绝缘玻璃窗单元及方法

专利名称：绝缘玻璃窗单元及方法
技术领域：
本发明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。

背景技术：
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、密封耐用性和高成本。没有积极的程序来改变建筑物中窗户的能源相关角色，因此满足零能源建筑物的目标实际上是不可能的。由建筑物技术、政府和委员会规划署(BTS)公布的DOE的窗户技术工业蓝图(Roadmap)在列出窗户技术需要改进的几个领域后，陈述了由于下列因素而没有实现的改进，包括改进的产品的高的原成本(high-first-cost)、现有高度绝缘窗户技术的成本和有疑问的耐用性、对提高绝缘技术和制造方法的工业合作的缺乏、以及在改进的技术中的投资额的假定的高风险低回报比率。
事实上，窗户工业数十年来没有改进绝缘窗户的基本技术或可靠性。制造商使用粘合剂来将窗玻璃对粘结到中间间隔物(intermediatespacer)，以在窗玻璃之间获得气密的腔。现今使用的环氧树脂、胶剂或其它粘合剂不是气密的。这些产品都允许出现一定量的气体交换。根据密封绝缘玻璃制造商协会(SIGMA)在2002年公布的数据，对安装的绝缘玻璃(IG)窗户，由于密封故障的担保请求权是安装后十年为4％，以及安装后十五年几乎为10％。大多数窗户装置没有确认制造商。很多房主有意或无意地选择忍受有故障的窗户密封和IG窗玻璃之间的水冷凝，这减小了能源效率。大多数IG单元(IGU)密封故障没有在SIGMA数据中考虑。安装后15年的IGU密封故障的实际数量是未知的，且被认为是非常高的，所有这些情况都使我们的能源漏出。
一些学术机构、公司和政府实验室努力实现较高的绝缘值(较高的R值、较低的U值)，同时试图解决渗漏密封的问题。他们的解决方案都具有四个共同点装置在#1和#2窗之间包括真空以提供比填充气体高的绝缘；机械间隔物用于维持#1和2#窗户透光物(lite)(即，窗玻璃)的分离(如果透光物彼此物理接触，这产生基本上减少IG单元的绝缘值的不希望有的热路径)；透光物在其周边被密封(最普遍地，使用回流焊结玻璃来密封两个精密分离的透光物，较不普遍地，使用激光来将两个透光物熔合在一起)；以及所有目前生产或描述的真空玻璃窗装置使用管(即，“收缩管”)来抽空IG单元，其后管被封闭。
在美国，这些实验性解决方案在商业上是不可利用的，因为它们失败了或证明是不可靠的。问题包括间隔物是不透明的或在美学上没有吸引力，所以它们不能满足工业需要；由于玻璃的热冲击，在密封时尝试激光导致破裂的透光物；在玻璃透光物的内部的周边表面之间的热传导性，其中它们被密封在一起；应力最终使密封或透光物破裂，因为密封方法不是顺从性的(柔性的)；升高的焊接温度消除了使用一些软镀膜低辐射(low-e)涂层的能力；以及/或当增加真空管时，它增加了装置的复杂性并降低了其可靠性。
因此，对具有改进设计的真空玻璃窗单元(VGU)和绝缘玻璃单元(IGU)存在需要，所述设计使用当前的技术处理一些上述问题。


发明内容
这里公开的本发明在其中的一个方面包括气密密封的多层窗户组件。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气密地连接在第一窗玻璃板的周围。第二密封构件具有内边缘和外边缘，内边缘通过扩散粘结气密地连接在第二窗玻璃板的周边，外边缘气密地连接在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空隙，由此气密密封腔在第一和第二窗玻璃之间界定。
这里公开的本发明在其中的另一个方面包括用于制造气密密封的多层窗户组件的方法。提供由透明材料形成并具有周边的第一窗玻璃板，并提供具有内边缘和外边缘的第一密封构件。第一密封构件的内边缘对着第一窗玻璃板设置。第一密封构件的内边缘以足够的力压向第一窗玻璃板，以沿着第一接合区域在内边缘和窗玻璃板之间产生预定的接触压力。第一接合区域被加热以沿着第一接合区域产生第一预定温度。第一预定接触压力和升高的温度被维持直到在第一窗玻璃板的周边周围在第一密封构件和第一窗玻璃板之间形成扩散粘结。提供由透明材料形成并具有周边的第二窗玻璃板，并提供具有内边缘和外边缘的第二密封构件。第二密封构件的内边缘对着第二窗玻璃板设置。第二密封构件的内边缘以足够的力压向第二窗玻璃板，以沿着第二接合区域在内边缘和窗玻璃板之间产生预定的接触压力。第二接合区域被加热以沿着第二接合区域产生第二预定温度。第二预定接触压力和升高的温度被维持直到在第二窗玻璃板的周边周围在第二密封构件和第二窗玻璃板之间形成扩散粘结。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空隙。第一密封构件的外边缘密封地连接到第二密封构件的外边缘，由此在第一和第二窗玻璃之间界定密封腔。
这里公开的本发明在其中的又一个方面包括气密密封的多层窗户组件，其包括由透明材料形成并具有周边的第一窗玻璃板。第一密封构件具有内边缘和外边缘。内边缘在周边周围气密地密封到第一窗玻璃。第二窗玻璃板由透明材料形成并具有周边。第二窗玻璃与第一窗玻璃间隔开。第二密封构件具有内边缘和外边缘。内边缘在周边周围气密地密封到第二窗玻璃，且外边缘气密地连接到第一密封构件的外边缘。第一和第二密封构件中的至少一个是顺从性的，以实现第一和第二密封窗玻璃之间的相对运动。用这种方式，密封腔在第一和第二窗玻璃之间形成。
本发明在不同的实施例中处理现有技术的很多限制，提供具有下列优点中的一些或全部的VGU和/或IGU扩散粘结用于产生持久的玻璃与金属、玻璃与玻璃和/或金属与金属的粘结，即，它们不能通过任何已知的方法被拆开，以使密封可一直维持80年；气密的密封系统包括作为弹簧的顺从性(即，柔性的)套筒/框架单元(也称为“波纹管”)，允许外端面窗户透光物(#1窗户)由于独立于内端面窗户透光物(#2窗户)的温度变化而膨胀和收缩；金属套筒使用玻璃与金属扩散粘结工序而粘结到玻璃透光物，因此比其它已知的玻璃与金属密封更密闭(气密)；薄的柔性金属套筒具有高热阻抗，以使它们不有害地影响总的绝缘值；本发明的窗玻璃能够使用任何目前所使用的包括低辐射和阻挡紫外光涂层的釉和涂层，并且还与电致变色涂层相容；本发明的单元可以较薄以减少产品的重量和厚度，而不管是商业窗玻璃墙壁还是门窗幕墙产品；且几乎从任何视角都看不见间隔物系统。
本发明的附加实施例在于解决对于仍然用在大部分美国建筑物中的单窗玻璃单元的简易替代(drop-in replacement)系统的需要。本发明的IGU可薄到足以代替当今大部分美国建筑物中的6mm(1/4＂)厚的单窗玻璃窗户，且可被经济地安装，以便大量的业主可获得相当多的热源和冷源减少，而不会引起相当大的窗户替代成本。
本发明的又一个实施例在于生产能解决所有DOE关注和需要的绝缘窗户。在一个这样的实施例中，本发明使用部分真空而不是充满气体来增加其绝缘值的IGU。
在另一个实施例中，本发明包括在窗玻璃对之间的腔内包含真空的IGU。真空是最佳热绝缘体。真空的水平越高，在窗玻璃对之间可用来传热的分子就越少。因此，包含真空而不是气体的窗户组件具有由两个或更多玻璃或其它材料的窗格组成的任何窗户组件的最高理论热绝缘值(U值)。
在又一个实施例中，本发明包括具有气密地密封IG单元的顺从性(柔性的)金属套筒/框架(也称为“波纹管”)的IGU，提供了最高的可靠性，同时还拥有高热阻抗(低热传导性)以最小化其对该单元的总的热性能的影响。
仍然在又一个实施例中，本发明包括使用玻璃与金属扩散粘结来将柔性的金属套筒粘结到玻璃透光物(#1和#2窗户)。该粘结是持久的，因为它在本质上是分子粘结，且比任何其它已知的连接方法更气密。IGU可包括真空并维持真空80年以上。
还在另一实施例中，本发明包括使用玻璃底层的独特玻璃间隔物系统的IGU，在顶部和底部底层表面上带有玻璃支架(standoff)。可应用到已知IGU的#2和#3表面的任何涂层可改为应用到玻璃间隔物底层的任一表面。#2和#3IGU表面可涂上一层抗擦伤性薄膜材料例如类金刚石涂层(DLC)，使得它们所支持的玻璃间隔物和透光物的不同运动在透光物的内表面上不产生擦伤。
在另一实施例中，本发明包括具有较薄的窗户的IGU，较薄的窗户减少了门窗幕墙产品的重量和厚度。减少框架及相关结构材料也减少了重量。
在又一个实施例中，本发明包括住宅和小商业用途的IGU，其可造得与现在安装在大多数家庭中的6mm(1/4＂)厚的单窗玻璃窗户一样薄或比它薄，从而简化和/或减少更新现有门窗幕墙产品中高级绝缘IG单元的成本。
在又一个实施例中，本发明包括消除由于在很高的高度处的膨胀而引起的破损。
这里公开并主张的本发明在其中的另一方面包括气密地连接到透明材料板的一侧的框架组件，其具有界定在其上的多个窗户开口区域，每个窗户开口区域由具有预定轮廓的框架连接区域限定。框架组件包括限定多个框架开口的多个连续侧壁，使得一些侧壁设置在两个相邻的框架开口之间。侧壁具有配置成基本上与板的框架连接区域的预定轮廓相符的上侧轮廓。设置在相邻框架开口之间的侧壁包括具有总竖直厚度的两个一般平行的侧壁构件和在其间延伸的第一连接片。当在垂直于平面图截取的横截面图中观察时，设置在相邻的框架开口之间的侧壁的结构以具有相对恒定的竖直厚度的第一连接调整片为特征，该厚度明显小于相邻侧壁构件的总竖直厚度。
这里公开并主张的本发明在其中的另一方面包括气密地连接到透明材料板的一侧的框架组件，其具有界定在其上的多个窗户开口区域，每个窗户开口区域由具有预定设计的框架连接区域限定。框架组件包括第一层，其具有包括限定多个框架开口的多个连续侧壁的轮廓，使得一些侧壁设置在两个相邻的框架开口之间。侧壁具有配置成基本上与板的框架连接区域的预定轮廓相顺从的上侧轮廓。第二层具有包括多个连续侧壁的轮廓。第二层的侧壁具有上侧轮廓，其配置成始终在每个框架开口的周围至少部分地覆盖第一层的侧壁轮廓。第一和第二层彼此连接以在每个框架开口周围产生封闭的气密框架。
这里公开并主张的本发明在其中的又一方面包括气密密封的多层窗户组件。窗户组件包括具有限制并从而界定穿过其中的开口的连续侧壁的间隔物。侧壁具有上密封表面和下密封表面。上密封表面设置在侧壁的上侧上并连续地限定开口，而下密封表面设置在侧壁的下侧上并连续地限定开口。窗户组件进一步包括第一和第二透明窗玻璃板。第一板绕着开口连续地设置在上密封表面的至少一部分上，因而界定由侧壁和窗玻璃板封闭的腔。第一和第二透明窗玻璃板每个都在没有密封粘合剂的情况下密封地粘结到间隔物，以在开口周围形成连续密封的接合处。



图1是气密密封的微设备密封装置的透视图； 图2是图1的微设备密封装置的横截面图； 图3是根据本发明的一个实施例制造的覆盖组件的分解图； 图4a和图4b示出具有轮廓侧面的透明板，具体地 图4a示出具有两个轮廓侧面的板； 图4b示出具有一个轮廓侧面的板； 图5示出在金属化之前的板密封环区域的放大图； 图6示出在金属化之后的板密封环区域的放大图； 图7示出通过预制框架的横截面图； 图8示出在粘结之前对着金属化板放置框架的过程； 图9是根据本发明使用预制框架制造覆盖组件的过程的框图； 图10是使用焊料预型件制造的覆盖组件的分解图； 图11是通过喷墨式(inkjet)施加焊料的另一实施例的部分透视图； 图12a-c和图13a-c示出根据本发明的另一实施例制造覆盖组件的过程，具体地 图12a示出初始透明板； 图12b示出最初金属化之后的透明板； 图12c示出在一体的框架/散热器的喷镀之后的透明板； 图13a示出图12a的板的部分横截面图； 图13b示出图12b的板的部分横截面图； 图13c示出图12c的板的部分横截面图； 图14是根据本发明使用冷气动态喷射技术制造覆盖组件的过程的框图； 图15a-15b示出根据另一实施例制造的多单元组件，具体地 图15a示出多单元组件的分解图； 图15b是图15a的框架的底视图； 图16a示出根据另一实施例形成的相容加工设备； 图16b是说明分离方法的多单元组件的侧视图； 图17a和17b示出根据本发明的又一实施例的多个覆盖组件的制造过程，具体地 图17a示出在初始状态时的透明板； 图17b示出在多开口框架/散热器的喷镀之后的板； 图18a-18c示出适用于电阻加热的组件结构，具体地 图18a示出板的结构； 图18b示出框架的结构； 图18c示出所连接的板和框架； 图19a-19f示出适于使用电阻加热装置来加热的多单元组件结构； 图20a示出包括用于扩散粘结的夹层的窗户组件的分解图； 图20b示出扩散粘结之后图20a的窗户组件； 图20c和20d示出具有内部和外部框架的本发明的另一个实施例，具体地 图20c示出粘结之前“夹置式”窗户组件的分解图； 图20d示出粘结之后图20c的完整组件； 图20e、20f、20g示出在扩散粘结期间用于对准和压缩窗户组件的夹具，具体地； 图20e示出空夹具和夹钳； 图20f示出图20e的夹具，其中设置有用于粘结的窗户组件； 图20g示出设计成在窗户组件上产生更大轴向压力的可选夹具； 图21a-21b是根据本发明的其它实施例的晶片级密封微设备密封装置的横截面图，具体地 图21a示出具有相反侧电连接的晶片级密封微设备密封装置； 图21b示出具有相同侧电连接的晶片级密封微设备密封装置； 图21c是说明图21b的密封装置的组装方法的分解图； 图22示出具有在其上形成的适于同时多个晶片级密封的多个微设备的半导体晶片； 图23示出在晶片表面金属化之后图22的半导体晶片； 图24示出用于连接在气密的密封装置的窗户板和晶片表面之间的金属框架； 图25a-25d是示出图24的框架构件的放大图，具体地； 图25a是分割之前双框架构件的一部分的顶视图； 图25b图25a的双框架构件的端部视图； 图25c是离开框架周边或设备分割之后的单框架构件的一部分的顶视图；以及 图25d是图25c的单框架构件的端部视图； 图26示出用于连接到图24的框架的金属化窗户板； 图27示出分割之前多密封装置组件的横截面侧视图； 图28示出用于分割图27的多密封装置组件的一种选择； 图29示出用于分割图27的多密封装置组件的另一种选择； 图30示出根据另一实施例的具有电极放置部分的晶片表面的金属化之后的半导体晶片； 图31示出根据另一实施例的具有电极放置部分的金属化窗户板； 图32是根据另一实施例的具有直接电极通路的多密封装置组件在分割之前的横截面侧视图； 图33是具有相同侧焊盘(pad)的微设备的顶视图； 图34示出具有在其上形成的图33的多个微设备的半导体晶片； 图35示出晶片表面的金属化之后图34的半导体晶片； 图36示出用于连接到图35的晶片表面的金属框架； 图37示出用于连接到图36的框架的金属化窗户板； 图38示出完整的多密封装置组件的顶视图； 图39示出在图38的多密封装置组件的列分离之后的多密封装置条； 图40示出在图39的多密封装置条板的分割之后的单密封装置微设备； 图41示出在分割之前具有可选的框架设计的多密封装置组件的部分横截面侧视图； 图42a-42e是可选框架设计的横截面侧视图，每个设计都显示由连接片连接的一对相邻的框架侧面构件； 图43a-43e是附加的可选框架设计的横截面侧视图，每个设计都显示由一个或更多连接片连接的一对相邻的框架侧面构件； 图44a-44e是另外的可选框架设计的横截面侧视图，每个设计都显示由连接片连接的一对相邻的框架侧面构件； 图45a-45f是其它的可选框架设计的横截面侧视图，每个设计都显示由一个或更多连接片连接的一对相邻的框架侧面构件； 图46a-46d是可选框架设计的部分平面图，每个设计都显示由连接片连接的一对相邻的框架侧面构件； 图47是由通过光化学加工(PCM)制造的框架组件的平面图； 图48是图47的框架组件的横截面侧视图； 图49是分割之前PCM制造的多框架阵列的透视图； 图50是双层密封窗户组件的分解图； 图51是图50的组装的双层密封窗户组件的透视图； 图52是包括两个双层密封窗户组件的建筑物窗户装置的分解图； 图53是图52的组装建筑物窗户装置的透视图； 图54是三层密封窗户组件的分解图； 图55是图54的组装的三层密封窗户组件的透视图； 图56示出用于固定多组密封窗户组件以同时粘结的装置； 图57是根据现有技术的双层真空玻璃窗单元(“VGU”)； 图58a是根据一个实施例的真空玻璃窗单元的部件的分解图； 图58b是图58a的VGU的组装图； 图58c、58d和58e示出上部框架构件到下部框架构件的连接/粘结过程； 图58f是根据另一实施例的相容性框架的透视图； 图59a是根据另一实施例的包括织物间隔物的真空玻璃窗单元的部件的分解图； 图59b是图59a的VGU的组装图； 图60a是根据另一实施例的具有可选夹层的VGU的部件的分解图； 图60b是图60a的VGU的组装图； 图61a是根据另一实施例的具有被结合到下部窗玻璃制件中的间隔物的VGU的部件的分解图； 图61b是图61a的VGU的组装图； 图62a是根据另一实施例的在其表面中的一个之上带有间隔物的窗玻璃的侧视图，该间隔物被包括到窗玻璃的制品中； 图62b是具有图62a的间隔物的窗玻璃的第一透视图； 图62c是具有图62a的间隔物的窗玻璃的第二透视图； 图63a是根据另一实施例的具有透明板中央间隔物单元的VGU的部件的分解图，该中央间隔物单元在板的顶侧和底侧上制造有支架(或作为一部分)； 图63b是图63a的VGU的组装图； 图64a是根据另一实施例的在密封的框架构件和窗玻璃之间具有可选构件的VGU的部件的分解图； 图64b是图64a的VGU的组装图； 图65a是根据另一实施例的具有相似形状和尺寸的上部框架构件和下部框架构件的VGU的部件的分解图； 图65b是图65a的VGU的组装图； 图66a、66b和66c示出对框架构件的“海鸥翅膀”式横截剖面的三个变形； 图67a是根据另一实施例的水平和竖直窗格条的组件的透视图； 图67b是根据另一实施例的带有支架的水平和竖直窗格条的组件的透视图； 图67c是图67b的窗格条组件的侧面图； 图67d是设置在上部窗玻璃和下部窗玻璃之间以形成子组件的图67b的窗格条组件的分解图； 图67e是图67d的子组件的组装透视图； 图67f是图67d的子组件的组装侧视图； 图67g是示出利用窗格条和图67f的子组件窗玻璃的VGU的部件的分解图； 图67h是示出图67g的VGU的组装图； 图68a是根据另一实施例的具有粘结到窗玻璃的内(内部)表面的框架构件的VGU的分解图； 图68b是显示图68a的VGU的组装图； 图69a是根据另一实施例的具有内部窗格条组件和内部窗玻璃粘合框架构件的VGU的分解图，所述框架构件越过上部窗玻璃和下部窗玻璃的外部表面延伸； 图69b是显示图69a的VGU的组装图； 图70a是根据另一实施例的具有内部窗玻璃粘合框架构件和可选夹层的VGU的分解图，所述可选夹层在框架构件和窗玻璃之间； 图70b是显示图70a的VGU的组装图； 图71a示出根据另一实施例的具有中央间隔物的VGU； 图71b示出根据又一实施例的具有中央间隔物单元和中间框架构件的VGU，中间框架构件连接到中央间隔物装置； 图71c示出根据再一实施例的具有中央间隔物和中间框架构件的VGU，中间框架构件连接到中央间隔物装置； 图72a是根据另一实施例的具有上部窗玻璃和下部窗玻璃的VGU的部件的分解图，上部窗玻璃和下部窗玻璃具有内置间隔物和扁平中央间隔物； 图72b是图72a的VGU的组装图； 图73a是根据另一实施例的真空玻璃窗装置的部件的分解图； 图73b是显示图73a的VGU的组装图； 图73c是根据另一实施例的柔顺框架的透视图； 图74是根据一个实施例的真空玻璃窗装置的间隔物的侧视图； 图75是根据另一实施例的真空玻璃窗装置的间隔物的侧视图； 图76是根据又一实施例的真空玻璃窗装置的间隔物的侧视图，该玻璃窗装置具有“叠压”或“夹置”式结构； 图77是带有交叉状支架的间隔物装置的一部分的放大正视图； 图78是带有交叉状支架的间隔物装置的一部分的另一放大正视图； 图79是带有“C”状支架的间隔物装置的一部分的放大正视图； 图80根据另一实施例的具有间隔物的双透光物IGU的横截面图； 图81根据另一实施例的三透光物充气的IGU的横截面图； 图82根据另一实施例的具有间隔物的三透光物IGU的横截面图； 图83是图80的IGU的顶视图，其中部分切掉； 图84根据另一实施例的具有间隔物的双透光物IGU的横截面图； 图85是图84的间隔物和保持架条的放大横截面透视图； 图86是示出其中的连接的图85的间隔物和保持架条； 图87是根据另一实施例的具有内部框架装配和间隔物的三透光物IGU的横截面图； 图88是图87的IGU的放大部分； 图89根据另一实施例的具有间隔物的双透光物IGU的横截面图； 图90示出根据另一实施例的由装配块支持的图89的IGU； 图91a示出安装在框架内的图90的IGU和装配块； 图91b示出根据另一实施例的一体结合的框架； 图92是图90的装配块的一部分的透视图； 图93是图92的装配块的一部分的顶视图； 图94a示出根据另一实施例的具有锚固间隔物的双层窗玻璃IGU； 图94b示出根据另一实施例的没有间隔物的双层窗玻璃IGU； 图95示出根据另一实施例的具有分离的锚固间隔物的三窗玻璃IGU；以及 图96a、96b和96c是示出根据另一实施例的具有柔性间隔物的IGU组件的透视图。

具体实施例方式 下面参考附图中示出的某些优选实施例较详细地描述本发明。
现在参考图1和图2，其示出用于覆盖一个或更多微设备的典型气密密封的微设备密封装置。为了本申请的目的，术语“微设备”包括光子设备、光致电压设备、光学设备(即，包括反射、折射和衍射型设备)、电光和光电设备(EO设备)、发光设备(LED)、液晶显示器(LCD)、包括直接驱动图像光放大器(D-ILA)的硅基液晶(LCOS)技术、光机械设备、微光电机械系统(即，MOEMS)设备和微电机械系统(即，MEMS)设备。密封装置102包括气密地密封到覆盖组件106的底部或底层104，覆盖组件106包括框架108和透明窗户110。当覆盖组件106连接到底部104时，安装在底部104上的微设备112封装在腔114内。一个或更多电导线116可穿过底部104，以将功率、地线和信号传送到密封装置102内部的微设备112并从其传送出来。应认识到，电导线116也必须气密地密封以维持密封装置102的完整性。窗户110由光学或电磁透明材料形成。为了本申请的目的，术语“透明”指允许传输具有预定波长的电磁辐射的材料，包括但不限于可见光、红外光、紫外光、微波、无线电波或x射线。框架108一般由金属合金材料形成，优选地，其具有的CTE接近于窗户110和密封装置底部104的CTE。
现在参考图3，其示出根据本发明的一个实施例制造的覆盖组件的分解图。覆盖组件300包括框架302和透明材料的板304。框架302具有界定通过其的框架开口308的连续侧壁306。框架侧壁306包括限定框架开口308的框架密封环区域310(由交叉阴影线表示)。因为框架302最终焊接到密封装置底部104(根据图1和图2)，它通常由可焊的金属或合金形成，优选地其具有的CTE非常接近于密封装置底部104的CTE。然而在一些实施例中，覆盖组件框架104可由非金属材料如陶瓷或氧化铝形成。无论框架302是否由金属或非金属材料形成，框架密封环区域310的表面优选地为金属(例如，如果不是纯金属则为镀的金属)以便于板304对框架的气密密封。在优选实施例中，框架主要由具有54％的铁(Fe)、29％的镍(Ni)和17％的钴(Co)的标称化学成分的合金形成。这样的合金也通过规定名称ASTM F-15合金和通过商品名科伐合金而知晓。如在本申请中使用的，术语“科伐合金(Kovar Alloy)”被理解为意指具有刚刚描述的化学成分的合金。在使用科伐合金框架302的实施例中，优选地，框架密封环区域310的表面具有覆盖有金(Au)层的镍(Ni)层或没有覆盖金的镍层的表面。框架302还包括适合于一般通过焊接而最终连接到密封装置底部104的底部密封区域320。底部密封区域320通常包括覆盖有金层的镍层，以便于缝焊到密封装置底部。虽然镍表面层上的金只需沿着底部密封环区域320，应认识到，在很多情况下，例如在溶液浴电镀用于镀表面材料的场合，镍层上的金可镀到框架302的整个表面上。板304可为任何类型的透明材料，例如软玻璃(如钠钙玻璃)、硬玻璃(如硼硅酸盐玻璃)、结晶材料如石英和兰宝石、或聚合材料如聚碳酸脂塑料。除了光学透明材料外，板304可为视觉不透明的，但对能量的非可见光波长是透明的。如前面讨论的，优选地，板304的材料具有的CTE类似于框架304和密封装置底部104的CTE，覆盖组件最终将被连接到密封装置底部104。对于很多半导体光子、光致电压、MEMS或MOEMS应用，硼硅酸盐玻璃非常适合于板304的材料。适当的玻璃的例子包括Corning 7052、7050、7055、7056、7058、7062、Kimble(Owens Corning)EN-1以及Kimble K650和K704。其它合适的玻璃包括Abrisa钠钙玻璃、Schott 8245和Ohara公司的S-LAM60。
板304具有界定在其上的窗户部分312，即，这是板302必须保持透明以允许封装的，即，包装的微设备112的正确运行的部分。板的窗户部分312具有在优选实施例中分别被光学加工的顶部表面314和底部表面316。板304优选地以准备好使用的形式由窗户部分312的顶部表面314和底部表面316而获得，然而，如果必要，材料可被研磨和磨光或以其它方式加工成期望表面轮廓的形状，并修整，以作为制造工序的初步步骤。虽然在很多情况下，窗户部分312具有光学平坦并相互平行的顶部表面314和底部表面316，应认识到，在其它实施例中，窗户部分的至少一个最后加工的表面形成轮廓。板密封环区域318(以交叉阴影线表示)围绕板304的窗户部分312，并提供适当的表面以连接到前面的密封环区域310。
现在参考图4a和4b，其示出具有轮廓侧面的透明板。在图4a中，透明板304｀具有弯曲的顶部侧面314｀和弯曲的底部侧面316｀，从而产生具有弯曲轮廓的有恒定厚度的窗户部分312。在图4b中，板304＂具有弯曲的顶部侧面314＂和平坦的底部侧面316＂，因而导致具有平凸棱镜结构的窗户部分312。应认识到，用类似的方式(没有示出)，窗户部分312的最后加工的表面314和316可具有折射透镜的结构，其包括前面所述的平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜或双凹透镜。其它表面轮廓可给窗户部分312的最后加工的表面提供菲涅耳(Fresnel)透镜或衍射光栅，即，“衍射透镜”的结构。
在很多应用中，期望板304的窗户部分312具有增强的光学或物理特性。为了获得这些特性，在组装过程之前或期间可将表面处理或涂层应用于板304。例如，板304可用硅氧氮化物(SiOn)处理以在窗户材料上提供较硬的表面。无论是否用SiOn处理，板304都可镀上抗擦伤/抗磨损材料，例如无定形类金刚石碳(DLC)，例如由Diamonex公司以名称Diamond

出售的的DLC。除了或代替SiDn或类金刚石碳，还可应用的其它涂层包括但不限于光学涂层、抗反射涂层、折射涂层、消色差涂层、光纤、太阳能过滤料或反射镜、已知用于透镜、窗户和其它光学元件的类型的电磁干涉(EMI)和射频(RF)过滤料。应认识到，光学涂层和/或表面处理可应用到窗户部分312的顶部表面314或底部表面316上，或结合在两个表面上。应进一步认识到，刚刚描述的光学涂层和处理由于其透明的性质而没有在图中示出。
在一些应用中，通过首先淀积一层非透明材料例如铬(Cr)，有时在板的整个表面上涂上这种材料，然后从期望的开口区域蚀刻非透明材料来在板304的窗户部分312周围形成可见的开口。这个过程给窗户部分312提供了清晰界定的边界，这在一些应用中是所希望的。这个操作可在应用其它处理之前或之后执行，取决于相容性和工艺的经济性。
制造覆盖组件300的工序的下一步骤是金属化制备板密封环区域318。板密封环区域318确定板304的窗户部分312的范围，且对单个开口覆盖来说，一般设置在底部表面316的周边周围。然而应认识到，在一些实施例中，板密封环区域318可位于在板的内部部分内，例如在板被切成小方块以形成多个覆盖组件(即，如这里稍后所述的)的情况下。板密封环区域318通常具有紧密配合其将最终连接到的框架密封环区域310的结构的结构。制备板密封环区域318可涉及从表面去除任何油脂、油或其它污染物的彻底清洁，和/或它可涉及通过化学蚀刻、激光烧蚀(ablating)、机械研磨或对该区域进行喷沙来使密封环区域变粗糙。这个粗糙化增加了板密封环的表面区域，因而如果板密封环在连接到框架密封环区域310或其它底层或设备密封装置底部之前被金属化，则为随后放置的金属化材料提供了增加的粘合力。
现在参考图5，其示出板304的一部分，板304放置成底侧向上以更好地显示板密封环区域318的制备。在本例中，密封环区域318具有规定的粗糙表面501以提高要被应用的金属层的粘合力。使玻璃变粗糙的化学蚀刻和类似的透明材料是公知的。可选地，可使用激光烧蚀、常规机械研磨或喷砂。具有325粒度的研磨轮被认为是适合于大多数玻璃材料，而金刚石研磨轮可用于兰宝石或其它硬化材料。板密封环区域318的粗糙表面501进入板304的深度502取决于至少两个因素第一，窗户的底部表面316相对于密封装置底部和/或安装在密封装置内部的微设备112的期望安装高度；以及第二，包括所有镀的金属层的框架306的必需厚度(下面描述)。人们认为，将板密封环区域318蚀刻或研磨到从约0英寸到约0.05英寸的范围内的深度502将为金属化层提供令人满意的粘合力，以及在随后的连接操作期间为将板304确定在对着框架306的正确位置中提供了可容易检测的“边缘(lip)”。
应认识到，在粗糙化处理期间，保护板的窗户部分312中的最后加工的表面314和/或316(例如，可选地在完成的覆盖组件中活动的部分)免遭损坏可能是必要或期望的。如果是那样，表面314和/或316可在粗糙化之前用半导体级“胶带(tacky type)”或其它已知的掩蔽材料覆盖。当然在蚀刻/研磨发生的区域内必须除去掩蔽材料。喷砂可能是选择性地除去将被粗糙化的区域内的胶带条或掩蔽材料的最经济的方法。如果使用喷砂，应同时执行胶带去除操作和下面的板的粗糙化。
现在参考图6，其示出金属化之后板304的密封环区域318的视图。制造工序的下一步骤可将一个或更多金属层施加到制备好的板密封环区域318。本发明设想几种选择来完成此金属化。第一种选择是使用传统的化学气相沉淀(CVD)技术来将金属层施加到板密封环区域318。CVD技术包括大气压力化学气相沉淀(APCVD)、低压化学气相沉淀(LPCVD)、等离子辅助(增强型)化学气相沉淀(PACVD、PECVD)、光化学气相沉淀(PCVD)、激光化学气相沉淀(LCVD)、金属有机化学气相沉淀(MOCVD)和化学光束取向生长法(CBE)。用于使粗糙的密封环区域318金属化的第二种选择是使用物理气相沉淀(PVD)技术。PVD技术包括喷镀、等离子辅助、热蒸发、真空蒸发、以及分子束外延(MBE)。用于使粗糙的板密封环区域318金属化的第三种选择是使用溶液电镀技术(SBP)。溶液电镀包括电镀、无电电镀和电解质电镀技术。虽然溶液电镀不能用于将初始金属层镀到非金属表面如玻璃或塑料上，它可用于将随后的金属或金属合金层镀到初始层上。进一步地，在很多情况下预想，溶液电镀是最有成本效率的金属沉淀技术。因为使用化学气相沉淀、物理气相沉淀和溶液电镀来沉积金属和合金是公知的，这些技术在这里将不进一步描述。
用于金属化板304的板密封环区域318的第四个选择是所谓的冷气动态喷射技术，也称为“冷喷射”。该技术包括使用高速气体喷射来将粉末状金属、合金或金属和合金的混合物喷射到物体上，以在正好低于粉末状材料的融化温度下形成连续的金属层。在Alkhimov等人的美国专利号5,302,414中公开了冷气动态喷射沉淀技术的细节。经测定，铝在当使用冷气动态喷射沉淀而施加到玻璃时提供了令人满意的结果。铝层非常有效地粘到玻璃上并可产生以硅酸盐的形式的化学粘结剂。然而，也可使用冷气喷射来镀其它材料包括锡、锌、银或金以作为第一层。因为冷气动态喷射技术可在低温(例如接近室温)下使用，所以金属化具有相对低熔点的材料如聚碳酸酯或其它塑料以及金属化传统材料如玻璃、氧化铝和陶瓷是合适的。
对于淀积在板304上的初始金属层，人们认为可使用铬、镍、铝、锡、锡铋合金、金、金锡合金的任何一种，认为被宣布的这个列表是按对玻璃的粘合力增加的顺序给出的。其它材料也可能是合适的。任何这些材料都可使用前述任何CVD或PVD技术(例如喷镀)来镀到板密封环区域318上。在初始层602淀积到非金属板304的板密封环区域318上之后，可通过前述的任何沉淀方法包括溶液电镀来增加另外的金属层，例如第二层604、第三层606和第四层608(如可应用的)。人们认为下列规则将对不同的金属层产生令人满意的厚度。规则1除了将粘结到镀金科伐合金框架的铝或基于锡的金属或合金外，最小厚度为0.002微米。规则2对于将粘结到镀金科伐合金框架的淀积到板上或作为最终层的铝或基于锡的金属或合金而言，最小厚度为0.8微米。规则3对于将粘结到镀金科伐合金框架的淀积到板上或作为最终层的铝或基于锡的金属或合金而言，最大厚度为63.5微米。规则4对于淀积到板上作为第一层、且还具有淀积到其顶部的其它金属或合金的除了铬的金属而言，最大厚度为25微米。规则5对于淀积到其它金属或合金上作为中间层的除了铬以外的金属而言，最大厚度为6.35微米。规则6对于淀积到板上或作为最终层的、作为用于连接到镀金科伐合金框架的焊料的金属或合金而言，最小厚度为7.62微米。规则7对于淀积到板上或作为最终层的、作为用于连接到镀金科伐合金框架的焊料的金属或合金而言，最大厚度为101.6微米。规则8对于铬而言，最大厚度为0.25微米。规则9对于通过喷墨式来镀或作为焊料预型件而提供的金锡焊料而言，最小厚度为6微米。规则10对于通过喷墨式技术来镀或作为焊料预型件而提供的金锡焊料而言，最大厚度为101.6微米。规则11对于浸入锌而言，最小厚度为0.889微米。注意，上面的规则适用于使用除了冷气动态喷射沉淀之外的所有沉淀方法而沉淀的金属。
对于冷喷射应用而言，适用下列规则规则1对于任何金属层而言，最小应用厚度为2.54微米。规则2对于第一层以及所有附加层，但不包括最终的科伐合金层而言，最大应用厚度为127微米。规则3对于最终的科伐合金层而言，最大应用厚度为12,700微米，即，0.5英寸。
作为例子，但不考虑限制性，当使用热压缩(TC)粘结或声波、超声波或热超声粘结将准备好的板304粘结到科伐合金镍金框架302(即，首先镀镍接着用镀金的科伐合金型芯(core))时，下列金属组合被认为适于密封环区域318。
组装顺序还可为首先将框架/间隔物与窗户板粘结在一起以形成气密密封的窗户单元，以及稍后将该窗户单元粘结到底层。第三组装顺序也可为首先将框架/间隔物与底层粘结在一起，以及稍后将该底层/框架/间隔物单元粘结到窗户。在一些情况下，在底层和框架/间隔物之间和/或在框架/间隔物和窗户板之间可使用也称为夹层材料的中间金属。应理解，虽然这里所述的例子在使用金属化的应用中被认为适合于在粘结之前金属化板或透镜的密封环表面，在一些使用扩散粘结(即，热压缩粘结)的其它实施例中，当将板/透镜粘结到设备密封装置底部的另一底层或框架时，透镜或板上的密封环区域的金属化可完全省略。
例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7 例8 例9 例10 例11 例12 例13 例14 例15 例16 作为进一步的例子，但不考虑限制性，当使用热压缩(TC)粘结或声波、超声波或热超声粘结将制备好的板304粘结到科伐合金镍金框架302时，下列金属组合和厚度被认为是对密封环区域318优选的。
例17 例18 例19 例20 例21 例22 例23 例24 例25 例26 例27 例28 例29 例30 例31 例32 如上所述，前面的例子被认为其它工序中适合于热压缩粘结的应用。TC粘结是扩散粘结的过程，其中两个制备好的表面开始紧密地接触，且塑性变形由压力和温度的组合效应引起，这又导致引起横跨相对的表面之间间隙的晶格的扩张的原子运动，并导致粘结。TC粘结可在比很多其它形式的粘结例如铜焊明显更低的温度下发生。
现在参考图7，其示出适于用在本实施例中的预制框架302的横截面图。所示框架302包括覆盖有第一镍金属层704的科伐合金型芯702或不同金属或合金的型芯，第一镍金属层704又被金外层706覆盖。在硬玻璃如Corning 7056或7058用于板304的场合以及科伐合金或类似的材料用于密封装置底部104的场合，对框架302的型芯702使用科伐合金是优选的，因为这些材料对30℃到300℃的温度范围具有从约5.0·10-6/°K到约5.6·10-6/°K(例如从约5.0到约5.6ppm/°K)的范围内的CTE。
仍然参考图7，制造工序的另一步骤是预制框架302连接到板304的准备。如前所述，框架302包括连续侧壁306，其界定了通过其的孔308。侧壁306包括在其上表面上的框架密封环区域310和在其下表面上的底部密封环区域320。通常使框架密封环区域310形成的尺寸大小符合透明板304的板密封环区域318，而通常使底部密封环区域320形成所需的尺寸以符合密封装置底部上相应的密封区域。可使用各种传统的金属成形技术包括冲压、铸造、拉模铸造、挤压/分离和机械加工来制造框架302。人们预期，冲压或拉模铸造可能是对制造框架302最有成本效率的方法。然而，在一些情况下，使用也称为化学蚀刻的光化学加工(PCM)来制造框架302可能是最经济的方法。在一些情况下，光化学加工(即，蚀刻)的金属和/或合金的多个板可粘结在一起以形成框架302。粘结方法之一包括将PCM层TC粘结在一起以制造框架302，TC粘结也称为扩散粘结。根据预期粘结过程所需的平坦度和由特定框架制造方法获得的程度，在框架密封环区域310或底部密封环区域320上可能需要表面研磨和可能的均匀磨平或磨光，以提供成功的气密密封需要的最终平坦度。
在本例中，底部密封环区域320在与框架密封环区域310相对的框架表面上，并可利用被金706覆盖的镍层704，以便于最后焊接到密封装置底部104。在一些情况下，金706不覆盖在镍704上。
在一些实施例中，当覆盖组件300最后焊接到密封装置底部104时，框架302将作为“吸热设备”和/或“散热器”。人们预期，传统的高温焊接处理(例如，手工或自动电阻缝焊或激光焊接)可用于此操作。如果金属化玻璃板304使用这些焊接处理直接焊接到密封装置底部104，则集中的热可能产生热应力而可能使玻璃板破裂或使其光学特性不正常。然而，当金属框架连接到透明板时，它作为吸收一些焊接的热的吸热设备和将热分布在较广阔的区域的散热器，使得透明板304上的热应力减少以最小化破裂或光学变形的可能性。科伐合金在此吸热设备和散热角色中特别有用，因为所述的科伐合金的热传导率为0.0395，其比Corning 7052的热传导率0.0028大约高十四倍。
框架302的另一重要方面是，它应由具有类似于透明板304的CTE和密封装置底部104的CTE的CTE的材料形成。框架302、透明板304和密封装置底部104之间CTE的匹配在它们彼此连接在一起之后，对最小化这些部件之间的应力是有利的，以便在热循环和/或热冲击环境的情况下确保其间气密密封的长期可靠性。
对于连接到由陶瓷、氧化铝或科伐合金形成的密封装置底部的窗户组件，科伐合金优选地用作框架304的材料。虽然在这里详细讨论的很多实施例中科伐合金用于框架，应理解，科伐合金不必适合于与所有的透明板材料一起使用。此外，除了科伐合金外其它框架材料也可适合于与玻璃使用。适合性由透明板304的材料、框架302的材料和密封装置底部104的材料都具有紧密匹配的CTE的要求确定，以保证气密密封的最大长期可靠性。
现在参考图8，制造工序的下一步骤是对着板304放置框架302，使得框架密封环区域310的至少一部分和板密封环区域318的至少一部分沿着限定窗户部分312的连续接合区域804彼此接触。实际上，在一些情况下，正好在连接部件之前对密封环区域和任何其它密封表面执行等离子清洁操作和/或溶剂或洗涤剂清洁操作，以确保连接的最大可靠性。在图8中，板304从其最初的位置(以虚线表示)移动，直到与框架302接触。当然，如果粘合剂用于将掩蔽物连接到板，假定它们不能承受在连接处理中受到的高温，则首先需要从用于制备板密封环区域318的操作中除去任何留下的残余胶带或其它掩蔽材料，而没有使掩蔽材料和/或粘合剂劣化。应认识到，板密封环区域318和框架密封环区域310不必相对于其整个区域具有准确的一致性，更确切地，仅仅需要在形成连续接合区域804的两个密封环区域之间有一定的一致性，接合区域804限定窗户部分312。在图8所示实施例中，在板密封环区域318内的金属化层610比框架密封环区域310的电镀的外层706宽得多。进一步地，板304的窗户部分312部分地通过框架开口308延伸，提供了将板304放置在框架302对中的装置。
制造工序的下一步骤是加热接合区域804，直到整个沿着接合区域在框架302和板304之间形成接合，由此形成限定窗户部分312的气密密封。在加热接合区域804的步骤期间，板304的窗户部分312的温度保持在其玻璃化转变温度TG之下以及在板304的软化温度之下是必要的，以防止对最后加工的表面314和316的损坏。玻璃的软化点定义为玻璃具有107.6dPa或107.6泊(poise)(测量方法ISO7884-3)的粘性时的温度。本发明为实现此加热设想了多个选择。第一个选择是利用也称为扩散粘结的热压缩(TC)粘结，包括传统的热压粘结以及热等静压或热等静压处理(HIP)扩散粘结。如前所述，也称为扩散粘结的TC粘结包括对所连接的材料施加高压，使得需要降低的温度来产生必要的扩散粘结。为与例如图7所示的科伐合金、镍或金框架的TC粘结，以上提供了确定板304上金属层610的厚度和成分的规则。对科伐合金/镍或/框架302 TC粘结到具有铝作为最终层的金属化板304的估计工序参数是在所施加的大约95,500psi(6713.65kg/cm2)的压力下、在大约380℃的温度。在这些条件下，科伐合金框架302上的金镀层706将扩散进铝层/与铝层一起扩散，例如例7中的层4。因为对TC粘结必须的380℃温度低于对硬玻璃如Corning 7056必须的大约500℃到900℃的TG，通过将覆盖组件组成件302、304一起固定在压缩状态并将压缩的组件放到在大约380℃的熔炉(或加热室等)中，可按单个或批量的方式执行TC粘结处理。在没有损坏窗户部分312的最后加工的表面314和316风险的情况下得到密封粘结。在熔炉内部可能需要有时包括一些少量特定气体的真空或具有负压或正压的其它气体，以促进TC粘结处理。
可选地，除了TC粘结外，在接合区域804还使用电阻焊接来增加额外的热可允许预加热窗户组件到小于380℃，并可能减少总粘结处理时间。在另一方法中，使用通过传导加热接合区域304的加热工具，通过固定覆盖组件组成部分302和304可实现TC粘结。在又一可选方法中，电阻焊接可用于提供需要达到必须的TC粘结温度的100％的热量，因而消除了对熔炉、加热室等或专用热传导工具的需要。
在TC粘结或其它焊接过程结束之后，窗户组件300准备最后的处理。例如，斜切覆盖组件的边缘，以使它们平滑并防止在装配后、清洁、标记或其它操作期间的碎裂、擦伤、痕迹等。在一些情况下，最后处理可包括将各种涂层应用到窗户和/或框架上。
现在参考图9，其示出刚刚根据本发明的一个实施例描述的制造工艺的框图。方框902表示得到具有如前所述的最后加工的顶部表面和底部表面的透明材料如玻璃或其它材料的板的步骤。工序接着前进到方框904，如箭头所示。
方框904表示对板施加表面处理如抗擦伤或抗反射涂层的步骤，如前所述。除了这些永久的表面处理外，方框904还表示对板的表面施加胶带或其它临时掩蔽物以在工艺的随后的步骤期间保护它们的子步骤。应认识到，方框904表示的步骤是可选的，且这些步骤中的一个或多个可以不出现在本发明的每个实施例中。然后工序前进到如箭头所示的方框906。
方框906表示如果这样的金属层被使用，在板上制备密封环区域以便为金属层提供更好的粘合的步骤。该步骤通常包括使用如前所述的化学蚀刻、机械研磨、激光烧蚀或喷砂来粗糙化密封环区域。到了必要的程度，方框906还表示从密封环区域除去任何掩蔽材料的子步骤。方框906进一步表示清洁板(或至少板的密封环区域)以从板的表面除去任何油脂、油或其它污染物的可选步骤。如前面讨论的，这样的清洁步骤可被执行而不管密封环区域是否被金属化(即，促进金属层的更好的粘合)还是保持未金属化(即，促进未金属化板的更好的扩散粘结)。应认识到，方框906表示的步骤是可选的，且这些步骤中的一些或全部可以不出现在本发明的每个实施例中。然后工序前进到如箭头所示的方框908。
方框908表示金属化板的密封环区域的步骤。只有当板304到框架302的期望粘结是金属与金属粘结时，方框908表示的步骤才是必须执行的，因为至少一个金属层必须施加到板的密封环区域。对于使用扩散粘结处理的情况，将板304粘结到框架302而不首先金属化板304是可能的。在大多数实施例中，方框908表示将连续的金属层施加到板的很多子步骤，其中每个子步骤的层可通过包括如前所述的CVD、PVD、冷喷射或溶液电镀的工序被施加。跟随方框908表示的步骤，板准备连接到框架。然而，在工序可前进到该连接步骤(即，方框916)之前，必须首先准备好合适的框架。
方框910表示得到预制框架的步骤，优选地，该框架具有的CTE紧密地匹配来自方框902的透明板的CTE和密封装置底部的CTE。在底部是氧化铝或科伐合金的大多数情况下，由科伐合金形成的框架是合适的。如前所述，例如使用冲压、拉模铸造或其它已知的金属成形工序可形成框架。工序接着前进到如箭头所示的方框912。
方框912表示按需要研磨、磨光和/或以其它方式弄平框架的密封环区域以增加平面度的步骤，以便它紧密地配合透明板的密封环区域。应认识到，方框912表示的步骤是可选的，且在本发明的每个实施例中不是必须的，或不出现在其中。然后工序前进到如箭头所示的方框914。
方框914表示将附加的金属层施加到框架的密封环区域的步骤。这些金属层有时对获得相容性的化学性质、用于与透明板的金属化密封环区域粘结是必须的。在大多数实施例中，方框914表示将连续的金属层施加到框架的很多子步骤。方框914进一步表示清洁框架(或至少框架的密封环区域)以从框架的表面除去任何油脂、油或其它污染物的可选步骤。如前面讨论的，这样的清洁步骤可被执行而不管框架的密封环区域是否以附加的金属层金属化还是在没有金属化的情况下使用。一旦方框914表示的步骤结束，框架就准备连接到透明板。因此，工序方框908和方框914的结果都前进到如箭头所示的方框916。
方框916表示将制备好的透明板和制备好的框架固定在一起的步骤，以使它们各自的金属化密封环区域在限定窗户部分的接合区域处产生预定接触压力的情况下彼此接触。在密封环表面之间的此预定接触压力允许金属化表面的热压缩(TC)粘结出现在比传统焊接(包括大多数软焊和铜焊处理)需要的温度更低的温度。然后工序前进到如箭头所示的方框918。
方框918表示对框架和透明板之间的接合区域应用热同时维持预定接触压力直到温度足以使热压缩粘结出现的步骤。在一些实施例中，方框918表示单一的加热步骤，例如在熔炉中加热固定的组件。在其它实施例中，方框918表示将热应用到接合区域的多个子步骤，例如，首先将固定的组件(如在熔炉中)预加热到中间温度，然后沿着接合处使用电阻焊接技术，以将金属层局部区域的温度提高到将发生热压缩粘结的温度。热压缩粘结在透明板材料和框架之间产生气密密封。接着工序前进到如箭头所示的方框920。
在所示例子中，金属化密封环区域使用扩散粘结/热压缩粘结连接在一起，其中首先应用预定压力(方框916)，其次应用热(方框918)。然而应认识到，扩散粘结的使用不限于这些特定的条件。在一些其它实施例中，板和/或框架在粘结之前可不被金属化。仍在其它的实施例中，可首先应用热直到达到期望的粘结温度，其后可应用预定压力直到形成扩散粘结。在附加的实施例中，可同时应用热和压力直到形成扩散粘结。
方框920表示完成窗户组件的步骤。方框920可表示只在热压缩粘结之后冷却窗户组件，或它可表示额外的修整工序，包括斜切组件的边缘以防止破裂、裂化等，给组件作标记，用一个或更多材料覆盖窗户和/或框架，或其它后组装程序。因此描述了本实施例的工序。
应认识到，在本发明的可选实施例中，可使用传统焊接技术(包括软焊和/或铜焊)而不是热压缩粘结来将框架连接到透明板。在这样的可选实施例中，图9的方框916和918表示的步骤由下列步骤代替将框架和透明板固定在一起使得金属化密封环区域彼此接触(但不必产生沿着接合处的预定接触压力)，然后使用传统方法将热施加到接合区域，直到温度足以产生为获得焊接的粘结而必须的金属层的熔化和扩散。
在可选实施例中，铜焊用于将框架302连接到金属化板304。在该实施例中，焊接金属或焊接合金可利用为金属化板304上的金属层610的最终层，且不需要在高预定接触压力下将板304夹紧到框架302。焊接金属或焊接合金预成型可用作框架302和板304之间的分离的中间件，而不是使焊接金属或焊接合金作为金属化板304上金属层610的最终层。可使用缓和夹紧压力1)以确保在焊料熔化阶段期间的对准；以及2)以促进所有沿着在各自的密封环区域之间接合区域的熔化焊料的均匀分布；因而帮助确保气密密封，然而，该夹紧压力对TC粘结中的粘结工序本身不起作用。然而在大多数其它方面，本实施例基本上类似于前面所述的实施例。
提供了不应认为是限制性的下列例子，以说明板密封环区域318内的金属层610的细节，金属层610适合于铜焊到例如图7所示的科伐合金/镍/金框架302。
例33 例34 例35 例36 例37 例38 例39 例40 例41 例42 例43 例44 例45 例46 虽然很多例子在这里示出共晶Au-Sn的使用，其它应用可利用非共晶Au-Sn或用于连接窗户的其它共晶或非共晶焊料。这允许随后使用较高熔化温度的焊料来将装置连接到较高水平的组件，而没有熔化窗户粘结。
作为进一步的而不应认为是限制性的例子，下列组合对板密封环区域318内的金属层610是优选的，其用于铜焊到例如图7所示的科伐合金/镍/金框架302。
例47 例47a 例48 例49 例49a 例50 例51 例51a 例52 例52a 例53 例54 例55 例56 例57 例58 例58a 例59 例59a 例60 现在参考图10，其示出本发明的又一实施例。注意，在本实施例中，覆盖组件300在结构上是圆形的而不是矩形的。应认识到，对根据本发明制造的覆盖组件，这仅仅是另一个可能的结构，且本实施例不限于任何特定形状的结构。正如在前述实施例中，本实施例也使用铜焊来将透明板304密封地连接到框架302。然而，在本实施例中，以具有板密封环区域318或框架密封环区域310的形状的分离的焊料预型件1000的形式，来提供用于铜焊的焊料。此外在本实施例中，预型件1000可为除了焊料以外的材料，以用作透明板304和框架302之间的夹层或夹层材料。当用作夹层或用于TC粘结的夹层时，预型件1000的一个或更多元素与板304和框架302的一个或更多元素混合。
在本实施例中，当预型件焊料1000用于铜焊以将透明板304密封地连接到框架302时，不是将框架和板直接对着彼此放置，而是框架302和板304对着焊料预型件1000的相对侧放置，使得焊料预型件沿着限定窗户部分312的连续接合区域插入框架密封环区域310和板密封环区域318之间。在框架302和板304对着焊料预型件1000放置之后，接合区域被加热直到焊料预型件熔化而沿着所有接合区域在框架和板之间形成焊接接合。通过任何前述工序(包括在熔炉、加热室等中加热或预先加热，可单独或结合包括电阻焊接的其它加热方法来执行接合区域的加热)。要求在加热接合区域的步骤期间，板304的窗户部分312的温度保持在玻璃化转变温度TG和软化温度之下，以使板上最后加工的表面314和316不受有害的影响。
使用焊料预型件1000的本实施例可用于将金属化板304连接到科伐合金/镍/金框架，如图7中所示的。根据本发明，焊料预型件1000由金锡(Au-Sn)合金形成，且在更优选的实施例中，金-锡合金是共晶合成物。用于预型件1000的一个可选的合金是锡-铜-银(Sn-Cu-Ag)。金-锡预型件1000的厚度可能在从约6微米到约101.2微米的范围内。用于预型件1000的其它合金的厚度也可能在约6微米到约101.2微米的范围内。
提供不应认为是限制性的下列例子以说明金属层610和板密封环区域318的细节，其适合于结合金-锡焊料预型件或包括但不限于锡-铜-银合金的其它合适的焊料合金预型件来铜焊到科伐合金/镍/金框架。
例61 例62 例63 例64 例65 例66 例67 例68 例69 例70 例71 例72 例73 例74 例75 作为进一步的而不应认为是限制性的例子，下列组合对结合金-锡焊接的预型件而铜焊到科伐合金/镍/金框架的金属层610和板密封环区域318是优选的，除了具有科伐合金/镍/金框架以外，除了科伐的材料可用作框架的底部材料，且一个或多个覆盖层可以是没有金的镍或两种或更多金属的组合，包括但不限于镍和金。
例76 例77 例78 例79 例80 例81 例82 例83 例84 例85 例86 例87 例88 例89 例90 现在参考图11，其示出本发明的又一实施例。该实施例也使用焊接，然而在该实施例中，通过喷墨式技术将焊料施加到板密封环区域318中的金属化区域610或框架组件的板密封环310。图11示出科伐合金/镍/金框架302(或其它合金框架或覆盖组合体)的一部分和喷墨式分配头(inkjet dispensing head)1102，当分配头在框架开口308周围移动或框架开口在分配头下面移动时，喷墨式分配头1102将焊料1104的交叠滴剂分配在框架密封环区域310上，如箭头1106所示。优选地，喷墨式分配的焊料是金-锡(Au-Sn)合金，且更优选地，其是共晶化合物。在本实施例中通过分配头1102应用的金-锡焊料的优选厚度在从约6微米到约101.2微米的范围内。应认识到，虽然图11所示的实例示出将焊料液滴1104沉淀在框架302上的分配头1102，在其它实施例中喷墨式沉淀的焊料可单独或与框架密封环区域310上应用相结合地应用到板密封环区域318。在其它实施例中，喷墨式沉淀的焊料用于产生分离的焊料预型件，其在这里如前面例子中描述的那样被使用。仍然在其它实施例中，可以是或可以不是焊料的喷墨式沉淀的材料可用于产生用在TC粘结或HIP扩散粘结中的夹层或夹层预型件，如在这里前面例子中描述的。板密封环区域318中的金属层610的细节基本上与前面例子21到32中示出的那些层完全一样，金属层610适合于使用喷墨式供应的焊料来焊接到如图7所示的科伐/镍/金框架302。
现在参考图12a到12c和图13a到13c，其示出用于制造构成本发明的另一实施例的覆盖组件的又一实施例。然而，在前面的实施例中，分离的预制金属框架连接到透明板以作为随后的焊接所需要的散热器、吸热设备，在本实施例中，冷气动态喷射沉淀工序用于直接在透明板材料上制造金属框架/散热器。换句话说，在本实施例中，框架直接在透明板上制造为一体部分，不需要以后的连接操作。此外，因为冷气动态喷射沉淀可在室温附近实现，在透明板材料和/或在其上的表面处理具有相对低的TG、熔化温度或其它耐热性参数的场合，该方法特别有用。
特别参考图12a，其示出其上界定有窗户部分312的透明材料板304。窗户部分312具有最后加工的顶部表面314和底部表面316(注意，在图12a到12c中板304呈现为底侧向上)。框架连接区域1200在板304上界定，框架连接区域限定窗户部分312。应认识到，在图12a-c示出的实施例中，框架连接区域1200不需要沿着窗户区域312的特定边界(即，在这种情况下为圆形)，只要框架连接区域1200完全地限定窗户部分。
应认识到，除非另外特别说明，获得具有窗户部分的透明板、制备板的密封环区域和金属化板的密封环区域的初始步骤基本上与为前面实施例描述的步骤完全一样，且不再详细描述，所述窗户部分具有最后加工的顶部和底部表面。
现在也参考图13a，其示出板304的边缘的局部横截面图。在这个例子中，在板304上制备框架连接区域1200的步骤包括通过粗糙化/或研磨表面使框架连接区域从其初始水平(以虚线示出)粗糙化，以产生凹入区域1302。在框架连接区域1200制备好之后，使用冷气动态喷射沉淀将金属层沉积到板的框架连接区域中。在图12b中，使用冷气动态喷射沉淀将初始的金属层1202施加到板的框架连接区域1200中。
现在还参考图13b，其示出冷气动态喷射喷嘴1304将金属微粒流1306沉淀到框架连接区域1200上。初始层1202现在覆盖有第二层1204，喷射喷嘴1304显示为它开始镀最后的科伐合金层1206。层1206不一定为科伐。
现在参考图12c和13c，其示出包括一体的框架/散热器1212的完整的覆盖组件1210，散热器1212从层1206增高到预定的高度，由参考数字1308表示，高于板的最后加工的表面。在优选实施例中，在框架连接区域1200上面增高的金属框架的预定高度1308在从板304在框架连接区域下面的厚度的约5％到约100％的范围内，其厚度由参考数字1310表示。在所示实施例中，使用冷气动态喷射来沉积金属的步骤包括将一层科伐合金镀到板上以制造增高的框架/散热器1212。冷气动态喷射沉淀的使用允许该科伐合金层的极大范围的厚度，该厚度在从约2.54微米到约12,700微米的范围内。当然应认识到，框架/散热器1212可通过除了科伐合金之外的材料的沉淀制造，取决于透明板304和密封装置底部104的特点，特别是它们各自的CTE。
提供不应认为是限制性的下列例子以说明由参考数字1207共同表示的金属层的细节，用于形成与硬玻璃透明板和科伐合金或陶瓷密封装置底部相顺从的框架/散热器。无论何时科伐合金被指示为最后的层，除了科伐合金之外的材料的沉淀都可用作最后的层，取决于透明板304和密封装置底部104的特点，特别是它们各自的CTE。
例91 例92 例93 例94 例95 例96 例97 例98 例99 例100 例101 例102 作为进一步的而不应认为是限制性的例子，下列组合对金属层1207是优选的，其用于形成与硬玻璃透明板和科伐或其它合金或陶瓷密封装置底部相顺从的框架/散热器。无论何时科伐合金被指示为最后的层，除了科伐合金的材料的沉淀都可用作最后的层，取决于透明板304和密封装置底部104的特点，特别是它们各自的CTE。
例103 例104 例105 例106 例107 例108 例109 例110 例111 例112 例113 例114 在使用冷气动态喷射沉淀使金属层沉淀之后，可能需要在执行附加的步骤之前将增高框架1212的顶部表面研磨或加工成形到预定的平坦度，以确保在以后的粘结中实现良好的接触。可单独或结合将增高框架的顶部表面加工成形而使用的另一工序是，使用溶液电镀将附加的金属层沉积到增高框架/散热器1212上。对这样的电镀层的最一般的原因是当框架/散热器连接到密封装置底部104时促进良好的粘结。在优选实施例中，施加到增高框架1212的附加金属层包括直接在冷气动态喷射沉淀的金属上的镍层，其具有在约0.002微米到约25微米的范围内的厚度，且一些例子中，接着在镍层上溶液电镀一层金，直到金层具有从约0.0508微米到约0.508微米的范围内的厚度。
现在参考图14，其示出利用冷气动态喷射沉淀的可选实施利的框图。应认识到，除非另外特别说明，获得具有最后加工的表面的透明板、对板施加表面处理、清洁、粗糙化或以其它方式制备板的框架连接区域的初始步骤基本上与为前面实施例描述的步骤完全一样，且不再详细描述。例如，图14的方框1402表示获得具有最后加工的表面的透明材料板的步骤，且直接对应于方框902和适当的透明材料的描述。类似地，除非说明，图14的方框1404、1406和1408分别直接相应于图9的方框904、906和908和这里提供的前面描述的步骤和子步骤。因此，应理解，对执行前面实施例(即，预制框架)中方框902-908表示的各个步骤和子步骤而描述的所有选择都适用于当前实施例(即，冷气喷射)中的方框1402-1408。
工序的下一步骤是使用冷气动态喷射沉淀来在框架连接区域1200内将框架/散热器金属沉积到任何前面沉淀的金属层上。该步骤由方框1410表示。如前面结合图13b和13c所述的，来自气体喷嘴1304的高速微粒1306在前面的金属层上形成新的层，且通过引导冷喷射喷口反复越过框架连接区域1200，新的材料可在框架连接区域的整个边界周围变成连续的金属层，即，它限定透明板304的窗户部分312。在密封装置底部104(覆盖组件1210最终连接到其上)的材料是科伐合金或适当金属化的氧化铝的情况下，对被冷喷射以形成完整的框架的材料1206来说，科伐合金是优选的。在其它情况下，应选择散热器材料，其具有的CTE紧密匹配密封装置底部104的CTE。当然，该材料也必须与冷气动态喷射工序相容。
粉末状散热器材料的冷喷射继续，直到新的层1206达到作为散热器/完整框架需要的厚度。这表示由方框1410表示的工艺的结束。对于一些应用，增高的散热器/框架1212现在完成了并准备使用。然而对于其它应用，在散热器/框架1212上执行进一步的最后加工操作可能是期望的。
例如，众所周知，由于喷射工艺技术的结果，在使用冷气动态喷射技术沉淀的金属结构中可能遇到相当大的残余应力。这些应力可使所形成的结构倾向于尺寸变化、破裂或其它在以后的使用期间的与应力有关的问题。通过控制的加热和冷却的退火来减少或消除残余应力是已知的。因此在一些应用中，一体的散热器/框架212在其沉淀在板304上之后被退火。这个可选的步骤由图14中的方框1411表示。在一些实施例中，退火步骤1411可包括构成散热器/框架1212的全部喷射金属和合金的退火。然而在其它实施例中，退火步骤1411包括只使一体的增高散热器/框架1212的最外面的部分退火，而内层保持未退火。
应认识到，对在散热器的“顶部”的密封表面有平坦度要求(该密封表面实际上从板的底部表面316凸出)。如果通过冷喷射工序借助于散热器材料的应用没有达到这些平坦度要求，则必须在工序的下一步骤使密封表面变平。该步骤由图14中的方框1412表示。对达到所要求的表面平坦度有很多选择。首先，从散热器除去表面材料而获得所要求的平坦度是可能的。这可通过传统的表面研磨、通过其它传统机械方法来实现，或它可通过高亮点的激光去除来实现。在去除材料的情况下，必须当心避免在材料去除操作期间损坏最后加工的窗户表面314和316。可能需要窗户部分312的特殊固定和/或掩蔽。可选地，如果冷喷射沉淀的散热器1212有足够的延展性，则可使用挤压操作来使表面平坦，即，将框架压向平坦的模型或使用滚动操作。与使用表面研磨机或激光操作比较，这减少了处理的防范。
最后，如前所述，在一些实施例中，附加的金属层被电镀到完整框架/散热器1212上。这些可选的电镀操作(例如将镍层和金层溶液电镀到科伐合金框架上)由图14中的方框1414表示。在图14所示的实施例中，可选的电镀操作1414在可选的平坦化操作1412之后执行，平坦化操作1412又在可选的退火操作1411之后执行。虽然这样的顺序是优选的，应认识到，在其它实施例中，可重新排列可选的完工步骤1411、1412和1414的顺序。对这些完工步骤的顺序的主要考虑是后面的步骤是否损坏先前步骤的结果。例如，如果通过研磨实现平坦化，则在平坦化步骤1412之前执行电镀步骤1414是不实际的，虽然它在通过挤压实现平坦化的情况下是可接受的。
现在参考图15a和15b，其示出根据本发明的另一实施例同时制造多个覆盖组件的方法。图15a示出的是多个单元组件的分解图，其可在制成之后被再分成几个部分以产生单独的覆盖组件。多单元组件1500包括框架1502和透明材料的板1504。框架1502具有界定穿过其的多个框架开口1508的侧壁1506。每个框架开口1508都由具有框架密封环区域1510(由交叉阴影线表示)的连续侧壁部分限定。每个框架密封环区域1510都具有金属表面，其可由框架1502的固有材料产生，或它可由镀到框架表面的金属层产生。在一些实施例中，框架1502包括在相邻框架开口1508之间的框架侧壁1506上形成的横截面厚度减少的区域1509。图15b示出框架1502的底部侧面，以更好地说明在每个开口1508之间形成的横截面厚度减少的区域1509。还示出底部密封环区域1520(由交叉阴影线表示)，其围绕每个开口1508以允许连接到密封装置底部104。
关于图15a和15b中示出的多开口框架，应理解框架1502可如所示连接，V形槽口的开口端背向板，或可选地，V形槽口的开口端面向板。
除了刚刚描述的细节之外，本实施例的多开口框架1502与前面描述的单开口框架302共用材料、制造和设计细节。在这个方面，框架1502的优选实施例主要由科伐合金或类似的材料形成，且更优选地具有科伐合金型芯，科伐合金型芯具有覆盖中间镍层的金表面层，如前面所述的。
多单元组件的透明板1504可由任何类型的透明材料形成，如前面对板304所讨论的。然而在本实施例中，板1504具有多个在其上界定的窗户部分1512，每个窗户部分都分别具有最后加工的顶部表面1514和底部表面1516。在图15a中多个板密封环区域1518由围绕每个窗户部分的交叉阴影线表示。关于板1504的材料，分别关于每个窗户部分1512的顶部表面1514和底部表面1516的最后加工的结构，关于表面处理和/或涂层，板1504基本上与前面讨论的单窗户部分板304一样。
制造多单元组件1500的工序的下一步骤是为金属化制备板密封环区域1518。如前面提到的，每个板密封环区域1518都限定板1504的窗户部分。板密封环区域1518一般具有的结构紧密匹配框架密封环区域1510的结构，板密封环区域1518最终连接到框架密封环区域1510。然而应认识到，在一些情况下，例如当电阻加热用于产生粘结时，其它考虑因素可能影响框架栅格的结构，接着密封环区域1518必须连接以形成适当的电路。为金属化制备板密封环区域1518的步骤基本上与在对单开口框架302上的制备框架密封环区域310的讨论期间介绍的步骤和选择一样。因此，作为最低限度，制备板密封环区域1518一般包括彻底的(例如等离子、溶剂或清洁剂)清洁以从表面除去任何污染物，以及一般还包括通过化学蚀刻、激光烧蚀、机械研磨或给该区域喷砂来粗糙化该密封环区域。
金属化板1502的制备好的板密封环区域1510的步骤基本上与金属化单开口框架302上的框架密封环区域310描述的步骤一样。例如，在例子1到120中示出的金属层可与热压缩粘结一起使用，以在将焊料金属电镀到板上作为最终金属层的地方焊接，并可与结合分离的金-锡焊料预型件的焊接一起使用，以用于与使用喷墨式技术沉淀或形成的焊料一起焊接。
工序的下一步骤是对着板1504放置框架1502(应理解，如果铜焊用于将框架1502连接到板1504，则焊料预型件或焊料层插在框架和板之间)，使得每个窗户部分1512覆盖一个框架开口1508，且对每个这样的窗户部分/框架开口组合，有关的框架密封环区域1510的至少一部分和有关的板密封环区域1518的至少一部分沿着限定有关的窗户部分的连续接合区域彼此接触。该操作通常类似于在前述单开口实施例中对着板放置框架的步骤。如果扩散粘结用于将框架1502连接到板1504，则框架1502和板1504之间的夹层可以使用或可以不使用。
现在参考图16a，其示出根据另一实施例的使用相容加工设备来对着多开口框架1502放置多窗户板1504(在这种情况下有具有轮廓表面的窗户部分1512)。相容加工设备分别包括相容元件(compliantelement)1650以及上支撑板1652和下支撑板1654。支撑板1652和1654在与加工设备夹具(未示出)分离的位置处接受由箭头1656表示的压缩力。在制造之前，相容构件1650设置在一个支撑板和覆盖组件之间(即，框架1502和板1504)。当施加力时相容构件1650弹性地弯曲，因此可适应不规则表面(例如板1504)，而同时对着不规则板施加分布的力，以确保沿着全部框架/板接合处获得所需要的接触压力。当两个构件不是完全平坦时，利用在所有材料中存在的内在柔性性(即使小)，这样的顺从性加工设备还可用于向着另一构件压板或框架。在所示实施例中，相容构件1650由弹性体材料例如橡胶的实心块形成，然而在其它实施例中，相容构件还可由离散元件如弹簧制成。顺从性材料必须能抵抗在粘结操作期间所经受的高温。
工序的下一步骤是加热所有的接合区域，直到金属与金属的连接全部沿着每个接合区域形成在框架1502和板1504之间，因此产生具有限定每个窗户部分1512的气密框架/板密封的多单元组件1500。如果扩散粘结用于连接框架1502和板1504，则粘结可在框架最外面的金属层和非金属化板1504之间。应认识到，前面所述的用于将单开口框架302连接到单板304的任何加热技术都适用于将多开口框架1502连接到相应的多窗户板1504。
现在参考图16b，本工序的最后步骤是沿着两个窗户部分1512之间共有的每个接合区域分割多单元组件1500，注意保护和维持限定每个窗户部分的气密密封。因而产生多个单独的覆盖组件。图16b示出沿着板1504到框架1502的密封粘结的多单元组件1500的侧视图。在框架1502包括横截面厚度减少的区域1509的情况下，分割多单元组件的步骤可包括在箭头1602所示的位置，优选地穿透或基本上削弱区域1509下面剩余的框架材料，沿着横截面厚度减少的区域的后侧给框架刻痕，并且还同时沿着与区域1509垂直相邻的线，即在箭头1604所指示的位置，给板1504刻痕，接着例如在箭头1606所示的方向使组件1500弯曲，使得破裂远离沿着线1608的刻痕扩散，因而将组件分成两部分。该过程可沿着减少横截面厚度的每个区域1509重复，直到多单元组件1500彻底细分成单开口覆盖组件，其与通过这里前面描述的方法产生的覆盖组件基本上完全一样。在其它实施例中，不使用刻痕-破裂方法，覆盖组件可使用机械刀具、切割轮、激光、喷水或其它分开技术，优选地沿着箭头1602指示的路径(即，在窗户部分1512之间)从框架侧切开。
现在参考图17a和17b，其示出用于同时制造多个覆盖组件的另一方法。该方法详述了用于将完整框架/散热器直接建立在透明板材料上的冷气动态喷射技术，如前面结合图12a到图12c和图13a到图13c所述的。如图17a所示，工序以具有上面界定多个窗户部分1712的非金属材料板1704开始，每个窗户部分分别具有最后加工的顶部表面1714和底部表面1716。透明板1704的特性和特征基本上与前面讨论的实施例中的一样。工序的下一步骤包括制备多个框架连接区域1720(由围绕每个窗户部分1712的虚线路径表示)，每个框架连接区域1720限定一个窗户部分1712。如在前面的实施例中的，制备框架连接区域的步骤可包括清洁、粗糙化、研磨或以其它方式改进框架连接区域，为金属化作准备。
本工序中的下一步骤是金属化在板上的制备好的框架连接区域，即，使用冷气动态喷射技术或在层相对薄的情况下使用CVD、物理蒸汽沉淀或其它传统金属沉淀技术，可执行此金属化。应认识到，这个步骤的主要目的是将为获得良好粘接而施加必须的金属层到透明板1704上和/或满足防腐蚀的冶金要求。
现在参考图17b，工序的下一步骤是使用冷气动态喷射沉淀技术将金属沉积到板1740的制备好的/金属化的框架连接区域，直到在具有密环区域1726的板上形成增高的金属框架1722，其具有高于框架连接区域的预定的竖直厚度，因而在框架1722和限定每个窗户部分1712的板1704之间产生具有内在的气密密封的多单元组件。在一些实施例中，通过在冷喷射沉淀期间选择性地使金属沉淀来形成横截面厚度减少的区域1724。在其它实施例中，减少的横截面区域部分1724可通过使用研磨、切割或其它机械技术如激光烧蚀和喷水随着框架/散热器1722的沉淀而形成。此外，横截面区域减少的部分1724可通过使用光化学加工(PCM)随着框架/散热器1722的沉淀而形成。
虽然不是要求的但是强烈优选的工序的下一步骤是，如果必要，使喷射框架1722的密封环区域1726变平而满足平坦度要求，以将它连接到密封装置底部104。这个平坦化可通过机械方法例如研磨、抛光、磨光等或通过其它技术如激光烧蚀来实现。
虽然不是要求的但是强烈优选的工序的下一步骤是，将额外的金属层例如镍层以及优选金层添加到喷射框架1722的密封环区域1726，以便于覆盖组件焊接到密封装置底部104。虽然可使用其它技术，这些金属层优选地使用溶液电镀处理例如溶液电镀来增加。
工序的下一步骤是沿着两个窗户部分1712之间共有的每个框架壁部分分割多单元组件1700，而同时保护和维持限定每个窗户部分的气密密封。在分割多单元1700之后，产生了多个单开口覆盖组件1728(以虚线示出)，每个都与使用图12a到12c和图13a到13c中描述的方法而产生的单开口覆盖组件基本上完全一样。所描述用在使用冷气动态喷射技术产生的单一单元覆盖组件中的所有选择、特征和技术适用于本实施例。应认识到，某些操作例如框架的平坦化和用附加的金属层电镀框架可在分离单独的单元之前在多单元组件1700上执行，或在分离之后在单独的单元上执行。
如前所述，加热在透明板的金属化密封环区域和框架的密封环区域之间的接合区域对形成其间的气密密封是必要的。同样如前所述，使用熔炉、加热室或各种电加热技术(包括电阻加热(ERH))可实现此加热。现在参考图18a-18c，其示出利用电阻加热来同时制造多个覆盖组件的方法。
首先参考图18a，其示出具有多个密封环区域1818的透明板1804，多个密封环区域1818以矩形结构布置在多个窗户部分1812周围。这些密封环区域1818首先被制备好，然后用一个或更多金属或金属合金层金属化，如在这里前面所述的。透明板1804进一步包括被金属化但不限定任何窗户部分1812的电极部分1830。该电极部分电连接到板的金属化密封环区域1818。一个或更多电极焊盘1832可设置在电极部分1830上，以在随后的ERH过程期间从电极接收电能。
现在参考图18b，其示出具有多个侧壁1806的透明板1802，多个侧壁1806以矩形结构布置在多个框架开口1808周围。开口1808被设置成对应于板1804的窗户部分1812的位置，且侧壁1806被设置成使得框架密封环区域1810(在其上)对应于板的板密封环区域1818的位置。为了便于连接，框架是金属或金属化的，如在这里前面所述的。框架1802进一步包括不限定任何框架开口1808的电极部分1834。该框架电极部分1834被设置成不对应于板电极部分1830的位置，且优选地设置在板-窗户/框架-栅格组件的相对侧(即，当板对着框架装配时)。框架电极部分1834被电连接到金属化框架密封环区域1810。一个或更多电极焊盘1832可设置在电极部分1834上，以在随后的ERH过程期间从电极接收电能。
现在参考图18c，板1804示出对着框架1802设置，为加热作准备，以在其间产生气密密封。如果可适用，焊料或焊料预型件设置在其间，如前所述。应认识到，当使透明板1804抵靠着框架1802时，在板的下表面上的金属化密封环区域1818与框架的上表面上的金属化密封环区域1810电接触。然而，板电极部分1830和框架电极部分1834彼此不直接接触，而是只通过金属化密封环区域1818和1810电连接，板电极部分1830和框架电极部分1834分别电连接到金属化密封环区域1818和1810。当电势从电极焊盘1832施加到电极焊盘1836(由与电极相邻的符号“+”和“-”表示)时，电流流经整个板-窗户/框架-栅格组件的结合区域。该电流由于金属层中固有的电阻而产生电阻热(ERH)。在一些实施例中，此电阻加热可足以提供在其自身内或自身必需的热，以在板1804和框架1802之间产生TC粘结、焊接或其它气密密封结构，以便形成多单元组件。然而在其它实施例中，电阻加热可与其它加热形式例如熔炉或加热室预加热和结合，以便提供粘结所需的必要的热而形成多单元组件。
在将板1804粘结到框架1802以形成多单元组件之后，板电极部分1830和框架电极部分1834可被切掉并丢弃，它们的功能是为外部电极(或其它电源构件)分别提供到板和框架的金属化密封环区域的电通路。这些“牺牲的”电极部分1830和1834的去除可出现在“切割”工序，多单元组件分成单独的覆盖组件之前或期间。应认识到，在这里前面所述的用于将多单元组件分成单独的覆盖组件的任何技术可用于分离使用ERH加热制造的多单元组件的分割步骤。
在ERH被用于同时制造多个覆盖组件的情况下，可选择板-窗户/框架-栅格阵列的结构和/或在板-窗户/框架-栅格阵列内电极部分的布置，以改变在加热期间通过接合区域的电流。主要类型的更改是在加热期间使通过板-窗户/框架-栅格的各个部分的电流的流动均匀，以产生更均匀的温度，即，避免“热点”或“冷点”。
现在参考图19a-19f，其示出适合于在ERH期间产生更均匀的温度的各种板-窗户/框架-栅格结构。在每个图19a-19f中，示出板-窗户/框架-栅格阵列1900，其包括覆盖制备好的金属/金属化框架1902的制备好的金属化透明板1904。板1904的窗户部分直接覆盖框架1902的框架开口，以及板的金属化密封环区域直接覆盖框架的密封环区域(应认识到，板1904的金属化部分和框架1902在这些图中同时出现)。在透明板1904上形成的金属化电极部分由参考字母A、B、C和D表示。这些电极部分A、B、C和D电连接到板的连接板密封环区域，但通过板的非金属化区域1906彼此电绝缘。外部电极在由参考字母E表示的区域上施加到金属/金属化框架的顶部(在与板相对的侧面上)。为了粘结或焊接，在电极处施加电功率，例如同时到电极A、B、C和D的一条线和到电极E的另一条线，或可选地，顺次到每个电极A、B、C和D的一条线和到电极E的另一条线。应认识到，电极供电的很多其它组合在本发明的范围内。
参考图19f，本实施例示出具有“搭叠(shingle)”结构的板-窗户/框架-栅格1900，即，窗户部分/框架开口之间的密封环区域不形成越过组件阵列的连续直线。使用划痕与折断或切割程序来分离搭叠结构的框架组件是工作量比较大的。分离这样的组件需要首先从总栅格分离每行，然后通过分开的划痕与折断或切割操作从行中分离单独的覆盖组件。然而，搭叠结构组件的使用可具有与使用ERH技术的加热有关的好处。
应理解，使用ERH技术将热施加到金属框架可将金属框架如1802或1902扩散粘结到非金属化的板，金属框架在其外部可包含一个或更多增加的层，包括但不限于金属或金属合金层。遍及非金属化板的厚度的温度升高的量取决于电功率(电压和电流强度)施加到框架的强度和持续时间以及其它因素。在扩散粘结过程期间，在框架和板之间可使用夹层或夹层材料，如前面讨论的。
应进一步认识到，术语“热压缩粘结”(及其缩写“TC粘结”)和“扩散粘结”在本申请中始终可互换地使用。术语“扩散粘结”是冶金学家优选的，而术语“热压缩粘结”在很多工业(例如半导体制造)中是优选的，以避免可能与用于制造半导体器件的其它类型的“扩散”过程混淆。不管使用哪个术语，如前面讨论的，扩散粘结指一族粘结方法，其使用热、压力、特定的正或负大气压以及仅仅时间来在低于任一配合(mating)表面的正常熔化温度的温度处在配合表面之间产生粘结。换句话说，既不有意熔化配合表面和不增加熔化的过滤材料，也不使用任何化学粘合剂。
如前所述，扩散粘结利用升高的热和压力的组合来密封地将两个表面粘结在一起，而没有首先使一个或两个连接的表面熔化(如使用传统的软焊、铜焊和焊接处理的情况)。当制造光学覆盖组件、晶片级组件或其它温度敏感产品时，几乎总是要求粘结温度保持低于某个上限。例如，在光学覆盖组件中，粘结温度应低于板材料的TG和软化温度TS，以便不影响板的预先存在的光学特征。作为另一例子，在晶片级组件中，粘结温度应低于嵌入的微设备和/或其操作环境(即，在密封的密封装置内的气体环境)的上限温度。然而，所需要用于产生密封的扩散粘结的特定温度和压力参数可变化很大，这取决于连接的两个配合表面的性质和成分。因此，透明板材料(例如玻璃)和框架材料(例如金属或金属化的非金属)的一些组合或框架材料和基底材料(例如硅、氧化铝或金属)的一些组合将具有超过板材料的TG和/或TS或超过一些其它温度限制的扩散粘结温度。在这样的情况下，如果遵循温度限制，扩散粘结可能看起来不适合于用于将部件密封地连接在一起。然而事实上，人们发现，“夹层”，即，特别选择的材料的中间层的使用，可使密封的扩散粘结在基本上比板材料直接粘结到框架材料的情况或板材料直接粘结到相同的基底材料的情况更低的温度下发生，所述夹层放置在板材料和框架之间或在框架材料和基底材料之间。注意，术语“夹层”和“内层”在本申请中始终可互换地使用，因为在本领域中对相同的事物都可遇到这两个术语。
适当匹配的夹层提高了扩散粘结的强度和密封性(即，气密性或真空密封性)。进一步地，它可促进相容性接合处的形成，在较低粘结温度时产生完整的粘结，减少粘结区内的内部应力，以及防止干扰扩散的非常稳定的氧化物的形成，特别是在Al、Ti和沉淀硬化的合金的表面上。夹层被认为扩散到母材料中，因而总体上提高了接合处的熔点。根据要通过扩散粘结连接的材料，夹层材料可由金属、金属合金、玻璃材料、包括带状或片状焊料玻璃的焊料玻璃材料或其它材料组成。在BT5-1 Ti合金到阿姆克铁(Armco iron)的扩散粘结中，使用0.3mm厚的钼箔夹层。使用通常不超过0.2mm厚的金属夹层如箔片形式的铝、铜、科伐、铌以及钛实现了可靠的玻璃与玻璃和玻璃与金属的粘结。夹层一般形成为薄预型件，其形状像要连接的配合表面的密封环区域。
将扩散粘结夹层的使用与传统焊接预成形和前面公开的其它工序的使用区分开是重要的。为了本申请的目的，夹层是用在密封表面之间以通过允许相应的配合表面扩散粘结到夹层而不是彼此直接粘结而促进表面的扩散粘结的材料。例如，使用适当的夹层材料，板材料和夹层材料之间接合处以及夹层材料和框架材料之间接合处的扩散粘结温度可基本上低于在板材料和框架材料之间直接形成的接合处的扩散粘结温度。因此，夹层的使用允许板在基本上低于板材料和框架材料直接粘结需要的扩散粘结温度的温度下扩散粘结到框架。密封接合仍然由扩散粘结处理形成，即，在粘结过程中没有一种材料(板材料、夹层材料或框架材料)涉及熔化。这使得使用夹层的扩散粘结与其它工序如焊料预型件的使用区分开，在使用焊料预型件中，焊接材料实际上熔化以在被连接的材料之间形成粘结。可能使用传统上用于焊接的材料例如金-锡焊料预型件作为用于扩散粘结的夹层。然而，当用作夹层时，它们由于其扩散粘结特性而使用，而不是作为常规的焊料(其中它们熔化)。
在制造窗户组件或其它封装组件中夹层的使用除了用于促进扩散粘结以外还可提供额外的优点。这些优点包括为配合表面充当激励器的夹层。有时，与底部材料相比，夹层材料具有较高的延展性。夹层还可补偿在密封包括具有不同热膨胀系数或其它热膨胀特性的材料时产生的应力。夹层还可加速层之间的质量转移或化学反应。最后，夹层可用作缓冲器，以防止在部件之间的连接中不希望有的化学或金属相(phase)的形成。
现在参考图20a和20b，其示出包括通过扩散粘结来促进连接的夹层的窗户覆盖组件。在该实施例中，窗户组件2050包括透明玻璃板2052、夹层2054和金属或金属合金底部2056。底部2056包括升高的密封环区域2058和凸缘2060，凸缘2060便于最后加工的窗户组件随后电阻缝焊到最终部件的密封装置底部或其它较高水平的部分。本实施例中的夹层2054采取金属预型件的形式，其具有选择为匹配框架的密封环区域2058的结构。为了形成密封的窗户组件，板2052、夹层2054和框架2056设置在可在相应部件的密封环区域之间提供需要的预定粘结压力的固定装置(即，加工工具)或机械装置(没有示出)中。在一些情况下，固定装置可只用于在粘结期间对准部件，而升高的粘结压力从机械装置如撞击装置施加。然而在其它情况下，固定装置可设计成在加热期间限制堆叠组件的膨胀(即，沿着堆叠的轴线)，由此当温度增加时，组件的部件朝着固定装置以及固定装置本身朝着部件的热膨胀将在部件之间“自动产生”一些或全部必要的粘结压力。
现在参考图20e和20f，其示出“自动压缩”的固定装置组件的例子。如在图20e中最佳地看到的，固定装置2085包括上固定构件2086和下固定构件2087，其一起界定用于容纳要被粘结的窗户组件的部件的腔2088。提供了限制固定构件2086和2087在轴向方向(由箭头2090表示)的向外运动的夹具2089。通常，形成夹具2089的材料的CTE低于形成固定构件2086和2087的材料的CTE。图20f示出为粘结作准备而装入固定装置2085的腔2088的窗户组件2070(图20c和20d)的部件。注意，虽然固定构件2086和2087与窗户部件的上表面和下表面接触，在固定构件本身之间留下小间隙2097，以在加热时(因为它们被夹具限制)允许构件朝着彼此在轴向膨胀。还要注意，通常在窗户组件的部件的侧面和固定构件2086及2087之间留下小间隙2098，以最小化在加热期间由固定构件施加到部件上的侧向力。当固定装置2085被加热时，固定构件2086和2087的内表面(即，面向腔2088)将对着窗户部件朝着彼此轴向膨胀(由于热膨胀)，而窗户部件对着固定装置向外膨胀。这些热膨胀可在轴向方向以较大的力将窗户部件压向彼此，以便于扩散粘结。应认识到，固定构件2086和2087的热膨胀也出现在侧面方向(由箭头2091表示)。虽然通常不希望有侧面膨胀，在大多数情况下，它对自动压缩固定装置的使用不带来障碍。
现在参考图20g，其示出可选的自压缩固定装置，该固定装置适合于在轴向方向2090提高热膨胀(因此压缩)，而没有在侧面方向2091产生过多的热膨胀。如就前面的例子来说，可选的固定装置2092包括上固定构件2086和下固定构件2087以及夹具2089(为了说明的目的只示出一个)，上固定构件2086和下固定构件2087界定用于容纳要被粘结的窗户组件的部件的腔2088，夹具2089限制固定构件在轴向方向2090的向外运动。如在前面实施例中的，第一小间隙2097出现在固定构件2086和2087本身之间，而第二小间隙2098出现在窗户部件的侧面和固定构件之间。然而与前面的实施例不同，可选固定装置2092的每个固定构件2086和2087包括两个子构件，即，分别适合于主要在轴向方向支撑窗户组件的部件(没有示出)的第一子构件2093和2094，以及分别适合于在腔内支持和对准窗户组件的部件的第二子构件2095和2096。通过为第一子构件2093和2094选择具有高CTE的材料，在加热期间的轴向膨胀(因此压缩)相应地会高。然而，通过为第二子构件选择不同的材料，即，具有较低CTE的材料(即，低于第一子构件的CTE)，可最小化在第二子构件2095和2096与窗户部件之间的侧向膨胀和相对侧向移动。优选地，第二子构件2095和2096的CTE接近于相邻窗户部件的CTE。
再次参考图20a和20b，窗户组件2050的组装(但还未粘结)部件接着被加热，直到达到扩散粘结压力/温度条件，且维持这些条件直到第一扩散粘结在板2052和夹层2054之间形成，以及第二扩散粘结在夹层2054和框架2056的密封环区域2058之间形成。应理解，在板和夹层之间的第一粘结实际上可出现在夹层和框架之间的第二粘结之前、之后或与其同时发生。如前面所解释的，还应理解，施加热和压力以形成扩散粘结的顺序被认为不是重要的，即换句话说，不管是否是施加预定的压力然后施加热还是施加热然后施加预定的压力，或是否是同时增加热和压力都认为是不重要的，更确切地说，当预先选定的压力和温度存在粘结区域内一段足够量的时间时，将出现扩散粘结。在扩散粘结形成之后，板2052密封地粘结到框架2056以形成完整的窗户组件2050，如图20b所示。
在本发明的又一实施例中，发现纯净的，即，非金属化的玻璃窗户可使用扩散粘结而直接粘结到科伐或其它金属材料的框架。这是除了如前面所述的金属化玻璃窗户到科伐框架的扩散粘结之外的。可选地，通过在框架上使用某些化合物例如钼可增强未金属化玻璃窗户到金属框架的直接扩散粘结。不管玻璃被金属化还是未被金属化，扩散粘结都最普遍地在真空中预成形，然而，它可在各种其它气体中预成形。然而一般不需要氧化气体的使用，因为任何因而产生的氧化物倾向于被粘结操作中受到的压力分散。仍在本发明的其它实施例中，扩散粘结可用于将科伐和其它金属材料制成的框架直接连接到包括硅和砷化镓(GaAs)的半导体材料的板或晶片。
因为成功的扩散粘结需要被连接而彼此开始紧密接触的配合表面，配合表面的表面最终加工特征可能是本发明的重要参数。人们认为，下列配合表面参数允许科伐框架和薄板材料的配合表面之间的成功的扩散粘结，其包括但不限于科伐与金属化玻璃、科伐与纯净的(即，非金属化的)玻璃、科伐与金属化硅、科伐与纯净的(即，非金属化的)玻璃、科伐与金属化砷化镓(GaAs)以及科伐与纯净的(即，非金属化的)GaAs，所述表面参数为在约±12.7微米范围内的类似板材(即，厚度均匀)、从5密耳(mil)/英寸到约10密耳/英寸的范围内的表面平坦度(即，当放置在理想平坦的表面上时每单位长度的高度偏差)、不大于约16微米-英寸(0.4064微米)的表面粗糙度。这些表面参数也可用于科伐到科伐的直接扩散粘结，例如以便制造升高的金属框架。
上述科伐框架和薄板材料的配合表面之间的扩散粘结的温度参数被认为在具有较低熔化温度(绝对温度(Kelvin)为单位)的母材料的绝对熔化温度的约40％到约70％的范围内。当扩散粘结用于粘结光学最后加工的玻璃或其它透明材料时，粘结温度可选择为低于玻璃或其它透明材料的TG和/或软化温度，因而避免了对光学加工的损害。在一些实施例中，根据选定的粘结温度，光学和/或保护性涂层在透明板(即，成为窗户)的涂用可在板粘结到框架之后而不是在粘结之前完成。在其它实施例中，一些光学和/或保护性涂层可在粘结之前涂到玻璃板，而其它涂层可在粘结之后应用。关于压力参数，105.5kg/cm2(500psi)的压力被认为适合于上述科伐框架和薄板材料的扩散粘结。
应注意，因为扩散粘结在高温下发生，玻璃板的CTE应与金属框架的CTE匹配。到CTE不能完全匹配(例如，由于在预期温度范围内CTE的非线性)的程度时，则玻璃板的CTE优选地低于金属框架的CTE。当组合的窗户/框架组件从其升高的粘结温度(或从升高的操作温度)冷却回室温时，这将导致金属框架收缩得比玻璃板快。玻璃因此主要受到压缩应力而不是张力，这减少了破裂的可能性。
现在参考图20c和20d，其示出本发明的另外的实施例，具有内部和外部框架的窗户组件。图20c示出装配之前窗户组件2070的部件，而图20d示出完整的组件。窗户组件2070包括分离的框架构件2072和2074，其分别(使用扩散粘结、软焊、铜焊或这里公开的其它技术)粘结到透明板2080的内表面2076和外表面2078。换句话说，透明窗户材料夹在窗户顶部上的框架材料层和窗户底部上的框架材料层之间。可以为如前所述的扩散粘结提供夹层2082和2084，或可选地，可以为如前所述通过焊接的粘结提供焊料预型件(也显示为2082和2084)。
相同的粘结技术一般用于将内部和外部框架粘结到窗户，然而，这不是必需的。类似地，内部和外部粘结一般同时形成，然而，这不是必需的。但是内部框架2072必须密封地粘结到窗户2080以产生密封的窗户组件。密封粘结一般不需要将外部框架2074粘结到窗户2080，然而由于很多原因这可能是优选的。
具有所谓的“夹置式”框架结构的窗户组件的一个益处是分别平衡透明板2080的内表面2076和外表面2078上应力，该应力由例如在粘结之后的冷却期间或在热循环期间框架2072和2074以及板(由于不相等的CTE)的不同热膨胀特点引起。用另一种方式表达，当窗户组件具有只粘结到一个表面的框架时，框架和板之间的不均匀膨胀和收缩可在板内产生相当大的剪切应力。这些剪切应力可强到足以引起透明板内的切断故障(例如破裂或剥落)，即使窗户与框架的粘结本身保持完好。然而当框架粘结到窗户的内表面和外表面时，玻璃(或其它透明材料)内的剪切应力可明显减少。如果相同材料或具有相似CTE的材料用于内部和外部框架时，这尤其正确。通过窗户厚度的应力平衡化在随后的热循环和/或物理振动期间增加了组装的窗户的可靠性和耐用性。
夹置式结构可用在窗户组件或WLP组件中。具有内部和外部框架的夹置式结构在板和框架材料具有明显不同的CTE的情况下特别有利。除了夹置式结构的应力平衡特征以外，在板上使用外部框架还可具有额外的益处，包括增强横跨玻璃的热扩散、增强来自组件的热耗散、用作光学孔径、在粘结或组装到较高级的组件期间促进设备的对准/固定或夹紧、以及显示工作的符号表示。
现在参考图21a和21b，其示出根据本发明的其它实施例的微设备的气密密封的晶片级密封装置(也称为“WLP”)的两个例子。这些实施例基本上彼此类似，除了晶片级密封装置2002(图21a)具有相反侧外部电连接，而晶片级密封装置2024(图21b)具有相同侧外部电连接。虽然在很多方面类似于前面在这里公开的离散设备密封装置，晶片级密封装置利用微设备本身的基底，一般是半导体基底，作为密封装置的密封外壳的一部分。这样的晶片级封装提供了用于密封地封装由晶片制造的微设备的非常经济的方法，特别是在涉及高产量的场合。如下所述，根据本发明的各个方面，单个微设备可使用ELP技术封装，或原始生产的晶片上的多个微设备可使用WLP技术同时封装。
现在特别参考图21a，晶片级密封装置2002封闭一个或更多微设备2004，例如在基底2006上制造的MEMS设备或MOEMS设备。基底2006一般为硅(Si)或砷化镓(GaAs)的晶片，使用已知的半导体制造技术在该晶片上形成与微设备2004相联的电路2008。使用已知的方法可在基底2006上形成电通路2010(以虚线示出)，以将电路2008连接到设置在基底的相反侧(即，相对于设备)上的外部可接近的连接焊盘2012。应认识到，图20所示通路2010的路径为了说明的目的而被简化。由科伐或其它金属材料制成的框架2014的一端密封地连接到基底2006，而透明窗户2016又密封地粘结到框架的另一端，以完成密封腔2018内的微设备的密封外壳。基底2006的框架配合表面可用一个或更多金属层2020制备或金属化，以便于粘结到框架，以及类似地，为了相同的目的，窗户2016的框架配合表面可用一个或更多金属层2022制备或金属化。
现在特别参考图21b，晶片级密封装置2024基本上与前述密封装置2002一样，除了在这种情况下，即通路2026通到设置在基底2006的相同侧上的外部连接焊盘2028。显然，在这样的实施例中，框架2014和窗户2016形成所需的尺寸，以保持基底上表面的一部分未覆盖。
现在参考图21c，其示出说明一种可能的制造方法的WLP2100的分解图。为了使用WLP方法封装单独的或多个微设备，下列部件是必需的上面具有微设备2004的基底2006、具有连续侧壁2015且比要被封装的设备“高”(以提供空隙)的框架/间隔物2014、以及透明板或窗户2016。根据要使用的粘结方法，也可能需要金属合金或玻璃化合物的焊料预型件或用于扩散粘结的夹层2102和2013。应认识到，顶部预型件2102(在窗户2106和框架2014之间)可与底部预型件2103(在框架2014和基底2006之间)的材料不同。
简要地，形成密封装置2100的步骤如下第一框架连接区域2014被制备在从属的微设备的晶片基底2006的表面上。所述第一框架连接区域2014具有限定基底2006上的一个或多个微设备2004的平面(即，当从上面观察时的结构)。第二框架连接区域2016被制备在窗户2016的表面上。第二框架连接区域2016通常具有的平面基本上对应于第一框架连接区域2014的平面。前面两个步骤的执行顺序是无关紧要的。下一步，框架/间隔物2014设置在基底2006和窗户2016之间。框架/间隔物2014具有的平面基本上分别对应于第一和第二框架连接区域2104和2106的平面并与其配准。如果适用，焊料预型件2102和2103或扩散粘结夹层2102和2103此时插置在框架/间隔物2014和框架连接区域2104和/或2106之间。最后，基底2006、框架/间隔物2014和窗户2016粘结在一起(如果适用，由焊料或玻璃预型件2102和2103或扩散粘结夹层2102和2103帮助)，以形成将微设备2004封装在内的气密密封的密封装置，但允许光通过窗户的透明开口区域2108传播到微设备和/或从其传播出来。
应理解，密封装置2100的扩散粘结可用单个(组合的)步骤或多个子步骤预先形成。例如，所有五个部件(板2016、第一夹层2012、框架2014、第二夹层2103和基底2006)可堆叠在单个固定装置中，并被同时加热和压在一起以使扩散粘结在每个密封的表面形成。可选地，窗户板2016可首先使用第一夹层2102扩散粘结到框架2014(产生第一子组件)，然后此第一子组件可使用第二夹层2103随后扩散粘结到基底2006。在另一可选方案中，框架2014可使用第二夹层2103扩散粘结到基底2006，然后透明板2016使用第一夹层2102随后粘结到子组件。当然使用哪个粘结次序的选择取决于要使用的确切材料、板2016中透明材料的热敏性、微设备2004的热敏性以及也许其它参数，例如框架2014和夹层材料的膨胀特性。
应进一步认识到，本发明在多个方面类似于前述“孤立”密封窗户组件的制造。使用前面所述的相同技术可完成窗户2016的框架连接区域2106的制备，以用于制备板密封环区域318，包括清洁、粗糙化和/或用一个或多个金属层金属化，如早先的例子1到96所述的。
虽然透明窗玻璃2016可被粗糙化(例如在制备框架连接区域2106中)以提升沉淀在其上的第一金属层的粘附力(例如通过CVD或PVD)，晶片基底2006一般不能以同样的方式粗糙化。相反，晶片基底2006上的初始金属层一般使用传统的晶片制造技术沉淀。如果晶片制造的传统方法包括蚀刻硅或砷化镓晶片的需要或选择，以提升金属沉淀的粘附力，则当制造WLP器件时，在晶片基底2006上制备框架连接区域2104中可遵循相同的实践。
其它晶片或基底材料包括但不限于玻璃、金刚石和陶瓷材料。一些陶瓷材料称为氧化铝晶片。这些氧化铝晶片或基底可为多层基底，且可使用低温共烧(LTCC)或高温共烧(HTCC)材料和工序来制造。LTCC和HTCC基底通常具有内部和外部电路或互连。该电路一般在将层共烧在一起之前被网板印刷(screen printed)到陶瓷或氧化铝材料层上。
此外，前面描述的用在窗户组件上的任何粘结技术和参数可用于使WLP部件彼此密封地粘结，包括使用或没使用夹层的扩散粘结/TC粘结、使用焊料预型件的焊接以及使用喷墨式分配的焊料的焊接。主要差别是，当制造“孤立”的窗户组件时，只有两个主要的部件(即，透明板/窗户304和框架302)粘结在一起，而当制造WLP时，三个主要的部件(即，窗户2016、框架2014和基底2006)粘结在一起(有时同时)。当然，当使用焊接技术制造WLP时，可能需要额外的部件，例如一个或更多焊料预型件2102或一些喷墨式分配的焊料。如果被使用，焊料预型件可连接到框架2014的顶部和/或底部，作为在制造该产品中的一个步骤。这简化了WLP组件的三个主要部件的对准。当然，应认识到，焊料预型件到框架的这个预先连接也适用于前述“孤立”的窗户组件。用于将焊料预型件连接到窗户2016、框架2014和/或基底2006的一个方法是使用局部热源来将预型件固定在合适的位置。
在将部件焊接在一起之前，清洁焊料预型件的表面和/或窗户2016、框架2014和/或基底2006的金属化表面对除去表面氧化物可能是必要的。在焊接过程期间最好避免使用焊剂以消除对之后的焊接和去除焊剂的需要。多种表面制备技术可用来制备用于无焊剂焊接的金属和焊接表面。
多个其它工序可用于制备用于焊接的窗户组件或WLP部件的表面，以避免在焊接后去除焊剂的需要。第一个选择是使用在行业中已知的无清洁焊剂。这种类型的焊剂被规定为在焊接之后留在适当的地方。第二个选择是使用气体等离子处理以在没有焊剂的情况下提高焊接能力。例如，可采用在焊料的表面起反应的无毒含氟气体。该反应在焊料上形成硬壳并在重新熔化时溶解。所形成的焊缝和接合部相当于或优于当使用焊剂时形成的焊缝和接合部。这样的等离子体提供的好处包括通过减少氧化物和玻璃的去除，以促进焊接能力和电线接合能力的进步。这样的处理已经用在厚膜铜、金和钯上。用于维持干净的无氧化物的表面的额外的候选气体包括氢和一氧化碳等离子体。又一种候选气体包括氢、氩和氟氯烷气体等离子体组合。一种等离子处理已知为等离子辅助干式焊接(PADS)。PADS处理将锡氧化物(一旦暴露给空气，当不稳定的还原的锡氧化物重新氧化时，出现在无焊剂焊料中)转变为增进潮湿的氟氧化物。当焊料熔化并允许回流时，转换膜破裂。该膜被认为在空气中稳定一个星期多，在这部分被储存在氮中时稳定两个星期多。
如前所述，为密封地封装离散微设备制造单个或多个窗户组件的方法、为制造WLP的各个部件选择相容性材料是本发明的另一方面。例如，WLP的每个主要部件(例如窗户、框架/间隔物和晶片基底)优选地具有紧密匹配的CTE，以确保气密密封的最大长期可靠性。框架/间隔物2014可由金属材料或非金属材料形成。通过从与晶片基底2006或窗户2016相同的材料形成框架/间隔物2014来获得最佳CTE匹配。然而，砷化镓(GaAs)和硅(Si)(即，一般用于晶片基底的材料)以及大多数玻璃(即，一般用于窗户的材料)至少与大多数金属和金属合金比较，相对易碎。因此对形成框架/间隔物2014，这些非金属材料一般不如金属或金属合金优先，因为金属和金属合金一般对破裂展示较好的抵抗性。事实上，对框架/间隔物2014使用金属或金属合金被认为对粘结之后的晶片基底2006、窗户2016和完成的WLP2002的偶然破裂或折断提供额外的抵抗性。当使用金属框架/间隔物2014时，它优选地只镀有金，或镀有镍接着是金，有时便于扩散粘结或焊接，但更经常地，在框架/间隔物上提供表面，该表面在框架/间隔物和密封装置内的空气之间提供各种保护。然而，如果使用非金属框架/间隔物2014，则它可能被金属化以便于扩散粘结或焊接。在框架/间隔物2014上使用的金属层可与在用于制造窗户组件的窗玻璃304上使用的金属层相同，例如，最终层可为铬、镍、锡、锡-铋和金之一。
在对WLP的部件选择相容性的材料时，认识到硅(Si)具有从293°K的约2.6PPM/°K到1400°K的约4.1PPM/°K的范围内的CTE。如果假设微设备如MEMS和MOEMS的操作温度在从约-55℃到约+125℃的范围内，且预期的扩散粘结或焊接温度在从约+250℃到约+500℃的范围内，则可内推出用于WLP基底类型的硅晶片具有从约2.3PPM/°K到约2.7PPM/°K的范围内的CTE。认为适合于用在将被粘结到硅(Si)基底的框架/间隔物2014中的一种金属材料是称为“低膨胀39合金”的合金，其由Carpenter Specialty Alloys公司开发。低膨胀39合金被认为具有如下的成分(重量百分比；标称分析)约0.05％的C、约0.40％的Mn、约0.25％的Si、约39.0％的Ni和余下的Fe。认为低膨胀39合金具有的CTE的范围在从25℃到93℃的范围内的约2.3PPM/°K到149℃的约2.7PPM/°K、到260℃的约3.2PPM/°K以及到371℃的约5.8PPM/°K。
类似地，应认识到，用于WLP晶片基底类型的砷化镓(GaAs)具有约5.8PPM/°K的标称CTE。根据材料供应商的数据，认为科伐合金具有范围从20℃的约5.86PPM/°K到250℃的约5.12PPM/°K的CTE。因此，科伐合金看起来是对粘结到GaAs基底的框架/间隔物2014的良好选择。认为适合于被粘结到GaAs基底的框架/间隔物2014的另一种金属材料是称为“SilvarTM”的合金，其由Attlebore，Massachusttes的Texas Instrument公司的Metallurgical MaterialsDivision开发。应理解，SilvarTM是具有与GaAs设备紧密匹配的CTE特征的科伐的衍生物。
关于WLP的窗户/透镜，认为前面描述的用于制造具有科伐框架的单个或多个窗户组件的所有玻璃，例如Corning 7052、7050、7055、7056和7058和7062、Kimble(Owens Corning)EN-1、Kimble K650和K704、Abrisa钠石灰玻璃、Schott 8245和Ohara公司的S-LAM60，适合于具有GaAs基底2006的WLP的窗户/透镜2016。Pyrex玻璃和类似的配方被认为适合于具有硅基底2006的WLP的窗户/透镜2016。根据Corning网站，Pyrex玻璃的特点是约821℃的软化点、约560℃的退火点、约510℃的变形点、约1252℃的工作点、约32.5×10-7/℃的膨胀(0-300℃)、约2.23g/cm3的密度、约418的努氏硬度和约1.474的折射率(在589.3nm)。
现在参考图22，其示出上面形成有多个微设备2204的半导体晶片2202。应认识到，用于在单个半导体上制造多个微设备的方法是常规的。然而直到此时，当微设备2204是在使用之前必须密封地封装的类型，例如MEMS、MOEMS、光电或光学设备时，在工业中标准的操作规程是例如通过将晶片2202切削开、切割(开)或分裂开成为一般每个上只有单个微设备的部分，来首先“个别化”或“单个化”微设备，然后将个别化的微设备封装在分离的密封装置中。现在，根据本发明的附加实施例，在基底晶片的个别化或单个化之前，多个微设备可被单独密封封装或多个密封封装在WLP中。该过程称为多个并行晶片级封装或“MS-WLP”。
现在参考图23到图29，其示出用于微设备的MS-WLP的一种方法。简要地，该方法包括步骤a)在具有多个微设备的半导体晶片基底的表面上制备第一框架连接区域，第一框架连接区域具有限定基底上的单个(或多个)微设备的平面；b)在窗户(透明材料板)的表面上制备第二框架连接区域，第二框架连接区域具有的平面基本上对应于第一框架连接区域的平面；c)在基底和窗户之间设置框架/间隔物，框架/间隔物具有的平面基本上对应于第一和第二框架连接区域的平面并分别与其配准；以及d)密封地将基底、框架/间隔物和窗户粘结在一起，以便封装微设备。如果适用，包括但不限于夹层或用于扩散粘结的夹层的焊料预型件或其它材料也在粘结之前设置在框架/间隔物和窗户和/或基底之间。
现在特别参考图23，通过将金属化层镀到完全在每个微设备2204周围(即，外接)的晶片基底的表面上来制备半导体晶片2202的框架连接区域2302。在所示实施例中，制备好的框架连接区域2302包括由双宽度金属化行2304和列2306(插在微设备2204之间)组成的矩形栅格，行2304和列2306由单宽度外部行2308和列2310包围。在框架连接区域2302内的金属化层的成分和厚度可为前述用于制备板密封环区域318的任何一个，如例子1-96所述的。
现在参考图24，其示出用于连接在MS-WLP组件的晶片2202和窗户板2602之间的MS-WLP框架/间隔物2402。应认识到，在本实施例中，MS-WLP框架/间隔物2402具有被单宽度外部行2408和列2410包围的双宽度行构件2404和列构件2406，产生的平面基本上对应于晶片基底2202上的框架连接区域2302的平面。如下面进一步描述的，双宽度行构件2404和列构件2406的目的是在粘结之后在MS-WLP组件的分割期间为切割框架准备空间。应认识到，在其它实施例中，MS-WLP框架/间隔物可具有不同构造。在一些实施例中，MS-WLP框架/间隔物2402由具有的CTE基本上与晶片基底CTE相匹配的金属合金形成，然而，在其它实施例中，框架/间隔物可由如前所述的非金属材料形成。同样如前所述，框架/间隔物2402优选地被电镀或金属化，以便于粘结处理。
现在参考图25a-25d，其示出框架/间隔物2402的优选结构的细节。图25a示出双宽度列构件2406的一部分的放大平面图，而图25b示出同一部分的端部视图。应认识到，框架/间隔物2402的行构件2404优选地具有类似的结构。构件2406形成有“凹槽”2502或厚度减少的区域，其沿着每个构件的中心部分延伸，即，在完整的MS-WLP组件中相邻的微设备之间。如下面进一步描述的，凹槽2502便于在封装的微设备的分割期间切割开MS-WLP。在沿着凹槽2502切割开之后。框架构件2406分成两个单宽度构件2504，每一个都具有图25c和25d中所示的结构。在组装期间，框架构件的有凹槽的一侧2505优选地对着晶片基底2202设置，同时无凹槽的一侧2505对着窗户板设置。
现在参考图26，其示出用于连接到MS-WLP框架/间隔物2402的MS-WLP窗户板2600。窗户板2600由具有与如前所述的组件的其它主要部件相一致的CTE的玻璃或其它透明材料形成。至少板2600的内侧(即，在密封外壳内的那一侧)或优选地两侧必须被光学加工。此时，任何期望的光学或保护性涂层优选地至少出现在板2600的内侧，以及优选地在两侧。然而，如果板2600在两个粘结操作的第一个中只连接到框架/间隔物2402，则可在将窗户组件连接到晶片的第二个稍后的步骤之前施加光学或保护性涂层。框架连接区域2602在MS-WLP窗户板2600上制备，以便限定多个窗户开口2603，其最终将与最后的MS-WLP组件中的微设备2204对准。在所示实施例中，制备好的框架连接区域2602采用金属层的形成以矩形栅格沉淀在板2600上的形式，该矩形栅格由被单宽度外部行2608和列2610包围的双宽度行2604和列2606组成。这产生了框架连接区域2602的平面，其基本上对应于框架/间隔物2402的平面。在框架连接区域2602中的金属化层2604、2606、2608和2610的成分和厚度可为前述用于制备“孤立”窗户的板密封环区域318的任何一个，如例子1-96所述的。
在一些实施例中，可用金刚石尖头通过框架连接区域2602的每一部分给窗户板2600的内表面划线，以便于在分割期间分离开MS-WLS组件。窗户板2600的划线明显在它粘结或连接到框架/间隔物2402之前预先形成。如果框架/间隔物2402包括例如图25a到25b所示的有槽构件，则板2600上的划线优选地与MS-WLP组件中框架构件的凹槽2502配准。
现在参考图27，其示出完整的MS-WLP组件2700的侧视图。应认识到，图27所示的一些部件(例如金属层的厚度)的比例可能为了说明的目的而被放大。框架/间隔物2402设置在晶片基底2202(与微设备2204联系)和窗户板2600之间，框架连接区域2302和2602的平面基本上与框架/间隔物2402的平面配准，使得每个微设备或微设备组2204设置在窗户板的窗户开口区域2603之下。当然，如果使用焊接技术粘结组件2700，则具有基本上对应于框架连接区域2302和2602的平面的焊料预型件(没有示出)在粘结之前也设置在框架/间隔物2402和框架连接区域之间。同样，如果内层或夹层结合扩散粘结使用，具有基本上对应于框架连接区域2302和2602的平面的这些夹层(没有示出)在粘结之前也设置在框架/间隔物2402和框架连接区域之间。任何前述粘结技术可用于实现部件之间的粘结。MS-WLP组件2700在粘结之前和粘结之后看起来本质上是相同的(除了合并到任何焊料预型件的粘结区域中)。
在粘结之后，MS-WLP组件2700被切割开或分割以形成多个气密密封的密封装置，每个都包括一个或更多微设备。存在实现分割程序的多个选择。然而，因为窗户板2600、框架2402和晶片基底2202粘结在一起，简单地划线并折断窗户板(正如对多个孤立的窗户组件所执行的)是不实际的。而是至少必须切割窗户板2600或晶片基底2202。接着可切割或划线并折断剩余部分。可以认为，通过使用晶片切割锯切割晶片基底2202，然后划线并折断玻璃板2600或使用类似的切割锯切割玻璃板可获得最好的结果。
现在参考图28，其示出用于分割MS-WLP组件的一个选择。图28所示的MS-WLP组件2800在大部分方面类似于图27所示的组件2700，然而，在这种情况下，如果使用内部框架连接区域(以及如果也使用垂直于其而延伸的层2404)，则窗户板2600(由参考数字2802表示)通过金属层2406被预先划线。在粘结之后，从晶片基底2202的外侧彻底通过基底并进入内部框架/间隔物构件2606(以及还有垂直于其而延伸的构件2604)的凹槽2502来切割(如箭头2804所示)组件2800。然而，切口2804没有继续通过窗户板2600。而是在晶片基底2202和框架2402被切割之后，通过沿着预先划的线2802使窗户板2600弯曲而折断它。组件2800可首先分成行，然后每行沿着列线分成单独的密封装置，反之亦然。在本方法的一个变化形式中，窗户板2600没有被预先划线，而是通过由切穿晶片基底2202和框架2402而形成的截口2806划线。应认识到，该划线必须足够有力，以切穿凹槽2502下方的框架构件2406和金属层2606的剩余部分。组件然后与以前一样沿着划线分成单独的密封装置。
现在参考图29，在另一变化形式中，通过在每个微设备2204之间简单地彻底切穿晶片基底2202、框架/间隔物2402和窗户板2600来单个化MS-WLP组件2900，如箭头2902所示。结果产生多个个别的WLP微设备2904。然而，可从窗户侧或基底侧进行单个化切割，保护窗户板的外表面(例如用掩蔽带等)以保护它在锯切期间免遭损坏是必要的。
当电阻加热(“ERH”)用于帮助MS-WLP组件的部件的扩散粘结或焊接时，一般施加电流，以便它同时流经窗户/框架接合处和框架/基底接合处。为了促进此ERH加热，可更改MS-WLP组件的结构以在窗户板和晶片基底上提供“牺牲的”金属化区域(即，以后将被丢弃的区域)用于放置ERH电极。优选地，从基本上垂直于晶片的方向可达到在基底和窗户上的电极放置区域。
现在参考图30，其示出在大部分方面类似于图23的晶片2002的晶片3000，即，上面形成有多个微设备2204以及上面形成有金属化框架连接区域3002以便包围微设备。然而在这种情况下，晶片3000进一步包括设置在晶片的一端的金属化电极放置焊盘3004。电极放置焊盘3004与框架连接区域3002的金属化层2304、2306、2308和2310电接触。
现在参考图31，其示出在大部分方面类似于图26的板2600的板3100，即，上面形成有金属化框架连接区域3102以便在板上包围窗户开口区域2603。然而在这种情况下，板3100进一步包括设置在板的一端的金属化电极放置焊盘3104。电极放置焊盘3104与框架连接区域3102的金属化层2604、2606、2608和2610电接触。
现在参考图32，其示出根据另一实施例的MS-WLP组件3200。组件3200的部件设置成使得晶片基底3000和窗户板3100与框架/间隔物2402相邻，但相应的金属化电极放置焊盘3004和3104悬在组件的相对侧。该结构在垂直于晶片的方向(由箭头3202表示)提供了到焊盘3004和3104的没有障碍的通路，为ERH过程做好容易连接电极的准备。
在WLP组件的粘结期间，有两个粘结一般应同时出现框架/间隔物和窗户板之间的接合以及框架/间隔物和晶片基底之间的接合。然而如前所述，窗户可首先只粘结到框架，稍后可使用ERH将窗户/框架组件连接到设备的基底。如前所述，在制造孤立的窗户组件的过程中，金属框架的结构和ERH电极的放置对使用ERH加热技术的均匀加热很关键。类似地，对于MS-WLP设备，在晶片基底和窗户板上的金属化图案和ERH电极放置位置对获得均匀的加热很重要。因此，可能包括额外或牺牲部件的框架的尺寸/形状以及在窗户板和晶片基底上的金属化图案应被同时设计、模制(例如使用软件模拟)和标准化，以确保粘结的表面/部件的均匀加热。
应认识到，前述实施例描述了制造MA-WLS组件的方法，其适合于具有相对侧电连接焊盘的微设备。现在参考图33，其示出具有相同侧电连接的微设备。微设备3300设置在半导体基底3302的一侧。多个通路3304从微设备的有源区域延伸，通过基底，到达位于基底的相同侧的多个连接焊盘3306。显然，电连接焊盘3306必须是可到达的，即使在微设备3300被密封在其密封的密封装置之后。在下列实施例中，介绍了用于制造MA-WLP组件的另一种方法，其适合于与具有相同侧连接的这样的微设备一起使用。
现在参考图34，其示出上面有多个微设备3300的晶片3402，每个微设备具有相关的相同侧连接焊盘3306的一个或多个组3403。根据本实施例，多个微设备3300在基底晶片3402的单个化之前单独地气密封装在WLP中，然而相同侧的电连接焊盘3306保持可接近。本实施例的步骤在很多方面与前面实施例的步骤类似，除了下面描述的变化。
现在参考图35，在这种情况下通过将金属化层镀到限定每个微设备3300的晶片基底的表面上，首先制备半导体晶片3402的框架连接区域3502。在所示实施例中，制备好的框架连接区域3502包括三个“梯子形”栅格3503，每个都由双宽度金属化行3504(即梯子的“横挡”)和在每端被汇流条(buss strip)3508连接的单宽度列3506(梯子的“侧边”)组成。在框架连接区域3502内的金属化层的成分和厚度可为前面描述的用于制备框架连接区域的板密封环区域的任何一种。
现在参考图36，其示出用于连接在MS-WLP组件的窗户板3702(图37)和晶片3402之间的MS-WLP框架/间隔物3602。应认识到，在本实施例中，MS-WLP框架/间隔物3602被配置在多个梯形部分3603中，每个部分具有双宽度横挡构件3604和单宽度侧边构件3606，其配置成具有基本上对应于晶片基底3402上的框架连接区域3502的梯子形平面3503的平面。梯形部分3603通过位于框架/间隔物3602的相对端的连接构件3608而相互连接并保持在彼此的相对位置。如在前面的实施例中的，双宽度构件3604在MS-WLP组件的分割期间为在微设备之间切割框架3602准备空间(即，在粘结之后)。在优选实施例中，双宽度构件可具有带槽横截面(例如类似于图25a和25b中示出的)以便于其切割开。然而应认识到，在其它实施例中，MS-WLP框架/间隔物可具有不同的结构。在本实施例中，MS-WLP框架/间隔物3602由具有的CTE基本上与晶片基底的CTE相匹配的金属合金形成，然而，在其它实施例中，框架/间隔物可由如前所述的非金属材料形成。同样如前所述，框架/间隔物3602优选地被电镀或金属化以便于随后的粘结处理。
现在参考图37，其示出用于连接到MS-WLP框架/间隔物3602的MS-WLP窗户板3700。窗户板3700由具有与前述组件的其它主要部件相容的CTE的玻璃或其它透明材料形成。至少板3700的内侧(即，在密封外壳内部的那一侧)(且优选地为两侧)被光学加工，以及任何期望的光学或保护性涂层在内侧上就位。在任何期望的光学或保护性涂层在板3700的内侧(且优选地为两侧)上就位之前或之后，框架连接区域3702在MS-WLP窗户板3700上制备，以便限定多个窗户开口3705，其最终将与最后的MS-WLP组件中的微设备3300对准。在所示实施例中，制备好的框架连接区域3702包括在多个梯子形部分3703内沉积在板3700上的金属层，每个部分包括双宽度横挡构件3704和单宽度侧边构架3706。每个梯子形部分3703具有的平面基本上对应于框架/间隔物3602的梯子形部分3603的平面。用于制备窗户板3700的方法和程序，包括框架连接区域3702内的金属化层3704和3706的成分和厚度，可以是前面所述的用于制备“孤立”窗户组件的板密封环区域318或MS-WLP的窗户板2600的框架连接区域2602的任一种。
在图37所示实施例中，窗户板3700的金属化层延伸而超过梯子形部分3703，且包括配置成便于电阻加热(ERH)的附加部分。这些附加部分包括电极连接部分3708和桥部分3710，两者都电连接到梯子形部分3703的金属化层3704和3706。这些电极连接部分3708和桥部分3710的结构例如位置和厚度被选择成控制通过窗户板3700和框架/间隔物3602的金属化部分之间的界面的、以及通过框架/间隔物3602和基底3402的金属化部分之间的界面的ERH电流的流动，因而控制在ERH辅助粘结操作期间在这些界面处的加热。
如在前面的实施例中，可用激光或金刚石尖头通过框架连接区域3702的每一部分给窗户板3700的内表面划线，以便于在分割期间分开MS-WLS组件。在框架/间隔物3602包括例如图25a到25b所示的有槽构件的情况下，则窗户板3700上的划线优选地与MS-WLP组件中的框架构件的凹槽2502配准。
现在参考图38，其示出完整的MS-WLP组件3800的顶视图，其包括彼此堆叠的晶片基底3402、框架/间隔物3602和窗户板3700，使得每个相应部件的梯子形区域3503、3603和3703基本上彼此配准，并使得每个微设备3300设置在窗户板的窗户开口区域3705之下。应认识到，在本实施例中，晶片3402和窗户板3700的结构是互补的，以便于ERH电极的布置。特别地，晶片3402具有金属化汇流条3508的部分突出而超过板3700的边缘(当从上面观察时)，使得一组ERH电极垂直地从上面进行接触，而板具有金属化接触部分3708的部分突出而超过晶片的边缘(当从下面观察时)，使得另一组ERH电极垂直地从下面进行接触。
当然，如果组件1800使用焊接技术粘结，则具有基本上对应于框架连接区域的平面的焊料预型件(没有示出)在粘结之前也设置在框架/间隔物2602和窗户板3700和基底3402的框架连接区域之间。任何前述粘结技术可用于实现部件之间的粘结。如果组件3800使用扩散粘结技术粘结，则当使用夹层预型件(没有示出)时，这些预型件具有基本上对应于框架连接区域的平面，并且在粘结之前也设置在框架/间隔物3602和窗户板3700的框架连接区域之间和/或在框架/间隔物3602和基底3402之间。MS-WLP组件3800在粘结之前和粘结之后看起来本质上是相同的(除了合并到扩散粘结的夹层或任何焊料预型件的粘结区域中)。
在粘结之后，组件3800的窗户板3700可示出包括初级带部分3802、次级带部分3804和端部带部分3806，初级带部分3802覆盖多个封装的微设备3300，次级带部分3804插在初级带之间并覆盖非封装的接触焊盘3403的行，端部带部分3806设置在窗户板的每端且也覆盖非封装的接触焊盘3403的行。在分割组件3800期间，窗户板的次级和边缘带部分3804和3806分别被切掉并丢弃，这些部分本质上是“牺牲的”。进一步在分割期间，沿着在微设备3300的列和接触焊盘3403的列之间的切割线(由箭头3808表示)分开基底3402以形成多单元带。窗户板的分离可使用锯、激光或其它常规装置来形成，而基底的分开可使用锯、激光或通过沿着刻痕线折断来形成。
现在参考图39和40，其示出MS-WLP组件3800的分割。首先参考图39，其示出从MS-WLP组件3800分离的多单元带3900。多单元带3900包括在初始晶片基底3402的部分3902上的多个微设备3300，微设备封装在相邻的密封外壳内，该外壳具有在初始窗户板的每个窗户部分3705下方的一个或更多微设备，但它们相联的电接触焊盘3403没有被封装。多单元带3900沿着切割线3904被进一步切割开或分割，切割线3904在本实施例中对应于分离相邻密封外壳的框架构件3604的中央。结果产生包括每个窗户部分3705下方的一个或更多微设备的多个离散气密密封的WLP密封装置。图40中示出由本方法产生的单独的WLP密封装置4000的一个例子。
在多单元带3900的分割期间，必须至少切割窗户板3700或晶片基底部分3902。接着可切割或划线并折断剩余部分。可以认为，通过使用晶片切割锯切割晶片基底3902，然后划线并折断玻璃板3700或使用类似的切割锯切割玻璃板可获得最好的结果。
当同时制造如前所述和所示(例如在图15a-19f中)的多个覆盖组件或同时制造如前所述和所示(例如在图22-40中)的多个晶片级密封装置时，在相邻框架开口之间的框架侧壁可包括横截面厚度减少的区域，以便于连接的多单元组件分割成单独的窗户组件或单独的晶片级密封装置。如在图15a-16b、17b、25a-25b、27和32中最佳地看到的，横截面厚度减少的区域可采用在相邻的框架开口之间的框架侧壁内形成的V形槽口。然而应认识到，可选的框架设计可代替前面示出的那些设计，提供较容易的框架制造和/或以在单独的窗户组件或单独的晶片级密封装置内将连接的多单元组件较容易的分割。
现在参考图41，其示出(在侧正视图中)结合一个可选框架设计的多个同时存在的晶片级封装组件4100的一部分。应认识到，组件4100在分割成单独的密封装置之前被示出。应进一步认识到，组件4100在大部分方面类似于前面描述并在图27-29中示出的MS-WLP。组件4100包括密封地连接到晶片基底4104和透明窗户板4108的框架4102，晶片基底4104上面形成(和/或安装)有微设备4106，因而形成多个单独的气密密封的单元4110，单元4110可在相邻的框架开口4114之间分割(即，沿着线4112)以形成离散的气密密封的密封装置。扩散粘结或前述任何其它粘结技术可用于实现框架4102、基底4104和板4108之间的气密密封。如在前面的设计中的，当在平面中观察时(即，如在图24中从上面)，框架4102的侧壁限定框架开口4114并具有上侧平面，该平面基本上对应于板4108的预定框架连接区域的平面。同样如在前面的设计中的，当在正视图中观察时，设置在相邻框架开口4114之间的侧壁包括横截面厚度减少的区域。然而，在本实施例中，框架4102的横截面厚度减少的区域采取在两个相对厚的侧壁构件4118之间延伸的相对薄的连接片4116的形式。在图41中，未分离的内部框架侧壁由参考数字4120表示。
侧壁4120的连接片4116以相对恒定的竖直厚度TCT为特征，其明显小于相邻侧壁构件4118的总竖直厚度TSW。优选地，连接片厚度TCT的值小于总侧壁构件厚度TSW的值的25％。更优选地，连接片厚度TCT的值小于侧壁构件厚度TSW的值的10％以及在一些情况下TCT的值小于TSW值的5％。在制造多单元组件期间，此设计的相对薄的连接片4116足够坚固以维持总框架4102的结构一体性。然而，在分割期间，切断相对薄的连接片4116，而使相邻的相对厚的侧壁构件4118损坏或变形或使单元的气密密封损坏的可能性很小。此外，相对薄的连接片4116使分割设备例如切割锯、激光等更容易切穿框架的横截面减少的区域，且有时在同一操作中也切穿基底4104和/或窗户板4108。
现在参考图42a-42e，其示出可用于同时制造多个覆盖组件或同时制造多个晶片级密封装置的一些可选的框架设计。在每个图中，示出具有横截面厚度减少的区域的未分割的内部侧壁4120的横截面图，侧壁4120包括在两个相对厚的侧壁构件4118之间延伸的相对薄的连接片4116。侧壁4120设计成沿着由箭头S表示的线分割。应理解，整个框架4102包括以栅格图案布置的很多这样的侧壁，以形成离散的开口。可将连接片4116设置在侧壁构件4118之间的任何期望的竖直位置，包括但不限于在顶部(图42a)、中部(图42c)、底部(图42e)、上部或下部中间位置(图42b和42d)。应认识到，显示连接片4116的所有可能的竖直位置是不实际的，虽然如此，但是这样的设计落在本发明的范围内，假定连接片具有相对恒定的竖直厚度TCT，TCT远远小于相邻侧壁构件4118的总竖直厚度TSW，优选地小于TSW的25％，更优选地小于TSW的10％以及有时小于TSW的5％。
现在参考图43a-43e，通过以与图42a-42e相同的方式显示未分离的侧壁4120而示出附加的框架设计。虽然侧壁4120可只具有在侧壁构件4118之间延伸的单个连接片4116(图43a)，它还可具有两个(图43b和43c)、三个(图43d)、四个(图43e)或甚至更多在侧壁构件之间延伸的连接片。进一步地，这些多个连接片4116可设置在侧壁构件4118之间的任何期望的竖直位置，包括但不限于在顶部和底部(图43b)或在中间位置(图43c)。应认识到，显示连接片4116的所有可能的数量和连接片的所有可能的竖直位置是不实际的，虽然如此，但是这样的设计落在本发明的范围内，假定每个连接片具有相对恒定的竖直厚度TCT，TCT远远小于相邻侧壁构件4118的总竖直厚度TSW，优选地小于TSW的25％，更优选地小于TSW的10％以及有时小于TSW的5％。
现在参考图44a-44e，通过以与图42a-43e相同的方式显示未分离的侧壁4120而示出另外的框架设计。虽然侧壁构件4118在横截面结构上通常可为矩形(如图42a-43e所示)，这不是必需的。更确切地说，侧壁构件4118可具有当它们竖直地远离连接片4116的位置时逐渐变细(即，窄)的横截面结构。连接片4116仍可设置在侧壁构件4118之间的任何期望的竖直位置，包括但不限于在顶部(图44a)、中部(图44c)、底部(图44e)、上部或下部中间位置(图44b和44d)。这导致一些设计在单一方向具有锥形(例如图44a和图44e)，而一些设计在两个方向具有锥形(例如图44b和图44d)。这些设计的锥形侧壁4118可导致提高的制造质量，例如在框架被模制或模压且必须从加工工具完全释放的情况下。应认识到，显示所有可能的连接片4116的竖直位置和侧壁构件4118的锥形结构是不实际的，虽然如此，但是这样的设计落在本发明的范围内，假定至少一个侧壁构件具有锥形横截面结构且假定连接片具有相对恒定的竖直厚度TCT，TCT远远小于相邻侧壁构件的总竖直厚度TSW，优选地小于TSW的25％，更优选地小于TSW的10％以及有时小于TSW的5％。
现在参考图45a-45f，通过以与图42a-44e相同的方式显示未分离的侧壁4120而示出又一些框架设计。在这些设计中，单个、两个或多个连接片4116在具有单个、两个或多个锥形横截面结构的侧壁构件4118之间延伸。例如，图45a的侧壁4120具有单个连接片和单方向锥形，而图45f的设计具有多个(即，三个)连接片和多个(即，六个)方向锥形。一些更复杂的结构可能不适合于通过传统的模压或模制来制造，且必须改为使用其它工艺如挤压或光化学加工(如下进一步描述的)来形成。应认识到，显示这些侧壁4120的所有可能的横截面结构是不实际的，虽然如此，但是这样的设计落在本发明的范围内，假定至少一个侧壁构件具有锥形横截面结构且假定每个连接片具有相对恒定的竖直厚度TCT，TCT远远小于相邻侧壁构件的总竖直厚度TSW，优选地小于TSW的25％，更优选地小于TSW的10％以及有时小于TSW的5％。
现在参考图46a-46d，其在平面内(即，从上方)示出一些内部侧壁4120的部分，以更好地说明连接片4116的结构。应理解，侧壁4120延伸而超出图中所示的，以形成完整的框架栅格。当在平面中观察时，内部侧壁4120的成对侧壁构件4118一般平行于彼此延伸，但连接片4116可在侧壁构件之间连续延伸，或它们可为间断性的。此外，连接片4116可用纵向或横向穿孔穿过。例如，在图46a中，内部侧壁(表示为4120′)具有连接片4116，其为在两个侧壁构件4118之间延伸的实心件。在此实施例中，片4116不是在两个侧壁构件4118之间的每个地方都是连续的，而是具有固定的长度L。附加的类似离散连接构件4116可按需要间歇地设置在侧壁构件4118之间的其它位置。相反，在图46b中，另一内部侧壁(表示为4120″)具有在两个侧壁构件4118之间连续地延伸的连接片4116。在本实施例中，纵向孔4602沿着每个侧壁构件在连接片内形成，以便于在分割期间分离侧壁构件。在图46c中，示出第三内部侧壁(表示为4120″′)。侧壁4120″′的连接片4116具有固定的长度L，且它还具有纵向孔4604，这次沿着片的中心形成，以便于在分割期间分离侧壁构件4118。在图46d中，示出第四内部侧壁(表示为4120″″)。侧壁4120″″的连接片4116具有固定的长度L和从一个侧壁构件到另一个侧壁构件跨过片而横向形成的孔4606。实心片优选地通过激光或通过机加工(例如锯切、剪切等)方法切割开。有孔的片可用类似的方式切割开，或也可沿着孔通过扭弯或重复弯曲来分离。
覆盖组件或晶片级密封装置的框架不管对单独单元还是多个单元都使用光化学加工(也称为“PCM”)制造。光化学加工是材料去除过程，其使用蚀刻剂(例如酸)来“加工”精密零件而没有切割。PCM一般用于形成金属零件，虽然它也可使用适当的蚀刻剂而用于非金属材料(例如玻璃、半导体、陶瓷等)。简要地，理想零件的外形首先在以光敏抗蚀性材料处理的金属板材或其它材料上摄影成像。在处理之后，不需要的材料(即，不被抗蚀性材料保护的材料)被蚀刻掉，留下复制原始轮廓的最后部分，且没有应力、没有毛刺并与母板一样平坦，它从母板被蚀刻。由于蚀刻处理的某些特征，可使用PCM被令人满意处理的最大板厚度有限制。然而，当有比该最大板厚度更厚的框架时，多层框架组件可被使用，如下面所描述的。
在另一反面，多层框架组件(也称为叠层框架)由多个堆叠在一起并粘结成单个单元框架的薄的预成形板制成。可预先形成每个板，以使其在最后加工的框架中的相应位置具有期望横截面的外形，因而减少或消除在粘结后对进一步处理的需要。板可由PCM、模压、切割、模制或其它已知的处理方法形成。在多层框架中的板可由这里公开的任何框架材料制成。扩散粘结(即，热压缩粘结)以及其它处理如传统焊接、铜焊等可用于将板叠压在一起。多层框架组件还可用于通过使用不同层的不同外形来制造具有更复杂结构的框架，例如图20a所示的凸缘框架。
应认识到，多层框架的不同层不一定需要由相同的材料制成。只需要直接相邻的材料可密封地彼此粘结。因此，不同金属、非金属或金属和非金属的组合可叠压在一起以形成多层框架。这样的“混合材料”叠压的框架允许定制框架的机械、热、电和/或化学特性。例如，多层框架在上表面和下表面可使用不同材料制造，以促进与不同窗户和基底材料的粘合。在另一例子中，通过碾压具有不同CTE的材料层，所形成的多层框架的总CTE可被定制。
现在参考图47和48，其示出由板制成的多层框架组件，板由光化学加工(PCM)制成。虽然PCM用于该例子，但如果使用前述可选的方法制造板，则使用相同的总体处理，而只有微小变化。图47示出组件4700的平面图，而图48示出横截面正视图。本实施例的组件4700包括由4701、4702、4703和4704表示的四层。每层由PCM制成并包括多个单独的框架4705，每个框架具有限定和界定框架开口4708的连续侧壁4706。应理解，组件4700的每层4701、4702、4703和4704上的侧壁4706的平面应始终在每个框架开口4708周围至少部分地覆盖相邻层的侧壁的平面，以及最上层4701的平面也基本上对应于窗户板(没有示出)上的框架连接区域的平面，框架组件连接到窗户板上。在所示实施例中，每层4701、4702、4703和4704上的侧壁4706的平面基本上是一样的，然而，这样结构的同一性不是对所有实施例都是必要的(例如，凸缘框架至少具有一些不同的层)。在每个板中设置在两个框架开口4708之间的框架侧壁4706通过与图46a和46c所示的连接片类似的连接片4710保持在适当的位置。然而在这种情况下，连接片4710通常(虽然不总是)具有与初始板的厚度相同的竖直厚度。为了便于以后的分割，不同层4701、4702、4703和4704的连接片4710可在每层上错开到不同的位置，因而最小化了必须被切割的任何单个片的厚度。此外，这些连接片4710可按需要为实心或有孔的。附加的连接片4712用于将每层的框架侧壁4706连接到外部框架4714。
在PCM加工之后，四层4701、4702、4703和4704堆叠并连接到一起，如上所述的。最后的框架组件4700然后可密封地连接到单个窗户板和/或如前述形成多单元覆盖组件或多单元晶片级密封装置组件的基底。之后，通过切穿在单独的框架单元4705之间的窗户板、连接片和基底(如果可适用)，来分割完整的多单元组件，以形成多个离散单元。可选地，不是将最后的框架组件4700粘结到单个窗户板，而是多个较小的单独的窗户组件可放置在每个单独的框架单元4705(即，每个框架单元一个窗户板)的顶部，与适当的加工工具保持在适当的位置，以及一同密封地粘结。这消除了在粘结之后的分割期间切穿窗户板的需要。用类似的方式，不是将最后的框架组件4700粘接到单个基底，而是多个较小的单独基底(即，每框架单元4705一个基底)可密封地一同粘结到框架组件4700。虽然可使用这些制造方法，应理解，结合窗户组件和晶片级密封装置的密封粘结，在此之前公开的很多其它制造方法和加工装置也可应用于PCM框架组件。
现在参考图49，其示出适于电阻缝焊的由PCM制造的框架的多单元组件4900的透视图。应注意，单独的框架4902是凸缘设计，其对底部PCM层4904使用凸缘轮廓以及对上面的PCM层4906使用非凸缘轮廓。如前所述，为了在将框架组件粘结到单个大窗户板或多个较小的窗户板(即，每框架单元4902一个)的工序期间较容易的材料传递和较简单的加工要求，临时连接片4908将单独的框架单元4902保持在一起。
在本发明的又一应用中，透明的窗玻璃可密封地连接到金属或非金属间隔物的相对侧，以为住宅和商业建筑物、为家用电器和工业装置以及为飞机和其它交通工具窗户制造气密密封的多层窗的热绝缘窗户组件。如在传统的绝缘窗户的，间隔物维持相邻成对的窗玻璃之间的间隙。该间隙内的空间(即，“间隙腔”)可包含气体如空气、氮或氩，或可为部分真空。间隙腔的容量减少了通过窗户的热的流动，因而提供了热绝缘。然而，传统的绝缘窗户使用非密封的机械装置(例如夹钳、垫圈)或非密封的粘合剂如橡胶、胶水、环氧树脂和树脂，以将窗玻璃安装到间隔物。因此，众所周知，传统的绝缘窗户在其老化时在间隙腔和外部环境之间逐渐出现泄漏。相反，真正气密密封的多窗格绝缘窗户组件可无限期地维持其气密完整性。
现在参考图50到图51，其示出基本的气密密封的多层窗玻璃组件，即，气密密封的双层窗玻璃组件5000。应理解，组件5000的相对尺寸为了说明的目的而被放大。密封的窗户组件5000包括透明的上部窗玻璃5002、透明的下部窗玻璃5004和具有连续侧壁5008的间隔物5006，侧壁5008在其内界定间隙腔5010。上部窗玻璃5002和间隔物5006堆叠在下部窗玻璃5004上(如图50中的箭头所示)，然后被连接或粘结以在每个窗玻璃和间隔物之间形成气密密封。如果特定的气体混合物、压力或其它条件对间隙腔5010是需要的，则它可在组件的粘结阶段之前或期间被注入。在粘结之后，间隙腔5010被气密地密封，来防止气体进入环境或从环境出来。完整的组件5000(图51)可“不予改变地”使用，或合并到如下所述的较高级的组件中。
在一些情况下，最好或必须在窗玻璃粘结到间隔物5006之后将期望的气体或部分真空引入窗玻璃5002和5004之间的间隙腔5010内。为了这样做，通路可通过间隔物5006的壁5008形成，并在间隔物的外部上配备有阀门或节流管。这可在粘结之前或之后完成。然后，在粘结之后，期望的大气(包括真空或部分真空)可通过阀门或节流管注入间隙腔5010。显然，如果任何不希望有的气体留在间隙腔内作为粘结处理的副产品，则阀门或节流管可用于首先将其从间隙腔排空，然后引入期望的气体或大气。一旦间隙腔大气是如所期望的，则阀门或节流管可例如通过将其封闭地软焊或焊接被密封，以保持窗户组件的期望的长期密封。
窗玻璃5002、5004和/或间隔物5006的配合表面(即“密封环区域”)可能在连接操作之前需要各种准备或最后加工操作。这里结合窗户组件和晶片级密封装置详细描述了适当的准备或最后加工操作，因此不再重复。然而应理解，这样的准备或最后加工操作可应用于气密密封的多窗格窗户组件的制造。
密封的窗户组件5000的窗玻璃5002和5004一般由玻璃形成，然而，也可使用其它透明的材料。例如，可使用石英、硅、兰宝石和其它透明材料。在某些放射性应用中，某些金属、金属合金和陶瓷被认为是“透明的”(例如对X射线)，所以在这样的应用中，这些材料还可用于窗玻璃5002和5004。也可使用透明塑料如聚碳酸酯，然而，这些材料可允许通过窗玻璃本身的气体的扩散(与通过具有间隔物的密封粘结相反)，使得真正的“气密密封”组件不能无限期地维持。
进一步地，虽然密封的窗户组件5000的窗玻璃5002和5004在外形上一般为扁平的(即，从侧面观察)且在形状上为矩形(即，垂直于板观察)，这不是必要的。窗玻璃5002和5004可为凹面、凸面或以其它方式在外形上为弯曲的，每个窗玻璃可具有不同的外形，只要每个窗玻璃连续地在其全部上边界或下边界(根据具体情况而定)周围与间隔物5006配合。换句话说，在粘结处理期间，窗玻璃5002和5004的相应表面必须与它们所连接的间隔物5006的相应表面紧密接触。类似地，窗玻璃5002和5004可具有任何形状，包括圆形、椭圆形和三角形，假定使用相应形状的间隔物5006。
预想密封窗户组件5000的间隔物5006一般为金属或金属合金冲压件、挤制件、铸件或其它部分，其被制造并连接在一起(如果必要)以连续地围绕间隙腔(应理解，间隔物本身必须密封地抵挡通过它达到间隙腔、或从其出来的气体扩散)。对于大窗户组件，特别是在成本是重要的考虑因素的情况下，铝或铝合金可用于间隔物5006。然而，对于间隔物5006，金属或金属合金的使用不是必要的，且在一些应用中，可能甚至不是优选的。认为适合于形成间隔物5006的其它材料包括但不限于玻璃、陶瓷、合成材料、封装在合成材料中的编织材料以及包括上面列出的材料(包括金属和金属合金)的组合的材料。此外，间隔物5006的一些或所有表面可被覆盖或电镀而促进与窗玻璃的粘结。认为适当的涂层包括但不限于玻璃、金属、金属合金、陶瓷、合成材料和封装在合成材料中的编织材料。
目前可以认为，将透明窗玻璃5002和5004密封地连接到间隔物5006的优选处理是扩散粘结。如前所述，扩散粘结是一个过程，通过使原子越过分界面的扩散，借助于该扩散过程，可在相似或不同的金属、合金和/或非金属之间形成接合。该扩散通过将压力和热应用到分界面一段特定长度的时间而产生。粘结变量例如温度、负载(即，压力)和时间根据要连接的材料的种类、表面涂层和预期的服务条件而变化。
如前所述，扩散粘结的很重要的特征是所产生的接合的高质量。扩散粘结是已知在金属与金属的接合中和涉及非金属的接合中保持单块金属中固有特性的唯一工序。使用正确选择的工艺变量，即，温度、挤压负载和时间，在接合处(和与其相邻的接合处)的材料具有与大部分母材料相同的强度和可塑性。当工序在真空中实施时，配合表面不仅被保护防止进一步的污染物例如氧化物，而且还可被清洁，因为出现的氧化物分离、纯化或溶解和扩散到大部分材料中。良好的扩散粘结(有时称为“扩散焊接”)没有不完全的粘结、氧化物内含物、冷和热破裂、空隙、热变形、合金元件的损耗等。如果作为分界面的表面产生真正紧密的接触，则不需要焊剂、电极、焊料、过滤材料等。扩散粘结的部分一般保持最终的张力强度、弯曲角、冲击韧性、真空密封性等的初始值。
预想在一些情况下，用于将窗玻璃5002和5004连接到间隔物5006的粘结处理在真空或部分真空(即，抽空的腔)、在添加一种或更多气体(例如但不限于氢)来增加或加速氧化物的减少的部分真空中、或在添加一种或更多惰性气体例如氩的部分真空中进行。在其它例子中，粘结处理在特殊空气中进行，以增加框架材料和/或玻璃的氧化。由于添加一种或更多气体来增加(而不是减少)框架材料和/或玻璃的氧化，这种特殊的空气可为负压力、环境压力或正压力。用于促进氧化的添加的气体包括但不限于氧。
在一些例子中，预想窗玻璃5002和5004和间隔物5006之间的接合可包括间隔物材料和窗格材料之间的化学粘结。此化学粘结也可以是真正的扩散粘结(即，原子扩散)。在其它例子中，化学粘结可出现有很少或没有原子扩散的迹象。
对于材料、表面涂层和处理条件的一些组合，通过在扩散粘结过程期间使用放置在窗玻璃和间隔物之间的不同材料的中间层(也称为“夹层”)，可促进气密密封的多层窗户组件中的窗玻璃和间隔物之间的扩散粘结处理。夹层被认为用作一个或更多下列项对配合表面的活化剂；两个较少延展的底部材料之间的高度延展性界面；对当接合涉及热膨胀特征不同的材料时产生的应力的补偿器；作为质量传递和/或化学反应的加速器；作为阻止在接合处内形成不希望有的状态的缓冲器。如前所述，夹层可包括金属、金属合金、玻璃材料、焊料玻璃材料、以胶带形式的焊料玻璃、以薄片形式的焊料玻璃、以浆糊形式的焊料玻璃、通过分散或通过网板印刷施加到窗玻璃或间隔物的浆料、以粉末形式的焊料玻璃、与水、酒精或另一溶剂混合并喷射、刷涂或以其它方式施加到间隔物的界面区域或窗玻璃的界面区域的玻璃粉末、陶瓷、合成材料、封装在合成材料内的编织材料、或由玻璃和/或金属和/或金属合金组成的材料。
在粘结之后，完整的气密密封的多层窗户组件可用在使用传统的绝缘玻璃窗户的几乎所有应用中。然而，与传统的窗户不同，气密密封的窗户组件不丧失其气密完整性。这使气密密封的窗户组件适合于在住宅和商业建筑物中的优质安装(例如，减少由于窗玻璃之间的雾或冷凝引起的担保请求权)、适合于例如加热室的应用、或适合于用在严峻或危险的环境中(例如，在化学工厂、核工厂、太空中等)。
现在参考图52和53，其示出配备有一对气密密封的双层窗户组件的双悬挂式窗户单元，所述窗户组件类似于图50和51中所示的窗户组件。双悬挂式单元5200分别包括上部和下部窗户框架5202和5204，其滑动地安装在框架/轨道组件5206内。气密密封的双层窗户组件5000安装在每个窗户框架5202和5204中。完整的双悬挂式窗户单元5200(图53)可如传统的窗户单元原来那样安装到建筑物(没有示出)的粗制的框架中。应认识到，双悬挂式窗户单元仅仅是一个例子，因为气密密封的多层窗户组件还可用于但不限于固定框架窗户、入口门窗户、滑动的玻璃窗户、窗扉窗户组件和很多其它建筑物和结构产品。
现在参考图54和55，其示出另一气密密封的多层窗户组件，即，气密密封的三窗玻璃窗户组件5400。应理解，组件5400的相对尺寸为了说明的目的而被放大。类似于前述双窗玻璃组件5000，三窗玻璃组件5400包括透明窗玻璃5402和间隔物5406，间隔物5406具有在其内界定间隙腔5410的连续侧壁5408。然而在本实施例中，有与两个间隔物5406交插的三个窗玻璃5402。此外，在此实施例中，间隔物5406设置有通过间隔物壁连接到通路5409的节流管5407。如前所述，节流管允许空隙腔5410的气体在粘结之后被调节。上部窗玻璃5402和间隔物5406堆叠在下部窗玻璃5402上(如图54中箭头所示)。然后如前所述连接叠层，以在每个窗玻璃和间隔物之间形成气密密封。应认识到，这里公开的用于气密密封的双和三层窗户组件的制造方法和原理可被容易地扩展，以允许制造分别具有与3、4、5......(n-1)个间隔物交插的4、5、6......n个窗玻璃的气密密封的窗户组件。
现在参考图56，其示出用于固定多组窗户部件以同时扩散粘结的一个装置，因而同时产生了多个气密密封的多层窗户组件。固定装置5600包括底部5601，其上堆叠类似于图50-51中描述的三组窗玻璃5602和间隔物5606。液压或气压撞锤5608对着叠层的顶部提供压力(即，负载)，以在粘结期间将窗玻璃和间隔物压在一起(对着底部)。由在预期的粘结条件下没有粘结到窗玻璃5602、底部5601或撞锤5608的材料形成的间隔物5610分离相邻的窗玻璃(即，属于不同组件的那些)。整个固定装置设置在扩散粘结腔(没有示出)内部。扩散粘结腔将固定装置5600及其堆叠的部件加热到粘结温度，并使撞锤5608将粘结负载(压力)应用到堆叠的部件。需要维持粘结温度和压力一段所要求的粘结时间，以在所有窗玻璃5602及其相应的间隔物5605之间产生完全的气密密封是必要的。在粘结过程期间，扩散粘结腔可按需要被抽空、加压和/或充满一种或更多气体，以确保组件的间隙腔具有期望的内容物和/或以促进组件的粘结。在粘结之后，三个气密密封的双层绝缘窗户组件被完成。当然，如果组件装备有如前所述通过间隔物的阀门或节流管，则间隙腔的气体在组件被最后气密密封之前可仍然按期望被调节。应认识到，类似的装置和过程可用于同时产生大量的气密密封的多层绝缘窗户组件。
虽然扩散粘结被认为是在气密密封的多层窗户组件中将窗玻璃粘结到板的优选方法，但也可使用称为热等静压(“HIP”)的另一粘结装置来代替具有如图56所示的内部撞锤的传统扩散粘结腔。热等静压(HIP)单元提供了热和高压的同时应用。在HIP单元中，高温熔炉被包围在压力容器中。工作零件(例如窗户组件的部件)被加热，而惰性气体，通常为氩，施加均匀的压力。控制温度、压力和处理时间以获得最佳的材料特性。
进一步地，虽然扩散粘结被认为是优选的，但很多窗户与框架的连接/粘结方法也可用于在气密密封的多层窗户组件中将玻璃窗格粘结到板。这些方法包括但不限于软焊、铜焊、焊接、电阻加热(ERH)、金属化的使用、焊料预型件等。这里结合密封的窗户组件和晶片级密封装置详细描述了大量适当的方法，因此不再重复。然而应理解，这样的窗户与框架的连接/粘结过程可适用于制造气密密封的多层窗户组件。
优选地，当制造气密密封的多层绝缘窗户组件时，间隔物材料的(线性)热膨胀系数(CTE)尽可能好地与相关的窗玻璃的CTE匹配。大多数玻璃的CTE从大约273°K(0摄氏度)升高到玻璃的软化温度是相当恒定的。然而，一些金属和合金在不同的温度具有非常不同的CTE。因此，在升高的玻璃与间隔物粘结温度处的间隔物材料的平均CTE应尽可能紧密地与在相同温度范围内的玻璃的平均CTE匹配。两种材料的平均CTE越接近，在组件工具从升高的粘结温度回到周围温度(室温)之后，间隔物和窗玻璃内的残余应力就越低。
间隔物与玻璃密封的长期可靠性受到用于预期的最终用途环境的间隔物材料和玻璃的CTE的匹配度影响。例如，如果窗户组件预期暴露于从-40℃到100℃(-40℉到212℉)的温度，则间隔物材料和玻璃材料在这个温度范围内应具有紧密匹配的CTE。如果间隔物材料的CTE与玻璃材料的CTE不精确的匹配，则最好间隔物材料的CTE应稍微大于玻璃的CTE。在这样的情况下(即，在间隔物材料的CTE超过玻璃的CTE的情况下)，在从升高的粘结温度回到室温的冷却期间，间隔物收缩得比玻璃多，导致玻璃处于轻微压缩状态。这对在拉紧状态中的玻璃更可取，因为在拉紧状态中的玻璃易于破裂。
因此期望当设计和制造的气密密封的多层绝缘窗户组件，考虑在金属、金属合金和其它间隔物材料的线性热膨胀(CTE)系数范围上的数据以及关于玻璃和其它窗格材料的CTE值的数据，以便确保最小粘结后应力、间隔物与玻璃的最大长期可靠性以及防止窗玻璃的破裂。
本公开进一步描述了两个或更多透明窗玻璃与金属或非金属间隔物的连接，以便为住宅和商业建筑结构以及其它应用产生密封的热绝缘窗户组件。间隔物维持成对的窗玻璃之间的间隙或空间。该空间可包含气体例如氮或氩，或可为部分或高度真空。
真空玻璃窗单元(VGU)是包括并维持绝缘玻璃(IGU)单元内的部分真空的绝缘玻璃(IG)窗户单元。绝对真空在封闭的空间内完全没有任何原子或分子。现在产生绝对真空不实际，所以术语“部分真空”用于表示可能达到的真空水平或在确定容积的空间内原子和分子的显著减少的数量。
真空玻璃窗单元(VGU)是最低限度由中间有空间的两个窗玻璃和密封框架组件组成的窗户组件，密封框架组件连接到窗玻璃并与窗玻璃一起界定、包含并维持保持真空的实际水平的空间的体积。这种类型的结构的目的是产生可能具有较高水平的热绝缘的IG窗户单元，热绝缘可多半通过IG单元(IGU)的其它结构获得。当与充满气体的IGU比较时，VGU的较高水平的热绝缘性能由部分真空对填充气体的代替而产生，因为真空被认为是最佳的热绝缘体。它的最佳绝缘值由没有或非常低数量的原子和/或分子产生，因此在真空的体积中有非常少的物质来机械地传导或传输热能。
为了使VGU对在建筑物的外(外部)墙壁和门内的安装可靠且实用，VGU必须能够抵抗温度和大气压力的变化，以及建筑物内部和外部温度和大气压力的差异。对VGU的长期绝缘性能、可靠性和耐用性的重要因素包括部件和组装的VGU的密封水平、形成VGU的总体结构的部件的密封连接的强度和一体性、以及维持VGU内部端面和外部端面窗玻璃的实际分离。内部端面指VGU面对并暴露于建筑物结构的里面(内部)的侧面，而外部端面指VGU面对并暴露于建筑物结构的外面(外部)的侧面。
现在参考图57，其示出根据现有技术的传统双窗玻璃VGU，以便解释一般用在双窗玻璃VGU的窗玻璃的建筑物窗户工业中的词汇，且其有时在这里使用。VGU 5750分别包括内部和外部窗户窗玻璃(也称为“窗玻璃”或“透光物”)5752和5754。在工业中，外部窗玻璃5754有时称为窗户#1，而内部窗玻璃5754有时称为窗户#2。框架5756分别在建筑物的内部和外部墙壁5758和5760中安装VGU，且还维持窗玻璃5752和5754之间的分离以形成绝缘间隙(也称为“腔”)5762。在工业中，外部窗玻璃5754的外端表面有时称为表面#1，外部窗玻璃的内端表面有时称为表面#2，内部窗玻璃5752的外端表面有时称为表面#3，以及内部窗玻璃的内端表面有时称为表面#4。
温度变化每度的材料的膨胀率和收缩率称为热膨胀系数(CTE)或膨胀热系数(TCE)。CTE和TCE一般表示为每摄氏度或华氏度的温度变化的尺寸变化的百万分率，或缩写为PPM/℃或PPM/℉。
一般而言，由于每日外部天气的变化，大多数建筑物的外部比建筑物的内部经历较大的温度变化。由此，VGU的外端表面(表面#1)比内端表面(表面#4)遭受更大的温度变化的影响。如果内端和外端面窗玻璃具有相同的平均CTE，则它们之间的温度差异将使外端面窗玻璃膨胀和收缩得比内端面窗玻璃多。将VGU保持在一起的任何框架或密封的机械装置必须补偿内端面和外端面窗玻璃的相对尺寸位置。如果框架或密封的机械装置不具有相容性，即，如果它不能补偿两个窗玻璃的周边的位置差异，则将框架或密封的机械装置连接到两个窗玻璃的粘结会引起应力，作为VGU的内端面和外端面表面之间的温度的相对变化的效应的结果。正是由于这个原因，框架机械装置必须具有特有的特征设计和构造。这些特征包括使框架构件的CTE紧密配合或类似于窗玻璃或它所连接的其它产品，且在其设计上相容以及在其结构中使用易延展的材料。通过结合这些特性，框架构件能够膨胀并收缩，因而如弹簧似地工作补偿位置差，框架构件所连接的产品试图占据所述位置。
VGU的框架构件应该有的另一特性是由相对低热传导性的材料构成。这是因为，框架构件从它连接(粘结、接合)到上面的较热的表面将热传导到它连接(粘结、接合)到上面的较冷的表面。因此，最小化此框架构件的热传导率使得热从VGU的一个窗玻璃到另一窗玻璃的传导最小化。
将框架构件密封地连接到窗玻璃的优选方法是通过称为扩散粘结的处理，固态连接处理。该处理也称为热压缩粘结(TC粘结)。扩散粘结是一个过程，借助于该过程，通过将粘结压力和热应用一段特定长度的时间而产生的越过交界面的原子的扩散行为，可在类似和不同的金属、合金和非金属之间进行连接。粘结变量(温度、负载和时间)根据要连接的材料的种类、表面涂层和预期的服务条件而变化。
扩散粘结的非常重要的优点是接合的高质量。扩散粘结是已知在金属与金属接合处中和非金属接合处中单块金属中保持固有特性的唯一工序。使用正确选择的工艺变量(温度、挤压负载和时间)，在接合处和与其相邻的接合处的材料具有与大部分母材料相同的强度和可塑性。当工序在真空中实施时，配合表面不仅被保护不受进一步的污染例如氧化，而且还可被清洁，因为出现的氧化物分离、纯化或溶解和扩散到大部分材料中。扩散粘结的接合没有不完全的粘结、氧化物内含物、冷和热破裂、空隙、热变形、合金元件的损耗等。因为在紧密的接触中产生边缘，不需要焊剂、电极、焊料、过滤材料等。扩散粘结的部分一般保持最终的张力强度、弯曲角、冲击韧性、真空密封性等的初始值。
用于将玻璃和其它透明及半透明材料连接到框架材料的粘结处理可在真空或部分真空(抽空的腔)、添加一种或更多气体来增加或加速氧化物的减少(例如但不限于氢)的真空、以及添加一种或更多惰性气体例如氩中的真空中进行。
用于将玻璃连接到框架材料的粘结处理可在特殊空气中进行以增加框架材料和/或玻璃的氧化。由于添加一种或更多气体来增加(而不是减少)框架材料和/或玻璃的氧化，这种特殊的空气可为负压力、室温或正压力。用于促进氧化的添加气体包括但不限于氧。
在一些例子中，由粘结过程产生的粘结(接合)展示框架/间隔物材料和玻璃之间的化学粘结。此化学粘结也可以是真正的扩散粘结(即，原子扩散)。在其它例子中，粘结(接合)可出现有很少或没有原子扩散的迹象。
框架构件的合成体连接到窗玻璃和/或内部间隔物组件。框架构件是由一种或更多材料组成的密封结构。这些材料包括但不限于玻璃材料、金属材料、金属合金材料、陶瓷材料、合成材料、封装在合成材料中的编织材料、以及由上面列出的一个或更多项的组合组成的材料。
框架构件可被覆盖或电镀而促进两种或更多框架材料彼此的粘结(密封连接)。这些材料包括但不限于玻璃材料、金属材料、金属合金材料、陶瓷以及合成材料。
框架构件可被覆盖或电镀而促进与窗玻璃的粘结。这些材料包括但不限于玻璃材料、金属材料、金属合金材料、陶瓷材料、合成材料、封装在合成材料中的编织材料、以及由上面列出的一个或更多项的组合组成的材料。
典型的扩散粘结处理涉及在升高的温度、在负载(即，粘结压力)条件下，将制备好表面的部件保持在一起一段特定长度的时间。扩散粘结参数(即，压力、温度和时间)的特定值可根据要连接的材料的种类、其表面涂层和预期的服务条件而变化。然而一般而言，使用的粘结压力一般低于引起母材料的宏观变形的压力，且使用的温度一般小于母材料的熔化温度(以°K为单位)的80％。如前所述，在很多情况下，扩散粘结在保护性空气或真空中进行，然而，这不总是要求的。
现在进一步详细地描述使用中间层(夹层)的VGU的组件。在扩散粘结期间，使用窗户和框架组件之间的一个或更多中间层可进行玻璃与框架的密封。这些中间层此后称为夹层。夹层可提供下列特征中的一个或更多用于配合表面的活化剂；有时与底部材料相比具有较高延展性的夹层材料；对当密封涉及热膨胀不同的材料时产生的应力的补偿器；作为质量传递和/或化学反应的加速器；作为阻止形成不希望有的状态的缓冲器；或这里没有提到的其它目的。夹层可包括玻璃材料、焊料玻璃材料、以胶带形式的焊料玻璃、以薄片形式的焊料玻璃、以浆糊形式的焊料玻璃(例如，通过分散或通过网板印刷施加到窗玻璃或框架组件的浆料)、以粉末形式的焊料玻璃(例如，与水、酒精或另一溶剂混合并喷射或刷涂(油漆)到框架的密封区域或窗玻璃的密封区域的玻璃粉末)、金属材料、金属合金材料、除了玻璃、玻璃焊料、金属或金属合金之外的材料，包括但不限于陶瓷、合成材料、封装在合成材料内的编织材料、或包括玻璃和/或金属和/或金属合金的组合的材料。
将扩散粘结夹层的使用与传统的焊接合金(以预型件、浆料或其它形式)或焊料玻璃(以预型件、浆料或其它形式)和其它处理的使用区分开是重要的。为了本申请的目的，夹层是用在配合表面之间的一种材料，以通过允许相应的配合表面扩散粘结到夹层或彼此直接粘结来促进表面的扩散粘结。例如，使用适当的夹层材料，框架构件和夹层材料的接合处以及在夹层材料和窗玻璃之间的接合处的扩散粘结温度可基本上低于直接在框架构件材料和窗玻璃材料之间形成的接合处的扩散粘结温度。因此，夹层的使用允许两个或三个组件的部件在基本上低于对直接粘结两个或三个部件层材料是必须的扩散粘结温度的温度处扩散粘结在一起。优选地为密封的接合仍然由扩散粘结工艺形成，即，在粘结过程期间没有所涉及的母材料熔化以及夹层材料原子扩散到母材料。这使使用夹层的扩散粘结与诸如使用焊料金属(以各种形式)或焊料玻璃预型件或浆料的其它过程区分开，其中焊接材料在被连接的材料之间只形成一个表面粘结。使用常规上用于焊料例如作为扩散粘结的夹层的材料是可能的。然而，当用作夹层时，它们用于其扩散粘结特性而不是作为传统的焊料。
在VGU或其它设备的生产中使用夹层可在促进扩散粘结时提供胜过或优于其用途的附加优点。这些优点包括充当配合表面的活性剂的夹层。有时与底部材料相比，夹层材料具有较高的延展性。夹层还可补偿在密封涉及具有不同热膨胀系数或其它热膨胀特性的材料时产生的应力。夹层还可加速层之间的质量转移或化学反应。最后，夹层可用作缓冲器以防止在部件之间的连接中不希望有的化学或金属状态的形成。
在一些实施例中，已知为液相扩散粘结或有时为瞬时液相扩散粘结(即，“TLP扩散粘结”)的扩散粘结的变量可用于在粘结的组件中需要的一些或所有粘结。在TLP扩散粘结中，由粘结处理的升高的压力(即，负载)和热产生的固态扩散处理导致在粘结界面处材料成分(例如，新的材料状态)的变化，且初始的粘结温度被选择为此新材料状态熔化时的温度。可选地，比母材料具有更低熔化温度的材料的夹层可放置在要连接的夹层之间，且初始的粘结温度被选择为夹层熔化时的温度。因此，薄的液体层沿着交界面扩散以在比任一母材料的熔点低的温度处形成瞬时接合。初始的粘结温度然后稍微减少到允许熔化凝固的第二温度。维持该升高的温度(即，第二温度)和升高的压力(即，负载)，直到现在凝固的瞬时接合的材料通过固态扩散而扩散到母材料中，因而在母材料之间的接合处形成扩散粘结。
有时，夹层不是从将要被连接的两个产品中分离的产品，而更确切地说是应用到被连接到一起的产品的要配合的表面的一个或两个表面的材料。当夹层预先应用于一个或两个配合表面时，夹层可通过各种方法之一预先应用，包括但不限于喷射沉淀、蒸汽沉淀、包括溶液电镀的电镀、使夹层材料在要配合的产品的表面上产生、通过刷子或辊子涂盖、以及通过很多其它方法。
应认识到，术语“扩散粘结”和“热压缩粘结”(及其缩写“TC粘结”)在本申请中始终可互换地使用。冶金学家更喜欢术语“扩散粘结”，而术语“热压缩粘结”在很多工业(例如半导体制造)中是优选的，以避免可能与用在半导体器件制造中的其它类型的“扩散”过程混淆。不管使用哪个术语，如前面讨论的，扩散粘结指一族粘结方法，其使用热、压力、大气以及仅仅时间来在低于任一配合表面的正常熔化温度的温度处在配合表面之间产生粘结。换句话说，既不有意熔化配合表面，也不使用任何化学粘合剂。
用于VGU(和IGU)的设计和材料可变化。图58a到96c中示出一些变化。为了描述这些图，使用“上部”和“下部”而不是“内部”、“内部端面”、“室内”、“外部”、“外部端面”“室外”等来描述VGU的部件的相对位置。而且，所示VGU在水平的视图中说明，虽然在大多数情况中它们可竖直地安装，例如当安装在竖直的墙壁和门内时。水平安装可包括当VGU是在天花板或地板的平坦水平部分上的天窗单元的一部分时。应进一步注意，虽然对产品的描述和图中的细节使用“上部”、“下部”、“顶部”和“底部”来描述产品的位置相对关系和细节，但很多产品的相对关系通常可颠倒，例如“上部”和“下部”的产品是可互换的。因此，附图不是用来暗示当安装到VGU的下一较高的组件时，VGU的哪一侧面向室外和哪一侧面向室内，或朝向特定的方向。
图58a和58b示出真空玻璃窗单元(VGU)的基本概念和部件。VGU5800包括上部框架构件5810，其粘结到上部窗玻璃5830的顶部表面5831。下部框架构件5890粘结到下部窗玻璃5870的底部表面5873。间隔物/支架5840应用到下部窗玻璃5870的顶部表面5871。这些间隔物是为了阻止上部窗玻璃5830与下部窗玻璃5870接触。
框架构件5810以横截面形式在侧视图中示出。在它的竖直形式中，它包括示为上部内半径5815和下部外半径5817的至少两个半径。这些半径提供了对框架构件的相容性。
间隔物/支架5840可由多种材料组成，并可通过多种方法应用到窗玻璃表面。这些间隔物应优选地以低热传导性材料制成(组成)，因为它们形成两个窗玻璃的相邻表面之间的热传导的路径。当包括在组装和密封的VGU中时，它们应除去很少的气。它们应足够小而在几乎任何情况下不容易看见，除非观察者非常接近于VGU。它们的成分和分布必须足以在所有预期的VGU安装下维持窗玻璃的表面5833和5871彼此的机械分离。
间隔物/支架5840可通过一些方法应用到窗玻璃5870的表面5871，包括但不限于喷墨式分配、模板印刷或网板印刷、在连接到表面5871之后且至少直到VGU被组装并密封时可使用粘合剂来将间隔物/支架5840保持在适当位置时自动化收-放装置、或通过其它方法。如果喷墨式分配用于产生间隔物/支架5840，则每个间隔物/支架可通过应用多于一滴的材料而形成。喷射材料的多个滴可用于在窗玻璃的表面5871上产生间隔物表面5843的期望区域。喷射材料的多个滴可用于产生间隔物5840的期望高度。在一些实施例中，间隔物的顶部表面5841是平坦的，而在其它实施例中，顶部表面5841不是平坦的，而是具有半径(圆的或半球形的)以最小化它和窗玻璃表面5833之间的接触区域。
每当间隔物用于维持两个窗玻璃的分离时，窗玻璃的表面可用物质处理或覆盖以减少任何摩擦，该摩擦由间隔物对窗玻璃的相对运动产生，结果产生温度变化，从而引起尺寸以及间隔物对窗玻璃的表面的相对位置的变化。间隔物表面5841相对于窗玻璃的表面5833移动的摩擦可导致物理损坏(包括造成擦伤)；和/或影响一个或两个产品的光学外观；和/或影响间隔物和窗玻璃中任一个或两个的透明度。上面描述的减少摩擦和/或减少或消除任何损坏的可能性的涂层包括化学蒸汽沉淀金刚石(CVD金刚石)。此外，例如片膜的材料可应用于一个或两个表面(5833和/或5841)。
通常，用旨在增强IGU的某些特征的材料覆盖在IG窗户的内表面#2和/或#3上。这些涂层包括低辐射(低e)涂层和彩色或铬染涂层例如电致变色(electrochromic)和彩饰涂层。今天使用的这些和其它涂层也应用于这里描述的VGU的内表面#2和/或#3。
现在提供了具有应用到外表面#1和/或#4的特殊涂层的一些IGU。这些涂层提供了使窗户易于清洁的特征和功能。这里描述的VGU也有具有应用到外表面#1和/或#4的这些或其它涂层。
不管是否任何涂层应用到表面#1、#2、#3或#4，如果涂层可承受用于将框架构件连接到窗玻璃的扩散粘结温度，则涂层可在扩散粘结之前应用到窗玻璃。如果涂层不能承受用于将框架构件连接到窗玻璃的扩散粘结温度，则涂层必须在执行扩散粘结过程之后应用到窗玻璃的表面。相同的情况可适用于应用到任一窗玻璃的任何表面的任何薄膜。
在使用或不使用夹层将框架构件和窗玻璃粘结到一起之前，去除两个产品连接的窗玻璃的表面上的预先镀的涂层都可能是必要的。涂层去除方法可包括化学去除、包括砂纸打磨或研磨的机械磨蚀、和/或激光烧蚀。
在实际的扩散粘结过程期间，上部框架构件5810的上部粘结表面5811对着上部窗玻璃5830的顶部表面5831设置。粘结表面5811和窗玻璃5830以足够的力压在一起，以沿着第一接合区域在粘结表面和窗玻璃之间产生预定的接触压力，且接合区域被加热以沿着第一接合区域产生预定的温度。前面两个步骤可同时或以任一顺序进行，以及进一步地可在真空或特殊气体中进行。维持预定的接触压力和升高的温度，直到扩散粘结在窗玻璃的周边周围在上部框架构件5810和上部窗玻璃5830之间形成。
类似地，下部框架构件5890的顶部粘结表面5891对着下部窗玻璃5870的底部表面5873设置。粘结表面5891和窗玻璃5870以足够的力压在一起，以沿着第二接合区域在粘结表面和窗玻璃之间产生预定的接触压力，且接合区域被加热以沿着第二接合区域产生预定的温度。前面两个步骤可同时或以任一顺序进行，以及进一步地可在真空或特殊气体中进行。维持预定的接触压力和升高的温度，直到扩散粘结在窗玻璃的周边周围在下部框架构件5890和下部窗玻璃5870之间形成。
现在返回图58a和58b，一旦框架构件连接到窗玻璃且间隔物应用到下部窗玻璃，单元就准备最后的组装。这需要上部框架构件5810的下部表面5813密封地连接到下部框架构件5893的上部表面5891。
图58c指出上部框架的底部边缘/凸缘/支脚的顶部表面5819和下部框架构件的底部表面5893。热可同时应用到表面5819和5893以形成将上部框架构件连接到下部框架构件的密封粘结或接合。热应用方法包括电阻缝焊、密闭外壳(can)焊接和激光焊接。通常额外的材料在将两个框架构件粘结在一起之前预先应用到上部框架构件5810的底部上的一个或两个表面5813，以及预先应用到下部框架构件的顶部上的表面5891，以及。一种这样的材料通常是镍。当镍预先应用到一种或两种材料时，接合区域被充分地加热到最够高的温度以熔化镍涂层，且因而形成的接合是镍焊接接合。当框架由金属或金属合金材料制成时，将镍应用到框架构件的一般方法是将镍溶液电镀到框架构件上。有时额外的非常薄的金属或金属合金随后电镀或以其它方式应用到顶部或镍或其它焊接材料上。这通常为了装饰的目的来进行，或帮助在将两个框架构件连接到一起的焊接或铜焊处理之前防止焊接材料的氧化。
图58d示出在上部和下部框架构件之间的接触的接合处5899施加热的点。热应用方法包括激光和强迫通风对流。
图58e示出在图58c和58d的位置施加热的点。这可通过加热方法中的一个或组合来实现，包括激光、强迫通风对流、加热杆(例如用于电子设备的热杆焊接)以及电极接触所有三个表面的缝焊。
在优选实施例中，当在真空环境中时VGU的框架构件被密封在一起，因而在间隙内“自动”产生期望的真空并消除了对节流管、阀门等的需要，以在其被组装并密封之后抽空VGU间隙。然而在其它实施例中，可使用节流管或阀门，且VGU间隙在组装之后可被抽空。
虽然真空为多层绝缘窗户组件提供了最佳绝缘特性，本发明的VGU的物理结构也有益于在窗玻璃之间的多层绝缘窗户组件，该窗户组件包含填充气体或其它绝缘物质如气凝胶。具有也被气密密封的顺从性的框架组件也预期延长这些类型(即，非真空)的窗户的有效绝缘寿命。一些填充气体如氙，比氪更绝缘，但目前对大多数消费者太昂贵了。可以预料，当多层绝缘窗户组件可被期望保持外来填充气体20-50年时，使用可选的填充气体将变得很实际。在另一方面，非气体绝缘的可选物如气凝胶可能或可能不需要密封的封装如真空和充满气体的窗户。
图58f示出适合于用在如结合图58a-58e而描述的VGU或IGU中的顺从性的框架构件的一个实施例的透视图。框架5808在顶部凸缘5812和底部凸缘5814下面的侧面区域5811内的所有三个轴上都是具有顺从性的。顶部凸缘5812适合于粘结到上部窗玻璃的顶部表面(例如，图58a中的表面5831)，而底部凸缘5814适合于粘结到下部窗玻璃的顶部表面(例如，图58a中的表面5891)。侧面区域5811可结合顺从性形状的组合，以提供必要的多维顺从性。在所示实施例中，侧面区域5811包括皱褶5816、凸反弯5818和凹反弯5820，然而应理解，其它结构在本发明的范围内。图58a-58e中的框架构件5810的特征可如下相应于实施例5808的特征上部粘结表面5811(图58a)可为上部凸缘5812(图58f)的背面；上部半径5818(图58a)可为上部反弯5818(图58f)的背面；下部半径5817(图58a)可为下部反弯5820(图58f)；下部粘结表面5813(图58a)可为下部凸缘5814(图58f)的背面。
图59a和59b分别示出根据另一实施例的VGU的分解图和组装图。VGU5900通常类似于这里在前面描述的VGU，然而它包括织物间隔物5950，如下面进一步描述的。VGU 5900进一步包括具有顶部表面5931和底部表面5933的上部窗玻璃5930以及具有顶部表面5971和底部表面5973的下部窗玻璃5970。织物间隔物5950包括与纬向纤维(weft fiber)5955交织的经向纤维(warp fiber)5953，其中经向纤维5953通常包括第一纤维/纤丝的平行股，纬向纤维5955通常包括一般垂直于经向延伸的第二纤维/纤丝的平行股。间隔物维持窗玻璃的内表面5933和5971之间的分离。VGU 5900通过上部框架构件5910和下部框架构件5990保持在一起。上部框架构件5910具有用于密封地粘结到上部窗玻璃5930的顶部表面5931的顶部粘结表面5911、上部内半径5915、下部外半径5917和底部粘结表面5913。下部框架构件5990包括用于密封地粘结到上部框架构件5910的下部粘结表面5931和密封地粘结到下部框架构件5970的底部表面5973的顶部表面5991。
经向纤维/纤丝5953和纬向纤维/纤丝5955的一种可能的材料是例如用于光纤的玻璃纤维。这种类型的纤维具有一些益处，包括充足的供应、非常小的直径的可获得性和合理水平的光学透明度。经向纤维和纬向纤维开始相互接触的点比经向纤维或纬向纤维各自的直径更高、更长和更厚。是在这些重叠的区域提供了将上部窗玻璃5930从下部窗玻璃5970分离的支架。应认识到，在窗玻璃表面5933和5971之间仅仅使用平行的经向纤维或纬向纤维就可维持两个窗玻璃的分离，但表面接触区域比当使用具有适当的网格间隔的织物间隔物时大得多。
图60a和60b分别示出根据另一实施例的VGU的分解图和组装图。VGU 6000通常类似于这里在前面描述的VGU，然而它包括一个或更多夹层6020、6080和/或6086，以便于框架构件和窗玻璃的扩散粘结。这里进一步描述使用夹层的原因。
VGU 6000包括具有顶部表面6031和底部表面6033的上部窗玻璃6030以及具有顶部表面6071和底部表面6073的下部窗玻璃6070。每个都具有上表面6041和下表面6043的多个间隔物6040设置在窗玻璃的内表面6033和6071之间，以维持其分离。VGU 6000通过上部框架构件6010和下部框架构件6090保持在一起。上部框架构件6010具有用于密封地粘结到上部窗玻璃6030的顶部表面6031的顶部粘结表面6011、上部内半径6015、下部外半径6017和底部粘结表面6013。下部框架构件6090包括用于密封地粘结到上部框架构件6010的下部粘结表面6031和密封地粘结到下部框架构件6070的底部表面6073的顶部表面6091。具有上表面6021和下表面6023的第一夹层6020可分别在上部框架构件6010和上部窗玻璃6030的粘结表面6011和6031之间用于扩散粘结的目的。具有上表面6081和下表面6083的第二夹层6080可分别在下部框架构件6070和下部窗玻璃6090的粘结区域6073和6091之间用于扩散粘结的目的。具有上表面6087和下表面6089的第三夹层6086可分别在上部框架构件6010和下部窗玻璃6090的粘结表面6013和6091之间用于扩散粘结的目的。夹层的使用是可选的。
图61a和61b分别示出根据另一实施例的VGU的分解图和组装图。VGU 6100通常类似于这里在前面描述的VGU，然而它包括制造成包括整体的间隔物/支架的窗玻璃，间隔物/支架用于维持两个窗玻璃的分离。具有制造有整体的间隔物的窗玻璃缓和了对单独的间隔物应用到一个窗玻璃的需要。VGU 6100包括具有顶部表面6131和底部表面6133的上部窗玻璃6130以及具有带有一体支架6161的顶部表面和底部表面6163的下部窗玻璃6160。一体支架6161维持两个窗玻璃的分离。VGU 6100通过上部框架构件6110和下部框架构件6190保持在一起。上部框架构件6110具有用于密封地粘结到上部窗玻璃6130的顶部表面6131的顶部粘结表面6111、上部内半径6115、下部外半径6117和底部粘结表面6113。下部框架构件6190包括顶部表面6191，该顶部表面6191用于密封地粘结到上部框架构件6110的下部粘结表面6113和密封地粘结到下部窗玻璃6160的底部表面6163。虽然图61a和图61b示出具有结合在下部窗玻璃6160制件中的间隔物/支架的VGU，应认识到，在其它实施例中，支架可制造在上部窗玻璃中或在两个窗玻璃中。
图62a、62b和62c示出窗玻璃的实施例，其类似于结合图61a和61b所述的下部窗玻璃6160，在其一个表面上具有结合到窗玻璃制件中的间隔物。应认识到，支架不一定按比例绘制，因此支架的比例和相对间隔可不同于所显示的。窗玻璃板6260包括具有基本上平坦的顶部侧面6261和底部侧面6263的板，多个支架部件6265从顶部表面向上延伸。在所示实施例中，支架6265具有截短的圆锥形结构和均匀布置的分布，但在其它实施例中，支架可具有其它结构和/或分布。
图63a和63b分别示出根据另一实施例的VGU的分解图和组装图。VGU 6300通常类似于这里在前面描述的VGU，然而它包括透明板中央间隔物单元6350，其制造有间隔物/支架作为间隔物板的顶部和底部侧面的一部分，以增强VGU的热性能(即，绝缘特性)。具有一体间隔物的间隔物板消除了对单独的间隔物应用到一个窗玻璃的需要。
VGU 6300包括具有顶部表面6331和底部表面6333的上部窗玻璃6330以及具有顶部表面6371和底部表面6373的下部窗玻璃6370。间隔物单元6350包括在上表面上的一体的支架6351和在下表面上的支架6353。间隔物单元6350放置在窗玻璃6330和6370之间以维持它们之间的分离。VGU 6300通过上部框架构件6310和下部框架构件6390保持在一起。上部框架构件6310具有用于密封地粘结到上部窗玻璃6330的顶部表面6331的顶部粘结表面6311、上部内半径6315、下部外半径6317和底部粘结表面6313。下部框架构件6390包括顶部表面6391，该顶部表面6391用于密封地粘结到上部框架构件6310的下部粘结表面6313和密封地粘结到下部窗玻璃6370的底部表面6373。虽然图63a和图63b示出具有被结合到间隔物单元6350的两个侧面的制件中的间隔物/支架的VGU，在其它实施例中，支架可只结合到间隔物单元的上表面或下表面。
当与前面描述和使用的分离两个窗玻璃的方法比较时，间隔物单元6350增加了在上部窗玻璃6330和下部窗玻璃6370之间的热传导路径。此间隔物的板材料可由玻璃、塑料板或薄膜组成。间隔物/支架6351和6353可由很多材料制成。如前面讨论的，间隔物优选地由低热传导性材料制成。该间隔物单元6350可制造为单个部件或可由板或薄膜材料组成，稍后通过包括前面对图58a和58b的间隔物5840的连接的描述中提到的方法使支架应用于它。
图64a和64b分别示出根据又一实施例的VGU的分解图和组装图。VGU 6400通常类似于这里在前面描述的VGU 6300，然而它包括设置在密封框架构件和窗玻璃之间的侧面屏蔽构件。VGU 6400包括具有顶部表面6431和底部表面6433的上部窗玻璃6430以及具有顶部表面6471和底部表面6473的下部窗玻璃6470。间隔物单元6450包括在上表面上的支架6451和在下表面上的支架6453。间隔物单元6450放置在窗玻璃6430和6470之间以维持它们之间的分离。侧面屏蔽构件6402沿着窗玻璃和间隔物的侧面设置。侧面屏蔽构件6402优选地具有低热传导性。在一些实施例中，可为了装饰的目的而包括屏蔽构件，例如从通过窗玻璃的观察中隐藏内部框架构件。在其它实施例中，屏蔽构件6402包括“吸气剂”(即，吸气材料)，其在VGU内的真空空间中吸收或以其它方式固定扩散的原子或分子。即使VGU被气密地密封，由于用在VGU上或内部的一种或更多材料的除气，这样的原子或分子可出现在真空中。这样的原子或分子还可通过外表面(例如，窗玻璃和框架构件)、通过框架构件和窗玻璃之间的粘结/接合和/或通过上部和下部框架构件的接合区域，借助于缓慢的渗透进入包含在VGU内的空间。
VGU 6400通过上部框架构件6410和下部框架构件6490保持在一起。上部框架构件6410具有用于密封地粘结到上部窗玻璃6430的顶部表面6431的顶部粘结表面6411、上部内半径6415、下部外半径6417和底部粘结表面6413。下部框架构件6490包括顶部表面6491，该顶部表面6491用于密封地粘结到上部框架构件6410的下部粘结表面6413和密封地粘结到下部窗玻璃6470的底部表面6473。
图65a和65b分别示出根据又一实施例的VGU的分解图和组装图。VGU 6500通常类似于这里在前面描述的VGU 6400，然而它包括具有类似的形状和尺寸的上部和下部框架构件。VGU 6500包括上部窗玻璃6530以及下部窗玻璃6570。间隔物单元6550包括在上表面上的支架6551和在底表面上的支架6553。间隔物单元6550放置在窗玻璃6530和6570之间以维持它们之间的分离。可选的侧面屏蔽构件6502可沿着窗玻璃和间隔物的侧面使用，然而，这些不是要求的。VGU6500通过上部框架构件6510和下部框架构件6590保持在一起。优选地，上部和下部框架构件6510和6590具有一样的形状。这产生一些优点，包括部件数量和处理步骤的减少。上部框架构件6510具有用于密封地粘结到上部窗玻璃6530的顶部表面6531的顶部粘结表面6511和底部粘结表面6513。下部框架构件6590包括用于密封地粘结到上部框架构件6510的下部粘结表面6513的顶部表面6591和用于密封地粘结到下部窗玻璃6570的底部表面6573的底部粘结表面6593。
图66a、66b和66c示出对框架构件的横截面形式的三个变形。这样的框架构件可用于如图58a-5a、63a和64a所示的上部框架构件，或当如图65a所示使用对称的框架构件时作为上部和下部框架构件。图66a示出具有两个半径(表示为6621和6622)的框架构件6620，如前面所示的。在框架构件的竖直部件中具有两个半径可使框架构件能够具有更好的顺从性。图66b示出具有四个半径(表示为6641、6642、6643和6644)的框架构件6640，以及图66c示出具有六个半径(表示为6661、6662、6663、6664、6665和6666)的框架构件6660。
图67a到67f示出窗格条组件，其适合于用作间隔物组件以维持VGU内的窗玻璃分离以及适合于装饰的外观。首先参考图67a，其示出包括多个第一平行窗格条6752的窗格条栅格单元6751，平行窗格条6752垂直于多个第二平行窗格条6754设置。图67b示出包括窗格条栅格单元6751和多个间隔物/支架6753和6755(见图67c)的窗格条单元6750，间隔物/支架6753和6755设置在窗格条栅格单元的至少一个侧表面上。图67c示出在两个侧面上具有支架6753和6755的窗格条组件6750的侧视图。图67d是设置在上部VGU窗玻璃6730和下部VGU窗玻璃6770之间的窗格条组件6750的透视分解图。图67e是设置在上部窗玻璃6730和下部窗玻璃6770之间并与其接触的窗格条组件6750的透视图。图67f是设置在上部窗玻璃6730和下部窗玻璃6770之间的窗格条组件6750的侧视图。
图67g和67h分别示出根据又一实施例的VGU的分解图和组装图。VGU 6700包括具有顶部表面6731的上部窗玻璃6730以及具有底部表面6773的下部窗玻璃6770。在上部和下部表面上具有支架的窗格条组件6750设置在窗玻璃6730和6770之间以维持它们之间的分离。VGU 6700通过上部框架构件6710和下部框架构件6790保持在一起。上部框架构件6710具有用于密封地粘结到上部窗玻璃6730的顶部表面6731的顶部粘结表面6711和底部粘结表面6713。下部框架构件6790包括顶部表面6791，其用于密封地粘结到上部框架构件6710的下部粘结表面6713和密封地粘结到下部框架构件6770的底部表面6773。可选地，夹层6720和6780可用于促进上部和下部框架构件与相应的窗玻璃的粘结。
图68a和68b示出具有内部窗格条组件6850的VGU 6800，且框架构件6810及6890分别粘结到上部和下部窗玻璃6830和6870的内(内部)表面。当在两个窗玻璃之间有充足的空间来容纳两个框架构件的厚度时，可进行框架构架6810和6890到上部和下部窗玻璃6830和6870的内(内部)表面的安装。在本实施例中示出的窗格条组件6850提供了必需的空间。图68a是具有上部和下部框架构件6810及6890的VGU的分解图，框架构件6810及6890粘结到窗玻璃6830和6870的内(内部)表面。图68b是框架构件粘结到窗玻璃的内(内部)表面的组装的VGU。
图69a和69b示出具有内部窗格条组件6950的VGU 6900，且粘结内部窗玻璃的框架构件6910和6990延伸而超过(即，高于和低于)上部和下部窗玻璃6930和6970的外表面。这与图68a和68b相反，其中粘结内部窗玻璃的框架构件6810和6890不延伸到高于或低于相应的上部和下部窗玻璃6830和6870的外表面。
图70a和70b示出具有粘结内部窗玻璃的框架构件7010和7090的VGU 7000，类似于图68a和68b所示的。VGU 7000包括可选的上部和下部夹层7020和7040，其设置在相应的上部和下部框架构件7010和7090之间以及相应的上部和下部窗玻璃7030和7070之间，以促进和/或增强粘结。图70a是具有粘结内部窗玻璃的框架构件和在框架构件与窗玻璃之间的可选夹层的VGU的分解图。图70b是VGU的组装图。应认识到，夹层7020和7040在粘结之后实际上可能可见或可能不可见，取决于夹层材料是否完全结合到粘结中。
图71a、71b和71c示出使用粘结到中央间隔物组件的附加的中间框架构件的VGU的例子。在一些情况下，使用这些附加的框架构件向VGU提供了增加的利益。特别地，图71a示出包括上部和下部窗玻璃7130和7170、中央间隔物单元7150以及上部和下部框架构件7110和7190的VGU 7101，类似于63a和63b的VGU。
图71b示出类似于VGU 7101的VGU 7102，除了间隔物单元(现在表示为7150a)延伸而超过上部窗玻璃7130和下部窗玻璃7170的侧面，以及下部框架构件(现在表示为7190a)也延伸。该结构在间隔物单元7150a的顶部和底部上提供了暴露的表面区域以将中央框架构件7140连接到任一表面上，并在下部框架构件7190a上提供了额外的空间，以允许延伸的上部框架构件7120和中央框架构件的粘结。在所示实施例中，中央框架构件7140被显示为连接到间隔物单元7150a的顶部表面，但在其它实施例中它可连接到底部表面。
图71c示出类似于VGU 7102的VGU 7103，除了间隔物单元7150a和下部窗玻璃(现在表示为7170a)都延伸而超过上部窗玻璃7130的侧面。此外，中间框架构件7140连接到间隔物单元7150a的顶部表面。
图72a和72b分别示出根据又一实施例的VGU的分解图和组装图。在本实施例中，除了透明材料的平坦间隔物板7250设置在窗玻璃7230和7270之间，以及支架7255建立在窗玻璃板的内表面上外，VGU7200类似于结合图65a和65b描述的VGU。支架7255可形成为窗玻璃7230和7270的一体部分(例如，在制造期间模制或模压)，或它们可在制造玻璃窗格之后分开地(例如通过粘合剂)施加到窗玻璃。后面的部分，即，支架的制造后连接，允许窗玻璃的内表面7230和7270(例如，具有低辐射或其它涂层)被涂镀，同时仍然平坦，支架7255在涂镀之后被应用。间隔物板7250可由玻璃、塑料板或薄膜或其它透明材料制成。间隔物板7250可由内在具有低辐射、绝缘或其它物理特性(例如抗破损性)的材料制成，或它可镀有其它材料来提供期望的特性。上部和下部框架构件7210和7290扩散粘结到如前所述的窗玻璃7230和7270。可选的密封/吸气构件7202可设置在如前所述的密封装置中。
应认识到，可使用可选的窗玻璃形状。成对的窗玻璃不需要是平坦的。它们可为凹形或凸形。只要每个窗玻璃与框架构件紧密配合，例如在粘结过程期间，玻璃的表面与它所粘结的框架构件的表面紧密接触，则每个窗玻璃可具有不同的形状。
还应认识到，可使用可选的窗玻璃材料。窗玻璃材料不需要是玻璃。它可以是不同的透明或非透明材料，包括但不限于石英、兰宝石、硅以及甚至金属、金属合金和陶瓷。
作为对具有内部撞锤的传统扩散粘结腔的可选物，适合于将窗玻璃扩散粘结到强度增强层以形成层状强度增强的窗户组件的另一装置被称为热等静压(“HIP”)。HIP单元提供了热和高压的同时应用。在HIP单元中，工作零件(例如窗户组件的部件)一般密封在真空密封的袋内，接着真空密封的袋被抽空。里面有工作零件的袋然后密封在压力容器或装置内，这又是高温熔炉的一部分或包含在其内。一般为氩的气体在装袋内的部分和打开的熔炉周围注入到容器中。当熔炉加热压力容器时，里面气体的温度和压力同时增加。气体压力提供将装袋内的部分压在一起的较大的力，而气体温度提供允许粘结发生所需的热。HIP单元允许控制所有的温度、压力和处理时间，以获得最佳的材料特性。
在一些实施例中，可使要粘结在一起的材料的CTE相匹配。框架材料的线性热膨胀系数(CTE)必须准确地与粘结框架的窗玻璃相匹配。大多数玻璃的CTE从大约273°K(0°摄氏度)升高到玻璃的软化温度都是相当恒定的。然而，一些金属和合金在不同温度具有不同的CTE。
框架材料的平均CTE从升高的玻璃与框架粘结温度应紧密匹配在相同温度范围内的玻璃的平均CTE。两种材料的平均CTE越接近，在组件从升高的粘结温度冷却回周围温度(室温)之后框架和窗玻璃中的残余应力就越低。
对一些实施例中的框架与玻璃密封的长期可靠性同样重要的是对预期的最终用途环境的框架材料与玻璃的CTE的紧密匹配。例如，如果希望窗户组件暴露于从负40℃到正100℃的温度(负40℉到正212℉)，则框架材料和玻璃材料在这个温度范围内应具有紧密匹配的CTE。
在很多实施例中，最好是如果框架材料的CTE不能准确匹配玻璃材料的CTE，则框架材料的CTE应稍微大于玻璃的CTE。在框架材料的CTE超过玻璃的CTE的这种情况下，框架在从升高的粘结温度回到室温的冷却期间将比玻璃收缩得多，导致玻璃处于轻微的压缩状态。这比玻璃处于拉紧状态更可取，因为在拉紧状态中的玻璃容易破裂。
除了扩散粘结外，还有可用于将VGU的窗玻璃气密地连接到框架构件的其它方法。这些方法包括使用焊料玻璃，其主要用在框架构件和窗玻璃之间两者要连接的地方，接着局部或全局加热这两个部分以形成焊接接合；以及局部或全局加热这两个部分以形成熔接接合。虽然在所述和所示VGU的结构中，这些和其它方法可用于将框架构件连接到窗玻璃，连接的优选方法是扩散粘结和/或瞬时液相扩散粘结。
本发明对有专利权的专利未决申请使用称为扩散粘结的确定的商业上可得到的技术，以将窗玻璃直接气密地连接到其顺从性的(类弹性)金属或金属合金套筒/框架部件。在玻璃和框架部件之间没有使用胶水、粘合剂或环氧树脂材料。该连接将是永久的或比任何其它连接方法更密封(气密)。
现在参考图73a和73b，其示出真空密封IG单元的一个实施例的部件，图73a是分解图而图73b是组装图。IGU 7300包括由设置在其间的透明间隔物单元7350分离的上部窗玻璃(即，透光物)7330和下部窗玻璃7370。窗玻璃7330和7370的边缘使用金属或金属合金框架部件7310和7390气密地密封在一起，如下面进一步描述的。窗玻璃7330和7370之间的腔包括真空或部分抽空的气体。
现在参考图73c，其示出顺从性的金属框架/套筒构件7310和7319的一个实施例。它设计成在所有三个轴上都是柔性的，允许玻璃透光物7330和7390独立于彼此膨胀和收缩，而它们或套筒与透光物的粘结区域不经受任何明显的应力。因此，它与褶式伸缩软管类似地起作用，当它被拉和推时膨胀和收缩。该套筒单元可制造成从上部和下部窗玻璃的侧面延伸得非常少。
产品7302显示为IGU 7300的可选部件。它是例如由SAES吸气剂制成的吸气材料。吸气剂用在高度可靠性的气密密封装置中，以吸收从材料脱气的原子和分子，或吸收可在非常长的一段时间内渗漏进密封装置的任何气体。
间隔物单元7350优选地由透明玻璃形成，但也可由透明聚合材料例如塑料或树脂形成。在这里所述的某些实施例中，可使用其它透明材料。间隔物单元7350包括板状基底部分7352，基底部分7352具有从基底部分的一侧和/或两侧突出的一体形成的支架(也称为“支柱”)7354。该结构可类似于在办公室中存在的地毯上滚动的椅子下的塑料椅垫，除了它可能在其顶部和底部表面都具有支架。支架7354通常均匀地设置在基底部分7352的整个表面上，以便向相邻的窗玻璃提供通常均匀的支持。当从上面观察时，支架7354优选地以有条理的阵列设置(见图77-79)，然而，这不是必要的，只要它们能提供足够的支持来阻止窗玻璃破裂就行。
为了本申请的目的，词语“一体形成”用于指通过处理基底部分7352本身的主体来形成支架7354，例如通过铸造、模压、冲压、蚀刻等，而不是通过首先与基底部分分开地形成支架，接着随后将它们连接到基底部分。虽然支架7354和基底部分7352在形成时通常由相同的材料组成，但支架和/或基底部分可例如通过热处理、化学处理、磨光等被进一步处理以在形成之后更改其特征。
现在参考图74，其示出根据一个实施例的间隔物单元7450。间隔物单元7450包括透明的板状基底部分7452，基底部分7452具有从一侧突出的一体形成的支架7454。在本实施例中，单元7450由透明玻璃形成，然而，在其它实施例中可使用其它材料。
现在参考图75，其示出根据另一实施例的间隔物单元7550。间隔物单元7550包括透明的板状基底部分7552，基底部分7552具有从基底部分的两侧突出的一体形成的支架7554。在本实施例中，单元7550由透明玻璃形成，然而，在其它实施例中可使用其它材料。
现在参考图76，其示出根据又一实施例的间隔物单元7650。在本实施例中，间隔物单元7650具有由多个分离层形成的基底部分。顶部层7655包括具有一体的上部支架7657的上部基底部分7656，类似于前面在图74中描述的。底部层7658包括具有一体的下部支架7660的下部基底部分7659，也类似于前面描述的，但顶部层7655和底部层7658没有必要由相同的材料形成。设置在上部和下部基底部分7656和7659之间的“夹层”结构中的是分离材料层7661。在本实施例中，顶部和底部层7655和7658由透明玻璃形成，虽然中间层7661由透明塑料材料如热塑聚碳酸酯形成。分离材料层7661可具有与相邻层不同的热传导性、声音传输率、抗破损性或其它特性。分离材料可为玻璃、塑料、聚合体、树脂、粘合剂或其它材料。它的形式可为独立式板或薄膜，或它可为喷射到或以其它方式施加到一个基底部分的空表面(即，没有支架的表面)的材料。应认识到，虽然所示实施例包括三层，其它实施例可只包括两层，例如只有顶部层7655和分离层7661，或只有底部层7658和分离层7661，或只有顶部层7655和底部层7658。类似地，多个分离内层(即，没有支架)可用于提供具有总共四个或更多层的间隔物单元7650。
在一些实施例中，增强性能的涂层可“嵌入”多层板叠压的间隔物7650。例如，涂层可施加到上部基底部分7656和/或下部基底部分7659的内表面，或施加到中央层7661的表面。这些涂层可包括低辐射涂层、U-V吸收或反射涂层、彩色染剂(colored tint)、电致变色涂层、电铬涂层、抗反射涂层和/或其它增强性能的涂层。在涂层镀到期望的表面之后，间隔物7650的层被叠压在一起。用这种方式，通常为很薄的膜的涂层被保护而免遭由窗玻璃和间隔物之间的相对运动引起的物理损坏。如果将相同的涂层施加到窗玻璃的内表面，它可能会被间隔物单元上的支架的接触和/或运动损坏。
再次参考图74、75和76，增强性能的涂层可施加到间隔物单元例如间隔物单元7450、7550和7650的任一侧，而不是窗户窗玻璃本身的内表面(即，表面#2和#3)。间隔物单元上的这些涂层可包括低辐射涂层、U-V吸收或反射涂层、彩色涂染、电致变色涂层、抗反射涂层和/或其它增强性能的涂层。在一些情况下，所有涂层施加到间隔物单元的单侧，而在其它情况下，选定涂层可施加到间隔物单元的第一侧，以及其它涂层可施加到间隔物单元的另一侧。在多层间隔物单元7650的情况下(例如图76)，涂层可布置在基底部分的空闲侧上和/或中间层上。
在间隔物单元7450、7550或7650上布置增强性能的涂层可能是有利的，因为间隔物系统(即，间隔物单元)通常处于与大部分窗户#1或窗户#2不同的温度，且因此从中央膨胀和收缩得比窗户#1少而比窗户#2多。在间隔物的基底表面而不是IG单元表面#2和/或#3上具有例如低e的涂层，消除了涂层被IG单元的部件的差动运动擦伤和损坏的可能性。此外，特殊涂层可用于增强表面#2和#3的耐用性，以便减少由间隔物支架的运动引起的磨损。涂层例如类金刚石涂层(DLC)用于确保玻璃表面保持较长的一段时间不被擦伤。DLC和其它涂层已经在使用中，以提供擦伤抵抗性或对其它损坏的抵抗性。所提出的间隔物系统的另一优点是，间隔物基底越厚，单元的抗热性就越强，因而得到的IG单元的总绝缘值就越大。
间隔物单元例如间隔物7450、7550或7650的支架可具有圆形、锥形或其它形状的横截面(当从上面观察时)。现在参考图77和78，在一些实施例中，支架可具有类似于十字或“加”号(“+”)的横截面(从上面观察)，以提供IG单元的窗玻璃的内表面(表面#2和#3)与间隔物单元的基底部分之间的物理分离。在图77所示的实施例中，间隔物单元7750包括全部由玻璃制成并一体地形成的基底7752和多个支架7754。“+”形支架7754具有长约0.5＂的水平和竖直构件，且其壁的厚度和高度在从约25微米到约50微米(0.001＂到0.002＂)的范围内。人类毛发的平均厚度为约75微米(0.003＂)。玻璃支架的极小的宽度和高度以及其透明度使它们实际上是看不见的。在图78所示实施例中，间隔物单元7850还包括基底7852和多个“+”形支架7854。两者都由玻璃制成，然而在本实施例中，基底7852形成为扁平的板，接着支架7854随后附到基底上。
现在参考图79，在可选实施例中，间隔物单元7950包括具有类似字母“C”的横截面的支架7954，这些支架以阵列形式布置在基底部分7952的整个表面上。支架可为任何形状或尺寸，只要它们强到足以支持由于这两个窗玻璃的外侧上的大气压力造成的IGU的窗玻璃向内压的力。
支架必须足够强(足够的材料成分和尺寸)，以便保持它们足够的尺寸而它们可以继续按需要起作用，以阻止两个窗玻璃与间隔物单元的基底接触，因而提供直接的热路径。此外，支架必须设计成具有足够的表面区域，以便它们支持的窗玻璃上的静态载荷不使任一窗玻璃破裂、折断或以其它方式发生故障。
最好最小化间隔物单元和窗玻璃之间接触的总区域，以便最小化通过间隔物系统的传导路径以及最小化IG单元的绝缘值。然而，间隔物在其表面上可能经受来自窗户#2和#3的极其高的负载(压力)，因为IG单元的外侧是在14.7psi(室温或1个大气压力)，而由于真空，单元的内部接近零psi。因此，每个支架的表面区域必须选择成使得它们在窗户#1和#2上的区域载荷不产生窗户的微小破裂或折断，或不将它们压缩到它们不能维持预期的分离的程度。
在一个实施例中，IGU可如下组装首先，柔性的(即，顺从性的)金属套筒(也称为“伸缩软管”)密封地粘结到窗户#1和#2，以制造窗户子组件。接着，间隔物系统(如果使用)放置在两个窗户子组件之间。接着，套筒在真空中密封地粘结在一起，以便整个IG单元密封在该真空中，并且不需要抽空管和组装后抽空步骤。虽然扩散粘结对密封粘结是优选的，但在一些实施例中可使用其它方法例如焊接玻璃粘结。
电阻缝焊或激光焊接是将套筒彼此气密地密封的可选方法之一。该步骤的主要考虑因素是最小化热影响的区域，以便不使玻璃透光物热震动和破裂。减缓任一过程的耗热率将减轻这个可能性。此外，铜板或其它材料可放置在单元的顶部和底部表面上，以在密封期间充当吸热设备。
现在参考图80，其示出具有浮动的间隔物单元的绝缘玻璃单元(IGU)，间隔物单元维持透光物(即，窗玻璃)的分离。IGU 8000包括彼此通过间隔物8006间隔开的透光物8002和8004。透光物8002和8004之间的间隙或空间8008可充满气体或气体混合物，或它可包含真空或部分真空以产生期望的绝缘特性。柔性的套筒8010和8012在一端分别密封地粘结到透光物8002和8004，并且在另一端彼此密封地粘结以维持IGU空间8008内的填充气体或气体混合物(或真空)。允许间隔物8006浮动，即，它不粘结到两个透光物，虽然它可通过粘合剂或其它方法粘结到两个透光物中的一个。通过保持棒或杆8014来维持两个透光物8002和8004之间的间隔物8006的位置，以便它保持在两个透光物之间的中心位置。每个保持杆8014在一端连接到间隔物8006，而在另一端连接到柔性的套筒8010和/或8012。优选地，保持杆8014通过在套筒之间卷边或其它机械方法而连接到柔性的套筒，这不影响套筒之间的密封粘结。
现在参考图81，其示出根据另一实施例的三窗玻璃IGU。IGU8100包括透光物8102、8104和8106。优选地，IGU 8100充满气体。顺从性的框架(即，伸缩软管)8108、8110和8112在第一端密封地粘结到一个透光物，接着在另一端粘结到一个或两个其它框架，以提供用于维持透光物之间密封的空间8114和8116内的填充气体的气密密封。IGU 8100依靠框架8108、8110和8112(不是间隔物)的机械强度来维持透光物之间的期望间隔。因此，该结构可不太适合用在空间8114和8116中的真空水平和/或单元上的加压载荷高的场合。
现在参考图82，其示出根据另一实施例适合于以比图81所示的实施例高的真空水平和/或加压载荷来使用的三窗玻璃IGU。IGU 8200包括透光物8202、8204和8206，每个都连接到相应的顺从性的框架8208、8210和8212。框架在第一端密封地粘结到透光物，而在第二端彼此粘结以在透光物之间维持气密密封的空间8214和8216。如结合图80所述的实施例中的，间隔物8218和8220浮动，即，它们不粘结到两个相邻的透光物，虽然它们可以粘结到两个相邻的透光物中的一个。在图82所示的实施例中，间隔物8218实际上设置在顺从性套筒8210的内端上，因此，如果透光物之间的间隔完全相同，间隔物8218的高度必须稍微小于间隔物8220的高度。在其它实施例(例如图87)中，间隔物可安装在套筒粘结区域的内部，使得两个间隔物可具有相同的厚度。间隔物8218和8220分别通过保持杆8222和8224而保持在适当的位置，保持杆8222和8224从间隔物延伸到如前所述的顺从性的框架。应注意，保持杆8222和8224优选地具有顺从性以允许与透光物的相对运动。
现在参考图83，为了说明进一步的细节，其从上面示出图80的双透光物IGU8000。应认识到，为了说明的目的，窗户区域相对于框架区域的尺寸非常小；然而，这是为了更好地说明框架的细节，而不应该认为是本发明的限制。图83示出透光物8002、8004和间隔物8006如何设置在顺从性的框架或套筒8010和8012之间。顺从性的框架沿着内部粘结表面8310密封地粘结到玻璃透光物，并沿着外部粘结表面8312相互粘结。浮动的间隔物8006通过保持杆8014维持在适当的位置，其中一个或更多保持杆可沿着间隔物的每个边缘安装。保持杆内端8314连接到间隔物，而保持杆外端8316向外延伸，其中它可卷边或以其它方式连接到顺从性的框架8010和/或8012。
现在参考图84，其示出根据另一实施例的双层窗玻璃IGU。IGU8400基本上类似于图80和83所示的IGU。它包括设置在间隔物8406的任一侧以界定内部空间8008的透光物8002和8004。顺从性的框架或套筒8010和8012在一端密封地粘结到透光物的外侧表面，而在另一端彼此粘结以气密地密封空间8008内的填充气体。间隔物单元8406与图80所示的间隔物8006不同，因为本实施例的间隔物包括内部加固件8408。在所示实施例中，加固件8408包括X形内部壁板，然而，可使用其它结构。优选地，间隔物8406是具有加固件8408作为一体形成的一部分的挤压制品。本实施例的保持杆8114具有被设计成使得它们具有顺从性的外形，以便间隔物8406可相对于透光物8002和8004浮动。保持杆8014进一步包括设置在内端并适合于连接到间隔物8406的连接器部件8410，如这里进一步所述的。
现在参考图85和86，其示出间隔物单元8406的一部分的放大横截面图，以更好地说明本发明的内部加固和连接状况。间隔物的外壁8506包括适合于同保持杆8014的连接器部件8410协同操作的连接器部件8504。在所示实施例中，间隔物连接器部件8504包括在壁8506中形成的宽度为“w”的槽8508，以及保持杆连接器部件8410包括在保持杆8014的一端上形成的一对间隔开的圆盘8510和8512。宽度“w”选择成足以接纳杆8014，但圆盘8510和8512都具有直径d>w。如在图85中最佳观察到的，保持杆8014上的连接器部件8410可移到间隔物上的连接器部件8508中，如箭头8514所示的。在图86所示的连接结构中，保持杆8014连接到间隔物8406以阻止在任一方向的运动。
现在参考图87和88，其示出根据本发明具有内部粘结的框架的三透光物IGU。IGU8 700包括被间隔物8708和8710分开以形成空间8712和8714的透光物8702、8704和8706。顺从性的框架8716、8718和8720在一端分别密封地粘结到透光物8702、8704和8706的内表面，而在外端彼此粘结以气密地密封空间8712和8714内的填充气体或真空。连接在间隔物和框架之间的保持杆8722用于相对于透光物来将间隔物保持在适当的位置。
在图87所示的实施例中，间隔物8708和8710适合于适应IGU8700的内部粘结的框架。上部间隔物8708的尺寸被加工成稍微小于透光物的宽度，因而向内设置在内部框架端并避免与粘结的框架端接触。如在图88中最佳观察到的，下部间隔物8710在端部的插入部分8724内具有阶梯形结构，这允许间隔物避免与粘结到透光物8704和8706的相邻内表面的框架端接触。应认识到，所示实施例仅仅是例子而不是限制性的。用于在内部和在外部安装顺从性框架的很多其它结构被认为在本发明的范围内。
现在参考图89到93，其示出根据附加实施例的具有保持块的IGU。当IGU竖直地安装在窗户或门框架系统中时，保持块适合于支持具有柔性的套筒(即，框架)的IGU的相当大的一部分重量。优选地，保持块配置成最小化与柔性套筒的接触，以便减少其间的热传递。这也允许套筒按需要移动，以适应窗户透光物的相对运动。
首先参考图89，其示出适合于与保持块一起使用的双透光物IGU。IGU 8900包括被间隔物8906分开的透光物8902和8904。在本实施例中，间隔物单元8906包括具有从每侧突出的多个支架8910的透明板8908。顺从性的框架构件8912和8914在第一端8916密封地粘结到透光物8902和8904的内表面，而在第二端8918彼此密封地粘结以在透光物之间形成气密密封的腔8920。间隔物单元8906可使用如前所述的保持杆(没有示出)或使用这里所述的其它装置保持在适当的位置。
现在参考图90，其示出安装在保持块上的IGU 8900。当在端部观察时，看到保持块9000包括底部部分9001和从底部部分向上伸出以界定套筒腔9008的提升部分9002和9004。每个提升部分9002和9004具有设置在上端的支承表面9010。保持块9000的尺寸被加工成当IGU 8900设置在块上时，透光物8902和8904的边缘被支持在其相应的提升部分9002和9004的支承表面9010上，且顺从性的套筒8912和8914(其密封地粘结在一起)设置在套筒腔9008内。优选地，粘结的套筒8912和8914不接触腔9008的壁，以便它们的运动不受限制，并且以便最小化热传递。然而，IGU的相当大的一部分(如果不是全部)重量由块的提升部分和底部部分支持。保持块9000可由金属如钢或铝形成，但优选地由具有较低的热传导性的非金属材料例如木材、乙烯树脂、PVC、纤维玻璃、聚乙烯等形成。虽然不是必要，但在优选实施例中，保持块9000通过挤压形成。在其它实施例中，可使用碾压、研磨、刻制或其它形成工序来形成保持块。
现在参考图91a，其示出在安装了沟槽框架如建筑物窗户框架或门框架之后的IGU 8900和保持块9000。沟槽框架9100包括底部部分9101和从底部向上伸出以界定沟槽9108的提升部分9102和9104。沟槽框架9100的尺寸被加工成使整个保持块9000和IGU 8900的一部分配合在沟槽9108内。用这种方式，沟槽框架9100为IGU 8900提供了竖直和水平支持。沟槽框架9100可由金属如钢或铝形成，但优选地由具有较低的热传导性的非金属材料例如木材、乙烯树脂、PVC、纤维玻璃、聚乙烯等形成。
应认识到，沟槽框架9100可以是常规的U形窗户框架或门框架。在这样的情况下，保持块9000充当适配器，以允许具有外部顺从性的密封框架(例如框架8912和8914)的IGU 8900安装在新结构中或现有结构中。
现在参考图91b，应进一步认识到，在一些实施例中，保持块和沟槽框架可合并到整体的组合框架中。组合框架9150是整体的框架和保持块的一个例子。组合框架可用在新结构中，以用外部的顺从性框架支持IGU，而不需要分离的保持块。
现在参考图92，其示出一个实施例的保持块的透视图。保持块9200在横截面方面基本上类似于前面所述的块9000。块9200优选地通过挤压形成，虽然可使用其它公知的制造方法。块9200具有表示为L的长度，其在一些情况下可等于相关的IGU的长度。然而在其它情况下，长度L可仅仅是IGU的长度的一部分，且多个块9200可沿着IGU的边缘设置，用于支持。
现在也参考图93，为了提供额外的绝缘效果，通过保持块9200的底部部分9001可形成热切断槽9202。这些槽减少了连接块9200的侧面的材料的横截面区域，以减少从块的一侧到另一侧的热传递。
现在参考图94a，其示出根据另一实施例的结合锚状间隔物的双层窗玻璃IGU。IGU 9400包括被间隔物单元9406分离以形成间隙腔9408的窗玻璃(即，“透光物”)9402和9404。顺从性的框架9410和9412在一端密封地粘结到窗玻璃9402和9404的内表面，而在另一端彼此密封地粘结。延伸到框架构件9410和9412之间的腔9416中的间隔物锚定件9414设置在间隔物9406的两端。间隔物锚定件9414具有当IGU被组装时在顺从性的框架腔9416内捕获一部分锚定件的外形特征。
在所示实施例中，外形特征包括适应框架构件9410和9412的内端宽度的近似的齿形端部9418和具有扩张的外形的扩口式远端9420，扩口式远端9420在其从内部粘结点延伸时基本上充满框架构件之间的宽度。应认识到，根据框架构件的外形，可使用很多其它外形特征。
在IGU 9400的组装期间，框架构件9410和9412首先密封地粘结到其相应的窗玻璃9402和9404。接着，具有锚定件9414的间隔物9406放置在两个子组件之间的位置。两个窗户子组件然后沿着外部框架接合处密封地粘结在一起，因而将锚定件9414限制在框架构件9410和9412之间适当的位置。所限制的间隔物锚定件9414阻止间隔物9406在两个窗户窗玻璃之间的任一方向移动任何明显的距离。
图94a所示结构代表具有“张开的”间隔物单元9406(例如见图83)的充满气体的IGU。在这样的IGU中，在整个窗玻璃上的压力差异足够低，从而不需要对窗玻璃的内部部分的直接支持。然而在其它实施例中，包括低压力IGU或真空IGU(即，VGU)，需要对窗玻璃的内部部分的直接支持。在这样的实施例中，可使用基本上类似于IGU9400的IGU，除了具有间隔物锚定件9414的张开的间隔物单元9406可用具有间隔物锚定件9414的支架类型的间隔物单元(例如在图63a-65a、74-76或89-91a中所示的)代替。支架类型的间隔物放置在窗玻璃之间以维持其分离，且轮廓间隔物锚定件9414连接到间隔物的边缘，以通过固定在框架构件之间的腔内来维持窗玻璃之间间隔物的位置，如前所述。
现在参考图94b，其示出根据另一实施例的根本没有间隔物的IGU。IGU 9450包括窗玻璃9452和9454，其彼此间隔开以形成间隙腔9458。顺从性的框架(即，伸缩软管)9460和9462在一端密封地粘结到窗玻璃9452和9454的内表面，而在另一端彼此密封地粘结。虽然具有顺从性，沿着IGU的侧面的框架9460和9462可提供足够的机械硬度(或“弹性”)来维持窗玻璃9452和9454的分离，而不需要机械间隔物。在这样的情况下，不管张开的单元设置在腔的周边周围还是支架单元设置在窗玻璃之间，都可能不需要分离的间隔物单元。一般而言，没有内部间隔物单元的IGU充满使玻璃单元绝缘的气体或空气，因为腔9458内的气压将减少整个窗玻璃上的压差，因而减少了在框架9460和9462中需要维持分离的硬度。
现在参考图95，其示出根据又一实施例的结合分离的锚式间隔物的三窗玻璃IGU。IGU 9500包括被间隔物单元9506和9507分离以形成间隙腔9508和9509的窗玻璃(即，“透光物”)9502、9503和9504。顺从性的框架9510和9512在一端密封地粘结到外部窗玻璃9502和9504的内表面，而在另一端密封地粘结在一起。延伸到框架构件9510和9512之间的腔9516中的间隔物锚定件9514设置在间隔物9506和9507的两端。本实施例的间隔物锚定件9514在大多数方面类似于前述双层窗玻璃锚定件9414。然而，本实施例的间隔物锚定件9514在两侧具有不同的外形特征。特别是，当IGU被组装时，向外的端面表面具有在顺从性的框架腔9516内限制一部分锚定件的部分9517和9518，且向内的端面表面具有支持中间窗玻璃9503的部分9520。
在IGU 9500的组装期间，框架构件9510和9512首先密封地粘结到其相应的外部窗玻璃9502和9504，以形成外部窗户子组件。接着，具有分开的锚定件9514的间隔物9506和9507放置在中间窗玻璃9503的两端，以形成中间子组件。中间子组件然后设置在两个外部窗户子组件之间。两个外部窗户子组件接着沿着外部框架接合处密封地粘结在一起，因而将锚定件9514(与相关的间隔物和中间窗玻璃一起)限制在框架构件9510和9512之间适当的位置。所限制的间隔物锚定件9514阻止间隔物9506和9507以及中央窗玻璃9503在两个窗户窗玻璃之间的任一方向移动任何明显的距离。
现在参考图96a、96b和96c，其示出根据又一实施例的包括连接到窗玻璃的外部端面或内部端面表面的柔性的金属套筒的IGU。尽管这里在前面描述的柔性套筒系统具有延伸而超过它们连接的窗玻璃的外侧周边的柔性部分，在本实施例中，IGU的柔性部件密封地连接到两个窗玻璃的内部端面表面(即，工业术语表面#2和#3)，且柔性部分与外侧周边“齐平”，即，基本上设置在IGU的外侧周边内。密封连接可通过扩散粘结或通过使用焊料玻璃来实现。该结构可能看起来类似于沿着内部周边使用间隔物的公知的充满气体的IGU，然而，本实施例具有明显的差别。首先，柔性的金属间隔物通过焊料玻璃扩散粘结或连接，以形成到两个窗玻璃的每一个的内部端面表面的密封连接。公知的IGU系统使用非密封性粘合剂或环氧树脂来将间隔物单元粘结到窗玻璃的内部。其次，在本概念中的间隔物在全部三个轴X、Y和Z上都是柔性的，以允许两个窗玻璃由于IGU的两侧(即，在包含IGU的壁的内部和外部)的温度变化效应而膨胀和收缩。当在IGU的内部和外部之间存在明显的压力差时(例如，当IGU包含真空或减压气体时)，透明间隔物系统必须用在IGU中，以保持窗玻璃机械地分离。间隔物系统还为柔性的套筒提供需要的深度以驻留在窗玻璃之间。
现在特别参考图96a，在所示实施例中，IGU 9600包括上部透光物9602、上部柔性框架构件9604、下部柔性框架构件9606和下部透光物9608。应认识到，框架构件9604和9606的尺寸被加工成安装在透光物的外侧周边内，且每个框架构件具有上部和下部粘结表面。每个柔性框架构件9604和9606的向外粘结的表面优选地使用扩散粘结或使用焊料玻璃来焊接而密封地连接到相应的透光物9602和9608，以形成一对窗户子组件9612和9614。
现在参考图96b，透明间隔物单元9610放置在窗户子组件9612和9614之间。在所示实施例中，间隔物单元9610包括在每侧都具有支架阵列的透明板，然而，其它实施例的间隔物单元可利用这里在前面描述的其它结构。两个子组件9612和9614的向内粘结的表面接着优选地使用扩散粘结或焊料玻璃而彼此密封地粘结，因而在其间形成密封的腔并将间隔物9610限制在内。
现在参考图96c，其示出完整的IGU 9600。应认识到，框架构件9604和9606没有延伸而超过透光物的周边。应进一步认识到，IGU的腔内希望有的空气例如真空、减少压力的空气或填充气体可通过不同的方法放置在IGU中。首先，两个子组件9612和9614的粘结可在适当的空气(例如真空、减少的压力等)中直接进行，以便期望的填充物在粘结时“捕获”在腔内。可选地，节流管或其它这样的口(未示出)可合并到一个框架构件中。在这种情况下，腔可在粘结之后通过节流管被抽空和/或用适当的填充气体填充。节流管然后可通过公知的方法气密地密封。
可以预见，本发明的一些实施例是在窗玻璃的一个或更多内表面上具有金属套筒和电致变色或电铬涂层的绝缘玻璃单元。可能需要从气密密封单元外部到单元内部上的涂层的电连接来控制涂层，且在这样的情况下，通过金属套筒的连接也必须是密封的。为了维持密封性以及穿通金属线和金属框架之间的电绝缘，可使用玻璃与金属的密封。利用玻璃与金属的密封的穿通的使用在电子封装工业中是公知的。选定的材料优选地具有通过玻璃的润湿性、匹配的温度膨胀系数和在相对温度的低脱气率的特点，因而使它们适合于用在真空系统中。
在又一实施例中，VGU包括指示器，其用于指示期望的真空或减少压力的空气是否仍然包含在VGU的内窗玻璃腔内，即，VGU没有产生渗漏。一个这样的实施例包括设置在VGU的内腔中的指示器，如果真空水平降低和/或外面的空气进入腔，该指示器改变颜色。指示器可合并在沿着VGU的周边设置的标签或其它物品上，使得通过内部窗玻璃将看得见它。
仍在另一实施例中，充满气体的IGU包括指示器，其用于指示IGU密封的完整性，即，期望的填充气体是否泄漏和/或气体是否在IGU的内部和外部之间交换。优选地，指示器包括通过内部窗玻璃看得见的颜色改变的物品，例如标签。更优选地，颜色的特征例如亮度或色调指示绝缘特性的泄漏和/或损失的相对大小。
虽然以各种各样的形式显示和描述了本发明，对本领域技术人员来说很明显，本发明不限于这些实施例，而是在不偏离本发明的范围的情况下还容许有进一步的变化。
特别是，应认识到，可使用不同的气体，包括空气、氮气、氩气、氪气、氙气和这样的气体的混合物来实践本发明，以代替真空来填充窗玻璃之间的间隙。在间隙内的气体可在减少或部分压力下，在这种情况下，这里所述的间隔物组件可以仍然是必要的，或它们可在周围环境或较高的压力下，在这种情况下，这里所述的间隔物组件可以省略。在其它实施例中，这里所述的间隔物组件可由只设置在窗玻璃的周边周围的简化的间隔物组件代替。
权利要求
1.一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。
2.如权利要求1所述的气密密封的窗户组件，其中在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的所述气密密封腔包含真空。
3.如权利要求2所述的气密密封的窗户组件，其中在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的所述气密密封腔内的所述真空是部分真空。
4.如权利要求1所述的气密密封的窗户组件，其中在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的所述气密密封腔包含气体。
5.如权利要求4所述的气密密封的窗户组件，其中在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的所述气密密封腔内的所述气体是空气、氮气、氩气、氪气、氙气中的一个。
6.如权利要求1所述的气密密封的窗户组件，其中在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的所述气密密封腔包含气凝胶。
7.如权利要求1所述的气密密封的窗户组件，其中所述第一密封构件和第二密封构件中的至少一个适合顺从于所连接的所述窗玻璃板的横向膨胀和收缩。
8.如权利要求1所述的气密密封的窗户组件，其中所述第一密封构件和第二密封构件中的至少一个由金属形成。
9.如权利要求1所述的气密密封的窗户组件，其中所述间隔物组件包括连接到所述窗玻璃板中的一个的内表面的多个离散支架构件。
10.如权利要求9所述的气密密封的窗户组件，其中所述间隔物组件进一步包括连接到所述窗玻璃板中的另一个的内表面的多个离散支架构件以及设置在两个所述窗玻璃板的所述支架构件之间的间隔物板。
11.如权利要求1所述的气密密封的窗户组件，其中所述间隔物组件包括在制造所述窗玻璃板期间在所述窗玻璃板中的一个的内表面上形成的多个支架构件。
12.如权利要求1所述的气密密封的窗户组件，其中所述间隔物组件包括具有在其相对侧面上形成的、面向所述窗玻璃板的所述内表面的多个支架构件的板。
13.一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；
第二窗玻璃板，其由透明材料形成并具有周边；
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，所述间隔物组件包括第一层，所述第一层具有由透明材料形成的第一板状基底部分以及与所述基底部分一体形成的多个第一支架，所述支架横跨所述基底部分的至少一个表面设置并从所述基底部分的所述至少一个表面向外突出；以及
密封构件，其通过扩散粘结气密地连接在所述第一窗玻璃板的周边周围并通过扩散粘结气密地连接在所述第二窗玻璃板的周边周围，并在所述窗玻璃板之间产生气密的密封，由此在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间限定气密密封腔。
14.如权利要求13所述的气密密封的窗户组件，其中包括所述支架的所述间隔物组件的所述第一层由透明玻璃形成。
15.如权利要求13所述的气密密封的窗户组件，其中包括所述支架的所述间隔物组件的所述第一层由透明塑料形成。
16.如权利要求13所述的气密密封的窗户组件，其中所述间隔物组件的所述第一层的所述基底部分包括增强性能的涂层。
17.如权利要求16所述的气密密封的窗户组件，其中所述增强性能的涂层是低辐射涂层。
18.如权利要求16所述的气密密封的窗户组件，其中所述增强性能的涂层是U-V阻挡涂层。
19.如权利要求16所述的气密密封的窗户组件，其中所述增强性能的涂层是彩色染剂。
20.如权利要求16所述的气密密封的窗户组件，其中所述增强性能的涂层是电致变色涂层。
21.如权利要求13所述的气密密封的窗户组件，其中所述支架横跨所述基底部分的顶部和底部表面设置并从所述基底部分的顶部和底部表面向外突出。
22.如权利要求13所述的气密密封的窗户组件，其中所述间隔物组件进一步包括与所述第一层分离的第二层。
23.如权利要求22所述的气密密封的窗户组件，其中所述间隔物组件的所述第二层包括第二基底部分和与所述第二基底部分一体形成的多个第二支架，所述多个第二支架横跨所述第二基底部分的一个表面设置并从所述第二基底部分的一个表面向外突出，所述多个第一支架和所述多个第二支架通常在相对的方向上向外突出。
24.如权利要求23所述的气密密封的窗户组件，进一步包括设置在所述第一层和所述第二层之间的至少一个附加的分离材料层。
25.如权利要求13所述的气密密封的窗户组件，其中所述气密密封腔内的空气被至少部分地抽空。
26.如权利要求25所述的气密密封的窗户组件，其中所述气密密封腔内的所述空气是真空。
27.一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气密地密封到所述第一窗玻璃板；
第二窗玻璃板，其由透明材料形成并具有周边，所述第二窗玻璃板与所述第一窗玻璃板间隔开；
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气密地密封到所述第二窗玻璃板，且所述外边缘气密地连接到所述第一密封构件的所述外边缘；以及
所述第一密封构件和第二密封构件中的至少一个是顺从性的以实现所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的相对运动；
在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间形成气密密封腔。
28.如权利要求27所述的窗户组件，其中所述第一窗玻璃板使用扩散粘结工序气密地密封到所述第一密封构件。
29.如权利要求28所述的窗户组件，其中所述扩散粘结工序包括固态扩散粘结工序，所述固态扩散粘结工序包括用指定的表面压力将所述窗玻璃板和密封构件保持在一起在指定的高温下一段指定长度的时间，所述高温低于所述窗玻璃板和密封构件中的任一个的熔点。
30.如权利要求29所述的窗户组件，进一步包括在扩散粘结之前设置在所述第一窗玻璃板和所述第一密封构件之间的夹层材料。
31.如权利要求28所述的窗户组件，其中所述扩散粘结工序包括具有初始高温以及低于所述初始高温的随后的高温的瞬时液相扩散粘结，所述初始高温足以熔化所述窗玻璃板和密封构件中的任一个上的粘结材料，所述随后的高温允许所述粘结材料的凝固，所述随后的高温被维持直到所述粘结材料通过固态扩散而扩散到母材料中。
32.如权利要求31所述的窗户组件，进一步包括在扩散粘结之前设置在所述第一窗玻璃板和所述第一密封构件之间的夹层材料。
33.如权利要求27所述的窗户组件，其中所述第一窗玻璃板通过焊接工序的使用而气密地密封到所述第一密封构件。
34.如权利要求33所述的窗户组件，其中所述焊接工序使用焊料玻璃材料。
35.如权利要求27所述的窗户组件，进一步包括设置在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的第三窗玻璃板，使得所述密封腔被分成在所述第一窗玻璃板和第三窗玻璃板之间的第一腔以及设置在所述第二窗玻璃板和第三窗玻璃板之间的第二腔。
36.如权利要求35所述的窗户组件，其中所述第一腔与所述第二腔气密地密封。
37.如权利要求27所述的窗户组件，进一步包括
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；以及
所述间隔物组件相对于所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板中的至少一个浮动。
38.如权利要求37所述的窗户组件，进一步包括
观察区域，其被限定为横过所述窗玻璃板的中央，其中所述密封构件不妨碍通过所述窗户组件的可视性；以及
其中所述间隔物组件设置在所述窗玻璃板的周边周围并占据小于所述观察区域的10％。
39.如权利要求37所述的窗户组件，进一步包括
观察区域，其被限定为横过所述窗玻璃板的中央，其中所述密封构件不妨碍通过所述窗户组件的可视性；以及
其中所述间隔物设置在所述窗玻璃板之间并占据所述观察区域的至少10％。
40.如权利要求37所述的窗户组件，其中所述间隔物组件包括窗格条组件，所述窗格条组件包括多个水平的和竖直的窗格条。
41.如权利要求27所述的窗户组件，其中
所述第一密封构件和第二密封构件的所述内边缘每个都密封到相应的所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板的向内的表面；以及
所述密封构件的所述外边缘向外延伸而超过所述窗玻璃板的周边，以确定具有内腔的密封构件外形。
42.如权利要求41所述的窗户组件，进一步包括
间隔物锚定件，其设置在所述间隔物组件的所述周边并具有锚状外形；
所述锚状外形适合于装配在所述密封构件外形内，使得所述间隔物组件的横向运动基本上被所述间隔物锚定件限制。
43.如权利要求41所述的窗户组件，进一步包括
保持块，其包括底部部分、从所述底部部分向上伸出以在其间界定密封腔的提升部分、以及设置在所述提升部分的顶部的支撑表面；
所述保持块的尺寸形成为对着所述窗户组件的所述边缘装配，以便当所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板的所述边缘支撑所述支撑表面时，所述密封构件的向外延伸部分装配在所述密封腔内。
44.一种用于制造气密密封的多层窗户组件的方法，所述方法包括下列步骤
提供第一窗玻璃板和第一密封构件，所述第一窗玻璃板由透明材料形成并具有周边，所述第一密封构件具有内边缘和外边缘；
将所述第一密封构件的所述内边缘定位在所述第一窗玻璃板的所述周边周围；
用足够大的力将所述第一密封构件的所述内边缘压靠着所述第一窗玻璃板，以沿着第一接合区域在所述内边缘和所述窗玻璃板之间产生第一预定接触压力；
加热所述第一接合区域，以沿着所述第一接合区域产生第一预定的温度；
维持所述第一预定的接触压力和高温，直到在所述第一窗玻璃板的所述周边周围在所述第一密封构件和所述第一窗玻璃板之间形成扩散粘结；
提供第二窗玻璃板和第二密封构件，所述第二窗玻璃板由透明材料形成并具有周边，所述第二密封构件具有内边缘和外边缘；
将所述第二密封构件的所述内边缘定位在所述第二窗玻璃板的所述周边周围；
用足够大的力将所述第二密封构件的所述内边缘压靠着所述第二窗玻璃板，以沿着第二接合区域在所述内边缘和所述窗玻璃板之间产生第二预定接触压力；
加热所述第二接合区域，以沿着所述第二接合区域产生第二预定的温度；
维持所述第二预定接触压力和高温，直到在所述第二窗玻璃板的所述周边周围在所述第二密封构件和所述第二窗玻璃板之间形成扩散粘结；以及
将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，由此在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间界定气密密封腔。
45.如权利要求44所述的用于制造窗户组件的方法，进一步包括在将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的所述步骤之前，将间隔物组件定位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的步骤。
46.如权利要求44所述的用于制造窗户组件的方法，其中所述第一密封构件和第二密封构件在真空环境中密封在一起。
47.如权利要求44所述的用于制造窗户组件的方法，进一步包括在将所述第一密封构件和第二密封构件密封在一起之后，抽空在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的所述气密密封腔以产生真空的步骤。
48.如权利要求44所述的用于制造窗户组件的方法，进一步包括在将所述第一密封构件和第二密封构件密封在一起之后，用气体充满在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的所述气密密封腔的步骤。
49.一种用于制造气密密封的多层窗户组件的方法，所述方法包括步骤
提供由透明材料形成并具有周边的第一窗玻璃板；
提供具有内边缘和外边缘的第一密封构件；
将所述第一密封构件的所述内边缘在所述周边周围气密地密封到所述第一窗玻璃板；
提供由透明材料形成并具有周边的第二窗玻璃板，所述第二窗玻璃板与所述第一窗玻璃板间隔开；
提供具有内边缘和外边缘的第二密封构件；
将所述第二密封构件的所述内边缘在所述周边周围气密地密封到所述第二窗玻璃板；
将所述第二密封构件的所述外边缘气封地密封到所述第一密封构件的所述外边缘；以及
所述第一密封构件和第二密封构件中的至少一个是顺从性的，以实现所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间的相对运动；
由此在所述第一窗玻璃板和第二窗玻璃板之间形成气密密封腔。
50.如权利要求49所述的方法，其中气密地密封的所述步骤中的至少一个包括扩散粘结工序。
51.如权利要求50所述的方法，其中所述扩散粘结工序包括固态扩散粘结工序，所述固态扩散粘结工序包括用指定的表面压力将所述窗玻璃板和密封构件保持在一起在指定的高温下一段指定长度的时间，所述高温低于所述窗玻璃板和密封构件中的任一个的熔点。
52.如权利要求51所述的方法，进一步包括在扩散粘结之前，将夹层材料定位在所述第一窗玻璃板和所述第一密封构件之间。
53.如权利要求50所述的方法，其中所述扩散粘结工序包括具有初始高温以及低于所述初始高温的随后的高温的瞬时液相扩散粘结，所述初始高温足以熔化所述窗玻璃板和密封构件中的任一个上的粘结材料，所述随后的高温允许所述粘结材料的凝固，所述随后的高温被维持直到所述粘结材料通过固态扩散而扩散到母材料中。
54.如权利要求53所述的方法，进一步包括在扩散粘结之前，将夹层材料定位在所述第一窗玻璃板和所述第一密封构件之间。
55.如权利要求49所述的方法，其中气密密封的所述步骤中的至少一个包括焊接工序。
56.如权利要求55所述的方法，其中所述焊接工序使用焊料玻璃材料。
全文摘要
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。
文档编号E04C2/34GK101365850SQ200680024535
公开日2009年2月11日 申请日期2006年5月5日 优先权日2005年5月6日
发明者大卫·H·斯塔克 申请人:大卫·H·斯塔克