TW202226465A - 附外框之覆蓋玻璃 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種附外框之覆蓋玻璃，其中外框包含於玻璃基質中分散有填料成分之玻璃陶瓷，上述玻璃陶瓷所包含之上述玻璃基質之玻璃軟化點低於上述平板狀玻璃之玻璃轉移點，上述平板狀玻璃之熱膨脹係數為上述玻璃陶瓷之熱膨脹係數以上之值，且其等之差為0～20×10 -7/℃，上述平板狀玻璃與上述玻璃陶瓷直接接合。

Description

附外框之覆蓋玻璃
本發明係關於一種附外框之覆蓋玻璃。
使用發光二極體(LED：Light Emission Diode)之元件被用於行動電話或大型液晶電視之背光、照明用途等廣泛之用途中。 例如，於利用發出可見光之發光二極體(可見光LED)之發光裝置之情形時，經常使用將LED晶片載置於如以氮化鋁為代表之平板狀基板之上，並使用樹脂基底之構件進行密封之構成。
與此相對，於利用發出紫外光之發光二極體(UV-LED)、雷射二極體(LD)、垂直共振器型面發光雷射(VCSEL)等之發光裝置中，需要氣密密封性。又，於VCSEL中亦需要擴散板。 因此，對於該等發光裝置，要求於覆蓋玻璃附有外框之形狀。雖然亦可將外框設置於氮化鋁等基板上，但就成本方面而言，於覆蓋玻璃上設置外框較為現實。
於製造附外框之覆蓋玻璃時，最簡單之方法係分別製作覆蓋玻璃與外框用玻璃，然後利用樹脂基底之構件將其等接著之方法。然而，於使用作為有機物之樹脂基底之構件之接著中，無法實現氣密密封。 為了獲得氣密密封性，可例舉藉由對玻璃直接進行濕式蝕刻而形成外框部分之方法。然而，無法獲得平板狀部分與成為外框之部分之垂直性。因此，為了保持該垂直性，並且亦獲得氣密密封性，可例舉將平板狀玻璃與成為外框之玻璃直接接合，比如擴散接合或常溫接合等。另一方面，直接接合之成本非常昂貴。
對此，發明人自各種角度研究並提出了於玻璃基板上設置外框之技術。 例如，專利文獻1中所揭示之合成石英玻璃腔係於原料合成石英玻璃基板上藉由噴砂加工而形成複數個貫通孔。藉由將該原料合成石英玻璃基板與另一原料合成石英玻璃基板貼合，於1000～1200℃下將其等接著，從而獲得該合成石英玻璃腔。 於專利文獻2中，揭示有一種附框之抗反射玻璃，其使用硼矽酸玻璃作為平板狀構件，使用矽基板作為框狀構件。藉由對矽基板實施反應性離子蝕刻而形成貫通孔，將框狀構件重疊於平板狀構件，利用陽極接合將兩者接合，從而獲得該附框之抗反射玻璃。
於專利文獻3中，揭示有一種玻璃密封材，其係藉由利用基底模框與對向模框夾住玻璃板與玻璃片並進行加熱壓製，從而將玻璃板與玻璃片藉由熔接而接合。 於專利文獻4中，揭示有一種氣密容器，其係將軟化點低於玻璃基材之玻璃料等膏網版印刷於玻璃基材上而形成接合材，將該接合材製成框構件。 於專利文獻5中，揭示有一種方法，其係向模框中填充包含含有玻璃粉末之加熱消失性硬化性樹脂組合物之膏，或者將包含含有玻璃粉末之加熱消失性硬化性組合物之片材與模框壓接並進行加熱，藉此獲得具備間隔壁之玻璃基板。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2020-21937號公報 [專利文獻2]日本專利第5646981號公報 [專利文獻3]日本專利特開2013-222522號公報 [專利文獻4]日本專利特開2011-233479號公報 [專利文獻5]日本專利特開2005-243454號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，如專利文獻1或3中記載之方法，若以超過所使用之玻璃材料之玻璃軟化點之溫度施加熱，則會對玻璃表面造成損傷，而擔憂可靠性。如專利文獻2中記載之方法，若平板狀構件與框狀構件之熱膨脹係數不同，則有作為平板狀構件之玻璃產生龜裂之虞。又，陽極接合之成本亦較高。如專利文獻4中記載之方法，若進行膏之塗佈，則有因塗佈不均或膜厚不均而導致密封性下降之虞。於專利文獻5所記載之方法中，作為外框之間隔壁之高度之上限為150 μm左右，高度受到限制。
因此，本發明之目的在於提供一種能維持氣密密封性，並且實現一定以上之外框高度，且覆蓋玻璃表面之損傷或龜裂減少之附外框之覆蓋玻璃。 [解決問題之技術手段]
本發明者進行銳意研究，結果發現藉由對於外框使用特定之玻璃陶瓷，可解決上述問題，從而完成本發明。
即，本發明及其一態樣係關於下述[1]至[9]。 [1]一種附外框之覆蓋玻璃，其係於平板狀玻璃之一主面上設置有外框者，且上述外框包含於玻璃基質中分散有填料成分之玻璃陶瓷，上述玻璃陶瓷所包含之上述玻璃基質之玻璃軟化點低於上述平板狀玻璃之玻璃轉移點，上述平板狀玻璃之熱膨脹係數為上述玻璃陶瓷之熱膨脹係數以上之值，且其等之差為0～20×10 -7/℃，上述平板狀玻璃與上述玻璃陶瓷直接接合。 [2]如上述[1]所記載之附外框之覆蓋玻璃，其中上述玻璃基質包含氧化鉍及氧化硼中之至少一者。 [3]如上述[1]或[2]所記載之附外框之覆蓋玻璃，其中上述玻璃陶瓷含有5～40質量%之包含氧化鋁之晶體粉末作為上述填料成分。 [4]如上述[1]至[3]中任一項所記載之附外框之覆蓋玻璃，其中於上述外框之與接合有上述平板狀玻璃之面相對向之面的表面形成有金屬膜。 [5]如上述[1]至[4]中任一項所記載之附外框之覆蓋玻璃，其中上述外框對於上述平板狀玻璃垂直地設置。 [6]如上述[1]至[5]中任一項所記載之附外框之覆蓋玻璃，其中上述外框之高度為350 μm以上1.5 mm以下。 [7]如上述[1]至[6]中任一項所記載之附外框之覆蓋玻璃，其中上述平板狀玻璃於接合有上述外框之側之主面之至少一部分區域具備導電性膜，於上述外框之內部形成有貫通上述外框之金屬導體，上述金屬導體對於上述平板狀玻璃垂直地設置，上述導電性膜與上述金屬導體導通。 [8]如上述[1]至[7]中任一項所記載之附外框之覆蓋玻璃，其中上述平板狀玻璃於至少一個主面上具備抗反射膜。 [9]如上述[1]至[8]中任一項所記載之附外框之覆蓋玻璃，其中上述平板狀玻璃於至少一個主面上具備光擴散層。 [發明之效果]
根據本發明，於附外框之覆蓋玻璃中，能維持氣密密封性，並且實現一定以上之外框高度。因此，可防止因作為光源之UV-LED或LD(雷射二極體)等之能量所造成之覆蓋玻璃之損傷。又，由於覆蓋玻璃之表面沒有因熱而產生之損傷或龜裂，故作為附外框之覆蓋玻璃之可靠性非常高。該可靠性不僅針對氣密密封性，亦針對高溫高濕下或熱衝擊影響下之耐性、耐化學品性、垂直性等觀點而言。
以下，詳細地對本發明進行說明，本發明並不限定於以下實施方式，可於不脫離本發明主旨之範圍內，任意地變化來實施。又，表示數值範圍之「～」於使用時之含義係包含其前後所記載之數值作為下限值及上限值。又，「質量%」與「重量%」含義相同。
＜附外框之覆蓋玻璃＞ 如圖1所示，本實施方式之附外框之覆蓋玻璃10於平板狀玻璃1之一主面上設置有外框2。外框2係沿著平板狀玻璃1之外緣而形成。 外框2包含於玻璃基質中分散有填料成分之玻璃陶瓷，平板狀玻璃1與作為外框2之玻璃陶瓷直接接合。 玻璃陶瓷所包含之玻璃基質之玻璃軟化點Ts低於平板狀玻璃1之玻璃轉移點Tg。又，平板狀玻璃1之熱膨脹係數為玻璃陶瓷之熱膨脹係數以上之值，且其等之差為0～20×10 -7/℃。
藉由將平板狀玻璃與外框直接接合，可獲得良好之氣密密封性。直接接合係指將平板狀玻璃與外框在不介隔除平板狀玻璃及外框以外之樹脂層等有機材料之接著層的情況下接合之狀態。再者，於在平板狀玻璃之主面上形成作為下述無機材料之導電性膜之情形時，變為平板狀玻璃與外框介隔導電性膜而接合。於此情形時，將導電性膜作為與平板狀玻璃一體且包含無機材料之構造體來處理，視為平板狀玻璃與外框直接接合之一態樣。又，於將平板狀玻璃與外框直接接合時，亦無需如陽極接合般施加電壓，僅將平板狀玻璃與外框重疊並進行加熱便可接合。 是否為直接接合者可根據平板狀玻璃與外框之間不存在上述接著層來判斷。
關於用作外框之玻璃陶瓷，構成玻璃陶瓷之玻璃基質之玻璃軟化點Ts低於平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg。藉此，無需如會對平板狀玻璃之表面造成損傷般之高溫便可直接接合。 就防止對平板狀玻璃表面之損傷之觀點而言，平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg與玻璃基質之玻璃軟化點Ts之差較佳為50℃以上，更佳為65℃以上，進而較佳為85℃以上。另一方面，就抑制於成為外框之玻璃陶瓷之燒成時碳渣增多而妨礙絕緣性之觀點而言，上述差較佳為180℃以下，更佳為130℃以下，進而較佳為100℃以下。
平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg較佳為與玻璃基質之玻璃軟化點Ts之差處於上述範圍內，具體而言，較佳為550℃以上，更佳為600℃以上，進而較佳為650℃以上，且越高則越佳。另一方面，就加工容易性之方面而言，平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg較佳為1000℃以下，更佳為900℃以下，進而較佳為800℃以下。再者，平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg係藉由示差熱分析(DTA)所獲得之DTA圖之第一反曲點處之溫度。
平板狀玻璃之玻璃軟化點Ts較佳為700℃以上，更佳為750℃以上，進而較佳為800℃以上，且越高則越佳。另一方面，就加工容易性之方面而言，平板狀玻璃之玻璃軟化點Ts較佳為1500℃以下，更佳為1000℃以下，進而較佳為950℃以下。再者，平板狀玻璃之玻璃軟化點Ts係DTA圖之第四反曲點處之溫度。
玻璃基質之玻璃軟化點Ts較佳為與平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg之差處於上述範圍內，具體而言，較佳為800℃以下，更佳為700℃以下，進而較佳為600℃以下。又，就抑制於燒成時碳渣增多而妨礙絕緣性之觀點而言，玻璃陶瓷之玻璃軟化點Ts較佳為450℃以上，更佳為460℃以上，進而較佳為470℃以上。再者，玻璃基質之玻璃軟化點Ts係玻璃單獨成分之DTA圖之第四反曲點處之溫度。
玻璃基質之玻璃轉移點Tg較佳為740℃以下，更佳為500℃以下，進而較佳為450℃以下。又，就抑制於燒成時碳渣增多而妨礙絕緣性之觀點而言，玻璃陶瓷之玻璃轉移點Tg較佳為380℃以上，更佳為390℃以上，進而較佳為400℃以上。再者，玻璃基質之玻璃轉移點Tg係玻璃單獨成分之DTA圖之第一反曲點處之溫度。
平板狀玻璃之熱膨脹係數為玻璃陶瓷之熱膨脹係數以上之值。即，(平板狀玻璃之熱膨脹係數－玻璃陶瓷之熱膨脹係數)所表示之差為0/℃以上。又，上述差為20×10 -7/℃以下。藉此，可防止於進行平板狀玻璃與外框之直接接合時平板狀玻璃產生龜裂。 上述差只要為0/℃以上即可，但更佳為0.5×10 -7/℃以上，進而較佳為1×10 -7/℃以上。又，上述差只要為20×10 -7/℃以下即可，但更佳為15×10 -7/℃以下，進而較佳為10×10 -7/℃以下。
關於平板狀玻璃之熱膨脹係數，只要與玻璃陶瓷之熱膨脹係數之差處於上述範圍內則無特別限定，但就玻璃陶瓷之選擇性受到限制之方面而言，較佳為5×10 -7/℃以上，更佳為30×10 -7/℃以上，進而較佳為70×10 -7/℃以上。再者，本說明書中之平板狀玻璃之熱膨脹係數及玻璃陶瓷之熱膨脹係數係根據於50℃至350℃之範圍將玻璃及玻璃陶瓷加熱時每1℃之伸長率之平均值所測得之值。
關於玻璃陶瓷之熱膨脹係數，只要與平板狀玻璃之熱膨脹係數之差處於上述範圍內則無特別限定，但就需要與要安裝附外框之覆蓋玻璃之基板之膨脹接近之方面而言，較佳為80×10 -7/℃以下，更佳為50×10 -7/℃以下，進而較佳為30×10 -7/℃以下。
就降低玻璃軟化點Ts之觀點而言，玻璃陶瓷較佳為於玻璃基質之玻璃組成中含有氧化鉍及氧化硼中之至少一者。 就使玻璃基質之玻璃軟化點Ts低於平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg之觀點而言，氧化鉍之含量較佳為50質量%以上，更佳為60質量%以上。另一方面，就抑制平板狀玻璃之耐候性下降之觀點而言，氧化鉍之含量較佳為90質量%以下，更佳為80質量%以下。 再者，於本說明書中，玻璃基質中之玻璃組成之含量係指相對於自玻璃陶瓷去除填料成分所得之成分的含量，且為以氧化物基準之質量%表示之值。
就使玻璃基質之玻璃軟化點Ts低於平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg之觀點而言，氧化硼之含量較佳為3質量%以上，更佳為10質量%以上，進而較佳為30質量%以上。另一方面，就抑制平板狀玻璃之耐候性下降之觀點而言，氧化硼之含量較佳為60質量%以下，更佳為55質量%以下，進而較佳為50質量%以下。
於同時含有氧化鉍與氧化硼之情形時，就抑制平板狀玻璃之耐候性下降之觀點而言，較佳為氧化鉍之含量較氧化硼之含量多，更佳為氧化硼之含量為氧化鉍之含量之1/5以下，且氧化鉍與氧化硼之合計含量較佳為90質量%以下。 就使玻璃基質之玻璃軟化點Ts低於板狀玻璃之玻璃轉移點Tg之觀點而言，氧化鉍與氧化硼之合計含量較佳為3質量%以上，更佳為4質量%以上，進而較佳為5質量%以上。又，就抑制平板狀玻璃之耐候性下降之觀點而言，合計含量較佳為16質量%以下，更佳為12質量%以下，進而較佳為10質量%以下。
如上所述，作為包含氧化鉍及氧化硼中之至少一者之玻璃基質，一般而言可例舉被稱為氧化鉍系玻璃或硼矽酸系玻璃者。 作為氧化鉍系玻璃，除了Bi 2O 3以外，亦可含有B 2O 3、CeO 2、SiO 2、RO、R' 2O、R'' 2O 3、R'''O 2等。 再者，R係指選自由Zn、Ba、Sr、Mg、Ca、Fe、Mn、Cr、及Cu所組成之群中之至少一種。R'係指選自由Li、Na、K、Cs、及Cu所組成之群中之至少一種。R''係指選自由Al、Fe、及La所組成之群中之至少一種。R'''係指選自由Zr、Ti、及Sn所組成之群中之至少一種。 又，R''為Al時之Al 2O 3係與作為構成玻璃陶瓷之填料成分之氧化鋁明確區分。即，將作為玻璃組成之Al 2O 3含量自作為填料成分之包含氧化鋁之晶體粉末之含量中去除。
更具體而言，例如適宜使用含有27～85質量%之Bi 2O 3及5～30質量%之B 2O 3之玻璃。該玻璃亦可進而含有0～10質量%之CeO 2、0～20質量%之SiO 2、0～55質量%之RO、0～10質量%之R' 2O、0～20質量%之R'' 2O 3、0～30質量%之R'''O 2。
作為硼矽酸系玻璃，除了SiO 2及B 2O 3以外，亦可含有CeO 2、RO、R' 2O、R'' 2O 3、R'''O 2等，較佳為含有ZnO、K 2O、Na 2O。 更具體而言，例如，適宜使用含有23～35質量%之SiO 2、40～55質量%之B 2O 3、10～20質量%之ZnO、合計3～15質量%之K 2O及Na 2O之玻璃。
以下，針對除氧化鉍(Bi 2O 3)及氧化硼(B 2O 3)以外之各成分進行記述。 SiO 2係構成玻璃之成分。另一方面，若過剩地添加，則有玻璃軟化點Ts變得過高之虞。 CeO 2係使玻璃原料熔解並玻璃化之後的玻璃粉末之色調穩定之成分，於含有氧化鉍之情形時，較佳為同時含有兩者。另一方面，若過剩地添加，則有變得容易結晶化而難以獲得穩定之玻璃粉末之虞。 包含CaO且以RO來表示之成分係有助於玻璃之穩定化並抑制結晶化之成分。另一方面，若過剩地添加，則有玻璃軟化點Ts變得過高之虞。 包含K 2O及Na 2O且以R' 2O表示之成分係使玻璃軟化點Ts下降之成分。原子序號越小之元素，該效果越大。但是，原子序號越小之元素，當其含量變多時越需擔憂玻璃之絕緣性變低而有損可靠性。 包含Al 2O 3且以R'' 2O 3表示之成分係有助於玻璃之穩定化，具有抑制結晶化之作用且提高玻璃之化學耐久性的成分。另一方面，若過剩地添加，則有玻璃軟化點Ts變得過高之虞。 R'''O 2所表示之成分係於接合時供給氧之成分。另一方面，若過剩地添加，則有於接合時發泡之虞。
作為玻璃陶瓷中之填料成分，較佳為包含選自由氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鎂、二氧化矽、磷酸鋯、β-鋰霞石(LiAlSiO 4)及其等之混合物所組成之群中之至少1種之晶體粉末，更佳為含有包含氧化鋁之晶體粉末。關於晶體粉末，除了氧化鋁以外，亦更佳為包含二氧化矽。
關於氧化鋁，根據結晶相之種類，可例舉α-氧化鋁型、γ-氧化鋁型、δ-氧化鋁型、θ-氧化鋁型等，但較佳為結晶相具有鋼玉型構造之α-氧化鋁型。
就防止平板狀玻璃產生龜裂之觀點而言，玻璃陶瓷中之作為填料成分之晶體粉末、尤其是包含氧化鋁之晶體粉末之含量較佳為5質量%以上，更佳為10質量%以上。又，就獲得與平板狀玻璃之良好之接著性之觀點而言，晶體粉末之含量較佳為40質量%以下，更佳為35質量%以下，更佳為30質量%以下，進而較佳為25質量%以下。上述含量亦視填料成分之比重而異。例如，於填料之比重為2.6以下之情形時，就獲得良好之燒結性之觀點而言，包含氧化鋁之晶體粉末之含量較佳為25質量%以下。再者，作為填料成分之包含氧化鋁之晶體粉末於玻璃陶瓷中之含量與相對於玻璃陶瓷中之無機成分總量之含量含義相同。
該晶體粉末之形狀並無特別限定，諸如球狀、扁平狀、鱗片狀、纖維狀等。 晶體粉末之大小亦無特別限定，但例如50%粒徑(D 50)較佳為0.5 μm以上，更佳為1 μm以上，又，較佳為4 μm以下，更佳為3 μm以下。50%粒徑係使用雷射繞射/散射式粒度分佈測定裝置所測得之值。
關於平板狀玻璃，只要熱膨脹係數及玻璃轉移點Tg與玻璃陶瓷之熱膨脹係數及玻璃基質之玻璃軟化點Ts滿足上述關係，則無特別限定。 例如，平板狀玻璃之波長250～1500 nm時之透過率較佳為90%以上。
具體而言，平板狀玻璃可使用鈉鈣玻璃、硼矽玻璃、鋁矽玻璃、二氧化矽玻璃等。就可容易地加工之方面而言，較佳為硼矽玻璃。又，就耐久性及透過性之方面而言，較佳為二氧化矽玻璃。
本實施方式之附外框之覆蓋玻璃10除了平板狀玻璃1及外框2以外，如圖1所示，亦可設置有金屬皮膜3a或3b所表示之金屬膜3或導電性膜4、金屬導體5。以下，對各構成依序進行說明。
平板狀玻璃1之厚度並無特別限定，但就耐久性之觀點而言，較佳為200 μm以上，更佳為300 μm以上，進而較佳為500 μm以上。另一方面，就透過性及重量之觀點而言，平板狀玻璃之厚度較佳為1.5 mm以下，更佳為1 mm以下，進而較佳為0.75 mm以下。
就防止來自光源之光能使覆蓋玻璃受損之觀點而言，包含玻璃陶瓷之外框2之高度較佳為350 μm以上，更佳為400 μm以上，進而較佳為500 μm以上。另一方面，就元件低高度化之要求而言，外框之高度較佳為1.5 mm以下，更佳為1.35 mm以下，進而較佳為1 mm以下。
外框2可於與接合有平板狀玻璃1之面相對向之面的表面形成有金屬膜3，就將附外框之覆蓋玻璃與基板接著時之氣密密封性之方面而言以形成為佳。因金屬膜之存在，藉由使用金屬焊料之接著可將基板與附外框之覆蓋玻璃氣密密封。
就使用金屬焊料時之接著性之觀點而言，金屬膜3較佳為於其最表面具有包含選自由Au、Ag、Cu及Au-Sn合金所組成之群中之1種以上之金屬皮膜3b，更佳為具有Au皮膜。作為該皮膜之基底，可具有Ni皮膜或Ti皮膜等皮膜(未圖示)。
再者，於外框2具備下述金屬導體之情形時，金屬膜3較佳為具有使用與金屬導體相同之金屬之金屬皮膜3a、及形成於其表面上之上述金屬皮膜3b。
鑒於附外框之覆蓋玻璃之用途，外框較佳為對於平板狀玻璃垂直地設置。平板狀玻璃對於外框垂直係指平板狀玻璃與外框之外側之面所成之角為垂直。再者，關於垂直，無須嚴密地為90°，只要為90°±5°之大致垂直即可。
又，附外框之覆蓋玻璃較佳為根據其用途而具備如可偵測覆蓋玻璃之破裂般之系統。作為系統之一例，較佳為平板狀玻璃1於接合有外框2之側之主面之至少一部分區域具備導電性膜4。又，較佳為，於外框2之內部形成貫通玻璃陶瓷之金屬導體5，並使導電性膜4與金屬導體5導通。
對於導電性膜4，可應用先前公知者，但就透光性之觀點而言，較佳為透明導電膜，例如可例舉：ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)膜、SnO 2膜、ZnO膜等。其中，就耐久性及電阻之方面而言，較佳為ITO膜。 導電性膜之膜厚並無特別限定，但為了確保穩定之導電性，較佳為0.05 μm以上，更佳為0.1 μm以上，進而較佳為0.2 μm以上。又，為了確保透過性，導電性膜之膜厚較佳為1 μm以下，更佳為0.8 μm以下，進而較佳為0.7 μm以下。
導電性膜只要形成於平板狀玻璃之主面之至少一部分區域即可，但鑒於偵測覆蓋玻璃之破裂之目的，較佳為至少形成於有效區域、即被照射來自光源之光之區域，更佳為形成於平板狀玻璃之一主面整體。 又，於在平板狀玻璃之主面上形成有除導電性膜以外之膜或層之情形時，較佳為於較該等其他膜或層更靠外側、即具備光源之基板所在之側之最表面形成有導電性膜。
金屬導體5有時亦被稱為通孔，意指將上層配線與下層配線電性連接之導體。於本實施方式中，為了將導電性膜4與偵測覆蓋玻璃之破裂之檢測器連接，而使金屬導體5與導電性膜4導通。
對於金屬導體，可利用先前公知之方法應用先前公知之金屬導體。例如，於將構成外框之玻璃陶瓷燒成之前或之後，設置貫通該外框之內部之孔，並於其中鋪設金屬導體。
金屬導體只要為具有導電性之金屬即可，但就製造上之容易性之方面而言，較佳為選自由Ag、Au及Cu所組成之群中之1種以上之金屬，更佳為Ag。所謂製造上之容易性係指將成為外框之玻璃陶瓷燒成而燒結時可一起燒結。
金屬導體之形狀並無特別限定，但就容易貫通外框之內部之觀點而言，較佳為金屬線。就防止金屬導體之凹凸變大，而於燒成時作為外框之玻璃陶瓷產生龜裂之觀點而言，金屬線之直徑即通孔直徑更佳為0.2 mm以下，進而較佳為0.1 mm以下。通孔直徑之下限並無特別限定，但就防止金屬導體斷裂之觀點而言，較佳為0.05 mm以上。
又，如圖2所示，本實施方式之附外框之覆蓋玻璃10亦可進而具備光擴散層6或抗反射膜7等。
光擴散層6較佳為形成於平板狀玻璃1之至少一個主面上，較佳為至少形成於具備光源之基板所在之側之主面上。
光擴散層可應用先前公知者，但就防止於燒成外框時消失之觀點而言，較佳為包含無機材料者，就防止界面反射所引起之損失之方面而言，更佳為進而對平板狀玻璃進行直接加工。進而較佳為藉由直接加工而具備例如複數個凹形非球面透鏡，進而更佳為非球面透鏡無間隙地配置於平板狀玻璃之主面上之至少有效區域。
非球面透鏡之最大尺寸並無特別限定，但通常為250 μm以下，下限通常為20 μm以上。 又，非球面透鏡之於平行光自透鏡加工面朝向有效區域入射時之出射光的擴展角即擴散角係以全角計較佳為30°以上。擴散角之上限通常以全角計為85°以下。
抗反射膜7較佳為形成於平板狀玻璃1之至少一個主面上，更佳為至少形成於具備光源之基板所在之側之主面上，亦更佳為形成於兩個主面上。 於附外框之覆蓋玻璃具備直接加工而成之光擴散層之情形時，較佳為於較光擴散層更靠外側形成有抗反射膜。
抗反射膜只要為至少具有降低設計波長之光之反射率之抗反射功能者，則無特別限定。關於抗反射膜，就防止於對外框進行燒成時消失之觀點而言，較佳為由無機材料形成之膜，例如可例舉單層構造之薄膜、或將如SiO 2及Ta 2O 5等折射率不同之2種以上之介電體層積層而成之介電多層膜等多層膜。
平板狀玻璃亦可於不損害本發明之效果之範圍內，除了上述構件以外，亦具備具有某些功能之層或膜等。 再者，於平板狀玻璃具備光擴散層或抗反射膜、導電性膜等由無機材料形成之層或膜，且該等層或膜形成至與外框接合之區域之情形時，變為平板狀玻璃與外框介隔該層或膜而接合。於此情形時，判斷該層或膜亦與平板狀玻璃一體，且平板狀玻璃與外框直接接合。
附外框之覆蓋玻璃10亦可設為能對外框2之一部分進行切割而取出金屬導體5。例如，如圖3所示，可以成為通過平板狀玻璃1與外框2之直線之方式對角部進行倒角，藉此能自箭頭所示之位置取出金屬導體5。倒角之方法並無限定，可使用先前公知之方法，例如可例舉被稱為斜割之斜向研削之加工法或研磨等。 就取出金屬導體5時不會受到空間制約之方面而言，將附外框之覆蓋玻璃10設為如圖3般之形狀較為有利。
＜附外框之覆蓋玻璃之製造方法＞ 對附外框之覆蓋玻璃10之製造方法之一實施方式進行說明。 成為附外框之覆蓋玻璃中之外框2之玻璃陶瓷之製造方法並無特別限定，例如可藉由對玻璃粉末與陶瓷粉末之混合物進行成形、燒成而燒結從而獲得。具體而言，可例舉將上述混合物成形為被稱為坯片之片狀，並進行燒成之方法。
坯片之製造方法之一例如下所示。 首先，將各原料以成為所期望之玻璃組成之方式進行調配、混合而獲得原料混合物，將該原料混合物熔融後進行冷卻、粉碎，藉此獲得玻璃粉末。將藉由粉碎而獲得之玻璃粉末進行燒成，藉此成為玻璃基質，確定玻璃陶瓷之玻璃組成。
原料混合物之熔融溫度較佳為例如1200～1600℃以上，熔融時間較佳為例如30～60分鐘。 粉碎可為乾式粉碎法，亦可為濕式粉碎法。於濕式粉碎法之情形時，可使用水或乙醇等作為溶劑。 粉碎例如可使用輥磨機、球磨機、噴射磨機等粉碎機。
關於玻璃粉末之大小，就防止玻璃粉末凝聚而變得難以處理，並且防止粉末化所需之時間變長之觀點而言，50%粒徑(D 50)較佳為0.5 μm以上，更佳為1 μm以上。又，就防止玻璃軟化點Ts之上升以及燒結不足之觀點而言，50%粒徑(D 50)較佳為4 μm以下，更佳為3 μm以下。 就獲得良好之燒結性之觀點、及防止伴隨未熔解成分殘留於燒結體中而產生之反射率下降之觀點而言，玻璃粉末之最大粒徑較佳為20 μm以下，更佳為10 μm以下。 粒徑之調整可藉由於粉碎後視需要進行分級等來實現。
繼而，將玻璃粉末與填料成分混合，而獲得玻璃陶瓷組合物。 填料成分可應用先前公知者，但較佳為包含氧化鋁之晶體粉末。更具體而言，較佳為氧化鋁粉末或堇青石粉末、磷酸鋯粉末。
向玻璃陶瓷組合物中視需要調配有機溶劑、塑化劑、黏合劑、分散劑等而製備漿料或膏。所調配之各材料可應用先前公知者。 有機溶劑例如可例舉醇、酮、芳香族烴等。更具體而言，可使用甲苯、甲基乙基酮、甲醇、2-丁醇、二甲苯等，對於其等可使用1種，亦可混合2種以上。 塑化劑可例舉己二酸系、鄰苯二甲酸系等。更具體而言，可使用己二酸雙(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸丁苄酯等。 黏合劑可例舉熱分解性樹脂等。更具體而言，可使用丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛等。 分散劑可例舉界面活性劑型分散劑等。更具體而言，可使用DISPERBYK180(商品名，BYK-Chemie公司製造)等。
藉由將所獲得之漿料或膏塗佈於膜之上，並使其乾燥，而獲得坯片。坯片之厚度並無特別限定，可根據塗佈時之厚度、或漿料濃度等來調整。
將所獲得之坯片根據所需之外框高度適當地積層。其後，利用開孔機對內部進行沖裁，藉此形成外框形狀。此時，亦可同時形成用以供金屬導體貫通之貫通孔。 再者，亦可使玻璃陶瓷並非坯片，而使用利用模具等成形所得者，但就使配線容易通過各層之方面而言，較佳為坯片。
又，坯片可依照所需之外框形狀逐個製作，但亦可製作較大之坯片，利用開孔機於複數個部位進行沖裁，藉此製成作為連結有複數片之多片式連結基板的外框。於此情形時，將坯片與平板狀玻璃重疊並進行熱壓接，對所得者進行燒成，藉此獲得坯片為玻璃陶瓷且連結之多片式附外框之覆蓋玻璃。藉由將該連結之多片式附外框之覆蓋玻璃進行分割，可獲得單獨之附外框之覆蓋玻璃。又，亦可將坯片之積層體單獨地進行燒成而預先製成玻璃陶瓷，然後與平板狀玻璃重疊並進行再燒成，藉此直接接合。
外框之形狀係由坯片之形狀決定。即，外框之內側之形狀來自對坯片進行沖裁時之形狀。又，外框之外側之形狀來自坯片之外形。於自多片式連結基板進行分割之情形時，燒成後進行分割時之形狀成為外框之外側之形狀。
於為外框形狀之坯片之一表面上視需要形成金屬膜。金屬膜可藉由利用網版印刷法塗佈例如金屬膏而形成。 又，於設置金屬導體時，可藉由向預先形成之貫通孔中利用網版印刷法填充例如金屬膏來形成。 金屬膜或金屬導體除了網版印刷法以外，亦可藉由濺鍍法、蒸鍍法等來形成。
繼而，藉由於坯片之與形成有金屬膜之表面相反側之表面重疊平板狀玻璃，並利用熱壓接進行一體化，而獲得未燒結之附外框之覆蓋玻璃。 於在平板狀玻璃之主面上形成光擴散層或抗反射膜、導電性膜等層或膜之情形時，可於將平板狀玻璃重疊於坯片之前形成，亦可於獲得附外框之覆蓋玻璃之後形成。但是，於形成導電性膜並使金屬導體與導通之情形時，較佳為於將平板狀玻璃重疊於坯片之前預先形成導電性膜。
關於將坯片與平板狀玻璃1重疊後之利用熱壓接之直接接合，只要坯片與平板狀玻璃一體化則條件並無特別限定。 壓接時之溫度較佳為例如60～65℃。壓接時之壓力較佳為例如12400～14000 Pa。壓接時之時間較佳為例如5～10分鐘。
藉由將未燒結之附外框之覆蓋玻璃根據所需進行脫脂，進而進行燒成，而坯片成為玻璃基質中分散有填料成分之玻璃陶瓷，從而獲得作為外框2之玻璃陶瓷與平板狀玻璃1直接接合而成之附外框之覆蓋玻璃10。
再者，於外框之與接合有平板狀玻璃之側相反側之主面上，考量到與基板接著時，使用金屬焊料時之接著性，亦可形成金屬膜3。此時，除了位於與基板接著之最表面之金屬皮膜3b以外，於成為金屬皮膜3b之基底之皮膜、或者成為基底之皮膜或金屬皮膜3b與外框之間，亦可形成使用與金屬導體5相同之金屬之金屬皮膜3a。 金屬膜3可於燒成之前形成，亦可於燒成之後形成，但就作業性之方面而言，較佳為於燒成之前形成。
於未燒結之附外框之覆蓋玻璃為多片式連結基板之情形時，藉由於燒成後利用切割機於鄰接之孔間進行切斷，可獲得單獨之附外框之覆蓋玻璃。
脫脂可視需要進行，較佳為例如400～500℃。脫脂時間較佳為例如1～10小時。
燒成時之溫度較佳為設為玻璃陶瓷中之玻璃基質之玻璃軟化點Ts以上且未達平板狀玻璃之玻璃轉移點Tg之溫度。藉此，能防止平板狀玻璃之表面因熱而受損。
具體之燒成溫度亦視玻璃陶瓷中之玻璃組成而異，但就獲得充分之燒結性之觀點而言，例如較佳為500℃以上，更佳為520℃以上，進而較佳為550℃以上。又，就防止金屬膜或金屬導體等之金屬熔融之觀點而言，燒成溫度較佳為900℃以下，更佳為750℃以下，進而較佳為600℃以下。 就獲得充分之燒結性之觀點而言，燒成時間較佳為10分鐘以上，更佳為15分鐘以上，進而較佳為25分鐘以上。又，就生產性之觀點而言，燒成時間較佳為60分鐘以下，更佳為55分鐘以下，進而較佳為50分鐘以下。
平板狀玻璃1可利用先前公知之方法來製作，又，亦可使用市售者。 例如，以可獲得所期望之組成之玻璃之方式調製玻璃原料，並進行加熱熔融。其後，藉由起泡、攪拌、澄清劑之添加等而將熔融玻璃均質化，並利用公知之成形法成形為特定厚度之玻璃板，並進行緩冷。亦可於將熔融玻璃均質化之後，藉由成形為塊狀並於緩冷之後進行切斷之方法而成形為平板狀。
作為平板狀玻璃之成形法，例如可例舉：浮式法、加壓法、熔融法及下拉法。尤其是，就控制玻璃厚度之觀點而言，較佳為下拉法。
金屬膜3形成於外框之與接合有平板狀玻璃之面相對向之面的表面。使用與金屬導體相同之金屬之金屬皮膜3a可利用先前公知之方法形成。例如，可藉由將向金屬粉末中添加乙基纖維素等媒劑、以及視需要之溶劑等而製成膏狀之導電膏利用網版印刷法進行塗佈而形成。
位於最表面之金屬皮膜3b與成為其基底之皮膜亦可藉由先前公知之方法來形成，例如可藉由電鍍處理來形成。又，亦可藉由無電解鍍覆來形成。就成本方面而言，較佳為電鍍。 因金屬皮膜3b之存在，故可藉由使用金屬焊料之接著，而將基板與附外框之覆蓋玻璃氣密密封。
導電性膜4可利用先前公知之方法形成於平板狀玻璃之主面上。例如，於導電性膜為ITO膜之情形時，較佳為藉由濺鍍法來形成。 於在平板狀玻璃之主面上形成有光擴散層6或抗反射膜7之情形時，導電性膜較佳為形成於其等之最表面、即最靠近基板之側。
抗反射膜7可使用濺鍍法或蒸鍍法等公知之成膜方法形成於平板狀玻璃之至少一個主面上。即，將構成抗反射膜之高折射率層及低折射率層按照其積層順序，逐個形成於平板狀玻璃之主面上。 作為濺鍍法，可例舉：磁控濺鍍、脈衝濺鍍、AC(alternating current，交流)濺鍍、數位濺鍍等。作為蒸鍍法，可例舉：真空蒸鍍法、離子束輔助法、離子鍍覆法等。
抗反射膜只要形成於平板狀玻璃中之至少一個主面上即可，較佳為至少形成於基板所在之側之主面上。於在平板狀玻璃之主面上形成有光擴散層6之情形時，較佳為於光擴散層之表面形成抗反射膜。
本實施方式之附外框之覆蓋玻璃之氣密密封性優異，且於成本方面有優勢，故生產性優異。進而，作為向基板之接合方法，除了經由金屬膜之接合以外，亦可使用金屬料。 由於具有此種特徵，故適合用作例如液晶顯示器等之背光源、小型資訊終端之操作按鈕中之發光部、汽車用或裝飾用之照明、殺菌用途等之深紫外光LED、3D(three-dimensional，三維)測距感測器之雷射部、其他光源。 [實施例]
以下，例舉實施例而對本發明具體地進行說明，但本發明並不限定於該等實施例。再者，例1～例4為實施例，例5～例8為比較例。
[平板狀玻璃] 作為平板狀玻璃1，使用50 mm×50 mm×1.1 mm之硼矽酸玻璃板(SCHOTT公司製造之D263(註冊商標)Teco)。 藉由於平板狀玻璃1之一主面上之整個區域上直接加工複數個凹形非球面透鏡，而形成光擴散層6。非球面透鏡之最大尺寸為200 μm，擴散角以全角計為50°。 繼而，於平板狀玻璃1之兩個主面上之整個區域，藉由濺鍍法而形成抗反射膜7。抗反射膜於兩面上均設為依序形成有Ta 2O 5之層作為高折射率層及SiO 2之層作為低折射率層且厚度為0.4 μm之膜。 於平板狀玻璃1之形成有光擴散層6之側之最表面之整個區域，藉由濺鍍法形成厚度0.3 μm之ITO膜以作為導電性膜4。 如上所述，獲得具備光擴散層、抗反射膜及導電性膜之平板狀玻璃。
[例1] 以按氧化物基準之百分率來表示，成為Bi 2O 3：73質量%、ZnO：18質量%、B 2O 3：5質量%、及SiO 2：4質量%之方式調配玻璃原料並加以混合而製成原料混合物。將該原料混合物放入白金坩堝中以1600℃於60分鐘內進行熔融，然後流出熔融狀態之玻璃，並進行冷卻。將該玻璃與作為溶劑之乙醇一併加入容器中，藉由氧化鋁製之球磨機進行40小時之粉碎而獲得玻璃粉末(玻璃A)。所獲得之玻璃粉末之50%粒徑為0.6 μm。 藉由以所獲得之玻璃粉末為80質量%，且堇青石粉末(MARUSU GLAZE..Co.,Ltd製造，商品名：SS-600)為20質量%之方式進行調配、混合，而製備玻璃陶瓷組合物。向1 kg玻璃陶瓷組合物中，調配0.35 kg之甲苯：甲基乙基酮：甲醇：2-丁醇＝3：3：1：1(質量比)之混合物作為有機溶劑，0.060 kg之己二酸雙(2-乙基己基)酯作為塑化劑，0.447 kg之丙烯酸樹脂作為黏合劑，及0.015 kg之分散劑(BYK-Chemie公司製造，商品名：DISPERBYK180)，並進行混合，而製備漿料。 藉由將漿料利用刮刀法塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜上，並使其乾燥，而製造坯片。每一片坯片之厚度為200 μm。
積層6片坯片，使用開孔機，開出2.57 mm×1.75 mm之大致矩形之孔、及用以形成金屬導體之直徑為170 μm之貫通孔。 於坯片之一面上藉由網版印刷法塗佈銀膏(大研化學工業公司製造，商品名：US-202A)，向貫通孔中填充相同之銀膏，形成未燒成之金屬皮膜3a及金屬導體5。
其次，於坯片之與形成有金屬皮膜3a之側相反側之面上重疊具備光擴散層、抗反射膜及導電性膜之平板狀玻璃。此時，平板狀玻璃係以如導電性膜側之主面與坯片接合之朝向重疊。 藉由65℃、14000 Pa之熱壓接而將其一體化，從而獲得未燒結之附外框之覆蓋玻璃。繼而，於450℃下保持2小時並脫脂，進而於520℃下保持30分鐘，藉此進行燒成。藉由燒成，外框成為經燒結之玻璃陶瓷，並且外框與平板狀玻璃直接接合。其後，於外框之金屬皮膜3a之表面上藉由鍍覆處理形成鎳皮膜作為基底，進而，藉由鍍覆處理形成金之皮膜作為金屬皮膜3b。藉此，獲得附外框之覆蓋玻璃。外框之高度為870 μm。
[例2] 將坯片中之玻璃原料以按氧化物基準之百分率表示成為Bi 2O 3：72質量%、B 2O 3：10質量%、ZnO：9質量%、BaO：6質量%、及SiO 2：3質量%之方式進行調配、混合，獲得玻璃粉末(玻璃B)，除此之外以與例1相同之方式獲得附外框之覆蓋玻璃。
[例3、例5、例7] 將玻璃陶瓷組合物中之堇青石粉末(MARUSU GLAZE..Co.,Ltd製造，商品名：SS-600)變更為表1之「晶體粉末」之欄中所記載之含量，除此之外以與例1相同之方式獲得附外框之覆蓋玻璃。
[例4、例6、例8] 將玻璃陶瓷組合物中之堇青石粉末(MARUSU GLAZE..Co.,Ltd製造，商品名：SS-600)變更為表1之「晶體粉末」之欄中所記載之含量，除此之外以與例2相同之方式獲得附外框之覆蓋玻璃。
[評價] 平板狀玻璃及玻璃陶瓷中之玻璃基質之玻璃轉移點Tg及玻璃軟化點Ts係根據藉由示差熱分析(DTA)以5℃/min之條件所測得之圖中之第一反曲點及第四反曲點來確定。將結果示於表1中。
平板狀玻璃及玻璃陶瓷之熱膨脹係數係由利用熱機械分析(TMA)以50℃至350℃之範圍且5℃/min之條件進行測定時每1℃之伸長率之平均值來確定。將結果示於表1中。再者，表中之「-」係指未測定。
由未燒結之附外框之覆蓋玻璃藉由脫脂及燒成而獲得平板狀玻璃與外框直接接合之附外框之覆蓋玻璃時，利用顯微鏡進行觀察以確認平板狀玻璃是否產生龜裂。將結果示於表1中。再者，於即便對未燒結之附外框之覆蓋玻璃進行燒成，外框亦未燒結成玻璃陶瓷之情形時，於表1中記為「(未燒結)」。
[表1]
表1
   平板狀玻璃 外框(玻璃陶瓷) 熱膨脹係數差 (×10 -7/℃) 平板狀玻璃有無龜裂
玻璃轉移點 Tg(℃) 玻璃軟化點 Ts(℃) 熱膨脹係數 (×10 -7/℃) 玻璃基質 晶體粉末 (質量%) 熱膨脹係數 (×10 - 7/℃)
   玻璃轉移點 Tg(℃) 玻璃軟化點 Ts(℃)
例1 557℃ 736℃ 72 玻璃A 406℃ 472℃ 20 59 13 無
例2 玻璃B 403℃ 480℃ 20 64 8 無
例3 玻璃A 406℃ 472℃ 25 52 20 無
例4 玻璃B 403℃ 480℃ 25 56 16 無
例5 玻璃A 406℃ 472℃ 0 90 -18 有
例6 玻璃B 403℃ 480℃ 0 98 -26 有
例7 玻璃A 406℃ 472℃ 30 49 23 (未燒結)
例8 玻璃B 403℃ 480℃ 30 - - (未燒結)
根據以上結果，藉由使平板狀玻璃之熱膨脹係數為玻璃陶瓷之熱膨脹係數以上之值，且使其等之差較小，可於不使平板狀玻璃產生龜裂之情況下將兩者直接接合。藉此，確認到可提供一種維持氣密密封性，並且覆蓋玻璃之損傷及龜裂減少之附外框之覆蓋玻璃。又，藉由改變用作外框之材料之坯片之積層數，而外框之高度亦能實現所期望之值。
對本發明詳細地且參照特定之實施態樣進行了說明，但對於業者而言自然理解可於不脫離本發明之精神與範圍之情況下施加各種變更及修正。本申請案係基於2020年12月23日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2020-213972)，其內容係以參考之形式被引入至本文中。
1:平板狀玻璃 2:外框 3:金屬膜 3a:金屬皮膜 3b:金屬皮膜 4:導電性膜 5:金屬導體 6:光擴散層 7:抗反射膜 10:附外框之覆蓋玻璃
圖1係表示本實施方式之附外框之覆蓋玻璃之一例之模式剖視圖。 圖2係表示本實施方式之附外框之覆蓋玻璃之一例之模式剖視圖。 圖3係表示本實施方式之附外框之覆蓋玻璃之一例之模式剖視圖。
1:平板狀玻璃
2:外框
3:金屬膜
3a:金屬皮膜
3b:金屬皮膜
4:導電性膜
5:金屬導體
10:附外框之覆蓋玻璃

Claims (9)

  1. 一種附外框之覆蓋玻璃，其係於平板狀玻璃之一主面上設置有外框者，且 上述外框包含於玻璃基質中分散有填料成分之玻璃陶瓷， 上述玻璃陶瓷所包含之上述玻璃基質之玻璃軟化點低於上述平板狀玻璃之玻璃轉移點， 上述平板狀玻璃之熱膨脹係數為上述玻璃陶瓷之熱膨脹係數以上之值，且其等之差為0～20×10 -7/℃， 上述平板狀玻璃與上述玻璃陶瓷直接接合。
  2. 如請求項1之附外框之覆蓋玻璃，其中上述玻璃基質包含氧化鉍及氧化硼中之至少一者。
  3. 如請求項1或2之附外框之覆蓋玻璃，其中上述玻璃陶瓷含有5～40質量%之包含氧化鋁之晶體粉末作為上述填料成分。
  4. 如請求項1至3中任一項之附外框之覆蓋玻璃，其中於上述外框之與接合有上述平板狀玻璃之面相對向之面的表面形成有金屬膜。
  5. 如請求項1至4中任一項之附外框之覆蓋玻璃，其中上述外框對於上述平板狀玻璃垂直地設置。
  6. 如請求項1至5中任一項之附外框之覆蓋玻璃，其中上述外框之高度為350 μm以上1.5 mm以下。
  7. 如請求項1至6中任一項之附外框之覆蓋玻璃，其中上述平板狀玻璃於接合有上述外框之側之主面之至少一部分區域具備導電性膜， 於上述外框之內部形成有貫通上述外框之金屬導體， 上述金屬導體對於上述平板狀玻璃垂直地設置， 上述導電性膜與上述金屬導體導通。
  8. 如請求項1至7中任一項之附外框之覆蓋玻璃，其中上述平板狀玻璃於至少一個主面上具備抗反射膜。
  9. 如請求項1至8中任一項之附外框之覆蓋玻璃，其中上述平板狀玻璃於至少一個主面上具備光擴散層。
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