理化學研究所開發3μm超薄板玻璃製作法

 

刊登日期:2021/4/21
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日本理化學研究所開發了一項透過在真空爐內將玻璃片加熱延伸,製作出厚度約3 μm之玻璃片的方法。研究團隊使用了理化學用途中一般最常使用的硼矽玻璃(Borosilicate Glas),透過研磨將玻璃薄化至穩定極限的30 μm,並在兩端裝設厚度為0.7 mm、幾乎不會出現變形的玻璃夾持柄(Holder)與加重用金屬片,並以碳製治具予以固定。

將玻璃放進真空爐,以2.5小時的時間緩緩加熱至比玻璃軟化點(736℃)更低的690℃,並以此狀態維持1小時,再以2.5小時讓溫度緩緩降至520℃,最後經過5小時讓玻璃自然冷卻至室溫後取出,此時即可發現玻璃呈現大幅延長的狀態。利用此方式製作出的玻璃即使大幅彎曲或扭轉仍能維持不會斷裂的柔軟性。觀察斷面後可知,與既有玻璃製品最薄可達4 μm相比,新方式更可薄化至3 μm。

玻璃的兩端比中央處厚了20~30%,幾乎沒有表面粗糙的狀況,表面凹凸在2 nm以下,形成非常平滑的表面狀態。此外,透過調整加重用金屬片,即可控制玻璃的厚度或長度、寬度等形狀。在同樣條件下,提高金屬片的重量,玻璃會越薄,但寬度較窄;反之,金屬片重量越輕,玻璃較不會薄化,但能獲得寬幅較大的玻璃。

研究團隊在開有直徑0.8 mm貫通洞的載玻片接著了厚度3 μm的玻璃,並予以加熱熔合,裝設上矽氧橡膠的夾持柄(Holder)後施予壓力,確認了因壓力而變形的狀況,可知在壓力條件300 hPa以下的狀態下,與既有玻璃熔融加工法製作出厚度4 μm的玻璃相比,感度提高了1.5倍以上。

新開發的手法能相對較為容易導入實驗室規模的環境,且易於控制厚度。藉由條件的最佳化,將可望廣泛適用於微流體裝置、超小型/輕量顯示器、超小型可撓電子裝置的封裝材料,或是超低侵入性的體內埋入型醫療裝置等產業用途上。


資料來源: https://optronics-media.com/news/20210311/72431/
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