用于光电器件的外壳及其生产方法、以及用于外壳的盖技术

本发明专利技术涉及一种用于光电器件的外壳以及这种外壳的生产方法。使用红外线透明材料生产用于所述外壳的盖，所述盖中集成有至少一个玻璃窗。

【技术实现步骤摘要】
用于光电器件的外壳及其生产方法、以及用于外壳的盖
本专利技术涉及一种用于电子器件、特别是光电器件的外壳以及用于外壳的盖。此外，本专利技术涉及一种用于电子器件的外壳的生产方法。
技术介绍
用于光学器件、特别是光电器件的外壳是已知的。特别地，这些外壳是具有窗的气密密封的外壳，电磁辐射可以通过所述窗进入外壳或者从外壳出射。这类外壳在光学传感器领域中是特别已知的。现有的窗在紫外线范围内和/或在可见波长范围内和/或在红外线范围内是透明的。石英玻璃适合作为这种窗的通用材料。然而，石英玻璃表现出非常低的热膨胀，因此，很难将其连接到用于这类封装的大多数其它材料上，例如，很难将其连接到硅上。文献US9,564,569B1公开了一种气密密封的外壳，其中多个窗分别应用到基体上。以这种方式，可以提供一种具有对红外线辐射透明的窗以及在另一波长范围内透明的窗的外壳。然而，这种外壳的构造的缺点是其制造复杂。例如，需要几个处理步骤来引入不同的窗。此外，外壳基体必须具有连续的中央腹板，以便为两个窗提供周向封闭的密封边缘。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于电子器件的外壳及其生产方法，这允许以简单的方式提供一种外壳盖，该外壳盖具有对红外线辐射透明的区域以及对不同的波长透明的区域。本专利技术的目的已经通过根据独立权利要求中的任一项所述的用于至少一个电子器件的外壳、用于外壳的盖、以及用于电子器件的外壳的生产方法来实现。本专利技术的优选实施例和进一步改进由从属权利要求、说明书和附图的主题来指定。本专利技术涉及一种用于至少一个电子器件的外壳。更具体地说，本专利技术涉及一种用于光电器件的外壳。特别地，外壳可以配备有一个或多个光电器件、例如传感器、特别是紫外线探测器、红外线探测器或光探测器、和/或发光二极管。此外，本专利技术还涉及一种包括盖的外壳，所述盖连接到晶片，所述晶片必须在进一步的步骤中被切割，即必须被分离成包括电子器件的单独的外壳。根据本专利技术的第一实施例，外壳包括由对红外线辐射透明的材料制成的盖。术语“对红外线辐射透明的材料”优选地指至少在1.5μm至5μm的波长范围内表现出大于20％、优选地大于40％的平均透过率的材料。在本专利技术的一个实施例中，盖由硅制成。硅在1μm波长以上是透明的，并且可以很好地连接到其它半导体部件上，特别是连接到同样由硅构成的晶片上。此外，根据本专利技术的第一实施例，在由对红外线辐射透明的材料制成的盖中设置有至少一个玻璃窗。根据本专利技术，特别地，期望针对气密性地封闭外壳，盖同时构成支撑件、特别是构成玻璃窗的框架，该玻璃窗在与盖的材料不同的波长范围内是透明的。根据本专利技术的另一个实施例，提供一种用于至少一个电子器件的外壳，该外壳包括基部，所述基部包括用于电子器件的安装区域，所述外壳具有由玻璃制成的盖，其中至少一个由对红外线辐射透明的材料制成的窗布置在由玻璃制成的盖中。因此，本专利技术的这个实施例采用与本专利技术的第一实施例相反的方式，提供了一种由玻璃制成的盖，在该盖中布置有由对红外线辐射透明的材料制成的窗。在玻璃窗的下面或者在玻璃制成的盖的一部分的下面，可以设置用于光电器件的安装区域，使得通过窗进入的电磁辐射入射到所述安装区域上，和/或所述安装区域通过玻璃窗发射电磁辐射。另一方面，在本专利技术的第二实施例中，用于另一个光电器件的安装区域位于盖的用作红外线辐射窗的部分的下方，或者位于由对红外线辐射透明的材料制成的窗的下方。以这种方式，可以通过较少的工艺步骤并且以简单的方式提供一种具有盖的气密密封的外壳，在所述盖下方设置有用于红外线辐射敏感的光电器件的安装区域和用于不同的波长范围的光电器件的安装区域。安装区域可以通过盖在其上方延伸的腹板在空间上分开。然而，根据又一个实施例，这两个安装区域设置在外壳的单个空腔中。以这种方式，例如甚至可能的是，具有用于不同波长的两个不同检测范围的单个传感器在两个安装区域上方延伸。盖优选地直接连接到外壳的基部或下部。特别地，玻璃窗或玻璃制成的盖对紫外线辐射和/或可见光是透明的。术语“对紫外线辐射和/或可见光透明”优选地理解为是指在紫外线辐射范围内或在可见光范围内的平均透过率平均大于20％，优选地大于40％。除了使用硅作为盖的材料，或者使用硅作为对红外线辐射透明的窗的材料之外，另一个实施例想到使用氧化铝、特别是蓝宝石或锗。当在第二实施例的情况下使用硅作为盖的材料或者使用硅作为由对红外线辐射透明的材料制成的窗的材料时，玻璃窗或玻璃制成的盖分别优选地由在20℃至300℃下平均线性热膨胀系数为2ppm/K至5ppm/K的玻璃制成。优选地，线性热膨胀系数在3ppm/K与5ppm/K之间，更优选地，线性热膨胀系数小于4ppm/K。在本专利技术的一个实施例中，玻璃制成的盖或玻璃窗由硼硅酸盐玻璃制成。这在包括由玻璃制成的盖的实施例中是特别有利的。在这种情况下，盖可以通过阴离子键合非常容易地连接到基部并且连接到由红外线辐射透明的材料制成的窗。盖优选地具有板状形状。根据本专利技术的优选实施例，盖被气密密封到下部以形成外壳。下部优选地具有凹部，每个凹部提供用于至少一个电子器件的安装区域。在本专利技术的优选实施例中，玻璃窗熔接到盖中。特别地，建议对于提供玻璃窗，将玻璃插入件加热至至少高于玻璃转变温度Tg的温度，使得玻璃以这种方式结合到盖的材料上。由于玻璃通常具有与盖的材料不同的热膨胀系数，所以在冷却期间玻璃中产生应力。该应力取决于熔接工艺所需的温度、所采用的玻璃材料的热膨胀系数和盖的材料的热膨胀系数、以及玻璃窗的尺寸。因此，在冷却工艺期间，引起玻璃窗与邻接的盖的部分之间的长度差，这导致压应力或拉应力。大致可以认为，在低于玻璃转变温度约20K下，即当玻璃不再柔软的时候，材料牢固地结合在一起。因此，可以按照如下等式确定冷却引起的玻璃与邻接的盖基板之间的长度差：其中L是玻璃窗在其主延伸方向上的长度，并且△L是通过熔接集成玻璃窗期间被加热时的长度差。在这个实例中，CTESi是硅的平均线性热膨胀系数，而CTEglass是玻璃的平均线性热膨胀系数。以下等式大致适用于玻璃中的应力σg：其中E是所使用的玻璃的弹性模量或杨氏模量。优选地，玻璃和盖的材料彼此匹配，使得在20℃下玻璃窗处于-100MPa的压应力与+30MPa的拉应力之间的应力下，优选地处于-20MPa的压应力与+10MPa的拉应力之间的应力下。特别地，这可以通过使用具有与所采用的盖材料的膨胀系数相等的膨胀系数的玻璃来实现。应该理解的是，在具有低玻璃转变温度Tg的玻璃的情况下，与盖的材料相比线性热膨胀系数的更大差异使得能够满足上述拉应力或压应力的范围。特别地，根据本专利技术的一个实施例，可以使用玻璃转变温度Tg小于600℃的玻璃。特别地，根据本专利技术的一个实施例，可以使用在20℃至300℃下平均线性热膨胀系数α为3ppm/K至4ppm/K并且玻璃转变温度Tg为500℃至600℃的玻璃。在本专利技术的一个实施例中，使用玻璃转变温度Tg为300℃至500℃的低熔点玻璃，该低熔点玻璃在20℃至300℃下的平均线性热膨胀系数α为4ppm/K至5ppm/K。更特别地，可以使用以下市售玻璃：Schott8689、Schott8347、Schott8330、Schott8487、Schott8341、Schott8337、SchottG0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于至少一个电子器件的外壳，所述外壳包括基部，所述基部包括用于所述电子器件的安装区域，所述外壳包括由对红外线辐射透明的材料制成的盖，其中，至少一个玻璃窗布置在所述由对红外线辐射透明的材料制成的盖中。

【技术特征摘要】
2017.06.06 DE 102017112430.61.一种用于至少一个电子器件的外壳，所述外壳包括基部，所述基部包括用于所述电子器件的安装区域，所述外壳包括由对红外线辐射透明的材料制成的盖，其中，至少一个玻璃窗布置在所述由对红外线辐射透明的材料制成的盖中。2.一种用于至少一个电子器件的外壳，所述外壳包括基部，所述基部包括用于所述电子器件的安装区域，所述外壳包括由玻璃制成的盖，其中，所述由玻璃制成的盖具有至少一个由对红外线辐射透明的材料制成的窗布置在所述由玻璃制成的盖中。3.如权利要求1或2所述的外壳，其中，所述玻璃窗或所述玻璃制成的盖对紫外线辐射和/或可见光是透明的。4.如前述权利要求中的任一项所述的外壳，其中，所述由红外线辐射透明材料制成的盖或窗由硅、氧化铝、特别是蓝宝石或锗制成。5.如前述权利要求中的任一项所述的外壳，其中，所述玻璃窗或所述玻璃制成的盖由在20℃至300℃下平均线性热膨胀系数α为2ppm/K至5ppm/K、优选地为3ppm/K至5ppm/K、最优选地为小于4ppm/K的玻璃制成。6.如前述权利要求中的任一项所述的外壳，其中，所述玻璃窗在20℃下处于-100MPa的压应力与+30MPa的拉应力之间的应力下，优选地处于-20MPa的压应力与+10MPa的拉应力之间的应力下。7.如前述权利要求中的任一项所述的外壳，其中，所述玻璃窗或所述玻璃制成的盖由玻璃转变温度Tg小于600℃的玻璃制成，特别地由在20℃至300℃下平均线性热膨胀系数α为3ppm/K至4ppm/K且玻璃转变温度Tg从500℃至600℃的玻璃制成，或者由在20℃至300℃下平均线性热膨胀系数α为4ppm/K至5ppm/K且玻璃转变温度Tg从300℃至500℃的玻璃制成。8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·海特乐，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE