JPH09255351A - ガラス板の孔あけ方法および装置 - Google Patents
ガラス板の孔あけ方法および装置Info
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- JPH09255351A JPH09255351A JP6955496A JP6955496A JPH09255351A JP H09255351 A JPH09255351 A JP H09255351A JP 6955496 A JP6955496 A JP 6955496A JP 6955496 A JP6955496 A JP 6955496A JP H09255351 A JPH09255351 A JP H09255351A
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Landscapes
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡便にストレート形状の微細孔をあけること
のできるガラス板の孔あけ方法および装置を提供する。 【解決手段】 ガラス板の両面の対向する位置に設けた
１対の棒状電極に高い電圧を印加して放電させることに
よりガラスを絶縁破壊させるガラス板の孔あけ方法にお
いて、前記電圧の印加前または印加中に、孔があけられ
るべきガラス板部分にレーザー光を照射して照射ガラス
部分を加熱することを特徴とするガラス板の孔あけ方法
である。
のできるガラス板の孔あけ方法および装置を提供する。 【解決手段】 ガラス板の両面の対向する位置に設けた
１対の棒状電極に高い電圧を印加して放電させることに
よりガラスを絶縁破壊させるガラス板の孔あけ方法にお
いて、前記電圧の印加前または印加中に、孔があけられ
るべきガラス板部分にレーザー光を照射して照射ガラス
部分を加熱することを特徴とするガラス板の孔あけ方法
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガラスの孔あけ方
法、特にガラス板の厚み方向に微細な貫通孔をあける方
法および装置に関する。
法、特にガラス板の厚み方向に微細な貫通孔をあける方
法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス板に微細な孔をあける方法として
エキシマレーザーを用いた方法が知られている。このエ
キシマレーザーは紫外領域の波長の光が物質を非熱的に
破壊することを利用したもので、数十μｍレベルの寸法
の孔加工を行うことができる。安価に１００μｍレベル
の微細な孔をあける方法としては、研磨剤を高速気流と
ともに噴射するサンドブラスト加工、アルカリ液中で放
電腐食させる電解放電加工等がある。
エキシマレーザーを用いた方法が知られている。このエ
キシマレーザーは紫外領域の波長の光が物質を非熱的に
破壊することを利用したもので、数十μｍレベルの寸法
の孔加工を行うことができる。安価に１００μｍレベル
の微細な孔をあける方法としては、研磨剤を高速気流と
ともに噴射するサンドブラスト加工、アルカリ液中で放
電腐食させる電解放電加工等がある。
【０００３】また高電圧放電でガラスの絶縁破壊を生じ
せしめて数十μｍレベルの微細な孔あけを可能にする方
法もある。図３に示すように、この高電圧放電ではガラ
ス板２１の両面近傍に高電圧用の電極２２．２３を配置
させ、高電圧発生装置２４から発生した高電圧で熱的な
絶縁破壊を生じせしめ、発生したジュール熱でガラスを
蒸発させる方法である。
せしめて数十μｍレベルの微細な孔あけを可能にする方
法もある。図３に示すように、この高電圧放電ではガラ
ス板２１の両面近傍に高電圧用の電極２２．２３を配置
させ、高電圧発生装置２４から発生した高電圧で熱的な
絶縁破壊を生じせしめ、発生したジュール熱でガラスを
蒸発させる方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】エキシマレーザーを用
いた加工法は現在数十ミクロンレベルの孔を実用的にあ
けることのできるほぼ唯一の加工法であるが、エキシマ
レーザー自体高価でかつレーザーガスの交換等のランニ
ングコストも高いという欠点を持っている。サンドブラ
スト加工法や電解放電加工法は低コストという利点があ
るが、孔形状がテーパ状になるという欠点をもつ。これ
らの方法に比べて高電圧放電を利用した孔あけ方法は低
コストかつストレートに近い孔形状を持つという利点を
有し、特に１枚のガラス板に多数の貫通孔をあけるのに
有効な方法であるが、ガラスの電気伝導度に大きく依存
し、電気伝導度が高いソーダライムガラスのようなアル
カリ含有ガラスには適用できるが、電気伝導度の低い無
アルカリガラスには、非常に高い放電電圧が必要になり
かつ孔位置が正確に定まらない等の理由で実用的には適
用できない欠点があった。このためＴＦＴに使用される
無アルカリガラス板に対して適用できる低コスト、かつ
ストレート形状の孔の加工法がなかった。
いた加工法は現在数十ミクロンレベルの孔を実用的にあ
けることのできるほぼ唯一の加工法であるが、エキシマ
レーザー自体高価でかつレーザーガスの交換等のランニ
ングコストも高いという欠点を持っている。サンドブラ
スト加工法や電解放電加工法は低コストという利点があ
るが、孔形状がテーパ状になるという欠点をもつ。これ
らの方法に比べて高電圧放電を利用した孔あけ方法は低
コストかつストレートに近い孔形状を持つという利点を
有し、特に１枚のガラス板に多数の貫通孔をあけるのに
有効な方法であるが、ガラスの電気伝導度に大きく依存
し、電気伝導度が高いソーダライムガラスのようなアル
カリ含有ガラスには適用できるが、電気伝導度の低い無
アルカリガラスには、非常に高い放電電圧が必要になり
かつ孔位置が正確に定まらない等の理由で実用的には適
用できない欠点があった。このためＴＦＴに使用される
無アルカリガラス板に対して適用できる低コスト、かつ
ストレート形状の孔の加工法がなかった。
【０００５】本発明は無アルカリのガラス板でも簡便に
ストレート形状の微細孔をあけることのできるガラス板
の孔あけ方法および装置を提供することを目的とするも
のである。
ストレート形状の微細孔をあけることのできるガラス板
の孔あけ方法および装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ガ
ラス板の両面の対向する位置に設けた１対の棒状電極に
高い電圧を印加して放電させることによりガラスを絶縁
破壊させるガラス板の孔あけ方法において、前記電圧の
印加前または印加中に、孔があけられるべきガラス板部
分にレーザーを照射して照射ガラス部分を加熱すること
を特徴とするガラス板の孔あけ方法である。
ラス板の両面の対向する位置に設けた１対の棒状電極に
高い電圧を印加して放電させることによりガラスを絶縁
破壊させるガラス板の孔あけ方法において、前記電圧の
印加前または印加中に、孔があけられるべきガラス板部
分にレーザーを照射して照射ガラス部分を加熱すること
を特徴とするガラス板の孔あけ方法である。
【０００７】本発明において、１対の放電用電極をガラ
ス板の両面の対向する位置に設ける。電極の先端はでき
るだけガラス板表面に近い方があけれる孔の位置が正確
になるので好ましいが、レーザー照射と同時に放電を行
う場合は、レーザー照射光が電極に当たらないように電
極の先端をガラス板表面から０．３〜１．０ｍｍ隔てて
位置させる。対向配置させる１対の電極の位置がずれる
と斜めに孔があくので、できるだけ電極の位置を一致さ
せることが好ましい。
ス板の両面の対向する位置に設ける。電極の先端はでき
るだけガラス板表面に近い方があけれる孔の位置が正確
になるので好ましいが、レーザー照射と同時に放電を行
う場合は、レーザー照射光が電極に当たらないように電
極の先端をガラス板表面から０．３〜１．０ｍｍ隔てて
位置させる。対向配置させる１対の電極の位置がずれる
と斜めに孔があくので、できるだけ電極の位置を一致さ
せることが好ましい。
【０００８】また棒状電極としては、耐熱性を有する導
電性材料が好ましく、具体的には鋼、炭素を挙げること
ができ、それらの中で鋼、特にステンレス鋼が特に好適
に用いられる。棒状電極の寸法はあけるべき孔の寸法に
依存するが、２０μｍ〜１．０ｍｍの直径の孔をあける
場合は、例えば１０μｍ〜２ｍｍの直径を有する電極が
用いられる。比較的大きい直径の電極を用いて小さい孔
をあける場合、電極の先端は、例えば先端直径が１０〜
５０μｍになるように尖らせておくことが好ましい。
電性材料が好ましく、具体的には鋼、炭素を挙げること
ができ、それらの中で鋼、特にステンレス鋼が特に好適
に用いられる。棒状電極の寸法はあけるべき孔の寸法に
依存するが、２０μｍ〜１．０ｍｍの直径の孔をあける
場合は、例えば１０μｍ〜２ｍｍの直径を有する電極が
用いられる。比較的大きい直径の電極を用いて小さい孔
をあける場合、電極の先端は、例えば先端直径が１０〜
５０μｍになるように尖らせておくことが好ましい。
【０００９】両電極に印加する電源の電圧としては直
流、または交流を用いることができるが、高電圧を発生
し易さから直流が好ましく、５０００〜３００００Ｖの
電圧で、３ｍＡ〜５０ｍＡの電流を流すことができる電
源を用いることが好ましい。
流、または交流を用いることができるが、高電圧を発生
し易さから直流が好ましく、５０００〜３００００Ｖの
電圧で、３ｍＡ〜５０ｍＡの電流を流すことができる電
源を用いることが好ましい。
【００１０】本発明において用いられる、レーザー光を
照射する手段であるレーザーとしてはＣＯ2 レーザーま
たはＹＡＧレーザーが望ましい。可視域および紫外域の
レーザーはガラスの加熱にはあまり効率がよくないので
好ましくない。ＣＯ2 レーザーはより安価でガラスを加
熱または溶解させることができるが、波長が１０．６μ
ｍと長くビームスポット径を実用上１００μｍ以下に小
さく絞ることができない。従ってＣＯ2 レーザーは１０
０μｍ以上の直径の孔をあける場合に適しており、光出
力が５〜２５Ｗのものが好適に用いられる。これに対し
てＹＡＧレーザーは波長がＣＯ2 レーザーの１／１０の
ためスポット径を数十μｍレベルまで絞り込むことが可
能で、これにより、より微細な孔あけが可能である。そ
の反面ＹＡＧレーザーの出力光はガラスに対してあまり
吸収されないので、２５〜１００Ｗの出力の高い連続発
振型のレーザーが必要となる。
照射する手段であるレーザーとしてはＣＯ2 レーザーま
たはＹＡＧレーザーが望ましい。可視域および紫外域の
レーザーはガラスの加熱にはあまり効率がよくないので
好ましくない。ＣＯ2 レーザーはより安価でガラスを加
熱または溶解させることができるが、波長が１０．６μ
ｍと長くビームスポット径を実用上１００μｍ以下に小
さく絞ることができない。従ってＣＯ2 レーザーは１０
０μｍ以上の直径の孔をあける場合に適しており、光出
力が５〜２５Ｗのものが好適に用いられる。これに対し
てＹＡＧレーザーは波長がＣＯ2 レーザーの１／１０の
ためスポット径を数十μｍレベルまで絞り込むことが可
能で、これにより、より微細な孔あけが可能である。そ
の反面ＹＡＧレーザーの出力光はガラスに対してあまり
吸収されないので、２５〜１００Ｗの出力の高い連続発
振型のレーザーが必要となる。
【００１１】本発明において、加熱用レーザーを用いて
局所的に孔をあけるべきガラス板部分を局所的に加熱ま
たは溶解させ、その加熱または溶解されて電気伝導度が
高くなったガラス部分に高電圧を印加して熱的な絶縁破
壊を生じせしめて放電させ、電子なだれで発生したジュ
ール熱で前記加熱、溶解ガラス部分が蒸発、除去され、
その結果、ガラス板に２０〜１０００μｍの直径の貫通
孔をあけることができる。
局所的に孔をあけるべきガラス板部分を局所的に加熱ま
たは溶解させ、その加熱または溶解されて電気伝導度が
高くなったガラス部分に高電圧を印加して熱的な絶縁破
壊を生じせしめて放電させ、電子なだれで発生したジュ
ール熱で前記加熱、溶解ガラス部分が蒸発、除去され、
その結果、ガラス板に２０〜１０００μｍの直径の貫通
孔をあけることができる。
【００１２】本発明において、被加工ガラス板としては
０．１０〜１．５ｍｍの厚み、特に０．１５〜０．７ｍ
ｍの厚みを有する無アルカリのガラス板、および含アル
カリガラス板が好適に用いられる。
０．１０〜１．５ｍｍの厚み、特に０．１５〜０．７ｍ
ｍの厚みを有する無アルカリのガラス板、および含アル
カリガラス板が好適に用いられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を実施例を用いて詳細に説
明する。
明する。
【００１４】図１に示すように、０．３ｍｍの厚みの無
アルカリのガラス板（ＮＨテクノ（株）製、ＮＡ３５）
１は、それを支持する台であるＸーＹ移動テーブル２の
上に載置されている。ガラス板１の両面側にそれぞれ棒
状電極３，４をその先端が位置するように配置されてい
る。高い電圧を供給する手段である高電圧発生装置５を
用いて約１００００Ｖの直流高電圧を両電極３，４に印
加する。電極３，４は、直径が１ｍｍで長さが約１０ｃ
ｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）の線で先端を尖らせ
て、先端直径を約５０μｍにしている。
アルカリのガラス板（ＮＨテクノ（株）製、ＮＡ３５）
１は、それを支持する台であるＸーＹ移動テーブル２の
上に載置されている。ガラス板１の両面側にそれぞれ棒
状電極３，４をその先端が位置するように配置されてい
る。高い電圧を供給する手段である高電圧発生装置５を
用いて約１００００Ｖの直流高電圧を両電極３，４に印
加する。電極３，４は、直径が１ｍｍで長さが約１０ｃ
ｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）の線で先端を尖らせ
て、先端直径を約５０μｍにしている。
【００１５】そしてガラス板１の片面側にＣＯ2 レーザ
ー６が、図２に示すように、その照射光７が両棒状電極
３，４の先端８，９の中間にあるガラス板の孔をあける
部分１０に向うように配置されている。電極先端８，９
が照射光７に当たって溶融しないように、照射光７は斜
めにガラスのみを照射するように配置されている。ま
ず、ＸーＹ移動テーブル４を調節してその上に載置され
ているガラス板１の孔をあけるべき部分１０が両棒状電
極３，４の先端８，９の中間に位置するようにする。電
極３，４の先端８，９はガラス板表面１１，１２からそ
れぞれ約０．５ｍｍの距離に位置していた。
ー６が、図２に示すように、その照射光７が両棒状電極
３，４の先端８，９の中間にあるガラス板の孔をあける
部分１０に向うように配置されている。電極先端８，９
が照射光７に当たって溶融しないように、照射光７は斜
めにガラスのみを照射するように配置されている。ま
ず、ＸーＹ移動テーブル４を調節してその上に載置され
ているガラス板１の孔をあけるべき部分１０が両棒状電
極３，４の先端８，９の中間に位置するようにする。電
極３，４の先端８，９はガラス板表面１１，１２からそ
れぞれ約０．５ｍｍの距離に位置していた。
【００１６】ついで、直流高電圧を両電極３，４に印加
する。この時無アルカリガラス板の絶縁破壊電圧が高い
ため電流は流れず、ガラス板１には絶縁破壊は発生しな
い。電圧を両電極に印加したままの状態で、次にＣＯ2
レーザー６を０．５秒間照射を行うと照射されたガラス
部分１０の表面近傍が局所的に溶解し、瞬時に両電極
３，４間に放電が発生、両電極間のガラスの絶縁破壊が
生じて発生したジュール熱によりガラス部分１０が蒸
発、除去され、微細な孔１３が形成される。ＣＯ2レー
ザー２の照射終了と同時に電圧印加を終了する。ガラス
板１は局部的に高温度になっているので、自然放冷によ
る孔周辺のクラック発生を防止するため、孔が形成され
た直後にガラス板１を徐冷炉に入れて徐冷をおこなっ
た。
する。この時無アルカリガラス板の絶縁破壊電圧が高い
ため電流は流れず、ガラス板１には絶縁破壊は発生しな
い。電圧を両電極に印加したままの状態で、次にＣＯ2
レーザー６を０．５秒間照射を行うと照射されたガラス
部分１０の表面近傍が局所的に溶解し、瞬時に両電極
３，４間に放電が発生、両電極間のガラスの絶縁破壊が
生じて発生したジュール熱によりガラス部分１０が蒸
発、除去され、微細な孔１３が形成される。ＣＯ2レー
ザー２の照射終了と同時に電圧印加を終了する。ガラス
板１は局部的に高温度になっているので、自然放冷によ
る孔周辺のクラック発生を防止するため、孔が形成され
た直後にガラス板１を徐冷炉に入れて徐冷をおこなっ
た。
【００１７】ＣＯ2 レーザーのビームスポット径６００
μｍ、レーザー出力１０Ｗで、０．５秒の照射でガラス
板１に直径が７００μｍのストレート形状の貫通孔１３
が形成された。またレーザースポット径をその半分の３
００μｍにした場合、直径が４００μｍのストレート形
状の貫通孔が形成された。
μｍ、レーザー出力１０Ｗで、０．５秒の照射でガラス
板１に直径が７００μｍのストレート形状の貫通孔１３
が形成された。またレーザースポット径をその半分の３
００μｍにした場合、直径が４００μｍのストレート形
状の貫通孔が形成された。
【００１８】また、孔径を小さくするため、上記ＣＯ2
レーザーの代わりにビームスポット径５０μｍのＹＡＧ
レーザーを使用した場合は、直径６０μｍの貫通孔が形
成された。ただし、ＹＡＧレーザーの出力光のガラスへ
の吸収が非常に小さいため、レーザー出力が１００Ｗの
ものを使用した。加熱時間等は前記と同じである。孔形
状はストレートに近く、極端なテーパ形状にはならなか
った。
レーザーの代わりにビームスポット径５０μｍのＹＡＧ
レーザーを使用した場合は、直径６０μｍの貫通孔が形
成された。ただし、ＹＡＧレーザーの出力光のガラスへ
の吸収が非常に小さいため、レーザー出力が１００Ｗの
ものを使用した。加熱時間等は前記と同じである。孔形
状はストレートに近く、極端なテーパ形状にはならなか
った。
【００１９】上記の実施例では、放電用電圧の印加開始
の後にレーザー照射をおこなったが、レーザー照射開始
と同時またはその後に放電電圧に印加してもよい。また
上記の実施例では、放電用電極およびレーザーはそれら
の位置を移動させずに用いたが、まず放電用電極に邪魔
されない状態でレーザーをガラス板面に垂直に所定時間
照射し、照射終了直後（例えば約２秒以内）に、別位置
にあった放電用電極を所定位置に移動させて放電させて
もよい。またレーザーはガラス板片側に配置するだけで
なく、ガラス板の両面側に配置してもよい。特にガラス
板がレーザー光を吸収しやすく、レーザー光照射側のガ
ラス部分の温度よりもその反対側の温度が低い場合に
は、レーザーをガラス板の両面側に配置することが有効
である。
の後にレーザー照射をおこなったが、レーザー照射開始
と同時またはその後に放電電圧に印加してもよい。また
上記の実施例では、放電用電極およびレーザーはそれら
の位置を移動させずに用いたが、まず放電用電極に邪魔
されない状態でレーザーをガラス板面に垂直に所定時間
照射し、照射終了直後（例えば約２秒以内）に、別位置
にあった放電用電極を所定位置に移動させて放電させて
もよい。またレーザーはガラス板片側に配置するだけで
なく、ガラス板の両面側に配置してもよい。特にガラス
板がレーザー光を吸収しやすく、レーザー光照射側のガ
ラス部分の温度よりもその反対側の温度が低い場合に
は、レーザーをガラス板の両面側に配置することが有効
である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、従来放電加工で微細孔
あけが困難であった、電気伝導度の低い無アルカリガラ
ス板でも簡便に、テーパ形状でなくストレート形状の微
細な貫通孔をあけることが可能になる。
あけが困難であった、電気伝導度の低い無アルカリガラ
ス板でも簡便に、テーパ形状でなくストレート形状の微
細な貫通孔をあけることが可能になる。
【図１】本発明の孔あけ方法の一実施例を示す斜視図
【図２】図１の要部を拡大して示す側面図
【図３】従来法を用いた孔あけ方法を示す斜視図
１ ： ガラス板 ２ ： Ｘ−Ｙ移動テーブル ３，４ ： 棒状電極 ６ ： ＣＯ2レーザー
Claims (2)
- 【請求項１】 ガラス板の両面の対向する位置に設けた
１対の棒状電極に高い電圧を印加して放電させることに
よりガラスを絶縁破壊させるガラス板の孔あけ方法にお
いて、前記電圧の印加前または印加中に、孔があけられ
るべきガラス板部分にレーザー光を照射して照射ガラス
部分を加熱することを特徴とするガラス板の孔あけ方
法。 - 【請求項２】 ガラス板を支持する台、ガラス板を局部
的に加熱するためのレーザー光を照射する手段、１対の
放電用棒状電極および前記棒状電極に高い電圧を供給す
る手段を有することを特徴とするガラス板の孔あけ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6955496A JPH09255351A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | ガラス板の孔あけ方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6955496A JPH09255351A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | ガラス板の孔あけ方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09255351A true JPH09255351A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13406083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6955496A Pending JPH09255351A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | ガラス板の孔あけ方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09255351A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100693942B1 (ko) * | 2005-11-28 | 2007-03-12 | 케이 이엔지(주) | 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치 |
| JP2013531380A (ja) * | 2010-07-02 | 2013-08-01 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | インターポーザおよびインターポーザに孔を生成する方法 |
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