KR20020093877A - 소형 박판유리의 제조를 위한 반제품으로서 비교적 넓은박판유리 및 상기 소형 박판유리들의 제조방법 - Google Patents

소형 박판유리의 제조를 위한 반제품으로서 비교적 넓은박판유리 및 상기 소형 박판유리들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

소정의 기하학적 구조를 갖는 소형 박판유리(2)의 제조는 통상적으로 비교적 넓은 박판유리(1)로부터 절단하므로 써 이루어진다. 그 다음 상기 절단된 소형 박판유리(2)들은 예를 들어 "전자부품 패키징"을 위하여 접합재료, 특히 땜 유리로 이루어진 땜 테두리(3)와 함께 다른 부품과 결합된다. 상기 소형 박판유리(2)들의 제조 및 접합할 때 처리공정을 개선하기 위하여, 본 발명은 스크린 인쇄 또는 스텐실 인쇄공정을 이용하여, 바람직하게는 절단기준선을 따라 양쪽 면에 패턴을 형성한 비교적 넓은 하나의 박판유리(1)를 제작한 다음, 이어서 상기 넓은 박판유리(1)를 간단한 절단방법으로, 바람직하게는 기계적 절단방법으로 작게 구조화된 소형 박판유리(2)들로 낱개로 분리할 수 있도록 되어있다. 또한 상기 넓은 박판유리(1)가 지지재료 위에 부착되어 있을 경우에는 연삭절단에 의한 분리가 가능하다.

Description

소형 박판유리의 제조를 위한 반제품으로서 비교적 넓은 박판유리 및 상기 소형 박판유리들의 제조 방법{Method for Producing Small, Sheet Glass Plates and Larger Sheet Glass Plates as Semi-finished Products for Producing the Former}
저술한 바와 같은 종류의 소형 박판유리들은 특수기술분야, 특히 전자구성소자들을 제조할 때 필요로 하는 것이다.
그리하여 압전발진기, 탄성표면파 필터, 전하결합소자등과 같은 초소형 전자장치 및 광전소자들을 밀봉, 즉, 이른바 "전자부품 패키징(Electronic Packaging)"을 할 때, 특히 최소한 한쪽 면 또는 부분적으로 박판유리로 폐쇄된 소형 내지 극소형 용기들이 사용된다. 초소형 전자장치 및 광전소자들을 밀봉할 때 박판유리로 이루어진 용기 커버들이 빈번하게 사용된다. 이때 이러한 초소형 박판유리의두께(s)는 통상적으로 10 ㎛ ≤s≤ 500 ㎛의 범위이다. 이때 각종 기하학적 구조(직4각형, 원형, 등등)를 갖는 박판유리들을 사용하게 된다. 그와 같은 박판유리로 제작된 부품들의 모서리 길이 내지 직경은 통상적으로 겨우 수 밀리미터 밖에 안 된다.
소형 박판유리들은 또한 초소형 전자 및 기계 조립부품을 제조할 때 구조부품으로서 사용된다. 따라서 예를 들어 독일 특허명세서 제DE 196 49 332호에서 압전발진기를 2개의 박판유리 사이에 위치시켜서 서로 결합시키는 방법이 공개되었다. 그와 같은 복합구조들은 구조높이가 낮으며, 이들을 하나의 지지판 위에 탑재하고 접촉연결이 가능하다.
이와 같이 마이크로 전자 및 광전자 부품들의 밀봉체 폐쇄부품으로서 뿐만 아니라 마이크로 전자 및 마이크로 기계부품의 조립소자로서 박판유리를 사용할 때 연결결합은 접착 또는 용접에 의하여 이루어진다. 납땜 용접의 경우에는 금속 또는 유리 땜납이 접합물질로 사용된다. 이때 대부분의 경우 유리 땜납을 사용한다.
그와 같은 소형 박판유리들은 선행기술(일본특허 Derweut-발췌)에 따라 통상적으로 비교적 넓은 박판유리로부터 절단하여 제작되고 있다. 이때 절단 분리과정은 회전식 다이아몬드공구를 사용하여 연삭절단 또는 천공 공정에 의하여 이루어진다. 이때 이 공정이 박판유리의 강도에 결정적인 영향을 미치기 때문에 모서리에 대한 고도의 품질이 요구된다.
통상적으로 먼저 전술한 방법으로 분할한 다음, 후속하는 가공단계(조립 및 접합 공정)를 거치게 된다. 밀봉에 사용된 접합기술에서 사용되는 현재의 여러 가지 경우에 있어서 박판유리들은 용접공정에 의하여 케이싱과 연결된다. 이때 많은 응용방법에 있어서는, 분배기를 이용하여 납땜재료가 유리 위에 도포된다.
통상적으로 상기 납땜재료는 박판유리의 가장자리 부분에 도포되고, 따라서 통상 얇고 폐쇄된 테두리 모양의 윤곽선을 형성한다. 통상적으로 이때 유리땜납 또는 금속땜납이 사용된다. 실제에 있어서 또한 부분적으로 사용하여, 땜납을 접합부위에 주입하는 또 다른 방법은 예비소결된 땜납테두리를 사용하는 것이다. 이를 위해서는 박판유리들과, 마찬가지로 유리땜납으로 예비소결된 매우 얇은 별도의 땜납테두리와의 사이에, 그리고 또한 케이싱에 대해서도 서로 맞추어 위치시키고 부분적으로 고정시켜야 한다.
그와 같은 후속가공에 있어서는 박판유리들의 크기가 작은 측면, 두께, 질량 및 사용된 땜납테두리 때문에 취급 및 위치조정을 할 때 문제가 나타난다. 특히 두께가 얇은 개별 땜납테두리에 있어서 그와 같은 취급문제점이 강하게 나타난다. 한편 박판유리는 비교적 부서지기 쉽고, 다른 한편으로는 취급시 나타나는 접착력에 대한 중력의 비율이 낮다는 것이다. 특히 개별 박판유리들과 땜납테두리들의 확실한 결합은 어렵기 때문에 대부분의 응용분야에 있어서는 오직 개별 부품들의 수동처리 만이 가능하다. 이러한 수동처리는 시간집약적, 인원집약적(노동집약적)이며, 따라서 비용집약적이다. 그뿐만 아니라 그와 같은 처리 및 개별 박판유리의 이송 시에는 파손 및 오염 때문에 불량품이 증가한다.
모두에 기술된 바와 같이 본 발명의 목적은 소형 박판유리들의 이송방법을 단순화하여, 개개의 소형 박판유리들의 합리적인 제조공정을 제공하며, 특히 접합공정 직전의 개별 박판유리들의 위치결정 및 조정과 같은 처리공정을 단순화하고, 보다 고도의 자동화가 가능하도록 비교적 넓은 박판유리로부터 절단하여 특정한 소정의 기하학적 구조와 밀리미터 범위의 측면 길이를 갖는 소형 박판유리들을 제조하는 방법과, 상기 소형 박판유리들을 제조하기 위한 반제품으로서 비교적 넓은 박판유리를 형성시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기 방법과 관련한 본 발명에 따른 과제는 다음과 같은 단계를 통하여 해결된다. 즉,
- 비교적 넓은 박판유리의 한쪽 면을 절단기준선의 사전설정 하에 절단할 소형 박판유리의 접합부위형상과 일치하는 접합재료와 함께 인쇄하는 단계 및
- 인쇄된 접합재료와 함께 절단기준선을 따라 절단하므로 써 소형 박판유리들을 낱개로 분리하는 단계.
바람직하게는 이때 본 발명의 계속적인 발전적 방법에 의하여 낱개로 분리하기 전에 상기 넓은 박판유리의 절단기준선을 따라 레이저 광선을 이용하여 일정한 깊이로 금을 to긴다.
소정의 기하학적 구조와 밀리미터 범위의 측면 치수(길이)를 갖는 다수의 소형 박판유리들을 제조하기 위한 반제품으로서 센티미터 범위의 측면 치수(길이)를 갖는 비교적 넓은 박판유리에 있어서, 본 발명의 과제는 넓은 박판유리의 한쪽 면에 절단기준선들을 사전에 설정하고, 절단 분리할 소형 박판유리들의 접합부위의 형상과 일치하는 접합재료를 부착하고, 바람직하게는 절단기준선을 연하여 소정의 깊이로 금을 새기므로 써 해결된다.
본 발명의 본질은 작은 박판유리들의 기하학적 구조와 일치하는 비교적 넓은 박판유리기판을 제조하는데 있으며, 그렇게 제조된 넓은 박판유리는 접합공정 직전에 비로소 각각 작은 박판유리들로 분리된다. 우선 아직은 서로 붙어있는 넓은 그와 같은 박판유리는 유리기판표면에 접착용가재가 이미 도포되어 있고, 상기 유리기판과 견고히 결합되어 있다는 것이 특징이다. 또한 그와 같이 작은 박판유리들의 기하학적 구조와 일치하는 넓은 박판유리 아랫면에 절단 금을 형성시켜 접합공정 직전에 간단한 기계적 절단을 통하여 상기 넓은 박판유리를 고도의 가장자리 품질을 갖는 기하학적으로 정의된 개별유리판들을 낱개로 분리할 수 있다. 또한 상기 개별분리는 유도열에 의하여 국부적으로 작용하는 기계적 장력에 의하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 장점으로서는 상기 박판유리들의 간단한 이송방법과, 특히 소형 개별 박판유리들의 경제적인 제작 프로그램, 및 접합공정 직전에 소형 박판유리들의 처리 내지 위치결정과 조정을 간소화하고, 보다 고도로 자동화할 수 있는 방법들을 들 수 있다.
전자소자들을 얇은 유리판으로 제작 내지 밀봉하는 공정개선을 위한 또 다른 방법은 먼저 구조화된 전체 박판유리들을 해당 수의 케이스 부품들과 접합하고, 상기 접합공정 후에 비로소 기계적 절단에 의하여 낱개로 분리하는 것이다. 또한 개별분리(절단)는 순수하게 기계적이 아니고, 유도열에 의하여 국지적으로 작용하는 기계적 응력에 의하여, 예를 들어 부분적 레이저광선 조사에 의하여 이루어질 수도 있다.
소정의 테두리 폭을 갖고 있고, 절단기준선 주변을 따라 절단될 작은 박판유리들 위에 형성되는 테두리 모양의 접합재료의 구조를 인쇄하면 낱개의 소형 박판유리들을 다른 부품들의, 특히 평탄한 부품들의 가장자리와의 접합을 용이하게 하는 장점을 갖는다.
접합재료와 함께 비교적 넓은 박판유리의 인쇄는 상응하는 기하학적 구조의 경제적이고 효율적인 제작을 보장하는 스크린 인쇄를 이용하면 유리하게 이루어질 수 있다. 또한 원칙적으로 다른 인쇄기술, 예를 들어 스텐실(stencil) 인쇄기술도 사용될 수 있다.
접합재료로서는 주로 통상적인 인쇄기술, 특히 스크린 인쇄를 이용하여 훌륭하게 가공할 수 있고, 박판유리에 잘 접착하는 땜유리를 사용한다.
박판유리용 유리재료로서는 작은 박판유리들을 사용할 때 요구되는 기계적 및 화학적 특성을 갖도록 특별한 정도로 인발된 붕규산염유리가 적합하다.
소형 개별 박판유리들을 제조할 때, 본 발명의 발전적 방법에 따라 인쇄하여 금을 새긴 넓은 박판유리를 지지재료 위에, 특히 바람직하게는 기계적으로 당겨서 고정되는 플라스틱 지지필름 위에 부착하면, 특별한 처리공정상의 장점들을 달성하게 된다. 그렇게 하므로 써 또한 인쇄된 넓은 박판유리에 금을 새기지 않고 상기 지지재료 위에 부착한 다음, 연삭절단공정을 통하여 작은 박판유리로 분리하는 본 발명의 발전적 방법이 가능하다.
첨부도면에 도시한 2개의 실시예를 이용하여 또 다른 실시예에 관하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 비교적 넓은 박판유리를 절단하여 밀리미터 범위의 소정의 기하학적 구조와 측면 크기로 소형 박판유리들을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 밀리미터 범위의 측면 크기를 갖는 작은 판유리들을 제조하기 위한 반제품으로서 센티미터 범위의 치수를 갖는 비교적 넓은 판유리에 관한 것이다.
1도는 소형 장방형 박판유리들을 제조하기 위한 반제품으로서 본 발명에 따른 구조를 이루고 금을 새긴 비교적 넓은 박판유리의 제1실시예를 보여주는 평면도이다.
제2도는 제1도의 A-A 절단선을 연하는 단면도이다.
제3도는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 형성된 6각형 구조의 박판유리 반제품을 보여주는 평면도이다.
제1도는 제2도의 단면도와 함께 본 발명에 따라 구성된 장방형 구조의 넓은 박판유리(1)를 도시하고 있다. 상기 넓은 박판유리(1)는 수센티미터 범위의 모서리 길이(B, L)들을 가지고 있다.
전술한 넓은 박판유리(1)는 절단, 즉, 낱개로 절단할 소형 박판유리(2)들의 형상구조와 일치하면서 모서리 길이(b, l)를 갖는 다수의 작은, 마찬가지로 장방형의 절취부분으로 분할되며, 이때 상기 소형 박판유리(2)들은 절단된 상태로 각각 절취부분으로서 떼어내도록 되어있다. 상기 소형 박판유리(2)들의 모서리 길이들은 수밀리미터 범위의 길이이다. 나중에 각각 소형 박판유리(2)들을 형성하는 각 절취부분은 가장자리 부분에 부착된 땜 유리로 이루어진 땜 테두리(3)를 각각 갖고 있으며, 상기 땜 테두리(3)는 나중의 접합부위의 형상과 일치하게, 그리고 또한 본 실시예에서 장방형으로 형성도어 있다.
그와 같이 상기 박판유리(1)의 윗면에 땜 유리로 형성된 땜 테두리(3)는 스크린 인쇄 등을 이용하여 1개 또는 그 이상의 작업공정을 통하여 부착된다. 통상적인 땜 테두리(3)의 폭(d)(제2도)은 300㎛ ≤ d ≤ 900㎛의 범위이다. 상기 땜 테두리(3)의 두께(h)는 통상적으로 15㎛ ≤ h ≤ 200㎛의 범위이다. 상기 땜 테두리(3)의 간격은 통상적으로 0㎛ ≤c ≤500㎛ 범위이다.
이때 상기 넓은 박판유리(1)는 땜 물질로 도포되어 있지 않고 빙 둘러 싼 여백을 가지고 있다. 이때 여백너비(rL, rB)는 통상적으로 수 밀리미터의 범위이다.
상기 넓은 박판유리(1)를 작은 절취부분들로 분할하는 것은 도면에 점선으로 표시한 바와 같이 후면에 새겨진 갈라진 금(5)에 의하여 이루어진다. 상기 새긴 금(5)은 상기 넓은 박판유리(1)의 하측표면에서 시작하여 유리기판의 두께(s) 보다 작은 깊이(t)로 형성된다(제2도).
후면에 모양과 깊이를 설정하여 새긴 상기 새긴 금(5)은 주로 레이저광선조사로 발생되는 유도열에 기인하는 응력에 의하여 형성된다. 상기 새긴 금(5)들은 넓은 박판유리(1) 전체에 걸쳐 주로 일직선으로 형성된다.
그와 같이 집광된 레이저광에 의한 국부가열을 한 다음, 냉각시켜 가공재료의 파열강도를 초과하는 열기계공학적 응력을 유도(발생)시키는 레이저광선에 의한 균열형성방법은 여러 가지의 특허명세서들, 예를 들어 유럽특허 제EP 0 872 303 A2호, 독일특허 제DE 693 04 194 T2호 및 독일특허 제DE 43 05 107 C2호에 공지되어 있다.
전술한 레이저광선에 의한 균열형성방법들은 특히 초점의 구성 면에서 상이하다. 즉, 독일특허 제DE 693 04 194 T2호에 따른 방법은 냉각점이 뒤따르는 타원형단면의 레이저광선을 사용한다.
상기 유럽특허 제EP 0 872 303 A2호는 초점이 U-자형 내지 V-자형 형상으로서 절단방향으로 열리는 레이저광선에 의한 균열형성방법을 기술하고 있다. 또한 X-자형 초점으로 수정된 초점형상을 기술하고 있다.
상기 독일특허 제DE 43 05 107 C2호에서는 레이저광선 단면이 가공물 표면 위에 선형으로 나타나도록 형성되고, 이때 광선단면의 길이와 폭의 비율을 조정할 수 있는 레이저광선에 의한 균열형성방법을 기술하고 있다.
선행특허출원 제198 30 237.1-45호에 의하여 집중적인 냉각부위를 갖는 점모양의 초점을 발생하는 것도 또한 선행기술에 속한다.
선행특허출원 제199 59 921.1호에 의하여 단부에 최대강도를 나타내는 특수선형 절단점들도 또한 선행기술에 속한다.
이와 같은 초점들은 모두 본 발명의 범위 내에서 상기 넓은 박판유리(1)의 절단 금을 to기기 위하여 이용될 수 있다.
레이저광선에 의한 균열형성을 할 때 공정특유의 장점 때문에 넓은 박판유리(1)를 낱개로 절단한 다음에 소형 박판유리(2)들은 아무런 과도한 모서리 손상이 나타나지 않으므로 모서리에 대한 사후연마가공을 필요로 하지 않는다.
상기 넓은 박판유리(1)에 사용될 유리가공재료로서는 다른 가공재료 외에 특히 두께 범위가 100㎛ ≤ s ≤ 500㎛의 인발된 붕규산염유리(SCHOTT DESAG회사 제품인 D263형 또는 AF45형)가 사용된다.
전수한 바와 같은 방법으로 구성된 넓은 박판유리(1)는 비교적 간단히 가공 처리될 수 있으며, 간단한 기계적 절단에 의하여 소형 박판유리(2)들을 낱개로 분리될 수 있다.
제1도에 도시된 소형 박판유리(2)들의 장방형 구조 외에 또한 제3도의 다각형구조 내지 둥근 구조(예를 들어 원형구조)가 사용될 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 넓은 박판유리(1)들의 모서리 길이(k) 내지 직경은 마찬가지로 1밀리미터 이하의 범위 내에 있다. 둥근 구조의 경우에는, 새긴 금(5)이 직선이 아니고, 외형 구조에 적합하게 새겨 진다. 또한 넓은 박판유리(1)의 형태는 반드시 장방형일 필요가 없다. 마찬가지로 다각형이거나 또는 둥글게, 또는 부분적으로 둥근 원판(웨이퍼)이 사용될 수 있다.
마찬가지로 인쇄되어 금이 새겨진 넓은 박판유리(1)를 플라스틱 지지필름 또는 다른 지지재료 위에 부착시킬 수 있다. 상기 지지필름을 적절한 테두리 위로 잡아당겨(신장) 주므로 써, 지지필름을 통하여 상기 넓은 박판유리(1) 내부에 인장력이 가해져서 절단기준선(5)을 따라 분리되어 넓은 박판유리(1)가 낱개로 절단된다. 이때 생성되는 소형 박판유리(2)들은 상기 지지필름 위에 부착되어 정확하게 위치되고, 따라서 자동적으로 마무리되어 분리된다.
만약 플라스틱 박판 또는 다른 지지재료를 지지/고정을 위하여 사용되면, 상기 넓은 박판유리(1)는 레이저빔 가공에 의한 절단 금을 그은 다음, 이어서 기계적 힘을 가하여 낱개로 분리하는 것이 아니고, 그 대신 절단선을 따라 직접 연삭절단을 이용하여 분리하는 방법도 있다. 상기 기판유리 상의 땜 테두리(3)의 간격(c)은 절단공구의 두께 내지 생성되는 절단면폭의 범위 안에 들어있다. 통상적인 절단면폭은 0.5㎜ - 0.6㎜이다.
--도면의 주요부분에 대한 부호설명--
박판유리(1)의 모서리 길이(B, L)박판유리(2)의 모서리 길이(b, l)
땜 테두리 간격(c)모서리 길이(k)
박판유리(1)의 여백의 길이 및 폭 (rL, rB)두께(s)
깊이(t)박판유리(1)
소형 박판유리(2)땜 테두리(3)
새긴 금 (절단기준선)(5)

Claims (17)

  1. 비교적 넓은 박판유리를 절단하여 밀리미터 범위의 소정의 기하학적 구조와 측면 크기로 소형 박판유리들을 제조하는 방법에 있어서,
    - 비교적 넓은 박판유리의 한쪽 면을 절단기준선의 사전설정 하에 절단할 소형 박판유리의 접합부위형상과 일치하는 접합재료와 함께 인쇄하는 단계 및
    - 압인된 접합재료와 함께 절단기준선을 따라 절단하므로 써 소형 박판유리들을 낱개로 분리하는 단계로
    이루어지는 소형 박판유리들을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    낱개로 분리하기 전에 상기 넓은 박판유리를 레이저 광선을 이용하여 절단기준선을 따라 소정의 깊이로 금을 새기는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1 또는 2항에 있어서,
    상기 소형 박판유리들을 낱개로 분리하는 것은 기계적 절단에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1 또는 2항에 있어서,
    상기 소형 박판유리들을 낱개로 분리하는 것은 유도열의 국부적 작용에 의한기계적 응력, 즉, 예를 들면 부분적인 레이저 광선 조사에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1 내지 4항 중 하나에 있어서,
    소정의 테두리 폭을 갖고 있고, 절단기준선 주변을 따라 절단될 작은 박판유리들 위에 형성되는 테두리 모양의 접합재료의 구조를 인쇄하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1 내지 5항 중 하나에 있어서,
    상기 인쇄는 실크스크린 인쇄 또는 스텐실 인쇄를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1 내지 6항 중 하나에 있어서,
    접합물질로서 땜 유리를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1 내지 7항 중 하나에 있어서,
    상기 넓은 박판유리를 위한 접합물질로서 붕규산염유리가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1 내지 8항 중 하나에 있어서,
    상기 인쇄된 넓은 박판유리를 지지재료 위에 부착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    지지재료로서는 기계적으로 당겨서 고정시키는 플라스틱 지지필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9 또는 10항에 있어서,
    상기 인쇄된 넓은 박판유리는 금을 새기지 않고 상기 지지필름 위에 부착되며, 연삭절단공정을 이용하여 소형 박판유리들로 분할되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 소정의 형상구조와 밀리미터 범위의 측면 길이들을 갖는 소형 박판유리들을 제조하기 위한 반제품으로서 센티미터 범위의 측면 크기를 갖는 비교적 넓은 박판유리에 있어서,
    상기 비교적 넓은 박판유리(1)의 한쪽 면에 절단기준선을 사전 설정하여 절단 분리할 소형 박판유리(2)들의 접합부위형상과 일치하는 접합재료를 부착하는 것을 특징으로 하는 넓은 박판유리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 절단기준선(5)을 따라 소정의 깊이 까지 금을 새기는 것을 특징으로 하는 넓은 박판유리.
  14. 제12 또는 13항에 있어서,
    상기 넓은 박판유리는 지지재료 위에 부착되는 것을 특징으로 하는 넓은 박판유리.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 지지재료는 기계적 장력을 받고 있는 플라스틱 지지필름인 것을 특징으로 하는 넓은 박판유리.
  16. 제12 내지 15항 중 하나에 있어서,
    상기 접합부위형상은 땜 테두리(3)로서 상기 절단기준선(5)의 주변을 따라 상기 절단분리할 소형 박판유리(2)들 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 넓은 박판유리.
  17. 제12항 또는 제14 내지 16항 중 하나에 있어서,
    상기 넓은 박판유리는 금을 새기지 않는 것을 특징으로 하는 넓은 박판유리.
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