Die Erfindung betrifft ein Verbundelement mit einer, insbesondere metallumfassenden, Außenfassung und einer, insbesondere glasumfassenden, Innenkomponente welche unter Druckspannung stehend in der Außenfassung aufgenommen ist.

Verbundelemente mit einer äußeren Metallfassung und einer inneren Glaskomponente, welche auch als glass-to-metal seals (GTMS) bezeichnet werden, kommen bei zahlreichen Anwendungen, etwa für hermetische Gehäuseteile mit einem Sichtfenster, in Betracht.

Grundsätzlich können Glas-Metall-Verbundelemente in zwei Kategorien eingeteilt werden. Einerseits Elemente, bei denen das thermische Ausdehnungsverhalten des Metallgehäuses und der Glaskomponente aufeinander abgestimmt sind, sog. matched glass-to-metal seals und andererseits Elemente, bei denen das Metallgehäuse einen Kompressionsdruck auf die Glaskomponente ausübt, sog. compression glass-to-metal seals. Matched glass-to-metal seals eignen sich insbesondere für Anwendungen bei denen es auf eine gleichmäßiges Expansions- bzw. Kontraktionsverhalten unter schwankenden Temperaturbedingungen ankommt oder ein möglichst dünnes Metallgehäuse erforderlich ist, so dass kein ausreichender Kompressionsdruck hervorgebracht werden kann. Stehen diese Faktoren hingegen nicht im Vordergrund kommen in der Regel compression glass-to-metal seals zum Einsatz. Compression glass-to-metal seals weisen typischerweise hohe Korrosionsbeständigkeit und Drucktoleranz auf.

Bei compression glass-to-metal seals ist der inneren Glaskörper unter Druck stehend in der äußeren Metallfassung aufgenommen, bspw. indem die äußere Metallfassung auf den Glaskörper aufgeschrumpft ist. Dies führt dazu, dass das Metallgehäuse das innere Glas fest umgibt und eine hermetische Dichtung gebildet werden kann.

Bisher weisen compression glass-to-metal seals typischerweise einen kreisförmigen Glaskörper auf, der wiederum in einem kreisförmigen Ausschnitt der äußeren Metallfassung aufgenommen ist. Hierdurch entsteht ein gleichmäßiger, konzentrischer Druck auf die innere Glaskomponente, wodurch Spannungen oder Beschädigungen im Glas vermieden werden. Andererseits wären nicht-kreisförmige Geometrien des Glaskörpers für einige Anwendungen wünschenswert. Dies betrifft beispielsweise Gehäuseteile mit Sichtfenster, bei denen ein möglichst großes Sichtfenster gewünscht ist, die Bauteilgröße aber begrenzt ist, wie z.B. bei Smartwatches. Compression glass-to-metal seals mit nicht-kreisförmigen Geometrien stellen jedoch in mehrfacher Hinsicht eine Herausforderung dar, insbesondere in Bezug auf Spannungen in der Glaskomponente, Verformungen der Metallkomponente und auch der Stabilität und Dichtigkeit der Kontaktfläche zwischen Glas und Metall.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verbundelemente mit einer, insbesondere metallumfassenden, Außenfassung und einer, insbesondere glasumfassenden, unter Druckspannung aufgenommenen Innenkomponente bereitzustellen, wobei nicht-kreisförmige Geometrien ermöglicht werden, bei welchen Spannungen in der Glaskomponente und/oder Verformungen der Metallkomponente möglichst gering gehalten sind und/oder die Stabilität und Dichtigkeit der Kontaktfläche zwischen Glas und Metall möglichst hoch sind.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Die Erfindung betrifft ein Verbundelement mit einer Außenfassung und einer Innenkomponente welche, insbesondere unter Druckspannung stehend, in der Außenfassung aufgenommen ist, wobei die Außenfassung und die Innenkomponente entlang einer geschlossenen Konturlinie aneinandergrenzen, wobei die Konturlinie nicht-kreisförmig und zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet ist, insbesondere oval oder elliptisch ausgebildet ist.

Die Erfindung betrifft in einer bevorzugten Ausführungsform ein Verbundelement mit einer Außenfassung und einer Innenkomponente welche unter Druckspannung stehend in der Außenfassung aufgenommen ist.

Die Außenfassung und die Innenkomponente grenzen in bevorzugter Ausführungsform entlang einer geschlossenen Konturlinie aneinander, wobei die Konturlinie zwei gegenüberliegende geradlinig verlaufende Linearabschnitte umfasst und zwei Verbindungsabschnitte, welche die beiden Linearabschnitte zu einer geschlossenen Konturlinie verbinden, wobei zumindest einer der beiden Verbindungsabschnitte einen bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereich aufweist.

Die Außenfassung umfasst oder besteht vorzugsweise aus einem Material, insbesondere einem Metall, welches einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist und die Innenkomponente umfasst oder besteht vorzugsweise aus einem Material, insbesondere einem Glas, welches einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wobei der erste thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials der Außenfassung vorzugsweise größer ist als der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials der Innenkomponente.

Zumindest einer der beiden Verbindungsabschnitte kann einen ersten bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereich aufweisen, welcher unmittelbar an einen der beiden Linearabschnitte angrenzt, und einen zweiten bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereich aufweisen, welcher unmittelbar an den anderen der beiden Linearabschnitte angrenzt.

Vorzugsweise ist der andere der beiden Verbindungsabschnitte ebenso ausgebildet, derart, dass die Konturlinie vier abgerundete Ecken aufweist, insbesondere rechteckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Länge eines bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereichs zumindest 5% der Länge des Verbindungsabschnitts (44) beträgt, vorzugsweise zumindest 10% der Länge des Verbindungsabschnitts (44) beträgt, nochmals bevorzugter zumindest 15% der Länge des Verbindungsabschnitts (44) beträgt, nochmals bevorzugter zumindest 20% der Länge des Verbindungsabschnitts (44) beträgt, besonders bevorzugt zumindest 25% der Länge des Verbindungsabschnitts (44) beträgt.

Ferner kann zumindest einer der beiden Verbindungsabschnitte als durchgehend bogenförmig verlaufender Krümmungsbereich ausgebildet sein, insbesondere derart, dass die beiden Linearabschnitte ohne einen dazwischen befindlichen geradlinig verlaufenden Bereich verbunden sind. Vorzugsweise ist der andere der beiden Verbindungsabschnitte ebenso ausgebildet, derart, dass die Konturlinie zwei durchgehend abgerundete Seiten aufweist, insbesondere pillenförmig ausgebildet ist.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das kleinstmögliche Hüllrechteck, welches die Konturlinie umgibt, eine erste Seitenlange umfasst, welche vorzugsweise parallel zu zumindest einer der beiden gegenüberliegenden Linearabschnitte verläuft, sowie eine zu der ersten Seitenlange orthogonal verlaufende zweite Seitenlange umfasst.

In diesem Fall kann die erste Seitenlange vorzugsweise größer sein als die zweite Seitenlange, insbesondere um einen Faktor von mindestens 1 ,1 und höchstens 10 oder von mindestens 1 ,1 und höchstens 6 oder von mindestens 1 ,1 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,1 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,1 und höchstens 3 oder von mindestens 1 ,2 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,2 und höchstens 4 oder von mindestens 1,3 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,3 und höchstens 4 oder von mindestens 1,4 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,4 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,5 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,5 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,6 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,6 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,7 und höchstens 5 oder von mindestens 1,7 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,8 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,8 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,9 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,9 und höchstens 4 oder von mindestens 2 und höchstens 5 oder von mindestens 2 und höchstens 4 oder von mindestens 2,5 und höchstens 5 oder von mindestens 2,5 und höchstens 4 oder von mindestens 3 und höchstens 5 oder von mindestens 3 und höchstens 4.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der bogenförmig verlaufende Krümmungsbereich des Verbindungsabschnitts stufenlos, vorzugsweise knickfrei, besonders bevorzugt krümmungsruckfrei in den Linearabschnitt übergeht. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Konturlinie an jeder Stelle stufenlos verläuft, vorzugsweise knickfrei verläuft, besonders bevorzugt krümmungsruckfrei verläuft.

Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, dass der Anpressdruck entlang der Konturlinie an jeder Stelle positiv ist, vorzugsweise größer als 1 MPa ist, noch bevorzugter größer als 2 MPa ist, noch bevorzugter größer als 3 MPa ist, noch bevorzugter größer als 4 MPa ist, noch bevorzugter größer als 10 MPa ist, noch bevorzugter größer als 20 MPa ist, besonders bevorzugt größer als 30 MPa ist und/oder dass der Anpressdruck entlang der Konturlinie an zumindest einer Stelle größer als 100 MPa ist, vorzugsweise größer als 200 MPa ist, noch bevorzugter größer als 500 MPa ist, besonders bevorzugt größer als 1000 MPa ist.

Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, dass die Belastung der Außenfassung entlang der Konturlinie geringer ist als 300 MPa, vorzugsweise geringer ist als 250 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 240 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 230 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 225 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 220 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 215 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 210 MPa.

Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, dass die Belastung der Innenkomponente entlang der Konturlinie geringer ist als 300 MPa, vorzugsweise geringer ist als 200 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 100 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 150 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 95 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 90 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 85 MPa, noch bevorzugter geringer ist als 80 MPa.

Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, dass die Deformation der Außenfassung geringer ist als 0,03 mm/mm, vorzugsweise geringer ist als 0,029 mm/mm, noch bevorzugter geringer ist als 0,028 mm/mm, besonders bevorzugt geringer ist als 0,027 mm/mm.

Das Verbundelement wird bevorzugt als Verschlusselement eines Gehäuses eingesetzt, insbesondere in der Rückseite eines am Körper tragbaren elektronischen Geräts, beispielsweise einer Pulsuhr, Smartwatch, Fitnesstracker usw.. Solche Elemente werden auch Backcover genannt und diese sind ebenfalls von der Erfindung umfasst. Die Sichtfenster werden dabei insbesondere für die Pulsmessung benötigt, bei denen optische Sender und Sensoren den Puls des Trägers messen können. Daher, meistens um eine optische Signaltrennung zu ermöglichen, weist das Backcover eines solchen elektronischen Geräts vorteilhaft mehr als ein Sichtfenster auf. Die Erfinder haben erkannt, dass es durch Erfindung möglich ist, die Sichtfenster näher aneinander anzuordnen, als es abzusehen war, ohne die Druckspannung auf die Sichtfenster in unangemessener Weise zu reduzieren. Dies ist für am Körper tragbare elektronische Geräte besonders vorteilhaft, da damit auf einer vorgegebenen Fläche mehr Sichtfenster und/oder mehr Sichtfensterfläche pro Backcover zur Verfügung gestellt werden kann.

In einer Weiterbildung kann das Verbundelement eine Außenfassung, eine Innenkomponente und ferner einen elektrischen Leiter umfassen, welcher sich durch die Innenkomponente erstreckt, wobei die Außenfassung und die Innenkomponente entlang einer geschlossenen Konturlinie aneinandergrenzen und wobei ferner die Innenkomponente und der elektrische Leiter entlang einer geschlossenen zweiten Konturlinie aneinandergrenzen.

Beispielsweise kann ein sich durch eine elektrisch isolierende Innenkomponente erstreckender elektrischen Leiter vorgesehen sein, welcher z.B. als Elektrode dienen kann.

Die Außenfassung kann ein Material, insbesondere ein Metall, umfassen oder daraus bestehen, welches einen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, die Innenkomponente kann ein Material, insbesondere ein Glas, umfassen oder daraus bestehen, welches einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, und der elektrische Leiter kann ein Material, insbesondere ein Metall, umfassen oder daraus bestehen, welches einen dritten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.

Es kann vorgesehen sein, dass der dritte thermische Ausdehnungskoeffizient von dem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten um weniger als einen Faktor 3 abweicht, vorzugsweise um weniger als einen Faktor 2 abweicht, besonders bevorzugt um weniger als einen Faktor 1 ,5 abweicht, nochmals bevorzugter um weniger als einen Faktor 1 ,25 abweicht.

Es kann vorgesehen sein, dass der dritte thermische Ausdehnungskoeffizient von dem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten um weniger als einen Faktor 3 abweicht, vorzugsweise um weniger als einen Faktor 2 abweicht, besonders bevorzugt um weniger als einen Faktor 1 ,5 abweicht, nochmals bevorzugter um weniger als einen Faktor 1 ,25 abweicht. Bezugnehmend auf Figur 28 kann die Konturlinie entlang derer die Außenfassung und die Innenkomponente aneinandergrenzen ein kleinstmögliches erstes Hüllrechteck definieren, welches die Konturlinie umgibt, und die zweite Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen kann ein kleinstmögliches zweites Hüllrechteck definieren, welches die zweite Konturlinie umgibt, wobei sowohl das erste Hüllrechteck als auch das zweite Hüllrechteck jeweils eine längere und eine kürzere Seitenlange aufweisen und wobei die längeren Seitenlängen der beiden Hüllrechtecke parallel zueinander verlaufen oder in einem Winkel zueinander verlaufen, welcher geringer ist als 20 Grad, vorzugsweise geringer ist als 10 Grad, besonders bevorzugt geringer ist als 5 Grad.

Die längere Seitenlänge des ersten Hüllrechtecks kann um einen ersten Faktor größer sein als die kürzere Seitenlänge des ersten Hüllrechtecks und die längere Seitenlänge des zweiten Hüllrechtecks kann um einen zweiten Faktor größer sein als die kürzere Seitenlänge des zweiten Hüllrechtecks und der zweite Faktor kann von dem ersten Faktor um weniger als 400% Prozent abweichen, vorzugsweise um weniger als 200% abweichen, besonders bevorzugt um weniger als 100% Prozent abweichen, oder um weniger als 50% abweichen, oder um weniger als 25% abweichen, oder um weniger als 20% abweichen oder um weniger als 15% abweichen oder um weniger als 10% abweichen oder um weniger als 5% abweichen.

Die zweite Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen kann zwei gegenüberliegende geradlinig verlaufende Linearabschnitte umfassen und zwei Verbindungsabschnitte, welche die beiden Linearabschnitte zu einer geschlossenen Konturlinie verbinden, wobei zumindest einer der beiden Verbindungsabschnitte einen bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereich aufweisen kann.

Bezüglich der zweiten Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen kann zumindest einer der beiden Verbindungsabschnitte einen ersten bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereich aufweisen, welcher unmittelbar an einen der beiden Linearabschnitte angrenzt, und einen zweiten bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereich aufweisen, welcher unmittelbar an den anderen der beiden Linearabschnitte angrenzt, wobei vorzugsweise der andere der beiden Verbindungsabschnitte ebenso ausgebildet ist, derart, dass die zweite Konturlinie vier abgerundete Ecken aufweist, insbesondere rechteckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist.

Bezüglich der zweiten Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen kann die Länge eines bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereichs zumindest 5% der Länge des Verbindungsabschnitts betragen, vorzugsweise zumindest 10% der Länge des Verbindungsabschnitts betragen, nochmals bevorzugter zumindest 15% der Länge des Verbindungsabschnitts betragen, nochmals bevorzugter zumindest 20% der Länge des Verbindungsabschnitts betragen, besonders bevorzugt zumindest 25% der Länge des Verbindungsabschnitts betragen.

Bezüglich der zweiten Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen kann zumindest einer der beiden Verbindungsabschnitte als durchgehend bogenförmig verlaufender Krümmungsbereich ausgebildet sein, insbesondere derart, dass die beiden Linearabschnitte ohne einen dazwischen befindlichen geradlinig verlaufenden Bereich verbunden sind, wobei vorzugsweise der andere der beiden Verbindungsabschnitte ebenso ausgebildet ist, derart, dass die zweite Konturlinie zwei durchgehend abgerundete Seiten aufweist, insbesondere pillenförmig ausgebildet ist.

Das kleinstmögliche Hüllrechteck, welches die zweite Konturlinie umgibt kann eine erste Seitenlänge umfassen, welche vorzugsweise parallel zu zumindest einer der beiden gegenüberliegenden Linearabschnitte verläuft, und kann ferner eine zu der ersten Seitenlänge orthogonal verlaufende zweite Seitenlänge umfassen, wobei die erste Seitenlänge vorzugsweise größer ist als die zweite Seitenlänge, insbesondere um einen Faktor von mindestens 1 ,1 und höchstens 10 oder von mindestens 1 ,1 und höchstens 6 oder von mindestens 1 ,1 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,1 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,1 und höchstens 3 oder von mindestens 1 ,2 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,2 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,3 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,3 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,4 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,4 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,5 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,5 und höchstens 4 oder von mindestens 1,6 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,6 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,7 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,7 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,8 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,8 und höchstens 4 oder von mindestens 1 ,9 und höchstens 5 oder von mindestens 1 ,9 und höchstens 4 oder von mindestens 2 und höchstens 5 oder von mindestens 2 und höchstens 4 oder von mindestens 2,5 und höchstens 5 oder von mindestens 2,5 und höchstens 4 oder von mindestens 3 und höchstens 5 oder von mindestens 3 und höchstens 4.

Es kann vorgesehen sein, dass bezüglich der zweiten Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen der bogenförmig verlaufende Krümmungsbereich des Verbindungsabschnitts stufenlos, vorzugsweise knickfrei, besonders bevorzugt krümmungsruckfrei in den Linearabschnitt übergeht und/oder dass die zweite Konturlinie an jeder Stelle stufenlos verläuft, vorzugsweise knickfrei verläuft, besonders bevorzugt krümmungsruckfrei verläuft.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Konturlinie entlang derer die Außenfassung und die Innenkomponente aneinandergrenzen, insbesondere zumindest einer der Verbindungsabschnitte, insbesondere zumindest einer der Krümmungsbereiche, einen ersten gekrümmten Abschnitt definieren und die zweite Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen, insbesondere zumindest einer der Verbindungsabschnitte, insbesondere zumindest einer der Krümmungsbereiche, einen zweiten gekrümmten Abschnitt definieren, welcher insbesondere dem ersten gekrümmten Abschnitt unmittelbar gegenüberliegt, wobei der Abstand zwischen der Konturlinie und der zweiten Konturlinie im Bereich des ersten und zweiten gekrümmten Abschnitts größer ist als im Bereich eines weniger oder nicht gekrümmten Abschnitts, insbesondere als im Bereich eines Linearabschnitts.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Konturlinie entlang derer die Außenfassung und die Innenkomponente aneinandergrenzen, insbesondere zumindest einer der Verbindungsabschnitte, insbesondere zumindest einer der Krümmungsbereiche einen ersten Radius definieren und die zweite Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen, insbesondere zumindest einer der Verbindungsabschnitte, insbesondere zumindest einer der Krümmungsbereiche einen zweiten Radius definieren, welcher insbesondere dem ersten Radius unmittelbar gegenüberliegt, wobei das Verhältnis zwischen dem ersten Radius und dem zweiten Radius geringer ist 10, vorzugsweise geringer ist als 5, besonders bevorzugt geringer ist als 3, nochmals bevorzugter geringer ist als 2 oder geringer ist io als 1 ,5 oder geringer ist als 1 ,25 oder geringer ist als 1 , insbesondere derart, dass der Abstand zwischen der Konturlinie und der zweiten Konturlinie im Bereich des ersten und zweiten Radius größer ist als im Bereich der Linearabschnitte.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Konturlinie entlang derer die Außenfassung und die Innenkomponente aneinandergrenzen und die zweite Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen entlang der gesamten Konturlinien einen gleichbleibenden Abstand zueinander aufweisen, mit Ausnahme an gekrümmten Bereichen der Konturlinien, wobei an gekrümmten Bereichen der Konturlinien der Abstand zwischen den Konturlinien größer ist.

Das Verbundelement kann eine erste Seite und eine zweite Seite aufweisen, derart, dass der elektrische Leiter sich von der ersten Seite des Verbundelements zur zweiten Seite des Verbundelementes durch die Innenkomponente hindurch erstreckt.

Die Konturlinie entlang derer die Außenfassung und die Innenkomponente aneinandergrenzen kann vorzugsweise auf beiden Seiten des Verbundelements identisch sein. Auch kann die Konturlinie entlang derer die Innenkomponente und der elektrische Leiter aneinandergrenzen vorzugsweise auf beiden Seiten des Verbundelements identisch sein.

Der elektrische Leiter kann auf einer oder beiden Seiten des Verbundelementes bündig mit der Innenkomponente abschließen oder einen Versatz dazu aufweisen, welcher geringer ist 500|jm, vorzugsweise geringer ist als 150pm, besonders bevorzugt geringer ist als 100pm.

Andererseits kann der elektrische Leiter auf einer oder beiden Seiten des Verbundelementes aus der Innenkomponente mit einem Überstand hervorragen, wobei der Überstand insbesondere größer ist als 500pm, insbesondere um eine elektrische Kontaktierung zu ermöglichen. Fiqurenbeschreibunq

Fig. 1 zeigt ein Glas-Metall-Verbundelement, wobei die glasumfassende Innenkomponente eine kreisförmige Geometrie aufweist, dargestellt in einer Aufsicht (a) sowie in einer Schnittansicht (b), ferner zwei ausschnittsweise Darstellungen der Belastung der metallumfassenden Außenfassung (c) und (d), zwei ausschnittsweise Darstellungen der Deformation der metallumfassenden Außenfassung (e) und (f), zwei ausschnittsweise Darstellungen der Belastung der glasumfassenden Innenkomponente (g) und (h), und eine ausschnittsweise Darstellungen des Anpressdrucks (i),

Fig. 2 zeigt ein Glas-Metall-Verbundelement, wobei die glasumfassende Innenkomponente eine quadratische Geometrie aufweist (a) und (b), dargestellt wie zu Fig. 1 , und Darstellungen (c) bis (i) entsprechend Fig. 1 ,

Fig. 3 zeigt ein Glas-Metall-Verbundelement, wobei die glasumfassende Innenkomponente eine quadratische Geometrie mit abgerundeten Ecken aufweist (a) und (b), dargestellt wie in Fig. 1, und Darstellungen (c) bis (i) entsprechend Fig. 1 ,

Fig. 4 zeigt ein Glas-Metall-Verbundelement, wobei die glasumfassende Innenkomponente eine rechteckige Geometrie mit Seitenverhältnis 1 :1 ,4 aufweist (a) und (b), dargestellt wie in Fig. 1, und Darstellungen (c) bis (i) entsprechend Fig. 1 ,

Fig. 5-12 zeigen jeweils ein Glas-Metall-Verbundelement, wobei die glasumfassende Innenkomponente eine rechteckige Geometrie mit verschiedenen Seitenverhältnissen (1 : 1 ,2 in Fig. 5 bis 1 :4 in Fig. 12) und mit abgerundeten Ecken aufweist (a) und (b), dargestellt wie in Fig. 1 , und Darstellungen (c) bis (i) entsprechend Fig. 1 ,

Fig. 13-19 zeigen jeweils ein Glas-Metall-Verbundelement, wobei die glasumfassende Innenkomponente eine pillenförmige Geometrie mit verschiedenen Seitenverhältnissen (1 : 1 ,4 in Fig. 13, 1 : 1 ,2 in Fig. 14 bis 1 :4 in Fig. 19) aufweist (a) und (b), dargestellt wie in Fig. 1 , und Darstellungen (c) bis (i) entsprechend Fig. 1 ,

Fig. 20 zeigt ein Glas-Metall-Verbundelement, wobei die glasumfassende Innenkomponente eine pillenförmige Geometrie mit Seitenverhältnis 1 :1 ,6 aufweist (a) und (b), dargestellt wie in Fig. 1 , und Darstellungen (c) bis (i) entsprechend Fig. 1 ,

Fig. 21 , 22 zeigen jeweils ein Glas-Metall-Verbundelement, wobei die glasumfassende Innenkomponente eine rechteckige Geometrie mit Seitenverhältnis 1 :1 ,6 und mit abgerundeten Ecken mit verschiedenen Eckenradien (0,25mm in Fig. 21 und 0,5mm in Fig. 22) aufweist (a) und (b), dargestellt wie in Fig. 1 , und Darstellungen (c) bis (i) entsprechend Fig. 1 ,

Fig. 23 zeigt in größerer Darstellung zwei Verbundelemente, wobei die Konturlinie an welcher die Innenkomponente 30 und die Außenfassung 20 aneinandergrenzen zwei gegenüberliegende geradlinig verlaufende Linearabschnitte 42 umfasst sowie zwei Verbindungsabschnitte 44, welche die beiden Linearabschnitte 42 zu einer geschlossenen Konturlinie verbinden, wobei die Verbindungsabschnitte 44 jeweils zwei bogenförmig verlaufende, durch einen Linearabschnitt voneinander getrennte Krümmungsbereiche aufweist (a) bzw. einen durchgängig bogenförmig verlaufenden Krümmungsbereich aufweist (b),

Fig. 24 zeigt Glas-Metall-Verbundelemente mit einem sich durch die Innenkomponente 30 erstreckenden elektrischen Leiter 50 in einer seitlichen Schnittansicht, wobei der elektrische Leiter 50 an einer zweiten Konturlinie 60 an die Innenkomponente 30 angrenzt, wobei der elektrische Leiter einseitig oder beidseitig bündig mit der Innenkomponente abschließen kann (a) oder einseitig oder beidseitig aus der Innenkomponente herausragen kann (b),

Fig. 25 zeigt Glas-Metall-Verbundelemente mit einem sich durch die Innenkomponente 30 erstreckenden elektrischen Leiter 50 in einer Aufsicht, wobei die Konturlinie an welcher die Innenkomponente 30 und die Außenfassung 20 aneinandergrenzen als rechteckige Geometrie mit abgerundeten Ecken (a) oder als pillenförmige Geometrie (b) ausgebildet ist und der elektrische Leiter 50 eine runde Form aufweist und damit eine runde Konturlinie 60 definiert entlang derer der elektrische Leiter 50 an die Innenkomponente 30 angrenzt,

Fig. 26 zeigt ähnlich wie Figur 25 Glas-Metall-Verbundelemente mit einem sich durch die Innenkomponente 30 erstreckenden elektrischen Leiter 50 in einer Aufsicht, wobei die zweite Konturlinie 60 entlang derer der elektrische Leiter 50 an die Innenkomponente 30 angrenzt eine längliche, hier ovale, Form aufweist, wobei die Hauptachsen der zweiten Konturlinie 60 mit den Hauptachsen der Konturlinie 40 übereinstimmen, d.h. die längliche Ausdehnung entlang derselben Richtung verläuft,

Fig. 27 zeigt ähnlich wie Figur 25 Glas-Metall-Verbundelemente mit einem sich durch die Innenkomponente 30 erstreckenden elektrischen Leiter 50 in einer Aufsicht, wobei die zweite Konturlinie 60 entlang derer der elektrische Leiter 50 an die Innenkomponente 30 angrenzt zwei gegenüberliegende geradlinig verlaufende Linearabschnitte 62 umfasst und zwei Verbindungsabschnitte 64, welche die beiden Linearabschnitte 62 zu einer geschlossenen Konturlinie verbinden, derart, dass die zweite Konturlinie 60 insbesondere die gleichen Merkmale wie die Konturlinie 40 aufweist,

Fig. 28 zeigt Glas-Metall-Verbundelemente mit einem elektrischen Leiter 50 in Aufsicht, wobei sowohl die Konturlinie 40 als auch die zweite Konturlinie 60 eine rechteckige Geometrie mit abgerundeten Ecken aufweisen, wobei der Abstand der Konturlinien 40, 60 zueinander entlang der gesamten Konturlinien gleichbleibt (a) bzw. entlang der gesamten Konturlinien gleichbleibt mit Ausnahme im Bereich der abgerundeten Ecken an welchen der Abstand größer ausgebildet ist (b),

Fig. 29 zeigt ein Glas-Metall-Verbundelement mit einem elektrischen Leiter 50 in Aufsicht, wobei die Konturlinie 40 ein kleinstmögliches erstes Hüllrechteck 41 definiert und die zweite Konturlinie 60 ein kleinstmögliches zweites Hüllrechteck 61 definiert, wobei die beiden Hüllrechtecke derart zueinander orientiert sind, dass die längeren Seiten der Hüllrechtecke (sowie die kürzeren Seiten der Hüllrechtecke) parallel zueinander verlaufen, mit anderen Worten, dass die Hauptachsen der hier elliptisch geformten Konturlinien 40, 60 entlang derselben Richtung verlaufen,

Fig 30 zeigt ein Glas-Metall-Verbundelement mit einer Außenfassung in welcher mehrere Innenkomponenten mit jeweils einem sich hindurch erstreckendem elektrischen Leiter

50 aufgenommen sind, wobei die Innenkomponenten insbesondere als Isolator für die, z.B. als Elektroden dienenden, elektrischen Leiter fungieren.

Ergänzend zu den in den Fig. 1 bis 22 gezeigten durch Computersimulation erzeugten Darstellungen enthalten die folgenden Tabellen weitere Daten, insbesondere die Belastung der metallumfassenden Außenfassung in MPa (Stress on Metal), die Deformation der metallumfassenden Außenfassung in mm/mm (Deformation on Metal), die Belastung der glasumfassenden Innenkomponente in MPa (Stress on Glass), und den maximalen und minimalen Anpressdruck in MPa (Contact Pressure Max, Contact Pressure Min). Allgemein lassen sich folgende Beobachtungen festhalten:

• Die Spannung in allen Bauteilen und die Metallverformung nehmen in mehreren Größenordnungen von Kreis zu Quadrat / Rechteck zu (siehe Fig. 1 , 2, 4). • Quadrate und Rechtecke mit scharfen Kanten haben ähnlich große Spannungen (siehe

Fig. 2, 3, 4).

• Der Übergang von scharfen Ecken zu abgerundeten Ecken führt zu einer Entlastung (siehe Fig. 8, 21 , 22).

• Die Zugspannung auf der Glasoberfläche nimmt mit zunehmendem rechteckigen Seitenverhältnis flächenmäßig zu. Andere bleiben relativ ähnlich, (siehe Fig. 4-12) • Rechteckige Gläser mit Eckradius haben einige Bereiche mit negativem Kontaktdruck, bis ein bestimmter Radienwert erreicht ist (siehe Fig. 21, 22).

• Gegenüber rechteckiger Form mit abgerundeten Ecken nimmt bei der Pillenform die Spannung im Glas um Größenordnungen ab (siehe Fig. 9, 16).

• Wenn das Seitenverhältnis für pillenförmiges Glas auf 1 :3 ansteigt, steigt die Zugspannung auf der Oberfläche des Glases signifikant an (siehe Fig. 18).

• Bei einem Seitenverhältnis von 1 :4 wird die Zugspannung auf das Glas sehr stark (gesamte Oberfläche rot) (siehe Fig. 19).

• Selbst bei einem Seitenverhältnis von 1 :4 besteht unerwartet immer noch ein positiver Anpressdruck für den Mindestwert (siehe Fig. 19).

• Das Risiko einer Metallverformung liegt bei Pillenform im gleichen Bereich wie bei kreisförmigen Gläsern (siehe Konfiguration 13-22).

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Backcover mehr als ein Sichtfenster auf. Das Seitenverhältnis beträgt vorteilhaft von 1.6:1 bis 2,0:1 oder von 1.7:1 bis 1.9:1. Der Minimalabstand zwischen zwei Sichtfenstern beträgt bei einem Backcover aus Stahl, insbesondere Edelstahl, vorteilhaft austenitischer Edelstahl, beträgt dabei vorteilhaft das 1 ,0 bis 1,2 fache des jeweils kürzeren Linearabschnittes.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist ein Backcover aus austenitischem Edelstahl, mit mehr als einem Sichtfenster, bei denen das Seitenverhältnis 1.8:1 beträgt und der Minimalabstand zwischen zwei Sichtfenstern 2,0 mm beträgt. Die Materialstärke des Backcovers beträgt dabei zumindest am Rand zum Sichtfenster vorteilhaft von 0.7mm bis 1 mm.

Der Minimalabstand ist der kleinste Wert des Abstands zwischen zwei Sichtfenstern. Im Fall eines Glas-Metall-Verbundelements mit einem sich durch die Innenkomponente hindurch erstreckenden elektrischen Leiter, wobei sowohl die Konturlinie 40 zwischen der Außenfassung 20 und der Innenkomponente 30 als auch die zweite Konturlinie 60 zwischen der Innenkomponente 30 und dem elektrischen Leiter 50 jeweils definiert sind durch mehrere Linearabschnitte, welche durch Radien 40R, 60R miteinander verbunden sind, kann vorgesehen sein, dass entlang der gesamten Konturlinien 40, 60 ein gleicher Abstand zwischen den Konturlinien 40, 60, d.h. eine gleiche Breite der Innenkomponente, besteht (Fig. 28a).

Dies bedeutet insbesondere, dass der Radius 60R der zweiten Konturlinie 60 (und damit des elektrischen Leiters) kleiner ist als der Radius 40R der Konturlinie 40 (und damit der Innenkomponente). Hierbei wäre eigentlich zu erwarten, dass durch den kleineren Radius des elektrischen Leiters 50 eine geringere Zugspannung im Bereich zwischen elektrischem Leiter und Innenkomponente besteht und/oder dass durch den größeren Radius der Innenkomponente eine höhere Druckspannung der Außenfassung auf die Innenkomponente und den elektrischen Leiter ausgeübt wird. Es somit eigentlich ein besonderer Vorteil zu erwarten, wenn der Radius 40R der Konturlinie 40 kleiner ist als der Radius 60R der zweiten Konturlinie 60.

Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass es noch vorteilhafter ist, wenn die Radien 40R und 60R weniger voneinander abweichen als einen Faktor 5, insbesondere weniger voneinander abweichen als einen Faktor 3, insbesondere weniger voneinander abweichen als einen Faktor 2, insbesondere weniger voneinander abweichen als einen Faktor 1 ,5, insbesondere weniger voneinander abweichen als einen Faktor 1 ,25 oder sogar identisch sind (Fig 28b).

Überraschenderweise kann nämlich in diesem Fall die Zugspannung des elektrischen Leiters durch die Druckspannung der Außenkomponente auf das System aus Innenkomponente und elektrischem Leiter ausgeglichen bzw. negiert werden (bei identischer Geometrie kann sogar eine direkte Auslöschung dieser Spannungen erfolgen). Hierdurch kann in besonders vorteilhafter Weise eine höhere Kompressionsspannung und/oder eine geringere minimale Kontaktspannung erzielt werden.