DE112007000843T5 - Befestigungsträger und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Naoki Matsushima
Hideaki Takemori
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Abstract

Träger mit einem ersten Substrat mit Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen, um die optischen Vorrichtungen zu montieren, und einem Verdrahtungsteil zum Zuführen von Strom zu den optischen Vorrichtungen, die auf einer Hauptoberfläche davon ausgebildet sind, und einem zweiten Substrat aus einem Glassubstrat mit einem darin ausgebildeten Durchgangsloch, wobei das erste und das zweite Substrat so miteinander verbunden sind, dass die Befestigungsteile für optische Vorrichtungen des ersten Substrats im Inneren des Durchgangslochs des zweiten Substrats angeordnet sind,
wobei das erste Substrat aus einem Substrat mit einem isolierenden Material als Hauptkomponente aufgebaut ist,
die Verdrahtungsteile eine metallisierte Elektrode sind, die erste Verdrahtungsteile, die einem Elektrodenanschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen auf den Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen Strom zuführen, und zweite Verdrahtungsteile neben den ersten Verdrahtungsteilen aufweist, die einem anderen Elektrodenanschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen Strom zuführen, und
das Verbinden des ersten Substrats und des zweiten Substrats durch anodisches Bonden einer metallisierten...

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Aufbau eines Befestigungsträgers (einer Montagebasis) und ein Herstellungsverfahren dafür und insbesondere auf eine Montagebasis, die zur Montage einer flächenemittierenden optischen Vorrichtung wie zum Beispiel einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung darauf und zur effektiven Fokussierung von Licht in einer Lichtemissionsrichtung der Vorrichtung geeignet ist, ein optisches Modul, in dem eine optische Vorrichtung auf einer Montagebasis montiert ist und ein Herstellungsverfahren dafür.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Hinblick auf eine flächenemittierende Art von optischen Vorrichtungen, insbesondere LEDs (Leuchtdioden), sind kürzlich deren Eigenschaften verbessert worden, und die Erwartungen bezüglich der Ausweitung des Gebrauchs sind hoch. Nach dem Stand der Technik ist eine LED in einem Kunststoffgehäuse montiert, und eine Mikrolinse oder dergleichen ist im Lichtweg angeordnet, um das Licht zu fokussieren. Alternativ sind eine LED und ein Substrat mit der darauf montierten LED in ein transparentes Harz eingeformt, und die Oberfläche des Harzes ist zu einer glatten Kugel oder dergleichen geformt, so dass das Harz als Linse zum Fokussieren des Lichts benutzt wird. Solche lichtemittierenden Teile mit LEDs sind für elektrische Anzeigetafeln, große Bildschirme für Filme, Lampen von Signalisierungseinrichtungen, Beleuchtungen usw. benutzt worden.
  • Weil LEDs jedoch weniger Strom verbrauchen und eine längere Lichtemissions-Lebensdauer als herkömmliche elektrische Glühlampen aufweisen, ist ihre Anwendung für ein großes Spektrum von Beleuchtungsgebieten einschließlich elektrische Lampen, Innenraumbeleuchtungen, Beleuchtungen für Autos, Hintergrundbeleuchtungen für Flüssigkristallbildschirme usw. in Betracht gezogen worden.
  • Weiter ist ein Verfahren bezüglich einer solchen Art von Montagebasis zum Beispiel in Patentpublikation 1 beschrieben.
    • Patentpublikation 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2005-183558
  • In Anbetracht der vorstehenden Anwendung für Beleuchtungszwecke ist es erforderlich, eine Anzahl von LEDs zusammen auf einer Ebene anzuordnen, die LEDs zur Aussendung von Licht zu veranlassen und das Licht zu fokussieren. Der Grund hierfür ist der, dass die Intensität des Lichts eines LED-Elements deutlich schwächer als bei einer elektrischen Glühlampe ist. Außerdem besteht im Falle von mit einem Harz oder dergleichen eingeformten LED-Elementen nach dem Stand der Technik eine Einschränkung hinsichtlich der dichten Anordnung der LED-Elemente.
  • Weiter gilt, wenn der Ausgang eines LED-Elements heller wird, erhöht sich die Temperatur des LED-Elements, während seine Lichtausbeute abnimmt. Daher ist es zur Anwendung von LED-Elementen in verschiedenen Einsatzbereichen einschließlich Lampen, Beleuchtungen usw. erforderlich, LED-Elemente mit hoher Leistung dicht nebeneinander anzuordnen und das Licht effektiv zu fokussieren.
  • Zum Fokussieren von Licht werden im Allgemeinen Linsen verwendet. Wenn jedoch Linsen für jedes LED-Element verwendet werden, führen die Kosten zu einer Erhöhung des Produktpreises, und es sind Halteelemente nötig, um die Linsen über den LED-Elementen zu fixieren.
  • Darüber hinaus ist zur Herstellung preiswerter Montagebasen für die Montage von optischen Vorrichtungen eine Rationalisierung der Produktion nötig, zum Beispiel die Herstellung einer Partie von Produkten mit einem waferförmigen Substrat in einem Fertigungslos, wobei gleichzeitig die Material- und Bearbeitungskosten verringert werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden zur Erreichung des Ziels repräsentative Montagebasen wie nachstehend beschrieben bereitgestellt. Folgendes wird dabei bereitgestellt.
    • (1) Eine Montagebasis mit einem ersten Substrat mit Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen zur Montage von optischen Vorrichtungen und einem Verdrahtungsteil zum Zuführen von Strom zu den optischen Vorrichtungen, die auf einer Hauptoberfläche davon ausgebildet sind, und einem zweiten Substrat bestehend aus einem Glassubstrat mit einem darin ausgebildeten Durchgangsloch, wobei das erste und das zweite Substrat so miteinander verbunden sind, dass die Befestigungsteile für optische Vorrichtungen des ersten Substrats im Inneren des Durchgangslochs des zweiten Substrats angeordnet sind, wobei das erste Substrat aus einem Substrat mit einem isolierenden Material als Hauptkomponente besteht, die Verdrahtungsteile eine metallisierte Elektrode sind, die erste Verdrahtungsteile aufweist, die einem Elektrodenanschluss jeder der optischen Vorrichtungen auf den Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen Strom zuführen, und zweite Verdrahtungsteile neben den ersten Verdrahtungsteilen vorgesehen sind und einem anderen Elektrodenanschluss jeder der optischen Vorrichtungen Strom zuführen, und das Verbinden des ersten Substrats und des zweiten Substrats erfolgt durch anodisches Bonden einer metallisierten Verbindung, die in einem anderen Bereich als dem Bereich vorgesehen ist, wo das Verdrahtungsteil auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats freiliegt, oder
    • (2) die Montagebasis nach Punkt (1), wobei das zweite Substrat aus einem laminierten Substrat besteht, das durch Verbinden einer Glasplatte und einer Siliziumplatte erhalten wird und so ausgerichtet ist, dass die Befestigungsteile für optische Vorrichtungen auf dem ersten Substrat im Inneren des Durchgangslochs in dem laminierten Substrat angeordnet sind, und eine Glasplatte des ersten Substrats und das zweite Substrat miteinander verbunden sind.
    • (3) Darüber hinaus werden die metallisierte Verbindung des ersten Substrats und das Glas des zweiten Substrats durch anodisches Bonden verbunden, wodurch es möglich ist, das erste Substrat und das zweite Substrat in einem Wafer-Zustand miteinander zu verbinden, was zur Rationalisierung der Produktion der Montagebasen sowie zur Bereitstellung preiswerter Montagebasen beitragen kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, können nach der vorliegenden Erfindung optische Vorrichtungen wie zum Beispiel LEDs in hoher Dichte montiert werden, und es ist möglich, eine Montagebasis für LEDs, die das Licht effektiv fokussieren kann, ein verbessertes Wärmeabstrahlungsvermögen aufweist und preiswert ist, und ein optisches Modul bereitzustellen, in dem optische Vorrichtungen auf der Montagebasis montiert sind. Wenn LEDs kombiniert werden, die rote, grüne und blaue Lichtanteile erzeugen, ist es möglich, die Lichtanteile zu synthetisieren, um weißes Licht zu erzeugen, oder die Leistung der jeweiligen optischen Vorrichtung zu steuern, um den Farbton des Lichts zu ändern.
  • Außerdem ist es möglich, eine Montagebasis durch anodisches Bonden herzustellen, indem ein aus Glas gebildetes Substrat verwendet wird oder indem Glas und Silizium als Material für ein Substrat verbunden werden, auf dem ein lichtreflektierender Film gebildet worden ist. Das anodische Bonden ist ein Verfahren, das zum Verbinden von Wafern oder plattenförmigen Objekten geeignet ist, und kann die Herstellungskosten senken, um eine preiswerte Montagebasis bereitzustellen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, die eine Montagebasis nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Montagebasis nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine Aufsicht eines Substrats zur Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens für die Montagebasis nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt einen Querschnitt der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Linie X-X' in 2.
  • 5 zeigt einen Querschnitt zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Befestigen von optischen Vorrichtungen auf der Montagebasis in 4 nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt einen Querschnitt zur Veranschaulichung eines Zustands, in dem Strom an die Montagebasis, auf der die optischen Vorrichtungen in 5 nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert sind, angelegt wird, so dass die optischen Vorrichtungen eingeschaltet werden.
  • 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, die eine Montagebasis nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden.
  • 8 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung einer Rückseite des ersten Substrats der Montagebasis in 7 nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 zeigt eine Aufsicht eines Zustands, in dem die optischen Vorrichtungen auf der Montagebasis in 7 nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert sind.
  • 10 zeigt einen Querschnitt der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Linie Y-Y' in 9.
  • 11 zeigt eine Aufsicht eines Zustands, in dem die optischen Vorrichtungen auf einer Montagebasis nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert sind.
  • 12 zeigt einen Querschnitt der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Linie Z-Z' in 9.
  • 13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, die eine Montagebasis nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden.
  • 14 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie Z-Z' in 13 zur Veranschaulichung eines Zustands, in dem optische Vorrichtungen auf der Montagebasis in 13 nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert sind.
  • 15 zeigt einen Querschnitt zur Veranschaulichung eines Zustands, in dem die Oberseite der Montagebasis in 14 nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Glasplatte 13 abgedichtet ist.
  • 16 zeigt einen Querschnitt zur Veranschaulichung eines Zustands, in dem optische Vorrichtungen auf einer Montagebasis nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert sind.
  • 17 zeigt einen Querschnitt zur Veranschaulichung eines Zustands, in dem die Oberseite der Montagebasis in 16 nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Glasplatte 13 abgedichtet ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von 1 bis 6 beschrieben.
  • 1 zeigt eine Explosionsansicht der kleinsten Konfigurationseinheiten einer Montagebasis nach der vorliegenden Erfindung zur Darstellung eines fertigen Produkts nach dem Bearbeiten, Verbinden und Schneiden der Substrate. 1(a) zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Substrats 4 vor dem Verbinden, und 1(b) zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Substrats 1 vor dem Verbinden. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Durchgangsloch, und das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen reflektierenden Film auf der Wand des Durchgangslochs.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Montagebasis 100, nachdem ein erstes Substrat 1 und ein zweites Substrat 4 miteinander ausgerichtet und die beiden Substrate 1 und 4 miteinander verbunden worden sind. 3(a) und 3(b) zeigen Aufsichten zur Veranschaulichung der Zustände der Substrate (Wafer) 1 bzw. 4 vor dem Ausrichten. 3(c) zeigt eine Aufsicht der Substrate, nachdem die Substrate 1 und 4 ausgerichtet und miteinander verbunden worden sind, wobei gestrichelte Linien die Stellen zeigen, an denen ein verbundener Wafer in die kleinsten Konfigurationseinheiten für Montagebasen geschnitten wird.
  • 4 zeigt einen Querschnitt der Montagebasis 100 nach dem Trennen der verbundenen Substrate als kleinste Konfigurationseinheiten durch Schneiden (entsprechend einem Querschnitt entlang der Linie X-X' in 2), 5 zeigt einen Querschnitt in einem Zustand, in dem die optischen Vorrichtungen 7 auf den Befestigungsteilen 2A für optische Vorrichtungen der Montagebasis 100 positioniert (montiert) sind, und 6 zeigt einen Querschnitt zur Veranschaulichung der Lichtemissionsrichtung, wenn die optischen Vorrichtungen 7 auf der Montagebasis 100 in 5 über die Verdrahtungsteile 2 mit Strom versorgt werden und die optischen Vorrichtungen 7 Licht emittieren.
  • In den perspektivischen Ansichten vor dem Verbinden in 1(a) und 1(b) sind auf dem ersten Substrat 1 die Befestigungsteile 2A für optische Vorrichtungen, eine metallisierte Elektrode 2 und eine metallisierte Verbindung 3 gebildet. Die metallisierte Elektrode 2 weist erste Verdrahtungsteile 2a zum Zuführen von Strom zu einem Anschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen auf den Befestigungsteilen 2A für optische Vorrichtungen und zweite Verdrahtungsteile 2b auf, die neben den ersten Verdrahtungsteilen 2a angeordnet und elektrisch von den ersten Verdrahtungsteilen 2a zum Zuführen von Strom zu dem anderen Anschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen getrennt sind. Die metallisierte Verbindung 3 ist so ausgeführt, dass sie breiter als die metallisierte Elektrode 2 ist, und die Höhe der Oberseite der metallisierten Verbindung ist höher als die metallisierte Elektrode 2. Aus praktischen Gründen beträgt der Dickenunterschied zwischen der metallisierten Verbindung 3 und der metallisierten Elektrode 2 vorzugsweise mindestens 0,1 μm. Wenn die metallisierte Verbindung 3 dicker ist als die metallisierte Elektrode 2, kann das anodische Bonden sicher ausgeführt werden, auch wenn eine gewisse Unebenheit in der Oberfläche des Musters der metallisierten Elektrode 2 vorliegt, weil die Höhe der metallisierten Verbindung 3 höher als die metallisierte Elektrode 2 ist.
  • Ein Durchgangsloch 5 ist in dem zweiten Substrat 4 gebildet, und ein reflektierender Film 6 ist auf der Innenfläche (Wand) des Durchgangslochs 5 gebildet.
  • Das Ausrichten erfolgt so, dass alle Befestigungsteile 2A für optische Vorrichtungen in dem Durchgangsloch 5 des zweiten Substrats 4 angeordnet sind. Darüber hinaus erfolgt das Verbinden so, dass die metallisierte Verbindung 3 auf dem ersten Substrat 1 direkt eng mit dem zweiten Substrat 4 gepresst wird. Bei dieser Ausführungsform erfolgt dieses Verbinden durch anodisches Bonden, es kann aber auch mit einem Kleber oder dergleichen erfolgen. Weil die metallisierte Elektrode 2 niedriger (dünner) als die metallisierte Verbindung 3 ist, behindert sie außerdem das Verbinden nicht. Nachstehend wird das anodische Bonden bei dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Hier wird ein Material beschrieben, aus dem die jeweiligen Teile der Montagebasis 100 bestehen. Ein Kera mikmaterial, das Siliziumcarbid oder Aluminiumnitrid als Hauptbestandteil enthält und erstklassige Isolierungseigenschaften sowie ein hohes Maß an Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist für das erste Substrat 1 geeignet. Wenn der Wärmewert der auf der Montagebasis nach der vorliegenden Erfindung montierten optischen Vorrichtungen 7 niedrig ist, kann nicht nur das vorstehend genannte Keramikmaterial, sondern auch ein Keramikmaterial verwendet werden, das Aluminiumoxid, Siliziumnitrid usw. als Hauptbestandteil enthält.
  • Ein dünner Metallabscheidungsfilm aus Ti/Pt/Au, der durch Kombinieren von Ti zur Erzielung von Haftfähigkeit mit Keramik, Pt zum Schutz von Ti und Au zur Verhinderung von Oxidation und Verbesserung der Verbindung mit Lötmittel erhalten wird, ist für die metallisierte Elektrode 2 geeignet. Es können jedoch nicht nur die vorstehende Metallkombination, sondern auch metallische Dünnfilme aus Ti/Ni/Au, Cr/Ni/Au, Ti/Cu, Cr/Cu usw. verwendet werden. Die Dicke dieser metallischen Dünnfilme ist dieselbe wie die Dicke der gesamten metallisierten Elektrode 2 und beträgt vorzugsweise 1 μm oder weniger, zum Beispiel Ti (0,1 μm)/Pt (0,2 μm)/Au (0,2 bis 0,5 μm).
  • Ein dünner Metallabscheidungsfilm aus Ti/Au, der durch Kombinieren von Ti und Al zur Erzielung von Haftfähigkeit mit Keramik erhalten wird, ist für die metallisierte Verbindung 3 geeignet. Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt das Verbinden des ersten Substrats 1 und des zweiten Substrats 4 oft durch anodisches Bonden, ist aber nicht hierauf beschränkt. In diesem Fall ist die durch Kombinieren von Ti und Al erhaltene metallisierte Verbindung für das anodische Bonden geeignet. Der Grund ist in der nachstehenden Erläuterung des anodischen Bondens beschrieben. Außerdem ist die metallisierte Verbindung 3 eine metallisierte Verbindung, die durch Verbinden mit dem zweiten Substrat erhalten wird, und wird in der vorliegenden Erfindung als metallisierte Verbindung bezeichnet. Bei dieser Ausfüh rungsform beträgt die Dicke der metallisierten Verbindung Ti (0,1 μm)/Al (1 bis 10 μm) und insgesamt 1 μm oder mehr.
  • Borsilicatglas, das im Allgemeinen als Pyrex (ein eingetragenes Warenzeichen für hitzebeständiges Glas) bezeichnet wird, ist für das zweite Substrat 4 geeignet. Der Grund ist der, dass, wenn Siliziumcarbidkeramik für das erste Substrat 1 verwendet wird und dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Allgemeinen 3,7 × 10–6 beträgt, wenn Pyrex-Glas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3,3 × 10–6 für das erste Substrat verwendet wird, nach dem Verbinden die Differenz der Wärmeausdehnung zu weniger Restspannung führt und die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs verringert. Wenn ein anderes Keramikmaterial für das erste Substrat verwendet wird, weist das Glas vorzugsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten möglichst nahe dem des Keramikmaterials auf, das für das zweite Substrat verwendet wird.
  • Als das Material für den reflektierenden Film 6 auf der Innenfläche des Durchgangslochs 5 in dem zweiten Substrat 4 ist Ti/Al (die Oberseite ist aus Al gebildet) geeignet. Der Grund ist der, dass Al die Eigenschaft besitzt, verschiedene Wellenlängen vergleichsweise gleichmäßig zu reflektieren. Wenn es jedoch akzeptabel ist, reflektiertes Licht zu färben, ist die Konfiguration des reflektierenden Film nicht beschränkt. Die Dicke des reflektierenden Film unterliegt keinen besonderen Einschränkungen.
  • Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung der einzelnen Substrate beschrieben.
  • Ein metallischer Dünnfilm wie Ti/Pt/Au wird durch Verwendung eines Zerstäubungsverfahrens, Aufdampfverfahrens usw. auf dem ersten Substrat 1 gebildet. Als Nächstes wird mit einem photolithographischen Verfahren die Form der metallisierten Elektrode 2, die zurückbleiben soll, in einem Maskenmuster aus einem Photoresist gebildet. Danach wird das überschüssige Ti/Pt/Au mit einem Verfahren wie zum Bei spiel Fräsen entfernt. Anschließend wird das Maskenmuster durch Reinigen usw. entfernt.
  • Die metallisierte Verbindung 3 (Ti/Al) wird ebenfalls mit einem ähnlichen Verfahren gebildet. Außerdem können bei der Musterbildung für eine solche metallisierte Verbindung nicht nur das vorstehend genannte Fräsverfahren, sondern auch andere Verfahren wie etwa ein Ätzverfahren mit einer speziellen Lösung oder ein Lift-off-Verfahren verwendet werden. Im Falle des Lift-off-Verfahrens wird ein Photoresist-Muster in einem anderem Bereich als dem Bereich ausgebildet, in dem das Muster für die metallisierte Verbindung gebildet wird, und die metallisierte Verbindung wird durch Zerstäuben, Aufdampfen usw. darauf aufgebracht. Danach wird die überschüssige metallisierte Verbindung auf dem Resist entfernt, und das Resist wird mit einer Lösung abgewaschen, um das Muster zu bilden.
  • Bei der Bearbeitung des zweiten Substrats 4 wird zuerst ein Muster für eine Öffnung des Durchgangslochs 5 mit dem Resist gebildet. Die Musterform für die Öffnung ist bei dieser Ausführungsform eine quadratische Form mit abgerundeten Ecken, kann aber auch eine runde Form oder eine elliptische Form sein. Mit anderen Worten, das Design erfolgt vorzugsweise entsprechend dem Layout der optischen Vorrichtungen 7 und der Intensität des fokussierten Lichts, was in gleicher Weise auch für die folgenden Ausführungsformen gilt.
  • Als Nächstes wird das Substrat 4 mit feinen Sandkörnern mit einem Sandstrahlverfahren sandgestrahlt, um einen Teil des Substrats abzutrennen, der der Öffnung entspricht, wie in 4 gezeigt, um dadurch das Durchgangsloch 5 mit einer in Richtung der Tiefe des Lochs abgeschrägten Oberfläche zu bilden. Entsprechend dem Sandstrahlverfahren können die Form, der Neigungswinkel und dergleichen der Innenfläche des Durchgangslochs 5 durch Steuerung des Materials der verwendeten Sandkörner, der Korngrößenverteilung, der Durchflussgeschwindigkeit, mit der die Sandkörner gesprüht werden, usw. in gewisser Weise beliebig ausgestaltet werden, und daher kann das von den optischen Vorrichtungen 7 emittierte Licht effizient zur Außenseite emittiert werden.
  • Darüber hinaus kann bei dem Sandstrahlverfahren, auch wenn die Unebenheit der ausgeschnittenen Oberfläche groß ist und der reflektierende Film 6 darauf aus Al oder dergleichen gebildet ist, die Unebenheit eine diffuse Reflektion des Lichts verursachen. In diesem Fall wird zum Planarisieren der Innenfläche des Durchgangslochs Harz als eine Basisschicht aufgebracht oder ein metallischer Dünnfilm wird auf der Innenfläche des Durchgangslochs gebildet, und dann wird das Kornwachstum gesteuert und ein Plattieren wird durchgeführt, wodurch die Unebenheit in der Innenfläche des Durchgangslochs bis zu einem gewissen Maße verringert werden kann. Außerdem kann, wie vorstehend im Hinblick auf das Material des reflektierenden Films 6 beschrieben, die Unebenheit durch den Plattierungsfilm auf der Innenfläche des Durchgangslochs 5 hinreichend verringert werden, und wenn kein Problem hinsichtlich des Lichtreflektionsvermögens besteht, kann der Plattierungsfilm im Wesentlichen als der reflektierende Film dienen, und daher ist es möglich, den nachstehend beschriebenen Schritt zum Bilden des reflektierenden Films wegzulassen.
  • Als Nächstes wird in einem Zustand, in dem der Bereich des Substrats 4 mit Ausnahme des Bereichs, der dem Durchgangsloch 5 entspricht, mit dem Photoresist abgedeckt worden ist, der reflektierende Film 6 (ein metallischer Dünnfilm wie zum Beispiel Ti/Al) durch Verwendung eines Zerstäubungsverfahrens, Aufdampfverfahrens usw. gebildet. Insbesondere wenn der Film von der großen Seite der Öffnung des Durchgangslochs 5 her aufgebracht wird, wird er dadurch gleichmäßig auf der Innenfläche des Durchgangslochs gebildet. Wenn die Innenfläche (Wand) des Durchgangslochs 5 mit Harz, einer Plattierung usw. beschichtet ist und wenn das Reflektionsvermögen des Beschichtungsmaterials nicht aus reicht, wird der reflektierende Film 6 darauf gebildet. Danach wird das überschüssige Photoresist abgewaschen, so dass nur der reflektierende Film 6 auf der Innenfläche des Durchgangslochs 5 zurückbleibt. Dieses Verfahren erfolgt vorzugsweise entsprechend dem für die Auslegung der Montagebasis erforderlichen Lichtreflektionsvermögen, was in gleicher Weise auch für die folgenden Ausführungsformen gilt.
  • Das Ausrichten, Verbinden und Zuschneiden des ersten Substrats 1 und des zweiten Substrats 4 werden anhand von 3 beschrieben. 3(a) und 3(b) zeigen Aufsichten des ersten Substrats bzw. des zweiten Substrats, und 3(c) zeigt schematisch eine Aufsicht, wobei das zweite Substrat 4 nach dem Anordnen und Ausrichten von der Oberseite gesehen wird.
  • Zuerst erfolgt beim Ausrichten der Substrate 1 und 4 das Ausrichten so, dass die Befestigungsteile 2A für optische Vorrichtungen der metallisierten Elektrode 2 im Inneren des Durchgangslochs 5 des zweiten Substrats 4 angeordnet werden. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform ein Durchgangsloch auch in einem anderen Bereich des zweiten Substrats 4 als dem Bereich gebildet, der dem Bereich entspricht, in dem die optischen Vorrichtungen montiert werden, so dass ein Teil des Verdrahtungsteils der metallisierten Elektrode 2 im Inneren des Durchgangslochs angeordnet ist.
  • Als Nächstes werden das erste Substrat 1 und das zweite Substrat 4 durch anodisches Bonden miteinander verbunden. Das anodische Bonden wird nachstehend beschrieben.
  • Das anodische Bonden ist ein Verfahren, bei dem im Allgemeinen ein Glassubstrat und ein Siliziumsubstrat überlappt und direkt miteinander verbunden werden. Beide werden überlappt und auf mehrere Hundert Grad erwärmt. In diesem Zustand wird im Allgemeinen eine Spannung angelegt, so dass die Glasseite negativ wird und die Siliziumseite positiv wird. Als Folge des Anlegens der Spannung wird ein starkes elektrisches Feld in dem Glas erzeugt, und positive Ionen mit einem kleinen Atomradius, zum Beispiel Na, die in dem Glas enthalten sind, diffundieren aufgrund des elektrischen Felds zwangsweise zu der negativen Elektrodenseite, wodurch eine an positiven Ionen verarmte Schicht in dem Glassubstrat nahe der Verbindungsgrenzfläche gebildet wird. Die an positiven Ionen verarmte Schicht ist negativ geladen, und daher wird nahe der Verbindungsgrenzfläche eine stärkere elektrostatische Anziehungskraft erzeugt. Diese elektrostatische Anziehungskraft bewirkt eine starke Haftung zwischen dem Glassubstrat und dem Siliziumsubstrat. Gleichzeitig reagiert der in dem Glassubstrat enthaltene Sauerstoff mit dem in dem Siliziumsubstrat enthaltenen Silizium, um Oxid in der Grenzfläche zu bilden, wodurch eine starke chemische Verbindung erhalten wird.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben als Ergebnis der Untersuchung des anodischen Bonding-Verfahrens festgestellt, dass nicht nur ein anodisches Bonden des Glassubstrats und des Siliziumsubstrats möglich ist, sondern auch ein starkes anodisches Bonden mit einem Glassubstrat, indem eine metallisierte Schicht wie Aluminium, Titan usw. auf einem Siliziumsubstrat gebildet wird. Außerdem wurde festgestellt, dass es möglich ist, ein anodisches Bonden eines Glassubstrats und einer metallisierten Schicht auf einem Keramiksubstrat durchzuführen, indem eine metallisierte Schicht aus diesen Metallen auf dem Keramiksubstrat gebildet wird, das Glassubstrat darauf überlappt wird und die metallisierte Schicht unter Strom gesetzt wird, um eine hohe Spannung an das Glassubstrat anzulegen. Das anodische Bonden war allgemein ein Verfahren zum Verbinden eines Leiters, eines Halbleiter und Glas. Es wurde jedoch festgestellt, dass ein isolierendes Material wie Keramik ebenfalls durch Bilden einer metallisierten Schicht verbunden werden kann, und die vorliegende Erfindung wurde nach diesen Forschungsergebnissen realisiert.
  • Die metallisierte Verbindung 3 bei dieser Ausführungsform ist so gebildet, dass sie vollständig auf dem ersten Substrat 1 verbunden ist, um den Außenumfang einer Mustergruppe der metallisierten Elektrode 2 zu umgeben, wie in 3(a) gezeigt. Als Ergebnis wird eine Sonde zur Beaufschlagung mit Energie gegen den äußeren Teil oder dergleichen des ersten Substrats 1 gedrückt, und gleichzeitig wird eine andere Sonde gegen die Oberseite des Glases des zweiten Substrats 4 gedrückt. In einem Zustand, in dem sie auf etwa 400°C erwärmt ist, wird eine Spannung von mehreren Hundert Volt angelegt, so dass die metallisierte Verbindung 3 des ersten Substrats 1 im Wesentlichen äquipotentiell wird, und dadurch wird ein starkes elektrisches Feld zwischen der metallisierten Verbindung und der anderen Sonde auf dem zweiten Substrat 4 erzeugt. Als Ergebnis wird das anodische Bonden durch dieses elektrische Feld bewirkt.
  • Weiter kann die Oberfläche der auf dem ersten Substrat 1 gebildeten metallisierten Verbindung 3 neben Aluminium und Titan auch aus einem Metall wie Zirconium, Hafnium, Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Magnesium, Eisen usw. gebildet sein.
  • Im anschließenden Schritt werden die verbundenen ersten und zweiten Substrate an den durch gestrichelte Linien 14a und 14b in 3(c) gezeigten Stellen geschnitten. Eine perspektivische Ansicht und ein Querschnitt einer der Montagebasen 100, die durch Schneiden als kleinste Einheiten von den Substraten getrennt werden, sind in 2 bzw. 4 gezeigt. Danach werden, wie in 5 gezeigt, die optischen Vorrichtungen 7 wie etwa LEDs auf den Befestigungsteilen 2A für optische Vorrichtungen der Montagebasis 100 montiert, ein Anschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen 7 wird mit einem Klebematerial (Lötmittel, leitfähiger Kleber usw.) mit einem Befestigungsteil 2A für optische Vorrichtungen eines Verdrahtungsteils 2a verbunden, der aus der metallisierten Elektrode 2 besteht, und der andere Anschluss der jeweiligen optischen Vorrichtung wird mit dem Bonding-Draht 9 mit einem Verdrahtungsteil 2b verbunden, der aus der daneben angebrachten metallisierten Elektrode 2 besteht, wodurch die optischen Vorrichtungen 7 einen elektrischen Anschluss erhalten.
  • Außerdem ist es zur weiteren Verbesserung der Produktivität möglich, die Montagebasen 100, die als kleinste Einheiten dienen, wie in 3(c) gezeigt, nach dem Montieren der optischen Vorrichtungen 7 und Herstellen des elektrischen Anschlusses vor dem Schneiden der verbundenen Substrate zu schneiden.
  • In der Montagebasis 100, wo die optischen Vorrichtungen 7 in der vorstehend beschriebenen Weise montiert worden sind, wie in 6 gezeigt, wird ein Anteil des horizontal von den optischen Vorrichtungen 7 emittierten Lichts von dem reflektierenden Film 6 auf der Innenfläche des Durchgangslochs 5 des zweiten Substrats 4 reflektiert und auf einen nach oben und außen gerichteten Teil fokussiert. Die auf der Montagebasis 100 montierten optischen Vorrichtungen 7 sind nicht auf optische Vorrichtungen beschränkt, die dieselbe Wellenlänge emittieren. So ist es zum Beispiel möglich, weißes Licht zu erzeugen oder den Farbton des Lichts nach Belieben zu steuern, indem verschiedene Arten von (roten, grünen, blauen usw.) LED-Elementen kombiniert werden, die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen.
  • Weiter sind in der Montagebasis 100 nach dieser Ausführungsform vier optische Vorrichtungen 7 montiert. Die Anzahl der auf der Montagebasis montierten optischen Vorrichtungen unterliegt jedoch keinen besonderen Einschränkungen, sondern kann je nach Verwendungszweck gewählt werden. Wenn mehrere optische Vorrichtungen mit einer hohen Dichte montiert sind oder wenn eine ausreichende Menge Licht mit einer optischen Vorrichtung erhalten wird, kann eine optische Vorrichtung 7 im Inneren des Durchgangslochs 5 der Montagebasis montiert werden. Die Anzahl der montier ten optischen Vorrichtungen ist bei den folgenden Ausführungsformen ähnlich.
  • Im Falle der Montagebasis nach dieser Ausführungsform mit den montierten optischen Vorrichtungen wird sie verwendet, nachdem die Unterseite des ersten Substrats 1 mit einem leitfähigen Kleber, Lötmittel usw. mit einem gedruckten Substrat, Keramiksubstrat oder metallischen Substrat usw. verbunden worden ist. Der elektrische Anschluss erfolgt durch Verbinden mit der metallisierten Elektrode 2 (Anschlüsse der Verdrahtungsteile 2a und 2b) im Außenumfang der Montagebasis 100 durch Drahtbonden usw.
  • Ein lichtemittierendes Produkt, bei dem optische Vorrichtungen 7 auf einer Montagebasis 100 montiert sind, wie vorstehend beschrieben, kann für alle Produkte angewendet werden, die Licht benötigen, zum Beispiel elektrische Lampen, verschiedene Signalisierungseinrichtungen, Innenraumbeleuchtungen, Beleuchtungen für Autos, Hintergrundbeleuchtungen für Flüssigkristallbildschirme usw.
  • Weiter kann im Falle eines lichtemittierenden Produkts, das durch Kombinieren und Montieren von drei Farben von optischen Vorrichtungen, das heißt rote, grüne und blaue optische Vorrichtungen, dieses auch für Lampen für Beleuchtungszwecke, Lampen für Werbezwecke usw. angewendet werden, zusätzlich zu Lampen, die weißes Licht erfordern, weil es möglich ist, die Wellenlänge des synthetisierten Lichts durch Ändern der Leistung der jeweiligen optischen Vorrichtungen zu steuern.
  • Wenn nur optische Vorrichtungen einer bestimmten Wellenlänge montiert sind, zum Beispiel wenn nur rote LEDs in einer hohen Dichte montiert sind, wird angenommen, dass das Vorstehende auch für Trockner und Heizvorrichtungen angewendet werden kann, die starkes rotes Licht abstrahlen und die durch das Licht erzeugte Strahlungswärme nutzen. Produkte, bei denen die Montagebasis zum Montieren von optischen Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung ange wendet wird, sind auch in den folgenden Ausführungsformen ähnlich.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von 7 beschrieben, die eine Explosionsansicht einer Montagebasis 100 zeigt. Auch bei dieser Ausführungsform sind kleinste Konfigurationseinheiten einer Montagebasis herausgenommen und gezeigt. Mit anderen Worten, 7(a) zeigt ein zweites Substrat 4 vor dem Verbinden, und 7(b) zeigt ein erstes Substrat 1 vor dem Verbinden, und in einem tatsächlichen Herstellungsverfahren ist es möglich, ein Fertigungslos von Montagebasen durch Bearbeiten, Verbinden und Schneiden von Wafern oder plattenförmigen ersten und zweiten Substraten 1 und 4 herzustellen, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Dies ist auch bei den folgenden Ausführungsformen ähnlich.
  • Wie in 7(b) gezeigt, wird ein Resist-Muster (nicht gezeigt), in dem ein Teil (mit einer Halbkreisform wie ein an der Mitte des Lochs in der Zeichnung geschnittenes Bild), der die Öffnung eines Durchgangslochs 10 bilden soll, ausgehöhlt ist, am Außenumfang eines Bildungsbereichs der Befestigungsteile 2A für optische Vorrichtungen des ersten Substrats 1 aus Siliziumcarbidkeramik usw. gebildet, und das Durchgangsloch wird durch Sandstrahlen usw. gebildet.
  • Als Nächstes wird die metallisierte Elektrode 2 auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats 1 mit einem Zerstäubungsverfahren usw. gebildet, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Dabei wird die metallisierte Elektrode auch in dem Durchgangsloch 10 ausgebildet. Ein Resist-Muster wird wieder auf dem ersten Substrat 1 gebildet, und die metallisierte Elektrode 2 mit den ersten Verdrahtungsteilen mit den Befestigungsteilen 2A für optische Vorrichtungen und den zweiten Verdrahtungsteilen wird durch Fräsen usw. gebildet, ähnlich wie bei der ersten Ausfüh rungsform, und danach wird die metallisierte Verbindung 3 auf dem ersten Substrat 1 mit demselben Verfahren gebildet.
  • Zusätzlich wird, wie in 8 gezeigt, auf der Unterseite des ersten Substrats 1 eine metallisierte Elektrode 2B auf der Unterseite gebildet, die mit jedem Durchgangsloch 10 verbunden wird.
  • Weiter ist in dem in 7(b) gezeigten ersten Substrat 1 die Musterform der metallisierten Elektrode 2, die die ersten Verdrahtungsteile mit den Befestigungsteilen 2A für optische Vorrichtungen und die zweiten Verdrahtungsteile neben den ersten Verdrahtungsteilen aufweist, im Wesentlichen dieselbe wie das Muster der metallisierten Elektrode 2B auf der Unterseite in 8, wobei ein Endabschnitt der jeweiligen ersten und zweiten Verdrahtungsteile unabhängig mit jedem Durchgangsloch 10 verbunden ist. Weiter wird das Muster der metallisierten Verbindung 3 in diesem Fall auf der metallisierten Elektrode 2 aufgebracht, mit Ausnahme der Befestigungsteile 2A für optische Vorrichtungen auf der Substratoberfläche und eines Teils der zweiten Verdrahtungsteile, die den Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen gegenüberliegen.
  • Wie in 7(a) gezeigt, sind ein Durchgangsloch 5 und ein reflektierender Film 6 in dem zweiten Substrat 4 gebildet, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Weiter sind die Materialien für das Substrat 4, die metallisierte Elektrode 2, die metallisierte Verbindung 3, den reflektierenden Film 6 usw. dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Das Verbinden des ersten Substrats 1 und des zweiten Substrats 4 durch anodisches Bonden erfolgt nach dem Ausrichten, so dass mindestens die Befestigungsteile 2A für optische Vorrichtungen des ersten Substrats 1 im Inneren des Durchgangslochs 5 des zweiten Substrats 4 angeordnet sind, und dies kann mit einem Klebematerial wie Lötmittel, Kleber usw. erfolgen, ähnlich dem Fall in 3(c) nach der ersten Ausführungsform. Weil das Pyrex-Glas des zweiten Substrats 4 und das Aluminium (Al) der Oberfläche der metallisierten Verbindung 3 auf dem ersten Substrat 1 durch die Reaktion von Al und Sauerstoff in dem Glas durch das anodische Bonden fest miteinander verbunden werden, ist bei dieser Ausführungsform das anodische Bonden für diese Struktur geeignet und wird für sie angewendet.
  • Beim anodischen Bonden erfolgt das Bonden, indem eine Anode einer Verbindungsvorrichtung in Kontakt mit der Unterseite des ersten Substrats 1 gebracht wird und eine Kathode der Verbindungsvorrichtung gegen die Oberseite des zweiten Substrats 4 gedrückt wird. Die Leitung von der metallisierten Elektrode 2B auf der Unterseite zu der metallisierten Elektrode 2 auf der Oberseite des ersten Substrats und der darauf gebildeten metallisierten Verbindung 3 durch die metallisierte Elektrode auf einer Seitenfläche (Innenfläche des Durchgangslochs 10) wird durch Anlegen einer Spannung an den Elektroden der Verbindungsvorrichtung hergestellt. Als Folge wird eine starke Spannung zwischen der metallisierten Verbindung 3 und der Kathode der Verbindungsvorrichtung, das heißt dem zweiten Substrat 4 angelegt, wodurch das anodische Bonden durchgeführt wird.
  • Das Schneiden der verbundenen Substrate in Montagebasen, die als kleinste Konfigurationseinheiten dienen, erfolgt an den Mittelpunkten der Durchgangslöcher 10, die in senkrechten Spalten und waagerechten Reihen um die Außenwand des Durchgangslochs 5 des zweiten Substrats 4 angeordnet sind. Das Durchgangsloch 10 ist ursprünglich ein im ersten Substrat (Wafer) 1 gebildetes Durchgangsloch, aber durch das Schneiden ist in den Zeichnungen nur eine Hälfte davon gezeigt. Die Durchgangslöcher 10a in den Zeichnungen sind mit den ersten Verdrahtungsteilen mit den Befestigungsteilen 2A für optische Vorrichtungen der metallisierten Elektrode 2 verbunden, und die Durchgangslöcher 10b sind mit den zweiten Verdrahtungsteilen verbunden.
  • 9 zeigt eine Aufsicht eines Zustands, in dem die optischen Vorrichtungen 7 auf der Montagebasis 100 mon tiert sind, und 10 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie Y-Y' in 9. Die optischen Vorrichtungen 7 sind auf der metallisierten Elektrode 2 (den Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen auf den ersten Verdrahtungsteilen 2a) mit Klebematerial 8 montiert, und eine Elektrode der jeweiligen optischen Vorrichtungen ist mit einem ersten Verdrahtungsteil 2a verbunden. Beispiele für das Klebematerial 8 sind unter anderem Lötmittel, ein leitfähiger Kleber usw. Wenn die lichtemittierenden Flächen der optischen Vorrichtungen die Oberseiten sind, ist außerdem die andere Elektrode der jeweiligen optischen Vorrichtungen durch den Bonding-Draht 9 mit einem ersten Verdrahtungsteil 2b verbunden.
  • Außerdem können entsprechend der Art der optischen Vorrichtungen 7 die lichtemittierenden Flächen die Unterseiten der Vorrichtungen sein, und die positiven und negativen Elektroden der metallisierten Elektrode der jeweiligen optischen Vorrichtungen können sich auch auf der Unterseite befinden. In diesem Fall ist die metallisierte Elektrode 2 auf dem ersten Substrat 1 so beschaffen, dass sie mit den Elektroden der optischen Vorrichtungen übereinstimmt, und die Verbindung wird durch Lötmittel, leitfähigen Kleber usw. erhalten. Wenn diese Montagebasis weiter auf einer Schaltungsvorrichtung montiert ist, wird sie verwendet, nachdem die metallisierte Elektrode 2B auf der Unterseite an der Unterseite des ersten Substrats 1 mit einem gedruckten Substrat, Keramiksubstrat oder metallischen Substrat verbunden ist, wo mit einem isolierenden Teil usw., durch Lötmittel, leitfähigen Kleber usw. eine Schaltung gebildet ist. Es ist möglich, das Wärmeabstrahlungsvermögen durch Verbinden der großen Fläche der Unterseite des ersten Substrats 1 mit Lötmittel usw. zu verbessern.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von 11 und 12 beschrieben. Die Herstellung des ersten Substrats 1 ist ähnlich dem Verfahren wie bei der zweiten Ausführungsform. 11 entspricht 9, und 12 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie Z-Z' in 11 und entspricht 10.
  • Wie in 12 gezeigt, werden das Silizium 11 und das Pyrex-Glas 12 im Voraus mit einem Verfahren wie dem anodischen Bonden, das für das zweite Substrat 4 verwendet wird, miteinander verbunden. Beim Bilden des Durchgangslochs 5 in dem Silizium 11 ist es möglich, mit einem Nassätzverfahren, das zur Herstellung von Halbleiterbauteilen verwendet wird, eine schräge Oberfläche der Wand des Lochs zu bilden, wie in der Zeichnung gezeigt.
  • Zuerst wird mit einem photolithographischen Verfahren eine Maske auf einem Silizium-Wafer gebildet, in dem die (100)-Ebene eine Oberfläche wird. Die Maske ist so beschaffen, dass ein geätzter Teil eine Öffnung bildet. Wird dies in eine Ätzlösung mit einer geeigneten Konzentration eingetaucht, ist die Ätzrate in der (111)-Ebene, die eine dicht gepackte Ebene des Siliziums ist, gering, und ein Loch, durch das die (111)-Ebene auf der Oberfläche sichtbar ist, wird gebildet. Die (111)-Ebene bildet eine Schräge von 54,7 Grad bezogen auf die (100)-Ebene, wie in der Zeichnung gezeigt. Das Pyrex-Glas 12, das als Basis dient, wird nicht geätzt, aber es ist möglich, das Pyrex-Glas auf der Unterseite des Lochs in dem Silizium zu ätzen, indem man die Rückseite mit einer Maske abdeckt und das Glas mit einer Fluorsäure usw. ätzt, um dadurch das Durchgangsloch 5 zu bilden. Danach wird der reflektierende Film 6 gebildet.
  • Als Nächstes erfolgt, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, das Ausrichten des ersten Substrats 1 und des zweiten Substrats 4, das zweite Substrat wird mit der metallisierten Verbindung 3 auf dem ersten Substrat in Kontakt gebracht und mit einer Lehre usw. befestigt, die Kathode der Verbindungsvorrichtung wird gegen das Silizium 11 gedrückt und das anodische Bonden wird durchgeführt. Eine hohe Spannung wird an das Pyrex-Glas 12 angelegt, um das anodische Bonden zu bewirken. Schließlich werden die optischen Vorrichtungen 7 montiert, die Verbindung wird mit dem Bonding-Draht 9 hergestellt und Strom wird an die optischen Vorrichtungen 7 angelegt.
  • Vierte Ausführungsform
  • Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von 13 und 15 beschrieben. Das zu verwendende Substrat, das Material der metallisierten Schicht, das Herstellungsverfahren usw. sind ähnlich denen wie bei den vorstehend genannten Ausführungsformen.
  • Die Besonderheiten dieser Ausführungsform sind das Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen der Oberseite des ersten Substrats 1 und der Unterseite mit der metallisierten Elektrode 2 in dem Durchgangsloch 10 und das Bilden der metallisierten Elektrode 2 und der metallisierten Verbindung 3 für andere Zwecke als die Stromversorgung der optischen Vorrichtungen um die metallisierte Elektrode 2 der optischen Vorrichtungen 7 herum, wie in 13 gezeigt. Mit einem solchen Aufbau werden das zweite Substrat 4 und die metallisierte Verbindung 3 miteinander verbunden, die optischen Vorrichtungen 7 werden montiert und abschließend werden die Glasplatte 13 und die auf der Oberseite des zweiten Substrats 4 gebildete metallisierte Verbindung 3 verbunden, wodurch die optischen Vorrichtungen 7 im Inneren der Montagebasis 100 gekapselt werden.
  • Der Grund wird nachstehend beschrieben. Das Eindringen von Außenluft durch das Durchgangsloch 10 zu den Befestigungsteilen 2A für optische Vorrichtungen wird durch Verbinden der metallisierten Verbindung 3 um das Durchgangsloch 10 und des zweiten Substrats 4 verhindert. Außenluft jedoch, die von einem Teil eindringt, wo die metallisierte Verbindung nicht vorhanden ist, das heißt einem Teil, wo das erste Substrat freiliegt, kann nicht verhindert werden, wird jedoch durch die metallisierte Verbindung 3 verhindert, die auf dem äußersten Umfang angeordnet ist.
  • Nach dem Montieren der optischen Vorrichtungen 7, wie in 15 gezeigt, wird eine Glasplatte 13 wie etwa Pyrex-Glas auf die metallisierte Verbindung 3 (14) gedrückt, die bereits auf dem zweiten Substrat 4 gebildet worden ist, und das Verbinden wird durchgeführt. Dabei kann das anodische Bonden zum Verbinden angewendet werden. Hierbei besteht die Gefahr, dass die optischen Vorrichtungen durch das Anlegen der Spannung beschädigt werden können. Es ist jedoch möglich, das Anlegen einer Spannung an die optischen Vorrichtungen zu verhindern, indem die positive und negative metallisierte Elektrode 2, die mit den optischen Vorrichtungen verbunden ist, zum Beispiel mit Abschnitten kurzgeschlossen wird, die im nachfolgenden Schneidschritt abgeschnitten werden.
  • In der vorstehend beschriebenen Weise wird ein Modul hergestellt, in dem optische Vorrichtungen, die zusätzlich zu den bisher beschriebenen Wirkungen das Eindringen von Außenluft verhindern, montiert sind. Dieses Modul ist zum Einsatz unter harten Umgebungsbedingungen geeignet, zum Beispiel wenn korrosive Außenluft vorliegt.
  • Wenn ein Modul mit darin montierten optischen Vorrichtungen gebildet wird, die das Eindringen von Außenluft verhindern, wird bei dieser Ausführungsform eine Glasplatte 13 wie zum Beispiel Pyrex-Glas auf dem zweiten Substrat 4 gebildet, um das Eindringen von Außenluft zu den Befestigungsteilen 2A für optische Vorrichtungen zu verhindern. Das Pyrex-Glas kann durch ein anderes Material ersetzt werden, das Licht von lichtemittierenden Vorrichtungen durchlässt.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von 16 und 17 beschrieben. Eine Montagebasis 100 nach dieser Ausführungsform weist ebenfalls einen Aufbau auf, der das Eindringen von Außenluft verhindert, ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform, und ein durch Verbinden von Silizium und Pyrex-Glas erhaltenes Substrat wird als das zweite Substrat 4 verwendet, wie bei der dritten Ausführungsform.
  • Die optischen Vorrichtungen 7 werden auf den Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen der Montagebasis montiert, ein Elektrodenanschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen wird mit dem Klebematerial 8 mit einem ersten Verdrahtungsteil der metallisierten Elektrode 2 verbunden, der andere Elektrodenanschluss wird durch Drahtbonden elektrisch mit einem zweiten Verdrahtungsteil verbunden und die Glasplatte 13 wird mit dem Silizium 11 verbunden. Das anodische Bonden ist für dieses Verbinden geeignet, aber das Verbinden kann auch mit einem Kleber, Lötmittel usw. erfolgen. Weiter ist es möglich, die metallisierte Verbindung 3 auf dem Silizium 11 im Voraus zu bilden, um die Verbindungseigenschaften zu verbessern.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Montagebasis zum Montieren von LED-Elementen und kann für verschiedene Beleuchtungseinrichtungen, Lampen für Signalisierungseinrichtungen, elektrische Anzeigetafeln, Hintergrundbeleuchtungen für Flüssigkristallbildschirme usw. angewendet werden. Weil das Eindringen von Außenluft verhindert wird, kann die Montagebasis außerdem unter harten Umgebungsbedingungen wie etwa in einer korrosiven Umgebung verwendet werden. Wenn optische Vorrichtungen montiert sind, die rotes oder infrarotes Licht emittieren, besteht die Möglichkeit, die Montagebasis für Heizeinrichtungen, Trockner usw. zu verwenden, die die Strahlungswärme des Lichts nutzen. Weiter kann, wenn optische Vorrichtungen montiert sind, die blaues oder ultraviolettes Licht emittieren, die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Lampen einer Vorrichtung zum Belichten eines lichtempfindlichen Resists in einem photolithographischen Verfahren, Lampen für Sonnenbestrahlung usw. in Betracht gezogen werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Träger zur Montage optischer Vorrichtungen, die ein ausgezeichnetes Wärmeabstrahlungsvermögen aufweisen und in einem Wafer-Zustand in einem Fertigungslos hergestellt werden können, werden bereitgestellt.
  • Eine metallisierte Elektrode mit Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen und Verdrahtungsteilen wird auf der Oberfläche eines ersten Substrats gebildet, das ein isolierendes Material als Hauptkomponente enthält, ein Durchgangsloch wird in einem Glassubstrat gebildet, das als ein zweites Substrat dient, die Befestigungsteile für optische Vorrichtungen des ersten Substrats werden so angeordnet, dass sie sich im Inneren des Durchgangslochs des zweiten Substrats befinden, und das erste und das zweite Substrat werden mit einem Verfahren wie etwa dem anodischen Bonden miteinander verbunden.
    • 1
    Erstes Substrat
    2
    Metallisierte Elektrode
    2A
    Befestigungsteil für optische Vorrichtungen
    2a
    In der metallisierten Elektrode 2 gebildetes erstes Verdrahtungsteil
    2b
    In der metallisierten Elektrode 2 gebildetes zweites Verdrahtungsteil
    25
    Metallisierte Elektrode auf der Unterseite
    3
    Metallisierte Verbindung
    4
    Zweites Substrat
    5
    Durchgangsloch
    6
    Reflektierender Film
    7
    Optische Vorrichtung
    8
    Klebematerial
    9
    Bonding-Draht
    10
    Durchgangsloch
    10a
    Mit dem ersten Verdrahtungsteil verbundenes Durchgangsloch
    10b
    Mit dem zweiten Verdrahtungsteil verbundenes Durchgangsloch
    11
    Silizium
    12
    Glas
    13
    Glasplatte
    14a
    Schnittposition der verbundenen Substrate
    14b
    Schnittposition der verbundenen Substrate
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2005-183558 [0004]

Claims (17)

  1. Träger mit einem ersten Substrat mit Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen, um die optischen Vorrichtungen zu montieren, und einem Verdrahtungsteil zum Zuführen von Strom zu den optischen Vorrichtungen, die auf einer Hauptoberfläche davon ausgebildet sind, und einem zweiten Substrat aus einem Glassubstrat mit einem darin ausgebildeten Durchgangsloch, wobei das erste und das zweite Substrat so miteinander verbunden sind, dass die Befestigungsteile für optische Vorrichtungen des ersten Substrats im Inneren des Durchgangslochs des zweiten Substrats angeordnet sind, wobei das erste Substrat aus einem Substrat mit einem isolierenden Material als Hauptkomponente aufgebaut ist, die Verdrahtungsteile eine metallisierte Elektrode sind, die erste Verdrahtungsteile, die einem Elektrodenanschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen auf den Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen Strom zuführen, und zweite Verdrahtungsteile neben den ersten Verdrahtungsteilen aufweist, die einem anderen Elektrodenanschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen Strom zuführen, und das Verbinden des ersten Substrats und des zweiten Substrats durch anodisches Bonden einer metallisierten Verbindung erfolgt, die in einem anderen Bereich als dem Bereich vorgesehen ist, wo das Verdrahtungsteil auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats freiliegt.
  2. Träger nach Anspruch 1, wobei die metallisierte Verbindung auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats elektrisch von den Verdrahtungsteilen getrennt ist, angrenzend an das Verdrahtungsteil mit einer Lücke dazwischen angeordnet ist und an einem Außenumfang des ersten Substrats verläuft.
  3. Träger nach Anspruch 1, wobei die metallisierte Verbindung auf der Hauptoberfläche des ersten Substrats vorgesehen ist, ohne irgendeinen der Verdrahtungsteile zu überlappen.
  4. Träger nach Anspruch 1, wobei das zweite Substrat aus einem laminierten Substrat aufgebaut ist, das durch Verbinden einer Glasplatte und einer Siliziumplatte erhalten wird und so ausgerichtet ist, dass die Befestigungsteile für optische Vorrichtungen auf dem ersten Substrat im Inneren des Durchgangslochs in dem laminierten Substrat angeordnet sind, und eine Glasplatte des ersten Substrats und das zweite Substrat miteinander verbunden sind.
  5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei auf einer Fläche des ersten Substrats, die der Fläche gegenüberliegt, wo eine metallisierte Elektrode ausgebildet ist, die die Verdrahtungsteile bildet, eine metallisierte Unterseitenelektrode ausgebildet ist und die metallisierte Elektrode und die metallisierte Unterseitenelektrode durch ein Durchgangsloch elektrisch miteinander verbunden sind.
  6. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei auf einer Fläche des ersten Substrats, die der Fläche gegenüberliegt, wo eine metallisierte Elektrode ausgebildet ist, die die Verdrahtungsteile bildet, eine metallisierte Unterseitenelektrode ausgebildet ist und die metallisierte Elektrode und die metallisierte Unterseitenelektrode durch eine metallisierte Schicht auf der Oberfläche auf einer Seite des ersten Substrats elektrisch miteinander verbunden sind.
  7. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine äußerste Fläche einer auf dem ersten Substrat gebildeten metallisierten Verbindung aus mindestens einer Art von Metall aus der Gruppe mit Aluminium, Titan, Zirconium, Hafnium, Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Magnesium und Eisen gebildet ist.
  8. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Substrat aus einem Keramikmaterial gebildet ist, das mindestens eine Art von Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid und Aluminiumoxid als Hauptkomponente enthält.
  9. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei auf einer Oberseite des zweiten Substrats ein Element, das Licht von den optischen Vorrichtungen auf den Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen durchlässt, befestigt ist, um das Eindringen von Außenluft in ein Durchgangsloch des zweiten Substrats zu verhindern.
  10. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei auf der Innenfläche eines Durchgangslochs des zweiten Substrats durch Bilden eines Harzfilms oder Plattieren eine planarisierte oder glatte gebogene Oberfläche ausgebildet ist.
  11. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei auf der Innenfläche eines Durchgangslochs des zweiten Substrats ein lichtreflektierender Film ausgebildet ist.
  12. Optisches Modul mit optischen Vorrichtungen, die auf den Befestigungsteilen für optische Vorrichtungen des Trägers nach einem der Ansprüche 1 bis 4 montiert sind.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Trägers mit den Schritten: Bilden eines Musters einer metallisierten Elektrode mit ersten Verdrahtungsteilen und zweiten Verdrahtungsteilen auf einer Hauptoberfläche eines ersten Substrats, das ein isolierendes Material als Hauptkomponente enthält, wobei die ersten Verdrahtungsteile Befestigungsteile für optische Vorrichtungen aufweisen, auf denen optische Vorrichtungen montiert werden und die einem Elektrodenanschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen Strom zuführen, und die zweiten Verdrahtungsteile neben den ersten Verdrahtungsteilen angeordnet sind und dem anderen Elektrodenanschluss der jeweiligen optischen Vorrichtungen Strom zuführen, Bilden eines Durchgangslochs in einem laminierten Glassubstrat, das als zweites Substrat durch Verbinden einer einzelnen Glasplatte oder einer Glasplatte mit einer Siliziumplatte erhalten wird, und anodisches Bonden des ersten Substrats und des zweiten Substrats in einem Zustand, in dem die Ausrichtung so erfolgt ist, dass die Befestigungsteile für optische Vorrichtungen des ersten Substrats im Inneren des Durchgangslochs des zweiten Substrats angeordnet sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei beim Bilden des Durchgangslochs in dem zweiten Substrat nach Bilden einer Öffnung mit einer Resist-Maske das Durchgangsloch in dem zweiten Substrat mit einem Sandstrahlverfahren gebildet wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei beim Bilden des Durchgangslochs in dem zweiten Substrat ein Durchgangsloch mit einem Sandstrahlverfahren gebildet wird und dann ein reflektierender Film auf einer Resist-Maske gebildet wird, ohne diese zu entfernen, und der reflektierende Film mit einem Lift-off-Verfahren selektiv auf der Innenseite des Durchgangslochs gebildet wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei beim Bilden des Durchgangslochs in dem zweiten Substrat, wenn das Substrat aus einem laminierten Glassubstrat besteht, das durch Verbinden von Glas und Silizium erhalten wird, nach Bilden einer Öffnung mit einer Resist-Maske ein Loch durch anisotropes Nassätzen in dem Silizium gebildet wird, eine Resist-Maske auf der Glasoberfläche gebildet wird, durch Ätzen ein Loch in dem Glas gebildet wird und ein Durchgangsloch in dem zweiten Substrat gebildet wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei beim Bilden des Durchgangslochs in dem zweiten Substrat, wenn das Substrat aus einem laminierten Glassubstrat besteht, das durch Verbinden von Glas und Silizium erhalten wird, nach Bilden einer Öffnung mit einer Resist-Maske ein Loch durch anisotropes Nassätzen in dem Silizium gebildet wird, eine Öffnung mit einer Resist-Maske auf einer Glasoberfläche gebildet wird, mit einem Sandstrahlverfahren ein Loch in dem Glas gebildet wird und ein Durchgangsloch in dem zweiten Substrat gebildet wird.
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