JPH1143354A - ガラス部材の接合方法 - Google Patents
ガラス部材の接合方法Info
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- JPH1143354A JPH1143354A JP9197229A JP19722997A JPH1143354A JP H1143354 A JPH1143354 A JP H1143354A JP 9197229 A JP9197229 A JP 9197229A JP 19722997 A JP19722997 A JP 19722997A JP H1143354 A JPH1143354 A JP H1143354A
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Abstract
部材の接合面に他のガラス部材を接合する場合において
も、接合面が容易に剥離することのないガラス部材の接
合方法を提供する。 【解決手段】 接合面の一部あるいは全面に金属膜が形
成されている第1のガラス部材の接合面の少なくとも一
部に、SiO2からなる膜を形成した後、所定の圧力お
よび所定の温度で、上記接合面に第2のガラス部材を熱
圧着する。
Description
いは全面に金属膜が形成されているガラス等の部材の接
合面に、他のガラス部材を接合するための、ガラス部材
の接合方法に関するものである。
して、ガラス間の融着により接合する方法、低融ガラス
を介して接合する方法、有機接着剤を用いて接合する方
法などが知られている。ガラス間の融着により接合する
方法は、ガラス部材の接合面を鏡面研磨後、適切な温度
で密接圧着保持し、ガラス部材を相互融着させる方法で
ある。また、低融ガラスを介して接合する方法は、接合
しようとするガラス部材と比較して粘度の小さい低融ガ
ラスを、特定の接着温度のもとでガラス部材の接合面に
介在させ、徐冷することによりガラス部材を接着させる
方法である。また、有機接着剤を用いて接合する方法
は、ガラス部材の接合面にポリビニルブチラールなどの
有機接着剤を介在させ、ガラス部材を接着させる方法で
ある。これらの方法を用いることにより、ガラス部材を
強固に接合することが可能である。
技術の進歩はめざましく、ガラス部材の表面に金属膜を
形成することが可能となった。表面に金属膜が形成され
たガラス部材は、その金属膜が反射層として作用するこ
とから、様々な光学部品として利用されるものとなっ
た。例えば、図24に示すような、表面に金属膜3が形
成されたガラス部材1を複数個並べて接合することによ
り、図25に示すようなストライプ状反射面を有する光
学窓2が形成できる。この、ストライプ状反射面を有す
る光学窓2は、例えば光電子増倍管の光入射面に接続さ
れ、光の各入射位置における光強度を検出するために用
いられる。
ラス部材に他のガラス部材を接合する場合、上記従来技
術に示した方法を用いると、接合面が容易に剥離してし
まう、又は金属膜が破壊されて反射面をなさないという
現象が認められる。そのため、上記従来の方法を用いて
製造された光学窓あるいは電子管などの光学部品は耐久
性に劣り、実用上問題であった。
面に金属膜が形成されているガラス等の部材の接合面に
他のガラス部材を接合する場合において、接合面が容易
に剥離せず、金属膜が破壊されることのない、ガラス部
材の接合方法を提供することを目的とする。
に、本発明のガラス部材の接合方法は、接合面の一部あ
るいは全面に金属膜が形成されている第1のガラス等の
部材の接合面の少なくとも一部に、SiO2からなる膜
を形成した後、所定の圧力および所定の温度のもとで、
上記接合面に第2のガラス部材を熱圧着することを特徴
としている。
ラス等の部材の接合面に、SiO2膜を介して第2のガ
ラス部材を熱圧着することにより、2つのガラス部材が
強固に接合され、接合面が剥離しにくくなるとともに、
金属膜が破壊されることが無くなる。
SiO2からなる膜を、CVD法(化学気相成長法)に
よって形成することを特徴としても良い。
は、第2のガラス部材が少なくとも1種以上のアルカリ
元素を含むガラスから成り、第1のガラス等の部材の熱
膨張係数と第2のガラスの熱膨張係数との差が−1.0
×10-6〜+1.0×10-6/℃の範囲であることを特
徴としても良い。
第1のガラス等の部材が、ガラス、サファイア、スピネ
ル、セラミックス、シリコン及びIII−V族化合物半導体
からなる群から選択されるいずれかの材料から形成され
ていることを特徴とすることが好適である。
材の接合方法を図面を参照して説明する。本実施形態に
係るガラス部材の接合方法は、金属膜が形成されている
第1のガラス部材の接合面にSiO2からなる膜を形成
する第1の工程と、上記第1の工程において接合面にS
iO2膜が形成された第1のガラス部材の接合面上に、
第2のガラス部材を重ねて熱圧着する第2の工程から成
っている。以下、順を追って各工程を説明する。
施形態に係るガラス部材の接合方法で用いる第1のガラ
ス部材10は、少なくとも1種以上のアルカリ元素を含
むガラスからなっており、図2に示されるような形状の
ものである。すなわち、接合面に金属膜、例えばCr膜
12が形成されている面状のガラス部材である。Cr膜
12は、1000Å程度の一様な厚さを持って形成され
ている。
接合面に形成されたCr膜12の上に、CVD法を用い
てSiO2を蒸着し、厚さが1000Å程度のSiO2膜
14を形成する。その結果、第1のガラス部材10は、
図3に示すような構造になる。
程ではまず、第1の工程で接合面にSiO2膜14が形
成された第1のガラス部材10と第2のガラス部材20
を図4のように上下に配置し、真空熱処理炉に挿入す
る。この際、第1のガラス部材10と第2のガラス部材
20を重ねてもよいが、接合面に付着したガスを脱離さ
せるために、ガス抜き処理が終了するまでは、図4に示
すように第1のガラス部材10と第2のガラス部材20
との間隔を開けておく方が好ましい。また、材質の面に
おいては、第1のガラス部材10の熱膨張係数と第2の
ガラス部材の熱膨張係数との差が−1.0×10-6〜+
1.0×10-6/℃の範囲であることが好ましい。
0と第2のガラス部材20を、それらの接合面が密着す
るように重ね、炉内温度を第1のガラス部材10と第2
のガラス部材20の屈服点温度付近にし、加重圧力を1
00〜200g/cm2にした状態で30分〜1時間密
着保持することにより熱圧着する。熱圧着された第1の
ガラス部材10と第2のガラス部材20は、図1に示す
ように相互に接合され、接合体が形成される。
部材の接合面は、容易に剥離することがなく、よって、
金属の反射膜あるいは電極等を有する様々な光学部品を
製造する場合に用いることができる。以下、本実施形態
に係るガラス部材の接合方法を用いて光学部品を製造す
る具体例について説明する。
ガラス部材の接合方法を用いた、ストライプ状反射面を
有する光学窓の製造方法である。ストライプ状反射面を
有する光学窓を製造するためには、まず、面状のガラス
部材10を洗浄し、その後、その一方の主面にCVD法
にを用いてCrを蒸着し、1000Å程度の厚みを持っ
たCr膜12を形成する。その結果、面状のガラス部材
10は、図2に示すような形状となる。
成する。SiO2膜14は、上記実施形態における第1
の工程の欄で説明したように、CVD法を用いて、Cr
膜14上にSiO2を蒸着させることにより形成され
る。SiO2膜14を形成した面状のガラス部材10は
図3に示すような構造になる。
形成された面状のガラス部材10を、図5のように多数
枚重ねて配置する。重ねて配置する面状のガラス部材1
0の枚数は、光学窓を接合して用いる電子管の画素数に
よって決定され、使用する面状のガラス部材10の厚み
は、電子管の解像度によって決定される。また、使用す
る面状のガラス部材10の面積は、製造する光学窓の大
きさ、および枚数などによって決定される。
状のガラス部材10を真空熱処理炉内に挿入し、熱圧着
する。具体的には、上記実施形態における第2の工程で
説明したように、上記多数枚の面状のガラス部材10
を、それぞれの接合面が密着するように重ね、炉内温度
をガラス部材10の屈服点温度付近にし、加重圧力を1
00〜200g/cm2にした状態で30分〜1時間密
着保持することにより熱圧着する。熱圧着された多数枚
の面状のガラス部材10は図6に示すような接合体とな
る。
接合体を、図7に示すように圧着面に垂直に切断する。
切断された一片は、図8に示すような形状のストライプ
状反射面を有する光学窓30となり、電子管の光学窓と
して用いられる。
る光学窓30を形成する場合、図2に示すように接合面
全面にCr膜12を設けたガラス部材10を用いていた
が、これは図9に示すように、Cr膜12を接合面の全
面ではなく、長方形の部分に分割して形成したガラス部
材10を用いてもよい。このようなガラス部材10の上
面にSiO2膜を形成すると、ガラス部材10は図10
に示すような形状となり、これを重ねて接合し、接合面
に垂直、かつ、Cr膜12と切断面が交差しないように
切断することにより、図11に示すようなストライプ状
反射面を有する光学窓30が形成される。図11に示す
ようなストライプ状反射面を有する光学窓30は、金属
反射膜(Cr膜12)が光入射面あるいはその反対側の
面に露出していないため、電子管などに接着して使用す
る場合、反射層による電気的な短絡への配慮が不要とな
る。
ガラス部材の接合方法を用いた格子状反射面を有する光
学窓の製造方法である。格子状反射面を有する光学窓を
形成するには、上記第1の具体例において作成したスト
ライプ状反射面を有する光学窓30を用いる。ストライ
プ状反射面を有する光学窓30の一方の主面に、CVD
法を用いて、Cr膜12、SiO2膜14を順次形成す
る。Cr膜12、SiO2膜14の厚みは、双方とも1
000Å程度である。一方の主面にCr膜12、SiO
2膜14を形成したストライプ状反射面を有する光学窓
30は、図12のような形状になる。
したストライプ状反射面を有する光学窓30を多数枚重
ねて熱圧着する。具体的には、上記実施形態の第2の工
程で説明したように、真空熱処理炉内で上記多数枚の面
状のガラス部材10を、それぞれの接合面が密着するよ
うに重ね、炉内温度をガラス部材10の屈服点温度付近
にし、加重圧力を100〜200g/cm2にした状態
で30分〜1時間密着保持することにより熱圧着する。
その結果、多数枚のストライプ状反射面を有する光学窓
30は相互に接合され、図13に示すような接合体を形
成する。
ラス部材10の接合面およびストライプ状反射面を有す
る光学窓30の接合面の双方に垂直な切断面を有するよ
うに切断すると、図15に示すような格子状反射面を有
する光学窓40となる。格子状反射面を有する光学窓4
0は、Crによる格子状の反射層を持ち、電子管の光学
窓として用いられる。
ガラス部材の接合方法を利用した電子管の製造方法であ
る。面状のガラス部材10にCr膜12、SiO2膜1
4を形成する所までは、上記第1の具体例と同様であ
る。
12、SiO2膜14が所定の形状になるようにエッチ
ング処理をする。SiO2をエッチング処理するために
はHFなどを、また、Crをエッチング処理するために
は、硝酸第2セリウム・アンモニウムと過塩素酸と水の
混合物、または、赤血塩とNaOH(もしくはKOH)
と水の混合物を用いればよい。エッチング処理をした結
果、面状のガラス部材10の形状は図16に示すように
なる。
アノード用の電極用金属材料16をCVD法、あるいは
他の蒸着法によって所定の形状に形成する。ここで電極
用金属材料16としては、Ni、Mg、Ag、Sn、A
uなどが挙げられる。その結果、面状のガラス部材10
は図17に示すような形状になる。
の電極用金属材料16をそれぞれ蒸着した面状のガラス
部材10を、支持ガラス18を用いて、図18のように
配置する。
にて説明したように、真空熱処理炉内で2枚の面状のガ
ラス部材10と支持ガラス18とを、それぞれの接合面
が密着するように重ね、炉内温度をガラス部材10の屈
服点温度付近にし、加重圧力を100〜200g/cm
2にした状態で30分〜1時間密着保持することにより
熱圧着する。
き出し、図19に示すように電子管50が形成できる。
ガラス部材の接合方法を利用した電子管の製造方法であ
る。
カソード用材料となるGaAs半導体結晶から成る面状
部材52の接合面にSiO2膜14を形成する。SiO2
膜14の形成は、第1の具体例と同様に、CVD法を用
いて面状部材52の接合面にSiO2を蒸着する方法で
行う。
内で面状部材52の接合面とガラス部材10の接合面が
密着するように重ね、炉内温度をガラス部材10の屈服
点温度付近にし、加重圧力を100〜200g/cm2
にした状態で30分〜1時間密着保持することにより熱
圧着する。
10上に電極となるCr膜12を蒸着し、さらに、図2
3に示すように、所定の位置にSiO2膜14を形成す
る。
ガラス部材10を、支持ガラス18を用いて熱圧着し、
外部電極19を引き出すことにより、電子管50を形成
する。 上記第1〜第4の具体例に示すように、本実施
形態に係るガラス部材の接合方法を用いて、ガラス部材
を接合することにより、接合面が容易に剥離せず、かつ
金属膜が破壊されないため、耐久性能が高く、良好な反
射面あるいは電極を持った光学窓、あるいは電子管を製
造することが可能となる。
ス部材10の接合面に形成されている金属膜はCrから
形成されていたが、これはCrでなくても良い。例え
ば、Al、Ni、Ti、Mo、Taからなる膜が形成さ
れていても、本実施形態に係るガラス部材の接合方法を
用いることにより、2つのガラス部材を効果的に接合す
ることができる。
ス部材の接合面にSiO2を蒸着させる方法として、C
VD法を用いていたが、これはPVD法など、別の蒸着
方法であっても良い。
全面にSiO2を蒸着し、SiO2膜14を形成していた
が、接合強度が所望の強度を満たすのであれば、接合面
の全面ではなく一部にSiO2膜14を形成し、熱圧着
を行っても良い。
材を接合させる対象であるガラス等の部材として、ガラ
ス、III−V族化合物半導体についての具体例を示した
が、本方法においてガラス部材を接合することがするこ
とができるガラス等の部材としては、サファイア、スピ
ネル、セラミックス、シリコンからなる部材などが考え
られる。これらの部材に、ガラス部材を接合するとき
も、上記実施形態に係る方法において、2つの部材を強
固に接合することが可能となる。
ことにより、接合面に金属膜が形成されているガラス等
の部材の接合面に、他のガラス部材を接合する場合にお
いて、2つの部材を頑強に接合することが可能となり、
接合面が容易に剥離することがなくなり、また、金属膜
が破壊されることもなくなる。
によって接合された面状のガラス部材の状態を表した図
である。
において用いられる面状のガラス部材を表した図であ
る。
の第1の工程を表した図である。
の第2の工程を表した図である。
を有する光学窓の製造工程を表す図である。
を有する光学窓の製造工程を表す図である。
を有する光学窓の製造工程を表す図である。
を有する光学窓の完成図である。
を有する光学窓の製造工程を表す図である。
面を有する光学窓の製造工程を表す図である。
面を有する光学窓の完成図である。
有する光学窓の製造工程を表す図である。
有する光学窓の製造工程を表す図である。
有する光学窓の製造工程を表す図である。
有する光学窓の完成図である。
程を表す図である。
程を表す図である。
程を表す図である。
である。
程を表す図である。
程を表す図である。
程を表す図である。
程を表す図である。
ガラス部材を表す図である。
ある。
反射面を有する光学窓、3…金属膜、12…Cr膜、1
4…SiO2膜、16…電極用金属材料、18…支持ガ
ラス、19…外部電極、40…格子状反射面を有する光
学窓、50…電子管、52…面状部材
Claims (4)
- 【請求項1】 接合面の一部あるいは全面に金属膜が形
成されている第1のガラス等の部材の接合面の少なくと
も一部に、SiO2からなる膜を形成した後、所定の圧
力および所定の温度のもとで、前記接合面に第2のガラ
ス部材を熱圧着することを特徴とするガラス部材の接合
方法。 - 【請求項2】 前記SiO2からなる膜を、CVD法
(化学気相成長法)によって形成することを特徴とする
請求項1に記載のガラス部材の接合方法。 - 【請求項3】 前記第2のガラス部材は、 少なくとも1種以上のアルカリ元素を含むガラスから成
り、 前記第1のガラス等の部材の熱膨張係数と前記第2のガ
ラス部材の熱膨張係数との差が−1.0×10-6〜+
1.0×10-6/℃の範囲であることを特徴とする請求
項1または請求項2に記載のガラス部材の接合方法。 - 【請求項4】 前記第1のガラス等の部材は、ガラス、
サファイア、スピネル、セラミックス、シリコン及びII
I−V族化合物半導体からなる群から選択されるいずれか
の材料から形成されていることを特徴とする請求項1〜
3のいずれか1項に記載のガラス部材の接合方法。
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