KR20120104974A

KR20120104974A - 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법

Info

Publication number: KR20120104974A
Application number: KR1020127010412A
Authority: KR
Inventors: 사토시 마츠모토
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-09-24
Also published as: KR101810253B1; TW201119779A; CN102666415A; CN102666415B; US9233872B2; TWI504469B; US20120240628A1; JP2011111352A; WO2011065105A1; JP5466929B2

Abstract

유리층(3)의 일부(31)를 시점 및 종점으로 한 가소성용 레이저 광의 조사에 의해서 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시키면, 그 일부(31)에서 유리층(3)이 절단된다. 여기서, 유리층(3)에는, 일부(31)의 두께가 주요부(32)의 두께보다도 두껍게 되어 있었기 때문에, 단부(3a, 3b)가 충분히 부풀어 오른다. 이 상태에서, 단부(3a, 3b)를 유리 부재(4)측으로 가압하면서, 본소성 전단계의 레이저 광(L2)의 조사에 의해서 단부(3a, 3b)를 용융시키면, 갭(G)이 확실히 메워짐과 아울러, 유리층(3)의 두께가 균일화된다. 이와 같은 유리층(3)에 본소성용 레이저 광(L2)을 조사함에 의해, 유리 부재(4)와 유리 부재(5)를 용착한다.

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 종래의 유리 용착 방법으로서, 유기물(유기용제나 바인더), 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을, 용착 예정 영역을 따르도록 일방의 유리 부재에 정착시킨 후, 그 유리 부재에 유리층을 사이에 두고 타방의 유리 부재를 서로 겹치고, 용착 예정 영역을 따라서 레이저 광을 조사함에 의해, 일방 및 타방의 유리 부재끼리를 용착하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

그런데, 유리 부재에 유리층을 정착시키기 위해서, 로(爐) 내에서의 가열을 대신하여, 레이저 광의 조사에 의해서 유리층으로부터 유기물을 제거하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 2, 3 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 : 일본특허공표 2008－527655호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 2002－366050호 공보 특허 문헌 3 : 일본특허공개 2002－367514호 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)), 유리층에서 리크(leak)가 일어나, 기밀한 용착을 필요로 하는 유리 용착체를 얻을 수 없는 경우가 있었다.

이에, 본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 기밀한 용착을 필요로 하는 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 유리층에 리크가 일어나는 것은, 닫힌 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역을 따르도록 배치된 유리층이, 레이저 광의 조사에 의해서 유리 부재에 정착될 때에, 절단되는 경우가 있는 것에 기인하고 있는 것을 밝혀냈다. 즉, 유리 가루를 용융시켜 유리 부재에 유리층을 정착시키기 위해서, 도 9에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)의 소정의 위치(P)를 시점(始點) 및 종점(終點)으로 하여, 용착 예정 영역(R)을 따라서 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층(3)에 레이저 광을 조사하면, 경우에 따라서는, 소정의 위치(P) 근방에서 유리층(3)이 절단되는 것이다. 이것은, 레이저 광의 조사 영역이 소정의 위치(P)로 되돌아왔을 때에, 이미 고체화하고 있는 유리층(3)의 용융 시단부(始端部, 3a)에, 유리 가루의 용융에 의해서 수축하는 유리층(3)의 용융 종단부(終端部, 3b)가 접속하기 어렵기 때문이라고 상정(想定)된다.

그리고, 도 10, 11에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)의 용융 종단부(3b)가 부풀어 오르기 때문에, 유리 부재(4)의 용착 대상인 유리 부재(5)를, 유리층(3)을 사이에 두고 서로 겹쳐도, 용융 종단부(3b)가 방해가 되어, 유리층(3)에 유리 부재(5)를 균일하게 접촉시킬 수 없다. 이 상태로, 레이저 광의 조사에 의해서 유리 부재(4)와 유리 부재(5)를 용착하려고 해도, 균일 또한 기밀한 용착을 실현하는 것은 지극히 곤란하다. 또한, 도 9 내지 도 11 상태에서의 유리층(3)에 관한 치수를 예시하면, 유리층(3)의 폭은 1.0mm 정도, 유리층(3)의 두께는 10㎛ 정도, 용융 종단부(3b)의 높이는 20㎛ 정도, 유리층(3)의 절단폭(즉, 용융 시단부(3a)와 용융 종단부(3b)와의 간격)은 40㎛ 정도이다.

도 12는, 유리 부재에 정착한 유리층의 용융 시단부 및 용융 종단부의 평면 사진을 나타내는 도면이다. 도면에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)은, 용융 시단부(3a)와 용융 종단부(3b)와의 사이에서 절단된다. 또한, 용융 시단부(3a)의 폭이 중앙부로부터 서서히 넓어지고 있는 것은, 다음의 이유에 의한다.

즉, 유리 부재에 배치된 유리층에서는, 유리 가루의 입자성 등에 의해서, 레이저 광 흡수재의 흡수 특성을 상회하는 광 산란이 일어나, 레이저 광 흡수율이 낮은 상태로 되어 있다(예를 들면, 가시광선 하에서 하얗게 보인다). 이와 같은 상태로 유리 부재에 유리층을 눌어 붙이기 위해서 레이저 광을 조사하면, 유리 가루의 용융에 의해서 입자성이 무너지는 등으로 인해, 레이저 광 흡수재의 흡수 특성이 현저하게 나타나며, 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격히 높게 된다(예를 들면, 가시광선 하에서 검게 혹은 푸르게 보임). 즉, 도 13에 나타내어진 바와 같이, 유리층의 정착시(定着時)에 유리층의 온도가 융점(Tm)을 넘으면 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격히 높게 되는 것이다.

이 때, 도 14에 나타내어진 바와 같이, 레이저 광은, 폭 방향(레이저 광의 진행 방향과 대략 직교하는 방향)에서의 중앙부의 온도가 높게 되는 온도 분포를 가지고 있는 것이 일반적이다. 이 때문에, 조사 개시 위치로부터 폭 방향 전체에 걸쳐서 유리층이 용융하는 안정 영역이 되도록, 레이저 광을 조사 개시 위치에 잠시 정체시키고 나서 진행시키면, 폭 방향에서의 중앙부에서 최초로 시작되는 용융에 의해 중앙부의 레이저 광 흡수율이 상승하고, 그 상승에 의해 중앙부가 입열과다(入熱過多) 상태가 되어, 유리 부재에 크랙이 생기거나 유리층이 결정화하거나 할 우려가 있다.

이에, 도 15에 나타내어진 바와 같이, 레이저 광의 조사 개시 위치에서 폭 방향 전체에 걸쳐서 유리층이 용융하지 않아도 레이저 광을 진행시키면, 조사 개시 위치로부터 안정 상태에 이르는 영역이 중앙부로부터 서서히 용융의 폭이 넓어지는 불안정 영역이 된다. 도 12에서, 용융 시단부(3a)의 폭이 중앙부로부터 서서히 넓어지고 있는 것은, 이상의 이유에 의한다.

본 발명자는, 이 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 용착(溶着)하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서, 닫힌 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역을 따라, 또한, 일부의 단위 길이당 체적이, 일부를 제외하는 주요부의 단위 길이당 체적보다도 크게 되도록, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을 제1 유리 부재에 배치하는 공정과, 일부 또는 일부에 접속하는 주요부의 일단 혹은 타단을 시점(始點) 및 종점(終點)으로 하여, 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층에 제1 레이저 광을 조사함에 의해, 유리층을 용융시켜, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 공정과, 유리층에서 시점 및 종점으로 한 부분을 제1 유리 부재측으로 가압하면서, 해당 부분에 제2 레이저 광을 조사함에 의해, 해당 부분을 용융시키는 공정과, 유리층이 정착한 제1 유리 부재에 유리층을 사이에 두고 제2 유리 부재가 서로 겹쳐진 상태에서, 유리층에 제3 레이저 광을 조사함에 의해, 제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관한 유리층 정착 방법은, 제1 유리 부재에 유리층을 정착(定着) 시켜 유리층 정착 부재를 제조하는 유리층 정착 방법으로서, 닫힌 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역을 따라, 또한, 일부의 단위 길이당 체적이, 일부를 제외하는 주요부의 단위 길이당 체적보다도 크게 되도록, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을 제1 유리 부재에 배치하는 공정과, 일부 또는 일부에 접속하는 주요부의 일단 혹은 타단을 시점 및 종점으로 하여, 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층에 제1 레이저 광을 조사함에 의해, 유리층을 용융시켜, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이들 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법에서는, 제1 레이저 광의 조사에 의해서 제1 유리 부재에 유리층을 정착시켰을 때에, 제1 레이저 광의 조사 시점 및 종점으로 한 위치(즉, 유리층의 일부, 또는 그 일부에 접속하는 유리층의 주요부의 일단 혹은 타단)에서 유리층이 절단되거나 혹은 절단될 것 같이 된다. 여기서, 유리층에서는, 일부의 단위 길이당 체적이, 그 일부를 제외하는 주요부의 단위 길이당 체적보다도 크게 되어 있었기 때문에, 제1 레이저 광의 조사 시점 및 종점으로 한 부분이 충분히 부풀어 오르게 된다. 이 상태에서, 해당 부분을 제1 유리 부재측으로 가압하면서, 제2 레이저 광의 조사에 의해서 해당 부분을 용융시키면, 유리층에서 절단되거나 혹은 절단될 것 같이 된 영역이 확실히 메워짐과 아울러, 유리층의 두께가 전체에 걸쳐서 균일화되게 된다. 이와 같은 유리층을 사이에 두고 제1 유리 부재에 제2 유리 부재가 서로 겹쳐진 상태에서, 유리층에 제3 레이저 광을 조사함에 의해, 제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하면, 유리층에서의 리크의 발생을 방지하고, 기밀한 용착을 필요로 하는 유리 용착체를 제조하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 유리층의 일부의 두께는, 유리층의 주요부의 두께보다도 두껍게 되어 있는 것이 바람직하다. 혹은, 유리층의 일부의 폭은, 유리층의 주요부의 폭보다도 넓게 되어 있는 것이 바람직하다. 이들 경우, 일부의 단위 길이당 체적이, 그 일부를 제외하는 주요부의 단위 길이당 체적보다도 크게 된 유리층을 확실히 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 유리층이 정착한 제1 유리 부재에 유리층을 사이에 두고 서로 겹쳐진 제2 유리 부재에 의해서, 시점 및 종점으로 한 부분을 제1 유리 부재측으로 가압하면서, 해당 부분에 제2 레이저 광으로서 제3 레이저 광을 조사함에 의해, 해당 부분을 용융시키고, 계속하여, 유리층에 제3 레이저 광을 조사함에 의해, 제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 레이저 광의 조사 시점 및 종점으로 한 부분의 가압?용융 공정을 용이하게 또한 확실히 실시할 수 있다.

또, 본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 제2 레이저 광은, 시점 및 종점으로 한 부분을 조사 영역에 포함한 상태에서, 해당 부분에 조사되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 레이저 광의 조사 시점 및 종점으로 한 부분을 일괄적으로 확실히 용융시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 기밀한 용착을 필요로 하는 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 단면도이다.
도 5는 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 1의 유리 용착체를 제조하기 위한 유리 용착 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 유리 부재에 정착한 유리층의 용융 시단부 및 용융 종단부의 평면도이다.
도 10은 유리 부재에 정착한 유리층의 용융 시단부 및 용융 종단부의 단면도이다.
도 11은 유리 부재에 정착한 유리층의 용융 시단부 및 용융 종단부의 단면도이다.
도 12는 유리 부재에 정착한 유리층의 용융 시단부 및 용융 종단부의 평면 사진을 나타내는 도면이다.
도 13은 유리층의 온도와 레이저 광 흡수율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 레이저 조사에서의 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 15는 레이저 조사에서의 안정 영역 및 불안정 영역을 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 나타내어진 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 이루어지며, 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.

우선, 도 2에 나타내어진 바와 같이, 디스펜서(dispenser)나 스크린 인쇄 등에 의해서 프리트 페이스트(frit paste)를 도포함에 의해, 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 이루어진 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 이하로 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, 닫힌 직사각형 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역(R)을 따르도록, 바인더, 레이저 광 흡수성 안료 및 유리 프리트(2)를 포함하는 유리층(3)이 유리 부재(4)에 배치되게 된다. 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).

여기서, 유리층(3)은, 도 3의 (a)에 나타내어진 바와 같이, 용착 예정 영역(R)의 주변 전체에 걸쳐서 프리트 페이스트(FP)가 유리 부재(4)의 표면(4a)에 한층 도포된 후, 도 3의 (b)에 나타내어진 바와 같이, 용착 예정 영역(R)의 직선부 상의 소정의 부분에서 프리트 페이스트(FP)가 한층 더 도포됨으로써, 형성된다. 이것에 의해, 도 2에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)의 일부(31)의 두께는, 그 일부(31)를 제외한 유리층(3)의 주요부(32)의 두께보다도 두껍게 된다. 즉, 유리 부재(4)에 배치된 유리층(3)에서는, 일부(31)의 단위 길이당 체적이 주요부(32)의 단위 길이당 체적보다도 크게 되어 있다.

이어서, 도 4에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)의 일부(31) 내의 소정의 위치(P)를 시점(始點) 및 종점(終點)으로 하여, 용착 예정 영역(R)을 따라서 레이저 광(제1 레이저 광, L1)의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층(3)에 레이저 광(L1)을 조사한다. 이 레이저 광(L1)의 조사에 의해서, 바인더를 가스화함과 아울러 유리 프리트(2)를 용융시키고, 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시켜(가소성(假燒成)), 유리층 정착 부재(10)를 얻는다. 또한, 유리층(3)에서는, 유리 프리트(2)의 용융에 의해서 그 입자성이 무너지는 등에 의해 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저히 나타나기 때문에, 유리층(3)의 레이저 광 흡수율은, 유리 프리트(2)의 용융전에 비해 높은 상태가 된다(예를 들면, 가시광선 하에서는, 유리층(3)이 검게 혹은 푸르게 보인다).

이 때, 소정의 위치(P) 근방에서는, 유리층(3)이 절단되어, 유리층(3)의 일부(31)가 용융 시단부(始端部, 3a)와 용융 종단부(終端部, 3b)로 나뉜다. 이것은, 레이저 광(L1)의 조사 영역이 소정의 위치(P)로 되돌아왔을 때에, 이미 고체화하고 있는 유리층(3)의 용융 시단부(3a)에, 유리 프리트(2)의 용융에 의해서 수축하는 유리층(3)의 용융 종단부(3b)가 접속하기 어렵기 때문이라고 상정된다. 그리고, 유리층(3)의 일부(31)의 단위 길이당 체적이 유리층(3)의 주요부(32)의 단위 길이당 체적보다도 크게 되어 있었기 때문에, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)는, 그러한 체적 차이가 마련되어 있지 않는 경우에 비해, 크게 부풀어 오르며, 유리층(3)의 주요부(32)로부터 유리 부재(4)의 반대측으로 크게 돌출하고 있다. 이 유리층(3)에 관한 치수를 예시하면, 유리층(3)의 폭은 1.0mm 정도, 유리층(3)의 두께는 10㎛ 정도, 용융 종단부(3b)의 높이는 60㎛ 정도, 유리층(3)의 절단폭(즉, 용융 시단부(3a)와 용융 종단부(3b)와의 간격)은 40㎛ 정도이다. 또한, 유리층(3)의 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)는, 용착 예정 영역(R)의 직선부에서, 유리층(3)의 갭(G)을 사이에 두고 대향하고 있다.

이어서, 도 5에 나타내어진 바와 같이, 유리층 정착 부재(10, 즉, 유리층(3)이 용융하여 정착한 유리 부재(4))에 유리층(3)을 사이에 두고 유리 부재(5)를 서로 겹친다. 그리고, 도 6의 (a)에 나타내어진 바와 같이, 유리 부재(5)에 의해서, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b, 레이저 광(L1)의 조사 시점 및 종점으로 한 부분)를 유리 부재(4)측으로 가압하면서, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)에 레이저 광(L2, 제2 레이저 광, 제3 레이저 광)을 조사한다. 이 레이저 광(L2)은, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)를 조사 영역이 포함한 상태에서 정지시켜져, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)에 조사된다. 이 때의 레이저 광(L2)의 조사 조건을 예시하면, 레이저 스포트(spot) 지름이 1.6mm, 이동 속도가 0mm／sec, 레이저 파워가 6W이다. 또한, 갭(G)에서의 유리 부재(4, 5)의 과잉 가열을 방지하기 위해서, 레이저 광(L2)의 조사 영역을 링 모양으로 하거나, 레이저 광(L2)의 조사 영역을 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)의 각각에 맞추어 트윈(twin) 스포트화하거나 해도 괜찮다.

이 레이저 광(L2)의 조사에 의해서, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)를 용융시켜, 도 6의 (b)에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)의 갭(G)을 메운다. 이 때, 유리 부재(5)의 가라앉음이, 용융하고 있지 않은 유리층(3)의 주요부(32)에 의해서 정지시켜져, 유리층(3)의 두께가 균일화되므로, 레이저 광 흡수율도 높은 상태로 균일화되어 있는 유리층(3)에 유리 부재(5)가 균일하게 접촉하게 된다.

이어서, 레이저 광(L2)의 조사 조건을 전환하여, 용착 예정 영역(R)을 따라서 유리층(3)에 레이저 광(L2)을 조사한다. 즉, 용착 예정 영역(R)을 따라서 레이저 광(L2)의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 유리층(3)에 레이저 광(L2)을 조사한다. 이것에 의해, 유리층(3) 및 그 주변 부분(유리 부재(4, 5)의 표면(4a, 5a) 부분)을 용융?재고화시키고, 용착 예정 영역(R)을 따라서 유리 부재(4)와 유리 부재(5)를 용착하여(본소성(本燒成)), 유리 용착체(1)를 얻는다(용착에서는, 유리층(3)이 용융하고, 유리 부재(4, 5)가 용융하지 않는 경우도 있다). 이 때의 레이저 광(L2)의 조사 조건을 예시하면, 레이저 스포트 지름이 1.6mm, 이동 속도가 10mm／sec, 레이저 파워가 40W이다.

이상 설명한 바와 같이, 유리 용착체(1)를 제조하기 위한 유리 용착 방법(유리층 정착 방법을 포함함)에서는, 가소성용 레이저 광(L1)의 조사에 의해서 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시켰을 때에, 가소성용 레이저 광(L1)의 조사 시점 및 종점으로 한 위치에서 유리층이 절단된다(절단될 것 같이 된 경우도 포함함). 여기서, 유리층(3)에서는, 일부(31)의 단위 길이당 체적이 주요부(32)의 단위 길이당 체적보다도 크게 되어 있었기 때문에, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)가 충분히 부풀어 오르게 된다. 이 상태에서, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)를 유리 부재(4)측으로 가압하면서, 본소성 전단계의 레이저 광(L2)의 조사에 의해서 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)를 용융시키면, 유리층(3)에서 절단되어 있던 영역(즉, 갭(G))이 확실히 메워짐과 아울러, 유리층(3)의 두께가 전체에 걸쳐서 균일화되게 된다. 이와 같은 유리층(3)을 사이에 두고 유리 부재(4)에 유리 부재(5)가 서로 겹쳐진 상태에서, 유리층(3)에 본소성용 레이저 광(L2)을 조사함에 의해, 유리 부재(4)와 유리 부재(5)를 용착하면, 유리층(3)에서의 리크의 발생을 방지하여, 기밀한 용착을 필요로 하는 유리 용착체(1)를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 유리층 전체의 단위 길이당 체적을 통상보다도 크게 하는 것은, 현실적이지 않다. 그러한 유리층을 매개로 유리 부재끼리가 용착되면, 잔류 응력이 커지게 되어, 유리 용착체에 손상을 일으키기 쉬워지기 때문이다.

또, 유리층(3)을 유리 부재(4)에 배치할 때에, 유리층(3)의 일부(31)의 두께를, 유리층(3)의 주요부(32)의 두께보다도 두껍게 한다. 이것에 의해, 유리층(3)의 일부(31)의 단위 길이당 체적이 유리층(3)의 주요부(32)의 단위 길이당 체적보다도 크게 된 유리층(3)을 확실히 얻을 수 있다. 게다가, 이 경우, 유리층(3)의 폭 방향으로의 비어져 나옴이 억제되므로, 유리 용착체(1)에서 유리층(3)에 의해서 둘러싸인 유효 영역을 넓게 할 수 있다.

또한, 도 7에 나타내어진 바와 같이, 가소성용 레이저 광(L1)을 화살표(A)의 방향으로 이동시키는 경우, 레이저 광(L1)의 조사 시점 및 종점으로 하는 소정의 위치(P)는, 유리층(3)의 일부(31) 내(바람직하게는, 그 중앙부(31a)) 외에, 유리층(3)의 일부(31)에 접속하는 유리층(3)의 주요부(32)의 일단(32a) 또는 타단(32b)으로 할 수 있다. 단, 레이저 광(L1)의 조사 영역이 소정의 위치(P)로 되돌아왔을 때에, 이미 고체화하고 있는 유리층(3)의 용융 시단부(3a)에 대해서 후퇴하도록 유리층(3)의 용융 종단부(3b)가 수축하므로, 레이저 광(L1)의 진행 방향(즉, 화살표(A) 방향) 전측(前側)의 주요부(32)의 일단(32a) 쪽이, 주요부(32)의 타단(32b) 보다도 바람직하다.

또, 유리 부재(4)에 유리층(3)을 매개로 하여 서로 겹쳐진 유리 부재(5)에 의해서, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)를 유리 부재(4)측으로 가압하면서, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)에 본소성 전단계의 레이저 광(L2)을 조사함에 의해, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)를 용융시키고, 계속하여, 유리층(3)에 본소성용 레이저 광(L2)을 조사함에 의해, 유리 부재(4)와 유리 부재(5)를 용착한다. 이것에 의하면, 가소성용 레이저 광(L1)의 조사 시점 및 종점으로 한 부분(즉, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b))의 가압?용융 공정을 용이하게 또한 확실히 실시할 수 있다.

또, 본소성 전단계의 레이저 광(L2)은, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)를 조사 영역에 포함한 상태에서 정지시켜져, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)에 조사된다. 이것에 의하면, 가소성용 레이저 광(L1)의 조사 시점 및 종점으로 한 부분(즉, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b))을 일괄적으로 확실히 용융시킬 수 있다.

본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 8에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)을 유리 부재(4)에 배치할 때에, 유리층(3)의 일부(31)의 폭을, 유리층(3)의 주요부(32)의 폭보다도 넓게 해도 괜찮다. 이것에 의해, 유리층(3)의 일부(31)의 단위 길이당 체적이 유리층(3)의 주요부(32)의 단위 길이당 체적보다도 크게 된 유리층(3)을 확실히 얻을 수 있다. 게다가, 프리트 페이스트의 도포가 1회로 끝나기 때문에, 유리 부재(4)에 대한 유리층(3)의 배치를 용이하게 완료할 수 있다.

또한, 도 8에 나타내어진 바와 같이, 가소성용 레이저 광(L1)을 화살표(A)의 방향으로 이동시키는 경우, 레이저 광(L1)의 조사 시점 및 종점으로 하는 소정의 위치(P)는, 유리층(3)의 일부(31) 내(바람직하게는, 그 중앙부(31a)) 외에, 유리층(3)의 일부(31)에 접속하는 유리층(3)의 주요부(32)의 일단(32a) 또는 타단(32b)으로 할 수 있다. 단, 레이저 광(L1)의 조사 영역이 소정의 위치(P)로 되돌아왔을 때에, 이미 고체화하고 있는 유리층(3)의 용융 시단부(3a)에 대해서 후퇴하도록 유리층(3)의 용융 종단부(3b)가 수축하므로, 레이저 광(L1)의 진행 방향(즉, 화살표(A) 방향) 전측의 주요부(32)의 일단(32a) 쪽이, 주요부(32)의 타단(32b)보다도 바람직하다. 이 때, 본소성 전단계용 레이저 광(L2)의 조사 영역은, 유리층(3)의 일부(31)에 맞추어 크게 할 필요가 있으므로, 계속해서, 유리층(3)의 주요부(32)에 본소성용 레이저 광(L2)을 조사하는 경우에는, 유리층(3)의 양측을 마스크 하거나, 레이저 광(L2)의 조사 영역을 유리층(3)의 주요부(32)에 맞추어 작게 하거나 할 필요가 있다.

또, 유리층(3)에서 가소성용 레이저 광(L1)의 조사 시점 및 종점으로 한 부분(즉, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b))을 판 모양 부재(예를 들면, 유리 부재(5)를 대신하는 광 투과성 부재)에 의해서 유리 부재(4)측으로 가압하면서, 해당 부분에 레이저 광을 조사함에 의해, 해당 부분을 용융시켜도 괜찮다. 그리고, 용융 시단부(3a) 및 용융 종단부(3b)의 가압 및 용융이 종료하면, 판 모양 부재를 박리하여, 유리층 정착 부재(10)를 얻는다. 이 경우, 본소성용 레이저 광(L2)은, 가소성용 레이저 광(L1)의 조사 시점 및 종점으로 한 부분 이외의 부분으로부터 유리층(3)으로의 조사를 개시하고, 오버랩시켜 유리층(3)으로의 조사를 종료한다.

또, 본소성용 레이저 광(L2)의 조사는, 그 조사 영역을 용착 예정 영역(R)을 따라서 상대적으로 이동시키는 것에 한정되지 않고, 유리층(3) 전체에 대해서 일괄적으로 행하는 것이라도 괜찮다. 또, 가소성용 레이저 광(L1)의 조사 대상이 되는 유리층(3)은, 유기용제, 바인더, 레이저 광 흡수성 안료 및 유리 프리트(2)를 포함한 페이스트층(6)에 상당하는 것이라도 괜찮고, 그러한 페이스트층(6)으로부터 유기용제 및 바인더를 제거하는 등에 의해, 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 것에 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. 게다가, 용착 예정 영역(R)은, 직사각형 고리 모양에 한정되지 않고, 원형 고리 모양 등, 닫힌 고리 모양으로 연장하는 것이면 좋다.

[산업상의 이용 가능성]

1 … 유리 용착체 2 … 유리 프리트(유리 가루)
3 … 유리층 4 … 유리 부재(제1 유리 부재)
5 … 유리 부재(제2 유리 부재) 10 … 유리층 정착 부재
31 … 일부 32 … 주요부
32a … 일단 32b … 타단
L1 … 레이저 광(제1 레이저 광)
L2 … 레이저 광(제2 레이저 광, 제3 레이저 광)
R … 용착 예정 영역

Claims

제1 유리 부재와 제2 유리 부재를 용착(溶着)하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서,
닫힌 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역을 따라, 또한, 일부의 단위 길이당 체적이, 상기 일부를 제외하는 주요부의 단위 길이당 체적보다도 크게 되도록, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과,
상기 일부 또는 상기 일부에 접속하는 상기 주요부의 일단 혹은 타단을 시점 (始點) 및 종점(終點)으로 하여, 상기 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 상기 유리층에 상기 제1 레이저 광을 조사함에 의해, 상기 유리층을 용융시켜, 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키는 공정과,
상기 유리층에서 상기 시점 및 상기 종점으로 한 부분을 상기 제1 유리 부재 측으로 가압하면서, 해당 부분에 제2 레이저 광을 조사함에 의해, 해당 부분을 용융시키는 공정과,
상기 유리층이 정착한 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 사이에 두고 상기 제2 유리 부재가 서로 겹쳐진 상태에서, 상기 유리층에 제3 레이저 광을 조사함에 의해, 상기 제1 유리 부재와 상기 제2 유리 부재를 용착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층의 상기 일부의 두께는, 상기 유리층의 상기 주요부의 두께보다도 두껍게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층의 상기 일부의 폭은, 상기 유리층의 상기 주요부의 폭보다도 넓게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층이 정착한 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 사이에 두고 서로 겹쳐진 상기 제2 유리 부재에 의해서, 상기 시점 및 상기 종점으로 한 부분을 상기 제1 유리 부재측으로 가압하면서, 해당 부분에 상기 제2 레이저 광으로서 상기 제3 레이저 광을 조사함에 의해, 해당 부분을 용융시키고, 계속하여, 상기 유리층에 상기 제3 레이저 광을 조사함에 의해, 상기 제1 유리 부재와 상기 제2 유리 부재를 용착하는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 레이저 광은, 상기 시점 및 상기 종점으로 한 부분을 조사 영역에 포함한 상태에서, 해당 부분에 조사되는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
제1 유리 부재에 유리층을 정착(定着) 시켜 유리층 정착 부재를 제조하는 유리층 정착 방법으로서,
닫힌 고리 모양으로 연장하는 용착 예정 영역을 따라, 또한, 일부의 단위 길이당 체적이, 상기 일부를 제외하는 주요부의 단위 길이당 체적보다도 크게 되도록, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과,
상기 일부 또는 상기 일부에 접속하는 상기 주요부의 일단 혹은 타단을 시점 및 종점으로 하여, 상기 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광의 조사 영역을 상대적으로 이동시켜 상기 유리층에 상기 제1 레이저 광을 조사함에 의해, 상기 유리층을 용융시켜, 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리층 정착 방법.