KR101519693B1 - 유리용착방법 - Google Patents

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    • C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam

Abstract

용착예정영역(R)을 따라서 유리층(203)에 레이저광(L2)을 조사함으로써, 유리부재(104)와 유리부재(105)를 용착(溶着)할 때, 유리층(203)에 형성된 결정화부(108)를 조사(照射)개시위치 및 조사종료위치로 한다. 이 때, 결정화부(108)에서의 레이저광의 흡수율이 유리층(203)에서의 레이저광의 흡수율보다도 낮기 때문에, 용착예정영역(R)을 따라서 조사개시위치로부터 레이저광(L2)을 이동시켰을 때에는 유리층(203)이 서서히 가열되고, 한편, 용착예정영역(R)을 따라서 조사종료위치까지 레이저광(L2)을 이동시켰을 때에는 유리층(203)이 서서히 냉각되게 된다. 이것에 의해, 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치를 포함하는 부분에 잔류응력이 생기는 것을 방지할 수 있다.

Description

유리용착방법{PROCESS FOR FUSING GLASS}
본 발명은 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착(溶着)하여 유리용착체를 제조하는 유리용착방법에 관한 것이다.
상기 기술분야에서의 종래의 유리용착방법으로서, 제1 유리부재와 제2 유리부재와의 사이에 유리프리트(glass frit)를 포함하는 유리프리트층을 환상의 용착예정영역을 따라서 형성한 후, 그 용착예정영역을 따라서 유리프리트층에 레이저광을 조사(照射)함으로써, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본국 특표2006-524419호 공보
그렇지만, 상술한 바와 같은 유리용착방법에서는 제1 유리부재와 제2 유리부재를 확실히 용착할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 확실히 용착할 수 있는 유리용착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 유리용착방법은, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착하여 유리용착체를 제조하는 유리용착방법으로서, 제1 유리부재와 제2 유리부재와의 사이에 환상의 용착예정영역을 따라서 유리층을 형성하는 공정과, 유리층의 일부에 제1 레이저광을 조사함으로써, 유리층에 결정화부를 형성하는 공정과, 결정화부를 조사개시위치 및 조사종료위치로 하여 용착예정영역을 따라서 유리층에 제2 레이저광을 조사함으로써, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 유리용착방법에서는, 유리층에 형성된 결정화부를 조사개시위치 및 조사종료위치로 하여 용착예정영역을 따라서 유리층에 제2 레이저광을 조사함으로써, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착한다. 이 때, 결정화부에서의 레이저광의 흡수율이 유리층에서의 레이저광의 흡수율보다도 낮기 때문에, 용착예정영역을 따라서 조사개시위치로부터 제2 레이저광을 이동시켰을 때에는 유리층이 서서히 가열되고, 한편, 용착예정영역을 따라서 조사종료위치까지 제2 레이저광을 이동시켰을 때에는 유리층이 서서히 냉각되게 된다. 게다가, 결정화부의 선팽창계수(線膨脹係數)가 유리층의 선팽창계수보다도 낮아, 조사개시위치에서 제1 유리부재와 제2 유리부재가 강고하게 용착되기 때문에, 제2 레이저광의 조사위치가 조사개시위치에 가까워져도 조사개시위치에서 용착되어 있던 제1 유리부재와 제2 유리부재와의 박리가 억제된다. 따라서, 이 유리용착방법에 의하면, 제2 레이저광의 조사개시위치 및 조사종료위치를 포함하는 부분에 잔류응력이 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 확실히 용착하는 것이 가능하게 된다.
즉, 종래의 유리용착방법에서는, 환상의 용착예정영역을 따라서 레이저광의 조사위치를 이동시켰을 때에, 레이저광의 조사위치가 조사개시위치에 가까워지면, 조사위치에서의 유리프리트층의 용융·팽창에 의해서, 조사개시위치에서 용착되어 있던 제1 유리부재와 제2 유리부재가 박리할 우려가 있다. 그래서, 박리속도보다도 빠른 속도로 조사개시위치를 넘어 레이저광의 조사위치를 더 이동시키면, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 재용착하는 것이 가능하게 된다. 그런데 , 이와 같은 경우에는 조사개시위치나 조사종료위치를 포함하는 부분에 잔류응력이 생겨 충격 등을 받았을 때에 그 부분이 박리의 기점(起点)이 될 우려가 있다. 이것에 대해, 본 발명에 관한 유리용착방법에 의하면, 레이저광의 조사개시위치 및 조사종료위치를 포함하는 부분에 잔류응력이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 유리용착방법은, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착하여 유리용착체를 제조하는 유리용착방법으로서, 제1 유리부재와 제2 유리부재와의 사이에 환상의 용착예정영역을 따라서 유리층을 형성하는 공정과, 유리층의 굽힘부에 제1 레이저광을 조사함으로써, 유리층에 결정화부를 형성하는 공정과, 용착예정영역을 따라서 유리층에 제2 레이저광을 조사함으로써, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 유리용착방법에서는, 결정화부가 형성된 굽힘부를 가지는 유리층에 용착예정영역을 따라서 제2 레이저광을 조사함으로써, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착한다. 이 때, 결정화부에서의 레이저광의 흡수율이 유리층에서의 레이저광의 흡수율보다도 낮기 때문에, 용착예정영역을 따라서 결정화부로부터 제2 레이저광을 이동시켰을 때에는 유리층이 서서히 가열되고, 한편, 용착예정영역을 따라서 결정화부까지 제2 레이저광을 이동시켰을 때에는 유리층이 서서히 냉각되게 된다. 게다가, 결정화부의 선팽창계수가 유리층의 선팽창계수보다도 낮아, 결정화부에서 제1 유리부재와 제2 유리부재가 강고하게 용착되기 때문에, 제2 레이저광의 조사위치가 결정화부에 가까워져도 결정화부에서 용착되어 있던 제1 유리부재와 제2 유리부재와의 박리가 억제된다. 따라서, 이 유리용착방법에 의하면, 유리층의 굽힘부가 제1 유리부재나 제2 유리부재를 파손시킬 수 있는 입열과다(入熱過多)의 상태가 되는 것을 회피할 수 있다.
즉, 종래의 유리용착방법에서는, 환상의 용착예정영역을 따라서 레이저광의 조사위치를 이동시켰을 때에, 유리프리트층의 굽힘부에서 입열과다의 상태가 되어, 제1 유리부재나 제2 유리부재가 파손할 우려가 있다. 이것에 대해, 본 발명에 관한 유리용착방법에 의하면, 제1 유리부재나 제2 유리부재를 파손시킬 수 있는 입열과다의 상태가 되는 것을 회피할 수 있다.
본 발명에 관한 유리용착방법에서는, 제2 레이저광의 흡수율이 중심부를 향하여 점차적으로 저하하도록 결정화부를 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 용착예정영역을 따라서 결정화부로부터 제2 레이저광을 이동시켰을 때에는 더욱 완만하게 유리층을 가열할 수 있고, 한편, 용착예정영역을 따라서 결정화부까지 제2 레이저광을 이동시켰을 때에는 더욱 완만하게 유리층을 냉각할 수 있다.
본 발명에 관한 유리용착방법에서는, 제1 레이저광을 펄스 발진(發振)시키고, 제2 레이저광을 연속 발진시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 유리부재나 제2 유리부재를 파손시킬 수 있는 입열과다의 상태가 되는 것을 회피하면서, 유리층의 일부에 결정화부를 확실히 형성할 수 있으며, 또, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 확실히 용착할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 확실히 용착할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 유리용착방법의 제1 실시형태에 의해서 제조된 유리용착체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 유리용착체를 제조하기 위한 유리용착방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 1의 유리용착체를 제조하기 위한 유리용착방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 1의 유리용착체를 제조하기 위한 유리용착방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 1의 유리용착체를 제조하기 위한 유리용착방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 유리의 가열온도와 레이저광의 흡수율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 관한 유리용착방법의 제2 실시형태에 의해서 제조된 유리용착체의 사시도이다.
도 8은 도 7의 유리용착체를 제조하기 위한 유리용착방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 도 7의 유리용착체를 제조하기 위한 유리용착방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 도 7의 유리용착체를 제조하기 위한 유리용착방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11은 도 7의 유리용착체를 제조하기 위한 유리용착방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 12는 유리의 가열온도와 레이저광의 흡수율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 조사개시위치로부터 조사종료위치까지의 레이저광의 조사위치와 레이저광 조사시에 있어서의 레이저광의 조사위치에서의 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 유리층의 굽힘부가 만곡하고 있는 것인 경우에서의 결정화부의 형성 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 복수의 용착예정영역이 매트릭스 모양으로 배치되어 있는 경우에서의 레이저광의 스캔방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
[제1 실시형태]
도 1은 본 발명에 관한 유리용착방법의 제1 실시형태에 의해서 제조된 유리용착체의 사시도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 유리용착체(101)는 용착예정영역(R)을 따라서 형성된 유리층(103)을 통하여 유리부재(제1 유리부재)(104)와 유리부재(제2 유리부재)(105)가 용착된 것이다. 유리부재(104, 105)는, 예를 들면, 무(無)알칼리유리로 이루어지는 두께 0.7㎜의 직사각형 판 모양의 부재이며, 용착예정영역(R)은 유리부재(104, 105)의 외연(外緣)을 따라서 직사각형 환상으로 설정되어 있다. 유리층(103)은, 예를 들면, 비정질(非晶質)의 저융점(低融點) 유리(바나듐 인산(vanadium phosphoric acid)계 유리, 납붕산 유리 등)로 이루어지고, 용착예정영역(R)을 따라서 직사각형 환상으로 형성되어 있다. 유리층(103)의 하나의 굽힘부에는 유리층(103)의 일부가 결정화되어서 이루어지는 결정화부(108)가 형성되어 있다.
다음으로, 상술한 유리용착체(101)를 제조하기 위한 유리용착방법에 대해 설명한다.
우선, 도 2에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 저융점 유리(바나듐 인산계 유리, 납붕산 유리 등)으로 이루어지는 분말상태의 유리프리트(102)를 유리부재(104)의 표면에 고착시키고, 직사각형 환상의 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(103)을 형성한다. 구체적으로는, 디스팬서(dispenser)나 스크린 인쇄 등에 의해서 용착예정영역(R)을 따라서 프리트 페이스트(유리프리트(102), 유기용제 및 바인더를 혼련(混練)한 것)를 유리부재(104)의 표면에 도포한 후, 프리트 페이스트가 도포된 유리부재(104)를 건조기 내에서 건조시켜 유기용제를 제거한다. 그리고, 유리부재(104)를 가열로 내에서 가열하고, 바인더를 제거한 후, 더욱 고온으로 소성(燒成)(가소성)하여 유리프리트(102)를 용융·재고화시켜, 유리부재(104)에 유리층(103)을 형성한다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 유리프리트(102)의 고착층에서는 분말상태의 유리프리트(102)에 의해서, 레이저광 흡수성 안료(顔料)의 흡수특성을 상회(上廻)하는 광산란이 일어나기 때문에, 레이저광의 흡수율이 낮다(가시광선에서는 백색으로 보임). 그에 대해, 유리층(103)에서는 용융·재고화에 의해서 공극(空隙)이 메워짐과 아울러 투명화하여, 레이저광 흡수성 안료의 흡수특성이 현저하게 나타나기 때문에, 레이저광의 흡수율이 급격하게 높아진다(가시광선에서는 흑색으로 보임).
이어서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 유리층(103)을 통하여 유리부재(104)상에 유리부재(105)를 배치하고, 유리부재(104)에 대해서 유리부재(105)가 가압되도록 유리부재(104)와 유리부재(105)를 고정한다. 이것에 의해, 유리부재(104)와 유리부재(105)와의 사이에 직사각형 환상의 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(103)이 형성된다.
이어서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 유리층(103)에 집광스폿을 맞추어, 유리층(103)의 하나의 굽힘부에 레이저광(제1 레이저광)(L1)을 조사함으로써, 유리층(103)의 하나의 굽힘부에 결정화부(108)를 형성한다. 레이저광(L1)은 발진 파장 940㎚의 반도체 레이저로부터 펄스 발진시켜, 스폿지름 1.6㎜, 레이저 파워 40W, 조사시간 300msec의 조건에서 유리층(103)의 하나의 굽힘부에 조사된다. 이것에 의해, 레이저광의 흡수율이 높은 유리층(103)에 레이저광(L1)이 흡수되어, 그 결과, 레이저광의 흡수율이 중심부를 향하여 점차적으로 저하하는 구상(球狀)의 결정화부(108)가 형성된다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 결정화부(108)에서는 각 결정질의 계면(界面)이나 결정질과 비정질과의 계면에서 레이저광 흡수성 안료의 흡수특성을 상회하는 광산란이 일어나기 때문에, 레이저광의 흡수율이 낮아진다(가시광선에서는 백색으로 보임). 그리고, 이 결정화부(108)에서는 레이저광의 흡수율이 중심부를 향하여 점차적으로 저하되고 있다(가시광선에서는 중심부 정도로 흰색의 기미가 더해지고 있는 것처럼 보임).
이어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 유리층(103)에 집광스폿을 맞추어, 결정화부(108)를 조사개시위치 및 조사종료위치로 하여 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(103)에 레이저광(제2 레이저광)(L2)을 조사함으로써, 유리부재(104)와 유리부재(105)를 용착하여, 유리용착체(101)를 얻는다. 레이저광(L2)은 발진 파장 940㎚의 반도체 레이저로부터 연속 발진시켜, 스폿지름 1.6㎜, 레이저 파워 40W, 스캔속도(용착예정영역(R)에 따른 레이저광(L2)의 집광스폿의 상대이동속도) 10㎜/sec의 조건에서 유리층(103)에 조사된다. 이것에 의해, 레이저광의 흡수율이 높은 유리층(103)에 레이저광(L2)이 흡수되어, 유리층(103) 및 그 주변 부분(유리부재(104, 105)의 표면 부분)이 용융·재고화함으로써, 유리부재(104)와 유리부재(105)가 용착된다.
이상의 유리용착방법에서는, 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(103)에 레이저광(L2)을 조사함으로써, 유리부재(104)와 유리부재(105)를 용착할 때, 유리층(103)에 형성된 결정화부(108)를 조사개시위치 및 조사종료위치로 한다.
이 때, 결정화부(108)에서의 레이저광의 흡수율이 유리층(103)에서의 레이저광의 흡수율보다도 낮기 때문에(도 6 참조), 용착예정영역(R)을 따라서 조사개시위치로부터 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에는 유리층(103)이 서서히 가열되고, 한편, 용착예정영역(R)을 따라서 조사종료위치까지 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에는 유리층(103)이 서서히 냉각되게 된다. 여기에서는, 레이저광의 흡수율이 중심부를 향하여 점차적으로 저하하도록 결정화부(108)가 형성되어 있기 때문에, 용착예정영역(R)을 따라서 조사개시위치로부터 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에 있어서의 유리층(103)의 가열을 더욱 완만하게 행할 수 있다. 용착예정영역(R)을 따라서 조사종료위치까지 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에 있어서의 유리층(103)의 냉각도 마찬가지이다.
게다가, 결정화부(108)의 선팽창계수가 유리층(103)의 선팽창계수보다도 낮아, 조사개시위치에서는 유리부재(104)와 유리부재(105)가 강고하게 용착되어 있다. 그 때문에, 유리층(103)이 용융·팽창하고 있는 위치인 레이저광(L2)의 조사위치가 조사개시위치에 가까워져도 조사개시위치에서 용착되어 있던 유리부재(104)와 유리부재(105)와의 박리가 억제된다.
따라서, 상술한 유리용착방법에 의하면, 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치를 포함하는 부분에 잔류응력이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 결정화부(108)를 용착예정영역(R)을 따라서 연속적으로 형성하면, 결정화부(108)가 형성될 때의 수축이 급격하기 때문에, 유리부재(104, 105)를 파손시킬 우려가 있다.
또한, 결정화부(108)를 형성하기 위한 레이저광(L1)를 펄스 발진시키고, 유리부재(104)와 유리부재(105)를 용착하기 위한 레이저광(L2)을 연속 발진시키기 때문에, 유리부재(104, 105)를 파손시킬 수 있는 입열과다의 상태가 되는 것을 회피하면서, 유리층(103)의 일부에 결정화부(108)를 확실히 형성할 수 있으며, 또, 유리부재(104)와 유리부재(105)를 확실히 용착할 수 있다.
본 발명은, 상술한 제1 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 결정화부(108)가 형성되는 위치(즉, 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치)는 용착예정영역(R)의 굽힘부에 한정되지 않고, 용착예정영역(R)의 직선부라도 된다. 또한, 용착예정영역(R)은 직사각형 환상에 한정되지 않고, 환상이면, 원형 환상 등이라도 된다.
또, 유리부재(104)에 유리프리트(102)를 고착시키지 않고, 유리부재(104)와 유리부재(105)와의 사이에 유리프리트(102)를 개재시킴으로써, 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(103)을 형성해도 된다.
[제2 실시형태]
도 7은 본 발명에 관한 유리용착방법의 제2 실시형태에 의해서 제조된 유리용착체의 사시도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 유리용착체(201)는 용착예정영역(R)을 따라서 형성된 유리층(203)을 통하여 유리부재(제1 유리부재)(204)와 유리부재(제2 유리부재)(205)가 용착된 것이다. 유리부재(204, 205)는, 예를 들면, 무알칼리 유리로 이루어지는 두께 0.7㎜의 직사각형 판 모양의 부재이며, 용착예정영역(R)은 유리부재(204, 205)의 외연을 따라서 직사각형 환상으로 설정되어 있다. 유리층(203)은, 예를 들면, 비정질의 저융점 유리(바나듐 인산계 유리, 납붕산 유리 등)로 이루어지고, 용착예정영역(R)을 따라서 직사각형 환상으로 형성되어 있다. 유리층(203)의 4개의 굽힘부(203a)의 각각에는 유리층(203)의 일부가 결정화되어서 이루어지는 결정화부(208)가 형성되어 있다.
다음으로, 상술한 유리용착체(201)를 제조하기 위한 유리용착방법에 대해 설명한다.
우선, 도 8에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 저융점 유리(바나듐 인산계 유리, 납붕산 유리 등)로 이루어지는 분말상태의 유리프리트(202)를 유리부재(204)의 표면에 고착시키고, 직사각형 환상의 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(203)을 형성한다. 구체적으로는, 디스팬서나 스크린 인쇄 등에 의해서 용착예정영역(R)을 따라서 프리트 페이스트(유리프리트(202), 유기용제 및 바인더를 혼련한 것)를 유리부재(204)의 표면에 도포한 후, 프리트 페이스트가 도포된 유리부재(204)를 건조기 내에서 건조시켜 유기용제를 제거한다. 그리고, 유리부재(204)를 가열로 내에서 가열하고, 바인더를 제거한 후, 더욱 고온으로 소성(가소성)하여 유리프리트(202)를 용융·재고화시켜, 유리부재(204)에 유리층(203)을 형성한다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 유리프리트(202)의 고착층에서는 분말상태의 유리프리트(202)에 의해서, 레이저광 흡수성 안료의 흡수특성을 상회하는 광산란이 일어나기 때문에, 레이저광의 흡수율이 낮다(가시광선에서는 백색으로 보임). 그에 대해, 유리층(203)에서는 용융·재고화에 의해서 공극이 메워짐과 아울러 투명화하여, 레이저광 흡수성 안료의 흡수특성이 현저하게 나타나기 때문에, 레이저광의 흡수율이 급격하게 높아진다(가시광선에서는 흑색으로 보임).
이어서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 유리층(203)을 통하여 유리부재(204)상에 유리부재(205)를 배치하고, 유리부재(204)에 대해서 유리부재(205)가 가압되도록 유리부재(204)와 유리부재(205)를 고정한다. 이것에 의해, 유리부재(204)와 유리부재(205)와의 사이에 직사각형 환상의 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(203)이 형성된다.
이어서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 유리층(203)에 집광스폿을 맞추어, 유리층(203)의 각 굽힘부(203a)에 레이저광(제1 레이저광)(L1)을 조사함으로써, 유리층(203)의 각 굽힘부(203a)에 결정화부(208)를 형성한다. 레이저광(L1)은 발진 파장 940㎚의 반도체 레이저로부터 펄스 발진시켜, 스폿지름 1.6㎜, 레이저 파워 40W, 조사시간 300msec의 조건에서 유리층(203)의 하나의 굽힘부(203a)에 조사된다. 이것에 의해, 레이저광의 흡수율이 높은 유리층(203)에 레이저광(L1)이 흡수되어, 그 결과, 레이저광의 흡수율이 중심부를 향하여 점차적으로 저하하는 구상의 결정화부(208)가 형성된다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 결정화부(208)에서는 각 결정질의 계면이나 결정질과 비정질과의 계면에서 레이저광 흡수성 안료의 흡수특성을 상회하는 광산란이 일어나기 때문에, 레이저광의 흡수율이 낮아진다(가시광선에서는 백색으로 보임). 그리고, 이 결정화부(208)에서는 레이저광의 흡수율이 중심부를 향하여 점차적으로 저하되고 있다(가시광선에서는 중심부 정도로 흰색의 기미가 더해지고 있는 것처럼 보임).
이어서, 도 11에 나타내는 바와 같이, 유리층(203)에 집광스폿을 맞추어, 1개의 결정화부(208)를 조사개시위치 및 조사종료위치로 하여 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(203)에 레이저광(제2 레이저광)(L2)을 조사함으로써, 유리부재(204)와 유리부재(205)를 용착하여 유리용착체(201)를 얻는다. 레이저광(L2)은 발진 파장 940㎚의 반도체 레이저로부터 연속 발진시켜, 스폿지름 1.6㎜, 레이저 파워 40W, 스캔속도(용착예정영역(R)에 따른 레이저광(L2)의 집광스폿의 상대이동속도) 10㎜/sec의 조건에서 유리층(203)에 조사된다. 이것에 의해, 레이저광의 흡수율이 높은 유리층(203)에 레이저광(L2)이 흡수되어, 유리층(203) 및 그 주변 부분(유리부재(204, 205)의 표면 부분)이 용융·재고화함으로써, 유리부재(204)와 유리부재(205)가 용착된다.
이상의 유리용착방법에서는, 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(203)에 레이저광(L2)을 조사함으로써, 유리부재(204)와 유리부재(205)를 용착할 때, 미리 유리층(203)의 각 굽힘부(203a)에 결정화부(208)를 형성한다.
이 때, 결정화부(208)에서의 레이저광의 흡수율이 유리층(203)에서의 레이저광의 흡수율보다도 낮기 때문에(도 12 참조), 용착예정영역(R)을 따라서 결정화부(208)로부터 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에는 유리층(203)이 서서히 가열되고, 한편, 용착예정영역(R)을 따라서 결정화부(208)까지 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에는 유리층(203)이 서서히 냉각되게 된다. 여기에서는, 레이저광의 흡수율이 중심부를 향하여 점차적으로 저하하도록 각 결정화부(208)가 형성되어 있기 때문에, 용착예정영역(R)을 따라서 결정화부(208)로부터 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에 있어서의 유리층(203)의 가열을 더욱 완만하게 행할 수 있다. 용착예정영역(R)을 따라서 결정화부(208)까지 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에 있어서의 유리층(203)의 냉각도 마찬가지이다.
게다가, 결정화부(208)의 선팽창계수가 유리층(203)의 선팽창계수보다도 낮아, 각 결정화부(208)에서는 유리부재(204)와 유리부재(205)가 강고하게 용착되어 있다. 그 때문에, 유리층(203)이 용융·팽창하고 있는 위치인 레이저광(L2)의 조사위치가 결정화부(208)에 가까워져도 결정화부(208)에서 용착되어 있던 유리부재(204)와 유리부재(205)와의 박리가 억제된다.
따라서, 상술한 유리용착방법에 의하면, 유리층(203)의 각 굽힘부(203a)가 유리부재(204, 205)를 파손시킬 수 있는 입열과다의 상태가 되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 결정화부(208)를 용착예정영역(R)을 따라서 연속적으로 형성하면, 결정화부(208)가 형성될 때의 수축이 급격하기 때문에, 유리부재(204, 205)를 파손시킬 우려가 있다.
또한, 결정화부(208)를 형성하기 위한 레이저광(L1)를 펄스 발진시키고, 유리부재(204)와 유리부재(205)를 용착하기 위한 레이저광(L2)을 연속 발진시키기 때문에, 유리부재(204, 205)를 파손시킬 수 있는 입열과다의 상태가 되는 것을 회피하면서, 유리층(203)의 굽힘부(203a)에 결정화부(208)를 확실히 형성할 수 있으며, 또, 유리부재(204)와 유리부재(205)를 확실히 용착할 수 있다.
그리고, 유리용착체(201)에서는 결정화부(208)를 통하여 유리층(203)의 굽힘부(203a)에 의해 유리부재(204)와 유리부재(205)가 강고하게 용착되어 있기 때문에, 응력 집중이 일어나기 쉬운 굽힘부(203a)에서의 유리부재(204)와 유리부재(205)와의 박리가 확실히 방지된다.
도 13은 조사개시위치로부터 조사종료위치까지의 레이저광의 조사위치와 레이저광 조사시에 있어서의 레이저광의 조사위치에서의 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 일점쇄선으로 나타내진 결과는 종래의 유리용착방법에 따른 것이고, 실선으로 나타내진 결과는 상술한 유리용착방법에 따른 것이다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 종래의 유리용착방법에서는 유리층(203)의 굽힘부(203a)에 레이저광의 흡수율이 낮은 결정화부(208)가 형성되어 있지 않기 때문에, 레이저광(L2)의 스캔속도가 각 굽힘부(203a)에서 떨어지는 경우도 있고, 레이저광(L2)의 조사시에 각 굽힘부(203a)에서 온도가 상승한다. 따라서, 각 굽힘부(203a)에서 입열과다의 상태가 되어 유리부재(204, 205)를 파손시킬 우려가 있다. 또, 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치인 유리층(203)의 굽힘부(203a)에 레이저광의 흡수율이 낮은 결정화부(208)가 형성되어 있지 않기 때문에, 용착예정영역(R)을 따라서 조사개시위치로부터 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에는 유리층(203)의 온도가 급격하게 상승하고, 한편, 용착예정영역(R)을 따라서 조사종료위치까지 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에는 유리층(203)의 온도가 급격하게 저하한다. 따라서, 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치를 포함하는 부분에 잔류응력이 생길 우려가 있다.
이것에 대해, 상술한 유리용착방법에서는 유리층(203)의 굽힘부(203a)에 레이저광의 흡수율이 낮은 결정화부(208)가 형성되어 있기 때문에, 레이저광(L2)의 스캔속도가 각 굽힘부(203a)에서 떨어졌다고 해도 레이저광(L2)의 조사시에 각 굽힘부(203a)에서의 온도의 상승이 억제된다. 따라서, 각 굽힘부(203a)에서 입열과다의 상태가 되어 유리부재(204, 205)를 파손시키는 것을 방지할 수 있다. 또, 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치인 유리층(203)의 굽힘부(203a)에 레이저광의 흡수율이 낮은 결정화부(208)가 형성되어 있기 때문에, 용착예정영역(R)을 따라서 조사개시위치로부터 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에는 유리층(203)의 온도가 서서히 상승하고, 한편, 용착예정영역(R)을 따라서 조사종료위치까지 레이저광(L2)의 집광스폿을 이동시켰을 때에는 유리층(203)의 온도가 서서히 저하한다. 따라서, 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치를 포함하는 부분에 잔류응력이 생기는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은, 상술한 제2 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 용착예정영역(R)은 직사각형 환상에 한정되지 않고, 환상이면, 원형 환상 등이라도 된다. 또, 유리부재(204)와 유리부재(205)를 용착하기 위한 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치는 결정화부(208)에 한정되지 않고, 유리층(203)에서 결정화부(208)가 형성되어 있지 않은 부분이라도 된다. 또한, 레이저광(L2)의 조사개시위치 및 조사종료위치는 서로 다른 위치라도 된다.
또, 유리층(203)의 굽힘부(203a)는 절곡된 것에 한정되지 않고, 만곡하고 있는 것이라도 된다. 굽힙부(203a)가 만곡하고 있는 것인 경우에는, 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 만곡 부분의 중앙에 결정화부(208)를 형성해도 되고, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이, 만곡부의 양단에 결정화부(208)를 형성해도 된다.
또, 유리부재(204)와 유리부재(205)를 용착하기 위한 레이저광(L2)을 환상의 용착예정영역(R)을 따라서 조사할 때에는 레이저광(L2)을 한번에 스캔하지 않아도 되다. 일례로서 다이싱(dicing)하는 것을 전제로 하여 복수의 용착예정영역(R)이 매트릭스 모양으로 배치되어 있는 경우에는, 도 15의 (a)에 나타내는 바와 같이, 싱글의 레이저광(L2)을 복수 회 왕복시키도록 스캔해도 되고, 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같이, 멀티의 레이저광(L2)을 각각 1회 왕복시키도록 스캔해도 된다.
또, 유리부재(204)에 유리프리트(202)를 고착시키지 않고, 유리부재(204)와 유리부재(205)와의 사이에 유리프리트(202)를 개재시킴으로써, 용착예정영역(R)을 따라서 유리층(203)을 형성해도 된다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명에 의하면, 제1 유리부재와 제2 유리부재를 확실히 용착할 수 있다.
101, 201 … 유리용착체, 103, 203 … 유리층,
203 a … 굽힘부, 104, 204 … 유리부재(제1 유리부재),
105, 205 … 유리부재(제2 유리부재), 108, 208 … 결정화부,
R … 용착예정영역, L1 … 레이저광(제1 레이저광),
L2 … 레이저광(제2 레이저광).

Claims (4)

  1. 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착(溶着)하여 유리용착체를 제조하는 유리용착방법으로서,
    상기 제1 유리부재와 상기 제2 유리부재와의 사이에 환상(環狀)의 용착예정영역을 따라서 유리층을 형성하는 공정과,
    상기 유리층의 일부에 제1 레이저광을 조사함으로써, 상기 유리층에 결정화부를 형성하는 공정과,
    상기 결정화부를 조사(照射)개시위치 및 조사종료위치로 하여 상기 용착예정영역을 따라서 상기 유리층에 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 제1 유리부재와 상기 제2 유리부재를 용착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용착방법.
  2. 제1 유리부재와 제2 유리부재를 용착하여 유리용착체를 제조하는 유리용착방법으로서,
    상기 제1 유리부재와 상기 제2 유리부재와의 사이에 환상의 용착예정영역을 따라서 유리층을 형성하는 공정과,
    상기 유리층의 굽힘부에 제1 레이저광을 조사함으로써, 상기 유리층에 결정화부를 형성하는 공정과,
    상기 용착예정영역을 따라서 상기 유리층에 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 제1 유리부재와 상기 제2 유리부재를 용착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용착방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제2 레이저광의 흡수율이 중심부를 향하여 점차적으로 저하하도록 상기 결정화부를 형성하는 것을 특징으로 하는 유리용착방법.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 레이저광을 펄스 발진(發振)시키고, 상기 제2 레이저광을 연속 발진시키는 것을 특징으로 하는 유리용착방법.
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