KR101651300B1

KR101651300B1 - 유리 용착 방법

Info

Publication number: KR101651300B1
Application number: KR1020107022379A
Authority: KR
Inventors: 사토시 마츠모토
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2016-08-25
Also published as: TW201010957A; WO2009157282A1; KR20110031899A; CN102066279B; US9045365B2; JP5535653B2; JPWO2009157282A1; CN102066279A; DE112009001456T5; US20110088430A1; JP5535593B2; JP2011073956A; TWI424975B

Abstract

용착 예정 영역 (R)을 따라서 레이저 광 (L1)을 조사하여 유리층 (3)을 융착시킬 때, 제1 입열량을 가지는 레이저 광 (L1)을 용착 예정 영역 (R)을 따라서 조사하는 것으로 유리층 (3)을 용융시키고, 레이저 광 (L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향에서의 유리층 (3)의 용융률이 소정값을 넘었을 때에 입열량을 바꾸고, 제1 입열량보다 적은 제2 입열량을 가지는 레이저 광 (L1)을 용착 예정 영역 (R)을 따라서 조사하여 유리 부재 (4)에 유리층 (3)을 정착시킨다. 이것에 의해, 유리층 (3)이 입열 과다의 상태가 되는 것이 억지되어 달구워 붙일 때에서의 유리층 (3)의 결정화가 억지된다. 그리고 이와 같이 결정화가 억지된 유리층 (3)을 통하여 유리 부재 (4)와 유리 부재 (5)를 용착하여 유리 용착체 (1)를 얻는다.

Description

유리 용착 방법{FUSION-BONDING PROCESS FOR GLASS}

본 발명은 유리 부재끼리를 용착하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법에 관한 것이다.

상기 기술 분야에서의 종래의 유리 용착 방법으로서, 레이저 광 흡수성 안료를 포함하는 유리층을 용착 예정 영역에 따르도록 한쪽의 유리 부재에 달구워 붙인 후, 그 유리 부재에 유리층을 통하여 다른 쪽의 유리 부재를 겹쳐 맞추고, 용착 예정 영역을 따라서 레이저 광을 조사함으로써 한쪽의 유리 부재와 다른 쪽의 유리 부재를 용착하는 방법이 알려져 있다.

그런데 유리 부재에 유리층을 달구워 붙이는 기술 (燒付)로는, 유리 프리트 (frit), 레이저 광 흡수성 안료, 유기용제 및 바인더를 포함하는 페이스트층으로부터 유기용제 및 바인더를 제거함으로써 유리 부재에 유리층을 고착시킨 후, 유리층이 고착된 유리 부재를 소성로 내에서 가열함으로써 유리층을 용융시켜 유리 부재에 유리층을 달구워 붙이는 기술이 일반적이다 (예를 들면, 특허문헌 1 참조).

이것과는 대조적으로, 소성로의 사용에 의한 소비 에너지의 증대 및 달구워 붙임 시간의 장시간화를 억제한다는 관점 (즉, 고효율화라는 관점)에서 유리 부재에 고착된 유리층에 레이저 광을 조사함으로써 유리층을 용융시켜 유리 부재에 유리층을 달구워 붙이는 기술이 제안되고 있다 (예를 들면, 특허문헌 2 참조).

특허 문헌 1: 일본 특표 2006-524419호 공보 특허 문헌 2: 일본 특개 2002-366050호 공보

그렇지만, 유리 부재에 대한 유리층 달구워 붙이기를 레이저 광의 조사에 의해서 행하면, 달구워 붙일 때, 그 후의 유리 부재끼리의 용착시에 유리 부재에 크랙이 생기는 등 유리 부재가 파손하는 일이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 유리 부재의 파손을 방지하고, 효율적으로 유리 부재끼리를 용착할 수 있는 유리 용착 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해서 열심히 검토를 거듭한 결과, 레이저 광의 조사에 의한 유리층 달구워 붙이기가 유리 부재의 파손에 관련된 것은, 도 12에 나타낸 바와 같이 달구워 붙일 때에 유리층의 온도가 융점 (Tm)을 넘으면 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격하게 높아지는 것에 기인하고 있다는 것을 찾아냈다. 즉 유리 부재에 고착된 유리층에 있어서는 바인더의 제거에 의한 공극이나 유리 프리트의 입자성에 의해서 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성을 상회하는 광 산란이 일어나, 레이저 광 흡수율이 낮은 상태로 되고 있다 (예를 들면, 가시광선에서 흰빛을 띠게 보인다). 그래서, 도 13에 나타낸 바와 같이 유리층의 온도가 융점 (Tm)보다 높고, 또한 결정화 온도 (Tc)보다 낮은 온도 (Tp)가 되도록 레이저 파워 (P)로 레이저 광을 조사하면, 유리 프리트의 용융에 의해서 공극이 메워짐과 동시에 입자성이 무너지기 때문에 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저하게 나타나 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격하게 높아진다 (예를 들면, 가시광선에서 검은빛을 띠게 보인다). 이것에 의해, 유리층에 있어서 상정 이상의 레이저 광의 흡수가 일어나 입열 과다에 의한 열 쇼크 (heat shock)로 유리 부재에 크랙이 생기는 것이다. 또, 레이저 파워 (P)로의 레이저 광의 조사에 의해서, 실제로는 도 13에 나타낸 바와 같이 유리층의 온도가 결정화 온도 (Tc)보다 높은 온도 (Ta)에 이른다. 유리층에 있어서 달구워 붙이기 대상인 유리 부재와 반대 측에 위치하는 부분 (즉, 유리층에 있어서 용착 대상인 유리 부재측에 위치하는 부분)이 입열 과다에 의해서 결정화하면, 그 부분의 융점이 높아진다. 이 때문에, 그 후의 유리 부재끼리의 용착시에, 유리층에 있어서 용착 대상인 유리 부재 측에 위치하는 부분을 용융시키기 위해 레이저 파워를 높게 하여 레이저 광을 조사하는 것이 필요해져, 달구워 붙일 때와 마찬가지로 입열 과다에 의한 열 쇼크로 유리 부재에 크랙이 생기는 것이다. 본 발명자는 이 지견에 근거해 재차 검토를 거듭해 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 또한, 유리층의 용융에 의해서 유리층의 레이저 광 흡수율이 높아지는 경우에서의 가시 광선하에서의 유리층의 색 변화는 흰빛을 띠는 상태에서 검은빛을 띠는 상태로 변화하는 것으로 한정되지 않으며, 예를 들면 근적외 레이저 광용의 레이저 광 흡수성 안료 중에는 유리층이 용융하면 녹색을 나타내는 것도 존재한다.

즉, 본 발명에 관한 유리 용착 방법은 제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서, 유리 가루, 레이저 광 흡수재, 유기용제 및 바인더를 포함하는 페이스트층으로부터 유기용제 및 바인더가 제거됨으로써 형성된 유리층을 용착 예정 영역을 따르도록 제1 유리 부재에 배치하는 공정과, 제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함으로써 유리층을 용융시키고, 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 유리층의 용융률이 소정값을 넘었을 때에 제1 입열량으로부터 제1 입열량보다 적은 제2 입열량으로 바꾸고, 제2 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함으로써 유리층을 용융시켜 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 공정과, 유리층이 정착된 제1 유리 부재에 유리층을 통하여 제2 유리 부재를 겹쳐 맞추고 용착 예정 영역을 따라서 제2 레이저 광을 조사함으로써 제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 유리 용착 방법에서는, 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광을 조사해 유리층을 용융시킬 때, 제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함으로써 유리층을 용융시키고, 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 유리층의 용융률이 소정값을 넘었을 때에 입열량을 바꾸고, 제1 입열량보다 적은 제2 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함으로써 유리층을 용융시켜 제1 유리 부재에 유리층을 정착시킨다. 이 유리층의 정착시에는 유리층의 용융률이 소정값을 넘으면 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격하게 높아지지만, 그 이후 제1 입열량보다 적은 제2 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 조사하도록 하고 있기 때문에 유리층이 입열 과다의 상태가 되는 것이 억지된다. 이와 같은 입열량의 변환에 의해 제1 레이저 광의 조사에 의하여 제1 유리 부재에 유리층을 정착시켜도, 유리층의 정착시나, 그 후의 유리 부재끼리의 용착시에 유리 부재에 크랙이 발생하는 등 유리 부재가 파손하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 이 유리 용착 방법에 의하면, 유리 부재의 파손을 방지하여 효율적으로 유리 부재끼리를 용착하는 것이 가능해진다. 또한, 「입열량」이란, 제1 레이저 광이 그 조사 영역에서 가지는 에너지 밀도이다. 또, 「유리층의 용융률」이란, 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에 있어서 「유리층의 용융 부분의 폭」이 「유리층의 전폭」에서 차지하는 비율이다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에 있어서는, 제1 레이저 광의 조사 파워를 저하시킴으로써 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바꾸는 것이 바람직하다. 이 경우, 조사 파워의 저하에 의해 입열량의 변환을 행하고 있기 때문에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 확실하게 바꾸는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에 있어서는, 유리층에 대한 제1 레이저 광의 진행 속도를 상승시킴으로써 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바꾸는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 레이저 광의 진행 속도의 상승에 의해 입열량의 변환을 행하고 있기 때문에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 확실히 바꾸는 것이 가능해진다. 게다가, 진행 속도를 상승시켜 변환을 행하는 것이기 때문에 유리층의 정착에 필요한 시간을 단축화시키는 것이 가능해진다. 또한, 「유리층에 대한 제1 레이저 광의 진행 속도」란, 제1 레이저 광의 상대적인 진행 속도를 의미하고, 제1 레이저 광이 고정되어 유리층이 이동하는 경우, 유리층이 고정되어 제1 레이저 광이 이동하는 경우, 제1 레이저 광 및 유리층 각각이 이동하는 경우를 포함한다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에 있어서는, 제1 레이저 광의 조사 개시부터 소정 시간 경과했을 때에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 변환하는 것이 바람직하다. 이 경우, 미리 요구된 소정 시간을 제어한다는 간단하고 쉬운 방법으로 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 용이하게 바꾸는 것이 가능해진다. 게다가, 동일한 구성의 유리층의 경우, 제1 레이저 광의 조사 조건이 동일하면 소정 시간을 대략 동일로 할 수 있기 때문에 동일한 구성의 유리층을 연속하여 또는 동시에 복수 용융시키는 것이 용이하게 행해져 제조 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에 대해서는, 유리층으로부터 방사되는 열복사 광의 강도가 소정값까지 상승했을 때에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바꾸는 것이 바람직하다. 이 경우, 유리층의 용융률이 상승함에 따라서 점증한다는 관련성을 가지는 열복사 광의 강도를 검출하는 것으로, 입열량의 변환을 정확하게 행하는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에 있어서는, 유리층에서 반사된 제1 레이저 광의 반사광의 강도가 소정값까지 저하했을 때에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바꾸는 것이 바람직하다. 이 경우, 유리층의 용융률이 상승함에 따라서 점감한다는 관련성을 가지는 반사광의 강도를 검출하는 것으로, 입열량의 변환을 정확하게 행하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면 유리 부재의 파손을 방지하여 효율적으로 유리 부재끼리를 용착할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 유리 용착 방법의 일실시 형태에 의해서 제조된 유리 용착체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 레이저 조사에서의 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은 레이저 광의 조사 조건의 변환 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 레이저 광의 조사 조건의 다른 변환 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 11은 레이저 광의 조사 조건의 다른 변환 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 12는 유리층의 온도와 레이저 광 흡수율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 레이저 파워와 유리층의 온도 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 대해 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 교부해, 중복하는 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 관한 유리 용착 방법의 일실시 형태에 의해서 제조된 유리 용착체의 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 유리 용착체 (1)는 용착 예정 영역 (R)을 따라서 형성된 유리층 (3)을 통하여 유리 부재 (제1 유리 부재)(4)와 유리 부재 (제2 유리 부재)(5)가 용착된 것이다. 유리 부재 (4,5)는 예를 들면 무알칼리 유리로 이루어진 두께 0.7 mm의 사각형 판상의 부재이며, 용착 예정 영역 (R)은 유리 부재 (4,5)의 가장자리를 따라서 사각형 환상으로 설정되어 있다. 유리층 (3)은 예를 들면 저융점 유리 (바나듐 인산계 유리, 납 붕산 유리 등)로 이루어지고, 용착 예정 영역 (R)을 따라서 사각형 환상으로 형성되어 있다.

다음에, 상술한 유리 용착체 (1)를 제조하기 위한 유리 용착 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 2에 나타낸 바와 같이, 디스펜서나 스크린 인쇄 등에 의해서 프리트 페이스트를 도포함으로써 용착 예정 영역 (R)을 따라서 유리 부재 (4)의 표면 (4a)에 페이스트층 (6)을 형성한다. 프리트 페이스트는 예를 들면 비정질의 저융점 유리 (바나듐 인산계 유리, 납 붕산 유리 등)로 이루어진 분말상의 유리 프리트 (유리 가루)(2), 산화철 등의 무기 안료인 레이저 광 흡수성 안료 (레이저 광 흡수재), 아세트산아밀 등인 유기용제 및 유리의 연화점 온도 이하에서 열분해하는 수지 성분 (아크릴 등)인 바인더를 혼련한 것이다. 프리트 페이스트는 레이저 광 흡수성 안료 (레이저 광 흡수재)가 미리 첨가된 저융점 유리를 분말상으로 한 유리 프리트 (유리 가루), 유기용제 및 바인더를 혼련한 것이어도 된다. 즉, 페이스트층 (6)은 유리 프리트 (2), 레이저 광 흡수성 안료, 유기용제 및 바인더를 포함하고 있다.

이어서, 페이스트층 (6)을 건조시켜 유기용제를 제거하고, 또한 페이스트층 (6)을 가열하여 바인더를 제거함으로써 용착 예정 영역 (R)을 따라서 유리 부재 (4)의 표면 (4a)에 유리층 (3)을 고착시킨다. 또한, 유리 부재 (4)의 표면 (4a)에 고착된 유리층 (3)은 바인더의 제거에 의한 공극이나 유리 프리트 (2)의 입자성에 의해서, 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성을 상회하는 광 산란이 일어나, 레이저 광 흡수율이 낮은 상태가 되고 있다 (예를 들면, 가시광선에서 흰빛을 띠게 보인다).

이어서, 도 3에 나타낸 바와 같이 알루미늄으로 이루어진 판상의 재치대 (7)의 표면 (7a) (여기서는, 연마면)에 유리층 (3)을 통하여 유리 부재 (4)를 재치한다. 이것에 의해, 페이스트층 (6)으로부터 유기용제 및 바인더가 제거됨으로써 형성된 유리층 (3)이 용착 예정 영역 (R)을 따르도록 유리 부재 (4)와 재치대 (7)의 사이에 배치된다.

이어서, 도 3∼도 5에 나타낸 바와 같이, 유리층 (3)의 용착 예정 영역 (R)에서의 조사 개시 위치 (A)에 집광 스포트를 맞추고, 레이저 광 (제1 레이저 광)(L1)의 조사를 개시하여 용착 예정 영역 (R)을 따라서 도시한 화살표의 진행 방향을 향해 조사를 진행시킨다. 그런데 레이저 광 (L1)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 폭 방향 (레이저 광 (L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향)의 중앙부의 온도가 높고 양단부를 향해 온도가 낮아지는 온도 분포를 가지고 있다. 이 때문에, 도 5에 나타낸 바와 같이 유리층 (3)의 용융률 (레이저 광 (L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향에 있어서 유리층 (3)의 용융 부분의 폭이 유리층 (3)의 전체 폭에서 차지하는 비율)이 대략 제로인 조사 개시 위치 (A)로부터 용융률이 서서히 상승하여, 용융률이 100% 가까운 안정 영역이 되는 안정 영역 개시 위치 (B)까지는 소정의 거리가 있고, 조사 개시 위치 (A)로부터 안정 영역 개시 위치 (B)까지는 유리층 (3)의 용융이 폭 방향의 일부에서 행해지는 불안정 영역이 되고 있다.

이 불안정 영역에서는 유리층 (3)의 용융이 폭 방향 전체에 걸쳐 이루어지지 않기 때문에 레이저 광 흡수율이 완전하게는 높아지지 않았다. 그래서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 레이저 광 (L1)은 안정 영역의 유리층 (3)에 조사했을 경우에 결정화해버리는 강한 조사 조건, 예를 들면 레이저 광 (L1)의 조사 파워가 10W라고 하는 제1 입열량으로 조사를 개시한다. 또한, 입열량이란, 다음의 수식 (1)로 표시될 수 있으며, 본 실시 형태에 있어서는 진행 속도나 스포트 지름은 일정하게 되어 있기 때문에 조사 파워에 의해서 입열량이 변화하게 되어 있다.

입열량 (J/mm²) = 파워 밀도 (J·S/mm²)÷진행 속도 (S)···(1)

그 후, 안정 영역 개시 위치 (B)에 도달하여 유리층 (3)이 폭 방향 전체에 걸쳐서 용융하는 안정 영역이 되면, 유리층 (3)의 온도가 폭 방향에 걸쳐서 융점 (Tm) 이상이 되어 유리 프리트의 용융에 의해서 공극이 메워짐과 동시에 입자성이 무너지기 때문에, 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저하게 나타나 유리층 (3)의 레이저 광 흡수율이 폭 방향 전체에 걸쳐서 급격하게 높아져서 용융률이 100% 가깝게 된다 (예를 들면, 가시광선에서 검은빛을 띠게 보인다). 이것에 의해, 유리층 (3)에 있어서 상정 이상의 레이저 광 (L1)의 흡수가 일어나 유리층 (3)에 대한 입열이 과다가 된다.

따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 유리층 (3)의 용융률이 100% 가깝게 되는 소정 시간 (X)을 경과한 후 (혹은 그 직전), 즉 유리층 (3)이 폭 방향 전체에 있어서 융점 (Tm)을 넘어 레이저 광 흡수율이 급격하게 높아진 직후, 레이저 광 (L1)의 조사 파워를 조사 파워 10W로부터 조사 파워 8W로 저하시키는 변환을 행하여, 조사 파워 10W의 제1 입열량으로부터 조사 파워 8W의 제2 입열량으로 입열량의 변환을 행한다. 본 실시 형태에서는 소정 시간 (X)를 유리층 (3)의 구성마다 사전에 구하고 있어 미리 구한 소정 시간 (X)을 제어한다는 간단하고 쉬운 방법으로 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바꾸고 있다. 또, 동일한 구성의 유리층의 경우, 동일한 입열량에 대해서는 대략 동일한 용융 정도가 되기 때문에 레이저 광 (L1)의 조사 조건이 동일하면, 소정 시간 (X)을 대략 동일하게 할 수 있다.

그 후, 제2 입열량인 조사 파워 8W로 레이저 조사를 행해 용착 예정 영역 (R)을 따라서 조사 개시 위치 (A)로 돌아올 때까지, 레이저 광 (L1)에 의한 유리층 (3)에 대한 조사를 계속해 달구워 붙이기를 종료시킨다. 또한, 필요에 따라서, 불안정 영역에 레이저 광 (L1)를 재조사 (再照射)해 안정 영역으로 하도록 레이저 조사를 오버랩시켜도 된다.

이와 같은 입열량을 바꾸는 제어를 행하여 유리층 (3) 달구워 붙이기를 행함으로써 유리 부재 (4)와 재치대 (7) 사이에 배치된 유리층 (3)은 결정화가 억지된 상태에서 용융·재고화하여, 유리 부재 (4)의 표면 (4a)에 유리층 (3)을 달구워 붙이게 된다. 게다가, 본 실시 형태에서는 유리 부재 (4) 측으로부터 레이저 광 (L1)을 조사하는 달구워 붙이기가 실시되기 때문에 유리층 (3)의 유리 부재 (4)에 대한 정착이 확실히 행해지는 것에 더하여 유리 부재 (4,5)끼리를 용착할 때의 용착면이 되는 유리층 (3)의 표면 (3a)의 결정화가 더욱 억지되도록 되어 있다. 또한, 유리 부재 (4)의 표면 (4a)에 달구워 붙여진 유리층 (3)은 유리 프리트 (2)의 용융에 의해서 공극이 메워짐과 동시에 입자성이 무너지기 때문에 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저하게 나타나 레이저 광 흡수율이 높은 상태가 된다 (예를 들면, 가시광선에서 검은빛을 띠게 보인다).

그리고 용착 예정 영역 (R) 전체 주변에 걸쳐서 결정화가 억지된 유리층 (3)의 달구워 붙이기를 종료하면, 유리층 (3)이 달구워 붙여진 유리 부재 (4)를 재치대 (7)로부터 떼어낸다. 이때, 유리 프리트 (2)와 재치대 (7)의 선팽창 계수의 차이가 유리 프리트 (2)와 유리 부재 (4)의 선팽창 계수의 차이보다 커지고 있기 때문에 유리층 (3)은 재치대 (7)에 고착하지 않게 되어 있다. 또, 유리 부재 (4)의 표면 (4a)에 달구워 붙여진 유리층 (3)은 재치대 (7)의 표면 (7a)이 연마되어 있기 때문에 유리 부재 (4)와 반대 측 표면 (3a)의 요철이 평탄화된 상태가 되어 있다.

유리층 (3) 달구워 붙이기에 이어서, 도 8에 나타낸 바와 같이 유리층 (3)이 달구워 붙여진 유리 부재 (4)에 대하여 유리층 (3)을 통해 유리 부재 (5)를 겹춰 맞춘다. 이때, 유리층 (3)의 표면 (3a)이 평탄화되어 있기 때문에, 유리 부재 (5)의 표면 (5a)이 유리층 (3)의 표면 (3a)에 틈새 없게 접촉한다.

이어서, 도 9에 나타낸 바와 같이 유리층 (3)에 집광 스포트를 맞추고, 레이저 광 (제2 레이저 광)(L2)을 용착 예정 영역 (R)을 따라서 조사한다. 이에 의해, 용착 예정 영역 (R) 전체 주변에 걸쳐서 레이저 광 흡수율이 높고, 또한 결정화가 억지된 상태가 되어 있는 유리층 (3)에 레이저 광 (L2)이 흡수되어 유리층 (3) 및 그 주변 부분 (유리 부재 (4,5)의 표면 (4a, 5a) 부분)이 용융·재고화되어 유리 부재 (4)와 유리 부재 (5)가 용착된다. 이때, 유리 부재 (5)의 표면 (5a)이 유리층 (3)의 표면 (3a)에 틈새 없이 접촉함과 동시에 유리 부재 (4)에 달구워 붙여진 유리층 (3)의 용융이 용착 예정 영역 (R) 전체 주변에 걸쳐서 결정화가 억지된 안정 영역으로 형성되어 있기 때문에, 유리층 (3)의 융점이 높아지는 일이 없고, 유리 부재 (4)와 유리 부재 (5)가 용착 예정 영역 (R)을 따라서 균일하게 용착되어 파손이 방지된다.

이상 설명한 것처럼, 유리 용착체 (1)를 제조하기 위한 유리 용착 방법에 있어서는 용착 예정 영역 (R)을 따라서 레이저 광 (L1)을 조사하여 유리층 (3)을 용융시킬 때, 제1 입열량을 가지는 레이저 광 (L1)을 용착 예정 영역 (R)을 따라서 조사함으로써 유리층 (3)을 용융시켜 레이저 광 (L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향에서의 유리층 (3)의 용융률이 100% 가깝게 되었을 때에 입열량을 바꾸고, 제1 입열량보다 적은 제2 입열량을 가지는 레이저 광 (L1)을 용착 예정 영역 (R)을 따라서 조사함으로써 유리층 (3)을 용융시켜 유리 부재 (4)에 유리층 (3)을 정착시킨다. 이 유리층 (3)의 정착시에는, 유리층 (3)의 용융률이 100% 가깝게 되면 유리층 (3)의 레이저 광 흡수율이 급격하게 높아지지만, 그 이후 제1 입열량보다 적은 제2 입열량을 가지는 레이저 광 (L1)을 조사하도록 하고 있기 때문에 유리층 (3)이 입열 과다의 상태가 되는 것이 억지된다. 이와 같은 입열량의 변환에 의해 레이저 광 (L1)의 조사에 의하여 유리 부재 (4)에 유리층 (3)을 정착시켜도, 유리층 (3)의 정착시나, 그 후 유리 부재 (4,5)끼리의 용착시에 유리 부재 (4,5)에 크랙이 생기는 등 유리 부재 (4,5)가 파손하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 이 유리 용착 방법에 의하면, 유리 부재 (4,5)의 파손을 방지하여 효율적으로 유리 부재 (4,5)끼리를 용착하는 것이 가능해진다.

또, 상술한 유리 용착 방법에 있어서는, 레이저 광 (L1)의 조사 파워를 저하시킴으로써 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바꾸고 있다. 이와 같은 조사 파워의 저하에 의해 입열량의 변환을 행하고 있기 때문에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 확실히 바꾸는 것이 가능해진다.

또, 상술한 유리 용착 방법에 있어서는, 레이저 광 (L1)의 조사 개시부터 소정 시간 (X)을 경과했을 때에 용융률이 100% 가깝게 되어 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바꾸고 있다. 이 때문에, 미리 구해진 용융률이 100% 가깝게 되는 소정 시간 (X)을 제어한다는 간단하고 쉬운 방법으로 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 용이하게 바꾸는 것이 가능해진다. 게다가, 동일한 구성의 유리층의 경우, 레이저 광 (L1)의 조사 조건이 동일하면, 소정 시간 (X)을 대략 동일한 것으로 할 수 있기 때문에 동일한 구성의 유리층 (3)을 연속하여 또는 동시에 복수 용융시키는 것이 용이하게 행해져, 복수의 유리 용착체 (1)를 제조할 때의 제조 효율을 큰 폭으로 향상시키는 것이 가능해진다.

그런데 유기 EL 패키지 등에 있어서는 용기 자체가 소형이기 때문에, 보다 박형화된 유리 부재 (4,5)가 사용되는 것으로부터 유리 부재 (4,5)의 재료로는 깨짐을 일으키기 어렵게 하도록 저팽창 유리가 선택되는 일이 많다. 이때 유리층 (3)의 선팽창 계수를 유리 부재 (4,5)의 선팽창 계수와 맞추기 위해서 (즉, 유리층 (3)의 선팽창 계수를 낮게 하기 위해서), 세라믹스 등으로 이루어진 필러를 유리층 (3)에 다량으로 함유시킨다. 유리층 (3)에 필러를 다량으로 함유시키면, 레이저 광 (L1)의 조사 전후에 유리층 (3)의 레이저 광 흡수율이 보다 한층 크게 변화하게 된다. 따라서, 상술한 유리 용착 방법은 유리 부재 (4,5)의 재료로서 저팽창 유리를 선택하는 경우에 특히 유효하다.

본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는 레이저 광 (L1)의 조사 개시 위치 (A)로부터 소정 시간 (X)을 경과했을 때에 용융률이 100% 가깝게 되어 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바뀌도록 하고 있지만, 도 10에 나타내는 바와 같이 유리층 (3)으로부터 방사되는 열복사 광의 강도가 소정값 (Q)까지 상승했을 때에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 바뀌도록 해도 된다. 이 경우, 유리층 (3)의 용융률이 상승함에 따라 점증한다고 하는 관련성을 가지는 열복사 광의 강도를 검출하는 것으로 입열량의 변환을 정확하게 행하는 것이 가능해진다. 또, 도 11에 나타내는 바와 같이 유리층 (3)에서 반사된 레이저 광 (L1)의 반사광의 강도가 소정값 (P)까지 저하했을 때에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 변환하도록 해도 된다. 이 경우, 유리층 (3)의 용융률이 상승함에 따라 점감한다고 하는 관련성을 가지는 반사광의 강도를 검출하는 것으로 입열량의 변환을 정확하게 행하는 것이 가능해진다.

또, 상기 실시 형태에서는 레이저 광 (L1)의 조사 파워를 변경함으로써 유리층 (3)에 대한 입열량을 제어하도록 하고 있지만, 상술한 수식 (1)에 나타내는 바와 같이 레이저 광 (L1)의 조사 파워를 일정으로 하고, 레이저 광 (L1)의 상대적 조사 속도 (즉, 레이저 광 (L1)의 유리층 (3)에 대한 진행 속도)를 상승시킴으로써 유리층 (3)에 대한 입열량의 변환을 실시하도록 해도 된다. 이 경우, 레이저 광 (L1)의 진행 속도의 상승에 의해 입열량의 변환을 행하고 있기 때문에 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 확실히 바꾸는 것이 가능해진다. 게다가, 진행 속도를 상승시켜서 변환을 행하는 것으로부터, 유리층 (3)의 정착에 필요한 시간을 단축화시키는 것이 가능해진다. 또한, 진행 속도를 상승시키는 것으로 입열량의 변환을 행하는 경우, 속도의 가속 과정이 포함되는 경우가 많기 때문에 변환을 실시해야 할 타이밍 (소정 시간 (X) 경과시, 또는 열복사 광 혹은 반사 광의 강도가 소정값)이 되기 전에 진행 속도의 변환 제어를 개시하고, 실제로 변환을 실시해야 할 타이밍에는 변환이 완료되어 있는 것이 유리층 (3)의 결정화 억지의 관점에서는 바람직하다.

또, 상기 실시 형태에서는 고정된 유리 부재 (4,5)에 대해서 레이저 광 (L1,L2)을 진행시키도록 하고 있지만, 레이저 광 (L1,L2)이 각 유리 부재 (4,5)에 대해서 상대적으로 진행하면 되고, 레이저 광 (L1,L2)을 고정하고 유리 부재 (4,5)를 이동시키도록 해도 되고, 유리 부재 (4,5)와 레이저 광 (L1,L2)을 각각 이동시키도록 해도 된다.

또, 상기 실시 형태에서는 용융률이 100%라는 소정값의 즈음에 입열량의 변환을 행하고 있지만, 유리층 (3)이 적절히 용융하고 있으면, 예를 들면 용융률이 90%라고 하는 소정값의 즈음에 입열량의 변환을 행하여 유리층 (3)의 결정화를 확실히 억지시키도록 해도 된다.

또, 상기 실시 형태에서는, 유리 부재 (4)를 통하여 유리층 (3)에 레이저 광 (L1)을 조사시키고 있었지만, 유리층 (3)에 직접 레이저 광 (L1)을 조사시키도록 해도 된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 의하면, 유리 부재의 파손을 방지하여 효율적으로 유리 부재끼리를 용착할 수 있다.

1: 유리 용착체
2: 유리 프리트 (유리 가루)
3: 유리층
4: 유리 부재 (제1 유리 부재)
5: 유리 부재 (제2 유리 부재)
6: 페이스트층
7: 재치대
A: 조사 개시 위치
B: 안정 영역 개시 위치
R: 용착 예정 영역
L1: 레이저 광 (제1 레이저 광)
L2: 레이저 광 (제2 레이저 광)

Claims

제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서,
유리 가루, 레이저 광 흡수재, 유기용제 및 바인더를 포함하는 페이스트층으로부터 상기 유기용제 및 상기 바인더가 제거됨으로써 형성된 유리층을 용착 예정 영역을 따르도록 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과,
제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 상기 용착 예정 영역을 따라서 조사함으로써 상기 유리층을 용융시키고, 상기 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 상기 유리층의 용융률이 소정값을 넘었을 때에 상기 제1 입열량으로부터 상기 제1 입열량보다 적은 제2 입열량으로 바꾸고, 상기 제2 입열량을 가지는 상기 제1 레이저 광을 상기 용착 예정 영역을 따라서 조사함으로써 상기 유리층을 용융시켜 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키며, 상기 유리층의 상기 용융률이 상승함으로써, 상기 유리층의 레이저 광흡수율이 높아지는 공정과,
상기 유리층이 정착된 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 통하여 상기 제2 유리 부재를 겹쳐 맞추어 상기 용착 예정 영역을 따라서 제2 레이저 광을 조사함으로써 상기 제1 유리 부재와 상기 제2 유리 부재를 용착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 레이저 광의 조사 파워를 저하시킴으로써 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층에 대한 상기 제1 레이저 광의 진행 속도를 상승시킴으로써 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 레이저 광의 조사 개시로부터 소정 시간 경과했을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층으로부터 방사되는 열복사 광의 강도가 소정값까지 상승했을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층에서 반사된 상기 제1 레이저 광의 반사광의 강도가 소정값까지 저하했을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 유리층 정착 방법으로서,
유리 가루, 레이저 광 흡수재, 유기용제 및 바인더를 포함하는 페이스트층으로부터 상기 유기용제 및 상기 바인더가 제거됨으로써 형성된 상기 유리층을 용착 예정 영역을 따르도록 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과,
제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 상기 용착 예정 영역을 따라서 조사함으로써 상기 유리층을 용융시키고, 상기 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 상기 유리층의 용융률이 소정값을 넘었을 때에 상기 제1 입열량으로부터 상기 제1 입열량보다 적은 제2 입열량으로 바꾸고, 상기 제2 입열량을 가지는 상기 제1 레이저 광을 상기 용착 예정 영역을 따라서 조사함으로써 상기 유리층을 용융시켜 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키며, 상기 유리층의 상기 용융률이 상승함으로써 상기 유리층의 레이저 광흡수율이 높아지는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리층 정착 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 레이저 광의 조사 파워를 저하시킴으로써 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리층 정착 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 유리층에 대한 상기 제1 레이저 광의 진행 속도를 상승시킴으로써 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리층 정착 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 레이저 광의 조사 개시로부터 소정 시간 경과했을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리층 정착 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 유리층으로부터 방사되는 열복사 광의 강도가 소정값까지 상승했을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 유리층 정착 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 유리층에서 반사된 상기 제1 레이저 광의 반사광의 강도가 소정값까지 저하했을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 유리층 정착 방법.