TWI651279B - 利用雷射光之玻璃基板熔接方法及雷射加工裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於使2片玻璃基板熔接時,可以簡單之方法及裝置構成,於不使加工端面變形之情形下進行熔接。
該玻璃基板熔接方法,係對密著之2片玻璃基板照射雷射光而使玻璃基板彼此熔接者,且包含第1步驟及第2步驟。第1步驟係使第1玻璃基板與第2玻璃基板密著。第2步驟係沿第1玻璃基板與第2玻璃基板之密著部,掃描波長2.7μm以上且6.0μm以下之雷射光,而使第1及第2玻璃基板熔融熔接。
Description
本發明係關於玻璃基板熔接方法,特別係關於對密著之2片玻璃基板照射雷射光而使玻璃基板彼此熔接之玻璃基板熔接方法,及用於實現其之雷射加工裝置。
專利文獻1揭示有包含重疊之2片玻璃基板之疊層玻璃基板之製造方法。
於專利文獻1之圖2所示之玻璃基板接合方法中,首先,將2片玻璃基板重疊,由1對保持構件夾持該重疊之2片玻璃基板。此時,2片保持構件之邊緣部自2片玻璃基板之端面突出。接著,朝2片玻璃基板之端面照射雷射光而使2片玻璃基板之邊緣部熔接。
[專利文獻1]日本特開2000-281368號公報
專利文獻1之方法係由1對保持構件夾持2片玻璃基板,故可防止2片玻璃基板之雷射光照射部分因熔融而垂落。
然而,該專利文獻1之方法中,為夾持密著之玻璃基板,需要1對保持構件。
本發明之課題在於使2片玻璃基板熔接時,可以簡單之方法及裝
置構成,抑制加工端面因熔融之變形。
本發明之一態樣之玻璃基板熔接方法係對密著之2片玻璃基板照射雷射光而使玻璃基板彼此熔接之方法,且包含第1步驟及第2步驟。第1步驟係使第1玻璃基板與第2玻璃基板密著。第2步驟係對第1玻璃基板與第2玻璃基板之接合部照射波長2.7μm以上且6.0μm以下之雷射光,而使第1及第2玻璃基板熔融熔接。
以該方法,對2片玻璃基板之接合部照射波長2.7μm以上且6.0μm以下之中紅外光雷射光。因到達玻璃基板內部之前,中紅外光於滲透過程中被吸收,故自玻璃基板之表面直至內部,較少出現熱分佈不均。亦即,可使玻璃基板之內部被相對均勻加熱,且可抑制僅雷射照射側之加工端面處於高溫。因此,可抑制玻璃基板之加工端面之熔融垂落,並可使2片玻璃基板熔融而相互熔接。
於本發明之另一態樣之玻璃基板熔接方法中,第2步驟係使雷射光聚光於第1及第2玻璃基板之雷射光照射側之表面附近。
此處,雷射光係聚光並照射至2片玻璃基板之雷射光照射側之表面附近。因此,可有效率地使雷射光所照射之部分熔融,且可於不對玻璃基板內部造成較大影響之情形下,使2片玻璃基板熔接。
本發明之一態樣之雷射加工裝置,係對密著之2片玻璃基板照射雷射光而使玻璃基板彼此熔接之裝置。該雷射加工裝置包含:工作台及雷射光照射機構。工作台載置密著之第1玻璃基板及第2玻璃基板。雷射光照射機構係對第1玻璃基板與第2玻璃基板之接合部照射波長2.7μm以上且6.0μm以下之雷射光。
於本發明之另一態樣之雷射加工裝置中,雷射光照射機構具有:雷射振盪器及光學系統。雷射振盪器振盪波長為2.7μm以上且6.0μm以下之雷射光。光學系統係使來自雷射振盪器之雷射光聚光,並
將經聚光之雷射光照射至第1玻璃基板與第2玻璃基板之接合部。
本發明之另一態樣之雷射加工裝置進而包含掃描機構,其係使光學系統與工作台相對移動而沿接合部掃描經聚光之雷射光。
如上文之本發明係於使2片玻璃基板熔接時,可以簡單之方法及裝置構成,於不使加工端面變形之情形下進行熔接。
1‧‧‧工作台
2‧‧‧雷射振盪器
3‧‧‧光學系統
4‧‧‧台移動裝置
5a‧‧‧反射鏡
5b‧‧‧反射鏡
6‧‧‧聚光透鏡
G1‧‧‧玻璃基板
G2‧‧‧玻璃基板
圖1係本發明之一實施形態之雷射加工裝置之概略構成圖。
圖2係表示本發明之方法所使用之2片玻璃基板之一例之示意圖。
圖3係表示相對於無鹼玻璃基板之雷射光之波長與透過率之關係之圖。
圖4係表示相對於鈉玻璃之雷射光之波長與透過率之關係之圖。
圖5係表示使2片玻璃基板熔接之情形之剖面之顯微鏡照片。
圖6(a)、(b)係使2片玻璃基板熔接之另一形態。
[雷射加工裝置]
本發明之一實施形態之雷射加工裝置示於圖1。該雷射加工裝置包含:工作台1,其載置重疊之2片玻璃基板G1、G2;雷射振盪器2、光學系統3、及作為掃描機構之台移動機構4。而且,由雷射振盪器2、光學系統3及台移動裝置4構成雷射照射機構。
雷射振盪器2振盪波長2.7μm以上且6.0μm以下之中紅外光雷射光。此處,作為雷射振盪器2,只要為出射自Er:Y2O3、Er:ZBLAN、Er:YSGG、Er:GGG、Er:YLF、Er:YAG、Dy:ZBLAN、Ho:ZBLAN、CO、Cr:ZnSe、Cr:ZnS、Fe:ZnSe、Fe:ZnS、半導體雷射之中紅外雷射光群中選出之雷射光,且如上所述該
雷射光波長係2.7μm~6.0μm者即可。又,此處,出射連續振盪之雷射光。
光學系統3包含:2個反射鏡5a、5b、及聚光透鏡6。反射鏡5a、5b係以使來自雷射振盪器2之雷射光以相對於2片玻璃基板G1、G2之側面正交之方式進行引導。聚光透鏡6係設定為:聚光雷射光,使雷射光聚光於2片玻璃基板G1、G2之接合部之表面。
台移動機構4係用於使工作台1沿相互正交之X方向及Y方向移動之機構。利用該台移動機構4,可使聚光點沿兩玻璃基板G1、G2之接合部掃描。
[玻璃基板之熔接方法]
於利用以上裝置使2片玻璃基板G1、G2熔接時,首先,將待熔接之2片玻璃基板G1、G2重合,並設置於工作台1上之特定位置。其次,如圖2之示意圖所示,自2片玻璃基板G1、G2之側面,對2片玻璃基板G1、G2之接合部照射如上述之中紅外光之雷射光。另,將雷射光之聚光位置設在玻璃基板G1、G2之表面(側面)或其附近。接著,一面連續照射該雷射光一面沿接合部進行掃描。
藉由以上方法,將2片玻璃基板G1、G2所密著之部分相互熔融熔接。此時,2片玻璃基板G1、G2之被雷射光所照射之側面不會變成高溫。因此,可抑制該端面(加工端面)熔融變形。
[透過率與波長]
圖3顯示相對於板厚0.2mm之無鹼玻璃(例如OA10(製品名稱:日本電氣硝子公司製))之玻璃基板之雷射光之波長與透過率之關係。又,圖4顯示相對於板厚0.5mm之鈉玻璃之玻璃基板之雷射光之波長與透過率之關係。
如自圖3所明瞭,因波長10.6μm之CO2雷射對板厚0.2mm之無鹼玻璃之透過率為「0」,故也就是雷射光於基板表面被吸收。又,波長
1μm之YAG雷射或波長532nm之綠光雷射(Green Laser),透過率為90%以上,而未透過之約10%之雷射光亦幾乎直接於表面反射,而未被基板內部所吸收。而且,若為波長2.8μm之雷射光,則藉由將雷射光之輸出調節為適當功率,可使雷射光於基板內部被大致均勻吸收,使基板內部熔融,從而將重疊之2片基板熔接。又,此時,可抑制基板表面(雷射光照射側之端面=加工端面)溫度過於升高,可抑制加工端面因熔融而變形。
又,於圖4之板厚0.5mm之鈉玻璃,波長2.8μm之雷射光於到達基板內部之前,雷射光邊透過邊被吸收,因此,藉由恰當地調節雷射光之輸出功率,可與上述同樣,使基板內部熔融,而將重疊之2片基板熔接,並可抑制加工端面因熔融而變形。
另,圖3與圖4所示之圖表之透過率值之差係因試料厚度不同而產生者,若厚度相同,則可認為無鹼玻璃與鈉玻璃之間不存在透過率差。
根據上文推測如下:藉由利用波長2.7μm以上且6.0μm以下之雷射光,並對雷射光功率予以恰當調節,可對於多種玻璃基板,抑制加工端面因熔融之變形,並且使基板內部熔融而將2片基板熔接。又,即便雷射光所照射之基板之厚度較厚時,亦可藉由使用波長2.7μm以上且5.0μm以下之雷射光穩定地將2片基板熔接。
[實驗例]
圖5顯示實驗例。此處之實驗條件係如下所述。
玻璃基板:3mm×50mm×t0.2mm之無鹼玻璃(例如OA10(製品名稱:日本電氣硝子公司製))
雷射光:Er光纖雷射、波長2.7μm、輸出6.6W、連續振盪
另,圖5中,剖面右端係雷射照射側之端面(加工端面)。
根據該等實驗結果可知:藉由使用中紅外光之雷射光並恰當設
定照射條件,可抑制加工端面因熔融之變形,可穩定地將2片玻璃基板熔接。
[其他實施形態]
本發明並非限定於如上實施形態,可於不脫離本發明範圍之情形下進行各種變化或修正。
(a)上述實施形態中,已對將2片玻璃基板如圖1所示地重疊並熔接之情形進行說明,但使2片玻璃基板熔接之形態並非限定於此。例如,亦可將本發明應用於如圖6(a)所示之使2片玻璃基板端面抵接而熔接之情形。又,亦可將本發明應用於如圖6(b)所示之僅將2片玻璃基板之一部分重疊之情形。
(b)上述實施形態中,使用連續振盪之雷射光,但亦可反復照射頻率1MHz以上之模擬連續振盪之脈衝雷射光,或反復照射頻率10kHz以上之脈衝雷射光。
Claims (5)
- 一種利用雷射光之玻璃基板熔接方法,其係對密著之2片玻璃基板照射雷射光而使玻璃基板彼此熔接者;且包含如下步驟:第1步驟,係使第1玻璃基板與第2玻璃基板密著;及第2步驟,係對上述第1玻璃基板與上述第2玻璃基板之接合部,從上述第1及第2玻璃基板之側面照射波長2.7以上且6.0μm以下之雷射光,使上述第1及第2玻璃基板熔融而熔接。
- 如請求項1之利用雷射光之玻璃基板熔接方法,其中上述第2步驟係使上述雷射光聚光於上述第1及第2玻璃基板之雷射光照射側之表面附近。
- 一種雷射加工裝置,其係對密著之2片玻璃基板照射雷射光而使玻璃基板彼此熔接者;且包含:工作台,其載置密著之第1玻璃基板及第2玻璃基板;及雷射光照射機構,其係對上述第1玻璃基板與上述第2玻璃基板之接合部,從上述第1及第2玻璃基板之側面照射波長2.7μm以上且6.0μm以下之雷射光。
- 如請求項3之雷射加工裝置,其中上述雷射光照射機構包含:雷射振盪器,其振盪波長2.7μm以上且6.0μm以下之雷射光;及光學系統,其係使來自上述雷射振盪器之雷射光聚光,並將經聚光之雷射光照射至上述第1玻璃基板與上述第2玻璃基板之接合部。
- 如請求項4之雷射加工裝置,其進而包含掃描機構,其係使上述光學系統與上述工作台相對移動,而沿上述接合部掃描經聚光之雷射光。
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