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    关 键 词:
    电子 备用 玻璃 及其 制造 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201380013614.7

    申请日:

    2013.03.13

    公开号:

    CN104169233A

    公开日:

    2014.11.26

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C03C 15/00申请日:20130313|||公开
    IPC分类号: C03C15/00; G06F3/041 主分类号: C03C15/00
    申请人: HOYA株式会社
    发明人: 雨宫勋; 樱井正
    地址: 日本东京都
    优先权: 2012.03.13 JP 2012-056270
    专利代理机构: 北京三友知识产权代理有限公司 11127 代理人: 丁香兰;庞东成
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201380013614.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.04.12|||2015.03.11|||2014.11.26

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法以及电子设备用玻璃盖片的玻璃基板,该制造方法能够在使电子设备用玻璃盖片的玻璃基板保持高机械强度的同时形成介于主表面与端面之间的过渡面。上述制造方法是电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,所述玻璃基板具有一对主表面、沿着与一对主表面正交的方向配置的端面和在一对主表面与端面之间配置的一对过渡面,该制造方法的特征在于,其包括蚀刻处理工序,所述蚀刻处理工序按照过渡面和端面成为镜面的方式对玻璃基板进行蚀刻处理。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,所述玻璃基板具有一对主表面和端部,所述端部包含沿着与所述一对主表面正交的方向配置的端面和在所述一对主表面与所述端面之间配置的一对过渡面,该制造方法的特征在于,其包括:
    过渡面形成工序,在所述玻璃基板的所述一对主表面与所述端面之间形成所述一对过渡面;和
    镜面化处理工序,按照使所述端部的表面成为镜面的方式对所述玻璃基板进行蚀刻处理。

    2.  如权利要求1所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,其特征在于,所述过渡面形成工序是使用机械加工方法的处理,在所述镜面化处理工序中,按照除去因所述使用机械加工方法的处理而可能在所述端部产生的损坏层的方式,进行蚀刻处理。

    3.  如权利要求1所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,其特征在于,所述过渡面形成工序为蚀刻处理,在所述过渡面形成工序和所述镜面化处理工序中,使用组成各自不同的蚀刻液。

    4.  如权利要求3所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,其特征在于,在所述过渡面形成工序中,使用氢氟酸或者对氢氟酸添加酸解离常数大于氢氟酸的酸作为添加剂的蚀刻液,在所述镜面化处理工序中,使用对氢氟酸添加酸解离常数大于氢氟酸的酸作为添加剂的蚀刻液,所述镜面化处理工序中的蚀刻液的添加剂浓度高于所述过渡面形成工序中的蚀刻液的添加剂浓度。

    5.  如权利要求4所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,其特征在于,所述镜面化处理工序中的蚀刻液中的氢氟酸与所述添加剂的物质的量的混合比为相对于每1kg蚀刻液总量为10:3~10:20的范围内。

    6.  如权利要求1~5中任一项所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,其特征在于,在所述镜面化处理工序中,将所述玻璃基板浸渍在蚀刻液中,与所述玻璃基板的厚度方向平行地摇动所述玻璃基板。

    7.  如权利要求1~6中任一项所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,其特征在于,所述制造方法还包括开口形成工序,所述开口形成工序在所述镜面 化处理工序之前进行,其使用机械加工方法在所述玻璃基板形成沿所述玻璃基板的厚度方向贯通的开口,在所述镜面化处理工序中,按照除去因所述使用机械加工方法的开口形成工序而可能在所述开口的内壁部产生的损坏层的方式,进行蚀刻处理。

    8.  如权利要求7所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,其特征在于,所述制造方法还包括化学强化工序,所述化学强化工序在所述蚀刻处理工序后进行,其通过离子交换进行化学强化,在所述蚀刻处理工序中,按照抑制可能在所述开口的内壁部存在的损坏层所导致的所述玻璃基板在所述化学强化工序中的破损的方式,预先确定蚀刻的加工余量。

    9.  如权利要求1~8中任一项所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,其特征在于,所述蚀刻处理在隔着具有抗蚀刻性的?;げ亩慊狡陨纤霾AЩ宓淖刺陆?。

    10.  一种电子设备用玻璃盖片的玻璃基板,该玻璃基板具有一对主表面和端部,所述端部包含沿着与所述一对主表面正交的方向配置的端面和在所述一对主表面与所述端面之间配置的一对过渡面,其特征在于,所述过渡面和所述端面为镜面。

    11.  如权利要求10所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板,其特征在于,所述端面的相互正交的两个方向上的各向同性表面粗糙度Ra为1μm以下。

    12.  如权利要求10或11所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板,其特征在于,在所述玻璃基板上形成有开口,在作为所述开口的内壁部表面的内壁面与所述一对主表面之间形成有过渡面,该过渡面和所述内壁面为镜面。

    13.  如权利要求10~12中任一项所述的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板,其特征在于,所述玻璃基板为能够利用离子交换进行化学强化的铝硅酸盐玻璃。

    说明书

    说明书电子设备用玻璃盖片的玻璃基板及其制造方法
    技术领域
    本发明涉及电子设备用玻璃盖片的玻璃基板及其制造方法,所述电子设备用玻璃盖片包含:便携设备用玻璃盖片,其用作便携设备(便携型电子设备)的覆盖部件;和触摸传感器用玻璃盖片,其用作指向装置等的触摸传感器中的内部基板的覆盖部件。
    背景技术
    作为构成例如作为电子设备的移动电话机、PDA(个人数字助理,Personal Digital Assistant)、数码静物照相机、摄像机等便携设备的外包装的一部分的覆盖部件,使用便携设备用玻璃盖片(电子设备用玻璃盖片)。近年来,除了便携设备的薄型化和高性能化以外,还为了能兼容从外观性观点出发而设计的各种形状的便携设备的壳体和显示屏幕,制作了各种形状的玻璃盖片。
    如果不对这种作为便携设备用玻璃盖片的基材的玻璃基板的外缘进行任何处理,则主表面与端面之间的分界线锐利,容易由该分界线产生裂纹或碎裂(缺损),因此有时无法得到所需的机械强度。因此,已知形成介于便携设备用玻璃盖片的玻璃基板的主表面与端面之间的过渡面(倒角面)。以往,作为过渡面的形成方法,已知使用旋转刷(研磨刷)通过机械加工形成过渡面的方法(专利文献1)。作为过渡面的另一形成方法,已知将玻璃基板和间隔物层叠后,利用由氢氟酸和硫酸的混合液构成的蚀刻液进行蚀刻形成过渡面的方法(专利文献2)。
    现有技术文献
    专利文献
    专利文献1:日本特开2009-256125号公报
    专利文献2:日本特开昭57-34049号公报
    发明内容
    发明所要解决的问题
    近年来,在便携设备中正在推进显示屏幕的大型化、普及具有触控面板功能的显示屏幕,与此同时,为了能耐受使用者对显示屏幕的按压操作和便携设备的掉落等,对于?;は允酒聊坏谋阈璞赣貌AЦ瞧?下面适当称作“玻璃盖片”)要求更高的机械强度。
    可是,在通过机械加工形成过渡面的以往方法中,例如有时由于研磨刷的高硬度线材对玻璃盖片的玻璃基板的包含端面和过渡面的端部带来损伤,导致在研磨后会有微裂纹残留在玻璃基板的端部。这种情况下,例如在可弯曲玻璃基板的方向施加外力时,由于端部中的微裂纹的扩展,有可能无法保持所需的机械强度。
    虽然可以通过对存在微裂纹的玻璃基板的端部实施以往的蚀刻处理来除去微裂纹,但会在微裂纹除去后的蚀刻处理面上形成起因于加工痕的微小凹凸(粗糙表面)。该微小凹凸中,形成有两个以上的球状微小凹部,并且相邻凹部的边缘彼此接触形成凸部。若这种微小凹凸残留在玻璃基板的端部的表面上,则例如在沿着可使玻璃基板的主表面弯曲的方向对玻璃基板施加外力时,由于端部的表面上的凹凸而容易产生应力集中,有可能无法保持所需的机械强度。
    因而,本发明的一个侧面中,其目的在于提供一种电子设备用玻璃盖片的玻璃基板及其制造方法,能够在使便携设备用玻璃盖片的玻璃基板保持高机械强度的同时形成介于主表面与端面之间的过渡面。
    用于解决问题的手段
    面对上述课题,本发明人发现,使电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的端面和过渡面镜面化,由此除去微裂纹或微小凹凸,因而能够避免在端面和过渡面上的特定部位的应力集中,能够提高玻璃盖片的玻璃基板的机械强度。需要说明的是,通过使端面和过渡面镜面化,其表面性状变得极为光滑,因此还有外观品质变好这样的效果。
    因此,本发明的第一观点涉及一种电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法,所述玻璃基板具有一对主表面和端部,所述端部包含沿着与上述一对主表面正交的方向配置的端面和在上述一对主表面与上述端面之间配置的一对过渡面,该制造方法的特征在于,其包括:过渡面形成工序,在上述玻璃基板的上述一对主表面与上述端面之间形成上述一对过渡面;和镜面化处理工序,按照使上述端部的表面成为镜面的方式对上述玻璃基板进行蚀刻处理。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法可以是,上述过渡面形成工序是使用机械加工方法的处理,在上述镜面化处理工序中,按照除去因上述使用机械加工方法的处理而可能在上述端部产生的损坏层的方式,进行蚀刻处理。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法可以是,上述过渡面形成工序为蚀刻处理,在上述过渡面形成工序和上述镜面化处理工序中,使用组成各自不同的蚀刻液。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法可以是,在上述过渡面形成工序中,使用氢氟酸或者对氢氟酸添加酸解离常数大于氢氟酸的酸作为添加剂的蚀刻液,在上述镜面化处理工序中,使用对氢氟酸添加酸解离常数大于氢氟酸的酸作为添加剂的蚀刻液,上述镜面化处理工序中的蚀刻液的添加剂浓度高于上述过渡面形成工序中的蚀刻液的添加剂浓度。进一步,上述镜面化处理工序中的蚀刻液中的氢氟酸与上述添加剂的物质的量的混合比优选为相对于每1kg蚀刻液总量为10:3~10:20的范围内。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法可以是,在上述镜面化处理工序中,将上述玻璃基板浸渍在蚀刻液中,与上述玻璃基板的厚度方向平行地摇动上述玻璃基板。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法可以是,还包括开口形成工序,所述开口形成工序在上述镜面化处理工序之前进行,其使用机械加工方法在上述玻璃基板形成沿上述玻璃基板的厚度方向贯通的开口,在上述镜面化处理工序中,按照除去因上述使用机械加工方法的开口形成工序而可能在上述开口的内壁部产生的损坏层的方式,进行蚀刻处理。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法可以是,还包括化学强化工序,所述化学强化工序在上述蚀刻处理工序后进行,其通过离子交换进行化学强化,在上述蚀刻处理工序中,按照抑制可能在上述开口的内壁部存在的损坏层所导致的上述玻璃基板在上述化学强化工序中的破损的方式,预先确定蚀刻的加工余量。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法可以是,上述蚀刻处理在隔着具有抗蚀刻性的?;げ亩慊狡陨仙鲜霾AЩ宓淖刺陆?。
    本发明的第二观点涉及一种电子设备用玻璃盖片的玻璃基板,所述玻璃基板具有一对主表面和端部,所述端部包含沿着与上述一对主表面正交的方向配置的端面和在 上述一对主表面与上述端面之间配置的一对过渡面,该玻璃基板的特征在于,上述过渡面和上述端面为镜面。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板中,上述端面的相互正交的两个方向上的各向同性表面粗糙度Ra优选为1μm以下。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板可以是,在上述玻璃基板上形成有开口,在上述开口的内壁部的表面(即内壁面)与上述一对主表面之间形成有过渡面,该过渡面和上述内壁面为镜面。
    上述电子设备用玻璃盖片的玻璃基板可以是,上述玻璃基板是能够利用离子交换进行化学强化的铝硅酸盐玻璃。
    附图说明
    图1A为实施方式的玻璃盖片的玻璃基板的立体图。
    图1B为实施方式的玻璃盖片的玻璃基板的端部的截面放大图。
    图2为表示实施方式的玻璃盖片的制造方法中的各工序的图。
    图3为切断工序后的玻璃基板的层积体的立体图。
    图4为形状加工工序后的玻璃基板的层积体的立体图。
    图5为示意性地表示蚀刻处理工序中使用的蚀刻装置的图。
    图6为表示蚀刻液中向氢氟酸添加的硫酸浓度与位于过渡部的倒角宽度的关系的图。
    图7为表示实施方式的蚀刻处理工序中玻璃基板的层积体的端部随时间的变化的图。
    图8为说明实施方式的蚀刻处理工序中对层积体的摇动作用的图。
    具体实施方式
    (1)实施方式的便携设备(电子设备)用玻璃盖片(下面适当称作“玻璃盖片”)
    本实施方式的玻璃盖片的优选利用方式例如是用于?;け阈偷缱由璞傅南允酒聊?特别是移动电话机(便携设备)的显示屏幕)的玻璃盖片。本实施方式的玻璃盖片可以是所期望的形状,对于相同形状的玻璃基板,通过公知的印刷法在主表面上形成两层以上印刷层,由此进行制作。为了满足针对设备掉落或对显示屏幕的操作输入(作为触控面板功能的操作输入)的标准,玻璃盖片需要由薄且具有高机械强度的玻璃构 成,因此利用离子交换处理进行了化学强化。
    图1A和图1B中示出本实施方式的玻璃盖片的玻璃基板的外观的一个示例。图1A是玻璃基板1的示意性立体图,图1B是将图1A所示的玻璃基板1的端部(缘部)的截面放大后的图。对玻璃基板1的板厚T没有特别限定,但从抑制组装有玻璃盖片的各种设备的重量增大和设备的薄型化的观点出发,通常优选为1mm以下、更优选为0.7mm以下。需要说明的是,从确保玻璃基板的机械强度的观点出发,板厚T的下限值优选为0.1mm以上。玻璃基板1的外形形状可以根据作为组装对象的便携设备进行适当设定。如图1A所例示的那样,根据需要在玻璃基板1上形成用于例如接收器或麦克风等的声音输入输出的开口1h。需要说明的是,可以在玻璃基板的端部设置向主表面的面方向中心侧凹陷(俯视呈切口状的)凹部。
    本实施方式的玻璃基板适合使用例如(1)在利用下拉法或浮法等制作板状玻璃中所使用的含有SiO2、Al2O3和选自Li2O和Na2O中的至少一种碱金属氧化物的铝硅酸盐玻璃;(2)在利用浮法等制作板状玻璃中所使用的钠钙玻璃等公知的玻璃材料。通过化学强化分别在玻璃基板的表面侧和背面侧的表层部分形成有压应力层。该压应力层是将构成玻璃基板的玻璃材料中原本含有的碱金属的一部分置换成离子半径更大的碱金属后的改性层。例如,将构成本实施方式的玻璃基板的玻璃材料中含有的钠离子置换成钾离子。
    从板状玻璃的制造性、机械强度、化学耐久性等实用上的观点等出发,作为铝硅酸盐玻璃,更优选最低限度要含有硅、铝和钠各自的氧化物,尤其是包含氧化硅的含量多而氧化铝的含量相对少的玻璃。需要说明的是,作为这种铝硅酸盐玻璃,例如可以使用含有SiO258~75重量%、Al2O34~20重量%、Li2O 0~10重量%、Na2O 4~20重量%作为主要成分的铝硅酸盐玻璃。
    如图1B所示,本实施方式的玻璃基板1具有一对主表面1p、沿着与一对主表面1p正交的方向配置的端面1t、和在一对主表面1p与端面1t之间配置的一对过渡面1c。过渡面1c是设置用于避免因在玻璃盖片的制造工序方面或者玻璃盖片向便携设备中组装时产生微裂纹而导致的机械强度下降。与过渡面1c同样,对于玻璃基板1,在开口1h的内壁面1w与一对主表面1p之间也形成有过渡面。
    为了使玻璃盖片保持高的机械强度,端面1t和过渡面1c形成为镜面。需要说明的是,镜面通常定义为“对具有无数微细凹凸的粗糙表面进行充分精加工而达到像镜 子那样映出物体的程度后的面(出处:切削·磨削·研磨术语辞典,磨粒加工学会编,工业调查会发行(1995年12月5日))”。例如,某一面上相互正交的两个方向上的表面粗糙度(计算平均粗糙度Ra)为0.1μm以下时,可以定义成该表面为镜面(或平滑面)。即,如果相互正交的两个方向的各向同性表面粗糙度Ra为0.1μm以下,则可以定义为镜面。
    另外,如图1B所示,在实施方式的玻璃盖片的端部,主表面1p与过渡面1c的分界部b11、b12和过渡面1c与端面1t的分界部b21、b22均为带有弧度的形状。需要说明的是,为了抑制在这些分界部处产生应力集中,分界部b11、b12和分界部b21、b22的曲率半径均优选为30~200μm的范围内。
    (2)实施方式的玻璃盖片的玻璃基板的制造方法
    下面,对本实施方式的便携设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法进行说明。图2是依次表示本实施方式的便携设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法中的各工序的图。下面,对各工序进行说明。
    (2-1)板状玻璃层积工序
    板状玻璃层积工序是通过将利用例如下拉法或浮法所制作的规定尺寸的大片板状玻璃在隔着?;げ牡耐苯胁慊佣谱靼遄床AУ牟慊宓墓ば?。
    介于板状玻璃之间的?;げ挠叛∥哂泄娑ń雍锨慷炔⑶抑竽芄话氲牧偈苯雍喜牧?。如此,通过使用临时接合材料作为?;げ?,构成层积体的各板状玻璃难以分离,因此层积体变得容易操作。作为这种临时接合材料,例如紫外线固化树脂(UV固化树脂)具有在规定波长的紫外线的照射下容易固化从而易于进行接合作业这样的优点。作为紫外线固化树脂,优选为能够利用热水、热或有机溶剂使接合后的板状玻璃容易地剥离的紫外线固化树脂。需要说明的是,作为临时接合材料,除了紫外线固化树脂以外,还可以使用蜡、光固化树脂、可见光固化树脂等。蜡由于在规定温度发生软化成为液态而在常温下呈固态,因而易于进行接合/分离作业。
    这种临时接合材料可以以卷状进行设置,使临时接合材料的卷旋转并临时贴附于大片板状玻璃的整个一个面上,进行切断,接着在该临时接合材料之上载放下一片板状玻璃,重复进行上述操作。板状玻璃的层积片数为例如10~100片左右。临时接合材料为UV固化树脂的情况下,对板状玻璃的层积体照射紫外线使临时接合材料固化。需要说明的是,贴附间隔物代替临时接合材料的情况下,可以使用树脂材料、纤 维材料、橡胶材料、金属材料、陶瓷材料的厚度薄的间隔物。
    ?;げ挠捎诨峤哟サ胶笫鍪纯檀砉ば蛑惺褂玫氖纯桃?,因此由对于蚀刻液具有不被溶解/除去性质(即抗蚀刻性)的材料构成。例如作为蚀刻液以氢氟酸为主要成分的情况下,?;げ挠啥郧夥嵛讶苄曰虿蝗苄缘牟牧瞎钩?。
    另外,临时接合材料的厚度为例如200μm以上的情况等过厚的情况下,之后的切断工序等中的碎裂(缺损)会成为问题。另一方面,临时接合材料的厚度为例如10μm以下的情况等过薄的情况下,有时难以从玻璃基板剥离。因此,临时接合材料的厚度优选为10~200μm、进一步优选为20~80μm。
    (2-2)切断工序
    接着,通过圆板切割器(金刚石盘)对大片板状玻璃层积而成的层积体进行纵横分割(切断),制作小片玻璃基板的层积体。该小片玻璃基板的尺寸为比最终得到的玻璃盖片稍大一些的程度。图3中示出通过切断工序得到的小片玻璃基板的层积体10A的立体图。如图3所示,层积体10A为依次层积?;げ?00A和玻璃基板1A的结构。在切断工序后的层积体10A的侧面,?;げ?00A的端面与玻璃基板1A的端面处于同一平面。
    (2-3)开口形成工序
    接着,对于玻璃基板的层积体10A,通过机械加工形成与要在玻璃盖片设置的开口1h对应的开口。需要说明的是,如果玻璃盖片上不需要开口,则也不需要开口形成工序??谛纬晒ば蛑?,使用例如钻头等机械加工方法通过NC加工形成所期望的形状的开口。
    (2-4)形状加工工序
    接下来进行形状加工工序。形状加工工序是按照使玻璃基板的层积体10A的外形成为玻璃盖片的外形形状的方式对层积体10A进行机械加工的工序。形状加工工序中,使用例如研磨机等对玻璃基板的层积体10A的外缘进行磨削加工(NC加工),形成所期望的外形形状。图4中示出通过形状加工工序得到的玻璃基板的层积体10B的示意性立体图。如图4所示,层积体10B为依次层积?;げ?00B和玻璃基板1B的结构。在切断工序后的层积体10B的侧面,?;げ?00B的端面与玻璃基板1B的端面处于同一平面。形状加工后的玻璃基板的端面成为表面性状较粗糙的机械加工面。需要说明的是,图4所示的层积体10B中,示出了在开口形成工序中形成的开 口10H的一个示例。
    (2-5)蚀刻处理工序(端部处理工序)
    蚀刻处理工序是使用图5所示的蚀刻处理装置20对构成层积体10B的各个玻璃基板1B的端部实施蚀刻处理的工序。
    参照图5对蚀刻处理装置20进行说明。如图5所示,蚀刻处理装置20中设置有被蚀刻液L1充满的液槽3。作为蚀刻液L1,只要至少含有氢氟酸就没有特别限定,可以根据需要添加硫酸或盐酸等酸解离常数大于氢氟酸的酸作为添加剂。
    液槽3内优选设置有:保持玻璃基板的层积体10B的保持机构;鼓泡机构等槽内液体循环装置;及包含用于摇动层积体10B的致动器(未图示)的摇动机构5。利用摇动机构5进行的层积体10B的优选摇动例为如图5中箭头所示的那样在层积体10B的层积方向(即玻璃基板的厚度方向)以规定摇动量和规定的单位时间内摇动次数的条件摇动层积体10B。
    对于层积体10B,蚀刻从与液槽3内的蚀刻液接触的玻璃基板的端面开始进行,但随着蚀刻的进行,产生作为反应产物的不溶性或难溶性的盐(例如M3[AlF6]、M3[AlF6]2,M:碱金属、碱土金属)。该不溶性或难溶性的盐能够通过层积体10B的摇动以及蚀刻处理装置20的液体循环系统而从玻璃基板的端面除去。蚀刻处理装置20的液体循环系统由在液槽3的上部设置的溢出槽4、配管8、用于从蚀刻液中除去反应产物的过滤装置6和循环泵7构成。
    该液体循环系统中,液槽3内的蚀刻液从液槽3移动至溢出槽4,通过配管8送至过滤装置6。然后,通过过滤装置6捕捉/除去蚀刻导致的反应产物。除去反应产物后的蚀刻液通过循环泵7从液槽3的底面再次回到液槽3内。
    此处,过滤装置6是用于从蚀刻液中选择性地除去反应产物的装置。另外,过滤装置6优选为能够从蚀刻液中选择性地除去反应产物的构成,例如能够实现利用离心分离选择性地除去或利用沉淀槽选择性地除去等的装置构成。
    通过采用玻璃基板的层积体10B的摇动机构5和液体循环系统,蚀刻的反应产物难以在层积体10B的玻璃基板的端部堆积,因此不需要蚀刻后对蚀刻面的擦洗等物理性处理。因此,本工序可以消除可能因蚀刻后手动擦洗等物理性处理而对玻璃基板端部产生的机械性损伤的可能性。
    下面,作为使用蚀刻处理装置20的蚀刻处理工序的优选方式,对包括如下两个 阶段的工序的蚀刻处理工序(两个阶段的蚀刻处理工序)进行说明,所述两个阶段的工序包括:对形状加工工序后的层积体10B进行端面和过渡面的镜面化的镜面化处理工序;和进行过渡面形成的过渡面形成工序。这两个阶段的蚀刻处理工序中,镜面化处理工序和过渡面形成工序使用不同的蚀刻处理装置20连续地进行。其目的在于,通过进行两个阶段的蚀刻,实现玻璃基板的过渡面的形成和端部及过渡面的镜面化。
    本发明人对与不同蚀刻液组成对应的过渡面形成的程度(倒角量)和镜面化的程度(例如表面粗糙度)进行了反复尝试试验,结果发现,优选在过渡面形成工序和镜面化处理工序中使用组成各自不同的蚀刻液。具体来说,在过渡面形成工序用的蚀刻液和镜面化处理工序用的蚀刻液中,优选使氢氟酸与其它酸(添加剂)的混合比发生变化。此处,图6中示出通过蚀刻得到的倒角量与蚀刻液中的硫酸添加量之间的关系的一个示例。该图6的曲线是使每1kg蚀刻液总量的氢氟酸为10[mol]并使每1kg蚀刻液总量的硫酸(H2SO4)的添加量变化时的曲线。由图6可知,若作为便携设备用玻璃盖片的玻璃基板所要求的倒角量为至少60μm左右,作为添加的硫酸量优选为例如3~4[mol]以下。
    另一方面可知,蚀刻液中添加的硫酸量至少为3~4[mol]以上时,玻璃基板的端部表面被平滑化而形成镜面。即可知,镜面化处理工序中的蚀刻液的添加剂的浓度优选高于过渡面形成工序中的蚀刻液的添加剂的浓度。蚀刻液中作为添加剂的酸的浓度低时,玻璃基板的端部的过渡面变好(即取得大的过渡面倒角量),以化学蚀刻的方式发挥作用。另一方面,蚀刻液中作为添加剂的酸的浓度高时,以化学抛光的方式发挥作用,玻璃基板的端面被平滑化而得到几乎没有凹凸的良好端面。
    更具体来说,镜面化处理工序中的蚀刻液中的氢氟酸与添加剂的混合比(mol比)优选为相对于每1kg蚀刻液总量为10:3~10:20的范围内、进一步优选为10:4~10:9的范围内。另一方面,对于过渡面形成工序中的蚀刻液中的氢氟酸与添加剂的混合比而言,只要蚀刻液中的添加剂的浓度低于镜面化处理工序的情况即可。需要说明的是,过渡面形成工序中的蚀刻液可以仅为氢氟酸(即可以不添加添加剂)。
    下面,参照图7,对具体的两个阶段的蚀刻处理工序的步骤的一个示例进行说明。图7的步骤S1~S4为逐步示意性表示镜面化处理工序中玻璃基板1B的端部的表面性状变化和过渡面形成工序中玻璃基板1B的端部形状变化的图。图7的步骤S1表示初始状态的(即形状加工工序后的)层积体10B,构成层积体10B的?;げ?00B的 端面与玻璃基板1B的端面由于作为上一工序的形状加工工序中的机械加工而处于同一平面(机械加工面)。
    首先,镜面化处理工序中,利用按照使添加剂浓度为上述浓度的方式制备的蚀刻液充满蚀刻处理装置20的液槽3内,将层积体10B安置于摇动机构5,利用摇动机构5以规定摇动量、摇动次数使层积体10B摇动一定时间(例如3分钟)。该镜面化处理工序中,进行玻璃基板的端面被平滑化而形成几乎没有凹凸的良好端面的化学抛光。其结果为,如图7的步骤S2所示,对于各玻璃基板1B的端面和过渡面而言,微裂纹和微小凹凸被除去而形成镜面。
    需要说明的是,利用开口形成工序形成有开口10H的情况下,由于开口内也充满了蚀刻液,因此通过镜面化处理工序,按照使构成层积体10B的各玻璃基板1B的开口的内壁面和该内壁面与主表面之间的过渡面形成镜面的方式进行蚀刻处理。
    接着,过渡面形成工序中,将层积体10B移入与镜面化处理工序中使用的液槽不同的液槽3中,液槽3用按照添加剂浓度达到上述浓度的方式制备的蚀刻液(即添加剂浓度低于镜面化处理工序的情况的蚀刻液)充满,利用摇动机构5以规定摇动量、摇动次数使层积体10B摇动一定时间(例如3分钟)。该过渡面形成工序中,对玻璃基板的端面进行研磨,并且进行形成介于主表面与端面之间的过渡面的化学蚀刻。其结果是,如图7的步骤S3所示,蚀刻从构成层积体10B的各玻璃基板1B的端面1t开始进行。即,?;げ?00B由于具有抗蚀刻性而不会被溶解/除去,但与蚀刻液接触的玻璃基板1B的端面1t相比于步骤S2的状态被溶解/除去。随着蚀刻的进行,例如玻璃基板1B的端面1t被溶解/除去至相比?;げ?00B的端面为例如20~100μm左右的内侧。即,如图7的步骤S3所示,按照构成层积体10B的各玻璃基板1B的端面1t的位置向主表面1p的面方向内侧变化的方式,在设置于各玻璃基板1B的一对?;げ?00B彼此之间使上述玻璃基板溶解于上述蚀刻液,由此在一对?;げ?00B上形成突出部100j(以玻璃基板的端面1t为基准突出至外侧的?;げ?00B的部分)。
    进一步,由于蚀刻处理装置20的摇动作用,蚀刻液在?;げ?00B与玻璃基板1B的界面(图7中以BD表示)以分子水平向内侧渗透,由此如图7的步骤S4所示形成过渡面1c。此时,由于实质上进行各向同性蚀刻,因此主表面1p与过渡面1c的分界部和过渡面1c与端面1t的分界部均形成带有弧度的形状(参照图1B)。
    需要说明的是,利用开口形成工序形成有开口10H的情况下,在开口内也充满 了蚀刻液,因此通过过渡面形成工序,在构成层积体10B的各玻璃基板1B的开口的内壁面与主表面之间形成过渡面。
    图8中示意性地示出蚀刻处理装置20的摇动作用。蚀刻处理装置20中,若沿层积体10B的上下方向、即与玻璃基板的厚度方向平行地进行摇动,则形成了?;げ?00B的突出部100j,因此如图8所示,层积体10B向下方向移动时,产生蚀刻液朝向玻璃基板的端面1t的流动F1,层积体10B向上方向移动时,产生蚀刻液朝向玻璃基板的端面1t的流动F2。由此,蚀刻液沿着?;げ?00B与玻璃基板1B的界面BD(参照图7)以分子水平向内侧渗透,将介于主表面1p和端面1t之间的部分溶解/除去。其结果是,在主表面1p和端面1t之间形成过渡面1c。所形成的过渡面1c的面内方向的宽度(倒角量)例如为70~100μm左右。
    需要说明的是,蚀刻处理装置20中,层积体10B的摇动方向不限于上述方向,也可以为其它摇动方向。例如,也可以沿着与玻璃基板1B的主表面平行的方向摇动。
    需要说明的是,为了使蚀刻液在层积体10B的开口10H内充分流动从而形成良好的开口内的过渡面,优选控制层积体10B的层积方向的摇动量。例如,作为摇动条件,摇动量为作为蚀刻处理工序对象的玻璃基板与?;げ牡暮穸戎?在图5所示例中为层积体10B在层积方向的长度)的2倍以上,摇动次数优选为1~60次/分钟。另外,为了进一步提高蚀刻液的循环效果,摇动次数更优选为10~30次/分钟。
    需要说明的是,蚀刻处理装置20中,层积体10B的摇动方向不限于上述方向,也可以是其它摇动方向。例如,也可以沿着与玻璃基板1B的主表面平行的方向(即前后左右的方向)摇动。只要使蚀刻液相对于玻璃基板或其层积体进行相对移动即可,对其摇动方向没有限制。通过使蚀刻液相对于玻璃基板相对移动,产生蚀刻液朝向端面的流动,因而蚀刻液由此渗透至?;げ暮筒AЩ宓慕缑?,形成过渡面。
    需要说明的是,本实施方式的制造方法不限于上述两个阶段的蚀刻处理工序。例如,在已经通过对形状加工工序后的层积体10B预先实施利用刷光的机械加工(未图示;参照例如上述引用文献1)或者利用成型砂轮的机械磨削加工等而形成有过渡面的层积体10B作为蚀刻处理对象时,无需通过蚀刻形成过渡面。此时,上述蚀刻处理工序仅以端面和过渡面的镜面化作为目的,与上述镜面化处理工序同样,蚀刻液中的氢氟酸与添加剂(酸解离常数大于氢氟酸的酸)的混合比(mol比)优选为相对于每1kg蚀刻液总量为10:3~10:20的范围内、进一步优选为10:4~1:12的范围内。需 要说明的是,镜面化处理工序的摇动条件也与过渡面形成工序的摇动条件相同。
    另外,上述蚀刻处理工序中,对依次进行镜面化处理工序和过渡面形成工序的情况进行了说明,但是也可以将镜面化处理工序和过渡面形成工序的顺序互换。即,也可以先进行过渡面形成工序,之后进行镜面化处理工序。
    此处,上述蚀刻处理工序(镜面化处理工序或过渡面形成工序)中,为了抑制可能在开口的内壁部存在的损坏层导致的玻璃基板在化学强化工序中的破损,预先确定蚀刻处理的加工余量。蚀刻工序中的开口的内壁部的加工余量(溶解量)可以与玻璃基板1B的端面1t的情况同样设定为20~200μm。另外,为了更切实地除去损坏层,优选设定为50μm以上,为了提高生产效率,优选设定为100μm以下。
    (2-6)剥离工序
    剥离工序是对玻璃基板的层积体10B进行逐片剥离而从层积体10B分离出单片的玻璃基板的工序。剥离工序中的剥离方法取决于?;げ牡奶匦?,例如由紫外线固化树脂构成的?;げ?临时接合材料)之中存在有可在热水(摄氏80~90度)的环境下剥离的类型的?;げ?。此时,使层积体10B浸渍在含有热水的容器内,由此可以将层积体10B剥离(分离)成单片的玻璃基板。
    (2-7)化学强化工序
    接着,进行化学强化工序。
    化学强化工序中,将两片以上的玻璃基板装填在载具(Cassette)(支撑部件)中,将载具浸渍在含有熔融盐的化学强化处理液中。由此,使玻璃基板中含有的一种以上碱金属与熔融盐的碱金属之间进行离子交换处理,在玻璃基板的表层部分形成压应力层。
    熔融盐的组成和温度以及浸渍时间可以根据玻璃基板的玻璃组成和在玻璃基板的表层部分形成的压应力层的厚度等进行适当选择,如果玻璃基板的玻璃组成是上述的铝硅酸盐玻璃或钠钙玻璃,则优选利用使化学强化处理液的处理温度通常为500℃以下的低温型离子交换法。这是因为,对于在玻璃的退火点以上的温度范围进行离子交换的高温型离子交换法而言,无法得到如低温型离子交换法那样高的机械强度,并且,强化处理中玻璃表面被熔融盐侵蚀,透明性容易受损,因此难以得到适合于便携设备用玻璃盖片的玻璃基板。例如,在本实施方式的化学强化工序中,熔融盐的组成和温度以及浸渍时间优选从如下示例出的范围中选择。
    ·熔融盐的组成:硝酸钾或者硝酸钾与硝酸钠的混合盐
    ·熔融盐的温度:320℃~470℃
    ·浸渍时间:3分钟~600分钟
    (2-8)最终清洗工序
    最终清洗工序中,包括例如将两片以上的化学强化后的玻璃基板在放置于托盘上的状态下进行的酸清洗、碱清洗、利用纯水的漂洗、利用IPA(异丙醇)的清洗中的至少一种。
    实施例
    下面,通过实施例对本发明进行进一步的说明。但是,本发明不限于实施例所示的方式。
    将最低限度含有硅、铝和钠各自的氧化物的铝硅酸盐玻璃,尤其是包含氧化硅的含量多而氧化铝含量相对少的玻璃的铝硅酸盐玻璃通过下拉法成型成板厚为0.5mm的板状玻璃。通过原子力显微镜对该通过下拉法形成的板状玻璃的主表面的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)进行了考察,结果为10nm。
    将上述板状玻璃裁切成370mm×470mm尺寸的矩形玻璃基板,对于裁切后的玻璃基板,在其表面均匀贴附作为临时接合材料的紫外线固化树脂材料,在此基础上进行层积,制作了层积体。进一步对层积体照射可见光使树脂材料固化,使所层积的玻璃基板不会发生分离。
    [实施例1~5和比较例1、2的层积体]
    ·玻璃基板的层积片数:20片
    ·临时接合材料:紫外线固化树脂材料
    ·临时接合材料的厚度:约20μm
    制作出实施例和比较例的层积体后,使用图5所示的蚀刻处理装置,进行两个阶段的蚀刻处理,该两个阶段的蚀刻处理依次对构成层积体的各玻璃基板的端部进行镜面化处理工序和过渡面形成工序。在镜面化处理工序和过渡面形成工序中使用不同的蚀刻处理装置。蚀刻处理条件如下设定。需要说明的是,各工序中的蚀刻液中的氢氟酸(HF)与作为添加剂的硫酸(H2SO4)的混合比如表1所示。
    [镜面化处理工序的蚀刻处理条件]
    ·蚀刻液温度:40℃
    ·循环流量:20升/分钟
    ·摇动时间:3分种
    ·摇动量:120mm(p-p)
    ·摇动次数:30次/分钟
    [过渡面形成工序的蚀刻处理条件]
    ·蚀刻液温度:35℃
    ·循环流量:10升/分钟
    ·摇动时间:5分钟
    ·摇动量:20mm(p-p)
    ·摇动次数:25次/分钟
    接着,将层积体从蚀刻处理装置中取出,浸渍在热水(摄氏80~90度)中,分离成两片以上的玻璃基板。此时,在各玻璃基板的表面未观察到异常。对于所得到的玻璃基板,对过渡面的倒角量和端面及过渡面的表面粗糙度进行了测定和评价。过渡面的倒角量和端面及过渡面的表面粗糙度的测定方法和评价标准如下所述。
    通过光学显微镜将玻璃基板的端部放大200倍,测定过渡面的倒角量,倒角量为70~100μm时评价为“○”、50~70μm时评价为“△”、50μm以下时评价为“×”。需要说明的是,“○”或“△”是合格的。
    另外,端面和过渡面的表面粗糙度以根据JIS B 0601:2001规定的算术平均粗糙度Ra表示,例如用Keyence公司制造的激光显微镜(VK-9700)进行测定,按照由JIS B0633:2001规定的方法算出。此时,分别对于各个端面和过渡面,算出相互正交的两个方向上的算术平均粗糙度Ra。其结果是,两个方向均为0.05μm以下时评价为“○”、两个方向均为0.1μm以下时评价为“△”、至少一个方向大于0.2μm时评价为“×”。需要说明的是,“○”或“△”为合格。
    [表1]

    (※1)HF与H2SO4的混合比是相对于每1kg蚀刻液总量的物质的量(mol)之比。
    由表1所示的评价结果可知,镜面化处理工序中的蚀刻液的H2SO4浓度高于过渡面形成工序中的蚀刻液的H2SO4浓度时(实施例1~5),过渡面的倒角量和端面及过渡面的表面粗糙度这两者均是良好的。尤其是,在HF与H2SO4的混合比为10:4~10:20的范围内时是特别良好的。对于实施例1~5情况下的玻璃基板,利用激光显微镜将端面和过渡面放大200倍进行观察,结果未确认到微裂纹和微小凹凸,其为极其平滑且可称为镜面的表面性状。另一方面,比较例中,在任一工序中H2SO4的浓度均不适当,过渡面的倒角量或端面及过渡面的表面粗糙度不是良好的。
    进一步,对于比较例1和实施例1~5的玻璃基板,通过四点弯曲试验法测定破坏载荷,算出玻璃基板的四点弯曲强度。需要说明的是,评价样品的外形尺寸为100.4mm×47.4mm。其结果是,比较例1的情况下,破坏载荷约为500MPa,实施例1~5的情况下,破坏载荷均大于600MPa。即确认到,相比于非镜面的情况,玻璃基板的端面和过渡面为镜面的情况下的机械强度提高了。
    [比较例3和实施例6、7]
    接着,改变实施例1的制造条件,制成了带开口的玻璃基板。具体来说,与实施例1同样地制成玻璃基板的层积体,通过日本特开2009-256125号公报中记载的方法,使用刷和游离磨粒对玻璃基板的层积体的端部进行研磨。并且,在层积体中的玻璃基板的端部形成一对过渡面,将层积体分离并实施化学强化,得到了比较例3的玻璃基板。另外,在比较例3的制造过程中,在进行端部的研磨前,通过机械加工方法在自 裁切后的层积体的长度方向的一端空出30mm间隔形成1.3mm×10.0mm的俯视呈长孔状的开口,使用刷和游离磨粒对端部和开口的内壁部进行研磨,将层积体分离,对分离后的玻璃基板实施化学强化。如此,作为比较例3的玻璃基板,得到了无开口的玻璃基板和带开口的玻璃基板。
    另外,部分改变比较例3的制造工序,使用刷和游离磨粒对层积体的端部进行研磨后,在与实施例3的镜面化处理相同的条件下对层积体的端部利用蚀刻实施镜面化处理。并且,将层积体分离,对分离后的玻璃基板实施化学强化,得到了实施例6的玻璃基板。另外,在实施例6的玻璃基板的制造过程中,在层积状态下形成1.3mm×10.0mm的俯视呈长孔状的开口,对开口的内壁部进行镜面化处理(蚀刻处理),也得到了带开口的实施例6的玻璃基板。
    进一步,通过与实施例3同样的制造条件,得到了实施例7的玻璃基板。另外,在实施例7的玻璃基板的制造过程中,在层积状态下形成1.3mm×10.0mm的俯视呈长孔状的开口,对开口的内壁部进行镜面化处理(蚀刻处理),也得到了带开口的实施例7的玻璃基板。
    并且,对于实施例6、7和比较例3的玻璃基板,通过根据JIS-R1601的四点弯曲试验法测定破坏载荷,求出了玻璃基板的四点弯曲强度。其结果示于下述表2中。需要说明的是,样品数各为100片,表2中表示通过四点弯曲试验所得到的值的范围。
    [表2]
     无开口[MPa]有开口[MPa]比较例3200~40050~200实施例6600~700600~700实施例7900~1200900~1200
    如表2的实施例6和比较例3所示,确认到即使是通过刷光在玻璃基板的端部形成有一对过渡面的情况下,也能够通过之后利用蚀刻处理进行镜面化处理,从而实现提高玻璃基板的机械强度。另外确认到,带开口的情况能够实现更显著的强度提高。进一步,如实施例6和实施例7所示确认到,代替刷光而预先实施镜面化处理工序后通过蚀刻处理进行过渡面形成,该情况下最能实现机械强度的提高。
    [比较例4、5和实施例8]
    接着,按照以单片玻璃基板为单位进行各工序的方式、即单片方式,通过使用成型砂轮的磨削加工在玻璃基板的端部形成一对过渡面。之后,对磨削加工后的玻璃基 板实施化学强化,得到了比较例4的玻璃基板。另外,在比较例4的制造过程中,使用刷和游离磨粒对玻璃基板的端部进行研磨后,实施化学处理,得到了比较例5的玻璃基板。在这些比较例4、5的玻璃基板的制造过程中分别使用机械加工方法形成1.3mm×10.0mm的俯视呈长孔状的开口,实施化学强化,得到了带开口的比较例4、5的玻璃基板。
    另外,部分改变比较例4的玻璃基板的制造工序,进行使用成型砂轮的磨削加工后,以与实施例3的镜面化处理相同的条件通过蚀刻对玻璃基板的端部实施镜面化处理。并且,对玻璃基板实施化学强化,得到了实施例8的玻璃基板。进一步,在实施例8的玻璃基板的制造过程中,形成1.3mm×10.0mm的俯视呈长孔状的开口,对开口内部进行镜面化处理(蚀刻处理),得到了带开口的实施例8的玻璃基板。
    并且,对于这些样品,通过根据JIS-R1601的四点弯曲试验法测定破坏载荷,求出玻璃基板的四点弯曲强度。其结果示于下述表3中。需要说明的是,样品数各为100片,表3中表示通过四点弯曲试验所得到的值的范围。
    [表3]
     无开口[MPa]有开口[MPa]比较例450~15050~150比较例5200~50050~200实施例8700~1000700~1000
    如表3的实施例8和比较例4、5所示确认到,即便是通过单片方式在玻璃基板的端部形成过渡面的情况下,也能够通过之后利用蚀刻处理进行镜面化处理,从而实现提高玻璃基板的机械强度。另外确认到,如比较例5那样的刷光方式的情况下,无法充分研磨开口的内壁部,无法除去在开口的内壁部存在的损坏层。
    此处,对于按照实施例8的方式制成的玻璃基板(带开口)而言,化学强化工序中的成品率约为98%。与此相对,对于按照比较例5的方式制成的玻璃基板(带开口)而言,化学强化工序中的成品率约为40%。具体来说,对于以比较例2的方法制成的玻璃基板而言,确认到在化学强化工序时于切口(スリット)周边产生缺损或裂纹。这是因为,由于化学强化时玻璃基板的热膨胀和化学强化时与离子交换相伴的应力变化,导致在利用钻头等机械加工形成开口时,开口的内壁部的损坏层的微裂纹发生扩展。此外确认到,不仅是开口的内壁部,对于玻璃基板的外周而言也是在未通过蚀刻处理除去损坏层的情况下,由于损坏层的影响,化学强化工序中的成品率大幅下降。
    因此,以机械加工方式进行外形加工和开口形成中至少之一的情况下,需要通过蚀刻处理除去机械加工产生的损坏层,而通过利用蚀刻处理除去机械加工产生的损坏层,不仅能够提高机械强度,还能够提高成品率。
    上面,对本发明的实施方式进行了详细说明,但本发明的电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法不限于上述实施方式,可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种改良和变更。
    例如,上述实施方式中,对以两片以上玻璃基板的层积体为对象进行开口形成工序、形状加工工序和蚀刻处理工序的示例进行了说明。然而,本发明的加工方式不限于这种层积方式,也可以是以单片的玻璃基板为单位进行各工序的方式(单片方式)。另外,也可以在以单片方式进行开口形成工序和形状加工工序中的至少之一后,层积玻璃基板,对层积体进行蚀刻处理。
    另外,在上述实施方式中,对将本发明应用于便携设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法的示例进行了说明。然而,本发明也可以应用于作为触摸传感器中的内部基板的覆盖部件而使用的触摸传感器用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法。

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