TWI522323B - 滾軸至滾軸玻璃:無接觸處理過程及多層方法 - Google Patents

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Description

滾軸至滾軸玻璃：無接觸處理過程及多層方法
本發明概略關於玻璃片，並且尤其是關於玻璃粉塵沉積以及燒結處理過程以形成均勻的玻璃片例如矽石玻璃片。
玻璃片材料可為利用各種不同方法所形成。例如，在浮式玻璃製程裡，固體玻璃片是藉由在熔融金屬的爐床上浮動熔融玻璃所製成。此製程可用以形成擁有均勻厚度和極為平坦表面的玻璃片。然而，此浮式玻璃製程無可避免地牽涉到該玻璃熔物與該熔融金屬之間的直接接觸，這可能會在介面處造成非所樂見的污染以及劣於原始表面的品質。為生產出在兩者主要表面上擁有原始表面性質的高品質浮式玻璃片，通常會令浮式玻璃承受於表面拋光步驟，而如此會增加額外支出。此外，據信浮動製程尚未用以製作超薄型，可捲式玻璃片。
另外一種用以形成玻璃片材料的方法為熔融抽拉製程。在此一製程裡，熔融玻璃被饋送至稱為"等管"的溝槽之內，如此而玻璃溢出直到熔融玻璃均勻地流過兩側為止。接著熔融玻璃在該溝槽的底部處會合，或融合，在此被向下抽拉以形 成連續平坦的玻璃片。由於該玻璃片的兩個主要表面在形成製程中並未直接地接觸到任何支撐材料，因而能夠在兩個主要表面內獲得高表面品質。
不過，由於熔融抽拉製程的動力性質之故，適合於熔融抽拉處理之玻璃組成的數量受限於該等在該熔融相態下具備必要性質者(即如液相黏度，應變點等)。此外，雖可經由此熔融抽拉製作出相當微薄的玻璃片，然該製程並無法用以形成超薄型，可捲式的高度矽石玻璃片。最後，該熔融抽拉製程中所使用的設備成本昂貴。
除對於薄型玻璃片材料的限制以外，由於矽石的高軟化點(~1600℃)，因此浮動和熔融抽拉製程二者對於高矽石玻璃片而言皆概為不實用的薄片形成方法。相對地，矽石玻璃基板通常是藉由對在批次火焰水解熔爐中所產生的矽石錠塊進行切割，研磨和拋光處理所製造。此一批次方式為極高成本且浪費。確實，為透過火焰水解生產均勻，微薄，具有彈性之矽石玻璃片所需要的必要劃切及拋光處理會使得該製程令人卻步地昂貴。
鑑於前面所揭示說明，擁有高表面品質的經濟性，均勻，薄型，具有彈性，可捲式玻璃片為需要的。玻璃片可含有一個或多個疊層，成份或相態。此等玻璃片可用以作為例如光遮罩基板，LCD影像遮罩基板等。
形成玻璃片之方法包含玻璃粉塵沉積以及燒結處理過程。依據不同實施例，沉積包含沉積玻璃粉塵顆粒於承受粉 塵裝置之沉積表面上以形成支撐粉塵層，由沉積表面移除粉塵層以形成第一粉塵片，以及沉積額外玻璃粉塵顆粒於第一粉塵片之至少一個表面上以形成複合粉塵片。複合粉塵片能夠加以燒結以形成玻璃片。玻璃能夠為薄的可捲式玻璃片，或較厚的玻璃片。
由沉積表面釋出之支撐粉塵層具有兩個主要相對表面。"接觸表面"為與承受粉塵裝置之沉積表面接觸而形成的表面，然而"自由表面"為相對表面。在另外實施例中，在支撐粉塵層由沉積表面釋出以形成第一粉塵片後，額外的玻璃粉塵顆粒能夠沉積於"接觸表面"或"自由表面"之一或兩者上。除此，在形成至少兩層後，仍然能夠更進一步沉積玻璃粉塵顆粒以形成多層複合粉塵片。在複合粉塵片之內容中，界面表面係指一層粉塵層與後續沉積粉塵層間之表面，然而自由表面係指已形成而不直接接觸另一表面之表面。
使用先前方式製造出之高矽石片具有平均厚度為150微米或較小以及兩個主要表面之至少一個的平均表面粗糙度為1nm或較小。藉由沉積第二粉塵層於第一粉塵片狀物接觸表面上，有可能形成複合粉塵片，以及最終燒結玻璃片，其中並無外露玻璃片之主要表面接觸沉積表面。該初始的表面將導致高品質之玻璃片。
本發明其他特性及優點揭示於下列說明，以及部份可由說明清楚瞭解，或藉由實施下列說明以及申請專利範圍以及附圖而明瞭。
人們瞭解先前一般說明及下列詳細說明只作為範例 性及說明性，以及預期提供概要或架構以瞭解申請專利範圍界定出本發明原理及特性。所包含附圖在於提供更進一步瞭解本發明，以及在此加入作為發明說明書之一部份。附圖顯示出本發明不同的實施例及隨同詳細說明以解釋本發明之原理及操作。
100‧‧‧形成玻璃片設備
110‧‧‧提供粉塵裝置
116‧‧‧提供粉塵裝置
120‧‧‧承受粉塵裝置
122‧‧‧表面
130‧‧‧導引粉塵片裝置
140‧‧‧燒結粉塵裝置
150‧‧‧粉塵顆粒
152‧‧‧粉塵層
154‧‧‧粉塵片
155‧‧‧接觸表面
156‧‧‧玻璃片
157‧‧‧自由表面
160‧‧‧玻璃粉塵顆粒
162‧‧‧第二粉塵層
圖1示意性地顯示出形成薄型玻璃片之設備的略圖。
圖2示意性地顯示出複合粉塵片。
依據本發明一項實施例形成玻璃片之裝置示意性地顯示於圖1中。裝置100包含一對提供粉塵裝置110,116，承受粉塵裝置120，導引粉塵片裝置130，以及燒結粉塵片狀物140。
在初始沉積步驟中，由第一提供粉塵裝置110所形成之玻璃粉塵顆粒沉積於承受粉塵裝置120之沉積表面122。承受粉塵裝置120為可轉動鼓輪或條帶形式以及因而能夠包含連續性沉積表面122。沉積粉塵顆粒150以形成粉塵層152於沉積表面122上。粉塵層152能夠由沉積表面122釋出為獨立形式，連續性粉塵片154具有接觸表面155及自由表面157。由粉塵表面122釋出粉塵層152之作用能夠進行而不會受到由於例如熱不相匹配或粉塵層及沉積表面間熱膨脹係數不相匹配及/或重力影響所導致之實質干擾。
在粉塵片154由承受粉塵裝置120釋出後，導引粉塵片裝置130能夠導引粉塵片154之移動。在一項實施例中，在 第二沉積步驟中，由第二提供粉塵裝置116形成之玻璃粉塵顆粒160沉積於粉塵片154之接觸表面155上以形成第二粉塵層162。第二粉塵層162及後續粉塵層(並未顯示出)加到粉塵片154將形成複合粉塵片174。導引粉塵片裝置130會更進一步導引複合粉塵片174移動經由燒結粉塵片裝置140，其燒結及固結複合粉塵片174以形成玻璃片156。在實施例中，粉塵層能夠沉積於粉塵片之自由表面157上加上或替代形成粉塵層於粉塵片之接觸表面155上。
形成超薄型玻璃片的製程包含提供多個玻璃粉塵顆粒；將該等玻璃粉塵顆粒沉積於承受粉塵裝置的沉積表面上以形成粉塵層；自該粉塵接受表面釋出該粉塵層以形成粉塵片；以及燒結該粉塵片以形成玻璃片。後文中將進一步詳細說明該等製程及設備的其他特點。
然確能運用各式裝置以形成玻璃粉塵顆粒，藉由範例該提供粉塵裝置110可包含一個或多個火焰水解燃燒器，像是在外部汽相沉積(OVD)，汽相軸向沉積(VAD)與平面沉積製程中所使用者。適當的燃燒器構造已揭示於美國第6606883,5922100,6837076,6743011以及6736633號專利，這些專利之說明在此加入作為參考。
該提供粉塵裝置110,112可含有單一燃燒器或多個燃燒器。示範性燃燒器可擁有長度l及寬度w的輸出表面。該輸出表面含有N個縱行的氣體注口，其中N的範圍可為從1至20或以上。在一具體實施例裡，各個注口含有0.076cm直徑的孔洞。該輸出表面之長度l的範圍可自約2.5至30.5cm或 更多，並且寬度w的範圍可自約0.1至7.5cm。可視需要而定將多個燃燒器組態設定成一燃燒器陣列，此者能夠在該陣列的長度及寬度上產生大致連續的粉塵顆粒流動。
該燃燒器陣列例如可含有多個個別燃燒器(即如按末端至末端方式所放置)，並經組態設定以形成且沉積出在時間及空間上具有均勻性的玻璃粉塵層。因此，可利用該提供粉塵裝置來形成具有大致均質性的化學成份和大致均勻厚度的粉塵各別層。所謂"均勻成份"及"均勻厚度"係指在給定區域上的成份及厚度變異低於或等於平均成份或厚度的20%。在一些具體實施例裡，該粉塵片的成份或厚度變異其一或二者可為低於或等於該粉塵片之其等個別平均勻度值的10%。
示範性燃燒器含有9個縱行的氣體注口。根據一項具體實施例，在使用過程裡該中線縱行(即如縱行5)可提供矽石氣體先質/載體氣體混合物。緊鄰縱行(即如縱行4以及6)則提供氧氣以對該矽石氣體先質進行化學計量控制。在該中線之任一側上的次兩個縱行(即如縱行2,3,7和8)提供額外的氧氣，而其流量可用來控制化學計量及粉塵密度並同時提供引燃火焰的氧化劑。最外部的注口縱行(即如縱行1及9)可提供例如CH4/O2或H2/O2的引燃火焰混合物。9縱行線性燃燒器示範性氣體流量範圍可如表1中所示。
在粉塵顆粒的形成及沉積過程中，該提供粉塵裝置可保持固定；或另者該提供粉塵裝置可相對於該沉積表面而移動(即如振盪)。從該燃燒器至該沉積表面之距離的範圍可為自約20mm至100mm(例如為20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95或100mm)。
該提供粉塵裝置的操作通常會牽涉到該等先質化學物質(即如氣體化合物)之間為以形成玻璃粉塵顆粒的化學反應。可藉由補充性的能量來源，像是電漿或補充性加熱裝置以選擇性地進一步輔助該等化學反應。
例如，可利用含矽先質化合物以形成含有矽石粉塵顆粒的粉塵片並予燒結以形成矽石玻璃片。示範性含矽先質化合物為八甲基環四矽氧烷(OMCTS)。OMCTS可連同於H2,O2,CH4或其他燃料而引入至燃燒器或燃燒器陣列內，此者會被氧化並水解以產生矽石粉塵顆粒。本項形成玻璃片之製程通常雖包含形成高矽石玻璃片，然該等製程及設備確亦能用以形成其他的玻璃片材料。
依如所產生者或依如所沉積者，該等粉塵顆粒基本上可為由單相態(即如單一氧化物)所組成，像是在未經摻雜，高純度矽石玻璃的範例裡。或另者，該等粉塵顆粒可含有兩種或 以上的成份或是兩種或以上的相態，即如在經摻質矽石玻璃的範例裡。例如，可藉由將氧化鈦先質或氧化磷先質併入在該OMCTS氣流內以製作多相態高矽石玻璃片。示範性的鈦及磷的氧化物先質包含各種可溶金屬鹽與金屬烷氧化物，像是磷及鈦(IV)異丙醇的鹵化物。
在火焰水解燃燒器的範例裡，可藉由將摻雜劑先質引入到火焰內以在火焰水解的過程裡當場進行摻雜。在進一步範例裡像是經電漿加熱之粉塵噴灑器的情況下，自該噴灑器所噴灑的粉塵顆粒可為經預摻雜；或另者所噴灑之粉塵顆粒可受曝於含有摻雜劑的電漿大氣，使得該等粉塵顆粒能夠被摻入於該電漿內。又在進一步範例裡，可在粉塵片燒結之前或在其過程中將摻雜劑併入於粉塵片內。示範性摻雜劑包含元素週期表的IA,IB,IIA,IIB,IIIA,IIIB,IVA,IVB,VA,VB群的元素以及稀土族。
該等粉塵顆粒可具有大致均質性的成份，大小及/或形狀。或另者，該等粉塵顆粒之成份，大小及形狀的一個或多個者可有所變化。例如，可由第一提供粉塵裝置提供主要玻璃成份的粉塵顆粒，而由第二提供粉塵裝置提供摻雜劑成份的粉塵顆粒。在一些具體實施例裡，在形成及沉積該等粉塵顆粒的動作過程中，粉塵顆粒可混合及/或附著於另一者以形成複合顆粒。也有可能該等粉塵顆粒在沉積於該沉積表面上之前，或與其同時，係經顯著地避免彼此附著以利形成混合顆粒。
現仍參照圖1，該沉積表面122包含該承受粉塵裝置120的週邊局部，並且可為由耐熱材料所形成。在一項具體實 施例裡，該沉積表面122是由化學且熱性相容於粉塵顆粒150和所沉積之粉塵層152的材料所形成，並且可簡易地自其移除該粉塵層。示範性承受粉塵裝置120含有耐熱材料(即如矽石，碳化矽，石墨，氧化鋯等等)而經形成於例如鋼材，鋁質或金屬合金之核心材料上的鍍層或包覆。該等承受粉塵裝置進一步可含有大致由適當耐熱材料像是石英所組成的單元部件。
該承受粉塵裝置120尤其是該沉積表面122可為按各種不同方式所組態設定，並且擁有各種形狀及/或尺寸。例如，該沉積表面之寬度的範圍可自約2cm至2m，然亦可具有更小或更大的尺寸。該承受粉塵裝置120的截面形狀可為圓形，卵形，橢圓形，三角形，方形，六角形等等，並且該承受粉塵裝置120的相對應截面尺寸(即如直徑或長度)亦可改變。例如，具有圓形截面之承受粉塵裝置的直徑範圍可為約自2cm至50cm。示範性承受粉塵裝置120含有石英圓柱體，此者具有250mm的內徑，260mm的內徑，以及24cm寬的沉積表面。
在圓形或卵形截面的範例裡，該沉積表面122可含有封閉，連續性的表面，而在橢圓形，三角形或六角形截面的範例裡，該沉積表面則可含有節段性的表面。藉由適當地選定該承受粉塵裝置120的大小及尺寸，即可形成出連續或半連續的粉塵片。
該沉積表面122可含有跨於長度比例範圍上按凸起或凹入突出物之形式的規則或不規則樣。該樣式的範圍可自一個或多個離散面部至該表面的一般粗糙化。所沉積的粉塵層可相符於該沉積表面內的圖案化。該粉塵表面內所形成的 樣式可當分離於該沉積表面時保留在該沉積的粉塵片接觸表面內，如此又可被保留在所獲玻璃片的所燒結表面裡而得到浮凸玻璃片。在前述由沉積表面所衍生之浮凸處理的變化項目裡，粉塵片之經沉積表面和自由表面的其一或兩者可在自該沉積表面移除之後，然在燒結之前予以圖案化。例如，藉由緩和地碰觸粉塵片表面，本案申請人既已藉由指紋對粉塵片表面進行圖案化。當燒結該粉塵片時，該指紋樣式會被保留在所獲玻璃片裡。
在一些具體實施例裡，於沉積粉塵顆粒150的動作過程中，會旋轉該承受粉塵裝置120藉以於其上形成粉塵層152。該旋轉可為單方向性即如順時針方向或逆時針方向。根據一項具體實施例的旋轉方向可為如圖1中箭頭A所示。該承受粉塵裝置120可在粉塵沉積製程的過程中選擇性地震盪，亦即旋轉方向可間歇性地改變。該承受粉塵裝置120之沉積表面122的線性速度範圍可為自0.1mm/sec至10mm/sec(例如為0.1,0.2,0.5,1,2,3,4,5或10mm/sec)。當提高時，據信該沉積表面的線性速度可增加至1m/sec或更快。
粉塵顆粒150僅沉積於該沉積表面122的一部份上，同時可移除所沉積的粉塵層152以形成自立，連續或半連續且長度為L的粉塵片154。該沉積層152(名目上為該粉塵片154)的寬度為W。
在一些具體實施例裡，該粉塵片可為在/自該沉積表面上連續地形成或連續地移除。在粉塵層的形成過程中，粉塵顆粒某一程度地彼此鍵接並且接於該沉積表面。該等粉塵顆 粒在當沉積時平均溫度愈高，該等即愈可能彼此鍵接，同時形成密集並且具有機械強固性的粉塵片。不過，沉積溫度愈高也會促成粉塵顆粒與該沉積表面之間的鍵接，如此將對粉塵片的釋出造成干擾。為在跨於該沉積表面上獲得大致均勻溫度，該承受粉塵裝置可自其內部，外部或兩者加熱或冷卻。
可藉由控制沉積該等粉塵顆粒之位置與釋出該粉塵層以形成粉塵片之位置間的溫度梯度來控制粉塵顆粒與該沉積表面之間的鍵接。例如，若該粉塵層和該沉積表面具有足夠差異的熱膨脹係數(CTE)，則可因為該溫度梯度所造成的應力而自發性地達成釋出。在一些具體實施例裡，可藉由形成具有寬度W，此值小於該沉積表面122寬度，的粉塵層以較簡易地自該沉積表面移除所沉積的粉塵層。
在自該沉積表面分離該粉塵層的動作過程中，所分離之粉塵片的移動方向可為大致相切於該沉積表面上的釋出點。所謂"大致相切於"是指該粉塵片相對於該沉積表面上之釋出點的移動方向在該釋出點處距該沉積表面的切線方向不會偏離超過10度(亦即小於10,5,2或1度)。維持大致相切的釋出角度可減少在該釋出點處施加於該粉塵片上的應力。
對於具有圓形或卵形截面的承受粉塵裝置而言，該沉積表面的曲率為該承受粉塵裝置之(多個)截面直徑的函數。當直徑變大，曲率半徑即增加，並且所沉積粉塵內的應力會隨著所沉積粉塵片的形狀趨近於平坦平面薄片而減少。
在多項具體實施例裡，該粉塵片具有足夠的機械整合度，藉以支撐其本身的質量(亦即在自該沉積表面移除，操縱， 額外玻璃粉塵沉積及燒結)而不致斷裂。可影響該粉塵片之物理及機械性質的製程變數包含粉塵片的厚度和密度，沉積表面的曲率以及形成過程中的粉塵片溫度，然不限於此。
該粉塵片154含有兩個主要表面，然僅其中一者會在該粉塵層的形成過程中接觸到該沉積表面。因此，該粉塵片154兩個主要表面可予特徵化且區分為"沉積表面"和相對的"自由表面"。
如圖1所示，粉塵片154具有接觸表面155以及自由表面157。依據未顯示出實施例，第二提供粉塵裝置116形成玻璃粉塵顆粒160流，其沉積於接觸表面155上。以及，如圖2所顯示，粉塵片154以及沉積玻璃粉塵顆粒160形成複合粉塵片174。
依據未顯示實施例，在粉塵片154由沉積表面釋出後，多個額外粉塵層能夠沉積在其上面。額外的粉塵層能夠同時地或連續性地沉積在粉塵片154一側或兩側上(即，直接地與接觸表面155或自由表面157接觸，或直接地接觸一個或多個先前沉積之粉塵層)。
依據一項實施例，複合粉塵片包含至少兩個玻璃粉塵層以及具有一對外露主要相對表面。藉由沉積至少一層玻璃粉塵層於原始粉塵片之接觸層上，複合粉塵片之至少一個表面為自由表面。
在含有至少90莫耳%矽石之粉塵片的範例裡，該粉塵片的平均粉塵密度範圍可為自約0.3至1.5g/cm3，例如為自約0.4至0.7g/cm3，或自約0.8至1.25g/cm3，並且該粉塵片的平 均厚度範圍可為自10至600μm，例如為自20至200μm,50至100μm或自300至500μm。
隨後沉積粉塵層(即由玻璃粉塵沉積在至少一個接觸壁面及自由表面所形成之粉塵層162)各層具有平均厚度為10至600微米例如20至200微米，50至100微米或300至500微米。所形成之複合片的總厚度在100微米至5微米範圍內。
在特定實施例裡，尤其是牽涉到連續的粉塵片及/或經燒結玻璃片生產者，可藉由導引粉塵片裝置130以輔助該粉塵片在其釋出之後連續地移離於該沉積表面。該粉塵片導引裝置130可直接地接觸到至少一部份的粉塵片154，藉以輔助該粉塵片的移動並對其提供機械性支撐。
為維持粉塵片154的高表面品質，該導引粉塵片裝置130可僅接觸該粉塵片154的其一局部(即如邊緣局部)。在一些具體實施例裡，該導引粉塵片裝置含有一對鉗夾滾輪，此等可夾抓該粉塵片的邊緣局部並且導引該粉塵片通過粉塵片燒結裝置。
在類似的情況中，複合粉塵片174離開沉積表面之連續性移動能夠藉由導引粉塵片裝置130變為容易。導引粉塵片裝置130能夠直接地接觸至少部份複合粉塵片174以輔助以及提供機械支撐。如圖1所示，為了維持複合粉塵片174之高表面品質，導引粉塵裝置130可只接觸其部份(例如為邊緣部份)。
利用該導引粉塵片裝置，可將連續複合粉塵片饋送至粉塵燒結裝置140的燒結/退火地帶內，在此該複合粉塵片的 至少一部份會被加熱至一溫度並且保持一段足以將該所加熱局部轉換為部份地或完全地緻密化玻璃。例如，具有高純度矽石的粉塵片可按一溫度範圍所燒結，即自約1000℃至1900℃，像是自約1400℃至1600℃，藉以形成矽石玻璃片156。該燒結溫度和該燒結時間可加以控制以控制燒結玻璃片內空洞及/或氣泡形成。例如，能夠控制燒結溫度及燒結時間以形成基本上不含空洞及氣泡的燒結玻璃片。
即如本揭中所使用者，燒結是指一種將玻璃粉塵顆粒加熱而低於其熔點(固態燒結)直到顆粒彼此相附著為止的製程。退火則是一種在形成之後將玻璃冷卻以釋放內部應力的製程。燒結及退火可為利用相同或不同的設備循序地進行。
該玻璃片形成製程可加以控制，藉以將該粉塵片和該所獲玻璃片的應變(即如下垂)最小化。一種將應變最小化的方式就是在燒結過程中令該粉塵片為垂直地指向。根據具體實施例，該粉塵片相對於垂直指向的指向角度可為小於15度(即如小於10或5度)。
燒結包含將玻璃粉塵片通過燒結粉塵片裝置之燒結區域。燒結過程中，代表燒結及未燒結材料間之界面的燒結前端前進通過粉塵片持續到其到達粉塵片之邊緣或另一燒結前端。依據一項實施例，玻璃粉塵片被加熱以及燒結通過至少90%寬度(例如其整個寬度)。
進行燒結之適當燒結粉塵片裝置能夠包含不同的設計。一項設計特徵為能夠在給予的時間只燒結部份玻璃粉塵寬度，使得被燒結區段沿著寬度方向接觸先前燒結之粉塵或未 燒結玻璃粉塵片以及因而被其支撐(例如被其施加張力)。
可利用各種不同的粉塵片燒結裝置，包含電阻加熱及電感加熱裝置以燒結粉塵片。該粉塵片及該玻璃片兩者的熱性歷史二者皆可對該最終產品的最終厚度，成份，成份均質性和其他的化學及物理性質產生影響。玻璃片可為藉由對該粉塵片之其一或二者主要表面施加熱度所形成。在燒結過程中可對各種參數進行控制，包含溫度及溫度廓型，時間以及大氣。
燒結溫度雖可由熟諳本項技藝之人士根據例如待予燒結之粉塵片的成份所選定，然此燒結溫度範圍可為自約1000℃至1900℃。同時，均質性的溫度廓型可為藉由電阻和電感熱源所達到，並可用以在該最終玻璃片內產生均質性。"均質性的溫度廓型"是指燒結溫度在預定的樣本區域或樣本體積上改變低於20%(即如低於10或5%)。
在其中該複合粉塵片174之邊緣局部是藉由該導引粉塵片裝置所固持且導引的具體實施例裡，該邊緣局部通常不會被該燒結裝置所燒結。例如，在一項具體實施例裡，具有平均厚度約400微米以及總寬度24cm之粉塵片的中央10cm會被加熱以產生具有寬度約10cm以及平均厚度約100微米的燒結玻璃片。在進行燒結之前，該粉塵片的平均密度約為0.5g/cm3。
除在燒結過程中控制溫度及溫度廓型之外，亦可對週遭環繞於粉塵片/玻璃片的氣體加以控制。詳細地說，可選定適當燒結氣體的總壓力和部份壓力兩者來控制該燒結製程。在一些具體實施例裡，所控制的氣體混合物可含有一個或多個 作用性或惰性氣體，例如像是He,O2,CO,N2,Ar或該等的混合物。
在燒結動作的過程中，複合粉塵片可被固持在燒結地帶內不動，或者是連續或半連續地移動通過此一地帶。例如，在連續玻璃片形成製程裡，粉塵片自該粉塵沉積表面釋出的生產速率可等於複合粉塵片通過該燒結地帶的變換速率。粉塵片通過燒結區域之線性速度能夠在0.1mm/sec至10mm/sec範圍內(例如0.1,0.2,0.5,1,2,3,4,5或10mm/sec)。按比例增加，人們相信沉積表面之線性速度可增加至高達1m/sec或更高。從加熱器至該粉塵表面之距離的範圍可為自約1mm至10mm(例如為1,2,3,4,5,6,7,8,9或10mm)。
一旦形成之後，即可藉由適當的切割裝置將玻璃片劃分成多個離散片段。例如，可利用雷射以將該玻璃片切割成較小片段。此外，在切割之前或之後，可令該經燒結玻璃承受於一個或多個的後燒結製程，像是邊緣移除，鍍層，拋光等處理。可藉由捲軸裝置將經燒結玻璃片長帶捲軸成一滾軸。可視需要將間隔材料，像是紙片，布料，鍍層材料等，插入到該滾軸軸裡的鄰近玻璃表面之間，藉以避免其間的直接接觸。
在此所揭示製程和設備適用於製作含有高百分比之矽石的粉塵片及燒結玻璃片，即如"高矽石"玻璃片。所謂"高矽石"是指含有至少50莫耳%例如為大於50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,98,99,99.5或99.9莫耳%矽石玻璃的玻璃成份。
可形成彈性的燒結玻璃片包含長型玻璃條帶。經燒 結玻璃片像是高矽石玻璃片可具有150微米或以下的平均厚度。示範性玻璃片厚度為10μm或較小(例如小於150,100,50,或25微米)。依據多個實施例，燒結玻璃片厚度為10,20,50,100,200,500,1000,2000,5000,10000或12500微米。藉由控制所沉積粉塵層的寬度，燒結地帶的寬度以及沉積時間的量值，即可獨立地控制所燒結玻璃片的寬度及長度兩者。該玻璃片之長度的範圍可為自約2.5cm至10km。玻璃片之寬度的範圍可為自約2.5cm至2m。
該製程可用以形成高表面品質的玻璃片(即如具有低表面波紋，低表面粗糙度的玻璃片，並且基本上無刮痕)。前述製程可含有在一滾軸軸上形成粉塵片的初始步驟以及將經燒結，彈性玻璃片捲軸於滾軸軸上的最終步驟，並且可稱之為"滾軸至滾軸"製程。可藉由多項性質，包含成份，厚度，表面粗糙度，表面均勻度和平坦度，將包含高矽石玻璃片在內的所獲玻璃片加以特徵化。
即如本揭中所使用者，"粉塵層"是指基本上為均質分佈而選擇性地彼此鍵接之玻璃顆粒的覆層。該疊層通常具有大於或等於個別顆粒之平均直徑的平均總厚度。此外，粉塵層可包含單個粉塵層，此者具有基本上為均質性的成份，或是多重粉塵層，而各者具有基本上為均質性的成份。
在其中該粉塵層含有多重疊層的具體實施例裡，一種玻璃顆粒物種可形成第一粉塵層，而另一種玻璃顆粒物種則可形成鄰近於該第一粉塵層的第二粉塵層。因此，個別的粉塵層可擁有不同的成份及/或其他性質。此外，在該第一與該第二 層之間的介面範圍裡，由於這兩種顆粒物種可能混合，故而使得該等接續層之介面處的成份及/或性質可能會偏離於與各個個別疊層相關聯的體型數值。
本揭中對於"玻璃片"的參照包括含有多個玻璃粉塵顆粒的薄片材料(亦即粉塵片)以及由經燒結玻璃所製成的薄片材料兩者。即如業界所常知者，薄片具有兩個主要的相對表面，此等一般說來大致彼此平行，且各者具有大於另一表面的面積。該等兩個主要表面之間在某一位置處的距離即為在該特定位置處的薄片厚度。薄片在該等主要表面之間可具有大致均勻厚度，或者該厚度可均勻地或非均勻度在空間上改變。在一些其他具體實施例裡，這兩個主要表面可為非平行，並且該等主要表面的其一或二者可為平面或曲型。玻璃片能夠為實質上均勻玻璃片或複合玻璃片，其具有特定屬性之層。
即如本揭中所使用者，"經燒結玻璃"是指一種玻璃材料，此者具有在標準溫度和壓力(STP)條件下(273K及101.325kPa)對於擁有相同化學成份及微結構之玻璃材料的理論密度(Dmax)之至少95%的密度。在一些具體實施例裡，所欲者為該經燒結玻璃具有在STP下Dmax的至少8%,99%或99.9%之密度。
使用玻璃粉塵沉積形成玻璃片以及燒結處理過程其他項目揭示出於相同申請人2007年5月7日及2009年5月15日申請之美國第11/800585及12/466939號專利，該專利之說明在此加入作為參考。
在此所使用"一"，"一個"和"此"涵蓋複數指示對像，除 非在內文中有清楚表示。例如，所謂"金屬"包含具有兩種或"多種"該"金屬"範例，除非在內文中有清楚表示。
在此表示之範圍為由"大約"一個特定數值，及/或至"大約"另一特定數值。當以該範圍表示時，範例包含由一個特定數值及/或至另一特定數值。同樣地，當數值表示為約略值時，藉由使用前置詞"大約"，人們瞭解特定數值形成另一項。人們更進一步瞭解範圍每一端點相對於其他另一端點為有意義的，以及獨立於其他端點。
除另顯明敘述者外，並無意將任何本揭所述方法詮釋為需按特定順序以執行其步驟。因此，在方法請求項並未實際地引述其步驟須遵照某一次序或者在申請專利範圍或說明裡並未另予特定地陳述該等步驟應受限於某一特定次序的情況下，即不應參照於任何特定次序。
應該要注意的是，其中本發明元件的列舉以特定方式"運作"或"配置"。在此方面，該元件被"運作"或"配置"以具體化特定性質或功能都是結構性的列舉，而不是預期使用的列舉。更明確地說，其中元件被"運作"或"配置"的參考方式是指元件目前的物理情況，可拿來作為此元件結構化特性明確的列舉。
熟知此技術者瞭解本發明能夠作許多變化及改變而並不會脫離本發明之精神及範圍。熟知此技術者將瞭解包含本發明精神及實質內容所揭示實施例之變化組合，次組合以及改變，本發明受限於下列申請專利範圍以及同等物範圍內。
100‧‧‧形成玻璃片設備
110‧‧‧提供粉塵裝置
116‧‧‧提供粉塵裝置
120‧‧‧承受粉塵裝置
122‧‧‧表面
130‧‧‧導引粉塵片裝置
140‧‧‧燒結粉塵裝置
150‧‧‧粉塵顆粒
152‧‧‧粉塵層
154‧‧‧粉塵片
155‧‧‧接觸表面
156‧‧‧玻璃片
157‧‧‧自由表面
160‧‧‧玻璃粉塵顆粒
162‧‧‧第二粉塵層
174‧‧‧粉塵片

Claims (20)

  1. 一種製造玻璃片之方法，該方法包含：沉積玻璃粉塵顆粒於沉積表面上以形成支撐粉塵層；由沉積表面移除粉塵層以形成第一粉塵片，第一粉塵片具有接觸表面以及自由表面；沉積玻璃粉塵顆粒於至少一個接觸表面及自由表面上以形成複合粉塵片；以及燒結複合粉塵片以形成玻璃片。
  2. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中玻璃粉塵顆粒沉積於第一粉塵片之接觸表面上。
  3. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中玻璃粉塵顆粒沉積於第一粉塵片之接觸表面以及自由表面兩者上。
  4. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中在沉積表面上所沉積玻璃粉塵顆粒之組成份實質上等於在第一粉塵片上所沉積玻璃粉塵顆粒之組成份。
  5. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中複合粉塵片包含具有第一平均組成份之玻璃粉塵顆粒的第一層，以及具有第二平均組成份之玻璃粉塵顆粒的第二層，使得第一及第二平均組成份為不同的。
  6. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中玻璃片組成份為均勻的。
  7. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中形成於沉積表面上之粉塵層實質上具有均勻的厚度。
  8. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中複合粉塵片具有均勻的厚度。
  9. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中第一粉塵片平均厚度在50至600微米範圍內。
  10. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中複合粉塵片平均厚度在100微米至5cm範圍內。
  11. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中玻璃片平均厚度在25微米至1.25cm範圍內。
  12. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中複合粉塵片之移動藉由導引粉塵片裝置加以導引，其與複合粉塵片之主要表面接觸。
  13. 依據申請專利範圍第12項之方法，其中導引粉塵片裝置包含多個鉗夾滾輪及/或鉗夾輸送帶。
  14. 依據申請專利範圍第12項之方法，其中導引粉塵片裝置只接觸複合粉塵片主要表面之週邊部份。
  15. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中更進一步包含捲繞至少部份複合粉塵片為滾軸。
  16. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中更進一步包含捲繞至少部份玻璃片於滾軸上。
  17. 一種複合粉塵片，其包含至少兩個玻璃粉塵層以及一對外露主要相對表面，其中每一外露主要相對表面為自由面。
  18. 一種玻璃片，其藉由燒結申請專利範圍第17項之複合粉塵片形成。
  19. 依據申請專利範圍第18項之玻璃片，其中玻璃片平均厚度在25微米至125cm範圍內。
  20. 依據申請專利範圍第18項之玻璃片，其中在兩個主要相對表面至少之一表面上玻璃片平均表面粗糙度為1nm或較小。
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