KR101747463B1

KR101747463B1 - 유리 용착 방법

Info

Publication number: KR101747463B1
Application number: KR1020127009140A
Authority: KR
Inventors: 사토시 마츠모토
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2017-06-14
Also published as: WO2011058819A1; US20120234048A1; CN102686524B; TWI490071B; KR20120092596A; TW201127532A; CN102686524A; JP5481167B2; US9073778B2; JP2011105521A

Abstract

레이저 광(L)의 조사에 의해서 유리층(3)이 용융하고, 각 유리 기판(40, 50)에서의 용착 예정 영역(R)에 따른 부분에, 유리층(3)측의 주면(40a, 50a)의 온도가 유리층(3)과 반대측의 주면(40b, 50b)의 온도보다도 높게 되는 온도차가 발생한다. 그 후, 용융한 유리층(3)이 고체화하고, 냉각에 의해서 유리 기판(40, 50)에 응력이 발생한다. 이 때, 유리 기판(50)에, 유리 기판(40, 50)의 두께 방향으로부터 본 경우에 유리층(3)과 겹치도록 초기 균열(8)이 형성되어 있기 때문에, 초기 균열(8)을 기점으로 하여 유리층(3)을 통하여 유리 기판(40, 50)의 두께 방향으로 균열이 신전하게 된다. 이것에 의해, 유리 기판(40)과 유리 기판(50)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 용착함과 아울러 할단할 수 있다.

Description

유리 용착 방법 {GLASS WELDING METHOD}

본 발명은, 유리 기판끼리를 용착(溶着)하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법에 관한 것이다.

레이저 광을 이용한 유리 기판의 용착이나 절단에 관한 기술은, 종래, 여러 가지 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 내지 4 참조). 특허 문헌 1에는, 적층한 유리 기판에 대하여, 절단선을 따라서 레이저 광을 조사함으로써, 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해서 유리 기판을 용단(溶斷)함과 아울러, 그 때에 발생하는 열에 의해서 유리 기판끼리를 용착하는 기술이 기재되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 2007－90405호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공표 2006－524419호 공보 특허 문헌 3 : 일본특허공개 2007－264135호 공보 특허 문헌 4 : 일본특허공개 2002－287107호 공보

그렇지만, 특허 문헌 1 기재의 기술에 있어서는, 레이저 어블레이션에 의해서 유리 기판을 용단하므로, 유리 기판끼리가 용착된 부분에 유기물 등이 오염물로서 잔존하고, 그 결과, 유리 용착체의 신뢰성이 저하할 우려가 있다.

이에, 본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 신뢰성이 높은 유리 용착체를 제조할 수 있는 유리 용착 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 유리 용착 방법은, 제1 유리 기판과 제2 유리 기판을 용착하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서, 연장하는 용착 예정 영역을 따르도록, 레이저 광 흡수재를 포함하는 유리층을 소정의 폭으로 제1 유리 기판과 제2 유리 기판과의 사이에 배치하는 공정과, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 두께 방향으로부터 본 경우에 유리층과 겹치도록, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판 중 적어도 제2 유리 기판에 초기 균열을 형성하는 공정과, 초기 균열의 적어도 일부를 포함하도록 유리층에 레이저 광을 조사하고, 용착 예정 영역을 따라서 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시킴으로써, 유리층, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판에 가열 단계와 냉각 단계를 거치게 하여, 제1 유리 기판과 제2 유리 기판을 용착 예정 영역을 따라서 용착함과 아울러 할단(割斷)하는 공정을 포함하며, 가열 단계에서는, 유리층을 용융시킴과 아울러, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 각각에서 유리층측의 주면(主面)의 온도가 유리층과 반대측의 주면의 온도보다도 높게 되도록, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 각각에서의 용착 예정 영역에 따른 부분에 온도차를 발생하게 하고, 냉각 단계에서는, 용융한 유리층을 고체화시킴과 아울러, 냉각할 때에 발생하는 응력에 의해서, 초기 균열을 기점으로 하여 유리층을 통하여 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 두께 방향으로 균열을 신전(伸展)시키며, 상기 균열은 상기 제2 유리 기판과 상기 유리층의 경계를 넘어 신전되는 것을 특징으로 한다.

이 유리 용착 방법에서는, 가열 단계에서, 레이저 광의 조사에 의해서 유리층이 용융하고, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 각각에서의 용착 예정 영역에 따른 부분에, 유리층측의 주면의 온도가 유리층과 반대측의 주면의 온도보다도 높게 되는 온도차가 발생한다. 그리고, 냉각 단계에서, 용융한 유리층이 고체화하고, 냉각에 의해서 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판에 응력이 발생한다. 이 때, 적어도 제2 유리 기판에, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 두께 방향으로부터 본 경우에 유리층과 겹치도록 초기 균열이 형성되어 있기 때문에, 초기 균열을 기점으로 하여 균열이 발생하고, 균열은 제2 유리 기판과 유리층의 경계를 넘어 유리층을 통하여 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 두께 방향으로 신전하게 된다. 이것에 의해, 예를 들면 레이저 어블레이션에 의한 용단에 비해 오염물의 잔존을 억제하고, 제1 유리 기판과 제2 유리 기판을 용착 예정 영역을 따라서 용착함과 아울러 할단할 수 있다. 따라서, 이 유리 용착 방법에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체를 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 유리층을 제1 유리 기판과 제2 유리 기판과의 사이에 배치하는 공정과, 적어도 제1 유리 기판에 초기 균열을 형성하는 공정은, 어느 하나의 공정이 먼저 실시되어도 괜찮다.

또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 레이저 광은, 제2 유리 기판측으로부터 제2 유리 기판을 통하여 유리층에 조사되는 것이 바람직하다. 이 경우, 가열 단계에서는, 용융한 유리층에서의 제2 유리 기판측 부분의 온도가 가장 높게 된다. 이 때문에, 가열 단계에서 냉각 단계에 이를 때의 온도 변화는, 제1 유리 기판보다도 제2 유리 기판 쪽이 크게 된다. 따라서, 팽창·수축에 수반하는 변형 정도는, 제1 유리 기판보다도 제2 유리 기판 쪽이 크게 된다. 즉, 초기 균열의 형성이 필수가 되는 제2 유리 기판측의 온도 변화, 나아가서는 변형 정도를 크게 함으로써, 초기 균열을 기점으로 하여 균열을 확실히 신전시킬 수 있고, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 안정한 할단이 가능해진다.

또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 초기 균열은, 제2 유리 기판에서의 유리층과 반대측의 주면에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 유리층을 제1 유리 기판과 제2 유리 기판과의 사이에 배치한 후에, 제2 유리 기판에 초기 균열을 형성할 수 있다. 이것에 의해, 초기 균열이 형성된 상태에서의 유리 기판의 핸들링이 불필요하게 되므로, 수율의 향상을 도모할 수 있다.

또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 레이저 광은, 유리층의 폭방향에서의 빔 프로파일의 피크값이 초기 균열에 대략 일치하도록, 유리층에 조사되는 것이 바람직하다. 이 경우, 유리층의 폭방향에서는, 초기 균열이 형성된 위치에서, 가열 단계에서 냉각 단계에 이를 때의 온도 변화가 가장 크게 되기 때문에, 초기 균열을 기점으로 하여 균열을 보다 확실히 신전시킬 수 있고, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 보다 안정한 할단이 가능해진다.

또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 용착 예정 영역이 모서리부를 가지는 경우, 유리층은, 모서리부에서 교차하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 용착 예정 영역의 모서리부에서 균열을 확실히 교차시킬 수 있고, 용착 예정 영역을 따라서 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판을 확실히 잘라내는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체를 제조할 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 사시도이다.
도 4는 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 가열 단계에서의 유리층 및 유리 기판의 온도 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 7은 냉각 단계에서의 유리층 및 유리 기판의 온도 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 8은 초기 균열의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 초기 균열의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 초기 균열의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 초기 균열의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 12는 초기 균열과 레이저 광과의 위치 관계를 나타내는 단면도이다.

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

도 1에 나타내어진 바와 같이, 유리 용착체(1)는, 용착 예정 영역(R)을 따라서 형성된 유리층(3)을 사이에 두고, 유리 부재(4)와 유리 부재(5)가 용착된 것이다. 유리 부재(4, 5)는, 예를 들면, 무알칼리 유리로 이루어진 두께 0.7mm의 직사각형 판 모양의 부재이며, 용착 예정 영역(R)은, 유리 부재(4, 5)의 외측 가장자리를 따르도록 소정의 폭으로 직사각형 고리 모양으로 설정되어 있다. 유리층(3)은, 예를 들면, 저융점 유리(바나듐 인산계 유리, 납붕산 유리 등)로 이루어지며, 용착 예정 영역(R)을 따르도록 소정의 폭으로 직사각형 고리 모양으로 형성되어 있다.

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

우선, 도 2에 나타내어진 바와 같이, 유리 부재(4)의 모재(母材)가 되는 유리 기판(제1 유리 기판, 40)의 주면(主面, 40a)에, 디스펜서(dispenser)나 스크린 인쇄 등에 의해서 프리트 페이스트(frit paste)를 도포함으로써, 용착 예정 영역(R)을 따라서 페이스트층(6)을 형성한다. 프리트 페이스트는, 예를 들면, 저융점 유리(바나듐 인산계 유리, 납붕산 유리 등)로 이루어지는 분말상(狀) 유리 플리트(유리 가루, 2), 산화철 등의 무기 안료인 레이저 광 흡수성 안료(레이저 광 흡수재), 아세트산 아밀 등인 유기 용제 및 유리의 연화점(軟化点) 온도 이하로 열분해하는 수지 성분(아크릴 등)인 바인더를 혼련한 것이다.

또한, 유리 기판(40)은, 2차원적으로 배열된 복수의 유리 부재(4)를 포함하는 직사각형 판 모양의 기판이다. 이 유리 기판(40)으로부터 유리 부재(4)를 잘라 내기 위해, 직사각형 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역(R)은, 각 유리 부재(4)에 대응하여 유리 기판(40)의 주면(40a)에 2차원적으로 배열되도록 설정된다. 또, 페이스트층(6)은, 용착 예정 영역(R)의 모서리부에서 교차하도록(즉, 십자 모양이 되도록) 형성된다.

이어서, 페이스트층(6)을 건조시켜 유기 용제를 제거함으로써, 유리 기판(40)의 주면(40a)에 유리층(3)을 고착시킨다. 이어서, 유리층(3)에 집광 스포트(spot)를 맞추어 레이저 광을 용착 예정 영역(R)을 따라서 조사함으로써, 바인더를 가스화시켜 유리층(3)으로부터 제거함과 아울러 유리층(3)을 용융·재고체화시켜, 유리 기판(40)의 주면(40a)에 유리층(3)을 눌어 붙여 정착시킨다(가소성(假燒成)). 또한, 유리층(3)의 가소성은, 레이저 광을 조사하는 것을 대신하여, 로(爐) 내에서 가열함에 의해 실시해도 괜찮다.

이어서, 도 3에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)이 정착된 유리 기판(40)에 유리층(3)을 사이에 두고 유리 기판(제2 유리 기판, 50)을 서로 겹친다. 유리 기판(50)은, 유리 기판(40)과 마찬가지로, 2차원적으로 배열된 복수의 유리 부재(5)를 포함하는 직사각형 판 모양의 기판이다. 이것에 의해, 직사각형 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역(R)을 따라서, 레이저 광 흡성 안료를 포함하는 유리층(3)이 소정의 폭으로 유리 기판(40)과 유리 기판(50)과의 사이에 배치되게 된다. 또, 유리층(3)이 용착 예정 영역(R)의 모서리부에서 교차하게 된다.

이어서, 도 4에 나타내어진 바와 같이, 유리 기판(50)에서의 유리층(3)과 반대측의 주면(즉, 유리 기판(50)에서의 유리층(3)측의 주면(50a)에 대향하는 주면, 50b)에, 다이아몬드 스크라이버(scriber)나 레이저 스크라이버 등에 의해서 초기 균열 (8, 여기에서는, 스크라이브 라인(scribe line), 즉, 홈)을 형성한다. 이 초기 균열(8)은, 유리 기판(40, 50)의 두께 방향으로부터 볼 경우에 유리층(3)에 겹치도록, 유리 기판(50)의 주면(50b)에 격자 모양으로 형성된다.

이어서, 도 5에 나타내어진 바와 같이, 초기 균열(8)의 일부를 포함하도록 유리층(3)에 레이저 광(L)을 조사하고, 용착 예정 영역(R)을 따라서 레이저 광(L)의 조사 영역을 상대적으로 이동시킨다. 이 때, 레이저 광(L)은, 유리층(3)의 폭방향에서의 빔 프로파일의 피크값이 초기 균열(8)에 대략 일치하도록, 유리 기판(50)측으로부터 유리 기판(50)을 통하여 유리층(3)에 조사된다. 이것에 의해, 유리층(3) 및 유리 기판(40, 50)에, 부분적으로 가열 단계와 냉각 단계를 순차적으로 거치게 하여, 유리 기판(40)과 유리 기판(50)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 용착함(즉, 유리층(3) 및 그 주변 부분(유리 기판(40, 50)의 주면(40a, 50a) 부분을 용융·재고체화 시킴(본소성(本燒成)))과 아울러, 유리 기판(40)과 유리 기판(50)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 할단(割斷)하여, 유리 용착체(1)를 얻는다. 또한, 도 5의 일점쇄선의 화살표와 같이, 격자 모양으로 설정된 용착 예정 영역(R)을 따라서, 레이저 광(L)의 조사 영역을 지그재그 모양으로 이동시키면, 유리층(3)에 대한 레이저 광(L)의 조사를 효율 좋게 실시할 수 있다.

여기서, 상술한 가열 단계 및 냉각 단계에 대해서, 보다 상세하게 설명한다. 우선, 가열 단계는, 도 6에 나타내어진 바와 같이, 유리 기판(50)측으로부터 유리 기판(50)을 통하여 유리층(3)에 레이저 광(L)이 조사된 단계이다. 이 가열 단계에서는, 유리층(3)을 용융시킴과 아울러, 각 유리 기판(40, 50)에서 유리층(3)측의 주면(40a, 50a)의 온도가 유리층(3)과 반대측의 주면(40b, 50b)의 온도보다도 높게 되도록, 각 유리 기판(40, 50)에서의 용착 예정 영역(R)에 따른 부분에 온도차를 발생시킨다. 이것에 의해, 유리 기판(40, 50)에서 유리층(3)에 대응하는 부분이 팽창하게 된다.

다음에, 냉각 단계는, 도 7에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)에 대한 레이저 광(L)의 조사 직후의 단계이며, 보다 구체적으로는, 용착 예정 영역(R)에 따른 레이저 광(L)의 조사 영역의 상대적 이동에 의해서, 유리층(3)에 대한 레이저 광(L)의 조사가 끝난 단계이다. 이 냉각 단계에서는, 용융한 유리층(3)을 고체화시킴과 아울러, 냉각할 때에 발생하는 응력에 의해서, 초기 균열(8)을 기점(起點)으로 하여 유리층(3)을 통하여 유리 기판(40, 50)의 두께 방향으로 균열(9)을 신전시킨다. 즉, 유리 기판(40, 50)에서 유리층(3)에 대응하는 부분이 수축하여, 초기 균열(8)을 벌리도록 유리 기판(40, 50)에 인장 응력이 발생하고, 그 결과, 초기 균열(8)을 기점으로 하여 균열(9)이 생겨, 그 균열(9)이 유리 기판(50)과 유리층(3)의 경계를 넘어 유리층(3)을 통하여 유리 기판(40, 50)의 두께 방향으로 신전하게 된다.

또한, 유리 기판(50)측으로부터 유리 기판(50)을 통하여 유리층(3)에 레이저 광(L)이 조사되므로, 가열 단계에서는, 도 6에 나타내어진 바와 같이, 용융한 유리층(3)에서의 유리 기판(50)측의 부분의 온도가 가장 높게 된다. 이 때문에, 가열 단계에서 냉각 단계에 이를 때의 온도 변화는, 도 6, 7에 나타내어진 바와 같이, 유리 기판(40)보다도, 레이저 광(L)의 입사측의 유리 기판(50) 쪽이 크게 된다. 따라서, 팽창·수축에 수반하는 변형 정도는, 유리 기판(40)보다도, 레이저 광(L)의 입사측 유리 기판(50) 쪽이 크게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 유리 용착체(1)를 제조하기 위한 유리 용착 방법에서는, 가열 단계에서, 레이저 광(L)의 조사에 의해서 유리층(3)이 용융하고, 각 유리 기판(40, 50)에서의 용착 예정 영역(R)에 따른 부분에, 유리층(3)측의 주면(40a, 50a)의 온도가 유리층(3)과 반대측의 주면(40b, 50b)의 온도보다도 높게 되는 온도차가 발생한다. 그리고, 냉각 단계에서, 용융한 유리층(3)이 고체화하고, 냉각에 의해서 유리 기판(40, 50)에 응력이 발생한다. 이 때, 유리 기판(50)에, 유리 기판(40, 50)의 두께 방향으로부터 볼 경우에 유리층(3)과 겹치도록 초기 균열(8)이 형성되어 있기 때문에, 초기 균열(8)을 기점으로 하여 균열(9)이 발생하고, 균열(9)이 유리 기판(50)과 유리층(3)의 경계를 넘어 유리층(3)을 통하여 유리 기판(40, 50)의 두께 방향으로 신전하게 된다. 이것에 의해, 예를 들면 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의한 용단(溶斷)에 비해 오염물의 잔존을 억제하고, 유리 기판(40)과 유리 기판(50)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 용착함과 아울러 할단할 수 있다. 따라서, 이 유리 용착 방법에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체(1)를 제조하는 것이 가능해진다.

또, 레이저 광(L)은, 초기 균열(8)이 형성된 유리 기판(50)측으로부터 유리 기판(50)을 통하여 유리층(3)에 조사된다. 이것에 의해, 가열 단계에서는, 용융한 유리층(3)에서의 유리 기판(50)측 부분의 온도가 가장 높게 된다. 이 때문에, 가열 단계에서 냉각 단계에 이를 때의 온도 변화는, 유리 기판(40)보다도 유리 기판(50) 쪽이 크게 된다. 따라서, 팽창·수축에 수반하는 변형 정도는, 유리 기판(40)보다는, 레이저 광(L)의 입사측 유리 기판(50) 쪽이 크게 된다. 즉, 초기 균열(8)이 형성된 유리 기판(50)측의 온도 변화, 나아가서는 변형 정도를 크게 함으로써, 초기 균열(8)을 기점으로 하여 균열(9)을 확실히 신전시킬 수 있어, 유리 기판(40, 50)의 안정한 할단이 가능해진다.

또, 초기 균열(8)은, 유리 기판(50)에서의 유리층(3)과 반대측의 주면(50b)에 형성된다. 이것에 의해, 유리층(3)을 사이에 두고 유리 기판(40)과 유리 기판(50)을 서로 겹친 후에, 유리 기판(50)에 초기 균열(8)을 형성할 수 있다. 게다가, 초기 균열(8)이 형성된 상태에서 유리 기판(50)의 핸들링이 불필요하게 되므로, 수율의 향상을 도모할 수 있다.

또, 레이저 광(L)은, 유리층(3)의 폭방향에서의 빔 프로파일의 피크값이 초기 균열(8)에 대략 일치하도록, 유리층(3)에 조사된다. 이것에 의해, 유리층(3)의 폭방향에서는, 초기 균열(8)이 형성된 위치에서, 가열 단계에서 냉각 단계에 이를 때의 온도 변화가 가장 크게 되기 때문에, 초기 균열(8)을 기점으로 하여 균열(9)을 확실히 신전시킬 수 있어, 유리 기판(40, 50)의 안정된 할단이 가능해진다.

또, 용착 예정 영역(R)의 모서리부에서 유리층(3)이 교차하고 있으므로, 그 모서리부에서 균열(9)을 확실히 교차시킬 수 있어, 용착 예정 영역(R)을 따라서 유리 기판(40, 50)을 확실히 잘라내는 것이 가능해진다. 이것은, 유리 기판(40, 50)으로부터 유리 부재(4, 5)를 다수개 얻는 경우에 특히 유효하다.

본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 유리층(3)을 사이에 두고 유리 기판(40)과 유리 기판(50)을 서로 겹치기 전에, 유리 기판(40, 50)의 적어도 일방에 초기 균열(8)을 형성해도 좋다.

또, 초기 균열(8)은, 유리층(3)이 연장하는 모든 부분에서 겹치는 스크라이브 라인과 같은 것에 한정되지 않고, 유리층(3)의 일부와 겹치는 점 모양의 노치(notch)와 같은 것이라도 괜찮다. 이 경우에도, 그러한 초기 균열(8)을 포함하도록 유리층(3)에 레이저 광(L)을 조사하고, 용착 예정 영역(R)을 따라서 레이저 광(L)의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 가면, 초기 균열(8)을 기점으로 하여 생긴 균열(9)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 신전시켜 갈 수 있다.

또, 초기 균열(8)의 형성 위치는, 도 8의 (a)에 나타내어진 바와 같이, 레이저 광(L)의 입사측 유리 기판(50)에서의 유리층(3)측의 주면(50a)이라도 좋다. 이 경우, 가열 단계에서, 용융한 유리층(3)에서의 유리 기판(50)측 부분의 온도가 가장 높게 되고, 그 결과, 가열 단계에서 냉각 단계에 이를 때의 온도 변화가 가장 크게 되는 위치에, 초기 균열(8)이 형성되게 된다. 따라서, 초기 균열(8)을 기점으로 하여 균열(9)을 보다 확실히 신전시킬 수 있다. 또한, 초기 균열(8)의 형성 위치는, 도 8의 (b)에 나타내어진 바와 같이, 그 반대측의 유리 기판(40)에서의 유리층(3)측의 주면(40a)이라도 좋고, 도 8의 (c)에 나타내어진 바와 같이, 유리 기판(40)에서의 유리층(3)과 반대측의 주면(40b)이라도 좋다.

또한, 초기 균열(8)의 형성 위치는, 도 9, 10에 나타내어진 바와 같이, 유리 기판(40, 50)의 양방 모두라도 괜찮다. 각 유리 기판(40, 50)에 초기 균열(8)을 형성하면, 유리 기판(40, 50)의 할단면의 사행(蛇行, 구불구불한 모양)을 확실히 방지할 수 있고, 유리 기판(40, 50)의 두께 방향에 따른 고정밀한 할단면을 얻는 것이 가능해진다.

또, 초기 균열(8)은, 도 11에 나타내어진 바와 같이, 유리 기판(40, 50)의 적어도 일방 내부에 형성된 크랙 등의 개질(改質) 영역이라도 괜찮다. 이와 같은 분열의 기점이 되는 개질 영역은, 유리 기판(40, 50)의 적어도 일방의 내부에 집광점(集光点)을 맞추어 레이저 광을 조사하고, 그 집광점의 위치에서 다광자 흡수(多光子吸收) 등을 일으키게 함에 의해 형성된다. 이와 같은 경우, 유리층(3)을 사이에 두고 유리 기판(40)과 유리 기판(50)을 서로 겹친 후에도, 가열 단계에서 냉각 단계에 이를 때의 온도 변화가 가장 크게 되는 위치 등, 원하는 위치에 초기 균열(8)을 형성할 수 있다. 또, 유리층(3)을 사이에 두고 유리 기판(40)과 유리 기판(50)을 서로 겹치기 전에 초기 균열(8)을 형성해도, 초기 균열(8)의 형성 위치가 내부인 것으로부터 유리 기판(40, 50)의 강도가 유지되며, 유리 기판(40, 50)의 핸들링이 용이해진다.

또, 도 12에 나타내어진 바와 같이, 초기 균열(8)의 형성 위치는, 유리층(3)의 폭방향에서, 유리층(3)의 중심으로부터 어긋나 있어도 괜찮다. 이 경우에도, 유리층(3)의 폭방향에서의 빔 프로파일의 피크값이 초기 균열(8)에 대략 일치하도록 레이저 광(L)을 유리층(3)에 조사하면, 초기 균열(8)을 기점으로 하여 균열(9)을 보다 확실히 신전시킬 수 있고, 유리 기판(40, 50)의 보다 안정한 할단이 가능해진다. 이것은, 유리층(3)의 폭방향에서는, 초기 균열(8)이 형성된 위치에서, 가열 단계에서 냉각 단계에 이를 때의 온도 변화가 가장 크게 되기 때문이다. 또한, 유리 용착체(1)에서 유리층(3)의 용착 범위를 크게 확보하기 위해서는, 유리 용착체(1)가 되는 측과 반대측에 초기 균열(8)의 형성 위치를 조금 어긋나게 하면 좋다.

또, 레이저 광(L)의 조사 대상이 되는 유리층(3)으로서, 레이저 광 흡수성 안료를 포함하는 필름상(층상(狀)) 부재를 이용해도 괜찮다. 또, 레이저 광의 조사 에 의해서 가소성이 실시되는 경우, 유리층(3)을 구성하는 유리 프리트(2) 등의 유리재는, 유리 기판(40, 50)의 융점보다도 낮은 융점을 가지는 것에 한정되지 않고, 유리 기판(40, 50)의 융점 이상의 융점을 가지는 것이라도 괜찮다. 또, 레이저 광 흡수성 안료는, 유리층(3)을 구성하는 유리 프리트(2) 등의 유리재 자체에 포함되어 있어도 괜찮다.

[산업상의 이용 가능성]

1 … 유리 용착체 3 … 유리층
40 … 유리 기판(제1 유리 기판) 50 … 유리 기판(제2 유리 기판)
R … 용착 예정 영역 L … 레이저 광

Claims

제1 유리 기판과 제2 유리 기판을 용착하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서,
연장하는 용착 예정 영역을 따르도록, 레이저 광 흡수재를 포함하는 유리층을 소정의 폭으로 상기 제1 유리 기판과 상기 제2 유리 기판과의 사이에 배치하는 공정과,
상기 제1 유리 기판 및 상기 제2 유리 기판의 두께 방향으로부터 본 경우에 상기 유리층과 겹치도록, 상기 제1 유리 기판 및 상기 제2 유리 기판 중 적어도 상기 제2 유리 기판에 초기 균열을 형성하는 공정과,
상기 초기 균열의 적어도 일부를 포함하도록 상기 유리층에 레이저 광을 조사하고, 상기 용착 예정 영역을 따라서 상기 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 유리층, 상기 제1 유리 기판 및 상기 제2 유리 기판에 가열 단계와 냉각 단계를 거치게 하여, 상기 제1 유리 기판과 상기 제2 유리 기판을 상기 용착 예정 영역을 따라서 용착함과 아울러 할단(割斷)하는 공정을 포함하며,
상기 가열 단계에서는, 상기 유리층을 용융시킴과 아울러, 상기 제1 유리 기판 및 상기 제2 유리 기판의 각각에서 상기 유리층측의 주면의 온도가 상기 유리층과 반대측의 주면의 온도보다도 높게 되도록, 상기 제1 유리 기판 및 상기 제2 유리 기판의 각각에서의 상기 용착 예정 영역에 따른 부분에 온도차를 발생하게 하고,
상기 냉각 단계에서는, 용융한 상기 유리층을 고체화시킴과 아울러, 냉각할 때에 발생하는 응력에 의해서, 상기 초기 균열을 기점으로 하여 상기 유리층을 통하여 상기 제1 유리 기판 및 상기 제2 유리 기판의 두께 방향으로 균열을 신전(伸展)시키며, 상기 균열은 상기 제2 유리 기판과 상기 유리층의 경계를 넘어 신전되는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 광은, 상기 제2 유리 기판측으로부터 상기 제2 유리 기판을 통하여 상기 유리층에 조사되는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 초기 균열은, 상기 제2 유리 기판에서의 상기 유리층과 반대측의 주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 광은, 상기 유리층의 폭방향에서의 빔 프로파일의 피크값이 상기 초기 균열에 일치하도록, 상기 유리층에 조사되는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용착 예정 영역이 모서리부를 가지는 경우, 상기 유리층은, 상기 모서리부에서 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.