KR20210056707A - 글라스 세라믹 판재의 접합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접합하고자 하는 글라스 세라믹 판재를 서로 마주보게 하고 고정한 다음 히터부로 가열하여 접합하는 글라스 세라믹 판재의 접합 방법에서, 상기 히터부는 상부 히터와 하부 히터 및 연결부 히터로 구성되고, 상기 상부 히터와 하부 히터 및 연결부 히터 내부에는 가열 전극이 각각 구비되고, 상기 가열 전극은 전기를 공급에 의하여 발열하는 발열체이고, 상기 연결부 히터(32) 양 옆으로 글라스 세라믹 판재(10)의 맞 닿은 부분을 밀착 시키고, 상부 히터(31a)와 하부 히터(31b)를 글라스 세라믹 판재(10)의 용접 부위에 위 아래로 밀착 시키고, 가열하는 승온 단계, 압력 장치를 사용하여 서로 맞 닿은 상태로 있는 글라스 세라믹 바깥쪽 양 측면에서 압력을 가하여, 글라스 세라믹의 서로 맞 닿은 부분에 압력이 발생하도록 하는 접합 단계, 및 냉각 단계를 포함하므로서, 글라스 세라믹 판재의 접합부분을 더 견고하고 강하게 할 수 있고, 접합 부분에는 광학적 얼룩이 생기지 않도록 하며, 투과도도 향상될 수 있도록 하게 된다.

Description

글라스 세라믹 판재의 접합 방법{The Bonding Method For The Glass Celamic Plate}

본 발명은 글라스 세라믹 판재의 접합 방법에 관한 것으로서, 더 자세하게는 균일하고 효과적인 용접을 위하여 서로 마주 보는 한 쌍의 글라스 세라믹 판재를 접합할 때, 상기 한 쌍의 글라스 세라믹 판재를 일정 압력으로 맞대어 정해진 방법에 의하여 열과 압력을 가한 다음, 핵 형성 공정을 수행하는 방법을 포함하는 글라스 세라믹 판재의 용접 방법이다,

알루미노실리카(Al₂O₃-SiO₂)를 기반으로 하는 세라믹 글라스는 높은 화학적 내구성, 열적 안정성 및 0에 가까운 열팽창계수로 인해 반도체, 디스플레이, 휴대폰 커버글라스 등의 공정에 필수 부품을 이루는 소재이며 해당 산업에 있어서 핵심적 존재이고, 세라믹글라스는 상용온도 700℃의 높은 내열특성, 내화학성, 열 안전성 등의 우수한 물성을 바탕으로 반도체 및 디스플레이 전 공정용 치구로서 전 후방 산업의 필수 소재이다.

일반적으로 세라믹 유리를 접합하는 방법으로서는, 세라믹 유리제의 용접봉을 사용하여, 이 용접봉을 용융하는 것에 의하여 세라믹 유리 부재 끼리 접합하는 방법이 사용되고 있는데, 이 방법은 비교적 쉽게 세라믹 유리제품을 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나 그 반면에, 용접봉을 용융하여 용접체를 용접부위에 충분하게 용착시켜야 하고, 숙련된 작업자의 경험과 기능도 필요하고, 작업시간이 길어지는 단점이 있었다.

또한, 또 다른 방법으로는 세라믹 유리를 평면 위에 고정하고 세라믹 유리를 맞댄 상태에서 가열, 용융시키는 형태의 용접을 해 왔다. 그러나 이 세라믹 유리부재를 평면상에 배치시킨 상태에서, 세라믹 유리부재의 양면을 상하방향부터 가열 및 용융시키면, 용융단계에서 세라믹 유리 부재의 자체 무게로 인해 아래쪽으로 늘어져 떨어지는 경향이 있었다.

물론, 선행 특허 기술(공개번호 10-2007-0027490)에서는 서로 마주보는 한 쌍의 석영 유 리부재의 양 단면을 용접하는 장치를 이용하는 용접방법으로, 상기 석영 유리 부재를 일정 간격으로 세로로 세워 대치시키는 공정; 상기 석영 유리 부재의 단면 용접부위를 용접부위의 양측부터 상기 버너 수단에 의해 균일하게 가열 용융하는 공정; 상기 한 쌍의 석영 유리 부재의 용융된 단면 용접부위를 일정 압력으로 눌러 서로 맞대게 하는 동시에 서로 밀어서 용착하는 공정; 상기 용착된 석영유리부재의 용착 부분에 부풀어 오른 볼록(凸)부를 가열 연화시켜서 열변형을 분산시키는 공정; 및 상기 용착된 석영 유리 부재가 냉각된 후 상기 부풀어 오른 볼록(凸)부를 연삭하여 평탄하도록 한 공정을 포함하는 것을 제시하고 있다.

그러나. 상기 선행 특허는 세라믹 유리 접합 부분이 견고하게 접합되기 위한 구체적인 수단을 제시한 것은 아니다.

또한, 선행특허기술(등록번호 제 10-1539888호)에서는 유전체층과 복수의 내부전극을 포함하는 세라믹 본체를 마련하는 단계; 상기 세라믹 본체의 양 단면에 도전성 금속 및 글라스를 포함하는 제1 도전성 페이스트를 도포하여 제1 및 제2 바탕전극을 형성하는 단계; 일정 간격으로 복수 개의 타공부가 형성된 타공판 정반을 마련하는 단계; 상기 타공판 정반 상부에 도전성 금속 및 글라스를 포함하는 제2 도전성 페이스트를 도포하는 단계; 상기 세라믹 본체를 상기 타공부에 디핑(Dipping)하여 상기 세라믹 본체의 모서리부에 제1 및 제2 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 바탕전극과 제1 도전층 상에 제1 단자전극을 형성하고, 상기 제2 바탕전극과 제2 도전층 상에 제2 단자전극을 형성하는 단계;를 포함하는 적층 세라믹 전자부품의 제조방법을 제공하고 있다.

하지만, 상기 방법은 글라스 세라믹 판재의 접합에 관한 기술을 해결해 주는 것은 아니다.

따라서, 저 비용이면서도 견고하게 접합이 가능하고, 양호한 투과도를 가지는 세라믹 유리 접합 방법의 개발이 필요한 실정이다.

선행기술 1: 대한민국공개특허 10-2007-0027490, 공개일(2007년03월09일) 선행기술 2: 대한민국등록특허 10-1539888, 등록일(2015년07월21일)

본 발명은 글라스 세라믹 판재의 접합부분을 더 견고하고 강하게 하고, 접합 부분에 광학적 얼룩이 생기지 않도록 하는 방법을 제시하며, 또한, 결정화되지 않은 세라믹 글라스 판재를 사용하여 접합한 후에 결정화 공정을 진행하므로서, 용접의 방법을 사용하는 접합의 방법 보다 저온에서 접합이 가능하도록 하므로서, 확학 특성 및 물리적 특성이 향상되게 되도록 하고, 광 투과율도 75 % 이상 유지될 수 있도록 한다.

상기 목적은, 접합하고자 하는 글라스 세라믹 판재를 서로 마주보게 하고 고정한 다음 히터부로 가열하여 접합하는 글라스 세라믹 판재의 접합 방법에서, 상기 히터부는 상부 히터와 하부 히터 및 연결부 히터로 구성되고, 상기 상부 히터와 하부 히터 및 연결부 히터 내부에는 가열 전극이 각각 구비되고, 상기 가열 전극은 전기를 공급에 의하여 발열하는 발열체이고, 상기 연결부 히터(32) 양 옆으로 글라스 세라믹 판재(10)의 맞 닿은 부분을 밀착 시키고, 상부 히터(31a)와 하부 히터(31b)를 글라스 세라믹 판재(10)의 용접 부위에 위 아래로 밀착 시키고, 가열하는 승온 단계, 서로 맞 닿은 상태로 있는 글라스 세라믹 바깥쪽의 양 측면에서 글라스 세라믹의 서로 맞 닿은 부분에 압력이 발생하도록, 압력 장치를 사용하여 압력을 가하는 접합 단계, 및 냉각 단계를 포함한다.

그리고, 상기 승온 단계에서는 온도 상승 속도가 5 ℃ ∼ 20 ℃이고, 접합 단계에 가해지는 압력은 7 kg/㎠ 이다.

또한, 정해진 압력을 가하는 방법으로는, 글라스 세라믹 판재의 맞 닿은 부분에 압전 소자를 장착하여, 정해진 압력에 도달할 수 있는 압력장치의 힘을 측정하는 방법이다.

그러므로 본 발명은 글라스 세라믹의 접합 부분을 더 견고하고 강하게 할 수 있고, 접합 부분에는 광학적 얼룩이 생기지 않도록 하며, 승은 온도와 냉각 조건의 최적화를 이루어 접합 완성된 글라스 세라믹의 투과도는 75 %가 유지될 수 있도록 한다.

도 1 은 글라스 세라믹 판재를 접합하는 방법의 실시예 도면이다.
도 2와 도 3은 압력 전달 바가 글라스 세라믹 판재에 압력을 전달하는 방법을 내타낸 도면이다.
도 4는 글라스 세라믹 판재가 바깥 방향으로 이동될 수 있는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 글라스 세라믹 판재의 맞 닿는 부분에 원하는 압력을 가하는 방법을 나타낸 실시예의 도면이다.
도 6은 글라스 세라믹 판재를 용접하는 방법을 나타낸 실시예의 도면이다.
도 7은 글라스 세라믹 판재 서로 직접 맞 닿는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 글라스 세라믹 판재로부터 상부 히터와 하부 히터가 이격된 상태를 나타낸 실시예의 도면이다.
도 9는 히터부의 구조를 나타낸 실시예의 도면이다.
도 10은 상부 히터와 하부 히터 및 가열 전극의 형상을 나타낸 실시예의 도면이다.
도 11은 글라스 세라믹 판재를 접합하기 위한 온도 조건을 나타낸 도면이다,
도 12는 핵 형성이 이루어진 입자의 사진을 나타낸 실시예의 도면이다,
도 13은 FT-IR, UV를 이용한 광투과율 분석의 예로 투과율이 75 % 이상됨을 알 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.

또한 공지된 기술 구성에 대해서는 구체적인 설명은 생략할 수도 있다.

본 발명은 글라스 세라믹 판재를 접합한 후에 핵 형성이 이루어지도록 하므로서, 접착강도를 높이도록 하며, 또한 광학적 얼룩이 생기지 않도록 하는 것을 특징으로 하고, 접합 완성된 글라스 세라믹의 투과도도 75 % 이상이 유지되는 것으로 한다.

한편, 본 발명에서 적용되는 글라스 세라믹 판재는 두께가 1- 20 mm 정도가 적당하다. 그리고, 글라스 세라믹 판재의 한변의 길이를 A라고 했을 때, 상기 A의 크기는 0.3m에서 4 m 정도이다. 물론 가장 일반적인 크기는 1m에서 2m 정도이다. 이때, 글라스 세라믹 판재의 다른 한변의 길이를 B라고 하면, 상기 B는 A의 0.5배에서 3배 이내의 크기를 가진다. 물론 정사각형일 수 있다.

도 1 은 글라스 세라믹 판재를 접합하는 방법의 실시예 도면이다.

도면에서처럼, 본 발명의 글라스 세라믹 판재(10)의 접합방법은 서로 마주보는 한 쌍의 글라스 세라믹 판재의 양단면을 히터 부(10)로 가열하고, 글라스 세라믹 판재(10) 양 측면에서는 압력을 가하도록 하는 접합의 방법이다, 글라스 세라믹 판재(10)를 지지 장착하는 받침부(20), 받침부에서 글라스 세라믹 판재를 이동하기 쉽도록 하는 바퀴 축 형상의 회전 지지부(21), 글라스 세라믹 판재를 고정하는 고정부(22) 및 받침부(20)가 일직선 방향으로 이동할 수 있도록 하는 이동축(23) 등이 각각 구비된다.

그리고, 글라스 세라믹 판재(10)와 받침부(20)를 전체적으로 받쳐주는 받침 테이블(24)과 다리(25)가 구비되는 구조를 가지며, 글라스 세라믹 판재(10)의 접합 부분을 가열하여 주는 히터 부(30)가 더 구비된다.

이때, 상기 받침 테이블(24)는 알루미늄 혹은 스테인레스 스틸 등 금속재료로 만들어지게 된다. 또한, 상기 히터 부(30)는 산화 지르코늄 판재로 만들어지고 기다린 직사각형 모양의 케이스 형태이고 그 안에 가다랗게 형성된 히터가 구비된 형태로 만들어진 것이다. 그리고, 이것을 본 발명에서는 히터 부(30)라고 하였다.

또한, 상기 도면에서 보는 바와 같이, 이동축(23)을 통하여 받침부가 이동할 수 있으므로, 서로 접합하고자 하는 글라스 세라믹 판재(10)가 마주보는 상호 거리를 조절할 수 있게 된다. 즉 받침부(20)에 글라스 세라믹 판재(10)를 고정할 때에는 작업의 편리성을 위해 글라스 세라믹 판재 사이의 거리를 이격 시킬 수 있으며, 고정부(22)를 통해 글라스 세라믹 판재를 고정하게 되면, 용접 작업을 하기에 용이한 거리로 거리 조절이 가능하게 된다.

한편, 좀 더 세밀한 거리 조절을 위해서는 고정부(22)내에 홀을 통하여 수평 이동되는 압력 전달 바(22a)를 통하여 이루어 질 수가 있게 된다. 즉 상기 압력 전달 바(22a)를 조절하여 글라스 세라믹 판재(10)가 히터부(30)로 가열 될 수 있는 위치에 있도록 할 수 있고, 상호 접합 위치에 올 수 있도록 할 수가 있게 되며, 또한 글라스 세라믹 판재(10)의 서로 맞 닿는 부분에 압력이 가해질 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에서는 압력 전달 바(22a)를 이동시키기 위한 구동장치 혹은 별도 이동 장치로 압력장치(35)가 구비된다.

상기 압력장치는 모터등 구동 장치에 의하여 상기 압력 전달 바(22a)를 이동시켜, 글라스 세라믹 판재(10)를 서로 맞 닿는 방향으로 혹은 반대 방향으로 이동 시킬 수 있으며, 상기 모터의 세기는 제어가 가능하도록 되어있다. 즉, 전자 모터를 사용하여 정밀하게 힘을 제어할 수 있는 통상의 장치라면 본원 발명의 압력장치(35)로 사용이 가능하게 된다.

아울러, 글라스 세라막 판재(10)가 서로 맞 닿은 방향으로 압력이 가해질 경우 상기 글라스 세라막 판재(10)에 변형이 생길 수 있으며, 이러한 변형을 막아 주기 위하여, 상기 글라스 세라막 판재(10) 위에 도 1에서와 같이 고정 판재(37)가 글라스 세라믹 판재(10) 상단에 놓여지게 된다, 그리고, 본원 발명의 도면에서는 상세 도시가 생략되었지만, 상기 고정 판재(37)를 상하 방향으로 이동할 수 있도록 하는 이동 장치가 존재함은 당연하다. 그리고 이러한 상기 고정 판재를 상하 방향으로 이동할 수 있는 목적이 달성되는 이동 장치라면 본원 발명에 적용된다.

도 2와 도 3은 압력 전달 바가 글라스 세라믹 판재에 압력을 전달하는 방법을 내타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 압력 전달 바(22a) 끝 부분에는 판상 형태의 압력 전달 판(22b)가 구비되어, 상기 압력 전달 판(22b)이 글라스 세라믹 판재를 밀어주는 역할을 하게 된다.

이때, 도 3은 단면도를 나타낸 도면으로, 고정부(22) 내에 고정부 홀(22c)이 구비되고, 상기 고정부 홀(22c)을 통하여 상기 압력 전달 바(22a)가 수평 이동이 가능하게 된다, 즉, 도 3에 도시된 화살표 방향으로 고정부 홀(22c) 내에서 상기 압력 전달 바(22a)가 이동하게 되므로서, 글라스 세라믹 판재(10)가 화살표 방향으로 이동하게 되고, 또한 글라스 세라믹 판재(10)가 서로 맞 닿게 되면, 글라스 세라믹 판재(10)의 맞 닿은 부분에 압력이 가해지도록 할 수도 있게 된다.

한편 도 1의 도면에서는 고정부(22)와 압력 전달 바(22a)가 각각 2개 구비되는 실시예가 제시되었지만, 글라스 세라믹 판재(10)가 서로 맞 닿는 부분에 균일한 압력이 가해지기 위하여 더 많은 고정부(22)와 압력 전달 바(22a)가 구비될 수 있음은 당연하다.

도 4는 글라스 세라믹 판재가 바깥 방향으로 이동될 수 있는 방법을 나타낸 도면이다.

본원 발명에서는 일차적으로 한쌍의 글라스 세라믹 판재(10)를 서로 맞 닿도록 한 다음, 열과 압력을 가하여 상기 맞 닿은 글라스 세라믹 판재(10)가 접합되도록 하는 것이므로, 도 4의 화살표 방향으로 글라스 세라믹 판재(10)를 이동하게 되는 경우는 거의 없게 된다. 하지만 공정의 필요상 도 4의 화살표 방향(글라스 세라믹 판재(10)가 맞닿은 부분과 반대 방향)으로 이동할 수 있기 위한 설계 구조가 적용되었다.

즉, 고정부 홀(22c)을 통하여 압력 전달 바(22a)는 도 4의 화살표 방향으로 이동하게 되지만, 고정부 홀(22c) 보다 크기가 큰 압력 전달 판(22b)은 고정부(22) 내에 존재하게 된다. 그리고, 상기 압력 전달 바(22a)가 계속 도 4의 화살표 방향으로 이동하게 되면, 결국 압력 전달 판(22b)이 고정부(22)를 도 4의 화살표 방향으로 이동시키게 된다. 그렇게 되면, 결과적으로 상기 고정부(22)에 의하여 고정된 글라스 세라믹 판재(10) 도 4의 화살표 방향으로 이동하게 된다.

도 5는 글라스 세라믹 판재의 맞 닿는 부분에 원하는 압력을 가하는 방법을 나타낸 실시예의 도면이다.

도 1의 장치를 통하여 그리고 도 2와 도 3의 실시예의 방법에 의하여 한쌍의 글라스 세라믹 판재(10)는 서로 맞 닿게 된다. 그리고 압력장치(35)를 계속 가동하여 압력 전달 바(22a)를 글라스 세라믹 판재(10)가 서로 맞 닿은 방향으로 이동시키게 되면, 상기 글라스 세라믹 판재(10)의 서로 맞 닿는 부분에는 압력이 가해지게 된다.

이때, 상기 글라스 세라믹 판재(10)의 서로 맞 닿는 부분에 실제로 가해지는 압력을 측정할 필요가 있게 된다. 그리고 도 5는 글라스 세라믹 판재(10)의 서로 맞 닿는 부분에 가해지는 압력을 측정하는 방법을 나타낸 실시예의 방법이다.

즉, 도 5의 실시예에서처럼 압전 소자(46)를 사이에 두고 상기 글라스 세라믹 판재(10)가 서로 맞 닿도록 한다. 그리고, 압력 전달 바(22a)를 통하여 상기 글라스 세라믹 판재(10)가 서로 맞 닿는 부분에 압력이 가해지도록 하면, 상기 압전 소자(46)에도 압력이 가해지게 되고, 결과적으로 상기 압전 소자를 통하여 상기 글라스 세라믹 판재(10)가 서로 맞 닿는 부분의 압력이 측정되게 된다.

즉, 도 5의 실시예에 따르는 방법은 아래와 같다,

- 글라스 세라믹 판재(10)를 접합하기 위한 압력은 7kg/cm 이다.

- 도 1에 도시된 압력장치(35) 내에 구비된 전동장치를 구동하여, 글라스 세라믹 판재(10)가 서로 맞 닿는 방향으로 압력이 가해지도록 한다. 이때, 압력장치(35)로부터 글라스 세라믹 판재(10)에 압력이 전달되는 것은 압력 전달 바(22a)이다.

- 도 5에서처럼 글라스 세라믹 판재(10)가 맞 닿은 곳의 사이에 압전 소자(46)를 장착하고, 상기 압전 소자(46)의 압력이 표시되는 압력 계측기(45)로부터 압력을 읽을 수 있도록 하므로서, 글라스 세라막 판재(10)가 맞 닿은 부분의 압력이 계측될 수 있도록 준비한다.(압력 계측기에는 압력이 표시되는 디스플레이(45a)와 버튼(45b)가 존재한다.)

- 상기 압력장치(35) 내에 전동 장치를 구동하여, 상기 압력 계측기(45)의 디스플레이(45a)에 표시되는 압력이 "글라스 세라믹 판재(10)를 접합하기 위한 압력 7kg/cm" 에 도달되기까지 상기 압력장치(35) 내에 전동 장치를 구동한다.

- 상기 압전 소자(46)의 압력이 7kg/cm 되는 싯점의 전동 장치 값(V)을 확보한다. 이 경우는 전동장치의 종류에 따라 그 확보된 값(V)이 달라질 수 있다.

- 실제로 글라스 세라믹 판재(10)를 접합하고자 할 때, 상기 실험으로부터 얻어진 값(V) 만큼 상기 압력장치(35) 내에 구동장치를 구동시키면, 실제로 글라스 세라믹 판재(10) 내에 압력은 7kg/cm 이 되게 된다.

이때, 상기 압전 소자(46)의 실질적인 면적은 글라스 세라믹 판재(10)가 실질적으로 맞 닿은 면적이 모두 포함되도록 한다.

- 압전 소자 -

압전 소재란 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 압전 직접효과(piezoelectric direct effect)와 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 압전 역효과(piezoelectric converse effect)를 갖는 기능성 세라믹스를 말한다.

압전 직접효과라고 하는 것은 전압발생 기능으로 압전 소자에 외부응력, 진동 변위 등을 주면 그 출력단에 전기 신호가 발생하는 현상을 말하며 착화용 압전소자나 각종 센서에 응용된다.

압전 소자에 외부응력이 없는 상태에서 출력 전압이 발생하지 않는다. 그러나 F의 압축력을 가하면 상하의 전극에 각각(+),(-)의 전압이 발생하고 소자 두께는 감소되며, 반대로 신장력 F를 가하면 상하의 전극에 각각 (+),(-)의 전압이 발생한다. 이 때 소자의 두께는 초기 무응력 상태보다 증가하며 압축력을 가했을 경우와 반대 현상이 발생된다.

또한 압전 역효과란 변위발생 기능으로 압전 소자에 외부로부터 전압을 걸어주어 소자가 기계적 변위를 일으키게 되는 현상을 말하고 주로 액츄에이터 등에 적용된다. 압전 직접효과와 압전 역효과를 통칭해서 압전 효과(piezoelectric effect)라고 한다.

도 6은 글라스 세라믹 판재를 접합하는 방법을 나타낸 실시예의 도면이다.

(A)도에서처럼, 글라스 세라믹 판재(10)를 완전히 밀착 시키지 않고 약간 떨어뜨린 상태에서 히터 부(30)의 열로 글라스 세라믹 판재의 접합 부위를 가열하게 된다. 그리고 어느 정도 가열을 하면, (B)도에서처럼 글라스 세라믹 판재를 밀착 시켜 맞닿게 한 다음 다시 접합 부위를 가열한다. 물론, 공정 조건에 따라서는 (B)도의 상태(글라스 세라믹 판재가 맞닿은 상태)에서 접합 부위를 가열하지 않을 수도 있다.

이때, 연결부 히터(32)가 도면에서처럼 존재하여, 글라스 세라믹 판재를 서로 밀착 시키지 전에 상기 연결부 히터(32)에 먼저 밀착하여 글라스 세라믹 판재(10)의 접합 부위에 가열 효과를 극대화 할 수가 있다.

(C)도에서처럼, 히터부(30)에는 상부 히터(31a)와 하부 히터(31b)가 존재하며, 상기 상부 히터(31a)는 글라스 세라믹 판재(10)의 접착 부위의 위 부분을 가열하여주고, 상기 하부 히터(31b)는 글라스 세라믹 판재(10)의 접착 부위의 아래 부분을 가열하여주게 된다.

그리고, (B)도에 도시된 화살표는 글라스 세라믹 판재(10)가 접착부 쪽으로 이동한다는 것이고, (C)도에서 도시된 화살표는 하부 히터(31b)가 글라스 세라믹 판재(10)의 접착 부위 쪽으로 이동한다는 것이다.

도 7은 글라스 세라믹 판재 서로 직접 맞 닿는 것을 나타낸 도면이다.

도 6의 (C)도의 실시예 단계의 공정이 수행된 다음 도 7의 실시예 단계의 공정이 수행된다. 즉, 연결부 히터(32)가 상부 히터(31a) 안쪽으로 올라가게 되면, 글라스 세라믹 판재가 서로 맞 닿을 수 있게 된다.

도 8은 글라스 세라믹 판재로부터 상부 히터와 하부 히터가 이격된 상태를 나타낸 실시예의 도면이다.

도 9는 히터부의 구조를 나타낸 실시예의 도면이다.

히터 부(30)의 본체는 상부 히터(31a), 하부 히터(31b) 및 연결부 히터(32)로 구성된다. 그리고 상기 상부 히터(31a), 하부 히터(31b) 및 연결부 히터(32)의 본체의 재질은 산화 지르 코늄으로 만들어진다.

그리고, 상기 산화 지르 코늄으로 만들어진 히터부(30) 본체 내부에는 가열 전극(33a)(33b)(32a)이 구비된다. 즉, 상기 가열 전극(33a)(33b)(32a)은 전기의 공급에 의하여 발열이 되는 발열체이다. 그리고 이 발열체로는 탄소 전극이 사용된다.

결과적으로 산화 지르 코늄으로 만들어진 상부 히터(31a) 본체 내부에는 탄소 전극으로 만들어진 상부 가열 전극(33a)이 구비되고, 산화 지르 코늄으로 만들어진 하부 히터(31b) 본체 내부에는 탄소 전극으로 만들어진 하부 가열 전극(33b)이 구비되고, 산화 지르 코늄으로 만들어진 연결부 히터(32) 본체 내부에는 탄소 전극으로 만들어진 연결부 가열 전극(32a)이 구비된다.

또한, 상부 히터와 하부 히터 외부에는 CF 보드(33)가 구비된다.

도 10은 상부 히터와 하부 히터 및 가열 전극의 형상을 나타낸 실시예의 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이 상부 히터(31a)와 하부 히터(31b)는 사각형의 단면을 가진 긴 막대기(bar) 형태이고, 상부 가열 전극(33a)과 하부 가열 전극(33b)는 기다란 막대기(bar) 형상을 가진 가열체 전극이다. 마찬가지로 도 9에는 도시 생략되었지만, 연결부 히터(32)는 사각형의 단면을 가진 긴 막대기(bar) 형태이고, 연결부 가열 전극(32a)은 기다란 막대기(bar) 형상을 가진 가열체 전극이다.

도 11은 글라스 세라믹 판재를 접합하기 위한 온도 조건을 나타낸 도면이다,

도 11에 도시된 바와 같이 글라스 세라믹 판재를 접합하기 위해서는 승온 단계, 접합 단계, 제 1 냉각 단계, 제 2 냉각 단계의 과정을 거치게 된다,

승온 단계는, 접합 단계의 온도인 1,150 ℃ ∼ 1200 ℃ 에 도달되기까지의 공정 과정이다. 그리고, 승온 단계에서는 승온 온도 속도가 분당 5 ℃ ∼ 20 ℃ 가 되로록 비교적 바른 온도 상승이 이루어지도록 한다.

그리고, 접합 단계의 온도인 1,150 ℃ 내지는 1200 ℃가 도달되면, 본원 발명의 도 1내지 도 5의 실시예의 방법에 따라 글라스 세라믹 판재(10)의 서로 맞 닿은 부분에 7kg/cm 의 압력이 가해지도록 한다. 그리고, 접합 단계에서의 유지시간은 1 시간으로 한다.

그리고, 접합 단계의 공정이 완료되면, 냉각 단계의 공정이 수행되며, 700 ℃ 까지는 승온 단계의 속도(분당 마이너스 5 ℃ ∼ 20 ℃)로 급냉하게 되고, 이를 제 1 냉각 단계라고 한다.

그리고, 700 ℃에서 상온의 온도까지는 서서히 냉각하게 되며, 이를 제 2 냉각단계라고 한다.

도 1내지 도 11의 실시예의 과정을 아래와 같이 정리하여 설명할 수 있다.

-- 공정 단계 및 조건 -

1 단계: 연결부 히터(32)를 사이에 두고 글라스 세라믹 판재(10)를 서로 밀착 시킨다. 즉 연결부 히터(32) 양 옆으로 글라스 세라믹 판재(10)의 맞 닿은 부분을 밀착 시킨다.(도 1 및 도 7참조)

2 단계 : 상부 히터(31a)와 하부 히터(31b)를 글라스 세라믹 판재(10)의 용접 부위에 위 아래로 밀착 시킨다.(도 6 참조)

3 단계 : 승온단계로서, 연결부 히터(32)를 가열하여 분당 5 ℃ ∼ 20 ℃ 속도로 온도 상승이 되도록 하고, 접합 단계의 온도인 1,150 ℃ 내지는 1200 ℃가 도달되도록 한다.

4 단계 : 접합 단계의 온도가 되면, 압력장치(35) 내에 구동장치를 구동시켜, 글라스 세라믹 판재의 상호 밀착되는 압력이 7kg/cm 가 되도록 한다,(본원 발명의 도 5의 실시예의 방법이 참조된다.) 그리고, 이러한 상태에서 1 시간 동안 유지시킨다.

5 단계 : 제 1 냉각 단계로 700 ℃ 까지 분당 마이너스 5 ℃ ∼ 20 ℃ 속도로 냉각 시키는 단계이다. 급냉이 필요한 이유는 결정 성장이 이루어지지 않도록 하기 위해서이다.

6 단계 : 제 2 냉각 단계로 700 ℃ 이후부터 상온까지는 서서히 냉각 시키는 단계를 가진다.

7 단계 : 7 단계 공정은 가장 중요한 공정으로 핵 형성의 공정이다.

두개의 글라스 세라믹 판재(10)가 한개의 접합된 글라스 세라믹 판재(10)가 되고, 상기 한개로 접합된 글라스 세라믹 판재(10)가 상온까지 냉각되면, 냉각된 상기 글라스 세라믹 판재(10)를 이동시켜 가열 오븐 내부에 장착한다.

그런 다음 상기 가열 오븐을 가동시켜서 700 ℃까지 올라가는 승온온도 공정을 거치게 되면, 상기 글라스 세라믹 판재(10)는 핵형성 공정을 거키게 된다. 이때, 700 ℃까지 상승되는 속도는 5 ℃ ∼ 20 ℃가 적당하다.

한편, 750 ℃가 되면 온도 상승을 정지시키고 2 시간 정도도 유지 시간을 갖게 한다. 그리고 이 두시간의 유지 시간 동안 핵이 형성되게 된다, 그리고 이후 서서히 자연 냉각하므로서 핵형성 공정을 완성하게 된다.

도 12는 핵 형성이 이루어진 입자의 사진을 나타낸 실시예의 도면이다,

도 13은 FT-IR, UV를 이용한 광투과율 분석의 예로 투과율이 75 % 이상됨을 알 수 있다.

특히 KS L 2514규격을 참조하여 UV visible을 이용해 자외선에서 가시광선, 적외선 영역에 걸쳐 빛의 투과 혹은 흡수에 대한 분석으로 데이터를 확보 할 수 있었다.

10 : 글라스 세라믹 10a : 용융물
30 : 히터부 31a : 상부 히터
31b : 하부 히터 32 : 연결부 히터
33a : 상부 가열 전극 33b : 하부 가열 전극
32a : 연결부 가열 전극 33 : CF 보드
35 : 압력 장치 22 : 고정부
22a : 압력 전달 바 22b : 압력 전달 판
22c : 고정부 홀 37 : 고정 판재

Claims (4)

1. 접합하고자 하는 글라스 세라믹 판재를 서로 마주보게 하고 고정한 다음 히터부로 가열하여 접합하는 글라스 세라믹 판재의 접합 방법에서,
   상기 히터부는 상부 히터와 하부 히터 및 연결부 히터로 구성되고,
   상기 상부 히터와 하부 히터 및 연결부 히터 내부에는 가열 전극이 각각 구비되고, 상기 가열 전극은 전기를 공급에 의하여 발열하는 발열체이고,
   상기 연결부 히터(32) 양 옆으로 글라스 세라믹 판재(10)의 맞 닿은 부분을 밀착 시키고, 상부 히터(31a)와 하부 히터(31b)를 글라스 세라믹 판재(10)의 용접 부위에 위 아래로 밀착 시키고, 가열하는 승온 단계,
   서로 맞 닿은 상태로 있는 글라스 세라믹 바깥쪽의 양 측면에서 글라스 세라믹의 서로 맞 닿은 부분에 압력이 발생하도록, 압력 장치를 사용하여 압력을 가하는 접합 단계, 및
   냉각 단계를
   포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 세라믹 판재의 접합 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 승온 단계에서는 온도 상승 속도가 5 ℃ ∼ 20 ℃인 것을 특징으로 하는 글라스 세라믹 판재의 접합 방법.
3. 제 1항에 있어서, 접합 단계에 가해지는 압력은 7 kg/㎠ 인 것을 특징으로 하는 글라스 세라믹 판재의 접합 방법.
4. 제 1항에 있어서, 정해진 압력을 가하는 방법으로는, 글라스 세라믹 판재의 맞 닿은 부분에 압전 소자를 장착하여, 정해진 압력에 도달할 수 있는 압력장치의 힘을 측정하는 방법인 것을 특징으로 하는 글라스 세라믹 판재의 접합 방법.

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