CN102046555A - 玻璃熔接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的玻璃熔接方法为：以沿着熔接预定区域的方式将玻璃层(3)配置于玻璃部件(4)与热传导体(7)之间后，通过将热传导体(7)作为散热器且照射激光(L1)，使玻璃层(3)熔融，从而使玻璃层(3)烧接并固定于玻璃部件(4)；在该玻璃层(3)的烧接时，玻璃层(3)的激光吸收率会急剧增高，但由于热传导体(7)作为散热器从玻璃层(3)吸热，故可抑制玻璃层(3)成为热输入过多的状态；其后，使另一玻璃部件经由玻璃层(3)而重叠在烧接有玻璃层(3)的玻璃部件(4)上；然后，通过沿着熔接预定区域照射激光，使玻璃部件彼此熔接。
Description
技术领域
本发明涉及一种使玻璃部件彼此熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法。
背景技术
作为上述技术领域中的以往的玻璃熔接方法，已知有如下方法：将含有激光吸收性颜料的玻璃层以沿着熔接预定区域的方式在一个玻璃部件上烧接(fuse)之后，使另一玻璃部件经由玻璃层而重叠在该玻璃部件上，并通过沿着熔接预定区域照射激光，由此使该一个玻璃部件与另一玻璃部件熔接。
此外，作为将玻璃层烧接在玻璃部件上的技术，通常使用如下技术：通过从含有玻璃料、激光吸收性颜料、有机溶剂及粘合剂的膏体层中去除有机溶剂及粘合剂，而使玻璃层固定于玻璃部件上之后，在烧结炉内加热固定有玻璃层的玻璃部件，由此使玻璃层熔融，从而将玻璃层烧接在玻璃部件上(例如参照专利文献1)。
与此相对，从抑制因使用烧结炉而引起的消耗能量的增大及烧接时间的延长的观点(即，高效率化的观点)考虑，有人提出有如下技术：通过对固定于玻璃部件上的玻璃层照射激光而使玻璃层熔融，从而将玻璃层烧接在玻璃部件上的技术(例如参照专利文献2)。
[专利文献]
专利文献1：日本专利特表2006-524419号公报
专利文献2：日本专利特开2002-366050号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，若通过照射激光来进行玻璃层对于玻璃部件的烧接，则在烧接时、或其后玻璃部件彼此的熔接时，玻璃部件上会产生裂痕等，玻璃部件产生破损的情况存在。
因此，本发明有鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能够防止玻璃部件的破损，且高效地使玻璃部件彼此熔接的玻璃熔接方法。
[解决问题的技术手段]
为了达成上述目的，本发明者经反复潜心研究后结果发现，通过照射激光而烧接玻璃层会导致玻璃部件破损的原因在于：如图7所示，若烧接时玻璃层的温度超过熔点Tm，则玻璃层的激光吸收率会急剧升高。也就是说，固定于玻璃部件上的玻璃层中，由于因粘合剂的去除而产生的空隙或玻璃料的粒子性，会产生高于激光吸收性颜料的吸收特性的光散射，从而呈现为激光吸收率较低的状态(例如，可见光中看起来发白)。因此，如图8所示，若以玻璃层的温度为高于熔点Tm且低于结晶化温度Tc的温度Tp的方式以激光功率P来照射激光，则会因玻璃料的熔融而使空隙填满并且使粒子性遭到破坏，因此激光吸收性颜料的吸收特性表现显著，玻璃层的激光吸收率急剧增高(例如，可见光中看起来发黑)。由此，玻璃层中会产生超出预想的激光的吸收，由于因热输入过多所引起的热冲击而导致玻璃部件上产生裂痕。另外，通过激光功率P下的激光的照射，实际上，如图8所示，玻璃层的温度达到高于结晶化温度Tc的温度Ta。若玻璃层中位于与作为烧接对象的玻璃部件相反侧的部分(即，玻璃层中位于熔接对象的玻璃部件一侧的部分)因热输入过多而结晶化，则该部分的熔点增高。因此，在其后的玻璃部件彼此的熔接时，为使玻璃层中位于熔接对象的玻璃部件一侧的部分熔融，必需提高激光功率而照射激光，从而与烧接时同样地，会由于因热输入过多所引起的热冲击而导致玻璃部件上产生裂痕。本发明者根据该发现进一步反复研究，终完成本发明。再者，因玻璃层的熔融而使玻璃层的激光吸收率增高的情况下，可见光下的玻璃层的颜色变化并不限定于自发白状态变化至发黑状态，例如在用于近红外激光的激光吸收性颜料中，也存在玻璃层熔融时呈现绿色。
即，本发明所涉及的玻璃熔接方法的特征在于，其为使第1玻璃部件与第2玻璃部件熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法，其包括如下工序：将玻璃层以沿着熔接预定区域的方式配置于所述第1玻璃部件与热传导体之间，所述玻璃层是通过从含有玻璃粉、激光吸收材料、有机溶剂及粘合剂的膏体层中去除所述有机溶剂及所述粘合剂而形成的玻璃层膏体；通过将热传导体作为散热器且沿着熔接预定区域照射第1激光，使配置于第1玻璃部件与热传导体之间的玻璃层熔融，从而使玻璃层固定于第1玻璃部件上；以及使第2玻璃部件经由玻璃层而重叠在固定有玻璃层的第1玻璃部件上，并通过沿着熔接预定区域照射第2激光，使第1玻璃部件与第2玻璃部件熔接。
该玻璃熔接方法中，以沿着熔接预定区域的方式而在第1玻璃部件与热传导体之间配置玻璃层之后，通过将热传导体作为散热器且照射第1激光，使玻璃层熔融，从而使玻璃层固定于第1玻璃部件上。该玻璃层的固定时，玻璃层的激光吸收率会急剧增高，但由于热传导体作为散热器从玻璃层吸热，故可抑制玻璃层成为热输入过多的状态。由此，即使利用第1激光的照射而使玻璃层固定于第1玻璃部件上，也可防止玻璃层的固定时、或其后玻璃部件彼此的熔接时，玻璃部件上产生裂痕等的玻璃部件产生破损的情况。因此，根据该玻璃熔接方法，可防止玻璃部件的破损，且高效地使玻璃部件彼此熔接。
本发明所涉及的玻璃熔接方法中，优选为热传导体的热传导率高于玻璃粉的热传导率。该情况下，可将热传导体作为散热器而高效地从玻璃层吸热。此时，更优选为热传导体的热传导率高于第1玻璃部件的热传导率。该情况下，可将热传导体作为散热器而更进一步高效地从玻璃层吸热。
本发明所涉及的玻璃熔接方法中，优选为玻璃粉与热传导体的线膨胀系数的差大于玻璃粉与第1玻璃部件的线膨胀系数的差。该情况下，当使玻璃层固定于第1玻璃部件上时，可确实地防止玻璃层固定于热传导体上。
本发明所涉及的玻璃熔接方法中，第1激光优选为从第1玻璃部件一侧照射至玻璃层。该情况下，由于第1玻璃部件与玻璃层的界面部分被充分加热，故可使玻璃层牢固地固定于第1玻璃部件上。
[发明的效果]
根据本发明，可防止玻璃部件的破损且高效地使玻璃部件彼此熔接。
附图说明
图1为根据本发明所涉及的玻璃熔接方法的一个实施方式而制造的玻璃熔接体的立体图。
图2为用于说明用以制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图。
图3为用于说明用以制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的剖面图。
图4为用于说明用以制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图。
图5为用于说明用以制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图。
图6为用于说明用以制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的剖面图。
图7为表示玻璃层的温度与激光吸收率的关系的图表。
图8为表示激光功率与玻璃层的温度的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。再者，各图中对相同或相当部分标以相同符号，并省略重复说明。
图1为根据本发明所涉及的玻璃熔接方法的一个实施方式而制造的玻璃熔接体的立体图。如图1所示，玻璃熔接体1是经由沿着熔接预定区域R而形成的玻璃层3，使玻璃部件(第1玻璃部件)4与玻璃部件(第2玻璃部件)5熔接的玻璃熔接体。玻璃部件4、5是例如由无碱玻璃构成的厚度为0.7mm的矩形板状的部件，熔接预定区域R沿着玻璃部件4、5的外边缘而设定为矩形环状。玻璃层3是例如由低熔点玻璃(磷酸钒类玻璃、硼酸铅玻璃等)构成，且沿着熔接预定区域R而形成为矩形环状。
其次，说明用以制造上述玻璃熔接体1的玻璃熔接方法。
首先，如图2所示，通过滴涂器(dispensor)或丝网印刷等而涂布玻料膏体，从而沿着熔接预定区域R在玻璃部件4的表面4a上形成膏体层6。玻料膏体为将例如由非晶质的低熔点玻璃(磷酸钒类玻璃、硼酸铅玻璃等)构成的粉末状的玻璃料(玻璃粉)2、氧化铁等作为无机颜料的激光吸收性颜料(激光吸收材料)、醋酸铝等的有机溶剂、以及作为在玻璃的软化温度以下会热分解的树脂成分(丙烯等)的粘合剂加以混练而成的膏体。膏体层6包含玻璃料2、激光吸收性颜料、有机溶剂及粘合剂。
其次，使膏体层6干燥而去除有机溶剂，进而，加热膏体层6而去除粘合剂，由此沿着熔接预定区域R而使玻璃层3固定于玻璃部件4的表面4a上。再者，固定于玻璃部件4的表面4a上的玻璃层3根据因粘合剂的去除而产生的空隙或玻璃料2的粒子性，而产生高于激光吸收性颜料的吸收特性的光散射，从而呈现为激光吸收率较低的状态(例如，可见光中看起来发白)。
其次，如图3所示，在由铝构成的板状的热传导体7的表面7a(此处为研磨面)上，经由玻璃层3而安装配置玻璃部件4。由此，通过从膏体层6去除有机溶剂及粘合剂而形成的玻璃层3，以沿着熔接预定区域R的方式而配置于玻璃部件4与热传导体7之间。
然后，将热传导体7作为散热器，使聚光点对准玻璃层3而沿着熔接预定区域R照射激光(第1激光)L1。由此，配置于玻璃部件4与热传导体7之间的玻璃层3熔融且重新固化，从而将玻璃层3烧接在玻璃部件4的表面4a上。再者，烧接在玻璃部件4的表面4a上的玻璃层3由于因玻璃料2的熔融而使空隙被填满并且粒子性遭到破坏，故激光吸收性颜料的吸收特性表现显著，而变为激光吸收率较高的状态(例如可见光中看起来发黑)。另外，烧接于玻璃部件4的表面4a上的玻璃层3，与玻璃部件4相反的侧的表面3a的凹凸变为已平坦化的状态。
在该玻璃层3的烧接时，由于热传导体7作为散热器从玻璃层3吸热，故可抑制玻璃层3成为热输入过多的状态。此时，由于热传导体7由铝构成，且热传导体7的热传导率高于玻璃料2的热传导率及玻璃部件4的热传导率，故可极其高效地进行自玻璃层3向热传导体7的散热。
另外，由于玻璃料2与热传导体7的线膨胀系数的差大于玻璃料2与玻璃部件4的线膨胀系数的差，故在玻璃层3的烧接时，玻璃层3不会固定于热传导体7的表面7a。由此，虽然优选为玻璃料2与热传导体7的线膨胀系数的差变得更大，但是对于由磷酸钒类玻璃(线膨胀系数：7.0×10-6/K)或硼酸铅玻璃(线膨胀系数：13×10-6/K)构成的玻璃料2，除可使用铝(线膨胀系数：23×10-6/K)构成的热传导体7以外，也可使用不锈钢(线膨胀系数：17.3×10-6/K)或铜(线膨胀系数：16.8×10-6/K)构成的热传导体7。
在玻璃层3的烧接之后，如图4所示，使玻璃部件5经由玻璃层3而重叠在烧接有玻璃层3的玻璃部件4上。此时，由于玻璃层3的表面3a已平坦化，故玻璃部件5的表面5a与玻璃层3的表面3a无缝隙地接触。
其次，如图5所示，使聚光点对准玻璃层3而沿着熔接预定区域R照射激光(第2激光)L2。由此，激光L2被激光吸收率成为较高状态的玻璃层3所吸收，玻璃层3及其周边部分(玻璃部件4、5的表面4a、5a部分)熔融且重新固化，从而使玻璃部件4与玻璃部件5熔接。此时，由于玻璃部件5的表面5a与玻璃层3的表面3a无缝隙地接触，故玻璃部件4与玻璃部件5沿着熔接预定区域R均匀地熔接。
如以上说明，在用于制造玻璃熔接体1的玻璃熔接方法中，以沿着熔接预定区域R的方式在玻璃部件4与热传导体7之间配置玻璃层3之后，将热传导体7作为散热器且照射激光L1，由此使玻璃层3熔融，从而使玻璃层3烧接并固定于玻璃部件4上。在该玻璃层3的烧接时，玻璃层3的激光吸收率会急剧增高，但由于热传导体7作为散热器从玻璃层3吸热，故可抑制玻璃层3成为热输入过多的状态。由此，即使利用激光L1的照射来进行玻璃层3对于玻璃部件4的烧接，也可防止在玻璃层3的烧接时由于因热输入过多所引起的热冲击而导致玻璃部件4、5上产生裂痕。此外，在玻璃层3的烧接时，玻璃层3的表面3a部分(即，玻璃层3中位于熔接对象的玻璃部件5侧的部分)不会因热输入过多而结晶化，因此，该部分的熔点也不会增高。因此，在其后的玻璃部件4、5彼此的熔接时，无需为使玻璃层3的表面3a部分熔融而提高激光功率来照射激光L2，故与玻璃层3的烧接时同样地，可防止由于因热输入过多所引起的热冲击而导致玻璃部件4、5上产生裂痕。因此，根据上述玻璃熔接方法，可防止玻璃部件4、5的破损，且高效地使玻璃部件4、5彼此熔接。
另外，在上述玻璃熔接方法中，激光L1从玻璃部件4一侧照射至玻璃层3。因此，玻璃部件4与玻璃层3的界面部分被充分加热。因此，可使玻璃层3牢固地烧接并固定于玻璃部件4上。而且，可更确实地防止玻璃层3中位于熔接对象的玻璃部件5一侧的部分(玻璃层3的表面3a部分)因热输入过多而结晶化。
再者，在玻璃层3的烧接时，也可利用激光L1的照射，而使玻璃层3中位于烧接对象的玻璃部件4一侧的部分结晶化。另外，在玻璃部件4、5彼此的熔接时，也可利用激光L2的照射，而使玻璃层3中位于熔接对象的玻璃部件5一侧的部分(玻璃层3的表面3a部分)结晶化。其原因在于，若最终使玻璃层3结晶化，则玻璃熔接体1中玻璃层3的线膨胀系数会变小。
另外，在有机EL(Electroluminescence，电致发光)封装等之中，由于容器本身为小型，故使用更加薄型化的玻璃部件4、5，所以作为玻璃部件4、5的材料，多选择使裂缝难以产生的低膨胀玻璃。此时，为使玻璃层3的线膨胀系数配合玻璃部件4、5的线膨胀系数(即，为了减小玻璃层3的线膨胀系数)，使玻璃层3中大量含有陶瓷等构成的填料。若使玻璃层3中大量含有填料，则在激光L1的照射前后，玻璃层3的激光吸收率会更进一步大幅变化。因此，上述玻璃熔接方法在选择低膨胀玻璃作为玻璃部件4、5的材料时特别有效。
本发明并不限定于上述实施方式。
例如，如图6所示，也可使用由对于激光L1具有穿透性的材料构成的热传导体7，从与玻璃部件4相反的侧经由热传导体7而向玻璃层3照射激光L1。
另外，也可使玻璃层3沿着熔接预定区域R而固定于热传导体7的表面7a上之后，经由玻璃层3将玻璃部件4安装配置于热传导体7的表面7a上，由此将通过从膏体层6中去除有机溶剂及粘合剂而形成的玻璃层3，以沿着熔接预定区域R的方式而配置于玻璃部件4与热传导体7之间。
[产业上的可利用性]
根据本发明，可防止玻璃部件的破损，且高效地使玻璃部件彼此熔接。
符号说明
1玻璃熔接体
2玻璃料(玻璃粉)
3玻璃层
4玻璃部件(第1玻璃部件)
5玻璃部件(第2玻璃部件)
6膏体层
7热传导体
R熔接预定区域
L1激光(第1激光)
L2激光(第2激光)
Claims (5)
1.一种玻璃熔接方法，其特征在于，
其为使第1玻璃部件与第2玻璃部件熔接而制造玻璃熔接体的玻璃熔接方法，包括以下工序：
配置工序，将玻璃层以沿着熔接预定区域的方式配置于所述第1玻璃部件与热传导体之间，所述玻璃层是通过从含有玻璃粉、激光吸收材料、有机溶剂及粘合剂的膏体层中去除所述有机溶剂及所述粘合剂而形成的玻璃层；
固定工序，通过将所述热传导体作为散热器且沿着所述熔接预定区域照射第1激光，使配置于所述第1玻璃部件与所述热传导体之间的所述玻璃层熔融，从而使所述玻璃层固定于所述第1玻璃部件上；以及
熔接工序，使所述第2玻璃部件经由所述玻璃层而重叠在固定有所述玻璃层的所述第1玻璃部件上，并通过沿着所述熔接预定区域照射第2激光，使所述第1玻璃部件与所述第2玻璃部件熔接。
2.如权利要求1的玻璃熔接方法，其特征在于，
所述热传导体的热传导率高于所述玻璃粉的热传导率。
3.如权利要求2的玻璃熔接方法，其特征在于，
所述热传导体的热传导率高于所述第1玻璃部件的热传导率。
4.如权利要求1的玻璃熔接方法，其特征在于，
所述玻璃粉与所述热传导体的线膨胀系数的差大于所述玻璃粉与所述第1玻璃部件的线膨胀系数的差。
5.如权利要求1的玻璃熔接方法，其特征在于，
所述第1激光从所述第1玻璃部件一侧照射至所述玻璃层。
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