(57)【要約】【課題】接合の信頼性が高い接合体を提供する。【解決手段】接合体１は、第１の部材１１と、第２の部材１２と、ガラスフィルム１３とを備える。第２の部材１２は、第１の部材１１とはヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる。ガラスフィルム１３は、第１の部材１１と第２の部材１２との間に配されている。第１の部材１１、ガラスフィルム１３及び第２の部材１２に跨がって接合領域Ａ２が形成されている。【選択図】図２
2014015354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と、
前記第１の部材とはヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に配されたガラスフィルムと、
を備え、
前記第１の部材、前記ガラスフィルム及び前記第２の部材に跨がって接合領域が形成されている、接合体。
【請求項２】
前記接合領域は、超短パルスレーザー光の照射により生じたフィラメント領域が溶融状態となった後に固化することにより形成された領域である、請求項１に記載の接合体。
【請求項３】
前記接合領域が端面に露出していない、請求項１または２に記載の接合体。
【請求項４】
前記第１の部材がガラスにより構成されており、
前記第２の部材が強化ガラスまたはセラミックスにより構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接合体。
【請求項５】
第１の部材と、前記第１の部材とはヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる第２の部材とをガラスフィルムを介して圧接させた状態で超短パルスレーザー光を照射することにより、前記第１の部材、前記ガラスフィルム及び前記第２の部材に跨がる接合領域を有する接合体を得る、接合体の製造方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の部材の少なくとも一方と前記ガラスフィルムとが前記超短パルスレーザー光を透過させる、請求項５に記載の接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１などにおいて、フェムト秒からピコ秒オーダーの超短パルスレーザー光を利用して複数の部材を接合する方法が提案されている。この方法では、接合しようとする２つの部材を圧接させた状態で、超短パルスレーザー光を照射する。このレーザーの照射により形成されたフィラメント領域において多光子吸収現象が発現する。その結果、フィラメント領域が局所的に加熱され、フィラメント領域が溶融状態となる。溶融状態となったフィラメント領域が固化することにより２つの部材が接合される。
【０００３】
超短パルスレーザー光を用いた接合方法では、微少なフィラメント領域が局所的に加熱されるため、部材の温度を上昇させることなく接合を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０３５７７０  Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超短パルスレーザー光を用いた接合方法は、一方の部材がパルスレーザーを透過させるものである限りにおいて、どのような部材の接合にも利用することができる。従って、超短パルスレーザー光を用いた接合方法によれば、例えば、ヤング率や熱膨張係数の異なる部材同士を接合することもできる。
【０００６】
しかしながら、接合された部材間でヤング率や熱膨張係数が異なる場合は、接合の信頼性が低くなりがちであるという問題がある。すなわち、接合された部材が剥離しやすいという問題がある。
【０００７】
本発明の主な目的は、接合の信頼性が高い接合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る接合体は、第１の部材と、第２の部材と、ガラスフィルムとを備える。第２の部材は、第１の部材とはヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる。ガラスフィルムは、第１の部材と第２の部材との間に配されている。第１の部材、ガラスフィルム及び第２の部材に跨がって接合領域が形成されている。
【０００９】
接合領域は、超短パルスレーザー光の照射により生じたフィラメント領域が溶融状態となった後に固化することにより形成された領域であることが好ましい。
【００１０】
接合領域が端面に露出していないことが好ましい。
【００１１】
第１の部材がガラスにより構成されており、第２の部材が強化ガラスまたはセラミックスにより構成されていてもよい。
【００１２】
本発明に係る接合体の製造方法では、第１の部材と、第１の部材とはヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる第２の部材とをガラスフィルムを介して圧接させた状態で超短パルスレーザー光を照射する。これにより、第１の部材、ガラスフィルム及び第２の部材に跨がる接合領域を有する接合体を得る。
【００１３】
第１及び第２の部材の少なくとも一方とガラスフィルムとが超短パルスレーザー光を透過させるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、接合の信頼性が高い接合体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における接合工程を説明するための略図的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態において製造された接合体の一部分の略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１７】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１８】
図１は、本実施形態における接合工程を説明するための略図的断面図である。図２は、本実施形態において製造された接合体の一部分の略図的断面図である。本実施形態では、主として図１を参照しながら図２に示す接合体１の製造方法について説明した後に、図２を参照しながら接合体１の構成について説明する。なお、図１及び図２においては、描画の便宜上、断面のハッチングを省略している。
【００１９】
まず、図２に示される第１の部材１１、第２の部材１２及びガラスフィルム１３を用意する。
【００２０】
第１の部材１１と第２の部材１２とでは、ヤング率及び熱膨張係数のうちの少なくとも一方が異なる。第１及び第２の部材１１，１２の構成材料は特に限定されない。第１及び第２の部材１１，１２は、それぞれ、ガラス、セラミックス、金属などにより構成されていてもよい。例えば、第１及び第２の部材１１，１２の一方がガラスにより構成されており、第１及び第２の部材１１，１２の他方が強化ガラスまたはセラミックにより構成されていてもよい。第１及び第２の部材１１，１２の少なくとも一方が、加熱されることにより強化特性が変化する強化ガラスからなる場合に、温度上昇を抑制しつつ接合できる本実施形態の接合方法が特に有効である。また、第１及び第２の部材１１，１２の少なくとも一方が後述する超短パルスレーザー光１４を透過させるものであることが好ましい。本実施形態の場合は、超短パルスレーザー光１４の入射側に位置する第１の部材１１が超短パルスレーザー光１４を透過させるものであることが好ましい。
【００２１】
ガラスフィルム１３を構成するガラスの種類は特に限定されない。ガラスフィルム１３は、例えば、珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、硼酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラスなどにより構成されていてもよい。また、ガラスフィルム１３の幅は、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものを用いることができる。ガラスフィルム１３は、超短パルスレーザー光を透過させるものであることが好ましい。
【００２２】
なお、本発明において、「ガラスフィルム」とは、厚みが２００μｍ以下のガラス材をいう。
【００２３】
次に、第１の部材１１と第２の部材１２とをガラスフィルム１３を介して圧接させる。その状態で、超短パルスレーザー光１４を第１の部材１１側から、第１及び第２の部材１１，１２とガラスフィルム１３との積層体に照射する。この場合、少なくとも第１の部材１１及びガラスフィルム１３が超短パルスレーザー光１４を透過することが必要となる。
【００２４】
ここで、「超短パルスレーザー光」とは、パルス幅が１×１０−９秒未満であるパルスレーザーをいう。特許文献１にも記載されているように、超短パルスレーザー光がガラスなどの媒質に入射すると、３次の非線形光学効果と、プラズマ形成による屈折率の減少効果とが生じる。これら２つの効果が均衡することにより、所定の距離にわたって最小ビーム径で伝搬するフィラメンデーションという現象が生じる。このフィラメンデーションが生じている領域をフィラメント領域と呼ぶ。
【００２５】
本実施形態では、フィラメント領域Ａ１がガラスフィルム１３を介して第１の部材１１と第２の部材１２とに跨がって形成されるように超短パルスレーザー光１４を照射する。積層体にフィラメント領域Ａ１が形成されると、フィラメント領域Ａ１において多光子吸収現象が生じる。このため、フィラメント領域Ａ１が選択的に加熱され、フィラメント領域Ａ１が溶融状態となる。超短パルスレーザー光１４の照射が終了すると、溶融状態となったフィラメント領域Ａ１は、冷却され、固化する。これにより、図２に示されるように、第１の部材１１、ガラスフィルム１３及び第２の部材１２に跨がる接合領域Ａ２が形成される。これにより、接合体１が得られる。
【００２６】
図２に示されるように、接合体１は、第１の部材１１と、第２の部材１２と、第１の部材１１と第２の部材１２との間に配されたガラスフィルム１３とを有する。接合領域Ａ２は、第１の部材１１、ガラスフィルム１３及び第２の部材１２に跨がって設けられている。接合領域Ａ２は、接合体１の端面に露出していない。
【００２７】
なお、図１及び図２においては、描画の便宜上、フィラメント領域Ａ１及び接合領域Ａ２は、それぞれ、実際の領域よりも幅太に描画されている。
【００２８】
ところで、第１の部材と第２の部材とを接合させる場合、第１の部材と第２の部材とを直接接合しようとするのが通常である。しかしながら、第１の部材と第２の部材とでヤング率や熱膨張係数が異なると、接合によって生じる残留応力や接合体の温度が変化した際に生じる応力によって第１の部材と第２の部材とが剥離しやすい。
【００２９】
ここで、接合体１では、第１の部材１１と第２の部材１２との間にガラスフィルム１３が介在しており、接合領域Ａ２が、第１の部材１１、ガラスフィルム１３及び第２の部材１２に跨がって形成されている。このため、接合によって生じた残留応力がガラスフィルム１３によって緩和されやすい。また、接合体１の温度が変化した際などに生じる応力もガラスフィルム１３によって緩和されやすい。従って、第１の部材１１と第２の部材１２とが剥離しにくい、接合の信頼性に優れた接合体１を得ることができる。より優れた接合の信頼性を得る観点からは、接合領域Ａ２が相互に間隔をおいて複数設けられていることが好ましい。
【００３０】
なお、本実施形態の接合方法は、フィラメント領域Ａ１の長さよりも薄いガラスフィルム１３を用いることにより初めて可能となる方法である。
【符号の説明】
【００３１】
１…接合体
Ａ１…フィラメント領域
Ａ２…接合領域
１１…第１の部材
１２…第２の部材
１３…ガラスフィルム
１４…超短パルスレーザー光
【図１】
2014015354.tif 000003
【図２】
2014015354.tif 000004