TW201904895A - 微孔陣列之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能形成具有高形狀精度之貫通孔的微孔陣列之製造方法。 本發明之微孔陣列之製造方法，特徵在於：其係藉由照射雷射光10而於玻璃板2形成複數個貫通孔者，具有如下步驟：使相對於雷射光10為透明且動黏度為2 cSt以下之透明液體11接觸玻璃板2之第1主面2a；使雷射光10從第2主面2b側照射，聚光於與透明液體11接觸之第1主面2a側之部分，從而形成孔部6；及藉由使雷射光10之聚光部分從第1主面2a側向第2主面2b側移動，而使孔部6貫通，從而形成貫通孔；於形成貫通孔之步驟中，使雷射光10聚光於孔部6中與透明液體11接觸之部分，以使因照射雷射光10而產生之玻璃屑排出至透明液體11中。

Description

微孔陣列之製造方法

本發明係關於一種微孔陣列之製造方法。

作為用於使光纖等光學零件高精度排列而保持之部件，已知有微孔陣列。下列專利文獻1中，揭示有一種藉由照射雷射光而於玻璃板形成用於保持光纖等之貫通孔的方法之一例。該方法中，使相對於雷射光為透明之液體接觸玻璃板之一主面，並使雷射光從另一主面照射，聚光於與液體接觸之該主面側之部分，藉此形成貫通孔。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2016-124764號公報

[發明所欲解決之問題] 專利文獻1記載之方法中，因對玻璃板照射雷射光而產生之玻璃屑無法從形成於玻璃板之孔有效率地排出，而使孔被玻璃屑堵塞。尤其是，當於厚度為1 mm以上之玻璃板形成貫通孔時，有玻璃屑容易將孔堵塞之傾向。故而，不易以高形狀精度形成貫通孔。 本發明之目的在於提供一種能形成具有高形狀精度之貫通孔的微孔陣列之製造方法。 [解決問題之技術手段] 本發明之微孔陣列之製造方法，特徵在於：其係藉由照射雷射光而於具有第1主面及第2主面之玻璃板形成複數個貫通於第1主面與第2主面間之貫通孔者，具有如下步驟：使相對於雷射光為透明且動黏度為2 cSt以下之液體接觸第1主面；使雷射光從第2主面側照射，聚光於與液體接觸之第1主面側之部分，從而形成孔部；及藉由使雷射光之聚光部分從第1主面側向第2主面側移動，而使孔部貫通，從而形成貫通孔；於形成貫通孔之步驟中，使雷射光聚光於孔部中與液體接觸之部分，以使因照射雷射光而產生之玻璃屑排出至液體中。 本發明中，液體可為以氟取代至少一部分氫而得之石油系溶劑。 本發明中，液體對於雷射光之吸收率較佳為1%以下。 本發明中，液體之動黏度較佳為1 cSt以下。 本發明中，雷射光可為10皮秒以下之脈衝雷射之雷射光。 本發明中，玻璃板之厚度較佳為1.5 mm以上。 [發明之效果] 根據本發明，可提供一種能形成具有高形狀精度之貫通孔的微孔陣列之製造方法。

以下，說明較佳之實施形態。然而，以下之實施形態僅為例示，本發明並不限於以下之實施形態。而且，各圖式中，存在實質上具有相同功能之部件以相同符號進行參照之情況。 (微孔陣列) 圖1係表示本發明之一實施形態之微孔陣列之模式俯視圖。本實施形態之微孔陣列1係藉由在玻璃板2形成多個呈微孔之貫通孔3而構成。本實施形態中，玻璃板2之縱向之長度L₁ 為20 mm，橫向之長度L₂ 為20 mm。貫通孔3沿橫向排列有11個，沿縱向排列有16個。故而，本實施形態中，於玻璃板2形成有176個貫通孔3，於玻璃板2上之每1 cm² 形成有44個貫通孔3。故而，於玻璃板2上之每1 cm² 形成有30個以上之貫通孔3。貫通孔3之個數之上限值並無特別限制，一般而言為1000個以下。 圖2係表示本發明之一實施形態之微孔陣列中之貫通孔之模式剖視圖。如圖2所示，貫通孔3係以從第1主面2a貫通至第2主面2b之方式形成於玻璃板2。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。本發明並不限於此，貫通孔3亦可形成於相對於玻璃板2之厚度方向t₁ 傾斜之方向。 玻璃板2之厚度t₁ 並無特別限制，本實施形態中為2.5 mm。玻璃板2之厚度t₁ 較佳為1.5 mm以上且5 mm以下。藉由使玻璃板2之厚度t₁ 處於該範圍內，從而當將光纖等***並保持於貫通孔3時，能以良好之精度保持光纖等，而不會發生位置偏移。詳情將於下文敍述，但本發明中，於玻璃板2之厚度t₁ 為1.5 mm以上之情形時，當進行貫通孔3之開孔加工時產生之玻璃屑亦容易排出，從而能防止成為貫通孔3之孔部被阻塞。故而，本發明中，玻璃板2之厚度t₁ 宜為1.5 mm以上，厚度t₁ 尤其宜為2 mm以上。 本實施形態中，於第1主面2a側形成有梯形部4。梯形部4之形成係為了便於光纖等從第1主面2a側***至貫通孔3時之***。梯形部4之最大徑d₂ 為300 μm。而且，梯形部4之厚度t₂ 為80 μm。於第2主面2b至梯形部4之間，形成有具有孔徑d₁ 之圓筒部分5。再者，貫通孔3亦可無梯形部4。貫通孔3之孔徑d₁ 係圓筒部分5之孔徑。貫通孔3之孔徑d₁ 並無特別限制，本實施形態中為127 μm。 圖3係表示本發明之一實施形態之變化例之微孔陣列之模式俯視圖。微孔陣列21之貫通孔23於俯視時具有2個圓形相連而成之形狀。俯視時，當將貫通孔23之橫切方向之長度作為寬度時，貫通孔23之寬度最大之部分之寬度d₂₁ 於本變化例中為127 μm。再者，寬度d₂₁ 係貫通孔23之平面形狀中相連之2個圓形中之一個圓形的直徑。如此，貫通孔23之平面形狀並不限於圓形。 根據本發明之微孔陣列之製造方法，可將圖2所示之貫通孔3之孔徑d₁ 高精度地形成為例如127±1 μm。同樣，可將圖3所示之貫通孔23之寬度d₂₁ 高精度地形成為127±1 μm。以下，說明微孔陣列之製造方法。 (製造方法) 圖4係用於說明本發明之一實施形態之微孔陣列之製造方法之模式剖視圖。本實施形態之製造方法中，藉由照射雷射光，於具有第1主面2a及第2主面2b之玻璃板2形成貫通於第1主面2a與第2主面2b間的貫通孔。 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係相對於雷射光10為透明且動黏度為2 cSt以下之液體。此處，所謂「透明」係指液體對於雷射光10之吸收率小。具體而言，透明液體11對於雷射光10之吸收率較佳為1%以下，更佳為0.8%以下，尤佳為0.5%以下。 繼而，使雷射光10從第2主面2b側照射，聚光於與透明液體11接觸之第1主面2a側之部分，從而形成孔部6。於所形成之孔部6中，透明液體11藉由毛細管現象而浸入。繼而，藉由使雷射光10之聚光部分從第1主面2a側向第2主面2b側移動，而使孔部6貫通，從而形成圖2所示之貫通孔3。再者，此時，使雷射光10聚光於孔部6中與透明液體11接觸之部分，以使因對玻璃板2照射雷射光10而產生之玻璃屑排出至透明液體11中。 本實施形態中，因使用對於雷射光10之吸收率小的透明液體11，故而，不易因透明液體11之氣泡之膨脹、收縮而產生衝擊波。故而，玻璃屑不易固定接著於孔部6之壁面。進而，因透明液體11之動黏度為2 cSt以下，故而，玻璃屑於透明液體11中易移動，能從孔部6有效率地排出玻璃屑。故而，不易阻礙貫通孔3之形成，能形成具有高形狀精度之貫通孔3。 再者，藉由使雷射光10之焦點例如以螺旋狀一面掃描一面移動，從而能以更高之形狀精度形成貫通孔3。 當形成圖3所示之貫通孔23時，較佳為，於利用與圖2所示之貫通孔3之形成方法相同的方法形成平面形狀為圓形之貫通孔之後，以與該貫通孔相連之方式進一步形成平面形狀為大致圓形之貫通孔。藉此，能有效地減小寬度d₂₁ 之偏差。再者，亦可例如，使雷射光10之焦點以成為貫通孔23之平面形狀之方式以螺旋狀一面掃描一面移動，藉此形成貫通孔23。 圖4所示之透明液體11之動黏度較佳為1.5 cSt以下，更佳為1 cSt以下，尤佳為0.5 cSt以下。藉此，能從孔部6更有效率地排出上述玻璃屑。 作為透明液體11之具體例，可列舉以氟取代至少一部分氫而得之石油系溶劑等。作為石油系溶劑之具體例，可列舉以氟取代至少一部分氫而得之甲基乙基酮及丙酮等。 雷射光10之波長較佳為於玻璃板2上之吸收小的波長。從該觀點出發，雷射光10之波長較佳為1000 nm以上，更佳為1300 mm以上，進一步更佳為1500 mm以上。雷射光10之波長之上限值並無特別限制，雷射光10之波長一般為2000 nm以下。再者，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2000 nm以下之波長區域下之光之吸收小，容易利用雷射光10進行加工。 本實施形態中，雷射光10係10皮秒以下之脈衝雷射之雷射光。雷射光10較佳為1皮秒以下之超短脈衝雷射之雷射光，尤佳為飛秒雷射之雷射光。藉由使用此種脈寬小之雷射，會產生多光子吸收現象，能使熱不會向周邊部分擴散地進行剝蝕加工。 本實施形態中，如上所述，從第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接觸之第1主面2a側之部分，並使雷射光10向第2主面2b側一面掃描一面移動，藉此形成貫通孔3。另外，於從第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，並使雷射光10向第1主面2a側一面掃描一面移動，藉此形成貫通孔3之情形時，位於雷射光10之聚光部上部的大徑之雷射光10長時間照射於形成之孔部6之壁面(第2主面2b側)，孔部6之直徑擴大。而且，即便形成孔部6，亦無法排出所產生之玻璃屑，故而無法高形狀精度地形成貫通孔3。 相對於此，如圖4所示，於使雷射光10以於第1主面2a側之部分聚光之方式從第2主面2b側照射，並向第2主面2b側一面掃描一面移動之情形時，雷射光10不會長時間照射至所形成之孔部6之壁面(第2主面2b側)。而且，能從孔部6將玻璃屑有效率地排出至透明液體11中，故而，能以高形狀精度形成貫通孔3。 再者，圖4中，未圖示出圖2所示之梯形部4，但梯形部4亦可於形成上述貫通孔3時，藉由使雷射光10之焦點一面掃描一面移動而形成。 本實施形態中，將透明液體11放入容器內，使玻璃板2之第1主面2a接觸透明液體11之液面。當製造微孔陣列時，較佳為，於俯視時，利用蓋等將容器內之玻璃板2所在之部分以外之部分覆蓋。藉此，透明液體11不易蒸發，液面之位置不易變化。故而，能穩定地製造微孔陣列，提高生產性。 當形成貫通孔3時，較佳為，利用例如螺桿等使透明液體11流動。從而，能將因對玻璃板2照射雷射光10而產生之玻璃屑從孔部6更有效率地排出至透明液體11中。透明液體11之流動程度較佳為，液面不會產生較大表面波紋。故而，容易形成貫通孔3。 上述說明中，對於將光纖等***並固定於本發明之微孔陣列之貫通孔、即微孔的用途進行了說明，但本發明之微孔陣列並不限於此用途。例如，亦可使用於將微孔用作流路之用途。

1‧‧‧微孔陣列

2‧‧‧玻璃板

2a‧‧‧第1主面

2b‧‧‧第2主面

3‧‧‧貫通孔

4‧‧‧梯形部

5‧‧‧圓筒部分

6‧‧‧孔部

10‧‧‧雷射光

11‧‧‧透明液體

21‧‧‧微孔陣列

23‧‧‧貫通孔

d₁‧‧‧孔徑

d₂‧‧‧最大徑

d₂₁‧‧‧寬度

L₁‧‧‧縱向之長度

L₂‧‧‧橫向之長

t₁、t₂‧‧‧厚度

圖1係表示本發明之一實施形態之微孔陣列之模式俯視圖。 圖2係表示本發明之一實施形態之微孔陣列中之貫通孔之模式剖視圖。 圖3係表示本發明之一實施形態之變化例之微孔陣列之模式俯視圖。 圖4係用於說明本發明之一實施形態之微孔陣列之製造方法之模式剖視圖。

Claims (6)

1. 一種微孔陣列之製造方法，其係藉由照射雷射光而於具有第1主面及第2主面之玻璃板形成複數個貫通於上述第1主面與上述第2主面間之貫通孔者，具有如下步驟： 使相對於上述雷射光為透明且動黏度為2 cSt以下之液體接觸上述第1主面； 使上述雷射光從上述第2主面側照射，聚光於與上述液體接觸之上述第1主面側之部分，從而形成孔部；及 藉由使上述雷射光之聚光部分從上述第1主面側向上述第2主面側移動，而使上述孔部貫通，從而形成上述貫通孔； 於形成上述貫通孔之步驟中，使上述雷射光聚光於上述孔部中與上述液體接觸之部分，以使因照射上述雷射光而產生之玻璃屑排出至上述液體中。
2. 如請求項1之微孔陣列之製造方法，其中上述液體係以氟取代至少一部分氫而得之石油系溶劑。
3. 如請求項1或2之微孔陣列之製造方法，其中上述液體對於上述雷射光之吸收率為1%以下。
4. 如請求項1或2之微孔陣列之製造方法，其中上述液體之動黏度為1 cSt以下。
5. 如請求項1或2之微孔陣列之製造方法，其中上述雷射光係10皮秒以下之脈衝雷射之雷射光。
6. 如請求項1或2之微孔陣列之製造方法，其中上述玻璃板之厚度為1.5 mm以上。