新製品・新技術紹介

ガラスリボンの開発
日本電気硝子（株） 電子部品事業部

浅 野秀 樹Development of Glass―ribbon
Hideki Asano
Nippon Electric Glass Co．
，Ltd． Electric Products Division

１．はじめにどこまでも薄く，曲げても割れないしなやかなガラス・・・，日本電気硝子は，硬くて脆いガラスのイメージを覆す超薄板ガラスの開発に取り組んできたが，その応用製品としてこれまでには達成できなかった薄さ４〜５０μｍの極薄
ガ ラ ス“Glass―ribbon”の 開 発・製 造 に 成 功 した。ガラスは本来，耐熱性，ガスバリア性，電図１ Glass―ribbon の外観

気絶縁性，平滑性，光透過性，化学安定性などの優れた特性を持っているが，Glass―ribbon はガラスを極薄に成形することで，ガラスが従来Glass―ribbon の側面も表面同様に平滑になってから持っている特徴にフレキシビリティや加工いる。

性の良さが加わった。さらに，Glass―ribbon にGlass―ribbon は延伸成形技術を応用して製造加工を施したり，他の材質と組み合わせたりすされている。母ガラスを加熱延伸成形することることで，さらに応用分野が広がると考えられによって製造されるため，表面だけでなく側面る。

もが切断や研磨等の加工をしているのではな

２．Glass―ribbon の概要
図１に Glass―ribbon の外 観 写 真 を 示 す。樹く，ガラスの軟化変形によって生じるファイアポリッシュ面となっており，非常に滑らかであり，曲げや捻りに強い。

脂フィルムのようにしなやかで写真のように巻また，Glass―ribbon は延伸成形技術を応用しいたりしても破損することはない。ガラス表面て製造されるため，延伸成形可能な材料であれは無研磨にも関わらず非常に平滑で，さらにば製造可能である。例えば他材料と接合する場
合，膨張係数を４０〜１００×１０―７／K の範囲で合〒５２１―１２９５ 滋賀県東近江市今町９０６
TEL ０７４８―４２―２２５５FAX ０７４８―４２―２３１７E―mail : hasano@neg.co.jp

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わせることができる。またガラスの軟化点や誘電率等の特性を目的に合わせることも可能である。

NEW GLASS Vol．
２９ No．
１１２ ２０１４

図３に代表的な組成の Glass―ribbon におけ

３．Glass―ribbon の特徴

る，曲げ半径に対する発生応力のグラフを示

図２に研磨を施したガラス基板と無研磨のガす。ガラスを曲げた時に発生する引張応力によラス基板表面の AFM による観察結果を示す。って破損してしまう最小曲げ半径の値，その時研磨ガラスの表面には多数の微細なキズが存在の破壊応力値は，ガラス表面及び端面の状態にするが，無研磨ガラスにはキズが見られない。

よって大きく異なる。例えば表面が滑らかであGlass―ribbon の表面は延伸成形によって形成さっても，側面が切断や研磨等の機械加工面であれた無研磨面であり，キズがなく非常に平滑でった場合の破壊応力値は，概ね５０MPa 程度と１）される２）。一方，表面だけでなく側面も無研磨ある 。

面である Glass―ribbon の場合，破壊応力値は無研磨品研磨品飛躍的に向上する。例えば肉厚５μm の Glass―ribbon の最小 曲 げ 半 径 は，実 測 値 で０．
５mmであった。すなわち破壊応力値としては４００MPa に相当する。
図４に超薄板ガラスと一般的な樹脂フィルムの酸素透過度，水蒸気透過度のグラフを示す。
酸素透過度，水蒸気透過度いずれにおいても，

図２ 無研磨品／研磨品の表面状態１）

一般的な樹脂フィルムに比べ，超薄板ガラスは測定下限未満の高い気密性を有することがわか

曲げにより生じる応力[MPa]800σ＝（ E・ T ／2 ） ／R
E： ヤング率
T： ガラスの厚み

700
60050μm40μm500る。

４．Glass―ribbon の新しい可能性

40030μm3002005μm

10010μm20μm

当社において，Glass―ribbon は提案型の商品として開発された。従って，制限なく用途開発

0012345678910

曲率半径[mm]

図３ Glass―ribbon の曲率半径と発生応力の関係されることにより，新しい可能性が見いだされることを期待している。

酸素透過度 1.E+02
cc/(m2/day)
1.E+01
水蒸気透過度g/(m2・ day）
1.E+00
1.E-06 1.E-05 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03
30μm 超薄板ガラス のガス透過度は、
API-MS法による測定において、検出下限未満であることが確認できた。

1.E-01

1.E-02100μm PET
100μm PEN
20μm PVA
20μm PVDC coated PET
30μm 超薄板ガラス1.E-03
図４ 各種樹脂フィルムと超薄板ガラスの酸素透過度と水蒸気透過度２）５９NEW GLASS Vol．
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図５ 超短パルスレーザで加工したガラスリボン

ガラス本来の特徴を持つ極薄の材料である

まっている。微小化学分析システムは，細胞やGlass―ribbon にさらに加工を施したり，その他分子構造などの分析や実験を１枚のマイクロチの材質と組み合わせたりすることで，これまでップ上に集積化した次世代の分析システムで，一般的な寸法のガラスが適用不可能だった，非マイクロチップの微小流路（マイクロチャネ

常に狭い空間での基板，スペーサー，隔壁等へル）の溶液を送液制御するためのストップバルの応用や，気密性が要求されるデバイスのパッ

ブ に Glass―ribbon が 使 用 さ れ て い る。Glass―

ケージ材料としての応用も期待できる。

ribbon が樹脂と比べて優れた化学耐久性を持

例えば，Glass―ribbon と低融点フリットを組つとともに，極薄な形状や精密な寸法精度，応み合わせた複合材料を，スペーサーや気密封止力に対する繰り返し耐久性などが，マイクロチ用カバーとして使うことができる。Glass―rib-

ップ上のストップバルブ用途に適した材料としbon を用いることで，均一なギャップや低背パて高く評価された。

ッケージを容易に得ることができる。また有機材料を含まないオール無機とすることができ，５．おわりに信頼性の高い気密パッケージが得られる。特定

薄さ４〜５０um と極薄な Glass―ribbon を開発

波長を吸収する低融点フリットを用いるとレーした。ガラスが本来持つ様々な特徴をもち，かザによる局所加熱で封着できるため，その他のつ極薄であることから様々な新しい可能性を秘デバイスへの熱的ダメージを与えることなくパめていると考えている。Glass―ribbon に加工をッケージが作製可能となる。

施す，他の材質と組み合わせるなど，今後も新図５に超短パルスレーザで加工した Glass―ribbon の外観写真を示す。Glass―ribbon にレー

たな付加価値付与の研究開発を行い，さらに新しい用途展開を図りたい。

ザ加工を施すことで様々な形状に加工することが可能であり，リボン状のガラスとしてだけでなく，様々な形状で極薄であるガラスの特徴を活かした応用も期待できる。Glass―ribbon の応用例として，一部の研究機関で微小化学分析システムのマイクロチップ用部材として採用が始

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参考文献
１）三和晋吉：『先端ガラスの産業応用と新しい加工』
p１７―２８，
シーエムシー出版（２００９）
２）藤 原 克 利：ニ ュ ー ガ ラ ス，Vol．
２４，No．
２p．
９０―９２
（社）
ニューガラスフォーラム（２００９）