００ｗ水銀−キセノン
ランプ（図示せず）より、マスク１１２上から紫外光を
１０秒間照射して、露光部に感光性金属Ａｇ、Ａｕ粒子
からなる核を生成させて、第２の潜像１１１を形成し
た。

【００４３】（酸処理工程）図１（Ｄ）は、酸処理工程
を示す。この酸処理工程においては、上記感光性ガラス
１０１を７％の希弗化水素酸溶液で１８０分間処理し、
第１のリチウムメタシリケート結晶析出部分１２０を溶
出し、表裏貫通した直径０．０４ｍｍの孔を形成した。

【００４４】（再熱処理工程）図１（Ｅ）は、再熱処理
工程を示す。この再熱処理工程においては、上記酸処理
工程後のガラス１０１を再び５８０℃で１時間熱処理し
て、第２の露光部分（潜像）の感光性金属Ａｇ、Ａｕを
核として、リチウムメタシリケートの結晶を析出させ、
結晶化部分１２１を形成させた。

【００４５】（シール工程）次いで、この感光性ガラス
１０１の表裏貫通した直径０．０４ｍｍの穴の内部に、
耐酸性のワックス（商品名：エレクトロンワックス、宗
電子工業（株）製、融点７０℃）１０４を、図１（Ｆ）
に示すように、すき間なく充填した。この際、より容易
にワックス１０４を充填するために、感光性ガラス１０
１と同様の大きさのガラス板１０３を１００℃に温め、
その上にワックス１０４を溶かし、その上に上記感光性
ガラス１０１を載せることにより、表裏貫通した孔の内
部を上記ワックスですき間なく充填した。

【００４６】（再酸処理工程）次いで、この感光性ガラ
ス１０１を７％の希弗化水素酸溶液に１０分間浸漬し、
感光ガラス１０１の片面より０．１ｍｍの深さを酸処理
することにより、図１（Ｇ）に示すように第２のリチウ
ムメタシリケート結晶化部分１２１を部分的に溶出させ
た。

【００４７】（シール材除去工程）上記感光性ガラス１
０１を有機溶剤（テトラクロルエチレン）に浸漬し、ワ
ックス１０４を溶解して除去することにより、図１
（Ｈ）に示すように、０．６ｍｍの板厚の感光性ガラス
において、直径０．０４ｍｍの表裏貫通した孔と、幅
０．２ｍｍで且つ深さ０．１ｍｍの段を、同一ガラス上
に孔の精度を損うことなく形成させた。

【００４８】

【発明の効果】上述したように本発明の方法によれば、
感光性ガラスを使用して段付きの孔又は溝を形成するに
際して、実質的に酸に不溶のシール材を利用して先に形
成した孔又は溝の内部に酸が入り込むことを防止しつ
つ、更に上記感光性ガラスの酸処理を行っている。した
がって本発明によれば、従来法に比較して、孔や溝を酸
処理によって加工する際に、本来感光性ガラスが有する
寸法精度を実質的に損なうことなく、段付きの孔又は溝
を加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の段付き孔又は溝の形成方法の一態様を
示す模式断面図である。

【図２】従来の段付き孔の形成方法を示す模式断面図で
ある。

【符号の説明】

１０１…感光性ガラス、１０２…第一のマスク、１０３
…被覆材、１０４…シール材（ワックス等）、１１０、
１１１…露光部（潜像）、１１２…第２のマスク、１２
０、１２１…リチウムメタシリケート結晶化部分、ＵＶ
…紫外光。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定パターンの開口部を有するマスクを
   用いた露光、熱処理による結晶化、該結晶化部分を溶出
   するための酸処理を行うことによって感光性ガラス板に
   段付きの孔又は溝を形成するに際し、第１の酸処理によ
   って表裏貫通孔又は溝を形成し、該表裏貫通孔又は溝
   を、実質的に酸に不溶のシール材で充填した後、第２の
   酸処理によって所定の深さまで溶出し、その後前記シー
   ル材を除去することを特徴とする感光性ガラス板への段
   付きの孔又は溝の形成方法。
2. 【請求項２】 所定パターンの開口部を有する第１のマ
   スクを用いた第１の露光と、該第１のマスクよりも広い
   開口部を有する第２のマスクを用いた第２の露光とを行
   うことを特徴とする請求項１に記載の感光性ガラス板へ
   の段付きの孔又は溝の形成方法。