CN116420224A - 气密连接装置、外壳及其生产方法 - Google Patents

气密连接装置、外壳及其生产方法 Download PDF

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CN116420224A CN202180075351.7A CN202180075351A CN116420224A CN 116420224 A CN116420224 A CN 116420224A CN 202180075351 A CN202180075351 A CN 202180075351A CN 116420224 A CN116420224 A CN 116420224A
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Abstract

本发明公开了一种气密连接装置，包括：第一金属基板、第二基板，所述第二基板的至少某些区域和/或至少一部分设计成关于至少一个波长范围是透明的，其中，第一基板设置有与第二基板的接触表面相邻的接触表面，所述气密连接装置还具有至少一个激光接合线或多个附接点，用于在接触表面之上或之内将第一金属基板直接接合到第二基板，其中，所述激光接合线或多个附接点，一方面延伸至第一基板中，另一方面延伸至第二基板中，并且将所述至少两个基板直接彼此熔合。

Description

气密连接装置、外壳及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种气密连接装置、一种外壳、一种气密密封复合材料的生产方法、以及通过该方法生产的气密连接装置。
背景技术
原则上，通过不同的激光方法将多个部件接合在一起是已知的。例如，从申请人的欧洲专利文献EP 3012059 B1中已知的气密连接的玻璃至玻璃化转变。该文献公开了一种用于保护光学部件的透明部件的生产方法，提出了一种新颖的激光方法。
涉及不同材料相互连接的连接方法越来越受到关注。其中，金属至玻璃的转化尤其引人关注，因为金属和玻璃的具体组合具有多种可能的应用。例如，能够切实实现在生物物理学和技术医学领域的改进和新应用，特别是在生物处理器方面、以及在航空航天技术中的应用。
如果构建了气密密封外壳，则在外壳内部的一个或多个部件可以在其中受到保护，以免受不利环境条件的影响。例如，可以将敏感的电子器件、电路或者例如传感器布置在气密密封外壳中，以便构造和使用医用植入物(例如在心脏区域、视网膜中或者通常在生物处理器中)。还可以在MEMS(微机电***)，在例如气压计、血气传感器或葡萄糖传感器等传感器***中，以及在例如特别是在手表生产领域、或通常在可穿戴设备及其它具有防水或压力保护构造的设备领域的电子应用领域中找到其应用。还可以在航空应用、高温应用、电动汽车领域中用于例如流动电池的生产、以及在微光学领域中找到广泛的应用领域。
与两个类似部件彼此连接相比，使用不同的材料带来的问题是：两个待接合部件彼此粘合不良或实际上它们必须结合在一起。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种不同材料的两个部件之间的气密连接装置，其中，特别是对于金属，至今仍不可能成功地实现这一点。本发明的另一个目的还在于提供一种外壳，其中不同材料的两个部件彼此连接。特别地，本发明的一方面的一部分是能够制造足够结实的气密连接装置或外壳，以确保两个部件不会彼此分离、或者不会仅在很小的力的作用下就彼此分离。本发明的一方面的另一部分是，能够调查由于应用某种接合方法而可能造成的材料损坏，并且能够为检查提供通道，而且还应该避免或减少这种可能的损坏。因此，本发明的一个可能的目的是提供一种更可靠、更耐用的气密连接装置或外壳。
根据本发明的气密连接装置，包括：第一金属基板和第二基板，该第二基板在至少某些区域和/或至少部分地对于至少一个波长范围是透明的。第一基板设置为经由接触区域与第二基板的接触区域相邻。
在本申请范围内，接触区域是指相应基板的一个区域或一个表面的一部分，或整个一侧，相应基板通过该区域或该表面的一部分或整个一侧与相应的另一基板相邻放置或布置。通常，将基板布置为彼此相邻或一个在另一个上。当两个基板直接并紧接地彼此触碰时，形成一个触碰接触区域。因此，触碰接触表面例如是接触区域的子区域，在该子区域，两个基板之间的距离非常小，以至于无法再视觉测量。
通常，至少两个基板首先是一个布置在另一个上，例如一个堆叠在另一个上，从而形成连接。然后，由于重力，使得通常为第二基板的上部压在通常为第一金属基板的下部。在这种情况下，上方或下方的方向只是描述性的，基板的布置当然可以在空间中呈现任何朝向，即使是相邻的布置也不超出保护范围。两个基板通常以其延伸较大的一侧彼此依靠而布置。
例如，两个基板具有窗格形状或平面形状，因此每个基板都具有至少一个较大的平面侧，该平面侧优选在相应的另一个基板的方向上对齐。
气密连接装置还包括至少一个激光接合线或多个结合点，用于在接触区域之上或之内，将所述第一金属基板直接并紧接地接合到所述第二基板。该激光接合线或多个结合点的一部分延伸至第一基板中，另一部分延伸至第二基板中，并且将至少两个基板彼此直接熔融接合。换言之，两个基板在激光接合线中彼此接合。
各个基板在接触区域中具有平面形式。在这个方面，一个绝对平面的表面只能在理论上实现，因为根据所考虑的尺度，即使对于抛光表面来说，也可以发现凹陷、凸起或弯曲或发现所有先前所述这些。因此，很难在整个表面区域上建立触碰接触。相反，即使在很小程度上，基板也是圆顶的、倾斜的、弯曲的，或者有凹陷或凸起的。
例如，当第一基板和第二基板之间的平均距离小于或等于1μm，优选小于或等于0.5μm，更优选小于或等于0.2μm时，可以定义为触碰接触区域。
在本申请范围内，如果第一基板和第二基板之间的距离较小，已证明是有利的。例如，如果在一个基板布置在另一个基板上之前，抛光第一基板的接触区域中的表面和/或第二基板的接触区域中的表面，以便进一步减小基板之间的平均距离，则是有利的。对于第一金属基板来说，当金属基板的平均表面以上的绝对高度不超过0.5μm时，则可能是有利的。
因此，这是令人惊讶的，因为金属基板的抛光表面原则上对于激光接合方法是不利的，由于抛光表面上有更多的反射发生，因此使得用于接合操作的精确定位和功率沉积变得更加困难，或者接合操作可能因此无法进行。然而，具体地，对于具有抛光的接触区域的第一金属基板，这可以产生彼此牢固粘合的良好连接布置。
在激光接合线或多个结合点中存在混合区，第二基板的材料和第一基板的材料在混合区中融合。
在混合区，第一基板的金属材料可能已经进入第二基板，第二基板的材料可能也已经进入第一金属基板，特别优选地，在混合区，让第一基板的金属材料已经进入第二基板并且让第二基板的材料已经进入金属基板均有可能。
混合区具有在垂直于接触区域的方向上测量的厚度，其中，混合区可以具有优选至少1μm、更优选2μm或更大、更优选5μm或更大的厚度。
混合区优选地延伸到第二基板中的值为1μm或更大。优选地，混合区延伸到第二基板中的值为5μm或更大。更有选地，混合区在第二基板中延伸到与再固化区同样远，从而使得混合区叠置在再固化区上。例如，混合区延伸到第二基板中的距离与延伸到第一基板中的距离大致相同。这初看上去是令人惊讶的，因为例如，在金属-玻璃复合材料的情况下，第一基板的CTE比玻璃的CTE高3至10倍。金属的热容和导热性通常显著高于第二基板的热容和导热性。然而，已经表明，可以将混合区方便有利地设置在激光接合线或结合点中，使其延伸到第一基板中的距离与延伸到第二基板中的距离大致相同，从而提高接合连接。
混合区具有宽度，其中，混合区的宽度优选大于第二基板中混合区的厚度。混合区的宽度也可以比混合区的厚度大50％或更多，更优选地比混合区厚度大100％或更多。
在这个方面，混合区的宽度可以在例如第一基板和第二基板之间的接触区域、并且在平行于接触区域而且垂直于激光接合线的方向上测量。
至少一个激光接合线或多个结合点还可以包括再固化区，其中，再固化区具有在垂直于接触区域的方向上测量的厚度。再固化区的厚度可以优选为小于或等于20μm，优选小于或者等于10μm，更优选小于等于5μm。
再固化区延伸到第二基板的深度还可以是小于或等于20μm，优选小于或等于10μm，甚至更优选小于或等于5μm。
至少一个激光接合线或多个结合点的再固化区可以沿激光接合线延伸或布置在相应的结合点中。在第一基板和第二基板之间的接触区域处并且在平行于接触区域的方向上，再固化区可以具有10μm的宽度，例如可以±5μm。这个宽度可以优选为20μm±10μm，更优选为30μm±10μm。
再固化区还可能具有一个宽度，该宽度在平行于接触区域并垂直于激光接合线的方向上大于再固化区的厚度。
再固化区尽可能小是特别有利的，也就是说，可以选择借助接合激光辐射的参数，使得再固化区尽可能小。再固化区对于接合操作是无用的，因为没有使得在第一基板和第二基板之间产生互锁啮合或粘合的材料在这里被混合。因此，再固化区吸收激光能量而不以提高粘合性为目的。同时，当再固化区冷却时，在再固化区中产生裂纹和/或孔或空腔，这可以解释为，相应基板的材料在被加热时膨胀，因此产生应力，并且在冷却时再次收缩。
将混合区也设置为尽可能大，而将再固化区设置为尽量小。优选地，混合区的高度至少为再固化区高度的1/5，更优选为再固化区高度的1/2，更优选为混合区与再固化区域一样高。例如，在这个方面，假定混合区的高度为5μm，如果混合区的高度是再固化区高度的1/5，则混合区上方的再固化区的高度为25μm。如果混合区的高度为10μm，并且在其上的第二基板的再固化区的高度同样为10μm，则再固化区的高度对应于混合区的厚度。混合区也可以具有比再固化区更大的厚度，例如其厚度为再固化区厚度的1.5倍或更多，例如5倍。
第一金属基板通常也在混合区下方具有再固化区。目前为止，无法断言第一基板的再固化区的尺寸如在第二基板的情况一样对于接合操作不利。相反，可以表明，第二基板的材料可以穿透第一基板的再固化区，从而形成枝晶，也就是说，可以通过一个或多个枝晶，实现第二基板在第一基板上的锚定连接，其中，枝晶可以延伸至第一基板的再固化区中。
在混合区，第一基板的材料和第二基板的材料可以布置成，使得在第一基板的材料和第二基板的材料之间形成形状配合的互锁啮合。气密连接装置可以包括在第一金属基板和所述第二基板之间熔合的互锁结构。在熔合的互锁结构中，可以将相应的另一基板的材料推出、推入或根切，因此，显著加强了气密连接装置的粘结结合。这种熔合的互锁结构在两个基板之间提供了形状配合的结合，当不同材料之间的材料结合可能仅能提供较小的保持力或较弱的材料结合时，这尤其是有利的。第一基板和第二基板之间的互锁结构起到了微观拉链紧固件的作用。
在混合区，金属基板的金属材料可以以液滴和/或枝晶的形式存在，其中，液滴和/或枝晶形式的布置使得第一基板和第二基板之间的结合固结。
更值得注意的是，金属基板的金属材料和/或第二基板的材料也可以渗透至少一个再固化区，特别是以液滴、熔化部分和/或枝晶的形式渗透，并使得第一基板和第二基板之间的结合固结。换言之，选择待接合部件，即第一基板的材料和/或第二基板的材料，和/或设置和/或对准光束发生器以调整接合工艺，使得金属基板的金属材料和/或者第二基板的材料穿透分配给相应另一基板的再固化区。
例如，作为引入激光接合线的结果或在引入激光接合线之后，第一基板和/或第二基板的材料可以具有非晶区域或区。这种非晶区域，即，例如非晶金属材料，可以进一步提高互锁啮合。
第一基板的接触区域可以具有至少一个触碰接触区域，第一基板与第二基板在其中平面地触碰接触。触碰接触区域与第一基板和第二基板之间的平均距离可能特别地为小于或等于1μm，优选小于或等于0.5μm，更优选小于或相等于0.2μm。在这种情况下，由于技术原因或其他原因，例如，可能无法避免各基板层之间非常小的气囊或杂质(例如，灰尘颗粒或抛光操作产生的不平整)。这也可能是由于甚至进入各基板层之间的微区域或在各基板层的表面上的可能的不均匀性造成的。当可以在两个基板的整个表面区域上建立它们之间的接触时，触碰接触区域可以对应于接触区域。
激光接合线可以将第一基板连接到第二基板，使得只有在施加保持力时才能令两个基板彼此分离。如果保持力大于破坏第二基板所需的力，则两个基板之间的接合也能够获得这样强的程度，即只有通过破坏第二基板才能实现两个基板的彼此分离。第二基板在第一基板上的保持力可以为，例如大于10N/mm2，优选大于25N/mm2，更优选大于50N/mm2，甚至更优选大于75N/mm2，并且最终最优选大于100N/mm2。
第一基板的特征可能在于，在接触侧具有平坦形式，也就是说具有特定的平面形式。可以将第一基板的接触侧抛光。
在这种情况下，第一基板的接触侧的平均粗糙度Ra可以小于或等于0.5μm，优选小于或等于0.2μm，更优选小于或相等于0.1μm，甚至更优选小于等于50nm，并且最终优选小于或等于20nm。
第二基板的特征可能在于，在接触区域具有平坦形式，特别是平面形式，并且更特别地，具有小于或等于0.5μm的平均粗糙度Ra。
通过接合激光引入激光接合线。例如，如果接合激光是红外激光，则波长优选为1030nm。例如，可以使用脉冲长度在50ps或更小、优选20ps或更小，更优选10ps或更优选1ps或更小范围内的超短脉冲激光器。
接合激光具有光束聚焦。光束聚焦可以具有束腰宽度2w0。对于接合过程，接合激光还具有光束宽度2W激光，其可以大于或等于束腰宽度2w0。用于引入激光接合线的焦平面可以在相对于接合平面向远侧移位。如果用于引入激光接合线的焦平面向远侧移位，则光束宽度2W激光特别地在这种情况下大于束腰宽度2w0。特别地，当引入激光接合线时，焦平面在第一基板中。焦平面向远侧移位优选为10μm±10μm、更优选为20μm±10μm至第一基板中。
在接合平面中的光束宽度2W激光优选为4μm±1μm，更优选为4μm±2μm，更优选为4μm±3μm。例如，当引入激光接合线时，焦平面在第一基板中时，也就是说，例如，向远侧位移10μm±10μm或20μm±10μm至第一基板中时，这可以实现。作为替代或附加，激光束可以在铭文透镜(inscription lens)的上游变宽或变窄，例如由于孔径或望远镜的原因，以便将光束宽度2W激光设置为期望的宽度。
优选地，第一基板完全由金属材料组成。在这种情况下，第一基板包括元素周期表定义意义内的金属。
第一基板可以包括钼、钨、硅、铂、银或金中的至少一种或由其组成。第一基板也可以包括合金。
特别地，第一基板可以包括碳、铜、锰、铬、镁、钴、镍、锡、锌、铌、钯、铼、铟、钽、钛或铱中的至少一种或由其组成。
第二基板优选为透明基板。第二基板可以包括或由玻璃、玻璃陶瓷、硅、蓝宝石或前述材料的组合组成。第二基板也可以包括或由陶瓷材料、特别是氧化物陶瓷材料组成。
第二基板可以包括石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、玻璃陶瓷(如Zerodur、Ceran或Robax)、光学陶瓷(如氧化铝、尖晶石、烧绿石或氧亚硝酸铝)、氟化钙晶体或硫属化物玻璃中的至少一种或由其组成。
在改进或替代配置中，气密连接装置可以包括第一金属基板和第二基板，第二基板至少在某些区域和/或至少部分地对至少一个波长范围透明。在这种情况下，第一基板布置为通过接触区域与第二基板的接触区域相邻。气密连接装置还包括至少一个垫片，用于建立第一基板和第二基板之间的距离。
垫片可以***或包括在第一金属基板和第二基板之间。例如，在这种情况下，第一基板可以经由垫片与第二基板接触。换言之，例如，垫片可以布置在其中一个接触区域上的某些区域中，使得相应的另一基板与垫片接触或触碰接触，然而第一基板的接触区域和第二基板的接触区域之间保留的距离为垫片外部的距离，例如垫片厚度大小。
因此，第一基板可以经由垫片与第二基板接触或触碰接触。垫片可以相应地布置在第一基板和第二基板之间。
垫片可以由金属材料组成。例如，垫片可以是在第一基板上或第二基板上的涂层的形式。该垫片也可以与第一基板一体形成。
垫片可以与第一基板和/或第二基板的表面一体形成，从而例如在其上形成偏移或凸起。例如，如果第一基板或第二基板的接触区域的区域没有被抛光并且因此而保留有凸起，则在抛光过程中能够产生垫片。具体地，在蓝宝石作为第二基板的情况下，例如特别是以时钟玻璃的形式，在已经对蓝宝石玻璃进行了典型的复杂抛光的情况中，可以在进行抛光步骤时对蓝宝石玻璃联合进行附加或改性抛光，使得生产时不再需要额外的工作步骤。
垫片可以制成例如铝的薄膜，可以固定至第一基板或第二基板。垫片可以被溅射，可以包括直接沉积的光刻玻璃层，也可以例如通过喷墨印刷的方法印刷在第一基板或第二基板上，也可以由3D打印的方式制成。
垫片可以至少沿激光接合线或在结合点区域中延伸，可以延伸到激光接合线之外或结合点区域的外部，也可以形成在整个表面区域上。
在一个示例中，垫片形成为，在其接触区域，将第一金属基板抛光，但不是抛光成使其完全平坦；相反，将例如网状的垫片保留在第一基板的接触区域中。因此，该垫片与第一基板一体形成，并且为第一基板的接触区域的凸起。优选地，垫片可以布置在引入激光接合线的位置。这可以进一步减少在激光接合线的区域中基板之间保留的距离和/或改善接合结果或提高两个基板彼此的粘合性。
垫片可以具有至少5μm的厚度，更优选至少10μm的厚度，并且甚至更优选厚度为至少20μm。尤其是在垫片***激光接合线的区域中时，这是有利的。
如果垫片没有***待放置激光接合线的区域中，但是，例如与之相邻，如果垫片的厚度不超过5μm，则是有利的。例如，垫片可以具有优选为大于1μm，优选为2至3μm或更大的厚度。
在本发明的上下文中，还公开了一种气密连接装置，包括：第一金属基板、第二基板，该第二基板在至少某些区域和/或至少部分地对至少一个波长范围是透明的，其中，第一基板布置成通过接触区域与第二基板的接触区域相邻；以及具有至少一个流动区，用于接收来自激光接合线或结合点的熔融材料，其中，该激光接合线或者多个结合点用于将第一金属基板直接熔融接合到所述第二基板。
在这个方面，优选地，至少一个流动区布置为与激光接合线或多个结合点相邻。换言之，特别是在产生激光接合线的时刻，流动区布置成使得熔融材料可以流入。例如，流动区可以布置在激光接合线周围，并因此与其连通，因而在激光接合线上被加热到熔融状态的材料可以稍微流入流动区。在该过程中，熔融材料可以在流动操作期间遵循压力梯度。
例如，当引入第一基板和/或第二基板的激光接合线时，可以表现出膨胀，例如热膨胀。由于激光器仅局部加热材料，也就是说，材料在激光接合线周围保持固态，因此在激光接合线上的材料和激光接合线附近的材料之间可能产生较大的应力，并且可能产生裂纹，例如应力裂纹或空腔。通过提供流动区，熔融材料可以流入流动区，从而减少裂纹或空腔的产生。
更优选地，至少一个流动区、或者缓冲区或松弛区，设置在第一基板和第二基板之间，例如在接触区域处。
例如，当第二基板布置在第一基板上时，例如当两个基板中的一个或两个基板在接触区域的区域中或在面向相应的另一基板的一侧上均不具有平面时，可以在接触区域形成至少一个流动区。
特别优选地，流动区的形成是因为包括垫片，当第二基板布置在第一基板上时，允许两个接触区域以彼此限定的距离彼此叠置。在这个过程中，在没有垫片的区域中，在第一基板和第二基板之间形成的空腔可以预先配置或布置，使得在激光接合操作期间，它们可以用作材料流出的流动区。因此，所产生的激光接合线受到较小的应力，因而可能提供更强或更高的粘合力，同时可以将应力保持在第二基板之外，也就是说，在第二基板中形成的应力裂纹或空腔。
如果将两个基板的熔融材料混合在一起的区域指定为混合区，并且将激光接合线的与其相邻的区域指定再固化区，具体来说，再固化区为由激光接合线引入而可能引发产生裂纹或空腔的问题。当第二基板是例如蓝宝石之类的单晶时，则是特别不利的，其中，由于引入激光接合线而引起的损坏不能通过后来引入的不一致的、后续的激光接合线修复。因此，本发明的构思，尤其是流动区和/或垫片，可以使再固化区保持尽可能小，但同时允许混合区尽可能大，或最大限度地延伸至两个基板中。理想情况下，混合区与再固化区一样大，这样混合区完全叠置在再固化区上，并且没有可察觉的再固化区。在那种情况下，两个基板彼此的粘合性特别好，同时将裂纹或空腔的产生降至最低。
一种气密连接装置包括：第一金属基板、第二基板，该第二基板在至少某些区域和/或至少部分地对至少一个波长范围是透明的，其中，第一基板布置成通过接触区域与第二基板的接触区域相邻；第一激光接合线或第一组结合点，用于在接触区域之上或之内，将第一金属基板直接并紧接地接合到第二基板，其中，第一激光接合线或第一组结合点的一部分延伸至第一基板中，另一部分延伸至第二基板中，且将至少两个基板彼此直接熔融接合；第二激光接合线或第二组结合点，用于在接触区域之上或之内，将第一金属基板直接并紧接地接合到第二基板，其中，第二激光接合线或第二组结合点延伸至第一激光接合线或第一组结合点中，并且通过第一激光接合线或第一组结合点实现材料混合的更改或改善。
可以通过将相同的激光重新设置到之前的接合位置或与其类似的接合位置，实现这样的第二激光接合线，也就是说，新的激光聚合与已经设置或已经启动的焦点重叠。第二激光接合线的引入，特别是引入仍然温或热的第一激光接合线，也可以通过在激光发生器上使用双聚焦来产生。例如，可以使用分束器或衍射光栅，或者两个激光发生器。在这种情况下，将第二激光接合线引入第一基板和第二基板的仍然温的、特别是仍然是熔融的材料中。
例如，当激光发生器具有突发功能时，也可以产生这样的效果，也就是说，将激光能量引入仍然温、甚至仍然熔融的材料中，并且通过这种方式，可以在短时间序列中将重叠的多个激光光斑引入该装置。换言之，可以启动另一个焦点，或者可以以定义的时间间隔和/或以定义的空间距离，在第一激光接合线的焦点处引入第二激光接合线。
在本发明的上下文中，还公开了一种气密密封外壳，特别是具有如前详细描述的气密连接装置。该气密密封外壳包括：第一金属基板、第二基板，该第二基板在至少某些区域和/或至少部分地对至少一个波长范围是透明的，其中，第一基板布置成通过接触区域与第二基板的接触区域相邻。
该外壳还包括布置在第一基板和第二基板之间的至少一个功能区，特别是空腔。该外壳还包括至少一个激光接合线或多个结合点，用于在接触区域之上或之内，特别是在功能区周围，将第一基板直接并紧接地接合到第二基板，以气密密封该功能区。在这方面，激光接合线或多个结合点中的一部分延伸至第一基板中，另一部分延伸至第二基板中，并且通过激光接合线或者多个结合点将至少两个基板彼此直接、熔融地接合。
在气密密封外壳中，外壳的激光结合线可以环绕形成在功能区周围，以便对其进行密封。此外或作为替代，激光结合线与第一基板和第二基板之间的距离恒定地小于0.75μm，优选小于0.5μm，更优选小于0.2μm。
外壳的功能区可以具有气密密封的容纳腔，用于容纳待容纳的物体，例如电子电路、传感器或MEMS。
气密连接装置或气密密封外壳还可以在第一金属基板上、至少在激光接合线或在面向第二基板一侧上的多个结合点的区域上具有第一覆盖层或涂层。激光接合线或多个结合点特别地用于将第一金属基板直接并紧接地接合到第二基板。在这种情况下，优选地，在通过直接接合而将至少两个基板彼此气密连接之前，在第一金属基板上涂覆第一覆盖层或涂层。
对于气密连接装置或气密密封外壳来说，第一基板的材料和第一覆盖层或涂层的材料也可以在混合区和/或至少在第一基板的靠近表面的区域中混合。
此外，对于气密连接装置或气密密封外壳来说，通过第一覆盖层或涂层的材料来改变混合区中的微观结构的形态是特别可能的。在混合区，可以至少在某些区域中形成至少包括第一金属基板和第一覆盖层或涂层的材料的合金。
优选地，上述合金可以形成共晶。
密封连接装置或密封外壳的第一金属基板也可以包括铁、钢或含铁合金或由其组成。第一覆盖层或涂层也可以包括碳或由碳组成。
对于气密连接装置或气密密封外壳来说，第一覆盖层或涂层的混合材料也有可能使第一基板和第二基板之间的结合固结。
对于气密连接装置或气密密封外壳来说，特别是在通过直接接合至少两个基板而将其彼此气密连接之前，至少在激光接合线或在面向第一基板一侧上的多个结合点的区域中，将第二覆盖层或涂层布置在第二基板上，特别地，以便直接并紧接地将第一金属基板接合到第二基板。
如上所述，在第二基板上的第一覆盖层或涂层或第二覆盖层或涂层可以包括或由一种组合物组成，通过该组合物，可以在第二基板的靠近表面并相对于第二基板的表面垂直延伸(至少达到一个深度DoL)的区域中的第二基板内产生压应力。
第二基板的材料和第二覆盖层或涂层的材料可以在混合区和/或至少在第二基板靠近表面的区域中混合或被引入。
气密连接装置或气密密封外壳的第二基板还可以包括或由一种材料组成，在这种材料中，能够将至少接近表面的压应力引入压应力区Ds，并且第一覆盖层或涂层包括或由一种材料组成，这种材料能够将压应力特别地通过离子交换引入到第二基板的材料中。
在这个方面，第二基板的材料可以包括玻璃、特别是钠钙硅酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃或由其组成。第二覆盖层或涂层的材料还可以包括适合于放弃可交换离子的化合物，特别是钠和/或锂化合物，尤其是硝酸钠和/或者硝酸锂。
第二覆盖层或涂层的混合材料或引入的材料能够实现第一基板和第二基板之间的结合的固结。
同样在本发明的范围内的是一种用于生产至少两个部件的气密密封组件的方法，该方法包括以下步骤：在第二基板上平面地布置至少一个第一金属基板，其中，至少两个基板彼此相邻地布置或者彼此布置在其上，从而在至少两个基板之间形成接触区域，其中，第一基板与第二基板接触，并且其中，第二基板包括透明材料。该方法还包括：通过在至少一个接触区域的区域中，将至少两个基板彼此直接接合，从而将至少两个基板彼此以气密密封方式连接，形成混合区，其一部分延伸至第一基板中，另一部分延伸至第二基板中，并且将至少两个基板彼此直接熔融接合。
在根据该方法的过程中，在将至少一个第一金属基板平面地布置在第二基板上之前，在第一基板上布置第一覆盖层或涂层。
在将至少一个第一金属基板平面地布置在第二基板上之前，在第二基板上布置第二覆盖层或涂层可能也是有利的。
在这个方面，第一覆盖层或涂层以及第二覆盖层或涂层的名称不限于两个覆盖层或涂层。在本公开的范围内，各个实施例还可以仅包括其中的第一覆盖层或涂层或第二覆盖层或涂层。
接触区域可以理解为待接触的两个基板的相互倾斜表面的平面。触碰接触表面是指两个基板之间的距离非常小、以至于无法再通过视觉测量的接触区域的子区域。最后，在本发明的上下文中，定义了一个良好区域，在其中，如在下文描述的，基板之间的距离足够小、或者两个基板实际接触。通常，在这个方面，接触区域大于或等于良好区域，而良好区域又大于或等于触碰接触区域。第一基板和第二基板均可以具有至少一个接触区域。接触区域也可以理解为在第一基板和第二基板之间存在的二者接触的平面。
换言之，首先，两个基板中一个布置在另一个上，即，例如，将一个堆叠在另一上，其中由于重力，通常为第一基板的上部压着第二基板。在这种情况下，上方或下方的方向只是描述性的，因为基板当然可以在空间中处于任何方向，甚至相邻的布置也不会超出保护范围之外。这两个基板通常在其延伸较大的一侧而彼此依靠布置。
如果两个基板具有绝对平面的形式，也就是说根本没有凹陷、凸起或弯曲，这种绝对平面的情况只能在理论上实现，那么第一基板和第二基板将在其整个表面积上彼此触碰接触。因此，两个基板将在相互面对的表面的所有点上彼此接触。总的来说，在现实结构中，这是不可能实现的。相反，即使只是在很小的程度上，基板仍然是圆顶的、倾斜的、弯曲的，或者是有凹陷或凸起的，因此只有在极其特殊的情况下才能实现完全的接触。在这个方面，形成了基板彼此接触、或者基板之间的距离小于一定程度的触碰接触区域(例如，定义为“良好区域”，如下所述)。
如果直接将一个基板相邻地布置在另一个基板上或者彼此布置在其上，就意味着将至少两个基板中的一个布置在另一个上、或彼此施加，从而使得它们在其整个表面区域上彼此依靠，特别是没有其它材料或层存在或***在至少两个基板之间。由于技术原因，可能无法避免基板之间非常小的气囊或诸如灰尘颗粒的杂质。这也可能是由于即使在基板之间的微区域或基板层的表面上也可能存在不平整。例如，如果由激光器产生的接合区或激光结合线优选地提供4-25μm之间的高度HL，由于可以桥接两个基板之间可能出现的距离，所以可以通过激光结合线确保气密密封。
其中一条激光结合线或该激光结合线可以以距离DF围住整个功能区域。整个功能区周围的距离DF可以是恒定的，因此，激光结合线在所有侧面上以大约相同的距离布置在功能区周围。根据使用情况，距离DF也可以变化，例如，如果多个外壳在共同的工作步骤中接合，或者如果功能区具有圆形或任意形状并且将激光结合线画成直线，则在生产方面可能更有利。即使空腔具有光学特性，例如以诸如周棱锥的透镜的形式成型，激光结合线也可以围绕空腔形成，并且可能与空腔有不同的距离。外壳还可以包括多个空腔。
该方法还可以包括以下步骤：通过确定至少两个基板之间的距离分布来检查具有至少两个基板的气密组件。该方法还可以包括以下步骤：确定用于检查组件的机械强度或气密性的第一结合质量指数Q1。
第一结合质量指数Q1由Q1＝1–(A–G)/A确定。在这种情况下，A表示接触区域的面积，G表示良好区域。良好区域G特别地对应于触碰接触区域；良好区域G表示接触区域的一部分，在其中，基板之间的距离小于5μm，优选小于1μm，更优选小于0.5μm，最优选小于0.2μm。结合质量指数Q1可以大于或等于0.8，优选大于或等于0.9，更优选大于等于0.95。
接触区域具有有用区域N，用于计算第一结合质量指数Q1。Q1由Q1＝1–(N–G)/N确定。
在该方法的上下文中，可以检测出通过对具有基板叠层的至少一个接触区域辐射输入的基板叠层进行辐射而产生的辐射反射。换言之，辐射或照射基板叠层，从而由于辐射输入，在基板的表面上产生了辐射反射。这种辐射反射可以是辐射输入的反射，其在其中一个表面上有某种程度的反射。在有两个基板的情况下，其中第一基板是金属的，已经发生这种反射的三个表面可能与此目的相关。这些表面是第一金属基板的顶侧、第二金属基板特别是透明基板的内侧和第二基板的外侧。
换言之，第一基板具有与周围环境对齐并且具有基本上平面或平坦形式的外侧或外部平坦侧。与外平坦侧接壤的圆形窄侧，通常与外平坦侧成直角定向，并且配置成例如围绕外平坦侧的边缘延伸。在一个示例中，可以将第一基板描述为板或块，具有两个大面积的侧面(即，外侧和内侧)以及布置在大面积侧面之间的四个较小侧面，特别地，这些较小侧面垂直于两个大面积的侧面并且与大面积的侧面接壤。在那种情况下，四个较小侧面共同形成圆形窄侧面，顶侧形成第一基板的外部平坦侧面。通常，顶侧的表面积比圆形窄侧面的所有的较小侧面加起来还大。这些关于尺寸和比例的陈述也可以对类推适用于第二基板。
在两个基板触碰接触的区域中，两个基板的内侧没有反射、或者没有明显的反射，因此这一部分相对较小。然而，如果两个基板分开，那么在两个基板之间存在距离，两个基板在这部分区域中不接触，那么在任何一种情况下，一部分在两个基板的所有三个表面上的辐射输入被反射。在有更多基板的情况下，例如三个基板，可以相应地考虑更多的表面。
根据从基板叠层入射到测量或观察装置中的辐射反射，确定基板叠层的接触面的第一结合质量指数Q1。
例如，在第一基板和第二基板彼此接合之前，确定第一结合质量指数Q1。
该方法还可以包括以下步骤：确定气密接合组件的接触面的第二结合质量指数Q2，其中特别地，Q2大于Q1。更特别地，Q2/Q1大于1.001。
优选地，辐射反射产生图案，特别是干涉图案，并且更特别地，该图案是由辐射输入与外壳的至少一个接触区域中的反向散射的叠加产生的。在那种情况下，可以配置测量或观察装置，识别或检测干涉图案，并能够从中计算或推导两个基板之间的距离。
来自辐射反射的图案可以具有其中图案围绕一个或多个缺陷延伸的布置。换言之，图案可以特别地布置在至少两个基板不触碰接触的那些地方的周围。在这种情况下，使用测量或观察装置来定位至少两个基板不触碰接触的位置是特别简单的。这里的缺陷的特征可以是，在这些缺陷处，基板之间的距离大于5μm，优选大于2μm，更优选大于1μm，大于0.5μm，或者优选大于0.2μm。换言之，缺陷定位在特别针对不满足良好区域G标准的点上。在这种情况下，至少两个基板之间的接触区域可以完全划分为良好区域G和缺陷区域F。
在一个例子中，可以从牛顿环形式的干涉图案中识别对应的区域分配。如果辐射输入设定在可见光范围内，例如λ＝500nm，则每个牛顿环的高度差为λ/2＝250nm。例如，如果将是否出现三个牛顿环设定为确定是否有良好区域存在的边界标准，那么在对来自外壳的辐射反射的光学图像分析中，被定义为良好区域的区域可以是基板之间的距离小于或等于3*λ/2＝750nm的区域。
该方法还可以包括以下步骤：通过激光在混合区引发等离子体放电，以准备激光接合操作。
本发明的范围还包括通过上述方法生产的外壳。
根据本发明的连接装置或根据本发明所述的密封外壳可以以这样的方式使用，即用于与生物材料，尤其是与植物、人或动物细胞接触或触碰接触。例如，外壳可以与生物材料一起生长。因为气密连接装置可以方便地配置为不包含有毒和/或致敏物质，所以也不会释放这些物质。因此，优选地，气密连接装置或外壳布置及配置成不会对生物材料施加破坏作用。有利地是，根据本发明，当连接装置与人体或动物体或植物材料接触时，例如在并入其中和/或应用于其中时，具有降低过敏反应的潜质。
根据本发明，连接装置的示例性应用为医用植入物，特别是医用体内传感器和/或可穿戴设备，在操作状态下应用于或布置在人体或动物体或其它植物材料中。通常的可穿戴设备是健身追踪器和智能手表，即，特别是可以测量或监测身体状态或生理(物理)参数的电子设备。当然，进一步的应用是可能的，并且同样包括在本发明中，例如可以影响生理(物理)参数的这种可穿戴设备，或者其它应用。
以下将基于示例性实施例并参考附图更详细地对本发明进行描述，其中相同和相似的元件设置了相同的附图标记，并且可以将各种示例性实施例的特征彼此结合。
附图说明
具体如下：
图1示出了气密装置的第一实施例。
图2示出了气密装置的平面图，此处是气密装置的形式为具有功能区的外壳。
图3示出了具有作为空腔的功能区的气密装置的横向剖视图。
图4示出了一个实施例中接合区的详细说明的横向剖视图。
图4a示出了另一个实施例中接合区的详细说明的横向剖视图。
图5示出了另一个接合区的详细说明的横向剖视图。
图6示出了具有接合区的气密装置的横向剖视图。
图7示出了具有垫片的基板叠层的横向剖视图。
图8示出了具有垫片的气密装置的横向剖视图。
图9示出了接合气密装置的数码照片。
图10示出了具有多个激光光斑的气密装置的横向剖视图。
图11示出了具有多个激光光斑和垫片的气密装置的横向剖视图。
图12示出了用于生成激光接合的激光装置。
图13至图17示出了各自接合的基板叠层的显微图像。
图18示出了用于评估可以实现气密性的样品的摄影再现。
图19示出了质量因子测量的示意图。
图20示出了用于质量因子测量的流程图。
图21示出了关于确定质量因子的各个步骤的流程图。
具体实施方式
参考图1，示出了根据本发明的气密组件1的第一实施例，其中，第一金属基板3布置在电介质4的下方。电介质4或第二基板4放置在金属基板3上，使得电介质4通过其内侧11位于第一基板3的内侧12上。因此两个基板3、4彼此接触。根据特定的表面光洁度(参见例如图6)，接触区域可以构成整个相应的内侧11、12，和/或基板3、4可以平面地彼此接触。基板3、4也可以仅部分地或在某些区域中触碰接触。当基板3、4中一个堆叠在另一个上时，重力使得两个基板3和4之间具有最小量的触碰接触，除非通过例如垫片35(参见例如图7)将它们分开。
在图1的示例中，引入三条激光接合线6a、6b、6c或结合点6a、6b、6c，以便将两个基板3、4彼此接合。接合点/线6a、6b、6c沿基板3、4的侧面设置，其中，通过激光将接合点从上方(相对于附图)***(参见图12)。此处，焦平面设在内表面11、12的区域中。优选地，将焦平面设为已经位于金属基板3中，例如偏移10至20μm进入金属基板3，也就是说在金属基板3的内表面12下方10至20μm。可以具有这样的效果，即，接触平面15中的激光束6a、6b、6c达到期望的宽度，优选为4μm±1μm，更优选为4μm±2μm，更优选为4μm±3μm。也可以通过透镜上游的相应射束成形达成该宽度。
如图1所示的情况，当两个基板3、4彼此叠置，并且它们的内侧11、12直接邻接时，也就是说，特别是在平面的触碰接触中，接触平面15也就等同于两个内侧11、12，如图1中所示。
图1已经示出了三条激光接合线6a、6b、6c，一条偏置交叠在另一条上，因而激光接合线6a、6b、6c也相互作用。在这方面，可以根据目标产生或实现各种效果。例如，激光接合线不能在分别都温的状态下叠置的，而是仅当在前的激光接合线6a已经冷却时才将下一条的激光接合线6b***。此时激光接合线的冷却过程进行得非常快，因为只输入了极少量的热能，而且主要是由于金属基板3的金属材料具有优异的导热性。通过第一激光接合线6a，将两个基板3、4的材料彼此混合，并且将可能存在的不平整和间距(气隙26)熔融桥接。根据表面的质量，例如，在待接合的接触区域15的区域中发生高达5μm的大的气隙26的情况下，此时利用第一激光接合线6a的接合可能刚好不足。然而，由于接触区域15的待接合区域通过引入第一激光接合线6a而闭合，如果预先存在气隙26，则气隙26闭合，而且至少材料已经“混合”，因此通过引入第二激光接合线6b以及如果合适的话引入第三激光接合线6c，可以实现基板3、4的两种材料的最佳进一步混合。
图2示出了气密组件1的平面图，其中，将激光接合线6a、6b、6c引导至功能区2的四周。图中，为了简化起见，示出了常规的三条激光接合线6a、6b、6c，但也可以***更少或更多的激光接合线6、6a、6b、6c。将激光接合线6a、6b、6c引导至功能区域2的四周，以便气密密封功能区域2。在这种情况下，激光接合线周围的熔融区具有宽度w。例如，可以将诸如电子电路的待容纳物体5布置在功能区域2中(参见图3)。
图3示出了具有气密组件1的气密外壳9，其中，空腔2气密密封。通过将三条激光接合线6a、6b、6c引入空腔2的四周，从而以完全闭合的方式将第二基板4气密地接合到第一基板3并建立不可分离的结合。与图1相比，相同的附图标记表示相同的部件。
图4示出了激光接合线6或者结合点6的激光接合点的详细说明，通过这些重要的详细说明，可以解释本发明广泛多样的改进。在本申请人已经在国内流传的已知接合方法的背景下，本发明涉及基板3、4之间的各种接合工艺后续的进一步发展和优化。本发明的重点在于结合或接合两个不同的基板3、4，特别是在金属基板3和电介质4的情况下，特别地，对于玻璃、玻璃陶瓷、蓝宝石等。在这个方面，必须考虑不同材料迥然不同的CTE值，尤其是不同的脆度等。例如，在接合材料时，可能会在电介质4中出现不希望的裂纹、甚至孔或孔隙。部分是由于在激光接合线6中，由于激光将热量超快速地输入到电介质4而发生的热膨胀而产生的。它们会造成相当大的损坏，使得第二基板4很容易从第一基板3上断开，也就是说，第二基板的材料“在接合线附近”断开。然而，除了机械特性外，此类裂纹还可能损害光学特性，危害已建立的气密性。因此，应当特别有效避免这些裂纹67和孔隙68。
图4的横向截面中所示出的激光接合点6具有混合区62，该混合区62延伸到金属基板3和电介质4中，并且在此过程中还桥接了所绘制的气隙26。例如，在激光接合点6的区域中，气隙26的尺寸应小于或等于5μm，以确保激光接合点6的充分产生。为此，例如，重要的是，首先通过***激光来引发激光接合点6中的等离子体，该等离子体可能不能桥接更大的间隙。反过来，等离子体激发又是能够通过激光向激光接合点6施加相当数量的点状热量的先决条件。图4的示例示出了电介质4(第二基板)中的再固化区64，该再固化区延伸很长一段距离进入第二基板4。因此，这代表了一种不利的情况，这种情况已经导致了许多裂纹67和孔隙68。然后，还应在成品中使用例如显微镜检验作为第二基板4中材料改性边界的再固化区的边界66。
图4的示例中没有示出混合区62下方的再固化区，也就是说在第一基板3中，因为首先要解释在电介质4中的影响(然而，为此参见图5)。在混合区62中，当第一基板3的材料和第二基板4的材料同时转换到熔融状态时，两种材料混合。在简单的情况下，基板3、4的两种材料具有足够的亲和性，结果是，由于在混合区64中的混合，已经建立起了足够的粘合、以及第二基板4在第一基板3上的足够的保持力(反之亦然)。
第一基板3可以包括，例如，铜、银、金、铁、铝、钛或其它例如钢的合金，该列举并非详尽无遗。
在(后面的)激光接合区6的区域中，可能存在小于或等于0.5μm的气隙26。当接触区域15中的距离小于或等于0.5μm时，接触区域15也被标记为例如良好区域G。
在仅有一个激光接合线6、6a、6b、6c或结合点的情况下，激光接合线的宽度W大致对应于由激光发生器产生的接触区域(15)中的光束宽度2W激光(参见图12)。对于N条平行激光接合线6、6a、6b、6c来说，所产生的激光接合线的宽度W通常小于或等于接触区域(15)中的光束宽度2W激光的N倍，因为例如存在激光有源区域的重叠。Hm描述混合区62的高度，Hr描述再固化区64的高度。理想情况下，Hm大于或等于Hr；然而，为了明确地示出该关系，在图4的示例中显然不是这种情况。
图4a示出了另一个实施例中接合区的详细说明的横向剖视图，其中，特别是在通过直接接合将至少两个基板3、4彼此气密连接之前，在第一金属基板3上至少在激光接合线6、6a、6b、6c、6d或面向第二基板4的一侧上的多个结合点的区域中布置第一覆盖层或涂层70，特别地，以便直接并紧接地将第一金属基板接合到第二基板。
可以通过各种方法来涂覆覆盖层或涂层70，包括例如物理和/或化学沉积方法，例如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积方法或ALD方法(原子层沉积)，并且特别地，也可以通过例如丝网印刷或3D打印这样的印刷技术涂覆覆盖层或涂层作为局部结构。另一种形式的应用可以在将基板漂浮在液态金属上的同时进行。
通过本情况中描述的接合方法，第一基板3的材料和第一覆盖层或涂层的材料能够在混合区62中和/或至少在第一基板3靠近表面的区域中混合。
在这个方面，有利地并且特别地，可以通过第一覆盖层或涂层的材料来改变混合区中的微观结构的形态。
在一些实施例中，可以在混合区中至少某些区域中，形成至少包括第一金属基板3和第一覆盖层或涂层的材料的合金。
特别有利的是，当相应量的涂层或覆盖层可用于接合操作时，该合金可以形成共晶。通过选择第一覆盖层或涂层的厚度D1可以实现这个量。例如，该厚度D1可以在0.1至5μm之间。
优选地，第一金属基板3可以包括铁、钢或含铁合金或由其组成，并且第一覆盖层或涂层可以包括碳或由碳组成。通过这种材料的选择，可以在混合区62中或其上提供局部较高含碳区域。
在不受一般性限制和不受上述示例限制的情况下，可以通过第一覆盖层或涂层的混合材料实现第一基板和第二基板之间的结合的固结。
在这个方面，在本公开的范围内，固结是指在接合操作之后分离接合的基板3、4所需的力的增加。可以在垂直于这些基板所接触的基板3、4各自的表面引入这些力，因此可以确定和规定抵抗拉开的强度，或者相对于该表面横向地引入，那么另外的情况是，可以确定和规定相对于成比例剪切力的强度。
关于本案中公开的第一覆盖层和第二覆盖层或涂层，固结被理解为在使用该第一覆盖层和/或第二覆盖层或涂层的接合连接的情况下，与不使用第一覆盖层和/或第二覆盖件或涂层的接合连接相比，前述力的增加。
作为替代或附加，特别是在通过直接接合而将至少两个基板3、4彼此气密连接之前，在第二基板4上至少在激光接合线6、6a、6b、6c、6d或面向第一基板3的一侧上的多个结合点的区域中布置第二覆盖层或涂层71，特别地，以便将第一金属基板3直接并紧接地接合到第二基板4。
第二基板4上的覆盖层或涂层71可以包括一种组合物或由其组成，通过该组合物，可以在第二基板4内的压应力区Ds中、第二基板4的靠近表面并相对于第二基板的表面垂直延伸(至少达到深度为DoL)的区域中产生压应力。
在优选实施例中，将第二基板3的材料与第二覆盖层或涂层71的材料混合或引入混合区62和/或至少在第二基板4的靠近表面的区域中，由此可以形成相应的局部压应力区。在这个方面，第二基板4包括或由这样的材料组成，在该材料中，至少可以将靠近表面的压应力引入压应力区Ds，并且第一覆盖层或涂层包括或由能够(特别是通过离子交换的方式)将压应力引入第二基板4的材料中的材料组成。一些专利文献描述了这样的玻璃和/或玻璃制品以及用于将压应力引入压应力区Ds的材料，例如在专利文献US2018/0057401A1、US2018/0029932A1、US2017/0166478A1、US9908811B2、US2016/0122240A1、US2016/0122239A1、US2017/0295657A1、US8312739B2、US9359251B2、US9718727B2、US2012/0052271A1、US2015/0030840A1或者DE102010009584B4以及CN102690059A。
举例来说，第二基板的材料通常可包括玻璃、特别是钠钙硅酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃，或由其组成，并且第二覆盖层或涂层71的材料可包括适合于释放可交换离子的化合物，特别是钠盐和/或锂化合物，尤其是硝酸钠和/或硝酸锂。
这里，也可以使第二覆盖层或涂层71的厚度优选为0.1至5μm，并且，这里也可以通过第二覆盖层或涂层71的混合或引入的材料来固结第一基板和第二基板之间的结合。
图5示出了另一个实施例的激光接合线6的详细说明视图，并且再次地，其它图中使用的相同附图标记同样用于指定相同的特征。在该实施例中，激光接合线6另外还具有在第一基板3中混合区62下方延伸的再固化区69。应该假设混合区62直接融合到相应的再固化区64、69中。这里，混合区62的区别在于，存在材料的混合，也就是说，混合区62包括第一基板3的材料和第二基板4的材料。然而，也可以将基板3、4的材料例如以切片4a或枝晶4b的形式引入相应的另一个基板，并且也可能对其进行观察和调节。也可以将第一基板3的金属材料例如以液滴3a的形式引导至第二基板4中。这样的液滴3a可以被“引导”到第二基板4中多微米处。
图5中所示的枝晶4b可能特别令人感兴趣，因为这样的实施例，使得能够实现两个基板3、4彼此粘合性的显著改善。在这个方面，当枝晶4b以互锁方式与另一基板的材料啮合或以与垂直线成一定角度***时，它可能充当锚或钉。在这个方面，例如，不同基板3、4的两种材料彼此几乎没有亲和性，并且即使在熔融状态下也不会彼此粘合。在那种情况下，混合区62中的这种枝晶4b或互锁啮合，可能是在两个基板3、4之间设置粘合作用或保持力的最佳选择。
参照图6，示出了在组件1的一侧具有激光接合线6。在该示例中，在激光接合线6的接触区域15中的气隙26刚好小到足以引入激光接合线6，但是在内侧11、12的其它区域，由于表面的不平整度31、32，气隙较大。在这个方面，凹陷31和凸起32对于引入激光接合线6都是不利的。原则上，已经发现，当表面11、12是光滑的，例如平均粗糙度为0.1μm或更小时，是有利的。这一点起初令人惊讶，因为特别光滑的表面反射良好，因此很难通过激光在组件中引入能量沉积。
图7示出了尚未接合的基板叠层1的实施例，其中，垫片35***基板3、4之间，以便在基板3、4之间设置限定的距离。在本发明的范围内，已经表明，只要基板3、4在待接合的接触区域15中的区域之间的距离足够小，例如小于5μm，最好小于2μm，优选小于0.5μm，气隙26就是可以容忍的。图7的示例还表明，使用垫片35可以很容易地补偿基板3、4甚至更粗糙的不平整度，因为不再需要通过内侧11、12之间的平面接触来建立基板之间的距离。此外，气隙26可以承担另一项任务，因为它提供了一个流动区40，当材料熔融时，基板3、4的材料、此时特别重要的是基板4的材料，可以进入该流动区。以这种方式，如果合适，可以减少或者甚至完全避免第二基板4中的裂纹和间隙。
图8示出了图7的示例性实施例，其中，在接触区域15的区域中的左侧引入了激光光斑6。在此，第二基板4的材料已经流入流动区40。在混合区62，第一基板3的材料与垫片35的材料以及第二基板4的材料混合。混合区62既延伸到第一基板3中，又延伸到第二基板4中。考虑到用于垫片35的材料的适当选择，即使在例如选择与第一基板3的材料及与第二基板4的材料具有某种亲和性的材料的情况下，也可以进一步提高粘合特性。
流动区40也可以设置为其中一个基板3、4(未示出)中的凹槽。有利的是，流动区40沿着预期的激光接合区延伸，因而材料可以不断地流入流动区40，以便吸收压力峰，或者甚至不允许它们在第一处形成，从而减少裂纹和孔隙67、68的产生。
图9示出了与图6相对应的气密组件1的摄影图示。已经消除了可能损害组件1的气密性的不平整性，例如划痕31或毛刺32。
参照图10，更详细地解释本发明的另一个方面。示出了用于连续生成激光接合线6的多个激光光斑的序列，光斑1、2、3、4、5被接连***。在这种情况下，由于光束聚焦的宽度w大于目标点或激光光斑之间的距离d，因此此处的光斑生成的光斑是温热的，并且部分重叠。这使得在混合区62中的混合以及因此产生的粘合可以实现进一步的改善。
如果不把图10中所示的激光光斑认为属于某个激光接合线6，而是属于5个不同的激光接合线6、6a、6b、6c、6d，这些激光接合线***彼此相邻地材料中，则在所有其它方面都实现了类似的效果。在这两种情况下，气密性和/或将基板3、4彼此保持在一起的保持力得以增强。
接着，图11示出了另一个实施例，同样的情况是，将多个激光光斑6***接触区域15中，此时，通过垫片35将两个基板3、4布置为彼此间隔开。当例如将一个或多个垫片35制成足够小时，即，例如，薄于5μm(例如，以膜、金属箔或气相沉积、溅射在其上或以光刻玻璃层的形式)时，可以通过激光直接桥接剩余的气隙26。对与相应的在前的激光光斑部分重叠的后续激光光斑来说，此处气隙不再是障碍，因为气隙已经部分桥接或闭合。在距离设置得更大时，垫片35可以用作激光接合过程的“起点”，并且可以将其熔化(如图6所示)。另外的激光光斑部分地与第一个“起始点”重叠，因此也可以在基板之间的较大距离处生成。这也使得基板之间大于5μm的距离可以桥接，例如大于10μm，甚至高达20μm甚至更大的距离。此处激光光斑的高度可以设为50μm，甚至高达例如100μm。例如，从一个激光光斑到下一个激光光斑的距离d可以设为d＜10μm，优选d＜6μm，更优选d＜4μm。
在图11的示例中，由于垫片35，相互作用区62在更大程度上被保持在第二基板4之外，因此混合区62仅略微延伸到第二基板4中。例如，混合区62的穿透值可以设为仅1μm±0.8μm。在这种情况下，特别地，第二基板4中的再固化区64可以完全或大部分消失，并且混合区62仍然可以延伸到第二基板4中足够深处以确保结合。
图12的左侧描绘了用于在气密组件1中产生激光光斑6的激光发生器80。在这个可能的实施例中，处理头801包含倾斜45°的反射镜802和铭文透镜803。此处，处理头在平行于激光源806的激光束的x方向804上移动。与此相对，装置1或基板叠层垂直于分离处理台的y方向805上地移动。此外，在图12的右侧，针对三条激光接合线6a、6b、6c在分别还温暖时引入气密组件1中的情况，绘制了热输出的强度分布82。侧面的激光接合线6a、6c可以在中间接合线6b中产生进一步的密集混合。
图13示出了生成的气密组件1的显微照片，使用铝制成第一基板3，蓝宝石制成第二基板4。实际上仅仅在第二基板4中就已经成功地实现了混合区62的出现，并且可以在很大程度上防止在第二基板中产生裂纹或孔洞。可以清楚地看到枝晶4b，其中，蓝宝石4已经穿透或混合在第一基板3的金属中和在再固化区69中。这可以显著地增加将蓝宝石4保持到铝3的保持力。还可以在第一基板3的再固化区69中识别蓝宝石的颗粒4a。
图14示出了另一张显微照片，图13中所示的组件被放大显示，并再次显示为假色图。枝晶4b的产生非常令人惊讶，可以说是开创性的。出于这个原因，申请人的这一令人愉快的新开发项目将通过各种图示尽可能完整地呈现出来。然而，总的来说，所产生的连接的质量和第二基板4中再固化区64的显著减少也是强有力的指标，表明本发明可以为产品在更广范围铺平道路。
图15示出了另一张显微照片，选择钢为第一基板3，蓝宝石为第二基板4。在这个示例中，可以看到蓝宝石4中的混合区62上方清晰的再固化区64，还有清晰的裂纹67。在这个例子中，蓝宝石没有穿透钢。为此，通过光束设置，可以在第一基板3上产生具有激光光斑6的粗糙、互锁表面，从而提供互锁结构37，这同样增强了气密组件1的粘合性。
图16示出了另一张显微照片，选择钛为第一基板3，蓝宝石为第二基板4。在该示例中，同样可能已经具有这样的效果，即在第二基板4中不存在明显引人注意的再固化区64，因而在第二基板4中几乎没有引入应力或裂纹67。在混合区62中，第一基板3的材料已经惊人地被引导到第二基板4中，并且在那里形成梳状结构，其同样具有气密组件1的非凡的、互锁啮合的效果。
图17最后示出了另一张显微照片，选择铜为第一基板3，蓝宝石为第二基板4。在这个示例中，实际上也可以消除第二基板4中的再固化区64。在该示例中，可以看到已经穿透到第二基板4中几微米的液滴3a，也可以看到已经穿透第一基板3的第二基板的枝晶4b和熔融部分4a。在该示例中，也可以显著地提高粘合性。
在本发明的范围内，还进行了一系列测量以确定气密性。在这个方面，对于61个样品1a，确定了相应样品1a的泄漏速率(毫巴x升/秒)。图18以示例的方式示出了用于确定泄漏率的铜样品1a，其中将蓝宝石盘4激光接合到金属部件3。
泄漏率是通过喷涂技术确定的。例如，在标准压力或在低压环境(真空)中，氦气适合于将气体喷射到样品上并测量可能扩散到样品1内部的情况。已经证明，样品1a的外侧和内侧之间1巴的压力差是有利的。测量了各种金属样品1a，特别是通过将蓝宝石盘4布置在金属部件3上并用激光将其接合而制成的气密组件1。将样品铝、样品钛、样品钢和样品铜作为金属部件3测量，其中，每个样品都由激光接合到蓝宝石基板4上。用于检查气密性的设备的测量下限是在1×10-9毫巴x升/秒的泄漏率。可以假设，通过喷雾测试的应用以及达到1×10-7毫巴×ls-1或更小，优选1×10-8毫巴×ls-1或更小、更优选1×10-9×ls-2或更小的泄漏率，实现了完全的密封性。下表通过示例示出了12个样品1a，其中，用于生产气密组件1的金属部件3在表示为“Al”的三个样品的情况下由(基本上)铝组成，在表示为“Ti”的样品的情况下(基本上)由锡组成，在表示为“St”的样品的情况下(基本上)由铁组成，在表示为“Cu”的样品的情况下(基本上)由铜组成。
Figure BDA0004216521440000251
因此，在此再现的所有样品1a在先前定义的含义内被指定为气密的。特别地，这里应该强调的是，具有铝和钢的样品具有如此小的泄漏率，以至于在给定1×10-9×ls-1的较低测量范围限制的情况下，不再可能通过所使用的设备来进一步解析它们。因此，实际实现的气密性优于测量范围下限，因而小于1×10-9×ls-1。
可选地，所创建的气密组件1的质量应该是可检查的。为此，在任何情况下，在引入激光接合连接之前，在激光接合连接的区域中建立距离分布都是合适的。为了便于理解，图19示出了基板叠层9的详细说明，其中可以看到故障区域17、触碰接触区域18和良好区域19。双向箭头21表明缺陷区域17的最大高度的位置。
辐射输入22针对基板叠层9，其中，在缺陷区域17中，在第一基板3的内侧11和第二基板4的内侧12，辐射输入均被反射。可以通过检测器30检测辐射反射24、24a。在这种情况下，辐射反射24和辐射反射24a所走路径的差异产生干涉图案，干涉图案是由两个辐射反射相对于彼此产生的。对于透明基板(4)来说，涉及菲涅耳效应，即，例如反射。对于没有抗反射涂层的玻璃来说，例如，在每种情况下，反射可以达到每个界面大约4％的。对于金属基板(3)来说，反射是由于抛光表面产生的。在这种情况下，辐射输入22包括单色光。因此，可以读取干涉图案，特别是牛顿环，根据这些干涉图案，可以获得基板之间距离的大小。
图20示出了用于生产或检查基板叠层的气密组件的方法的步骤。在第一步骤100中，将第一基板平面地布置在第二基板上。在第二步骤110中，根据辐射反射的检测，确定基板叠层9内的间隙的高度分布，该辐射反射是通过在基板叠层9的至少一个接触区域上用辐射输入22照射基板叠层而产生。在步骤120中，根据高度分布，确定结合质量指数Q1。在判定步骤130中，如果在步骤120中确定的结合质量指数Q1大于规定的、允许的阈值Q1阈值，则确定基板叠层在这种情况下可以被释放用于进一步处理，即，特别是用于借助于激光接合线6的激光接合。然而，如果Q1小于所实现或期望的Q1阈值，则在步骤135中，例如对基板叠层9进行再加工，即，将其拆开，如果合适的话进行再清洁，或者供给，以进行某种其他类型再利用。
接着在步骤140中，激光接合基板叠层1以形成一个或多个外壳。随后，在步骤150中确定所附接的基板叠层1的基板叠层内的间隙的第二高度分布，并且由此在步骤160中计算Q2。在步骤170中，确定Q2是否大于为Q2规定的阈值Q2阈值。例如，Q2阈值小于或等于Q1阈值。优选地，在步骤170中，同样地确定或检查Q2是否无论如何都等于或大于Q1。如果满足这两个条件，则可以在步骤180中进一步处理接合的一个或多个外壳1，例如，可以在分离线8处将多个外壳1从晶片叠层9分离。相反，如果在步骤170中指定的两个条件中的一个或两个条件没有、或都没有满足，则在步骤175中，可以引入对基板叠层9进行替代性的进一步处理；在这种情况下，例如，可以对故障区域F17进行标记，或者可以供给晶片叠层9以进行回收。
图21描述了可以执行的一些步骤，以计算结合质量指数Q1和/或Q2。在步骤121中，首先通过例如为此目的定制的操作计算机，获得来自检测器30的图像数据。在步骤122中，将在步骤121中获得的图像数据转换为灰度图案，或者从图像数据中提取红色通道。可以借助于图像处理功能进行处理，如在同样通过步骤121获得图像数据的同一计算机上运行。通过步骤123，在来自检测器30的记录的图像中，例如以角识别的形式，确定基板叠层3、4、9的物理边界。在步骤124，如果有必要的话，可以对视角进行矫正或均衡。在步骤125中，例如在基板叠层的区域中，可以提高对比度。在这种情况下，例如，可以简单地减去最暗的灰色背景值，并从黑白图像生成灰度图像。最后，在步骤126中，根据通过检测器30获得的图像数据，例如基于建立的牛顿环，计算高度分布。之后，在步骤127中，可以标记和整合其中已经建立了临界高度或分布的区域，这尤其涉及已经被建立为如故障区域F17的区域。最后，在步骤128中，根据如上所述校正或改进的图像数据计算相应的Q因子Q1或Q2。
因此，通过本说明书，可以完全地、可理解地公开一种能够通过激光接合方法将两个不同的基板、特别是金属基板与例如玻璃基板或晶体的电介质接合的方法。还可以详细说明相应的气密接合组件，并对其进行解释，以便可以复制。本说明书包括多种可能与“传统”知识相矛盾或可能令人惊讶的发现的描述。出于这个原因，也使用显微照片记录了结果，以便说明已经有可能将本发明转化为实际结果。
对本领域技术人员显而易见的是，上述实施例应当理解为示例性的，本发明不限于此，而是可以在不脱离权利要求的保护范围的情况下以各种方式变化。同样显而易见的是，无论这些特征是否在说明书、权利要求书、附图中或其它部分公开，即使它们与其它特征一起被描述，也单独定义了本发明的必要成分。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的技术特征，因此，可能仅在一个附图中提及或至少不涉及所有附图的特征的描述也可以转用到说明书中没有描述特征的那些附图。
附图标记列表
1 组件或基板叠层；
1a 样品；
2 功能区或空腔；
2a、2b 缺陷区域17中的空腔；
3 第一基板(包括金属)；
3a 液滴；
4 第二基板(电介质，例如，玻璃)；
4a 第二基板的熔融部分或液滴；
4b 第二基板的枝晶；
5 待容纳的物体；
6、6a、6b、6c 接合区或激光结合线；
8 分离线；
9 外壳；
11 第一基板的接触区域或内侧；
12 第二基板的接触区域或内侧；
15 接触区域；
17 故障区域或缺陷区域F；
18 触碰接触区域B；
19 良好区域G；
20 辐射源；
21 两个基板之间的最大距离；
22 辐射输入；
24、24a 辐射反射；
26 可能的气隙；
30 检测器；
31 凹陷；
32 凸起；
35 垫片；
37 互锁结构；
40 流动区；
62 熔融区或混合区；
64 再固化区；
66 再固化区的边界；
67 裂纹、裂隙；
68 孔隙；
69 再固化区；
70 第一覆盖层或涂层；
71 第二覆盖层或涂层；
80 激光发生器；
82 强度分布；
100 布置步骤；
110 确定高度分布的步骤；
120 第一结合质量指数Q1的计算步骤；
121 提供数据；
122 转换步骤；
123 检测步骤；
124 矫正步骤；
125 对比度提升；
126 高度分布的计算步骤；
127 标记步骤；
128 Q因子Q1和/或Q2的计算步骤；
130 Q1的评估步骤；
135 反馈步骤；
140 进一步处理步骤，特别是激光接合；
150 第二高度分布的确定；
160 Q2的计算步骤；
170 Q2的评估步骤；
175 在发生故障时的标记步骤；
180 最后处理，特别是装置1或外壳9的分割(singularization)；
801 激光发生器的处理头；
802 偏转镜；
803 激光透镜；
804 加工头的运动方向；
805 基板的运动方向；
806 激光束源的激光束；
d 两条激光接合线或两个结合点之间的距离；
N 受保护的区域；
W 激光接合线6的宽度；
D1 第一覆盖层或涂层70的厚度；
D2 第二覆盖层或涂层71的厚度；
Ds 压应力区；
DoL 压应力区的深度。

Claims (40)

1.一种气密连接装置(1)，其包括：
第一金属基板(3)；
第二基板(4)，所述第二基板至少在某些区域内和/或至少部分地对于至少一个波长范围是透明的，
其中，所述第一基板设置为通过接触区域(11)与所述第二基板的接触区域(12)相邻；以及
至少一个激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)或多个结合点，用于在所述接触区域(11、12、15)之上或之内将所述第一金属基板直接并紧接地接合到所述第二基板；
其中，所述激光接合线或多个结合点的一部分延伸至所述第一基板中，另一部分延伸至所述第二基板中，并且将所述至少两个基板彼此直接熔融接合。
2.根据前述权利要求所述的气密连接装置(1)，
其中，在所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)或所述多个结合点中存在混合区(62)，所述第二基板(4)的材料和所述第一基板(3)的材料在所述混合区(62)中融合。
3.根据前述权利要求所述的气密连接装置(1)，
其中，在所述混合区(62)中，所述第一金属基板(3)的金属材料已经进入所述第二基板(4)；和/或，
其中，在所述混合区(62)中，所述第二基板(4)的材料已经进入所述第一基板(3)。
4.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述混合区(62)具有在垂直于所述接触区域(11、12、15)的方向上测量的厚度；并且
其中，所述混合区的厚度优选为至少1μm、优选为2μm或更大、更优选为5μm或更大；和/或
其中，所述混合区(62)延伸到所述第二基板中1μm或更大。
5.根据前述两项权利要求之一所述的气密连接装置(1)，
其中，所述混合区(62)具有宽度；并且
所述混合区的宽度大于所述混合区在所述第二基板(4)中的厚度；和/或
所述混合区(62)的宽度比所述混合区的厚度大50％或更多、更优选地比所述混合区厚度大100％或更多；
其中，所述混合区(62)的宽度特别是在所述第一基板(3)和所述第二基板(4)之间的接触区域(15)处、在平行于所述接触区域并且垂直于所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)的方向上测量的。
6.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
所述至少一个激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)或所述多个结合点还具有再固化区(64、69)，其中，所述再固化区具有在垂直于所述接触区域(11、12、15)的方向上测量的厚度；并且
其中，所述再固化区的厚度优选小于或等于20μm、优选小于或等于10μm、更优选小于或等于5μm；和/或
其中，所述再固化区(64、69)延伸到所述第二基板中的深度小于或等于20μm、优选小于或等于10μm、更优选小于或等于5μm。
7.根据前述权利要求所述的气密连接装置(1)，
其中，所述再固化区(64、69)沿所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)延伸；和/或
其中，在所述第一基板(3)和所述第二基板(4)之间的所述接触区域(11、12、15)处、并且在平行于所述接触区域的方向上，所述再固化区(64、69)具有10μm±5μm、优选20μm±10μm、更优选30μm±10μm的宽度；和/或
其中，在所述第一基板(3)和所述第二基板(4)之间的所述接触区域(11、12、15)处、在平行于所述接触区域并且垂直于所述激光接合线的方向上，所述再固化区(64、69)的宽度大于所述再固化区的厚度。
8.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，在所述混合区(62)中，所述第一基板(3)的材料和所述第二基板(4)的材料布置成使得在所述第一基板的材料和所述第二基板的材料之间形成形状配合的互锁啮合；和/或
所述气密连接装置(1)的所述第一金属基板(3)和所述第二基板(4)之间具有熔合在一起的互锁结构(37)。
9.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，在混合区(62)和/或再固化区(64、69)中，所述金属基板(3)的金属材料以液滴(3a)和/或枝晶的形式存在，和/或，所述第二基板(4)的材料以熔融部分(4a)和/或者枝晶(4b)的形式存在，其中，液滴和/或枝晶形式的布置使得所述第一基板和所述第二基板之间的结合固结。
10.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述金属基板(3)的金属材料和/或所述第二基板(4)的材料已经渗透到至少一个所述再固化区(64、69)中，特别是以液滴(3a)、熔融部分(4a)和/或枝晶(4b)的形式渗透，并且使得所述第一基板和所述第二基板之间的结合固结。
11.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述第一基板(3)的所述接触区域(11)具有至少一个触碰接触区域，在该触碰接触区域中，所述第一基板平面地触碰接触所述第二基板(4)；
其中，所述触碰接触区域与所述第一基板和所述第二基板之间的平均距离尤其小于或等于1μm、优选小于或等于0.5μm、更优选小于或相等于0.2μm；和/或
其中，所述触碰接触区域特别地与所述接触区域(15)对应。
12.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)将所述第一基板(3)连接至所述第二基板(4)，从而只有通过施加保持力、或者在保持力大于破坏所述第二基板所需的力的情况下只有通过破坏第二基板才能使所述两个基板彼此分离；和/或
其中，所述第二基板在所述第一基板上的保持力大于10N/mm2、优选大于25N/mm2、更优选大于50N/mm2、甚至更优选小于75N/mm2、甚至更优选还大于100N/mm2。
13.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述第一基板(3)的特征在于，所述接触区域(11)具有平坦的形式、特别是平面的形式；和/或
其中，所述第一基板(3)的所述接触区域(11)是抛光的；和/或
其中，所述第一基板(3)的所述接触区域(11)的平均粗糙度Ra小于或等于0.5μm、优选小于或等于0.2μm、更优选小于等于0.1μm、甚至更优选小于或等于50nm、最终优选小于或等于20nm，和/或
其中，所述第二基板(4)的特征在于，其在所述接触区域(12)处具有平坦的形式、特别是平面的形式，更特别地具有小于或等于0.5μm的平均粗糙度Ra。
14.根据前述权利要求所述的气密连接装置(1)，
其中，接合激光具有光束聚焦，并且其中，用于引入所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)的焦平面在远侧偏移、特别是在所述第一基板(3)中；
并且其中，所述焦平面在远侧移位优选为10μm±10μm、更优选为20μm±10μm至所述第一基板(3)中。
15.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述接触平面(11、12、15)中的光束宽度(2W激光)为4μm±1μm、优选为4μm±2μm、更优选为4μm±3μm。
16.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述第一基板(3)由金属材料组成；和/或
其中，所述第一基板(3)包括元素周期表的定义意义内的金属。
17.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述第一基板(3)包括钼、钨、硅、铂、银或金中的至少一种，或由其中至少一种组成，和/或
其中，所述第一基板(3)包括合金，特别是包括碳、铜、锰、铬、镁、钴、镍、锡、锌、铌、钯、铼、铟、钽、钛或铱中的至少一种，或由其中至少一种组成。
18.根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述第二基板(4)是透明基板；和/或
其中，所述第二基板(4)包括玻璃、玻璃陶瓷、硅、蓝宝石或前述材料的组合，或由其组成；
和/或其中，所述第二基板(4)包括陶瓷材料、特别是氧化物陶瓷材料，或由其组成。
19.根据前述权利要求所述的气密连接装置(1)，
其中，所述第二基板(4)包括石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、玻璃陶瓷如Zerodur、Ceran或Robax、光学陶瓷如氧化铝、尖晶石、烧绿石或氧亚硝酸铝、氟化钙晶体或硫属化物玻璃中的至少一种，或由其中至少一种组成。
20.特别是根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，其包括：
第一金属基板(3)；
第二基板(4)，所述第二基板至少在某些区域内和/或至少部分地对于至少一个波长范围是透明的，
其中，所述第一基板设置为通过接触区域(11)与所述第二基板的接触区域(12)相邻；以及
至少一个垫片(35)，用于在所述第一基板和所述第二基板之间建立距离。
21.根据前述权利要求所述的气密连接装置(1)，还包括：
至少一个激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)或多个结合点，用于将所述第一金属基板(3)直接并紧接地接合到所述第二基板；
其中，所述激光接合线或多个结合点的一部分延伸至所述第一基板中，另一部分延伸至所述第二基板中，并且将所述至少两个基板彼此直接熔融接合。
22.根据前述两项权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述第一基板(3)通过垫片(35)与所述第二基板(4)接触；和/或
其中，所述垫片(35)设置在所述第一基板(3)和所述第二基板(4)之间。
23.根据前述三项权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述垫片(35)至少沿所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)延伸或者在所述结合点的区域中延伸，或者
其中，所述垫片(35)在所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)之外延伸或者在所述结合点的区域之外延伸，或者
其中，所述垫片(35)形成在整个表面区域之上，和/或
其中，所述垫片(35)具有至少5μm的厚度、更优选为至少10μm的厚度、更优选至少20μm的厚度。
24.根据前述三项权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，
其中，所述垫片(35)由金属材料组成，和/或
其中，所述垫片(35)以涂层形式在所述第一基板(3)或所述第二基板(4)上，和/或
其中，所述垫片(35)与所述第一基板(3)和/或所述第二基板(4)一体形成。
25.特别是根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，其包括：
第一金属基板(3)；
第二基板(4)，所述第二基板至少在某些区域内和/或至少部分地对于至少一个波长范围是透明的，
其中，所述第一基板设置为通过接触区域(11)与所述第二基板的接触区域(12)相邻；以及
至少一个流动区(40)，用于接收来自激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)或结合点的熔融材料，其中，所述激光接合线或多个结合点用于将所述第一金属基板直接并紧接地熔融接合到所述第二基板。
26.根据前述权利要求所述的气密连接装置(1)，
其中，所述至少一个流动区(40)布置成与所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)或所述多个结合点相邻，和/或
其中，所述至少一个流动区(40)布置在所述第一基板(3)和所述第二基板(4)之间，和/或
其中，当所述第二基板(4)布置在所述第一基板(3)上时，所述至少一个流动区(40)形成在所述接触区域(11、12、15)上。
27.特别是根据前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，其包括：
第一金属基板(3)；
第二基板(4)，所述第二基板至少在某些区域内和/或至少部分地对于至少一个波长范围是透明的，
其中，所述第一基板设置为通过接触区域(11)与所述第二基板的接触区域(12)相邻；
第一激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)或第一组结合点，用于在所述接触区域(11、12、15)之上或之内将所述第一金属基板直接并紧接地接合到所述第二基板，其中，所述第一激光接合线或所述第一组结合点的一部分延伸至所述第一基板中，另一部分延伸至所述第二基板中，且将所述至少两个基板彼此直接熔融接合；以及
第二激光接合线(6a、6b、6c、6d)或第二组结合点，用于在所述接触区域之上或之内将所述第一金属基板直接并紧接地接合到所述第二基板，其中，所述第二激光接合线或所述第二组结合点分别延伸至所述第一激光接合线中或所述第一组结合点中，并且通过所述第一激光接合线或所述第一组结合点实现材料混合的更改或改善。
28.一种气密密封外壳(9)，特别是具有前述权利要求的任一项所述的气密连接装置(1)，所述气密密封外壳(9)包括：
第一金属基板(3)；
第二基板(4)，所述第二基板至少在某些区域内和/或至少部分地对于至少一个波长范围是透明的，
其中，所述第一基板设置为通过接触区域(11)与所述第二基板的接触区域(12)相邻；
至少一个功能区(2)，特别是空腔，其布置在所述第一基板和所述第二基板之间；
至少一个激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)或多个结合点，用于在所述接触区域之上或之内将所述第一基板直接并紧接地接合到所述第二基板，特别是在所述功能区周围，以便气密密封所述功能区域；以及
其中，所述激光接合线或所述多个结合点的一部分延伸至所述第一基板中，另一部分延伸至所述第二基板中，并且将所述至少两个基板彼此直接熔融接合。
29.根据前述权利要求所述的气密密封外壳(9)，
其中，所述外壳的所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)环绕所述功能区(2)形成，以便密封所述功能区，和/或
其中，在所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)中所述第一基板(3)和所述第二基板(4)之间的距离恒定地小于0.75μm、优选小于0.5μm、更优选小于0.2μm。
30.根据前述权利要求的任一项所述的气密密封外壳(1)，其中，所述功能区(2)包括用于接收待容纳的物体(5)的气密密封容纳腔，所述待容纳的物体为，例如电子电路、传感器或MEMS。
31.特别是根据前述权利要求1至30的任一项所述的气密连接装置(1)或气密密封外壳(1)，在这种情况下，特别是在通过直接接合所述至少两个基板从而将所述至少两个基板彼此气密密封连接之前，在所述第一金属基板(3)上至少在所述激光接合线(6、6a、6b、6c、6d)的区域中或在面向所述第二基板一侧上的所述多个结合点的区域中，布置第一覆盖层或涂层，特别地，以便直接并紧接地将所述第一金属基板接合到所述第二基板。
32.一种由至少两个部件生产气密密封组件(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
在第二基板(4)上平面地布置至少一个第一金属基板(3)，其中，所述至少两个基板彼此相邻地布置或者彼此布置在其上，从而在所述至少两个基板之间形成了接触区域(11、12、15)，在其中，所述第一基板与所述第二基板接触，并且其中，所述第二基板包括透明材料；以及
通过在所述至少一个接触区域的区域中，将所述至少两个基板彼此直接接合，从而以气密密封方式将所述至少两个基板彼此连接，形成混合区(62)，所述混合区的一部分延伸至所述第一基板中，另一部分延伸至所述第二基板中，并且将所述至少两个基板彼此直接熔融接合。
33.根据前述权利要求所述的方法，在所述方法的过程中，在将所述至少一个第一金属基板(3)平面地布置于所述第二基板(4)之前，在所述第一基板(3)上布置第一覆盖层或涂层。
34.根据前述权利要求32或33所述的方法，还包括以下步骤：
通过确定所述至少两个基板之间的距离分布，来检查所述至少两个基板(3、4)的气密组件，和/或
确定第一结合质量指数Q1来检查所述组件(1)的机械强度和/或气密性。
35.根据前述权利要求所述的方法，
其中，所述第一结合质量指数Q1由Q1＝1–(A–G)/A确定，其中，
A表示所述接触区域(11、12、15)的面积，G表示良好区域；
其中，所述良好区域G特别地对应于所述触碰接触区域，和/或
其中，所述良好区域G描述了所述接触区域(11、12、15)的一部分，在该部分中，所述基板(3、4)之间的距离小于5μm、优选小于1μm、更优选小于0.5μm、甚至更优选小于0.2μm，和/或
其中，所述结合质量指数Q1大于或等于0.8、优选大于或等于0.9、更优选大于或等于0.95。
36.根据前述权利要求32至35的任一项所述的方法，
其中，所述接触区域(11、12、15)具有有用区域N，并且用于计算所述有用区域N的第一结合质量指数Q1，和/或
Q1由Q1＝1–(N–G)/N确定。
37.根据前述权利要求所述的方法，
其中，在将所述第一基板(3)和所述第二基板(4)彼此接合之前，确定所述第一结合质量指数Q1，和/或
所述方法包括以下步骤：确定所述气密紧密接合的组件(1)的所述接触区域(11、12、15)的第二结合质量指数Q2，其中，特别地，Q2大于Q1，更特别地，Q2/Q1＞1.001成立。
38.根据前述权利要求32至37的任一项所述的方法，包括以下步骤：
通过激光在混合区(62)中引发等离子体放电，以便为激光接合操作做准备。
39.一种外壳(9)或气密连接装置(1)，其通过前述权利要求32至38的任一项所述的方法生产。
40.根据前述权利要求1至27的任一项所述的气密连接装置(1)或根据前述权利要求28至31的任一项所述气密密封外壳(9)与人、动物或植物细胞接触的用途，特别是作为医用植入物、特别是作为医用体内传感器、或作为可穿戴设备的用途。
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