KR20120117749A

KR20120117749A - 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법

Info

Publication number: KR20120117749A
Application number: KR1020127013244A
Authority: KR
Inventors: 사토시 마츠모토
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-10-24
Also published as: TWI490072B; JP5535589B2; KR101844083B1; TW201127534A; US9021836B2; WO2011065109A1; US20120247153A1; JP2011111344A; CN102666417B; CN102666417A

Abstract

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, 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 프리트(2)를 용융시키고, 레이저 광(L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향에서의 유리층(3)의 용융률이 소정값을 넘었을 때에 입열량을 전환하여, 제1 입열량보다도 적은 제2 입열량을 가지는 레이저 광(L1)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 조사함으로써, 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 프리트(2)를 용융시켜, 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시킨다.

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, 레이저 광 흡수성 안료를 포함하는 유리층을, 용착 예정 영역을 따르도록 일방(一方)의 유리 부재에 눌어 붙인 후, 그 유리 부재에 유리층을 사이에 두고 타방(他方)의 유리 부재를 서로 겹치고, 용착 예정 영역을 따라서 레이저 광을 조사함에 의해, 일방의 유리 부재와 타방의 유리 부재를 용착하는 방법이 알려져 있다.

그런데, 유리 부재에 유리층을 눌어 붙이는 기술로서는, 유리 프리트(frit), 레이저 광 흡수성 안료, 유기 용제 및 바인더를 포함하는 페이스트층으로부터 유기 용제 및 바인더를 제거함에 의해, 유리 부재에 유리층을 고착시킨 후, 유리층이 고착한 유리 부재를 소성로(燒成爐) 내에서 가열함에 의해, 유리층을 용융시켜, 유리 부재에 유리층을 눌어 붙이는 기술이 일반적이다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

또, 유리 부재에 유리층을 정착시키기 위해서, 로(爐) 내에서의 가열을 대신하여, 레이저 광의 조사에 의해서 유리층으로부터 유기물(유기 용제나 바인더)을 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 2006－524419호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 2002－366050호 공보 특허 문헌 3 : 일본특허공개 2002－367514호 공보

그렇지만, 유리 부재에 대한 유리층의 눌어 붙임을 레이저 광의 조사에 의해서 행하면, 눌어 붙임시나, 그 후의 유리 부재끼리의 용착시에, 유리 부재에 크랙이 발생하는 등, 유리 부재가 파손하는 일이 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, 레이저 광의 조사에 의한 유리층의 눌어 붙임이 유리 부재의 파손에 관련되는 것은, 도 12에 나타내어진 바와 같이, 눌어 붙임시에 유리층의 온도가 융점(Tm)을 넘으면 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격히 높아지는 것에 기인하고 있는 것을 밝혀냈다. 즉, 유리 부재에 배치된 유리층에서는, 유리 프리트(frit)의 입자성 등에 의해서, 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성을 상회하는 광 산란이 일어나고, 레이저 광 흡수율이 낮은 상태로 되어 있다(예를 들면, 가시광선 하에서 하얗게 보인다).

이에, 도 13에 나타내어진 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 프리트의 용융에 의해서 입자성이 무너지는 등으로 인해서, 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저하게 나타나고, 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격히 높아진다(예를 들면, 가시광선 하에서 검게 혹은 푸르게 보인다). 이것에 의해, 유리층에서 생각 이상의 레이저 광의 흡수가 일어나고, 입열과다(入熱過多)에 의한 열충격(heat shock)으로 유리 부재에 크랙이 발생하는 것이다.

또, 레이저 파워(P)에서의 레이저 광의 조사에 의해서, 실제로는, 도 13에 나타내어진 바와 같이, 유리층의 온도가 결정화 온도(Tc)보다도 높은 온도(Ta)에 이른다. 유리층에서 눌어 붙임 대상인 유리 부재와 반대측에 위치하는 부분(즉, 유리층에서 용착 대상인 유리 부재 측에 위치하는 부분)이 입열 과다에 의해서 결정화하면, 그 부분의 융점이 높게 된다. 이 때문에, 그 후의 유리 부재끼리의 용착시에, 유리층에서 용착 대상인 유리 부재측에 위치하는 부분을 용융시키기 위해, 레이저 파워를 높게 하여 레이저 광을 조사하는 것이 필요하게 되며, 눌어 붙임시와 마찬가지로 입열 과다에 의한 열충격으로 유리 부재에 크랙이 발생하는 것이다.

게다가, 도 14에 나타내어진 바와 같이, 유리층의 점도는, 유리층의 온도가 결정화 온도(Tc)에 이를 때까지는 서서히 낮아지지만, 유리층의 온도가 결정화 온도(Tc)를 넘으면 서서히 높아지는 경향이 있다. 이것은, 용융한 유리층에서 결정부가 석출하고, 그 결정부가(세라믹스 등으로 이루어진 팽창 계수 조정용 필러(filler)가 포함되는 경우에는, 그 필러도) 핵이 되어 결정 성장함에 의해, 유리층의 유동성이 저하하기 때문이라고 생각된다. 여기서, 상술한 바와 같이 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격하게 상승하면, 그것에 따라서, 도 14에 나타내어진 바와 같이, 유리층의 온도도 T1으로부터 T2에서와 같이 급격하게 상승하므로, 유리층의 점도도 급격하게 높아진다. 그 결과, 용융한 유리층에 바인더의 가스화에 의해서 형성된 기포가 메워지기 어렵게 되므로, 바인더의 분해 가스가 완전히 빠져버리기 전에 유리층이 고체화해 버린다. 이것에 의해, 유리층에 다수의 기포가 형성되고, 그 기포가 연결되면, 유리 용착체에서 유리층에 리크(leak)가 일어날 우려가 있다.

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, 바인더, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을, 용착 예정 영역을 따르도록 제1 유리 부재에 배치하는 공정과, 제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 가루를 용융시키고, 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 유리층의 용융률(溶融率)이 소정값을 넘을 때에, 제1 입열량으로부터 제1 입열량보다도 적은 제2 입열량으로 전환하여, 제2 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 가루를 용융시켜, 제1 유리 부재에 유리층을 정착(定着)시키는 공정과, 유리층이 정착한 제1 유리 부재에 유리층을 사이에 두고 제2 유리 부재를 서로 겹치고, 용착 예정 영역을 따라서 제2 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 정착시켜 유리층 정착 부재를 제조하는 유리층 정착 방법으로서, 바인더, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을, 용착 예정 영역을 따르도록 제1 유리 부재에 배치하는 공정과, 제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 가루를 용융시키고, 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 유리층의 용융률이 소정값을 넘었을 때에, 제1 입열량으로부터 제1 입열량보다도 적은 제2 입열량으로 전환하여, 제2 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 가루를 용융시켜, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이들 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법에서는, 용착 예정 영역을 따라서 제1 레이저 광을 조사하여 유리층을 용융시킬 때, 제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 가루를 용융시키고, 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 유리층의 용융률이 소정값을 넘었을 때에 입열량을 전환하여, 제1 입열량보다도 적은 제2 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 가루를 용융시켜, 제1 유리 부재에 유리층을 정착시킨다. 이 유리층의 정착시에는, 유리층의 용융률이 소정값을 넘으면 유리층의 레이저 광 흡수율이 급격히 높아지지만, 그 이후, 제1 입열량보다도 적은 제2 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 조사하도록 하고 있기 때문에, 유리층이 입열 과다 상태로 되는 것이 억제된다. 이와 같은 입열량의 전환에 의해, 제1 레이저 광의 조사에 의해서 제1 유리 부재에 유리층을 정착시켜도, 유리층의 정착시나, 그 후의 유리 부재끼리의 용착시에, 유리 부재에 크랙이 발생하는 등, 유리 부재가 파손하는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 이와 같은 입열량의 전환에 의해, 유리층의 급격한 온도 상승에 기인하여 유리층의 점도가 급격히 높아지는 것이 억제되므로, 용융한 유리층으로부터 바인더의 분해 가스가 빠지기 쉬워진다. 이것에 의해, 유리층에 다수의 기포가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이들의 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체를 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 「입열량」이란, 제1 레이저 광이 그 조사 영역에서 가지는 에너지 밀도이다. 또, 「유리층의 용융률」이란, 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서, 「유리층의 용융 부분의 폭」이 「유리층의 전체 폭」에 대해서 차지하는 비율이다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 제1 레이저 광의 조사 파워를 저하시킴에 의해, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하는 것이 바람직하다. 이 경우, 조사 파워의 저하에 의해 입열량의 전환을 행하고 있기 때문에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 확실히 전환하는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 유리층에 대한 제1 레이저 광의 진행 속도를 상승시킴에 의해, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 레이저 광의 진행 속도의 상승에 의해 입열량의 전환을 행하고 있기 때문에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 확실히 전환하는 것이 가능해진다. 게다가, 진행 속도를 상승시켜 전환을 행하기 때문에, 유리층의 정착에 필요로 하는 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 방법에서는, 제1 레이저 광의 조사 개시부터 소정 시간 경과했을 때에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하는 것이 바람직하다. 이 경우, 미리 구해진 소정 시간을 제어한다고 하는 간이(簡易)한 방법으로 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 용이하게 전환하는 것이 가능해진다. 게다가, 동일 구성의 유리층의 경우, 제1 레이저 광의 조사 조건이 동일하면, 소정 시간을 대략 동일하게 할 수 있기 때문에, 동일 구성의 유리층을 연속하여 또는 동시에 복수 용융시키는 것을 용이하게 행할 수 있고, 제조 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 유리층으로부터 방사되는 열복사광의 강도가 소정값까지 상승했을 때에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하는 것이 바람직하다. 이 경우, 유리층의 용융률이 상승함에 따라서 점차 증가한다고 하는 관련성을 가지는 열복사광의 강도를 검출함으로써, 입열량의 전환을 정확히 행하는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 유리 용착 방법에서는, 유리층에서 반사된 제1 레이저 광의 반사광의 강도가 소정값까지 저하했을 때에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하는 것이 바람직하다. 이 경우, 유리층의 용융률이 상승함에 따라서 점차 감소한다고 하는 관련성을 가지는 반사광의 강도를 검출함으로써, 입열량의 전환을 정확히 행하는 것이 가능해진다.

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 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 전환 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 전환 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 11은 레이저 광의 조사 조건의 다른 전환 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 12는 유리층의 온도와 레이저 광 흡수율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 레이저 파워와 유리층의 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 유리층의 온도와 유리층의 점도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

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

도 1은, 본 발명에 관한 유리 용착 방법의 일 실시 형태에 의해서 제조된 유리 용착체의 사시도이다. 도 1에 나타내어진 바와 같이, 유리 용착체(1)는, 용착 예정 영역(R)을 따라서 형성된 유리층(3)을 사이에 두고, 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 따라서 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 따라서 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 이루어지는 분말상(狀) 유리 프리트(유리 가루, 2), 산화철 등의 무기 안료인 레이저 광 흡수성 안료(레이저 광 흡수재), 아세트산 아밀 등인 유기 용제, 및 유리의 연화점 온도 이하에서 열분해하는 수지 성분(니트로셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 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), 유기 용제, 및 바인더를 혼련한 것이라도 괜찮다. 즉, 페이스트층(6)은, 유리 프리트(2), 레이저 광 흡수성 안료, 유기 용제 및 바인더를 포함하고 있다.

이어서, 페이스트층(6)을 건조시켜 유기 용제를 제거함에 의해, 용착 예정 영역(R)을 따라서 유리 부재(4)의 표면(4a)에 유리층(3)을 고착시킨다. 이것에 의해, 바인더, 레이저 광 흡수성 안료 및 유리 프리트(2)를 포함하는 유리층(3)이, 용착 예정 영역(R)을 따르도록 유리 부재(4)에 배치되게 된다. 또한, 유리 부재(4)의 표면(4a)에 고착한 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 하에서 하얗게 보인다).

이어서, 도 3 내지 도 5에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)의 용착 예정 영역(R)에서의 조사 개시 위치(A)에 집광 스포트(spot)를 맞추어, 레이저 광(제1 레이저 광, L1)의 조사를 개시하고, 용착 예정 영역(R)을 따라서 도면에 나타낸 화살표의 진행 방향을 향하여 조사를 진행시킨다. 그런데, 레이저 광(L1)은, 도 6에 나타내어진 바와 같이, 폭방향(레이저 광(L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향)의 중앙부의 온도가 높고 양단부를 향하여 온도가 낮아지는 온도 분포를 가지고 있다. 이 때문에, 도 5에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)의 용융률(레이저 광(L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향에서, 유리층(3)의 용융 부분의 폭이 유리층(3)의 전체 폭에 대해서 차지하는 비율)이 대략 제로인 조사 개시 위치(A)로부터 용융률이 서서히 상승하여, 용융률이 100％ 근접한 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 폭방향의 일부에서 행해지는 불안정 영역으로 되어 있다.

이 불안정 영역에서는, 유리층(3)의 용융이 폭 방향 전체에 걸쳐서 이루어지지 않기 때문에, 레이저 광 흡수율이 완전하게는 높아지지 않는다. 이에, 도 7에 나타내어진 바와 같이, 레이저 광(L1)은, 안정 영역의 유리층(3)에 조사한 경우에 결정화해 버릴 정도의 강한 조사 조건, 예를 들면, 레이저 광(L1)의 조사 파워가 10W라고 하는 제1 입열량으로 조사를 개시한다. 또한, 입열량이란, 다음의 수식 (1)로 나타낼 수 있고, 본 실시 형태에서는, 진행 속도나 스포트(spot) 지름은 일정하게 되어 있기 때문에, 조사 파워에 의해서 입열량이 변화하도록 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 폭방향 전체에 걸쳐서 용융하는 안정 영역이 되면, 유리층(3)의 온도가 폭방향에 걸쳐서 융점(Tm) 이상으로 되고, 유리 프리트의 용융에 의해서 입자성이 무너지는 등으로 인해서, 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저하게 나타나며, 유리층(3)의 레이저 광 흡수율이 폭방향 전체에 걸쳐서 급격히 높아져, 용융률이 100％ 근접하게 된다(예를 들면, 가시광선에서 검게 보인다). 이것에 의해, 유리층(3)에서 생각 이상의 레이저 광(L1)의 흡수가 일어나, 유리층(3)으로의 입열이 과다하게 된다.

이에, 도 7에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)의 용융률이 100％ 근접하게 되는 소정 시간(X)을 경과한 후(혹은 그 직전), 즉 유리층(3)이 폭방향 전체에서 융점(Tm)을 넘어 레이저 광 흡수율이 급격히 높아진 직후, 레이저 광(L1)의 조사 파워를 조사 파워 10W로부터 조사 파워 8W로 저하시키는 전환을 행하여, 조사 파워 10W의 제1 입열량으로부터 조사 파워 8W의 제2 입열량으로 입열량의 전환을 행한다. 본 실시 형태에서는, 소정 시간(X)을 유리층(3)의 구성마다 사전에 구하고 있고, 미리 구해진 소정 시간(X)을 제어한다고 하는 간이(簡易)한 방법으로 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하고 있다. 또, 동일 구성의 유리층의 경우, 동일 입열량에 대해서는 대략 동일한 용융 정도로 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 행하고, 용착 예정 영역(R)을 따라서 조사 개시 위치(A)로 되돌아올 때까지, 레이저 광(L1)에 의한 유리층(3)으로의 조사를 계속하여, 눌어 붙임을 종료시킨다. 또한, 필요에 따라서, 불안정 영역에 레이저 광(L1)을 재조사하여 안정 영역으로 하도록, 레이저 조사를 오버랩시켜도 괜찮다.

이와 같은 입열량을 전환하는 제어를 행하여 유리층(3)의 눌어 붙임을 행함에 의해, 유리 부재(4)에 배치된 유리층(3)은, 결정화가 억제된 상태에서 용융?재고체화하고, 유리 부재(4)의 표면(4a)에 유리층(3)이 눌어 붙여져 정착시켜진다. 그 결과, 유리층 정착 부재(즉, 유리층(3)이 정착한 유리 부재(4))가 제조된다. 게다가, 이와 같은 입열량의 전환에 의해, 유리층(3)의 급격한 온도 상승에 기인하여 유리층(3)의 점도가 급격히 높아지는 것이 억제되므로, 용융한 유리층(3)으로부터 바인더의 분해 가스가 빠지기 쉬워진다. 이것에 의해, 유리층(3)에 다수의 기포가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유리 부재(4)의 표면(4a)에 눌어 붙여진 유리층(3)은, 유리 프리트(2)의 용융에 의해서 입자성이 무너지는 등으로 인해서, 레이저 광 흡수성 안료의 흡수 특성이 현저하게 나타나고, 레이저 광 흡수율이 높은 상태로 된다(예를 들면, 가시광선에서 검게 보인다).

그리고, 용착 예정 영역(R) 전체 둘레에 걸쳐서 결정화가 억제된 유리층(3)의 눌어 붙임이 종료하면, 도 8에 나타내어진 바와 같이, 유리층 정착 부재(10, 즉, 유리층(3)이 정착한 유리 부재(4))에 대해, 유리층(3)을 사이에 두고 유리 부재(5)를 서로 겹친다.

이어서, 도 9에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)에 집광 스포트를 맞추어, 레이저 광(제2 레이저 광, L2)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 조사한다. 이것에 의해, 용착 예정 영역(R) 전체 둘레에 걸쳐서 레이저 광 흡수율이 높고 또는 결정화가 억제된 상태로 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?재고체화 하여, 유리 부재(4)와 유리 부재(5)가 용착된다(용착에서는, 유리층(3)이 용융하고, 유리 부재(4, 5)가 용융하지 않는 경우도 있다). 이 때, 유리 부재(4)에 눌어 붙여진 유리층(3)의 용융이 용착 예정 영역(R) 전체 둘레에 걸쳐서 결정화가 억제된 안정 영역으로서 형성되고, 바인더도 충분히 제거되어 있기 때문에, 유리층(3)의 융점이 높아지지 않아, 유리 부재(4)와 유리 부재(5)가 용착 예정 영역(R)을 따라서 균일하게 용착되어, 파손이 방지된다.

이상 설명한 바와 같이, 유리 용착체(1)를 제조하기 위한 유리 용착 방법(유리층 정착 방법을 포함)에서는, 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 조사함에 의해 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 프리트(2)를 용융시키고, 레이저 광(L1)의 진행 방향과 대략 직교하는 방향에서의 유리층(3)의 용융률이 100％ 근접하게 되었을 때에 입열량을 전환하여, 제1 입열량보다도 적은 제2 입열량을 가지는 레이저 광(L1)을 용착 예정 영역(R)을 따라서 조사함에 의해, 바인더를 가스화시킴과 아울러 유리 프리트(2)를 용융시켜, 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시킨다. 이 유리층(3)의 정착시에는, 유리층(3)의 용융률이 100％ 근접하게 되면 유리층(3)의 레이저 광 흡수율이 급격히 높아지지만, 그 이후, 제1 입열량보다도 적은 제2 입열량을 가지는 레이저 광(L1)을 조사하도록 하고 있기 때문에, 유리층(3)이 입열 과다 상태로 되는 것이 억제된다. 이와 같은 입열량의 전환에 의해, 레이저 광(L1)의 조사에 의해서 유리 부재(4)에 유리층(3)을 정착시켜도, 유리층(3)의 정착시나, 그 후의 유리 부재(4, 5)끼리의 용착시에, 유리 부재(4, 5)에 크랙이 발생하는 등, 유리 부재(4, 5)가 파손하는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 이와 같은 입열량의 전환에 의해, 유리층(3)의 급격한 온도 상승에 기인하여 유리층(3)의 점도가 급격히 높아지는 것이 억제되므로, 용융한 유리층(3)으로부터 바인더의 분해 가스가 빠지기 쉬워진다. 이것에 의해, 유리층(3)에 다수의 기포가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이들의 유리 용착 방법 및 유리층 정착 방법에 의하면, 신뢰성이 높은 유리 용착체(1)를 제조하는 것이 가능해진다.

또, 상술한 유리 용착 방법에서는, 레이저 광(L1)의 조사 파워를 저하시킴에 의해, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하고 있다. 이와 같은 조사 파워의 저하에 의해 입열량의 전환을 행하고 있기 때문에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 확실히 전환하는 것이 가능해진다.

또, 상술한 유리 용착 방법에서는, 레이저 광(L1)의 조사 개시부터 소정 시간(X)을 경과했을 때에 용융률이 100％ 근접하게 되어, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하고 있다. 이 때문에, 미리 구해진, 용융률이 100％ 근접하게 되는 소정 시간(X)을 제어한다고 하는 간이(簡易)한 방법으로 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 용이하게 전환하는 것이 가능해진다. 게다가, 동일 구성의 유리층의 경우, 레이저 광(L1)의 조사 조건이 동일하면, 소정 시간(X)을 대략 동일하게 할 수 있기 때문에, 동일 구성의 유리층(3)을 연속하여 또는 동시에 복수 용융시키는 것을 용이하게 행할 수 있고, 복수의 유리 용착체(1)를 제조할 때의 제조 효율을 큰폭으로 향상시키는 것이 가능해진다.

그런데, 유기 EL패키지 등에서는, 용기 자체가 소형이기 때문에, 보다 박형 화된 유리 부재(4, 5)가 사용되므로, 유리 부재(4, 5)의 재료로서는, 균열을 발생시키기 어렵게 하기 위해 저팽창 유리가 선택되는 것이 많다. 이 때, 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 전후로 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 형태에 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％ 근접하게 되어, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하도록 하고 있지만, 도 10에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)으로부터 방사되는 열복사광의 강도가 소정값(Q)까지 상승했을 때에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하도록 해도 괜찮다. 이 경우, 유리층(3)의 용융률이 상승함에 따라서 점차 증가한다고 하는 관련성을 가지는 열복사광의 강도를 검출함으로써, 입열량의 전환을 정확히 행하는 것이 가능해진다. 또, 도 11에 나타내어진 바와 같이, 유리층(3)에서 반사된 레이저 광(L1)의 반사광의 강도가 소정값(P)까지 저하했을 때에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 전환하도록 해도 괜찮다. 이 경우, 유리층(3)의 용융률이 상승함에 따라서 점차 감소한다고 하는 관련성을 가지는 반사광의 강도를 검출함으로써, 입열량의 전환을 정확히 행하는 것이 가능해진다.

또, 상기 실시 형태에서는, 레이저 광(L1)의 조사 파워를 변경함에 의해 유리층(3)으로의 입열량을 제어하도록 하고 있었지만, 상술한 수식 (1)에서 나타내어진 바와 같이, 레이저 광(L1)의 조사 파워를 일정하게 하고, 레이저 광(L1)의 상대적인 조사 속도(즉, 레이저 광(L1)의 유리층(3)에 대한 진행 속도)를 상승시킴에 의해 유리층(3)으로의 입열량의 전환을 행하도록 해도 괜찮다. 이 경우, 레이저 광(L1)의 진행 속도의 상승에 의해 입열량의 전환을 행하고 있기 때문에, 제1 입열량으로부터 제2 입열량으로 확실히 전환하는 것이 가능해진다. 게다가, 진행 속도를 상승시켜 전환을 행하기 때문에, 유리층(3)의 정착에 필요로 하는 시간을 단축화시키는 것이 가능해진다. 또한, 진행 속도를 상승시킴으로써 입열량의 전환을 행하는 경우, 속도의 가속 과정이 포함되는 경우가 많기 때문에, 전환을 행해야 할 타이밍(소정 시간(X)의 경과시, 또는 열복사광 혹은 반사광의 강도가 소정값)이 되기 전에 진행 속도의 전환 제어를 개시하여, 실제로 전환을 행해야 할 타이밍에는 전환이 완료하고 있는 것이, 유리층(3)의 결정화 억제의 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 좋고, 레이저 광(L1, L2)을 고정하고 유리 부재(4, 5)를 이동시키도록 해도 괜찮으며, 유리 부재(4, 5)와 레이저 광(L1, L2)을 각각 이동시키도록 해도 괜찮다.

또, 상기 실시 형태에서는, 용융률이 100％라고 하는 소정값일 때에 입열량의 전환을 행하고 있지만, 유리층(3)이 적절히 용융하고 있으면, 예를 들면 용융률이 90％라고 하는 소정값일 때에 입열량의 전환을 행하여, 유리층(3)의 결정화를 확실히 억제시키도록 해도 괜찮다. 또한, 용융률이 낮은 가운데 입열량을 전환하면, 전환한 후의 레이저 광의 흡수율이 불충분하게 되어, 유리층의 용융 처리를 유지할 수 없게 될 우려가 있으므로, 입열량의 전환을 행하기 위한 용융률의 소정값은 80％가 바람직하다.

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

[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) 6 … 페이스트층
10 … 유리층 정착 부재 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 용착(溶着)하여 유리 용착체를 제조하는 유리 용착 방법으로서,
바인더, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 유리층을, 용착 예정 영역을 따르도록 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과,
제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 상기 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 상기 바인더를 가스화시킴과 아울러 상기 유리 가루를 용융시키고, 상기 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 상기 유리층의 용융률(溶融率)이 소정값을 넘을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제1 입열량보다도 적은 제2 입열량으로 전환하여, 상기 제2 입열량을 가지는 상기 제1 레이저 광을 상기 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 상기 바인더를 가스화시킴과 아울러 상기 유리 가루를 용융시켜, 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착(定着)시키는 공정과,
상기 유리층이 정착한 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 사이에 두고 상기 제2 유리 부재를 서로 겹치고, 상기 용착 예정 영역을 따라서 제2 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 제1 레이저 광의 조사 파워를 저하시킴에 의해, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 전환하는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층에 대한 상기 제1 레이저 광의 진행 속도를 상승시킴에 의해, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 전환하는 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 전환하는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층으로부터 방사되는 열복사광의 강도가 소정값까지 상승했을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 전환하는 것을 특징으로 유리 용착 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유리층에서 반사된 상기 제1 레이저 광의 반사광의 강도가 소정값까지 저하했을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제2 입열량으로 전환하는 것을 특징으로 하는 유리 용착 방법.
제1 유리 부재에 유리층을 정착시켜 유리층 정착 부재를 제조하는 유리층 정착 방법으로서,
바인더, 레이저 광 흡수재 및 유리 가루를 포함하는 상기 유리층을, 용착 예정 영역을 따르도록 상기 제1 유리 부재에 배치하는 공정과,
제1 입열량을 가지는 제1 레이저 광을 상기 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 상기 바인더를 가스화시킴과 아울러 상기 유리 가루를 용융시키고, 상기 제1 레이저 광의 진행 방향과 교차하는 방향에서의 상기 유리층의 용융률이 소정값을 넘었을 때에, 상기 제1 입열량으로부터 상기 제1 입열량보다 적은 제2 입열량으로 전환하여, 상기 제2 입열량을 가지는 상기 제1 레이저 광을 상기 용착 예정 영역을 따라서 조사함에 의해 상기 바인더를 가스화시킴과 아울러 상기 유리 가루를 용융시켜, 상기 제1 유리 부재에 상기 유리층을 정착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리층 정착 방법.