TWI474979B - Glass fusing method - Google Patents

Description

玻璃熔接方法

本發明係關於一種使玻璃構件彼此熔接而製造玻璃熔接體之玻璃熔接方法。

作為上述技術領域中之先前之玻璃熔接方法，已知有如下方法：將含有雷射光吸收性顏料之玻璃層以沿著熔接預定區域之方式燒接於一玻璃構件上之後，使另一玻璃構件經由玻璃層而重疊於該玻璃構件上，並沿著熔接預定區域照射雷射光，藉此使一玻璃構件與另一玻璃構件熔接。

此外，作為將玻璃層燒接於玻璃構件上之技術，通常係使用如下技術：藉由自含有玻璃料、雷射光吸收性顏料、有機溶劑及黏合劑之漿料層中去除有機溶劑及黏合劑，而使玻璃層固著於玻璃構件上之後，於焙燒爐內加熱固著有玻璃層之玻璃構件，藉此使玻璃層熔融，從而將玻璃層燒接於玻璃構件上(例如參照專利文獻1)。

相對於此，就抑制因使用焙燒爐而引起之消耗能量之增大及燒接時間之延長的觀點(即，高效率化之觀點)考慮，有人提出有如下技術：藉由對固著於玻璃構件上之玻璃層照射雷射光而使玻璃層熔融，從而將玻璃層燒接於玻璃構件上之技術(例如參照專利文獻2)。

[先行技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特表2006-524419號公報專利文獻2：日本專利特開2002-366050號公報

然而，若藉由照射雷射光來進行玻璃層對玻璃構件之燒接，則於燒接時、或其後玻璃構件彼此之熔接時，玻璃構件上會產生裂痕等，即有玻璃構件產生破損之情形。

因此，本發明係鑒於上述情況而完成者，其目的在於提供一種能夠防止玻璃構件之破損，且高效地使玻璃構件彼此熔接之玻璃熔接方法。

為了達成上述目的，本發明者經反覆潛心研究後結果發現，藉由照射雷射光而燒接玻璃層會導致玻璃構件破損之原因在於：如圖7所示，若燒接時玻璃層之溫度超過熔點Tm，則玻璃層之雷射光吸收率會急遽升高。亦即，固著於玻璃構件上之玻璃層中，由於因去除黏合劑而產生之空隙或玻璃料之粒子性，會產生高於雷射光吸收性顏料之吸收特性之光散射，從而呈現為雷射光吸收率較低之狀態(例如，可見光中看起來發白)。因此，如圖8所示，若以玻璃層之溫度為高於熔點Tm且低於結晶化溫度Tc之溫度Tp之方式以雷射功率P來照射雷射光，則會因玻璃料之熔融而使空隙填平並且使粒子性遭到破壞，因此雷射光吸收性顏料之吸收特性表現顯著，玻璃層的雷射光吸收率急遽增高(例如，可見光中看起來發黑)。藉此，玻璃層中會產生超出預想之雷射光之吸收，由於因熱輸入過多所引起之熱震而導致玻璃構件上產生裂痕。又，藉由雷射功率P下之雷射光之照射，實際上，如圖8所示，玻璃層之溫度達到高於結晶化溫度Tc之溫度Ta。若玻璃層中位於與作為燒接對象之玻璃構件相反之側之部分(即，玻璃層中位於熔接對象之玻璃構件側的部分)因熱輸入過多而結晶化，則該部分之熔點增高。因此，於其後之玻璃構件彼此之熔接時，為使玻璃層中位於熔接對象之玻璃構件側的部分熔融，必需提高雷射功率而照射雷射光，從而與燒接時同樣地，會由於因熱輸入過多所引起之熱震而導致玻璃構件上產生裂痕。本發明者根據該發現進一步反覆研究，終完成本發明。再者，因玻璃層之熔融而使玻璃層之雷射光吸收率增高時可見光下之玻璃層的顏色變化，並不限定於自發白狀態變化至發黑狀態，例如於近紅外雷射光用之雷射光吸收性顏料中，亦存在玻璃層熔融時呈現綠色者。

亦即，本發明之玻璃熔接方法之特徵在於，其係使第1玻璃構件與第2玻璃構件熔接而製造玻璃熔接體者，其包括如下步驟：將藉由自含有玻璃粉、雷射光吸收材料、有機溶劑及黏合劑之漿料層中去除有機溶劑及黏合劑而形成之玻璃層，以沿著熔接預定區域之方式配置於第1玻璃構件與導熱體之間；將導熱體作為散熱器而沿著熔接預定區域照射第1雷射光，藉此使配置於第1玻璃構件與導熱體之間之玻璃層熔融，從而使玻璃層固定於第1玻璃構件上；以及使第2玻璃構件經由玻璃層而重疊於固定有玻璃層之第1玻璃構件上，並沿著熔接預定區域照射第2雷射光，藉此使第1玻璃構件與第2玻璃構件熔接。

於該玻璃熔接方法中，以沿著熔接預定區域之方式而於第1玻璃構件與導熱體之間配置玻璃層之後，將導熱體作為散熱器而照射第1雷射光，藉此使玻璃層熔融，從而使玻璃層固定於第1玻璃構件上。於該玻璃層之固定時，玻璃層之雷射光吸收率會急遽增高，但由於導熱體作為散熱器自玻璃層吸熱，故而可抑制玻璃層成為熱輸入過多之狀態。藉此，即便利用第1雷射光之照射而使玻璃層固定於第1玻璃構件上，亦可防止於玻璃層之固定時、或其後玻璃構件彼此之熔接時，玻璃構件上產生裂痕等之玻璃構件產生破損之事。因此，根據該玻璃熔接方法，可防止玻璃構件之破損，且高效地使玻璃構件彼此熔接。

於本發明之玻璃熔接方法中，較好的是導熱體之導熱率高於玻璃粉之導熱率。此時，可將導熱體作為散熱器而高效地自玻璃層吸熱。此時，更好的是導熱體之導熱率高於第1玻璃構件之導熱率。此時，可將導熱體作為散熱器而更進一步高效地自玻璃層吸熱。

於本發明之玻璃熔接方法中，較好的是玻璃粉與導熱體之線膨脹係數之差大於玻璃粉與第1玻璃構件之線膨脹係數之差。此時，當使玻璃層固定於第1玻璃構件上時，可確實地防止玻璃層固著於導熱體上。

於本發明之玻璃熔接方法中，第1雷射光較好的是自第1玻璃構件側照射至玻璃層。此時，由於第1玻璃構件與玻璃層之界面部分被充分加熱，故而可使玻璃層牢固地固定於第1玻璃構件上。

根據本發明，可防止玻璃構件之破損且高效地使玻璃構件彼此熔接。

以下，參照圖式，對本發明之較佳實施形態進行詳細說明。再者，各圖中對相同或相當部分標附相同符號，並省略重複說明。

圖1係根據本發明之玻璃熔接方法之一實施形態而製造之玻璃熔接體之立體圖。如圖1所示，玻璃熔接體1係經由沿著熔接預定區域R而形成之玻璃層3，使玻璃構件(第1玻璃構件)4與玻璃構件(第2玻璃構件)5熔接者。玻璃構件4、5係例如無鹼玻璃構成之厚度為0.7 mm之矩形板狀的構件，熔接預定區域R係沿著玻璃構件4、5之外緣而設定為矩形環狀。玻璃層3係例如低熔點玻璃(磷酸釩系玻璃、硼酸鉛玻璃等)構成，且沿著熔接預定區域R而形成為矩形環狀。

其次，說明用以製造上述玻璃熔接體1之玻璃熔接方法。

首先，如圖2所示，藉由分配器或絲網印刷等而塗佈玻料漿料，藉此沿著熔接預定區域R於玻璃構件4之表面4a上形成漿料層6。玻料漿料係將例如非晶質之低熔點玻璃(磷酸釩系玻璃、硼酸鉛玻璃等)構成之粉末狀的玻璃料(玻璃粉)2、氧化鐵等作為無機顏料之雷射光吸收性顏料(雷射光吸收材料)、醋酸鋁等之有機溶劑、以及作為於玻璃之軟化溫度以下會熱分解之樹脂成分(丙烯等)之黏合劑加以混練而成者。漿料層6包含玻璃料2、雷射光吸收性顏料、有機溶劑及黏合劑。

繼而，使漿料層6乾燥而去除有機溶劑，進而，加熱漿料層6而去除黏合劑，藉此沿著熔接預定區域R而使玻璃層3固著於玻璃構件4之表面4a上。再者，固著於玻璃構件4之表面4a上之玻璃層3藉由因去除黏合劑而產生之空隙或玻璃料2之粒子性，而產生高於雷射光吸收性顏料之吸收特性的光散射，從而呈現為雷射光吸收率較低之狀態(例如，可見光中看起來發白)。

繼而，如圖3所示，於鋁構成之板狀之導熱體7的表面7a(此處為研磨面)上，經由玻璃層3而載置玻璃構件4。藉此，藉由自漿料層6去除有機溶劑及黏合劑而形成之玻璃層3，以沿著熔接預定區域R之方式而配置於玻璃構件4與導熱體7之間。

然後，將導熱體7作為散熱器，使聚光點對準玻璃層3而沿著熔接預定區域R照射雷射光(第1雷射光)L1。藉此，配置於玻璃構件4與導熱體7之間之玻璃層3熔融且重新固化，從而將玻璃層3燒接於玻璃構件4之表面4a。再者，燒接於玻璃構件4之表面4a上之玻璃層3由於因玻璃料2之熔融而使空隙填平並且粒子性遭到破壞，故而雷射光吸收性顏料之吸收特性表現顯著，而變為雷射光吸收率較高之狀態(例如可見光中看起來發黑)。又，燒接於玻璃構件4之表面4a上之玻璃層3變為與玻璃構件4相反之側之表面3a之凹凸已平坦化之狀態。

於該玻璃層3之燒接時，由於導熱體7作為散熱器自玻璃層3吸熱，故而可抑制玻璃層3成為熱輸入過多之狀態。此時，由於導熱體7由鋁構成，且導熱體7之導熱率高於玻璃料2之導熱率及玻璃構件4之導熱率，故而可極其高效地進行自玻璃層3向導熱體7之散熱。

又，由於玻璃料2與導熱體7之線膨脹係數之差大於玻璃料2與玻璃構件4之線膨脹係數之差，故而於玻璃層3之燒接時，玻璃層3不會固著於導熱體7之表面7a。由此，雖然較好的是玻璃料2與導熱體7之線膨脹係數之差變得更大，但是對於由磷酸釩系玻璃(線膨脹係數：7.0×10^-6 /K)或硼酸鉛玻璃(線膨脹係數：13×10^-6 /K)構成之玻璃料2，除可使用鋁(線膨脹係數：23×10^-6 /K)構成之導熱體7以外，亦可使用不鏽鋼(線膨脹係數：17.3×10^-6 /K)或銅(線膨脹係數：16.8×10^-6 /K)構成之導熱體7。

繼玻璃層3之燒接之後，如圖4所示，使玻璃構件5經由玻璃層3而重疊於燒接有玻璃層3之玻璃構件4上。此時，由於玻璃層3之表面3a已平坦化，故而玻璃構件5之表面5a與玻璃層3之表面3a無縫隙地接觸。

繼而，如圖5所示，使聚光點對準玻璃層3而沿著熔接預定區域R照射雷射光(第2雷射光)L2。藉此，雷射光L2被呈現為雷射光吸收率較高之狀態之玻璃層3所吸收，玻璃層3及其周邊部分(玻璃構件4、5之表面4a、5a部分)熔融且重新固化，從而使玻璃構件4與玻璃構件5熔接。此時，由於玻璃構件5之表面5a與玻璃層3之表面3a無縫隙地接觸，故玻璃構件4與玻璃構件5沿著熔接預定區域R均勻地熔接。

如以上說明，於用以製造玻璃熔接體1之玻璃熔接方法中，以沿著熔接預定區域R之方式於玻璃構件4與導熱體7之間配置玻璃層3之後，將導熱體7作為散熱器而照射雷射光L1，藉此使玻璃層3熔融，從而使玻璃層3燒接並固定於玻璃構件4。於該玻璃層3之燒接時，玻璃層3之雷射光吸收率會急遽增高，但由於導熱體7作為散熱器自玻璃層3吸熱，故而可抑制玻璃層3成為熱輸入過多之狀態。藉此，即便利用雷射光L1之照射來進行玻璃層3對玻璃構件4的燒接，亦可防止於玻璃層3之燒接時由於因熱輸入過多所引起之熱震而導致玻璃構件4、5上產生裂痕。此外，於玻璃層3之燒接時，玻璃層3之表面3a部分(即，玻璃層3中位於熔接對象之玻璃構件5側之部分)不會因熱輸入過多而結晶化，因此，該部分之熔點亦不會增高。因此，於其後之玻璃構件4、5彼此之熔接時，無需為使玻璃層3之表面3a部分熔融而提高雷射功率、照射雷射光L2，故而與玻璃層3之燒接時同樣地，可防止由於因熱輸入過多所引起之熱震而導致玻璃構件4、5上產生裂痕。因此，根據上述玻璃熔接方法，可防止玻璃構件4、5之破損，且高效地使玻璃構件4、5彼此熔接。

又，於上述玻璃熔接方法中，雷射光L1係自玻璃構件4側照射至玻璃層3。因此，玻璃構件4與玻璃層3之界面部分被充分加熱。因此，可使玻璃層3牢固地燒接並固定於玻璃構件4上。而且，可更確實地防止玻璃層3中位於熔接對象之玻璃構件5側之部分(玻璃層3之表面3a部分)因熱輸入過多而結晶化。

再者，於玻璃層3之燒接時，亦可利用雷射光L1之照射，而使玻璃層3中位於燒接對象之玻璃構件4側之部分結晶化。又，於玻璃構件4、5彼此之熔接時，亦可利用雷射光L2之照射，而使玻璃層3中位於熔接對象之玻璃構件5側之部分(玻璃層3之表面3a部分)結晶化。其原因在於，若最終使玻璃層3結晶化，則玻璃熔接體1中玻璃層3之線膨脹係數會變小。

又，於有機EL(Electroluminescence，電致發光)封裝等之中，由於容器本身為小型，故使用更加薄型化之玻璃構件4、5，由此作為玻璃構件4、5之材料，多係選擇低膨脹玻璃來使裂縫難以產生。此時，為使玻璃層3之線膨脹係數配合玻璃構件4、5之線膨脹係數(即，為了減小玻璃層3之線膨脹係數)，使玻璃層3中含有大量的陶瓷等構成之填料。若使玻璃層3中含有大量的填料，則於雷射光L1之照射前後，玻璃層3之雷射光吸收率會更進一步大幅變化。因此，上述玻璃熔接方法於選擇低膨脹玻璃作為玻璃構件4、5之材料時，特別有效。

本發明並不限定於上述實施形態。

例如，如圖6所示，亦可使用對於雷射光L1具有穿透性之材料構成之導熱體7，自與玻璃構件4相反之側經由導熱體7而向玻璃層3照射雷射光L1。

又，亦可使玻璃層3沿著熔接預定區域R而固著於導熱體7之表面7a之後，經由玻璃層3將玻璃構件4載置於導熱體7之表面7a上，藉此將藉由自漿料層6中去除有機溶劑及黏合劑而形成之玻璃層3，以沿著熔接預定區域R之方式而配置於玻璃構件4與導熱體7之間。

[產業上之可利用性]

根據本發明，可防止玻璃構件之破損，且高效地使玻璃構件彼此熔接。

1．．．玻璃熔接體

2．．．玻璃料(玻璃粉)

3．．．玻璃層

4．．．玻璃構件(第1玻璃構件)

5．．．玻璃構件(第2玻璃構件)

6．．．漿料層

7．．．導熱體

R．．．熔接預定區域

L1．．．雷射光(第1雷射光)

L2．．．雷射光(第2雷射光)

圖1係根據本發明之玻璃熔接方法之一實施形態而製造之玻璃熔接體的立體圖。

圖2係用於說明用以製造圖1之玻璃熔接體之玻璃熔接方法的立體圖。

圖3係用於說明用以製造圖1之玻璃熔接體之玻璃熔接方法的剖面圖。

圖4係用於說明用以製造圖1之玻璃熔接體之玻璃熔接方法的立體圖。

圖5係用於說明用以製造圖1之玻璃熔接體之玻璃熔接方法的立體圖。

圖6係用於說明用以製造圖1之玻璃熔接體之玻璃熔接方法的剖面圖。

圖7係顯示玻璃層之溫度與雷射光吸收率之關係圖。

圖8係顯示雷射功率與玻璃層之溫度之關係圖。

2．．．玻璃料(玻璃粉)

3．．．玻璃層

3a．．．玻璃層之表面

4．．．玻璃構件(第1玻璃構件)

4a．．．玻璃構件之表面

7．．．導熱體

7a．．．導熱體之表面

L1．．．雷射光(第1雷射光)

Claims (10)

1. 一種玻璃熔接方法，其特徵在於：其係使第1玻璃構件與第2玻璃構件熔接而製造玻璃熔接體者，包括如下步驟：將藉由自含有玻璃粉、雷射光吸收材料、有機溶劑及黏合劑之漿料層中去除上述有機溶劑及上述黏合劑而形成之玻璃層，以沿著熔接預定區域的方式配置於上述第1玻璃構件與導熱體之間；將上述導熱體作為散熱器而沿著上述熔接預定區域照射第1雷射光，藉此使配置於上述第1玻璃構件與上述導熱體之間的上述玻璃層熔融，從而使上述玻璃層固定於上述第1玻璃構件；以及使上述第2玻璃構件經由上述玻璃層而重疊於固定有上述玻璃層之上述第1玻璃構件上，並沿著上述熔接預定區域照射第2雷射光，藉此使上述第1玻璃構件與上述第2玻璃構件熔接。
2. 如請求項1之玻璃熔接方法，其中上述導熱體之導熱率高於上述玻璃粉之導熱率。
3. 如請求項2之玻璃熔接方法，其中上述導熱體之導熱率高於上述第1玻璃構件之導熱率。
4. 如請求項1之玻璃熔接方法，其中上述玻璃粉與上述導熱體之線膨脹係數之差大於上述玻璃粉與上述第1玻璃構件之線膨脹係數的差。
5. 如請求項1之玻璃熔接方法，其中上述第1雷射光係自上述第1玻璃構件側照射至上述玻璃層。
6. 一種玻璃層固定方法，其特徵在於：其係使玻璃層固定於第1玻璃構件者，包括如下步驟：將藉由自含有玻璃粉、雷射光吸收材料、有機溶劑及黏合劑之漿料層中去除上述有機溶劑及上述黏合劑而形成之玻璃層，以沿著熔接預定區域的方式配置於上述第1玻璃構件與導熱體之間；以及將上述導熱體作為散熱器，沿著上述熔接預定區域照射第1雷射光，藉此使配置於上述第1玻璃構件與上述導熱體之間的上述玻璃層熔融，使上述玻璃層固定於上述第1玻璃構件。
7. 如請求項6之玻璃層固定方法，其中上述導熱體之導熱率高於上述玻璃粉之導熱率。
8. 如請求項7之玻璃層固定方法，其中上述導熱體之導熱率高於上述第1玻璃構件之導熱率。
9. 如請求項6之玻璃層固定方法，其中上述玻璃粉與上述導熱體之線膨脹係數之差，大於上述玻璃粉與上述第1玻璃構件之線膨脹係數之差。
10. 如請求項6之玻璃層固定方法，其中上述第1雷射光係自上述第1玻璃構件側照射至上述玻璃層。