玻璃晶片和用于压力传感器的玻璃元件的制作方法

本发明通常涉及一种用于生产用在压力传感器、例如压阻式或电容式压力传感器、优选地压阻式压力传感器中的玻璃元件的玻璃晶片，一种用在压力传感器中的玻璃元件以及一种用于生产这种玻璃元件和玻璃晶片的方法。另一方面涉及包括这种玻璃元件或借助这种玻璃元件可获得的压力传感器。

背景技术：

1、微机电(或mems)压力传感器包括通过压力可弹性变形的硅薄膜。这种硅膜通常布置在绝缘体或半导体材料、例如硅的基底。基底具有开口，通过该开口流体、如气体或液体可以进入压力传感器的测量腔。压力从两侧作用在膜上，一侧是参比压力，而膜面向测量腔的一侧是可变压力，参比压力既可以是固定的也可以是可变的。如果膜两侧的压力彼此不同，则膜发生变形。在膜中测引入量电阻器，其在变形时改变电阻(所谓的压阻电阻器)。它们以所谓的惠斯通电桥电路的形式电布置。当膜变形时，电桥电路的电压发生变化。电桥电压的这种可测量变化与压差大致成正比。

2、替代地，也可以电容地测量压差。在此情况下，在硅中并非引入电阻器，而是用于测量电容、即电容器功能的微机械结构。可以使用绝缘材料、如玻璃或半导体材料、如硅作为这种压力传感器的基底材料。为了减小部件的尺寸，尽可能使用厚度小于1mm、例如在200μm和900μm之间的范围、特别是例如800μm或400μm的薄基底元件。然而，可能还需要更厚的基底，以确保mems部件与载体材料最佳的热解耦。这些可以为至多3.5mm厚。

3、在基底材料中引入的开口的确切设计是可变的。通常，这些开口具有圆形横截面，其中横截面开口的大小可以随基底材料的厚度而变化。例如，横截面开口可以具有截锥形状，即在圆形横截面形状的情况下开口的壁相互倾斜。开口的截棱锥形状也是已知的。

4、日本专利申请jp s57-128074a公开了一种压力传感器，其中基底材料由具有一定晶体取向的单晶硅形成。基底中的开口通过单晶的各向异性蚀刻获得。取决于单晶基底材料的确切取向，可以获得不同几何形状的开口，因此除具有圆形横截面的开口外，还可以获得具有角横截面区域的开口。

5、美国专利申请us 2011/0000304 a1公开了一种包括玻璃基底的压力传感器，其中玻璃基底中的开口具有不同的直径，使得在硅膜方向上的开口直径大于面向金属基底的开口直径。没有公开在玻璃材料中产生不同直径的方法。

6、美国专利申请us 2006/0288793 a1公开了一种包括压力传递凝胶的压力传感器，其中在由压力传感器覆盖的玻璃基底中，玻璃基底的厚度与在玻璃基底中引入的开口之间存在一定比例。通过提供足够的开口直径同时仅获得小的玻璃基底厚度，这有助于防止凝胶导致的硅膜变形，其特别是由在温度波动期间凝胶的膨胀导致的。

7、美国专利申请us 2995/0172724 a1公开了一种具有玻璃基底的压力传感器。玻璃基底包括开口，其尺寸随玻璃基底的厚度而变化。例如，开口可以具有截锥或截棱锥形状。在此情况下，背对压力传感器膜的玻璃基底侧的开口尺寸小于朝向硅膜的玻璃基底侧的开口尺寸。原因在于，防止或至少最小化污染物引入测量腔并且由此篡改压力测量。例如，可以通过ussl(超声波振荡研磨)在玻璃基底中引入开口。

8、玻璃基底中开口的尺寸随玻璃基底的厚度变化在日本专利申请jp h09-126924a中也有描述。开口通过蚀刻方法产生。背对硅膜的玻璃基底侧的开口尺寸大于面向硅膜的玻璃基底侧的开口尺寸。这旨在提高玻璃基底中开口的机械稳定性，并防止玻璃基底中开口的边缘在背对硅膜的侧断裂。

9、美国专利us 9,470,593 b2公开了一种压力传感器，其中盖或帽可以由玻璃制成并具有开口，其中开口可以具有任何形状和尺寸，使得流体可以通过开口到达晶片。

10、此外，美国专利申请us 2009/0096040 a1公开了一种具有优化的传感器几何形状的传感器。

11、因此，从现有技术已知用于压力传感器应用的基底非常不同的设计。已经表明，基底中开口的确切设计对压力传感器的机械稳定性和/或可靠性有显著影响。例如，开口的尺寸、侧壁或侧面的倾斜角以及这些侧壁或侧面的表面设计例如在润湿性和/或涂覆性方面具有特殊作用。精确调整玻璃基底的侧面或侧壁的表面特性，例如在优选地高度可重复的方法中、优选地与晶片或片材中开口的几何形状设计相结合、例如以开口的至少一个边缘至少部分地是直的形式，在此可以为改善已知的压力传感器作出决定性贡献。

12、因此，需要用于压力传感器的玻璃元件或用于生产玻璃元件的玻璃晶片，其至少减少了现有技术已知的缺点。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种玻璃晶片或用在压力传感器中的玻璃元件，其进一步提高了压力传感器的机械稳定性和/或可靠性。其他方面涉及一种用于生产玻璃元件的方法以及包括这种玻璃元件的压力传感器。

2、压力传感器的稳定性和/或可靠性的提高在此不仅可以是机械稳定性并且因此例如压力传感器使用寿命的提高，而且通常包括其它方面，例如由传感器产生的信号的均匀性和/或稳定性的提高。

3、本发明的目的通过独立权利要求的主题实现。优选的和具体的实施例见从属权利要求和本发明的进一步公开。

4、因此，本发明涉及一种用于生产用在压力传感器、例如压阻式或电容式压力传感器、优选地压阻式压力传感器中的框形玻璃元件的玻璃晶片，包括板状玻璃基板和至少一个从板状玻璃基板的一个表面延伸到板状玻璃基板的另一表面的开口，其中开口具有带有横截面区域的横截面，其中横截面区域由至少一个具有优选地至少10μm、优选地至少20μm、特别优选地至少100μm最小长度的直线部分限制，其中开口具有侧面，侧面具有优选地由不等于0的以下公式确定的偏度ssk表征的表面：

5、(1)

6、其中偏度ssk的量优选地为至少0.001且更优选地至多5，其中特别优选地，偏度在侧面的平面区域中、优选地在对应于直线部分的区域中确定。

7、在以上公式中，sq是表面的均方粗糙度或rms值。a是用于确定偏度的积分区域的面积。z(x，y)是坐标x，y处表面轮廓的相应高度值。高度值相对于表面轮廓的高度值的算术平均值给出。因此，如果表面轮廓的点高于平均值，则相关的值z(x，y)为正，如果该点低于平均值，则相关的z(x，y)为负。在表面上的实际测量中，代替计算积分，可以在离散点处确定表面轮廓。然后，积分可以由总和代替，而面积由被加数或测量点的量代替。ssk的结果为：

8、(2)

9、偏度优选地通过白光干涉测量法(缩写为wli)确定。例如，可以通过zygo公司的白光干涉仪、例如干涉仪zygo newview进行这种测量。使用zygo mxtm软件以适当的放大倍数(20倍放大物镜及0.5倍变焦)记录和评估数据。为了提高评估的准确性，软件用于限制评估区域(所谓的掩码)，由其可以排除不可测量的区域。根据要求在此选择尺寸740μm*320μm或740μm*520μm的矩形测量区域。ssk的值根据以下公式或以上给出的公式(1)确定：

10、

11、值sq可以根据以下公式计算：

12、(3)

13、因此，该值是高度的平方根平均值。对于其确定，除了积分外，可以借助于求和通过多个离散测量点进行计算：

14、(4)

15、优选地，偏度的量为至少0.002、更优选地至少0.003、更优选地至少0.004且最优选地至少0.01。

16、根据优选的实施例，偏度的量为至多2.0、更优选地至多1.5。

17、特别地，偏度的量可以在0.003和5之间、优选地在0.004和2.0之间、更优选地在0.01和1.5之间。

18、特别地，根据一实施例，偏度可以大于0。在这种情况下，表面形成为以凸起为主要特征的表面。具有并排的突出物的表面有利于流体流过，因为凹槽配置在孔壁处实现了湍流边界层设置。其作用如同流体粘度局部增加，并有利于相邻的层流。

19、在这种情况下，偏度优选地为至少0.001且优选地至多5。优选地，偏度为至少0.002、特别是至少0.003、优选地至少0.004且最优选地至少0.01。进一步优选地，偏度为至多2.0、优选地至多1.5。

20、在此偏度优选的范围在至少0.003和至多5之间、特别是在至少0.004和至多2.0之间、更优选地在0.01和1.5之间。

21、根据另一实施例，偏度可以小于0。在这种情况下，表面以凹陷为主要特征。在这种情况下，表面没有狭窄的凹陷，其也可以称为凹槽。特别是在施加压力的负载情况下，这导致凹槽效应减小，其提高了部件强度。

22、在这种情况下，偏度优选地为至多-0.001且进一步优选地至少-5。优选地，偏度为至多-0.002、特别是至多-0.003、优选地至多-0.004且最优选地至多-0.01。进一步优选地，偏度为至少-2、优选地至少-1.5。

23、在此偏度优选的范围在至多-0.003和至少-5之间、特别是在至多-0.004和至少-2.0之间、更优选地在-0.01和1.5之间。

24、在本发明的内容中，适用以下限定。

25、在本发明的内容中，玻璃基板理解为由玻璃状材料制成或包括玻璃状材料的产品。玻璃状材料通常理解为一种无机的无定形材料，其特别是在熔融工艺中由混合物熔融。熔融工艺之后可以是所谓的热成型工艺，以便例如获得由玻璃状材料制成或包括玻璃状材料的片或板(例如玻璃片或玻璃板)。本领域已知的热成型工艺包括例如拉伸、轧制或浮法。因此，本发明范围内的玻璃基板可以形成为例如玻璃板或玻璃片。特别地，在本发明的内容中，玻璃状材料可以是所谓的硼硅酸盐玻璃或包括硼硅酸盐玻璃。

26、表面平的区域或一般区域理解为未弯曲的表面区域或一般区域。然而，平的区域可以特别设计为使得其具有粗糙度。这意味着本发明意义上平的区域理解为不是理想地平的或光滑的。相反，本发明意义上平的区域可以特别是由至少一个直线部分限制的区域。

27、玻璃基板优选地是透明的，其中透明度在此涉及在380nm至780nm波长范围、即在可见光范围的电磁辐射。

28、玻璃基板可以特别是板状的。这理解为玻璃基板在笛卡尔坐标系的第一方向上的横向尺寸(其也可以理解为玻璃元件的厚度)是在笛卡尔坐标系的垂直于第一方向的另外两个方向上的横向尺寸(其也可以理解为玻璃元件的长度和宽度)的至多五分之一。换句话说，玻璃基板的厚度分别是长度和宽度的至多五分之一。玻璃基板的长度和宽度明显超过厚度的五倍的实施例也是可能的。在这种情况下，玻璃基板形成为非常长且宽的薄板、例如薄玻璃板或薄玻璃带。在本技术的内容中，带是长度明显大于宽度、例如大一个数量级的成型体。如果长度和宽度具有相同的数量级，则其通常称为板。如果玻璃基板是圆形的，则玻璃基板的直径代替长度和宽度。

29、横向尺寸在此涉及玻璃基板的表面彼此之间的距离。换句话说，玻璃基板是玻璃状材料的成型体或包括玻璃状材料。如果在本发明的内容中谈到玻璃基板的表面以及相应地玻璃晶片或玻璃元件的表面，除非另有明确说明，否则这些表面加起来占成型体总表面的50％以上。在板状玻璃基板的情况下，这些表面(其也可以称为主面)是由玻璃基板的长度和宽度限定的区域，或者在圆形或椭圆形玻璃元件的情况下是两个圆形面或两个椭圆面。玻璃基板的主面也可以称为侧。取决于玻璃基板的确切布置或玻璃晶片或玻璃元件的相应形式，这些面在玻璃基板(或晶片或玻璃元件)水平放置的情况下也可以例如称为顶面和底面，或在垂直放置的情况下也称为正面和背面。

30、通常，玻璃基板的表面基本上彼此平行地布置，即玻璃基板也可以在几何上描述为薄的、可能地细长的长方体或薄的圆柱体或通常描述为具有任何基本平面的薄棱柱。表面基本上平行地布置理解为表面彼此之间成至多5°的角度，并且优选地在通常的制造公差内彼此平行地布置。

31、玻璃晶片(或玻璃元件晶片)理解为包括玻璃基板和至少一个开口的成型体。换句话说，玻璃基板可以理解为没有开口的玻璃板，而玻璃晶片理解为包括若干开口的玻璃板。本发明意义上的玻璃元件通常包括仅一个开口并且小于玻璃晶片，特别地，玻璃元件可以从玻璃晶片分离获得。如果谈及玻璃元件或玻璃晶片的表面，则显而易见的是，其是玻璃晶片包括的玻璃基板的表面。同样，玻璃基板、包括玻璃基板的玻璃晶片和通过分离从玻璃晶片获得的玻璃元件的厚度也是相同的。类似地，玻璃基板、玻璃元件和玻璃晶片的玻璃状材料的化学成分是相同的。

32、在本发明的内容中，从玻璃元件(或玻璃晶片)的一个表面延伸到玻璃元件(或玻璃晶片)的另一表面的开口理解为玻璃元件或玻璃晶片或玻璃基板中连续的凹口。换句话说，在开口区域中没有布置玻璃状材料。因此，开口也可以称为通道或孔。因此，包括这种开口的玻璃元件是框形的。这意味着玻璃状材料包围或围绕开口。在此情况中，框形玻璃元件下特别理解为框形玻璃元件恰好包括一个开口。

33、几何上，开口可以描述为具有一个或任选地两个对应于玻璃元件或玻璃晶片相应侧上的开口横截面的底面以及对应于玻璃元件/玻璃晶片厚度的高度的空心体。开口的底面也称为横截面区域。如果两个底面尺寸相同，也可以说开口具有横截面区域。如果谈及横截面区域的尺寸，在开口的横截面区域的尺寸随高度变化的情况下，通常可以给出横截面区域的平均值。通常，开口可以描述为棱镜或圆锥形式的空心体，或者在开口的横截面区域的尺寸随高度变化的情况下描述为截棱锥，或者在横截面区域的尺寸在玻璃元件表面的方向上逐渐增加的情况下描述为截锥。横截面区域的形状理论上也可以变化。然而，从工艺和制造的角度来看，优选的是，横截面区域的形状保持相同而只有尺寸变化。

34、开口还由侧面、即开口的壁限制，其由玻璃元件/基板的玻璃状材料形成。对于开口设计为棱镜的情况，侧面对应于棱镜面，或者取决于确切设计对应于截棱锥面、圆锥面或截锥面。可以想象侧面更复杂的几何设计，但由于工艺和制造原因不是优选的。

35、通常，横截面区域原则上可以具有任何形状，并且例如，具有圆形横截面区域的实施例原则上是可以想象的。然而，在本发明的内容中有利的是，横截面区域形成为使得其由具有优选地至少10μm、优选地至少20μm或甚至特别优选地至少100μm最小长度的直线部分限制。特别是对于玻璃元件用在压力传感器中，这样的设计可以是有利的。因为已经表明，以此方式，即特别是当膜的形状优选地尽可能通过下面的开口重塑(nachgeformt)时，在压力传感器的测量腔内避免压力峰值，因此硅膜上的负载更加均匀，特别是硅膜上的负载随时间更加均匀。换句话说，横截面区域的这种设计可以至少减少随时间的压力波动。由于硅膜上较低的机械负载，这可以有利地延长配备这种玻璃元件的压力传感器的使用寿命。原则上，使用开口的非圆形横截面元件设计导致可以有利地控制膜上的振动模式，即控制振动的位置和强度。即使非常小的直线部分也可以在此做出贡献：直线部分的最小长度为至少10μm、优选地至少20μm。甚至至少100μm的长度是可能的，其中优选地，长度为至多2mm、更优选地至多1.7mm。

36、特别地，已经表明，具有非圆形横截面区域、例如有角的横截面区域的开口具有优势，特别是在压力传感器中使用玻璃晶片或玻璃元件时。通常，这种压力传感器、例如电容式或压阻式压力传感器的硅膜中的测量腔通常也是有角的、通常方形的结构。测量腔的横截面大于玻璃元件中开口的横截面。事实证明，通过有角的开口、特别是其横截面与腔的横截面相似、例如具有相应形状的开口，在施加压力时所得表面负载较低。这是有利的，因为以此方式，在硅膜和玻璃元件之间的结合界面上的负载较低，因此它们不容易分离。换句话说，这种压力传感器具有更高的破裂压力稳定性，因此它们可以在更高的压力使用。

37、在此，在计算中显示了以下相关性：

38、-硅膜下的玻璃元件的所得自由区域越大，即测量腔中存在的未与硅膜结合的玻璃区域越多，具有圆形横截面和非圆形横截面(即具有至少一个直线部分的横截面区域的横截面)的开口之间的差异就越小。相反，这意味着尤其是在小的所得自由区域的情况下，横截面区域的直线部分或横截面区域的有角设计是特别重要的。

39、-所得自由区域越大，施加压力时所得表面负载就越大，从而有效力就越大。

40、-在传感器中施加的压力越大，只有很小的所得自由区域就越好。这是因为结合界面上更低的负载。

41、通常，当横截面几何形状从圆形变为有角时，即当从直径x的圆形横截面区域变为边缘长度x(其对应于圆形横截面区域的直径x)的至少近似的方形横截面区域时，所得自由区域小约27％。特别是对于小的所得自由区域，这对有效力有显著影响。

42、对于高压应用、即设计为用于至少30bar或更高压力的压力传感器，这是特别重要的。

43、上面提到的所得自由区域(或所得区域)是腔的横向尺寸与玻璃元件中开口的横向尺寸之间的差。

44、这由下表中的示例计算示出。在此使用的计算示例是边缘长度1.18mm的方形腔。

45、

46、

47、因此，对于玻璃元件中开口同样是方形横截面区域的方形腔的情况，有效力比圆形横截面区域的情况低14％。在小的所得自由区域或者特别是腔的横截面区域与开口的横截面区域之比很小、例如小于10或小于5的情况下，这种有利的性质特别重要。

48、为此，上表中计算了腔/开口(对于圆形开口)或腔/开口□(对于有角、在此情况下甚至方形开口)相应的面积比。通过获得的面积彼此之间很小的比，如上所述，在非圆形开口的情况下，有效力的差在两位数百分比范围内产生。

49、对于更大的面积比这不太明显。

50、这可以例如从下表中列出的数据看出：

51、

52、因此，在上述示例中，与圆形横截面区域相比，有角的横截面区域的优势不再明显，而是，在每种情况约6mm2的整体大的所得自由区域，有效力只有很小的差异。

53、换句话说，当腔的横截面区域与开口的横截面区域之比很小、即优选地小于10、特别是小于5时，在横截面区域从圆形几何形状变为非圆形几何形状时，获得特别好的效果。在上面两个表中的第一个中，效果特别明显，在此腔和开口的横截面区域之比甚至小于3。

54、在本发明的内容中，通过下面的开口优选地尽可能重塑膜的形状理解为膜的形状对应于开口的形状到膜和开口的纵横比基本相同的程度。基本相同的纵横比在此理解为膜和开口的横截面区域的尺寸可以偏离和/或膜和开口的角半径可以任选地偏离。然而，除了这些偏离外，根据该实施例，开口的横截面区域的形状对应于膜的形状。根据玻璃晶片的一实施例，膜、例如硅膜的形状通过下面的开口重塑，使得膜、例如硅膜的形状对应于开口的形状到膜、特别是硅膜和开口的纵横比相同的程度。

55、可能特别有利的是，横截面区域由两个或多个直线部分、例如四个直线部分限制。特别地，横截面区域可以是多边形形式。优选地，横截面区域为矩形或方形。以此方式，在配备这种玻璃元件的压力传感器的测量腔内可以实现特别均匀的压力分布。横截面区域的多边形、例如矩形或方形设计在此也可以理解这种多边形的角是或至少可以是圆角。

56、此外，已经表明，有利的是，侧面具有优选地由根据以下公式确定的不等于0的偏度ssk表征的表面：

57、

58、其中偏度ssk的量优选地为至少0.001且特别优选地至多5，其中优选地，偏度的量为至少0.002、更优选地至少0.003、更优选地至少0.004且最优选地至少0.01，和/或偏度的量为至多2.0、更优选地至多1.5，

59、其中sq是表面的均方粗糙度或rms值，a是用于确定偏度的积分区域的面积，z(x，y)是坐标x，y处表面轮廓的相应高度值，其中高度值相对于表面轮廓的高度值的算术平均值给出，并且其中，如果表面轮廓的点高于平均值，则相关的值z(x，y)为正，如果该点低于平均值，则相关的值z(x，y)为负。

60、优选地在侧表面平的区域中、优选地在对应于直线部分的区域中确定偏度。对应于直线部分的区域可以与侧面平的区域相同或部分相同。取决于开口的确切设计，对应于直线部分的区域例如也可以理解为侧面平的区域的一部分。例如，对于开口的横截面的形状对应于矩形、例如带有圆角的矩形的情况，侧面平的区域由四个矩形形成，这也可以理解为棱镜面。偏度在此特别是在面的这些矩形之一中确定，其中这些矩形也可以分别分配给开口的横截面区域的直线部分。

61、换句话说，根据本发明，在玻璃元件中优选地产生开口的表面或表面区域，其具有不对称或不均匀分布的凸起或凹陷。对于在压力传感器中使用由根据本发明实施例的玻璃晶片生产的框形玻璃元件，这可能是特别有利的。这是因为，通过凸起或可能的凹陷的不对称或不均匀分布，可以产生或特异性影响流体、例如液体和气体的湍流和层流分量朝例如功能性硅mems膜的分布。

62、因此，表面在至少一个区域中的限定设计可以增加和减少开口的流动阻力：

63、类似于鲨鱼皮的生物学示例，沿流动方向的结构具有显著降低流动阻力的潜力。这样的表面提供了改善传感器动态响应的潜力。

64、横向于流动方向的结构或不规则结构增加了流动阻力。在传感器上的外部压力骤增的情况下，以此方式设计的表面导致流体仅缓慢地流入传感器(或测量)腔中，这意味着与非结构化表面相比，传感器膜受到更少的突然负载。

65、当传感器上的压力突然降低时也发生同样的效应，与非结构化表面相比，通过横向于流动方向的结构化表面，介质缓慢地从腔中逸出，并且传感器上的动态负载减小。

66、通过这两种效应的结合，可以针对性地调整振荡腔-传感器膜系统的阻尼、例如特定地改变系统的固有振荡，以延长传感器的使用寿命或在某些频率范围中实现特别高的信号质量。

67、还可以想象壁表面的不对称结构，这意味着在一个方向上高的流动阻力，但在另一个方向上明显更低。

68、除了流体由于膜的运动进入腔外，也不应忽视由于介质的可压缩性的波动现象。

69、在脉冲状负载的情况下，压缩波或稀释波通过开口到达传感器膜。其在腔内反射，从而导致传感器膜上的高频负载，其幅度与压力突变本身具有相同的数量级。

70、开口表面的目标性结构的优点是，波已经在开口内被漫反射，类似于录音棚或音乐厅中的漫反射器，由此压力在传感器膜本身处的增加的脉冲较小。

71、有利的是存在最小的偏度，即侧面的表面至少在一个区域中具有高度和深度的不均匀分布。然而，可以有利的是，分布没有大幅倾斜，否则不利的流动分量可能占主导。

72、在产生开口时，通过工艺参数可以针对性调整开口侧壁或侧面的表面形态的特征。

73、根据一实施例，表面形成为使得其主要具有凹陷(“谷”)。在这种情况下，偏度小于0。根据另一实施例，还可以主要存在山(“丘”)，因此ssk大于0。

74、在上面的公式中，sq是高度的均方根，其根据以下公式计算：

75、

76、a是测量区域的面积，x和y是所考虑区域的(测量区域)面积坐标，z表示高度。偏度(或斜度)ssk表示平均高度周围的表面高度分布的对称程度。因此，它可以理解为表面形态是“谷”或凹陷还是凸起占主导的量度。如果凸起和凹陷相等地分布，则偏度值为0。对于主要是凹陷的表面的情况，ssk为负值。如果凸起占主导，则ssk为正，即值大于0。优选地，在大于0.1mm2且优选地小于3mm2的测量区域内确定偏度。

77、本发明指涉及开口侧面的内表面的形态，其中这种特定的形态优选地存在于侧面的表面的至少一个区域中、优选地与横截面区域的至少一个直线部分相关的区域中，由于结构化过程产生。结构化技术多种多样，用于此的参数也是如此。取决于应用，内表面必须具有不同的特性。

78、优选地获得开口侧面的表面，其主要特征为凹陷，偶尔也是凸起，特别是设置圆顶状、即半球状的凹陷或凸起。令人惊讶地，已经表明，这种表面调整导致玻璃元件的机械稳定性提高。认为这是由于这样的事实：在根据本发明的开口的侧面中或上，在表面处可以获得特别有利的结合状态，其例如通过表面基本的化学去除可获得。换句话说，这意味着侧面的表面的特征在于，已经破坏了玻璃网络仅弱的化学脆弱的键，而强的键最初得以保留，从而导致玻璃元件整体良好的机械稳定性。特别地，以此方式可以至少减少在开口中发生破裂(ausmuschelungen)。

79、通过工艺参数可以针对性地调整圆顶状内壁结构的特性。在框形玻璃元件示例性应用在压力传感器中的情况下，已经表明，凸起和谷的不对称/不均匀分布可能具有流体力学优势，例如在液体和气体的湍流和层流分量朝功能性si-mems膜分布中。如上所述，开口的定制内壁结构也可能在某些频率范围中产生信号放大。也可能是，可以至少抑制某些频率范围，从而导致更低的信号噪声。

80、根据一实施例，横截面区域由至少两个直线部分限制，其中直线部分形成曲率半径至少10μm、优选地至少20μm、更优选地至少50μm且优选地至多1000μm、优选地至多500μm、更优选地至多250μm、更优选地至多150μm、特别地至多130μm、最优选地至多100μm的角。这是有利的，因为以此方式可以抑制安装在压力传感器中的这种玻璃元件的横截面区域的角处的压力峰值。

81、根据另一实施例，玻璃基板包括具有至少50wt％、优选地至少55wt％、特别优选地至少70wt％、最优选地至少78wt％的sio2的玻璃，其中玻璃的sio2含量限制为优选地至多85wt％、优选地至多83wt％。换句话说，玻璃形成为优选地高sio2玻璃。这是有利的，因为以此方式获得了易于例如通过氢氧化钾以特别有效的方式进行蚀刻工艺的玻璃。因此，可以以特别简单的方式在这样的玻璃或玻璃元件或玻璃晶片或玻璃基板中产生开口侧面有利的表面结构。然而，玻璃的sio2含量不宜太高，否则会降低玻璃的熔融性。因此，玻璃的sio2含量优选地受到限制，并且根据一实施例为至多85wt％、优选地甚至至多83wt％。通过在上述限制内调整sio2含量，玻璃基板易于进行有效的蚀刻工艺，同时可以通过经济的制造工艺生产。

82、根据另一实施例，玻璃基板(或以相应的方式，玻璃元件或玻璃晶片)包括具有至少1.5wt％、优选地至少2.0wt％、更优选地至少2.5wt％、非常特别地至少5wt％的b2o3的玻璃，其中玻璃的b2o3含量优选地限制为至多15wt％。b2o3是一种通常提高玻璃的耐化学性的玻璃组分。此外，一定的b2o3含量降低玻璃的熔点，从而提高了熔融性。这对于具有高sio2含量的玻璃是特别有利的。因此，根据一实施例，玻璃或包括这种玻璃状材料的玻璃基板包括至少1.5wt％、优选地至少2.0wt％、特别优选地至少2.5wt％、非常特别地至少5wt％的b2o3。如果可获得自玻璃基板或包括玻璃基板的玻璃元件用在腐蚀性介质与玻璃或玻璃元件接触的压力传感器中，则这是特别有利的。

83、另一方面，玻璃中太高的b2o3含量是不利的，因为这导致玻璃的可蚀刻性降低，从而减慢玻璃元件的生产并且是不经济的。因此，玻璃的b2o3含量优选地受到限制，并且根据另一实施例为不超过15wt％。

84、根据另一实施例，玻璃基板包括具有至少2wt％的al2o3的玻璃，其中玻璃的al2o3含量优选地限制为最大25wt％。

85、al2o3是优选的组分，因为al2o3是一种特别是在硼硅酸盐玻璃中防止离析的组分，因此有利于支持玻璃的可生产性。因此，根据一实施例，玻璃或包括这种玻璃的玻璃元件包括至少2wt％的al2o3。然而，玻璃或玻璃元件中太高的al2o3含量是不利的，因为al2o3是一种降低玻璃的耐化学性、特别是耐酸性的组分。如果玻璃或包括这种玻璃的玻璃元件在使用期间与腐蚀性介质接触，如压力传感器例如在排气区域中的情况下，则尤其是不利的。因此，玻璃的al2o3含量不应超过25wt％。

86、根据另一实施例，横截面区域具有在至少0.04mm2和至多2.7mm2之间的平均面积。以此方式，紧凑、即小型且节省空间的压力传感器设计是可能的。因此，这种横截面区域的等效直径可以例如在0.3mm和0.9mm之间。

87、根据另一实施例，玻璃晶片包括多个开口，其中开口之间的腹板宽度为至少0.3mm、优选地至少0.5mm且优选地至多7mm、优选地至多5mm。这是有利的，因为以此方式可以同时有效地产生多个开口。通用形式的玻璃晶片也易于在既定方法中处理和输送。

88、结构化玻璃晶片或片材的空间利用率、即实现尽可能多的单个元件在许多应用中至关重要，因为这与成本相关。已经表明，与具有相同面积的圆形孔相比，使用近似方形或矩形孔、例如带有圆角的方形或矩形孔可以导致大几个百分点的许多单个元件。

89、根据另一实施例，在包括多个开口的玻璃晶片中，玻璃元件的开口与总面积之比在0.1％和12％之间、优选地在0.2％和10％之间。这确保了玻璃晶片对于传统处理工艺足够的稳定性。

90、根据另一实施例，玻璃元件或玻璃晶片的厚度在至少200μm、优选地至少300μm和至多3500μm、优选地至多3000μm、更优选地至多2000μm、最优选地至多1800μm、最好至多1000μm之间，使得玻璃元件/玻璃晶片的厚度与横截面区域的平均横向尺寸、例如等效直径之比在至少0.33和至多3之间。一方面，玻璃元件或玻璃晶片的厚度是玻璃元件或玻璃晶片的机械稳定性的决定性因素，因此不宜太小以避免玻璃破裂增加。另一方面，出于成本和重量原因以及为了实现小型部件、例如压力传感器，厚度不宜太大。此外，已经表明，当玻璃元件的厚度与横截面区域的平均横向尺寸形成一定的比时，压力传感器的机械稳定性以及这种压力传感器的测量数据的质量可以进一步提高。例如，在横截面区域的尺寸随开口高度变化的情况下，横截面区域的平均横向尺寸可以是平均等效直径。在具有多边形形式的横截面区域情况下，根据本发明其是优选的，用于表征横截面区域的尺寸的等效直径的说明是特别有利的。开口的等效直径是与所考虑的非圆横截面区域具有相同面积的圆的直径。例如，压力传感器玻璃的厚度可以在至少0.4mm至至多0.9mm的范围，但厚度可以为1.6mm或2.7mm，其中优选地，例如200μm的厚度是优选的。

91、根据一实施例，玻璃晶片具有小于10μm、优选地小于5μm、更优选地小于2μm、最优选地小于1μm的厚度变化。

92、根据一实施例，开口的侧面具有倾斜角，其优选地为至为2°，其中倾斜角在此是与理想地直的侧面(或侧壁)的偏差，直的侧面将与玻璃晶片的表面形成90°的角。

93、根据又一实施例，抛光玻璃晶片或玻璃元件的至少一个表面，因此优选地具有＜2nm、优选地＜1nm的粗糙度ra。优选地，其是旨在与硅膜连接的玻璃元件或玻璃晶片的表面。

94、这是有利的，因为以此方式表面仅有轻微的粗糙度，并且可以特别好地连接。然而，已经表明，特别是在开口区域中，玻璃晶片表面的这种抛光是批判性的，因为由于玻璃的机械损坏，尤其是在开口的边缘区域中会发生剥落(所谓的碎屑)。令人惊奇地，已经发现，根据本发明的蚀刻开口(如在下面描述的方法中更详细说明的，其中通过将偏度设置在本发明规定的限制内来有利地形成表面)与机械表面抛光的组合具有优势，因为蚀刻和机械抛光的这种组合可以减少或者有利地甚至完全避免边缘区域中的剥落。

95、另一方面涉及用于生产包括至少一个开口的玻璃晶片或玻璃元件、特别是根据实施例的玻璃元件或玻璃晶片的优选方法，包括以下步骤：

96、-提供板状玻璃基板，

97、-将超短脉冲激光器的激光束引导到板状玻璃基板的一个表面上，其中激光束通过聚焦光学器件在板状玻璃基板中形成细长的焦点，从而通过激光束的辐射能量在板状玻璃基板的体积中产生丝状损伤，其纵向方向垂直于板状玻璃基板的表面，并且其中，为了产生丝状损伤，超短脉冲激光器发射脉冲或具有至少两个连续激光脉冲的脉冲包，

98、-在板状玻璃基板上沿预定的闭合线引导激光束的入射点，以便在板状玻璃基板中获得在预定线上彼此相邻的多个丝状损伤，其中优选地，丝从板状玻璃基板的一侧延伸到另一侧，

99、-在液体蚀刻介质中，至少是在板状玻璃基板中形成丝状损伤的区域中蚀刻板状玻璃基板，其中丝状损伤扩大以形成通道，使得通过蚀刻通道的直径增加到去除位于通道之间的板状玻璃基板的玻璃状材料的程度，以便通道合并并框成具有带有横截面区域的横截面的开口，其中横截面区域由优选地具有至少10μm、优选地至少20μm或甚至特别优选地至少100μm最小长度的直线部分限制，其中开口具有侧面，侧面具有优选地由根据以下公式确定的不等于0的偏度ssk表征的表面，

100、

101、其中偏度ssk的量优选地为至少0.001且更优选地至多5，其中优选地

102、偏度的量为至少0.002、更优选地至少0.003、更优选地至少0.004且最优选地至少0.01，和/或

103、偏度的量为至多2.0、更优选地至多1.5，

104、-任选地分离玻璃基板(1)以获得玻璃元件，

105、其中sq是表面的均方粗糙度或rms值，a是确定ssk值(或偏度)的积分区域的面积，

106、z(x，y)是坐标x，y处表面轮廓的相应高度值，其中高度值相对于表面轮廓的高度值的算术平均值给出，并且其中，如果表面轮廓的点高于平均值，则相关的值z(x，y)为正，如果该点低于平均值，则相关的值z(x，y)为负，其中特别优选地，在侧面平的区域中、优选地在对应于直线部分的区域中确定偏度。

107、丝状损伤在此理解为长且细的损伤。通常，丝理解为细长的薄体或结构，其中细长意味着结构或体的长度比垂直于长度、尤其是例如垂直于横截面区域的等效直径(其垂直于体或结构的长度延伸)的体或结构的其它两个尺寸中的空间程度大至少一个、优选地至少两个数量级。因此，与损伤的长度相比，丝状损伤的横截面区域很小。

108、已经证明上述方法是特别有利的。然而，本发明不限于该方法。替代地，可以使用cnc钻孔、超声波振荡研磨、喷砂、局部蚀刻等方法。

109、由于沿板状玻璃基板中或上的预定线产生丝状损伤，因此可以以非常简单的方式确定借助该方法在板状玻璃基板中产生的开口的轮廓。特别地，以此方式特别容易产生由优选地具有至少10μm、优选地至少20μm或甚至并且特别优选地至少100μm最小长度的直线部分限制的开口。然而，开口的其他几何形状也是可能的，并且原则上以此方式也可以想象产生开口的复杂几何形状。然而，优选地，借助该方法可以产生直的多边形横截面形状、例如矩形和/或方形表面形状，其也可以带有圆角存在。这尤其可以通过适当选择线条形状结合损伤之间玻璃材料之间的蚀刻来实现。

110、有利地，碱性蚀刻介质是优选的。

111、已经表明，例如通过巧妙地选择去除速率，尤其可以获得开口侧面的表面有利的设计。根据优选的实施例，因此以小于5μm/小时的去除速率去除玻璃元件的玻璃状材料。

112、替代地或另外地，如果蚀刻时间为至少12小时，则横截面区域的形状和/或开口侧面的表面的设计可以有利地受影响。

113、例如，可以在ph大于12的碱性蚀刻浴中进行这种方法。koh溶液是优选的，其尤其具有大于4mol/l、更优选地大于5mol/l、最优选地大于6mol/l的koh浓度，其中浓度应小于30mol/l。根据一实施例，独立于使用的蚀刻介质，蚀刻可以在温度超过70℃、优选地超过80℃、更优选地超过90℃但低于100℃的蚀刻浴中进行。

114、特别地，有针对性的材料去除和/或引入丝状损伤也受合适的材料选择的影响。已经表明，高硅酸盐含量的玻璃、即具有至少50wt％、优选地至少55wt％、更优选地至少70wt％的sio2含量的玻璃特别适合于尤其是通过上述方法生产根据实施例的玻璃元件。

115、根据一实施例，蚀刻之后可以对至少一个表面、特别是在压力传感器中面向硅膜的表面进行机械抛光。

116、在此特别有利的玻璃组合物可以是，玻璃设计为硼硅酸盐玻璃。这是因为在sio2含量和b2o3含量的组合中，可以在具有足够的耐化学性以便玻璃元件的后续应用、例如与腐蚀性介质接触、例如在汽车行业的压力传感器中的玻璃仍具有足够的熔融性和在湿法化学蚀刻工艺中仍具有足够的蚀刻性之间实现良好的折衷。因此，已经发现，包括玻璃的玻璃元件是有利的，其中玻璃包括50wt％和85wt％之间、优选地78wt％和83wt％之间的sio2以及至少1.5wt％、优选地至少2.0wt％、特别优选地至少2.5wt％、最特别地至少5wt％和15wt％之间的b2o3。

117、由于硼硅酸盐玻璃已知的倾向，可能还有利的是，玻璃替代地包括抵消离析的组分。因此，有利地，根据一实施例的玻璃或玻璃元件除所述含量的sio2和b2o3外，包括优选地至少2wt％的al2o3作为组分。另一方面，al2o3也是一种对玻璃的耐化学性具有强烈影响的组分。众所周知，某些玻璃中的al2o3也可以改善特别是碱性范围中的耐化学性。因此，为了确保玻璃借助于碱性蚀刻介质仍足够的可蚀刻性，玻璃的al2o3含量不应过高，并且因此优选地限制在最大25wt％。已经表明，包括在上述限制内的sio2、b2o3和al2o3的这种玻璃令人惊讶地易于具有相当低的蚀刻速率和/或长的蚀刻时间的相当慢的蚀刻过程，这有利于形成某种表面设计。

118、已经发现包括包含以wt％计的以下组分的玻璃或由其制成的玻璃元件对于提供根据实施例和/或在根据实施例的方法中可生产的玻璃元件是特别优选的：

119、组合物范围1

120、sio2 60至65

121、b2o3 6至10.5

122、al2o3 14至25

123、mgo 0至3

124、cao 0至9

125、bao 3至8

126、zno 0至2，

127、其中mgo、cao和bao的含量之和的特征在于，其在8至18wt％的范围。

128、组合物范围2

129、sio2 60至85

130、b2o3 5至20

131、al2o3 2至15

132、na2o 3至15

133、k2o 3至15

134、zno 0至12

135、tio2 0.5至10

136、cao 0至0.1。

137、组合物范围3

138、sio2 75至85

139、b2o3 8至15

140、al2o3 2至4.5

141、na2o 1.5至5.5

142、k2o 0至2。

143、组合物范围4：

144、sio2 20至70、优选地50至60、更优选地52至58

145、b2o3 0.5至14、优选地2至12、更优选地2至4

146、al2o3 15至41、优选地16至24、更优选地18至23

147、mgo 0.5至15，优选地2至12、更优选地3至5

148、cao 0至5、优选地0至3

149、bao 0至7、优选地0至6

150、zno 0至20、优选地2至12、更优选地8至10

151、nao 0至7、优选地1至6、更优选地3至5。

152、在所有上述组合物范围中，可以存在次要成分和/或痕量，例如着色物质和/或澄清剂，如sno2、ceo2、as2o3、cl-、f-、硫酸盐。

153、通常，不限于在此说明的组合物范围，可能有利的是，玻璃状材料形成为其是可阳极连接(或键合)的。为此，可能有利的是，玻璃状材料具有一定比例的碱金属或碱金属氧化物、特别是钠或氧化钠。na2o的含量应为至少0.5wt％，但优选地不超过6wt％。

154、替代地或另外地，该方法有利的实施例进一步是，激光束在板状玻璃基板的至少一个表面上的两个入射点的空间距离为至多6μm、优选地至多4.5μm和/或用于引入丝状损伤的突发脉冲数为至多2或至少7和/或对于激光束在板状玻璃基板的至少一个表面上的两个入射点的空间距离为1μm至15μm、优选地至多6μm、例如至多4.5μm，激光的脉冲持续时间在0.5ps至2ps的范围。

155、另一方面涉及压力传感器、例如压阻式或电容式压力传感器、优选地压阻式压力传感器，包括至少一个根据实施例的玻璃元件。

156、这种压力传感器通常可以包括至少一硅膜。

157、优选地，玻璃元件形成为使得开口的侧面具有倾斜角，其优选地为至多2°。倾斜角在此是与理想地直的侧壁的偏差，直的侧壁与玻璃元件的表面形成90°的角。

158、以此方式，玻璃元件形成为使得玻璃元件一个表面上的开口面积大于与第一表面相对的玻璃元件另一表面上的开口面积。根据一实施例，压力传感器可以设计为使得在其上横截面区域的面积更大的玻璃元件的表面面向硅膜。这也被称为“倒圆锥形”。令人惊讶地，已经表明，与朝向硅膜开口的横截面区域减小的相反设计相比，这种设计对于机械稳定性和压力传感器测量结果的稳定性更有利。

159、这是因为在玻璃元件的开口在背对硅膜的一侧大于面向硅膜的一侧的情况中，开口像喷嘴那样起作用，并且测量腔中存在随时间明显的压力波动，这不仅导致不准确的压力测量结果，而且导致硅膜上增加的机械负载。

160、此外，已经表明，可能有利的是，开口在背对硅膜一侧小于面向硅膜一侧。例如，在背对硅膜的玻璃元件侧，可获得更大的区域用于与另一组件连接。这是有利的，因为可以提高压力传感器和另一组件之间的连接的机械稳定性。

161、然而，根据另一实施例，还可以规定压力传感器设计成使得玻璃元件开口的侧面具有倾斜角，其优选地为至多2°，其中倾斜角在此是与理想地直的侧面的偏差，直的侧面将与玻璃晶片的表面形成90°的角，其中，开口具有带有横截面区域的横截面，横截面区域朝硅膜成锥形。换句话说，根据该实施例，开口的横截面区域在玻璃元件面向硅膜的一侧小于背对硅膜的一侧。这可能是有利的，因为以此方式可以在更短的时间内在压力传感器中达到最大压力。这可以参考在附图说明中解释的图12示例性地证明。通过这种所谓的“圆锥形”开口的实施例，甚至可能的是，例如与开口具有恒定的或扩大的横截面区域相比，在压力传感器包括的硅膜的至少一点a、b处达到最大压力时间缩短优选地至少30％、优选地甚至至少40％。

162、根据一实施例，压力传感器设计成包括玻璃元件和硅膜，其中硅膜的形状通过玻璃元件的开口重塑，使得硅膜的形状对应于开口的形状到硅膜和开口的纵横比相同的程度。

163、如上文关于横截面区域的几何形状的技术优势和效果所讨论的，特别有利的是，腔的横截面区域与玻璃元件中开口的横截面区域之比很小。优选地，根据一实施例，腔的横截面区域与开口的横截面区域之比小于10、优选地小于5。因此，根据一实施例，压力传感器设计成使得硅膜的腔具有横截面区域，并且其中腔的横截面区域与玻璃元件的横截面区域之比小于10、优选地小于5。

164、通过对应于以上组合物范围的玻璃组合物，例如可以实现下表中列出的偏度值ssk。在此，在顶行中列出了玻璃元件或玻璃晶片的玻璃组合物范围。为了测量，使用根据本发明实施例的玻璃元件。由此，优选地在至少一个可以分配到开口的直线部分的区域中，对开口侧壁的表面进行测量。在此情况下，玻璃元件在根据本发明的方法中获得，即借助于激光加工产生一根或多根丝，然后进行蚀刻工艺。在

165、蚀刻工艺中使用不同的参数，其在第二行中用“蚀刻参数”表示。

166、最后，用于产生丝的激光加工参数在测量点a到j之间仍然可以不同。以下两个表中列出的样品表明，可以不同地调整开口侧壁的表面的粗糙度。

167、

168、