CN117794868A - 将玻璃元件一体地粘结到支撑元件的方法以及光学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将玻璃元件一体地粘结到支撑元件的方法(100)，该方法(100)包括将至少一个接触元件插入到该支撑元件的表面中的接触凹陷部中的步骤(105)。另外，该方法(100)包括将该玻璃元件安置在该接触元件的凸出超过该表面的部分上的步骤(110)，以及局部加热该接触元件以便经由该接触元件将该玻璃元件连接到该支撑元件的步骤(115)。该方法(100)还包括在插入步骤(105)之前用分离层(315)涂覆该接触凹陷部(310)的至少一部分的步骤(210)。

Description

将玻璃元件一体地粘结到支撑元件的方法以及光学装置
本方案涉及一种将玻璃元件一体地粘结到载体元件的方法并且涉及一种光学装置。
DE 10 2016 213 561 A1描述了一种方法，其中具有相似膨胀系数的材料通过粘结、焊接或熔焊连接。
JP2005300976A公开了一种将光学部件连接到载体元件的方法。缺点是对于某些材料组合不能保证该方法的工艺稳定性。
WO2006/034775A1公开了一种由零膨胀材料制成的复合结构以及一种用于产生这种结构的方法，其缺点是使用了粘合剂层。这可能导致由于老化引起的部件故障。
发明内容
考虑到这一点，本方案给出根据独立权利要求的将玻璃元件一体地粘结到载体元件的方法以及光学装置。有利的实施方案由相应的从属权利要求和下面的描述产生。
对于诸如定位设备或高精度长度或角度测量装置的物体，需要牢固地连接到陶瓷载体的平坦玻璃表面。同时，这些部件在其处理、产生和运输过程中可能经受温度波动。通过这里提出的方案，可以实现玻璃和陶瓷的牢固且无粘合剂的连接，其即使在处理或运输相关的加热之后在室温或另一预先确定的操作温度下操作期间也可以具有平坦表面。
提出了一种将玻璃元件一体地粘结到载体元件的方法，其中该方法具有将至少一个接触元件插入到载体元件的表面中的接触凹陷部中的步骤。另外，该方法包括将玻璃元件安置在接触元件的突出到该表面上方的部分上的步骤和局部加热接触元件以便经由接触元件将玻璃元件连接到载体元件的步骤。例如，该玻璃元件可以是掺钛的石英玻璃，其例如可以具有大约20重量％或更少的TiO2含量。另外，该玻璃元件的平均线性热膨胀系数(CTE)可以是例如从5℃至35℃为0±30ppb/℃，置信水平为95％(ppb，十亿分比)。例如，超低膨胀玻璃就是这种情况。载体元件可以是例如由碳化硅(SiC)制成的陶瓷载体或是金属载体。载体元件的其他材料可以是例如单晶或多晶固体，诸如硅(Si)、锗、蓝宝石、金刚石或石英玻璃或硅和碳化硅的混合物(Si/SiC)，特别是反应烧结的、硅过滤的碳化硅材料，或碳化硼B4C或硅过滤的碳化硼(SiB4C)或AlN或Al2O3。当例如通过胶合或焊接将玻璃元件连接到载体元件时，任何有机粘合剂可以将其典型的收缩和热膨胀性质带入碳化硅和玻璃的刚性和低膨胀结构中。特别是具有非常低的热膨胀系数的玻璃(例如，超低膨胀玻璃)和Si/SiC陶瓷的直接熔焊由于一氧化碳的形成以及附加地或另选地二氧化碳的形成而可能是有问题的或甚至是不可能的。因此，在该方法中提出的插入步骤首先将接触元件引入到载体元件中的接触凹陷部中，该接触元件例如可以由玻璃设计并且相应地也可以称为玻璃榫钉。例如，接触元件可以由与玻璃元件相同的材料制成或者由具有比玻璃元件低的熔融温度的材料制成。例如，接触元件还可以被设计为玻璃焊料主体，即玻璃焊料的成形件，有利地为低熔点焊接玻璃，其中可以有利地使用稳定的玻璃焊料。与结晶玻璃焊料相反，稳定的玻璃焊料可以表现得像常规玻璃。当焊点被再加热时，其软化可显示出与先前焊接工艺相同的温度依赖性。有利地，接触元件可具有比玻璃元件低的软化温度。在本文提出的方法中，此类接触元件或类似的接触元件用于在载体元件和玻璃元件之间建立连接。为此，玻璃元件安置在一个或多个接触元件(如果有若干个)的凸出到载体元件的表面上方的部分上，其中在载体元件的表面和玻璃元件之间保留有气隙。在局部加热步骤中，玻璃元件因此可以经由该接触元件单独地或者如果提供若干个接触元件则经由该多个接触元件利用材料粘结连接到载体元件。有利地，这允许例如在玻璃和陶瓷之间产生牢固的、材料粘结的并且同时无粘合剂的连接。在局部加热步骤中，来自接触元件的熔融材料可以润湿玻璃元件以产生在焊接工艺的意义上的连接。也可能的是，接触元件的熔融材料与玻璃元件的局部熔融的材料粘结，以便建立熔焊工艺意义上的连接。如果提供若干个接触元件，则可以依次对接触元件中的每个接触元件执行局部加热步骤。另选地，可以例如使用若干个激光束同时局部地加热若干个接触元件。在局部加热步骤期间，除了局部加热位置之外，载体元件和玻璃元件可具有室温。另选地，在局部加热步骤中，除了局部加热位置之外，载体元件和玻璃元件可以具有预先确定的温度，该预先确定的温度可以对应于最终布置的预期操作温度。
有利地，可以提供若干个此类接触元件，特别有利地提供至少三个此类接触元件，这些接触元件彼此间隔开地布置。特别有利的是，提供多于十个接触元件。
根据一个实施方案，该方法可以具有在插入步骤之前形成接触凹陷部的步骤。例如，接触凹陷部可以在模制步骤中以凹坑的形式例如通过孔口插入。另选地，例如由陶瓷设计的载体元件可以在制造过程期间形成为具有对应的凹陷部。形成步骤的优点在于，接触凹陷部可以与将在随后的插入步骤中插入的接触元件最佳地匹配。
该方法包括在插入步骤之前用分离层涂覆接触凹陷部的至少一部分的步骤。例如，接触元件在插入步骤中插入其中的接触凹陷部的整个表面可以用分离层涂覆。也可称为阻隔层的分离层可例如设计成具有硅(Si)或锗(Ge)或难熔金属以及附加地或另选地上述织物的氧化物以及附加地或另选地难熔金属硅化物，以便有利地保持例如由碳化硅设计的载体元件与接触元件的玻璃化学分离。分离层可以提供用于改善附着并且附加地或另选地防止玻璃焊料与载体元件的化学反应，该化学反应例如可能在玻璃焊料熔融时导致玻璃焊料的发泡。
根据另一实施方案，该方法可具有加热接触元件以将接触元件连接到载体元件的步骤，其中加热步骤可在插入步骤之后执行。例如，接触元件可以以类似于玻璃焊料的方式使用，该接触元件可以在温度升高时与载体元件形成材料连接。例如，接触元件可以被加热到接触元件的熔融温度以上，该熔融温度也可以称为玻璃温度、转变温度或软化温度，其中软化玻璃可以润湿载体元件或覆盖载体元件的阻隔层。有利地，载体元件和接触元件或所有提供的多个接触元件可以一起加热。加热步骤可以例如作为利用普通熔融加热炉(诸如利用空气或惰性气体的工业加热炉)或真空加热炉的加热炉工艺执行，或通过激光束执行。装配有所提供的接触元件的该载体元件或装配有接触元件的若干个载体元件可以一起插入到炉中。另选地，加热接触元件以便将接触元件连接到载体元件的步骤可以通过局部加热来执行，其中载体元件另外保持在室温下。有利地，在该部分中描述的加热步骤可以在载体元件和接触元件之间产生节省时间且成本有效的连接。有利地，具有连接的接触元件的载体元件可以在该步骤之后冷却到室温。然后，可以进行减小该部分的厚度的步骤以及附加地或另选地在室温下安置玻璃元件的步骤。
根据另一实施方案，在加热步骤中，接触元件的凸出到表面上方的部分可被加宽为卡圈，并且附加地或另选地形成为在玻璃板法线方向上凸出的圆形帽。例如，在插入步骤之后，接触元件的四分之三可以插入到载体元件中，而四分之一可以凸出超过载体元件的表面。在加热步骤中，接触元件可以特别地在凸出到表面上方的部分处被加热，由此该部分可以膨胀以形成卡圈，并且因此可以具有比接触凹陷部的半径大的半径。有利地，这可以在载体元件的表面和接触元件之间产生材料连接。附加地或另选地，该部分可在加热期间形成圆形帽。有利地，可以避免或限制接触元件的半径扩展超过接触凹陷部的边缘，并且如果需要，可以将载体元件和玻璃元件之间的连接局部地限制到最小。
根据另一实施方案，该方法可以包括在安装步骤之前减小该部分的厚度的步骤。例如，接触元件的凸出到载体元件的表面上方的部分可以通过先前的加热步骤至少部分地熔融，其结果是该部分的接触表面可以具有不规则性。因此，在减小步骤中可以整平该部分的接触表面。有利地，此类不规则部分可以在减小步骤期间例如通过研磨而被整平。可以例如有利地实现一个或多个接触元件在载体元件的表面上的在10μm和200μm之间的凸出。这允许在载体元件和玻璃元件之间产生确定厚度的间隙。接触元件的表面的在最高至几微米(例如，最高至0.1μm)的区域中的残余变形可以通过例如研磨和抛光工艺去除。有利地，接触元件可以在减小步骤中以这样的方式加工，使得玻璃元件可以在随后的安置步骤中被安置在平坦表面上。另外，如果提供若干个接触元件，则这些接触元件可以以这样的方式被整平，使得它们的平坦表面位于共同平面中。这允许玻璃元件平放在该接触元件上，或者如果提供若干个接触元件，则平放在多个接触元件上。这允许优化连接过程以及附加地或另选地优化载体元件和玻璃元件之间的后续连接的强度。每个接触元件的整平表面两者的平坦度和与共同平面的偏差可以有利地小于1μm。
根据另一实施方案，接触元件可以在插入步骤中使用反应性熔焊工艺来插入。例如，反应性熔焊可以作为附加加热步骤的替代来执行，以便有利地节省时间和成本。
根据另一实施方案，接触元件可以在局部加热步骤中使用激光束来加热。例如，在局部加热步骤中可以使用点热连接工艺诸如点激光熔焊，其中可以用激光束例如穿过玻璃元件局部地照射玻璃榫钉(接触元件)，以便使接触元件熔融并将其连接到玻璃元件。有利地，接触元件可被加热到其熔融温度以上，其中玻璃榫钉的软化玻璃可润湿玻璃元件。在将玻璃元件连接到接触元件期间，可以有利地使用激光束将载体元件的温度保持在室温，以便避免在随后冷却到室温期间弯曲。例如，玻璃元件和接触元件之间的连接可以通过短脉冲来实现。这具有这样的优点，即仅非常局部地进行加热，并且可以避免如在熔焊或焊接或粘合剂回火(adhesive tempering)中整个部件的加热。因此，使用激光熔焊是特别有利的，因为这种方法能够通过短激光脉冲实现熔焊工艺的局部足够的温度升高，同时保持载体元件的温度几乎恒定。另选地，例如可使用激光来启动反应性粘结过程。
根据另一实施方案，在插入步骤中，接触元件的形状可以是圆柱形或球形或部分球形或椭圆形或环形。例如，接触元件可被成形为玻璃圆柱体，其可被插入载体元件的接触凹陷部中并牢固地连接到载体元件。有利地，此类圆柱体或上述模具中的一个模具可以成本有效地产生和储存。
根据另一实施方案，玻璃元件和载体元件可在局部加热步骤中连接以产生光学装置。例如，光学装置可用作定位设备的一部分，例如用作xy工作台(xy平台)的编码器或用作测角器的角度编码器，其中载体元件和玻璃元件之间的材料连接可有利地扩展光学装置的使用范围并增加其承载能力。
根据另一实施方案，该方法可以包括以下步骤：提供陶瓷元件形式的载体元件，并且附加地或另选地提供超低膨胀玻璃形式的玻璃元件，并且附加地或另选地提供硼硅酸盐玻璃元件形式的接触元件。例如，载体元件可以由碳化硅(SiC)或氮化硅碳化硅(Si/SiC)设计，由此载体元件可以有利地具有特别高的硬度和耐高温性。作为所谓的超低膨胀玻璃，该玻璃元件可以有利地具有非常低的热膨胀系数并且可以相应地用于各种装置中，例如作为反射式望远镜中的大望远镜镜面的载体。硼硅酸盐玻璃例如可以用作用于将载体元件连接到玻璃元件的接触元件。类似于玻璃焊料，硼硅酸盐玻璃可例如与载体元件和玻璃元件两者形成材料连接。接触元件可以具有比载体元件更高的热膨胀系数，这在温度变化的情况下可能导致机械应力，例如当接触元件已经连接到载体元件之后冷却时，可能导致接触元件例如从载体元件脱落(tearing off)。具有小尺寸的接触元件可用于将机械应力最小化到不显著的水平。例如，每个接触元件的最大线性尺寸可以小于1mm。为了确保玻璃元件和载体元件之间的连接的所需强度，可以提供对应数量的接触元件。有利地，接触元件可以具有比载体元件更低的热膨胀系数。然后，特别是当提供圆柱形接触元件和载体元件中的圆柱形凹陷部时，除了材料连接之外，还可以实现接触元件在载体元件中的夹紧效果。另选地，接触元件可具有与载体元件类似的热膨胀系数，由此当温度变化时，例如在熔焊工艺期间或在加热接触元件以便将接触元件连接到载体元件期间，接触元件可经历与载体元件类似的应力变化。接触元件和载体元件可以在一起冷却到例如20℃的室温时保持无机械应力。有利地，当使用硼硅酸盐玻璃时，对于载体元件和接触元件两者均可以省去分离层。为了本段落的目的，热膨胀系数可以取为接触元件的软化温度和室温之间的平均值。
根据另一实施方案，在插入步骤中可以将多个接触元件插入到载体元件的表面中的多个接触凹陷部中。在这种情况下，该多个接触凹陷部可以布置成线。例如，多个接触凹陷部可以沿着闭合曲线(诸如圆)或沿着矩形形状以线接缝(line seam)的形式布置。有利地，通过使用多个接触元件可以提高连接的稳定性。
根据另一实施方案，可以在局部加热步骤期间至少暂时地在玻璃元件上施加压力，以便将玻璃元件压靠在接触元件上。例如，可以局部地或在玻璃元件的整个表面上施加机械压力。有利地，这可以加速玻璃元件到接触元件的连接。还可以确保玻璃元件接触该接触元件。这确保了在局部加热步骤期间在接触元件上熔融的材料可以润湿玻璃元件。在用接触元件的局部熔融的材料润湿玻璃元件之后，可减小或去除接触压力以避免机械张力。
另外，提出了一种具有载体元件和玻璃元件的光学装置，该载体元件具有接触凹陷部，其中载体元件和玻璃元件通过插入到接触凹陷部中的接触元件彼此连接。该光学装置可以例如使用上述方法的变形来产生。有利地，此类光学装置可用于光引擎或传感器模块诸如光学编码器或其他高精度光学模块。在那里可能需要此类部件单元以确保所需的特性而没有弯曲或热漂移。
根据一个实施方案，光学装置可以具有用于检测长度以及附加地或另选地检测几何位置的光学传感器设备。例如，用于此目的的玻璃元件可具有几何测量实施方案，诸如位置标记或刻度标记。有利地，光学装置因此可用作传感系统或用作此类系统的一部分，例如用作xy平台中的编码器的一部分或用作测角器的角度编码器。
此处提出的方法的示例性实施方案在附图中示出，并且在下面的描述中更详细地解释。示出以下附图：
图1示出了将玻璃元件一体地粘结到载体元件的方法的示例性实施方案；
图2示出了将玻璃元件一体地粘结到载体元件的方法的示例性实施方案；
图3示出了具有插入的接触元件的载体元件的示例性实施方案的示意图；
图4示出了具有插入的接触元件的载体元件的示例性实施方案的示意图；
图5示出了具有插入的接触元件的载体元件的示例性实施方案的示意图；
图6示出了具有附接的玻璃元件的载体元件的示例性实施方案的示意图；
图7示出了具有附接的玻璃元件的载体元件的示例性实施方案的示意图；
图8示出了光学装置的示例性实施方案的示意图；并且
图9示出了具有多个接触凹陷部的布置的载体元件的示例性实施方案的示意性俯视图。
在本发明的有利示例性实施方案的以下描述中，相同或相似的附图标记用于各种附图中示出的并且具有相似效果的元件，其中省略了对这些元件的重复描述。
图1示出了将玻璃元件一体地粘结到载体元件的方法100的示例性实施方案的流程图。仅以举例的方式，载体元件是由硅过滤的碳化硅(Si/SiC)制成的陶瓷载体，并且玻璃元件是由所谓的超低膨胀玻璃制成的玻璃板。例如，Si/SiC在室温和1000℃之间可具有仅4ppm/K的热膨胀系数。方法100包括将至少一个接触元件插入载体元件的表面中的接触凹陷部中的步骤105。在该示例性实施方案中，接触元件仅使用反应性熔焊工艺被插入。在示例性实施方案的变型中，可以使用炉工艺。此外，方法100包括将玻璃元件安置在接触元件的突出到载体元件的表面上方的部分上的步骤110，其中仅示例性地，玻璃板平行于载体元件的表面对准并且与接触元件机械接触。由此在载体元件的表面和玻璃元件之间产生气隙。在接下来的局部加热步骤115中，接触元件被加热，以便经由接触元件将玻璃元件连接到载体元件。在该示例性实施方案中，玻璃元件和接触元件的机械连接仅通过借助激光束的点焊来实现，该点焊间接地建立玻璃元件和载体元件之间的连接。这里所使用的激光束仅被设定为例如持续时间为10纳秒的短脉冲，以便局部地加热接触元件和玻璃元件。短脉冲的使用使得可以仅非常局部地加热，而不是像在常规熔焊或焊接或粘合剂回火中那样加热整个部件。在该示例性实施方案中，玻璃元件和载体元件在局部加热步骤中连接，以便产生光学装置。
图2示出了将玻璃元件一体地粘结到载体元件的方法100的示例性实施方案的流程图。除了本文所示的方法100包括附加的任选步骤之外，本文所示的方法100与前面的附图中所述的方法相同或相似。
在一个示例性实施方案中，方法100具有提供陶瓷元件形式的载体元件和超低膨胀玻璃形式的玻璃元件以及硼硅酸盐玻璃元件形式的接触元件的步骤200。接触元件由硼硅酸盐玻璃制成，并且载体元件由Si/SiC陶瓷制成。在该示例性实施方案中，硼硅酸盐玻璃在熔焊温度和室温之间具有与Si/SiC载体元件不同的热膨胀系数。例如，硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数在室温和300℃之间为3.25ppm/K，并且Si/SiC的热膨胀系数为4.0ppm/K。在该示例性实施方案中，接触元件具有相对小的尺寸，使得热膨胀差异不会导致接触元件在冷却期间从载体元件上脱落。
在一个示例性实施方案中，提供步骤200之后是形成接触凹陷部的步骤205。接触凹陷部例如仅通过孔口插入到载体元件中并且与接触元件的尺寸相匹配。
在一个示例性实施方案中，接触凹陷部随后在涂覆工艺的步骤210中用分离层涂覆。在该示例性实施方案中，也可以称为阻隔层的分离层设计成具有硅，以便将载体元件与接触元件化学地分离。在另一个示例性实施方案中，分离层可以例如附加地或另选地具有锗(Ge)或难熔金属或所述织物的氧化物以及附加地或另选地具有难熔金属硅化物。在该示例性实施方案中，涂覆步骤210之后是将接触元件插入载体元件的涂覆的接触凹陷部中的步骤105。在一个示例性实施方案中，在形成步骤中也可以在载体元件的表面中形成多个接触凹陷部，在插入步骤中可以将多个接触元件插入到该多个接触凹陷部中。在这种情况下，该多个接触凹陷部可以布置成线。例如，多个接触凹陷部可以沿着闭合曲线(诸如圆)或沿着矩形形状以线接缝的形式布置。
在一个示例性实施方案中，插入步骤105之后是加热接触元件以便将接触元件连接到载体元件的步骤215。例如，接触元件和任选的载体元件被加热到连接温度，该连接温度使得能够在接触元件和载体元件之间进行材料锁定连接。仅以举例的方式，加热步骤215作为使用普通熔融加热炉的加热炉工艺来执行。在另一个示例性实施方案中，可以使用真空加热炉或通过激光束执行加热。在该示例性实施方案中，接触元件的凸出到载体元件的表面上方的部分通过加热膨胀为卡圈，其中该部分例如仅被熔融。随后，在该示例性实施方案中冷却部件，以便将接触元件永久性地连接到载体元件。由于该示例性实施方案中的硼硅酸盐玻璃元件和Si/SiC陶瓷元件具有不同的热膨胀系数，因此加热步骤215(包括仅冷却至例如20℃的室温)仍然可以通过使用小尺寸的接触元件以相当低的机械应力来执行。在另一个示例性实施方案中，可通过焊接引起机械应力或不均匀性。例如，在焊接期间，可以将整个部件加热到焊接温度。当冷却到室温时，接合位置可以固定在焊料的凝固温度，使得如果焊接部分的膨胀系数不同，则通过冷却产生热诱导应力，这可以导致表面的弯曲。该效果等同于粘结，其中焊料的凝固温度可以对应于粘合剂的玻璃化转变温度。
在一个示例性实施方案中，在本文所示的方法100中，加热步骤215之后是减小步骤220。例如，冷却的接触元件的凸出到该载体元件的表面上方的部分的仅一个厚度被研磨和抛光，从而产生接触元件的平坦表面。这去除了接触元件的表面的任何残余变形。在具有多个接触元件的示例性实施方案中，若干个现有接触元件的表面也可以整平到共同平面中。仅作为示例实现小于1μm的平坦度。在接下来的步骤110中，玻璃元件被安置在该背离载体元件的平坦表面上。
这之后是局部加热以经由接触元件将玻璃元件连接到载体元件的步骤115。因此，在该示例性实施方案中，使用激光束执行局部加热的步骤115。在此，激光束例如仅在接触元件的表面上方引导，以便将接触元件牢固地连接到玻璃元件。同时，在该局部加热步骤115中，在玻璃元件上施加压力，以便将玻璃元件压靠在接触元件上。压力可以例如通过将另一个玻璃元件安置在玻璃元件上而施加在整个表面上，或者仅局部地施加在接触元件的区域中。在该示例性实施方案中，玻璃元件具有比载体元件更低的热膨胀系数，但是由于玻璃元件和载体元件之间的点状连接，这不会导致任何机械应力，该点状连接仅通过局部加热产生。
图3示出了具有插入的接触元件305的载体元件300的示例性实施方案的示意图。仅以举例的方式，载体元件是由Si/SiC陶瓷制成的元件，并且接触元件305是由硼硅酸盐玻璃(也可称为玻璃焊料)制成的圆柱形元件。在另一个示例性实施方案中，接触元件的形状也可以是球形或部分球形或椭圆形或环形。在该示例性实施方案中，圆柱形接触元件305被适配为接触元件305插入其中的接触凹陷部310的形状。在该示例性实施方案中，接触凹陷部310用分离层315涂覆，以便将接触元件305与载体元件300化学地分离。在该示例性实施方案中，载体元件300还具有另外的接触凹陷部320，该另外的接触凹陷部用另外的分离层325涂覆并且在该另外的接触凹陷部中插入另外的接触元件330。另外的接触元件330被设计成等同于接触元件305。
图4A和图4B示出了具有插入的接触元件305的载体元件300的示例性实施方案的示意图。这里示出的载体元件300和接触元件305对应于或类似于在前面的图3中描述的载体元件和接触元件。接触元件的不同可能形状在图4A和图4B中示出。在图4A和图4B两者中，载体元件300在该示例性实施方案中除了布置在接触凹陷部310中的接触元件305之外还包括布置在另外的接触凹陷部320中的另外的接触元件330。接触元件305以及另外的接触元件330在这里示出的图中在加热步骤之后示出。在图4A中，由于该示例性实施方案中的加热，接触元件305的突出到载体元件300的表面400上方的部分405被加宽为卡圈并且通过材料粘结连接到表面400。相应地，另外的接触元件330的另外的部分410也被加宽并且通过材料粘结连接到表面400。另一方面，在图4B中，接触元件305的部分405和另外的接触元件330的另外的部分410两者均成形为圆形帽。换句话说，在这里所示的示例性实施方案中，两个榫钉熔合并且牢固地连接到载体元件300。
图5示出了具有插入的接触元件305的载体元件300的示例性实施方案的示意图。这里示出的载体元件300和接触元件305对应于或类似于在前面的图3和图4中描述的载体元件和接触元件，其中在该示例性实施方案中，载体元件305除了接触元件305之外还具有另外的接触元件330。在这里示出的图示中，示出了在如前图2所述的减小步骤之后的接触元件305和另外的接触元件330。因此，接触元件305的部分405以及另外的接触元件330的另外的部分410被平整，以便优化玻璃元件的接纳部。
图6示出了具有附接的玻璃元件600的载体元件300的示例性实施方案的示意图。这里示出的载体元件300对应于或类似于在前面的图3、图4和图5中描述的载体元件。接触元件305、330布置在载体元件300中，这些接触元件在之前的加热步骤中熔融并且在减小步骤中整平。在这里示出的图示中，玻璃元件600安置在接触元件305、330的突出到载体元件300的表面400上方的部分405、410上。玻璃元件600(也可称为玻璃薄片或玻璃板)仅是所谓的超低膨胀玻璃的示例，其具有与载体元件300的膨胀系数不同的膨胀系数。玻璃元件平行于载体元件300的表面400对准。部分405、410的厚度导致载体元件300和玻璃元件600之间的气隙605。
图7示出了具有附接的玻璃元件600的载体元件300的示例性实施方案的示意图。这里示出的载体元件300和玻璃元件600对应于或类似于前面的图6中描述的载体元件和玻璃元件。在此，载体元件300、接触元件305、330和玻璃元件600在局部加热步骤期间示出。部分405、410用作用于附接玻璃元件600的接合表面。激光束700通过玻璃元件600被引导到另一接触元件330上，以便局部地加热该另一接触元件。因此，接触元件305用另一激光束加热，或者随后通过重新对准的激光束700加热。通过加热连接到载体元件300的接触元件305、330，玻璃元件600可以间接地连接到载体元件300，其中在载体元件300和玻璃元件600之间保留气隙605。根据示例性实施方案，在局部加热期间，玻璃元件600被推压到接触元件305、330上。
图8示出了光学装置800的示例性实施方案的示意性俯视图。在该示例性实施方案中，光学装置800包括载体元件300，该载体元件与前面的图3、图4、图5、图6和图7中描述的载体元件相同或相似。装置800的载体元件300通过如在前面的图1和图2中所描述的方法材料连接到玻璃元件600。在该示例性实施方案中，在玻璃元件600上布置传感器设备805，该传感器设备仅仅是用于确定几何位置的位置标记的示例。仅以举例的方式，光学装置800是xy编码器。
图9示出了具有多个接触凹陷部310的布置900的载体元件300的示例性实施方案的示意性俯视图。这里示出的载体元件300对应于或类似于在前面的图3、图4、图5、图6、图7和图8中描述的载体元件并且具有多个接触凹陷部，这些接触凹陷部全部类似于在前面的图3、图4和图6中描述的接触凹陷部。在该示例性实施方案中，布置900包括多于二十个(示例性地为26个)接触凹陷部310并且仅示例性地为矩形形状。在另一个示例性实施方案中，例如，可以沿着多个环布置二十个或更多个接触凹陷部310。例如，内环可具有20mm的直径，中环可具有40mm的直径，并且外环可具有60mm的直径。

Claims (15)

1.一种将玻璃元件(600)一体地粘结到载体元件(300)的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)包括以下步骤(105,110,115)：
将至少一个接触元件(305)插入(105)所述载体元件(300)的表面(400)中的接触凹陷部(310)中；
将所述玻璃元件(600)安置(110)在所述接触元件(305)的突出到所述表面(400)上方的部分(405)上；以及
局部加热(115)所述接触元件(305)，以便经由所述接触元件(305)将所述玻璃元件(600)连接到所述载体元件(300)；
其中所述方法(100)还包括在插入步骤(105)之前用分离层(315)涂覆所述接触凹陷部(310)的至少一部分的步骤(210)。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，包括在所述插入步骤(105)之前模制所述接触凹陷部(310)的步骤(205)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述分离层(315)由硅(Si)或锗(Ge)或难熔金属或所述织物的氧化物或难熔金属硅化物设计而成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，包括加热所述接触元件(305)以将所述接触元件(305)连接到所述载体元件(300)的步骤(215)，其中加热步骤(215)在所述插入步骤(105)之后执行。
5.根据权利要求4所述的方法(100)，其特征在于，在所述加热步骤(215)中，所述接触元件(305)的凸出到所述表面(400)上方的所述部分(405)被加宽为卡圈和/或形成为在玻璃板法线方向上凸出的圆形帽。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，包括在触压步骤(110)之前减小所述部分(405)的厚度以整平所述部分(405)的接触表面的步骤(220)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，在所述插入步骤(105)中，使用反应性熔焊工艺来插入所述接触元件(305)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，在局部加热步骤(115)中，使用激光束(700)来加热所述接触元件(305)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，在所述插入步骤(105)中，所述接触元件(305)被成形为圆柱形或球形或部分球形或椭圆形或环形。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，在所述局部加热步骤(115)中，所述玻璃元件(600)和所述支撑元件(300)被接合以产生光学装置(600)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，包括提供陶瓷元件形式的所述载体元件(300)和/或超低膨胀玻璃形式的所述玻璃元件(600)和/或硼硅酸盐玻璃元件形式的所述接触元件(305)的步骤(200)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，在所述插入步骤(105)中，多个接触元件(305)被插入所述载体元件(300)的所述表面(400)中的多个接触凹陷部(310)中，其中所述多个接触凹陷部(310)被布置在一条线上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，在所述局部加热步骤(115)中，在所述玻璃元件(600)上施加压力以将所述玻璃元件(600)压靠在所述接触元件(305)上。
14.一种光学装置(800)，其特征在于，具有：载体元件(300)，所述载体元件由碳化硅(SiC)或金刚石或硅与碳化硅的混合物(Si/SiC)组成并且具有接触凹陷部(310)，所述载体元件特别地由反应烧结的、硅过滤的碳化硅材料或碳化硼(B4C)或硅过滤的碳化硼(Si/B4C)或AlN组成；和玻璃元件(600)，其中所述载体元件(300)和所述玻璃元件(600)使用由玻璃形成并且插入所述接触凹陷部(310)中的接触元件(305)牢固地彼此连接，其中所述接触凹陷部(310)用分离层(315)涂覆。
15.根据权利要求14所述的光学装置(800)，其特征在于，包括用于检测长度和/或几何位置的光学传感器设备(805)。
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