绝缘玻璃窗单元及方法技术

气密密封的多层窗户组件包括由透明材料形成的第一和第二窗玻璃板。第一密封构件具有内边缘和外边缘，内边缘通过扩散粘结在第一窗玻璃板的周边周围气密地连接。第二密封构件具有内边缘和外边缘，内边缘通过扩散粘结在第二窗玻璃板的周边周围气密地连接，以及外边缘密封地连接到第一密封构件的外边缘。间隔物组件设置在第一和第二窗玻璃板之间以维持其间的间隙，由此气密密封的腔界定在所述第一和第二窗玻璃之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及绝热的建筑物窗户，尤其是涉及在窗玻璃之间具有真空、或设置有绝热材料的多层玻璃窗单元。
技术介绍
光子学、光电、光学和微机械设备一般包装成使得有源元件(即，发射器、接收器、微镜，等等)设置在密封腔内，以保护它们不受控制和其它环境意外。在很多情况下，优选的是，腔被气密密封以防止气体在腔和外界之间的流入、流出或交换。当然，必须设置窗户以允许光或其它期望波长的电磁能进入和/或离开密封装置。在一些情况下，例如，如果涉及可见光，窗户应是明显透明的，但在其它情况下，窗户可为明显不透明的，虽然对期望波长的电磁能仍然是“光学”透明的。在很多情况下，窗户都被赋予有某些增强设备性能的光学特性。例如，玻璃窗可被打磨或磨光来获得一定的弯曲或平面度规格，以便以特定的模式使光色散和/或避免使通过其的光扭曲。在其它情况下，抗反射或抗折射涂层可应用到窗户以改进通过其的光传输。 迄今为止一般使用具有金属框架和窗玻璃的覆盖组件来生产具有窗户的气密密封的微设备密封装置。为了得到所需要的气密密封，迄今为止窗玻璃(或其它透明的玻璃材料)通过几种方法之一熔合到其金属框架。这些方法中的第一种是在熔炉内以超过窗户的玻璃化转变温度TG和/或窗户的软化温度TS(一般在900℃或超过900℃)的温度将它加热。然而，因为熔合温度超过TG和TS，窗玻璃初始表面涂层一般被破坏，使得在熔合之后必须磨光或重新研磨(例如打磨或磨光)窗玻璃的两个表面，以便获得必要的光学特性。在覆盖组件的制造期间，窗玻璃的这种磨光需要额外的工序步骤，该步骤往往是时间和劳动相对密集的，因而明显增加了覆盖组件的成本，并因此增加了总密封装置的成本。此外，在熔合之后磨光玻璃的两面的需要要求玻璃在所附框架上方和下方突出。这限制了覆盖组件在玻璃厚度、尺寸等方面的设计选择，可导致材料成本增加。 将透明的窗户气密地连接到框架的第二种方法是使用由金属或合金焊料材料制成的分离的预型件(preform)将这两个物品焊接在一起。焊料预型件设置在预金属化窗户(pre-metallized window)和金属或金属化框架之间，且焊接是在熔炉内完成的。在焊接期间，没有施加显著的压力，即，各零件只以足够将它们维持在适当位置的力保持在一起。对于这种类型的焊接，最普遍的焊料预成型材料是共晶金-锡(eutectic gold-tin)。 共晶金锡焊料在280℃熔化和凝固。它在20°的CTE是16ppm/℃。这两个特征对于组装式窗户的可靠性造成三个缺点。首先，军用规格科伐合金(kovar)的CTE从280℃到室温大约为5.15+/-0.2ppm/0C，而大多数拟用于密封到科伐合金的窗玻璃在相同的温度范围内具有较高的平均CTE。在从280℃的设定点下降到室温的冷却期间，玻璃比它所连接的科伐合金框架以更快的速率收缩。冷却的玻璃处于绷紧状态，这就是为什么它易于破裂。为了避免破裂，玻璃应具有与科伐合金相同或稍微比它低的平均CTE，以便在冷却后为应力中性的或在轻微压缩的状态。使用具有较低液相线/固相线温度的焊料能使科伐合金处于较高的平均CTE，更精密地匹配玻璃的平均CTE。然而，这恶化了金属合金焊接密封的第二个缺点。 将玻璃焊接到科伐合金框架的第二个缺点是，窗户组件在高于所使用的焊料的液相线温度的温度将裂为薄层。使用较低液相线/固相线温度的焊料，虽然减少了科伐合金和玻璃之间的CTE的不适当配合，却进一步限制了对窗户组件的应用。大多数无铅焊料具有比共晶Sn/Pb的183℃更高的液相线/固相线温度。表面贴装技术(SMT)回流焊炉(reflow oven)配置成将印刷线路板(PWB)组件加热成高出焊料的液相线/固相线温度15-20度。所以，到MOEMS设备的PWB的SMT回流焊接连接可能有使窗户组件的焊料回流的不利效果，使窗户裂为薄层，所述MOEMS设备的窗户使用较低熔点的焊料预型件制成。 第三个缺点是，作为玻璃和科伐框架之间的中间层的焊料具有比它连接的两种材料大到三倍的CTE。中间连接材料理想地具有介于它连接的两种材料中间的补偿CTE。 将玻璃窗户气密地连接到框架的第三种方法是使用焊料玻璃材料将两种物品焊接在一起。焊料玻璃是具有特别低的软化点的特殊玻璃。它们用于将玻璃连接到其它玻璃、陶瓷或金属，而不会热损坏所要连接的材料。焊接在粘度范围h内实现，其中对于焊料玻璃，h的范围从104到106dPa(泊)；这通常相应于从350℃到700℃范围内的温度范围T(对玻璃焊料或焊料玻璃)。 当具有气密密封窗的覆盖组件被制备好时，它一般被缝焊到设备底部(即，底层)，以便产生最终密封的封装装置。缝焊使用精确的外加AC电流在框架/底部接合处产生约1,100℃的局部温度，从而将金属覆盖组件焊接到封装装置底部并形成气密密封。为了防止窗玻璃或封装装置的变形，覆盖组件的金属框架应由具有类似于透明窗户材料的CTE和类似于封装装置底部的CTE的CTE的金属或金属合金制成。 虽然迄今为止上述方法为气密密封的微设备封装装置生产了可用的窗户组件，但这些窗户组件的相对高的成本对其普及应用是明显的障碍。因此，对封装装置和部件设计以及装配方法存在需要，其减少与生产每个封装装置相关的劳动成本。 仍然进一步存在对封装装置和部件设计以及装配方法的需要，其最小化生产完整的封装装置所需的制造周期时间。 仍然进一步存在对封装装置和部件设计以及装配方法的需要，其减少生产每个封装装置所需的工序步骤的数量。应认识到，减少工序步骤的数量将减少在生产工具中需要的架空/地面空间、对制造必须的固定设备的数量、以及与在工序中各个步骤之间与传递工作零件相关的操作成本。也可产生劳动成本的减少。这样的减少当然进一步减少了生产这些封装装置的成本。 仍然进一步存在对封装装置和部件设计以及装配方法的需要，通过减少初始材料成本，通过减少在生产期间废料或损耗的量，或两者，其减少与每个封装装置联系的总材料成本。 很多类型的多层绝缘窗户组件是已知的。常规的多层绝缘窗户组件最少由被框架连接的两个窗格组成，该框架保持它们之间的空间。空间充满空气或另一绝热材料，一般为气体。多层绝缘窗户组件一般具有比单窗玻璃窗户更好的绝热特性，然而，在绝热性能上通常希望进一步的提高。 除了在窗玻璃之间的空间中维持真空或部分真空外，真空玻璃窗单元(VGU)是类似于多层绝缘窗户组件的窗户组件。这种类型的结构的目的是产生具有较高水平的绝热的绝缘窗户装置，绝热可由充满空气或气体的绝缘窗户组件获得。然而到目前为止，在生产耐用而可靠的VGU方面遭受了很多问题。例如，已经证明，在窗玻璃和框架之间实现密封，使密封性必须保持真空(或部分真空)一段延长的时间是困难的。进一步地，已经证明，生产VGU以用于可抵抗较大和/或快速热循环(例如由外部温度的变化和/或高性能HVAC系统的使用引起)而最终不渗漏或破裂的外墙装置(即，为用在建筑物的外端面(外部)墙壁或门上)是困难的。因此，对改进的VGU和生产适于用在外部墙壁和门上以及用于其它应用的耐用而可靠的VGU的方法存在需要。 2005年6月10日，美国能源部(DOE)征求陈述了与高度绝缘门窗幕墙产品相关联的主要技术难题，包括但不限于较大的尺寸(～25平方英尺以及更大)、提高的耐用性、过重、密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气密密封的多层窗户组件，其包括：　第一窗玻璃板，其由透明材料形成并具有周边；　第一密封构件，其具有内边缘和外边缘，所述内边缘在所述周边周围扩散粘结到所述第一窗玻璃板以在其间形成气密密封；　第二窗玻璃板，其由透明材料形成并具有周边；　第二密封构件，其具有内边缘和外边缘，所述内边缘在所述周边周围扩散粘结到所述第二窗玻璃板以在其间形成气密密封；　间隔物组件，其设置在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间以维持其间的间隙，所述间隔物可相对于所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板中的至少一个滑动地移动；以及　所述第一密封构件的所述外边缘气密地连接到所述第二密封构件的所述外边缘；　包含所述间隔物组件的气密密封腔形成在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫H斯塔克，
申请(专利权)人：大卫H斯塔克，
类型：发明
国别省市：US[美国]