CN101593932A - 发光装置和发光装置制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发光装置和发光装置制造方法，其中，该发光装置包括：发光的发光元件；其上安装有发光元件的第一基板；第二基板，在第一基板与第二基板之间形成用于发光元件的密封空间；以及光出射窗，用于使从发光元件发出的光出射，其中，第一基板和第二基板中的至少一个具有劈裂性，并且其劈裂面用作粘附光出射窗的窗粘附表面。通过本发明，能够提供一种以高密封性来密封发光元件(虽然是很小的封装件)的发光装置。

Description

发光装置和发光装置制造方法
相关申请的交叉参考
本申请包含于2008年5月27日向日本专利局提交的日本专利优先申请JP 2008-137472的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及发光装置和发光装置制造方法。具体地，本发明涉及包括以半导体激光器为代表的半导体发光元件的发光装置(半导体发光装置)及其制造方法。
背景技术
半导体激光器的封装件通常由被称为CAN封装件的金属材料制成。用于光盘的光源的封装件的尺寸在20世纪八十年代直径主要为9mm，在20世纪九十年代直径为5.6mm，以及在21世纪一边为3mm(由被称为框架(frame)的树脂材料制成)。在当前的情况下，需要进一步减小封装件的尺寸。在此背景下，需要将半导体激光器用作光源的更薄且更小的光盘装置(记录/回放装置)。
为了实现光源侧上的封装件的尺寸减小，可以列举针对由发光元件的发热所引起的可靠性降低的措施以及针对由密封性能所引起的可靠性降低的措施。即，在必须确保高密封性能时期，已实现从9mm到5.6mm的尺寸减小。为了实现尺寸减小，在通过减少电能来减少发热和增加由于处理和配置导致的容限方面，已设想了各种措施。此外，由于端面保护膜的质量的改进、用于形成端的技术的改进等，即使密封性能不是很高仍能确保可靠性。据此，可以实用树脂作为用于封装件的材料，这实现了尺寸减小。
另一方面，例如，为了得到高密度光盘，在光源中需要短波长。因此，在应用高密度蓝光盘时，使用具有405nm短波长的光源。在该波长带的光源中，高密封性能是维持特性所必需的。因此，未将以上的框架封装件应用于短波长带的光源。框架封装件被应用于其他波长的光源，例如，应用于DVD的650nm中间波长带的光源，这是因为密封性能并不必须如短波长带的光源一样高。
图15是示出了使用CAN封装件的现有技术中的发光装置的配置的截面侧视图。所示的发光装置51包括密封在接合至基底部件(杆)52的盖部(cap member)53内部的发光元件54。发光元件54通过使用芯片状的半导体激光器元件形成。发光元件54通过由例如AlN(氮化铝)制成的副底座(submount)55安装在散热器56上。对散热器56的表面执行电镀(例如，镀金)。
光出射窗(light exiting window)57被设置在光(激光)从发光元件54发出的方向。光出射窗57以覆盖设置在盖部53的顶部的孔58的状态接合至盖部53。另外，多个铅引脚59粘附至基底部件52。发光元件54通过金属线60电连接至铅引脚59。
在具有以上配置的发光元件51中，光从发光元件54的端面发出。光通过光出射窗57发射至外部。因此，使光反射/折射的元件并不存在于发光元件54与光出射窗57之间，而使光直接透过光出射窗57。利用每个发光装置装配具有以上配置的发光装置51。
另一方面，还存在不仅包括金属和树脂还包括发光元件所连接的用于基板的铅框架、陶瓷等的封装件。作为配置的特征，可以列举使光反射的元件排列在发光元件和光出射窗之间的情况。作为装配工艺的特征，列举发光元件连接至安装基板的集合体以及光出射窗连接至集成体或分离体的情况。即，在发光装置的装配工艺中所包括的发光元件的连接工艺中，执行成批处理，其中，通过提高制造效率来实现成本降低。另一方面，存在由于必须将用于使光反射或折射的光学部件装配在封装件内部而使元件成本增加的缺点。关于在光出射窗与支撑光出射窗的支撑部之间的接合，由于光出射窗所粘附的表面(下文中，称为“窗粘附表面”)的表面不精密，所以通常实用密封树脂来作为粘合剂。因此，与应用于CAN封装件中的密封相比，密封树脂的密封性能较低。
作为有利于实现封装件的尺寸减小(特别地，薄型化)的发光装置的配置，已知这样的配置：发光元件以横向姿势安装在支撑基板上，使得发光元件的光轴与支撑基板的主表面平行地排列，其中，发光元件直接或通过诸如副底座的元件安装在支撑基板上(例如，参考JP-3-129712(专利文件1)、JP-A-63-67794(专利文件2)和JP-T-2004-527917(专利文件3))。
发明内容
作为光盘应用的主流的CAN封装件的量产力在制造方法不是成批方法这一点上存在缺点。尽管CAN封装件具有可以确保在装配之后的放热性能和密封性能的优点，但是难以实现尺寸减小。另一方面，发光元件所连接的基板由树脂制成的框架激光器(framelaser)适合于实现尺寸减小，但由于该材料是树脂而使密封性能较差。
在发光元件以横向姿势安装在支撑基板上的发光装置中，存在密封性能由于窗粘附表面的表面不精密而很低的问题。例如，在粘附光出射窗时焊料被用作粘合剂的情况下，当焊料由于窗粘附表面的表面不精密而熔化时，焊接面的平坦度由于表面张力的影响而劣化。因此，在焊料层中出现了厚度的不均匀性，并且在焊料由于不均匀性而变硬之后可能产生间隙。因此，很难以高密封性来密封发光元件。这点与使用树脂粘合剂而非焊料的情况相同。
另外，如专利文件3中所述，当光出射窗被设置在由陶瓷的堆叠体形成的外壳处时，由于当陶瓷被烧结时溶剂的不均匀挥发和由形状所导致的不均匀收缩，窗粘附表面的表面精度通常为20μm。此外，考虑到堆叠工艺中的定位精确性、由于在各个层中的硬化与收缩之间的差别而引起的尺寸变化，假设窗粘附表面的表面精度进一步劣化。因此，很难通过使用焊料剥离等来确保高密封性能。首先，由于堆叠工艺是必需的，所以存在由于工艺数量的增加而引起生产力劣化和成本增加的缺点。
根据本发明实施例的发光装置包括：发光元件；其上安装有发光元件的第一基板；第二基板，在第一基板与第二基板之间形成用于发光元件的密封空间；以及光出射窗，用于使从发光元件发出的光出射，其中，第一基板和第二基板中的至少一个具有劈裂性(cleavage characteristic)，并且其劈裂表面用作粘附光出射窗的窗粘附表面。
在根据本发明实施例的发光装置中，发光元件被安装在第一基板上，并且第二基板形成了在第一基板与第二基板之间的密封空间，从而实现了封装件的尺寸减小。另外，光出射窗所粘附的窗粘附表面是关于至少一个基板的劈裂面，因此，提高了窗粘附表面的表面精度(平坦度)。因此，能够以高密封性来密封发光元件。
根据本发明实施例的发光元件制造方法包括以下步骤：将多个发光元件安装在第一基板上；在第二基板上形成多个凹部以对应于将安装到第一基板上的多个发光元件的安装位置；使第一基板接合至第二基板以使发光元件容纳在凹部内；使第一基板和第二基板中的至少一个基板劈裂；以及在至少一个基板的劈裂面上，以覆盖在劈裂面上开的导光孔的状态来粘附光出射窗。
在根据本发明实施例的发光装置制造方法中，在将多个发光元件安装在第一基板上之后，使第一基板和第二基板彼此接合，以使发光元件容纳在凹部内，从而形成了小封装件。另外，在第一基板和第二基板中的至少一个基板劈裂之后，将光出射窗粘附至劈裂面，从而以高密封性来密封容纳在凹部内的发光元件。
根据本发明的实施例，能够提供一种以高密封性来密封发光元件(虽然是很小的封装件)的发光装置。
附图说明
图1是示出了根据本发明的第一实施例发光装置的配置的截面侧视图；
图2是示出了根据本发明的第一实施例的发光装置的制造过程的工艺流程图；
图3A和图3B是说明根据本发明的第一实施例的发光装置的制造工艺的示图(第1步)；
图4A和图4B是说明根据本发明的第一实施例的发光装置的制造工艺的示图(第2步)；
图5A和图5B是说明根据本发明的第一实施例的发光装置的制造工艺的示图(第3步)；
图6A～图6C是示出了根据本发明的第一实施例的发光装置的制造工艺的示图(第4步)；
图7A和图7B是说明根据本发明的第一实施例的发光装置的制造工艺的示图(第5步)；
图8是示出了根据本发明的第二实施例的发光装置的配置的截面侧视图；
图9是示出了根据第二实施例的发光装置的制造过程的工艺流程图；
图10A和图10B是说明根据本发明的第二实施例的发光装置的制造工艺的示图(第1步)；
图11A和图11B是说明根据本发明的第二实施例的发光装置的制造工艺的示图(第2步)；
图12A和图12B是说明根据本发明的第二实施例的发光装置的制造工艺的示图(第3步)；
图13A和图13B是示出了根据本发明的第二实施例的发光装置的制造工艺的示图(第4步)；
图14是示出了根据本发明实施例的发光装置的配置的截面侧视图；以及
图15是示出了现有技术中的发光装置的配置的截面侧视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图更详细地阐述本发明的具体实施例。本发明的技术范围并不限于以下描述的实施例，而使各种变型和变换都包括在可以推导出通过本发明的构造特征获得的具体效果及其组合的范围内。
第一实施例
图1是示出了根据本发明的第一实施例的发光装置的配置的截面侧视图。所示出的发光装置1主要包括发光元件2、第一基板3、第二基板4和光出射窗5。
发光元件2通过使用例如半导体发光元件(诸如半导体激光器)而形成。在发光元件2中，沿附图中的箭头方向(右方向)发光。发光元件2是具有例如450nm以下的发光波长的元件，具体地，当用作蓝光盘的光源时，使用具有405nm的发光波长的元件。另外，在DVD的光源中，使用具有650nm的发光波长的元件。通过将例如焊料用作粘合剂来使发光元件2接合至第一基板3的上表面。然而，其并不限于此，而是可以通过使用已知的晶片熔融方法(晶片接合方法)来使发光元件2接合至第一基板3的上表面。晶片熔融方法是原来的不使用粘合剂等使两个晶片一体化的接合技术，然而，该方法不仅可应用于晶片的接合，还可应用于发光元件2与第一基板3之间的接合。在晶片熔融方法中，例如，在对均为接合对象的两个接合表面进行清洁(清洗、去除氧化膜等)后，两个接合表面相互接触并在此状态下执行热处理，从而使两者紧密接合。
另外，当通过将焊料用作粘合剂来使发光元件2接合至第一基板3时，在加热工艺中焊接材料必须具有比加热温度高的熔点，以防止粘合材料在加热工艺中再次熔化。另一方面，当通过使用晶片熔融方法将发光元件2接合至第一基板3时，粘合材料并不被插入到接合点处。因此，由于应力而导致的劣化减少，并且防止了粘合材料在此后的加热工艺中再次熔化，这是所期望的。
在第一基板3上，发光元件2以横向姿势安装。这里所描述的“横向姿势”是发光元件2的光轴与第一基板3的主表面(上表面或下表面)平行排列的姿势。第一基板3由例如陶瓷或金属制成。在将陶瓷用于第一基板3以及必须高放热性能的情况下，期望将AlN(氮化铝)陶瓷用于第一基板3。在第一基板3中，设置了在板厚度方向上穿过第一基板的通孔(传导通路)6。在第一基板3的上表面上，具有包括例如Ti(钛)、Ni(镍)和Au(金)的三层结构的焊盘(未示出)被形成用于稍后将描述的引线接合。在第一基板3为发光元件2所粘附的相对表面侧的表面上，设置了导向通孔6的电极部7。具体地，在第一基板3的上表面和下表面上，发光元件2和电极7按正反关系排列。因此，能够减小发光元装置1的总尺寸。
第二基板4是通过使用具有劈裂性的基板形成的。在此情况下，作为一个实例，第二基板4由具有劈裂性的硅基板形成。第二基板4在面向第一基板3一侧具有凹部8。由于凹部8的存在，第二基板4形成了在第一基板3与第二基板4之间的发光元件2的密封空间9。在密封空间9中，发光元件2的上表面和未示出的焊盘通过由金属等制成的导线10电连接。
当二维地观察时，第二基板4具有比第一基板3大的外部尺寸(外径尺寸)。导光孔11以与凹部8啮合的状态设置在第二基板4处。导光孔11是用于将从发光元件2发出的光导向外部的孔。因此，导光孔11被设置在从支撑(安装)在第一基板3上的发光元件2看到的光的发射方向(在光轴上)处。导光孔11连接至由凹部8形成的密封空间9。
光出射窗5是通过使用例如透明玻璃板而形成的。光出射窗15粘附至第二基板4的前端面12。第二基板4的前端面12是通过用第二基板4的劈裂性使第二基板4劈裂而形成的劈裂面。在第二基板4的前端面12处，导光孔11打开。因此，光出射窗5以覆盖导光孔11的状态粘附于第二基板4的前端面12。
在具有以上配置的发光装置1中，从发光元件2发出的光通过第二基板4的导光孔11入射到光出射窗5上，然后，光透射过光出射窗5并被出射到外部。在此情况下，由于发光元件2以横向姿势安装在第一基板3的上表面上，所以发光元件2的光线与第一基板3的上表面(支撑发光元件2的表面)平行地被发射。
在根据第一实施例的发光装置1中，发光元件2被安装在第一基板3上，并且由于凹部8的存在，第二基板4形成了第一基板3和第二基板4之间的密封空间9。因此，可以使封装件尺寸比已知的CAN封装件更小。此外，发光元件2以横向姿势安装在第一基板3上，因此，可以使封装件的厚度(高度)减至很低。因此，可以实现封装件的进一步尺寸减小。另外，第二基板4的前端面12是劈裂面，并且通过将劈裂面用作窗粘附表面，使光出射窗5粘附于第二基板2的前端面12。在此情况下，窗粘附表面的表面精度(具体地，平坦度)将非常高。因此，当通过将例如焊料用作粘合剂来粘附光出射窗5时，可以抑制由于焊料的表面张力而导致的厚度不均匀性。结果，能够防止在焊料变硬之后产生间隙以及确保高密封性。同样，当窗粘附表面的表面精度增大时，晶片熔融方法可以用于粘附光出射窗5。在晶片熔融方法中，能够在不使用诸如焊料的粘合剂的情况下确保高密封性。
随后，将阐述根据本发明的第一实施例的发光装置制造方法。图2是示出了根据本发明的第一实施例的发光元件的制造过程的工艺流程图。主要通过工艺F1～F9来制造发光装置。工艺F1是元件安装工艺。工艺F2是第一切割工艺。工艺F3是引线接合工艺。工艺F4是基板处理工艺。工艺F5是基板接合工艺。工艺F6是劈裂工艺。工艺F7是钻孔工艺。工艺F8是窗粘附工艺。工艺F9是第二切割工艺。
在元件安装工艺F1中，将多个发光元件2安装(芯片安装)在第一基板3(在如图3A所示的矩阵状态排列中具有大直径的矩阵基板)上。在此情况下，上述的通孔6、电极部7和焊盘(未示出)预先形成在第一基板3中。AlN基板被用作第一基板3。
在第一切割工艺F2中，在元件安装工艺F1中在其上安装了多个发光元件2的第一基板3如图3B所示被切割成条(条形)。据此，例如，当在上述的元件安装工艺F1中将总共m×n个发光元件2按照m行×n列(“m”和“n”是2以上的自然数)的排列方式安装在第一基板3上，此后，在第一切割工艺F2中将第一基板3按行切割成条，然后，已被切割成条的单个第一基板3将处于其上安装了n个发光元件2的状态下。
在引线接合工艺F3中，如图5A所示，在对准基板15上使被切割成条的各个第一基板3对准，并通过引线接合将各个发光元件2以对准状态电连接至第一基板3。在对准基板15上，各个第一基板3在平行方向上彼此对准，以及第一基板3通过静电吸力保持固定状态。以此状态执行引线接合，从而安装在第一基板3上的各个发光元件2将处于通过导线10电连接至第一基板3的状态，如图4B所示。在将第一基板3切割成条之前的阶段，可以执行引线接合。在连接导线10的状态下执行第一基板3的切割的情况下，存在导线在切割基板时被损坏的顾虑，因此，期望在进行切割之后执行引线接合。
在基板处理工艺F4中，在具有劈裂性的第二基板4上形成多个凹部8，如图5A所示。应用用作半导体晶片的硅基板作为第二基板4。在此情况下，多个凹部8以与多个(m×n)个发光元件2一一对应的方式形成在第二基板4上。凹部8的形成可以通过例如以下方法来执行。首先，通过光刻方法，在第二基板4的一个表面上形成掩模，并且通过掩模蚀刻(干式蚀刻或湿式蚀刻)第二基板4的这个表面。在此方法中，凹部8是通过在没有被掩模遮蔽的部分处进行蚀刻而形成的。在至少可以使发光元件2和导线10容纳在密封空间9的情况下，使通过蚀刻形成的凹部8的深度尺寸小于第二基板5的板厚度尺寸。
在基板接合工艺F5中，在彼此对应的发光元件2和凹部8如图5B所示被定位的情况下具有条形的多个第一基板3接合至第二基板4。在此情况下，安装在第一基板3上的发光元件2被置于形成在第二基板4中的凹部8中，以对应于发光元件2。通过使用例如晶片熔融方法或焊接材料使第一基板3和第二基板4接合。优选地，在进行接合之前，执行使用例如氩气的等离子体清洗。
在清洗工艺F6中，通过使用用作第二基板4的硅基板的劈裂性来使第二基板4劈裂。具体地，在第二基板4中通过标记等沿第一基板3的纵向形成分界线，并且在分界线的位置处使第二基板4劈裂。因此，如图6A所示，通过使第一基板3和第二基板4接合形成的接合基板(3，4)被分成条。
此时，执行第二基板4的劈裂，使得至少光出射窗5所粘附的表面(前端面12)是劈裂面。在第二基板4中，作为光出射窗5所粘附的表面的相对表面侧是劈裂面。因此，可以通过切片机来切割光出射窗所粘附的相对表面侧。当作为光出射窗5所粘附的表面的相对表面侧是劈裂面时，第二基板4的前端面12与其后端面之间的平行线非常高。因此，当粘附光出射窗5时，可以在第二基板4的前端面12上均匀地按压光出射窗5，这是有利的。除第一基板3之外，第二基板4并不被分成单独的块，而是分成条，这使得基板在之后的工艺中容易被处理。
在钻孔工艺F7中，在已通过劈裂工艺F6切割成条的第二基板4的前端面12上形成导光孔11，如图6B所示。通过使用例如深RIE(反应性离子蚀刻)方法来形成导光孔11。通过由于深RIE方法而导致的钻孔处理来形成导光孔11以连接至凹部8。另外，以与发光元件2的间隔相同的间隔在具有条形的接合基板(3，4)的纵向上形成导光孔11。因此，导光孔11以与发光元件2一一对应的关系形成。
在窗粘附工艺F8中，在第二基板4的前端面12(导光孔11打开的表面)与玻璃板16的一个表面邻接的状态下，第二基板4和圆形的透明平面玻璃板16彼此接合，如图6C所示。在玻璃基板16上，多个接合基板(3，4)排列成行。此外，在窗粘附工艺F8中，利用切片机按每个接合基板(3，4)来切割玻璃基板16，如图7A所示。
当玻璃基板16与第二基板4接合时，第二基板4的前端面12是劈裂面，因此，那部分的表面精度(具体地，平坦度)非常高。因此，例如，当通过使用焊接材料将第二基板4接合至玻璃基板16的一个表面时，可以通过抑制由于表面张力的影响而导致的焊接材料的厚度不均匀性来确保高密封性能。另外，表面精度将非常高，从而通过使用可以获得高密封性能的晶片熔融方法来将第二基板4接合至玻璃板16.
在进行玻璃板16与第二基板4之间的接合时，在玻璃板16上设置其光学反射率被设计的光学膜(诸如SiO2、MgF2、Al2N3等)以成为光出射窗5，这提高了透射率并减少了反射光，因此，可以采取用于噪声产生的措施。在顶面为SiO2的情况下，存在能够在接合之前进行等离子体清洗时使结合力增大的优点。作为更优选的方法，首先，在未示出的对准基板上使第一基板3与第二基板4的接合基板对准。接下来，在对准基板上对准的各个接合基板(3，4)与玻璃基板16之间进行定位，并且通过接触、重力施加和加热使两者暂时接合。接下来，通过进一步的重力施加和加热来使基板(3，4)和玻璃基板16最终接合。此时，当接合基板(3，4)在光轴方向上的长度变宽时，优选地，按单独的接合基板(按条)来施加重力。具体地，当第二基板4的后端面是劈裂面时，确保了第二基板4的前端面12与后端面之间平行，这在按条施加重力时是优选的。
在第二切割处理F9中，通过切片机来将条形接合部(3，4)切割成具有玻璃基板16的单独的个，如图7B所示。此时，玻璃基板16经过切割成为光出射窗5。据此，获得了图1所示的发光装置1。
在根据本发明的第一实施例的发光装置的制造方法中，在将多个发光元件2安装在第一基板3上之后，第一基板3和第二基板4彼此接合，使得发光元件2被容纳在凹部8中，从而形成小封装件。另外，在使第二基板4劈裂之后，光出射窗5粘附于劈裂面，从而以高密封性密封容纳在凹部8内的发光元件2。因此，能够获得即使发光元件是小封装件仍能够以高密封性来密封该发光元件的发光装置。
同样，在根据本发明的第一实施例的发光装置制造方法中，将m×n个发光元件2同时安装在具有大直径的第一基板3上，此后，可以通过成批处理来执行基板接合工艺F5～窗粘附工艺F8，从而将被切割成条以包括n个发光元件2的第一基板3作为一个单元。因此，能够以高生产力来制造发光装置1。
第二实施例
图8是示出了根据本发明的第二实施例的发光装置的配置的截面侧视图。在本发明的第二实施例中，将通过使用与在第一实施例中所列举的对应组件相同的标号用来进行阐述。所示出的发光装置1主要包括发光元件2、第一基板3、第二基板4和光出射窗5，在这点上与第一实施例相同。然而，第二实施例在以下各点上与第一实施例不同。
具体地，在第一实施例中，第一基板3是通过使用不具有劈裂性的AlN基板而形成的。另一方面，在第二实施例中，第一基板3是通过使用具有劈裂性的硅基板而形成的。据此，在第二实施例中，第一基板3和第二基板4是通过使用包括劈裂性的硅基板形成的。
在第一实施例中，第二基板4的前端面12是劈裂面，并且通将劈裂面用作窗粘附表面，光出射窗5粘附于第二基板4的前端面12。另一方面，在第二实施例中，使第一基板3的前端面13和第二基板4的前端面12分别作为劈裂面，并且通过将劈裂面用作窗粘附表面，将光出射窗5粘附于第一基板3的前端面13和第二基板4的前端面12。各个基板3、4的前端面12、13的平面方向(劈裂面的平面方向)是相同的。
以覆盖在第二基板4的前端面12上开的导光孔11的状态粘附光出射窗5。优选地，以与第一实施例相同的方式在第二基板4中形成导光孔11，同样优选地，以第一基板3和第二基板4连接的状态形成该导光孔。第一基板3的前端面13和第二基板4的前端面12彼此齐平。当二维地观看时，第一基板3和第二基板4具有相同的外形尺寸。
在具有上述配置的发光装置1中，从发光元件2发出的光通过第二基板4的导光孔11入射到光出射窗5上，然后，光透射过光出射窗5并被出射到外部。在此情况下，发光元件2以横向姿势安装在第一基板3的上表面上，因此，来自发光元件2的光线与第一基板3的上表面(支撑发光元件3的表面)平行地发射。
在根据本发明的第二实施例的发光装置1中，发光元件2被安装在第一基板3上，并且以与第一实施例相同的方式，第二基板4由于凹部8的存在而在第一基板3和第二基板4之间形成密封空间9。因此，可以使封装件尺寸小于已知的CAN封装件。此外，由于发光元件2以横向姿势安装在第一基板3上，所以可以将封装件的厚度(高度)减至很低。因此，可以实现封装件的进一步尺寸减小。另外，第二基板4的前端面12是劈裂面，并且通过将劈裂面用作窗粘附表面使光出射窗5粘附于第二基板4的前端面12。在此情况下，窗粘附表面的表面精度(特别地，平坦度)非常高。因此，当通过将例如焊料作为粘合剂来粘附光出射窗5时，可以抑制由于焊料的表面张力而导致的厚度不均匀性。因此，能够防止在焊料变硬之后产生间隙以及确保高密封性。当窗粘附表面的表面精度变高时，晶片熔融方法可以用于粘附光出射窗5。在晶片熔融方法中，能够在不使用诸如焊料的粘合剂的情况下确保高密封性。
此外，在根据第二实施例的发光装置1中，第一基板3和第二基板4由相同材料(在本实施例中为硅)制成，因此，可以使由于热膨胀系数之间的差别而引起的应力减小。另外，当基板材料是同一种时，可以使由晶格失配引起的在连接界面处的应力减小，并且可以在劈裂时获得好的劈裂面，这是所期望的。由于光出射窗5粘附于第一基板3的前端面13和第二基板4的前端面12，所以与第一实施例相比，能够确保光出射窗5的接合表面。因此，通过粘附光出射窗5进行的密封变容易。尽管未示出，但是当凹部也以与在第二基板4中相同的方式形成在第一基板3中时，可以使导光孔的直径更大。从而，可以使不产生由于第一基板和第二基板而导致的光的遮蔽面积更大，因此，增大了在确定发光元件2在光轴方向上的排列时的自由度。随后，将阐述根据本发明的第二实施例的发光装置制造方法。图9是示出了根据第二实施例的发光装置的制造工程的工艺流程图。主要通过工艺F21～F27来制造发光装置。工艺F21是元件安装工艺。工艺F22是引线接合工艺。工艺F23是基板处理工艺。工艺F24是劈裂工艺。处理F26是窗粘附工艺。工艺F27是切割工艺。
在元件安装工艺F21中，将多个发光元件2以矩阵状态排列方式安装(芯片安装)在具有劈裂性的圆形的第一基板3上，如图10A所示。在此情况下，在第一基板3上预先形成有通孔6、电极部7和焊盘(未示出)。将用作半导体晶片的硅基板(硅晶片)用作第一基板3。在第一基板3上，安装m×n个发光元件2。
在引线接合工艺F22中，通过引线接合将安装在第一基板3上的各个元件2电连接至第一基板3。因此，安装在第一基板3上的各个发光元件2通过导线10电连接至第一基板3，如图10B所示。
在基板处理工艺F23中，在具有劈裂性的圆形的第二基板4上形成多个凹部8，如图11A所示。将作为半导体晶片的硅基板(硅晶片)用作第二基板4。可以利用例如与第一实施例相同的方法来形成凹部8。该形成是通过首先利用光刻方法在第二基板4的一个表面上形成掩模并通过掩模蚀刻(干式蚀刻或湿式蚀刻)第二基板4的一个表面来实现。在此方法中，通过在未被掩模遮蔽的部分进行蚀刻来形成凹部8。在至少发光元件2和导线10可以容纳在密封空间9中的条件下，通过密封形成的凹部8的深度尺寸小于第二基板4的板厚度尺寸。
在基板接合工艺F24中，在元件安装工艺F21中在其上安装了多个发光元件2的第一基板3和在基板处理工艺F23中在其中形成了多个凹部8的第二基板4在彼此对应的发光元件2和凹部8如图11B所示定位的状态下彼此接合。在此情况下，安装在第一基板3上的发光元件2容纳在形成在第二基板4中的凹部8内以对应于发光元件2。以与第一实施例相同的方式，通过例如使用晶片熔融方法或通过使用焊接材料使第一基板3和第二基板4接合。在此情况下，可以对晶片进行成批处理，这提高了工作效率。由于光出射窗的粘附表面在基板3、4中相匹配，所以优选地，使各个基板3、4的劈裂面的平面方向相匹配。为了比使用半导体晶片来在设置在基板3、4中的每一个的外部圆周部分处的定向平面附近进行定位更精确地执行定位，可通过使各个基板3、4预先劈裂以曝光劈裂面来实现。
在劈裂工艺F25中，通过利用作为第一基板3的硅基板的劈裂性以及作为第二基板4的硅基板的劈裂性，使第一基板3和第二基板4劈裂。具体地，通过在第一基板3和第二基板4中进行标记来形成分界线，并且在分界线的位置使第一基板3和第二基板4劈裂。此时，各个基板3、4在同一直线上直接劈裂。因此，第一基板3和第二基板4的接合基板(3、4)被分割成条板，如图1 2A所示。
此时，在具有第二基板4的被切割成条的单个第一基板3上，分别安装n个发光元件2。当在元件安装工艺F21中将多个发光元件2安装在第一基板3上时，两个发光元件面对面排列以使光发射方向面向彼此，从而使两个发光元件2共享一个劈裂面，这是期望的。另外，优选地，执行第一基板3和第二基板4的劈裂以使至少光出射窗5所粘附的表面(前端面12、13)是劈裂面。在第一基板3和第二基板4中，作为光出射窗5所粘附的表面的相对表面侧并不必须是劈裂面。因此，可以利用切片机切割光出射窗5所粘附的相对表面侧。然而，当使作为光出射窗5所粘附的表面的相对侧面的表面作为劈裂面时，第一基板3的前端面13与后端面之间的平行性以及第二基板4的前端面12与后端面13之间的平行性非常高。据此，当光出射窗5被粘附时，可以在第一基板3的前端面13和第二基板4的前端面上均匀地推动光出射窗5，这是有利的。
在基板处理工艺F23中形成多个凹部8的同时，在通过劈裂分成条的每个接合基板中设置在第二基板4的前端面12处的多个导光孔11被形成为凹部8的一部分。优选地，在劈裂工艺F25之后形成导光孔11，以通过利用例如深RIE方法等进行钻孔处理而连接至凹部8。在此情况下，可以获得能够使接合基板(3、4)容易劈裂的优点。
在窗粘附工艺F26中，在第一基板3的前端面13和第二基板4的前端面12与透明且平坦的圆形玻璃板16的一个表面邻接的状态下，使条形的接合基板(3、4)接合至玻璃基板16，如图1 2B所示。优选地，以与第一实施例相同的方式将光学膜设置在玻璃板16上。多个接合基板(3、4)在玻璃板16上排列成行。此外，在窗粘附工艺F26中，利用切片机按每个接合基板(3、4)来切割玻璃基板16，如图13A所示。
当玻璃基板16和结合基板(3、4)接合时，第一基板3的前端面13和第二基板4的前端面12是劈裂面，因此，在那些部分的表面精度(具体地，平坦度)非常高。因此，例如，当通过使用焊接材料将接合基板(3、4)接合至玻璃基板16的一个表面时，通过抑制由于表面张力的影响而导致的焊机材料的厚度不均匀性，可以确保高密封性能。另外，表面精度将非常高，从而通过使用可以获得高密封性能的晶片熔融方法来使接合基板(3、4)接合至玻璃板16。
在切割工艺F27中，利用切片机将条形的接合基板(3、4)切割成具有玻璃板16的单独块，如图1 3B所示。此时，玻璃板16被切割作为光出射窗5。因此，可以获得如图8所示的发光装置1。
在根据本发明的第二实施例的发光装置制造方法，在将多个发光元件2安装在第一基板3上之后，第一基板3和第二基板4彼此接合以使发光元件2容纳在凹部8内，从而以与第一实施例相同的方式形成小尺寸的封装件。同样，在分别使第一基板3和第二基板4劈裂之后，将光出射窗5粘附于劈裂面，从而以高密封性来密封容纳凹部8内的发光元件2。因此，可以获得即使封装件小仍能够以高密封性来密封发光元件的发光装置。
在根据第二实施例的发光装置制造方法中，在具有大直径的第一基板3上安装m×n个发光元件2，同时又利用晶片执行基板接合处理F24，此后，可以通过成批处理来执行劈裂工艺F25至窗粘附工艺F26，从而将被切割成条以包括n件发光元件2的接合基板(3，4)作为一个单元。因此，能够以高生产力来制造发光装置1。此外，由于在晶片状态下执行对各个发光元件2的引线接合以及基板3、4的接合，所以可以期望进一步提高生产力。
应注意，例如，在图14中，不仅利用仅使来自发光元件2的光透射的平面玻璃板，而且还利用包括相对于从所示的发光元件2发出的光的光轴具有45度的倾角的反射表面5A的棱镜，形成光出射窗5。在这种配置中，来自发光元件2的光在光出射窗5的反射表面5A处以直角反射。因此，尽管发光元件2以横向姿势安装，但可以使来自发光元件2的光向上(沿垂直方向)出射。因此，可以实现类表面发射功能。利用包括反射表面5A的棱镜形成光出射窗5的这一点还可以应用于第一实施例。
在第一实施例中，作为用于基板的原料，AlN用于第一基板3，以及Si用于第二实施例，而在第二实施例中，Si用于第一基板3和第二基板4，然而，可以不同地改变用于基板的材料。具体地，关于包括窗粘附表面的基板，除以上的Si、AlN之外，还使用例如GaAs(镓/砷)、GaP(镓/磷)、InP(铟/磷)、GaN(氮化镓)的材料中的任一种，从而低成本地形成发光装置1。
在第一实施例和第二实施例中，发光元件2直接安装在第二基板3上，然而，本发明并不限于此，例如，发光元件2通过未示出的副底座安装在第一基板3上。
在第一实施例中，仅将具有劈裂性的基板用作第二基板4，而在第二实施例中，将具有劈裂性的基板用作第一基板3和第二基板4，然而，本发明并不限于此，而是能够仅将具有劈裂性的基板用作第一基板3。具体地，通过对基板进行处理来在第一基板3中形成用于放置元件的凹部，以及形成连接至凹部的导光孔，并且将光出射窗粘附于作为劈裂表面的导光孔打开的表面(窗粘附表面)上。
本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、子组合和变化，均应包含在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (10)

1.一种发光装置，包括：
发光的发光元件；
其上安装有所述发光元件的第一基板；
第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间形成用于所述发光元件的密封空间；以及
光出射窗，用于使从所述发光元件发出的光出射，
其中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有劈裂性，并且其劈裂表面用作粘附所述光出射窗的窗粘附表面。
2.根据权利要求1所述的发光装置，
其中，所述发光元件是以横向姿势安装的。
3.根据权利要求1所述的发光装置，
其中，包括所述窗粘附表面的所述基板是由Si、GaAs、GaP、InP、A1N和GaN中的任一种材料制成的。
4.根据权利要求1所述的发光装置，
其中，所述光出射窗具有使从所述发光元件发出的光以直角反射的反射表面。
5.一种发光装置制造方法，包括以下步骤：
将多个发光元件安装在第一基板上；
在第二基板上形成多个凹部以对应于将被安装到所述第一基板上的所述多个发光元件的安装位置；
使所述第一基板接合至所述第二基板，以使所述发光元件容纳在所述凹部内；
使所述第一基板和所述第二基板中的至少一个劈裂；以及
在至少一个基板的劈裂面上，以覆盖在所述劈裂面上开的导光孔的状态来粘附光出射窗。
6.根据权利要求5所述的发光装置制造方法，还包括以下步骤：
将其上安装有所述多个发光元件的所述第一基板切割成条，以及
其中，使所述第二基板沿被切割成条的所述第一基板的纵向劈裂。
7.根据权利要求6所述的发光装置制造方法，还包括以下步骤：
在将所述第一基板切割成条之后，通过引线接合来将所述第一基板电连接至所述发光元件。
8.根据权利要求5所述的发光装置制造方法，
其中，在使所述第一基板与所述第二基板彼此接合之后，使所述第一基板与所述第二基板的接合基板劈裂成条，然后，将所述光出射窗以覆盖在所述结合基板的所述劈裂面上开的所述导光孔的状态粘附至所述结合基板的所述劈裂面。
9.根据权利要求8所述的发光装置制造方法，
其中，在将所述多个发光元件安装到所述第一基板上之后以及在使所述第一基板和所述第二基板彼此接合之前，通过引线接合使所述第一基板和所述发光元件电连接。
10.根据权利要求5所述的发光装置制造方法，
其中，当将所述凹部形成在所述第二基板中时，所述导光孔被形成为所述凹部的一部分。
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