JP5066626B2 - Glass substrate for cover glass for portable device and cover glass for portable device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などの携帯端末装置の表示画面の保護に用いられるカバーガラスや携帯機器の本体に用いられるガラス基材に関する。 The present invention relates to a cover glass used for protecting a display screen of a mobile terminal device such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant), and a glass substrate used for a main body of a mobile device.
携帯電話やPDAなどの携帯端末装置やその他の携帯機器において、ディスプレイに衝撃や外力が加わることを防止するために、保護板が配設されている(例えば、特許文献1)。近年、携帯端末装置や携帯機器の薄型化に伴い、撓みを抑えつつ、しかも薄板であっても強度のある化学強化ガラスを使った保護板が提案されている(例えば、特許文献2)。 In mobile terminal devices such as mobile phones and PDAs, and other mobile devices, a protective plate is provided in order to prevent an impact or external force from being applied to the display (for example, Patent Document 1). 2. Description of the Related Art In recent years, a protective plate using chemically strengthened glass that has strength even if it is a thin plate has been proposed with a reduction in thickness of portable terminal devices and portable devices (for example, Patent Document 2).
特許文献2に記載された従来の加工方法では、ガラス端面の表面粗さが粗く、ガラス端面の面取り加工した面に数十μm〜数百μm程度のマイクロクラックが存在することによって、ガラス基材に求められる機械的強度が得られないという問題がある。
In the conventional processing method described in
この問題を解決するために、本出願人は、先行出願(特願2007−325542号)において、ガラス基板上に所望形状のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにしてガラス基板をエッチングすることにより、所望形状のガラス基板を得ることを提供している。 In order to solve this problem, in the prior application (Japanese Patent Application No. 2007-325542), the present applicant forms a resist pattern of a desired shape on a glass substrate, and etches the glass substrate using the resist pattern as a mask. Thus, it is provided to obtain a glass substrate having a desired shape.
しかしながら、この方法においては、図6に示すように、エッチングがガラス基板61の対向する両主表面61a,61bから等方的に進行するために、主表面61a側からのエッチングと、主表面61b側からのエッチングとにより形成された端面61cにおける頂部61dが形成される。この頂部61dは、端面61cにおいて極端に突出する部分である。このような頂部61dを持つガラス基材は、取り扱いの最中に破損したり、チッピングが生じたりすることがあり、破損やチッピングが発生することによりその部分が劈開の起点となってガラス基材の強度を低下させるという問題がある。
However, in this method, as shown in FIG. 6, since etching proceeds isotropically from both
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、端面において極端に突出する部分がなく、しかも機械的強度が高い携帯機器用カバーガラスのガラス基材を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this point, and it aims at providing the glass base material of the cover glass for portable devices which does not have the part which protrudes extremely in an end surface, and has high mechanical strength.
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材は、板状のガラス基板がその両主表面からエッチングされることによって所望の形状に切り抜かれてなり、一対の主表面と、前記ガラス基板がエッチングされて切り抜かれたことにより形成された端面とを持つ携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、前記端面における前記主表面の面方向外側へ突出する頂部は、UL(Underwriters Laboratories)−1439に準拠するシャープエッジテストで表面から2層が切断されない形状であり、前記ガラス基材は、イオン交換処理により化学強化されたガラスであることを特徴とする。イオン交換処理により化学強化することにより、ガラス基材の主表面や端面に圧縮応力層が形成されるので、機械的強度を高めることができる。
The glass substrate of the cover glass for portable devices of the present invention is formed by cutting a plate-like glass substrate into a desired shape by etching from both main surfaces , and the pair of main surfaces and the glass substrate are etched. A glass substrate of a cover glass for a portable device having an end surface formed by being cut out, and a top portion of the end surface protruding outward in the surface direction of the main surface is UL (Underwriters Laboratories) -1439. It is a shape in which two layers are not cut from the surface by a sharp edge test in accordance with the above, and the glass substrate is glass chemically strengthened by ion exchange treatment. By chemically strengthening by ion exchange treatment, a compressive stress layer is formed on the main surface and end face of the glass substrate, so that the mechanical strength can be increased.
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記頂部は、前記ガラス基材の板厚方向への流れをもつエッチャントでエッチング処理されたことによって形成されていることが好ましい。 In the glass substrate of the cover glass for portable devices of the present invention, the top is preferably formed by etching with an etchant having a flow in the thickness direction of the glass substrate.
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記ガラス基材は、断面視において、それぞれの前記主表面と前記端面とで構成される2つのエッジ部と前記頂部との間をそれぞれ結ぶ2つの仮想線のなす角αが、前記ガラス基材の板厚方向への流れをもつエッチャントでエッチング処理されたことによって90°以上180°以下とされていることが好ましい。 In the glass substrate of the cover glass for portable devices according to the present invention, the glass substrate has a space between two edge portions and the top portion formed by the main surface and the end surface, respectively, in a cross-sectional view. It is preferable that the angle α formed by the two imaginary lines to be connected is 90 ° or more and 180 ° or less by etching with an etchant having a flow in the thickness direction of the glass substrate.
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記ガラス基材の3点抗折強度は、5000kgf/cm2以上であることが好ましい。 In the glass substrate of the cover glass for portable devices of the present invention, the three-point bending strength of the glass substrate is preferably 5000 kgf / cm 2 or more.
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記ガラス基材は、断面視において、前記一対の主表面のそれぞれと前記端面とで構成される2つのエッジ部を結ぶ仮想線に対する、前記端面において最も突出する頂部からの最短距離Lと、前記ガラス基材の厚さDとの関係がL≦0.06×Dを満足することが好ましい。 In the glass substrate of the cover glass for portable devices of the present invention, the glass substrate is in a cross-sectional view with respect to an imaginary line connecting two edge portions constituted by each of the pair of main surfaces and the end surface, It is preferable that the relationship between the shortest distance L from the most protruding top portion on the end face and the thickness D of the glass substrate satisfies L ≦ 0.06 × D.
この構成によれば、断面視において、それぞれの主表面と端面とで構成される2つのエッジ部を結ぶ仮想線に対する、端面において最も突出する頂部からの最短距離Lと、ガラス基材の厚さDとの関係がL≦0.06×Dを満足するので、端面において極端に突出する部分がなく、しかも高い機械的強度を示すことができる。 According to this configuration, in a cross-sectional view, the shortest distance L from the apex that protrudes most on the end surface with respect to the imaginary line connecting the two edge portions constituted by the main surface and the end surface, and the thickness of the glass substrate Since the relationship with D satisfies L ≦ 0.06 × D, there is no portion that protrudes extremely on the end face, and high mechanical strength can be exhibited.
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記ガラス基材は、SiO2、Al2O3、Li2O及びNa2Oからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有したアルミノシリケートガラスであることが好ましい。この構成によれば、板状のガラス基板をダウンドロー法(フュージョン法)により成形することが可能となるので、ガラス基板の主表面をキズがなく、ナノメートルオーダーの極めて高い平滑性を有する熔解ガラス面とすることができる。したがって、ガラス基材の作製時に主表面の鏡面研磨加工が不要となり、主表面においてもマイクロクラックのないガラス基材が得られ、機械的強度が優れたガラス基材となる。
また、本発明の携帯機器用カバーガラスは、上記携帯機器用カバーガラスのガラス基材から得られたことを特徴とする。
In the glass substrate of the cover glass for portable devices of the present invention, the glass substrate is an alumino containing at least one selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O and Na 2 O. Silicate glass is preferred. According to this configuration, a plate-like glass substrate can be formed by the downdraw method (fusion method), so that the main surface of the glass substrate is not scratched and has a very high smoothness on the order of nanometers. It can be a glass surface. Therefore, the mirror surface polishing process of the main surface is not required at the time of producing the glass substrate, and a glass substrate free from microcracks is obtained even on the main surface, resulting in a glass substrate having excellent mechanical strength.
Moreover, the cover glass for portable devices of this invention was obtained from the glass base material of the said cover glass for portable devices.
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材によれば、端面において極端に突出する部分がなく、しかも機械的強度が高い携帯機器用カバーガラスのガラス基材を提供することができる。 According to the glass substrate of the cover glass for portable devices of the present invention, it is possible to provide a glass substrate of a cover glass for portable devices that does not have an extremely protruding portion on the end face and has high mechanical strength.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るガラス基材は、板状のガラス基板の主表面に形成したレジストパターンをマスクとして、前記ガラス基板のエッチングが可能なエッチャントで前記ガラス基板を第1エッチングすることにより所望の形状に切り抜いてガラス基材を得て、前記ガラス基材の厚さ方向の流れを持つエッチャント中で前記ガラス基材を第2エッチングすることにより得られる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The glass substrate according to the embodiment of the present invention is obtained by first etching the glass substrate with an etchant capable of etching the glass substrate using a resist pattern formed on the main surface of the plate-like glass substrate as a mask. A glass substrate is obtained by cutting into a desired shape, and is obtained by second etching the glass substrate in an etchant having a flow in the thickness direction of the glass substrate.
図1は、ガラス基板をエッチングして所望形状に切り抜いて得られたガラス基材の一部を示す図である。図1に示すガラス基材1は、対向する一対の主表面11,12と、端面13とを有する。厚さDのガラス基板の主表面11,12にそれぞれレジストパターン17を形成し、そのレジストパターン17をマスクとしてガラス基板をエッチング(第1エッチング)すると、エッチングがガラス基板の対向する両主表面11,12からそれぞれ等方的に進行するために、主表面11側からのエッチングと、主表面12側からのエッチングとにより端面13に頂部16が形成される。このエッチングにおいては、断面視において、主表面11側及び主表面12側からガラス基板内部に向ってそれぞれ略円弧を描くようにエッチングが進行するので、ガラス基材が切り抜かれる際には、ガラス基板の中央の厚さ付近で前記円弧が交差した端面形状となり、図1に示すように、頂部16は端面13において最も突出する部分となる。
FIG. 1 is a diagram showing a part of a glass substrate obtained by etching a glass substrate and cutting it into a desired shape. A
ガラス基板をエッチングするエッチング方法は、湿式エッチング(ウェットエッチング)、乾式エッチング(ドライエッチング)どちらでも構わない。加工コストを低くする点からは、ウェットエッチングが好ましい。ウェットエッチングに使用するエッチャントは、ガラス基材を食刻できるものであれば、何でも良い。好ましくは、フッ酸を主成分とする酸性溶液や、フッ酸に、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも一つの酸を含む混酸などを用いることができる。また、ドライエッチングに使用するエッチャントは、ガラス基材を食刻できるものであれば何でも良いが、例えばフッ素系ガスを使用することができる。 The etching method for etching the glass substrate may be either wet etching (wet etching) or dry etching (dry etching). Wet etching is preferable from the viewpoint of reducing the processing cost. The etchant used for wet etching may be anything as long as it can etch a glass substrate. Preferably, an acidic solution mainly containing hydrofluoric acid or a mixed acid containing at least one acid among sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and silicic hydrofluoric acid can be used. The etchant used for dry etching is not particularly limited as long as it can etch a glass substrate. For example, a fluorine-based gas can be used.
エッチング工程において用いるレジスト材料としては、レジストパターンをマスクにしてガラスをエッチングする際に使用するエッチャントに対して耐性を有する材料であればよい。ガラスは大抵、フッ酸を含む水溶液のウェットエッチングや、フッ素系ガスのドライエッチングにより食刻されるので、例えば、フッ酸耐性に優れたレジスト材料などを用いることができる。また、レジスト材をガラス基材から剥離するための剥離液としては、KOHやNaOHなどのアルカリ溶液を用いることが好ましい。なお、レジスト材、エッチャント、剥離液の種類は、被エッチング材料であるガラス基板の材料に応じて適宜選択することができる。 The resist material used in the etching process may be any material having resistance to an etchant used when etching glass using a resist pattern as a mask. Since glass is usually etched by wet etching of an aqueous solution containing hydrofluoric acid or dry etching of a fluorine-based gas, for example, a resist material having excellent resistance to hydrofluoric acid can be used. In addition, as a stripping solution for stripping the resist material from the glass substrate, an alkaline solution such as KOH or NaOH is preferably used. Note that the types of the resist material, the etchant, and the stripping solution can be appropriately selected according to the material of the glass substrate that is the material to be etched.
このように、第1エッチングによりガラス基材1を得た後に、ガラス基材1の厚さ方向の流れを持つエッチャント中でガラス基材1をエッチング(第2エッチング)する。この第2エッチングにおいては、第1エッチングによりガラス基材1の端面13に形成された最も突出する頂部16を主にエッチングする。
Thus, after obtaining the
第2エッチングは、ガラス基材1の厚さ方向の流れを持つエッチャント中で行われる。例えば、エッチング槽に収容されたエッチャント中に、第1エッチング終了後のガラス基材1をその主表面が液面と略平行になるようにして浸漬し、ガラス基材1の主表面に沿う方向に対して略垂直な方向(鉛直方向)に揺動させることによりエッチングを行う。この場合、ガラス基材1をエッチャント中に設置されたワークなどに固定し、このワークを鉛直方向に上下動(揺動)させる。第2エッチングは、ガラス基材1を板厚方向に積層させて、エッチャント中に浸漬し、主表面に沿う方向に対して鉛直方向に上下動(揺動)させてもよいし、または、ガラス基材1を積層させないで、1枚又は複数のガラス基材1をエッチャント中に浸漬し、主表面に沿う方向に対して鉛直方向に上下動(揺動)させてもよい。
The second etching is performed in an etchant having a flow in the thickness direction of the
あるいは、図3に示す装置を用いて、ガラス基材1を固定した状態でエッチングを行っても良い。図3に示す装置は、下部にバッフル板22が取り付けられたエッチング槽21を備えており、内側がエッチング領域24であり、その外側がエッチャント貯留領域23である。このような装置において、貯留領域23の下方からエッチャントを供給し、貯留領域23の上方からエッチング領域24にエッチャントを流してエッチング領域24においてエッチャントのダウンフローを作る。これがガラス基材1の厚さ方向の流れとなる。これにより、ガラス基材1に第2エッチングを行うことができる。なお、エッチング領域24の下方からエッチャントが排出される。図3に示す構成は、いわゆるパラレルダウンフロータイプの構成であるが、本発明においては、ガラス基材1の厚さ方向の流れを作ることができれば、パラレルオーバーフロータイプの構成であっても良い。
Or you may etch in the state which fixed the
この第2エッチングにおいて、エッチング時間は600秒以下であることが好ましく、エッチャントの流速は50cm/秒以下であることが好ましい。また、ガラス基材1を上下に揺動させる場合には、揺動サイクルは10サイクル/秒以下であることが好ましい。また、エッチャントの温度は、15℃〜60℃であることが好ましい。さらに、生産性を考慮し、第2エッチングにおいては、ガラス基材1を複数枚積層させた状態で行っても良い。
In this second etching, the etching time is preferably 600 seconds or less, and the etchant flow rate is preferably 50 cm / second or less. Further, when the
このような第2エッチング(非等方エッチング)をガラス基材1の端面13の頂部16に施すことにより、図2に示すような端面形状を得ることができる。すなわち、断面視において端面13の頂部16が鈍角化(平坦化)された状態にすることができる。この頂部16は、UL−1439に準拠するシャープエッジテストで表面から2層が切断されないエッジであることが好ましい。より好ましくは、頂部16は、UL−1439に準拠するシャープエッジテストで全層が切断されないことである。
By performing such second etching (isotropic etching) on the top 16 of the
このようなガラス基材1においては、図1の断面視において、それぞれの主表面11,12と端面13とで構成される2つのエッジ部14,15を結ぶ第1仮想線Aに対する頂部16からの最短距離Lと、ガラス基材1の厚さDとの関係がL≦D/2を満足する。また、2つのエッジ部14,15と頂部16との間をそれぞれ結ぶ2つの第2仮想線Bのなす角αが90°以上180°以下である。
In such a
このようなガラス基材1は、頂部16が鈍角化されているので、取り扱い中や搬送中に破損したり、チッピングが生じたりすることがないものである。また、本発明に係るガラス基材は、板状のガラス基板の主表面にレジストパターンを形成した後、前記レジストパターンをマスクとして、前記ガラス基板のエッチングが可能なエッチャントで前記ガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれたものであり、かつ、ガラス基材1の端面13は、溶解ガラス面で構成されてなり、該端面13における表面粗さ(算術平均粗さRa)が10nm以下となっている。このように、本発明に係るガラス基材は、エッチングにより外形を形成しているので、端面13が非常に高い平滑性を有し、溶解ガラス面で構成されており、機械加工で形成された端面に必ず存在するマイクロクラックのない状態となり、高い機械的強度を発揮する。
In such a
なお、ガラス基材の機械的強度は、3点抗折強度(3点曲げ強さ)で5000kgf/cm2以上が好ましく、さらに好ましくは、7000kgf/cm2以上、最も好ましくは、10000kgf/cm2以上であることが望ましい。 The mechanical strength of the glass substrate is preferably 5000 kgf / cm 2 or more, more preferably 7000 kgf / cm 2 or more, and most preferably 10000 kgf / cm 2 in terms of three-point bending strength (three-point bending strength). The above is desirable.
ガラス基材1としては、溶融ガラスから直接シート状に成形したもの、あるいは、ある厚さに成形されたガラス体を所定の厚さに切り出し、主表面を研磨して所定の厚さに仕上げたものなどを使用することができる。好ましくは、溶融ガラスから直接シート状に成形したものを使用することが好ましい。なぜなら、溶融ガラスから直接シート状に成形したガラス基板の主表面は、熱間成形された表面であり、極めて高い平滑性を有し、マイクロクラックのない表面状態を有するからである。溶融ガラスから直接シート状に成形する方法としては、ダウンドロー法、フロート法などが挙げられる。中でも、ダウンドロー法が好ましい。上述の高平滑性等の効果に加え、エッチング工程による外形加工を行う場合、ガラス基板の両主表面に形成されたレジストパターンをマスクにして、ガラス基材を両主表面からエッチングする際に、両主表面から均等にエッチングすることができるので、寸法精度もよく、ガラス基材の端面の断面形状も良好となるからである。ガラス基材1の厚さは、0.3mm以上1.3mm以下であることが好ましい。
As the
ダウンドロー法によるガラス板成形が可能なガラスとしては、SiO2、Al2O3、Li2O及び/又はNa2Oを含有したアルミノシリケートガラスが挙げられる。特に、アルミノシリケートガラスは、62重量%〜75重量%のSiO2、5重量%〜15重量%のAl2O3、4重量%〜10重量%のLi2O、4重量%〜12重量%のNa2O、及び5.5重量%〜15重量%のZrO2を含有することが好ましく、さらに、Na2O/ZrO2の重量比が0.5〜2.0であり、さらにAl2O3/ZrO2の重量比が0.4〜2.5である組成とすることが好ましい。 Examples of the glass that can be formed into a glass plate by the downdraw method include aluminosilicate glass containing SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O and / or Na 2 O. In particular, the aluminosilicate glass is composed of 62 wt% to 75 wt% SiO 2 , 5 wt% to 15 wt% Al 2 O 3 , 4 wt% to 10 wt% Li 2 O, 4 wt% to 12 wt%. of Na 2 O, and 5.5 wt% preferably contains ZrO 2 of 15 wt%, further, the weight ratio of Na 2 O / ZrO 2 is 0.5 to 2.0, further Al 2 O 3 / weight ratio of ZrO 2 it is preferred that the composition is 0.4 to 2.5.
SiO2は、ガラス骨格を形成する主要成分である。携帯端末、特に携帯電話用カバーガラスは、人肌に触れたり、水や雨水などが接触したりするなど非常に厳しい環境下で使用されるが、このような環境化においても十分な化学的耐久性を要する必要がある。SiO2の割合は、前記化学的耐久性や、溶融温度を考慮すると、62重量%〜75重量%であることが好ましい。 SiO 2 is a main component that forms a glass skeleton. Mobile devices, especially cover glasses for mobile phones, are used in extremely harsh environments such as touching human skin and contact with water and rainwater. It is necessary to have sex. The ratio of SiO 2 is preferably 62% by weight to 75% by weight in consideration of the chemical durability and the melting temperature.
Al2O3は、ガラス表面のイオン交換性能を向上させるため含有される。Al2O3の割合は、化学的耐久性や、耐失透性を考慮して、5重量%〜15重量%であることが好ましい。 Al 2 O 3 is contained in order to improve the ion exchange performance on the glass surface. The proportion of Al 2 O 3 is preferably 5% by weight to 15% by weight in view of chemical durability and devitrification resistance.
Li2Oは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中の主としてNaイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化する際の必須成分である。Li2Oの割合は、イオン交換性能や、耐失透性と化学的耐久性を考慮して、4重量%〜10重量%であることが好ましい。 Li 2 O is an essential component for chemically strengthening glass by being ion-exchanged mainly with Na ions in the ion-exchange treatment bath at the glass surface layer. The ratio of Li 2 O is preferably 4% by weight to 10% by weight in consideration of ion exchange performance, devitrification resistance and chemical durability.
Na2Oは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中のKイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化する際の必須成分である。Na2Oの割合は、前記機械的強度や、耐失透性、化学的耐久性を考慮して、4重量%〜12重量%であることが好ましい。 Na 2 O is an essential component when the glass is chemically strengthened by ion exchange with K ions in the ion exchange treatment bath at the glass surface layer. The ratio of Na 2 O is preferably 4% by weight to 12% by weight in consideration of the mechanical strength, devitrification resistance, and chemical durability.
ZrO2は、機械的強度を高める効果がある。ZrO2の割合は、化学的耐久性や、均質なガラスを安定して製造することを考慮して、5.5重量%〜15重量%であることが好ましい。 ZrO 2 has the effect of increasing the mechanical strength. The ratio of ZrO 2 is preferably 5.5% by weight to 15% by weight in consideration of chemical durability and stable production of homogeneous glass.
また、上述のアルミノシリケートガラスは、イオン交換処理により化学強化してガラス表面に圧縮応力層を形成することで機械的強度をさらに高めることが可能である。化学強化されたガラスとは、ガラスを構成するアルカリ金属イオンを、それよりもサイズが大きいアルカリ金属イオンで、イオン交換により置換することで強化されたガラスをいう。なお、アルミノシリケートガラスの代わりに、他の多成分系ガラスを用いても良い。また、ガラス基材として必要な透明性が確保されるのであれば、結晶化ガラスを用いても良い。 Further, the above-described aluminosilicate glass can be further enhanced in mechanical strength by chemical strengthening by ion exchange treatment to form a compressive stress layer on the glass surface. Chemically strengthened glass refers to glass strengthened by replacing alkali metal ions constituting the glass with alkali metal ions having a size larger than that by ion exchange. Note that other multicomponent glass may be used instead of aluminosilicate glass. Further, crystallized glass may be used as long as the transparency necessary for the glass substrate is ensured.
また、イオン交換処理条件としては、硝酸カリウム(KNO3)の単塩、硝酸ナトリウム(NaNO3)の単塩、及び硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを任意の重量比で混合した混合塩を使用しても良く、温度は350℃〜450℃、時間は1時間〜20時間の範囲で選択すれば良い。 In addition, as ion exchange treatment conditions, a single salt of potassium nitrate (KNO 3 ), a single salt of sodium nitrate (NaNO 3 ), and a mixed salt obtained by mixing potassium nitrate and sodium nitrate at an arbitrary weight ratio may be used. The temperature may be selected in the range of 350 ° C. to 450 ° C. and the time in the range of 1 hour to 20 hours.
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
(実施例1)
まず、SiO2を63.5重量%、Al2O3を8.2重量%、Li2Oを8.0重量%、Na2Oを10.4重量%、ZrO2を11.9重量%含むアルミノシリケートガラスをダウンドロー法により、板厚0.51mmの板状のガラス基板(シート状ガラス)に成形した。このダウンドロー法により形成されたシート状ガラスの主表面の表面粗さ(算術平均粗さRa)を、原子間力顕微鏡により調べたところ0.2nmであった。
Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described.
Example 1
First, SiO 2 is 63.5% by weight, Al 2 O 3 is 8.2% by weight, Li 2 O is 8.0% by weight, Na 2 O is 10.4% by weight, and ZrO 2 is 11.9% by weight. The aluminosilicate glass contained was formed into a plate-like glass substrate (sheet-like glass) having a plate thickness of 0.51 mm by the down draw method. The surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) of the main surface of the sheet-like glass formed by this downdraw method was 0.2 nm when examined by an atomic force microscope.
次いで、シート状ガラスの両主表面上にネガ型の耐フッ酸性レジストを厚さ32μmでコーティングし、この耐フッ酸性レジストに対して100℃で30分のベーキング処理(プリベーク)を施した。次いで、所定のパターンを有するフォトマスクを介して耐フッ酸性レジストに対し両面から300mJ/cm2のエネルギーで露光し、露光後の耐フッ酸性レジストを現像液(Na2CO3溶液)を用いて現像してシート状ガラス上の被エッチング領域以外の領域に耐フッ酸性レジストを残存させたレジストパターンを形成した。さらに、レジストパターンが形成されたシート状ガラスを、250℃で30分のベーキング処理(ポストベーク)を施した。 Next, a negative type acid-resistant acid resist was coated on both main surfaces of the sheet glass with a thickness of 32 μm, and this acid-resistant resist was baked (prebaked) at 100 ° C. for 30 minutes. Next, the hydrofluoric acid resistant resist is exposed to energy of 300 mJ / cm 2 from both sides through a photomask having a predetermined pattern, and the hydrofluoric acid resistant resist after the exposure is used with a developer (Na 2 CO 3 solution). Development was performed to form a resist pattern in which the hydrofluoric acid resistant resist remained in the region other than the region to be etched on the sheet-like glass. Further, the sheet-like glass on which the resist pattern was formed was baked (post-baked) at 250 ° C. for 30 minutes.
次いで、エッチャントとしてフッ酸(15重量%)と硫酸(24重量%)の混酸水溶液(40℃)を用いて、レジストパターンをマスクにして、シート状ガラスを両主表面側から被エッチング領域を第1エッチングして所定の形状に切り抜いた。 Next, using a mixed acid aqueous solution (40 ° C.) of hydrofluoric acid (15% by weight) and sulfuric acid (24% by weight) as an etchant, using the resist pattern as a mask, sheet-like glass is etched from both main surface sides. One etching was performed and cut into a predetermined shape.
次いで、このガラス基材をワークに固定し、エッチャント(フッ酸(15重量%)と硫酸(24重量%)の混酸水溶液(40℃))が入ったエッチング槽に設置された昇降可能なワーク台上に載置し、ワーク台を上下動させてガラス基材に対して第2エッチングを行った。このとき、エッチャントの流速が2cm/秒となるようにワーク台を上下動させ、エッチング時間を240秒とした。その後、NaOH溶液を用いてガラス上に残存した耐フッ酸性レジストを膨潤させてガラスから剥離し、リンス処理を行った。このようにして実施例1のガラス基材を得た。また、このガラス基材に対して、硝酸ナトリウム(NaNO3)と硝酸カリウム(KNO3)の比率(NaNO3:KNO3)を、重量比4:6で混合した熔融塩中で、380℃、2時間浸漬して、イオン交換処理して化学強化を行った。 Next, this glass substrate is fixed to the work, and the work table which can be moved up and down is installed in an etching tank containing an etchant (a mixed acid aqueous solution (40 ° C.) of hydrofluoric acid (15 wt%) and sulfuric acid (24 wt%)). It mounted on the top and the 2nd etching was performed with respect to the glass base material by moving the work stand up and down. At this time, the work table was moved up and down so that the flow rate of the etchant was 2 cm / second, and the etching time was 240 seconds. Thereafter, the hydrofluoric acid resistant resist remaining on the glass was swollen using a NaOH solution, peeled off from the glass, and rinsed. Thus, the glass substrate of Example 1 was obtained. Further, in this molten salt, a ratio of sodium nitrate (NaNO 3 ) and potassium nitrate (KNO 3 ) (NaNO 3 : KNO 3 ) mixed at a weight ratio of 4: 6 is 380 ° C., 2 It was immersed for a period of time and subjected to ion exchange treatment for chemical strengthening.
得られたガラス基材について、図1における2つのエッジ部14,15を結ぶ第1仮想線Aに対する頂部16からの最短距離Lを測定した。また、断面視において、2つのエッジ部14,15と頂部16との間をそれぞれ結ぶ2つの第2仮想線のなす角αを測定した。さらに、化学強化前後の抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。抗折強度測定前には、ガラス基材に対して、40kHzの超音波を21分間印加しながら洗浄処理を行った(加傷処理)。その結果を下記表1に示す。
About the obtained glass base material, the shortest distance L from the
なお、抗折強度測定は、図4(a)に示すように、ガラス基材1を一定距離に配置された2支持体(支点)25,26上に置き、支持体25,26間の中央の1点に荷重体27を介して荷重を加えて、破壊したときの最大曲げ応力を測定することにより行った。この3点曲げ強さは、支点間距離、基板幅、基板厚さに依存するため、次式により規格化を行った。
σ=(3PL)/(2wt2)
ここで、σは3点曲げ強さ(kgf/cm2)を示し、Pはガラス基材が破壊したときの最大荷重(kgf)を示し、Lは支持体25,26間距離(cm)を示し、wは図4(b)に示すようにガラス基材幅(cm)を示し、tは図4(b)に示すようにガラス基材の厚さ(cm)を示す。
In addition, as shown in FIG. 4A, the bending strength measurement is performed by placing the
σ = (3PL) / (2 wt 2 )
Here, σ indicates the three-point bending strength (kgf / cm 2 ), P indicates the maximum load (kgf) when the glass substrate breaks, and L indicates the distance (cm) between the
シャープエッジテストは、エクセル株式会社製シャープエッジテスターSET−50とテープキットTC−3を用い、UL−1439(機器の縁の鋭さの判定)に準拠した方法により行った。なお、テープキットTC−3は、図5に示すように、直径12.7mmのヘッド34に積層された、指の柔らかさを想定した3層のテープ31〜33を持つキットであり、シャープエッジテスターSET−50はそれを被測定エッジに一定荷重で押し付けるためのツールである。具体的には、シャープエッジテスターSET−50に取り付けられたテープキットTC−3を一定荷重(図5における矢印方向:6.67N)で被測定エッジ(ガラス基材の端面の頂部)に接触させる。その荷重を保ったまま、頂部に沿ってテープキットTC−3を往復100mm(片道50mm)移動させる。
The sharp edge test was conducted by using a sharp edge tester SET-50 manufactured by Excel Corporation and a tape kit TC-3 by a method based on UL-1439 (determination of the sharpness of the edge of the device). As shown in FIG. 5, the tape kit TC-3 is a kit having three layers of
(実施例2)
第2エッチングにおいてエッチャントの流速が6cm/秒となるようにワーク台を上下動させ、エッチング時間を240秒とすること以外は実施例1と同様にして実施例2のガラス基材を得た。また、実施例2のガラス基材に対して実施例1と同様の条件でガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、最短距離L及び2つの第2仮想線のなす角αを測定し、化学強化前後の抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に併記する。
(Example 2)
In the second etching, the glass substrate of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the work table was moved up and down so that the flow rate of the etchant was 6 cm / second and the etching time was 240 seconds. In addition, the glass substrate of Example 2 was chemically strengthened against the glass substrate under the same conditions as in Example 1. About the obtained glass substrate, the shortest distance L and the angle α formed by the two second imaginary lines were measured, and the bending strength measurement and the sharp edge test before and after chemical strengthening were performed. The results are also shown in Table 1 below.
(実施例3)
第2エッチングにおいてエッチャントの流速が30cm/秒となるようにワーク台を上下動させ、エッチング時間を240秒とすること以外は実施例1と同様にして実施例3のガラス基材を得た。また、実施例3のガラス基材に対して実施例1と同様の条件でガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、最短距離L及び2つの第2仮想線のなす角αを測定し、化学強化前後の抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に併記する。
(Example 3)
In the second etching, the glass base of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the work table was moved up and down so that the etchant flow rate was 30 cm / second and the etching time was 240 seconds. In addition, the glass substrate of Example 3 was chemically strengthened against the glass substrate under the same conditions as in Example 1. About the obtained glass substrate, the shortest distance L and the angle α formed by the two second imaginary lines were measured, and the bending strength measurement and the sharp edge test before and after chemical strengthening were performed. The results are also shown in Table 1 below.
(比較例)
第2エッチングを行わず、第1エッチングして所定の形状に切り抜いたガラス基材を、NaOH溶液を用いてガラス基材上に残存した耐フッ酸性レジストを膨潤させてガラス基材から剥離し、リンス処理を行って実施例1と同様にして比較例のガラス基材を得た。また、比較例のガラス基材に対して実施例1と同様の条件でガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、最短距離L及び2つの第2仮想線のなす角αを測定し、化学強化前後の抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に併記する。
Without performing the second etching, the glass substrate cut out to a predetermined shape by the first etching, the hydrofluoric acid resist remaining on the glass substrate using a NaOH solution is swollen and peeled from the glass substrate, The glass substrate of the comparative example was obtained in the same manner as in Example 1 after rinsing. Further, the glass substrate of the comparative example was chemically strengthened with respect to the glass substrate under the same conditions as in Example 1. About the obtained glass substrate, the shortest distance L and the angle α formed by the two second imaginary lines were measured, and the bending strength measurement and the sharp edge test before and after chemical strengthening were performed. The results are also shown in Table 1 below.
表1から分かるように、実施例1〜実施例3のガラス基材は、距離Lが短く、なす角αが鈍角であり、ガラス基材の厚さの半分以下であるので、頂部が鋭利でなく、しかも3点抗折強度(3点曲げ強さ)が5000kgf/cm2以上で機械的強度が高いものであった。これは、第2エッチングにより頂部が鈍角化されたため、加傷処理を施しても劈開の起点となるものがないので、3点抗折強度(3点曲げ強さ)が高くなると考えられる。一方、比較例のガラス基材は、距離Lが長く、なす角αが鋭角であり、ガラス基材の厚さの半分を超えるので、頂部が鋭利であり、シャープエッジテストで不合格であった。また、3点抗折強度(3点曲げ強さ)も5000kgf/cm2を遥かに下回るものであった。これは、第2エッチングがないために頂部が鋭利であり、加傷処理により劈開の起点となるものがあるため、3点抗折強度(3点曲げ強さ)が低くなると考えられる。 As can be seen from Table 1, the glass base materials of Examples 1 to 3 have a short distance L, an angle α formed is obtuse, and less than half the thickness of the glass base material, so that the top is sharp. Moreover, the three-point bending strength (three-point bending strength) was 5000 kgf / cm 2 or more, and the mechanical strength was high. This is because the top part is blunted by the second etching, and there is nothing that becomes the starting point of cleaving even if the scratching treatment is performed. On the other hand, the glass base material of the comparative example has a long distance L, the angle α formed is an acute angle, and exceeds half of the thickness of the glass base material, so that the top is sharp and the sharp edge test was rejected. . Also, the three-point bending strength (three-point bending strength) was far below 5000 kgf / cm 2 . This is because the top portion is sharp because there is no second etching, and there are some that become the starting point of cleavage by the scratching process, so the three-point bending strength (three-point bending strength) is considered to be low.
本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における材料や処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with appropriate modifications. For example, the materials, processing procedures, and the like in the above-described embodiment are merely examples, and various modifications can be made within the scope of the effects of the present invention. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
1 ガラス基材
11,12 主表面
13 端面
14,15 エッジ部
16 頂部
17 レジストパターン
25,26 支持体
27 荷重体
31〜33 テープ
34 ヘッド
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記端面における前記主表面の面方向外側へ突出する頂部は、UL(Underwriters Laboratories)−1439に準拠するシャープエッジテストで表面から2層が切断されない形状であり、
前記ガラス基材は、イオン交換処理により化学強化されたガラスであることを特徴とする携帯機器用カバーガラスのガラス基材。 A plate-shaped glass substrate is cut out to a desired shape by etching from both main surfaces thereof , and has a pair of main surfaces and an end surface formed by cutting out the glass substrate by etching. A glass substrate for a cover glass for portable devices,
The top portion of the end surface protruding outward in the surface direction of the main surface has a shape in which two layers are not cut from the surface by a sharp edge test according to UL (Underwriters Laboratories) -1439.
The glass substrate of a cover glass for portable equipment, wherein the glass substrate is a glass that is chemically strengthened by an ion exchange treatment.
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