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J-GLOBAL ID：201302204675476810   整理番号：13A0839621

固体イオン交換法によるレーザ加工用ガラスの開発-ガラス中での金属イオンの拡散・ドリフト挙動の数値解析-

Development of Laser-Machinable Glass by Electric Field-Assisted Solid-State Ion Exchange-Numerical Analysis of Drift-Diffusion Behavior of Metal Ions in Glass Material-

著者 (5件)： 松坂壮太 (千葉大 大学院) ,  小早川友子 (千葉大 大学院) ,  小早川友子 (千葉市役所) ,  比田井洋史 (千葉大 大学院) ,  森田昇 (千葉大 大学院)
資料名： 精密工学会誌  (Journal of the Japan Society for Precision Engineering)
巻： 79  号： 5  ページ： 455-459  発行年： 2013年05月05日 
JST資料番号： F0268C  ISSN： 0912-0289  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 本研究では,ガラスのレーザ加工特性向上を目的とし,電圧印加を併用した固体イオン交換法を用いてホウケイ酸ガラス表面に金属イオンを添加した。イオンの添加深さを正確に予測するため,電場の存在するガラス中での金属イオンの拡散・ドリフト挙動を数値解析し,拡散係数の違いによる浸入挙動の差異を明らかにした。これにより得た主な知見を次に示した。1)実験中に得られた電流の測定値を数値計算に取り込むことにより,個々の試料の添加深さを正確に予測できること,2)紫外線ナノ秒レーザを用いて銀イオン添加ガラスに穴加工実験をした結果,添加深さの推定値はレーザ加工特性の向上領域によく一致しており,本手法の有効性を示したこと,3)本ガラスは,レーザ照射のみにより高品質な微細加工が可能となることから,マイクロ流体デバイスやMEMSデバイスの基板材料としての利用を想定できること,4)現時点では,ガラスの機械的強度や化学的安定性に対する金属添加の影響について,十分な調査は実施できていないが,本ガラスの有する問題点の一例として,イオンの浸入に起因した若干の反り(25mm角の試料で,添加面側を凸にして10~15μm程度)が生ずること。

シソーラス用語： *ホウケイ酸ガラス ,  *レーザ加工 ,  *マイクロマシニング ,  *イオン交換 ,  *金属イオン ,  電場効果 ,  レーザ照射 ,  数値解法 ,  シミュレーション ,  基板 ,  電気装置部品 ,  *イオン拡散 ,  *ドリフト ,  ガラス基板 ,  数値シミュレーション

分類 (2件)： 特殊加工  (QC04000Y) ,  電気・電子部品一搬  (NA05010H)

引用文献 (12件)：

• 1) J. Zhang, K. Sugioka and K. Midorikawa : Direct Fabrication of Microgratings in Fused Quartz by Laser-induced Plasma-assisted Ablation with a KrF Excimer Laser, Optics Letters 23 (1998) 1486.
• 2) X. Ding, Y. Kawaguchi, T. Sato, A. Narazaki, R. Kurosaki and H. Niino : Micromachining of Quartz Crystal with Excimer Lasers by Laser-Induced Backside Wet Etching, Applied Physics A 69 (1999) S271.
• 3) S. Nikumb, Q. Chen, C. Li, H. Reshef, H. Y. Zheng, H. Qiu and D. Low : Precision Glass Machining, drilling and Profile Cutting by Short Pulse Lasers, Thin Solid Films, 477 (2005) 216.
• 4) K. Tsunetomo and T. Koyama : Direct Formation of a Surface-relief Grating on Glass by Ultraviolet-visible Laser Irradiation, Optics Letters, 22 (1997) 411.
• 5) T. Koyama and K. Tsunetomo : Laser Micromachining of Silicate Glasses Containing Silver Ions Using a Pulsed Laser, Japanese Journal of Applied Physics, 36 (1997) L244.

タイトルに関連する用語 (10件)： 固体 ,  イオン交換 ,  レーザ加工 ,  ガラス ,  開発 ,  金属イオン ,  拡散 ,  ドリフト ,  挙動 ,  数値解析