CN102686524A - 玻璃熔接方法 - Google Patents

Abstract

本发明的玻璃熔接方法中，由激光（L）的照射而使玻璃层（3）熔融，在各玻璃基板（40、50）中的沿着熔接预定区域（R）的部分，产生玻璃层（3）侧的主面40a、50a的温度高于与玻璃层（3）为相反侧的主面（40b、50b）的温度的温度差。其后，使熔融了的玻璃层（3）固化，通过冷却而在玻璃基板（40、50）产生应力。此时，由于以从玻璃基板（40、50）的厚度方向观察的情况下重叠于玻璃层（3）的方式在玻璃基板（50）上形成有初始龟裂（8），故龟裂会以初始龟裂（8）为起点，经由玻璃层（3）而在玻璃基板（40、50）的厚度方向伸展。由此，可将玻璃基板（40）与玻璃基板（50）沿着熔接预定区域（R）熔接并割断。

Description

玻璃熔接方法

技术领域

本发明涉及一种将玻璃基板彼此熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法。

背景技术

以往，提出有各种关于利用激光的玻璃基板的熔接或切断的技术(例如参照专利文献1~4)。专利文献1中，记载有通过沿着切断线对层叠的玻璃基板照射激光，而利用激光消融（laser ablation）将玻璃基板熔断，并利用此时所产生的热将玻璃基板彼此熔接的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-90405号公报

专利文献2：日本专利特表2006-524419号公报

专利文献3：日本专利特开2007-264135号公报

专利文献4：日本专利特开2007-287107号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，专利文献1中所记载的技术为利用激光消融将玻璃基板熔断，因此在玻璃基板彼此熔接的部分残留有作为污染物的有机物等，其结果，存在玻璃熔接体的可靠性下降的可能。

因此，本发明鉴于上述情况研制完成，目的在于提供一种能够制造可靠性较高的玻璃熔接体的玻璃熔接方法。

解决问题的技术手段

为达成上述目的，本发明的玻璃熔接方法的特征在于：其为将第1玻璃基板与第2玻璃基板熔接而制造玻璃熔接体的方法，其包括以下工序：以沿着延伸的熔接预定区域的方式，将包含激光吸收材料的玻璃层以规定宽度配置于第1玻璃基板与第2玻璃基板之间的工序；以从第1玻璃基板及第2玻璃基板的厚度方向观察的情况下重叠于玻璃层的方式，在第1玻璃基板及第2玻璃基板中的至少第2玻璃基板上形成初始龟裂；及以包含初始龟裂的至少一部分的方式对玻璃层照射激光，使激光的照射区域沿着熔接预定区域相对移动，由此使玻璃层、第1玻璃基板及第2玻璃基板经过加热阶段与冷却阶段，而将第1玻璃基板与第2玻璃基板沿着熔接预定区域熔接并割断，且，该玻璃熔接方法在加热阶段中，使玻璃层熔融，并且以在第1玻璃基板及第2玻璃基板各自中的玻璃层侧的主面的温度高于与玻璃层为相反侧的主面的温度的方式，在第1玻璃基板及第2玻璃基板各自中的沿着熔接预定区域的部分产生温度差；在冷却阶段中，使熔融了的玻璃层固化，并且由冷却时所产生的应力，而使龟裂以初始龟裂为起点，经由玻璃层而在第1玻璃基板及第2玻璃基板的厚度方向上伸展。

该玻璃熔接方法中，在加热阶段中，通过激光的照射而使玻璃层熔融，在第1玻璃基板及第2玻璃基板各自中的沿着熔接预定区域的部分，产生玻璃层侧的主面的温度高于与玻璃层为相反侧的主面的温度的温度差。继而，在冷却阶段中，熔融了的玻璃层固化，通过冷却而在第1玻璃基板及第2玻璃基板上产生应力。此时，因在至少第2玻璃基板上以从第1玻璃基板及第2玻璃基板的厚度方向观察时重叠于玻璃层的方式形成有初始龟裂，故龟裂以初始龟裂为起点，经由玻璃层而在第1玻璃基板及第2玻璃基板的厚度方向上伸展。由此，例如与利用激光消融的熔断相比，能够抑制污染物的残留，且能够将第1玻璃基板与第2玻璃基板沿着熔接预定区域熔接并割断。因此，根据该玻璃熔接方法，能够制造可靠性较高的玻璃熔接体。再者，可先进行将玻璃层配置于第1玻璃基板与第2玻璃基板之间的工序、与在至少第1玻璃基板上形成初始龟裂的工序中的任一工序。

另外，本发明的玻璃熔接方法中，优选为使激光从第2玻璃基板侧经由第2玻璃基板而照射至玻璃层。这一情况下，在加热阶段中，熔融了的玻璃层的第2玻璃基板侧的部分的温度最高。因此，就从加热阶段至冷却阶段时的温度变化而言，第2玻璃基板大于第1玻璃基板。由此，就伴随着膨胀·收缩而产生的变形的程度而言，第2玻璃基板大于第1玻璃基板。即，通过增大初始龟裂的形成是必须的第2玻璃基板侧的温度变化、进而是变形的程度，能够使龟裂以初始龟裂为起点而切实地伸展，可稳定地割断第1玻璃基板及第2玻璃基板。

另外，本发明的玻璃熔接方法中，优选为使初始龟裂形成于第2玻璃基板中的与玻璃层为相反侧的主面。这种情况下，将玻璃层配置于第1玻璃基板与第2玻璃基板之间后，能够在第2玻璃基板上形成初始龟裂。由此，无需对形成有初始龟裂的状态下的玻璃基板进行处理，因此可实现成品率的提升。

另外，本发明的玻璃熔接方法中，优选为将激光以使玻璃层的宽度方向上的光束分布的峰值与初始龟裂大致一致的方式照射至玻璃层。该情况下，在玻璃层的宽度方向上，在形成有初始龟裂的位置，自加热阶段至冷却阶段时的温度变化最大，因此能够使龟裂以初始龟裂为起点而更切实地伸展，能够更稳定地割断第1玻璃基板及第2玻璃基板。

另外，本发明的玻璃熔接方法中，优选为在熔接预定区域具有角部的情况下，使玻璃层在角部上交叉。这一情况下，可使龟裂在熔接预定区域的角部切实地交叉，而可沿着熔接预定区域切实地切出第1玻璃基板及第2玻璃基板。

发明的效果

根据本发明，能够制造可靠性较高的玻璃熔接体。

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立体图。

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立体图。

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立体图。

图6是表示加热阶段中的玻璃层及玻璃基板的温度分布的图。

图7是表示冷却阶段中的玻璃层及玻璃基板的温度分布的图。

图8是表示初始龟裂的其它形式的剖面图。

图9是表示初始龟裂的其它形式的剖面图。

图10是表示初始龟裂的其它形式的剖面图。

图11是表示初始龟裂的其它形式的剖面图。

图12是表示初始龟裂与激光的位置关系的剖面图。

符号说明

1…玻璃熔接体、3…玻璃层、40…玻璃基板（第1玻璃基板）、50…玻璃基板（第2玻璃基板）、R…熔接预定区域、L…激光。

具体实施方式

以下，参照图式对本发明的优选实施方式进行详细说明。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4与玻璃部件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的厚度为0.7mm的矩形板状的部件，熔接预定区域R是以沿着玻璃部件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)构成，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的玻璃熔接方法加以说明。

首先，如图2所示，在成为玻璃部件4的母材的玻璃基板(第1玻璃基板)40的主面40a上，利用滴涂器或丝网印刷等涂布玻料膏，由此沿着熔接预定区域R而形成膏层6。玻料膏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(激光吸收材料)、乙酸戊酯等的有机溶剂、及在玻璃的软化点温度以下热分解的树脂成分(丙烯等)即粘合剂混匀而成的。

再者，玻璃基板40是包含二维地排列的多个玻璃部件4的矩形板状的基板。为了从该玻璃基板40切出玻璃部件4，将呈矩形环状延伸的熔接预定区域R设定为与各玻璃部件4相对应地二维地排列于玻璃基板40的主面40a。此外，膏层6为形成在熔接预定区域R的角部上交叉(即，成为十字状)。

继而，使膏层6干燥而除去有机溶剂，由此使玻璃层3粘着于玻璃基板40的主面40a。继而，使聚光点对准玻璃层3，沿着熔接预定区域R照射激光，由此使粘合剂气化而从玻璃层3除去，并使玻璃层3熔融·再固化，从而使玻璃层3烧结并固定于玻璃基板40的主面40a(预烧成)。再者，玻璃层3的预烧成也可通过在炉内加热而进行，而代替照射激光。

继而，如图3所示，玻璃基板(第2玻璃基板)50经由玻璃层3而重合于固定有玻璃层3的玻璃基板40上。玻璃基板50是与玻璃基板40同样地为包含二维地排列的多个玻璃部件5的矩形板状的基板。由此，包含激光吸性颜料的玻璃层3沿着呈矩形环状延伸的熔接预定区域R，以规定宽度配置于玻璃基板40与玻璃基板50之间。另外，玻璃层3在熔接预定区域R的角部上交叉。

继而，如图4所示，在玻璃基板50中的与玻璃层3为相反侧的主面(即，玻璃基板50中的与玻璃层3侧的主面50a相对的主面)50b，由钻石刻划器或激光刻划器等，形成初始龟裂8(此处为划线，即槽)。该初始龟裂8是以从玻璃基板40、50的厚度方向观察时重叠于玻璃层3的方式，在玻璃基板50的主面50b形成为格子状。

继而，如图5所示，以包含初始龟裂8的一部分的方式对玻璃层3照射激光L，并使激光L的照射区域沿着熔接预定区域R相对移动。此时，激光L是以使玻璃层3的宽度方向上的光束分布的峰值与初始龟裂8大致一致的方式，从玻璃基板50侧经由玻璃基板50而照射至玻璃层3。由此，使玻璃层3及玻璃基板40、50的一部分依序经过加热阶段与冷却阶段，而将玻璃基板40与玻璃基板50沿着熔接预定区域R熔接(即，使玻璃层3及其周边部分(玻璃基板40、50的主面40a、50a部分)熔融·再固化(正式烧成))，并且沿着熔接预定区域R割断玻璃基板40与玻璃基板50，从而获得玻璃熔接体1。再者，若如图5的一点划线的箭头所示，使激光L的照射区域沿着设定为格子状的熔接预定区域R而呈锯齿形移动，则可效率良好地对玻璃层3照射激光L。

此处，对上述加热阶段及冷却阶段进行更详细的说明。首先，如图6所示，加热阶段是从玻璃基板50侧经由玻璃基板50而对玻璃层3照射激光L的阶段。该加热阶段中，使玻璃层3熔融，并且以使各玻璃基板40、50中的玻璃层3侧的主面40a、50a的温度高于与玻璃层3为相反侧的主面40b、50b的温度的方式，在各玻璃基板40、50中的沿着熔接预定区域R的部分产生温度差。由此，使得玻璃基板40、50的与玻璃层3相对应的部分膨胀。

其次，如图7所示，冷却阶段是刚对玻璃层3照射激光L后的阶段，更具体而言，是通过使激光L的照射区域沿着熔接预定区域R相对移动而对玻璃层3的激光L的照射结束的阶段。该冷却阶段中，使熔融了的玻璃层3固化，并且由冷却时所产生的应力，使龟裂9以初始龟裂8为起点经由玻璃层3而在玻璃基板40、50的厚度方向上伸展。即，玻璃基板40、50的与玻璃层3相对应的部分收缩，因而在玻璃基板40、50产生拉伸应力，使得初始龟裂8裂开，其结果，以初始龟裂8为起点而产生龟裂9，该龟裂9经由玻璃层3而在玻璃基板40、50的厚度方向上伸展。

再者，由于从玻璃基板50侧经由玻璃基板50而对玻璃层3照射激光L，故而加热阶段中，如图6所示，熔融了的玻璃层3的玻璃基板50侧的部分的温度最高。因此，就从加热阶段至冷却阶段时的温度变化而言，如图6、7所示，激光L的入射侧的玻璃基板50大于玻璃基板40。因此，就伴随着膨胀·收缩而产生的变形的程度而言，激光L的入射侧的玻璃基板50大于玻璃基板40。

如以上说明的那样，用于制造玻璃熔接体1的玻璃熔接方法中，在加热阶段中，由激光L的照射而使玻璃层3熔融，在各玻璃基板40、50中的沿着熔接预定区域R的部分，产生玻璃层3侧的主面40a、50a的温度高于与玻璃层3为相反侧的主面40b、50b的温度的温度差。继而，在冷却阶段中，熔融了的玻璃层3固化，由冷却而在玻璃基板40、50上产生应力。此时，因在玻璃基板50上以从玻璃基板40、50的厚度方向观察时重叠于玻璃层3的方式形成有初始龟裂8，故龟裂9以初始龟裂8为起点，经由玻璃层3而在玻璃基板40、50的厚度方向上伸展。由此，例如与利用激光消融的熔断相比，可抑制污染物的残留，且可沿着熔接预定区域R而熔接并割断玻璃基板40与玻璃基板50。因此，根据该玻璃熔接方法，能够制造可靠性较高的玻璃熔接体1。

另外，激光L从形成有初始龟裂8的玻璃基板50侧经由玻璃基板50而照射至玻璃层3。由此，在加热阶段中，熔融了的玻璃层3的玻璃基板50侧的部分的温度最高。因此，就从加热阶段至冷却阶段时的温度变化而言，玻璃基板50大于玻璃基板40。因此，就伴随着膨胀·收缩而产生的变形的程度而言，激光L的入射侧的玻璃基板50大于玻璃基板40。也就是说，通过增大形成有初始龟裂8的玻璃基板50侧的温度变化及变形的程度，能够使龟裂9以初始龟裂8为起点而确实地伸展，且可稳定地割断玻璃基板40、50。

另外，初始龟裂8形成于玻璃基板50中的与玻璃层3为相反侧的主面50b。由此，经由玻璃层3而使玻璃基板40与玻璃基板50重合后，能够在玻璃基板50上形成初始龟裂8。并且，无需对形成有初始龟裂8的状态下的玻璃基板50进行处理，因此可实现成品率的提升。

另外，激光L以玻璃层3的宽度方向上的光束分布的峰值与初始龟裂8大致一致的方式而照射至玻璃层3。由此，在玻璃层3的宽度方向上，在形成有初始龟裂8的位置，从加热阶段至冷却阶段时的温度变化最大，因此能够使龟裂9以初始龟裂8为起点而切实地伸展，且可稳定地割断玻璃基板40、50。

另外，玻璃层3在熔接预定区域R的角部上交叉，因此可使龟裂9在该角部切实地交叉，而可沿着熔接预定区域R确实地切出玻璃基板40、50。这在从玻璃基板40、50获取多个玻璃部件4、5的情形时尤其有效。

本发明并不限定于上述实施方式。例如，也可在经由玻璃层3使玻璃基板40与玻璃基板50重合之前，在玻璃基板40、50的至少一者形成初始龟裂8。

另外，初始龟裂8并不限定于如在玻璃层3延伸的所有部分重叠的划线等，也可为如与玻璃层3的一部分重叠的点状的切口等。这种情况下，若以包含此种初始龟裂8的方式对玻璃层3照射激光L，使激光L的照射区域沿着熔接预定区域R相对移动，则也可使以初始龟裂8为起点而产生的龟裂9沿着熔接预定区域R伸展。

另外，初始龟裂8的形成位置如图8(a)所示，也可为激光L的入射侧的玻璃基板50中的玻璃层3侧的主面50a。此时，在加热阶段中，熔融了的玻璃层3中的玻璃基板50侧的部分的温度最高，其结果，在从加热阶段至冷却阶段时的温度变化为最大的位置形成初始龟裂8。因此，能够使龟裂9以初始龟裂8为起点更切实地伸展。此外，初始龟裂8的形成位置如图8(b)所示，也可为上述的相反侧的玻璃基板40中的玻璃层3侧的主面40a，或如图8(c)所示，也可为玻璃基板40中的与玻璃层3为相反侧的主面40b。

进而，初始龟裂8的形成位置如图9、10所示，也可为玻璃基板40、50的两者。若在各玻璃基板40、50上形成初始龟裂8，则可切实地防止玻璃基板40、50的割断面的蜿蜒，从而可获得沿着玻璃基板40、50的厚度方向的高精度的割断面。

另外，如图11所示，初始龟裂8也可为形成于玻璃基板40、50的至少一者的内部的裂痕等改质区域。此种成为裂纹的起点的改质区域通过使聚光点对准玻璃基板40、50中的至少一者的内部而照射激光，在该聚光点的位置发生多光子吸收等而形成。此情形时，即便在经由玻璃层3使玻璃基板40与玻璃基板50重合后，也可在从加热阶段至冷却阶段时的温度变化为最大的位置等所期望的位置形成初始龟裂8。另外，即便在经由玻璃层3使玻璃基板40与玻璃基板50重合之前形成初始龟裂8，由于初始龟裂8的形成位置为内部，故而玻璃基板40、50的强度也得以维持，且玻璃基板40、50的处理变得容易。

另外，如图12所示，初始龟裂8的形成位置也可在玻璃层3的宽度方向上从玻璃层3的中心偏移。此时，若以玻璃层3的宽度方向上的光束分布的峰值与初始龟裂8大致一致的方式对玻璃层3照射激光L，则也能够使龟裂9以初始龟裂8为起点而更切实地伸展，且可更稳定地割断玻璃基板40、50。其原因在于，在玻璃层3的宽度方向上，在形成有初始龟裂8的位置，从加热阶段至冷却阶段时的温度变化最大。此外，为了在玻璃熔接体1中确保玻璃层3的较大的熔接量，只要使初始龟裂8的形成位置向成为玻璃熔接体1的侧的相反侧偏移即可。

另外，作为成为激光L的照射对象的玻璃层3，也可使用包含激光吸收性颜料的膜状(层状)的部件。另外，在由激光的照射而进行预烧成的情况下，构成玻璃层3的玻璃料2等的玻璃材并不限定于具有低于玻璃基板40、50的熔点的玻璃，也可为具有玻璃基板40、50以上的熔点的玻璃。另外，激光吸收性颜料也可包含于构成玻璃层3的玻璃料2等的玻璃材本身中。

产业上的可利用性

根据本发明，能够制造可靠性较高的玻璃熔接体。

Claims (5)

1.一种玻璃熔接方法，其特征在于，

其为将第1玻璃基板与第2玻璃基板熔接而制造玻璃熔接体的方法，包括：

配置工序，以沿着延伸的熔接预定区域的方式，将包含激光吸收材料的玻璃层以规定宽度配置于所述第1玻璃基板与所述第2玻璃基板之间；

形成工序，以从所述第1玻璃基板及所述第2玻璃基板的厚度方向观察的情况下重叠于所述玻璃层的方式，在所述第1玻璃基板及所述第2玻璃基板中的至少所述第2玻璃基板上形成初始龟裂；及

割断工序，以包含所述初始龟裂的至少一部分的方式对所述玻璃层照射激光，并使所述激光的照射区域沿着所述熔接预定区域相对移动，由此使所述玻璃层、所述第1玻璃基板及所述第2玻璃基板经过加热阶段与冷却阶段，而将所述第1玻璃基板与所述第2玻璃基板沿着所述熔接预定区域熔接并割断，

在所述加热阶段中，使所述玻璃层熔融，并且以在所述第1玻璃基板及所述第2玻璃基板各自中的所述玻璃层侧的主面的温度高于与所述玻璃层为相反侧的主面的温度的方式，在所述第1玻璃基板及所述第2玻璃基板各自中的沿着所述熔接预定区域的部分产生温度差，

在所述冷却阶段中，使熔融了的所述玻璃层固化，并且由冷却时所产生的应力，而使龟裂以所述初始龟裂为起点，经由所述玻璃层而在所述第1玻璃基板及所述第2玻璃基板的厚度方向上伸展。

2.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

所述激光从所述第2玻璃基板侧经由所述第2玻璃基板而照射至所述玻璃层。

3.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

所述初始龟裂形成于所述第2玻璃基板中的与所述玻璃层为相反侧的主面。

4.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

所述激光以使所述玻璃层的宽度方向上的光束分布的峰值与所述初始龟裂大致一致的方式而照射至所述玻璃层。

5.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，

在所述熔接预定区域包含角部的情况下，所述玻璃层在所述角部上交叉。

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