CN214054063U - 对置陶瓷板的激光焊组装件 - Google Patents
对置陶瓷板的激光焊组装件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214054063U CN214054063U CN201990000481.2U CN201990000481U CN214054063U CN 214054063 U CN214054063 U CN 214054063U CN 201990000481 U CN201990000481 U CN 201990000481U CN 214054063 U CN214054063 U CN 214054063U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bonding layer
- plates
- opposing
- intermediate bonding
- opposed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 14
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 14
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 5
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017109 AlON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N chromium(III) oxide Inorganic materials O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PUIYMUZLKQOUOZ-UHFFFAOYSA-N isoproturon Chemical compound CC(C)C1=CC=C(NC(=O)N(C)C)C=C1 PUIYMUZLKQOUOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- -1 magnesium aluminate Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 239000005394 sealing glass Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/211—Bonding by welding with interposition of special material to facilitate connection of the parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
- B23K26/57—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece the laser beam entering a face of the workpiece from which it is transmitted through the workpiece material to work on a different workpiece face, e.g. for effecting removal, fusion splicing, modifying or reforming
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/18—Sheet panels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/18—Dissimilar materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
- B23K2103/52—Ceramics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
- B23K2103/54—Glass
Abstract
对置陶瓷板的激光焊接组装件包括中间接合层，该中间接合层的厚度尺寸将对置板隔开小于约1000nm。每块对置板的厚度尺寸至少是中间接合层的厚度尺寸的约20倍。中间接合层的熔点大于对置板中的一块或两块板的熔点。陶瓷板是具有复合T/R谱的直通板，该复合T/R谱包括在位于约1400nm以上且约4500nm以下的整个目标辐射波段中小于约30％的部分。中间接合层具有吸收谱，该吸收谱包括在整个目标辐射波段中约80％以上的部分。该组装件包括将对置板的相对表面接合的焊线。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2018年2月19日提交的美国临时申请序列第62/ 632,200号和2018年3月28日提交的美国临时申请序列第62/649,322号的优先权，其内容作为本申请的基础并通过参考纳入本文。
技术领域
本公开涉及用于接合较薄的玻璃板、陶瓷板或玻璃陶瓷板的技术，还涉及由这种接合板制成的气密密封装置。例如，US 2017/0047542总体上涉及用于焊接高热膨胀基板的方法，更具体地涉及利用激光焊接来气密密封具有高热膨胀系数的玻璃和玻璃陶瓷基板的方法。US 9,515,286总体上涉及气密性阻挡层，更具体地涉及通过吸收性薄膜用来密封实心结构的方法和组合物，还涉及在密封过程中用具有吸收性质的薄膜作为界面引发剂的激光焊接或密封方法。本文记载了前述专利参考文献，以帮助说明本公开的某些方面的背景，但不应用于表征本申请的范围或定义本说明书或权利要求书中使用的任何特定术语。
背景技术
本申请的发明人已经认识到在由相对的玻璃板、陶瓷板或玻璃陶瓷板形成气密密封装置时与使用激光焊接有关的若干挑战。具体地，一些板材尽管部分透明，但是散射和吸收了太多的激光，以致难以在板材之间的界面处产生足够的局部加热以实现焊接。另外，本申请的发明人已经注意到，在板材(特别是高CTE陶瓷板)之间的激光接合界面处的残余应力可能达到不可接受的水平，这可能导致在板中形成裂纹。对于薄板(即厚度小于约100μm的板)，或在接合CTE高度不匹配的板(例如，高CTE陶瓷与低CTE玻璃基板)时，这些残余应力可能特别成问题。本申请的发明人已经研究了升高的温度下的激光焊接，以帮助减小这些残余应力，但是与室温激光焊接相比，这种方法成本高，在技术上不方便。最后，本申请的发明人已经认识到，陶瓷板特别难以用于形成气密密封装置，因为陶瓷材料通常具有较粗糙的表面特征，产生界面间隙，给密封带来挑战。
实用新型内容
根据本公开的主题，通过优化特定的激光焊接条件以使残余应力最小化，实现必要的接合强度并提高气密密封的激光焊接包装的可靠性，至少部分地解决了上述难题。
根据本公开的一种实施方式，提供了一种在约1000nm以上且约 4500nm以下的目标辐射波段激光焊接玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组合物的对置板(opposing sheets)的方法。根据该方法，对置板设有与对置板的相对表面接触的中间接合层。中间接合层包括厚度尺寸，该厚度尺寸将对置板分开小于约1000nm。对置板中的每块板的厚度尺寸至少是中间接合层的厚度尺寸的约20倍。中间接合层的特征在于其熔点高于对置板中的一块或两块板的熔点，或者特征在于其熔点高于约1200℃，或者在一些实施例中，高于约1500℃。对置板中的至少一块板包括直通板(pass-through sheet)，该直通板的特征在于其复合T/R谱包括在整个目标辐射波段中小于约30％的部分。中间接合层的特征在于其吸收谱包括位于整个目标辐射波段上约 50-80％以上的部分。但应注意，中间接合层中合适的吸收特性将取决于激光功率和曝光时间。
通过引导目标辐射波段中的激光束穿过直通板并到达中间接合层，将对置板的相对表面接合起来，从而形成焊接线，其中激光束的特征在于中间接合层中的功率密度以及沿着中间接合层的平移速度被选择为将距焊接线约0.5毫米以外的位置的周边加热约束在等于或低于约100℃下，从而将热应力、破裂、烧蚀、脱层、缺陷、气泡等降至最低。
根据本公开的另一种实施方式，提供了一种在位于约1000nm以上且约4500nm以下的目标辐射波段激光焊接玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组合物的对置板的方法。根据该方法，对置板设有与对置板的相对表面接触的中间接合层。中间接合层包括厚度尺寸，该厚度尺寸将对置板分开小于约1000nm。对置板中的每块板的厚度尺寸至少是中间接合层的厚度尺寸的约10倍。中间接合层的特征在于其熔点低于对置板中的一块或两块板材的熔点，并且其特征在于其熔点比对置板熔点低至少约50℃。此外，接合层材料明显有元素迁移到对置板中。对置板中的至少一块板包括直通板，该直通板的特征在于在整个目标辐射波段上的损耗低于约50％，而在该半透明直通对置板中的光吸收很小。中间接合层的特征在于在整个目标辐射波段上的吸收高于约50％。通过引导目标辐射波段中的激光束穿过散射直通板并到达中间接合层，将对置板的相对表面接合起来，从而形成焊接线，其中激光束的特征在于中间接合层中的功率密度和沿中间接合层的平移速度被选择为将距焊接线约0.5毫米以外的位置的周边加热约束在等于或低于约100℃下。
在一个实施方式中，对置板中的至少一块板包括直通板，其特征在于在位于约1000nm以上且约4500nm以下的整个目标辐射波段的损耗小于约 30％。
根据本公开的另一个实施方式，提供了玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组合物的对置板的激光焊接组装件。该组装件包括与对置板的相对表面接触的中间接合层。中间接合层包括厚度尺寸，该厚度尺寸将对置板分开小于约 1000nm(在一些情况下小于约1500nm)。对置板中的每块板的厚度尺寸至少是中间接合层的厚度尺寸的约10至20倍。中间接合层的特征在于其熔点高于对置板中的一块或两块板的熔点。对置板中的至少一块板包括直通板，该直通板的特征在于其复合T/R谱包括在位于约1400nm以上且约 4500nm以下的整个目标辐射波段中小于约30％的部分。中间接合层的特征在于其吸收谱包括在整个目标辐射波段中大于约80％的部分。该组装件包括焊接线，该焊接线将对置板的相对表面接合在一起。
根据本公开的又一个实施方式，如果在中间接合层附近设置吸收显著部分的辐射激光束的间隔层，则目标辐射波段可以落在更短或更长的波长处，例如在355nm附近。例如，可以将ZnO间隔层用于355nm附近的激光辐照，因为可以将其调整为具有约80％的吸收性。
根据本公开的又一个实施方式，调整直通板和中间接合层的性质，使得约20％的激光辐射被直通板吸收，并且约80％的激光辐射被中间接合层吸收。尽管本公开的构思主要结合具有较通用、均匀的结构和组成的对置板进行了描述，但是可以想到，这些构思在各种更复杂的情况下将具有适用性。例如，在对置板包括附加结构特征或互补组件的情况下。
附图说明
当接合以下附图阅读时，可以最佳地理解下文对本公开的具体实施方式的详细描述，附图中相同的结构用相同的附图标记表示，其中：
图1是激光焊接玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组合物的对置板的方法的示意图；
图2示出了图1所示方法中涉及的对置板中一块或多块板的复合T/R 谱；
图3和图4示出了替代性方法和对置板结构，其中在一体式夹心结构的对置板之间提供了附加的中间接合层；和
图5示出了设置在对置板之间的多个电、光或光电装置，包括围绕对置板之间的装置的各条焊接线。
具体实施方式
图1示出了激光焊接玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组合物的对置板10A、10B 的方法。图1包括激光器组件20的示意图，该激光器组件20被配置用于在目标辐射波段进行激光焊接，该波段可以位于约1400nm以上且约 4500nm以下的某个位置。根据该方法，将对置板10A、10B与中间接合层 30组装在一起，该中间的接合层30与对置板10A、10B的相对表面接触，并且通过引导目标辐射波段中的激光束穿过对置板10A、10B中的一块板并到达中间接合层30，在组装件中形成焊接线，从而将对置板10A、10B 的相对表面接合起来。对置板10A、10B可以通过以下方式与中间接合层 30组装在一起：按压对置板10A、10B和位于两个熔凝二氧化硅块之间的中间接合层30。对置板10A、10B在本文中也可以称为第一板10A和第二板10B。
中间接合层30将对置板10A、10B分隔小于约1000nm。该分隔归因于中间接合层30的厚度尺寸。相比之下，对置板10A、10B中的每一块板的厚度尺寸至少是中间接合层30的厚度尺寸的约20倍。中间接合层30也具有较高的熔点。更具体地，中间接合层30的特征在于其熔点高于对置板 10A、10B中的一块或两块板的熔点(对于Ti中间接合层30而言，约为1670℃)。
对置板10A、10B中的一块或两块可以是“直通”板，即上述激光束被引导通过的板。图2示出了可以在本公开的激光焊接组装件中采用的多种类型的直通板中的一种的复合T/R谱。如图2所示，复合T/R谱是直通板的透射(T)和反射(R)特性的组合，它是波长(l)的函数，更具体地说，可以通过以下关系式定义：吸收率＝1-透射率-反射率。直通板的特征在于其复合T/R谱包括在整个目标辐射波段中小于约30％的部分。例如但不限于，给定具有约5nm光谱带宽的1550nm近红外光纤激光器，以约1550nm 为中心的复合T/R谱的10nm波段略低于20％。图2所示的复合T/R谱的其他几个10nm波段也远低于30％，最明显的是那些落在约1000nm至约 3250nm之间的波段。该范围将根据所用具体板材的性质以及中间接合层30的吸收性质而变化。在一些实施方式中，例如，目标辐射波段将位于约 1400nm或以上且约3000nm以下，并且对置板10A、10B中的每一块板的特征在于其复合T/R谱包括在整个目标辐照波段中小于约20％的部分。
相比之下，中间接合层30对目标辐射波段中的辐射具有更大的吸收性。更具体地，其特征在于吸收谱包括在整个目标辐射波段中大于约80％的部分。结果，参见图1，通过引导来自激光组装件10的目标辐射波段的激光束穿过直通板(图1中的板10A)并到达中间接合层30，形成焊接线，将对置板10A、10B的相对表面接合起来。这可以在室温下完成，不必利用补充加热。用于中间接合层30的合适的组合物可以是导电的或不导电的，包括Ti、Ti金属合金、TiO2、SnO2、Fe2O3、NiO、Cr2O3或其组合。合适的激光源可以选自各种常规激光源，例如单模光纤激光器，或者是尚待开发的激光源。
在一些实施方式中，对置板10A、10B中的每一块板的厚度尺寸为约 200μm或更小，并且中间接合层30的厚度尺寸为约1μm或更小。在其他实施方式中，中间接合层30和/或对置板10A、10B可以更薄，例如，对于中间接合层30，约为200nm或更小，对于对置板10A、10B，约为100μm 或更小。在一特定实施方式中，激光束被引导通过的对置板，即直通板，包括厚约40μm、用3mol％氧化钇稳定的半透明氧化锆(3YSZ)陶瓷板，而位于中间接合层30另一侧的板包括约700μm的玻璃基板，例如硼硅酸盐玻璃，例如Eagle
玻璃。
在许多情况下，在目标辐射波段，作为直通板的透射(T)和反射(R) 特性的函数的直通板传播损耗可落在约0.1dB/m至约10dB/m之间，而不会中断上述焊接线的产生。直通板还可用它在目标辐射波段中的散射损耗来表征，该散射损耗可以小于约30％。直通板的该特性也可以用散射损耗来表示，该散射损耗可以为约30％或更小。例如但不限于，直通板可以包括用氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)陶瓷板。在许多实施方式中，对置板10A、 10B中的一块板包括玻璃板，而另一块对置板可以是直通板，其包括陶瓷板或玻璃陶瓷板。例如，第一板10A可以包括陶瓷板或玻璃陶瓷板，而第二板10B可以包括玻璃板。在许多情况下，直通板可以比位于中间接合层 30另一侧的对置板具有更大的散射损耗。合适的直通板组合物的其他实例包括氧化铝、铝酸镁尖晶石(MgAl2O4)、二氧化硅、莫来石、堇青石、氮化铝、碳化硅、AlON或其组合。为了获得必要的透射特性，直通陶瓷板优选接近最大密度以减少光散射。此外，直通陶瓷板应优选足够薄，以减少散射。直通陶瓷板的厚度优选小于约200-500μm。与通常厚且不透明的常规陶瓷板相比，这种致密的薄陶瓷板可能看起来是光学半透明的。
选择并控制中间接合层30中的激光束功率和沿着中间接合层30的激光束平移速度，从而将距焊接线约0.5毫米以外的位置的周边加热约束在等于或低于约100℃下，以限制对置板10A、10B之间的任何电、光或光电组件的暴露，并优化焊接线的精度。更具体地，在一个实施方式中，以约300mm/s的平移速度引导功率为约3W至约4W的激光束。在许多情况下，利用较低激光功率和较低平移速度，或较高激光功率和较高平移速度将是适当的。更具体地说，在一些实施方式中，采用相比于条件(c)更接近条件(a)或(b)的激光束将是适当的，其中：
(a)对应于约0.95W的激光功率和约30mm/s的平移速度；
(b)对应于约3W的激光功率和约300mm/s的平移速度；和
(c)对应于约1.8W的激光功率和约30mm/s的平移速度。
在许多情况下，特别是在厚度尺寸为约0.05μm至约1.5μm的Ti中间接合层的情况下，确保中间接合层30中的功率对于约300mm/s的平移速度在约1W至约5W之间，对于约30mm/s的平移速度在约0.5W至约1.5 W之间，对于约150mm/s的平移速度为约0.7W至约3W之间是适当的。可以外推类似的功率密度和平移速度，用于类似厚度和熔点的接合层材料。通常，平移速度应根据例如线性关系随功率的增加而增加，例如在3W功率下为50mm/s，在5W功率下为85mm/s，等等。光斑尺寸可以估计为 100μm×100μm，这对应于约3×108W/m2的最小功率密度。
在许多情况下，适合控制中间接合层30中激光束的光斑尺寸，以约束周边加热，或在形成上述焊接线时保持焊接线精度。例如，在一些具体实施方式中，通过将中间接合层30中的定向激光束的束斑尺寸控制在约5μm 至约100μm之间来产生焊接线。在许多情况下，通过确保在对置板10A、 10B的相对面的周界内至少100μm处产生焊接线，也可以提高焊接线精度和性能。
现在公开的技术的各个方面具有特定应用，其中对置板10A、10B分别具有相差至少3ppm/℃的热膨胀系数(CTE)。例如，将陶瓷板与玻璃板接合起来就是这样的情况，因为许多陶瓷板材料的特征在于其CTE在约9 ppm/℃和约13ppm/℃之间，并且许多玻璃板材料的特征在于其CTE为约 3.5ppm/℃。对于这些类型的不同CTE板材，中间接合层30的厚度尺寸足够小，以确保由对置板10A、10B的相应CTE之间的差异产生的残余应力低于陶瓷板强度。
中间接合层30可以包括图案化或连续的接合层。为了增强对焊接激光束的吸收，中间接合层30可以设置有单层或多层吸收增强涂层，该涂层在目标辐射波段上具有比中间接合层更高的吸收率。该吸收增强涂层可以例如包括反射涂层和减反射涂层的组合。
图3和图4示出了本公开的实施方式，其中多块对置板10A、10B、10C 与中间接合层30A、30B组装成一体式夹心结构。在这些实施方式中，一体式夹心结构可以包括沿着一体式夹心结构的各层依次改变组成的对置板 10A、10B、10C。
图5示出了设置在对置板之间的多个电、光或光电装置40，包括位于对置板之间的装置周围的相应焊接线50，以将装置40气密密封在它们之间。可以通过沿切割线60切穿所形成的多层结构来将这些器件一个个分离。可以提供的装置的示例包括但不限于LED照明、OLED照明、LED/OLED电视、光伏设备、MEM显示器、电致变色窗、荧光团设备、碱金属电极、透明导电氧化物器件、量子点器件等的柔性、刚性或半刚性组件。
还应注意的是，本文对“至少一个”组件、元件等的描述不应用来推断出冠词“一个”或“一种”的择一使用应限于单个组件、元件等。
出于描述和限定本公开的目的，应注意，“约”字在本文中用来表示固有的不确定性程度，其可归因于任何定量比较、值、测量或其他因素。本文中还使用“约”字来表示定量表达可能与所陈述的参比值相差的程度，而不会导致所讨论的主题的基本功能发生变化。
已经详细参考本公开的具体实施方式描述了本公开的主题，应当注意，本文公开的各种细节不应理解为暗示这些细节涉及构成本文描述的各种实施方式的必要组件的元件，哪怕在本说明书的每幅附图中示出了特定元件。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，显然可以进行修改和变型，包括但不限于所附权利要求书中限定的实施方式。更具体地，尽管本文将本公开的一些方面确定为优选的或特别有利的，但是可以想到，本公开不必限于这些方面。
注意，以下权利要求中的一项或多项使用术语“其中”作为过渡短语。出于限定本发明的目的，应当注意，该词在权利要求书中作为开放式过渡短语被引入，该过渡短语用于引入对结构的一系列特征的叙述，并且应当以与更常用的开放式引语“包含”相类似的方式解释。
Claims (4)
1.一种对置陶瓷板的激光焊接组装件，其特征在于：
所述组装件包括与所述对置陶瓷板的相对表面接触的中间接合层；和
所述组装件包括焊接线，所述焊接线将对置板的相对表面接合起来，
其中所述中间接合层的特征在于其熔点高于所述对置陶瓷板中一者或二者的熔点。
2.根据权利要求1所述的激光焊接组装件，其特征在于所述中间接合层包括将对置陶瓷板隔开小于1000nm的厚度尺寸。
3.根据权利要求1所述的激光焊接组装件，其特征在于所述对置陶瓷板中的每块板的厚度尺寸至少是所述中间接合层的厚度尺寸的20倍。
4.一种对置陶瓷板的激光焊接组装件，其特征在于：
组装件包括与对置陶瓷板的相对表面接触的中间接合层；
中间接合层具有将对置陶瓷板隔开小于1000nm的厚度尺寸；
对置陶瓷板中的每块板的厚度尺寸至少是中间接合层的厚度尺寸的20倍；
中间接合层的特征在于其熔点高于对置陶瓷板中一者或二者的熔点；
所述陶瓷板是一种直通板，其特征在于其复合T/R谱包括在整个目标辐射波段上低于30％的部分，所述目标辐射波段处在1400nm以上和4500nm以下的波长上；
中间接合层的特征在于其吸收谱包括在整个目标辐射波段上高于80％的部分；以及
所述组装件包括将对置陶瓷板的相对表面接合起来的焊接线。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862632200P | 2018-02-19 | 2018-02-19 | |
| US62/632,200 | 2018-02-19 | ||
| US201862649322P | 2018-03-28 | 2018-03-28 | |
| US62/649,322 | 2018-03-28 | ||
| PCT/US2019/018518 WO2019161370A1 (en) | 2018-02-19 | 2019-02-19 | Laser welded sheets, laser welding methodology, and hermetically sealed devices incorporating the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214054063U true CN214054063U (zh) | 2021-08-27 |
Family
ID=65686016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201990000481.2U Expired - Fee Related CN214054063U (zh) | 2018-02-19 | 2019-02-19 | 对置陶瓷板的激光焊组装件 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210220947A1 (zh) |
| CN (1) | CN214054063U (zh) |
| TW (1) | TW201934237A (zh) |
| WO (1) | WO2019161370A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2583090A (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-21 | Spi Lasers Uk Ltd | Method for joining a first substrate to a second substrate |
| DE102020100819A1 (de) * | 2020-01-15 | 2021-07-15 | Schott Ag | Hermetisch verschlossene transparente Kavität und deren Umhäusung |
| CN113751880A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-12-07 | Nps株式会社 | 蚀刻装置 |
| CN113523500B (zh) * | 2021-08-17 | 2022-05-06 | 江苏中车数字科技有限公司 | 轨道车辆焊接智能控制系统及方法 |
| WO2023141029A1 (en) * | 2022-01-24 | 2023-07-27 | Corning Research & Development Corporation | Fiber array unit formation |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101866624B1 (ko) | 2013-05-10 | 2018-06-11 | 코닝 인코포레이티드 | 저융점 유리 또는 흡수성 박막을 이용한 레이저 용접 투명 유리 시트 |
| KR20160147833A (ko) | 2014-04-21 | 2016-12-23 | 코닝 인코포레이티드 | 고 열팽창 유리 및 유리-세라믹의 레이저 용접 |
-
2019
- 2019-02-19 WO PCT/US2019/018518 patent/WO2019161370A1/en active Application Filing
- 2019-02-19 CN CN201990000481.2U patent/CN214054063U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-02-19 US US16/967,568 patent/US20210220947A1/en not_active Abandoned
- 2019-02-19 TW TW108105376A patent/TW201934237A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201934237A (zh) | 2019-09-01 |
| US20210220947A1 (en) | 2021-07-22 |
| WO2019161370A1 (en) | 2019-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN214054063U (zh) | 对置陶瓷板的激光焊组装件 | |
| TWI737690B (zh) | 包含透明雷射焊接區之密封裝置 | |
| US10858283B2 (en) | Laser welded glass packages | |
| JP7221339B2 (ja) | 低放射率コーティングを使用する、レーザ溶接用の透明な板ガラス | |
| US11426989B2 (en) | Laser bonded transparent glass-based articles and methods of making the same | |
| WO2017156048A1 (en) | Sealed devices comprising transparent laser weld regions | |
| KR20240051231A (ko) | 유리를 얇은 금속 호일에 접합하는 레이저 | |
| CN117916047A (zh) | 玻璃与薄金属箔的激光粘合 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210827 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |