诸如液体透镜的设备和制造设备的方法，其中接合被配置为在相同爆破压力下断裂技术

一种设备，包括：第一基板；以及第二基板，该第二基板经由最内侧接合、最外侧接合和最内侧接合与最外侧接合之间的接合与第一基板接合，该第二基板包括通孔和延伸通过通孔的轴。接合中的每一者具有强度，并且接合的强度从最内侧接合到最外侧接合顺序地增加。每个接合的强度足够低，使得接合而非第一基板失效响应于液体(在由第一基板、第三基板和第二基板的通孔限定的空腔内)在第一基板上施加压力而失效。接合中的每一者被配置为在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。附加地公开了制造设备的方法。了制造设备的方法。了制造设备的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】诸如液体透镜的设备和制造设备的方法，其中接合被配置为在相同爆破压力下断裂
相关申请的交叉引用
[0001]本申请基于35U.S.C.
§
119要求于2020年10月23日提交的美国临时申请第63/104753号的优先权的权益，该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。

技术介绍

[0002]在一些情况下，液体透镜包括分层基板，其中第一(顶部)基板设置在第二(中心)基板上，第二(中心)基板包括通孔并设置在第三(底部)基板上。第一基板和第三基板将第二基板夹在中间，形成由通孔界定的空腔，以及空腔内的两种不同的液体。在一些情况下，液体透镜包括两种不同的液体，这两种液体通常不混溶并因此在两种液体之间形成弯月面(meniscus)。弯月面可用作操纵穿过弯月面的电磁辐射(诸如可见光或红外辐射)的透镜。弯月面以相对于通孔的角度接触第二基板的通孔。改变弯月面接触通孔的角度使弯月面的形状或位置或这两者改变，从而使弯月面操纵穿过的电磁辐射的方式改变。使液体受电场影响可以改变弯液面接触通孔的角度，这被称为电润湿。
[0003]液体透镜的分层基板被气密密封，使得液体不会逃逸。换言之，第一基板与第二基板接合在一起，并且第二基板与第三基板接合在一起。在一些情况下，激光用于在基板之间的界面处赋予热量，这在冷却之际在基板之间形成强无机接合。所赋予的热量高度局部化并迅速消散，因此不会降解可能对热敏感的液体。在一些情况下，激光形成以通孔为中心的同心接合。例如，激光可以在分配的空间内形成尽可能多的同心接合。同心接合是闭环的以提供气密密封。多于一个的同心接合被用于产生冗余，以防任何给定的同心接合具有可能以其他方式阻止气密密封的缺陷。经由激光形成这种接合的工艺有时被称为“激光辅助焊接”。
[0004]液体透镜尤其适用于电子设备，诸如平板电脑和智能手机。在一些情况下，液体透镜的空腔内的液体在第一基板、第三基板或这两者上施加压力。例如，液体温度的升高可导致液体膨胀。作为另一示例，如果电子设备掉落并撞击表面，则产生的颠簸可导致液体在基板上施加压力。电子设备制造商有时会指定液体镜头的爆破压力。爆破压力可以表示预期第一基板和/或第一基板与第二基板之间的接合应当失效的(例如，由液体施加的)最小内部压力。换言之，第一基板和/或接合不应当响应于液体施加的低于爆破压力的内部压力而失效。
[0005]然而，存在的问题在于，接合的属性可使得液体(i)导致第一基板在内部接合线处断裂，或者(ii)导致第一基板与第二基板之间的所有同心接合在同一事件中以快速顺序断裂。在任何一种情况下，液体透镜都变得不可操作。这些问题扩展到液体透镜以外的设备，包括设置在所接合的基板之间的液体(例如，气密密封设备)。

技术实现思路

[0006]本公开解决了经由激光围绕轴同心地形成的接合的问题，其中每个接合具有不同
的接合强度，并且接合强度因变于距轴的距离而顺序地增加。换言之，从轴向外移动，接合的接合强度增加。接合强度被配置为使得来自设备(诸如液体透镜)的空腔内的液体的压力的增加导致接合而非第一基板爆破。此外，每个接合的强度和半径协作，使得接合中的所有接合在相同或大致相同的压力下失效。
[0007]根据本公开的第一方面，一种设备包括：第一基板；以及第二基板，第二基板经由多个接合与第一基板接合，该多个接合包括最内侧接合、最外侧接合和最内侧接合与最外侧接合之间的至少一个中间接合；其中接合的强度从最内侧接合到最外侧接合顺序地增加。
[0008]根据第二方面，第一方面，其中：每个接合包括不同的有效断裂韧性(K
IC
)；最内侧接合包括最小有效断裂韧性(K
IC
)；最外侧接合包括最大有效断裂韧性(K
IC
)；并且至少一个中间接合中的每个接合的有效断裂韧性(K
IC
)朝向最外侧接合增加。
[0009]根据第三方面，第一至第二方面中的任一项的设备进一步包括：第三基板，该第三基板与第一基板相对地接合至第二基板；由第一基板、第三基板和第二基板的通孔限定的空腔；以及设置在空腔内的液体；其中，每个接合的强度足够低，使得接合而非第一基板响应于液体在第一基板上施加压力而失效。
[0010]根据第四方面，第一至第二方面中的任一项的设备进一步包括：相对于第一基板接合至第二基板的第三基板；由第一基板、第三基板和第二基板的通孔限定的空腔；以及设置在空腔内的液体；其中，接合中的每一者被配置为在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。
[0011]根据第五方面，第三至第四方面中的任一项，其中：每个接合包括半径；并且接合的半径和强度被协同配置为使得每个接合在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。
[0012]根据第六方面，第三至第五方面中的任一项，其中接合失效处的压力为1MPa至3MPa。
[0013]根据第七方面，第一至第六方面中的任一项，其中第一基板和第二基板中的每一者包括从20℃至300℃的大于5ppm/℃的热膨胀系数。
[0014]根据第八方面，第一至第七方面中的任一项，其中：每个接合包括宽度，并且所有接合的宽度至少大致相等；相邻接合由间距间隔开，并且所有相邻接合之间的间距至少大致相等；并且间距与宽度之比为1至5。
[0015]根据第九方面，第一至第八方面中的任一项，其中设备是液体透镜。
[0016]根据第十方面，一种设备包括：第一基板；第二基板，第二基板经由多个接合与第一基板接合，该多个接合包括最内侧接合、最外侧接合和最内侧接合与最外侧接合之间的至少一个中间接合，第二基板包括通孔；第三基板，该第三基板与第一基板相对地接合至第二基板的；由第一基板、第三基板和第二基板的通孔限定的空腔；以及设置在空腔内的液体；其中，接合中的每一者被配置为在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。
[0017]根据第十一方面，第十方面，其中接合的强度从最内侧接合到最外侧接合顺序地增加；并且接合的半径和强度被协同配置为使得每个接合在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。
[0018]根据第十二方面，第十至第十一方面中的任一项，其中：每个接合具有大致相同的
宽度；每对相邻接合由大致相同的间距间隔开；并且间距与宽度之比为1至5。
[0019]根据本公开的第十三方面，一种制造设备的方法包括：指派最小爆破压力；确定在从足以在第一基板与第二基板之间形成接合的最小入射激光能量密度到在第一基板与第二基板之间形成弱于第一基板的接合的最大入射激光能量密度范围内的入射激光能量密度的范围；确定在从使用最小入射激光能量密度形成的最小接合强度到使用最大入射激光能量密度形成的最大接合强度的范围内的接合强度的范围；确定因变于所指派的最小爆破压力和所确定的接合强度的范围的接合半径的范围，接合的半径的范围从最内侧接合的最小半径到最外侧接合的最大半径；确定接合的数量，每个接合具有相等宽度和相邻接合之间的相等间距，使得间距与宽度之比为1至5；确定最内侧接合与最外侧接合之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，包括：第一基板；以及第二基板，所述第二基板经由多个接合与所述第一基板接合，所述多个接合包括最内侧接合、最外侧接合和所述最内侧接合与所述最外侧接合之间的至少一个中间接合；其中所述接合的强度从所述最内侧接合到所述最外侧接合顺序地增加。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：每个接合包括不同的有效断裂韧性(K
IC
)；所述最内侧接合包括最小有效断裂韧性(K
IC
)；所述最外侧接合包括最大有效断裂韧性(K
IC
)；以及所述至少一个中间接合中的每个接合的所述有效断裂韧性K
IC
朝向所述最外侧接合增加。3.如权利要求1
‑
2中的任一项所述的设备，进一步包括：第三基板，所述第三基板与所述第一基板相对地接合至所述第二基板；由所述第一基板、所述第三基板和所述第二基板的通孔限定的空腔；以及设置在所述空腔内的液体；其中，每个接合的所述强度足够低，使得所述接合而非所述第一基板响应于所述液体在所述第一基板上施加压力而失效。4.如权利要求1
‑
2中的任一项所述的设备，进一步包括：第三基板，所述第三基板与所述第一基板相对地接合至所述第二基板；由所述第一基板、所述第三基板和所述第二基板的通孔限定的空腔；以及设置在所述空腔内的液体；其中，所述接合中的每一者被配置为在由所述液体施加在所述第一基板之上的大致相同压力下失效。5.如权利要求3
‑
4中的任一项所述的设备，其特征在于：每个接合包括半径；以及所述接合的所述半径和所述强度被协同配置为使得每个接合在由所述液体施加在所述第一基板之上的大致相同压力下失效。6.如权利要求3
‑
5中的任一项所述的设备，其特征在于，所述接合失效处的所述压力为1MPa至3MPa。7.如权利要求1
‑
6中的任一项所述的设备，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板中的每一者包括从20℃至300℃的大于5ppm/℃的热膨胀系数。8.如权利要求1
‑
7中的任一项所述的设备，其特征在于：每个接合包括宽度，并且所有的所述接合的所述宽度至少大致相等；相邻接合由间距间隔开，并且所有相邻接合之间的所述间距至少大致相等；以及所述间距与所述宽度之比为1至5。9.如权利要求1
‑
8中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备是液体透镜。10.一种设备，包括：第一基板；第二基板，所述第二基板经由多个接合与所述第一基板接合，所述多个接合包括最内
侧接合、最外侧接合和所述最内侧接合与所述最外侧接合之间的至少一个中间接合，所述第二基板包括通孔；第三基板，所述第三基板与所述第一基板相对地接合至所述第二基板；由所述第一基板、所述第三基板和所述第二基板的所述通孔限定的空腔；以及设置在所述空腔内的液体；其中，所述接合中的每一者被配置为在由所述液体施加在所述第一基板之上的大致相同压力下失效。11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述接合的强度从所述最内侧接合到所述最外侧接合顺序地增加；以及所述接合的半径和所述强度被协同配置为使得每个接合在由所述液体施加在所述第一基板之上的大致相同压力下失效。12.如权利要求10
‑
11中的任一项所述的设备，其特征在于：每个接合具有大致相同的宽度；每对相邻接合由大致相同的间距间隔开；以及所述间距与所述宽度之比为1至5。13.一种制造设备的方法，包括：指派最小爆破压力；确定在从足以在第一基板与第二基板之间形成接合的最小入射激光能量密度到在所述第一基板与所述第二基板之间形成弱于所述第一基板的接合的最大入射激光能量密度范围内的入射激光能量密度的范围；确定在从使用所述最小入射激光能量密度形成的最小接合强度到使用所述最大入射激光能量密度形成的最大接合强度的范围内的接合强度的范围；确定因变于所指派的最小爆破压力和所确定的接合强度的范围的接合半径的范围，所述接合的半径的范围从最内侧接合的最小半径到最外侧接合的最大半径；确定接合的数量，每个接合具有相等宽度和相邻接合之间的相等间距，使得所述间距与所述宽度之比为1至5；确定所述最内侧接合与所述最外侧接合之间的至少一个中间接合中的每一者的半径，所述半径因变于所确定的接合的数量和相邻接合之间的间距；确定因变于每个中间接合的所确定的半径的每个中间接合的强度；确定在入射激光能量密度的范围内对应于每个中间接合的因变于所确定的强度的入射激光能量密度；以及使用所述最小入射激光能量密度在所述最小半径处形成所述最内侧接合，使用所述最大入射激光能量密度在所述最大半径处形成所述最外侧接合，并且使用所确定的入射激光能量密度在所确定的半径处形成每个中间接合。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：确定在从足以在所述第一基板与所述第二基板之间形成所述接合的所述最小入射激光能量密度到在所述第一基板与所述第二基板之间形成弱于所述第一基板的所述接合的所述最大入射激光能量密度范围内的所述入射激光能量密度的范围包括：确定在从足以在所述第一基板与所述第二基板之间形成所述接合的最小激光功率到
在所述第一基板与所述第二基板之间形成弱于所述第一基板的所述接合的最大激光功率范围内的激光功率的范围；确定在从使用所述最小入射激光能量密度形成的所述最小接合强度到使用所述最大入射激光能量密度形成的所述最大接合强度的范围内的所述接合强度的范围包括：确定在从使用所述最小激光功率形成的所述最小接合强度到使用所述最大激光功率形成的所述最大接合强度的范围内的所述接合强度的范围；确定在入射激光能量密度的范围内对应于每个中间接合的因变于所确定的强度的入射激光能量密度包括：确定在所述激光功率的范围内对应于每个中间接合的因变于所确定的强度的所述激光功率；以及使用所述最小入射激光能量密度在所述最小半径处形成所述最内侧接合，使用所述最大入射激光能量密度在所述最大半径处形成所述最外侧接合，并且使用所确定的入射激光能量密度在所确定的半径处形成每个中间接合包括：使用所述最小激光功率在所述最小半径处形成所述最内侧接合，使用所述最大激光功率在所述最大半径处形成所述最外侧接合，并且使用所确定的激光功率在所确定的半径处形成每个中间接合。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：确定所述最小激光功率包括试图用各种激光功率形成接合，其中至少一个激光功率不足以形成接合，并且形成接合的最低激光功率是所述最小激光功率。16.如权利要求14
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15中的任一项所述的方法，其特征在于：确定所述最大激光功率包括(a)制备所述第一基板和所述第二基板的样品对，(b)堆叠每个样品对以形成所述第一基板与所述第二基板之间的界面，并且每个样品对的所述界面经受从所述最小激光功率向上的不同的激光功率，从而在每对的所述界面处在所述第一基板与所述第二基板之间形成平行且间隔开的接合的系列，(c)对于每个样品对，将楔形件放置在所述第一基板与所述第二基板之间，以及(d)对于每个样品对，将所述楔形件推近所述接合的系列，直到(i)最接近所述楔形件的所述接合变得未接合，或者(ii)所述第一基板断裂；以及使最接近所述楔形件的所述接合变得未接合而非所述第一基板断裂的形成所述接合的系列的所述最高激光功率是所述最大激光功率。17.如权利要求14
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16中的任一项所述的方法，其特征在于：确定所述接合强度的范围包括(a)制备所述第一基板和所述第二基板的样品对，(b)堆叠每个样品对以形成所述第一基板与所述第二基板之间的界面，并且每个样品对的所述界面经受所述激光功率的范围内的不同的激光功率，以在所述第一基板与所述第二基板之间形成平行且间隔开的接合的系列，(c)对于每个样品，将楔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乃庚，S，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：