TWI673239B - 微孔陣列及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可高精度地保持光纖等之微孔陣列、及可形成具有高形狀精度之微孔的微孔陣列之製造方法。
本發明之微孔陣列之特徵在於:其係於厚度0.5mm以上5mm以下之玻璃板2,每1cm2形成有30個以上貫通孔3者,且貫通孔3具有圓筒度為貫通孔3之孔徑d1之5%以下之圓筒部分5。
Description
本發明係關於一種微孔陣列及其製造方法。
作為用以高精度地整理並保持光纖等光學零件之構件,已知微孔陣列。於專利文獻1中,揭示有一種微孔陣列,其係由樹脂形成具備用以保持光纖等之孔之筒狀部,且以包含陶瓷等之本體基材保持該筒狀部之外周面。
另一方面,專利文獻2揭示於微流路珠陣列中以雷射誘發背面濕式加工法(Laser-Induced Backside Wet Etching法:LIBWE法)形成用以固定珠之微細構造圖案。
[專利文獻1]日本專利特開2003-107283號公報
[專利文獻2]日本專利特開2007-17155號公報
於專利文獻1中,由於以樹脂形成用以保持光纖等之筒狀部,因此無法提高筒狀部之形狀精度。因此,存在無法於筒狀部內高精度地保持光纖等,而無法提高光纖等之位置精度的問題。
LIBWE法係於使吸收雷射光之液體接觸加工對象之狀態下,將雷射光照射至液體,以藉由液體之氣泡之膨脹、收縮而產生之衝擊波
進行切削加工之方法。於欲以LIBWE法形成微孔之情形時,存在因切削加工產生之切屑容易固著於微孔之壁面,而無法以高形狀精度形成微孔的問題。
本發明之目的在於提供一種於保持光纖等之情形時可高精度地保持光纖等之微孔陣列、及可形成具有高形狀精度之微孔的微孔陣列之製造方法。
本發明係一種微孔陣列,其特徵在於:其係於厚度0.5mm以上5mm以下之玻璃板,每1cm2形成有30個以上貫通孔者,且貫通孔具有圓筒度為貫通孔之孔徑之5%以下之圓筒部分。
於本發明中,較佳為孔徑為玻璃板之厚度之50%以下。
較佳為貫通孔係以沿玻璃板之厚度方向延伸之方式形成。
較佳為玻璃板係石英玻璃板。
貫通孔例如係用以供光纖插入並保持光纖之貫通孔。
本發明之製造方法之特徵在於:其係於具有第1主面及第2主面之玻璃板,藉由雷射照射而形成複數個貫通第1主面與第2主面間之貫通孔的微孔陣列之製造方法,且具備如下步驟:使對於雷射透明之液體接觸第1主面;及使用10微微秒以下之脈衝雷射作為雷射,使其聚光於與液體接觸之第1主面側之部分,自第2主面側照射雷射,形成貫通孔。
較佳為雷射之波長為1000nm以上。
較佳為雷射係飛秒雷射。
液體例如係以氟取代至少一部分氫之石油系溶劑。
於將本發明之微孔陣列用作保持光纖等之微孔陣列之情形時,可高精度地保持光纖等。
根據本發明之製造方法,可高效率地形成具有高形狀精度之微孔。
1‧‧‧微孔陣列
2‧‧‧玻璃板
2a‧‧‧第1主面
2b‧‧‧第2主面
3‧‧‧貫通孔
4‧‧‧楔形部
5‧‧‧圓筒部分
5a‧‧‧最小外接圓筒
5b‧‧‧最大外接圓筒
10‧‧‧雷射光
11‧‧‧透明液體
d1‧‧‧貫通孔之孔徑
d2‧‧‧楔形部之最大直徑
L1‧‧‧玻璃板之縱向之長度
L2‧‧‧玻璃板之橫向之長度
T‧‧‧圓筒度
t1‧‧‧玻璃板之厚度
t2‧‧‧楔形部之厚度
圖1係表示本發明之實施形態之微孔陣列之模式性俯視圖。
圖2係表示本發明之實施形態之微孔陣列中之微孔之模式性剖視圖。
圖3係用以對圓筒度進行說明之模式性立體圖。
圖4係用以對本發明之實施形態之微孔陣列之製造方法進行說明之模式性剖視圖。
以下,對較佳之實施形態進行說明。但,以下之實施形態僅為例示,本發明並不受以下之實施形態限定。又,存在於各圖式中以同一符號參照實質上具有相同功能之構件的情形。
圖1係表示本發明之實施形態之微孔陣列之模式性俯視圖。本實施形態之微孔陣列1係藉由於玻璃板2形成多個貫通孔3而構成。於本實施形態中,玻璃板2之縱向之長度L1為20mm,橫向之長度L2為20mm。貫通孔3於橫向上排列有11個,於縱向上排列有16個。因此,於本實施形態中,貫通孔3於玻璃板2形成有176個,於玻璃板2每1cm2形成有44個。因此,貫通孔3於玻璃板2每1cm2形成有30個以上。貫通孔3之個數之上限值並無特別限定,一般而言為1000個以下。
圖2係表示本發明之實施形態之微孔陣列中之微孔之模式性剖視圖。如圖2所示,貫通孔3係以貫通玻璃板2之第1主面2a與第2主面2b間之方式形成。於本實施形態中,貫通孔3係以沿玻璃板2之厚度t1方向延伸之方式形成。本發明並不限定於此,亦可沿相對於玻璃板2之厚度t1方向傾斜之方向形成貫通孔3。
於本實施形態中,玻璃板2之厚度t1為1mm。於本實施形態中,
貫通孔3之孔徑d1為125μm。因此,於本實施形態中,貫通孔3之孔徑d1為玻璃板2之厚度t1之50%以下。
於本發明中,貫通孔3之孔徑d1較佳為玻璃板2之厚度t1之50%以下,進而較佳為20%以下。藉由設為該等範圍內,而於在貫通孔3中插入光纖等並予以保持之情形時,不會產生位置偏移,可高精度地保持光纖等。下限值並無特別限定,一般而言,貫通孔3之孔徑d1較佳為玻璃板2之厚度t1之1%以上。
本實施形態之微孔陣列中之微孔係由形成於玻璃板2之貫通孔3構成。因此,與由樹脂形成微孔之情形相比,能夠以高形狀精度形成微孔。
於本實施形態中,於第1主面2a側形成有楔形部4。楔形部4係為了於自第1主面2a側將光纖等插入貫通孔3時方便光纖等插入而形成。楔形部4之最大直徑d2為300μm。又,楔形部4之厚度t2為80μm。於第2主面2b至楔形部4之間,形成有具有孔徑d1之圓筒部分5。貫通孔3之孔徑d1為圓筒部分5之孔徑。於本實施形態中,圓筒部分5之圓筒度為貫通孔3之孔徑d1之5%以下。
圖3係用以對圓筒度進行說明之模式性立體圖。如圖3所示,圓筒度係定義為圓筒部分5之最小外接圓筒5a之直徑與最大內接圓筒5b之直徑的差T。此種圓筒度例如可藉由真圓度、圓筒形狀測定機等測定。
於本發明中,圓筒部分5之圓筒度為貫通孔3之孔徑d1之5%以下。藉由設定為此種範圍,而於將光纖等插入貫通孔3時,可防止光纖等在貫通孔3內傾斜而位置偏移。因此,可高精度地保持光纖等。圓筒度進而較佳為2%以下。圓筒度之下限值並無特別限定。
於本發明中,玻璃板2之厚度t1為0.5mm以上且5mm以下。藉由設為此種範圍內,而容易將光纖等插入貫通孔3,而且,容易排出進
行貫通孔3之開孔加工時產生之切屑,從而可防止貫通孔3堵塞。玻璃板2之厚度t1進而較佳為4mm以下。
圖4係用以對本發明之實施形態之微孔陣列之製造方法進行說明之模式性剖視圖。於本實施形態之製造方法中,於具有第1主面2a及第2主面2b之玻璃板2,藉由雷射照射而形成貫通第1主面2a與第2主面2b間之貫通孔3。
如圖4所示,使透明液體11接觸玻璃板2之第1主面2a。透明液體11為對於雷射光10透明之液體。此處,「透明」意為液體對於雷射光10之吸收率較小。具體而言,液體對於雷射光10之吸收率較佳為10%以下,進而較佳為5%以下,尤佳為1%以下。
本發明之製造方法與LIBWE法之不同點在於使用對於雷射光10之吸收率較小之液體。如上所述,LIBWE法係使用對於雷射光不透明之液體,藉由雷射光之照射而使液體之氣泡膨脹、收縮,以藉此產生之衝擊波進行切削加工的方法。因此,於LIBWE法中,因切削加工產生之切屑由於衝擊波而猛烈碰撞微孔之壁面,切屑容易固著於微孔之壁面。與此相對,於本發明中,由於使用對雷射光10之吸收率較小之液體,因此不會產生基於液體形成之衝擊波。因此,可自貫通孔3將因形成貫通孔3而產生之玻璃屑高效率地排出至透明液體11。
作為透明液體11之具體例,可列舉水、或以氟取代至少一部分氫之石油系溶劑等。作為石油系溶劑之具體例,可列舉以氟取代至少一部分氫之甲基乙基酮及丙酮等。
雷射光10之波長較佳為玻璃板2之吸收較少之波長。自此種觀點而言,雷射光10之波長較佳為1000nm以上,更佳為1300nm以上,進而較佳為1500nm以上。雷射光10之波長之上限值並無特別限定,雷射光10之波長通常為2000nm以下。再者,於本實施形態中,作為玻璃板2,使用石英玻璃板。再者,若玻璃板2為石英玻璃,則於2000
nm以下之波長區域中光之吸收少,容易利用雷射光10進行加工。
於本實施形態中,雷射光10係10微微秒以下之脈衝雷射。雷射光10更佳為1微微秒以下之超短脈衝雷射,尤佳為飛秒雷射。藉由使用此種脈衝寬度小之雷射,而產生多光子吸收現象,可使熱不擴散至周邊部分地進行剝蝕加工。
於本實施形態中,如圖4所示,自第2主面2b側照射雷射光10,使雷射光10聚光於與透明液體11相接之第1主面2a側之部分,使雷射光10向第2主面2b側一面掃描一面移動,藉此形成貫通孔3。因此,自背面側照射雷射光10。
再者,於自第2主面2b側照射雷射光10,使雷射光10聚光於第2主面2b側之表面,使雷射光10向第1主面2a側一面掃描一面移動,藉此形成貫通孔3的情形時,位於雷射光10之聚光部上部之直徑大之雷射光10會長時間照射於所形成之貫通孔3之壁面(第2主面2b側),貫通孔3之孔徑擴大,而無法以高形狀精度形成貫通孔3。與此相對,如圖4所示,於以使雷射光10聚光於第1主面2a側之部分之方式自第2主面2b側照射雷射光10,並使其向第2主面2b側一面掃描一面移動之情形時,雷射光10不會長時間照射於所形成之貫通孔3之壁面(第2主面2b側),而能夠以高形狀精度形成貫通孔3。
如上所述,於本實施形態中,自第2主面2b側照射雷射光10,使雷射光10聚光於與透明液體11相接之第1主面2a側之部分,而能夠以高形狀精度形成貫通孔3。又,由於透明液體11藉由毛細管現象滲入加工部分,因此可藉由透明液體11而高效率地去除因加工產生之玻璃屑。因此,可防止因加工產生之玻璃屑附著於貫通孔3之壁面,從而能夠以更高之形狀精度形成貫通孔3。藉由使雷射光10之焦點例如呈螺旋狀地一面掃描一面移動,而能夠以高形狀精度形成貫通孔3。
因此,根據本發明之製造方法,可高效率地製造具有圓筒度為
貫通孔3之孔徑之5%以下之圓筒部分的本發明之微孔陣列。
再者,於圖4中,未圖示圖2所示之楔形部4,但關於楔形部4,亦可於形成上述貫通孔3時,為了形成楔形部4而使雷射光10之焦點一面掃描一面移動而形成。
於上述說明中,對在本發明之微孔陣列之貫通孔、即微孔中插入光纖等並予以固定之用途進行了說明,但本發明之微孔陣列並不限定於此種用途。例如,亦可用於如專利文獻2所揭示之將微孔用作流路之用途。
Claims (3)
- 一種微孔陣列之製造方法,其係於具有第1主面及第2主面之玻璃板,藉由雷射照射而形成複數個貫通上述第1主面與上述第2主面間之貫通孔者,且其具備如下步驟:使對於上述雷射透明之液體接觸上述第1主面;及使用10微微秒以下之脈衝雷射作為上述雷射,使其聚光於與上述液體接觸之上述第1主面側之部分,自上述第2主面側照射上述雷射,而形成上述貫通孔,上述液體係以氟取代至少一部分氫之石油系溶劑。
- 如請求項1之微孔陣列之製造方法,其中上述雷射之波長為1000nm以上。
- 如請求項1或2之微孔陣列之製造方法,其中上述雷射係飛秒雷射。
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