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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung einer Glasverschmelzungsstruktur durch Verschmelzen von Glaselementen miteinander.
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Stand der Technik
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Als herkömmliches Glasverschmelzungsverfahren auf dem vorstehend erwähnten technischen Gebiet ist eines bekannt, das das Brennen einer Glasschicht, die ein Laser absorptionspigment enthält, auf ein Glaselement entlang eines zu verschmelzenden Bereichs, dann Überlagern des anderen Glaselements auf das erstere Glaselement, so dass die Glasschicht dazwischen eingefügt wird, und Bestrahlen des zu verschmelzenden Bereichs mit einem Laserstrahl entlang desselben, um ein Glaselement und das andere Glaselement miteinander zu verschmelzen, umfasst.
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Ein typisches Verfahren zum Brennen einer Glasschicht auf ein Glaselement ist unterdessen eines, das ein organisches Lösungsmittel und ein Bindemittel in einem Trockenofen bzw. einem Heizofen aus einer Pastenschicht entfernt, die eine Glasfritte, ein Laserabsorptionspigment, das organische Lösungsmittel und das Bindemittel enthält, um die Glasschicht fest am Glaselement zu fixieren; und dann das Glaselement, an dem die Glasschicht fest angebracht ist, in einem Brennofen erhitzt, um die Glasschicht zu schmelzen, wodurch die Glasschicht auf das Glaselement gebrannt wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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Andererseits wird vom Gesichtspunkt der Unterdrückung der Erhöhung des Energieverbrauchs und der Brennzeit, die durch die Verwendung des Brennofens verursacht wird (d. h. vom Gesichtspunkt einer höheren Effizienz), ein Verfahren vorgeschlagen, das eine an einem Glaselement angebrachte Glasschicht mit einem Laserstrahl bestrahlt, um die Glasschicht zu schmelzen, wodurch die Glasschicht auf das Glaselement gebrannt wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
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Entgegenhaltungsliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Japanische übersetzte internationale Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-524419
- Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-366050
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Es gab jedoch Fälle, in denen Glaselemente mit Glasschichten, die durch Laserstrahlbestrahlung auf diese gebrannt sind, durch Risse und dergleichen beschädigt werden, die zum Zeitpunkt des Brennens und ihrer Verschmelzung danach auftreten. Es wurde auch verlangt, die Effizienz weiter zu steigern, indem der Trockenofen und der Heizofen ungenutzt gelassen werden.
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Angesichts solcher Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Glasverschmelzungsverfahren zu schaffen, das Glaselemente effizient miteinander verschmelzen kann, indem verhindert wird, dass die Glaselemente beschädigt werden.
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Lösung für das Problem
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Zum Erreichen der vorstehend erwähnten Aufgabe führten die Erfinder sorgfältige Untersuchungen durch und haben als Ergebnis herausgefunden, dass das Brennen einer Glasschicht durch Laserstrahlbestrahlung zu Beschädigungen in einem Glaselement aufgrund der Tatsache führt, dass das Laserabsorptionsvermögen der Glasschicht drastisch zunimmt, wenn die Temperatur der Glasschicht ihren Schmelzpunkt Tm zum Zeitpunkt des Brennens überschreitet, wie in 12 dargestellt. Das heißt, bei der Glasschicht, die fest am Glaselement angebracht ist, erzeugen Leerräume, die durch die Entfernung des Bindemittels gebildet werden, und die Partikeleigenschaft der Glasfritte eine Streuung von Licht, die die Absorptionscharakteristik des Laserabsorptionspigments überschreitet, so dass das Laserabsorptionsvermögen gering ist (z. B. erscheint die Glasschicht unter sichtbarem Licht weißer). Wenn ein Laserstrahl mit einer solchen Laserleistung P emittiert wird, dass die Glasschicht eine Temperatur Tp erreicht, die höher ist als der Schmelzpunkt Tm, aber niedriger als ihre Kristallisationstemperatur Tc, wie in 13 dargestellt, schmilzt die Glasfritte, um die Leerräume zu füllen, und verliert die Partikeleigenschaft, so dass das Laserabsorptionspigment bemerkenswert seine Absorptionscharakteristik aufzeigt, wodurch die Glasschicht ihr Laserabsorptionsvermögen drastisch erhöht (z. B. unter sichtbarem Licht dunkler erscheint). Dies verursacht, dass die Glasschicht den Laserstrahl mehr als erwartet absorbiert, wodurch Risse im Glaselement aufgrund eines Wärmeschocks aufgrund eines übermäßigen Wärmeintrags erzeugt werden. In der Praxis lässt die Laserbestrahlung mit der Laserleistung P, wie in 13 dargestellt, die Glasschicht eine Temperatur Ta erreichen, die höher ist als die Kristallisationstemperatur Tc. Wenn ein Abschnitt der Glasschicht auf der Seite gegenüber dem Glaselement, auf das sie gebrannt werden soll (d. h. ein Abschnitt der Glasschicht, der auf der Seite des Glaselements, mit dem sie verschmolzen werden soll, angeordnet ist), durch übermäßigen Wärmeintrag kristallisiert wird, steigt der Schmelzpunkt in diesem Abschnitt an. Dies macht es erforderlich, den Laserstrahl mit einer höheren Laserleistung zum Zeitpunkt des anschließenden Verschmelzens der Glaselemente miteinander zu emittieren, um den Teil der Glasschicht, der auf der Seite des Glaselements angeordnet ist, mit dem sie verschmolzen werden soll, zu schmelzen, wodurch Risse im Glaselement aufgrund eines Wärmeschocks aufgrund eines übermäßigen Wärmeintrags wie beim Brennen erzeugt werden. Die Erfinder haben weitere Untersuchungen auf der Basis dieser Feststellung durchgeführt, wodurch die vorliegende Erfindung vollendet wird. Die Änderung der Farbe der Glasschicht unter sichtbarem Licht in dem Fall, in dem das Laserabsorptionsvermögen der Glasschicht durch das Schmelzen der Glasschicht verstärkt wird, ist nicht auf die Änderung von einem weißeren Zustand in einen dunkleren Zustand begrenzt. Laserabsorptionspigmente für Laserstrahlen im nahen Infrarot umfassen beispielsweise jene, die grün zeigen, wenn die Glasschicht schmilzt.
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Das Glasverschmelzungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung einer Glasverschmelzungsstruktur durch Verschmelzen eines ersten und eines zweiten Glaselements miteinander, wobei das Verfahren die Schritte des Ausbildens einer Pastenschicht auf einem Wärmeleiter entlang eines zu verschmelzenden Bereichs, wobei die Pastenschicht ein Glaspulver, ein Laserabsorptionsmaterial, ein organisches Lösungsmittel und ein Bindemittel enthält; des Entfernens des organischen Lösungsmittels und des Bindemittels aus der Pastenschicht unter Verwendung des Wärmeleiters als Heizplatte, um eine Glasschicht auf dem Wärmeleiter auszubilden; des Überlagerns des ersten Glaselements auf den Wärmeleiter, der mit der Glasschicht ausgebildet ist, während die Glasschicht dazwischen eingefügt wird, um die Glasschicht zwischen dem ersten Glaselement und dem Wärmeleiter anzuordnen; des Bestrahlens des zu verschmelzenden Bereichs mit einem ersten Laserstrahl, während der Wärmeleiter als Kühlkörper verwendet wird, um die zwischen dem ersten Glaselement und dem Wärmeleiter angeordnete Glasschicht zu schmelzen und die Glasschicht am ersten Glaselement zu befestigen; und des Überlagerns des zweiten Glaselements auf das erste Glaselement, an dem die Glasschicht befestigt ist, so dass die Glasschicht dazwischen eingefügt wird, und des Bestrahlens des zu verschmelzenden Bereichs mit einem zweiten Laserstrahl entlang desselben, um das erste und das zweite Glaselement miteinander zu verschmelzen, umfasst.
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In diesem Glasverschmelzungsverfahren wird die Glasschicht zwischen dem ersten Glaselement und dem Wärmeleiter entlang des zu verschmelzenden Bereichs angeordnet und dann wird der erste Laserstrahl emittiert, während der Wärmeleiter als Kühlkörper verwendet wird, um die Glasschicht zu schmelzen, wodurch die Glasschicht am ersten Glaselement befestigt wird. Während die Glasschicht ihr Laserabsorptionsvermögen drastisch erhöht, wenn sie befestigt wird, dient der Wärmeleiter als Kühlkörper und entzieht der Glasschicht Wärme, wodurch verhindert wird, dass die Glasschicht in einen Zustand mit übermäßigem Wärmeintrag fällt. Selbst wenn die Glasschicht am ersten Glaselement durch Bestrahlung mit dem ersten Laserstrahl befestigt wird, kann folglich verhindert werden, dass die Glaselemente durch Risse, die darin auftreten, und dergleichen zum Zeitpunkt der Befestigung der Glasschicht und der anschließenden Verschmelzung der Glaselemente miteinander beschädigt werden. Da die Glasschicht durch Entfernen des organischen Lösungsmittels und des Bindemittels aus der Pastenschicht ausgebildet wird, während der Wärmeleiter als Heizplatte verwendet wird, kann auch verhindert werden, dass der Energieverbrauch durch die Verwendung des Trockenofens und des Heizofens erhöht wird. Daher kann dieses Glasverschmelzungsverfahren verhindern, dass die Glaselemente beschädigt werden, und die Glaselemente effizient miteinander verschmelzen.
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Vorzugsweise weist im Glasverschmelzungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung der Wärmeleiter eine Wärmeleitfähigkeit auf, die höher ist als jene des Glaspulvers. Dies ermöglicht, dass der Wärmeleiter der Glasschicht effizient Wärme zuführt, während er als Heizplatte wirkt, und der Glasschicht effizient Wärme entzieht, während er als Kühlkörper wirkt. In diesem Fall ist die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleiters bevorzugter höher als jene des ersten Glaselements. Dies ermöglicht, dass der Wärmeleiter der Glasschicht Wärme effizienter zuführt, während er als Heizplatte wirkt, und der Glasschicht effizienter Wärme entzieht, während er als Kühlkörper wirkt.
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Im Glasverschmelzungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise die Differenz zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten des Glaspulvers und des Wärmeleiters größer als die Differenz zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten des Glaspulvers und des ersten Glaselements. Dies kann zuverlässig verhindern, dass sich die Glasschicht fest an den Wärmeleiter bindet, wenn die Glasschicht am ersten Glaselement befestigt wird.
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Im Glasverschmelzungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bestrahlt der erste Laserstrahl vorzugsweise die Glasschicht von der Seite des ersten Glaselements. Dies kann den Grenzflächenteil zwischen dem ersten Glaselement und der Glasschicht vollständig erhitzen, wodurch die Glasschicht stark am ersten Glaselement befestigt wird.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung kann Glaselemente effizient miteinander verschmelzen, indem verhindert wird, dass die Glaselemente beschädigt werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Glasverschmelzungsstruktur, die durch eine Ausführungsform des Glasverschmelzungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
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2 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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3 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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4 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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5 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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6 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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7 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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8 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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9 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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10 ist eine Draufsicht und vergrößerte vertikale Schnittansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
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11 ist ein Graph, der den Temperaturverlauf des Wärmeleiters in den jeweiligen Fällen von 2 bis 8 darstellt;
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12 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Laserabsorptionsvermögen einer Glasschicht darstellt; und
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13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Laserleistung und der Temperatur der Glasschicht darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen werden dieselben oder äquivalenten Teile mit denselben Zeichen bezeichnet, während auf ihre überschneidenden Beschreibungen verzichtet wird.
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1 ist eine perspektivische Ansicht der Glasverschmelzungsstruktur, die durch eine Ausführungsform des Glasverschmelzungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Wie in 1 dargestellt, ist die Glasverschmelzungsstruktur 1 eine schmelzverbundene Glasstruktur, bei der Glaselemente (ein erstes und ein zweites Glaselement) 4, 5 durch eine Glasschicht 3, die entlang eines zu verschmelzenden Bereichs R ausgebildet ist, miteinander verschmolzen sind. Jedes der Glaselemente 4, 5 ist beispielsweise ein rechteckiges plattenförmiges Element, das aus alkalifreiem Glas mit einer Dicke von 0,7 mm besteht, während der zu verschmelzende Bereich R wie ein rechteckiger Ring entlang der Außenkanten der Glaselemente 4, 5 festgelegt ist. Die Glasschicht 3 besteht beispielsweise aus niedrig schmelzendem Glas (Glas auf Vanadium-Phosphat-Basis, Bleiborsilikatglas oder dergleichen) und ist zu einem rechteckigen Ring entlang des zu verschmelzenden Bereichs R geformt.
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Das Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung der vorstehend erwähnten Glasverschmelzungsstruktur 1 wird nun erläutert. In jeder von 2 bis 10 ist (a) eine Draufsicht, während (b) eine vergrößerte vertikale Schnittansicht von (a) ist. 11 ist ein Graph, der den Temperaturverlauf des Wärmeleiters in den jeweiligen Fällen von 2 bis 8 darstellt.
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Wie in 2 dargestellt, wird zuerst ein planarer Wärmeleiter 7, der aus Aluminium besteht, vorbereitet. Eine Heizvorrichtung 8, die aus einem elektrischen Heizdraht oder dergleichen besteht, wird im Wärmeleiter 7 vergraben. Anschließend wird, wie in 3 dargestellt, eine Frittenpaste durch eine Abgabevorrichtung, Siebdrucken oder dergleichen aufgebracht, um mehrere Pastenschichten 6 zu einer Matrix auf einer Oberfläche 7a (die hier eine polierte Oberfläche ist) des Wärmeleiters 7 zu formen. Ein Beispiel der Frittenpaste ist eine, die durch Kneten einer pulverförmigen Glasfritte (Glaspulver) 2, die aus amorphem niedrig schmelzendem Glas (Glas. auf Vanadium-Phosphat-Basis, Bleiborsilikatglas oder dergleichen) besteht, eines Laserabsorptionspigments (Laserabsorptionsmaterials), das ein anorganisches Pigment wie z. B. Eisenoxid ist, eines organischen Lösungsmittels wie z. B. Amylacetat, und eines Bindemittels, das eine Harzkomponente (wie z. B. Acrylharz) ist, die bei der Glaserweichungstemperatur oder niedriger thermisch zersetzbar ist, ausgebildet wird. Jede der Pastenschichten 6 enthält die Glasfritte, das Laserabsorptionspigment, das organische Lösungsmittel und das Bindemittel und wird zu einem rechteckigen Ring geformt, damit sie dem zu verschmelzenden Bereich R entspricht.
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Wie in 4 dargestellt, wird als nächstes die Heizvorrichtung 8 betätigt, um den Wärmeleiter 7 als Heizplatte arbeiten zu lassen und das organische Lösungsmittel aus den Pastenschichten 6 zu entfernen und ferner die Temperatur des Wärmeleiters 7 auf eine Temperatur zu erhöhen, bei der sich das Bindemittel zersetzt, und das Bindemittel zu beseitigen, wodurch die Glasschichten 3 fest an die Oberfläche 7a des Wärmeleiters 7 gebunden werden. Hier erzeugen Leerräume, die durch die Entfernung des Bindemittels gebildet werden, und die Partikeleigenschaft der Glasfritte 2 eine Streuung von Licht, die die Absorptionscharakteristik des Laserabsorptionspigments übersteigt, so dass jede der Glasschichten 3, die fest an die Oberfläche 7a des Wärmeleiters 7 gebunden sind, sich in einem Zustand mit niedrigem Laserabsorptionsvermögen befindet (z. B. unter sichtbarem Licht weißer erscheint).
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Wie in 5 dargestellt, wird dann ein Gebläse 9 betätigt, während die Heizvorrichtung 8 gestoppt wird, um den Wärmeleiter 7 auf Umgebungstemperatur oder um diese abzukühlen. Wie in 6 dargestellt, wird anschließend das Glaselement 4 (ein Substrat mit mehreren Glaselementen 4, die hier in einer Matrix angeordnet sind, so dass sie den jeweiligen Glasschichten 3 entsprechen) an der Oberfläche 7a des Wärmeleiters 7, an der die Glasschichten 3 befestigt sind, angebracht, während die Glasschichten 3 dazwischen eingefügt werden. Folglich wird das Glaselement 4 auf den Wärmeleiter 7 überlagert, während die Glasschicht 3 dazwischen eingefügt wird, wodurch die Glasschicht 3 zwischen dem Glaselement 4 und dem Wärmeleiter 7 angeordnet wird.
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Wie in 7 dargestellt, werden danach die zu verschmelzenden Bereiche R mit einem Laserstrahl (ersten Laserstrahl) L1 entlang derselben bestrahlt, während ein konvergierender Punkt an der Glasschicht 3 angeordnet wird und der Wärmeleiter 7 als Kühlkörper verwendet wird. Die schmilzt die Glasschicht 3, die zwischen dem Glaselement 4 und dem Wärmeleiter 7 angeordnet ist, und verfestigt sie wieder, wodurch die Glasschicht 3 auf die Oberfläche 4a des Glaselements 4 gebrannt wird. Da die Leerräume durch das Schmelzen der Glasfritte 2 gefüllt werden, verliert die auf die Oberfläche 4a des Glaselements 4 gebrannte Glasschicht 3 ihre Partikeleigenschaft und zeigt bemerkenswert die Absorptionscharakteristik des Laserabsorptionspigments auf, wodurch ein Zustand mit hohem Laserabsorptionsvermögen erreicht wird (sie z. B. unter sichtbarem Licht dunkler erscheint). Die auf die Oberfläche 4a des Glaselements 4 gebrannte Glasschicht 3 ebnet nicht nur ihre Oberfläche 3a auf der Seite des Wärmeleiters 7, sondern auch Unregelmäßigkeiten auf ihrer Oberfläche 3b auf der Seite des Glaselements 4.
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Zum Zeitpunkt des Brennens der Glasschicht 3 dient der Wärmeleiter 7 als Kühlkörper und entzieht der Glasschicht 3 Wärme, wodurch verhindert wird, dass die Glasschicht 3 in einen Zustand mit übermäßigem Wärmeeintrag fällt. Hier besteht der Wärmeleiter 7 aus Aluminium, so dass die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleiters 7 höher ist als jene der Glasfritte 2 und jene des Glaselements 4, wodurch die Wärme von der Glasschicht 3 zum Wärmeleiter 7 sehr effizient abgeführt wird.
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Da die Differenz zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten der Glasfritte 2 und des Wärmeleiters 7 größer ist als die Differenz zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten der Glasfritte 2 und des Glaselements 4, bindet sich die Glasschicht 3 nicht fest an die Oberfläche 7a des Wärmeleiters 7 zum Zeitpunkt des Brennens. Obwohl diese Tatsache darauf hinweist, dass es bevorzugter ist, wenn die Differenz zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten der Glasfritte 2 und des Wärmeleiters 7 größer ist, kann nicht nur Aluminium (mit einem Längenausdehnungskoeffizienten von 23 × 10–6/K), sondern auch Edelstahl (mit einem Längenausdehnungskoeffizienten von 17,3 × 10–6/K) oder Kupfer (mit einem Längenausdehnungskoeffizienten von 16,8 × 10–6/K) den Wärmeleiter 7 zur Verwendung in Kombination mit der Glasfritte 2, die aus Glas auf Vanadium-Phosphat-Basis (mit einem Längenausdehnungskoeffizienten von 7,0 × 10–6/K) oder Bleiborsilikatglas (mit einem Längenausdehnungskoeffizienten von 13 × 10–6/K) besteht, bilden.
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Im Anschluss an das Brennen der Glasschicht 3, wie in 8 dargestellt, wird das Glaselement 4, an das die Glasschicht 3 gebrannt ist, abgenommen. Wie in 9 dargestellt, wird dann das Glaselement 5 (ein Substrat mit mehreren Glaselementen 5, die hier in einer Matrix angeordnet sind, so dass sie den jeweiligen Glasschichten 3 entsprechen) auf das Glaselement 4, an das die Glasschicht 3 gebrannt ist, überlagert, während die Glasschicht 3 dazwischen eingefügt wird. Da die Oberfläche 3a der Glasschicht 3 flach gemacht ist, kommt hier die Oberfläche 5a des Glaselements 5 mit der Oberfläche 3a der Glasschicht 3 ohne Lücken in Kontakt.
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In diesem Zustand wird der zu verschmelzende Bereich R mit einem Laserstrahl (zweiten Laserstrahl) L2 entlang desselben bestrahlt, während ein konvergierender Punkt an der Glasschicht 3 angeordnet wird. Dies lässt die Glasschicht 3 in einem Zustand mit hohem Laserabsorptionsvermögen den Laserstrahl L2 absorbieren, um die Glasschicht 3 und ihre Umfangsabschnitte (die Abschnitte der Glaselemente 4, 5 auf ihren Oberflächen 4a, 5a) zu schmelzen und wieder zu verfestigen, wodurch die Glaselemente 4, 5 aneinander gebunden werden. Da die Oberfläche 5a des Glaselements 5 mit der Oberfläche 3a der Glasschicht 3 ohne Lücken in Kontakt steht, werden hier die Glaselemente 4, 5 entlang des zu verschmelzenden Bereichs R gleichmäßig miteinander verschmolzen.
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Wie in 10 dargestellt, wird als nächstes das Substrat mit mehreren Glaselementen 4, 5, die in einer Matrix angeordnet sind, so dass sie den jeweiligen Glasschichten 3 entsprechen, entlang geplanter Schnittlinien 10 geschnitten, um mehrere Glasverschmelzungsstrukturen 1 zu erhalten. Hier sind die geplanten Schnittlinien 10 derart festgelegt, dass die mehreren Glasschichten 3, die in einer Matrix angeordnet sind (d. h. die zu verschmelzenden Bereiche R), voneinander getrennt werden.
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Wie im Vorangehenden erläutert, ordnet das Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur 1 die Glasschicht 3 zwischen dem Glaselement 4 und dem Wärmeleiter 7 entlang des zu verschmelzenden Bereichs R an und emittiert dann den Laserstrahl L1, während der Wärmeleiter 7 als Kühlkörper verwendet wird, um die Glasschicht 3 zu schmelzen, wodurch die Glasschicht 3 an das Glaselement 4 gebrannt und daran fixiert wird. Während das Laserabsorptionsvermögen der Glasschicht 3 zum Zeitpunkt des Brennens der Glasschicht 3 schnell ansteigt, dient der Wärmeleiter 7 als Kühlkörper und entzieht der Glasschicht 3 Wärme, wodurch verhindert wird, dass die Glasschicht 3 in einen Zustand mit übermäßigem Wärmeeintrag fällt. Dies kann verhindern, dass Risse in den Glaselementen 4, 5 aufgrund eines Wärmeschocks aufgrund eines übermäßigen Wärmeeintrags zum Zeitpunkt des Brennens der Glasschicht 3 auftreten, selbst wenn die Glasschicht 3 durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl L1 gebrannt wird. Zum Zeitpunkt des Brennens der Glasschicht 3 wird ferner der Abschnitt der Glasschicht 3 auf der Oberfläche 3a (d. h. der Abschnitt der Glasschicht 3, der sich auf der Seite des Glaselements 5 befindet, mit dem sie verschmolzen werden soll) nicht durch einen übermäßigen Wärmeeintrag kristallisiert und erhöht somit nicht ihren Schmelzpunkt. Daher ist es nicht erforderlich, dass der Laserstrahl L2 mit einer solchen hohen Laserleistung emittiert wird, dass der Abschnitt der Glasschicht 3 auf der Oberfläche 3a zum Zeitpunkt der anschließenden Verschmelzung der Glaselemente 4, 5 miteinander geschmolzen wird, wodurch verhindert werden kann, dass Risse in den Glaselementen 4, 5 aufgrund eines Wärmeschocks aufgrund eines übermäßigen Wärmeeintrags wie beim Brennen der Glasschicht 3 auftreten. Daher kann das vorstehend erwähnte Glasverschmelzungsverfahren die Glaselemente 4, 5 effizient miteinander verschmelzen, indem verhindert wird, dass die Glaselemente 4, 5 beschädigt werden.
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Das vorstehend erwähnte Glasverschmelzungsverfahren entfernt das organische Lösungsmittel und das Bindemittel aus der Pastenschicht 6 unter Verwendung des Wärmeleiters 7 als Heizplatte, um die Glasschicht 3 auszubilden. Dies kann verhindern, dass der Energieverbrauch durch die Verwendung des Trockenofens und des Heizofens erhöht wird, und die Grenze für die Größen der Glaselemente 4, 5, die durch die Verwendung des Trockenofens und des Heizofens auferlegt wird, beseitigen.
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Das vorstehend erwähnte Glasverschmelzungsverfahren bestrahlt die Glasschicht 3 mit dem Laserstrahl L1 von der Seite des Glaselements 4. Daher wird der Grenzflächenteil zwischen dem Glaselement 4 und der Glasschicht 3 vollständig erhitzt. Daher kann die Glasschicht 3 stark an das Glaselement 4 gebrannt und daran befestigt werden. Dies kann auch zuverlässiger verhindern, dass der Abschnitt der Glasschicht 3 (Abschnitt der Glasschicht 3 auf der Oberfläche 3a), der auf der Seite des Glaselements 5 angeordnet ist, mit dem sie verschmolzen werden soll, durch einen übermäßigen Wärmeeintrag kristallisiert wird.
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Zum Zeitpunkt des Brennens der Glasschicht 3 kann der Abschnitt der Glasschicht 3, der auf der Seite des Glaselements 4 angeordnet ist, auf das sie gebrannt werden soll, durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl L1 kristallisiert werden. Zum Zeitpunkt der Verschmelzung der Glaselemente 4, 5 miteinander kann der Abschnitt der Glasschicht 3 (der Abschnitt der Glasschicht 3 auf der Oberfläche 3a), der auf der Seite des Glaselements 5 angeordnet ist, mit dem sie verschmolzen werden soll, durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl L2 kristallisiert werden. Dies liegt daran, dass das letztliche Kristallisieren der Glasschicht 3 den Längenausdehnungskoeffizienten der Glasschicht 3 in der Glasverschmelzungsstruktur 1 verringert.
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Unterdessen weisen organische EL-Verpackungen und dergleichen selbst eine kleine Größe auf, für die dünnere Glaselemente 4, 5 verwendet werden, so dass Glas mit geringer Ausdehnung häufig als Material für die Glaselemente 4, 5 gewählt wird, um sie schwieriger zu brechen zu machen. Damit die Glasschicht 3 einen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist, der jenem der Glaselemente 4, 5 entspricht (d. h. um den Längenausdehnungskoeffizienten der Glasschicht 3 zu senken), wird hier die Glasschicht 3 so hergestellt, dass sie eine große Menge eines Füllstoffs enthält, der aus Keramik oder dergleichen besteht. Indem die große Menge des Füllstoffs enthalten ist, ändert die Glasschicht 3 ihr Laserabsorptionsvermögen vor und nach der Bestrahlung mit dem Laserstrahl L1 erheblich. Daher ist das vorstehend erwähnte Glasverschmelzungsverfahren insbesondere wirksam, wenn Glas mit niedriger Ausdehnung als Material für die Glaselemente 4, 5 gewählt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnte Ausführungsform begrenzt.
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Ein Wärmeleiter 7, der aus einem Material besteht, das für den Laserstrahl L1 durchlässig ist, kann beispielsweise verwendet werden, um die Glasschicht 3 mit dem Laserstrahl L1 durch den Wärmeleiter 7 hindurch von der zum Glaselement 4 entgegengesetzten Seite zu bestrahlen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann Glaselemente effizient miteinander verschmelzen, indem verhindert wird, dass die Glaselemente beschädigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1...Glasverschmelzungsstruktur; 2...Glasfritte (Glaspulver); 3...Glasschicht; 4...Glaselement (erstes Glaselement); 5...Glaselement (zweites Glaselement); 6...Pastenschicht; 7...Wärmeleiter; R...zu verschmelzender Bereich; L1...Laserstrahl (erster Laserstrahl); L2...Laserstrahl (zweiter Laserstrahl).
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Zusammenfassung
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Eine Glasschicht 3 wird zwischen einem Glaselement 4 und einem Wärmeleiter 7 entlang eines zu verschmelzenden Bereichs angeordnet. Die Glasschicht 3 wird durch Entfernen eines organischen Lösungsmittels und eines Bindemittels aus der Pastenschicht, während der Wärmeleiter 7 als Heizplatte verwendet wird, ausgebildet. Dann wird ein Laserstrahl L1 emittiert, während der Wärmeleiter 7 als Kühlkörper verwendet wird, um die Glasschicht 3 zu schmelzen, wodurch die Glasschicht 3 auf das Glaselement 4 gebrannt und daran befestigt wird. Danach wird ein weiteres Glaselement auf das Glaselement 4, auf das die Glasschicht 3 gebrannt ist, überlagert, so dass die Glasschicht 3 dazwischen eingefügt wird. Dann wird der zu verschmelzende Bereich mit einem Laserstrahl entlang desselben bestrahlt, um die Glaselemente miteinander zu verschmelzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-524419 [0005]
- JP 2002-366050 [0005]
