TW201718156A - 於玻璃基板形成孔之裝置及方法 - Google Patents

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小橋孝則
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旭硝子股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種能夠以更高準確度形成具有所需之直徑及開口形狀之孔的裝置。本發明之裝置係於玻璃基板形成孔者，其具有：雷射光源，其將雷射光照射至玻璃基板之第1表面側；及底板，其配置於上述玻璃基板之與第1表面為相反側之第2表面側；且上述底板具有設置於中央部分之凹部、及配置於該凹部且支持上述玻璃基板之複數個支柱，上述複數個支柱之至少一部分於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為格子狀，且配置為格子狀之上述複數個支柱中之一支柱與最靠近上述一支柱的支柱之間隔d小於30mm，上述支柱之高度h大於70μm。

Description

於玻璃基板形成孔之裝置及方法
本發明係關於一種於玻璃基板形成孔之裝置及方法。
已知有藉由將雷射光照射至玻璃基板而於玻璃基板形成孔之技術(例如專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平11-123577號
於利用先前之孔形成技術所形成之孔中經常確認到包含尺寸及形狀存在問題之孔之情況。例如，存在如下情形，即於所形成之複數個孔中包含不屬於特定之直徑範圍者，或者包含具有自真圓偏離之形態之開口的孔。
因此，期望能夠以較高準確度形成具有所需之尺寸及形狀之孔的孔形成技術。
本發明係鑒於此種背景而完成者，本發明之目的在於提供一種能夠以更高準確度形成具有所需之直徑及開口形狀之孔的裝置及方法。
一種裝置，其係於玻璃基板形成孔者，其具有：雷射光源，其將雷射光照射至玻璃基板之第1表面側；及底板，其配置於上述玻璃基板之與上述第1表面為相反側之第2表面側；且上述底板具有設置於中央部分之凹部、及配置於上述凹部且支持上述玻璃基板之複數個支柱，上述複數個支柱之至少一部分於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為格子狀，且配置為上述格子狀之上述複數個支柱中之一支柱與最靠近上述一支柱的支柱之間隔d小於30mm，上述複數個支柱之高度h大於70μm。
進而，本發明係一種於玻璃基板形成孔之方法，其具有如下步驟：(a)準備被加工體，上述被加工體具有包含第1及第2表面之玻璃基板，進而任意具有設置於上述玻璃基板之上述第1表面之第1保護膜、及/或設置於上述玻璃基板之上述第2表面之第2保護膜；及(b)自上述玻璃基板之上述第1表面側照射雷射光而於上述玻璃基板形成孔；且上述(b)之步驟係於將上述被加工體載置於底板上之狀態下實施，上述被加工體係以上述玻璃基板之與上述第1表面為相反側之上述第2表面側成為靠近上述底板之側的方式載置，上述底板具有設置於中央部分之凹部、及配置於上述凹部且支持上述被加工體之複數個支柱，上述複數個支柱之至少一部分於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為格子狀，且 係以配置為上述格子狀之上述複數個支柱中之一支柱與最靠近上述一支柱的支柱之間隔d小於30mm、上述複數個支柱之高度h大於70μm之方式進行選定。
於本發明中，可提供一種能夠以更高準確度形成具有所需之直徑及開口形狀之孔的裝置及方法。
1‧‧‧先前之孔形成裝置
10‧‧‧雷射光源
13‧‧‧雷射光
40‧‧‧第1電極
45‧‧‧底板
46‧‧‧凹部
80‧‧‧玻璃基板
82‧‧‧第1表面
84‧‧‧第2表面
93‧‧‧照射區域
95‧‧‧孔
100‧‧‧本發明之第1孔形成裝置
110‧‧‧雷射光源
113‧‧‧雷射光
130‧‧‧被加工體
132‧‧‧第1保護膜
133‧‧‧第1表面
134‧‧‧第2保護膜
135‧‧‧第2表面
160‧‧‧底板
162‧‧‧吸引孔
163‧‧‧上部表面
164‧‧‧內壁
169‧‧‧凹部
170‧‧‧支柱
180‧‧‧玻璃基板
182‧‧‧第1表面
184‧‧‧第2表面
193‧‧‧照射區域
195‧‧‧孔
200‧‧‧本發明之第2孔形成裝置
210‧‧‧雷射光源
213‧‧‧雷射光
225‧‧‧直流高電壓電源
230‧‧‧被加工體
232‧‧‧第1保護膜
233‧‧‧第1表面
234‧‧‧第2保護膜
235‧‧‧第2表面
240‧‧‧第1電極
250‧‧‧導體
255‧‧‧導體
260‧‧‧底板
262‧‧‧吸引孔
263‧‧‧上部表面
264‧‧‧內壁
269‧‧‧凹部
270‧‧‧支柱
280‧‧‧玻璃基板
282‧‧‧第1表面
284‧‧‧第2表面
293‧‧‧照射區域
295‧‧‧孔
d‧‧‧支柱間隔
d1‧‧‧X方向上之支柱170之間隔
d2‧‧‧Y方向上之支柱170之間隔
h‧‧‧高度
圖1係概略性地表示先前之孔形成裝置之構成的圖。
圖2係概略性地表示本發明之一實施形態之孔形成裝置的構成之圖。
圖3係圖2所示之孔形成裝置所使用之底板的概略性之俯視圖。
圖4係圖2所示之孔形成裝置所使用之另一底板的概略性之俯視圖。
圖5係概略性地表示本發明之一實施形態之另一孔形成裝置的構成之圖。
圖6係概略性地表示本發明之一實施形態之於玻璃基板形成孔的方法之流程之圖。
圖7係歸總表示實驗1-1中所獲得之底板之支柱的間隔d與平均開口直徑dave之關係之圖。
圖8係歸總表示實驗1-2中所獲得之底板之支柱的間隔d與平均開口直徑dave之關係之圖。
圖9係歸總表示實驗1-3中所獲得之底板之支柱的間隔d與平均開口直徑dave之關係之圖。
以下，對本發明之實施形態進行詳細說明。在用於說明實施形態之圖中，容許平行線、垂直線、角部之曲率等有不損害實施形態之 效果之範圍之程度的誤差。於以下之說明中，座標軸於圖之左下以箭頭表示，視需要參照座標軸。
再者，於本說明書中，「孔」包含貫通之孔及具有特定之深度的非貫通之孔之兩者。
又，於本說明中，「大致垂直」設為90°±2°之範圍。
(先前之孔形成裝置)
為了更好地理解本發明，首先，參照圖1對先前之孔形成裝置之構成進行簡單說明。
於圖1中，概略性地表示於玻璃基板形成孔時所使用之先前的孔形成裝置之構成。
如圖1所示，先前之孔形成裝置1具有雷射光源10、及底板45。
雷射光源10具有朝向成為被加工對象之玻璃基板80照射雷射光13之作用。
其次，自雷射光源10朝向玻璃基板80之第1表面82照射雷射光13。雷射光13照射至玻璃基板80之第1表面82之照射區域93。
藉此，玻璃基板80之照射區域93之溫度局部上升，於其正下方形成孔。
其次，使底板45於水平方向上移動，將玻璃基板80配置於特定之位置。其後，藉由同樣之步驟而形成第2孔。
藉由重複此種步驟而能夠於玻璃基板80形成複數個孔。
此處，於利用此種先前之孔形成裝置1形成之複數個孔95(於圖1中，僅圖示1個)中，經常有包含尺寸及形狀存在問題之孔之情況。例如，存在所形成之孔95之直徑脫離目標範圍，或者包含具有自真圓偏離之形態之開口的孔95之情況。
本案發明者等人為了應對此種問題而實施了銳意研究開發。其結果，本案發明者等人發現於玻璃基板80之某區域中，存在照射至第 1表面82之雷射光13之相對於玻璃基板80之相對性的焦點位置與其他區域相比在Z方向(玻璃基板80之厚度方向)上偏移之情況，此成為孔95之直徑脫離目標範圍之原因。再者，作為雷射光13之焦點偏移之因素而考慮有如下情況等：．因配置於底板45上之玻璃基板80之自重而導致玻璃基板80彎曲；及．於加工中玻璃基板80因熱應力而變形。
又，本案發明者等人發現底板45之凹部46之深度與孔95之第2開口(玻璃基板80之第2表面84側之開口)的形狀(真圓度)有關係。更具體而言，於底板45之凹部46之深度比較淺之情形時，存在孔95之第2開口之真圓度變差的傾向。再者，作為其原因，考慮有因蓄積於凹部46內之熱而導致孔95之第2開口熱熔融。
本案發明者等人基於以上之考察而發現藉由以下之(i)及(ii)之對策而可抑制如上所述之問題，從而完成本案發明：(i)於玻璃基板80之第1表面82上之加工區域內，使雷射光13能夠不分場所而儘可能地形成固定之焦點，藉此提高孔之直徑之精度；及(ii)將底板45之凹部46之深度設為特定之範圍以上，藉此避免孔95之第2開口熱熔融。
即，於本案發明中，作為第1形態而提供一種裝置，其係於玻璃基板形成孔者，且具有：雷射光源，其將雷射光照射至玻璃基板之第1表面側；及底板，其配置於上述玻璃基板之與上述第1表面為相反側之第2表面側；且上述底板具有設置於中央部分之凹部、及配置於上述凹部且支持上述玻璃基板之複數個支柱，上述複數個支柱之至少一部分於大致垂直於上述複數個支柱之 延伸方向的平面內配置為格子狀，且配置為上述格子狀之上述複數個支柱中之一支柱與最靠近上述一支柱的支柱之間隔d小於30mm，上述複數個支柱之高度h大於70μm。
又，於本案發明中，作為第2形態而提供一種裝置，其中上述複數個支柱之一部分於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為三角格子狀。
又，於本案發明中，作為第3形態而提供一種裝置，其中上述複數個支柱之至少一部分於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為四角格子狀。
根據本案發明之一觀點，於底板之凹部內設置有複數個支柱。複數個支柱之至少一部分配置為格子狀。該等複數個支柱係以複數個支柱中之一支柱與最靠近上述一支柱之支柱的間隔成為d之方式配置為格子狀，且較佳為d小於30mm。
再者，本說明書中之格子狀係指支柱配置於兩方向以上之平行線群之交點的形狀。平行線群為固定之間隔，較佳為等間隔。將藉由固定之間隔之平行線群的交叉而產生之圖形為三角形之情形設為三角格子，將四方形之情形設為四角格子。上述之三角形較佳為正三角形，四方形較佳為正方形。
藉由將支柱以如上所述之間隔d規則地配置於底板之凹部內，能夠有效地抑制配置於底板之上部之玻璃基板的變形。又，藉此，雷射光能夠於玻璃基板之第1表面上不分場所而實質上形成固定之焦點，從而能夠提高孔之直徑之精度。
又，根據本案發明之一觀點，底板之支柱之高度h高於70μm。
藉由如此般調整底板之支柱之高度h，能夠有效地避免加工中因蓄積於底板之凹部內之熱而導致孔之第2開口熱熔融。又，藉此，能 夠使孔之開口形狀接近所需之形狀(例如，真圓)。
藉由如以上般之效果，根據本案發明之一觀點，能夠以更高準確度形成具有所需之直徑及開口形狀之孔。
(本發明之一實施形態之孔形成裝置)
繼而，參照圖2及圖3對本發明之一實施形態之孔形成裝置進行說明。
於圖2中，概略性地表示本發明之一實施形態之孔形成裝置(以下，稱為「第1孔形成裝置」)之構成。又，於圖3中，表示第1孔形成裝置所具備之底板之概略性的俯視圖。
如圖2所示，第1孔形成裝置100為能夠於被加工體130形成孔195之裝置。
被加工體130具有包含第1表面182及與第1表面182為相反側之第2表面184之玻璃基板180。又，被加工體130具有設置於玻璃基板180之第1表面182側之第1保護膜132、及設置於玻璃基板180之第2表面184側之第2保護膜134。因此，被加工體130之第1表面133包含第1保護膜132之外表面，被加工體130之第2表面135包含第2保護膜134之外表面。
第1保護膜132、第2保護膜134具有避免於加工中碎片(加工屑)附著於玻璃基板180之表面(第1表面182及/或第2表面184)之作用。但是，第1保護膜132、第2保護膜134於本發明中並非為必需之構件，可僅設置於任一方，亦可省略兩者。
玻璃基板180之厚度例如亦可為0.05mm~0.7mm之範圍。
如圖2所示，第1孔形成裝置100具有雷射光源110、及底板160。
雷射光源110具有朝向被加工體130之第1表面133照射雷射光113之作用。雷射光源110例如可為CO2雷射，亦可為UV(Ultraviolet，紫外線)雷射。
底板160具有將被加工體130支持並固定於上部之作用。於底板160之中央部分形成有凹部169。底板160例如可包含如鋁金屬或鋁合金般之導電性材料，亦可包含如樹脂般之絕緣性材料。
如圖3所示，底板160具有大致圓形之形狀。其外徑係以與被加工體130之直徑相同，或小於被加工體130之直徑之方式選定。
又，底板160具有區劃凹部169之內壁164、及設置於凹部169之複數個支柱170。如圖2所示，內壁164形成於底板160之外周部分，且係以底板160之內壁164之直徑變得小於被加工體130之外徑之方式形成。因此，被加工體130載置於底板160之上部表面163上。
進而，底板160具有1個以上之吸引孔162，吸引孔162連接於外部吸引裝置。底板160經由吸引孔162而藉由外部吸引裝置產生之負壓，能夠將載置於上部之被加工體130吸引固定於上部表面163。即，底板160包含將被加工體130吸引固定於底板160上之吸引機構。
底板160之各支柱170規則地配置於凹部169內。具體而言，複數個支柱170之至少一部分於凹部169內配置為三角格子狀。較佳為複數個支柱170之全部於凹部169內配置為三角格子狀。支柱170配置為三角格子狀係指支柱170配置於構成三角格子之正三角形之頂點。如圖3所示，配置為三角格子狀之複數個支柱170中之一支柱170與最靠近上述一支柱170之支柱170之間隔為d。支柱170彼此之間隔d為一支柱170之中心與最靠近上述一支柱170之支柱170的中心之距離，即支柱170彼此之中心距離。
間隔d係以滿足如下式之方式選定，即d<30mm (1)式。
又，各支柱170(及內壁164)具有高度h，且該高度h係以成為如下之方式選定，即70μm<h (2)式。
如圖2所示，各支柱170之高度h與凹部169之深度一致。又，各支柱170之高度h係與底板160之上部表面163和凹部169的底面之距離一致。
再者，於圖2、圖3中，支柱170係以圓柱狀之形態表示。然而，其僅為一例，支柱170之形態亦可為三稜柱狀及四稜柱狀等其他形態。支柱170之形態可於複數個支柱彼此相同，亦可不同。
支柱170可包含與底板160相同之材料，亦可包含不同之材料。支柱170可與底板160一體成型，亦可分體成型。又，支柱170亦可係支柱170之頂點部分被以樹脂等絕緣性材料塗覆。例如，亦能以樹脂塗覆包含導電性材料之支柱170之頂點部分。藉由塗覆支柱170之頂點部分，能夠防止被加工體130之與支柱170接觸之接觸面的損傷。
於使用具有此種底板160之第1孔形成裝置100於玻璃基板180形成孔之情形時，首先將被加工體130配置於底板160上。繼而，運轉外部吸引裝置。藉此，經由底板160之吸引孔162而將被加工體130吸引於底板160之上部表面163上並固定於此。
然後，自雷射光源110朝向被加工體130之第1表面133照射雷射光113。雷射光113照射至被加工體130之第1表面133之照射區域193。
藉此，被加工體130之照射區域193之溫度局部上升，而將存在於其正下方之各構件(第1保護膜132、玻璃基板180、及第2保護膜134)之部分去除。藉此，於玻璃基板180形成孔195。孔195係自被加工體130之照射雷射光113之面側朝向接近底板160之面側而形成。即，孔195係自第1表面133朝向第2表面135而形成。孔195於到達被加工體130之第2表面135之情形時成為貫通孔，於在被加工體130之特定深度終止之情形時成為非貫通孔。再者，於無第1保護膜132及第2保護膜134之情形時，孔195自第1表面182朝向第2表面184而形成。孔195於到達玻璃基板180之第2表面184之情形時成為貫通孔，於在玻璃 基板180之特定深度終止之情形時成為非貫通孔。
此處，如上所述，於先前之孔形成裝置1中，存在所形成之孔95之直徑脫離目標範圍，或者產生具有自真圓偏離之形態之開口的孔95之情況。
對此，於第1孔形成裝置100中，支柱170規則地配置為三角格子狀，且支柱170之間隔d係以不超過30mm之方式選定。例如，支柱170之間隔d為15mm~25mm之範圍，較佳為20mm~25mm。藉由將間隔d設為此種範圍，能夠形成目標值+5%左右內之直徑之孔。
於該情形時，有效地抑制配置於底板160之上部表面163上之被加工體130的厚度方向之變形。又，藉此，有效地抑制照射至被加工體130之第1表面133之雷射光113的相對於被加工體130之相對性之焦點位置沿Z方向(被加工體130之厚度方向)偏移。其結果為，能夠提高所形成之孔195之直徑的精度。
又，於第1孔形成裝置100中，底板160之支柱170之高度h係以滿足(2)式之方式選定。例如，支柱170之高度h大於70μm，較佳為100μm以上，更佳為200μm以上。
於該情形時，有效地抑制因蓄積於凹部169內之熱而導致孔195之第2開口(玻璃基板180之第2表面184側之開口)熱熔融。
其結果為，於第1孔形成裝置100中，能夠以較高準確度形成具有所需之直徑及開口形狀之孔195。
再者，就抑制熱熔融之觀點而言，支柱170之高度h為無限大則較為理想，但若考慮操作容易性，則較佳為5mm以下左右。
又，一般地，由於難以於存在支柱之位置以維持孔品質之狀態形成孔，故而若支柱之配置間隔變得極端窄，則可能產生玻璃基板之能夠加工區域顯著地受限制之問題。
為了應對該問題，於第1孔形成裝置100中，支柱170之間隔d較 佳為以超過10mm之方式選定，更佳為15mm以上。藉此，能夠有效地避免玻璃基板180之能夠加工區域變窄而玻璃基板180之未使用區域增加之問題。就避免被加工體130之彎曲或變形之觀點而言，支柱170之間隔d進而佳為20mm以上。
又，就能夠加工區域之觀點而言，支柱170之粗細(垂直於延伸方向之截面之最大尺寸)較佳為儘可能地細。支柱170之粗細例如亦可為500μm~5000μm之範圍。
(本發明之一實施形態之孔形成裝置的另一形態)
於圖4中，表示與圖3不同之底板之概略性的俯視圖。於本發明之一實施形態中，使用圖4所示之底板960代替圖3所示之底板160。除底板以外之構成與圖2所示之第1孔形成裝置相同。
如圖4所示，複數個支柱170之至少一部分沿XY方向於凹部169內配置為四角格子狀。較佳為複數個支柱170之全部沿XY方向於凹部169內配置為四角格子狀。支柱170配置為四角格子狀係指支柱170配置於構成四角格子之正方形之頂點。如圖4所示，X方向上之支柱170之間隔為d1，Y方向上之支柱170之間隔為d2。亦可為間隔d1=間隔d2。再者，於本案中，有時將間隔d1及間隔d2簡稱為「間隔d」。間隔d為一支柱之中心與最靠近上述一支柱之支柱之中心的距離，即支柱彼此之中心距離。
再者，底板960除了支柱170配置為四角格子狀以外與底板160相同。
(本發明之一實施形態之另一孔形成裝置)
其次，參照圖5對本發明之一實施形態之另一孔形成裝置進行說明。
於圖5中，概略性地表示本發明之一實施形態之另一孔形成裝置(以下，稱為「第2孔形成裝置」)的構成。
再者，圖5所示之第2孔形成裝置係可使用「放電輔助式雷射孔加工技術」於玻璃基板形成複數個孔之裝置。
此處，「放電輔助式雷射孔加工技術」意指如以下所示之藉由對玻璃基板照射雷射光而於玻璃基板之照射區域形成孔，其後藉由電極間放電現象而調整上述孔之形狀之技術的總稱。再者，孔形狀之調整意指減少藉由雷射光照射而於玻璃基板形成孔時所產生之縮頸。此處，「縮頸」意指於雷射加工後可能形成於孔內之狹窄部。
如圖5所示，第2孔形成裝置200具有雷射光源210、直流高電壓電源225、及第1電極240及第2電極260。
雷射光源210朝向被加工體230照射雷射光213。
第1電極240及第2電極260分別與導體250及導體255電性連接，該等導體250及導體255與直流高電壓電源225連接。
第1電極240具有針狀之形狀。另一方面，第2電極260具有與參照上述圖2及圖3所說明之底板160相同之底板。因此，以下，將第2電極260亦稱為底板260。
又，由於底板260具有與上述底板160相同之構成，故而於圖5之底板260中，對於與構成圖2及圖3所示之底板160之各部分對應的部分，使用對圖2及圖3所示之參照符號加上100之參照符號。例如，底板260具有規則地配置於凹部269內之支柱270。又，底板260具有用以將被加工體230吸引固定於上部表面263之吸引孔262。
被加工體230具有包含第1表面282及第2表面284之玻璃基板280。又，被加工體230具有設置於玻璃基板280之第1表面282側之第1保護膜232、及設置於玻璃基板280之與第1表面282為相反側之第2表面284側之第2保護膜234。因此，被加工體230之第1表面233包含第1保護膜232之外表面，被加工體230之第2表面235包含第2保護膜234之外表面。於本案中，將被加工體230之第1表面233亦稱為「照射面」。
再者，第1保護膜232、第2保護膜234於本發明中並非為必需之構件，可僅設置於任一方，亦可省略兩者。
於使用此種第2孔形成裝置200於被加工體230之玻璃基板280形成複數個孔295之情形時，首先，將被加工體230配置於底板260之上。繼而，運轉外部吸引裝置(未圖示)。藉此，經由底板260之吸引孔262而將被加工體230吸引於底板260之上部表面263上並固定於此。即，底板260包含藉由吸引力而將被加工體230固定於底板260上之吸引機構。
然後，自雷射光源210朝向被加工體230之第1表面233照射雷射光213。雷射光213照射至被加工體230之第1表面233之照射區域293。
藉此，被加工體230之照射區域293之溫度局部上升，存在於其正下方之各構件(第1保護膜232、玻璃基板280、及第2保護膜234)之部分昇華。藉此，於玻璃基板280形成孔。
照射雷射光213後，使用直流高電壓電源225而對第1電極240與第2電極(底板)260之間施加直流高電壓。藉此，於第1電極240與底板260間產生放電。有經由孔而產生放電之傾向。其原因在於：在該位置電阻低於其他部分。
藉由產生放電而調整孔之形狀，於玻璃基板280形成孔295。
其後，能夠藉由進行相同之操作而於玻璃基板280形成複數個孔。
此處，於第2孔形成裝置200中亦以滿足上述(1)式之方式選定底板260之支柱270的間隔d。例如，支柱270之間隔d為15mm~25mm之範圍。
因此，於第2孔形成裝置200中，亦有效地抑制配置於底板260之上部表面263上之被加工體230之厚度方向的變形。又，藉此，有效地抑制照射至被加工體230之第1表面233之雷射光213的相對於被加工體 230之相對性的焦點位置沿Z方向(被加工體230之厚度方向)偏移。其結果為，能夠提高所形成之孔295之直徑的精度。
進而，於第2孔形成裝置200中，亦以滿足上述(2)式之方式選定底板260之支柱270之高度h。例如，支柱270之高度h為100μm以上。又，由於第2孔形成裝置200使放電產生於第1電極240與底板260間，因此支柱270之高度h較佳為1400μm以下。
於該情形時，有效地抑制因蓄積於凹部269內之熱而導致孔295之第2開口(玻璃基板280之第2表面284側之開口)熱熔融。
其結果為，於第2孔形成裝置200中，能夠以較高準確度形成具有所需之直徑及開口形狀之孔295。
於第2孔形成裝置200中，亦較佳為以超過10mm之方式選定支柱270之間隔d，更佳為15mm以上，進而佳為20mm以上。藉此，能夠有效地避免玻璃基板280之能夠加工區域變窄而玻璃基板280之未使用區域增加之問題、或被加工體230之彎曲或變形之問題。
再者，於第2孔形成裝置200中，將自第1電極240之前端至被加工體230之第1表面233之雷射光213的焦點之中心為止之距離設為a，將被加工體230之厚度設為T，將支柱270之高度設為h時，以a+T+h所表示之距離D較佳為以滿足如下式之方式選定：D(=a+T+h)≦3000μm (3)式。
其原因在於，於距離D不滿足(3)式之情形時，有於第1電極240與底板260之間產生之放電變得不穩定之虞。藉由將距離D設為3000μm以下，能夠於兩電極240、260間產生穩定之放電，從而形成恰當抑制縮頸之孔295。
以上，以第1孔形成裝置100及第2孔形成裝置200為例對本發明之一實施例之特徵進行說明。但是，對於業者應明白本發明並非限定於該等孔形成裝置100、200之態樣，例如於孔形成裝置100、200中， 可進行各種變更及替換。
例如，於第1孔形成裝置100及第2孔形成裝置200中，底板160、260之吸引孔162、262設置於底板160、260之上部表面163、263。然而，代替其或除此以外，吸引孔亦可形成於支柱170、270之內部。
又，底板160、260之形狀並非限定於圓形，亦可根據玻璃基板180、280之形狀而選擇各種形狀。例如，底板160、260亦可為正方形狀、矩形狀、及橢圓狀等。除此以外亦可進行各種變更。
(本發明之一實施形態之於玻璃基板形成孔的方法)
其次，參照圖6對本發明之一實施形態之於玻璃基板形成孔的方法進行說明。
於圖6中，概略性地表示本發明之一實施形態之於玻璃基板形成孔的方法(以下，亦稱為「第1孔形成方法」)之流程。
如圖6所示，第1孔形成方法具有如下步驟：(a)準備被加工體，上述被加工體具有包含第1表面及與第1表面為相反側之第2表面之玻璃基板，進而任意具有設置於上述玻璃基板之上述第1表面之第1保護膜、及/或設置於上述玻璃基板之上述第2表面之第2保護膜(步驟S110)；及(b)自上述玻璃基板之上述第1表面側照射雷射光而於上述玻璃基板形成孔(步驟S120)。
此處，步驟S120係於將被加工體載置於底板上之狀態下實施。再者，被加工體係以玻璃基板之第2表面側成為靠近底板之側的方式載置。
再者，於使用如第2孔形成裝置之「放電輔助式雷射孔加工技術」之情形時，於(b)步驟後，具有經由(c)上述孔而於上述玻璃基板產生放電之步驟(步驟S130)。於該情形時，步驟S130與步驟S120相同地，於將被加工體載置於底板上之狀態下實施。
又，底板具有設置於中央部分之凹部、及配置於上述凹部且支持上述被加工體之複數個支柱，上述複數個支柱之至少一部分於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為三角格子狀。係以配置為三角格子狀之上述複數個支柱中之一支柱與最靠近上述一支柱的支柱之間隔d大於10mm且小於30mm、上述支柱之高度h變得大於70μm之方式進行選定。
於此種第1孔形成方法中，如上所述，有效地抑制被加工體之厚度方向之變形。又，藉此，能夠提高所形成之孔之直徑的精度。
又，有效地抑制因蓄積於底板之凹部內之熱而導致孔之第2開口(玻璃基板之第2表面側之開口)熱熔融。其結果為，於第1孔形成方法中，能夠以較高準確度形成具有所需之直徑及開口形狀之孔。
再者，步驟S130中之放電亦可於配置在玻璃基板之第1表面側之針狀的第1電極與底板之間產生。於該情形時，底板包含導電性材料。
又，將被加工體之厚度設為T，將自第1電極之前端至被加工體之照射面(被加工體之照射雷射光之側的表面)上之雷射光的焦點之距離設為a時，以a+T+h所表示之距離D較佳為3000μm以下。於該情形時，能夠於第1電極與底板之間產生穩定之放電。
[實施例]
以下，對本發明之實施例進行說明。
(實驗1-1)
使用如上述圖5所示之構成之孔形成裝置200於玻璃基板形成複數個孔，並對其狀態進行評價。
玻璃基板使用縱50mm×橫50mm×厚度0.3mm之尺寸之無鹼玻璃。於玻璃基板之第1表面設置厚度75μm之第1保護膜(聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜)，於玻璃基板之與第1表面為相反側之第2表面設置有厚度75μm之第2保護膜(聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜)，從而製作出 被加工體。
底板使用鋁製之吸引式底板(尺寸：約50mm×約50mm)。所有支柱於底板之凹部內配置為三角格子狀。支柱之間隔d=20mm。各支柱設為圓柱形狀，支柱之粗細設為直徑1mm，支柱之高度h設為500μm。
將雷射光照射至被加工體之雷射設為CO2雷射(輸出100W)，照射時間設為165μsec。於被加工體之照射面之設為目標的雷射光之光點尺寸(以下，亦稱為「雷射光之目標光點尺寸」)係將約69μm~約71μm作為目標。完成雷射光照射後，於第1針狀電極與底板之間產生放電。
於此種條件下，於玻璃基板之中央部分(30mm見方之區域)形成包含合計17856個孔之圖案。各孔彼此之間距設為200μm。
再者，玻璃基板之樣本數設為2。即，於相同條件下，在2片玻璃基板形成孔相同之圖案。
對所獲得之孔之玻璃基板的第1表面側之開口(孔之上部開口)之直徑進行評價。再者，評價之孔之數目於各個玻璃基板中設為4個，該等係自相當於被配置為三角格子狀之3個支柱所包圍之最小三角形單位的玻璃基板之區域中選定。對如此選定之合計8個孔之上部開口的直徑求平均值而求出平均開口直徑dave。
又，藉由相同之方法，自使底板之支柱之間隔d於5mm~40mm之範圍變化並實施相同之加工所獲得之孔求出平均開口直徑dave。
將實驗1-1中所獲得之結果歸總表示於圖7。
根據該結果可知：若支柱間隔d為5mm~20mm之範圍，則孔之平均開口直徑dave均為70.8μm，表示出與雷射光之目標光點尺寸即約69μm~約71μm良好之一致。相對於此，若支柱間隔d為30mm及40mm，則平均開口直徑dave分別成為73.4μm及75.1μm，自雷射光之目 標光點尺寸偏離。
如此，確認出藉由將支柱間隔d設為未達30mm，能夠提高所形成之孔之直徑的精度。
(實驗1-2)
實施與實驗1-1相同之評價。但是，於該實驗1-2中，與實驗1-1之情形不同，玻璃基板之厚度設為0.2mm。又，照射至被加工體之雷射光之輸出設為100W，照射時間設為110μsec。於被加工體之照射面之雷射光的目標光點尺寸係以約63μm~約65μm為目標。其他條件與實驗1-1之情形相同。
將實驗1-2中所獲得之結果歸總表示於圖8。
根據該結果可知：若支柱間隔d為5mm~20mm之範圍，則孔之平均開口直徑dave為64.5μm~64.8μm之範圍，表示出與雷射光之目標光點尺寸即約63μm~約65μm良好之一致。相對於此，若支柱間隔d為30mm及40mm，則平均開口直徑dave分別成為67.4μm及67.7μm，自雷射光之目標光點尺寸偏離。
如此，確認藉由將支柱間隔d設為未達30mm，能夠提高所形成之孔之直徑的精度。
(實驗1-3)
實施與實驗1-1相同之評價。但是，於該實驗1-3中，與實驗1-1之情形不同，玻璃基板之厚度設為0.5mm。又，照射至被加工體之雷射光之輸出設為100W，照射時間設為410μsec。於被加工體之照射面之雷射光的目標光點尺寸係以約89μm~約91μm為目標。其他條件與實驗1-1之情形相同。
將實驗1-3中所獲得之結果歸總表示於圖9。
根據該結果可知：若支柱間隔d為5mm~20mm之範圍，則孔之平均開口直徑dave為89.9μm~90.6μm之範圍，表示出與雷射光之目 標光點尺寸即約89μm~約91μm良好之一致。相對於此，若支柱間隔d為30mm及40mm，則平均開口直徑dave分別成為91.3μm及92.4μm，自雷射光之目標光點尺寸偏離。
如此，確認出藉由將支柱間隔d設為未達30mm，能夠提高形成於玻璃基板之孔之開口直徑的精度。
將實驗1-1~實驗1-3中所獲得之孔之開口直徑歸總表示於以下之表1。
(實驗1-4)
實施與實驗1-1相同之評價。但是，於實驗1-4中，使用支柱之配置與實驗1-1之情形不同的底板。
所有支柱沿XY方向於底板之凹部內配置為四角格子狀。X方向上之支柱之間隔d1=20mm，Y方向上之支柱之間隔d2=20mm。底板除支柱之配置以外與實驗1-1之情形相同。
若支柱間隔d(d1及d2)為5mm~20mm之範圍，則孔之平均開口直徑dave均為70.5μm，表示出與雷射光之目標光點尺寸即約69μm~約71μm良好之一致。相對於此，若支柱間隔d(d1及d2)為30mm及40mm，則平均開口直徑dave分別成為73.1μm及74.8μm，自雷射光之目標光點尺寸偏離。
如此，確認藉由將支柱間隔d設為未達30mm，能夠提高所形成之孔之直徑的精度。
(實驗1-5)
實施與實驗1-2相同之評價。但是，於實驗1-5中，使用與實驗1-4相同之底板。
若支柱間隔d(d1及d2)為5mm~20mm之範圍，則孔之平均開口直徑dave為64.3μm~64.7μm之範圍，表示出與雷射光之目標光點尺寸即約64μm~約66μm良好之一致。相對於此，若支柱間隔d(d1及d2)為30mm及40mm，則平均開口直徑dave分別成為67.3μm及67.6μm，自雷射光之目標光點尺寸偏離。
如此，確認將支柱間隔d設為未達30mm，能夠提高所形成之孔之直徑的精度。
(實驗1-6)
實施與實驗1-3相同之評價。但是，於實驗1-6中，使用與實驗1-4相同之底板。
若支柱間隔d(d1及d2)為5mm~20mm之範圍，則孔之平均開口直徑dave為89.5μm~90.4μm之範圍，表示出與雷射光之目標光點尺寸即約89μm~約91μm良好之一致。相對於此，若支柱間隔d(d1及d2)為30mm及40mm，則平均開口直徑dave分別成為91.1μm及92.2μm，自雷射光之目標光點尺寸偏離。
如此，確認藉由將支柱間隔d設為未達30mm，能夠提高形成於玻璃基板之孔之開口直徑的精度。
將實驗1-4~實驗1-6中所獲得之孔之開口直徑歸總表示於以下之表2。
(實驗2)
使用如上述圖5所示之構成之孔形成裝置200於玻璃基板形成複數個孔，並對其狀態進行評價。
玻璃基板使用縱50mm×橫50mm×厚度0.3mm之尺寸之無鹼玻璃。於玻璃基板之第1表面設置厚度75μm之第1保護膜(聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜)，於玻璃基板之與第1表面為相反側之第2表面設置厚度75μm之第2保護膜(聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜)，從而製作被加工體。
底板使用鋁製之吸引式底板(外尺寸：約50mm×約50mm之矩形狀)。
再者，於該底板中，藉由沿外周(4邊)形成為框狀之內壁而區劃凹部，不將支柱配置於凹部內。即，底板使用藉由內壁與外周部之間之框狀的上部表面而支持被加工體之構造者。凹部之尺寸設為縱25mm×橫25mm。該縱或橫之尺寸成為與底板之支柱間隔d對應之參數。又，凹部之深度設為100μm。該凹部之深度P成為與上述之支柱之高度h對應的參數。
將雷射光照射至被加工體之雷射設為CO2雷射(輸出100W)，照射時間設為168μsec~173μsec。照射至被加工體之雷射光之目標光點尺寸係以形成於玻璃基板之第2表面之孔的第2開口之直徑成為38μm(目標值)之方式設定。完成雷射光照射後，於針狀之第1電極與底板之間產生放電。
於此種條件下，於玻璃基板之中央部分形成單一之孔。
對所獲得之孔之於玻璃基板的第2表面側之開口(以下，稱為「孔之底部開口」)之形狀進行評價。
又，使成為與底板之支柱之高度h對應的參數之凹部之深度P於0μm~440μm之範圍變化，並實施相同之加工，且對孔之底部開口之形狀進行評價。
實驗之結果可知：孔之底部開口之狀態根據凹部之深度P而變化。尤其是於凹部之深度P為70μm以下之情形時，孔之底部開口之形狀自真圓較大地偏離。相對於此，於凹部之深度P為100μm以上之情形時，孔之底部開口之形狀變得接近真圓。
再者，確認出於凹部之深度P為70μm以下之情形時，於孔加工後，被加工體之第2保護膜附著於底板之凹部。由此預想到：於凹部之深度P為70μm以下之條件下，加工中第2保護膜附著於孔之正下方之底板的底面而於此處形成密閉凹部，因蓄積於該密閉凹部之熱而導致孔之底部開口熱熔融。
如此，確認藉由將凹部之深度P，即底板之支柱之高度h設為超過70μm，能夠使孔之底部開口之形狀接近所需之形狀(真圓)。
(實驗3)
使用如上述圖5所示之構成之孔形成裝置200於玻璃基板形成複數個孔，並對其狀態進行評價。
玻璃基板使用縱50mm×橫50mm×厚度0.3mm之尺寸之無鹼玻璃。於玻璃基板之第1表面及與第1表面為相反側之第2表面設置聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜，從而製作被加工體。
被加工體之厚度T為0.4mm。
底板使用鋁製之吸引式底板(尺寸：約50mm×約50mm)。所有支柱於底板之凹部內配置為三角格子狀。支柱之間隔d=20mm。各支柱設為大致圓柱狀形狀，支柱之粗細設為直徑1mm。
再者，使用凹部之深度，即支柱之高度h為1010μm者、及1480μm者之2種類作為底板。
將雷射光照射至被加工體之雷射設為CO2雷射(輸出100W)，照射時間設為168μsec~173μsec。照射至被加工體之雷射光之光點尺寸係以形成於玻璃基板之第2表面之孔之第2開口的直徑成為38μm(目標值)之方式設定。完成雷射光照射後，於針狀之第1電極與底板之間產生放電。
自放電時之第1電極之前端至被加工體的照射面上之雷射光之焦點為止之距離a為約1200μm。因此，以a+T+h所表示之距離D為2610μm(支柱之高度h為1010μm之情形)、及3080μm(支柱之高度h為1480μm之情形)。
於如以上之條件下，於玻璃基板形成複數個孔。
實驗之結果可知：於將底板之支柱之高度h設為1010μm之情形時(距離D=2610μm)，能夠於加工時穩定地產生放電。相對於此，可知：於將底板之支柱之高度h設為1480μm之情形時(距離D=3080μm)，於意外之位置產生放電，或者不易產生放電，從而難以產生穩定之放電現象。
根據該結果，可說以a+T+h所表示之距離D較佳為3000μm以下，更佳為2610μm以下。
160‧‧‧底板
162‧‧‧吸引孔
163‧‧‧上部表面
164‧‧‧內壁
169‧‧‧凹部
170‧‧‧支柱
d‧‧‧支柱間隔

Claims (16)

  1. 一種裝置，其係於玻璃基板形成孔者，且具有：雷射光源，其將雷射光照射至玻璃基板之第1表面側；及底板，其配置於上述玻璃基板之與上述第1表面為相反側之第2表面側；且上述底板具有設置於中央部分之凹部、及配置於上述凹部且支持上述玻璃基板之複數個支柱，上述複數個支柱之至少一部分於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為格子狀，且配置為上述格子狀之上述複數個支柱中之一支柱與最靠近上述一支柱的支柱之間隔d小於30mm，上述複數個支柱之高度h大於70μm。
  2. 如請求項1之裝置，其中上述格子狀為三角格子狀。
  3. 如請求項2之裝置，其中上述複數個支柱之全部於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為三角格子狀。
  4. 如請求項1之裝置，其中上述格子狀為四角格子狀。
  5. 如請求項4之裝置，其中上述複數個支柱之全部於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為四角格子狀。
  6. 如請求項1至5中任一項之裝置，其中上述d大於10mm。
  7. 如請求項1至6中任一項之裝置，其中上述底板具有吸引固定上述玻璃基板之吸引機構。
  8. 如請求項1至7中任一項之裝置，其中上述底板之上述凹部係藉由形成於上述底板之外周部的內壁而區劃。
  9. 如請求項1至8中任一項之裝置，其中上述支柱具有最大尺寸為500μm~5000μm之範圍之粗細。
  10. 如請求項1至9中任一項之裝置，其中上述玻璃基板具有0.05mm~0.7mm之範圍之厚度。
  11. 如請求項1至10中任一項之裝置，其中於上述玻璃基板之上述第1表面設置有第1保護膜，且於上述第2表面設置有第2保護膜。
  12. 一種方法，其係於玻璃基板形成孔者，其具有如下步驟：(a)準備被加工體，上述被加工體具有包含第1及第2表面之玻璃基板，進而任意具有設置於上述玻璃基板之上述第1表面之第1保護膜、及/或設置於上述玻璃基板之上述第2表面之第2保護膜；及(b)自上述玻璃基板之上述第1表面側照射雷射光而於上述玻璃基板形成孔；且上述(b)之步驟係於將上述被加工體載置於底板上之狀態下實施，上述被加工體係以上述玻璃基板之與上述第1表面為相反側之上述第2表面側成為靠近上述底板之側的方式載置，上述底板具有設置於中央部分之凹部、及配置於上述凹部且支持上述被加工體之複數個支柱，上述複數個支柱之至少一部分於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為格子狀，且係以配置為上述格子狀之上述複數個支柱中之一支柱與最靠近上述一支柱的支柱之間隔d小於30mm、上述複數個支柱之高度h大於70μm之方式進行選定。
  13. 如請求項12之方法，其中上述格子狀為三角格子狀。
  14. 如請求項13之方法，其中上述複數個支柱之全部於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為三角格子狀。
  15. 如請求項12之方法，其中上述格子狀為四角格子狀。
  16. 如請求項15之方法，其中上述複數個支柱之全部於大致垂直於上述複數個支柱之延伸方向的平面內配置為四角格子狀。
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