CN102666413B - 玻璃熔接方法及玻璃层固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明的玻璃熔接方法及玻璃层固定方法中，为使粘合剂气化、并使玻璃层（3）熔融而使该玻璃层（3）固定于玻璃部件（4）上，而对玻璃层（3）照射预烧成用的激光（L2）。此处，激光（L2）的照射区域具有沿着熔接预定区域（R）的延伸方向排列的区域（A1）及区域（A2），且以区域（A1）相对于区域（A2）先进行的方式沿着熔接预定区域（R）移动。并且，区域（A2）是在由区域A1的照射而熔融的玻璃层（3）固化之前对玻璃层（3）进行照射。由此，玻璃层（3）固化所需的时间变长，其结果使得由激光（L2）的区域（A1）的照射而气化的粘合剂容易从玻璃层（3）逸出。

Description

玻璃熔接方法及玻璃层固定方法

技术领域

本发明涉及一种将玻璃部件彼此熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法及为实现此的玻璃层固定方法。

背景技术

作为上述技术领域中的现有的玻璃熔接方法，已知有如下方法：将包含有机物(有机溶剂或粘合剂)、激光吸收材料及玻璃粉的玻璃层以沿着熔接预定区域的方式固定于一玻璃部件上后，使另一玻璃部件经由玻璃层而重叠于该玻璃部件上，并沿着熔接预定区域照射激光，由此将一玻璃部件及另一玻璃部件彼此熔接。

另外，为使玻璃层固定于玻璃部件上，提出有通过激光的照射来代替炉内的加热从而从玻璃层除去有机物的技术(例如参照专利文献1、2)。根据此种技术，可防止形成于玻璃部件上的功能层等受到加热而劣化，另外，可抑制由于使用炉而引起的消耗能量的增大及炉内的加热时间的长时间化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-366050号公报

专利文献2：日本专利特开2002-367514号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，若由激光的照射而使玻璃层固定于玻璃部件上(所谓的预烧成)，其后，由激光的照射而经由玻璃层将玻璃部件彼此熔接(所谓的正式烧成)，则有时会于玻璃层发生泄漏，而无法获得气密的熔接为必要的玻璃熔接体。

因此，本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种可制造气密的熔接为必要的玻璃熔接体的玻璃熔接方法、及为实现此的玻璃层固定方法。

解决问题的技术手段

本发明者为达成上述目的反复进行努力研究，结果发现，在玻璃熔接体中在玻璃层发生泄漏的原因在于从玻璃层除去粘合剂。即，若为使粘合剂气化、并使玻璃粉熔融而使玻璃层固定于玻璃部件上，而使激光的照射区域沿着熔接预定区域相对移动，对玻璃层照射激光，则因玻璃粉的熔点高于粘合剂的分解点，故玻璃层有时会在粘合剂的分解气体从熔融了的玻璃层逸出之前固化。由此，如图13所示，玻璃层中形成多个气泡，若该气泡相连，则在玻璃熔接体中在玻璃层会发生泄漏。

再者，即便为消去形成于玻璃层中的气泡而再次照射激光，也无法容易地填埋玻璃层中的气泡。估计其原因在于玻璃层的粘度变高。另外，若通过以不会使玻璃粉熔融而仅可使粘合剂气化的激光功率照射激光，其后，以可使玻璃粉熔融的激光功率照射激光，从而使玻璃层固定于玻璃部件上，则如图14所示，玻璃层未润湿玻璃部件而凝聚。估计其原因在于，在最初的激光的照射时，气化的粘合剂进入至玻璃部件与玻璃层之间。

本发明者根据以上的见解进而反复进行研究而完成本发明。即，本发明的玻璃熔接方法的特征在于：其是将第1玻璃部件与第2玻璃部件熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法，其包括：配置工序，以沿着延伸的熔接预定区域的方式，将包含粘合剂、激光吸收材料及玻璃粉的玻璃层以规定宽度配置于第1玻璃部件上；固定工序，通过使第1激光的照射区域沿着熔接预定区域相对移动并对玻璃层照射第1激光，使粘合剂气化并且使玻璃粉熔融，从而使玻璃层固定于第1玻璃部件上；及熔接工序，通过使第2玻璃部件经由玻璃层而重叠于固定有玻璃层的第1玻璃部件上，并对玻璃层照射第2激光，从而将第1玻璃部件与第2玻璃部件熔接，且，第1激光的照射区域具有沿着熔接预定区域的延伸方向排列的第1区域及第2区域，且以第1区域相对于第2区域先进行的方式沿着熔接预定区域移动，第2区域是在由第1区域的照射而熔融的玻璃层固化之前对玻璃层进行照射。另外，本发明的玻璃层固定方法的特征在于：其是在第1玻璃部件上固定玻璃层而制造玻璃层固定部件的玻璃层固定方法，其包括：配置工序，以沿着延伸的熔接预定区域的方式将包含粘合剂、激光吸收材料及玻璃粉的玻璃层以规定宽度配置于第1玻璃部件上；及固定工序，通过使第1激光的照射区域沿着熔接预定区域相对移动，对玻璃层照射第1激光，而使粘合剂气化并且使玻璃粉熔融，从而使玻璃层固定于第1玻璃部件上，且，第1激光的照射区域具有沿着熔接预定区域的延伸方向排列的第1区域及第2区域、且以第1区域相对于第2区域先进行的方式沿着熔接预定区域移动，第2区域是在由第1区域的照射而熔融的玻璃层固化之前对玻璃层进行照射。

该玻璃熔接方法及玻璃层固定方法中，为使粘合剂气化、并使玻璃粉熔融而使玻璃层固定于第1玻璃部件上，而对玻璃层照射第1激光。此处，第1激光的照射区域具有沿着熔接预定区域的延伸方向排列的第1区域及第2区域，且以第1区域相对于第2区域先进行的方式沿着熔接预定区域移动。并且，第2区域是在由第1区域的照射而熔融的玻璃层固化之前对玻璃层进行照射。如上所述，因在玻璃层固化之前对玻璃层照射第1激光的第2区域，故玻璃层固化所需的时间变长，其结果，由第1激光的第1区域的照射而气化的粘合剂容易从玻璃层逸出。因此，根据该等玻璃熔接方法及玻璃层固定方法，可抑制玻璃层中形成气泡，因此可制造气密的熔接为必要的玻璃熔接体。

另外，本发明的玻璃熔接方法中，优选为第1区域中的第1激光的强度高于第2区域中的第1激光的强度。在此情形时，能够以短时间效率良好地使玻璃层熔融。另一方面，即便继第1区域之后对玻璃层照射第2区域，也可防止玻璃层的温度持续上升而到达结晶化温度，可将玻璃层的温度维持为高于熔点且低于结晶化温度的温度。

另外，本发明的玻璃熔接方法中，第1区域与第2区域可相连，第1区域与第2区域也可分离。在任一情形时，均因为在玻璃层固化之前对玻璃层照射第1激光的第2区域，故由第1激光的第1区域的照射而气化的粘合剂容易从玻璃层逸出。再者，就减小通过第1区域的照射与第2区域的照射之间的冷却而产生的应力的观点出发，优选为第1区域与第2区域相连。

另外，本发明的玻璃熔接方法中，优选为第1激光从第1玻璃部件侧经由第1玻璃部件而照射至玻璃层。此时，由于玻璃层中的第1玻璃部件侧的部分受到充分加热，故而可提高玻璃层对于第1玻璃部件的密着性。并且，可防止玻璃层中的与第1玻璃部件为相反侧的部分(即，玻璃层中与第2玻璃部件熔接的部分)由于过多受热而结晶化，因此可使玻璃层对于第2玻璃部件的熔接状态均匀化。

发明的效果

根据本发明，可制造气密的熔接为必要的玻璃熔接体。

附图说明

图1是由本发明的玻璃熔接方法的一实施方式而制造的玻璃熔接体的立体图。

图2是说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图。

图3是说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的剖面图。

图4是说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的平面图。

图5是说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的剖面图。

图6是说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的平面图。

图7是表示预烧成用激光的照射区域与玻璃层的关系的图。

图8是说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图。

图9是说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图。

图10是表示固定于玻璃部件上的玻璃层的照片的图。

图11是表示预烧成用激光的照射区域与玻璃层的关系的图。

图12是表示预烧成用激光的照射区域与玻璃层的关系的图。

图13是表示形成有气泡的玻璃层的照片的图。

图14是表示凝聚的玻璃层的照片的图。

符号说明

1    玻璃熔接体

2    玻璃料(玻璃粉)

3    玻璃层

4    玻璃部件(第1玻璃部件)

5    玻璃部件(第2玻璃部件)

10   玻璃层固定部件

A1   第1区域

A2   第2区域

R    熔接预定区域

L2   激光(第1激光)

L3   激光(第2激光)

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式加以详细说明。再者，各图中对于相同或相当部分标注相同的符号，省略重复的说明。

如图1所示，玻璃熔接体1是经由沿着熔接预定区域R而形成的玻璃层3，而将玻璃部件(第1玻璃部件)4与玻璃部件(第2玻璃部件)5熔接的玻璃熔接体。玻璃部件4、5例如为由无碱玻璃构成且厚度为0.7mm的矩形板状的部件，熔接预定区域R以沿着玻璃部件4、5的外缘的方式以规定宽度设定为矩形环状。玻璃层3例如由低熔点玻璃(钒磷酸系玻璃、铅硼酸玻璃等)，且以沿着熔接预定区域R的方式以规定宽度形成为矩形环状。

其次，对用于制造上述玻璃熔接体1的玻璃熔接方法(包含为了将玻璃部件4与玻璃部件5熔接而制造玻璃熔接体1，而使玻璃层3固定于玻璃部件4上而制造玻璃层固定部件的玻璃层固定方法)加以说明。

首先，如图2所示，通过利用滴涂器或丝网印刷等涂布玻璃料膏，而沿着熔接预定区域R在玻璃部件4的表面4a形成膏层6。玻璃料膏例如将由低熔点玻璃(钒磷酸系玻璃、铅硼酸玻璃等)构成的粉末状的玻璃料(玻璃粉)2、氧化铁等无机颜料即激光吸收性颜料(激光吸收材料)、乙酸戊酯等有机溶剂、及在玻璃的软化点温度以下热分解的树脂成分(丙烯酸等)即粘合剂混匀而成。即，膏层6包含有机溶剂、粘合剂、激光吸收性颜料及玻璃料2。

继而，使膏层6干燥而除去有机溶剂。由此，玻璃层3以沿着呈矩形环状延伸的熔接预定区域R的方式以规定宽度配置于玻璃部件4上。即，玻璃层3包含粘合剂、激光吸收性颜料及玻璃料2。再者，配置于玻璃部件4的表面4a的玻璃层3，由于玻璃料2的粒子性等而引起超出激光吸收性颜料的吸收特性的光散射，而成为激光吸收率较低的状态(例如，于可见光下看起来玻璃层3发白)。

继而，如图3所示，在使玻璃层3相对于玻璃部件4而位于铅垂方向上侧的状态下，将玻璃部件4载置于载置台7上。继而，沿着熔接预定区域R，使聚光点对准形成为矩形环状的玻璃层3的1个角部而照射激光L1。该激光L1的光点直径设定为大于玻璃层3的宽度，对玻璃层3所照射的激光L1的激光功率调整为在玻璃层的宽度方向(与激光L1的行进方向大致正交的方向)上成为相同程度。由此，玻璃层3的一部分在整个宽度方向上同等地熔融，而激光的吸收率较高的激光吸收部8a遍及整个宽度方向而形成。

其后，如图4所示，对玻璃层3的剩余3个角部，也同样地依序照射激光L1而形成激光吸收部8b、8c、8d。再者，激光吸收部8a~8d中，由于玻璃料2的熔融而其粒子性受到破坏等，从而显著表现出激光吸收性颜料的吸收特性，此部分的激光吸收率与未照射激光L1的部分相比，成为较高的状态(例如，在可见光下，仅与激光吸收部8a~8d相对应的角部发黑或发绿)。

继而，如图5、6所示，以激光吸收部8a为起点(照射起始位置)，使聚光点对准玻璃层3，沿着熔接预定区域R照射激光(第1激光)L2。即，以激光吸收部8a为照射起始位置，使激光L2的照射区域沿着熔接预定区域R相对移动，而对玻璃层3照射激光L2。此时，激光L2是在使玻璃层3相对于玻璃部件4而位于铅垂方向上侧的状态下，经由设置于载置台7上的开口(未图示)及玻璃部件4而从玻璃部件4侧照射至玻璃层3(激光L1也相同)。由此，粘合剂气化而从玻璃层3除去，并且玻璃层3熔融·再固化，玻璃层3烧接且固定于玻璃部件4的表面4a(预烧成)，从而制造出玻璃层固定部件。

此处，如图7(a)所示，预烧成用激光L2的照射区域具有沿着熔接预定区域R的延伸方向(即，与玻璃层3的宽度方向大致正交的方向)排列的第1区域A1及第2区域A2，且第1区域A1与第2区域A2相连。如图7(b)所示，第1区域A1中的激光L2的强度高于第2区域A2中的激光L2的强度，且激光L2的照射区域以第1区域A1相对于第2区域A2先进行的方式而沿着熔接预定区域R移动。玻璃层3中，由第1区域A1的照射而使粘合剂气化，并使玻璃料2熔融。继而，在由第1区域A1的照射而熔融的玻璃层3固化之前对玻璃层3照射第2区域A2，由此气化的粘合剂从玻璃层3逸出。即，粘合剂由第1区域A1的照射而气化，并藉由第2区域A2的照射而从玻璃层3逸出。

再者，在玻璃层3的预烧成时，以预先提高激光吸收率的激光吸收部8a为照射起始位置起开始照射激光L2，因此，自照射起始位置起，玻璃层3即刻遍及整个宽度方向上熔融。由此，遍及整个熔接预定区域R，玻璃层3的熔融不稳定的不稳定区域减少，而成为玻璃层3的熔融稳定的稳定区域。另外，在剩余的3个角部也分别设置有激光吸收部8b~8d，因此当作为玻璃熔接体而发挥功能时容易受到负载的角部在预烧成时切实地熔融。再者，固定于玻璃部件4的表面4a的玻璃层3，遍及整个熔接预定区域R上，由于玻璃料2的熔融而使其粒子性受到破坏等，从而显著表现出激光吸收性颜料的吸收特性，成为激光吸收率较高的状态。

继玻璃层3的预烧成之后，如图8所示，玻璃部件5经由玻璃层3而重叠于玻璃层固定部件10(即，固定有玻璃层3的玻璃部件4)上。继而，如图9所示，使聚光点对准玻璃层3，沿着熔接预定区域R照射激光(第2激光)L3。即，使激光L3的照射区域沿着熔接预定区域R相对移动，而对玻璃层3照射激光L3。由此，在遍及整个熔接预定区域R的激光吸收率较高且均匀的状态的玻璃层3吸收激光L3，玻璃层3及其周边部分(玻璃部件4、5的表面4a、5a部分)熔融·再固化(正式烧成)，使玻璃部件4与玻璃部件5沿着熔接预定区域R熔接而获得玻璃熔接体1(熔接中，也存在玻璃层3熔融，而玻璃部件4、5未熔融的情况)。再者，激光L3的照射也可对整个玻璃层3总括地进行。

如上所述，用于制造玻璃熔接体1的玻璃熔接方法(包含玻璃层固定方法)中，为了使粘合剂气化、并使玻璃层3熔融而使该玻璃层3固定于玻璃部件4上(即，为了进行预烧成)，而对玻璃层3照射激光L2。此处，激光L2的照射区域具有沿着熔接预定区域R的延伸方向排列的第1区域A1及第2区域A2，且以第1区域A1相对于第2区域A2先进行的方式沿着熔接预定区域R移动。并且，第2区域A2是在由第1区域A1的照射而熔融的玻璃层3固化之前对玻璃层3进行照射。如上所述，在玻璃层3固化之前对玻璃层3照射激光L2的第2区域A2，因此玻璃层3固化所需的时间变长，其结果，通过激光L2的第1区域A1的照射而气化的粘合剂容易从玻璃层3逸出。因此，根据该玻璃熔接方法，使气化的粘合剂切实地从熔融的玻璃层3逸出，如图10所示，可抑制玻璃层3中形成气泡，因此可制造气密的熔接为必要的玻璃熔接体1。

另外，如图7(b)所示，第1区域A1中的激光L2的强度高于第2区域A2中的激光L2的强度，因此能够以短时间效率良好地使玻璃层3熔融。另一方面，即便继第1区域A1之后对玻璃层3照射第2区域A2，也可防止玻璃层3的温度持续上升而达到结晶化温度Tc，可将玻璃层3的温度维持为高于熔点Tm且低于结晶化温度Tc的温度。

另外，预烧成用激光L2从玻璃部件4侧经由玻璃部件4而照射至玻璃层3。由此，玻璃层3中的玻璃部件4侧的部分受到充分加热，因此可提高玻璃层3对于玻璃部件4的密着性。并且，防止玻璃层3中的与玻璃部件4为相反侧的部分(即，玻璃层3中与玻璃部件5熔接的部分)由于过多受热而结晶化，因此可使玻璃层3相对于玻璃部件5的熔接状态均匀化。

另外，预烧成用激光L2是在使玻璃层3相对于玻璃部件4而位于铅垂方向上侧的状态下对玻璃层3进行照射。藉此，可使预烧成时所产生的气体(例如，粘合剂的分解气体或水蒸气等)效率良好地向上方逸出。

本发明并不限定于上述实施方式。例如，预烧成用激光L2中，第1区域A1与第2区域A2也可如图11所示，隔开只有规定的间隔。在此情形时，也在玻璃层3固化之前对玻璃层3照射激光L2的第2区域A2，因此可抑制在玻璃层3中形成气泡。进而，第1区域A1中的激光L2的强度高于第2区域A2中的激光L2的强度，因此能够以短时间且效率良好地使玻璃层3熔融，并可将玻璃层3的温度维持为高于熔点Tm且低于结晶化温度Tc的温度。

再者，第1区域A1与第2区域A2的间隔为5mm、激光L2的沿着熔接预定区域R的相对移动速度为30mm/sec的情形时，第1区域A1的强度与第2区域A2的强度的比例如为5:1。

另外，如图12所示，预烧成用激光L2中，第1区域A1与第2区域A2的强度也可相同。在此情形时，由于玻璃层3的温度会持续缓缓上升，因此有必要以使玻璃层3的温度不达到结晶化温度Tc的方式对第1区域A1及第2区域A2的强度进行控制。

但，在此情形下，也可抑制在玻璃层3中形成气泡，并可获得充分的加工速度。例如，若欲以照射区域为圆形状(直径为1.6mm)的激光来抑制于玻璃层3中形成气泡，则必需将激光L2的沿着熔接预定区域R的相对移动速度降低至1mm/sec。与此相对，若欲以照射区域(具有强度相同的第1区域A1及第2区域A2的照射区域)为沿着熔接预定区域R的长条状(1.0mm×3.2mm)的激光L2来抑制在玻璃层3中形成气泡，则可将激光L2的沿着熔接预定区域R的相对移动速度提高至10mm/sec。如上所述，就加工速度而言，后者为前者的10倍。再者，就激光功率而言，如前者为5W左右、后者为20W左右的情形，后者无需为前者的10倍。

另外，成为预烧成用激光L2的照射对象的玻璃层3并不限定于包含粘合剂、激光吸收性颜料及玻璃料2，并可为与包含有机溶剂、粘合剂、激光吸收性颜料及玻璃料2的膏层6相当的层。另外，玻璃料2并不限定于具有低于玻璃部件4、5的熔点的材料，也可具有玻璃部件4、5以上的熔点。另外，激光吸收性颜料也可包含于玻璃料2本身中。

产业上的可利用性

根据本发明，可制造气密的熔接为必要的玻璃熔接体。

Claims (6)

1.一种玻璃熔接方法，其特征在于，

是将第1玻璃部件与第2玻璃部件熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法，包括：

配置工序，以沿着延伸的熔接预定区域的方式，将包含粘合剂、激光吸收材料及玻璃粉的玻璃层以规定宽度配置于所述第1玻璃部件上；

固定工序，通过使第1激光的照射区域沿着所述熔接预定区域相对移动并对所述玻璃层照射所述第1激光，而使所述粘合剂气化并且使所述玻璃粉熔融，从而使所述玻璃层固定于所述第1玻璃部件上；及

熔接工序，通过使所述第2玻璃部件经由所述玻璃层而重叠于固定有所述玻璃层的所述第1玻璃部件上，并对所述玻璃层照射第2激光，从而将所述第1玻璃部件与所述第2玻璃部件熔接，

所述第1激光的照射区域具有沿着所述熔接预定区域的延伸方向排列的第1区域及第2区域，且以所述第1区域相对于所述第2区域先进行的方式沿着所述熔接预定区域移动，

所述第2区域是在由所述第1区域的照射而熔融的所述玻璃层固化之前对所述玻璃层进行照射，

所述粘合剂由所述第1区域的照射而气化，并由所述第1区域和第2区域的照射而从所述玻璃层逸出。

2.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

所述第1区域中的所述第1激光的强度高于所述第2区域中的所述第1激光的强度。

3.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

所述第1区域与所述第2区域相连。

4.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

所述第1区域与所述第2区域分离。

5.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

所述第1激光从所述第1玻璃部件侧经由所述第1玻璃部件而对所述玻璃层进行照射。

6.一种玻璃层固定方法，其特征在于，

是使玻璃层固定于第1玻璃部件而制造玻璃层固定部件的玻璃层固定方法，包括：

配置工序，以沿着延伸的熔接预定区域的方式，将包含粘合剂、激光吸收材料及玻璃粉的所述玻璃层以规定宽度配置于所述第1玻璃部件上；及

固定工序，通过使第1激光的照射区域沿着所述熔接预定区域相对移动并对所述玻璃层照射所述第1激光，而使所述粘合剂气化并且使所述玻璃粉熔融，从而使所述玻璃层固定于所述第1玻璃部件上；

所述第1激光的照射区域具有沿着所述熔接预定区域的延伸方向排列的第1区域及第2区域，且以所述第1区域相对于所述第2区域先进行的方式沿着所述熔接预定区域移动，

所述第2区域是在由所述第1区域的照射而熔融的所述玻璃层固化之前对所述玻璃层进行照射，

所述粘合剂由所述第1区域的照射而气化，并由所述第1区域和第2区域的照射而从所述玻璃层逸出。