(57)【要約】【課題】低コストにて高精度な微小ガラス体を得ることが可能な微小ガラス体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の微小ガラス体の製造方法は、基台２に形成されたＶ溝１に円柱状ガラス母材Ｇを配置させて保持させ、基台２を反転させて基板５上に配置し、円柱状ガラス母材Ｇを基板５の平面からなる表面へ接着させてＶ溝１から外し、円柱状ガラス母材Ｇが接着された基板５上をワックス６によって覆うことにより、円柱状ガラス母材Ｇを保持させ、基板５に接着させた円柱状ガラス母材Ｇの端部をカッターブレード１１によって切断し、その後、ガラスピンＧ１が接着した基板５を洗浄液１３に浸漬させ、洗浄液１３に超音波振動を付与することにより、ワックス６を溶融させつつ基板５からガラスピンＧ１を分離させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に形成された溝にガラス母材を配置させて保持させ、
前記溝に保持された状態の前記ガラス母材を基板上の平面からなる表面に配置し、
前記ガラス母材を前記基板へ接着させて前記溝から外し、
前記基板に接着させた前記ガラス母材を切断し、
前記ガラス母材から切断されて形成された微小ガラス体を前記基板から分離させることを特徴とする微小ガラス体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微小ガラス体の製造方法であって、
前記基板上に接着された前記ガラス母材を接着剤によって覆うことにより、前記ガラス母材を前記接着剤によって保持させることを特徴とする微小ガラス体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の微小ガラス体の製造方法であって、
前記ガラス母材の切断後に、前記基板を洗浄液に浸漬させ、前記洗浄液に超音波振動を付与することにより、前記接着剤を溶融させつつ前記基板から前記微小ガラス体を分離させることを特徴とする微小ガラス体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス母材を切断して微小ガラス体を得る微小ガラス体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英などからなるガラスピン（微小ガラス体）は、所定長さに形成して各種の用途にて用いられている。
この種のガラスピンは、端面をピンの中心軸に対して垂直かつ平滑に加工することが要求される場合には、例えば、基台に形成されたＶ溝に配置され、基台ごとカッターによって切断することにより所定長さとされていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平２００２−１８２００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の工法では、ガラスピンを切断する際に、このガラスピンをＶ溝にて保持する基台ごと切断しているため、基台を再利用することができないが、この基台は、高い寸法精度にてＶ溝が形成された高価なものであり、結果的に、ガラスピンの製造コストが嵩んでしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、低コストにて高精度な加工を施すことが可能な微小ガラス体の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決することのできる本発明の微小ガラス体の製造方法は、基台に形成された溝にガラス母材を配置させて保持させ、前記溝に保持された状態の前記ガラス母材を基板上の平面からなる表面に配置し、前記ガラス母材を前記基板へ接着させて前記溝から外し、前記基板に接着させた前記ガラス母材を切断し、前記ガラス母材から切断されて形成された微小ガラス体を前記基板から分離させることを特徴とする。
【０００７】
また、前記基板上に接着された前記ガラス母材を接着剤によって覆うことにより、前記ガラス母材を前記接着剤によって保持させることが好ましい。
【０００８】
さらに、前記ガラス母材の切断後に、前記基板を洗浄液に浸漬させ、前記洗浄液に超音波振動を付与することにより、前記接着剤を溶融させつつ前記基板から前記微小ガラス体を分離させることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の微小ガラス体の製造方法によれば、ガラス母材を一旦基台に形成された溝に配置させて高精度に位置決めし、それを基板の平面上に接着して、ガラス母材を切断する。そのため、高い寸法精度にて溝が形成された基台を再利用することができ、低コストで高精度にガラス母材に対して切断加工等の加工を施すことができる。例えば、ガラス母材から切断して得られる微小ガラス体の寸法精度を高精度にすることができ、切断した端面を中心軸に対して垂直かつ平滑に加工することが安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る微小ガラス体の製造方法の実施形態の例について図面を参照して説明する。
なお、本実施形態では、微小ガラス体として、直径１２５μｍ、長さ２．０ｍｍの円柱形状のガラスピンを製造する場合を例にとって説明するが、本発明においてはこれに限られるものではない。
【００１１】
（配列工程）
まず、図１及び図２に示すように、上面に複数のＶ溝１が互いに平行に形成された基台２を用意し、そのＶ溝１が形成された側（上面側）を上方へ向けて配置させる。Ｖ溝１は、Ｕ字状の溝や半円状の溝、または角溝であっても良い。この基台２の上面側におけるＶ溝１の軸方向両側端近傍位置に、ロジンパウダーからなるワックス３を予め全てのＶ溝１にわたって帯状に塗布しておく。
そして、この基台２上に、直径１２５μｍ、長さ２５０ｍｍの複数の円柱状ガラス母材Ｇを転がすようにして順次Ｖ溝１上に配列させる。
【００１２】
このようにすると、各円柱状ガラス母材Ｇが、基台２上のＶ溝１内に入り込むことにより高精度に位置決めされた状態で整列されて保持され、また、各円柱状ガラス母材Ｇは、帯状に塗布されたワックス３によって基台２に付着される。
なお、この基台２は、幅寸法Ｗを２００ｍｍ以下とするのが好ましく、このようにすると、既にＶ溝１に保持された他の円柱状ガラス母材Ｇの上を転がっていく途中にて、円柱状ガラス母材ＧをＶ溝１へ円滑に入り込ませることができる。
【００１３】
また、各Ｖ溝１のピッチＰは、円柱状ガラス母材Ｇの直径よりも僅かに大きい、例えば１２７μｍとされており、これにより、Ｖ溝１に保持された円柱状ガラス母材Ｇ同士は、互いに僅かな隙間（２μｍ）をあけた状態にて配列される。
なお、基台２は、例えば、シリコンなどの高熱伝導性に優れた材料から形成するのが好ましい。
【００１４】
（転写工程）
上記のようにして、複数の円柱状ガラス母材Ｇを基台２上に配列させて保持させたら、図３に示すように、基台２を反転させることにより円柱状ガラス母材Ｇ側を下に向け、円柱状ガラス母材ＧをＶ溝１に保持させた状態のまま、予め平面からなる表面にワックス４を塗布した基板５上に載置させる。このようにすると、基台２に配列させた円柱状ガラス母材Ｇが、図４に示すように、基板５上のワックス４内に埋め込まれて接着される。
なお、この基板５は、例えば、石英から形成されたもので、その表面は、ワックス４のアンカー効果による付着性を高めるために表面粗さＲａが約１２．５ａ〜２５ａ程度とされている。
【００１５】
次に、基板５を、熱容量の大きい金属板（図示省略）上に載置し、基台２をアイロンなどで約６０℃以上に加熱する。
このようにすると、基板５側では、ワックス４が金属板によって冷却されて硬化することにより、円柱状ガラス母材Ｇとの付着力が高くなり、基台２側では、ワックス３が温度上昇に伴って溶融して軟化することにより、円柱状ガラス母材Ｇとの付着力が低くなる。
この状態にて、基台２を上方へ引き上げると、図５に示すように、軟化して円柱状ガラス母材Ｇとの付着力が低くなっているワックス３から円柱状ガラス母材Ｇが剥がれ、基台２は、円柱状ガラス母材Ｇから外される。このとき、ワックス３は基台２に対して帯状に塗布されることにより塗布量が抑えられているので、円柱状ガラス母材Ｇを基台２のＶ溝１から剥離させやすい。そして、円柱状ガラス母材Ｇは、硬化して付着力が高くなったワックス４によって、高精度に整列された状態のまま基板５上に固着された状態に保持される。
【００１６】
なお、円柱状ガラス母材Ｇから外された基台２は、表面に残留しているワックス３を除去し、改めてワックス３を帯状に塗布し、次に加工する円柱状ガラス母材Ｇを保持する基台として再度用いられる。このとき、ワックス３は帯状に塗布することにより塗布量が抑えられているので、残留したワックス３を容易に除去することができる。
【００１７】
（保持工程）
円柱状ガラス母材Ｇから基台２を取り外したら、図６に示すように、基板５に配列された円柱状ガラス母材Ｇの上方側に、溶融状態の接着剤であるワックス６を円柱状ガラス母材Ｇが完全に覆われる程度に塗布し、その後、冷却させることにより、ワックス６を硬化させる。
このようにすると、基板５上の円柱状ガラス母材Ｇが、基台２から転写されて整列された状態にて確実に保持される。
【００１８】
ここで、ワックス６は、基板５上に塗布したワックス４と同一のものを用いても良いが、ワックス４よりも融点の低いものを用いるのが好ましい。このように、ワックス６としてワックス４よりも融点が低いものを用いると、溶融状態のワックス６を円柱状ガラス母材Ｇの上方から塗布したとしても、基板５上のワックス４がワックス６の熱によって溶け出すようなことを防げるため、円柱状ガラス母材Ｇの整列状態を乱さず確実に維持することができる。
【００１９】
（切断工程）
ワックス６によって基板５上に円柱状ガラス母材Ｇを保持させたら、図７に示すように、基板５の側部に沿って各円柱状ガラス母材Ｇに直交する方向へカッターブレード（カッター）１１を回転させながら移動させる。
このようにすると、基板５に沿って移動するカッターブレード１１によって、基板５とともに円柱状ガラス母材Ｇが切断される。なお、円柱状ガラス母材Ｇの端部から切断されたものをガラスピン（微小ガラス体）として得る場合と、円柱状ガラス母材Ｇを切断して端部を除去したものをガラスピン（微小ガラス体）として得る場合とがある。
【００２０】
ここで、カッターブレード１１は、その周縁が外周へ向かって僅かに窄まった形状とされている。したがって、円柱状ガラス母材Ｇを切断するカッターブレード１１としては、周縁を除いた平坦な側面によって円柱状ガラス母材Ｇを切断することができる十分な径を有するものを用い、さらに、カッターブレード１１の切り込み深さＨを、基板５の上面から３００μｍ以上、３．５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、円柱状ガラス母材Ｇをカッターブレード１１の平坦な側面によって確実に切断することができ、ガラスピンの切断面を高精度な平面に加工することができる。
【００２１】
なお、カッターブレード１１の番手（砥粒の大きさ）としては、♯２４０〜♯４０００が使用可能であり、♯１０００〜♯１７００が好ましい。
また、♯２４０のカッターブレード１１による円柱状ガラス母材Ｇの切断時におけるダイシング速度は、３０ｍｍ／ｓｅｃ以下であれば、カッターブレード１１の破損やガラスピンの切断面におけるピッチングなどの切削痕の発生なく円柱状ガラス母材Ｇを切断することができるが、３．５ｍｍ／ｓｅｃ程度がより好ましい。
なお、円柱状ガラス母材Ｇの切断は、カッターブレード１１によって一度に切断するワンカットの切断方法に限らず、粗切りした後に再度カッターブレード１１を移動させて切断面を研磨しても良い。また、上記例では、基板５と共に円柱状ガラス母材Ｇを切断したが、基板５と円柱状ガラス母材Ｇ間にあるワックス４の厚みが充分厚い場合には、必ずしも基板５を切断せずに円柱状ガラス母材Ｇを切断することも可能である。
【００２２】
（分離工程）
円柱状ガラス母材Ｇを切断して所定長さ（２．０ｍｍ）のガラスピンＧ１としたら、図８に示すように、ガラスピンＧ１が接着された基板５の一端にフック１２を引っ掛けて他端側を下方に向けて吊し、例えば、エタノールなどの洗浄液１３が貯留された超音波洗浄槽１４内に導入する。
ここで、超音波洗浄槽１４は、その底部に、収容凹部１４ａと、この収容凹部１４ａに向かって下方へ傾斜したテーパ面１４ｂとを有している。テーパ面１４ｂは、水平面に対して約１５度程度傾斜され、その表面に、２０〜４０μｍ程度の凹凸が形成されている。
【００２３】
また、この超音波洗浄槽１４には、超音波発生器（図示省略）が設けられており、この超音波発生器によって、洗浄液１３に対してメガソニック（７５０ｋＨｚ〜３ＭＨｚ程度）にて超音波振動が付与される。
そして、基板５を超音波洗浄槽１４の洗浄液１３内に浸漬させてテーパ面１４ｂの上方位置に配置した状態にて、超音波発生器によってメガソニックにて超音波振動させる。このようにすると、ガラスピンＧ１を保持しているワックス６が洗浄液１３によって溶解され、基板５からガラスピンＧ１が分離する。さらに超音波振動によって洗浄液１３が分子レベルで振動することにより、ガラスピンＧ１に付着したワックス４，６及び切削屑が除去される。
【００２４】
その後、基板５から分離したガラスピンＧ１は、テーパ面１４ｂ上にゆっくりと落下し、このテーパ面１４ｂの傾斜に沿って転がりながら収容凹部１４ａ内に導かれる。このとき、ガラスピンＧ１に僅かに付着していたガラスの切削屑などは、ガラスピンＧ１がテーパ面１４ｂを転がる際に取り除かれ、凹凸が形成されたテーパ面１４ｂに捕捉されて回収される。
【００２５】
（梱包工程）
基板５から分離されて収容凹部１４ａ内に集められたガラスピンＧ１は、図９に示すように、不凍液１５が入れられた容器１６内に収納され、蓋１７によって容器１６の開口部を閉じた状態にて保管あるいは搬送される。
ここで、この容器１６内の不凍液１５としては、上記洗浄液１３に使用したエタノールと純水との混合液を用いるのが好ましく、アルコール度数としては２０％程度が好ましい。このような不凍液１５を用いることにより、ガラスピンＧ１同士の接触による破損を防止することができ、しかも、低温環境下においても不凍液１５が凍結することを防止できる。したがって、凍結時の固体化によるガラスピンＧ１における応力発生がなくされ、応力によるガラスピンＧ１の破損を防止することができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の微小ガラス体の製造方法によれば、基台２のＶ溝１に円柱状ガラス母材Ｇを配置させて保持させ、基台２を反転させて基板５上に配置し、円柱状ガラス母材Ｇを基板５の平面からなる表面へ接着させてＶ溝１から外すため、円柱状ガラス母材Ｇを基板５上に高精度に整列させることができる。そして、この平板状の基板５に転写させた円柱状ガラス母材Ｇの端部をカッターブレード１１によって切断するため、高い寸法精度にてＶ溝１が形成された基台２を再利用することができ、低コストにて高精度にガラスピンＧ１を製造することができる。
また、円柱状ガラス母材Ｇを転写させた基板５上をワックス６によって覆うことにより、円柱状ガラス母材Ｇを保持させるので、切断時にて円柱状ガラス母材Ｇに振れなどが生じることがなく、したがって、極めて高精度に切断加工を施すことができる。
【００２７】
さらに、円柱状ガラス母材Ｇの切断後に、ガラスピンＧ１が接着された基板５を洗浄液１３に浸漬させ、洗浄液１３に超音波振動を付与することにより、ワックス６を溶融させつつ基板５からガラスピンＧ１を分離させるので、ワックス６によって強固に基板５へ保持されたガラスピンＧ１を基板５から容易に分離させ、その周囲からワックス６や切削屑を除去することができる。
また、洗浄液１３中にて基板５からガラスピンＧ１を分離させて切削屑を除去するので、濾紙やメッシュを用いてガラスピンＧ１から切削屑を分離させる場合と比較して、ガラスピンＧ１が濾紙やメッシュに接触して端部が損傷したり、切削屑によって傷がつくような不具合をなくすことができる。
【００２８】
特に、洗浄時に洗浄液１３へメガソニック（７５０ｋＨｚ〜３ＭＨｚ程度）にて超音波振動を付与するので、ウルトラソニック（２０ｋＨｚ〜３５０ｋＨｚ程度）にて超音波振動を付与する際に生じるキャビテーションの発生を防ぐことができ、これにより、キャビテーションの影響によるガラスピンＧ１の端部の損傷を防ぐことができる。
【００２９】
このように、上記実施形態の微小ガラス体の製造方法により製造されたガラスピンＧ１は、寸法精度を高精度にすることができる。例えば、切断した端面を中心軸に対して高精度に垂直かつ平滑にできる。さらに、切断した端面などに割れや欠けなどを生じさせることも防止できる。
なお、上記実施形態における円柱状ガラス母材Ｇ、ガラスピンＧ１、基台２等の寸法は一例であり、これら寸法は種々の態様を採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ガラス母材の配列工程を説明する側面図である。
【図２】ガラス母材の配列工程を説明する平面図である。
【図３】ガラス母材の転写工程を説明する側面図である。
【図４】ガラス母材が転写された基板の要部拡大図である。
【図５】ガラス母材の転写工程を説明する側面図である。
【図６】ガラス母材の保持工程を説明する側面図である。
【図７】ガラス母材の切断工程を説明する側面図である。
【図８】ガラスピンの分離工程を説明する側面図である。
【図９】ガラスピンの梱包工程を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  Ｖ溝（溝）
２  基台
５  基板
６  ワックス（接着剤）
１１  カッターブレード（カッター）
１３  洗浄液
Ｇ  円柱状ガラス母材（ガラス母材）
Ｇ１  ガラスピン（微小ガラス体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007153709.tif 000009
【図８】
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【図９】
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