説明

ガラスフィルムおよびその製造方法

【課題】大きなエネルギーを持つレーザー、特に波長266nmや355nmのYAGレーザー等に対し、良好なレーザー加工性を有し、且つレーザー加工後の各種工程で破損し難いガラスフィルムを創案し、各種機器の薄型化、軽量化に貢献すること。
【解決手段】本発明のガラスフィルムは、厚み0.0001〜0.3mmのガラスフィルムであって、熱膨張係数が50×10−7/℃以下であり、且つ355nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が85%以下であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガラスフィルムおよびその製造方法に関し、具体的には液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の各種フラットディスプレイ用ガラス基板、リチウムイオン二次電池や各種電子回路等に用いる絶縁材料、チップサイズパッケージ(CSP)、電荷結合素子(CCD)、等倍近接型固体撮像素子(CIS)等のイメージセンサー用カバーガラス、プリント配線基板等の電子回路を形成するための基材、有機EL照明等のフラットランプの基材、太陽電池等の基材、半導体製造に用いる各種のマスク、透明治具等に好適なガラスフィルムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、各種の電子機器やモバイル機器の分野で薄型化、軽量化が進んでいる。これらの機器のディスプレイ、電池、各種のセンサー等の部材にはガラスが用いられているが、ガラスについても薄型化、軽量化が望まれることは言うまでもない。
【0003】
ガラスの質量を低減するためには、その厚みを薄くすることが最も効果的である。例えば、ディスプレイの分野では、非常に薄い基板を用いた電子ペーパー用ディスプレイ等が開発されている。この用途の一部ではプラスチック基板が使用されているが、フルカラーの有機ELディスプレイ(AMOLED)等の場合は、その製造工程中に高温プロセスが存在し、またディスプレイ内部の気密性が必須になることから、ガラス基板が使用されている。現在は、主として厚み0.5mmまでのガラス基板が使用されているが、今後は更なる薄板化が進むと考えられる。同様にして、太陽電池やLiイオン二次電池等でも、ガラスの絶縁性、気密性、表面平滑性等の特長を利用して、板厚の薄いガラス基板、つまりガラスフィルムの使用が拡大すると考えられる。
【0004】
しかし、ガラスフィルムの厚みを薄くし過ぎると、ガラスフィルムが破壊、破損しやすくなる。このような事情から、例えば液晶ディスプレイ用ガラス基板においては、最初に板厚0.4〜0.5mm以上のガラス基板を用い、これをパネル化した後にこのガラス基板の表面をエッチングし、1枚当たりのガラス基板の板厚を0.2mm程度に薄くしている。しかし、板厚0.2mm以下のガラス基板は、取扱いが難しく、実用化に至っていないのが実情である。この事実は、ガラス基板の板厚が薄くなると、製造工程等でガラス基板の端面を起点とする破壊が生じやすくなり、各種製造工程内でガラス基板の破損が頻発するおそれがあることに起因している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
厚み0.3mm以下、特に50μm以下のガラスフィルムは、加工技術、特に切断技術が非常に重要になる。なぜなら、ガラスフィルムの端面を如何に無傷で加工するかが、各種製造工程内でガラスフィルムの破損を防止する上でカギになるからである。
【0006】
近年、このような課題を解決するために、レーザーによる切断技術が検討されている。ガラスのレーザー切断には様々な種類があるが、その主流は、トリガーと呼ばれるイニシャルクラックをガラスの表面、或いは端部に機械的に形成した後、これをレーザーで加熱、その後急冷することにより、このイニシャルクラックを伸張して切断する方法である。この場合、レーザーは、波長が赤外域(主として波長1000nm以上)の炭酸ガスレーザー等が用いられる。この方法は、機械的なスクライブによる切断、つまりダイヤモンドカッター等を用いてガラスの表面にクラックを形成した後、その部分に曲げ応力を加えて切断する方法と比較して、ガラスの切断端面にクラックが発生せず、切断端面が非常に平滑になり、結果として、ガラスの端面強度が強くなるため、ガラスフィルムの切断方法として候補技術の一つになり得る。しかし、この方法は、切断端面の角が鋭くなり、つまり切断端面が垂直になり、取り扱い中に切断端面が他の部材に接触すれば、カケ、クラックが発生し、これを起点に破損したり、ガラス粉が発生したりして、ガラスフィルム上に形成されるデバイスに悪影響を及ぼす。
【0007】
この問題を回避するためには、より大きなエネルギーを持つレーザー、特に波長266nmや355nmのYAGレーザー等でガラスフィルムを溶かしながら、切断する方法を採用する必要がある。しかし、従来、これらのレーザーとガラスフィルムの関係について、十分な検討が行われておらず、当然のことながら、これらのレーザーでガラスフィルムを適正に切断するためには、ガラスフィルムの特性がどうあるべきかといった視点の検討はなされていなかった。
【0008】
そこで、本発明は、大きなエネルギーを持つレーザー、特に波長266nmや355nmのYAGレーザー等に対し、良好なレーザー加工性を有し、且つレーザー加工後の各種工程で破損し難いガラスフィルムを創案し、各種機器の薄型化、軽量化に貢献することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者等は、種々の実験を繰り返した結果、355nmに吸収波長を有し、且つ特定の熱膨張係数を有するガラスフィルムを用いるとともに、ガラスフィルムの厚みを適正な範囲に規制することにより、上記技術的課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明のガラスフィルムは、厚み0.0001〜0.3mmのガラスフィルムであって、熱膨張係数が50×10−7/℃以下であり、且つ355nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が85%以下であることを特徴とする。ここで、「355nmにおける厚み0.1mmの分光透過率」は、例えば、両面を光学研磨した厚み0.1mmのガラスフィルムを測定試料とし、ダブルビーム式分光光度計等を用いることにより測定することができる。また、「熱膨張係数」は、ディラトメーターを用いて、30〜380℃の温度範囲における平均値を測定した値を指す。
【0010】
第二に、本発明のガラスフィルムは、厚み0.0001〜0.2mmのガラスフィルムであって、熱膨張係数が45×10−7/℃以下であり、且つ355nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が75%以下であることを特徴とする。
【0011】
第三に、本発明のガラスフィルムは、400〜700nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が70%以上であることを特徴とする。このようにすれば、可視領域で視認性を確保することができる。ここで、「400〜700nmにおける厚み0.1mmの分光透過率」は、例えば、両面を光学研磨した厚み0.1mmのガラスフィルムを測定試料とし、ダブルビーム式分光光度計等を用いることにより測定することができる。
【0012】
第四に、本発明のガラスフィルムは、ガラス組成として、下記酸化物換算で、CeO、V、WO、La、TiOの一種または二種以上を0.01質量%以上含有することを特徴とする。
【0013】
第五に、本発明のガラスフィルムは、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO 50〜70%、Al 5〜23%、B 0〜20%、MgO 0〜10%、CaO 0〜20%、SrO 0〜20%、BaO 0〜20%、MgO+CaO+SrO+BaO(MgO、CaO、SrO、BaOの合量) 1〜30%、CeO+V+WO+La+TiO(CeO、V、WO、La、TiOの合量) 0.01〜15%含有し、実質的にアルカリ金属酸化物(LiO、NaO、KOの合量)を含有しないことを特徴とする。ここで、「実質的にアルカリ金属酸化物を含有しない」とは、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物の含有量が1000ppm以下の場合を指す。
【0014】
第六に、本発明のガラスフィルムは、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SnO 0.001〜0.5%、Fe 0.001〜0.05%含有することを特徴とする。
【0015】
第七に、本発明のガラスフィルムは、ダウンドロー法で成形されてなることを特徴とする。
【0016】
第八に、本発明のガラスフィルムは、成形母材の加熱延伸により成形されてなることを特徴とする。
【0017】
第九に、本発明のガラスフィルムは、直径5〜1000μmの孔が1箇所以上形成されていることを特徴とする。第十に、本発明のガラスフィルムは、直径5〜90μmの貫通孔が100個/cm以上形成されていることを特徴とする。このようにすれば、各種絶縁材料、半導体パッケージ、或いは半導体回路用のプリント配線板等への展開が可能になる。
【0018】
第十一に、本発明のガラスフィルムの製造方法は、上記のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムを所定寸法に切断することを特徴とする。
【0019】
第十二に、本発明のガラスフィルムの製造方法は、上記のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムに直径5〜1000μmの貫通孔を形成することを特徴とする。第十三に、本発明のガラスフィルムの製造方法は、上記のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムに直径5〜90μmの貫通孔を100個/cm以上形成することを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明のガラスフィルムの厚みは0.0001〜0.3mmであり、好ましくは0.0001〜0.2mm、より好ましくは0.0001〜0.1mm、更に好ましくは0.005〜0.05mmである。ガラスフィルムの厚みが厚過ぎると、レーザー加工に時間を要するとともに、厚み方向に温度分布が生じ、熱衝撃によってガラスフィルムが破損しやすくなる。一方、ガラスフィルムの厚みが薄過ぎると、レーザーを適正に吸収できなくなり、レーザー加工が困難になる上、ハンドリング性が著しく低下する。
【0021】
本発明のガラスフィルムは、355nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が85%以下、好ましくは75%以下、より好ましくは70%以下、更に好ましくは65%以下である。このようにすれば、大きなエネルギーを持つレーザー、特に波長266nmや355nmのYAGレーザー等でガラスフィルムを溶かしながら、切断することが可能になり、結果として、ガラスフィルムの切断端面にカケ、クラックが発生し難くなる。一方、355nmの分光透過率が高過ぎると、レーザーの吸収が不十分になり、適正な速度や出力でレーザー加工を行い難くなる。
【0022】
波長500nmにおける厚み0.1mmの分光透過率は70%以上、80%以上、特に85%以上が好ましい。また、500nmの分光透過率が低過ぎると、視認性が損なわれて、ディスプレイ用ガラス基板、太陽電池の基材、半導体パッケージ用の製造に用いる治具等に適用し難くなる。
【0023】
本発明のガラスフィルムは、波長400〜700nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が70%以上、80%以上、特に85%以上が好ましい。この波長域の分光透過率が高いと、視認性が向上し、ディスプレイ用ガラス基板等に適用しやすくなる。
【0024】
本発明のガラスフィルムにおいて、熱膨張係数は50×10−7/℃以下、45×10−7/℃以下、特に40×10−7/℃以下が好ましい。熱膨張係数が高過ぎると、レーザー加工時の熱衝撃によりガラスフィルムが破損しやすくなる。
【0025】
本発明のガラスフィルムは、ガラス組成として、下記酸化物換算で、CeO、V、WO、La、TiOの一種または二種以上を0.01質量%以上含有することが好ましい。これらの成分は、可視域の分光透過率を維持しつつ、紫外域の分光透過率を低下させる成分である。したがって、これらの成分をガラス組成中に添加すると、レーザー加工性が高まるとともに、可視域で視認性が要求される用途、例えばディスプレイ用ガラス基板、太陽電池の基材、半導体パッケージ用の製造に用いる治具等に適用しやすくなる。
【0026】
本発明のガラスフィルムにおいて、ガラス組成を所定範囲に規制すれば、ガラス特性を適正な範囲に規制することができる。
【0027】
本発明のガラスフィルムは、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO 50〜70%、Al 5〜23%、B 0〜20%、MgO 0〜10%、CaO 0〜20%、SrO 0〜20%、BaO 0〜20%、MgO+CaO+SrO+BaO 1〜30%、CeO+V+WO+La+TiO 0.01〜15%含有することが好ましい。
【0028】
本発明のガラスフィルムにおいて、ガラス組成中の各成分の含有量を上記のように限定した理由を以下に示す。
【0029】
SiOの含有量は50〜75%、特に55〜70%が好ましい。SiOの含有量が50%より少ないと、熱膨張係数が高くなり過ぎて、レーザー加工時にガラスフィルムが破壊しやすくなる。なお、ガラス組成中のBを選択的に増加させれば、熱膨張係数の上昇を抑制できるが、この場合、化学的耐久性、耐熱性が低下しやすくなる。一方、SiOの含有量が75%より多いと、高温粘度が高くなり過ぎて、溶融性が低下することに加えて、ガラス中に失透結晶(クリストバライト)等の欠陥が生じやすくなる。
【0030】
Alの含有量は5〜25%が好ましい。Alの含有量が5%より少ないと、耐熱性を高めることが困難になる。Alの好適な下限範囲は7%以上、10%以上、特に14%以上である。一方、Alの含有量が25%より多いと、液相温度が高くなり、耐失透性が低下しやすくなることに加えて、高温粘度が高くなり過ぎて、溶融性が低下する。Alの好適な上限範囲は22%以下、特に20%以下である。
【0031】
は、融剤として働き、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、また耐失透性を高める成分である。一方、Bの含有量が20%より多いと、化学的耐久性、耐熱性、ヤング率が低下しやすくなる。Bの好適な上限範囲は19%以下、18%以下、特に17%以下である。
【0032】
MgO+CaO+SrO+BaOは、液相温度を下げて、ガラス中に結晶異物を生じさせ難くする成分であり、また溶融性や成形性を高める成分であり、その含有量は1〜30%、特に3〜20%が好ましい。MgO+CaO+SrO+BaOの含有量が少な過ぎると、融剤としての働きを十分に発揮できず、溶融性が低下することに加えて、耐失透性が低下しやすくなる。一方、MgO+CaO+SrO+BaOの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、レーザー加工時にガラスフィルムが破壊しやすくなり、またガラスフィルムの軽量化を図り難くなる。
【0033】
MgOは、歪点を低下させずに、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であり、また熱膨張係数を比較的増加させずに密度を低下させる効果を有する成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、液相温度が上昇し、耐失透性が低下しやすくなり、結果として、ダウンドロー法で成形し難くなり、ガラスフィルムの表面精度(表面平滑性、平坦性)を高め難くなる。よって、MgOの含有量は0〜10%、0〜8%、0〜5%、特に0〜3%が好ましい。
【0034】
CaOは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であるとともに、本発明のガラス組成系において、耐失透性を高める成分である。しかし、ガラス組成中に多量に含有させると、熱膨張係数が高くなり過ぎ、またガラス組成の成分バランスが損なわれて、逆に耐失透性が低下しやすくなる。よって、CaOの好適な上限範囲は20%以下、15%以下、特に10%以下である。
【0035】
SrOは、高温粘性を下げ、溶融性を高める成分であるとともに、耐失透性を高める成分である。SrOの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎ、加えて密度が高くなり過ぎる。SrOの含有量は0〜20%、0〜15%、特に0〜10%が好ましい。
【0036】
BaOは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であるとともに、耐失透性を高める成分である。BaOの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎ、加えて密度が高くなり過ぎる。BaOの含有量は0〜20%、0〜15%、特に0〜10%が好ましい。
【0037】
本発明のガラスフィルムにおいて、紫外域の分光透過率を効率的に下げ、且つ可視域の分光透過率を大きく低下させない成分を所定量導入することが好ましい。この効果を有する成分として、CeO、WO、V、La、TiOの成分が挙げられ、これらの成分を一種または二種以上を0.01質量%以上含有することが好ましく、15質量%以下含有することが好ましい。つまり、CeO+V+WO+La+TiOの含有量は0.01〜15%が好ましい。また、CeO、WO、V、La、TiOの含有量は各々0.01〜15%が好ましい。なお、CeO+V+WO+La+TiO、CeO、WO、V、La、TiOの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下しやすくなる。
【0038】
CeO、WO、V、La、TiOは、価数が変化する他の元素の影響により、当初の紫外域の分光透過率が大きく変化する可能性がある。価数が変化する他の元素として、As、Sb、Fe、Cr等が挙げられる。レーザー加工性を安定化させる観点から、As、Sb、Fe、Cr等の含有量は規制されることが望ましい。Crは、環境負荷化学物質である上、可視域の着色原因にもなり、その含有量は0.005%未満が望ましい。更に望ましい範囲は0.002%以下である。また、As、Sbは、環境負荷化学物質であり、その含有量は0.1%以下、0.01%以下、特に0.005%以下が望ましい。また、Feは、ガラス原料やガラス製造工程から不純物としてガラス組成中に混入することから、不純物管理を徹底することにより、その含有量を0.05%以下、特に0.03%以下に規制することが望ましい。SnOは、高温域で良好な清澄作用を発揮する成分であり、その含有量は0.001%以上、0.01%以上、特に0.1%以上が好適であるが、その一方で紫外域の分光透過率に影響を与える可能性が高く、且つ失透を助長しやすいので、その含有量は1%以下、0.5%以下、特に0.4%以下が望ましい。
【0039】
本発明のガラスフィルムは、上記成分以外にも、他の成分を10%、好ましくは5%までガラス組成中に添加することができる。
【0040】
ZnOは、溶融性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透しやすくなり、歪点が低下する上、密度も上昇する。よって、ZnOの含有量は0〜5%、特に0〜3%が好ましい。
【0041】
ZrOは、化学的耐久性を高める成分であり、その含有量は0〜5%、0〜3%、0〜0.5%、0.005〜0.1%が好ましい。ZrOの含有量が5%より多いと、液相温度が上昇し、ジルコンの失透結晶が析出しやすくなる。
【0042】
は、耐失透性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラス中に分相、乳白が生じることに加えて、耐水性が著しく低下する。よって、Pの含有量は0〜5%、0〜1%、特に0〜0.5%が好ましい。
【0043】
この他にもY、Nbなどを添加することが可能であるが、これらの成分の含有量が10%より多いと、耐失透性が低下する恐れがある。
【0044】
清澄剤として、F、Cl、SO等を1%程度まで添加することができる。F,Cl等のハロゲンは、無アルカリガラスの溶融性を高める効果がある。
【0045】
本発明のガラスフィルムは、ガラス組成中に実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないことが好ましい。ガラス組成中のアルカリ金属酸化物は、ガラスフィルム上に形成される半導体回路や電子機器の特性に悪影響を及ぼす。よって、半導体用途やディスプレイ用途の場合、低アルカリガラス、或いは無アルカリガラスが求められる。
【0046】
本発明のガラスフィルムにおいて、歪点は、600℃以上、630℃以上、640℃以上、650℃以上、特に660℃以上が好ましい。歪点が低いと、ディスプレイ用ガラス基板、特に低温p−Si(LTPS)を用いた液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ELディスプレイ用ガラス基板に使用した際に、LTPSの製造工程でガラス基板が熱収縮しやすくなる。ここで、「歪点」は、ASTM C336の方法に基づいて測定した値を指す。
【0047】
本発明のガラスフィルムにおいて、102.5dPa・sにおける温度は1650℃以下、1620℃以下、特に1600℃以下が好ましい。102.5dPa・sにおける温度が高過ぎると、ガラス製造装置にかかる負荷が大きくなるため、ガラス製造装置の寿命が短くなり、結果として、ガラスフィルムの製造コストが高騰する。ここで、「102.5dPa・sにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
【0048】
本発明のガラスフィルムにおいて、液相温度は1200℃以下、1150℃以下、特に1100℃以下が好ましい。また、本発明のガラスフィルムにおいて、液相温度における粘度、つまり液相粘度は104.5dPa・s以上、105.0dPa・s以上、105.5dPa・s以上、105.7dPa・s以上、特に106.0dPa・s以上が好ましい。液相温度が低いガラス、或いは液相粘度が高いガラスは失透異物が発生し難いので、オーバーフローダウンドロー法を始めとしたダウンドロー法でガラスフィルムを成形しやすくなる。ダウンドロー法で成形すると、ガラスフィルムの表面精度を高めることができる。ここで、「液相温度」は、標準篩30メッシュ(500μm)を通過し、50メッシュ(300μm)に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に24時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値を指す。また、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。
【0049】
本発明のガラスフィルムは、ダウンドロー法で成形されてなることが好ましく、オーバフローダウンドロー法またはスロットダウン法で成形されてなることがより好ましい。ダウンドロー法は、ガラスフィルムの厚みを薄くしやすく、しかも表面精度を高めることができる。
【0050】
本発明のガラスフィルムは、成形母材の加熱延伸により成形されてなることが好ましい。このようにすれば、ガラスフィルムの厚みを薄くすることができ、しかも表面精度を高めることができる。成形母材は、板厚0.1〜2mmのガラス板が好ましい。
【0051】
本発明のガラスフィルムは、片面および/または両面の平均表面粗さが0.3nm以下であることが好ましい。このようにすれば、有機ELディスプレイ等の製造工程で不良(例えば、電極の断線等)が発生し難くなる。なお、「平均表面粗さ」は、AFMで10μm角の領域を測定した値を指す。
【0052】
本発明のガラスフィルムは、直径5〜1000μmの貫通孔が1箇所以上形成されていることが好ましく、直径5〜90μmの貫通孔が100個/cm以上形成されていることがより好ましい。現在、プリント配線板(PWB)、その積層基板、熱硬化樹脂等との積層体に、複数の貫通孔(ビア)を形成したものが、各種電子回路の表面実装タイプのパッケージに用いられている。表面実装タイプのパッケージとして、多数のバンプを備えるBGA(ボールグリッドアレイ)や平面電極を備えるLGA(ランドグリッドアレイ)等が挙げられる。BGAにおける貫通孔の直径は例えば100μm以下、その個数は例えば1024個/cm以上であり、また貫通孔のピッチは300μm以下であるが、最近では更に小径の貫通孔を高精細なピッチで形成した基板が作製されている。従来、この種の基板は、フォトリソグラフィー等を用いて、貫通孔が形成されていたが、近年では、レーザーによる貫通孔の形成が検討されている。レーザーとして、例えば波長266nm、355nm等のYAGレーザー等を用いることができる。表面精度が良好なガラスフィルムにこのような貫通孔を形成すれば、絶縁性、気密性等の特徴を利用した高信頼性の配線板を作製することが可能になる。本発明のガラスフィルムは、波長355nmにおける分光透過率が低く、266nm、355nm等の波長を吸収できるため、レーザー加工性が良好であり、高精細なピッチで貫通孔を形成することができる。
【0053】
また、上記の配線板を作製する工程や装置には、各種の透光性治具が必要になる。この透光性治具には、平滑性、耐熱性が要求されるとともに、正確にBGA基板等にハンダボールを接着するために、透光性(特に視認性)が要求される。また、この透光性治具には、正確に位置決めされた箇所に貫通孔、凹凸が形成する必要がある。透光性治具に形成された貫通孔等を利用すれば、BGA基板にハンダボール等を正確に接着することができる。本発明のガラスフィルムは、波長355nmに吸収波長を有するため、レーザー加工性が良好であり、高精細なピッチで貫通孔等を形成することができ、結果として、この透光性治具に好適である。
【0054】
本発明のガラスフィルムの製造方法は、上記のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムを所定寸法に切断することが好ましい。このようにすれば、ガラスフィルムの厚みが小さくても、ガラスフィルムを所定寸法に切断することができるとともに、機械的なスクライブ切断と比較して、ガラスフィルムの切断端面にクラックが発生し難く、切断端面が非常に平滑になり、結果として、端面強度を高めることができる。また、本発明のガラスフィルムの製造方法は、上記のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムを所定寸法に溶断することが好ましい。このようにすれば、切断端面の角が鋭利になり難く、ガラスフィルムの取り扱い時等に、他の部材との接触によって、切断端面の角を起点にした破損や微細なガラス粉が発生し難く、ガラスフィルム上に形成されるデバイスに悪影響を及ぼし難くなる。なお、本発明のガラスフィルムは、波長355nmにおける透過率が低いため、上記加工を適正に行うことができる。
【0055】
本発明のガラスフィルムの製造方法は、上記のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムに直径5〜1000μmの貫通孔を形成することが好ましく、上記のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムに直径5〜90μmの貫通孔を100個/cm以上形成することがより好ましい。本発明のガラスフィルムは、波長355nmに吸収波長を有するため、上記加工を適正に行うことができる。
【0056】
レーザーは、355nm、或いは266nmの波長を有するYAGレーザー、特にNd:YAGレーザーがレーザー加工性に優れるとともに、レーザー加工時にガラスフィルムを適正に溶かすことができるため、端面強度を高めることができる。また、YAGレーザー以外にも各種のエキシマレーザー、例えばArF−193nm、KrF−248nm、XeCl−308nm、XeF−353nm等もレーザー加工性に優れているとともに、レーザー加工時にガラスフィルムを適正に溶かすことができるため、端面強度を高めることができる。なお、レーザーのパルス長がナノ〜ピコ秒であると、適正にレーザー加工を行うことができる。
【実施例1】
【0057】
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【0058】
表1は、本発明の実施例(試料No.1〜7)および比較例(No.8、9)を示している。
【0059】
【表1】

【0060】
次のようにして試料No.1〜9を作製した。
【0061】
まず表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、1600℃で24時間溶融した後、カーボン板上に流し出して平板形状に成形した。次に、得られたガラス試料について、密度、歪点Ps、徐冷点Ta、102.5dPa・sにおける温度、熱膨張係数α、ヤング率、液相温度TL、液相粘度logηTLを評価した。
【0062】
密度は、周知のアルキメデス法によって測定した値である。
【0063】
歪点Ps、徐冷点Taは、ASTM C336の方法に基づいて測定した値である。
【0064】
102.5dPa・sにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
【0065】
熱膨張係数αは、ディラトメーターを用いて、30〜380℃の温度範囲における平均値を測定した値である。
【0066】
ヤング率は、共振法で測定した値である。
【0067】
液相温度TLは、標準篩30メッシュ(500μm)を通過し、50メッシュ(300μm)に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に24時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値である。
【0068】
液相粘度logηTLは、液相温度TLにおけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
【0069】
また、得られたガラス試料を30mm×30mm×厚み0.10mmに加工した後、両面を光学研磨し、測定試料とした。この測定試料について、ダブルビーム式分光光度計(株式会社島津製作所製UV−3100)を用いて、800nm〜200nmおける分光透過率を測定した。
【0070】
さらに、355nmの波長のNd:YAGレーザーを用いて、測定試料の表面に200μmピッチで直径100μmの貫通孔を1024個形成できるか否かを検討した。「貫通孔」については、測定試料に1024個の貫通孔を形成できたものを「○」、測定試料に1024個の貫通孔を形成できなかったものを「×」として評価した。「クラック」については、測定試料にクラックが発生したものを「○」、測定試料にクラックが発生しなかったものを「×」として評価した。レーザー条件は、出力10W、ビームスポット径25μm、周波数10kHz、パルス幅50nsとした。
【0071】
表1から明らかなように、試料No.1〜7は、アルカリ金属酸化物を含有せず、密度が2.52g/cm以下、歪点が640℃以上、102.5dPa・sにおける温度が1605℃以下、熱膨張係数が39×10−7/℃以下、液相温度が1110℃以下、液相粘度が105.5dPa・s以上であった。
【0072】
また、試料No.1〜7は、355nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が75%以下、400nmにおける厚み0.1mmの分光透過率は86%以上、550nmおよび700nmにおける厚み0.1mmの分光透過率は91%以上であった。さらに、試料No.1〜7は、レーザー加工性が良好であった。
【0073】
一方、試料No.8は、レーザー加工により貫通孔を形成できたものの、貫通孔の周辺にクラックが発生した。試料No.9は、レーザーを照射しても、貫通孔を形成できなかった。
【実施例2】
【0074】
試料No.1〜7を溶融炉で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で厚み0.10mmのガラスフィルムを成形した。得られたガラスフィルムの表面をAFMで測定した。その結果、両面の平均表面粗さが0.2nm、肉厚偏差が100mm角の範囲において5μmであった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚み0.0001〜0.3mmのガラスフィルムであって、
熱膨張係数が50×10−7/℃以下であり、且つ355nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が85%以下であることを特徴とするガラスフィルム。
【請求項2】
厚み0.0001〜0.2mmのガラスフィルムであって、
熱膨張係数が45×10−7/℃以下であり、且つ355nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が75%以下であることを特徴とする請求項1に記載のガラスフィルム。
【請求項3】
400〜700nmにおける厚み0.1mmの分光透過率が70%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のガラスフィルム。
【請求項4】
ガラス組成として、下記酸化物換算で、CeO、V、WO、La、TiOの一種または二種以上を0.01質量%以上含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガラスフィルム。
【請求項5】
ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SiO 50〜70%、Al 5〜23%、B 0〜20%、MgO 0〜10%、CaO 0〜20%、SrO 0〜20%、BaO 0〜20%、MgO+CaO+SrO+BaO 1〜30%、CeO+V+WO+La+TiO 0.01〜15%含有し、実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガラスフィルム。
【請求項6】
ガラス組成として、下記酸化物換算の質量%で、SnO 0.001〜0.5%、Fe 0.001〜0.05%含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガラスフィルム。
【請求項7】
ダウンドロー法で成形されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガラスフィルム。
【請求項8】
成形母材の加熱延伸により成形されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガラスフィルム。
【請求項9】
直径5〜1000μmの貫通孔が1箇所以上形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のガラスフィルム。
【請求項10】
直径5〜90μmの貫通孔が100個/cm以上形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のガラスフィルム。
【請求項11】
請求項1〜10のいずれかに記載のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムを所定寸法に切断することを特徴とするガラスフィルムの製造方法。
【請求項12】
請求項1〜8のいずれかに記載のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムに直径5〜1000μmの貫通孔を形成することを特徴とするガラスフィルムの製造方法。
【請求項13】
請求項1〜8のいずれかに記載のガラスフィルムの表面にレーザーを照射して、ガラスフィルムに直径5〜90μmの貫通孔を100個/cm以上形成することを特徴とする請求項12に記載のガラスフィルムの製造方法。

【公開番号】特開2010−248011(P2010−248011A)
【公開日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−96640(P2009−96640)
【出願日】平成21年4月13日(2009.4.13)
【出願人】(000232243)日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Fターム(参考)】