CN102666418A - 玻璃熔接方法及玻璃层固定方法 - Google Patents

Abstract

当使粘合剂气化并使玻璃料（2）熔融，而使玻璃层（3）固定在玻璃构件（4）上时，从熔接预定区域（R）中的照射开始位置（A）至该照射开始位置（A）为止，沿着熔接预定区域（R）照射激光（L1）后，连续地沿着从熔接预定区域（R）中的照射开始位置（A）起的不稳定区域，再次照射激光（L1）直至稳定区域开始位置（B）为止，使不稳定区域的玻璃层（3）再熔融而除去粘合剂成为稳定区域后，使玻璃层（3）固定在玻璃构件（4）上。

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构件彼此熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法、以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：将包含激光吸收性颜料的玻璃层以沿着熔接预定区域的方式烧接在一个玻璃构件上之后，使另一个玻璃构件经由玻璃层重叠在该玻璃构件上，并沿着熔接预定区域照射激光，由此将一个玻璃构件与另一个玻璃构件熔接。

再有，作为在玻璃构件上烧接玻璃层的技术，通常为如下技术：通过从包含玻璃料、激光吸收性颜料、有机溶剂和粘合剂的膏体层中除去有机溶剂和粘合剂，使玻璃层固着在玻璃构件上后，将固着有玻璃层的玻璃构件在煅烧炉内加热，由此使玻璃层熔融，而在玻璃构件上烧接玻璃层（例如参照专利文献1）。

另外，为了使玻璃层固着在玻璃构件上，提出有通过激光的照射来代替炉内的加热而从玻璃层除去有机物（有机溶剂或粘合剂）（例如参照专利文献2、3）。根据这样技术，可以防止玻璃构件上所形成的功能层等受到加热而劣化，还可以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变长。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2006-524419号公报

专利文献2：日本特开2002-366050号公报

专利文献3：日本特开2002-367514号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，若通过激光的照射而在玻璃构件上烧接玻璃层，并经由该玻璃层而将玻璃构件彼此熔接，则存在熔接状态会变得不均匀的情形。

因此，本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种可以制造可靠性高的玻璃熔接体的玻璃熔接方法、以及为实现此的玻璃层固定方法。

解决问题的技术手段

本发明人为了达成上述目的而反复进行努力研究，结果发现，玻璃构件彼此的熔接状态变得不均匀的原因在于，如图10所示，若烧接时玻璃层的温度超过熔点Tm，则会引起玻璃层的激光吸收率急剧变高。即，在配置在玻璃构件上的玻璃层中，因为玻璃料的粒子性等，引起超出激光吸收性颜料的吸收特性的光散射，而成为激光吸收率低的状态（例如，在可见光下看起来泛白）。若在这样的状态下为了在玻璃构件上烧接玻璃层而照射激光，则会因为玻璃料熔融而使粒子性受到破坏等，令激光吸收性颜料的吸收特性显著表现，因而玻璃层的激光吸收率急剧变高（例如，在可见光下看起来泛黑或泛绿）。

此时，激光具有如图11所示那样在宽度方向（与激光的行进方向大致正交的方向）上的中央部的温度变高的温度分布。因此，若为了要让从照射开始位置起遍及整个宽度方向成为玻璃层熔融的稳定区域，而使激光在照射开始位置暂时停滞后再行进，则在宽度方向上的中央部会因最初开始的熔融而使中央部的激光吸收率上升，因该上升而使中央部成为热输入过多的状态，因而有可能在玻璃构件产生裂痕或玻璃层结晶化。

因此，如图12所示那样，若即使在激光的照射开始位置遍及整个宽度方向玻璃层不熔融也使激光行进，则从照射开始位置至稳定状态的区域成为熔融的宽度从中央部逐渐变宽的不稳定区域。若经由具有这样的不稳定区域的玻璃层而将玻璃构件彼此熔接，则由于激光吸收率在不稳定区域与稳定区域有所不同，因此可以制造熔接状态不均匀的玻璃熔接体。

进而，在不稳定区域中，粘合剂未充分分解而残留。若经由具有这样的不稳定区域的玻璃层而将玻璃构件彼此熔接，则由于玻璃料的熔点高于粘合剂的分解点，故而在粘合剂的分解气体从熔融的玻璃层中逸出之前，玻璃层固化了。由此，玻璃层中形成多个气泡，若该气泡相连，则有可能在玻璃熔接体中玻璃层发生泄漏。

本发明人基于该见解而反复进行研究，从而完成本发明。即，本发明的玻璃熔接方法，其特征在于，是将第1玻璃构件与第2玻璃构件熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法，其包括：将包含粘合剂、激光吸收材和玻璃粉的玻璃层，以沿着环状的熔接预定区域的方式配置在第1玻璃构件上的工序；从熔接预定区域中的照射开始位置至照射开始位置为止，沿着熔接预定区域照射第1激光后，连续地沿着从熔接预定区域中的照射开始位置起的规定区域再次照射第1激光，由此，使粘合剂气化并使玻璃粉熔融，从而使玻璃层固定在第1玻璃构件上的工序；以及通过使第2玻璃构件经由玻璃层重叠在固定有玻璃层的第1玻璃构件上，并对玻璃层照射第2激光，从而将第1玻璃构件与第2玻璃构件熔接的工序。

另外，本发明所涉及的玻璃层固定方法，其特征在于，是使玻璃层固定在第1玻璃构件上而制造玻璃层固定构件的玻璃层固定方法，其包括：将包含粘合剂、激光吸收材和玻璃粉的玻璃层，以沿着环状的熔接预定区域的方式配置在第1玻璃构件上的工序；以及从熔接预定区域中的照射开始位置至照射开始位置为止，沿着熔接预定区域照射第1激光后，连续地沿着从熔接预定区域中的照射开始位置起的规定区域再次照射第1激光，由此使粘合剂气化并使玻璃粉熔融，从而使玻璃层固定在第1玻璃构件上的工序。

在这些玻璃熔接方法及玻璃层固定方法中，当使玻璃层固定在第1玻璃构件上时，沿着从熔接预定区域中的照射开始位置起的规定区域再次照射第1激光，使该规定区域的玻璃层再熔融。通过这样的再熔融而使规定区域成为稳定区域，可以使熔接预定区域中的不稳定区域被减少的玻璃层固定在第1玻璃构件上。进而，可以通过再次的第1激光的照射而使残留在不稳定区域的粘合剂气化，且从玻璃层逸出。其结果是，通过经由这样的不稳定区域被减少的玻璃层而将第1玻璃构件与第2玻璃构件熔接，可以使玻璃构件彼此的熔接状态均匀。因此，根据这些玻璃熔接方法及玻璃层固定方法，可以制造可靠性高的玻璃熔接体。再者，所谓“稳定区域”，是指玻璃层遍及整个宽度方向而熔融的区域；所谓“不稳定区域”，是指玻璃层仅在宽度方向的一部分熔融的区域。另外，这里使用的“环状”至少包括圆环状或矩形环状。

在本发明的玻璃熔接方法中，优选地，规定区域包含从照射开始位置起照射一次第1激光的情况下玻璃层的熔融变得不稳定的整个不稳定区域。通过在再次照射第1激光的规定区域中包含整个不稳定区域，可以使熔接预定区域中的不稳定区域进一步减少了的玻璃层固定在第1玻璃构件上。

在本发明的玻璃熔接方法中，优选地，使沿着规定区域再次照射第1激光时的照射功率低于沿着规定区域最初照射第1激光时的照射功率。规定区域通过第1激光的最初的照射而一部分已熔融，且通过降低的照射功率进行再熔融，由此成为与其他稳定区域同等的熔融，从而可以使熔接预定区域中的熔融均匀。

另外，在这样的情况下，进一步优选地，使沿着规定区域再次照射第1激光时的照射功率递减。通过逐渐降低照射功率，可以有效地将熔融区域的比率朝着第1激光的行进方向逐渐变高的不稳定区域替换为稳定区域，从而使熔接预定区域中的熔融更均匀。

发明的效果

根据本发明，可以制造可靠性高的玻璃熔接体。

附图说明

图1是通过本发明所涉及的玻璃熔接方法的一个实施方式而制造的玻璃熔接体的立体图。

图2是用以对用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法进行说明的立体图。

图3是用以对用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法进行说明的截面图。

图4是用以对用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法进行说明的截面图。

图5是用以对用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法进行说明的平面图。

图6是用以对用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法进行说明的平面图。

图7是用以对用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法进行说明的平面图。

图8是用以对用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法进行说明的立体图。

图9是用以对用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法进行说明的立体图。

图10是表示玻璃层的温度与激光吸收率的关系的图表。

图11是表示激光照射的温度分布的图。

图12是表示激光照射的稳定区域和不稳定区域的图。

符号说明

1…玻璃熔接体，2…玻璃料（玻璃粉），3…玻璃层，4…玻璃构件（第1玻璃构件），5…玻璃构件（第2玻璃构件），6…膏体层，10…玻璃层固定构件，A…照射开始位置，B…稳定区域开始位置，R…熔接预定区域，L1…激光（第1激光），L2…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的部分标注相同的符号，省略重复的说明。

图1是通过本发明的玻璃熔接方法的一个实施方式而制造的玻璃熔接体的立体图。如图1所示那样，玻璃熔接体1经由沿着熔接预定区域R而形成的玻璃层3，而将玻璃构件（第1玻璃构件）4与玻璃构件（第2玻璃构件）5熔接而成。玻璃构件4、5例如是包含由无碱玻璃构成的厚度为0.7mm的矩形板状的构件，熔接预定区域R沿着玻璃构件4、5的外缘而设定成矩形环状。玻璃层3例如由低熔点玻璃（钒磷酸系玻璃、铅硼酸玻璃等）构成，且沿着熔接预定区域R而形成为具有规定宽度的矩形环状。

下面，对用于制造上述玻璃熔接体1的玻璃熔接方法（包含为了将玻璃构件4与玻璃构件5熔接而制造玻璃熔接体1，而在玻璃构件4上固定玻璃层3，从而制造玻璃层固定构件的玻璃层固定方法）加以说明。

首先，如图2所示那样，通过利用分注器或丝网印刷等涂覆玻料膏体，而沿着闭环状的熔接预定区域R在玻璃构件4的表面4a形成膏体层6。玻料膏体例如是将由低熔点玻璃（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）、乙酸戊酯等即有机溶剂、及于玻璃的软化点温度以下热分解的树脂成分（硝基纤维素、乙基纤维素、丙烯酸等）即粘合剂混练而成者。玻料膏体亦可为将使预先添加有激光吸收性颜料（激光吸收材）的低熔点玻璃成为粉末状的玻璃料（玻璃粉）、有机溶剂、及粘合剂混练而成者。即，膏体层6包含玻璃料2、激光吸收性颜料、有机溶剂及粘合剂。

继而，通过干燥膏体层6而除去有机溶剂，从而沿着熔接预定区域R使形成为封闭的矩形环状的玻璃层3固着于玻璃构件4的表面4a。由此，包含粘合剂、激光吸收性颜料及玻璃料2的玻璃层3以沿着环状的熔接预定区域R的方式配置在玻璃构件4上。再者，固着于玻璃构件4的表面4a的玻璃层3，因玻璃料2的粒子性等，引起超出激光吸收性颜料的吸收特性的光散射，而成为激光吸收率低的状态（例如，在可见光下看起来泛白）。

继而，如图3~图5所示那样，使聚光点对准玻璃层3的照射开始位置A而开始照射激光（第1激光）L1，且使照射沿着熔接预定区域R朝着图示箭头的行进方向前进。另外，由于激光L1具有如前述那样的温度分布（参照图11），因此如图5所示那样，从照射开始位置A至成为遍及玻璃层3的整个宽度方向（与激光的行进方向大致正交的方向）进行熔融的稳定区域的稳定区域开始位置B为止，存在规定距离，从照射开始位置A至稳定区域开始位置B为止成为玻璃层3的熔融在宽度方向的一部分进行的不稳定区域。在该不稳定区域中，如图5或图12所示那样，熔融的玻璃层3的宽度即熔融区域的比率会朝着激光L1的行进方向逐渐变高。

其后，越过稳定区域开始位置B，沿着熔接预定区域R继续激光L1对玻璃层3的照射，如图6所示那样，进行激光L1的照射直至返回至照射开始位置A为止，进而，如图7所示那样，沿着从该照射开始位置A至玻璃层3的熔融稳定的稳定区域开始位置B为止的不稳定区域，使激光L1的照射连续，从而使不稳定区域的玻璃层3再熔融。由于该不稳定区域一旦进行激光照射，熔融区域的比率就会朝着激光的行进方向逐渐变高，因此，当再次沿着不稳定区域进行激光照射时，使激光L1的照射功率从照射开始位置A开始逐渐降低，在越过稳定区域开始位置B的附近使照射功率为零。

像这样使激光L1的照射在不稳定区域重迭，遍及配置在玻璃构件4上的玻璃层3的熔接预定区域R全周而使粘合剂气化并使玻璃料2熔融，由此除去粘合剂，进行再固化，从而使玻璃层3烧接且固定在玻璃构件4的表面4a。其结果是，如图7所示那样，制造了玻璃层固定构件10（即，固定有玻璃层3的玻璃构件4）。再者，烧接在玻璃构件4的表面4a的玻璃层3，因玻璃料2的熔融而使粒子性受到破坏等，激光吸收性颜料的吸收特性显著表现，成为激光吸收率高的状态（例如，在可见光下看起来泛黑）。

然后，若遍及熔接预定区域R全周而稳定的玻璃层3的烧接结束，则如图8所示那样，使玻璃构件5经由玻璃层3而重叠于玻璃层固定构件10（即，固定有玻璃层3的玻璃构件4）。

继而，如图9所示那样，使聚光点对准玻璃层3而沿着熔接预定区域R照射激光（第2激光）L2。由此，激光L2被遍及熔接预定区域R全周而成为激光吸收率高且均匀的状态的玻璃层3吸收，玻璃层3及其周边部分（玻璃构件4、5的表面4a、5a部分）相同程度地熔融·再固化，从而将玻璃构件4与玻璃构件5熔接（在熔接中，也存在玻璃层3熔融而玻璃构件4、5未熔融的情形）。此时，由于形成为烧接在玻璃构件4上的玻璃层3的熔融遍及熔接预定区域R全周而稳定的稳定区域，且粘合剂也被充分地除去，因此玻璃构件4与玻璃构件5沿着熔接预定区域R被均匀地熔接。

如以上说明的那样，在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，当玻璃层3固定在玻璃构件4上时，沿着从熔接预定区域R中的照射开始位置A至熔接预定区域R中的稳定区域开始位置B为止的不稳定区域，再次照射激光L1，使该不稳定区域的玻璃层3再熔融。通过这样的再熔融而使不稳定区域成为稳定区域，可以将熔融遍及熔接预定区域R全周而稳定的玻璃层3固定在玻璃构件4上。进而，可以通过再次的激光L1的照射而使残留在不稳定区域中的粘合剂气化，并从玻璃层3逸出。其结果是，通过经由伴随着这样的稳定区域所形成的玻璃层3将玻璃构件4与玻璃构件5熔接，可以使玻璃构件4、5彼此的熔接状态变得均匀。因此，根据以上的玻璃熔接方法及玻璃层固定方法，可以制造可靠性高的玻璃熔接体1。

另外，在上述玻璃熔接方法中，使沿着不稳定区域再次照射激光L1时的照射功率逐渐低于沿着不稳定区域最初照射激光L1时的照射功率。如此，通过逐渐降低照射功率，而将熔融区域的比率朝着激光L1的行进方向逐渐变高的不稳定区域有效替换为稳定区域，从而可以使熔接预定区域R全周的熔融更均匀。

本发明并不限定于上述实施方式。

例如，在本实施方式中，虽然使用了大致矩形环状的熔接预定区域R，但是，只要是环状的熔接预定区域即可，也可以是圆环状的熔接预定区域。

另外，在本实施方式中，直接对玻璃层3照射激光L1，但也可经由玻璃构件4而对玻璃层3照射激光L1。

产业上的可利用性

根据本发明，可以制造可靠性高的玻璃熔接体。

Claims (5)

1.一种玻璃熔接方法，其特征在于，

是将第1玻璃构件与第2玻璃构件熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法，其包括：

将包含粘合剂、激光吸收材和玻璃粉的玻璃层，以沿着环状的熔接预定区域的方式配置在所述第1玻璃构件上的工序；

从所述熔接预定区域中的照射开始位置至所述照射开始位置为止，沿着所述熔接预定区域照射第1激光之后，连续地沿着从所述熔接预定区域中的所述照射开始位置起的规定区域再次照射所述第1激光，由此使所述粘合剂气化并使所述玻璃粉熔融，从而使所述玻璃层固定在所述第1玻璃构件上的工序；以及

通过使所述第2玻璃构件经由所述玻璃层重叠在固定有所述玻璃层的所述第1玻璃构件上，并对所述玻璃层照射第2激光，从而将所述第1玻璃构件与所述第2玻璃构件熔接的工序。

2.根据权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

所述规定区域包含在从所述照射开始位置起照射一次所述第1激光的情形下所述玻璃层的熔融变得不稳定的整个不稳定区域。

3.根据权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

使沿着所述规定区域再次照射所述第1激光时的照射功率，低于沿着所述规定区域最初照射所述第1激光时的照射功率。

4.根据权利要求3所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

使沿着所述规定区域再次照射所述第1激光时的照射功率递减。

5.一种玻璃层固定方法，其特征在于，

是使玻璃层固定在第1玻璃构件上而制造玻璃层固定构件的玻璃层固定方法，其包括：

将包含粘合剂、激光吸收材和玻璃粉的所述玻璃层，以沿着环状的熔接预定区域的方式配置在所述第1玻璃构件上的工序；以及

从所述熔接预定区域中的照射开始位置至所述照射开始位置为止，沿着所述熔接预定区域照射第1激光之后，连续地沿着从所述熔接预定区域中的所述照射开始位置起的规定区域再次照射所述第1激光，由此使所述粘合剂气化并使所述玻璃粉熔融，从而使所述玻璃层固定在所述第1玻璃构件上的工序。

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