ガラス 加工 書籍
 
No.1448
 
 
 

★「高強度」「超平坦」の実現… 「親水性・疎水性」「吸着性・反応性」のコントロール・・・
 様々なガラス特性を実現する加工のノウハウ!

エレクトロニクス用途における

ガラスの超精密加工
【技術全集】

発刊 2008年3月31日    体裁:B5版 上製本 552頁    定価 80,000円(税抜)
※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■ 本書のポイント
・ナノレベルの平坦化を実現するガラス研磨技術!
・ガラスが割れる原因を学んで「割れにくいガラス」を造リ出す!
・離型性向上・長寿命化・・・、ガラス成形金型の問題点をズバッと解決!
・ガラス組成の調整だけでは実現できない・・・様々な機能をガラスへ付与する!
・ガラスへの異物混入を防ぐ洗浄技術!

■ 執筆者

東京電機大学
東海大学
防衛大学校
QED Technologies International
東京大学
名古屋大学
名古屋大学
(株)オハラ
(株)エバテック
茨城大学
茨城大学
生田精密研磨(株)
ものつくり大学
北見工業大学
東京工業大学
松下テクノトレーディング(株)
日本ミクロコーティング(株)
(株)ナノ炭素研究所
ロフィン・バーゼルジャパン(株)
(独)理化学研究所
徳島大学
長岡技術科学大学
長岡技術科学大学
サムコ(株)
松村 隆
安永 暢男
宇根 篤暢
久米 保
盧 毅申
梅原 徳次
野老山 貴行
平本 靖男
小泉 貴司
江田 弘
清水 淳
生田 徹也
東江 真一
田牧 純一
吉野 雅彦
林 祐嗣
山崎 亨
大澤 映二
長谷川 明伸
杉岡 幸次
早崎 芳夫
小松 高行
本間 剛
井本 克之
東京大学
福井県工業技術センター
日本板硝子(株)
東芝機械(株)
東芝機械(株)
旭硝子(株)
東北大学
宇部工業高等専門学校
神戸大学
三津江金型(株)
トーヨーエイテック(株)
トーヨーエイテック(株)
日本コーティングセンター(株)
(株)日立製作所
熊本大学
富士通(株)
旭硝子(株)
武蔵工業大学
大阪府立大学
(株)アルバック
栗田工業(株)
滋賀県立大学
日本板硝子(株)
旭硝子(株)
割澤 伸一
松井 多志
小路谷 将範
勝木 雅英
鎌野 利尚
白石 喜裕
井上 明久
藤田 和孝
鈴木 浩文
福田 達也
中谷 達行
岡本 圭司
川名 淳雄
山崎 隆徳
河村 能人
北嶋 雅之
竹田 諭司
山本 俊昭
大久保 雅章
大石 祐一
床嶋 裕人
松岡 純
長嶋 廉仁
加藤 保
■ 目  次

■第1章 ガラスの研削・研磨・微細加工技術

第1節 ウォータジェットによるガラスの微細加工
 はじめに
1.加工原理
2.マイクロ溝加工特性
3.マイクロ加工機
4.マイクロファブリケーション加工事例
 4.1 斜方格子溝によるマイクロアスペリティ
 4.2 交差溝によるマイクロディンプル加工
 おわりに

第2節 固定砥粒研磨法によるガラス・高機能材料の研磨技術
 はじめに
1.固定砥粒研磨と遊離砥粒研磨の特徴比較
2.固定砥粒研磨法開発の流れとニーズ
 2.1 運動転写方式研削加工法からのアプローチ
 2.2 圧力転写方式研磨法からのアプローチ
3.研磨用砥石の開発動向
4.ガラス材料に対する固定砥粒研磨事例
5.メカノケミカル砥石によるシリコンウェハ研磨事例
 おわりに

第3節 揺動速度制御による石英ガラスの研磨技術
 はじめに
1.石英ガラスの基本研磨特性
2.円形石英ガラスの研磨
 2.1 揺動停止時の研磨形状
 2.1.1 回転速度による影響
 2.1.2 工具位置による影響
 2.2 等速揺動による形状修正
 2.3 揺動速度制御による形状修正
3.正方形石英ガラスの研磨
 3.1 正方形試料における実験とシミュレーションの整合性
 3.1.1 揺動停止時の正方形研磨形状
 3.1.2 等速揺動時の正方形研磨形状
 3.2 正方形ガラスの研磨シミュレーション
 3.2.1 円形経路の研磨形状
 3.2.2 正方形経路の研磨形状
 3.2.3 糸巻形経路の研磨形状
 おわりに

第4節 MRF(磁気粘弾性研磨)の研磨メカニズムと面形状,表面粗さの高精度化
 はじめに
1.MRFの原理
 1.1 概説
 1.2 単位時間当たり研磨率(Spot)
 1.3データの解析とNCプログラム
 1.4 研磨メカニズム
 1.5 MR研磨液
 1.6 MRF研磨装置
2.MRF技術の利点
 2.1 安定した研磨レート
 2.2 超高精度な位置決め精度が不要
 2.3 表面粗さの改善
 2.4 エッジダレの軽減
3.MRFによる研磨実績の紹介
 3.1 高精度球面レンズ
 3.2 高精度非球面レンズ
 3.3 ラスター研磨
 3.4 生産性について
 おわりに

第5節 複合粒子研磨法によるガラス研磨
 はじめに
1.複合粒子研磨法とその特徴
 1.1 複合粒子研磨法の基本概念と実施条件
 1.2 主な特徴と影響因子
 1.2.1 主な特徴
 1.2.2 主な影響因子
 1.3 これまでの展開
2.ガラスの平面研磨
 2.1 ガラス研磨の可能性
 2.1.1 ポリマ微粒子の最適添加率と研磨能率の向上
 2.1.2 ガラス材質による研磨能率の比較
 2.2 ガラス研磨縁形状精度の向上
3.ガラスの球面研磨
 おわりに

第6節 電場を援用したガラスの高精密研磨・洗浄複合技術
 はじめに
1.提案する電場を援用したガラスの高精密研磨・洗浄複合技術とその可能性の検討
2.電場を援用した平面研磨における砥粒の移動速度の基礎特性
 2.1 粒子分散型流体の作製
 2.2 砥粒の移動速度測定装置および測定条件
 2.3 砥粒の最大速度および最大振幅と入力波形,周波数および電場強度の関係
 2.3.1 入力波形による影響
 2.3.2 周波数による影響
 2.3.3 電場強度による影響
3.電場を援用した平面研磨における研磨特性
 3.1 粒子分散型流体の作製
 3.2 研磨装置およびガラス試験片
 3.3 研磨時間に伴うガラス平板の研磨面観察結果
 3.4 電極上特定位置における研磨量の比較
4.研磨メカニズムの検討
 おわりに

第7節 結晶化ガラス基板の材料特性および超平滑平面加工技術
1.結晶化ガラス基板の材料特性
 1.1 結晶化ガラスについて
 1.2 結晶化ガラスの特徴
 1.3 弊社の結晶化ガラスの種類
 1.3.1 WMS-15の紹介
 1.3.2 ハードセラムTS-10シリーズの紹介
 1.3.3 クリアセラム-Zシリーズの紹介
 1.4 精密膨張測定技術
2.超平滑平面加工技術
 2.1 結晶化ガラスの加工工程概要
 2.2 粗研磨加工工程について
 2.3 仕上げ研磨加工工程について
 2.4 最終仕上げ研磨加工工程について
 まとめ

第8節 大型ガラス基板の研磨加工技術
 はじめに
1.研磨の必要性
2.研磨加工仕様
3.研磨装置製品概要
 おわりに

第9節 光学・電子・磁気デバイス用ガラスの精密加工技術
 はじめに
1.脆性材料と延性材料
2.脆性材料と研削
3.ガラスの延性モード発現のその場観察
4.脆性材料の延性モード研削
5.ガラスの延性モード研削加工装置
6.ガラスの延性モード研削

第10節 ガラス非球面レンズの研削・研磨加工技術と量産化
 はじめに
1.非球面レンズの製造方法
2.非球面切削加工(非球面整形)
3.ダイヤペレットによる研削加工
4.最終研磨加工
5.非球面レンズの測定方法
6.小径非球面レンズの製造について
7.単結晶シリコン非球面レンズの製造について
8.技術の高度化と今後の方向性
 おわりに

第11節 環境対応と精密加工を可能にする研削液ノズル
1.環境対応研削加工の背景
2.研削加工環境対策の問題点とPノズル
3.現状の研削液注水ノズルの問題点
4.Pノズルとは
5.研削液付着状態
6.Pノズルの開発動向
7.研削実験例とまとめ

第12節 ガラスのクラックフリー研削加工
 はじめに
1.光学ガラスの脆性破壊と塑性変形
 1.1 単粒切れ刃による円弧切削
 1.2 延性・脆性臨界切込み深さ
 1.3 塑性変形挙動
2.光学ガラスのクラックフリー研削
 2.1 良好な研削仕上げ面を得るための基本的考え方
 2.2 切れ刃を整列した粗粒ホイールによる研削機構の理論的考察
 2.3 砥粒切れ刃の整列方法
 2.4 クラックフリー研削
 おわりに

第13節 ガラスの微細塑性加工技術
 はじめに
1.微細塑性加工装置
2.ガラスへの押込み加工例
3.臨界加工深さ
4.押込み痕深さと押込み荷重
 おわりに

第14節 ガラスハードディスクメディアの表面評価
Measuring Surface Profile on Glass Hard Disk Media
 はじめに
1.光の干渉とは
2.オプティカルプロファイラー
 2.1 測定原理
 2.1.1 位相シフト干渉方式(Phase Shift Interferometry:PSI)
 2.1.2 垂直走査型干渉方式(Vertical Scan Interferometry:VSI)
 2.2 装置概要
3.レーザー干渉計
 3.1 装置概要
 まとめ


■第2章 ガラス研磨剤・研磨スラリーの特性と研磨への適応

第1節 ガラス研磨剤・研磨スラリーとその応用について
 はじめに
1.研磨テープとスラリー
 1.1 研磨テープとスラリー,特長と用途
 1.2 研磨材の種類と用途
 1.3 研磨材の形状
2.ガラス材料の加工事例
 2.1 磁気ガラスディスクの表面加工
 2.2 LCDガラスパネルの表面クリーニング加工
 2.3 光ファイバコネクタ端面の加工
 おわりに

第2節 ナノダイヤモンドの特性と研磨技術への適応
 はじめに
1.背景
 1.1 なぜ1桁ナノでなければならないか?
 1.2 開発の遅れ
2.発見
 2.1 第一発見者はDanilenko
 2.2 長い停滞
3.製造
 3.1 ブレークスルー
 3.2 量産化
4.性質
5.用途
 5.1 考え方
 5.2 組成物強化成分
 5.3 その他
 おわりに


■第3章 ガラスの切削・切断加工技術

第1節 ガラスのエンドミル加工における延性・脆性複合モード切削
 はじめに
1.加工原理
2.加工試験
3.加工特性
 おわりに

第2節 マイクロエンドミルによるガラスの切削加工
 はじめに
1.ガラス加工における切削メカニズム
2.切削特性
3.ガラスのマイクロエンドミル加工の応用
4.ガラスのマイクロ切削加工機
 おわりに

第3節 近赤外線レーザを使用した高品質ガラス分断加工
−MLBAプロセスによるスタックガラスの同時/選択分断および特殊分断−
 はじめに
1.クラックレスのガラス分断
 1.1 切断品質と切断後のガラス強度
2.近赤外線レーザを使用したガラス切断
 2.1 ガラスの近赤外光レーザ透過率
 2.2 MLBAプロセス(Multiple Laser Beam Absorption)
 2.3 Yb:YAG ディスクレーザ
 2.4 ガラスの分断面の品質
3.ガラスの機能分断
 3.1 スタックガラスの同時分断および選択分断
 3.2 自由曲線分断
 3.3 ガラスチューブの切断
4.ガラス特性
 4.1 ガラス内部のストレス
 4.2 ガラスの自重によるストレス
 4.3 熱処理されたガラス
 4.4 コーティングされたガラス
 おわりに


■第4章 レーザーを用いたガラスの微細加工技術

第1節 フェトム秒レーザーを用いたガラス加工
 はじめに
1.フェムト秒レーザー加工の特徴
 1.1 多光子吸収
 1.2 内部改質
 1.3 ナノ加工
2.フェムト秒レーザー加工の実施例
 2.1 アブレーション加工
 2.2 内部改質による屈折率制御
 2.3 ボイド形成
 2.4 3次元中空マイクロ構造作製
 2.5 マイクロ中空構造と光導波路の集積化
 まとめ

第2節 ホログラフィックフェムト秒レーザーによるガラス加工
 はじめに
1.並列レーザー加工の種類
2.並列フェムト秒レーザー加工の必要性
3.ホログラフィックフェムト秒レーザー加工の光学配置
4.フーリエホログラムを用いた加工光学系
5.フーリエホログラムを用いたガラスの加工
 5.1 LCSLMの空間応答特性を含むORA法によるCGHの設計
 5.2 ガラスの加工
 5.3 2次元並列加工
 5.4 焦点距離を変化させることによる3次元加工
 5.5 3次元一括加工
 まとめ

第3節 YAGレーザー照射によるガラスの形態制御技術
 はじめに
1.レーザー誘起局所加熱による構造変化
2.光非線形性結晶ラインパターニングと結晶配向
3.分岐状結晶ラインの書き込みと光導波
4.マイクロチャンネル加工
 おわりに
 謝辞

第4節 CO2レーザによるガラス加工技術
 はじめに
1.CO2レーザによるガラスの加工
 1.1 CO2レーザと他のレーザによるガラス加工の相違点
 1.2 CO2レーザ加工装置の構成
 1.3 CO2レーザによる石英ガラス基板上に形成した溝形状
 1.4 CO2レーザによる溝形成の問題点
2.CO2レーザの特徴を利用したガラスの特殊加工
 2.1 石英系ガラス導波路チップの切断
 2.2 石英系ガラス導波路と光ファイバとの融着接続
 2.3 石英系ガラス導波路型光部品の光学特性の補整
3.提案したCO2レーザ加工方法
 3.1 微細加工方法の概要
 3.2 微細加工に適した金属膜の探索
 3.3 石英ガラス基板への加工例
 3.4 提案した加工方法による石英系ガラス導波路型光部品への応用
 おわりに
 謝辞

第5節 UVレーザーによるガラスの3次元加工
 はじめに
1.UVレーザによるガラス加工概要
2.UVレーザによるガラス加工法
 2.1 直接加工法
 2.2 マスク法
 2.3 LIPSS(Laser Induced Periodical Surface Structure)法
 2.4 LIBWE(Laser Induced Backside Wet Etching)法
 2.5 DGTPM(Diffractive Gray Tone Phase Mask)法
 2.6 LEASAL(Laser Etching at a Surface Absorbed Layer)法
 2.7 LIPAA(Laser-Induced Plasma-Assisted Ablation)法
 2.8 デュアルビーム法
 おわりに

第6節 パルスレーザーを用いたガラス加工
(透明材料内部への階調レーザーマーキング)
 はじめに
1.マーキングの高度化要件
2.実験および考察
 2.1 レーザー加工によるクラック状況
 2.2 パルス照射回数とクラック寸法の関係
 2.3 レーザーパルスによるクラック形成
 2.4 光の透過,見えやすさの評価
3.加工応用例と高精度化
 まとめ

第7節 レーザアブレーション法によるガラス精密微細加工
 はじめに
1.レーザ加工性の評価
2.レーザ加工に適したガラスとは
 2.1 吸収係数
 2.2 臨界切断結合数
 2.3 結合強度
3.レーザ加工用ガラスの微細加工例
 おわりに


■第5章 ガラスの成形加工技術

第1節 光学ガラス素子成形技術
 はじめに
1.精密ガラス成形の基礎
2.ガラス成形装置
 2.1 ガラス成形装置の基本構造
 2.2 成形装置のバリエーション
 2.2.1 真空成形装置
 2.2.2 高温成形装置
 2.2.3 移動金型式成形装置
3.ガラス成形の転写性と繰返し性
 3.1 成形の転写性
 3.1.1 マクロ形状転写性
 3.1.2 ミクロ形状転写性
 3.2 成形の繰返し性
4.金型と金型加工
 4.1 金型構造と材質
 4.2 金型加工
5.その他の成形例
 5.1 シリンドリカルレンズアレイ
 5.2 マイクロレンズアレイ
 おわりに

第2節 アクアフロート法による板ガラス成形加工技術
 はじめに
1.アクアフロート法の原理
2.実験と結果
 2.1 アクアフロートによる連続成形試験
 2.2 硝子の性状
 2.2.1 表面性状
 2.2.2 硝子表面の組成
 2.2.3 ガラス表面の耐久性
3.まとめ

第3節 金属ガラスの成形加工技術
 はじめに
1.切削技術
 1.1 旋削
2.鋳造法
 2.1 金型鋳造法
 2.2 アーク溶解鋳造法
 2.2.1 吸引鋳造法
 2.2.2 型締め鋳造法
 2.2.3 傾角鋳造法
 2.3 高圧射出成型法
3.粘性流動加工技術
 3.1 超塑性加工
 3.2 鍛造加工
 3.3 ナノインプリント加工

第4節 多段プレス成形によるガラス成形加工の高精度化
1.ガラスの粘弾性特性
2.二段成形の定義
3.ガラス成形装置
4.二段成形実験
5.成形実験結果
6.成形しろによる比較と考察
7.成形速度による比較と考察


■第6章 ガラス成形金型の超精密加工技術

第1節 光学ガラス素子用超精密金型の設計・加工技術
 はじめに
1.非球面レンズ用金型の要件
2.金型材料に求められるもの
3.非球面レンズ金型の研削加工
4.これからの金型技術
 4.1 金型の加工技術
 4.2 金型への成膜技術
 おわりに

第2節 超音波援用研磨によるマイクロ非球面金型の加工技術
 はじめに
1.加工原理
2.超音波援用研磨装置
3.研磨方法
4.研磨特性
 4.1 平面研磨実験
 4.2 非球面形状創成実験
 おわりに

第3節 DLC薄膜を用いた金型の離型性・流動性向上
 はじめに
1.DLC薄膜の産業応用の現状
2.DLC薄膜の一般的物性
3.DLCの成膜条件
4.耐熱性評価
 4.1 耐熱特性
 4.2 熱伝導率特性と耐熱特性との関係
5.耐摩耗性評価
 5.1 硬度
 5.2 Si含有量と水素量の関係
 5.3 Si含有量とIG/IDおよびヤング率の関係
6.ガラスレンズ成形金型への耐熱DLCの適用効果
7.プラスチック成型用光学レンズ金型
8.樹脂離型性評価
 8.1 樹脂離型の実験方法
 8.2 樹脂離型性評価の実験結果
9.樹脂流動性評価
 9.1 熱伝導率
 9.2 樹脂流動性評価の実験方法
 9.3 樹脂流動性評価の実験結果
 おわりに

第4節 PVDセラミックスコーティングを用いた金型の表面処理技術
 はじめに
1.PVD法によるセラミックスコーティング
2.DLCコーティング
3.複合表面処理とその応用事例
 おわりに


■第7章 ナノインプリントによる微細成形技術
 はじめに
1.ナノインプリントとは
2.ナノインプリントプロセス
3.ナノインプリントで成形した微細構造
4.日立グループのナノインプリント装置
 おわりに


■第8章 ガラスの接合技術

第1節 金属ガラスの接合技術
 はじめに
1.金属ガラスの電子ビーム溶接
 1.1 金属ガラス同士の電子ビーム溶接
 1.2 金属ガラスと結晶材料との電子ビーム溶接
2.金属ガラスの摩擦接合
 2.1 金属ガラス同士の摩擦接合
 2.2 金属ガラスと結晶材料との摩擦接合
 おわりに

第2節 ガラス−シリコンの貫通孔配線技術
 はじめに
1.ガラス貫通孔配線基板の製作
 1.1 サンドブラストによるガラス貫通孔加工
 1.2 レーザによるガラス貫通孔加工
2.ガラス貫通孔金属充填技術の開発
 2.1 無電解Ni(ニッケル)/Au(金)めっき皮膜形成
 2.2 高温はんだ合金による貫通孔充填
 2.3 低温はんだ合金による貫通孔充填
 2.4 ガラス/Si低温陽極接合プロセス
 2.5 ガラス基板貫通孔はんだ充填構造
3.貫通孔充填量産プロセス
 おわりに

第3節 YAGレーザを用いたガラス基板の無ひずみ接合方法
 はじめに
1.ガラス材のレーザ透過溶接法の原理
2.実験装置および実験方法
3.白板ガラスの接合
 3.1 接合方法
 3.2 接合部の顕微鏡観察の結果
 3.3 接合部の接合強度
4.基板温度の影響
5.石英部品の接合
 まとめ


■第9章 ガラスの表面処理・洗浄技術

第1節 ガラスの表面処理技術
 はじめに
1.ガラスの表面特性制御技術
 1.1 実際のガラス表面の状態
 1.2 ガラス表面の付着物
 1.3 ガラス表面の清浄化
2.薄膜コーティング
 2.1 乾式法(PVD)
 2.1.1 蒸着法
 2.1.2 スパッタ法
 2.2 乾式法(CVD)
 2.3 湿式法
3.表面改質技術
 3.1 化学的処理によるガラスの表面改質
 3.2 物理的処理によるガラスの表面改質
 おわりに

第2節 非熱プラズマを利用したガラスの表面改質
 はじめに
1.接触角の定義
2.APNPTを使用したガラスの表面処理改質技術
 2.1 実験装置ならびに方法
 2.2 実験結果ならびに考察
 2.2.1 親水化アプローチ
 2.2.2 撥水化アプローチ
3.非熱プラズマアクチュエータによるガラス表面の親水性・はっ水性の動的制御
 3.1 非熱プラズマアクチュエータの原理
 3.2 スライディング放電プラズマ

第3節 スパッタ法によるガラス基板への成膜技術
 はじめに
1.薄膜の成膜方法
2.マグネトロンスパッタ法
3.FPD用途ガラス基板への成膜技術
 3.1 スパッタ法によるITO膜成膜技術
 3.2 ITO膜の要求特性
 3.3 導入酸素量と膜質について
 3.4 成膜温度と膜質について
 3.5 低電圧スパッタ法
 3.6 ターゲット経時変化の緩和
 おわりに

第4節 機能水を用いたガラス洗浄技術
 はじめに
1.水素水洗浄について
 1.1 製造方法
 1.2 洗浄データ
 1.3 除去メカニズム
2.オゾン水洗浄について
 2.1 製造方法
 2.2 洗浄データ
3.炭酸水洗浄について
 3.1 製造方法
 3.2 適用データ
 おわりに


■第10章 ガラスの高強度化技術と破壊挙動

第1節 ガラスの機械的性質と破壊挙動
 はじめに
1.ガラスの脆性破壊の基礎
 1.1 弾性変形と破壊応力
 1.2 理論強度・実用強度・応力集中
 1.3 強度分布と破壊確率
 1.4 強度に対する寸法効果
 1.5 破壊靭性値
2.ガラスを破壊させる応力の発生原因
 2.1 外からの応力と破壊
 2.2 加熱冷却と熱応力
 2.3 ガラスの融着と応力発生
 2.4 ガラスの熱履歴と応力発生
 2.5 加工や接触に伴う残留応力
3.破壊挙動におけるガラスの特徴
 3.1 平滑表面への押し込みによるクラック生成
 3.2 平滑表面への引っ掻きによるクラック生成
 3.3 低速クラック伸長と遅れ破壊
 おわりに

第2節 ガラスの化学強化による高強度化
 はじめに
1.強化の原理
2.強化の方法
 2.1 溶融塩
 2.2 溶融塩の汚染の影響
3.ガラス組成
4.化学強化したガラスの性能
 4.1 実用ガラスの強度
 4.2 化学強化ガラスの諸特性
 4.2.1 応力分布と破壊の仕方
 4.2.2 強度
 4.2.3 その他の性質
5.化学強化の改良
 おわりに

第3節 ガラスの物理強化(風冷強化法)による高強度化
1.風冷強化ガラスの特徴
2.風冷強化ガラスの製造手順
 2.1 垂直吊り強化法
 2.2 ガス炉法
 2.3 水平曲げ強化法
3.風冷強化ガラスの残留応力シミュレーション技術
4.風冷強化ガラスの製造に伴う光学的歪の解析

 

ガラス 精密 加工 書籍