JP2006124209A

JP2006124209A - 電子機器用ガラス板およびその製造方法ならびに電子装置

Info

Publication number: JP2006124209A
Application number: JP2004312164A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ito; 吉明伊藤; Kenji Suetsugu; 健児末次
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】電子機器への取着によって歪みやクラックが生じることがなく、良好な光学特性を有するとともに、安価で生産性良く供給することのできる電子機器用カバーガラスおよびその製造方法ならびに電子装置を提供すること。
【解決手段】電子機器用カバーガラスは、硼珪酸系ガラスから成るガラス板１の側面に、硼珪酸系ガラス１００質量％にアルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を５〜２０質量％添加して成る低温軟化ガラス層２が全周にわたって被着されており、ガラス板１の側面が曲面状となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード、フォトセンサー、ＣＣＤ等を用いた表示装置や受光装置等の電子機器類に用いられる電子機器用ガラス板およびその製造方法ならびにその電子機器用ガラスを用いた電子装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）、フォトセンサー、ＣＣＤ等を用いた表示装置や受光装置等の電子機器類は電子機器用ガラス板が使用されている。これらの電子機器類は、例えば蛍光、液晶またはＬＥＤ等を電気的信号によって発光させ、文字（数字）や画像の表示をするようになっており、所要文字を表示するための発光板（ベースガラス）として電子機器用ガラス板が使用される。

従来、上記電子機器用ガラスは、平板状に成形されたサイズの大きい素材板から所要のサイズに切り出された後、表面が研磨されることにより所定の厚さに加工されるとともに鋭角的な側面が面取りされていた。
特開平５−１７１７３号公報

従来の電子機器用ガラス板は電子機器にガラス等で接着固定する際の加熱処理によって、電子機器との接合部に歪みが生じたり、クラックが生じるという問題点があった。

また、従来の電子機器用ガラス板の製造方法においては、多数の側面の面取りに多大の手間がかかり、生産性を大幅に低下させる上、コストアップをも招くという問題点があった。

また、面取り用その他の治具類への取付け時に微細な傷（ミスト）が発生して、製品の歩留まりを低下させ、作業環境に悪影響を及ぼすという問題点もあった。

さらに、面取り工程で発生した残留応力で、得ようとする電子機器用ガラスが歪み、その平滑度が損なわれて受光画像や表示文字等に歪みが生じるという問題点もあった。

なお従来の製造方法では、サイズの大きい素材板から所要のサイズに切り出す際に、切断された側面に微小な欠け（チッピング）や微細なクラックが生じており、このようなチッピングやクラックはその後の面取り工程で解消するどころか、一層増大するという問題点があった。そしてこのチッピングやクラックによる微小ガラス片が、組み込んだ電子機器類に悪影響を及ぼすおそれがあった。

したがって、本発明は上記従来の問題点を鑑みて完成されたものであり、その目的は、電子機器への取着によって歪みやクラックが生じることがなく、良好な光学特性を有するとともに、安価で生産性良く供給することのできる電子機器用カバーガラスおよびその製造方法ならびに電子装置を提供することである。

本発明の電子機器用ガラス板は、硼珪酸系ガラスから成るガラス板の側面を凸曲面状に形成するとともに、該側面に、前記硼珪酸系ガラス１００質量％にアルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を５〜２０質量％添加して成る低温軟化ガラス層が全周にわたって被着されていることを特徴とする。

本発明の電子機器用ガラス板の製造方法は、上記本発明の電子機器用ガラス板の製造方法であって、前記硼珪酸系ガラスを板状に成形して側面が平坦な前記ガラス板を作製する工程と、前記ガラス板の側面に前記低温軟化ガラス層を全周にわたって被着する工程と、前記低温軟化ガラス層が被着された前記ガラス板を、前記硼珪酸系ガラスの屈伏点付近の温度で熱処理し、前記低温軟化ガラス層を軟化させるとともに該軟化したガラスの表面張力によって前記ガラス板の側面を曲面状になす工程とを具備していることを特徴とする。

本発明の電子装置は、上面に凹部を有する基体と、前記凹部に収容されて搭載された前記電子部品と、前記基体の上面に前記凹部を覆うように封止材を介して接合された請求項１記載の電子機器用ガラス板とを具備していることを特徴とする。

本発明の電子機器用ガラス板は、硼珪酸系ガラスから成るガラス板の側面を凸曲面状に形成するとともに、この側面に、硼珪酸系ガラス１００質量％にアルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を５〜２０質量％添加して成る低温軟化ガラス層が全周にわたって被着されていることから、電子機器用ガラス板を電子機器にガラス等を介して加熱により接合した際、外周部に被着された低温軟化ガラス層が接合時に軟化するため、接合時に歪みが生じたとしてもこの軟化した低温軟化ガラス層が応力を吸収することができ、ガラス板に歪みが生じるのを有効に防止できる。

また、ガラス板の側面が曲面状であるため、応力を分散でき、クラックの発生を有効に防止できる。

本発明の電子機器用ガラス板の製造方法は、硼珪酸系ガラスを板状に成形して側面が平坦なガラス板を作製する工程と、ガラス板の側面に低温軟化ガラス層を全周にわたって被着する工程と、低温軟化ガラス層が被着されたガラス板を、硼珪酸系ガラスの屈伏点付近の温度で熱処理し、低温軟化ガラス層を軟化させるとともに軟化したガラスの表面張力によってガラス板の側面を曲面状になす工程とを具備していることから、ガラス板の屈服点付近ではガラス板は外力が加わらない限り形状を維持することができるのでガラス板の中央部は歪みが生じることなく良好な光学特性を維持できる。一方、ガラス板の全ての側面に被着された低温軟化ガラス層は、ガラス板の屈伏点よりも低温で軟化するため、低温軟化ガラス層が軟化してその表面張力で曲面形状になる。さらにその際、低温軟化ガラス層の表面張力がガラス板の側面に働くことによってガラス板の側面も曲面状となる。よって、電子機器用ガラス板の側面を従来のように機械的に面取りすることなく曲面形状にできるとともに、ガラス板の側面をも面取りすることなく曲面状にできる。その結果、面取り工程が不要となって生産性が飛躍的に向上し、大幅なコストダウンを達成することができる。

また、面取り加工等によって微細な傷（ミスト）を発生させることがなく、不良品の発生が減少して製品の歩留まりが向上し、しかも常時良好な作業環境を保つことができる。

さらに、面取り工程が必要ないため、従来のように面取り工程で発生した残留応力で電子機器用カバーガラスが歪むということはなく、平滑度においても良好な品質が得られる。よって、電子機器類に適用した場合に受光画像や表示文字等に歪みのない良好な光学特性を有するものとすることができる。

さらにまた、従来の面取り工程で発生していた微小な欠け（チッピング）やクラックの発生がなく、高品質の電子機器用ガラス板を提供することができる。

本発明の電子装置は、上面に電子部品が搭載される凹部を有する基体と、凹部に収容されて搭載された電子部品と、基体の上面に凹部を覆うように封止材を介して接合された上記本発明の電子機器用ガラス板とを具備していることから、上記本発明の電子機器用ガラス板の特徴を有する、光学特性に優れた電子装置となる。

本発明の電子機器用ガラス板およびその製造方法を添付の図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の電子機器用ガラス板の実施の形態の一例を示す斜視図である。この図において、１は硼珪酸系ガラスから成るガラス板、２は硼珪酸系ガラス１００質量％にアルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を５〜２０質量％添加して成る低温軟化ガラス層であり、ガラス板１の全ての側面３は、低温軟化ガラス層２が軟化した際の表面張力による応力によって曲面形状になっている。

また、図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の電子機器用ガラス板の製造方法を示す工程毎の断面図であり、電子機器用ガラス板の製造方法は、図２の（ａ）〜（ｃ）の順に進行する。図２（ａ）は硼珪酸系ガラスを板状に成形してガラス板２１を作製する工程であり、この時点でのガラス板２１は角張った側面２３を有している。図２（ｂ）はガラス板２１の側面に低温軟化ガラス層２２を全周にわたって被着する工程で、図２（ｃ）は低温軟化ガラス層２２が被着されたガラス板２１を、ガラス板２１を構成する硼珪酸系ガラスの屈伏点付近の温度で熱処理した後のガラス板２１の断面形状を示し、熱処理工程によって、ガラス板２１の全ての側面は低温軟化ガラス層２２が軟化した際の表面張力による応力によって曲面形状になっている。上記熱処理は、ガラス板２１を構成する硼珪酸系ガラスの屈伏点付近で行われるため、低温軟化ガラス層２２が被着されていない部分（側面以外の部位）のガラス板２１は、熱処理による変形等を起こすことはなく、ガラス２１板を成形した時点の平坦な状態を保持したままである。

硼珪酸系ガラスから成るガラス板１は、原料にホウ酸を加えることで耐熱性や耐薬品性に優れる材料となり、さらに透明で平坦な無孔性の表面を有することから光学的に欠陥の少ない材料として好適に用いられる。このような硼珪酸系ガラスは、溶融した高純度のガラス原料をダウンドロー法により、無研磨にて板厚のバラツキの少ないガラス板とすることができる。なお、本発明の硼珪酸系ガラスとは、ＳｉＯ_２が６５〜８０質量％およびＢ_２Ｏ_３が５〜１５質量％含むガラスのことである。

または、溶融させた高純度のガラス原料をガラスの溶融温度よりも融点が高い金属から成る容器内、好ましくは、白金（Ｐｔ）から成る容器内に流し込んだ後、数日に渡って徐冷却し、ブロック状に形成する。しかる後、所定の板厚および外形寸法に切断するとともに、各稜線部を機械的に切削することによりＣ面加工を行い、バレル加工やケミカルエッチングによりＲ面加工を行なった後、アルミナ等から成る研磨材を用いてラップ研磨を行ない、さらにアルミナ，酸化セリウム等から成る研磨材を用いて光学研磨することにより透光性ガラス板１とすることができる。

また、硼珪酸系ガラスから成るガラス板１の平面視の形状は、正方形や長方形等の四角形状、四隅を面取りした略四角形状、多角形状、円形や楕円形等の略円形状でもよい。

硼珪酸系ガラス板２１の側面に低温軟化ガラス層２２を全周にわたって被着する工程は、硼珪酸系ガラス板２１の側面に低温軟化ガラスのペーストをスクリーン印刷法で一定量塗布する方法や、硼珪酸系ガラス板２１の側面に一定の粘性を有する有機溶剤を塗布した後に低温軟化ガラスの粉末を転写する方法で行われる。

また、低温軟化ガラス層２２が被着されたガラス板２１を、硼珪酸系ガラスの屈伏点付近の温度で熱処理する工程は、低温軟化ガラス層２２が被着されていない部分の硼珪酸系ガラス板２１は、熱処理による変形等を起こすことはなく、ガラス板を成形した時点の平坦な状態を保持することが可能である。

本発明の屈伏点とは、ガラス転移点と軟化点との間に位置し、ガラスの粘性が低下して温度上昇による伸び率(膨張)がマイナスに変化する温度のことをいい、熱膨張曲線の極大点から求めることができるものである。

また、本発明の低温軟化ガラス層２とは、ガラス板１の屈伏点よりも低い軟化点を有するガラスから成るものである。また、この軟化点とは、加熱された物質が軟化し変形し始める温度で、粘度η＝４．５×１０^７POISEとなる温度であり、示差熱分析装置（マクロ型）を使用して測定曲線より軟化点を求めることができる。

すなわち、屈伏点においてはガラスに外力を加えない限り形状が維持されており、軟化点においては、外力を加えなくともガラス自身の重力で変形が生じる。

そして、本発明の硼珪酸系ガラスの屈伏点付近の温度での熱処理とは、ガラス板１を構成する硼珪酸系ガラスの屈伏点をＴ度としたときに、Ｔ−１５度〜Ｔ＋１５度の温度範囲で熱処理を行なうことをいう。熱処理温度がＴ−１５度未満であると、熱処理時のガラス板１の粘度が高く、低温軟化ガラス層２が軟化して表面張力により変形しても、その表面張力による応力でガラス板１の側面を曲面状に変形させるのが困難になる。また、熱処理温度がＴ＋１５度を超えると、熱処理時のガラス板１の粘度が小さくなりすぎ、ガラス板１の全体が歪み、光学特性が低下しやすくなる。

また、低温軟化ガラス層２２は、硼珪酸系ガラス１００質量％にアルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を５〜２０質量％添加したものから成り、低温軟化ガラス２２の軟化点は硼珪酸系ガラス２１の屈服点よりも低い温度にある。そして、硼珪酸系ガラスの屈伏点付近の温度の熱処理によって、低温軟化ガラス層２の粘度は低い状態となり、その表面張力によって低温軟化ガラスそう２が曲面状の表面を有するものとなるとともに、その表面張力による応力によってガラス板２１の側面をも滑らかな曲面形状とするとこが可能となる。

低温軟化ガラス層２２は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の量が、５質量％未満であるとガラスの軟化点が高くなり、硼珪酸系ガラス２１の屈服点付近での熱処理によって、低温軟化ガラス層２２の粘度は低い状態とならず、その表面張力によって硼珪酸系ガラス板２１の側面に滑らかな曲面形状を形成するとこが困難となる傾向があり、他方、２０質量％を超えるとガラスの熱膨張係数が高くなり、硼珪酸系ガラス板２１と低温軟化ガラス層２２との間の熱膨張係数の不整合により熱処理後の残留応力が大きくなり、ガラス板の端部の強度が低下する傾向がある。従って、低温軟化ガラス層２２の組成は、硼珪酸系ガラス１００質量％にアルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を５〜２０質量％の範囲で添加させることが好ましい。

さらに、低温軟化ガラス層２２の塗布量は、熱処理後５〜２０μｍ厚みの範囲にあることが好ましい。低温軟化ガラス層２２の厚みが、５μｍ未満の場合は、硼珪酸系ガラス板２１の側面に低温軟化ガラス層２２の滑らかな曲面形状を形成することが困難になる傾向がある。他方、低温軟化ガラス層２２の厚みが、２０μｍを超える場合は、硼珪酸系ガラス板２１と低温軟化ガラス層２２との間の熱膨張係数の差による残留応力が大きくなり、ガラス板の端部の強度が低下する傾向がある。

そして、基体３２の上面に形成された凹部３１にＬＥＤやフォトダイオード、ＣＣＤ等の電子部品３３を収容した後、基体３２の上面に上記本発明の電子機器用ガラス板３４を凹部３１を覆うように封止材を介して接合することにより本発明の電子装置となる。これにより、上記本発明の電子機器用ガラス板３４の特徴を有する、光学特性に優れた電子装置となる。

なお、上面に凹部３１を有する基体３２は、平板状の基体３２の上面外周部に枠状部材を接合することにより構成してもよい。

なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を施すことは何等差し支えない。

本発明の電子機器用ガラス板の実施の形態の一例を示す斜視図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の電子機器用ガラス板の製造方法を示す工程毎の断面図である。従来の電子機器用ガラス板の斜視図である。本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１，２１：ガラス板
２，２２：低温軟化ガラス層
３，２３：側面
３１：凹部
３２：基体
３３：電子部品
３４：電子機器用ガラス板

Claims

硼珪酸系ガラスから成るガラス板の側面を凸曲面状に形成するとともに、該側面に、前記硼珪酸系ガラス１００質量％にアルカリ金属およびアルカリ土類金属の少なくとも１種を５〜２０質量％添加して成る低温軟化ガラス層が全周にわたって被着されていることを特徴とする電子機器用ガラス板。
請求項１記載の電子機器用ガラス板の製造方法であって、前記硼珪酸系ガラスを板状に成形して側面が平坦な前記ガラス板を作製する工程と、前記ガラス板の側面に前記低温軟化ガラス層を全周にわたって被着する工程と、前記低温軟化ガラス層が被着された前記ガラス板を、前記硼珪酸系ガラスの屈伏点付近の温度で熱処理し、前記低温軟化ガラス層を軟化させるとともに該軟化したガラスの表面張力によって前記ガラス板の側面を曲面状になす工程とを具備していることを特徴とする電子機器用ガラス板の製造方法。
上面に凹部を有する基体と、前記凹部に収容されて搭載された前記電子部品と、前記基体の上面に前記凹部を覆うように封止材を介して接合された請求項１記載の電子機器用ガラス板とを具備していることを特徴とする電子装置。