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

背景技术：

1、在一些情况下，液体透镜包括分层基板，其中第一(顶部)基板设置在第二(中心)基板上，第二(中心)基板包括通孔并设置在第三(底部)基板上。第一基板和第三基板将第二基板夹在中间，形成由通孔界定的空腔，以及空腔内的两种不同的液体。在一些情况下，液体透镜包括两种不同的液体，这两种液体通常不混溶并因此在两种液体之间形成弯月面(meniscus)。弯月面可用作操纵穿过弯月面的电磁辐射(诸如可见光或红外辐射)的透镜。弯月面以相对于通孔的角度接触第二基板的通孔。改变弯月面接触通孔的角度使弯月面的形状或位置或这两者改变，从而使弯月面操纵穿过的电磁辐射的方式改变。使液体受电场影响可以改变弯液面接触通孔的角度，这被称为电润湿。

2、液体透镜的分层基板被气密密封，使得液体不会逃逸。换言之，第一基板与第二基板接合在一起，并且第二基板与第三基板接合在一起。在一些情况下，激光用于在基板之间的界面处赋予热量，这在冷却之际在基板之间形成强无机接合。所赋予的热量高度局部化并迅速消散，因此不会降解可能对热敏感的液体。在一些情况下，激光形成以通孔为中心的同心接合。例如，激光可以在分配的空间内形成尽可能多的同心接合。同心接合是闭环的以提供气密密封。多于一个的同心接合被用于产生冗余，以防任何给定的同心接合具有可能以其他方式阻止气密密封的缺陷。经由激光形成这种接合的工艺有时被称为“激光辅助焊接”。

3、液体透镜尤其适用于电子设备，诸如平板电脑和智能手机。在一些情况下，液体透镜的空腔内的液体在第一基板、第三基板或这两者上施加压力。例如，液体温度的升高可导致液体膨胀。作为另一示例，如果电子设备掉落并撞击表面，则产生的颠簸可导致液体在基板上施加压力。电子设备制造商有时会指定液体镜头的爆破压力。爆破压力可以表示预期第一基板和/或第一基板与第二基板之间的接合应当失效的(例如，由液体施加的)最小内部压力。换言之，第一基板和/或接合不应当响应于液体施加的低于爆破压力的内部压力而失效。

4、然而，存在的问题在于，接合的属性可使得液体(i)导致第一基板在内部接合线处断裂，或者(ii)导致第一基板与第二基板之间的所有同心接合在同一事件中以快速顺序断裂。在任何一种情况下，液体透镜都变得不可操作。这些问题扩展到液体透镜以外的设备，包括设置在所接合的基板之间的液体(例如，气密密封设备)。

技术实现思路

1、本公开解决了经由激光围绕轴同心地形成的接合的问题，其中每个接合具有不同的接合强度，并且接合强度因变于距轴的距离而顺序地增加。换言之，从轴向外移动，接合的接合强度增加。接合强度被配置为使得来自设备(诸如液体透镜)的空腔内的液体的压力的增加导致接合而非第一基板爆破。此外，每个接合的强度和半径协作，使得接合中的所有接合在相同或大致相同的压力下失效。

2、根据本公开的第一方面，一种设备包括：第一基板；以及第二基板，第二基板经由多个接合与第一基板接合，该多个接合包括最内侧接合、最外侧接合和最内侧接合与最外侧接合之间的至少一个中间接合；其中接合的强度从最内侧接合到最外侧接合顺序地增加。

3、根据第二方面，第一方面，其中：每个接合包括不同的有效断裂韧性(kic)；最内侧接合包括最小有效断裂韧性(kic)；最外侧接合包括最大有效断裂韧性(kic)；并且至少一个中间接合中的每个接合的有效断裂韧性(kic)朝向最外侧接合增加。

4、根据第三方面，第一至第二方面中的任一项的设备进一步包括：第三基板，该第三基板与第一基板相对地接合至第二基板；由第一基板、第三基板和第二基板的通孔限定的空腔；以及设置在空腔内的液体；其中，每个接合的强度足够低，使得接合而非第一基板响应于液体在第一基板上施加压力而失效。

5、根据第四方面，第一至第二方面中的任一项的设备进一步包括：相对于第一基板接合至第二基板的第三基板；由第一基板、第三基板和第二基板的通孔限定的空腔；以及设置在空腔内的液体；其中，接合中的每一者被配置为在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。

6、根据第五方面，第三至第四方面中的任一项，其中：每个接合包括半径；并且接合的半径和强度被协同配置为使得每个接合在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。

7、根据第六方面，第三至第五方面中的任一项，其中接合失效处的压力为1mpa至3mpa。

8、根据第七方面，第一至第六方面中的任一项，其中第一基板和第二基板中的每一者包括从20℃至300℃的大于5ppm/℃的热膨胀系数。

9、根据第八方面，第一至第七方面中的任一项，其中：每个接合包括宽度，并且所有接合的宽度至少大致相等；相邻接合由间距间隔开，并且所有相邻接合之间的间距至少大致相等；并且间距与宽度之比为1至5。

10、根据第九方面，第一至第八方面中的任一项，其中设备是液体透镜。

11、根据第十方面，一种设备包括：第一基板；第二基板，第二基板经由多个接合与第一基板接合，该多个接合包括最内侧接合、最外侧接合和最内侧接合与最外侧接合之间的至少一个中间接合，第二基板包括通孔；第三基板，该第三基板与第一基板相对地接合至第二基板的；由第一基板、第三基板和第二基板的通孔限定的空腔；以及设置在空腔内的液体；其中，接合中的每一者被配置为在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。

12、根据第十一方面，第十方面，其中接合的强度从最内侧接合到最外侧接合顺序地增加；并且接合的半径和强度被协同配置为使得每个接合在由液体施加在第一基板之上的大致相同压力下失效。

13、根据第十二方面，第十至第十一方面中的任一项，其中：每个接合具有大致相同的宽度；每对相邻接合由大致相同的间距间隔开；并且间距与宽度之比为1至5。

14、根据本公开的第十三方面，一种制造设备的方法包括：指派最小爆破压力；确定在从足以在第一基板与第二基板之间形成接合的最小入射激光能量密度到在第一基板与第二基板之间形成弱于第一基板的接合的最大入射激光能量密度范围内的入射激光能量密度的范围；确定在从使用最小入射激光能量密度形成的最小接合强度到使用最大入射激光能量密度形成的最大接合强度的范围内的接合强度的范围；确定因变于所指派的最小爆破压力和所确定的接合强度的范围的接合半径的范围，接合的半径的范围从最内侧接合的最小半径到最外侧接合的最大半径；确定接合的数量，每个接合具有相等宽度和相邻接合之间的相等间距，使得间距与宽度之比为1至5；确定最内侧接合与最外侧接合之间的至少一个中间接合中的每一者的半径，半径因变于所确定的接合的数量和相邻接合之间的间距；确定因变于每个中间接合的所确定的半径的每个中间接合的强度；确定在入射激光能量密度的范围内对应于每个中间接合的因变于所确定的强度的入射激光能量密度；以及使用最小入射激光能量密度在最小半径处形成最内侧接合，使用最大入射激光能量密度在最大半径处形成最外侧接合，并且使用所确定的入射激光能量密度在所确定的半径处形成每个中间接合。

15、根据第十四方面，第十三方面，其中：(a)确定在从足以在第一基板与第二基板之间形成接合的最小入射激光能量密度到在第一基板与第二基板之间形成弱于第一基板的接合的最大入射激光能量密度范围内的入射激光能量密度的范围包括：确定在从足以在第一基板与第二基板之间形成接合的最小激光功率到在第一基板与第二基板之间形成弱于第一基板的接合的最大激光功率范围内的激光功率的范围；(b)确定在从使用最小入射激光能量密度形成的最小接合强度到使用最大入射激光能量密度形成的最大接合强度的范围内的接合强度的范围包括：确定在从使用最小激光功率形成的最小接合强度到使用最大激光功率形成的最大接合强度的范围内的接合强度的范围；(c)确定在入射激光能量密度的范围内对应于每个中间接合的因变于所确定的强度的入射激光能量密度包括：确定在所述激光功率的范围内对应于每个中间接合的因变于所确定的强度的所述激光功率；以及(d)使用最小入射激光能量密度在最小半径处形成最内侧接合，使用最大入射激光能量密度在最大半径处形成最外侧接合，并且使用所确定的入射激光能量密度在所确定的半径处形成每个中间接合包括：使用最小激光功率在最小半径处形成最内侧接合，使用最大激光功率在最大半径处形成最外侧接合，并且使用所确定的激光功率在所确定的半径处形成每个中间接合。

16、根据第十五方面，第十四方面，其中确定最小激光功率包括试图用各种激光功率形成接合，其中至少一个激光功率不足以形成接合，并且形成接合的最低激光功率是最小激光功率。

17、根据第十六方面，第十四至第十五方面中的任一项，其中确定最大激光功率包括(a)制备第一基板和第二基板的样品对，(b)堆叠每个样品对以形成第一基板与第二基板之间的界面，并且每个样品对的界面经受从最小激光功率向上的不同的激光功率，从而在每对的界面处在第一基板与第二基板之间形成平行且间隔开的接合的系列，(c)对于每个样品对，将楔形件放置在第一基板与第二基板之间，以及(d)对于每个样品对，将楔形件推近接合的系列，直到(i)最接近楔形件的接合变得未接合，或者(ii)第一基板断裂；以及使最靠近楔形件的接合变得未接合而非第一基板断裂的形成接合的系列的最高激光功率是最大激光功率。

18、根据第十七方面，第十四至第十六方面中的任一项，其中确定接合强度的范围包括(a)制备第一基板和第二基板的样品对，(b)堆叠每个样品对以形成第一基板与第二基板之间的界面，并且每个样品对的界面经受激光功率的范围内的不同的激光功率，以在第一基板与第二基板之间形成平行且间隔的接合的系列，(c)对于每个样品，将楔形件放置在第一基板与第二基板之间，(d)将楔形件推近由特定激光功率形成的接合的系列，(e)确定接合断裂处楔形件与最接近楔形件的接合之间的距离，以及(f)将所确定的距离相关为激光功率的函数；其中，所确定的距离在从与由最大激光功率形成的接合相关的最小距离到与由最小激光功率形成的接合相关的最大距离的范围内。

19、根据第十八方面，第十七方面，其中所确定的距离随着激光功率增大而减小。

20、根据第十九方面，第十六至第十八方面中的任一项，其中楔形件包括剃须刀片。

21、根据第二十方面，第十七至第十九方面中的任一项，其中确定接合强度的范围包括将接合的有效断裂韧性(kic)量化为所确定的距离的函数。

22、根据第二十一方面，第二十方面，其中将接合的有效断裂韧性(kic)量化为所确定的距离的函数包括使用数值模型，数值模型将接合的有效断裂韧性(kic)量化为所建模的楔形件导致接合断裂处的距离的函数。

23、根据第二十二方面，第二十一方面，其中数值模型使用所建模的楔形件的厚度、接合的宽度、相邻接合之间的间距、第一基板的厚度、第二基板的厚度、第一基板的杨氏模量、第二基板的杨氏模量、第一基板的泊松比、第二基板的泊松比、第一基板的剪切模量和第二基板的剪切模量作为变量。

24、根据第二十三方面，第二十二方面，其中数值模型针对形成裂纹处的假设距离的范围量化纵向开口和平面内剪切的应力强度因子，以及来自纵向开口和平面内剪切的应力强度因子的有效断裂韧性(kic)。

25、根据第二十四方面，第二十三方面，其中(a)确定在从足以在第一基板与第二基板之间形成接合的最小入射激光能量密度到在第一基板与第二基板之间形成弱于第一基板的接合的最大入射激光能量密度范围内的入射激光能量密度的范围包括：确定在从足以在第一基板与第二基板之间形成接合的最大激光速度到在第一基板与第二基板之间形成弱于第一基板的接合的最小激光速度范围内的激光速度的范围；(b)确定在从使用最小入射激光能量密度形成的最小接合强度到使用最大入射激光能量密度形成的最大接合强度的范围内的接合强度的范围包括：确定在从使用最大激光速度形成的最小接合强度到使用最小激光速度形成的最大接合强度的范围内的接合强度的范围；(c)确定在入射激光能量密度的范围内对应于每个中间接合的因变于所确定的强度的入射激光能量密度包括：确定在激光速度的范围内对应于每个中间接合的因变于每个中间接合的所确定的强度的激光速度；以及(d)使用最小入射激光能量密度在最小半径处形成最内侧接合，使用最大入射激光能量密度在最大半径处形成最外侧接合，并且使用所确定的入射激光能量密度在所确定的半径处形成每个中间接合包括：使用最大激光速度在最小半径处形成最内侧接合，使用最小激光速度在最大半径处形成最外侧接合，并且使用所确定的激光速度在所确定的半径处形成每个中间接合。

26、根据第二十五方面，第十三至第二十四方面中的任一项，其中确定接合半径的范围包括针对接合的有效断裂韧性(kic)的范围将每个接合爆破处的压力量化为接合的半径的函数。

27、根据第二十六方面，第二十五方面，其中数值模型针对接合的有效断裂韧性(kic)的范围将每个接合爆破处的压力量化为接合的半径的函数。

28、根据第二十七方面，第十三至第二十六方面中的任一项，其中接合的间距与宽度之比为1.75至3.5；并且接合的数量为至少5。

29、根据第二十八方面，第十三至第二十七方面中的任一项，其中确定每个中间接合的强度包括将中间接合中的每一者的有效断裂韧性(kic)量化为中间接合中的每一者的所确定的半径和所指派的爆破压力的函数。

30、根据第二十九方面，第二十八方面，其中数值模型针对接合的有效断裂韧性(kic)的范围将每个接合爆破处的压力量化为接合的半径的函数，并且根据模型，将中间接合中的每一者的有效断裂韧性(kic)量化为所确定的半径和所指派的爆破压力的函数。

31、根据第三十方面，第二十九方面，其中确定每个中间接合的强度包括对曲线图进行插值，曲线图针对接合的给定有效断裂韧性(kic)值将爆破压力绘制为接合的半径的函数。

32、根据第三十一方面，第十三至第三十方面中的任一项，其中确定对应于每个中间接合的入射激光能量密度包括(a)使用数值模型，数值模型将接合的有效断裂韧性(kic)量化为接合的半径和爆破压力的函数，以确定每个中间接合的断裂韧性(kic)，(b)使用数值模型，数值模型将所建模的楔形件导致接合断裂处的距离量化为接合的有效断裂韧性(kic)的函数，以确定因变于所确定的断裂韧性(kic)的中间接合中的每一者的距离，以及(c)实验地将距离相关为入射激光能量密度的函数，以确定因变于每个中间接合的所确定的距离的每个中间接合的入射激光能量密度。

33、根据第三十二方面，第三十一方面，其中将距离相关为入射激光能量密度的函数包括(a)制备第一基板和第二基板的样品对，(b)堆叠每个样品对以形成第一基板与第二基板之间的界面，并且每个样品对的界面经受入射激光能量密度的范围内的不同的入射激光能量密度，以在第一基板与第二基板之间形成平行且间隔开的接合的系列，(c)对于每个样品，将楔形件放置在第一基板与第二基板之间，(d)将楔形件推近由特定入射激光能量密度形成的接合的系列，(e)确定接合断裂处楔形件与最接近楔形件的接合之间的距离，以及(f)将所确定的距离相关为入射激光能量密度的函数。

34、根据第三十三方面，第十三至第三十二方面中的任一项，其中最小爆破压力为至少1mpa。

35、根据第三十四方面，第十三至第三十二方面中的任一项，其中最小爆破压力为至少2mpa。

36、根据第三十五方面，第十三至第三十二方面中的任一项，其中最小爆破压力为2mpa至3mpa。

37、根据第三十六方面，第十三至第三十五方面中的任一项，其中入射激光能量密度针对从最内侧接合到最外侧接合的每个接合顺序地增加。

38、根据第三十七方面，第十三至第三十六方面中的任一项，其中所形成的接合围绕轴是同心的。

39、根据第三十八方面，第十三至第三十七方面中的任一项，其中接合的强度从具有最小强度的最内侧接合到具有最大强度的最外侧接合顺序地增加。

40、根据三十九方面，第十三至第三十八方面中的任一项，其中设备是液体透镜；并且第一基板和第二基板都是玻璃。

41、以下的详细描述将描述附加的特征和优点，根据该描述这些特征和优点部分地对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，或者可通过实施本文所述的实施例来认识到，包括以下详细描述、权利要求书以及附图。

42、应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者仅仅是示例性的，并旨在提供用于理解权利要求本质和特性的概览或框架。附图被包括以提供进一步理解，并且被收入并构成本说明书的一部分。附图图示一个或多个实施例，并与说明书一起用来解释各实施例的原理和操作。