JP2015048255A - レーザ光によるガラス基板融着方法及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態によるレーザ加工装置を図1に示す。このレーザ加工装置は、ガラス基板Gが載置されるワークテーブル1と、レーザ発振器2と、光学系3と、走査機構としてのテーブル移動機構4と、を備えている。
以上のレーザ加工装置を用いて、第1ガラス基板G1の表面に、所定の間隔をあけて第2ガラス基板G2を接合する場合は、以下の工程によって行われる。
まず、第1ガラス基板G1をワークテーブル1上の所定位置にセットする。次に、ワークテーブル1上の第1ガラス基板G1に対して、前述のような中赤外光のレーザ光を、第1ガラス基板G1の表面近傍に集光させて照射し、さらに融着予定ラインに沿って走査する。なお、レーザ光の焦点位置点は第1ガラス基板G1の表面に限定されるものではない。
図2に、板厚が0.2mmの無アルカリガラス(例えばOA10(製品名:日本電気硝子社製))のガラス基板に対するレーザ光の波長と透過率との関係を示している。また、図3に、板厚が0.5mmのソーダガラスのガラス基板に対するレーザ光の波長と透過率との関係を示している。
ガラス基板に前述のような中赤外光のレーザ光を照射した場合に、ガラス基板表面に凸部が形成される様子を図4(a)及び(b)に示している。図4(a)はレーザ光照射部分の断面の顕微鏡写真であり、図4(b)はその概念図である。この実験におけるガラス基板及びレーザ照射条件は以下の通りである。
レーザ光:Er:ZBLANファイバレーザ、波長2.7μm、出力7W、連続発振
この実験では、レーザ光を図4の紙面垂直方向に速度を変えて走査した。この結果、走査ラインに沿って凸部は連続して形成され、その寸法は、幅10μm×高さ1μm〜幅40μm×高さ8μmであった。ここで、ガラス基板には、図4(b)の概念図で示すように、膨張部、変質部、熱影響部の3つの層が形成されていると考えられる。
次に、図6の模式図で示すように、凸部Bの形成された第1ガラス基板G1に、この凸部Bをスペーサとして機能させて第2ガラス基板G2を重ねあわせる。そして、凸部Bを形成した条件と同様のレーザ光照射条件で凸部B以外の領域Rにレーザ光を照射する。これにより、凸部Bが形成されたときと同様に第1ガラス基板G1のレーザ光照射領域Rが膨張し、この膨張した部分の先端部と第2ガラス基板G2の裏面(第1ガラス基板G1に対向する面)とが融着して接合される。
以上のような方法は、積層された2枚のガラス基板を、その間に所定の隙間をあけて融着し、封止する場合に有効である。すなわち、融着ラインを連続させ、かつ閉じることによって、図6の領域Rの内部の空間が封止されることになる。
(1)別にスペーサ材を用いることなく、2枚のガラス基板の間に隙間をあけて接合することができる。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
2 レーザ発振器
3 光学系
4 テーブル移動機構
B 凸部
G1,G2 ガラス基板
Claims (16)
- 重ね合わされたガラス基板にレーザ光を照射してガラス基板同士を融着させるガラス基板の融着方法であって、
第1ガラス基板をワークテーブル上に載置する第1工程と、
前記第1ガラス基板に波長が2.7μm以上6.0μm以下のレーザ光を照射して前記第1ガラス基板の表面に所定高さの凸部を形成する第2工程と、
前記第1ガラス基板の前記凸部をスペーサとして前記第1ガラス基板上に第2ガラス基板を重ね合わせる第3工程と、
前記凸部以外の領域に前記レーザ光を照射して前記第1ガラス基板と前記第2ガラス基板とを融着する第4工程と、
を備えたレーザ光によるガラス基板融着方法。 - 前記第2工程及び前記第4工程では、波長が2.7μm以上5.0μm以下のレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1に記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程及び前記第4工程では、前記レーザ光を照射しながら融着予定ラインに沿って走査する、請求項1又は2に記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程及び前記第4工程では、連続発振のレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1から3のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程及び前記第4では、繰り返し周波数が1MHz以上の擬似連続発振のレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1から3のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程及び前記第4工程では、繰り返し周波数が10kHz以上のパルスレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1から3のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第3工程では、前記第2ガラス基板を前記第1ガラス基板に対して押圧することなく重ね合わせる、請求項1から6のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第2工程及び前記第4工程では、Er:Y2O3、Er:ZBLAN、Er:YSGG、Er:GGG、Er:YLF、Er:YAG、Dy:ZBLAN、Ho:ZBLAN、CO、Cr:ZnSe、Cr:ZnS、Fe:ZnSe、Fe:ZnS、半導体レーザの中赤外のレーザ光群の中から選択されたいずれかのレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項1から7のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板融着方法。
- 前記第1及び第2ガラス基板はレーザ光の内部吸収率が5%以上95%以下である、請求項1から8のいずれかに記載のレーザ光によるガラス基板加工方法。
- 重ね合わされたガラス基板にレーザ光を照射してガラス基板同士を融着させるレーザ加工装置であって、
ガラス基板が載置されるワークテーブルと、
波長が2.7μm以上6.0μm以下のレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記ワークテーブルに載置された第1ガラス基板の表面に前記レーザ発振器からのレーザ光を照射して、前記第1ガラス基板の表面に所定高さの凸部を形成するとともに、前記第1ガラス基板の前記凸部をスペーサとして前記第1ガラス基板上に第2ガラス基板が重ね合わされた状態において前記凸部が形成された部分以外の領域に前記レーザ光を照射して前記第1ガラス基板と前記第2ガラス基板とを融着するレーザ光照射機構と、
を備えたレーザ加工装置。 - 前記レーザ発振器は波長が2.7以上5.0μm以下の中赤外光のレーザ光を発振する、請求項10に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ光照射機構からのレーザ光を前記ガラス基板に対して相対的に移動させて、レーザ光を融着予定ラインに沿って走査する走査機構をさらに備えた請求項10又は11に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は前記レーザ光を連続発振する、請求項10から12のいずれかに記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は繰り返し周波数が1MHz以上のレーザ光を擬似連続発振する、請求項10から12のいずれかに記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は繰り返し周波数が10kHz以上のパルスレーザ光を発振する、請求項10から12のいずれかに記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は、Er:Y2O3、Er:ZBLAN、Er:YSGG、Er:GGG、Er:YLF、Er:YAG、Dy:ZBLAN、Ho:ZBLAN、CO、Cr:ZnSe、Cr:ZnS、Fe:ZnSe、Fe:ZnS、半導体レーザの中赤外のレーザ光群の中から選択されたいずれかのレーザ光をガラス基板に対して照射する、請求項10から15のいずれかに記載のレーザ加工装置。
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