CN111837298A - 构件装置、封装体和封装体装置以及用于制造的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种构件装置，其具有：承载衬底(1)；间隔保持器(3)，其布置在承载衬底上且包围出结构空间(1a)并且其在背对着承载衬底的一侧上具有射出开口；光学部件(2)，其布置在结构空间中；接触连接部，其将光学部件与布置在结构空间之外的位于外部的接触部导电连接；顶衬底(4)，其布置在间隔保持器上，并且以顶衬底透光地覆盖射出开口；和光反射面(6)，其形成在各向异性蚀刻的硅构件上，并且作为具有相对承载衬底的朝向结构空间的表面成大约45°的角度的倾斜面来布置在结构空间中，使得在水平方向上辐射进入到光反射面上的光能在竖直方向上通过开口和顶衬底辐射出，并且反之亦然。此外，公开了用于制造构件装置的方法以及封装体、封装体装置和用于制造的方法。

Description

构件装置、封装体和封装体装置以及用于制造的方法
技术领域
本发明涉及构件装置、封装体和封装体装置以及用于制造的方法
背景技术
与构件装置相关地所公知的是，将构件或部件，例如发出光或吸收光的光学部件布置在壳体中。该构件装置可以用于制造封装体。
例如从文献WO 2011/035783 A1公知一种用于制造这种构件装置的方法。在承载衬底上布置有间隔保持器，使得间隔保持器包围出结构空间，在该结构空间中布置有部件。该结构空间通过在间隔保持器上布置顶衬底的方式来封闭。以该顶衬底可以提供透光的射出开口，通过该射出开口可以发出或接收光。间隔保持器的朝向结构空间的壁面可以设置有金属化部，以便提供进行光反射的镜面化部。
文献WO 2016/055520 A1描述了对用于激光器部件的封装体的制造，该封装体具有壳体，该壳体包括承载体，该承载体具有空腔，该空腔具有底面和侧壁。空腔从底面开始扩宽。在该空腔中，激光器芯片布置在底面上，激光器芯片的发射方向平行于底面地定向。此外，在空腔中还布置有反射元件，该反射元件贴靠在底面与侧壁之间的棱边上。反射元件的反射表面与空腔的底面成45度的角度。发射方向同样与反射元件的反射表面成45度的角度。
此外，由文献WO 2017/149573 A1也公知有构件装置。
在文献US 7 177 331 B2中，激光二极管安装在所谓的TO壳体中。
发明内容
本发明的任务是说明构件装置、封装体以及封装体装置以及用于制造的方法，利用它们在具有光学部件的结构空间中提供了改进的光束的光传导或光偏转。
为了解决该任务，提供了根据独立权利要求1、11和13的构件装置，封装体和封装体装置。此外，提供了根据独立权利要求10、14和15的用于制造构件装置、封装体和封装体装置的方法。
根据一个方面，提供了一种构件装置，其具有以下特征：承载衬底；间隔保持器，间隔保持器布置在承载衬底上且包围出结构空间，并且在背对着承载衬底的一侧上具有射出开口；光学部件，该光学部件布置在结构空间中；接触连接部，该接触连接部将光学部件与布置在结构空间之外的位于外部的接触部导电连接；顶衬底，该顶衬底布置在间隔保持器上，并且以该顶衬底透光地覆盖射出开口；以及光反射面，该光反射面形成在各向异性蚀刻的硅构件上，并且作为具有相对载体衬底的朝向结构空间的表面成约45度的角度的倾斜面来布置在该结构空间中，使得在水平方向上辐射进入到该光反射面上的光能在竖直方向上通过开口和顶衬底辐射出，并且反之亦然。
根据另外的方面，提供了一种具有构件装置和壳体的封装体，在壳体中容纳有构件装置，以及提供一种封装体装置，其具有多个封装体的面式布置方式。
另一个方面涉及一种用于制造构件装置的方法，该方法具有以下步骤：借助各向异性蚀刻由硅单晶制造各向异性蚀刻的硅构件，其中，硅单晶在此相对于100晶向倾斜了大约9.7度，使得形成具有约45度的斜坡的111晶面；并且在使用各向异性蚀刻的硅构件的情况下制造构件装置，其中，以具有约45度的斜坡的111晶面在构件装置中形成光反射面。
根据附加的方面，提供了一种用于制造封装体的方法以及一种用于制造封装体装置的方法，其中，该封装体/封装体装置在连板(Nutzen)中例如借助晶片级封装方式来制造。
借助所提出的技术能够实现的是，在构件装置中提供的结构空间中在水平方向上延伸的光束在倾斜大约45度的光反射面处朝水平方向偏转，并且反之亦然。因此，由光学部件发出的光可以从水平方向朝竖直方向偏转，以便穿过射出开口发出光束。相反，在竖直方向上入射的光在光反射面上可以朝水平方向偏转。利用各向异性蚀刻的硅构件以该硅构件的表面来提供光反射面。
光学部件可以被构造为发光的或吸收光的构件，例如被构造为发光的二极管或吸收光的光电二极管、例如雪崩光电二极管或激光二极管。
发光的构件可以实施成以定向的且集束的形式发出光束，例如以基本上定向的激光辐射的形式发出，其中心发出的强度最大，并且具有可选择地存在的射束发散(射束扩开)。
所提出的技术能够实现的是，将光学部件布置在结构空间中，使得所发出的光束的射出或者要接收的光束的射入可以在竖直方向上进行。为了使光束(相对于承载衬底的表面)在竖直方向上发出，与现有技术相比，不必像在现有技术(例如US 7177331B2)中设置的那样将光学部件竖立地布置在结构空间中。借助于所提出的技术，可以降低构件装置的整体高度并且可以简化装配。
接触连接部可以具有穿过承载衬底的过孔，其中，位于外部的接触部可以布置在承载衬底的下侧上。
可以例如在承载衬底的朝向结构空间的表面上设置有侧向地从结构空间引导出来的接触连接部，尤其使得侧向引导出来的接触连接部以在承载衬底和间隔保持器之间穿过的方式形成。该接触连接部可以包括多个单独的接触连接部。
各向异性蚀刻的硅构件的承托面可以基本上平行于承载衬底的朝向结构空间的表面延伸。在该实施方式中，光反射面相对于承托面以大约45度的角度倾斜。
各向异性蚀刻的硅构件可以布置在由间隔保持器包围出的结构空间中。在此，其上提供有光反射面的该各向异性蚀刻的硅构件可以在结构空间中与间隔保持器分开且间隔开地布置，尤其使得在该各向异性蚀刻的硅构件与包围出结构空间的间隔保持器之间不存在碰触接触。
以各向异性蚀刻的硅构件可以至少部分地形成间隔保持器。在该替选的设计方案中，各向异性蚀刻的构件部分地或完全地形成间隔保持器。在一种实施方式中可以设置的是，包围出结构空间的间隔保持器环绕地完全由各向异性蚀刻的硅构件形成，例如作为一件式的各向异性蚀刻的硅构件。在各种实施方式中，间隔保持器的朝向结构空间的内壁面至少在光反射面的区域中具有大约45度的斜度。在该实施方式或其他实施方式中，间隔保持器可以形成为一件式的框，该框环绕地包围出结构空间。
间隔保持器的朝向结构空间并布置在具有光反射面的区域之外的第一壁面可以相对竖直方向以不同于45度的第一角度倾斜。间隔保持器的朝向结构空间的壁面在光反射面的区域中具有大约45度的斜度，而在具有光反射面的区域之外的第一壁面则以与其不同的角度倾斜，例如大约为64.5度。间隔保持器的第一壁面可以与光反射面相对置地布置。
间隔保持器的与间隔保持器的第一壁面不同的、朝向结构空间并且布置在具有光反射面的区域之外第二壁可以相对竖直方向以不同于45度的第二角度倾斜，该第二角度不同于第一角度。具有不同于45度的倾斜角度的第一/或第二壁面可以布置在间隔保持器的由各向异性蚀刻的硅构件形成的区段中或这种区段之外。第二角度可以例如大约为55.3度。第二壁面可以布置在间隔保持器的与光反射面和/或第一壁邻接的区段中。彼此对置的壁面可以以该第二倾斜角度构成。对此替选地，不同于45度的壁面也可以以不一样的角度实施。
间隔保持器可以借助各向异性蚀刻的硅构件形成为一件式或多件式的框，该框环绕地包围出结构空间。在俯视图中，无论是在被框包围出的缺口的上开口和/或下开口的区域中，框都可以基本上具有梯形形状。如果上开口和下开口均具有基本上梯形形状，则上开口和下开口的边缘无论是在缺口的一侧上或多侧上、尤其是在所有侧上都可以成对平行地延伸。在一个实施方式中，梯形形状不能够在缺口的整个宽度上构成，而是基本上在小于缺口的总宽度的1/3的宽度上构成。
具有45度的反射镜平面的一侧上(在缺口的拐角区域中)的开口角度可以分别约为83.2度。在相对置的侧上，角度分别约为96.8度。可以设置有如下结构形式：在该结构形式中在各向异性蚀刻的硅构件中设置有多个这种结构类型的开口，这些开口分别构造成分开形成的用于容纳一个或多个光学部件的结构空间。
顶衬底可以至少部分地装填结构空间。顶衬底可以部分或完全装填结构空间。例如，可以将环氧树脂或硅酮作为顶衬底引入到结构空间中。替选地，结构空间没有顶衬底，其中，结构空间于是能够被实施为其中布置有光学部件的空腔。尤其地，空腔的在射出开口之下的区段可以没有顶衬底。
光反射面可以具有在表面侧的镜面化部。表面侧的镜面化部可以例如借助金属化部或介电反射镜来制造。
光学部件可以具有侧向的光学输出端/输入端，通过它们可以使光在水平方向上射出/射入。所入射的或射出的光束的偏转发生在光反射面上，使得实现在水平方向和竖直方向之间的偏转，并且反之亦然。如果光学部件实施为发光二极管，则发出的光束通过侧向的光学输出端射出。在将光学部件构造为光电二极管的情况下，所入射的光束在水平方向上通过侧向的光学输入端、例如射入窗射入。
光学部件可以布置在底座上，该底座布置在承载衬底上。底座可以例如由碳化硅或氮化铝形成。
在用于制造构件装置的方法中可以设置的是，借助湿化学蚀刻，例如借助用氢氧化钾溶液(KOH)进行蚀刻来制造各向异性蚀刻的硅构件。用于对硅进行各向异性蚀刻的另外的合适的蚀刻溶液例如是四甲基氢氧化铵(TMAH)。
为了制造封装体和/或为了制造封装体装置可以设置的是，为此使用连板式或晶片级的封装方式。
当使用晶片级工艺的情况下进行制造时，可以以晶片级制造一个或多个环绕的硅框、整个罩衬底和/或具有45度倾斜的反射面的单个或多个元件。优点是，可以以晶片级同时制造许多构件/罩。用于封壳的各个罩在例如通过锯切罩衬底那样进行分离之后形成。可以通过将分离的罩安置到其上已预先装配有芯片或部件的板上的方式实现对部件的封壳。这些部件也可以在连板中进行预装配，也就是说，在承载衬底上已经装配有多个部件，然后通过施加单个罩或罩阵列(经分离的连板，其具有由以晶片级制造的罩衬底构成的多个罩结构)来对这些部件封壳。于是，晶片级封装方式在此使用的意义中涉及在一个步骤中以晶片形式的顶衬底将一个晶片上的所有构件打包(“封装(packagen)”)。这种情况例如可以是，将部件整体预装配在贯通接触的衬底(例如晶片形式的硅衬底)上，并且然后借助罩晶片的上键合(Aufbonden)来同时将所有部件封壳。然后，通过随后将复合体分离来制造单独的封装体。
与封装体相结合地可以设置的是，相对于其中容纳有构件装置的壳体，从壳体的上侧看，光基本上在射出开口/射入开口的区域中居中地射出或射入。由此，对于该封装体来说实现了基本上居中的光发射/光吸收。
顶衬底例如可以由诸如Schott AG(肖特股份有限公司)的Bofofloat33或Mempax那样的硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、蓝宝石玻璃或诸如Schott AG的AF32、D263T、BK7或B270；Corning(康宁)的Eagle XG或Pyrex；Hoya(豪雅)的SD2或Asahi(旭硝子)的EN-A1那样的其他玻璃构成。但是，顶衬底也可以由硅或锗形成，例如在IR范围内的应用中。顶衬底可以附加地具有衬底涂覆部，例如抗反射涂覆部。这些涂覆部可以针对不同的波长范围设计，并且可以一侧或两侧地实施。也可以设置有滤波涂覆部和/或对于各种波长范围不透明的孔隙结构。
此外，在一个实施方式中，可以设置有光学元件的整合，例如在顶衬底上整合有透镜。在此，例如提供由聚合物、玻璃状的材料、硅或锗构成的凸透镜。使用微结构化的菲涅耳透镜也是可能的。
在承载衬底中提供一个或多个用于光学部件电接触的过孔。背侧的接触部能够实现稍后的SMD结构形式的装配，例如，通过锡/银波峰钎焊或使用能导电的粘合剂进行装配。
承载衬底可以例如由硅，诸如氮化铝、碳化硅、氧化铝、LTCC陶瓷(LowTemperature Cofired Ceramics，低温共烧陶瓷)或HTCC陶瓷(High Temperature CofiredCeramics，高温共烧陶瓷)那样的陶瓷，玻璃或DBC(Direct Bonded Copper，直接键合铜)衬底构成。此外，可以使用金属衬底，例如由铜、铝或其他金属构成的IMS(Insulated MetalSubstrate，绝缘金属衬底)。也能想到使用由诸如FR4的塑料构成的承载衬底。
间隔保持器和承载衬底的连接可以例如经由钎焊键合、优选经由共晶键合来进行。为此，将诸如金和锡、铜和锡、金和锗、锡和银、金和铟、铜和银或金和硅那样的金属组合物以优选共晶组成的方式施加到承载衬底上或间隔保持器的背侧上，它们在钎焊过程中形成共晶连接相，并且将间隔保持器与承载衬底连接起来。针对钎焊过程，为间隔保持器和承载衬底设置相应的基础金属化部。用于共晶接合的金属组合物例如可以作为预成型件来提供。替选地，可以将金属组合物作为膏或以电镀方式施加到其中一个接合配对件上。
例如在薄的金属片层的情况下可以设置的是，在实际的连接相下方布置所谓的合金止挡。因此适用于此的、例如适用于金和锡的共晶接合的例如有，由铂或镍构成的层或由铬和镍构成的合金。
在要充分利用Ra<1nm的非常高的表面质量的情况下，也可以使用直接键合法。这可以是直接熔融键合，该熔融键合根据键合配对件的表面特性可以疏水或亲水地实施。两个键合配对件首先经由通过范德瓦尔斯键(van-der-Waals-Bindung)进行的预键合(Pre-Bond)来彼此连接。然后，通过随后的退火步骤在键合界面中构成共价键。熔融键合也可以被等离子体激活地实施。因此能够显著降低退火时的温度负荷。可以设置阳极键合作为另外的直接键合方法。
作为对所描述的方法的替选方案，也能使用反应性的键合过程。在反应性键合的情况下，施加由交替的层构成的金属堆垛。该金属堆垛可以通过例如诸如溅射的沉积方法或以薄膜的形式来提供。电脉冲或激光感应脉冲短暂地导致高热反应的产生，该高热反应将两个键合配对件彼此“焊接”。金属层是例如由钯和铝或由氧化铜和铝构成的双层循环体(Bilayer-Perioden)。
也可以使用固液互扩散键合，例如由金和铟、金和锡或铜和锡的金属组合物来进行。在该方法中，键合过程在退火步骤期间通过其中一个键合配对件扩散到另一个键合配对件中来确定。实际的连接相于是往后能耐受更高的温度。此外，可以借助(例如)热压键合进行的例如金与金、铜与铜或铝与铝的接合来建立持久连接。也可以设置玻璃浆料键合。
在透明衬底的情况下，在接合面的相应的表面质量中，可以使用激光焊接方法来连接承载衬底和间隔保持器。也能想到使用环氧树脂、硅树脂或其他的粘合剂。
例如，间隔保持器和顶衬底的连接可以使用直接键合方法。这样的方法例如是阳极键合或熔融键合。也可以使用反应性键合或粘合键合。在此也可以使用固液互扩散键合。此外，激光焊接也适合于接合间隔保持器和顶衬底。在此，两个衬底被置于“光学接触”中，并且然后用激光焊接起来。能想到的是，将所有前面提到的用于间隔保持器和承载衬底的接合方法也用于接合间隔保持器和顶衬底。
与构件装置相关联所描述的实施方式可以相应地结合用于制造构件装置的方法来设置。
附图说明
下面参照附图更详细地阐述更多的实施例。其中：
图1示出一种构件装置，其中，光学部件布置在结构空间中并且经由穿过承载衬底的接触连接部与位于外部的接触部连接；
图2示出一种构件装置，其中，光学部件布置在结构空间中并且经由侧向引出的接触连接部与位于外部的接触部连接；
图3示出一种构件装置的示意图，其中，具有光学部件的结构空间被顶衬底填充；
图4示出一种构件装置的示意图，其中，利用对具有光学部件的结构空间进行填充的顶衬底形成包套部；
图5示出一种构件装置的示意图，其中，借助各向异性蚀刻的硅构件在结构空间中提供光反射面，该各向异性蚀刻的硅构件与间隔保持器间隔开地布置在结构空间中；
图6示出构造为框的间隔保持器的示意图，该间隔保持器由各向异性蚀刻的硅构件形成；
图7a示出经蚀刻的框结构的光显微的视图，其中，选择具有补偿结构的用于各向异性湿化学蚀刻过程的掩膜开口；
图7b示出另外的经蚀刻的框结构的光显微的视图，其中，选择具有补偿结构的用于各向异性湿化学蚀刻过程的掩膜开口；
图8示出具有多个开口的晶片的片段的示意图，这些开口能分别用于构成构件装置，以便制造罩阵列；
图9示出间隔保持器的示意图，其分别由各向异性蚀刻的硅构件形成，其中，反射镜面在框几何形状中的居中的定位允许光在中央射出/射入；
图10示出具有由各向异性蚀刻的硅构件形成的间隔保持器的装置的示意图，在间隔保持器上布置有顶衬底，其中，间隔保持器在下侧上具有背侧经结构化的键合面，例如金属化部；
图11示出一种装置的示意图，其中，与光反射面的相对置地布置有用于光耦入/耦出的玻璃纤维的区段；
图12示出一种装置的示意图，其中，在壳体中布置有两个单独的反射镜元件；
图13示出两个构件的示意图，它们在连板中或借助晶片级封装方式制成；
图14示出一种装置的示意图，其中，结构空间通过间隔元件形成，该间隔元件具有约为54.7度的反射镜面的侧腹角度；
图15示出一种构件的示意图，其中，间隔保持器和承载衬底被一件式制成并且借助干式蚀刻方法提供贯通接触部；
图16示出一种构件的示意图，其中，间隔保持器和承载衬底被一件式制成并且借助湿化学蚀刻方法提供贯通接触部；
图17示出一种构件的示意图，其中，结构空间的壁除了45度的反射镜平面之外都大致竖直地构成；
图18示出一种构件装置的示意图，其中，在顶衬底上布置有透镜；
图19示出一种构件装置的示意图，其具备：带有反射镜平面的环绕的间隔元件，连同单独的反射镜元件；
图20示出一种构件装置的示意图，其中，在被实施为各向异性蚀刻的硅部件的间隔保持器中，下开口实施有几乎竖直的倒角；并且
图21示出一种构件装置的示意图，其中，在被实施为各向异性蚀刻的硅部件的间隔保持器中，下开口实施有关于间隔保持器的表面的底切。
具体实施方式
图1示出了一种构件装置，其中，在承载衬底1上，在结构空间1a中布置有光学部件2。光学部件2例如是发光的二极管或接收光的二极管，例如激光二极管或光电二极管。设置有由硅构成的间隔保持器3。在间隔保持器3上布置有顶衬底4。
在该示例性的实施方案中，光学部件2装配在底座5上，例如装配在由碳化硅或氮化铝构成的底座上。替选地，光学部件2可以直接布置在承载衬底1上。光学部件2在底座5上或直接在承载衬底1上的装配借助例如金和锡的共晶钎焊来实现。但是，也可以使用其他方法，例如金或铟键合或烧结键合方法。芯片的装配可以要么经由倒装焊法、要么经由与引线键合接触、要么经由与引线键合组合的底部接触部来进行。
由硅构成的间隔保持器3借助各向异性KOH蚀刻由相对100晶向倾斜约9.7度的硅单晶来制造(off-oriented，偏晶向的)。由此形成111晶面，该111晶面具有与表面成一个大约45度的角度的斜坡6。相对置的平面于是形成大约64.5度的角度。位于侧向的晶面可以例如具有大约55.3度的角度。
在所示的实施方案中，实施为各向异性蚀刻的硅构件的间隔保持器3具有金属的镜面化部6a。替选地，可以设置有其他的光学(光反射)层，例如针对特定波长的介电反射镜。对于可选的金属的镜面化部6a来说，在UV范围内使用铝、在可见光范围内使用银、在IR/NIR范围内使用金。由铜构成的金属的镜面化部从“红色”波长范围(波长大于约600nm)起是有利的。替选地，空腔中的这些歪斜的侧壁也可以设有不同的涂覆部。因此，例如不同于45度的侧壁可以针对所期望的波长范围设有特别是不透明的/吸收光的层，以便避免在结构空间中发生反射。
与诸如切削或干式蚀刻的方法那样的其他制造方法相比，通过前述的湿化学蚀刻方法制造的倾斜45度的自然生长的单晶的111平面(光反射面/反射镜面)是非常光滑的。这导致射束的非常低的散射和低损耗的偏转。
装配在承载衬底1上的光学部件2可以是侧面发射的部件，例如激光二极管。45度的斜坡6能够实现从光学部件2侧向水平射出的光借助相应的偏转部被竖直发出。
顶衬底4可以例如由来自Schott AG的诸如Borofloat33或Mempax那样的硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、蓝宝石玻璃或诸如Schott AG的AF32、D263T、BK7或B270；Corning的EagleXG或Pyrex；Hoya的SD2；Asahi的EN-A1的那样的其他玻璃构成。顶衬底4也可以由硅或锗构成，例如在用于IR范围内的应用中。顶衬底4可以附加地具有衬底涂覆部，例如抗反射或滤波涂覆部。涂覆部可以针对不同波长范围设计、一侧或两侧地实施并且必要时经结构化地实施。也可以针对波长范围使用不透明的经结构化的涂覆部以用于例如孔隙成形。
此外，在一个实施方式中，可以设置对光学元件的整合，例如将透镜整合在顶衬底4上。在此，例如使用由聚合物、玻璃或其他玻璃状材料、硅或锗构成的凸透镜(见图18)。也能使用微结构化的菲涅耳透镜。
在承载衬底1中设置有与一个或多个键合连接部2a连接的过孔7，以用于与光学部件2的电接触。在该实施方式中，除了键合连接部2a之外，还设置有底部接触部2b，该底部接触部同样与贯通接触部7连接。背侧的接触部8能够实现以SMD结构形式、例如借助锡银波峰钎焊进行后续装配。
承载衬底1可以例如由硅，诸如氮化铝、碳化硅、氧化铝、LTTC陶瓷(LowTemperature Cofired Ceramics，低温共烧陶瓷)或HTCC陶瓷(High Temperature CofiredCeramics，高温共烧陶瓷)那样的陶瓷，玻璃或DBC(Direct Bonded Copper，直接键合铜)构成。此外，可以使用金属衬底，例如由铜、铝或其他金属构成的IMS(Insulated MetalSubstrate，绝缘金属衬底)。也能想到使用由诸如FR4那样的塑料构成的承载衬底。
间隔保持器3和承载衬底1之间的连接部9例如可以经由钎焊键合，优选经由共晶键合来实现。为此，将诸如金和锡、铜和锡、金和锗、锡和银、金和铟、铜和银、锡与银和铜、或金和硅那样的金属组合物以相应的共晶组成的方式施加到承载衬底1上或间隔保持器3的背侧上。该金属组合物在稍后的钎焊过程中在间隔保持器3与承载衬底1之间形成了共晶的连接相。为了实现金属组合物在承载衬底1或间隔保持器3上的尽量好的层粘附，可以设置的是，在所施加的金属堆垛的下方布置有由纯钛、钨钛或氮化钨钛构成的层。后者具有呈现相对于金的扩散阻挡层的优势。为了接合过程，键合配对件必须设置有配合金属化部，以便确保在钎焊过程中形成的连接相具有良好的润湿性。
原则上，也可以使用用于接合承载衬底1和间隔保持器3的含铅的钎焊料。可以设置有烧结过程，例如银或金的烧结作为另外的用于接合的措施。
附加地可以设置的是，例如在薄的金属片层的情况下，在实际的连接相下方布置有所谓的合金止挡。在例如用金和锡进行共晶键合的情况下，由铂、镍构成的层或由铬和镍构成的合金是合适的。
在要充分利用Ra<1nm的非常高的表面质量的情况下，也可以使用直接键合方法。这可以是直接熔融键合，该熔融键合根据键合配对件的表面特性可以疏水或亲水地实施。两个键合配对件首先经由通过范德瓦尔斯键进行的预键合来彼此连接。然后，通过随后的退火步骤在键合界面中构成共价键。熔融键合也可以被等离子体激活地实施。因此能够显著降低退火时的温度负荷。也可以设置阳极键合作为另外的直接键合方法。后一种方法所提供的优点是，与熔融键合相比，其对键合配对件的表面质量的要求较低。
作为所描述的方法的替选方案，也能使用反应性的键合过程。在反应性键合的情况下，施加由交替的金属层构成的金属堆垛。电脉冲或激光感应脉冲短暂地导致高热反应的产生，该高热反应将两个键合配对件彼此“焊接”。金属层是例如由钯和铝或由氧化铜和铝构成的双层循环体。此外，也可以使用固液互扩散键合，其例如具有由金和铟、金和锡或铜和锡构成的金属组合物。在该方法中，键合过程在退火步骤期间通过其中一个键合配对件扩散到另一个键合配对件来确定。实际的连接相于是往后能耐受更高的温度。替选地，也可以设置玻璃浆料键合。
例如，针对间隔保持器3与顶衬底4之间的连接部10可以使用直接键合方法。这样的方法例如是阳极键合或熔融键合。在阳极键合的情况下，可以设置将硅与由含碱的玻璃构成的顶衬底直接接合。替选地，铝与由含碱的玻璃构成的顶衬底进行的阳极接合也是可能的。在这种情况下，在45度的反射镜面上的镜面化部未经结构化地设置，也就说，由硅构成的间隔保持器的上侧整体用铝涂覆。
也可以使用反应性键合或粘合键合。此外，也可以使用固液互扩散键合。此外，激光焊接也适合于间隔保持器和顶衬底的接合。在此，两个衬底被置于“光学接触”中，并且然后用激光焊接。间隔保持器和顶衬底的接合也可以作为将例如金与金、铜与铜或铝与铝的金属组合物进行热压键合来实现。
根据键合措施而定地，使得壳体被密封或准密封地实施。
图2示出了具有侧向穿引的接触部的光学部件2的装置。在此，将导体迹线11施加在承载衬底1上，在间隔保持器3下方向外引导导体迹线。间隔保持器3和所穿引的接触部通过电绝缘片层12彼此分开。该片层例如可以由SiOx或氮化硅构成。罩与板或者说绝缘片层之间的连接部例如通过共晶金属键合来建立。
图3示出了没有顶衬底4的构件装置。在此，结构空间1a例如被填充有环氧树脂或硅树脂，并且是准密封的。例如，该装置可以在短脉冲激光器中使用。至承载衬底的连接部也可以通过粘合键合来实施。
图4同样示出了没有顶衬底的构件装置。在该实施方案中，不仅填充了结构空间1a，而且整个构件也被“包覆成型(overmolded)”。
图5示出了侧面发射的构件在例如陶瓷封装体中的布置。在该封装体中，在结构空间1a中设置有单独的各向异性蚀刻的硅构件50，用以使射束偏转，该各向异性蚀刻的硅构件用作反射镜元件。也可以将这种类型的布置设置用于传统的TO壳体。
图6示出了反射镜框60的各向异性蚀刻的结构的俯视图。由于晶体倾斜导致的在硅中的缺口61不仅在上开口61a的区域中而且在下开口61b的区域都是呈梯形的，并且在一个方向上是轴线对称的。具有45度反射镜平面的较长侧上的拐角角度分别约为83.2度。在相对置的较短侧上，角度分别大约为96.8度。上、下开口61a、61b的边缘彼此成对平行地延伸。
图7a示出了反射镜框70的各向异性蚀刻的结构的俯视图。在这种情况下，用于各向异性蚀刻过程的掩膜开口不是沿着呈现为梯形的111晶面(参见图6)选择，而是形成为具有补偿结构。因此，与图6相比，蚀刻坑的上开口71a(与下开口71b相反)没有完全呈现为梯形，而是在其延展的方向上受到限制。以此方式能够实现减小开口71的横向规格尺寸，并且因此在硅衬底上布置更多数量的经蚀刻的结构。根据应用情况而定地，能表现出各种补偿结构。
图7b示出了反射镜框70的另外的各向异性蚀刻的结构的俯视图，针对相同的特征在图7b中使用与图7a相同的附图标记，该图在尺寸和形状方面涉及如下经蚀刻的硅构件的设计方案：在其中，掩膜开口的尺寸和形状被选择成使得对于下开口71b(以及对于上开口71a)来说，所构成的梯形不在缺口71的整个宽度上延伸，而是基本上在缺口的总宽度的至少2/3上延伸。在这种情况下，由于晶体的倾斜，使得不可能借助蚀刻过程制造上、下开口71a、71b的完全笔直的侧(即没有折角区域，连续的梯形形状)。可以设置再处理以用于在上、下开口71a、71b的区域中构成平行延伸的边缘(见图6)。在合适的衬底厚度的情况下，对于掩模的特定的横向开口尺寸来说，可以进一步提高硅晶片上的经蚀刻的结构的数量。
图8示出了形式为阵列80的多个开口的布置。通过该布置方案能够将多个部件在连板中同时包封，并且因此，例如，可以以节省空间的方式来提高构件装置的光产额。这尤其是对于具有高光功率的系统来说是有利的。阵列80可以实施为具有45度反射镜面的纯间隔保持器3的连板，或者可以与顶衬底组合地实施为具有45度的反射镜面的包封部的连板。
图9示出环绕的间隔保持器3，其被实施为具有45度反射镜面的各向异性蚀刻的硅构件。在该实施方式中，间隔保持器3被设计成使得光束可以居中地从封装体射出或射入(“中心发射(center emission)”)。这种间隔保持器3同样与顶衬底实施为包封部(见图10)。
图10示出了由间隔保持器3和顶衬底构成的半成品，该间隔保持器被实施为具有45度反射镜面的各向异性蚀刻的硅构件。可以设置有经结构化的键合面，例如金属化部，以用于与承载衬底1接合。该装置的各种实施方式以及用于连接间隔保持器3和承载衬底1的相应方法在针对图1的实施方案中已做描述。这类似地适用于接合间隔保持器3和顶衬底。
图11示出一种装置，其中，具有45度反射镜面的硅元件用于与波导、例如玻璃纤维耦合。以该方式，可以将光从封装体中耦出或耦入到另外的波导中(信号偏转)。
图12示出了侧面发射的构件、例如激光二极管或LED例如在陶瓷封装体中的布置。与图5相比，在该实施方式中设置的是，放置了多个具有45度反射镜面的硅元件。当侧面发射的部件侧向地朝多个方向辐射出光时，这是有利的。也可以例如设置有某个方向上侧向射出的光束，以便经由另外的安装在封装体中的监控光电二极管来校准激光二极管。
图13示出一种装置，其中，构件130、131布置在相邻且分开形成的结构空间132、133中。在该设计方案中，以晶片级执行对构件130、131的封壳。为此，可以设置例如由硅构成的承载衬底。该由硅构成的承载衬底1准备有过孔7。这些过孔7可以例如通过干式或湿式蚀刻法来实现，随后通过电镀过程来对孔进行金属填充。附加地，以SMD结构形式在承载衬底的前侧上设置有用于部件的接触部，并在背侧上设置有用于稍后装配的接触部。为了过孔的电绝缘可以设置的是，在电镀沉积和产生接触部之前，将由硅构成的承载衬底1通过无机层钝化。为此能想到的是，以LPCVD过程或其他CVD过程(例如PECVD等离子增强CVD)对硅进行热氧化，沉积例如氮化物层，以用于沉积绝缘片层。在对贯通接触部进行金属填充物电镀沉积之前，必须将导电的“种子(Seed)”层施加到先前沉积的钝化片层上。例如，这可以使用溅射过程来完成。
在该实施方式中，首先将多个部件按顺序地装配在准备好的承载衬底1上，该承载衬底可以作为晶片存在或以矩形的连板的形式存在，并且在进一步的步骤中，通过施加罩晶片或罩阵列以晶片级或作为连板接合。由此，同时形成多个经包封的部件。然后，在分离复合体的情况下形成单独的封装体。
图14示出了一种装置，其中，由不相对100向倾斜的单晶的硅构成的间隔保持器3通过各向异性湿化学蚀刻制成。由此导致111晶面全部呈现为具有大约54.7度的角度。在该设计方案中，有利于向上指向的光从封装体朝多个方向射出。如先前在图13中所描述地，该制成方式也能够表现为借助晶片级封装方式进行的封壳。
图15示出了一种装置，其中，间隔保持器3和承载衬底1整体一件式由硅制成。在该方法中，在前侧上，借助各向异性湿化学结构化将空腔蚀刻到硅衬底中。该空腔在背侧与经干式蚀刻的贯通接触部连接。由硅构成的衬底1如图13所述那样电绝缘。
图16示出一种装置，其中，间隔保持器3和承载衬底1整体一件式由硅制成。在该方法中，在前侧上，借助各向异性湿化学结构化将空腔蚀刻到硅衬底中，该空腔在背侧与贯通接触部7连接，与图15相比，这些贯通接触部借助各向异性湿化学蚀刻制造。由硅构成的衬底1如图13所述那样电绝缘。
图17示出了一种装置，其中，首先使用干式蚀刻方法大致竖直地蚀刻结构空间。然后在随后的湿化学各向异性蚀刻步骤中，形成45度面，该面能被用作反射镜平面。该结构形式具有的优点是，由于不同蚀刻方法的组合，可以进一步提高在衬底上的面铺设率。
图18示出了一种构件，在该构件上在顶衬底4上附加地布置有透镜装置180。该实施方式结合图1更详细地描述。
图19示出了一种构件装置的示意图，其中，在环绕的间隔保持器3(硅框)上提供了一个45度的反射镜平面。在将罩装配到承载衬底1上之前，在该承载衬底上布置有另外的元件190，该另外的元件实施为各向异性蚀刻的硅构件，其具有同样45度的斜面191。通过该斜面191，提供了光反射面，在所示的实施方式中，该光反射面具有镜面化部191a。
图20示出了一种构件装置的示意图，其中，在实施为各向异性蚀刻的硅构件的间隔保持器3中，下开口200被实施为具有倒角201，该倒角在所示的示例中基本上竖直地取向。一方面，这具有缩小结构空间1a进而是封装体的整体尺寸的优点，另一方面能够实现的是，使得侧面发射的构件更靠近进行光反射的反射镜面地布置。这有利于使由于可能的射束发散所扩开的光束击中所提供的反射镜面。以此方式，使得从构件侧向射出的光可以更有利地被引导出结构空间1a，并且可以附加地减小构件高度。在该实施方式中，间隔保持器3的下开口200上的倒角201例如通过干式蚀刻方法来实现。但是也可以设置的是，例如通过将间隔保持器3湿化学过度蚀刻来实现倒角201，这是因为在各向异性蚀刻过程中，在由硅构成的间隔保持器3的凸棱上出现了相对于100向基本上竖直的晶面。
图21示出了一种构件装置的示意图，其中，在被实施为各向异性蚀刻的硅部件的间隔保持器3中，下开口210被实施为相对于间隔保持器3的表面具有底切211。这提供了与已经针对图20描述的相同的优点。底切211一方面可以如图20中所实施地通过适当的干式蚀刻过程来实现，另一方面可以对间隔保持器3的背侧进行湿化学各向异性蚀刻来实现，其中，通过相应的掩模来预先给定开口进而是底切211。
在上面的描述、权利要求书和附图中公开的特征既可以单独地也可以以任意组合方式对于实现各种实施方案具有重要意义。

Claims (15)

1.构件装置，所述构件装置具有：
-承载衬底；
-间隔保持器，所述间隔保持器布置在所述承载衬底上且包围出结构空间并且所述间隔保持器在背对着所述承载衬底的一侧上具有射出开口；
-光学部件，所述光学部件布置在所述结构空间中；
-接触连接部，所述接触连接部将所述光学部件与布置在所述结构空间之外的位于外部的接触部导电连接；
-顶衬底，所述顶衬底布置在所述间隔保持器上，并且以所述顶衬底透光地覆盖所述射出开口；和
-光反射面，所述光反射面形成在各向异性蚀刻的硅构件上，并且作为具有相对所述承载衬底的朝向所述结构空间的表面成大约45°的角度的倾斜面来布置在所述结构空间中，使得在水平方向上辐射进入到所述光反射面上的光能在竖直方向上通过所述开口和所述顶衬底辐射出，并且反之亦然。
2.根据权利要求1所述的构件装置，其特征在于，所述各向异性蚀刻的硅构件布置在被所述间隔保持器包围出的结构空间中。
3.根据权利要求1所述的构件装置，其特征在于，所述间隔保持器至少部分地以所述各向异性蚀刻的硅构件形成。
4.根据权利要求3所述的构件装置，其特征在于，所述间隔保持器的朝向所述结构空间并且布置在具有所述光反射面的区域之外的第一壁面相对竖直方向以不同于45°的第一角度倾斜。
5.根据权利要求4所述的构件装置，其特征在于，所述间隔保持器的与所述间隔保持器的第一壁面不同的、朝向所述结构空间并且布置在具有所述光反射面的区域之外的第二壁面相对竖直方向以不同于45°的第二角度倾斜，所述第二角度与所述第一角度不同。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的构件装置，其特征在于，所述顶衬底至少部分地装填所述结构空间。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的构件装置，其特征在于，所述光反射面具有表面侧的镜面化部。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的构件装置，其特征在于，所述光学部件具有侧向的光学输出端/输入端，光能够通过所述侧向的光学输出端/输入端在水平方向上射出/射入。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的构件装置，其特征在于，所述光学部件布置在底座上，所述底座布置在所述承载衬底上。
10.用于制造构件装置的方法，所述方法具有：
-借助各向异性蚀刻由硅单晶制造各向异性蚀刻的硅构件，其中，所述硅单晶在此相对100晶向倾斜大约9.7°，使得形成具有大约为45°的斜坡的111晶面；并且
-在使用所述各向异性蚀刻的硅构件的情况下制造根据前述权利要求中至少一项所述的构件装置，其中，在所述构件装置中，以具有大约45°的斜坡的111晶面形成光反射面。
11.封装体，所述封装体具有根据权利要求1至9中至少一项所述的构件装置和壳体，在所述壳体中容纳有所述构件装置。
12.根据权利要求11所述的封装体，其特征在于，在射出开口的区域中形成从壳体上侧看相对于所述壳体基本上居中的光射出端/光射入端。
13.封装体装置，所述封装体装置具有多个根据权利要求11或12所述的封装体的面式布置方式。
14.用于制造根据权利要求10或11所述的封装体的方法，其中，所述封装体借助晶片级封装方式制造。
15.用于制造根据权利要求13所述的封装体装置的方法，其中，所述封装体装置借助晶片级封装方式制造。
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