JP2022554060A - ガラス複合体装置 - Google Patents

Abstract

エンクロージャの少なくとも一部を構成する少なくとも１つの基底基板とカバー基板とを有する基板スタックおよびエンクロージャが示されている。エンクロージャ内に周方向において封入されるように機能ゾーンが配置され得る。少なくともカバー基板には、好ましくはガラスまたはガラス様の材料が含まれている。基底基板とカバー基板とは、少なくとも１つのレーザ溶接線によって気密に溶接されており、この場合、レーザ溶接線は、その結合面に対して垂直な方向に高さＨＬを有しており、少なくとも１つのレーザ溶接線内の機械的応力が低下させられており、これにより、エンクロージャの機械的安定性が向上している。

Description

本発明は、ガラス複合体装置、例えば、前記ガラス複合体装置の少なくとも２つの層に気密封止された区画を提供するためのガラス複合体装置、ならびに前記ガラス複合体装置を製造する製造プロセスに関する。

発明の背景および概要
ガラスおよびガラス状のエンクロージャは、例えば、電子機器、回路またはセンサを保護するために使用され得る。例えば心疾患を治す治療、または例えば網膜または任意の形式のバイオプロセッサにおける医学的な移植用に前述のエンクロージャの気密封止された実装形態を使用することが可能である。チタンから製造されたバイオプロセッサが周知である。

センサは、例えば特に厳しい気候条件で使用するために、本発明により保護され得る。別の例は、Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍｅｃｈａｎｉｃ－Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）、圧力センサ、血液ガスセンサ、血糖計等の糖測定器である。

本発明の別の利用分野は、携帯電話、ウェアラブル機器の保護スリーブ、バーチャルリアリティーおよびオーグメンテッドリアリティーゴーグルならびにヘッドセットおよび同様の装置の分野に見いだすことができる。例えば、本発明は電気自動車の範囲で、航空および宇宙環境で、高温環境で、ならびにマイクロ光学の分野でも使用され得る。

前述の用途はすべて、厳しい環境条件に直面しており、したがって特に頑丈でなければならないか、またはこれらの条件から保護されねばならない、いくつかの形態の電子装置に関係する。したがって例えば、前述の環境条件に耐えられないと予想され得るものの、比較的安価に製造され得る任意の電子機器の使用または前記条件に耐え得る頑丈な電子機器が存在しない場所での任意の電子機器の使用を可能にするために、本発明は、電子機器等の装置を保護するために使用され得る。

さらに本発明は、本発明による装置、例えばエンクロージャの内部領域、またはエンクロージャ内に配置されたキャビティとの、ある程度の交換または通信手段を可能にする。この交換または通信手段は、例えば可視光線の範囲および／またはマイクロ波放射線の範囲の例えば電磁放射線により実現され得る。これを実現するために、エンクロージャは、少なくとも部分的にかつ／または少なくとも複数の波長の範囲にわたって透明である。この透明性により、複数の通信方法、あらゆる種類のデータまたはエネルギ伝送、ならびにキャビティ内に配置された電子機器またはセンサによる測定が可能になる。特に、光通信方法または光データもしくはエネルギ伝送が可能である。

しかしながら、エンクロージャにキャビティを設けることは、本発明の可能な用途の一実施形態に過ぎない。以下で理解されるように、本発明はキャビティに限定されるものではなく、キャビティを有するエンクロージャを改良するためにも使用され得る。実際に、本発明はまさに基板スタックにおいて既に実施され得る。

主に、いくつかの部品または層を配置し、それらを、内側領域にコンポーネントが位置し得るように配置することが知られている。例えば欧州特許第３０１２０５９号明細書には、光学コンポーネントを保護するための透明なコンポーネントを製造する方法が示されている。そこでは新たなレーザ溶接方法が用いられている。

本発明は、例えば環境条件に関する基板スタックおよび／またはエンクロージャの信頼性および／または堅牢性の向上に近接して見いだされてよい。

本発明の課題は、基板スタックおよび／またはエンクロージャの機械的安定性を高めることである。

本発明の課題は、独立請求項の主題によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明に基づき、気密封止されたエンクロージャは、エンクロージャの少なくとも一部を構成する少なくとも１つの基底基板とカバー基板とを有している。機能ゾーンが、エンクロージャ内で周方向において包囲されるように、例えば前記基底基板および前記カバー基板により包囲されるように配置されている。前記基板は、例えばガラスまたは単結晶シリコンウェハのような均質なものから、多層光学コーティングで被覆された化学強化ガラスのようなより複雑な基板にわたる様々な材料から成っていてよい。

エンクロージャの少なくともカバー基板は、好ましくは、ガラスまたはガラス様の材料(a glass or glass-like material)、例えばガラスセラミックまたは結晶質を含む。さらに、基底および／またはカバー基板としてのシリコーンを基礎とした基板も、ガラスまたはガラスを基礎とした基板と組み合わせられて使用され得る。基底基板とカバー基板とは、少なくとも１つのレーザ溶接線によって気密に溶接されている。レーザ溶接線は、典型的には、レーザ源に設定された各レーザ焦点において一連のビームスポットがエンクロージャの材料内に配置されるように、レーザ源から所定の波長およびエネルギでもって短パルスレーザビームを材料内に照射することにより得られる。

このようにするために、レーザ源は、例えばいくつかの近接したビームスポットに当てられる累積熱エネルギの和が、溶融ゾーン内の材料を溶融させるのに十分な量になるように設定され得る。これは例えば、いくつかのビームスポットが互いに重なり合い、これにより熱エネルギがレーザ溶接線に沿って連続的に蓄積されると共に溶融ゾーンの限定的な領域が十分に加熱され、その結果、溶融ゾーン内の材料の溶融が生ぜしめられるために達成され得る。

同時に、溶接プロセス中の、レーザ溶接線から基板スタック（エンクロージャ）内への熱の放散は危機的であり得る。例えば、いくつかの電気的または電子的な装置またはコンポーネントがエンクロージャの機能ゾーン（キャビティ）内に配置されている場合、これらは、所定の閾値を超える過熱および／または装置またはコンポーネント内へのあらゆる熱伝達から保護されねばならない。このために、有利には、１つのレーザ溶接線の形成中、一回に導入される熱エネルギが制限されており、基板スタック（エンクロージャ）が全体としてより高い温度レベルに保たれないようになっている。

本明細書に示すプロセスに基づき、第１の動作過程では第１のレーザ溶接線が形成され、そこでは各レーザスポットの溶融ゾーン内の材料を局所的に溶融するのにちょうど十分な限定的な量のエネルギのみが材料中に導入される。この熱エネルギは、基板スタック（エンクロージャ）の残りの部分内へ放散するが、極めて低いため、レーザ溶接線の近くでさえ、温度上昇は十分に低い。第１のレーザ溶接線の形成後、基板スタック（エンクロージャ）には十分な冷却時間までもが与えられてよくかつ／またはこの熱は基板スタック（エンクロージャ）にわたって放散することができるため、レーザ溶接線に熱の蓄積は全くまたはごく少量しか残らない。

その後、場合によっては２つのレーザ溶接線を形成する各ステップの間の冷却期間の後に、第２のレーザ溶接線が形成される。この場合もやはり、第２の（または連続する任意の）レーザ溶接線によって導入される熱エネルギは、空間的に溶接線自体に制限されており、そこで熱は基板スタック（エンクロージャ）内へ放散するが、残りの材料および／または機能ゾーン（キャビティ）内に配置された任意の物体／装置において顕著な温度上昇を促進することはない。

したがって、２つのレーザ溶接線を互いに近接して配置すること、または互いに重ね合わせることでさえも、基板スタック（エンクロージャ）内に熱を蓄積させる、または少なくとも危機的な量で蓄積させることにはならず、したがって装置／コンポーネントは過熱から保護される。

例えば、基板スタック（エンクロージャ）またはそれどころかレーザ溶接線の領域のみがレーザ溶接線の形成前に予熱される場合、かつ／またはレーザ溶接線の冷却を減速させるためにレーザ溶接線の形成後に基板スタック（エンクロージャ）内へさらなる熱を大幅に導入する必要がある場合には、基板スタック（エンクロージャ）内に危機的な量の熱エネルギが導入される可能性があり、機能ゾーン（キャビティ）内に設置された任意の装置／コンポーネントが損傷させられる恐れがある。したがって、本明細書に示す方法は、任意のレーザ溶接線の近傍に任意の装置／コンポーネントを取り付けようとする場合にも有利であるが、この場合に基板スタック（エンクロージャ）内の応力の大幅な低下または除去をも可能にする。

既に概説したように、同一のプロセスステップにおいて複数のビームスポットを互いに近接させて配置し、結果として生じる非線形の吸収ゾーンが少なくとも同じレーザ溶接線の隣接する非線形の吸収ゾーンと接触するか、またはそれどころか重なり合うようにすることにより、溶接される領域内に限定的な熱の蓄積を生ぜしめることができ、連続的な溶接「線」が得られる。いくつかの態様において、このことは、例えば金属を溶接するための周知の溶接方法にかなり類似していると見ることができ、この場合、逐点スポット溶接法でも最終的に金属においてほぼ連続的な溶接線を得ることが可能でもある。逐点スポット溶接法では、例えばエネルギ蓄積量は、１つのビームスポットによって材料の溶融が開始されることはないように調整され得、これにより、溶融のために必要な量よりも少ないエネルギが蓄積されることになる。ただし、いくつかのビームスポットを互いに十分に近接させて配置することにより、溶融ゾーン内の材料を溶融させるだけの十分な量の熱エネルギが蓄積される。これらの好ましい実施形態のいずれも、機能ゾーン（キャビティ）内の任意の装置／コンポーネントの保護を改良するために当該方法において単独でまたは組み合わせて実施することができる。

換言すれば、第１のステップでエンクロージャを形成するために、第１の基板（基底基板）および少なくとも１つの第２の基板（カバー基板）が提供され、少なくとも１つの第２の基板（カバー基板）は、好ましくは透明な材料を含んでいる、すなわち、第２の基板（カバー基板）は、第２の基板の少なくとも一部または少なくとも１つの領域においてかつ波長の少なくとも１群に対して透明である。少なくとも１つの第２の基板（カバー基板）は、例えば第２の基板（カバー基板）が機能ゾーン（キャビティ）をカバーするように、例えば第１の基板（基底基板）のすぐ上に設けられており、この場合、第１の基板は、機能ゾーン（キャビティ）の下面を提供してよい。

第１および第２の基板は共に、第１の基板が第２の基板と接触する場所に位置する接触領域または接触ゾーンを確立する。したがって各エンクロージャは、少なくとも１つの接触領域を有している。その後、前記レーザ溶接線を接触領域に沿って、例えばエンクロージャの枠の周囲のラインに沿って導入することにより、機能ゾーン（キャビティ）が気密封止される。例えば、複数のエンクロージャを提供するのに十分な大きさの共有基板スタック、例えばウェハスタック内に、複数のエンクロージャを製造することができる。この場合、各エンクロージャはその後、分断ステップにより分断され得る。

レーザ溶接線は、その接続面に垂直な方向に高さＨＬを有している。接続面は、隣接または連続するビームスポットが設定される方向である。典型的には、レーザ溶接は「上方」の視点から実行される、つまりこの意味では、基板スタックは例えば－テーブル等の－面上に配置され、レーザが上方から少なくとも最上位の基板層を貫通して－または２つ以上の基板層を貫通して－ビームフォーカスの場所に照射される。したがって、高さＨＬはレーザビームの方向において測定され、レーザ溶接線の幅は、レーザビームの方向に対して垂直に測定される。

エンクロージャ内の特定の量の材料内に第１のレーザ溶接線を画定する場合、例えばレーザ溶接線の周囲の領域において、前記特定の量の材料内に局所的に誘発される熱応力が生じる可能性がある。したがって、１つのレーザ溶接線が画定されている場合には、特定の量の材料がより低い機械的安定性を有する場合があり得る。このように、各接触面に対してレーザ溶接線を１つだけ設けた場合にも、エンクロージャ全体としては、より低い機械的安定性を有し得る、ということが判明した。

意外にも、第２のレーザ溶接線が第１のレーザ溶接線に近接して配置されると、エンクロージャ内の同じ量の材料が、改善された機械的安定性を達成することができ、レーザ溶接線が全く設けられていない状況に関してさえ改善された、ということが判明した。つまり、エンクロージャ内に少なくとも第１のレーザ溶接線と重なり合う第２のレーザ溶接線を画定することにより、少なくとも前記量の材料内の熱応力を低下させることが可能である。

加えて、第２のレーザ溶接線を第１のレーザ溶接線と重ね合わせて配置する場合には、エンクロージャ全体における熱応力も低下させることが可能である。

本願明細書に記載のエンクロージャは、改善された機械的安定性を有している。つまり、機械的安定性は、好ましくは、各接触面に対して少なくとも２つのレーザ溶接線を導入することにより改善されており、隣接する各２つの基板層の間には、１つの接触面が位置している。加えて、各接触面の両側に、同じ接触面の他方の側に配置されたレーザ溶接線と重なり合う少なくとも１つのレーザ溶接線が存在する場合には、機械的安定性をさらに向上させることができる。

追加的に、または言い換えれば、少なくとも１つのレーザ溶接線内の機械的応力が低下させられ、ひいては気密封止されたエンクロージャ全体としての機械的安定性が向上させられる。これは、追加的なレーザ溶接線を材料内に導入し、既に事前に材料内に配置された「より古い」レーザ溶接線と重ね合わせることにより、材料内の機械的応力を低下させるまたは排除することさえできる、ということを意味する。

すなわち、既に材料内に配置された「より古い」レーザ溶接線である少なくとも１つのレーザ溶接線内の機械的な応力は、応力低下プロセスステップによって、かつ／またはクラック減少ステップによって低減される。（前記クラック減少をも含み得る）応力低下プロセスステップの最中に、新規のレーザスポット付近の応力ゾーン内であらゆる応力を変化させることができる。このことには、他の調整可能な特徴の中でも、新規のレーザスポットが材料内に設定される場所に応じた、材料内の応力の増大または解消に至るまでの応力の減少が含まれていてよい。

新規のレーザスポットは、有利には別の溶接線として設定され得るが、必ずしもこれに限定はされない。換言すれば、レーザスポットを、第２のレーザスポットを整列させる必要なしに一連の溶接線において注意深く配置することにより、応力を低下させることもできる。しかしエンクロージャは、第１のレーザ溶接線の隣に位置しかつ／または第２のレーザ溶接線によって応力低下が達成されるように位置する少なくとも１つの第２のレーザ溶接線を有していてもよい。これは１つの好ましい実施形態である。それというのも、このケースにおいて第２のレーザスポットを第１のレーザスポットと同じ配列で設定する場合、すなわち第２のレーザ溶接線を第１のレーザ溶接線の隣に配置する場合には、第１のレーザ溶接線により導入された応力が材料全体にわたって排除されるということが容易に保証され得るからである。ただし、いくつかのレーザスポットを、連続的な、例えば途切れのないスポットの配列を確立することなしに、第１のレーザ溶接線の周囲にまたは第１のレーザ溶接線に沿って分散させて配置することも、前記第２のレーザ溶接線であると解される。

第１のレーザ溶接線は、エンクロージャ内に応力ゾーンを導入する可能性があり、この場合、応力ゾーン内の凝固した材料内には内部応力または張力が残っている。

したがって、第２のレーザ溶接線は、有利には、第１のレーザ溶接線により誘起された応力ゾーン内または応力ゾーンの隣に位置している。これにより、第２のレーザ溶接線は前記応力ゾーンと相互作用し、第２のレーザ溶接線の隣に位置する応力ゾーンを排除することさえもできる。言い換えれば、第２のレーザ溶接線は応力ゾーンを除去し、これにより、応力が除去されたまたは応力がほぼ除去されたゾーンが確立されており、かつ／またはレーザ溶接されたエンクロージャから応力が除去されているまたは応力がほぼ除去されている。

エンクロージャは、エンクロージャ内にキャビティを有していてもよく、このことは、前記機能ゾーンが、エンクロージャ内に封入された前記キャビティである、ということであってもよい。パッケージのキャビティの領域内の残留応力は、特に危機的であり得る。なぜならば、パッケージの損傷は、キャビティがパッケージのフレームに達する領域において最も多く観察されるからである。キャビティの縁部の強化、すなわち、キャビティの周囲に位置する材料の強化のために、キャビティの周囲に少なくとも２次元のレーザ溶接線を配置することが有利である。これにより、エンクロージャ内のキャビティまたは複数のキャビティを包囲するエンクロージャの内側が強化かつ補強され得、その結果、内側または外側からのあらゆる力に対してより高い耐久性を有することができるようになる。例えば、キャビティの内側は、エンクロージャの外側と比較してより高いまたはより低い圧力を有していてよく、これにより、差圧に基づく追加的な張力が導入されている。エンクロージャ内のキャビティ／複数のキャビティを取り囲む材料が強化されると、エンクロージャは、破壊または機能損失なしに、より高い力に耐えることができる。

少なくとも１つのレーザボンディング線が、距離ＤＦを置いて機能ゾーンを取り囲むように設計され得る。この距離は、機能ゾーンを中心として等しくなるように設定することができる。一例として、この距離は、高さＨＦ以下に相当し得る、または高さＨＦの２倍以下に相当し得る。

各レーザボンディング線は、それがエンクロージャの２つの異なる基板中に延びるように配置され得、例えばレーザボンディング線は、基底カバー層からその隣接層、例えば上側カバー層内へ延びており、レーザボンディング線は、２つの異なる基板を互いに溶接している。

エンクロージャは、特に他の層の間の中間層として、弾性または可撓性の層を有していてもよく、これにより、気密封止されたエンクロージャは、例えば圧力変化によってまたは機械的な力によって変形可能である。このような弾性層により、エンクロージャは、例えば、調整可能なレンズとして使用され得る。

エンクロージャはさらに、例えば機能ゾーンの周囲に配置された内側コーティングゾーンを有するように構成され得る。例えば、レーザ源を使用する溶接プロセスは、機能ゾーン／キャビティを直接取り囲む表面領域における材料特性を変化させるように管理され得る。これは、前記表面領域にコーティングを施すことに相当する。

さらに、各基板は、複数の層を含んでいてよく、多層複合体として提供され得る。換言すれば、複数の多層複合体を使用し、レーザ溶接プロセスにより隣接させることができる。このことには、多層複合体を予め準備し、製造プロセスにおいて多層複合体全体を１つ以上の他の基板に溶接して前記エンクロージャを提供することが含まれていてよい。

多層複合体を含むことにより、さらなる材料特性がエンクロージャに容易に追加され得る。例えば、このような多層複合体は、プレストレス、または好ましくはプレストレス方向を有していてよく、したがって、このような多層複合体をレーザボンディングすると、多層複合体の内部応力レベルが、例えばエンクロージャの耐久性を向上させることができ、例えば、硬化させられた多層複合体になり得る。したがって、結果的にエンクロージャ全体について一様に改善された硬化が得られる。追加的または択一的に、このような多層複合体は、コーティング層、例えばレーザ溶接による溶接が困難なコーティング層を有していてよく、これにより、中間複合体層のいくつかまたは全てが、既に互いに貼り合わされた「パック」または「スタック」として提供されることになる。このようなコーティングには、光学コーティングが含まれていてもよい。

光学コーティングが表面または裏面または両面に追加されたガラス基板またはガラス様の基板は、（コーティングされたまたは未コーティングの）他の基板に溶接され、その後に硬化させられてよい。好ましくは、コーティングを含む基板は、溶接レーザの計画されたビームライン内に延在する場合、溶接レーザの放出波長において少なくとも部分的に透明である。例えば、ＶＩＳ波長領域内の反射コーティングを有する基板は、酸化チタンおよび酸化ケイ素から成る、いくつかの交互に配置された薄層をスパッタリングすることにより達成される。この場合、溶接は、ＮＩＲ放射レーザにより達成され得る。

エンクロージャは、基底層とカバー層との間に配置された任意の数の追加的な中間層、例えば３つの中間層を有していてよい。

機能ゾーンは、中間層内または複数の中間層のうちの１つに配置されていてよい。この構成では、機能ゾーンは、その底面側の前記基底層によりカバーされ得かつ／またはその上面側の前記カバー層によりカバーされ得る。

機能ゾーンは、キャビティとして設計され得、電気コンポーネント等の機能コンポーネントは、エンクロージャによって保護されるように前記キャビティ内に配置され得る。

気密封止されたエンクロージャには、キャビティ内に配置されたＧａＮ－ＬＥＤ、ＳｉＣパワートランジスタ、ＧａＡｓパワートランジスタ、またはＧａＮパワートランジスタ等の電力半導体を含む１つ以上の機能コンポーネントが含まれていてよい。追加的または択一的に、気密封止されたエンクロージャには、例えばエンクロージャの外側でコンタクトパッドに接触接続するための、エンクロージャの内側から外側との電気的な接触接続を確立するためのスルービアが含まれていてよい。

つまり、複数の基板層のうちの少なくとも１つ、例えば基底カバー層は、機能ゾーンをエンクロージャの外側の周囲、例えば基底カバー層の下面側のコンタクトパッドと電気的に接触接続させるための１つ以上のスルービアを有していてよい。

エンクロージャの基板は、３ｍｍ未満、好ましくは１５００μｍ未満、好ましくは５００μｍ未満、好ましくは１２０μｍ未満、さらに好ましくは８０μｍ未満の厚さを有していてよい。基底カバー層および／または上側カバー層は、１つ以上の中間層より薄くてもよく、例えば、中間層の幅の半分以下を有していてよい。エンクロージャは、１０ｍｍ×１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ×５ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ×２ｍｍまたは１ｍｍ×１ｍｍ以下のサイズを有していてよい。また、エンクロージャは、その幅よりも大きな高さを有していてよい。

また、医療用インプラント、マイクロレンズ複合体、マイクロ光学チップ、薬剤パッケージまたはＬＥＤ装置を製造するための、気密封止されたエンクロージャの使用も、本発明に基づくものである。

さらに、例えば上記および下記で詳細に説明するように、キャビティ等の機能ゾーンを封入している、気密封止されたエンクロージャを提供する方法も、本発明に基づくものであり、当該方法は、基底基板を提供するステップと、基底基板とカバー基板との間に少なくとも１つの接触面が配置されるように、基底基板上にカバー基板を位置合わせするステップとを含む。

言い換えれば、基板層（例えば基底基板およびカバー基板）は、互いに直接接触して積層されている、すなわち、基板層は互いに隣接して配置されている。基板層の間に他の材料および／または妨害材料が配置されていないことに注意することで、基板層は互いに近接して面状／層状に接触する。例えば、基底基板はカバー基板と直接に接触して設けられており、特に、基底基板とカバー基板との間に他の材料または間隔またはギャップが残ることを回避している。例えば３つ以上の基板を提供しようとする場合、基底基板は、中間基板に近接して直接接触し、中間基板はその他方の側においてカバー基板に近接して直接接触することになる。つまり、基板はそれぞれ次の基板にすぐ隣接して提供される。

その後、基板は新規のレーザ溶接方法によって溶接されることになり、この場合、基板層は、追加のおよび／または他のおよび／または非空気的な材料または中間層の必要なしに、隣接する基板層に直接に溶接される。各基板は、互いに直接に溶接されることになり、これにより、２つの基板層の間の空中接触領域／ゾーンに照射されたレーザ溶接線が、これらのすぐ隣り合う基板層を分離不能に結合する。したがって、レーザ溶接線の溶融ゾーンは、溶接される両方の基板に同時に配置され、第１の基板（基底基板）から第２の基板（カバー基板）へシームレスに進行する。

したがって、近位での、空中での、またはそれどころか完全に空中での移行が確立され、これは場合により、基板から基板への移行またはガラスからガラスへの移行である。局所的に制限された体積が溶接ゾーン（レーザ溶接線）として確立され、そこには平坦であってよい隣接する基板層の材料の移動または混合が存在する。例えば、第１の基板（基底基板）の材料が第２の基板（カバー基板）に入り込むと共に、反対に第２の基板（カバー基板）の材料が第１の基板（基底基板）に入り込み、これにより溶接ゾーン内に、隣接する基板同士の完全な材料混合が存在している。したがって、レーザ溶接線は対流ゾーンと称されてもよい。

新規のレーザ溶接技術は、有利には、従来周知の技術において必要とされていた如何なる中間層またはガラスフリット、フォイルまたは接着剤等の材料も必要とすることなしに提供される。基板層の間の新規の分離不能な結合は、有利には、中間層または結合材料等の追加的な材料を制限することなく提供され得る。これは、製造を容易にし、前記のような追加的な材料を不要にし、エンクロージャの堅牢性および／または強度を高め、機能ゾーン（キャビティ）の安全な気密性の封止を可能にする。例えば、レーザ溶接線は最終製品において、小さな溶融ゾーン内の材料の屈折率の特定の局所的な変化により識別され得る。

例えば、基板が完全に平坦には設けられていない、例えば製造誤差に起因するケースであり得る場合、基板（基底基板およびカバー基板）の間のこのようなギャップは、例えばギャップが５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下であれば許容され得る。このようなギャップは、基板の製造誤差から、または熱の影響により、またはそれどころか塵埃等の粒子が含まれることにより生じ得る。本発明に基づき互いにすぐ隣り合っていると考えられる基板の間に前記のような許容可能な間隔が存在する場合でも、溶接ゾーン（レーザ溶接線）が約１０～５０μｍの幅を有するように溶接することが可能であり、これにより気密封止が行われる。この場合も、溶融ゾーンが第１の基板から第２の基板へシームレスに進行する。つまり、レーザ溶接線は、第１の基板と第２の基板との間の接触領域内にもたらされ、基板同士を互いに直接に融合させ、分離不能な複合体を形成する。溶接プロセスにより、レーザ溶接線内に位置する両方の基板の材料が直接に溶融され、第１の基板の材料が第２の基板の材料と混ざり、分離不能なワンピースの複合体を形成する。したがって、少なくともレーザ溶接線で製造されたエンクロージャには、最終的にモノリシック複合体が含まれる。

よって、エンクロージャを気密封止する方法は、エンクロージャ内に第１のレーザ溶接線を導入することにより、機能ゾーンを気密封止するステップと、第１のレーザ溶接線と同じ位置または第１のレーザ溶接線に近接するまたは重なり合う位置に第２のレーザ溶接線を導入するステップと、前記第２のレーザ溶接線を導入することにより、エンクロージャの第１のレーザ溶接線の領域内の応力を除去するステップとを含む。

この方法では、レーザビーム源を使用してレーザ溶接線をエンクロージャ内に導入することができる。レーザビームは、基底基板（３）とその隣接基板、例えばカバー基板との間の接触領域に沿ってレーザ溶接線を形成するために、機能ゾーンの周囲を案内されてよい。

前記レーザ源は、パルスレーザ源であってよく、この場合、いくつかのレーザパルスがレーザ溶接線に沿って導入され、これにより、いくつかのレーザパルスから１つの連続的またはほぼ連続的な溶接線が形成される。

本発明では、上記および下記に示す方法により製造される、強化された封止エンクロージャも提供される。

以下に、好ましい実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。同様のまたは類似のコンポーネントに同じ符号を付した添付の図面を参照する。

エンクロージャの概略的な側方横断面図である。 レーザ溶接線を示す図１の詳細図である。 ５つの基板層を有する別の実施形態の側方横断面図である。 エンクロージャの概略的な上面図である。 エンクロージャにおけるレーザ溶接線に沿った側方横断面図である。 レーザスポットゾーンの横断面図である。 先行溶接線の強化の一例を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 １つのエンクロージャ／いくつかのエンクロージャを製造する例示的な方法を示す図である。 キャビティの縁部を強化するときのエンクロージャの側方横断面図である。 複数のキャビティが各エンクロージャ内に配置された多層エンクロージャの側方横断面図である。 多層エンクロージャの詳細を示す側面図である。 例えば気密なバイオメディカルインプラントとしての多層エンクロージャの側方横断面図である。 多層エンクロージャの上面図である。 多層エンクロージャの下面図である。 多層エンクロージャの別の例を示す側方横断面図である。 多層エンクロージャの下面図である。 プラグタイプコネクタ用の多層エンクロージャのさらに別の例を示す側方横断面図である。 インタフェースを備えた多層エンクロージャのさらに別の例を示す側方横断面図である。 複数の電気コンタクトを備える多層エンクロージャのさらに別の例を示す側方横断面図である。 ２つの基板の接触面内と接触面の周囲とにおける複数の溶接線の写真である。

発明の詳細な説明
図１ａには、エンクロージャの１つの実施形態の断面図が示されている。中間層４が基底層３の上に配置されており、エンクロージャ１の中間層４内には機能ゾーン１２が配置されている。中間層４の上にはカバー層５が配置されている。層３、４、５のすべてが、多層コンポーネント、例えば、片面側または両面側を部分的または全体的に被覆する誘電性コーティングを備えた化学強化ガラスであってもよい。このことは、以下の説明のすべてに当てはまる場合もある。機能ゾーン１２はキャビティであり、キャビティ１２内には電気コンポーネントまたはレンズ等の機能コンポーネント２が配置されている。基底層３と中間層４との間、および中間層４とカバー層５との間には、それぞれの接触面２５が配置されている。基底層は、キャビティ１２の底部２２を提供しており、中間層４は側壁２１を有しており、カバー層５にはキャビティ１２の上部２３が含まれる。

図１ｂを参照すると、エンクロージャ１の角隅部の詳細が示されており、ここでは、レーザビームによって溶接されたインタフェースゾーン８がより詳細に示されている。この実施形態では、各接触面２５に１つのインタフェースゾーン８が存在しており、この場合、各インタフェースゾーン８は、キャビティ１２の周囲を取り囲んでいるレーザ溶接線である。言い換えれば、各インタフェースゾーン８は、周方向において閉じたリングまたは閉じた線を形成している。

図１ｃは、エンクロージャの別の例を示しており、この場合、複数の中間層４ａ，４ｂ，４ｃが使用され、層３，４ａ，４ｂ，４ｃ，５から成る１つのスタック１８が形成されている。この場合も同様に、各接触面２５には、それぞれのレーザ溶接線８が配置されている。レーザ溶接の結果、それぞれの層または基板は、隣接する層に固く結合または固定される。本例の上層５は、ガラス層であってよい。中間層４ａ，４ｂおよび４ｃは、１つの多層複合体４として提供されてもよく、次いでキャビティ１２が、例えば研磨法によって除去され得る。

例えば、基底基板はウェハまたはプリント回路基板であってよく、例えば窒化アルミニウムから形成され得る。機能ゾーン１３（またはキャビティ１２）は、例えば基底層３に凹部として形成されてもよく、例えばサンドブラスト等の研磨方法により形成される。

図２には、本発明によるエンクロージャ１の上面図が示されており、この場合、周方向のレーザ溶接線８が、機能ゾーン１３を取り囲んでいる。機能ゾーン１３は、ニーズに応じて異なる要件を満たすように設計することができ、これは例えば、機能ゾーン１３に配置された光学受容体、または技術的かつ／または電気機械的な装置２であってよい。例えば、複数の異なる装置２が１つの機能ゾーン１３に設置されているという点で、複数の異なるタスクが機能ゾーン１３によって達成される、ということも可能である。

両方とも基板の形式の基底層３およびカバー層５を有するエンクロージャ１の１つの実施形態を示す別の断面図である図３を参照する。言い換えれば、エンクロージャ１は、基底基板３およびカバー基板５の２つの層を有している。さらに図３は、レーザ溶接線８が典型的にはどのように構成されているのかを示しており、すなわち、多数のレーザパルス１６が互いに近接して配置され、１つの線の形に整列させられており、これにより、基底基板３およびカバー層５の材料が、好ましくは如何なるギャップもなしに溶融して互いに融合し、その結果、機能ゾーン１３またはキャビティ１２は、レーザ溶接線８により、または機能ゾーン１３またはキャビティ１２を取り囲むレーザ溶接線８により気密封止される。

次に図４および５を参照して、本発明の方法において複数の近接したレーザ溶接線８を導入することにより、様々な基板３，４ａ，４ｂ，５等の材料内の応力がどのように低減され得るのかを説明する。図４には、典型的な溶接線８の横断面が示されており、これは、複数のレーザパルスショット１６により生じた変化を示す横断面であり、多数のレーザパルスショット１６が、重なり合う非線形の吸収ゾーンにわたり、蓄熱が行われかつレーザ溶接線８を形成する１つの線を生ぜしめる。このような溶接線の横断面は図４に示されており、複数の識別可能な領域を有している。第１は非線形の吸収領域３１であり、これはレーザ焦点に多少なりとも対応しており、数マイクロメートルの寸法である。基板スタック１８の上方からレーザ９が照射されると、前記領域３１の上方には、わずか数マイクロメートルの幅であるが、典型的には最大数十マイクロメートルの高さの細長い「気泡状」領域３２（典型的には細長い泡と比較可能なかなり特徴的なその形状により「気泡３２」とも称される）が形成され得る。前記気泡状領域３２の周囲には、幅ｗおよび高さｈを有する溶融領域３３が配置されており、この溶融領域３３ではＴｇを上回る温度に達することができ、したがって、ガラスは（冷却または放熱後に）再凝固した状態になる。細長い気泡３２を含む溶融領域３３は、その密度と、密度と共に周囲のガラスに対して変化した屈折率とから、通常は明確に、例えば光学顕微鏡を用いて識別され得る。幾つかのケースでは、非線形の吸収領域３１は、溶融領域３３の下方先端部における光学的な損傷として観察されることもある。

溶融領域３３の周囲の加熱領域３４内で、ガラスは複数のレーザショット９の熱の蓄積から所定量のエネルギを受け取り、これによりガラスの温度は、Ｔｇ（各材料の溶融温度）よりも低いが、それでもなお室温よりは大幅に高い温度まで上がる。熱拡散に起因して、この温度は、加熱領域３４の全ての角隅部において同じではない。加熱領域３４の大きさは、溶融領域３３の大きさに合わせられる。したがって、溶融領域３３の寸法、特に境界は、加熱領域３４の寸法の指標として用いることができる。

本発明の実現において、あらゆる溶接線８は、基板材料を強化するための局所的な熱源として二重に機能することもできる、ということが分かった。強化は、典型的にはガラスをより強くし、熱および破損に対してより耐久性を有するようにするためのガラスの熱処理として知られている。これは、本開示において提示する強化と同じものであるが、当該技術分野において周知の任意の強化方法の複数の欠点は伴わない。この場合、溶融領域３３の高さｈおよび幅ｗによって特徴づけられる溶接線８の所定のプロファイルが与えられると、加熱領域３４は、溶接線８によって、強化されるべき領域または特徴に対して配置され得る。このような強化特徴によって、従来の溶接線８は応力が低減され得るか、またはマイクロクラックが材料から除去され得る。

基板層材料の改良または強化手段として役立つことが判明した典型的な数値を、以下の表１に示す：
表１：強化の典型的な数値

表１には、様々な目的（「特徴」）に関して、強化が行われた場合に得られるそれぞれの利点が示されている。第３列および第４列に列挙された典型的な数値は、本明細書に示す「レーザ誘起強化」により改良されたそれぞれのゾーンについて得ることのできる典型的な幅である。表１において「Ｘ」および「Ｙ」によって示される座標は、例えば、強化されるべき特徴に関して示されたものであり得る。Ｗは、レーザ溶接線８の溶融領域３３の幅を示しており、ｈは、溶融領域３３の高さを示している。レーザ溶接線８によって導入される溶融領域は、典型的にはおよそｗ＝５０μｍ、場合により±１０μｍ、および／またはｈ＝１００μｍ、場合により±２０μｍの寸法であり得る。

例えば、１つのレーザ溶接線８が１つの基板層に照射された場合、各基板層の材料は、その中に保存される所定量の応力を受け取った状態になる。第１のレーザ溶接線８に近接して第２のレーザ溶接線８を照射することにより、第１のレーザ溶接線８により導入される応力を低下させることができ、以下でさらに説明するように、消失させることさえ可能である。表１に示した別の例では、キャビティ１２の縁部を改良すると、マイクロクラックを排除することができるため、キャビティ１２はより安定的になり、外側または内側からのあらゆる力に対してより高い耐久性を有することになる。

表１に示したさらに別の例では、予め刻み目を付けられた面において裂断張力を消失させることができ、同時に、マイクロクラックも減少させるまたは排除することができる。導波路素子では例えば、導波路の損失を減らすことができる勾配屈折率が設定され得る。

２つの層の間のインタフェースでもやはり、応力およびマイクロクラックを減少させることができる。例えば、ガラスコーティング・ガラスインタフェースでは、コーティングされたインタフェースの気密封止が実施され得る。表面または縁部が別の手段によって、例えば化学的な硬化または熱硬化によって、または任意の表面または縁部に対して硬化させられると、局所的な応力適合プロファイルが材料内で実施され得る。金属がガラスビアを介して充填される場合には、表１に示すように、孔内でのより良好な金属保持が達成され得る。任意のダイシングラインの近くで、個別化されたチップの縁部が強化され得る。任意の外側導電層に関して、層間剥離または薄肉化等のいくつかの有害作用が回避され得る。

図５を参照すると、最初に下側のレーザ溶接線８が実施され、その後に「修復」用の第２のレーザ溶接線８ａが実施されている。第１のレーザ溶接線８によって導入された如何なる歪みも、第２のレーザ溶接線８ａの実施により中和されている。この例では、２つのレーザ溶接線８，８ａが、互いに溶接された基板という付加的な特徴を達成しており、第１のレーザ溶接線８は、基底基板３を第１の中間層４ａに溶接しており、第２のレーザ溶接線８ａは、第１の中間層４ａを各接触領域２５に沿って第２の中間層４ｂに溶接している。

図６～図１４には、本発明によるエンクロージャ１を構成する１つの例示的な方法が示されており、これは、本発明によるエンクロージャ１を製造する方法でもある。この実施形態のエンクロージャ１は、「内側」基板よりも薄くてよいカバー基板によって両面側を被覆されているが、これは単に例示的な理由のためであるに過ぎない。テンプレートの両面側に追加のカバー基板を導入することは、以下でより詳細に説明するように有利であり得、本発明の実現において見いだされたように、追加のカバー基板を導入することにより、内側基板の材料内のより大きな応力でさえ排除することが可能であり得る。

図６～図１４に示すようなステップを別個に実施することは不要であり、むしろ層毎に、次の上位層が設けられてから各層を設けるというよりも、例えば図１４に示すような完全なスタック１８を提供し、完全なスタック１８に各レーザ溶接線８をレーザ溶接することが可能である、ということに留意されたい。

これに加えて、図６～図１４ではいくつかのエンクロージャ１（この場合は２つのエンクロージャ１）が準備され、同じものが同じ製造プロセスで同時に製造され、その後、２つのエンクロージャ１は、例えば図６に示したダイシングライン１０に沿って互いに分離されることに留意されたい。ただしもちろん、各エンクロージャ１を別個に準備して製造することもできる。

図６では、下側のカバー基板３が設けられており、下側のカバー基板３の上に第１の中間層４ａが配置されている。したがって、中間製品１が形成されていると言うことができるが、１つの簡単な実施形態では、エンクロージャ１はさらに、２つの層を隣接させ、少なくとも１つのレーザ溶接線８により各エンクロージャ１を溶接することによって形成され得る。

図７は、エンクロージャ１の材料にレーザ溶接線８を形成することによって導入された、第１の中間層４ａの応力領域３５を示している。この例では、材料にレーザ溶接線８が形成されると、結果として溶接領域３５に残留応力および／またはマイクロクラックが生じ、この残留応力および／またはマイクロクラックは、材料の急速な局所加熱および弛緩によりかつ／または材料内の温度差により生じる。説明上の理由から、このような構造的に弱い領域３５は、次の／第２の溶接線の下の領域においてクラックまたは初期クラックが増大する恐れがある場合には悪化させられることさえある、ということを追記しておく。

溶融領域３３に対応する「物理的な」溶接線８は、その外周における屈折率の変化によって見ることができる。この物理的な溶接線８の「上方」では、－レーザが材料に上方からも照射されると－初期の「歪みプール」を有する応力領域３５が生じる。歪みプールは、主に溶接実施ゾーン３５における熱誘起応力の結果として生じるものであるが、初期のマイクロクラック等を含むこともある。

図８は、第２および第３の溶接線８ａ，８ｂをエンクロージャ１内に配置する瞬間の基板スタック１８を示しており、第２の中間層４ｂは、第１の中間層４ａの上に配置されている。第２の中間層４ｂは、後のキャビティ１２の枠２１または「フレーム」を構成する。応力ゾーン３５は図７に示した実施形態と同様に示されており、図８に示す実施形態により表された瞬間において、応力ゾーン３５はまだ残っているが、その後、図９に示すように減少する。第１の溶接線８は既に冷却されているが、第２および第３の「高温の」溶接線８ａ，８ｂでは、依然として加熱領域３４、細長い気泡３２、溶融領域３３および非線形の吸収領域３１が示されている（詳細については例えば図４を参照のこと）。第１の中間層４ａと第２の中間層４ｂとの間の接触面２５は、２つの溶接線８ａおよび８ｂによって大部分が溶接されており、図８の左側の部分には、１つの溶接線８ａのみが使用される場合に材料がどのように変化するのかが示されている。

図９を参照すると、エンクロージャ１は、図８に示した溶接ステップの後に冷却され、複数の応力領域３５が生じている。図８において２つの溶接線８ａおよび８ｂが設けられた中央および右側の大部分において看取され得るように、第１の中間層４ａの材料に応力は生じていない。２つの溶接線８ａ，８ｂが互いに近接して、例えば、１つが溶接されるべき接触面２５の下方に設けられかつ１つが上方に設けられると、応力および場合によっては存在するマイクロクラックでさえ、溶接ゾーンの周囲の材料において「修復」され得る、ということが分かった。スタック１８／エンクロージャ１のあらゆる基板層の間の接触面２５は、典型的にはその一体的な安定性に関して最も重要な領域の１つを構成しているため、このことは特に重要である。今、新規の応力ゾーン３５が、後のキャビティ１２を取り囲む第２の中間層４ｂに生じている。これらの応力ゾーン３５からは、後続のステップにおいて応力が除去され得る（図１０参照）。

ここで図９の左側の部分に戻ると、ここには１つの第２の溶接線８ａのみが材料に導入されている。この領域では、第１の中間層４ａの材料内に応力が残っており、その結果、より弱い材料組成が生じており、これは、あらゆる曲げ力または衝撃に対する耐久性を悪化させ、そこにはマイクロクラックが残ることさえある。

図１０には、本発明によるエンクロージャ１を製造する次の引き続くステップが示されている。第３の中間層４ｃが、キャビティ１２を閉じるように第２の中間層４ｂの上に配置されている。任意の電子機器または機能コンポーネント２をキャビティ１２または機能ゾーン１３に挿入しようとする場合、エンクロージャ１を製造するこの例示的な方法では、図１０に示すステップの前に加えるべきである。例示的な理由により、左側のキャビティ１２に機能コンポーネント２が含まれている。第３および第４のレーザ溶接線８ｃおよび８ｄがエンクロージャ１に照射され、比較的高温のゾーンが残っており、さらに冷却せねばならない。この例に示されている応力ゾーン３５は、図９に示したものに対応する。なぜならば、レーザ溶接ゾーンはまだ高温であり、それぞれのゾーンにおける応力除去がまだ生じていないからである。第２および第３の中間層４ｂ，４ｃの間の接触面２５は、２つのレーザ溶接線８ｃ，８ｄにより溶接されている。

図１１から看取することができるように、図面の最中央および右側の部分において応力ゾーン３５は消失しており、これは、エンクロージャ１の材料内の応力が低下または排除されていることを意味する。しかし、各接触面２５が各１つのレーザ溶接線８ｂ，８ｄによってのみ溶接されている、比較する理由で示されているに過ぎない図１１の左側の部分では、第１および第２の中間層４ａ，４ｂにも残留する応力ゾーン３５によって示されているように、材料内に応力が残っている。

ここで図１２を参照すると、本発明によるエンクロージャ１を形成するための引き続くステップが示されており、上側カバー層５が、第３の中間層４ｃの上に配置され、１つの付加的な溶接線８ｅにより第３の中間層４ｃに溶接されている。図１２でもやはり、レーザがエンクロージャ１の材料に照射されたその瞬間が示されており、応力ゾーン３５は、図１１に示された状況と同じである。複数の基板から成る１つの完全なスタック１８が完成している。図１３では、中央部分および右側の部分に応力ゾーン３５は最早残っておらず、結果的に生じた応力除去が看取され得る。その理由をより容易に理解するために、やはり比較する理由のためだけに示された、各接触面２５の溶接のために１つのレーザ溶接線８だけが使用された左側の部分には、依然として材料内に応力ゾーン３５が残っており、ひいては応力ゾーン３５を弱化させている。しかしながら、２つのレーザ溶接線８ｄおよび８ｅが配置された第３の中間層４ｃでは、完全な応力除去が達成され得る。ここで図１３および前述の説明から明らかであるように、底部カバー層３および上部カバー層５によって最終的にエンクロージャは、レーザ溶接されていることの全ての利点から恩恵を受けることができるようになり、しかも材料中に追加的な応力が加えられるということがなくなる。材料は強化されるため、マイクロクラックは同等であるが、典型的な強化法の欠点は伴わない。例えば、電子機器または機能コンポーネント２がエンクロージャ１内に取り付けられることがあるが、このことは、エンクロージャ１の材料全体にわたって必要な高温のために、通常の強化では不可能であろう。しかしながら、下側カバー層３および上側カバー層５である最外層は、例えば、層３、５を溶融温度よりも高く加熱することによる典型的な方法により強化することができる（これが応力の除去である）。

ここで図１４を参照すると、互いに積み重ねられて配置された基板３，４ａ，４ｂ，４ｃおよび５から成る１つの完全なスタック１８において、レーザ溶接線８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄおよび８ｅが材料内に順次導入される１つの実施形態が示されている。最終的に、ダイシングライン１０に沿って２つのエンクロージャ１が切断または分断され、上で説明したエンクロージャ１の製造方法で得ることができる単独のエンクロージャ１が図１５で示されている。

図１６には、キャビティ１２の縁部の周囲を強化する別の例が示されている。少なくとも２次元の溶接線８がキャビティ１２の周囲に形成され、ここではレーザ溶接線８により、以前は分離されていた基板３，４および５が互いに溶接されるだけでなく、キャビティ１２を取り囲むゾーンにおける如何なる応力も、マイクロクラックの可能性の排除を含めて排除または少なくとも大幅に低減される。このようなマイクロクラックは、材料に残留し続けることがある、または例えばキャビティ１２を形成するために材料を切断するときに材料内にもたらされることがある。レーザショット１６の後続のラインは、キャビティ１２の周りにレーザ溶接線８を形成するために互いに近接して設定される。

図１７を参照すると、多層化された例が示されており、この例では、各エンクロージャ１が３つのキャビティ１２を有しており、同時に、３つのエンクロージャ１が同じ製造プロセスで一緒に製造されているが、レーザ溶接が終了した後の分離ステップにおいて、例えば図１７に示すダイシングライン１０に沿って分離されている。エンクロージャ１の材料内の応力を排除または低減するために、複数のレーザ溶接線８が上述のように材料内に導入されている。各キャビティ１２に典型的には１つの機能コンポーネント２が含まれているが、このような機能コンポーネント２は、理解しやすくする理由のためだけに、１つのキャビティ１２内に示されている。

図１８は、キャビティ１２を有するエンクロージャ１の細部を側面から見た図を示しており、上側基板５および下側基板３ならびにキャビティ１２が部分的にのみ示されている。キャビティ１２を取り囲むまたは包囲しているレーザ溶接線８が、層３および４の縁部に対する安全マージン４１と共に示されている。安全マージン４１は、レーザ溶接線８がエンクロージャ１の材料内に適切に形成されることを保証するのに役立つ。安全マージンまたは予め刻み目を付けられた面４１は、０.５ｗ～２ｗの幅を有し得る。

図１８に示したように、下側基板３は、隣接する基板４，５よりも大きな寸法を有しており、下側基板３は、延長部７でもってさらに外側に延びている。延長部７は幅４７を有しており、一般に、エンクロージャ１の全体のサイズを減じるためには、やや小さな幅４７が望ましい。構造の細部が類似しているため、図１８～図２１は、電気コンタクトを備える気密なバイオメディカルインプラント等の同じ実施形態を示し得る。

延長部分７は、コンタクトパッド５４をキャビティ１２に対して側方に配置するために使用され得、したがって上方からアクセス可能であってよい。例えば金属が充填されたスルーガラスビア５２は、コンタクトパッド５４を、基底基板３の下方に設けられた導電条片等の導電部分５６に接続することができる。スルーガラスビア５２は、エンクロージャ１内にレーザ溶接線８が形成されるときにスルーガラスビア５２が変化させられないまたは妨げられないように、レーザ溶接線８からマージン４３だけ離間されて配置されている。溶接線８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅとスルーガラスビア５２との間の安全マージン４３は、図示したように、例えば水平方向において１ｗ～１.５ｗの範囲内であり得る。溶接線８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅがスルーガラスビア５２の下に位置するまたは配置されている場合、対応する安全マージンは１ｈ～１.５ｈの範囲内であり得る。

導電部分５６は、コンタクトパッド５４との電気的な接触接続を確立するために、別の電気コンタクトゾーンを有していてもよい。導電部分５６と溶接線８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅとの間の安全マージン４５は、図示したような鉛直方向の配置では約１ｈ～２ｈに、かつ／または水平方向の配置では約１ｗ～２ｗに選択され得る。

図１９を参照すると、キャビティ１２を有するエンクロージャ１の側方断面図が、キャビティ１２を包囲するレーザ溶接線８，８ａを示している。図１８に関して使用されたものと同じ参照符号が、同じ特徴を示している。エンクロージャ１は、電気コンタクト５４，５５（図２０参照）を備える気密なバイオメディカルインプラントとして使用されてもよい。下側基板３の延長部７に位置するコンタクトパッド５４は、スルーガラスビア５２を介して導電部分５６に接続され、さらにスルーガラスビア５３を介して、キャビティ１２内に配置された機能コンポーネント２に接続されている。言い換えれば、電気経路５２，５３，５４，５６は、エンクロージャ１の内側から外側へと画定されており、この場合、コンタクトパッド５４は、例えば上方または側方から容易に接触され得る。

図２０は、エンクロージャ１、例えば図１９にも示したような電気コンタクト５４，５５を備えた気密なバイオメディカルインプラント１の上面図を示しており、２つのコンタクトパッド５４，５５が、下側基板３の延長部分７に識別され得る。レーザ溶接線８，８ａは、機能コンポーネント２を備えた機能ゾーン１２，１３の周りに気密に引かれている。２つのコンタクトパッド５４，５５は、操作および電気的な接触接続を容易にすることができる。次に、図２１は、電気コンタクト条片５６，５７を有するエンクロージャ１を底面図で示しており、電気条片５６，５７は互いに分離されていて、互いに絶縁された２つの電気コンタクトに接触接続するために下側基板３の下方に配置されている。図１８または図１９に関して概説したように、例えば、スルーガラスビア５２，５２ａ，５３，５３ａはコンタクト条片５６，５７に電気的に接続され得る。

図２２を参照すると、基底基板３の下方に配置され、カバーガラス３ａ等の薄い基板３ａによって封入された、特に電気的に封入された封入導電層５８を有するエンクロージャ１が示されている。スルーガラスビア５２と５３とは、それぞれ導電層５８を介して互いに接続されており、スルーガラスビア５２は接続パッド５４に接触しており、スルーガラスビア５３はエンクロージャ１のキャビティ１２内の機能コンポーネント２に接触している。

エンクロージャの外側へ案内される電気コンタクトが不要なエンクロージャ１の側面において、レーザ溶接線８ａは、導電層５８を貫通して配置され得る。延長部７を含む側において、レーザ溶接線８は、前記導電層５８内にまたは前記導電層５８を貫通して延びないように、導電層５８の近傍で終了している。例えば、別のレーザ溶接線８ｂを延長部７に配置し、そこにエンクロージャの気密封止を提供することができ、択一的または追加的に、導電層５８および基板３ａのうちの少なくとも１つをエンクロージャ１の残りの部分に確実に機械的に接続することができる。導電層５８の幅ならびに導電層５８に接続される電気コンタクトの配置に応じて、レーザ溶接線は、エンクロージャ１の縁部付近以外の部分が下側基板３に溶接され得るように配置されてもよい。

図２３は、エンクロージャ１の底面図を示しており、ここでは、導電層５８から分離された個別化された導電条片５９，６０が示されている。したがって例えば、エンクロージャ１の２つ以上の側を含む、エンクロージャ１の異なる側に識別電気コンタクトを案内することによってでも、別個の電気コンタクトが導電層５８内に容易に確立され得る（例えば、図２６参照）。導電層５８は、例えば下側基板３と同じ伸長寸法を有し得るが、封入層３ａが導電層５８をその側方において絶縁し得るように、やや小さく保たれていてもよい。

図２４は、エンクロージャ１の断面図を示しており、ここでは、電気コンタクトがエンクロージャ１の下面と上面とに設けられているという点で、上下のコンタクト７４，７６が確立されている。例えば上側コンタクト７６は、一方の側においてスルーガラスビア６２を介して上側コンタクト７６に接触しかつ他方の側においてスルーガラスビア６４とはんだ滴等のコンタクト手段６５とを介して機能コンポーネント２に接触する上部コンタクト部分を介して、機能素子２に接触させられてよい。その側方には、プラグ型コネクタなどのコネクタを収容するためのベイ６８が設けられている。ベイ６８の上側と下側とに、２つの別個の電気コンタクト７４，７６が設けられている。コネクタをベイ６８に保持するために、１つ以上のコネクタ保持切欠７０が設けられていてもよく、コネクタに対する力が解放されると、コネクタ保持切欠７０と機能的に結合する隆起部または任意の手段がコネクタ保持手段７２を押圧してコネクタをベイ６８に保持してもよい。矢印８０は、前記コネクタの可能な挿入方向を示す。

図２５には別のエンクロージャ１が示されており、他の図面の同じ参照符号を有する部材は、この図面において同じまたは類似の部材を示している。エンクロージャ１の一方の側、例えばコンタクトパッド５４の上に緊締部８２が設けられており、緊締部８２を介して任意の電気導体をコンタクトパッド５４上に緊締することができる。例えば神経８５をコンタクトパッド５４に接触させ、エンクロージャ１内の機能コンポーネント２から電気パルスによって刺激することができる。エンクロージャ１の全ての電気的手段、または少なくとも保護される必要のある部分はエンクロージャ１内に封入され得、外部との相互作用は様々な実施形態において確立され得る。緊締部８２は、例えば別の溶接線８ｂにより構造的に強化され得る。

図２６は、別のエンクロージャ１を示しており、ここではエンクロージャ１の両側に電気コンタクト５４，５５が設けられている。識別可能なコンタクト部分５６，５６ａが下側基板３の下に設けられており、ここでは、コンタクトパッド５４，５５を介した機能コンポーネント２と外部コンタクトとの電気的な接触接続を容易にするために、エンクロージャ１の異なる側が、異なるコード化、例えば色等によりマーキングされ得る。

図２７は、レーザ溶接線８に沿って互いにレーザ溶接された２つの基板３および５の写真を示しており、ここでは屈折特性の変化ならびに材料内の応力低下が看取され得、これは、上述した方法およびエンクロージャ１の原理の証明に用いられることになる。

本発明の任意の態様または本発明の任意の特定の実施形態に関連して本明細書において定義された特徴は、単独で、または本発明または実施形態の任意の他の特徴または態様と組み合わせて利用されてもよいことが理解されるであろう。特に、本発明は、エンクロージャ１および／または本明細書に記載されたあらゆる特徴を含むように構成されたエンクロージャ１の製造方法をカバーすることを意図している。本明細書に開示されるあらゆる特徴は、明細書、特許請求の範囲および／または図面に開示されているかどうかにかかわらず、単独でも、他の特徴と組み合わせて開示されていても、本発明の必須の特徴であり得ることは総じて理解されるであろう。

さらに、本発明の上述した実施形態は、単に例として、その原理を例示するために記載されており、これにより本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のさらなる修正および変更が行われてよいことが理解されるであろう。最後に、例えばエンクロージャ等の特定の実施形態に関連して説明した特徴を、基板スタック等の任意の他の実施形態と組み合わせることもできる、ということは明白である。

１ エンクロージャ
２ 装置または機能コンポーネント
３ 下側基板、基底層または下側カバー基板
３ａ 基板
４、４ａ、４ｂ 中間層または多層複合体
４ｃ 中間層
５ 上側カバー層、カバー基板
７，７ａ 延長部
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ レーザ溶接線
９ 集束レーザビーム
１０ ダイシングライン
１２ キャビティ
１３ 機能ゾーン
１４ 縁部
１５ レーザユニット
１６ レーザパルス
１８ 基板のスタック；ウェハスタック
２１ キャビティの縁部／枠
２２ キャビティの底部
２３ キャビティの上部
２５ 接触面
３１ 非線形の吸収領域
３２ 細長い気泡
３３ 溶融領域
３４ 加熱領域
３５ 応力領域
４１ 安全マージンまたは予め刻み目を付けられた面
４３ スルーガラスビアに対する安全マージン
４５ 導電層に対する安全マージン
４７ 延長部７の幅
５２，５２ａ スルーガラスビア
５３，５３ａ 第２のスルーガラスビア
５４ コンタクト装置またはコンタクトパッド
５５ 第２のコンタクト部分またはコンタクトパッド
５６，５６ａ コンタクト部分またはコンタクト層
５７ 第２のコンタクト部分またはコンタクト層
５８ 導電層
５９，６０ 導電条片
６２ 上外側のスルーガラスビア
６４ 上内側のスルーガラスビア
６５ はんだ滴等のコンタクト手段
６６ 上部コンタクト部分またはコンタクト層
６８ ソケット（雌型コネクタ）
７０ コネクタ保持切欠
７２ コネクタ保持手段
７４ 第１の電気コンタクト、底部コンタクト
７６ 第２の電気コンタクト、上部コンタクト
８０ コネクタのプラグイン方向
８２ 可撓性の緊締部
８５ 神経

Claims (24)

1. 例えばエンクロージャ（１）用の基板スタック（１８）であって、
   少なくとも１つの基底基板（３）と、
   カバー基板（５）と、
   を有し、
   少なくとも前記カバー基板または前記基底基板は、好ましくはガラスまたはガラス様の材料またはケイ素を基礎とした材料を有しており、
   前記基底基板と前記カバー基板とを溶接するための少なくとも１つの第１のレーザ溶接線（８）が設けられており、
   該第１のレーザ溶接線の隣に位置しかつ／または少なくとも１つの第２のビームスポットまたは第２のレーザ溶接線により、前記少なくとも１つの第１のレーザ溶接線内の応力低下が達成されるように配置された、少なくとも１つの第２のビームスポットまたは少なくとも１つの第２のレーザ溶接線（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ）が設けられており、これにより、当該基板スタックの機械的安定性が向上している、
   基板スタック（１８）。
2. 前記エンクロージャの少なくとも一部を構成する前記基底基板（３）および前記カバー基板（５）と、
   前記エンクロージャ内に少なくとも部分的に封入されるように配置された機能ゾーン（１２，１３）と、
   をさらに有し、
   前記レーザ溶接線は、その結合面に対して垂直な方向に高さＨＬを有している、
   請求項１記載の基板スタックを有するエンクロージャ（１）。
3. 前記少なくとも１つのレーザ溶接線（８）内の機械的な前記応力は、応力低下プロセスステップによって、かつ／またはクラック減少ステップによって低減される、請求項２記載のエンクロージャ（１）。
4. 当該エンクロージャは、前記第１のレーザ溶接線に隣接して配置されかつ／または前記第２のレーザ溶接線により応力低下が達成されるように配置された少なくとも１つの第２のレーザ溶接線（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ）を有している、請求項１から３までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
5. 前記第１のレーザ溶接線（８）は、当該エンクロージャに応力ゾーン（３５）を導入しており、
   前記第２のレーザ溶接線（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ）は、前記第１のレーザ溶接線により誘起された前記応力ゾーンの内部または隣に配置されており、かつ
   前記第２のレーザ溶接線は、前記応力ゾーンを除去し、これにより、応力が除去されたゾーンまたは応力がほぼ除去されたゾーンを確立し、かつ／またはレーザ溶接された当該エンクロージャからは、応力が除去されているまたは応力がほぼ除去されている、
   請求項４記載のエンクロージャ（１）。
6. さらに、当該エンクロージャの内部にキャビティ（１２）を有しているか、または前記機能ゾーン（１３）が前記キャビティであり、さらに、前記キャビティの縁部を強化するために、前記キャビティの周囲に少なくとも２次元のレーザ溶接線（８）を有している、請求項１から５までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
7. 前記少なくとも１つのレーザボンディング線（８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ）は、距離ＤＦを置いて前記機能ゾーン（１２，１３）を取り囲んでおり、前記距離は、例えば高さＨＦ以下に相当するか、または高さＨＦの２倍以下に相当する、請求項１から６までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
8. 当該エンクロージャは、前記機能ゾーンに対して気密封止を提供していることから、当該エンクロージャは気密封止されたエンクロージャであり、かつ／または、
   前記機能ゾーン（１３）は、当該エンクロージャ内に周方向において封入されている、請求項１から７までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
9. 弾性層または可撓層（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）をさらに有し、これにより当該前記エンクロージャは、例えば圧力変化によって、または機械的な力によって変形可能である、請求項１から８までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
10. 例えば前記機能ゾーン（１２，１３）の周囲に配置された内側コーティングゾーン（３６）をさらに有する、請求項１から９までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
11. 当該エンクロージャの前記基板のうちの少なくとも１つは、例えば１つ以上のコーティング層またはプレストレスゾーンを有しかつ／または１つ以上の基板を提供する多層複合体（４）として提供されている、請求項１から１０までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
12. 前記基底層（３）と前記カバー層（５）との間に配置された中間層（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ）をさらに有し、例えば、該中間層は多層複合体として提供されている、請求項１から１１までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
13. 前記機能ゾーン（１２，１３）は、前記中間層（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ）内または複数の前記中間層（４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ）のうちの１つに配置されており、その底面側の前記基底層（３）によりカバーされかつその上面側の前記カバー層（５）によりカバーされている、請求項１２記載のエンクロージャ（１）。
14. 前記機能ゾーン（１２，１３）はキャビティ（１２）であり、当該エンクロージャにより保護される前記キャビティ内には、電気コンポーネント等の機能コンポーネント（２）が配置されている、請求項１から１３までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
15. 前記機能コンポーネント（２）には、前記キャビティ（１２）内に配置されたＧａＮ－ＬＥＤ、ＳｉＣパワートランジスタ、ＧａＡｓパワートランジスタ、またはＧａＮパワートランジスタ等の電力半導体が含まれる、請求項１４記載のエンクロージャ（１）。
16. 各レーザボンディング線（８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ）は、当該エンクロージャの２つの異なる基板（３，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，５）内へ延びるように配置されており、例えば前記レーザボンディング線は、前記基底カバー層（３）から前記上側カバー層（５）内へ延びており、前記レーザボンディング線は、前記２つの異なる基板を互いに溶接している、請求項１から１５までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
17. 前記基板（３，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，５）は、３ｍｍ未満、好ましくは１５００μｍ未満、好ましくは５００μｍ未満、好ましくは１２０μｍ未満、さらに好ましくは８０μｍ未満の厚さを有しており、かつ／または
    前記基底カバー層（３）および／または前記上側カバー層（５）は、１つ以上の前記中間層（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ）よりも薄く、例えば前記中間層の幅の半分以下を有している、
    請求項１から１６までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
18. 前記基板層（３，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，５）のうちの少なくとも１つ、例えば前記基底カバー層（３）は、前記機能ゾーン（１２，１３）を当該エンクロージャの外側の周囲、例えば前記基底カバー層の下面側のコンタクトパッドと電気的に接触接続させるためのスルービアを有している、請求項１から１７までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
19. 当該エンクロージャは、１０ｍｍ×１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ×５ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ×２ｍｍまたは１ｍｍ×１ｍｍ以下のサイズを有しており、かつ／または当該エンクロージャは、その幅よりも大きな高さを有している、請求項１から１８までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）。
20. 医療用インプラント、マイクロレンズ複合体、マイクロ光学チップ、薬剤パッケージ、ＬＥＤまたは拡張現実装置用の光学アセンブリを製造するための、請求項１から１９までの少なくとも１項記載のエンクロージャ（１）の使用。
21. キャビティ（１２）等の機能ゾーン（１２，１３）を封入する、例えば請求項１から２０までのいずれか１項記載のエンクロージャ（１）を提供する方法であって、当該方法は、
    基底基板（３）を提供するステップと、該基底基板とカバー基板との間に少なくとも１つの接触面（２５）が配置されるように、前記基底基板上に前記カバー基板（５）を位置合わせするステップと、
    第１のレーザ溶接線（８）を前記エンクロージャ内に導入することにより、前記機能ゾーンを気密封止するステップと、
    前記第１のレーザ溶接線と同じ位置または前記第１のレーザ溶接線に近接するまたは重なり合う位置に第２のレーザ溶接線（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ）を導入するステップと、
    該第２のレーザ溶接線を導入することにより、前記エンクロージャの前記第１のレーザ溶接線の領域内の応力を除去するステップと、
    を含む、エンクロージャ（１）を提供する方法。
22. 前記レーザ溶接線（８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ）を前記エンクロージャに導入するためにレーザビーム源（９）を使用し、かつ
    レーザビームを、前記機能ゾーンの（１２，１３）の周囲に案内し、前記基底基板（３）と前記カバー基板（５）との間の前記接触領域（２５）に沿って前記レーザ溶接線を形成する、
    請求項２１記載の、エンクロージャ（１）を提供する方法。
23. 前記レーザ源（９）はパルスレーザ源であり、いくつかのレーザパルスを、前記レーザ溶接線（８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ）に沿って導入し、これにより、前記いくつかのレーザパルスから１つの連続的またはほぼ連続的な溶接線を形成する、請求項２２記載の方法。
24. 請求項２１から２３までのいずれか１項記載の方法により製造された、強化された封止エンクロージャ（１）。

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