专利名称：玻璃熔接方法
技术领域：
本发明涉及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先前的玻璃熔接方法而已知有如下的方法将含有激光吸 收性颜料的玻璃层以沿着熔接预定区域的方式烧接在一个玻璃部件上之后，将另一个玻璃 部件经由玻璃层重叠在该玻璃部件上，并沿着熔接预定区域照射激光，由此使一个玻璃部 件与另一个玻璃部件熔接。通常作为将玻璃层烧接于玻璃部件的技术为如下的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除去有机溶剂及粘合剂而使玻璃层固定于玻璃 部件上之后，在煅烧炉内对固定有玻璃层的玻璃部件进行加热，由此使玻璃层熔融而将玻 璃层烧接于玻璃部件上(例如参照专利文献1)。相对于此，从抑制因煅烧炉的使用所造成的消耗能量的增大及烧接时间的长时间 化的观点(即高效率化的观点)考虑提出如下的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，从而将玻璃层烧接于玻璃部件上(例如参照专利文献2)。专利文献专利文献1 日本专利特表2006-5M419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，若通过照射激光而将玻璃层烧接于玻璃部件上，并经由该玻璃层使玻璃部 件彼此熔接，则会存在熔接状态变得不均勻的情况。因此，本发明有鉴于上述情形而完成，其目的在于提供一种可使玻璃部件彼此的 熔接状态均勻的玻璃熔接方法。解决问题的技术手段本发明者为达成上述目的而反复进行积极研究，结果查明之所以玻璃部件彼此的 熔接状态会变得不均勻，其原因在于如图10所示，若在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地变高。即，固定于玻璃部件上的玻璃层中，因除去粘合剂而 形成的空隙及玻璃料的粒子性，导致产生超过激光吸收性颜料的吸收特性的光散射，从而 激光吸收率成为较低的状态(例如在可见光中看起来发白)。在该状态下，若为了将玻璃层 烧接于玻璃部件上而照射激光，则会因为由玻璃料的熔融而填满空隙并且失去粒子性，而 显著地表现出激光吸收性颜料的吸收特性，从而使得玻璃层的激光吸收率急剧地变高(例 如在可见光中看起来发黑)。此时，如图11所示，激光具有宽度方向(与激光的前进方向大 致正交的方向)上的中央部的温度变高的温度分布。因此，若为了形成玻璃层从照射开始 位置遍及整个宽度方向熔融的稳定区域，而使激光在照射开始位置短暂停滞之后再使其前进，则会因为在宽度方向中的中央部上最初开始的熔融而使中央部的激光吸收率提高，由 该提高而使中央部成为供热过多的状态，从而会导致在玻璃部件上产生裂痕或者玻璃层结 晶化。因此，如图12所示，若在激光的照射开始位置玻璃层并未遍及整个宽度方向熔融而 使激光前进，则从照射开始位置至稳定状态的区域成为从中央部起熔融宽度缓慢扩大的不 稳定区域。若经由具有该不稳定区域的玻璃层而使玻璃部件彼此熔接，则会因不稳定区域 与稳定区域上的激光吸收率不同而制造出熔接状态不均勻的玻璃熔接体。本发明者基于以 上的知识见解而进一步反复研究直至完成本发明。再者，在通过玻璃层的熔融而使得玻璃 层的激光吸收率提高的情况下，可见光下的玻璃层的颜色变化并不限定于从发白状态变为 发黑状态，例如，近红外激光用的激光吸收性颜料中也存在若玻璃层熔融则会呈现绿色的 情况。S卩，本发明的玻璃熔接方法为使第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，其特征在于包括如下工序配置工序，将通过从含有玻璃料、激光吸 收材料、有机溶剂及粘合剂的膏体层除去有机溶剂及粘合剂而形成的玻璃层，以沿着环状 熔接预定区域的方式配置于第1玻璃部件上；固定工序，从熔接预定区域中的照射开始位 置起至该照射开始位置为止沿着熔接预定区域而照射第1激光，之后，连续地通过沿着从 熔接预定区域中的照射开始位置起的规定区域而再次照射第1激光，使玻璃层熔融而将玻 璃层固定于第1玻璃部件上；以及熔接工序，通过将第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，并沿着熔接预定区域照射第2激光，从而使第1玻璃部件与第 2玻璃部件熔接。该玻璃熔接方法中，在将玻璃层固定于第1玻璃部件上时，沿着从熔接预定区域 中的照射开始位置起的规定区域再次照射第1激光，而使该规定区域的玻璃层再熔融。通 过这样的再熔融而使规定区域成为稳定区域，将熔接预定区域中的不稳定区域经减少的玻 璃层固定于第1玻璃部件上。其结果，由于经由这样的不稳定区域经减少的玻璃层而使第1 玻璃部件与第2玻璃部件熔接，因此可使玻璃部件彼此的熔接状态均勻。再者，所谓“稳定 区域”是指玻璃层遍及整个宽度方向而熔融的区域，所谓“不稳定区域”是指玻璃层仅在宽 度方向的一部分上熔融的区域。另外，此处所使用的“环状”至少包含圆环状或矩形环状。本发明所涉及的玻璃熔接方法中，规定区域优选为包括在从照射开始位置起照射 一次第1激光的情况下，玻璃层的熔融变得不稳定的整个不稳定区域。通过在再次照射第1 激光的规定区域中包含整个不稳定区域，而可使熔接预定区域中的不稳定区域进一步减少 的玻璃层固定于第1玻璃部件上。本发明的玻璃熔接方法中，优选为使沿着规定区域再次照射第1激光时的照射功 率低于沿着规定区域最初照射第1激光时的照射功率。规定区域由于第1激光的最初的照 射已有一部分熔融，通过以降低的照射功率进行再熔融，成为与其它稳定区域同等的熔融， 从而可使熔接预定区域中的熔融均勻。另外，在该情况下，更优选为使沿着规定区域再次照 射第1激光时的照射功率递减。通过使照射功率缓慢地递减，可将朝第1激光的前进方向 熔融区域的比率缓慢变高的不稳定区域有效率地替换为稳定区域，从而使熔接预定区域中 的熔融更加均勻。发明的效果根据本发明，可使玻璃部件彼此的熔接状态均勻。
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为用以说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图；图3为用以说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的剖面图；图4为用以说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的剖面图；图5为用以说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的平面图；图6为用以说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的平面图；图7为用以说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的平面图；图8为用以说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图；图9为用以说明用于制造图1的玻璃熔接体的玻璃熔接方法的立体图；图10为表示玻璃层的温度与激光吸收率的关系的图表；图11为表示激光照射下的温度分布的图；图12为表示激光照射下的稳定区域及不稳定区域的图。
具体实施例方式以下参照附图对本发明的优选实施方式加以详细地说明。再者，各图中对同一或 者相应部分附上同一符号，且省略重复说明。图1为根据本发明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为经由沿着熔接预定区域R形成的玻璃层3而使玻璃部件 (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为由 例如无碱玻璃构成且厚度为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 的外缘而设定为矩形环状。玻璃层3由例如低熔点玻璃(磷酸钒类玻璃、硼酸铅玻璃等) 构成，其沿着熔接预定区域R而形成为具有规定宽度的矩形环状。其次，对用以制造上述玻璃熔接体1的玻璃熔接方法进行说明。首先，如图2所示，通过以滴涂器或网版(screen)印刷等涂布玻璃料膏体，而沿着 闭环状的熔接预定区域R在玻璃部件4的表面如上形成膏体层6。玻璃料膏体是将例如包 含非晶质的低熔点玻璃(磷酸钒类玻璃、硼酸铅玻璃等)的粉末状玻璃料(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)、乙酸戊酯等的有机溶剂、以及作为 在玻璃的软化温度以下进行热分解的树脂成分(丙烯等)的粘合剂进行混炼而成的。玻璃 料膏体也可以是将预先添加有激光吸收性颜料(激光吸收材料)的低熔点玻璃制成粉末状 的玻璃料(玻璃粉)、有机溶剂、及粘合剂进行混炼而成的。即，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。继而，使膏体层6干燥而除去有机溶剂，进而，对膏体层6进行加热而除去粘合剂， 由此使形成为闭合的矩形环状的玻璃层3沿着熔接预定区域R固定于玻璃部件4的表面如 上。再者，固定于玻璃部件4的表面如上的玻璃层3会因粘合剂的除去所造成的空隙或玻 璃料2的粒子性，而导致产生超过激光吸收性颜料的吸收特性的光散射，从而成为激光吸 收率较低的状态(例如在可见光中看起来发白)。
继而，如图3所示，将玻璃部件4经由玻璃层3载置于由铝构成的板状的载置台7 的表面7a (此处为研磨面)。由此，将通过从膏体层6除去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的方式配置于玻璃部件4与载置台7之间。继而，如图3至图5所示，将聚光点对准玻璃层3的照射开始位置A而开始照射激 光(第1激光)Li，沿着熔接预定区域R朝图标箭头的前进方向向前移动照射。另外，由于 激光Ll具有上述的温度分布(参照图11)，故而如图5所示，从照射开始位置A到变为遍 及整个玻璃层3的宽度方向(与激光之前进方向大致正交的方向)进行熔融的稳定区域的 稳定区域开始位置B为止存在规定的距离，从照射开始位置A至稳定区域开始位置B为止 成为玻璃层3的熔融在宽度方向的一部分上进行的不稳定区域。在该不稳定区域中，如图 5或者图12所示，朝激光Ll的前进方向，熔融的玻璃层3的宽度即熔融区域的比率缓慢变 尚ο之后，越过稳定区域开始位置B而沿着熔接预定区域R继续对玻璃层3照射激光 Li，如图6所示，进行激光Ll的照射直至返回至照射开始位置A为止，进而，如图7所示，沿 着从该照射开始位置A至玻璃层3的熔融稳定的稳定区域开始位置B为止的不稳定区域， 连续激光Ll的照射而使不稳定区域的玻璃层3再熔融。该不稳定区域由于一度进行激光 照射，朝激光的前进方向熔融区域的比率缓慢地提高，因此沿着不稳定区域再次进行激光 照射时，使激光Ll的照射功率从照射开始位置A缓慢地降低并在越过稳定区域开始位置B 的附近使照射功率成为零。如上所述在不稳定区域上重叠照射激光Li，使配置于玻璃部件4上的玻璃层3遍 及熔接预定区域R全周而稳定地进行熔融·再固化，从而将玻璃层3烧接于玻璃部件4的 表面如上。再者，烧接于玻璃部件4的表面如上的玻璃层3因由玻璃料2的熔融而填满 空隙并且失去粒子性，所以显著地表现出激光吸收性颜料的吸收特性，成为激光吸收率较 高的状态(例如在可见光中看起来发黑)。而且，若遍及熔接预定区域R全周而结束稳定的玻璃层3的烧接，则从载置台7上 将烧接有玻璃层3的玻璃部件4卸除。此时，由于玻璃料2与载置台7的线膨胀系数差大 于玻璃料2与玻璃部件4的线膨胀系数差，故玻璃层3并不会固定于载置台7上。另外，由 于载置台7的表面7a经研磨，所以烧接于玻璃部件4的表面如上的玻璃层3在与玻璃部 件4相反的侧的表面3a的凹凸成为平坦化的状态。再者，本实施方式中，由于从玻璃部件4 侧照射激光Ll进行烧接，所以会使玻璃层3牢固地固定于玻璃部件4上，并且能降低表面 3a侧的结晶化而不会使该部分的熔点变高。继玻璃层3的烧接之后，如图8所示，经由玻璃层3而使玻璃部件5相对于烧接有 玻璃层3的玻璃部件4进行重叠。此时，由于玻璃层3的表面3a经平坦化，所以玻璃部件 5的表面fe无间隙地与玻璃层3的表面3a接触。继而，如图9所示，将聚光点对准玻璃层3并沿着熔接预定区域R而照射激光(第 2激光)L2。由此，激光L2被遍及熔接预定区域R全周而成为激光吸收率高且均勻状态的 玻璃层3吸收，玻璃层3及其周边部分(玻璃部件4、5的表面4a、fe部分)同程度地进行 熔融·再固化，从而使玻璃部件4与玻璃部件5熔接。此时，玻璃部件5的表面fe与玻璃 层3的表面3a无间隙地接触，并且烧接于玻璃部件4的玻璃层3的熔融形成为遍及熔接预 定区域R全周而稳定的稳定区域，因此玻璃部件4与玻璃部件5沿着熔接预定区域R而均
6勻地熔接。如以上所说明那样，在用以制造玻璃熔接体1的玻璃熔接方法中，在将玻璃层3固 定于玻璃部件4上时，沿着从熔接预定区域R中的照射开始位置A至熔接预定区域R中的 稳定区域开始位置B为止的不稳定区域再次照射激光Li，而将该不稳定区域的玻璃层3再 熔融。由这样的再熔融而使不稳定区域成为稳定区域，将遍及熔接预定区域R全周而熔融 稳定的玻璃层3固定于玻璃部件4。其结果，经由伴随这样的稳定区域而形成的玻璃层3而 使玻璃部件4与玻璃部件5熔接，因此可使玻璃部件4、5彼此的熔接状态均勻。另外，在上述的玻璃熔接方法中，使沿着不稳定区域再次照射激光Ll时的照射功 率慢慢低于沿着不稳定区域最初照射激光Ll时的照射功率。这样，可通过慢慢地降低照射 功率，而将朝激光Ll的前进方向熔融区域的比率慢慢变高的不稳定区域有效率地替换为 稳定区域，从而可使熔接预定区域R全周的熔融更加均勻。本发明并不限定于上述实施方式。例如，本实施方式中使用大致矩形环状的熔接预定区域R，但是只要为环状的熔接 预定区域即可，也可为圆环状的熔接预定区域。另外，本实施方式中经由玻璃部件4而对玻璃层3照射激光Ll，但是也可从玻璃部 件4的相反侧直接对玻璃层3照射激光Li。产业上的可利用性根据本发明，可使玻璃部件彼此的熔接状态均勻。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 载置台A 照射开始位置B 稳定区域开始位置R 熔接预定区域Ll 激光(第1激光)L2 激光(第2激光)
权利要求
1.一种玻璃熔接方法，其特征在于，其为将第ι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，将通过从包含玻璃料、激光吸收材料、有机溶剂及粘合剂的膏体层除去所述 有机溶剂及所述粘合剂而形成的玻璃层，以沿着环状的熔接预定区域的方式配置于所述第 1玻璃部件上；固定工序，从所述熔接预定区域中的照射开始位置起至所述照射开始位置为止沿着所 述熔接预定区域照射第1激光，之后，连续地沿着从所述熔接预定区域中的所述照射开始 位置起的规定区域再次照射所述第1激光，从而使所述玻璃层熔融，并使所述玻璃层固定 于所述第1玻璃部件上；以及熔接工序，通过将所述第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，并沿着所述熔接预定区域照射第2激光，从而将所述第1玻璃部件与所 述第2玻璃部件熔接。
2.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，所述规定区域包括整个不稳定区域，该不稳定区域是在从所述照射开始位置起照射一 次所述第1激光的情况下，所述玻璃层的熔融变得不稳定的区域。
3.如权利要求1所述的玻璃熔接方法，其特征在于，使沿着所述规定区域再次照射所述第1激光时的照射功率低于沿着所述规定区域最 初照射所述第1激光时的照射功率。
4.如权利要求3所述的玻璃熔接方法，其特征在于，使沿着所述规定区域再次照射所述第1激光时的照射功率递减。
全文摘要
本发明涉及一种玻璃熔接方法，将玻璃层(3)固定于玻璃部件(4)上时，从熔接预定区域(R)中的照射开始位置(A)起至该照射开始位置(A)为止沿着熔接预定区域(R)而照射激光(L1)，之后，连续地沿着从熔接预定区域(R)中的照射开始位置(A)起的不稳定区域至稳定区域开始位置(B)为止再次照射激光(L1)，使不稳定区域的玻璃层(3)再熔融而成为稳定区域，从而使玻璃层(3)固定于玻璃部件(4)上。然后，经由熔接预定区域(R)全周已成为稳定区域的玻璃层(3)，以激光(L2)使玻璃部件(4)与玻璃部件(5)熔接而获得玻璃熔接体(1)。
文档编号C03C27/06GK102066277SQ200980122100
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月3日 优先权日2008年6月11日
发明者松本聪 申请人:浜松光子学株式会社