DE112009001326T5

DE112009001326T5 - Schmelzverbindungsprozess für Glas

Info

Publication number: DE112009001326T5
Application number: DE112009001326T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Hamamatsu Matsumoto
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2011-05-05
Also published as: JPWO2009150975A1; WO2009150975A1; KR20110036527A; TW201010955A; TWI422546B; KR101651301B1; JP2011063499A; US20110088431A1; JP5535654B2; US8839643B2; CN102066277B; JP5535594B2; CN102066277A

Abstract

Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung einer Glasverschmelzungsstruktur durch Verschmelzen eines ersten und eines zweiten Glaselements, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Anordnen einer Glasschicht auf dem ersten Glaselement entlang eines zu verschmelzenden ringförmigen Bereichs, wobei die Glasschicht durch Entfernen eines organischen Lösungsmittels und eines Bindemittels aus einer Pastenschicht, die ein Glaspulver, ein Laserabsorptionsmaterial, das organische Lösungsmittel und das Bindemittel enthält, ausgebildet wird;
Bestrahlen des zu verschmelzenden Bereichs entlang desselben von einer Bestrahlungsstartposition in dem zu verschmelzenden Bereich bis zur Bestrahlungsstartposition mit einem ersten Laserstrahl und nachfolgend erneutes Bestrahlen eines vorbestimmten Bereichs, der sich von der Bestrahlungsstartposition in dem zu verschmelzenden Bereich erstreckt, entlang desselben mit dem ersten Laserstrahl, um die Glasschicht zu schmelzen und die Glasschicht am ersten Glaselement zu befestigen; und
Überlagern des zweiten Glaselements auf das erste Glaselement, an dem die Glasschicht befestigt ist, so dass die Glasschicht dazwischen eingefügt wird, und Bestrahlen des zu verschmelzenden...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung einer Glasverschmelzungsstruktur durch Verschmelzen von Glaselementen miteinander.
Stand der Technik
Als herkömmliches Glasverschmelzungsverfahren auf dem vorstehend erwähnten technischen Gebiet ist eines bekannt, das das Brennen einer Glasschicht, die ein Laserabsorptionspigment enthält, auf ein Glaselement entlang eines zu verschmelzenden Bereichs, dann Überlagern des anderen Glaselements auf das erstere Glaselement, so dass die Glasschicht dazwischen eingefügt wird, und Bestrahlen des zu verschmelzenden Bereichs mit einem Laserstrahl entlang desselben, um ein Glaselement und das andere Glaselement miteinander zu verschmelzen, umfasst.
Ein typisches Verfahren zum Brennen einer Glasschicht auf ein Glaselement ist unterdessen eines, das ein organisches Lösungsmittel und ein Bindemittel aus einer Pastenschicht entfernt, die eine Glasfritte, ein Laserabsorptionspigment, das organische Lösungsmittel und das Bindemittel enthält, um die Glasschicht fest am Glaselement zu fixieren; und dann das Glaselement, an dem die Glasschicht fest angebracht ist, in einem Brennofen erhitzt, um die Glasschicht zu schmelzen, wodurch die Glasschicht auf das Glaselement gebrannt wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Andererseits wird vom Gesichtspunkt der Unterdrückung der Erhöhung des Energieverbrauchs und der Brennzeit, die durch die Verwendung des Brennofens verursacht wird (d. h. vom Gesichtspunkt einer höheren Effizienz), ein Verfahren vorgeschlagen, das eine an einem Glaselement fest angebrachte Glasschicht mit einem Laserstrahl bestrahlt, um die Glasschicht zu schmelzen, wodurch die Glasschicht auf das Glaselement gebrannt wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische übersetzte internationale Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-524419
Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-366050

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Es gab jedoch Fälle, in denen der verschmolzene Zustand in den Glaselementen, die durch die Glasschicht miteinander verschmolzen werden, die durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl auf das Glaselement gebrannt wird, ungleichmäßig wird.
Angesichts solcher Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Glasverschmelzungsverfahren zu schaffen, das einen gleichmäßigen verschmolzenen Zustand zwischen den Glaselementen erreichen kann.
Lösung für das Problem
Zum Erreichen der vorstehend erwähnten Aufgabe führte der Erfinder sorgfältige Untersuchungen durch und hat als Ergebnis herausgefunden, dass der verschmolzene Zustand zwischen den Glaselementen aufgrund der Tatsache ungleichmäßig wird, dass das Laserabsorptionsvermögen der Glasschicht drastisch zunimmt, wenn die Temperatur der Glasschicht ihren Schmelzpunkt Tm zum Zeitpunkt des Brennens überschreitet, wie in 10 dargestellt. Das heißt, bei der Glasschicht, die fest am Glaselement angebracht ist, erzeugen Leerräume, die durch die Entfernung des Bindemittels gebildet werden, und die Partikeleigenschaft der Glasfritte eine Streuung von Licht, die die Absorptionscharakteristik des Laserabsorptionspigments überschreitet, so dass das Laserabsorptionsvermögen gering ist (z. B. erscheint die Glasschicht unter sichtbarem Licht weißer). Wenn ein Laserstrahl in einem solchen Zustand emittiert wird, um die Glasschicht auf das Glaselement zu brennen, schmilzt die Glasfritte, um die Leerräume zu füllen, und verliert die Partikeleigenschaft, so dass das Laserabsorptionspigment bemerkenswert seine Absorptionscharakteristik aufzeigt, wodurch die Glasschicht ihr Laserabsorptionsvermögen drastisch erhöht (z. B. unter sichtbarem Licht dunkler erscheint). Wie in 11 dargestellt, weist der Laserstrahl hier eine solche Temperaturverteilung auf, dass die Temperatur im mittleren Teil in der Breitenrichtung (Richtung, die zur Laserstrahl-Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht ist) höher wird. Wenn der Laserstrahl von der Bestrahlungsstartposition vorwärts bewegt wird, nachdem er für eine Weile in einer Bestrahlungsstartposition bleibt, um einen stabilen Bereich herzustellen, in dem die Glasschicht über die ganze Breite schmilzt, kann daher das Schmelzen, das der Breite nach im mittleren Teil gestartet wird, das Laserabsorptionsvermögen im mittleren Teil erhöhen, so dass der mittlere Teil in einen Zustand mit übermäßigem Wärmeeintrag fällt, wodurch Risse im Glaselement verursacht werden und die Glasschicht kristallisiert wird. Wenn der Laserstrahl vorwärts bewegt wird, bevor die Glasschicht über die ganze Breite in der Laserstrahl-Bestrahlungsstartposition geschmolzen ist, wie in 12 dargestellt, erstreckt sich ein instabiler Bereich, in dem die Breite des Schmelzens allmählich vom mittleren Teil zunimmt, von der Bestrahlungsstartposition, bis ein stabiler Zustand erreicht ist. Da das Laserabsorptionsvermögen zwischen dem instabilen und dem stabilen Bereich variiert, wird eine Glasverschmelzungsstruktur mit einem ungleichmäßigen verschmolzenen Zustand hergestellt, wenn Glaselemente durch die Glasschicht mit einem solchen instabilen Bereich miteinander verschmolzen werden. Der Erfinder hat ferner Untersuchungen auf der Basis dieser Feststellung durchgeführt, wodurch die vorliegende Erfindung vollendet wird. Die Änderung der Farbe der Glasschicht unter sichtbarem Licht in dem Fall, in dem das Laserabsorptionsvermögen der Glasschicht durch das Schmelzen der Glasschicht verstärkt wird, ist nicht auf die Änderung von einem weißeren Zustand in einen dunkleren Zustand begrenzt. Laserabsorptionspigmente für Laserstrahlen im nahen Infrarot umfassen beispielsweise jene, die grün zeigen, wenn die Glasschicht schmilzt.
Das Glasverschmelzungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung einer Glasverschmelzungsstruktur, indem ein erstes und ein zweites Glaselement verschmolzen werden, wobei das Verfahren die Schritte des Anordnens einer Glasschicht auf dem ersten Glaselement entlang eines zu verschmelzenden ringförmigen Bereichs, wobei die Glasschicht durch Entfernen eines organischen Lösungsmittels und eines Bindemittels aus einer Pastenschicht, die ein Glaspulver, ein Laserabsorptionsmaterial, das organische Lösungsmittel und das Bindemittel enthält, ausgebildet wird; des Bestrahlens des zu verschmelzenden Bereichs entlang desselben von einer Bestrahlungsstartposition in dem zu verschmelzenden Bereich bis zur Bestrahlungsstartposition mit einem ersten Laserstrahl und des nachfolgenden erneuten Bestrahlens eines vorbestimmten Bereichs, der sich von der Bestrahlungsstartposition im zu verschmelzenden Bereich entlang desselben erstreckt, mit dem ersten Laserstrahl, um die Glasschicht zu schmelzen und die Glasschicht am ersten Glaselement zu befestigen; und des Überlagerns des zweiten Glaselements auf das erste Glaselement, an dem die Glasschicht befestigt ist, so dass die Glasschicht dazwischen eingefügt wird, und des Bestrahlens des zu verschmelzenden Bereichs entlang desselben mit einem zweiten Laserstrahl, um das erste und das zweite Glaselement miteinander zu verschmelzen, umfasst.
In diesem Glasverschmelzungsverfahren wird, wenn die Glasschicht am ersten Glaselement befestigt wird, ein vorbestimmter Bereich, der sich von der Bestrahlungsstartposition in dem zu verschmelzenden Bereich erstreckt, wieder mit dem ersten Laserstrahl entlang desselben bestrahlt, um die Glasschicht im vorbestimmten Bereich erneut zu schmelzen. Ein solches erneutes Schmelzen wandelt den vorbestimmten Bereich in einen stabilen Bereich um, wodurch die Glasschicht, deren instabiler Bereich im zu verschmelzenden Bereich verringert ist, am ersten Glaselement befestigt wird. Folglich werden das erste und das zweite Glaselement durch die Glasschicht mit dem verringerten instabilen Bereich miteinander verschmolzen, wodurch der verschmolzene Zustand zwischen den Glaselementen gleichmäßig gemacht werden kann. Hier bedeutet der ”stabile Bereich” einen Bereich, in dem die Glasschicht über ihre ganze Breite geschmolzen ist, wohingegen der ”instabile Bereich” einen Bereich bedeutet, in dem die Glasschicht nur in einem Teil der Breite geschmolzen ist. Der hierin verwendete ”Ring” umfasst zumindest kreisförmige Ringe und rechteckige Ringe.
Vorzugsweise umfasst im Glasverschmelzungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung der vorbestimmte Bereich den ganzen instabilen Bereich, in dem das Schmelzen der Glasschicht instabil wird, wenn sie einmal ab der Bestrahlungsstartposition mit dem ersten Laserstrahl bestrahlt wird. Wenn der wieder mit dem ersten Laserstrahl zu bestrahlende vorbestimmte Bereich den ganzen instabilen Bereich umfasst, kann die Glasschicht mit dem weiter verringertem instabilen Bereich in dem zu verschmelzenden Bereich am ersten Glaselement befestigt werden.
Vorzugsweise ist in dem Glasverschmelzungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine Bestrahlungsleistung zum erneuten Bestrahlen des vorbestimmten Bereichs entlang desselben mit dem ersten Laserstrahl niedriger als jene zum anfänglichen Bestrahlen des vorbestimmten Bereichs entlang desselben mit dem ersten Laserstrahl. Der vorbestimmte Bereich wird durch die anfängliche Bestrahlung mit dem ersten Laserstrahl teilweise geschmolzen und kann durch erneutes Schmelzen mit einer verringerten Bestrahlungsleistung auf einer Stufe mit dem anderen stabilen Bereich geschmolzen werden, so dass der zu verschmelzende Bereich gleichmäßig geschmolzen wird. Bevorzugter wird in diesem Fall die Bestrahlungsleistung während der erneuten Bestrahlung des vorbestimmten Bereichs entlang desselben mit dem ersten Laserstrahl allmählich verringert. Wenn die Bestrahlungsleistung allmählich verringert wird, kann ein instabiler Bereich, in dem das Verhältnis des geschmolzenen Bereichs in der Bewegungsrichtung des ersten Laserstrahls allmählich ansteigt, effizient durch einen stabilen Bereich ersetzt werden, so dass das Schmelzen in dem zu verschmelzenden Bereich gleichmäßiger gemacht werden kann.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann einen gleichmäßigen verschmolzenen Zustand zwischen Glaselementen erreichen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Glasverschmelzungsstruktur, die durch eine Ausführungsform des Glasverschmelzungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
4 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
5 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
6 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
7 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
8 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
9 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Glasverschmelzungsverfahrens zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur von 1;
10 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Laserabsorptionsvermögen einer Glasschicht darstellt;
11 ist ein Graph, der eine Temperaturverteilung bei der Laserbestrahlung darstellt; und
12 ist ein Diagramm, das stabile und instabile Bereiche bei der Laserbestrahlung darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen werden dieselben oder äquivalenten Teile mit denselben Zeichen bezeichnet, während auf ihre überschneidenden Beschreibungen verzichtet wird.
1 ist eine perspektivische Ansicht der Glasverschmelzungsstruktur, die durch eine Ausführungsform des Glasverschmelzungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Wie in 1 dargestellt, ist die Glasverschmelzungsstruktur 1 eine schmelzverbundene Glasstruktur, bei der Glaselemente (ein erstes und ein zweites Glaselement) 4, 5 durch eine Glasschicht 3, die entlang eines zu verschmelzenden Bereichs R ausgebildet ist, miteinander verschmolzen sind. Jedes der Glaselemente 4, 5 ist beispielsweise ein rechteckiges plattenförmiges Element, das aus alkalifreiem Glas mit einer Dicke von 0,7 mm besteht, während der zu verschmelzende Bereich R wie ein rechteckiger Ring entlang der Außenkanten der Glaselemente 4, 5 festgelegt ist. Die Glasschicht 3 besteht beispielsweise aus niedrig schmelzendem Glas (Glas auf Vanadium-Phosphat-Basis, Bleiborsilikatglas oder dergleichen) und ist zu einem rechteckigen Ring entlang des zu verschmelzenden Bereichs R mit einer vorbestimmten Breite geformt.
Das Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung der vorstehend erwähnten Glasverschmelzungsstruktur 1 wird nun erläutert.
Wie in 2 dargestellt, wird zuerst eine Frittenpaste durch eine Abgabevorrichtung, Siebdrucken oder dergleichen aufgebracht, um eine Pastenschicht 6 auf einer Oberfläche 4a des Glaselements 4 entlang eines zu verschmelzenden Bereichs R in Form eines geschlossenen Rings auszubilden. Ein Beispiel der Frittenpaste ist eine, die durch Kneten einer pulverförmigen Glasfritte (Glaspulver) 2, die aus amorphem niedrig schmelzendem Glas (Glas auf Vanadium-Phosphat-Basis, Bleiborsilikatglas oder dergleichen) besteht, eines Laserabsorptionspigments (Laserabsorptionsmaterials), das ein anorganisches Pigment wie z. B. Eisenoxid ist, eines organischen Lösungsmittels wie z. B. Amylacetat, und eines Bindemittels, das eine Harzkomponente (wie z. B. Acrylharz) ist, die bei der Glaserweichungstemperatur oder niedriger thermisch zersetzbar ist, ausgebildet wird. Die Frittenpaste kann auch eine sein, bei der eine Glasfritte (Glaspulver), die aus pulverförmigem niedrig schmelzendem Glas, das im Voraus mit einem Laserabsorptionspigment (Laserabsorptionsmaterial) dotiert wird, besteht, ein organisches Lösungsmittel und ein Bindemittel miteinander verknetet sind. Das heißt, die Pastenschicht 6 enthält die Glasfritte 2, das Laserabsorptionspigment, das organische Lösungsmittel und das Bindemittel.
Anschließend wird die Pastenschicht 6 getrocknet, um das organische Lösungsmittel zu beseitigen, und ferner erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, wodurch die Glasschicht 3, die zu einem geschlossenen rechteckigen Ring geformt ist, fest an der Oberfläche 4a des Glaselements 4 entlang des zu verschmelzenden Bereichs R angebracht wird. Hier erzeugen Leerräume, die durch die Entfernung des Bindemittels gebildet werden, und die Partikeleigenschaft der Glasfritte 2 eine Streuung von Licht, die die Absorptionscharakteristik des Laserabsorptionspigments übersteigt, so dass die an der Oberfläche 4a des Glaselements 4 fest angebrachte Glasschicht 3 sich in einem Zustand mit niedrigem Laserabsorptionsvermögen befindet (z. B. unter sichtbarem Licht weißer erscheint).
Wie in 3 dargestellt, wird das Glaselement 4 als nächstes an einer Oberfläche 7a (hier einer polierten Oberfläche) eines planaren Lagertischs 7, der aus Aluminium besteht, angebracht, so dass die Glasschicht 3 dazwischen eingefügt wird. Folglich wird die Glasschicht 3, die durch Entfernen des organischen Lösungsmittels und des Bindemittels aus der Pastenschicht 6 ausgebildet wird, zwischen dem Glaselement 4 und dem Lagertisch 7 entlang des zu verschmelzenden Bereichs R angeordnet.
Wie in 3 bis 5 dargestellt, beginnt dann die Bestrahlung mit einem Laserstrahl (ersten Laserstrahl) L1, wobei sein konvergierender Punkt in der Bestrahlungsstartposition A angeordnet wird und verschiebt sich in einer mit Pfeil versehenen Bewegungsrichtung entlang des zu verschmelzenden Bereichs R. Wie in 5 dargestellt, ist, da der Laserstrahl L1 die vorstehend erwähnte Temperaturverteilung (siehe 11) aufweist, ein vorbestimmter Abstand von der Bestrahlungsstartposition A zu einer Startposition eines stabilen Bereichs vorhanden, der zu einem stabilen Bereich wird, in dem das Schmelzen über die ganze Breite der Glasschicht 3 (in einer Richtung, die zur Laserstrahl-Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht ist) bewirkt wird, so dass ein instabiler Bereich, in dem die Glasschicht 3 nur in einem Teil der Breite davon geschmolzen wird, sich von der Bestrahlungsstartposition A zur Startposition B des stabilen Bereichs erstreckt. Wie in 5 oder 12 dargestellt, nimmt die geschmolzene Breite der Glasschicht 3, d. h. das Verhältnis des geschmolzenen Bereichs, im instabilen Bereich in der Bewegungsrichtung des Laserstrahls L1 allmählich zu.
Wie in 6 dargestellt, wird danach die Glasschicht 3 kontinuierlich mit dem Laserstrahl L1 entlang des zu verschmelzenden Bereichs R über die Startposition B des stabilen Bereichs hinaus bestrahlt, bis er zur Bestrahlungsstartposition A zurückkehrt; und, wie in 7 dargestellt, wird die Bestrahlung mit dem Laserstrahl L1 entlang des instabilen Bereichs von der Bestrahlungsstartposition A zur Startposition B des stabilen Bereichs, wo das Schmelzen der Glasschicht 3 stabil wird, weiter fortgesetzt, um die Glasschicht 3 im instabilen Bereich erneut zu schmelzen. Da der instabile Bereich einmal mit dem Laserstrahl bestrahlt wurde, so dass das Verhältnis des geschmolzenen Bereichs in der Laserstrahl-Bewegungsrichtung allmählich erhöht wird, wird die Bestrahlungsleistung des Laserstrahls L1 zum Zeitpunkt der erneuten Bestrahlung des instabilen Bereichs allmählich verringert, so dass sie null wird, wenn der Laserstrahl L1 die Startposition B des stabilen Bereichs oder deren Nähe passiert.
Der instabile Bereich wird folglich mit dem Laserstrahl L1 in einer überlappenden Weise bestrahlt, so dass die Glasschicht 3, die auf dem Glaselement 4 angeordnet ist, über den ganzen zu verschmelzenden Bereich R stabil geschmolzen und wieder verfestigt wird, wodurch die Glasschicht 3 auf die Oberfläche 4a des Glaselements 4 gebrannt wird. Da die Glasfritte 2 schmilzt, um die Leerräume zu füllen, verliert die auf die Oberfläche 4a des Glaselements 4 gebrannte Glasschicht 3 hier die Partikeleigenschaft, um zu ermöglichen, dass das Laserabsorptionspigment bemerkenswert seine Absorptionscharakteristik aufzeigt, wodurch das Laserabsorptionsvermögen erhöht wird (sie z. B. unter sichtbarem Licht dunkler erscheint).
Nachdem die Glasschicht 3 stabil auf den ganzen zu verschmelzenden Bereich R gebrannt ist, wird das Glaselement 4, an das die Glasschicht 3 gebrannt ist, vom Lagertisch 7 entfernt. Da hier die Differenz zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten der Glasfritte 2 und des Lagertischs 7 größer ist als die Differenz zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten der Glasfritte 2 und des Glaselements 4, bindet sich die Glasschicht 3 nicht fest an den Lagertisch 7. Da die Oberfläche 7a des Lagertischs 7 poliert ist, befindet sich die an die Oberfläche 4a des Glaselements 4 gebrannte Glasschicht 3 in einem Zustand, in dem Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche 3a auf der Seite entgegengesetzt zum Glaselement 4 flach gemacht sind. In dieser Ausführungsform wird das Brennen durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl L1 von der Seite des Glaselements 4 ausgeführt, so dass die Glasschicht 3 zuverlässig am Glaselement 4 befestigt wird, während die Kristallisation auf der Seite der Oberfläche 3a verringert ist, wodurch der Schmelzpunkt in diesem Teil nicht ansteigt.
Im Anschluss an das Brennen der Glasschicht 3 wird das Glaselement 5, wie in 8 dargestellt, auf das Glaselement 4, an das die Glasschicht 3 gebrannt ist, überlagert, so dass die Glasschicht 3 dazwischen eingefügt wird. Da die Oberfläche 3a der Glasschicht 3 flach gemacht ist, kommt hier eine Oberfläche 5a des Glaselements 5 mit der Oberfläche 3a der Glasschicht 3 ohne Lücken in Kontakt.
Wie in 9 dargestellt, wird dann der zu verschmelzende Bereich R mit einem Laserstrahl (zweiten Laserstrahl) L2 entlang desselben bestrahlt, während ein konvergierender Punkt an der Glasschicht 3 angeordnet wird. Folglich absorbiert die Glasschicht 3 in einem gleichmäßigen Zustand mit einem hohen Laserabsorptionsvermögen über den ganzen zu verschmelzenden Bereich R den Laserstrahl L2, was die Glasschicht 3 und ihre Umfangsabschnitte (die Abschnitte der Glaselemente 4, 5 auf den Oberflächen 4a, 5a) in ähnlichen Ausmaßen schmilzt und wieder verfestigt, wodurch die Glaselemente 4, 5 aneinander gebunden werden. Hier kommt die Oberfläche 5a des Glaselements 5 mit der Oberfläche 3a der Glasschicht 3 ohne Lücken in Kontakt, während die auf das Glaselement 4 gebrannte Glasschicht 3 als stabiler Bereich ausgebildet ist, in dem das Schmelzen über den ganzen zu verschmelzenden Bereich R stabil ist, wodurch die Glaselemente 4, 5 entlang des zu verschmelzenden Bereichs R gleichmäßig verschmolzen werden.
Wenn die Glasschicht 3 am Glaselement 4 befestigt wird, bestrahlt das Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung der Glasverschmelzungsstruktur 1, wie im Vorangehenden erläutert, den instabilen Bereich, der sich von der Bestrahlungsstartposition A in dem zu verschmelzenden Bereich R zur Startposition B des stabilen Bereichs im zu verschmelzenden Bereich R erstreckt, wieder mit dem Laserstrahl L1 entlang desselben, um die Glasschicht 3 im instabilen Bereich erneut zu schmelzen. Ein solches erneutes Schmelzen wandelt den instabilen Bereich in einen stabilen Bereich um, wodurch die Glasschicht 3, deren Schmelzen über den ganzen zu verschmelzenden Bereich R stabil gemacht wird, am Glaselement 4 befestigt wird. Folglich werden die Glaselemente 4, 5 durch die Glasschicht 3, die mit einem solchen stabilen Bereich ausgebildet ist, verschmolzen, wodurch der verschmolzene Zustand zwischen den Glaselementen 4, 5 gleichmäßig gemacht werden kann.
Im vorstehend erwähnten Glasverschmelzungsverfahren wird die Bestrahlungsleistung zum erneuten Bestrahlen des instabilen Bereichs entlang desselben mit dem Laserstrahl L1 allmählich niedriger gemacht als jene zum anfänglichen Bestrahlen des instabilen Bereichs entlang desselben mit dem Laserstrahl L1. Das derartige allmähliche Verringern der Bestrahlungsleistung kann den instabilen Bereich, in dem das Verhältnis des geschmolzenen Bereichs in der Bewegungsrichtung des Laserstrahls L1 allmählich zunimmt, effizient in den stabilen Bereich umwandeln, wodurch das Schmelzen des ganzen zu verschmelzenden Bereichs R weiter gleichmäßig gemacht werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnte Ausführungsform begrenzt.
Obwohl diese Ausführungsform den zu verschmelzenden Bereich R mit einer im Wesentlichen rechteckigen Ringform verwendet, kann beispielsweise irgendein zu verschmelzender ringförmiger Bereich verwendet werden, von dem ein Beispiel ein zu verschmelzender kreisförmiger ringförmiger Bereich ist.
Obwohl die Glasschicht 3 in dieser Ausführungsform mit dem Laserstrahl L1 durch das Glaselement 4 bestrahlt wird, kann die Glasschicht 3 von der entgegengesetzten Seite direkt mit dem Laserstrahl L1 bestrahlt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann einen gleichmäßigen verschmolzenen Zustand zwischen Glaselementen erreichen.
Bezugszeichenliste
1...Glasverschmelzungsstruktur; 2...Glasfritte (Glaspulver); 3...Glasschicht; 4...Glaselement (erstes Glaselement); 5...Glaselement (zweites Glaselement); 6...Pastenschicht; 7...Lagertisch; A...Bestrahlungsstartposition; B...Startposition des stabilen Bereichs; R...zu verschmelzender Bereich; L1...Laserstrahl (erster Laserstrahl); L2...Laserstrahl (zweiter Laserstrahl).
Zusammenfassung
Wenn eine Glasschicht 3 an einem Glaselement 4 befestigt wird, wird ein zu verschmelzender Bereich R von einer Bestrahlungsstartposition A im zu verschmelzenden Bereich R bis zur Bestrahlungsstartposition A entlang desselben mit einem Laserstrahl L1 bestrahlt und nachfolgend wird ein instabiler Bereich, der sich von der Bestrahlungsstartposition A in dem zu verschmelzenden Bereich R zu einer Startposition B eines stabilen Bereichs erstreckt, mit dem Laserstrahl L1 entlang desselben erneut bestrahlt, um die Glasschicht 3 im instabilen Bereich wieder zu schmelzen, den instabilen Bereich in einen stabilen Bereich umzuwandeln und dann die Glasschicht 3 am Glaselement 4 zu befestigen. Danach verschmilzt ein Laserstrahl L2 die Glaselemente 4, 5 durch die Glasschicht 3 miteinander, wobei der ganze zu verschmelzende Bereich R in den stabilen Bereich umgewandelt ist, um eine Glasverschmelzungsstruktur 1 zu erhalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006-524419 [0005]
JP 2002-366050 [0005]

Claims

Glasverschmelzungsverfahren zur Herstellung einer Glasverschmelzungsstruktur durch Verschmelzen eines ersten und eines zweiten Glaselements, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Anordnen einer Glasschicht auf dem ersten Glaselement entlang eines zu verschmelzenden ringförmigen Bereichs, wobei die Glasschicht durch Entfernen eines organischen Lösungsmittels und eines Bindemittels aus einer Pastenschicht, die ein Glaspulver, ein Laserabsorptionsmaterial, das organische Lösungsmittel und das Bindemittel enthält, ausgebildet wird; Bestrahlen des zu verschmelzenden Bereichs entlang desselben von einer Bestrahlungsstartposition in dem zu verschmelzenden Bereich bis zur Bestrahlungsstartposition mit einem ersten Laserstrahl und nachfolgend erneutes Bestrahlen eines vorbestimmten Bereichs, der sich von der Bestrahlungsstartposition in dem zu verschmelzenden Bereich erstreckt, entlang desselben mit dem ersten Laserstrahl, um die Glasschicht zu schmelzen und die Glasschicht am ersten Glaselement zu befestigen; und Überlagern des zweiten Glaselements auf das erste Glaselement, an dem die Glasschicht befestigt ist, so dass die Glasschicht dazwischen eingefügt wird, und Bestrahlen des zu verschmelzenden Bereichs entlang desselben mit einem zweiten Laserstrahl, um das erste und das zweite Glaselement miteinander zu verschmelzen.
Glasverschmelzungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Bereich den ganzen instabilen Bereich umfasst, in dem das Schmelzen der Glasschicht instabil wird, wenn sie einmal ab der Bestrahlungsstartposition mit dem ersten Laserstrahl bestrahlt wird.
Glasverschmelzungsverfahren nach Anspruch 1, wobei eine Bestrahlungsleistung zum erneuten Bestrahlen des vorbestimmten Bereichs mit dem ersten Laserstrahl niedriger ist als jene zum anfänglichen Bestrahlen des vorbestimmten Bereichs entlang desselben mit dem ersten Laserstrahl.
Glasverschmelzungsverfahren nach Anspruch 3, wobei die Bestrahlungsleistung während der erneuten Bestrahlung des vorbestimmten Bereichs entlang desselben mit dem ersten Laserstrahl allmählich verringert wird.