玻璃复合布置的制作方法

1.本发明涉及一种玻璃复合布置(例如用于在所述玻璃复合布置的至少两层中提供气密密封的隔间)，以及一种用于制作所述玻璃复合布置的制造方法。


背景技术：

2.例如，玻璃和玻璃样的外壳可以用于保护电子器件、电路系统或传感器。上述外壳的气密密封实施方案可以用于例如治愈心脏病的疗法中或例如视网膜中的医疗植入物，或任何类型的生物处理器。已知由钛制成的生物处理器。
3.传感器可以通过本发明得到保护，以便例如在特别恶劣的气候条件下使用。其它示例是微机电系统(mems)、压力传感器、血气传感器、例如血糖计的葡萄糖计等。
4.本发明的其它使用领域可以见于手机、可穿戴设备的保护套、虚拟现实和增强现实护目镜和耳机以及类似装置的领域中。例如，本发明还可以用于电动汽车范畴、航空和太空环境、高温环境以及微光学器件领域。
5.上述应用全部涉及某种形式的电子装置，该电子装置面临恶劣的环境条件，并且因此必须特别耐用——或被保护以免受这些条件的影响。因此，例如，为了允许使用预期可能无法承受上述环境条件但可以低成本制造的任何电子器件或在甚至不存在可以耐受这种条件的耐用电子器件的情况下使用电子器件，本发明可以用于这类保护电子器件等装置。
6.此外，本发明在某种程度上能够实现与根据本发明的装置(例如外壳)的内部区域或位于外壳内部的腔体的交流或通信方式。这种交流或通信方式可以例如通过例如在可见光区和/或微波辐射区中的电磁辐射实现。为了实现该交流或通信方式，外壳至少部分和/或至少对于一定波长范围是透明的。这种透明性能够实现通信方法、任何类型的数据或能量传输、以及利用和通过位于腔体内的电子器件或传感器进行的测量。尤其，光学通信方法或光学数据或能量传输是可能的。
7.然而，在外壳中实施腔体仅仅是本发明可能用途的一个实施例。正如下文所理解的，本发明不限于腔体，其还可以用于改进具有腔体的外壳。事实上，本发明已经可以仅在基板叠层中实施。
8.众所周知，放置若干部分或层并且将这些部分或层布置成使得部件可以位于内部区域中。例如，欧洲专利ep 3 012 059b1示出了一种制造用于保护光学部件的透明部件的方法。其中使用了一种新的激光焊接方法。
9.本发明可以用于提高基板叠层和/或外壳的例如针对环境条件的可靠性和/或鲁棒性。


技术实现要素：

10.本发明的目的是增加基板叠层和/或外壳的机械稳定性。
11.本发明的目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的优选实施例是从属权利
要求的主题。
12.根据本发明，气密密封外壳至少包括构成外壳的至少一部分的衬底基板和覆盖基板。功能区被定位成使其周向地围封在外壳中，例如被衬底基板和覆盖基板包围。所述基板可以是多种材料，例如从玻璃或单晶硅晶片等同质基板到覆盖有多层光学涂层的化学硬化玻璃等更复杂的基板。
13.至少外壳的覆盖基板优选地包括玻璃或玻璃样材料，例如玻璃陶瓷或晶体。此外，基于硅树脂的基板可以用作衬底基板和/或覆盖基板，也可以与玻璃基板或基于玻璃的基板结合使用。衬底基板与覆盖基板通过至少一条激光焊接线气密地焊接。激光焊接线通常是通过从激光源向材料中发射具有限定波长和能量的短脉冲式激光束来获得，使得在于激光源中设置的每个激光焦点处将一系列射束点置于外壳的材料中。
14.为此，例如可以将激光源设置成使得置于若干邻近射束点中的累积热能总计达到足以使熔接区中的材料熔融的量。这可以例如在若干射束点彼此重叠时实现，使得沿着激光焊接线连续沉积热能，并且熔接区的有限区域被充分加热，使得熔接区内的材料熔融。
15.同时，在焊接过程中从激光焊接线到基板叠层(外壳)的散热会是很关键的。例如，当一些电气或电子装置或部件布置在外壳的功能区(腔体)中时，可能必须保护这些电气或电子装置或部件免受过热和/或防止任何超过某些阈值的热传递到所述装置或部件中。为此，有利的是，使在运用一条激光焊接线期间一次引入的热能受到限制，并且基板叠层(外壳)不作为一个整体保持在较高的温度水平。
16.根据本文提出的方法，在行动的第一过程中，施加第一激光焊接线，其中仅将刚好足以使每个激光点的熔接区中的材料局部熔融的有限量的能量引入材料中。此热能消散到基板叠层(外壳)的其余部分，但非常低，以至于即使接近激光焊接线，温度上升也足够低。在施加第一激光焊接线后，基板叠层(外壳)甚至会有足够的时间来冷却和/或热量可以在整个基板叠层(外壳)中消散，使得激光焊接线中不存在或只有少量的热量积聚。
17.此后，并且可能在两条激光焊接线的运用步骤之间的冷却周期之后，施加第二激光焊接线。同样，由第二(或任何连续的激光焊接线)引入的热能在空间上仅限于焊接线本身，其中热量耗散到基板叠层(外壳)中，但不会迫使材料其余部分和/或放置在功能区(腔体)中的任何物体/装置显著升温。因此，使两条激光焊接线彼此接近或甚至彼此重叠都不会在基板叠层(外壳)中积聚热量，或者至少不会达到临界量，因此保护装置/部件免于过热。
18.例如，如果基板叠层(外壳)或甚至仅激光焊接线区域在运用激光焊接线之前被预热，和/或如果在已运用激光焊接线之后有必要将其他显著热量引入基板叠层(外壳)以减缓激光焊接线的冷却，则可能会将某一临界量的热能引入基板叠层(外壳)，并且安装在功能区(腔体)中的任何装置/部件可能会受到伤害。因此，当涉及在任何激光焊接线附近安装任何装置/部件时，本说明书中提出的过程也是有利的，而且在此情况下，还能显著减小或缓解基板叠层(外壳)中的应力。
19.如前所述，通过在同一处理步骤中将射束点放置得如此接近，使得所得非线性吸收区至少与同一激光焊接线的相邻非线性吸收区接触，或甚至与其重叠，待焊接区内可产生受限的热量积聚，并且获得连续的焊接“线”。在一些方面，可以看出这与已知的焊接方法非常类似(例如，对于焊接金属)，甚至有可能通过逐点点焊方法最终在金属中获得近乎连
续的焊接线。其中，例如，可以调整能量沉积，使得使用一个射束点不会引发材料的熔融，使得沉积的能量少于熔融所需的能量。但是，通过将若干射束点放置得彼此足够接近，总体上就会沉积足够的热能以刚好熔融熔接区中的材料。这些优选实施例中的任一个可以在所述方法中单独实施或组合实施，以提高对功能区(腔体)中任何装置/部件的保护。
20.换句话说，为了在第一步骤中形成外壳，提供第一基板(衬底基板)和至少第二基板(覆盖基板)，其中至少一个第二基板(覆盖基板)优选地包括透明材料，即，第二基板(覆盖基板)至少部分地或至少在第二基板区中并且至少对于一组波长是透明的。至少一个第二基板(覆盖基板)例如直接设置在第一基板(衬底基板)上方，使得例如第二基板(覆盖基板)覆盖功能区(腔体)，其中第一基板可以提供功能区(腔体)的底侧。
21.第一基板和第二基板一起建立接触区域或接触区，该接触区域或接触区位于第一基板与第二基板接触的位置。因此，每个外壳包括至少一个接触区域。此后，通过沿接触区域(例如沿围绕外壳的边沿的线)引入该激光焊接线将功能区(腔体)气密密封。例如，可以在共享的基板叠层中产生若干外壳，所述基板叠层大到足以提供若干外壳，例如晶片叠层。在此情况下，随后可以通过分离步骤分离每个外壳。
22.激光焊接线在垂直于其连接平面的方向上包括高度hl。连接平面是设置相邻或连续射束点的方向。通常，激光焊接是从“上方”执行的，也就是说，基板叠层定位于例如表面(例如桌子)上，并且激光从上方至少穿过最上基板层或穿过多于一个基板层发射到光束焦点的位置。因此，高度hl是在激光束的方向上测量的，其中激光焊接线的宽度是垂直于激光束的方向测量的。
23.当在外壳中的一定量的材料中限定第一激光焊接线时，可能会在该一定量的材料中(例如在激光焊接线周围的区中)局部诱发热应力。因此，情况可能是，当已限定一条激光焊接线时，该一定量的材料的机械稳定性较低。因此，已经发现，当针对每个接触表面仅提供一条激光焊接线时，整体上外壳的机械稳定性也可能较低。
24.令人惊讶的是，已经发现，当第二激光焊接线接近第一激光焊接线放置时，外壳中相同量的材料的机械稳定性可以得到改进，甚至相对没有任何激光焊接线的情况下也得到了改进。也就是说，通过在外壳中限定至少与第一激光焊接线重叠的第二激光焊接线，可以减小至少在该量的材料中的热应力。另外，当将第二激光焊接线定位成与第一激光焊接线重叠时，还可以整体降低外壳中的热应力。
25.如申请文件中所述的外壳的机械稳定性得到改进。这就是说，优选地通过针对每个接触表面引入至少两条激光焊接线来提高机械稳定性，其中在每两个相邻的基板层之间设置一个接触表面。另外，当在每个接触表面的每一侧存在至少一条激光焊接线与位于同一接触表面的另一侧的激光焊接线重叠时，可以进一步提高机械稳定性。
26.此外，或者换句话说，至少一条激光焊接线中的机械应力降低，因此整体上提高气密密封外壳的机械稳定性。这意味着，通过将额外的激光焊接线引入到材料中，并且该额外的激光焊接线与之前已经放置在材料中的“旧”激光焊接线重叠，可以减小或甚至消除材料中的机械应力。
27.也就是说，至少一条激光焊接线，即已经放置在材料中的“旧”激光焊接线中的机械应力通过应力降低处理步骤和/或通过裂缝减小步骤而得以减小。在应力减小处理步骤(其也可能涉及所述的裂缝减小)期间，新激光点附近的应力区中的任何应力都可以被改
变。除其它可调节特征外，还取决于新激光点设置在材料中的位置，这可能涉及材料中应力的增加或减小直至停止。
28.新的激光点可以有利地设置为另一焊接线，但不一定限于此。因此换句话说，通过精心放置激光点，无需按焊接线顺序排列第二激光点，也可以降低应力。但是，外壳可以至少包括第二激光焊接线，该第二激光焊接线位于第一激光焊接线附近和/或被定位成使得通过第二激光焊接线实现应力减小。这是一个优选实施例，因为在这种情况下，当第二激光点的设置顺序与第一激光点的顺序相同时，即第二激光焊线紧挨着第一激光焊线放置时，可以很容易地确保第一激光焊接线引入的应力在整个材料中被消除。然而，分布在第一激光焊接线周围或沿第一激光焊接线分布而不建立连续的(例如不间断的)点序列的若干激光点也可理解为所述第二激光焊接线。
29.第一激光焊接线可以在外壳中引入应力区，在所述应力区中，内应力或张力在固化后的材料中持续存在。
30.因此，第二激光焊接线有利地定位在由第一激光焊接线引起的应力区中或附近。这样，第二激光焊接线与所述应力区彼此作用，甚至可以消除位于第二激光焊接线附近的应力区。换句话说，第二激光焊接线缓解应力区，使得建立无应力或几乎无应力区，和/或使得激光焊接外壳无应力或几乎无应力。
31.外壳可以包括外壳内部的腔体，该功能区可以是围封在外壳内部的所述腔体。封装件的腔体区域中的残余应力会是特别关键的，因为封装件的损坏最常见于腔体到达封装件框架的区。有利的是，在腔体周围放置至少二维的激光焊接线，用于对腔体的边缘进行回火，即用于对位于腔体周围的材料进行回火。这样，围绕腔体或外壳中的腔体的外壳的内侧可以被回火和加强，使得其可以对来自内部或外部的任何力更具抵抗力。例如，与外壳的外部相比，腔体的内部可能包括更高或更低的压强，因此通过压强差引入额外的张力。当外壳中的一个或多个腔体周围的材料被回火时，外壳可以耐受更高的力而不会发生断裂或功能损失。
32.至少一条激光接合线可以设计成在距离df环绕功能区。这个距离可以在功能区周围设置为相等的。作为示例，该距离可以对应于高度hf或小于高度hf，或者对应于高度hf的两倍或小于高度hf的两倍。
33.每条激光接合线可以被定位成使其延伸到外壳的两个不同基板中，其中例如激光接合线从衬底覆盖层延伸到其相邻层，例如顶部覆盖层，并且其中激光接合线将两个不同基板彼此焊接在一起。
34.外壳可以包括特别是作为其它层之间的中间层的弹性或柔性层，使得气密密封外壳是可变形的，例如通过压强改变或通过机械力变形。通过这样的弹性层，可以将外壳用作例如可调节镜头。
35.外壳可以进一步实施为包括例如定位在功能区周围的内涂层区。例如，可以引导使用激光源的焊接工艺来改变直接围绕功能区/腔体的表面区域上的材料特性。这对应于在所述表面区域上放置涂层。
36.此外，每个基板可以包括多个层，并且作为多层复合物提供。因此换句话说，多层复合物可以通过激光焊接工艺使用和接合。这可以包含预先制备多层复合物，并且在制造过程中将多层复合物作为一个整体与一个或多个其它基板焊接在一起以提供所述外壳。
37.通过包括多层复合物可以按简单的方式将其它材料特性添加到外壳中。例如，这样的多层复合物可以包括预应力，或优选的预应力方向，使得当激光接合这样的多层复合物时，多层复合物的内应力水平可以增强例如外壳的抵抗性，例如成为硬化的多层复合物。因此，对于整个外壳来说，甚至可以产生更好的硬化。另外或替代地，这样的多层复合物可以包括涂层，例如难以通过激光焊接来焊接的涂层，使得中间复合物层中的一些或全部被提供为已经粘在一起的“封装体”或“叠层”。这种涂层可以包括光学涂层。
38.在正面或背面或两者上添加光学涂层的玻璃或玻璃样的基板也可以焊接到其它基板(有涂层或无涂层)，并且随后硬化。优选地，如果包括涂层的基板延伸到焊接激光器的计划光束线中，则其在焊接激光器的发射波长下至少部分透明。例如，在vis波长范围内具有反射涂层的基板是通过溅射若干交替的氧化钛和氧化硅薄层来实现的。在此，可以通过在nir中发射的激光来实现焊接。
39.外壳可以包括位于衬底层和覆盖层之间的任意数量的额外中间层，例如三个中间层。
40.功能区可以位于所述中间层中或中间层之一中。在这种配置中，功能区的底侧可以由所述衬底层覆盖和/或顶侧由所述覆盖层覆盖。
41.功能区可设计为腔体，其中在所述腔体内可以布置功能部件，例如电气部件，以受到外壳的保护。
42.气密密封的外壳可以包括一个或多个功能部件，所述功能部件包括定位于腔体内的功率半导体，例如gan-led、sic功率晶体管、gaas功率晶体管或gan功率晶体管。另外或替代地，气密密封的外壳可以包括用于建立外壳内部与外部的电接触的通孔，例如用于接触外壳外部的接触盘。
43.因此，基板层中的至少一个，例如衬底覆盖层，可以包括一个或多个通孔，用于使功能区与外壳外部的周围件(例如在衬底覆盖层下侧的接触盘)电接触。
44.外壳的基板的厚度可以低于3mm、优选低于1500μm、优选低于500μm、优选低于120μm并且进一步优选低于80μm。衬底覆盖层和/或顶部覆盖层也可以比一个或多个中间层薄，例如包括中间层宽度的一半或更小。外壳的尺寸可以为10mm
×
10mm或更小、优选5mm
×
5mm或更小、进一步优选2mm
×
2mm或1mm
×
1mm或更小。此外，外壳可以包括大于其宽度的高度。
45.本发明还涉及气密密封外壳用于制造医疗植入物、微透镜复合物、微光学芯片、药物封装件或led装置的用途。
46.此外，本发明还涉及一种提供气密密封外壳的方法，例如如上文和下文详细解释的，其中外壳围封例如腔体的功能区，该方法包括以下步骤：提供衬底基板，以及在衬底基板上方以如下方式对准覆盖基板：至少一个接触表面布置在衬底基板与覆盖基板之间。
47.换句话说，基板层(例如衬底基板和覆盖基板)彼此直接接触地堆叠，即它们彼此相邻地布置。注意，在基板层之间没有布置其它和/或干扰材料，使得基板层彼此紧密接触且成平面/层状接触。例如，衬底基板被设置为与覆盖基板直接接触，特别是避免在衬底基板与覆盖基板之间残留其它材料或间隔或间隙。如果例如要提供多于两个基板，则衬底基板将与中间基板紧密地且直接地接触，并且中间基板的另一侧与覆盖基板紧密地且直接地接触。这就是说，基板被提供为紧邻相应的下一基板。
48.此后，通过新的激光焊接方法焊接基板，其中基板层直接与相邻的基板层焊接在
一起，而不需要额外的和/或其它和/或非航空材料或中间层。基板彼此直接焊接在一起，使得放置在每两个基板层之间的空中接触区域/区中的激光焊接线以不可拆卸的方式连接这些邻近的基板层。因此，激光焊接线的熔接区同时位于被焊接的两个基板中，并且从第一基板(衬底基板)到第二基板(覆盖基板)是无缝的。
49.因此，建立了近似的、空中的或甚至全空中的过渡，为基板-基板-过渡或玻璃-玻璃-过渡(视情况而定)。局部有限的体积被建立为焊接区(激光焊接线)，其中可以是平面的相邻基板层的材料转移或混合。例如，来自第一基板(衬底基板)的材料进入第二基板(覆盖基板)，反之亦然，使得在焊接区中存在相邻基板的完全材料混合。因此，激光焊接线也可以描述为对流区。
50.有利地提供了新的激光焊接技术，而不需要在以前已知的技术中需要的任何中间层或材料，例如玻璃料、箔或粘合剂。有利地可以提供基板层之间的新的不可拆卸的连接而不限制中间层或额外材料，例如接合材料。这有利于制造，使这种额外材料成为不必要的，增加了外壳的鲁棒性和/或硬度，并且允许功能区(腔体)的安全和气密密封。例如，可以通过材料在小熔接区的折射率的特定局部改变来识别最终产品中的激光焊接线。
51.例如，如果基板没有提供为完全平坦的(这可能是由于例如生产公差而存在的情况)，那么如果间隙小于或等于5μm、优选小于或等于1μm，则基板(衬底基板与覆盖基板)之间的这种间隙是可以容忍的。这样的间隙可能源自基板生产公差，或者通过热影响，或者甚至来自例如灰尘等颗粒的夹杂物而产生。即使当在根据本发明被认为彼此相邻的基板之间存在这样的容许间隔时，也可以焊接，使得焊接区(激光焊接线)的宽度为约10至50μm，以便进行气密密封。同样在此情况下，熔接区从第一基板无缝地进入第二基板。也就是说，激光焊接线被带入第一基板与第二基板之间的接触区域中，并且将基板彼此直接合并成不可分离的复合物。通过焊接工艺，位于激光焊接线中的两个基板的材料直接熔化，并且来自第一基板的材料与来自第二基板的材料混合以形成不可分离的一体式复合物。如此制成的外壳最终包括整体复合物，至少在激光焊接线中是如此。
52.因此，气密密封外壳的方法包括：通过在外壳中引入第一激光焊接线来气密密封功能区；在与第一激光焊接线相同的位置或接近第一激光焊接线或与第一激光焊接线重叠的位置引入第二激光焊接线；以及通过引入所述第二激光焊接线来缓解外壳的第一激光焊接线的区域中的应力。
53.在该方法中，可以使用激光束源将激光焊接线引入到外壳中。激光束可以围绕功能区被引导，以沿着衬底基板(3)与其相邻基板(例如覆盖基板)之间的接触区域形成激光焊接线。
54.所述激光源可以是脉冲式激光源，其中沿激光焊接线引入若干个激光脉冲，使得由若干激光脉冲组成连续或大致连续的焊接线。
55.根据本发明，还提供了一种通过如上文和下文描述的方法制成的回火密封外壳。
56.下文将结合优选实施例更详细地描述本发明。参考附图，其中类似的标号已应用于相同或类似的部件。
附图说明
57.在图中
58.图1a示出了外壳的示意性横截面侧视图，
59.图1b示出了激光焊接线的图1的细节图，
60.图1c示出了包括五个基板层的另一实施例的横截面侧视图，
61.图2示出了外壳的示意性俯视图，
62.图3示出了沿外壳中的激光焊接线的横截面侧视图，
63.图4示出了激光点区的横截面图，
64.图5示出了对先前焊接线进行回火的示例，
65.图6至图15示出了制造一个/若干外壳的示例性方法，
66.图16示出了对腔体边缘进行回火时外壳的横截面侧视图，
67.图17示出了多层外壳的横截面侧视图，其中在每个外壳中布置了若干腔体，
68.图18示出了多层外壳的细节侧视图，
69.图19示出了例如作为气密的生物医疗植入物的多层外壳的横截面侧视图，
70.图20示出了多层外壳的俯视图，
71.图21示出了多层外壳的仰视图，
72.图22示出了多层外壳的另一示例的横截面侧视图，
73.图23示出了多层外壳的仰视图，
74.图24示出了用于插头式连接器的多层外壳的又一示例的横截面侧视图，
75.图25示出了具有界面的多层外壳的又一示例的横截面侧视图，
76.图26示出了具有多个电触点的多层外壳的又一示例的横截面侧视图，
77.图27示出了两个基板的接触表面中和周围的多条焊接线的照片。
具体实施方式
78.图1a示出了外壳的实施例的剖视图。中间层4布置在衬底层3的顶部，其中功能区12布置在外壳1的中间层4中。在中间层4的顶部布置有覆盖层5。所有层3、4、5也可以是多层部件，例如化学硬化玻璃，带有部分或全部覆盖一侧或两侧的介电涂层。所有以下描述也可以是这种情况。功能区12为腔体，例如电子部件或透镜等功能部件2位于腔体12内。在一侧的衬底层3与中间层4之间以及在另一侧的中间层4与覆盖层5之间存在相应的接触表面25。衬底层提供腔体12的底部22，中间层4包括侧壁21，其中覆盖层5包括腔体12的顶部23。
79.参考图1b，其示出了外壳1的拐角的细节，其中更详细地示出了由激光束焊接的界面区8。在本实施例中，每个接触表面25具有一个界面区8，其中每个界面区8是围绕腔体8的激光焊接线。换句话说，每个界面区8构成周向闭合环或闭合线。
80.图1c示出了外壳的另一示例，其中使用了若干中间层4a、4b、4c，并且形成层3、4a、4b、4c、5的叠层18。同样，在每个接触表面25处布置有相应的激光焊接线8。相应的层或基板通过激光焊接牢固地接合或附接到相邻层。本示例的顶层5可以是玻璃层。中间层4a、4b和4c也可以提供为多层复合物4，然后可以例如通过研磨方法清理出腔体12。
81.例如，衬底基板可以是晶片或例如由氮化铝制成的印刷电路板。功能区13(或腔体12)也可以形成为例如衬底层3上的凹槽，其例如通过例如喷砂等研磨方法制成。
82.图2根据本发明的外壳1的俯视图，其中周向激光焊接线8围封功能区13。功能区13可以根据需要设计成满足不同的要求，例如可以是光学接收器，或布置在功能区13中的技
术、机电和/或装置2。还可以通过功能区13完成若干不同的任务(例如因为不同的装置2安装在功能区13中)。
83.参考图3，其示出了外壳1的实施例的另一截面图，该外壳1包括衬底层3和覆盖层5，两者都是基板的形式。换句话说，外壳1包括两层，即衬底基板3和覆盖基板5。此外，图3示出了激光焊接线8通常是如何构成的，即多个激光脉冲16设置得如此接近彼此并且成直线形式对准，使得衬底基板3和覆盖层5的材料熔融并且彼此融合(优选地在没有任何间隙的情况下熔融并且彼此融合)，因此，功能区13或腔体12通过围绕功能区13或腔体12的一条或多条激光焊接线8气密密封。
84.现在参考图4和5，其解释了如何通过引入若干彼此靠近的激光焊接线8，可以创造性地减小各基板3、4a、4b、5等的材料中的应力。图4示出了典型焊接线8的横截面，即由若干激光脉冲发射16引起的修改的横截面，其中多次发射的激光脉冲16穿过重叠的非线性吸收区，在热量积聚处形成一条线，并且形成激光焊接线8。图4描绘了这种焊接线的横截面。其包括若干可区分的区域。首先是非线性吸收区域31，其或多或少对应于激光焦点并且尺寸为几微米。在所述区域31之上(当激光9从基板叠层18上方发射时)，可以形成宽度仅为几微米、但高度通常达几十微米的细长“气泡状”区域32(由于其通常与细长气泡相当的特征形状，因为也称为“气泡32”)。宽度为w且高度为h的熔接区33位于所述气泡状区域32周围，在此可以达到高于tg的温度并且因此玻璃(在冷却或散热之后)已经重新凝固。包括细长气泡32的熔接区33通常可以例如用光学显微镜清楚地识别，因为其密度和折射率相对于周围玻璃已经改变。在一些情况下，非线性吸收区域31也可以被观察为熔接区33下端的光学损伤。
85.在熔接区33周围和受热区34中，玻璃已经从多次激光发射9的热积聚中接收到一定量的能量，通过该能量，玻璃的温度升高到低于tg(相应材料的熔融温度)，但仍然明显高于室温。由于热扩散，这一温度在受热区34的每个角落不相同。受热区34的大小与熔接区33的大小成比例。因此，熔接区33的尺寸且特别是边界可以用作受热区34的尺寸的指标。
86.在进行本发明时，已经发现任何焊接线8也可以兼作用于对基板材料进行回火的局部热源。回火通常被称为玻璃的热处理，以使其更强韧、更耐热和抗破裂。这与本公开中提出的回火是相同的，但是本公开中没有本领域已知的任何回火方法的若干缺点。在此，给定焊接线8的特定轮廓(其特征在于熔接区33的高度h和宽度w)，受热区34可以通过焊接线8并且相对于待回火区或部件而放置。通过这种回火特征，可以减小以前的焊接线8的应力，或者甚至可以从材料中去除微裂缝。
87.已发现的用于基板层材料的改进或回火的典型值呈现于下表1中：表1：回火的典型值
88.表1指示了对于不同的目的(“特征”)进行回火时获得的相应益处。在第三和第四列中，列出了典型值，即通过本文提出的“激光诱发回火”方法改进的相应区可以获得的典型宽度。表1中由“x”和“y”指示的坐标例如可以相对于待回火的部件来指示。w是指激光焊接线8的熔接区33的宽度，其中h是指熔接区33的高度。由激光焊接线8引入的熔接区的尺寸通常可以是约w＝50μm，可能为
±
10μm，和/或h＝100μm，可能为
±
20μm。
89.例如，对于已经将一条激光焊接线8射入基板层的情况，则相应基板层的材料已经接收到存储在其中的一定量的应力。通过将第二激光焊接线8接近第一激光焊接线8射出，可以减小、甚至可以消除第一激光焊接线8引入的应力，如下文将进一步解释的。在表1给出的另一示例中，当改进腔体12的边缘时，可以消除微裂缝，从而使腔体12更加稳定并且对来自外部或内部的任何力具有更高的抵抗力。
90.在表1中给出的又一示例中，在预刻线平面中，劈裂张力可以得到修复，同时微裂缝也可以减小或消除。例如，在波导元件中，可以设置梯度折射率，从而可以减小波导的损耗。
91.在两层之间的界面中，还可以减小应力和微裂缝。例如，在玻璃-涂层-玻璃界面上，可以对涂层界面执行气密密封。当表面或边缘已通过其它方式硬化时，例如通过化学硬化或温度硬化，或甚至对于任何表面或边缘，都可以在材料中执行局部应力分布调适。在经由玻璃通孔填充金属的情况下，可以实现金属在孔中的更好保持，如表1所给出的。接近任何切割线，单化芯片的边缘都可以被钢化。关于可选的外部导电层，可以避免一些有害影响，例如分层或变薄。
92.参考图5，首先执行了下激光焊接线8，之后执行了“固化”第二激光焊接线8a。已经由第一激光焊接线8引入的任何变形已经通过执行第二激光焊接线8a被中和。在本示例中，
两条激光焊接线8、8a实现了将基板焊接在一起的额外特征，其中第一激光焊接线8将衬底基板3焊接到第一中间层4a，并且第二激光焊接线8a将第一中间层4a与第二中间层4b沿着每个接触区域25焊接在一起。
93.图6到图14示出了构成根据本发明的外壳1的示例性方式，也是外壳的制造方法。本实施例的外壳1的两侧都被覆盖基板覆盖，覆盖基板可以比“内部”基板薄，但这仅出于示例性目的。在模板的两侧引入额外的覆盖基板可能是有利的，如下文将更详细地描述的且正如在进行本发明时已经发现的那样：通过引入额外的覆盖基板，消除内部基板的材料中的甚至更多的应力是可能的。
94.应注意，不必以孤立的方式执行图6到图14所示的步骤，而是可以提供完整叠层18(如例如图14中所示)并且激光焊接完整叠层18中的每条激光焊接线8，而不是在已经提供下一较高层之后以逐层方式提供每一层。
95.此外，可能会注意到，在图6到图14中，多个外壳1(此处是两个外壳1)以相同的制造工艺同时制备和制造，然后两个外壳1沿着例如在图6中所示的切割线10彼此分离。然而，当然每个外壳1也可以单独制备和制造。
96.根据图6，提供下覆盖基板3，并且在下覆盖基板3的顶部布置第一中间层4a。因此，可以说形成了中间产品1，但在简单的实施例中，还可以通过邻接两层并且通过至少一条激光焊接线8焊接每个外壳1来形成外壳1。
97.图7指示第一中间层4a中通过在外壳1的材料中形成激光焊接线8而引入的受应力区35。在本示例中，在材料中形成激光焊接线8会导致焊接区35产生残余应力和/或微裂缝，这是由于材料的快速局部加热和松弛和/或由于材料中的热差异而导致的。出于解释的原因，可以补充说，当裂缝或初始裂缝甚至可能在下一/第二焊接线下方的区域中加剧时，这种结构薄弱区域35甚至会变得更糟。
98.对应于熔接区33的“物理”焊接线8可以通过改变其外圆周处的折射率来观察。在这个物理焊接线8的“上方”(当激光也从上方射入材料时)出现了带有初始“变形池”的受应力区35。变形池主要由焊接影响区35中的热诱发应力引起，但可能包括初始微裂缝等。
99.图8示出了在将第二焊接线8a和第三焊接线8b放置到外壳1中时的基板叠层18，其中第二中间层4b布置在第一中间层4a的顶部上。第二中间层4b构成其他腔体12的边沿21或“框架”。应力区35的指示类似于图7的实施例，因为在示出图8的实施例的时刻，应力区35仍然存在，但此后会减小，如图9所指示的。第一焊接线8已经冷却下来，而在第二和第三“热”焊接线8a、8b中仍然显示了受热区34、细长气泡32、熔接区33和非线性吸收区域31(详见例如图4)。第一中间层4a与第二中间层4b之间的接触表面25大部分是通过两条焊接线8a和8b焊接的，而在图8中的左侧部分指示了当仅使用一条焊接线8a时材料如何改变。
100.参考图9，在图8所示的焊接步骤之后的外壳1已经冷却下来，并且应力区35已经形成。从图8中中间和最右侧的部分可以看出，在已经设置两条焊接线8a和8b的位置，第一中间层4a的材料是无应力的。已经发现，如果将两条焊接线8a、8b设置为彼此接近，例如一条在待焊接的接触表面25下方并且一条在上方，则在焊接区周围的材料中的应力、甚至可能存在的微裂缝都可以得到“修复”。这是特别令人感兴趣的，因为在叠层18的任何基板层/外壳1之间的接触表面25通常构成就其整体稳定性而言最关键的区域之一。现在，新的应力区35已经在围绕后来的腔体12的第二中间层4b中形成；这些应力区35可以在随后的步骤中缓
解应力(见图10)。
101.现在返回到图9的左侧部分，在此仅在材料中引入了一条第二焊接线8a。在此区域中，应力持续存在于第一中间层4a的材料中，因此导致材料成分较弱，也就是说，更差地耐受任何弯曲力或冲击，其中甚至可能持续存在微裂缝。
102.图10示出了制造根据本发明的外壳1的下一连续步骤。第三中间层4c位于第二中间层4b的顶部以便围封腔体12。如果任何电子或功能部件2应插入腔体12或功能区13中，则在制造外壳1的此示例性方法中，应在图10所示的步骤之前将任何电子或功能部件2插入腔体12或功能区13中。出于示例性目的，左侧腔体12包括功能部件2。第三激光焊接线8c和第四激光焊接线8d已经在外壳1处被射出，留下尚未冷却的相对较热的区。本示例中所示的应力区35对应于图9中所示的那些因为激光焊接区仍然很热并且相应区中的应力还没有消除的应力区。第二中间层4b与第三中间层4c之间的接触表面25已经用两条激光焊接线8c和8d焊接。
103.从图11中可以看出，图中最中间和右侧部分的应力区35已经消失，这意味着外壳1的材料中的应力已经减小或消除。但在图11的仅出于比较的目的而示出的左侧部分，每个接触表面25仅使用每条激光焊接线8b、8d焊接，应力在材料中持续存在，如应力区35所指示的，所述应力区也保留在第一中间层4a和第二中间层4b中。
104.现在参考图12，其示出了用于制造根据本发明的外壳1的连续步骤，其中上覆盖层5布置在第三中间层4c上方并且通过一条额外的焊接线8e与第三中间层焊接。同样，激光射入外壳1的材料的那一刻由图12指示，因此应力区35与图11所示的情况相同。基板的完整叠层18完成了。在图13中，可以看到所导致的应力消除，因为在中间部分和右侧部分没有保留应力区35。在再次仅出于比较目的而指示的左侧部分中，为了更容易理解原因，并且在仅使用一条激光焊接线8来焊接每个接触表面25的情况下，应力区35仍然存在于材料中，从而削弱所述材料。但是在两条激光焊接线8d和8e所位于的第三中间层4c中，可以实现完全的应力消除。现在从图13和前面提到的解释中可以清楚地看出，底部覆盖层3和顶部覆盖层5最终形成外壳，这受益于激光焊接的所有优点，但不会受到材料中额外应力的影响。材料经过回火，使得微裂缝相同的，但没有经典回火方法的缺点。例如，电子或功能部件2可以安装在外壳1中，这在正常回火下是不可能的，因为外壳1的整个材料都必然是高温。但是然而，最外层、即下覆盖层3和上覆盖层5，可以例如通过经典方法进行回火(也就是：消除应力)，即通过将层3、5加热到熔融温度以上。
105.现在参考图14，示出了一个实施例，其中组成完整叠层18的基板3、4a、4b、4c和5布置在彼此之上，其中激光焊接线8、8a、8b、8c、8d和8e一个接一个地被引入到材料中。最后，沿着切割线10切割或分离两个外壳1，并且在图15中示出了单个外壳1，其可以通过如上解释的外壳制造方法获得。
106.图16示出了围绕腔体12边缘回火的另一示例。在腔体12周围形成至少二维的焊接线8，其中通过激光焊接线8，不仅将先前分离的基板3、4和5焊接在一起，而且腔体周围区中的任何应力12被消除或至少显著减小，包括消除可能的微裂缝。这种微裂缝可以在材料中持续存在，或者被带入材料中，例如在切掉材料制造腔体12时。随后的一系列激光发射16设置为彼此接近以在腔体12周围形成激光焊接线8。
107.参考图17，示出了多层示例，其中每个外壳1包括三个腔体12，并且同时三个外壳1
在同一制造过程中制造在一起，但是在完成例如沿着图17中所示的切割线10进行的激光焊接之后在分离步骤中分离。如上所述，将若干激光焊接线8引入材料中以消除或减小外壳1的材料中的应力。每个腔体12通常包括功能部件，但仅出于易于理解的目的将这样的功能部件2指示为在一个腔体12中。
108.图18示出了具有腔体12的外壳1的细节的侧视图定向，其中仅部分地示出了上基板5和下基板3以及腔体12。环绕或围绕腔体12的激光焊接线8以相对于层3和4的边缘的安全余量41指示。安全余量41有助于确保在外壳1的材料中适当地制成激光焊接线8。安全余量或预刻线平面41可以包括0.5w到2w的宽度。
109.如图18所示，下基板3具有大于相邻基板4、5的尺寸，其中下基板3通过延伸部7延伸得更远。延伸部7具有宽度47，其中通常需要相当小的宽度47以便减小外壳1的整体尺寸。由于构造细节的类似性，图18到21可以示出相同的实施例，例如具有电触点的气密生物医疗植入物。
110.延伸部7可以用于将接触盘54布置在腔体12的侧面并且因此从上方可进入。例如填充有金属的玻璃通孔52可以将接触盘54与导电部分56(例如安装在衬底基板3下方的导电条)连接。玻璃通孔52布置成与激光焊接线间隔开余量43，以便在外壳1中产生激光焊接线8时不会改变或干扰玻璃通孔52。焊接线8、8a、8b、8c、8d、8e与玻璃通孔52之间的安全余量43可以例如水平地在1w至1.5w的范围内，如所描绘的。如果焊接线8、8a、8b、8c、8d、8e位于或布置于玻璃通孔52下方，则对应的安全余量可以在1h到1.5h的范围内。
111.导电部分56可以包括另一电接触区以便建立与接触盘54的电接触。导电部分56与焊接线8、8a、8b、8c、8d、8e之间的安全余量45可以选择为在所描绘的垂直布置中约1h到2h，和/或在水平布置的情况下，约1w到2w。
112.参考图19，具有腔体12的外壳1的侧剖视图示出了围绕腔体12的激光焊接线8、8a；与图18使用的相同的附图标记指示相同的部件。外壳1可以用作具有电触点54、55的气密生物医疗植入物(见图20)。位于下基板3的延伸部7上的接触盘54通过玻璃通孔52与导电部分56连接，并且进一步通过玻璃通孔53与布置在腔体12中的功能部件2连接。换句话说，电路径52、53、54、56限定为从外壳1的内部到其外部，其中可以很容易地接触到接触盘，例如从上方或侧面。
113.图20示出了外壳1(例如也在图19中示出的具有电触点54、55的气密生物医疗植入物1)的俯视图，其中在外壳的延伸部7上可以识别出两个接触盘54、55。激光焊接线8、8a围绕具有功能部件2的功能区12、13气密地拉制。两个接触盘54、55便于操作和电接触。接着，图21示出了具有电接触条带56、57的外壳1的仰视图，其中电条带56、57彼此分离，并且布置在下基板3下方，以便接触彼此隔离的两个电触点。如关于图18或19所概述的，例如，玻璃通孔52、52a、53、53a可以与接触条带56、57电连接。
114.参考图22，示出了包括封装的导电层58的外壳1，该导电层布置在衬底基板3下方并且通过薄基板3a(例如盖玻片3a)封装、尤其电封装。玻璃通孔52和53各自与导电层58互连，其中玻璃通孔52与连接盘54接触，并且玻璃通孔53与外壳1的腔体12内的功能部件2接触。
115.在外壳1的不需要将电触点引导到外壳外部的侧上，激光焊接线8a可以穿过导电层58放置。在包括延伸部7的侧上，激光焊接线8终止于导电层58附近，使得不延伸到或穿过
所述导电层58。例如，另一条激光焊接线8b可以放置在延伸部7中，并且在那里提供外壳的气密密封，并且替代地或累积地，牢固地将导电层58和基板3a中的至少一个机械连接到外壳1的其余部分。取决于导电层58的宽度以及要连接到导电层58的电触点的位置，激光焊接线也可以布置成使得除了接近外壳1的边缘之外的其它部分可以与下基板3焊接在一起。
116.图23示出了外壳1的仰视图，其中示出了已与导电层58分离的单个导电条带59、60。因此，可以容易地在导电层58中建立单独的电触点，例如甚至通过将不同的电触点引导到外壳1的不同侧面(包含外壳1的多于一个的侧面)(参见例如图26)。导电层58可以具有与例如下基板3相同的延伸尺寸，但也可以保持稍小，使得封装层3a的侧面可以隔离导电层58。
117.图24示出了外壳1的剖视图，其中建立了顶部触点74和底部触点76，即在外壳1的下侧以及上侧上建立电触点。例如，上触点76可以通过上接触部与功能部件2接触，该上接触部的一侧通过玻璃通孔62与上触点76接触，并且另一侧通过玻璃通孔64和接触构件65(例如焊料滴)与功能部件2接触。在其侧面，建立用于容纳连接器、例如插头型连接器的隔间68。两个单独的电触点74、76设置在隔间68的上侧和下侧。可以提供一个或多个连接器保持槽口70以将连接器保持在隔间68中，其中，当释放连接器上的力时，与连接器保持槽口70功能耦合的隆脊或任何构件可以压靠连接器保持构件72并且将连接器保持在隔间68中。箭头80示出了所述连接器的可能插入方向。
118.图25示出了另一外壳1，其中在其它图中具有相同附图标记的部件在该图中表示相同或类似的部件。夹持部82建立在外壳1的一侧，例如在接触盘54上方，其中任何电导体可以通过夹持部82夹持在接触盘54上。例如，神经85可以与接触盘54接触，并且被来自外壳1中的功能部件2的电脉冲刺激。外壳1的所有电气构件，或者至少那些需要保护的部件，可以封装在外壳1中，此处在不同的实施例中可以建立与外部的相互作用。夹持部82可以在结构上加强，例如通过另一条焊接线8b加强。
119.图26示出了另一外壳1，其中电触点54、55设置在外壳1的两侧上。可区分的接触部56、56a设置在下基板3下方，其中外壳1的不同侧例如可以标记有不同的编码、例如颜色，以便于功能部件2通过接触盘54、55与外部触点电接触。
120.图27示出了沿激光焊接线8用激光焊接在一起的两个基板3和5的照片，其中可以看到折射特性的改变以及材料中应力的降低，这应可证明上述方法及外壳1的原理。
121.应了解，本文中限定的根据本发明的任何方面或与本发明的任何特定实施例相关的特征可以单独使用或与本发明或实施例的任何其它特征或方面结合使用。具体地说，本发明旨在涵盖外壳1和/或制造外壳1的方法，所述外壳被配置为包含本文所述的任何部件。通常将理解，即使与其它特征结合地公开，不管是在说明书、权利要求书和/或附图中公开，本文公开的任何特征也可以单独为本发明的基本特征。
122.将进一步了解，本发明的上述实施例仅通过示例和原理说明的方式进行了阐述，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以对其进行进一步的修改和更改。最后，很明显，例如结合特定实施例(例如外壳)描述的特征也可以与任何其它实施例组合，例如与基板叠层组合。附图标记列表：1
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外壳2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
装置或功能部件3
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下基板、衬底层或下覆盖基板3a
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基板4、4a、4b
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中间层或多层复合物4c
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中间层5
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上覆盖层、覆盖基板7、7a
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延伸部8、8a、8b、8c、8d、8e 激光焊接线9
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聚焦激光束10
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切割线12
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腔体13
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功能区14
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边缘15
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激光单元16
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激光脉冲18
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基板叠层、晶圆叠层21
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腔体的边缘/边沿22
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腔体的底部23
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腔体的顶部25
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接触表面31
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非线性吸收区域32
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细长气泡33
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熔接区34
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加热区35
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应力区41
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安全余量或预刻线平面43
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到玻璃通孔的安全余量45
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到导电层的安全余量47
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延伸部7的宽度52、52a
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玻璃通孔53、53a
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第二玻璃通孔54
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接触装置或接触盘55
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第二接触部或接触盘56、56a
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接触部或接触层57
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第二接触部或接触层58
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导电层59、60
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导电条带62
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上部外玻璃通孔64
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上部内玻璃通孔
65
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接触构件，例如焊料滴66
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上部接触部或接触层68
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插座(母连接器)70
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连接器保持槽口72
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连接器保持构件74
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第一电触点、底部触点76
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第二电触点、顶部触点80
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连接器的插入方向82
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柔性夹具85
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神经