技術セミナー・研修・出版・書籍・通信教育・eラーニング・講師派遣の テックセミナー ジェーピー

ガラス高機能化への加工技術書

ガラス高機能化への加工技術書

~ガラス強化、表面微細加工、接着、コーティング~
ガラス高機能化への加工技術書の画像

概要

本書では、エレクトロニクス、オプティクス、エネルギーなどの先端分野で応用されるガラスについて、基礎から解説し、強化・薄型化・高平坦化・薄膜生成・接着など、高機能化のための加工技術について網羅的に解説しております。

ご案内

 ガラスの歴史は古く、紀元前4000年より前にエジプトやメソポタミアで既に作られていたと考えられている、材料のなかではもっとも古いものの1つです。永い年月を経てなお、現代の様々な分野で活用されています。
 近年、スマートフォンの台頭を機に、エレクトロニクス分野で再び注目を浴び始めただけではなく、フォトニクス、エネルギー、バイオテクノロジーなど様々な先端技術においてガラスという材料 がその価値を見出されています。
 しかしながら、脆性材料であるガラスをいかに製品に応用していくかは、多くの企業にとって課題でもありました。
 そのような現状を踏まえ、製品応用のための加工技術を徹底的に理解いただけるような内容の書籍を企画いたしました。
 ガラスは、これからも様々な分野で、より強く、より薄く、より加工しやすくなり、応用されていくでしょう。その際の一指針として、ご活用いただけたら幸いです。
(企画担当)

ポイント

  • ガラスの破壊現象を知り、破損解析によって信頼性を勝ち取るためには?
  • 脆性材料であるガラスを強化することによって、高い強度を得る
  • 高平坦化、薄片化への要求に対応するための適切な研磨法は?
  • ガラスの表面微細加工により、商品への対応を図る
  • ガラス上へのコーティングにおける適切な手法を知る
  • 薄板ガラスの製法から商品応用化まで徹底解説

本文より一部抜粋

 壊れたガラス製品を調べることにより破損の原因を明らかにすることを,狭い意味での破損事故解析といい,さらに,再発防止対策や製品設計の改善までを考えることを,広い意味での破損事故解析という。モノづくりには広い意味での破損事故解析が重要である。
 その破損が製品の欠陥によるものか,使い方の誤りによるものかなど原因がわかれば,的確な防止対策を立てることができ,未然に事故を防ぐことができるのである。事故という不名誉なことの後始末的な要素が強いので,あまりやりたくない仕事,あまり関わりたくない仕事と考える人もいるが,事故をきちんと調べて,結果をその後の安全設計に反映させれば,従来より安全で信頼性の高い製品をつくることができるのである。
(第2章2節より)

 従来の磁場利用研磨法において媒介に使用するMFとMRFは,砥粒の分散性や流動性,また保持力に一長一短があり,研磨効率や加工精度の安定性の点で問題がある。そこで, MF の粒子安定性と流動性,MRF の粒子保持力を併せ持つ新たな磁気感応性流体である磁気混合流体MCF14)を媒介に使用する新しい磁場利用研磨法を筆者らが提案した。
 MCF の中に砥粒を混合すると,一種の新しい磁場に反応する機能性スラリー(以下ではMCFスラリーと呼ぶ)が作製される。これまで平面や小曲率鏡面の鏡面仕上げに適用したところ,その有効性が確認され,特に微細リブや溝を有する微細3D 表面の研磨に有効であることが明らかになった…
(第3章5節より)

 ガラス上への金属皮膜形成には,真空製膜法とめっき法が適用可能である。めっきは,宝飾品等の装飾,自動車等の機械部品の防食から半導体パッケージやチップ部品,これを搭載するプリント配線板やハードディスクドライブ等電子機器の製造まで,われわれの日常生活には欠かせない技術である。
 被めっき物は金属だけでなく,ガラス,樹脂やセラミック等の絶縁体まで幅広く用いられている。めっきに必要な設備は真空成膜装置と比較して低い投資ですみ,皮膜析出速度が速く,量産性において優れていると考えられる。ガラス上へのめっきの適用は,鏡製造における銀めっき,プリント配線板のガラスクロスへの銅めっきが代表的なものであり,工業的に幅広く用いられている。
(第6章3節より)

目次

第1章 主な種類のガラス組成及び特性

  • 1. ガラスの定義
  • 2. ガラスの構造と特徴
  • 3. ガラスの組成
    • 3.1 酸化物ガラス
    • 3.2 非酸化物ガラス
    • 3.3 混合系ガラス
  • 4. ガラスの特性
    • 4.1 光特性
    • 4.2 機械特性
    • 4.3 熱特性
      • 4.3.1 熱膨張と熱収縮
      • 4.3.2 熱伝導
      • 4.3.3 粘度
    • 4.4 化学特性

第2章 ガラス破壊現象の把握及び破損事故解析

第1節 ガラスの破壊現象における破壊応力と破壊挙動
  • 1. ガラスの理論強度と表面傷を有するガラスの実強度
    • 1.1 応力,ひずみ,弾性率
    • 1.2 理論強度と実強度
  • 2. 応力拡大係数
  • 3. 破壊靭性値と臨界エネルギー解放率
    • 3.1 破壊靭性値
    • 3.2 臨界エネルギー解放率
  • 4. ワイブル統計
  • 5. 疲労破壊(応力腐食)
    • 5.1 き裂の速度
    • 5.2 ガラスの疲労
  • 6. ガラスの押し込み変形
    • 6.1 ガラスの硬度と押し込み残留応力
    • 6.2 押し込み変形が き裂発生に与える影響
第2節 ガラス製品の破損事故解析
  • 1. 破損事故解析の重要性
  • 2. ガラスはなぜ壊れやすいのか
  • 3. ガラス製品の強度とはなにか
  • 4. ガラスの破面とクラックの見方
    • 4.1 激しい衝撃(機械的衝撃など)による破面
    • 4.2 緩やかな衝撃(熱的衝撃など)による破面
    • 4.3 破面の模式図
    • 4.4 クラックの枝分かれと波面の関係
    • 4.5 クラックの見方
    • 4.6激しい破壊、穏やかな破壊の特徴
  • 5. 破損事故解析の進め方
    • 5.1 破損状況の調査
    • 5.2 破片の回収
    • 5.3 破片の観察、復元
    • 5.4 クラックの観察、起点の確認
    • 5.5 破壊の全容及び原因の究明
  • 6. 事故より学ぶこと

第3章 ガラス強化法による高強度ガラスへのアプローチ

第1節 物理強化ガラスの概論及びシミュレーション技術
  • 1. 物理強化ガラスの概論
  • 2. 風冷強化ガラスの製造技術
    • 2.1 垂直吊り強化法
    • 2.2 ガス炉法
    • 2.3 水平曲げ強化法
    • 2.4 風冷強化用ノズル設計技術
    • 2.5 薄板ガラス物理強化
  • 3. 風冷強化ガラスの残留応力シミュレーション技術
    • 3.1 ガラス物理強化シミュレーションとNarayanaswamyモデル
    • 3.2 ガラス物理強化シミュレーションの事例
  • 3,3 風冷強化ガラス製造にともなう光学的歪の解析
    • 3.4 ガラス物理強化シミュレーションの課題
第2節 ガラスの化学強化
  • 1. 化学強化(低温型イオン交換法)の方法
    • 1.1 強化の原理
    • 1.2 イオン交換と拡散
    • 1.3 応力の発生と緩和
    • 1.4 イオン交換の方法
      • 1.4.1 イオン交換用溶融塩とその条件
      • 1.4.2 溶融塩の汚染
  • 2. ガラス組成
  • 3. 化学強化したガラスの性能
    • 3.1 実用ガラスの強度
    • 3.2 化学強化ガラスの諸特性
      • 3.2.1 応力分布
      • 3.2.2 強度
      • 3.2.3 その他の性質

第4章 ガラスの研削・研磨技術および表面形状評価

第1節 ガラスのクラックフリー研削技術
  • 1. ガラスの弾性と塑性
  • 2. 研削加工における弾性と塑性
    • 2.1 研削加工プロセスにおける弾性と塑性
    • 2.2 ガラスの単刃フライカットにおける弾性・塑性・脆性
    • 2.3 ガラスの加工精度と弾性・塑性
  • 3. クラックフリー研削加工
    • 3.1 クラックフリー研削を実現するための基本的考え方
    • 3.2 切れ刃トランケーションの効果
    • 3.3 クラックフリー研削の事例
第2節 固定砥粒によるガラス研磨技術
  • 1. DP による固定砥粒研磨のための計算機シミュレーション
    • 1.1 計算機シミュレーションの概要
    • 1.2 片面枚葉方式を対象とした最適化シミュレーション
  • 2. 計算機シミュレーション結果に基づくガラス基板の固定砥粒研磨特性
    • 2.1 試験方法と意義
    • 2.2 ガラス基板の固定砥粒研磨による表面性状創成過程
    • 2.3 DP 定盤の表面積比率が研磨特性に及ぼす影響
      • 2.3.1 表面積比率が研磨距離特性に及ぼす影響に関する計算機シミュレーション
      • 2.3.2 表面積比率が研磨距離特性に及ぼす影響
    • 2.4 ガラス基板の表面粗さ
第3節 CMP によるガラスの超精密研磨技術
  • 1. ガラス研磨メカニズムの考察
  • 2. 加工環境コントロール研磨技術
  • 3. 酸化セリウムに替わる新規代替砥粒
第4節 ELID 研削と磁性流体研磨(MRF)を相乗した超精密加工プロセス
  • 1. 超精密ELID 鏡面研削の特徴
  • 2. 磁性流体研磨(MRF)法
    • 2.1 原理と特徴
    • 2.2 加工手法
  • 3. 加工実験と考察
    • 3.1 形状精度の改善効果
    • 3.2 前加工面によるMRF 特性の差異
    • 3.3 表面粗さと形状精度の両立
  • 4. ナノプレシジョンELID 研削
第5節 磁気混合流体(MCF)における研磨のメカニズム及び応用
  • 1. 磁気混合流体(MCF)スラリーの組成と磁場作用下の挙動
    • 1.1 組成
    • 1.2 スタティック(静的)磁場作用下の挙動
    • 1.3 ダイナミック(動的)磁場作用下の形状復元現象
    • 1.4 磁場作用下の加工力
  • 2. 研磨加工特性
    • 2.1 加工原理と実験装置
    • 2.2 各種材料のテスト結果

第5章 ガラスの表面微細加工技術

第1節 ガラスの洗浄技術
  • 1. ガラスの表面
  • 2. ガラス表面の汚染
  • 3. 代表的な汚れの表面からの汚れの剥離技術とその機構
    • 3.1 代表的な汚れ
    • 3.2 汚れの剥離機構
      • 3.2.1 汚れおよび被洗浄表面の洗浄液によるぬれ
      • 3.2.2 有機質汚れの剥離
      • 3.2.3 無機質汚れの剥離
      • 3.2.4 粒子汚れの剥離
  • 4. いろいろな汚れが付着している表面の洗浄
  • 5. 利用可能な洗浄技術
    • 5.1 湿式洗浄技術
    • 5.2 物理洗浄技術
      • 5.2.1 超音波技術
      • 5.2.2 低圧フラッシング技術
      • 5.2.3 ウエットブラスト洗浄技術
      • 5.2.4 2 流体ジェット洗浄
      • 5.2.5 マイクロバブルを利用した洗浄技術
    • 5.3 乾式洗浄技術
      • 5.3.1 紫外光の利用
      • 5.3.2 光励起洗浄
      • 5.3.3 フッ化水素(HF)ベーパ洗浄
  • 6. 実際のガラス洗浄
第2節 ガラスのモールドプレス技術およびナノインプリント技術
  • 1. モールド材料と成形装置
  • 2. モールドの微細加工
    • 2.1 ドライ加工法
    • 2.2 切削加工法
  • 3. ガラス成形プロセス
  • 4. 成形・離型特性の評価
  • 5. ガラスインプリントによって得られる光学素子
    • 5.1 反射防止構造
    • 5.2 回折格子
第3節 レーザーによるガラスの位置選択的表面改質と形態制御
  • 1. ガラスの熱物性と組成設計
  • 2. 結晶化の機構とその形態
  • 3. レーザー照射によるガラスの結晶化機構とその形態
  • 4. 光非線形性結晶ラインパターニングと光導波
  • 5. 化学エッチングを援用した表面加工
  • 6. 面内に結晶配向を有する結晶二次元パターンの形成
第4節 ガラスの切削技術
  • 1. ガラスの平削り切削
  • 2. ガラスのエンドミル切削
  • 3. エンドミルによるガラスの片側側面切削
  • 4. ボールエンドミルによるガラスの深溝加工
  • 5. エンドミルによるガラスの溝加工の応用

第6章 各種ガラスへのコーティングによる薄膜生成技術

第1節 ゾル-ゲルウェットコーティング
  • 1. コーティング液の種類とゾル-ゲルウェットコーティングという言葉について
  • 2. ゲル薄膜の作製
    • 2.1 ディップコーティング
    • 2.2 スピンコーティング
    • 2.3 ラミナーフローコーティング
  • 3. ゲル薄膜の焼成
  • 4. 膜厚の制御
  • 5. 亀裂発生の問題
  • 6. 残留応力の問題
  • 7. スピンコーティング膜の放射状凹凸の問題
  • 8. 各種ゾル-ゲルウェットコーティングにおけるトピックス
    • 8.1 水溶液をコーティング液とするゾル-ゲルウェットコーティング
    • 8.2 ポリシラザンをシリカ源とするゾル-ゲルウェットコーティング
    • 8.3 プラスチックスを基材とするゾル-ゲルウェットコーティング
    • 8.4 自己組織化による薄膜表面のパターニング
第2節 ドライコーティング
  • 1. スパッタリング法
    • 1.1 マグネトロンスパッタリングと反応性スパッタリング
    • 1.2 絶縁性薄膜の反応性スパッタリング
    • 1.3 高速成膜技術
    • 1.4 その他の注目されるスパッタ技術
  • 2. CVD
  • 3. 材料開発
  • 4. 膜構成
  • 5. シミュレーション
第3節 ガラス上への無電解めっき
  • 1. ガラスへのめっきプロセス-キャタライジング法
  • 2. センシタイジング-アクチベーティング法
  • 3. ガラスへのめっきプロセスの改善 コンディショニング-アクチベーティング法

第7章 ガラス接合・接着技術

第1節 陽極接合
  • 1. 陽極接合の原理
  • 2. 陽極接合が可能な材料
    • 2.1 ケイ酸ガラス
    • 2.2 導体
  • 3. 陽極接合の実際
  • 4. 陽極接合継手への逆電圧印加の影響
第2節 常温接合
  • 1. ガラス・イオン結晶性材料の接合技術
  • 2. プラズマ活性化接合
  • 3. 表面活性化常温接合
  • 4. ガラスおよびイオン結合性材料の表面活性化接合
第3節 バナジウム系の封着加工用鉛フリーガラスの開発
  • 1. 鉛フリーガラスの設計方針
  • 2. 鉛フリーガラスの調製と諸特性評価
    • 2.1 V2O5-ZnO-BaO 系の鉛フリーガラスの調製
    • 2.2 V2O5-ZnO-BaO 系の鉛フリーガラスへの第四成分金属酸化物(TeO2)の添加効果
    • 2.3 鉛フリーガラスの特性評価
      • 2.3.1 示差熱重量分析装置(TG-DTA)による熱特性評価
      • 2.3.2 熱機械分析装置(TMA)による熱膨張係数測定
      • 2.3.3 粉末X 線回折法(XRD)による構造評価
    • 2.4 封着実験
      • 2.4.1 ソーダライム板ガラスを用いての封着実験
      • 2.4.2 平面蛍光管の封着実験
    • 2.5 耐水性評価
    • 2.6 平面蛍光管の点灯試験
  • 3. 結果および考察
    • 3.1 V2O5-ZnO-BaO 系ガラスの特性評価
    • 3.2 V2O5-ZnO-BaO-TeO2 系ガラスの特性評価
    • 3.3 ソーダライム板ガラスの封着加工
    • 3.4 セラミックフィラーを混合しての熱膨張測定
    • 3.5 耐水性評価
    • 3.6 封着加工した平面蛍光管の連続点灯試験評価

第8章 薄板ガラスの成形加工技術動向

第1節 フロート法
  • 1. フロート法の設備
    • 1.1 フロート法の原理
    • 1.2 フロートバス
    • 1.3 フロートバスの雰囲気管理
  • 2. フロート法による板ガラスの製造
    • 2.1 フロート法の概要
    • 2.2 ウェットバックフロー
    • 2.3 厚板製造プロセス
    • 2.4 薄板製造プロセス
  • 3. フロート法の最近の進歩
    • 3.1 特殊組成ガラスの製造
    • 3.2 超薄板ガラスの製造
  • 4. フロート法の課題
    • 4.1 ガラス基板の大型化
    • 4.2 品質の向上
第2節 ダウンドロー法およびフュージョン法
  • 1. ダウンドロー法について
  • 2. ダウンドローで生産された材料および製品について
    • 2.1 比較的薄型を対象とした液晶基板ガラス
    • 2.2 抵抗膜式ガラス/ ガラスタイプの薄型ガラス
    • 2.3 イメージセンサー用カバーガラス
    • 2.4 レーザーダイオード用カバーガラス
    • 2.5 近赤外カットフィルター用基板ガラス
    • 2.6 磁気ヘッド用スペーサーガラス
  • 3. ダウンドローで製板された代表的な材料とスペック
  • 4. フュージョン法について
第3節 ディスプレイ用ガラスとナノテクノロジーへの応用
  • 1. ガラスはなぜ壊れやすいか
  • 2. フェムト秒レーザーを用いたガラスの高強度化

執筆者

  • 伊藤 節郎 : 東京工業大学
  • 稲葉 誠二 : 東京工業大学
  • 吉田 智 : 滋賀県立大学
  • 上部 隆男 : 地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター
  • 加藤 保真 : 旭硝子(株)
  • 長嶋 廉仁 : 日本板硝子(株)
  • 田牧 純一 : 北見工業大学
  • 久保 明彦 : 北見工業大学
  • 畝田 道雄 : 金沢工業大学
  • 土肥 俊郎 : 九州大学
  • 山崎 努 : 九州大学
  • 大森 整 : (独)理化学研究所
  • 呉 勇波 : 秋田県立大学
  • 郭 会茹 : 秋田県立大学大学院
  • 角田 光雄 : 文化女子大学(現 文化学園大学)
  • 角田 薫 : 文化学園大学
  • 西井 準治 : 北海道大学
  • 本間 剛 : 長岡技術科学大学
  • 小松 高行 : 長岡技術科学大学
  • 松村 隆 : 東京電機大学
  • 幸塚 広光 : 関西大学
  • 内山 弘章 : 関西大学
  • 尾山 卓司 : 旭硝子(株)
  • 川島 敏 : メルテックス(株)
  • 高橋 誠 : 大阪大学
  • 須賀 唯知 : 東京大学
  • 吉田 昌弘 : 鹿児島大学
  • 武井 孝行 : 鹿児島大学
  • 湯浅 章 : セントラル硝子(株)
  • 藤田 卓 : (株)機能性ガラス研究所
  • 平尾 一之 : 京都大学
  • 岩野 隆史 : セントラルグラスファイバー(株)

出版社

お支払い方法、返品の可否は、必ず注文前にご確認をお願いいたします。

お問い合わせ

本出版物に関するお問い合わせは tech-seminar.jpのお問い合わせからお願いいたします。
(出版社への直接のお問い合わせはご遠慮くださいませ。)

体裁・ページ数

B5判 上製本 335ページ

ISBNコード

ISBN978-4-86428-055-6

発行年月

2012年9月

販売元

tech-seminar.jp

価格

57,000円 (税別) / 61,560円 (税込)

これから開催される関連セミナー

開始日時
2017/11/27 リチウムイオン二次電池のデンドライト発生機構とその観察、抑制 東京都
2017/11/27 シリカ微粒子の特性および表面改質と分散・凝集技術 東京都
2017/11/28 薄膜の剥離メカニズムと密着性改善 東京都
2017/11/28 MSAP工法におけるエッチング技術と微細回路形成 東京都
2017/11/29 表面・界面の考え方と分析の基礎と実践応用 東京都
2017/12/5 プラスチックの3次元表面加飾技術 東京都
2017/12/5 ラミネート技術の基礎と応用、トラブル対策 東京都
2017/12/7 UV硬化型インク・インキの基礎、設計・配合技術と硬化収縮・密着性の制御 東京都
2017/12/8 有機無機ハイブリッドにおける界面制御とコーティング材料の開発 東京都
2017/12/8 塗料、コーティング現場におけるゴミ・異物の見える化と対策ノウハウ 東京都
2017/12/12 ぬれ性の基礎、現象の把握と制御技術 東京都
2017/12/13 CFRPの表面処理とマトリックス樹脂との含浸性向上技術 東京都
2017/12/14 金属ナノ粒子・微粒子のすべてが分かる1日セミナー 東京都
2017/12/14 シランカップリング剤の基礎、反応メカニズムと利用・活用技術 東京都
2017/12/14 電子・車載・ウェアラブル機器の防水設計・規格・動向 東京都
2017/12/15 粘着剤・剥離剤の基礎と塗工・評価方法、使用時のトラブル対策 東京都
2017/12/18 ハードコート材料の硬度・可撓性・屈折率と耐久性・密着性の向上 東京都
2017/12/19 スパッタリング薄膜における応力発生と付着力 (2日間) 東京都
2017/12/20 粉体の基礎と微粒子コーティング・表面改質技術 東京都
2017/12/22 接着の強度、耐久性、信頼性・品質に影響する諸因子とその最適化法および寿命推定法、設計法 東京都