KR101844078B1 - 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법 - Google Patents

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Abstract

유리 부재에 유리층(3)을 정착시키는 가소성 시에, 링 모양의 조사 영역을 가지는 레이저 광(L2)이 유리층(3)에 조사된다. 이 때, 유리층(3)의 폭방향에서, 레이저 광(L2)의 빔 프로파일의 쌍봉부(M) 각각은, 유리층(3)의 양 가장자리부(3b) 각각에 겹치고 있다. 이것에 의해, 유리층(3)의 중앙부(3a)에서는, 레이저 광(L2)에서 강도가 상대적으로 높은 부분이 조사되는 시간이 짧아지는 한편으로, 유리층(3)의 양 가장자리부(3b)에서는, 레이저 광(L2)에서 강도가 상대적으로 높은 부분이 조사되는 시간이 길어진다. 이 때문에, 유리층(3)에서는, 중앙부(3a)와 양 가장자리부(3b)에서 레이저 광(L2)의 조사에 의한 입열량이 균일화되어, 유리층(3)의 전체가 적절히 용융시켜진다.

Description

유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법{GLASS WELDING METHOD AND GLASS LAYER FIXING METHOD}
본 발명은, 유리 부재끼리를 용착(溶着)하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법, 및 이를 위한 유리층 정착(定着) 방법에 관한 것이다.
상기 기술 분야에서의 종래 유리 용착 방법으로서, 유기물(유기용제나 바인더), 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을, 용착 예정 영역을 따르도록 일방(一方)의 유리 부재에 정착시킨 후, 그 유리 부재에 유리층을 사이에 두고 타방(他方)의 유리 부재를 서로 겹치고, 용착 예정 영역을 따라서 레이저 광을 조사함으로써, 일방(一方) 및 타방(他方)의 유리 부재끼리를 용착하는 방법이 알려져 있다.
그런데, 유리 부재에 유리층을 정착시키기 위해서, 로(爐) 내에서의 가열을대신하여, 레이저 광의 조사에 의해서 유리층으로부터 유기물을 제거하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조). 이와 같은 기술에 의하면, 유리 부재에 형성된 기능층(機能層) 등이 가열되어 열화하는 것을 방지할 수 있고 또, 로(爐)의 사용에 의한 소비 에너지의 증대 및 로(爐) 내에서의 가열 시간의 장시간화를 억제할 수 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2002－366050호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 제2002－367514호 공보
그렇지만, 레이저 광의 조사에 의해서 유리 부재에 유리층을 정착시키고(이른바 가소성(假燒成)), 그 후, 레이저 광의 조사에 의해서 유리층을 매개로 하여 유리 부재끼리를 용착하면(이른바 본소성(本燒成)), 용착 상태가 불균일하게 되었다거나, 유리층의 유리 가루가 오염물로서 잔존했다거나 하여, 그 결과, 유리 용착체의 신뢰성이 저하하는 경우가 있었다.
이에, 본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 신뢰성이 높은 유리 용착체를 제조할 수 있는 유리 용착 방법, 및 이를 위한 유리층 정착 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의(銳意) 검토를 거듭한 결과, 유리 용착체에서, 용착 상태가 불균일하게 되었다거나, 유리층의 유리 가루가 오염물로서 잔존했다거나 하는 것은, 도 13에 도시된 바와 같이, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층의 온도가 융점(Tm)을 넘으면 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격히 높아지는 것에 기인하고 있는 것을 밝혀냈다.
즉, 유리 부재에 배치된 유리층에서는, 유리 가루의 입자성 등에 의해서 레이저 광 흡수재의 흡수 특성을 상회하는 광 산란이 일어나고, 레이저 광 흡수율이 낮은 상태로 되어 있다(예를 들면, 가시광선 하에서 하얗게 보인다). 이와 같은 상태에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 유리층의 온도가 융점(Tm)보다도 높고 또한 결정화 온도(Tc)보다도 낮은 온도(Tp)로 되도록 레이저 파워(P)로 레이저 광을 조사하면, 유리 가루의 용융에 의해서 그 입자성이 무너지는 등으로 인해서 레이저 광 흡수재의 흡수 특성이 현저하게 나타나고, 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격하게 높아진다(예를 들면, 가시광선 하에서 검게 혹은 푸르게 보인다). 이 때문에, 레이저 파워(P)로 레이저 광을 조사하면, 실제로는, 유리층의 온도가 결정화 온도(Tc)보다도 높은 온도(Ta)에 도달해 버린다.
이것을 근거로 하고, 레이저 광의 빔 프로파일이 가우시안(Gaussian) 분포인 경우에, 조사 영역의 주연부(周緣部)에서 유리층을 용융시키고 또한 유리층을 결정화시키지 않는 레이저 파워로 레이저 광을 유리층에 조사하면, 도 15에 도시된 바와 같이, 레이저 광의 강도가 상대적으로 높아지는 유리층(30)의 중앙부(30a)에서 온도가 결정화 온도(Tc)에 도달한다. 그 결과, 유리층(30)의 중앙부(30a)에서의 유리 부재(40)와 반대측 부분이 결정화해 버린다. 유리층(30)의 일부가 입열(入熱) 과다에 의해서 결정화하면, 결정화 부분의 융점이 비결정화 부분의 융점보다도 높아지기 때문에, 유리 부재끼리를 용착하여 제조한 유리 용착체에서, 용착 상태가 불균일하게 된다. 또한, 도 15는, 유리 부재(40)와 반대측으로부터 유리층(30)에 레이저 광을 조사했을 경우이다.
또한, 레이저 광의 빔 프로파일이 가우시안 분포인 경우에, 조사 영역의 중앙부에서 유리층을 용융시키고 또한 유리층을 결정화시키지 않는 레이저 파워로 레이저 광을 유리층에 조사하면, 도 16에 도시된 바와 같이, 레이저 광의 강도가 상대적으로 낮아지는 유리층(30)의 양 가장자리부(30b)에서 온도가 융점(Tm)에 도달하지 않고, 더욱이, 용융한 유리층(30)의 중앙부(30a)가 고화(固化)할 때에 수축한다. 그 결과, 용융하지 않았던 유리 가루(20)가 유리층(30)의 양 가장자리부(30b) 근방에 잔존해 버린다. 이 때문에, 유리 부재끼리를 용착하여 제조한 유리 용착체에서, 유리층(30)의 유리 가루(20)가 오염물로서 잔존한다. 또한, 도 16은, 도 15와 마찬가지로, 유리 부재(40)와 반대측으로부터 유리층(30)에 레이저 광을 조사했을 경우이다.
본 발명자는, 이상의 지견(知見)에 근거하여 더욱 검토를 거듭하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 즉, 본 발명에 관한 유리 용착 방법은, 제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서, 연장하는 용착 예정 영역을 따르도록, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을 소정의 폭으로 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과, 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층에 제1 레이저 광을 조사함으로써, 유리층을 용융시켜, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 공정과, 유리층이 정착한 제1 유리 부재에 유리층을 사이에 두고 제2 유리 부재를 서로 겹치고, 유리층에 제2 레이저 광을 조사함으로써, 제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하는 공정을 포함하며, 제1 레이저 광의 조사 영역은 링 모양이며, 제1 레이저 광은, 유리층의 폭방향에서 제1 레이저 광의 빔 프로파일의 쌍봉부(雙峰部) 각각이 유리층의 양 가장자리부 각각에 겹쳐지도록, 또한 상기 유리층의 폭방향에서 상기 쌍봉부 각각의 피크값이 상기 유리층의 양 가장자리 각각과 일치하지 않도록, 유리층에 조사되는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명에 관한 유리층 용착 방법은, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시켜 유리층 정착 부재를 제조하는 유리층 정착 방법으로서, 연장하는 용착 예정 영역을 따르도록, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을 소정의 폭으로 제1 유리 부재에 배치하는 공정과, 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층에 제1 레이저 광을 조사함으로써, 유리층을 용융시켜, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 공정을 포함하며, 제1 레이저 광의 조사 영역은 링 모양이며, 제1 레이저 광은, 유리층의 폭방향에서 제1 레이저 광의 빔 프로파일의 쌍봉부 각각이 유리층의 양 가장자리부 각각에 겹쳐지도록, 또한 상기 유리층의 폭방향에서 상기 쌍봉부 각각의 피크값이 상기 유리층의 양 가장자리 각각과 일치하지 않도록, 유리층에 조사되는 것을 특징으로 한다.
이러한 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법에서는, 유리층을 용융시켜, 제 1 유리 부재에 유리층을 정착시킬 때에, 링 모양의 조사 영역을 가지는 제1 레이저 광이 유리층에 조사된다. 그리고, 제1 레이저 광은, 유리층의 폭방향에서 제1 레이저 광의 빔 프로파일의 쌍봉부 각각이 유리층의 양 가장자리부 각각에 겹쳐지도록, 유리층에 조사된다. 이것에 의해, 유리층의 중앙부에서는, 제1 레이저 광에서 강도가 상대적으로 높은 부분이 조사되는 시간이 짧아지는 한편으로, 유리층의 양 가장자리부에서는, 제1 레이저 광에서 강도가 상대적으로 높은 부분이 조사되는 시간이 길어진다. 이 때문에, 유리층에서는, 중앙부와 양 가장자리부에서 제1 레이저 광의 조사에 의한 입열량(入熱量)이 균일화된다. 따라서, 유리층의 중앙부가 결정화했거나, 용융하지 않았던 유리 가루가 유리층의 양 가장자리부 근방에 잔존했거나 하는 것을 방지하고, 유리층의 중앙부 및 양 가장자리부를 적절히 용융시킬 수 있다. 따라서, 이들 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체를 제조하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 제1 레이저 광은, 유리층의 폭방향에서 쌍봉부 각각의 피크값이 양 가장자리부 각각의 외측에 위치하도록, 유리층에 조사되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 레이저 광의 조사 영역이 유리층에 대해서 그 폭방향으로 다소 어긋나도, 제1 레이저 광의 강도는, 유리층의 중앙부에 비해 유리층의 양 가장자리부에서 높아진다. 따라서, 용융하지 않았던 유리 가루가 양 가장자리부 근방에 잔존하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 제1 레이저 광은, 제1 유리 부재측으로부터 제1 유리 부재를 통하여 유리층에 조사되는 것이 바람직하다. 이 경우, 유리층에서의 제1 유리 부재측의 부분이 충분히 가열되므로, 제1 유리 부재에 대한 유리층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 게다가, 유리층에서의 제1 유리 부재와 반대측 부분(즉, 유리층에서 제2 유리 부재와 용착되는 부분)이 입열 과다에 의해서 결정화하는 것이 방지되므로, 제2 유리 부재에 대한 유리층의 용착 상태를 균일화할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법은, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 공정 전에, 제1 유리 부재에 배치된 유리층의 일부에 제3 레이저 광을 조사함으로써, 유리층의 일부를 용융시켜, 유리층에 레이저 광 흡수부를 형성하는 공정을 더 포함하며, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 공정에서는, 레이저 광 흡수부를 조사 개시 위치로 하여, 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층에 제1 레이저 광을 조사하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 제1 유리 부재에 배치된 유리층의 레이저 광 흡수율은, 유리층이 용융하면 급격하게 높아진다. 이 때문에, 제1 유리 부재에 배치된 유리층을 용융시키기 위해서, 단지, 용착 예정 영역을 따라서 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜도, 레이저 광의 조사 개시 위치로부터, 유리층이 그 폭방향 전체에 걸쳐서 용융한 안정 상태의 영역에 이르기까지, 유리층이 그 폭방향 전체에 걸쳐서 용융하고 있지 않는 불안정 상태의 영역이 출현해 버린다. 단, 레이저 광의 조사 개시 위치에서 유리층을 그 폭방향 전체에 걸쳐서 용융시킬 것 같은 레이저 파워로 레이저 광을 조사하면, 유리층이 입열 과다에 의해서 결정화할 우려가 있다.
이에, 유리층을 용융시켜 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키기 전에, 유리층의 일부에 제3 레이저 광을 조사하여 유리층의 일부를 용융시켜, 제3 레이저 광을 조사하고 있지 않는 부분보다도 레이저 흡수율이 높은 레이저 광 흡수부를 유리층에 미리 형성한다. 그리고, 이 레이저 광 흡수부를 조사 개시 위치로 하여, 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층에 제1 레이저 광을 조사한다. 이와 같이, 제1 레이저 광의 조사 개시 위치가 이미 레이저 광 흡수부로 되어 있으므로, 제1 레이저 광의 조사를 개시하는 기점(起点) 부근으로부터 바로, 유리층이 그 폭방향 전체에 걸쳐서 용융한 안정 상태의 영역으로 할 수 있다. 이 때문에, 유리층이 결정화할 것 같은 레이저 파워로 레이저 광을 조사할 필요도 없다. 그리고, 이와 같은 안정 상태의 유리층을 매개로 하여 제1 유리 부재와 제2 유리 부재가 용착되므로, 용착 상태를 균일화할 수 있다.
　본 발명에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체를 제조하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 관한 유리 용착 방법의 일 실시 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 평면도이다.
도 5는 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 유리층의 폭방향에서의 가소성용 레이저 광의 빔 프로파일과 유리층과의 위치 관계를 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 유리층의 연장 방향에서의 가소성용 레이저 광의 빔 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 11은 유리층의 폭방향에서의 유리층의 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 12는 유리층의 폭방향에서의 가소성용 레이저 광의 빔 프로파일과 유리층과의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 유리층의 온도와 레이저 광 흡수율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 레이저 파워와 유리층의 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 유리층의 폭방향에서의 유리층의 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 16은 유리층의 폭방향에서의 유리층의 온도 분포를 나타내는 도면이다.
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 도시된 바와 같이, 유리 용착체(1)는, 용착 예정 영역(R)을 따라서 형성된 유리층(3)을 매개로 하여, 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. 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 이루어지고, 용착 예정 영역(R)을 따르도록 소정의 폭으로 직사각형 고리 모양으로 형성되어 있다.
다음에, 상술한 유리 용착체(1)를 제조하기 위한 유리 용착 방법(유리 부재(4)와 유리 부재(5)를 용착하여 유리 용착체(1)를 제조하기 위해서, 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시켜 유리층 정착 부재를 제조하는 유리층 정착 방법을 포함함)에 대해서 설명한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 디스펜서(dispenser)나 스크린 인쇄 등에 의해서 프리트 페이스트(frit paste)를 도포함으로써, 용착 예정 영역(R)을 따라서 유리 부재(4)의 표면(4a)에 페이스트층(6)을 형성한다. 프리트 페이스트는, 예를 들면, 저융점 유리(바나듐 인산계 유리, 납붕산 유리 등)로 이루어지는 분말상(狀) 유리 프리트(유리 가루, 2), 산화철 등의 무기 안료인 레이저 광 흡수성 안료(레이저 광 흡수재), 아세트산 아밀 등인 유기용제 및 유리의 연화점 온도 이하에서 열분해하는 수지 성분(아크릴 등)인 바인더를 혼련한 것이다. 즉, 페이스트층(6)은, 유기용제, 바인더, 레이저 광 흡수성 안료 및 유리 프리트(2)를 포함하고 있다.
이어서, 페이스트층(6)을 건조시켜 유기용제를 제거한다. 이것에 의해, 직사각형 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역(R)을 따르도록, 유리층(3)이 소정의 폭으로 유리 부재(4)에 배치되게 된다. 즉, 유리층(3)은, 바인더, 레이저 광 흡수성 안료 및 유리 프리트(2)를 포함하고 있다. 또한, 유리 부재(4)의 표면(4a)에 배치된 유리층(3)은, 유리 프리트(2)의 입자성 등에 의해서 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성을 상회하는 광 산란이 일어나고, 레이저 광 흡수율이 낮은 상태로 되어 있다(예를 들면, 가시광선 하에서는, 유리층(3)이 하얗게 보인다).
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 유리 부재(4)에 대해서 유리층(3)을 연직(鉛直) 방향 상측에 위치시킨 상태에서, 유리 부재(4)를 재치대(載置台, 7) 상에 재치(載置)한다. 그리고, 용착 예정 영역(R)을 따라서 직사각형 고리 모양으로 형성된 유리층(3)의 1개의 모서리부에 집광 스포트(spot)를 맞추어 레이저 광(제3 레이저 광, L1)을 조사한다. 이 레이저 광(L1)의 스포트 지름은, 유리층(3)의 폭보다 크게 되도록 설정되고, 유리층(3)에 조사되는 레이저 광(L1)의 레이저 파워가 유리층의 폭방향(레이저 광(L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향)에서 동일한 정도로 되도록 조정되어 있다. 이것에 의해, 유리층(3)의 일부가 폭방향 전체에 동등하게 용융되어, 레이저 광의 흡수율이 높은 레이저 광 흡수부(8a)가 폭방향 전체에 걸쳐서 형성된다.
그 후, 도 4에 도시된 바와 같이, 유리층(3)의 나머지 3개의 모서리부에도, 마찬가지로 레이저 광(L1)을 순서대로 조사하여 레이저 광 흡수부(8b, 8c, 8d)를 형성한다. 또한, 레이저 광 흡수부(8a ~ 8 d)에서는, 유리 프리트(2)의 용융에 의해서 그 입자성이 무너지는 등으로 인해서 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저하게 나타나고, 이 부분의 레이저 광 흡수율은, 레이저 광(L1)이 조사되지 않았던 부분에 비해 높은 상태가 된다(예를 들면, 가시광선 하에서는, 레이저 광 흡수부(8a ~ 8 d)에 대응하는 모서리부만이 검게 혹은 푸르게 보인다).
이어서, 도 5, 6에 도시된 바와 같이, 레이저 광 흡수부(8a)를 기점(起點, 조사 개시 위치)으로 하여, 유리층(3)에 집광 스포트를 맞추어 레이저 광(제1 레이저 광, L2)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 조사한다. 즉, 레이저 광 흡수부(8a)를 조사 개시 위치로 하여, 용착 예정 영역(R)을 따라서 레이저 광(L2)의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층(3)에 레이저 광(L2)을 조사한다. 이 때, 레이저 광(L2)은, 유리 부재(4)에 대해서 유리층(3)을 연직(鉛直) 방향 상측에 위치시킨 상태에서, 재치대(7)에 마련된 개구(도시하지 않음), 및 유리 부재(4)를 통하여, 유리 부재(4)측으로부터 유리층(3)에 조사된다(레이저 광(L1)도 마찬가지임). 이것에 의해, 바인더가 가스화하여 유리층(3)으로부터 제거됨과 아울러 유리층(3)이 용융·재고화하고, 유리 부재(4)의 표면(4a)에 유리층(3)이 눌어붙어 정착시켜져(가소성), 유리층 정착 부재가 제조된다.
여기서, 가소성용 레이저 광(L2)의 조사 영역은, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 유리층(3)에서 링 모양으로 되어 있다. 이 때, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 유리층(3)의 폭방향에서, 레이저 광(L2)의 빔 프로파일(강도 분포)의 쌍봉부(M, 레이저 광의 강도가 상대적으로 높은 볼록한 모양의 부분) 각각은, 유리층(3)의 양 가장자리부(3b) 각각에 겹쳐져 있고, 쌍봉부(M) 각각의 피크값(Mp)은, 양 가장자리부(3b) 각각의 외측에 위치하고 있다.
그리고, 유리층(3)의 가소성 시에는, 레이저 광 흡수율이 미리 높여졌던 레이저 광 흡수부(8a)를 조사 개시 위치로 하여 레이저 광(L2)의 조사를 개시하고 있기 때문에, 조사 개시 위치로부터 바로, 유리층(3)이 폭방향 전체에 걸쳐서 용융 한다. 이것에 의해, 용착 예정 영역(R) 전역에 걸쳐서, 유리층(3)의 용융이 불안정하게 되는 불안정 영역이 저감되고, 유리층(3)의 용융이 안정한 안정 영역으로 된다. 또, 나머지 3개의 모서리부에도 각각 레이저 광 흡수부(8b ~ 8d)를 마련하고 있기 때문에, 유리 용착체로서 기능시킬 때에 부하가 걸리기 쉬운 모서리부가, 가소성 시에 확실히 용융한다. 또한, 유리 부재(4)의 표면(4a)에 정착시켜진 유리층(3)은, 용착 예정 영역(R) 전역에 걸쳐서, 유리 프리트(2)의 용융에 의해서 그 입자성이 무너지는 등으로 인해서 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저하게 나타나고, 레이저 광 흡수율이 높은 상태로 된다.
유리층(3)의 가소성에 이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 유리층 정착 부재(10, 즉, 유리층(3)이 정착한 유리 부재(4))에 유리층(3)을 사이에 두고 유리 부재(5)를 서로 겹친다. 이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 유리층(3)에 집광 스포트를 맞추어 레이저 광(제2 레이저 광, L3)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 조사한다. 즉, 용착 예정 영역(R)을 따라서 레이저 광(L3)의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층(3)에 레이저 광(L3)을 조사한다. 이것에 의해, 용착 예정 영역(R) 전역에 걸쳐서 레이저 광 흡수율이 높고 또한 균일한 상태로 되어 있는 유리층(3)에 레이저 광(L3)이 흡수되어, 유리층(3) 및 그 주변 부분(유리 부재(4, 5)의 표면(4a, 5a) 부분)이 용융·재고화(본소성)하고, 유리 부재(4)와 유리 부재(5)가 용착 예정 영역(R)을 따라서 용착되어 유리 용착체(1)를 얻을 수 있다(용착에서는, 유리층(3)이 용융하고, 유리 부재(4, 5)가 용융하지 않는 경우도 있음). 또한, 레이저 광(L3)의 조사는, 유리층(3)의 전체에 대해서 일괄로 실시하는 것이라도 괜찮다.
이상 설명한 바와 같이, 유리 용착체(1)를 제조하기 위한 유리 용착 방법(유리층 정착 방법을 포함함)에서는, 유리층(3)을 용융시켜, 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시킬 때에(즉, 가소성 시에), 링 모양의 조사 영역을 가지는 레이저 광(L2)이 유리층(3)에 조사된다. 그리고, 레이저 광(L2)은, 유리층(3)의 폭방향에서 레이저 광(L2)의 빔 프로파일의 쌍봉부(M) 각각이 유리층(3)의 양 가장자리부(3b) 각각에 겹쳐지도록, 유리층(3)에 조사된다. 이것에 의해, 도 10에 도시된 바와 같이, 유리층(3)의 중앙부(3a)에서는, 레이저 광(L2)에서 강도가 상대적으로 높은 부분이 조사되는 시간이 짧아지는 한편으로, 유리층(3)의 양 가장자리부(3b)에서는, 레이저 광(L2)에서 강도가 상대적으로 높은 부분이 조사되는 시간이 길어진다. 이 때문에, 유리층(3)에서는, 중앙부(3a)와 양 가장자리부(3b)에서 레이저 광(L2)의 조사에 의한 입열량이 균일화되고, 도 11에 도시된 바와 같이, 유리층(3)의 전체에서 온도가 융점(Tm)보다도 높고 또한 결정화 온도(Tc)보다도 낮아진다. 따라서, 가소성 시에, 유리층(3)의 중앙부(3a)가 결정화하거나, 용융하지 않았던 유리 프리트(2)가 유리층(3)의 양 가장자리부(3b) 근방에 잔존했거나 하는 것을 방지하고, 유리층(3) 전체를 적절히 용융시킬 수 있다. 따라서, 이 유리 용착 방법에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체(1)를 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 유리 부재(4)와 유리 부재(5)를 용착할 때에는(즉, 본소성 시에는), 예를 들면 유리층(3)의 양 가장자리부(3b)가 다소 용융하지 않아도, 가소성이 확실히 행해지고 있으면, 용착 상태가 불균일하게 되었거나, 유리층(3)의 유리 프리트(2)가 오염물로서 잔존했거나 하는 사태는 발생하지 않는다. 이와 같이, 유리층(3)의 가소성 상태는, 유리층(3)의 본소성 상태를 좌우하는 것이기 때문에, 가소성용 레이저 광의 조사 조건은, 본소성용 레이저 광의 조사 조건에 비해 엄격하게 된다.
또, 가소성용 레이저 광(L2)은, 유리층(3)의 폭방향에서 쌍봉부(M) 각각의 피크값(Mp)이 유리층(3)의 양 가장자리부(3b) 각각의 외측에 위치하도록, 유리층(3)에 조사된다. 이것에 의해, 도 12에 도시된 바와 같이, 위치(P0)에 대해서 위치(P1) 혹은 위치(P2)와 같이, 레이저 광(L2)의 조사 영역이 유리층(3)에 대해서 그 폭방향으로 다소 어긋나도, 레이저 광(L2)의 강도는, 유리층(3)의 중앙부(3a)에 비해 유리층(3)의 양 가장자리부(3b)에서 높아진다. 따라서, 용융하지 않았던 유리 프리트(2)가 유리층(3)의 양 가장자리부(3b) 근방에 잔존하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또, 가소성용 레이저 광(L2)은, 유리 부재(4)측으로부터 유리 부재(4)를 통하여 유리층(3)에 조사된다. 이것에 의해, 유리층(3)에서의 유리 부재(4)측의 부분이 충분히 가열되므로, 유리 부재(4)에 대한 유리층(3)의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 게다가, 유리층(3)에서의 유리 부재(4)와 반대측 부분(즉, 유리층(3)에서 유리 부재(5)와 용착되는 부분)이 입열 과다에 의해서 결정화하는 것이 방지되므로, 유리 부재(5)에 대한 유리층(3)의 용착 상태를 균일화할 수 있다.
또, 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시키기 전에(즉, 가소성 전에), 유리층(3)의 일부에 레이저 광(L1)을 조사함으로써 유리층(3)에 레이저 광 흡수부(8a)를 형성하고, 가소성 시에는, 레이저 광 흡수부(8a)를 조사 개시 위치로 하여, 용착 예정 영역(R)을 따라서 레이저 광(L2)의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층(3)에 레이저 광(L2)을 조사한다. 이와 같이, 레이저 광(L2)의 조사 개시 위치가 이미 레이저 광 흡수부(8a)로 되어 있으므로, 레이저 광(L2)의 조사를 개시하는 기점 부근으로부터 바로, 유리층(3)이 그 폭방향 전체에 걸쳐서 용융한 안정 상태의 영역으로 할 수 있다. 이 때문에, 유리층(3)이 결정화할 것 같은 레이저 파워로 레이저 광(L2)을 조사할 필요도 없다. 그리고, 이와 같은 안정 상태의 유리층(3)을 매개로 하여 유리 부재(4)와 유리 부재(5)가 용착되므로, 유리 용착체(1)에서 용착 상태를 균일화할 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 가소성용 레이저 광(L2)은, 유리 부재(4)와 반대측으로부터 유리 부재(4)를 통하지 않고 유리층(3)에 조사되어도 괜찮다.
또, 가소성용 레이저 광(L2)의 조사 대상이 되는 유리층(3)은, 바인더, 레이저 광 흡수성 안료 및 유리 프리트(2)를 포함한 것으로 한정되지 않고, 유기용제, 바인더, 레이저 광 흡수성 안료 및 유리 프리트(2)를 포함한 페이스트층(6)에 상당하는 것이나, 유기용제 및 바인더를 포함하지 않고, 레이저 광 흡수성 안료 및 유리 프리트(2)를 포함한 것이라도 괜찮다. 또, 유리 프리트(2)는, 유리 부재(4, 5)의 융점보다도 낮은 융점을 가지는 것으로 한정되지 않고, 유리 부재(4, 5)의 융점 이상의 융점을 가지는 것이라도 괜찮다. 또, 레이저 광 흡수성 안료는, 유리 프리트(2) 자체에 포함되어 있어도 괜찮다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체를 제조하는 것이 가능해진다.
1 … 유리 용착체 2 … 유리 프리트(유리 가루)
3 … 유리층 4 … 유리 부재(제1 유리 부재)
5 … 유리 부재(제2 유리 부재) 8a ~ 8d … 레이저 광 흡수부
10 … 유리층 정착 부재 R … 용착 예정 영역
L1 … 레이저 광(제3 레이저 광) L2 … 레이저 광(제1 레이저 광)
L3 … 레이저 광(제2 레이저 광)

Claims (5)

  1. 제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서,
    연장하는 용착 예정 영역을 따르도록, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을 소정의 폭으로 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과,
    상기 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 상기 유리층에 상기 제1 레이저 광을 조사함으로써, 상기 유리층을 용융시켜, 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키는 공정과,
    상기 유리층이 정착한 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 사이에 두고 상기 제2 유리 부재를 서로 겹치고, 상기 유리층에 제2 레이저 광을 조사함으로써, 상기 제1 유리 부재와 상기 제2 유리 부재를 용착하는 공정을 포함하며,
    상기 유리층의 폭방향에서의 상기 제1 레이저 광의 빔 프로파일은 쌍봉부(雙峰部)를 가지며, 상기 제1 레이저 광은, 상기 유리층의 폭방향에서 상기 쌍봉부 각각이 상기 유리층의 양 가장자리부 각각에 겹쳐지도록, 또한 상기 유리층의 폭방향에서 상기 쌍봉부 각각의 피크값이 상기 유리층의 양 가장자리 각각과 일치하지 않도록, 상기 유리층에 조사되는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 레이저 광은, 상기 유리층의 폭방향에서 상기 쌍봉부 각각의 피크값이 상기 양 가장자리부 각각의 외측에 위치하도록, 상기 유리층에 조사되는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 레이저 광은, 상기 제1 유리 부재측으로부터 상기 제1 유리 부재를 통하여 상기 유리층에 조사되는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키는 공정 전에, 상기 제1 유리 부재에 배치된 상기 유리층의 일부에 제3 레이저 광을 조사함으로써, 상기 유리층의 일부를 용융시켜, 상기 유리층에 레이저 광 흡수부를 형성하는 공정을 더 포함하며,
    상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키는 공정에서는, 상기 레이저 광 흡수부를 조사 개시 위치로 하여, 상기 용착 예정 영역을 따라서 상기 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 상기 유리층에 상기 제1 레이저 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
  5. 제1 유리 부재에 유리층을 정착시켜 유리층 정착 부재를 제조하는 유리층 정착 방법으로서,
    연장하는 용착 예정 영역을 따르도록, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 상기 유리층을 소정의 폭으로 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과,
    상기 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 상기 유리층에 상기 제1 레이저 광을 조사함으로써, 상기 유리층을 용융시켜, 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키는 공정을 포함하며,
    상기 유리층의 폭방향에서의 상기 제1 레이저 광의 빔 프로파일은 쌍봉부(雙峰部)를 가지며, 상기 제1 레이저 광은, 상기 유리층의 폭방향에서 상기 쌍봉부 각각이 상기 유리층의 양 가장자리부 각각에 겹쳐지도록, 또한 상기 유리층의 폭방향에서 상기 쌍봉부 각각의 피크값이 상기 유리층의 양 가장자리 각각과 일치하지 않도록, 상기 유리층에 조사되는 것을 특징으로 하는 유리층 정착 방법.
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