(57)【要約】【課題】少なくとも１つのフォトマシナブル層を含むフュージョンドローガラス積層体構造を提供する。【解決手段】第１のクラッド層と第２のクラッド層との間にコア層を介在させて備えたガラス積層体であって、前記第１のクラッド層は、第１のクラッド感光性を有する第１のクラッドガラス組成から形成され、前記第２のクラッド層は、第２のクラッド感光性を有する第２のクラッドガラス組成から形成され、前記コア層は、前記第１のクラッド感光性及び前記第２のクラッド感光性とは異なるとともにゼロ以外であるコア感光性を有するコアガラス組成から形成されたものである、という特徴とする、ガラス構造体。【選択図】図１
2019069901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス構造体であて、
第１のクラッド感光性を有する第１のクラッドガラス組成から形成された第１のクラッド層と、
第２のクラッド感光性を有する第２のクラッドガラス組成から形成された第２のクラッド層と、
前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に介在させたコア層であって、前記第１のクラッド感光性及び前記第２のクラッド感光性とは異なるとともにゼロ以外であるコア感光性を有するコアガラス組成から形成された、コア層、
を有することを特徴とする、ガラス構造体。
【請求項２】
前記コア層がＵＶ放射に露出されると、ＵＶ放射が当該コア層中に入るまたは当該コア層を通過するように、前記コア層は少なくとも部分的にＵＶ放射に透明であることを特徴とする、請求項１に記載のガラス構造体。
【請求項３】
前記第１のクラッド層または前記第２のクラッド層の少なくとも一方が、結晶化領域を有することを特徴とする、請求項１に記載のガラス構造体。
【請求項４】
前記第１のクラッド層および前記第２のクラッド層の夫々が孔構造を有し、前記コア層が、前記第１のクラッド層の前記孔構造と前記第２のクラッド層の前記孔構造とを接続させるビアを含むことと特徴とする、請求項１に記載のガラス構造体。
【請求項５】
前記第１のクラッド層または前記第２のクラッド層の少なくとも一方が、イオン交換領域を有することを特徴とする、請求項１に記載のガラス構造体。
【請求項６】
前記第１のクラッド層または前記第２のクラッド層の少なくとも一方が孔構造を有し、前記コア層が前記孔構造の近傍においてイオン交換領域を有することを特徴とする、請求項１に記載のガラス構造体。
【請求項７】
前記コア感光性が前記第１のクラッド感光性または前記第２のクラッド感光性の少なくとも一方よりも高く、
前記コア層は、（ａ）結晶化領域および非結晶化領域、または、（ｂ）空所の少なくとも一方を含み、
前記第１のクラッド層または前記第２のクラッド層の少なくとも一方が結晶化していないことを特徴とする、請求項１に記載のガラス構造体。
【請求項８】
前記コア感光性が前記第１のクラッド感光性または前記第２のクラッド感光性の少なくとも一方よりも高く、
前記コア層は中空チャンバを含み、
前記第１のクラッド層または前記第２のクラッド層の少なくとも一方が、前記中空チャンバと連結した孔構造を有することを特徴とする、請求項１に記載のガラス構造体。
【請求項９】
前記コア感光性は前記第１のクラッド感光性または前記第２のクラッド感光性の少なくとも一方よりも低く、
前記第１のクラッド層が孔構造を有し、
前記第２のクラッド層が孔構造を有し、
前記コア層は前記第１のクラッド層の孔構造と前記第２のクラッド層の孔構造とを接続させるビアを有し、
前記コア層のビアは、前記第１のクラッド層の孔構造および前記第２のクラッド層の孔構造よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載のガラス構造体。
【請求項１０】
ガラス構造体であて、
コア感光性を有するコアガラス組成から形成されたコア層と、
前記コア層の第１の表面に融着され、前記コア感光性とは異なる第１のクラッド感光性を有する第１のクラッドガラス組成から形成され、且つ、孔構造を有する、第１のクラッド層と、
前記コア層の第２の表面に融着され、前記コア感光性とは異なる第２のクラッド感光性を有する第２のクラッドガラス組成から形成され、且つ、孔構造を有する第２のクラッド層と、
を有し、
前記コア層は、前記第１のクラッド層の孔構造と前記第２のクラッド層の孔構造とを接続させるビアを有し、
前記第１のクラッド層および前記第２のクラッド層の夫々が前記コア層よりも薄く、
前記コア層は、ＵＶ放射に対して少なくとも部分的に透明であることを特徴とする、ガラス構造体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１３年３月１３日に出願された米国特許出願第１３／７９８４７９号および２０１３年２月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／７７０４５４号の優先権の利益を主張するものである
【技術分野】
【０００２】
本開示は一般に、フュージョンドローガラス積層構造体に関し、より具体的には、少なくとも１つのフォトマシナブル（photomachinable）層を含むフュージョンドローガラス積層構造体を機械加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
フュージョンドローコア・クラッドガラス積層体は、エレクトロニクス産業および光学産業において多くの用途がある。こういった積層体に孔および貫通孔などの構造を形成することは、特にレーザドリルなどの技術を用いると、難題にまた不正確になることがある。従って、限定するものではないが孔および貫通孔などの、単純な構造および複雑な構造を生成することを受け入れることができる性質を備えたフュージョンドローコア・クラッドガラス積層体と、さらにフュージョンドローコア・クラッドガラス積層体にこういった構造を機械加工する方法が継続して必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
種々の実施形態により、ガラス構造体を機械加工する方法が開示される。種々の実施形態による方法は、限定するものではないが第１のクラッド層と第２のクラッド層との間にコア層を介在させて備えたフュージョンドロー積層体を含む、ガラス構造体で行うことができる。フュージョンドロー積層体において、コア層は、コア感光性を有するコアガラス組成から形成されたものでもよく、第１のクラッド層は、コア感光性とは異なる第１のクラッド感光性を有する、第１のクラッドガラス組成から形成されたものでもよく、さらに第２のクラッド層は、コア感光性とは異なる第２のクラッド感光性を有する、第２のクラッドガラス組成から形成されたものでもよい。コア層と、第１のクラッド層と、第２のクラッド層とのうちの少なくとも１つは、フォトマシナブル層である。この方法は、フュージョンドロー積層体の少なくとも１つのフォトマシナブル層の少なくとも１つの選択された領域を紫外線放射に既定の露出時間の間露出するステップ、この少なくとも１つの選択された領域がフォトマシナブル層で結晶化材料の結晶化領域を形成するまで、ガラス構造体を加熱するステップ、および、フォトマシナブル層から選択的に結晶化領域を除去するステップ、を含んでもよい。
【０００５】
本書で説明される実施形態のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは以下の詳細な説明、請求項、並びに添付の図面を含め、本書において説明された実施形態を実施することにより認識されるであろう。
【０００６】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、種々の実施形態を説明したものであり、請求される主題の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供するよう意図されていることを理解されたい。添付の図面は、種々の実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は本書で説明される種々の実施形態を示し、そしてその説明とともに、請求される主題の原理および動作の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本書において図示および説明される１以上の実施形態によるガラス構造体の断面の概略図
【図２】図１のガラス構造体を作製するためのフュージョンドロープロセスを描いた概略図
【図３Ａ】図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図３Ｂ】図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図３Ｃ】図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図３Ｄ】図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図４Ａ】図３Ｄのガラス構造体で行われるさらなる機械加工ステップの一実施の形態を描いた概略図
【図４Ｂ】図３Ｄのガラス構造体で行われるさらなる機械加工ステップの一実施の形態を描いた概略図
【図５Ａ】図３Ｄのガラス構造体で行われるさらなる機械加工ステップの実施形態を描いた概略図であって、一実施の形態を図５Ａおよび５Ｂの組合せで示し、別の実施形態を図５Ａ、５Ｃ、および５Ｄの組合せで示した図
【図５Ｂ】図３Ｄのガラス構造体で行われるさらなる機械加工ステップの実施形態を描いた概略図であって、一実施の形態を図５Ａおよび５Ｂの組合せで示し、別の実施形態を図５Ａ、５Ｃ、および５Ｄの組合せで示した図
【図５Ｃ】図３Ｄのガラス構造体で行われるさらなる機械加工ステップの実施形態を描いた概略図であって、一実施の形態を図５Ａおよび５Ｂの組合せで示し、別の実施形態を図５Ａ、５Ｃ、および５Ｄの組合せで示した図
【図５Ｄ】図３Ｄのガラス構造体で行われるさらなる機械加工ステップの実施形態を描いた概略図であって、一実施の形態を図５Ａおよび５Ｂの組合せで示し、別の実施形態を図５Ａ、５Ｃ、および５Ｄの組合せで示した図
【図６Ａ】図４Ａのガラス構造体で行われるイオン交換プロセスの一実施の形態を描いた概略図
【図６Ｂ】図４Ａのガラス構造体で行われるイオン交換プロセスの一実施の形態を描いた概略図
【図６Ｃ】図４Ａのガラス構造体で行われるイオン交換プロセスの一実施の形態を描いた概略図
【図６Ｄ】図４Ａのガラス構造体で行われるイオン交換プロセスの一実施の形態を描いた概略図
【図６Ｅ】図４Ａのガラス構造体で行われるイオン交換プロセスの一実施の形態を描いた概略図
【図７Ａ】コア層がクラッド層よりも高い感光性を有している図１のガラス構造体を、機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図７Ｂ】コア層がクラッド層よりも高い感光性を有している図１のガラス構造体を、機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図７Ｃ】コア層がクラッド層よりも高い感光性を有している図１のガラス構造体を、機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図７Ｄ】コア層がクラッド層よりも高い感光性を有している図１のガラス構造体を、機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図７Ｅ】コア層がクラッド層よりも高い感光性を有している図１のガラス構造体を、機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図８Ａ】図１のガラス構造体を機械加工して、貫通孔を含む複雑な構造を形成する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図８Ｂ】図１のガラス構造体を機械加工して、貫通孔を含む複雑な構造を形成する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図８Ｃ】図１のガラス構造体を機械加工して、貫通孔を含む複雑な構造を形成する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図８Ｄ】図１のガラス構造体を機械加工して、貫通孔を含む複雑な構造を形成する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図８Ｅ】図１のガラス構造体を機械加工して、貫通孔を含む複雑な構造を形成する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図８Ｆ】図１のガラス構造体を機械加工して、貫通孔を含む複雑な構造を形成する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図９Ａ】図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態において行われる、粗面化処理ステップを描いた概略図
【図９Ｂ】図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態において行われる、粗面化処理ステップを描いた概略図
【図１０Ａ】ガラス構造体を、触覚インターフェースで使用し得る構成要素に機械加工する、図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図１０Ｂ】ガラス構造体を、触覚インターフェースで使用し得る構成要素に機械加工する、図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図１０Ｃ】ガラス構造体を、触覚インターフェースで使用し得る構成要素に機械加工する、図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図１０Ｄ】ガラス構造体を、触覚インターフェースで使用し得る構成要素に機械加工する、図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【図１０Ｅ】ガラス構造体を、触覚インターフェースで使用し得る構成要素に機械加工する、図１のガラス構造体を機械加工する方法の一実施の形態を描いた概略図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、ガラス構造体を機械加工する方法の実施形態を詳細に参照する。まず図１および２を参照してガラス構造体自体を説明し、図３Ａ〜１０Ｅを参照してガラス構造体を機械加工する種々の方法を以下で説明する。
【０００９】
本書では、「液相粘度」という用語はガラス組成のその液相温度でのせん断粘度を称する。
【００１０】
本書では、「液相温度」という用語はガラス組成に失透が起こる最高温度を称する。
【００１１】
本書では、「ＣＴＥ」という用語はガラス組成の熱膨張係数を約２０℃から約３００℃までの温度範囲に亘って平均化したものを称する。
【００１２】
「実質的に含まない」という用語は、ガラス組成内に特定の酸化物成分がないことを説明するために使用されるとき、その成分がガラス組成内に混入物質として１モル％未満の微量存在することを意味する。
【００１３】
ガラス構造体の成分として本書で説明されるガラス組成に関し、ガラス組成の構成成分（例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、およびＮａ2Ｏなど）の濃度は、特に指示がない限り酸化物基準で、モルパーセント（モル％）で与えられる。本書で開示されるガラス組成は、このガラス組成をフュージョンドロープロセスでの使用に適したものとする、特にフュージョン積層プロセスにおいてガラスクラッド組成またはガラスコア組成として使用するのに適したものにする、液相粘度を有する。本書では、特に断りがない限り「ガラス」および「ガラス組成」という用語は、一般に理解されているように、ガラス材料およびガラスセラミック材料の両方の類の材料を包含する。同様に、「ガラス構造体」という用語は、ガラス、ガラスセラミック、または両方を含有する構造体を包含すると理解されたい。
【００１４】
ここで、ガラス構造体を機械加工する方法において使用されるガラス構造体の例を説明し、ガラス構造体を機械加工する方法の実施形態を以下で説明する。図１を参照すると、本書で説明されるものを含むがこれに限定されないフュージョンドロープロセスで使用するのに適した、ガラス組成を使用して、図１に断面が概略的に描かれているガラス構造体１００などの物品を形成することができる。ガラス構造体１００は概して、コアガラス組成から形成されたコア層１０２を含む。コア層１０２は、第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂなどの、クラッド層の対の間に介在され得る。第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂは、第１のクラッドガラス組成および第２のクラッドガラス組成から夫々形成されたものでもよい。いくつかの実施形態において、第１のクラッドガラス組成および第２のクラッドガラス組成は同じ材料でもよい。他の実施形態において、第１のクラッドガラス組成および第２のクラッドガラス組成は異なった材料でもよい。
【００１５】
図１は、第１の表面１０３ａと、第１の表面１０３ａの反対側の第２の表面１０３ｂとを有する、コア層１０２を示している。第１のクラッド層１０４ａはコア層１０２の第１の表面１０３ａに直接融合され、第２のクラッド層１０４ｂはコア層１０２の第２の表面１０３ｂに直接融合される。ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、接着剤、ポリマー層、またはコーティング層などの何らかの追加の材料をコア層１０２とクラッド層１０４ａ、１０４ｂとの間に配置することなく、コア層１０２に融合される。従って、コア層１０２の第１の表面１０３ａは第１のクラッド層１０４ａに直接隣接し、またコア層１０２の第２の表面１０３ｂは第２のクラッド層１０４ｂに直接隣接する。いくつかの実施形態において、コア層１０２およびガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂはフュージョン積層プロセスによって形成される。拡散層（図示なし）をコア層１０２とクラッド層１０４ａとの間、またはコア層１０２とクラッド層１０４ｂとの間、あるいは両方との間に形成してもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態において、本書で説明されるガラス構造体１００のクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、平均クラッド熱膨張係数ＣＴＥcladを有する第１のガラス組成から形成してもよく、またコア層１０２は、平均熱膨張係数ＣＴＥcoreを有する第２の異なるガラス組成から形成してもよい。いくつかの実施形態において、クラッド層１０４ａ、１０４ｂのガラス組成は少なくとも２０キロポアズの液相粘度を有し得る。いくつかの実施形態において、コア層１０２およびクラッド層１０４ａ、１０４ｂのガラス組成は２５０キロポアズ未満の液相粘度を有し得る。
【００１７】
特に、本書におけるいくつかの実施形態によるガラス構造体１００は、参照することにより本書に組み込まれる米国特許第４，２１４，８８６号明細書に記載されているプロセスなどの、フュージョン積層プロセスによって形成され得る。例およびさらなる実例として図２を参照すると、積層ガラス物品を形成するための積層フュージョンドロー装置２００は、下方アイソパイプ２０４の上に位置付けられた、上方アイソパイプ２０２を含み得る。上方アイソパイプ２０２はトラフ２１０を含み得、このトラフ２１０内に溶融クラッド組成２０６が溶解装置（図示なし）から供給され得る。同様に、下方アイソパイプ２０４はトラフ２１２を含み得、このトラフ２１２内に溶融ガラスコア組成２０８が溶解装置（図示なし）から供給され得る。本書で説明される実施形態において溶融ガラスコア組成２０８は、下方アイソパイプ２０４上で流れるよう、適切に高い液相粘度を有する。
【００１８】
溶融ガラスコア組成２０８は、トラフ２１２を満たすとトラフ２１２から溢れ出て、下方アイソパイプ２０４の外側成形表面２１６、２１８上を流れる。下方アイソパイプ２０４の外側成形表面２１６、２１８は底部２２０で合流する。従って、外側成形表面２１６、２１８上を流れる溶融コア組成２０８は下方アイソパイプ２０４の底部２２０で再結合し、それにより積層ガラス構造体のコア層１０２を形成する。
【００１９】
同時に、溶融組成２０６は上方アイソパイプ２０２に形成されたトラフ２１０から溢れ出て、上方アイソパイプ２０２の外側成形表面２２２、２２４上を流れる。溶融組成２０６の、上方アイソパイプ２０２上を流れるための液相粘度要件はより低く、また溶融組成２０６のＣＴＥは、ガラスとして存在するとき、ガラスコア組成２０８と等しいか、あるいはガラスコア組成２０８未満のいずれかとなる。溶融クラッド組成２０６が下方アイソパイプ２０４の周囲を流れ、下方アイソパイプの外側成形表面２１６、２１８上を流れている溶融コア組成２０８に接触して溶融コア組成に融合し、さらにコア層１０２の周囲でクラッド層１０４ａ、１０４ｂを形成するように、溶融クラッド組成２０６は上方アイソパイプ２０２によって外向きに逸らされる。
【００２０】
このように形成された積層シートでは、クラッドの厚さもコアの厚さより著しく薄くなり、その結果クラッドは圧縮された状態になり、コアは引っ張られた状態になる。しかしＣＴＥの差が小さいためコアの引張応力の大きさは非常に小さく（例えば、およそ１０ＭＰａ以下）、これによりコアの張力の程度が低いことに起因して、延伸部から比較的容易に切り離される積層シートの製造が可能になる。こうして、フュージョンドロー装置から延伸される積層構造体から、シートを切断することができる。シートが切断された後、ガラス構造体１００を機械加工する方法に関連付けて以下で説明するように、切断された製品に次いで適切なＵＶ光処理を施してもよい。
【００２１】
実例となる実施形態として、図１および２を参照して本書で説明され米国特許第４，２１４，８８６号明細書に記載されている、フュージョン積層によってガラス構造体を形成するプロセスを、ガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂが同じガラス組成を有しているガラス構造体１００を準備するために使用することができる。他の実施形態において、ガラス構造体１００のガラスクラッド層１０４ａ、１０４ｂを、異なるガラス組成から形成してもよい。異なる組成のガラスクラッド層を有するガラス構造体を形成するのに適した非限定的な例示的なプロセスは、その全体が参照することにより本書に組み込まれる、同一出願人による米国特許第７，５１４，１４９号明細書に記載されている。
【００２２】
本書で開示される積層ガラス物品およびガラス構造体は、限定するものではないが、携帯電話、パーソナル音楽プレーヤ、タブレットコンピュータ、ＬＣＤおよびＬＥＤディスプレイ、および現金自動預け払い機などを含む、様々な消費者向け電子機器に採用され得る。いくつかの実施形態において、積層ガラス物品は、１以上の加熱処理後にクラッド層が不透明、透明、または半透明になるようなガラス組成から得られるクラッドなど、不透明、透明、または半透明な１以上の層を含み得る。いくつかの実施形態において、ガラス構造体は板ガラス構造でもよい。
【００２３】
コア層１０２とクラッド層１０４ａ、１０４ｂとを備えたフュージョンドロー積層体を含有するガラス構造体１００の非限定的な例示的形態を説明したが、このガラス構造体１００を機械加工する方法をここで説明する。図１を参照すると、ガラス構造体１００を機械加工する例示的な方法において、ガラス構造体１００は、第１のクラッド層１０４ａと第２のクラッド層１０４ｂとの間にコア層１０２を介在させた、フュージョンドロー積層体を含み得る。コア層１０２は、コア感光性を有するコアガラス組成から形成され得る。第１のクラッド層１０４ａは、コア感光性とは異なる第１のクラッド感光性を有する第１のクラッドガラス組成から形成され得る。第２のクラッド層は、同じくコア感光性とは異なる第２のクラッド感光性を有する第２のクラッドガラス組成から形成され得る。いくつかの実施形態において、第１のクラッドガラス組成および第２のクラッドガラス組成は同一でもよい。他の実施形態において、第１のクラッドガラス組成および第２のクラッドガラス組成は異なっていてもよい。こういった実施形態において、第１のクラッド感光性および第２のクラッド感光性は、同じでもよいし、あるいは異なっていてもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態において、コアガラス組成、第１のクラッドガラス組成、および第２のクラッドガラス組成のいずれかまたは全ては、感光性ガラス組成でもよい。感光性ガラス組成は、この感光性ガラス組成が例えばＵＶ放射などの放射に露出されたときに結晶化度特性が変化する、ガラスまたはガラスセラミック材料の類を構成する。いくつかの感光性ガラス組成において、結晶化度の変化は放射への露出から直接生じ得る。他の感光性ガラス組成において、放射への露出は、核中心の形成などの検知できない物理的変化をガラス組成に引き起こし得る。こういった感光性ガラス組成では、一旦核中心が形成されると、ガラス組成に熱処理を適用することによって結晶化度の変化を完了させることができる。
【００２５】
特定のガラスの感光性は、感光性ガラスの実際の組成に関して変化する。全てのガラス組成が感光性であるわけではなく、従って真の非感光性ガラスを、本書ではゼロの感光性を有すると説明するものとする。同様に、感光性を示すガラス組成を、ゼロ以外の感光性を有すると定義するものとする。他に特に述べられていなければ、本書において「コア感光性」、「第１のクラッド感光性」、または「第２のクラッド感光性」を有すると言われるガラス組成は、必ずしも感光性を示すものではなく、ゼロの感光性を有するものでもよい（すなわち非感光性でもよい）し、あるいはゼロ以外の感光性を有する（すなわち感光性を示し得る）ものでもよい。
【００２６】
ゼロ以外の感光性を有する２つのガラス組成の相対的な感光性は客観的に判定することができる。例えば、等しい厚さを有する各組成のシートを、ＵＶ放射などの放射に様々な時間の間露出し、次いで熱処理し、この熱処理後に各シートの全厚さを通じて二次結晶相を生じさせることができる最小放射露出時間を判定してもよい。本書で説明される実施形態に適用可能であるが、第２の感光性ガラス組成よりも最小放射露出時間が短い第１の感光性ガラス組成を、第２の感光性ガラス組成よりも高い感光性を有すると考えるものとし、逆に、第２の感光性ガラス組成よりも最小放射露出時間が長い第１の感光性ガラス組成を、第２の感光性ガラス組成よりも低い感光性を有すると考えるものとする。
【００２７】
本書で使用するのに適した感光性ガラス組成および／またはフォトマシナブルガラス組成は、非限定的な例として、アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラス、亜鉛ホウケイ酸ガラス、およびソーダ石灰ガラスを含み得る。感光性ガラス組成および／またはフォトマシナブルガラス組成は、酸化マグネシウム、イットリア、べリリア、アルミナ、またはジルコニアで強化したガラスなどの、ガラスセラミックをさらに含み得る。本書における実施形態で使用するのに適した実例となる感光性ガラス組成は、全て参照することにより本書に組み込まれる、米国特許第７，２４１，５５９号明細書、同第７，２６２，１４４号明細書、および同第７，８２９，４８９号明細書に記載されているものを含む。いくつかの実施形態において、コーニング社から入手可能なＦＯＴＯＦＯＲＭ（登録商標）は、適切な感光性ガラス組成になり得る。ＦＯＴＯＦＯＲＭガラスの組成は、７９．３質量％のＳｉＯ2、１．６質量％のＮａ2Ｏ、３．３質量％のＫ2Ｏ、０．９質量％のＫＮＯ3、４．２質量％のＡｌ2Ｏ3、１．０質量％のＺｎＯ、０．００１２質量％のＡｕ、０．１１５質量％のＡｇ、０．０１５質量％のＣｅＯ2、０．４質量％のＳｂ2Ｏ3、および９．４質量％のＬｉ2Ｏである。本書で説明されるいくつかの実施形態において使用するのに適した、他の非限定的な例示的感光性ガラスを以下の表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
いくつかの実施形態によれば、ガラス構造体のフュージョンドロー積層体において、コア層１０２と、第１のクラッド層１０４ａと、第２のクラッド層１０４ｂとのうちの少なくとも１つは、フォトマシナブル層である。この関連で、コア層１０２と、第１のクラッド層１０４ａと、第２のクラッド層１０４ｂとのうちの少なくとも１つのフォトマシナブル層のガラス組成は、フォトマシナブルガラス組成である。本書では、「フォトマシナブルガラス組成」という用語は、このガラス組成を放射（例えばＵＶ放射など）と随意的には熱処理に露出した後にこのガラス組成が二次結晶相を形成するような、ゼロ以外の感光性を有するガラス組成を称する。
【００３０】
さらにフォトマシナブルガラス組成では、放射への露出および随意的な熱処理の後に生じる二次結晶相を、選択的エッチングなどの物理的または化学的手順によって選択的に除去することができる。説明のために、二次結晶相の選択的除去は、放射に露出されていないガラス組成の部分に対する、この二次結晶相のフッ化水素酸などのエッチング液媒体内での溶解度の差によって可能になり得る。溶解度の差はエッチング速度の差となり得、それにより二次結晶相は、放射に露出されていない材料の部分よりも、少なくとも１．５倍速く、少なくとも２倍速く、少なくとも５倍速く、少なくとも１０倍速く、少なくとも２０倍速く、またはさらには少なくとも１００倍も速く、エッチングすることができる。このエッチング速度および／または溶解度の差別化の特徴は、全ての感光性ガラス組成に存在する可能性もあるし、あるいは存在しない可能性もある。従って、これらの用語が本書で使用されるとき、全てのフォトマシナブルガラス組成はゼロ以外の感光性を有する感光性ガラス組成であるが、感光性ガラス組成は必ずしもフォトマシナブルではない。さらにいくつかの実施形態において、コア層１０２と、第１のクラッド層１０４ａと、第２のクラッド層１０４ｂとのうちの１以上は、感光性でもフォトマシナブルでもないものでもよいが、このような実施形態では、コア層１０２と、第１のクラッド層１０４ａと、第２のクラッド層１０４ｂとのうちの少なくとも１つは、感光性かつフォトマシナブルである。
【００３１】
上述したものなどの、ガラス構造体１００を機械加工する方法の種々の実施形態によれば、機械加工は、フュージョンドロー積層体の少なくとも１つのフォトマシナブル層の少なくとも１つの選択された領域を紫外線放射に既定の露出時間の間露出するステップを含み得る。この機械加工はさらに、少なくとも１つ選択された領域がフォトマシナブル層で結晶化材料の結晶化領域を形成するまで、ガラス構造体を加熱するステップを含み得る。この機械加工はさらに、フォトマシナブル層から選択的に結晶化領域を除去するステップを含み得る。ここで、ガラス構造体１００を機械加工する方法の上記要素を概して説明し、この方法の要素の具体的な実例となる実施形態を以下で詳細に説明する。
【００３２】
実例となる実施形態では、フュージョンドロー積層体の少なくとも１つのフォトマシナブル層の少なくとも１つの選択された領域が、紫外線放射に既定の露出時間の間露出される。いくつかの実施形態において、この少なくとも１つの選択された領域は、１つの連続した領域または複数の連続していない領域を含み得る。他の実施形態において、この少なくとも１つの選択された領域は、フォトマシナブル層全体を含み得る。実例となる実施形態において、少なくとも１つの選択された領域は、第１のクラッド層１０４ａの一部分、第２のクラッド層１０４ｂの一部分、第１のクラッド層１０４ａ全体、第２のクラッド層１０４ｂ全体、またはこれらの組合せを含み得る。ある層の全体がＵＶ放射に露出される場合には、以下で説明する熱処理と続く選択的除去との後に、完全に露出されたこの１つの層または複数の層はガラス構造体１００から完全に除去され得、犠牲層として機能し得ると理解されたい。
【００３３】
ＵＶ露出の際、いくつかの実施形態によれば、紫外線放射１２０は約１００ｎｍから約４００ｎｍまで、例えば約２９０ｎｍから約３３０ｎｍまでの波長を有し得る。既定の露出時間は、約３分から約２時間など、５秒から数時間に及び得る。いくつかの実施形態では紫外線放射の強度を、続く熱処理中に二次相の形成を可能にする物理的プロセスの動力学に影響を与えるよう変化させてもよい。紫外線放射によって所与のガラス構造体で二次相の形成が可能となる深さは、ＵＶ放射の波長、露出時間の長さ、および露出強度次第になり得る。
【００３４】
実例となる実施形態において、ガラス構造体の加熱は紫外線放射への露出後に行われ得る。加熱は少なくとも、少なくとも１つの選択された領域がフォトマシナブル層で結晶化材料の結晶化領域を形成するまで継続し得る。いくつかの実施形態において、加熱は、フォトマシナブル層の組成次第で約３００℃から約９００℃までの温度で行われ得る。例えばいくつかのフォトマシナブル組成は、約３００℃から約５００℃まで、または約５００℃から約６５０℃までの温度で加熱処理され得る。
【００３５】
実例となる実施形態において、フォトマシナブル層から選択的に結晶化領域を除去するステップは、露出されていないフォトマシナブル材料に比べて差異を示す、二次結晶相の溶解度またはエッチング速度の、一方または両方をうまく利用するものを含む。結晶化領域の除去は、例えばフッ化水素酸などの適切なエッチング液での、例えば浸漬、超音波エッチング、またはスプレーなどのエッチング技術を含み得る。エッチング液に関しては、二次結晶相の溶解度またはエッチング速度の、露出されていないフォトマシナブル材料からの差異が、例えば５倍大きく、１０倍大きく、２０倍大きく、またはさらには１００倍も大きくなるような、任意のエッチング液を使用し得ることを理解されたい。上述したように、第１のクラッド層１０４ａ、第２のクラッド層１０４ｂ、またはその両方などの層の全体がＵＶ放射に露出される場合、選択的除去プロセスはその層全体を除去するものでもよく、それによりこの層は犠牲層として機能する。
【００３６】
ガラス構造体を機械加工するための、上述の一般的な露出、加熱、および除去作用を含む方法の具体的な実例となる実施形態を、ここで図３Ａ〜１０Ｅを参照して説明する。
【００３７】
まず図３Ａおよび３Ｃを参照すると、ガラス構造体１００は、第１のクラッド層１０４ａと第２のクラッド層１０４ｂとの間にコア層１０２を介在させて含み得る。コア層は、第１のクラッド層１０４ａの第１のクラッド感光性と第２のクラッド層１０４ｂの第２のクラッド感光性よりも低いコア感光性を有し得る。第１のクラッド感光性および第２のクラッド感光性は、同じでもよいし、あるいは異なっていてもよい。図３Ａおよび３Ｂの実施形態において、少なくとも第１のクラッド層１０４ａはフォトマシナブルである。図３Ｃおよび３Ｄの実施形態において、少なくとも第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂはフォトマシナブルである。各実施形態のコア層１０２は、感光性がゼロのものでも、あるいはゼロ以外の感光性を有するものでもよく、またフォトマシナブルでもよいし、フォトマシナブルでなくてもよい。
【００３８】
図３Ａの実施形態において、第１のクラッド層１０４ａは、ＵＶ放射１２０に露出される第１のクラッド層１０４ａの選択された領域を画成する開口１１５を含む、フォトマスク１１０を通じて、ＵＶ放射１２０に露出される。ガラス構造体１００の熱処理によって、フォトマスク１１０の開口１１５に対応する位置に結晶化領域１３０が生じた、図３Ｂのガラス構造体１００を生じさせることができる。コア層の感光性は第１のクラッド感光性よりも低いため、図３Ａに描かれているＵＶ放射１２０への露出、または図３Ｂのガラス構造体１００を形成するために使用される熱処理パラメータ、のうちの少なくとも１つは、コア層１０２での結晶化領域の形成を可能にするには不十分である。ＵＶ放射１２０は、コア層１０２内に入るまたはコア層１０２を通過することができ、さらに第２のクラッド層１０４ｂ内に入るまたは第２のクラッド層１０４ｂを通過することができることを理解されたい。従って、いくつかの実施形態において第１のクラッド感光性および第２のクラッド感光性がコア感光性よりも著しく高い場合、図３Ａに示されているようなガラス構造体１００の片側からの単一のＵＶ露出と、続く熱処理とによって、第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂの両方に結晶化領域１３０ａ、１３０ｂを含む、図３Ｄのガラス構造体１００をもたらすことができる。
【００３９】
図３Ｃの実施形態において、第１のクラッド層１０４ａは、ＵＶ放射１２０ａに露出される第１のクラッド層１０４ａの選択された領域を画成する開口１１５ａを含む、第１のフォトマスク１１０ａを通じて、ＵＶ放射１２０ａに露出される。同様に第２のクラッド層１０４ｂは、ＵＶ放射１２０ｂに露出される第２のクラッド層１０４ｂの選択された領域を画成する開口１１５ｂを含む、第２のフォトマスク１１０ｂを通じて、ＵＶ放射１２０ｂに露出される。第１のフォトマスク１１０ａおよび第２のフォトマスク１１０ｂの開口１１５ａ、１１５ｂは、いくつかの実施形態では鉛直に位置合わせされ得るが、鉛直に位置合わせさせなくてもよい。ＵＶ放射１２０ａ、１２０ｂは、コア層１０２内に入ることができ、またはさらにはコア層１０２を通過することもできることを理解されたい。ガラス構造体１００の熱処理によって、第１のフォトマスク１１０ａおよび第２のフォトマスク１１０ｂの開口１１５ａ、１１５ｂに対応する位置に結晶化領域１３０ａ、１３０ｂが生じた、図３Ｄのガラス構造体１００を生じさせることができる。コア層の感光性は第１のクラッド感光性よりも低いため、図３Ｃに描かれているＵＶ放射１２０ａ、１２０ｂへの露出、または図３Ｄのガラス構造体１００を形成するために使用される熱処理パラメータ、のうちの少なくとも１つは、コア層１０２での結晶化領域の形成を可能にするには不十分である。
【００４０】
図３Ｄのガラス構造体１００は、第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂから結晶化領域１３０ａ、１３０ｂを、例えばエッチングなどの適切な技術によって選択的に除去することによって、さらに処理され得る。このような除去の後に得られる構造を図４Ａに示し、ここでは第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂに、孔構造１４０ａ、１４０ｂが残されている。いくつかの実施形態において、孔構造１４０ａ、１４０ｂは実質的に円形の形状である。理論に拘束されることを意図したものではないが、フォトマシナブルガラス組成の結晶領域の選択的除去は、従来の選択的除去またはエッチング技術からは得ることができない精度で、実質的に円形の孔構造１４０ａ、１４０ｂの形成を助けることができると考えられる。
【００４１】
図４Ｂを参照すると、孔構造１４０ａ、１４０ｂをガラス構造体１００において鉛直に位置合わせさせた場合、物理的または化学エッチング技術を使用して孔構造１４０ａ、１４０ｂ間のコア層１０２の部分を除去することができ、それにより例えばビアホールとして機能し得る、貫通孔１５０ａ、１５０ｂを形成することができる。従っていくつかの実施形態において、ガラス構造体１００を機械加工する方法は、第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂの孔構造１４０ａ、１４０ｂを通じてコア層１０２をエッチングして、ガラス構造体１００に貫通孔１５０ａ、１５０ｂを形成するステップを含み得る。
【００４２】
ガラス構造体を機械加工する方法のいくつかの実施形態では、図３Ｄおよび５Ａに描かれているような結晶化領域１３０ａ、１３０ｂを有するガラス構造体１００を、ＵＶ放射１２０ａ、１２０ｂなどの放射に再び露出してもよい。既に結晶化領域１３０ａ、１３０ｂを有するガラス構造体１００をさらに放射に露出すると、結晶化領域１３０ａ、１３０ｂによって、結晶化領域１３０ａ、１３０ｂの下の、あるいは結晶化領域１３０ａ、１３０ｂに直接隣接する、コア層１０２部分を、放射へのいかなる露出からも遮断することができる。いくつかの実施形態において、ＵＶ放射へのこの追加の露出は、コア層１０２と、第１のクラッド層１０４ａと、第２のクラッド層１０４ｂとを熱処理後に結晶化することができる強度、波長、および継続時間など、適切なパラメータで行われる。例えば図５Ｂのガラス構造体１００は、放射に露出した後の図５Ａのガラス構造体の熱処理後に生じ得る、構造体の一実施の形態を示している。図５Ｂのガラス構造体１００において第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂは、全ての方向において完全に結晶化された。コア層１０２は、コア結晶化領域１３５およびコア非結晶化領域１５５ａ、１５５ｂを含有する。コア非結晶化領域１５５ａ、１５５ｂは、第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂの結晶化領域１３０ａ、１３０ｂによって、ＵＶ放射の露出から影になったコア層１０２の部分を表し得る。
【００４３】
他の実施形態では、第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂの結晶化領域１３０ａ、１３０ｂを、図示のＵＶ露出後に、いかなる熱処理よりも前に、図５Ａのガラス構造体１００から除去して、図５Ｃのガラス構造体１００を生じさせることができる。こういった実施形態では、ＵＶ露出とこれに熱処理が続いた場合にのみ結晶化が生じて、ＵＶ露出単独では生じないように、第１のクラッド層１０４ａ、第２のクラッド層１０４ｂ、またはこの両方の組成は選択され得る。このようにして形成された図５Ｃのガラス構造体１００は、孔構造１４０ａ、１４０ｂを含有し得る。その後、図５Ａに示されているように全ての層が既にＵＶ放射１２０に露出された、図５Ｃのガラス構造体１００に熱処理を施すと、図５Ｄのガラス構造体１００を生じさせることができる。図５Ｂのガラス構造体１００に類似して、図５Ｄのガラス構造体１００では第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂの全てが結晶化され、またコア層１０２はコア結晶化領域１３５およびコア非結晶化領域１５５ａ、１５５ｂの両方を含む。しかしながら図５Ｂのガラス構造体とは異なり、図５Ｄのガラス構造体１００には第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂに孔構造１４０ａ、１４０ｂが存在する。
【００４４】
ここで図６Ａ〜６Ｅを参照すると、ガラス構造体を機械加工する方法のさらなる実施形態は、ガラス構造体にイオン交換プロセスを施すステップをさらに含み得る。いくつかの実施形態においてイオン交換プロセスは、ガラス組成内の例えばナトリウムなどの特定の元素を、例えばカリウムなどの他の元素と置き換えて、ガラス組成の全てまたは一部分を強化するものを含み得る。いくつかの実施形態では、上述したように形成された孔構造１４０ａ、１４０ｂを有する図６Ａのガラス構造体１００に、イオン交換プロセスを施してもよい。本書では、「イオン交換」という用語は、ガラス製造技術において当業者に公知のイオン交換プロセスによってガラスを強化することを意味すると理解されたい。こういったイオン交換プロセスとして、限定するものではないが、加熱されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを、ガラス表面に存在しているイオンよりもイオン半径が大きいイオンを含有している加熱された溶液で処理し、こうしてより小さいイオンをより大きいイオンで置き換えるものが挙げられる。例えばカリウムイオンが、ガラス内のナトリウムイオンと置き換わることもあり得る。あるいは、ルビジウムまたはセシウムなどのより大きい原子半径を有する他のアルカリ金属イオンが、ガラス内のより小さいアルカリ金属イオンと置き換わることもあり得る。同様に、限定するものではないが、硫酸塩、およびハロゲン化物などの他のアルカリ金属塩をイオン交換プロセスで使用してもよい。一実施の形態において、ダウンドローされたガラスは、ＫＮＯ3を含む溶融塩浴にイオン交換を達成するために既定の時間の間置くことによって化学強化される。一実施の形態において、溶融塩浴の温度は約４３０℃であり、またこの既定の時間は約８時間である。
【００４５】
例えば図６Ｂの実施形態では、第１のクラッド層１０４ａと、第２のクラッド層１０４ｂと、さらには孔構造１４０ａ、１４０ｂ付近のコア層１０２でも、これらの複数の部分にイオン交換領域１６０ａ、１６０ｂが生じるまでイオン交換プロセスは継続され得るが、クラッド層１０４ａ、１０４ｂの全深さを通じてイオン交換を生じさせることはない既定の時間の間のみである。例えば図６Ｃの実施形態において、イオン交換プロセスは、第１のクラッド層１０４ａおよび第２のクラッド層１０４ｂがイオン交換領域１６０ａ、１６０ｂとなるまで続き得、かつイオン交換領域１６０ａ、１６０ｂは随意的にはコア層１０２内へと延在し得る。例えば図６Ｄの実施形態において、イオン交換プロセスは、第１のクラッド層１０４ａと第２のクラッド層１０４ｂとの全ての部分がイオン交換されかつコア層１０２の全深さを通じて延在するコア層１０２のいくつかの領域もイオン交換されるよう、イオン交換層１６０がガラス構造体１００全体を通じて連続したものとなるまで続き得る。図６Ｅを参照すると、いくつかの実施形態においてイオン交換領域１６０はガラス構造体１００全体を通じて連続したものであり、またコア層１０２がその全深さを通じてイオン交換されている、ガラス構造体１００のいくつかの領域では、コア層１０２のイオン交換された部分に容易に生じ得る破断線１７０でガラス構造体を分割することができる。イオン交換プロセス、およびこのイオン交換プロセス受け入れることができる適切な例示的なガラス組成は、その全体が参照することにより本書に組み込まれる米国特許第号７，６６６，５１１明細書に記載されている。
【００４６】
ここで図７Ａ〜７Ｅを参照すると、ガラス構造体を機械加工する方法のいくつかの実施形態において、コア層１０２は第１のクラッド層１０４ａの第１のクラッド感光性よりも高いコア感光性を有し得る。こういった実施形態において、コア感光性は第２のクラッド層１０４ｂの第２のクラッド感光性よりも高くてもよい。従って、図７Ａのガラス構造体１００が、開口１１５ａを含む第１のフォトマスク１１０ａおよび開口１１５ｂを含む第２のフォトマスク１１０ｂなどのフォトマスクを通じて、ＵＶ放射１２０ａ、１２０ｂなどの放射に適切な時間の間、適切な波長と強度で露出されると、ガラス構造体の熱処理によって、例えば図７Ｂまたは図７Ｄのガラス構造体が生じ得る。こういった実施形態では、随意的にはＵＶ放射１２０を集中させて第１のクラッド層１０４ａを通過させ、ＵＶ露出の細い柱をコア層１０２に生じさせてもよい。
【００４７】
コア感光性が第１のクラッド層１０４ａの第１のクラッド感光性よりも高い実施形態の例証として、図７Ｂのガラス構造体１００での放射露出は、コア層１０２を通って端から端まで延在するコア結晶化領域１３５を形成するよう十分にコア層１０２を結晶化できるようなものではなかった。いくつかの実施形態ではコア結晶化領域１３５を、例えばエッチングなどの適切な技術で除去し、除去されたコア部分１４５を有する図７Ｃのガラス構造体１００を形成することができる。エッチングが使用される場合、いくつかの実施形態では、エッチング液がコア結晶化領域１３５に到達するためのルートを提供することが必要になり得る。こういった実施形態では、随意的には、クラッド層１０４ａ、１０４ｂに孔または空所を形成するために、レーザドリルなどのさらなる物理的処理が行われ得る。図７Ｄのガラス構造体１００では、図７Ａのガラス構造体１００に与えられた放射露出がコア層１０２を十分に結晶化することができ、コア層１０２を通って端から端まで延在するコア結晶化領域１３５が形成された。従って除去されたコア部分１４５は、第１のクラッド層１０４ａから第２のクラッド層１０４ｂまでコア層１０２の全深さを通って延在する。
【００４８】
ここで図８Ａ〜８Ｆを参照すると、ガラス構造体を機械加工する方法の例示的な実施形態は、複数の放射露出および／または熱処理を組み込んで、複雑な形状および貫通孔を形成することができる。図８Ａ〜８Ｆの非限定的な実例となる実施形態では、コア感光性は第１のクラッド感光性および第２のクラッド感光性よりも低い。図８Ａのガラス構造体１００を放射に露出し、次いで熱処理して図８Ｂのガラス構造体１００を形成し、さらにその後結晶化領域１３０ａ、１３０ｂを除去することによって図８Ｃのガラス構造体１００を準備するものは、既に上で詳細に説明した。いくつかの実施形態によれば、これらの方法は、図８Ｃのガラス構造体を図８Ｄに示されているように２度目の放射に、放射がクラッド層１０４ａ、１０４ｂの孔構造１４０ａ、１４０ｂを通り過ぎてコア層１０２のみを通るように露出するものを含み得る。
【００４９】
図８Ａのフォトマスク１１０ａ、１１０ｂの開口１１５ａ、１１５ｂは、図８Ｄのフォトマスク１１２ａ、１１２ｂの開口１１７ａ、１１７ｂよりも幅広である。図８Ｄの露出プロセスが行われる場合、フォトマスク１１２ａ、１１２ｂを通じて可視のクラッド層１０４ａ、１０４ｂの部分は既に除去されているため、ＵＶ放射はもはやクラッド層１０４ａ、１０４ｂには入らない。それにより、図８Ｄのガラス構造体１００を熱処理すると、図８Ｅのガラス構造体１００を形成することができる。図８Ｅのガラス構造体では、クラッド層１０４ａ、１０４ｂは孔構造１４０ａ、１４０ｂを含有し、かつコア層１０２は、ガラス構造体１００の両側の孔構造１４０ａ、１４０ｂから延在するコア結晶化領域１３５ａ、１３５ｂを含有する。いくつかの実施形態では、例えばエッチングなどの適切な技術によってコア結晶化領域１３５ａ、１３５ｂを除去して、図８Ｆのガラス構造体１００を形成することができる。図８Ｆのガラス構造体１００において、除去されたコア部分１４５ａ、１４５ｂは、ガラス構造体１００の両側のクラッド層１０４ａ、１０４ｂの孔構造１４０ａ、１４０ｂを接続させる、貫通孔またはビアホールとなる。
【００５０】
ここで図９Ａおよび９Ｂを参照すると、ガラス構造体を機械加工する方法の例示的な実施形態は、ガラス構造体のエッチングまたは粗面化処理などの表面処理をさらに含み得る。図９Ａのガラス構造体１００を準備するための実例となる道筋は、既に上で説明した。いくつかの実施形態では、図９Ａのガラス構造体１００をエッチングまたは粗面化して、図９Ｂのガラス構造体１００を生成することができる。図９Ｂのガラス構造体１００において、クラッド層１０４ａ、１０４ｂは粗面化されたクラッド表面１０６ａ、１０６ｂを含有する。孔構造１４０ａ、１４０ｂは、粗面化された孔表面１４２ａ、１４２ｂを含む。エッチング時間、用いられるエッチング処理、およびエッチング液の本来の性質および濃度次第で、図９Ａのガラス構造体１００でクラッド層１０４ａ、１０４ｂにのみ存在していた孔構造１４０ａ、１４０ｂを、図９Ｂのガラス構造体１００のようにコア層１０２内の所望の深さまで伸ばすことができる。
【００５１】
ここで図１０Ａ〜１０Ｅを参照すると、実例となる実施形態において本書で説明される方法は、参照することにより本書に組み込まれる米国特許第８，１７９，３７５号明細書に記載されている触覚インターフェースなどの流体部品へと、ガラス構造体１００を成形するために使用することができる。ただし図１０Ａ〜１０Ｅの実施形態においてクラッド層１０４ａ、１０４ｂは、必須であるわけではないが感光性またはフォトマシナブルとし得る、高速エッチングガラスから形成され得る。高速エッチングガラスは、上述したようにフォトマシナブルガラス組成とともに、特にフォトマシナブルコア層とともにフュージョンドロー可能な、任意のガラス組成とし得る。いくつかの実施形態において、高速エッチングガラス組成の、フッ化水素酸などのエッチング液内でのエッチング速度または溶解度は、同じ特性のフォトマシナブルコア層よりも少なくとも１．５倍大きい、少なくとも２倍大きい、少なくとも５倍大きい、少なくとも１０倍大きい、少なくとも２０倍大きい、または少なくとも１００倍大きくてもよい。いくつかの実施形態において、適切な高速エッチングガラスとして、その全体が参照することにより本書に組み込まれる米国特許第４，８８０，４５３号明細書に記載されているものを挙げることができる。米国特許第４，８８０，４５３号明細書の各高速エッチングガラスは、ゼロまたは略ゼロの感光性を有すると考えられる。本書で使用するのに適した他の例示的な高速エッチングガラス組成を表２に記載し、このうちいくつかの組成は感光性および／またはフォトマシナブルでもよく、他は感光性でもフォトマシナブルでもないものでもよい。
【００５２】
【表２】
2019069901.tif 000004
【００５３】
図１０Ａのガラス構造体１００は、第１のクラッド層１０４ａと第２のクラッド層１０４ｂとの間に介在する、フォトマシナブルガラス組成のコア層１０２を含む。両クラッド層１０４ａ、１０４ｂは上述した高速エッチングガラス組成から形成されており、これらは同じ材料または異なる材料から形成され得る。クラッド層１０４ａ、１０４ｂを覆うように、マスキング層１１３ａ、１１３ｂを適用してもよい。いくつかの実施形態では、マスキング層１１３ａ、１１３ｂはフォトマスクでもよく、それにより、クラッド層１０４ａ、１０４ｂはマスキング層１１３ａ、１１３ｂで完全に被覆することができ、マスキング層はＵＶ放射などの放射で硬化させることができ、さらにマスキング層１１３ａ、１１３ｂのいくつかの部分を除去してクラッド層１０４ａ、１０４ｂのいくつかの部分をエッチングするよう露出させることができる。他の実施形態では、クラッド層１０４ａ、１０４ｂのエッチングで取り除かないよう意図されている部分の上に、マスキング層１１３ａ、１１３ｂを選択的に適用してもよい。とにかく、マスキング層１１３ａの開口１１５内の部分などのマスキング層１１３ａ、１１３ｂによって覆われていないクラッド層１０４ａ、１０４ｂの部分を、レーザドリルあるいはウエットエッチングまたはドライエッチングなどの適切な技術で除去してもよい。クラッド層１０４ａ、１０４ｂのこのいくつかの部分が除去されると、第１のクラッド層１０４ａに孔構造１４０が存在し、かつ第２のクラッド層１０４ｂ一部分が除去された後にコア層１０２が露出されている、図１０Ｂのガラス構造体が生じ得る。図１０Ｃの実施形態では、開口１１７を有するフォトマスク１１２を第１のクラッド層１０４ａの上に置いてもよく、さらにコア層１０２をＵＶ放射１２０などの放射に開口１１７を通じて露出してもよい。図１０Ｃのガラス構造体の熱処理により、ＵＶ放射１２０に露出されたコア層１０２の部分にコア結晶化領域１３５が形成された、図１０Ｄのガラス構造体１００を生成することができる。図１０Ｄのコア層１０２は、ＵＶ放射への露出中にフォトマスク１１２の下に位置していたコア層１０２の部分に、コア非結晶化領域１５５をさらに含む。
【００５４】
コア結晶化領域１３５を、上述した選択的エッチングなどの適切な技術によって図１０Ｄのガラス構造体１００から除去して、図１０Ｅのガラス構造体を生じさせることができる。図１０Ｅのガラス構造体は、第１のクラッド層１０４ａの孔構造１４０、中空チャンバ１８０、および流体チャネル１８５を含む。米国特許第８，１７９，３７５号明細書に記載されている触覚ユーザインターフェースとして使用される場合、中空チャンバ１８０を例えば水などの流体で満たして、弾性シートで覆ってもよい。キャビティを、２つの容積設定、すなわち格納容積設定および伸長容積設定を有するように設計してもよい。変位デバイスがキャビティを外向きに拡張させると、ボタン状の形状が形成される。このボタン状の形状で、ユーザは、タッチ操作可能な電子機器に入力を提供するときに、触覚誘導を得ることができる。
【００５５】
従って、少なくとも１つのフォトマシナブル層を備えたフュージョンドローコア・クラッド積層体を含むガラス構造体を機械加工する方法を説明した。本書で説明した方法は、例えば光用途および電子的用途において有用になり得る機械加工された積層構造体を製造する、多くの手法で使用することができる。
【００５６】
請求される主題の精神および範囲から逸脱することなく、本書において説明された実施形態の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかなはずである。従って、本書において説明した種々の実施形態の改変および変形が添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本明細書はこのような改変および変形を含むと意図される。
【符号の説明】
【００５７】
１００    ガラス構造体
１０２    コア層
１０４ａ    第１のクラッド層
１０４ｂ    第２のクラッド層
１１０    フォトマスク
１１５    開口
１２０    紫外線放射
１３０    結晶化領域
１３５    コア結晶化領域
１４０ａ、１４０ｂ    孔構造
１５０ａ、１５０ｂ    貫通孔
【図１】
2019069901.tif 000005
【図２】
2019069901.tif 000006
【図３Ａ】
2019069901.tif 000007
【図３Ｂ】
2019069901.tif 000008
【図３Ｃ】
2019069901.tif 000009
【図３Ｄ】
2019069901.tif 000010
【図４Ａ】
2019069901.tif 000011
【図４Ｂ】
2019069901.tif 000012
【図５Ａ】
2019069901.tif 000013
【図５Ｂ】
2019069901.tif 000014
【図５Ｃ】
2019069901.tif 000015
【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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