DE202006021128U1 - Subträger zur Montage einer lichtemittierenden Vorrichtung und Paket für die lichtemittierende Vorrichtung - Google Patents

Subträger zur Montage einer lichtemittierenden Vorrichtung und Paket für die lichtemittierende Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung, aufweisend: ein Substrat (10), welches Durchgangslöcher (12, 13) aufweist; ein Keim-Metall (40), welches auf einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Substrats (10) angeordnet ist; und eine Elektrode (50, 50a, 50b), welche auf der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Substrats (10) angeordnet ist, wobei die Elektrode (50, 50a, 50b) eine Diffusionssperrschicht, eine Elektrodenmetallschicht und ein Oberflächenmetall umfasst, wobei die Diffusionssperrschicht eine Verschlechterung von Eigenschaften der Elektrodenmetallschicht verhindert, wobei das Keim-Metall (40) und die Elektrode (50, 50a) der oberen Oberfläche des Substrats (10) einen Kontakt mit dem Keim-Metall (40) und der Elektrode (50, 50b) der unteren Oberfläche des Substrats (10) durch die Durchgangslöcher (12, 13) hindurch aufweisen.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorzug bzw. die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2006-0063873 , eingereicht am 7. Juli 2006, die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist, wie wenn sie hierin vollständig wiedergegeben wäre.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung bzw. eine Lichtemissionsvorrichtungsbaugruppe, und insbesondere eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung, welche in der Lage ist, eine einheitliche Helligkeit aufzuweisen, insbesondere unter Verwendung eines Submounts zum Befestigen einer Licht emittierenden Vorrichtung, welcher eine Emission von Licht mit einer einheitlichen Beleuchtungsstärke aus der Licht emittierenden Vorrichtung ermöglicht,.
  • Diskussion des Stands der Technik
  • Licht emittierende Dioden (LEDs) sind als Licht emittierende Halbleitervorrichtungen, welche Strom in Licht umwandeln, wohlbekannt. Eine rote LED, welche einen GaAsP-Verbindungshalbleiter verwendet, ist seit 1962 kommerziell verfügbar gewesen und ist zusammen mit einer grünen LED auf Basis von GaP:N eine Lichtquelle in elektronischen Vorrichtungen wie etwa Bildanzeigen gewesen.
  • Eine Wellenlänge von Licht, das von einer solchen LED aus emittiert bzw. abgegeben wird, hängt von einem zur Herstellung der LED verwendeten Halbleitermaterial ab. Dies liegt daran, dass die Wellenlänge des emittierten Lichts von einem Bandabstand des Halbleitermaterials, der eine Energiedifferenz zwischen Valenzbandelektronen und Leitungsbandelektronen repräsentiert, abhängt.
  • Auf dem Gebiet von Elementen der Hochleistungselektronik ist ein Galliumnitrid-(GaN)-Verbindungshalbleiter hervorgehoben werden, da er eine hohe thermische Stabilität und einen breiten Bandabstand von 0,8 bis 6,2 eV aufweist. Einer der Gründe dafür, dass GaN-Verbindungshalbleiter hervorgehoben wurden, besteht darin, dass es möglich ist, eine Halbleiterschicht, welche in der Lage ist, grünes, blaues oder weißes Licht zu emittieren, unter Verwndung von GaN in Verbindung mit anderen Elementen, beispielsweise Indium (In), Aluminium (Al), etc. herzustellen.
  • Dies bedeutet, dass es möglich ist, die zu emittierende Lichtwellenlänge durch Verwenden von GaN in Kombination mit anderen geeigneten Elementen einzustellen. Beispielsweise ist es möglich, eine blaue LED, die zur optischen Aufzeichnugn geeignet ist, oder eine weiße LED zum Ersatz einer Glühlampe herzustellen.
  • Aufgrund des jüngsten Erfolges, einen InGaN-Dünnfilm aufzuwachsen, ist es möglich geworden, hochlumineszente grüne LEDs herzustellen. Im Gegensatz dazu wurden ursprünglich entwickelte grüne LEDs unter Verwendung von GaP hergestellt. Da GaP ein Material eines indirekten Übergangs ist, besteht eine Verschlechterung im Wirkungsgrad. Daher konnten die unter Verwendung dieses Materials hergestellten grünen LEDs rein grünes Licht in der Praxis nicht erzeugen.
  • Aufgrund der vorstehend erwähnten Vorteile und anderer Vorteile Ga-basierter LEDs ist der Markt für GaN-basierte LEDs rasant gewachsen. Auch haben sich Techniken, die mit elektrooptischen Geräten bzw. Vorrichtungen auf GaN-Basis zusammenhängen, rasant entwickelt, nachdem die LEDs auf GaN-Basis in 1994 kommerziell erhältlich geworden sind.
  • LEDs auf GaN-Basis sind entwickelt worden, um einen Lichtemissionswirkungsgrad aufzuweisen, der demjenigen von Glühlampen überlegen ist. Gegenwärtig ist der Wirkungsggrad von GaN-basierten LEDs im wesentlichen gleich demjenigen von Leuchtstofflampen. Daher wird erwartet, dass der Markt der GaN-basierten LEDs signifikant wachsen wird.
  • Eine solche LED wird mit anderen Bauelementen zusammen gepackt bzw. in einer Paket bzw. einer Baugruppe zusammengefasst. Ein Beispiel einer LED-Baugruppe ist in 1 und 2 dargestellt.
  • Die dargestellte LED-Baugruppe weist einen Silizium-Submount 2, auf welchem eine LED 1 befestigt ist, ein Aluminiumklötzchen 3, eine gedruckte Leiterplatte (PCB) 4 und eine Aluminium-Wärmesenke 5 auf.
  • Der Silizium-Submount 2 weist zur elektrischen Verbindung mit der LED 1 metallische Leiter auf, die auf einer flachen Siliziumoberfläche ausgebildet sind.
  • Die LED 1 ist unter Verwendung eines Flipchip-Bondingverfahrens an dem Submount 2 befestigt bzw. gebondet. Der Submount 2 ist unter Verwendung eines Klebstoffs an einer Spiegeloberfläche des Aluminiumklötzchens 3 befestigt.
  • Zuleitungen 6a sind mit einem Baugruppenkörper 6 fest verbunden. Die Zuleiter sind jeweils über leitfähige Drähte 7 mit metallischen Elektrodenabschnitten des Submounts 2 elektrisch verbunden.
  • Die PCB 4 ist unter Verwendung eines Klebstoffs an dem Baugruppenkörper befestigt und weist metallische Leitungen 4a auf, an welchen die Zuleitungen 6a unter Verwendung eines Schweißverfahrens befestigt sind. Die Aluminium-Wärmesenke 5 ist an dem PCB 4 angebracht, um eine Abgabe von Wärme von der PCB 4 nach außen über die Aluminium-Wärmesenke 5 zu ermöglichen.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei der LED-Baugruppe mit dem vorstehend erwähnten Aufbau wird Wärme, die während eines Betriebs der LED erzeugt wird, über den Baugruppenkörper 6 und die PCB 4 an die Aluminium-Wärmesenke 5 übertragen. Da jedoch der Baugruppenkörper 6 und die PCB 4 aus einem Kunststoffmaterial, das eine geringe Wäremübertragungsrate aufweist, hergestellt sind, wird die Wärmeabgabe verschlechtert, und daher werden die optischen Eigenschaften der LED ebenfalls verschlechtert.
  • Insbesondere ist es aufgrund von Problemen, die mit Größe, Lichtgleichförmigkeit und Kosten zusammenhängen, schwierig, unter Verwendung von LCD-Baugruppen mit dem vorstehend erwähnten Aufbau eine Beleuchtungseinrichtung wie etwa eine Hintergrundbeleuchtung zu implementieren. Ebenso kann eine Verschlechterung in Produktivität und Zuverlässigkeit eintreten, da ein präzises Drahtbonden erforderlich sein kann.
  • Demgemäß richten sich verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung, welche im wesentlichen eines oder mehrere Probleme aufgrund von Einschränkungen und Nachteilen im Stand der Technik beseitigt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung, welche in der Lage ist, eine gleichförmige Helligkeit aufzuweisen, insbesondere unter Verwendung eines Submounts zum Befestigen einer Licht emittierenden Vorrichtung, welcher eine Emission von Licht mit einer gleichförmigen Leuchtstärke aus der Licht emittierenden Vorrichtung ermöglicht, bereitzustellen.
  • Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der nachstehenden Beschreibung angegeben werden und werden teilweise den Fachleuten bzw. denjenigen mit üblichen Fähigkeiten im Fachgebiet nach Durchsicht des Nachstehenden ersichtlich werden oder können aus einer praktischen Umsetzung der Erfindung erkannt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung können durch den Aufbau, der besonders in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen hiervon wie auch den beigefügten Zeichnungen dargelegt ist, verwirklicht und erzielt werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Baugruppe, das nicht unter den Schutz des vorliegenden Gebrauchsmusters fällt, weist beispielsweise auf: Ausbilden von Durchgangslöchern in einem Substrat in einem Gebiet, in welchem eine Licht emittierende Vorrichtung zu befestigen ist, Ausbilden von Elektroden an gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Substrats derart, dass die Elektroden durch die Durchgangslöcher verbunden sind, und Trennen jeder Elektrode in Abschnitte unterschiedlicher Polaritäten.
  • Das Verfahren kann des weiteren ein Ausbilden einer Isolierschicht auf den Substrat einschließlich der Halterung bzw. Befestigungsstelle aufweisen.
  • Das Verfahren kann des weiteren ein Ausbilden einer reflektierenden Schicht aufweisen, welche Öffnungen zum Verbinden der Licht emittierenden Vorrichtung mit den Elektroden jeweils aufweist.
  • Das Verfahren kann des weiteren ein Verbinden der Elektroden mit der Licht emittierenden Vorrichtung über die Öffnungen, Schichten eines Hüllmaterials über die Halterung, an welcher die Licht emittierende Vorrichtung befestigt wird, und Befestigen einer Linse einer oberen Oberfläche des Hüllmaterials aufweisen.
  • Die Ausbildung der Halterung und die Ausbildung der Durchgangslöcher können simultan durch gleichzeitiges Ätzen beider gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Substrats bewerkstelligt werden.
  • Vorzugsweise werden in dem Schritt eines Trennens der Elektroden das Keim-Metall und die Elektroden gleichzeitig in Abschnitte, die jeweils einzelnen Baugruppen entsprechen, getrennt.
  • Der Schritt eines Ausbildens von Elektroden kann ein Ausbilden einer Adhäsionsschicht auf dem Keim-Metall und Ausbilden einer metallischen Elektrodenschicht auf der Adhäsionsschicht aufweisen.
  • Die Adhäsionsschicht kann aus wenigstens einem von Ti, Cr und Ta hergestellt sein. Die metallische Elektrodenschicht kann aus wenigstens einem von Au, Cu und Al hergestellt sein.
  • Das Verfahren kann des weiteren ein Ausbilden einer Diffusionssperrschicht zwischen dem Schritt eines Ausbildens der Adhäsionsschicht und dem Schritt eines Ausbildens der metallischen Elektrodenschicht aufweisen. Vorzugsweise wird die Diffusionssperrschicht aus wenigstens einem von Pt und Ni hergestellt.
  • Das Keim-Metall kann aus wenigstens einem von Au, Cu und Al hergestellt werden. Die Reflexionsschicht kann aus Al oder Ag hergestellt werden.
  • Die Trennung des Keim-Metalls und der Elektroden kann unter Verwendung wenigstens eines eines Plattier- und Ätzverfahrens oder eines Abhebeverfahrens bewerkstelligt werden.
  • Die Ausbildung der Halterung oder des Durchgangslochs kann unter Verwendung eines eines Nassätzens, eines Trockenätzens und eines Laserbohrens bewerkstelligt werden. Insbesondere wird das Trockenätzen vorzugsweise unter Verwendung eines Tief-RIE-Verfahrens bewerkstelligt.
  • Eine Submount-Struktur zum Befestigen von Licht emittierenden Vorrichtungen, die in der erfindungsgemäßen Baugruppe verwendbar ist und ein wesentliches Element derselben sein kann, weist beispielsweise auf: ein Substrat; eine Mehrzahl von Halterungen bzw. Befestigungsstellen, die auf einer oberen Oberfläche des Substrats ausgebildet sind und zur Befestigung der Licht emittierenden Vorrichtung angepasst sind; Durchgangslöcher, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten jeder Halterung ausgebildet sind; Elektroden, die sich jeweils über eine innere Oberfläche eines Zugeordneten der Halterungen und eines Zugeordneten der Durchgangslöcher zu einer unteren Oberfläche des Substrats erstrecken; und eine reflektierende Schicht, die auf einer der auf der Halterung angeordneten Elektroden angeordnet ist, wobei die reflektierende Schicht eine Aussparung aufweist, an welcher die Licht emittierende Vorrichtung befestigt ist.
  • Eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung kann auch aufweisen: einen Baugruppenkörper, der eine Halterung bzw. Befestigungsstelle zum Befestigen einer Licht emittierenden Vorrichtung und Durchgangslöcher aufweist; Elektroden, die auf dem Baugruppenkörper ausgebildet sind; und eine reflektierende Schicht, die auf einer oberen der Elektroden des Baugruppenkörpers angeordnet ist, wobei die reflektierende Schicht eine Aussparung aufweist, an welcher die Licht emittierende Vorrichtung befestigt ist.
  • Der Baugruppenkörper kann eines von Si-, Al-, AlN-, AlOx-, fotosensitiven Glas-(PSG-), Al2O3-, BeO- und PCB-Substraten aufweisen. Eine Isolierschicht kann über den Baugruppenkörper geschichtet sein.
  • Jede Elektrode kann eine Adhäsionsschicht, die an das Keim-Metall gekoppelt ist und aus wenigstens einem von Ti, Cr und Ta hergestellt ist, und eine metallische Elektrodenschicht, die auf der Adhäsionsschicht angeordnet ist und aus wenigstens einem von Au, Cu und Al hergestellt ist, aufweisen.
  • Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung kann des weiteren eine Diffusionssperrschicht aufweisen, die zwischen der Adhäsionsschicht und der metallischen Elektrodenschicht ausgebildet ist und aus wenigstens einem von Pt und Ni hergestellt ist.
  • Das Keim-Metall kann aus wenigstens einem von Au, Cu und Al hergestellt sein.
  • Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung kann des weiteren einen Seitenreflektor aufweisen, der über der Halterung angeordnet ist und angepasst ist, um zu ermöglichen, dass von der Licht emittierenden Vorrichtung emittiertes Licht zur Seite entlassen wird.
  • Der Seitenreflektor kann einen Körper mit einer geöffneten Seite und eine mit der Halterung kommunizierende Vertiefung und eine reflektierende Oberfläche, die schräg an der Vertiefung ausgebildet ist, aufweisen.
  • Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachstehende genaue Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und beschreibend sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Ansprüche zu beschränken.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen, welche enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und in dieser Anmeldung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, stellen eine Ausführungsform bzw. Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, das Prinzip der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen:
  • ist 1 eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer herkömmlichen Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung veranschaulicht;
  • ist 2 eine Schnittansicht, welche die herkömmliche Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung veranschaulicht;
  • sind 3 bis 14 Schnittansichten, welche eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, wobei:
    3 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausbildung einer Maskierungsschicht veranschaulicht;
    4 eine Schnittansicht ist, welche eine Bemusterung der Maskierungsschicht veranschaulicht;
    5 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausbildung einer Halterung und von Durchgangslöchern veranschaulicht;
    6 eine Schnittansicht ist, welche einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Maskierungsschicht entfernt worden ist;
    7 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausbildung einer isolierenden Schicht veranschaulicht;
    8 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausbildung eines Keim-Metalls veranschaulicht;
    9 eine Schnittansicht ist, welche ein Beispiel einer Elektrodenausbildung veranschaulicht;
    10 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausbildung von Elektroden veranschaulicht;
    11 eine Schnittansicht ist, welche einen Zustand veranschaulicht, in welchem jede Elektrode in Elektrodenabschnitte getrennt worden ist;
    12 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausbildung einer reflektierenden Schicht veranschaulicht;
    13 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausbildung eines Hüllmaterials veranschaulicht;
    14 eine Schnittansicht ist, welche eine Ausbildung einer Linse veranschaulicht;
  • ist 15 eine Schnittansicht, welche eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 16 eine Schnittansicht, welche eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 17 eine Schnittansicht, welche eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 18 eine Schnittansicht, welche eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 19 eine Schnittansicht, welche eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 20 eine Schnittansicht, welche eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 21 ein Schaltbild, welches die siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 22 eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung veranschaulicht, auf welche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können;
  • ist 23 eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 24 eine perspektivische Ansicht, welche ein anderes Beispiel der Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 25 eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel eines Seitenreflektors gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • ist 26 eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand veranschaulicht, in welchem der Seitenreflektor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einer Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung befestigt ist; und
  • ist 27 eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung veranschaulicht, welche den Seitenreflektor gemäß einer Ausführungform der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachstehend wird nun die vorliegende Erfindung umfänglicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht sind, beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielfältiger alternativer Form ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier wiedergegebenen Ausführungsformen beschränkt angenommen werden. Demgemäß werden nachstehend, während die Erfindung für verschiedenen Abwandlungen und alternativen Formen empfänglich ist, spezifische Ausführungsformen hiervon in beispielhafter Weise in den Zeichnungen gezeigt und hierin im Einzelnen beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass es in keiner Weise beabsichtigt ist, die Erfindung auf die jeweiligen offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass die Erfindung im Gegenteil alle Abwandlungen, Äquivalente und Alternativen abdecken soll, die in den Geist und den Umfang der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert ist, fallen.
  • Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in der Beschreibung der Figuren durchgängig auf gleiche Elemente. In den Zeichnungen sind die Dicken von Schichten und Regionen bzw. Gebieten zur Klarheit übertrieben.
  • Es wird verstanden werden, dass dann, wenn auf ein Element wie etwa eine Schicht, Region oder ein Substrat so Bezug genommen wird, dass es sich „auf” einem anderen Element befindet, es direkt auf dem anderen Element sein kann oder auch Elemente zwischenliegend vorhanden sein können. Es wird auch verstanden werden, dass dann, wenn auf einen Teil eines Elements wie etwa eine Oberfläche als „Inneres” Bezug genommen wird, es sich weiter bezüglich der Außenseite der Vorrichtung als andere Teile des Elements befindet.
  • Es wird verstanden werden, dass diese Begriffe unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung umfassen sollen. Schließlich bedeutet der Begriff „direkt”, dass es keine zwischenliegenden Elemente gibt. Der Begriff „und/oder”, wie er hierin verwendet wird, beinhaltet irgendeine und alle Kombinationen eines oder mehrerer der diesbezüglich aufgelisteten Sachverhalte.
  • Es wird verstanden werden, dass, obschon die Begriffe erste, zweite u. s. w. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Begriffe nicht beschränkt werden sollten.
  • Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielsweise unter Bezugnahme auf eine Licht emittierende Diode (LED) auf Basis von Galliumnitrid (GaN), die auf einem nicht leitfähigen Substrat wie etwa einem Substrat auf Basis von Saphir (Al2O3) ausgebildet ist, beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere Arten von Substraten einschließlich eines leitfähigen Substrats einsetzen. Daher können die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung AlGaInP-LEDs auf einem GaP-Substrat, GaN-LEDs auf einem SiC-Substrat, SiC-Dioden auf einem Saphirsubstrat, und/oder jedwede Kombination von Nitrid-basierten LEDs auf GaN, SiC, AlN, ZnO und/oder anderen Substraten aufweisen. Des weiteren ist in der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Gebiets einer aktiven Schicht nicht auf LED-Gebiete beschränkt. Zusätzlich können in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Formen des Gebietes der aktiven Schicht verwendet werden.
  • <Erste Ausführungsform>
  • <Ausbildung von Halterung und Durchgangslöchern>
  • Zuerst wird eine Prozedur zur Ausbildung einer Halterung bzw. Befestigungsstelle 11, beispielsweise einer Halterung in Form einer Aussparung oder in Form einer Vertiefung, auf welcher eine Licht emittierende Vorrichtung befestigt werden wird, und von Durchgangslöchern 12 und 13 unter Bezugnahme auf 3 bis 6 beschrieben werden.
  • In dieser Prozedur wird zuerst ein Substrat vorbereitet, wie es in 3 gezeigt ist. Das Substrat 10 kann ein Siliziumsubstrat aufweisen oder Substrate, die aus anderen Materialien, insbesondere Aluminium, Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (AlOx), fotosensitivem Glas (PSG), Al2O3 und BeO, hergestellt sind. Das Substrat 10 kann ein PCB-Substrat sein.
  • Dann werden Maskierungsschichten 20, die beispielsweise aus einem Fotoresistmaterial hergestellt sind, über gegenüberliegenden Hauptoberflächen des vorbereiteten Substrats 10 ausgebildet. Alternativ kann ein Substrat, auf welchem die Maskierungsschichten 20 vorab ausgebildet worden sind, als das Substrat 10 vorbereitet werden. Wie in 4 gezeigt, werden die Maskierungsschichten 20 dann bemustert, um Maskierungsmuster auszubilden, die zum Bulk-Ätzen eines Gebiets, in welchem eine Licht emittierende Vorrichtung befestigt werden wird, insbesondere eines Gebiets, in welchem die aussparungsförmige Halterung 10 ausgebildet werden wird, und von Gebieten, in welchen die Durchgangslöcher 12 und 13 ausgebildet werden werden, erforderlich sind.
  • Danach wird die aussparungsförmige Halterung 11 zum Befestigen der Licht emittierenden Vorrichtung und Durchgangslöcher 12 und 13 durch Bulk-Ätzen (Bulk-Mikrobearbeiten) des Substrats 10 unter Verwendung der Maskierungsmuster der Maskierungsschicht 20 ausgebildet, wie es in 5 gezeigt ist.
  • Für das Bulk-Ätzverfahren, welches angepasst ist, um die aussparungsförmige Halterung 11 und Durchgangslöcher 12 und 13 auszubilden, können ein Bulk-Ätzverfahren, ein Trockenätzverfahren oder ein Laserbohrverfahren verwendet werden.
  • Ein Vertreter des Trockenätzverfahrens kann ein reaktives Ionentiefätzverfahren sein.
  • In dieser Ausführungsform wurden die Halterung 11 und Durchgangslöcher 12 und 13 an dem Substrat 10 unter Verwendung einer isotropen Nassätzlösung wie etwa KOH, Tetramethylammoniumhydroxid (THAH) oder Äthylendiamin-Brenzkatechin (EDP) unter der Bedingung, in welcher ein einkristallines Siliziumsubstrat mit einer [100]-Orientierung für das Substrat 10 verwendet wird, ausgebildet.
  • Wenn die Halterung 11 in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren ausgebildet wird, weist sie schließlich eine Neigung von idealerweise 54,74° auf. In der Praxis kann die Neigung der Halterung 11 innerhalb eines Bereichs von 50 bis 60° liegen.
  • Die Breite und Tiefe der Halterung 11 hängen von der Größe oder Dicke der zu befestigenden Licht emittierenden Vorrichtung ab. Die Breite und Tiefe der Halterung 11 ist derart bestimmt, dass Licht, das seitlich von der Licht emittierenden Vorrichtung emittiert wird, in wirksamster Weise verwendet wird.
  • Für das Nassätzverfahren zum Ausbilden der Halterung 11 und der Durchgangslöcher 12 und 13 können die beiden folgenden Verfahren verwendet werden.
  • In einem ersten Verfahren wird ein Gebiet 21, in welchem die Licht emittierende Vorrichtung befestigt werden wird, und Gebiete 22, in welchen die Durchgangslöcher 12 und 13 ausgebildet werden werden, zuerst unter Verwendung von Masken bemustert bzw. mit einem Muster versehen. Danach werden die Gebiete 21 und 22 simultan nass geätzt, um die Halterung 11 und Durchgangslöcher 12 und 13 auszubilden.
  • Die Halterung 11 und die Durchgangslöcher 12 und 13 können unter Verwendung eines Silizium-Bulk-Mikrobearbeitungsverfahrens ausgebildet werden.
  • In einem zweiten Verfahren wird zuerst ein Maskenbemusterungsprozess für das Gebiet, in welchem die Licht emittierende Vorrichtung befestigt werden wird, oder die Gebiet 21, in welchen die Durchgangslöcher 12 und 13 ausgebildet werden werden, durchgeführt. Danach wird ein Ätzprozess für das/die maskenbemusterte/n-Gebiet 21 oder Gebiete 22 ausgeführt. Während dieses Ätzprozesses wird ein Maskenbemusterungsprozess für das/die verbleibende/-n-Gebiet 21 oder Gebiete 22 ausgeführt. Nach diesem Maskenbemusterungsprozess wird/werden das/die verbleibende/-n Gebiet 21 oder Gebiete 22 geätzt. In diesem Fall ist es möglich, das Verhältnis zwischen der Tiefe der Halterung 11 und der Tiefe der Durchgangslöcher 12 und 13 einzustellen.
  • Um einen Abschnitt des zu ätzenden Substrats 10 und einen Abschnitt des vor einem Ätzprozess zu schützenden Substrats 10 zu definieren, werden die Maskierungsschichten 20 bereitgestellt. Die Maskierungsschichten 20 sollten aus einem Material hergestellt werden, das in der Lage ist, für eine längere Zeitdauer in einem Ätzprozess eine Maskierungsfunktion zu zeigen. Für die Maskierungsschichten 20 wird hauptsächlich eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumoxidschicht verwendet.
  • Die Durchgangslöcher 12 und 13 fungieren zur elektrischen Verbindung von vorderen Elektroden, die an der Seite der Halterung 11 ausgebildet sind, und hinterer Elektroden, die an der gegenüberliegenden Seite der Halterung 11 ausgebildet sind. Um die Elektroden in zwei Polaritäten, d. h., eine posititve Polarität und eine negative Polarität, zu trennen, ist es bevorzugt, dass die Durchgangslöcher 12 und 13 unabhängig voneinander derart ausgebildet werden, dass das Durchgangsloch 12 die positiven Elektroden verbindet, wohingegen das Durchgangsloch 13 die negativen Elektroden verbindet.
  • <Ausbildung von Elektroden und reflektierender Schicht>
  • Als nächstes wird eine Isolierschicht 30 über der gesamten Oberfläche des Substrats 10 einschließlich der Halterung 11 und der Durchgangslöcher 12 und 13 zur elektrischen Isolierung des Substrats 10 ausgebildet, wie es in 7 gezeigt ist.
  • Für die Ausbildung der Isolierschicht 30 wird zuerst die Maskierungsschicht 20, die zur Ausbildung der Halterung 11 und der Durchgangslöcher 12 und 13 verwendet wurde, entfernt, wie es in 6 gezeigt ist. Eine Siliziumoxidschicht, welche ausgezeichnete Isoliereigenschaften zeigt, wird über der gesamten Oberfläche des Substrats 10 in Übereinstimmung mit einem thermischen Oxidationsverfahren ausgebildet.
  • Ein Silizumnitridfilm kann für die Isolierschicht 30 unter Verwendung eines Isolierschicht-Ausbildungsverfahren, das sich von dem vorstehend beschriebenen Verfahren unterscheidet, z. B. eines chemischen Niederdruck-Gasphasenabscheidungsverfahrens (LPCVD) oder eines verbesserten chemischen Plasmagasphasenabscheidungsverfahrens (PECVD), abgelegt werden.
  • Auf die Isolierschicht 30 kann in dem Fall, in welchem das Substrat 10 aus einem isolierenden Material wie etwas Aluminiumnitrid (AlN) oder einem Aluminiumoxid (AlOx) hergestellt ist, verzichtet werden.
  • Danach werden Elektroden 50 einschließlich vorderer Elektroden 50a und hinterer Elektroden 50b auf dem Substrat 10, welches einen dreidimensionalen Aufbau einschließlich der Halterung 11 zum Befestigen einer Licht emittierenden Vorrichtung und der Durchgangslöcher 12 und 13 aufweist, in Übereinstimmung mit einem Bemusterungsprozess ausgebildet.
  • Für das Verfahren zum Ausbilden der Elektroden 50 unter Verwendung eines Bemusterungsprozesses werden die nachfolgenden drei Verfahren verwendet.
  • Das erste Verfahren ist ein Verfahren unter Verwendung einer Elektroplattierung.
  • Bei diesem Verfahren wird nach der Ausbildung der Halterung 11 und der Durchgangslöcher 12 und 13 zuerst ein Keim-Metall 40 auf beiden Hauptoberflächen, d. h., einer vorderen und hinteren Oberfläche, des Substrats 10, welches einen dreidimensionalen Aufbau aufweist, der mit der Isolierschicht 30 ausgebildet ist, abgelagert, wie es in 8 gezeigt ist. In diesem Fall kann das Keim-Metall 40 auf den Oberflächen der Durchgangslöcher 12 und 13 abgelagert werden.
  • Danach werden die Elektroden 50, welche die vorderen und hinteren Elektroden 50a und 50b beinhalten, in Übereinstimmung mit einem Elektroplattierungsverfahren oder einem stromlosen Plattierungsverfahren auf dem Keim-Metall 40 ausgebildet.
  • Anschließend werden nacheinander eine Fotoresist-Beschichtung, eine Belichtung und eine Entwicklung ausgeführt, um die Elektroden 50 derart zu ätzen, dass die Elektroden 50 entlang von Trennfugen 51 in positive und negative Elektroden getrennt werden. Dann wird ein Bemusterungsprozess ausgeführt, um die vorderen Elektroden 50a und die hinteren Elektroden 50b jeweils durch die Durchgangslöcher 12 und 13 hindurch zu verbinden. Somit wird eine Elektrodenstruktur, wie sie in 10 gezeigt ist, vollständig ausgebildet.
  • Die Elektrodenausbildung kann durch Bemustern des Fotoresists vor der Ausbildung der Elektroden 50, Ausbilden der Elektroden 50 in Übereinstimmung mit einem Plattierungsverfahren, Entfernen des Fotoresists und Ätzen des Keim-Metalls 40, um die positive und die negative Elektrode voneinander zu trennen, bewerkstelligt werden.
  • Zu dieser Zeit kann eine Ätzung auch für die Grenzen der einzelnen Baugruppen entlang Vereinzelungs- oder Trenngebieten 52 ausgeführt werden. In diesem Fall ist es möglich, einen einfachen Trennprozess zu erzielen oder eine elektrische Ableitung bzw. einen Kriechstrom nach dem Trennen der einzelnen Baugruppen zu verhindern.
  • Das zweite Verfahren ist ein Verfahren unter Verwendung eines Abhebens.
  • Bei diesem Verfahren wird zuerst ein Fotoresist 21 über die vordere und die hinteren Oberfläche des Substrats 10 geschichtet, wie es in 9 gezeigt ist. Dann werden eine Belichtung und Entwicklung ausgeführt, um das Substrat 10 in Abschnitte zu teilen, welche jeweils posititven und negativen Elektroden entsprechen, und das Substrat 10 in Abschnitte zu teilen, welche jeweils einzelnen Baugruppen entsprechen.
  • Dann wird ein Elektrodenmetall für die Ausbildung der Elektroden 50 auf der vorderen und der hinteren Oberfläche des Substrats 10 einschließlich der Durchgangslöcher in Übereinstimmung mit einem Sputter-Verfahren oder einem Elektronenstrahlverdampfungsverfahren abgelegt. Somit wird die Struktur erhalten, die in 9 gezeigt ist.
  • Dann wird der Fotoresist 21 abgehoben. In Übereinstimmung mit dem Abheben des Fotoresists 21 werden die Abschnitte der Elektroden 50 auf dem Fotoresist 21 entfernt. Somit werden die Elektroden 50 in positive und negative Elektroden getrennt, wie es in 11 gezeigt ist. Zu dieser Zeit wird das Substrat 10 auch in Abschnitte geteilt, welche jeweils einzelnen Baugruppen entsprechen.
  • Um die Dicke der Elektroden 50 zu erhöhen, kann eine zusätzliche Metallschicht auf den Elektroden 50 in Übereinstimmung mit einer Elektroplattierung oder stromlosen Plattierung ausgebildet werden.
  • Das dritte Verfahren ist eine Kombination von Abheben und Elektroplattierung.
  • Bei diesem Verfahren werden die vorderen Elektroden 50a oder die hinteren Elektroden 50b auf der zugeordneten vorderen oder hinteren Oberfläche des Substrats 10 in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Abhebeverfahren ausgebildet.
  • In Übereinstimmung mit einem Elektroplattierungs- oder stromlosen Plattierungsverfahren werden dann Elektroden auf der Oberfläche des Substrats 10 gegenüber den unter Verwendung des Abhebeverfahrens ausgebildeten Elektroden ausgebildet. Danach werden die vorderen Elektroden 50a und hinteren Elektroden 50b über die Durchgangslöcher elektrisch verbunden.
  • In diesem Fall sollte das Metall der Elektroden 50 überlegene elektrische Eigenschaften und eine überlegene Adhäsionskraft an der Isolierschicht aufweisen. Für eine Adhäsionsschicht des Elektrodenmetalls kann im Allgemeinen Titan (Ti), Chrom (Cr) oder Tantal (Ta), welche eine überlegene Adhäsionskraft an einer Siliziumoxidschicht, die hauptsächlich als eine Isolierschicht verwendet wird, zeigen, verwendet werden.
  • Gold (Au), Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al) können verwendet werden, welche ein repräsentatives Elektrodenmaterial sind, das überlegene elektrische Eigenschaften aufweist, während es in einem Halbleiterprozess leicht ablagerungsfähig ist.
  • Das Elektrodenmetall wird in einer nachfolgenden Prozedur, insbesondere einem Prozess zum Koppeln bzw. Verbinden von Modulelementen, einer hohen Temperaturbedingung ausgesetzt. Aus diesem Grund kann Ti oder Cr, welches das Material der Adhäsionsschicht ist, in Au diffundiert werden, wodurch die elektrischen Eigenschaften von Au verschlechtert werden. Aus diesem Grund kann eine Diffusionssperrschicht, die beispielsweise aus Platin (Pt) oder Nickel (Ni) hergestellt wird, zwischen der Adhäsionsschicht aus Ti oder Cr und der Au-Schicht angeordnet werden.
  • Somit können die Elektroden einen Aufbau von Ti/Pt/Au, Cr/Ni/Au oder Cr/Cu/Ni/Au aufweisen.
  • Wo die metallische Elektrodenschicht der Elektroden 50 unter Verwendung des Elektroplattierungsverfahrens ausgebildet wird, ist es vorzuziehen, das Keim-Metall 40 auszubilden. Ähnlich der metallischen Elektrodenschicht der Elektrode 50 sollte das Keim-Metall 40 überlegene elektrische Eigenschaften und eine überlegene Adhäsionskraft an der Isolierschicht 30 aufweisen.
  • Für eine Adhäsionsschicht des Elektrodenmetalls wird Titan (Ti), Chrom (Cr) oder Tantal (Ta) verwendet. Für das Keim-Metall wird Gold (Au), Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al) verwendet. Demgemäß kann ein Aufbau von Cu/Au, Cr/Cu, Ti/Au oder Ta/Ti/Cu ausgebildet werden.
  • Somit können die Elektroden 50 zusammen mit dem Keim-Metall 40 eine Struktur von Cr/Cu/Cu/Ni/Au, Cr/Au/Au oder Cr/Au/Cu/Ni/Au ausbilden.
  • Nach der Ausbildung der Elektrode 50 wird eine reflektierende Schicht 60 auf der unteren und den geneigten Oberflächen der Halterung 11 ausgebildet, um eine Verbesserung im Wirkungsgrad des von der Licht emittierenden Vorrichtung, die auf der Halterung 11 befestigt ist, emittierten Lichts zu erzielen.
  • Die reflektierende Schicht 60 kann aus einem Material, welches eine überlegene Reflektivität zeigt, wie etwa Aluminium (Al) oder Silber (Ag), hergestellt werden.
  • Die Ausbildung der reflektierenden Schicht 60 kann durch Schichten eines Fotoresists über die gesamte Oberfläche des Substrats 10, Bemustern des geschichteten Fotoresists in Übereinstimmung mit Belichtung und Entwicklung derart, dass die untere oder die geneigte Oberfläche der Halterung 11, auf welcher die Licht emittierende Vorrichtung befestigt werden wird, freiliegt, Ablagern eines reflektierenden Materials in Übereinstimmung mit einem Sputter-Verfahren oder einem Elektronenstrahlverdampfungsverfahren, und Abheben des bemusterten Fotoresists bewerkstelligt werden.
  • Alternativ kann die reflektierende Schicht 60 durch Ablagern eines reflektierenden Materials über der gesamten Oberfläche des Substrats 10 und anschließendes Ätzen nicht benötigter Abschnitte des abgelagerten reflektierenden Materials ausgebildet werden.
  • Die reflektierende Schicht 60 kann so ausgebildet werden, dass eine Verbindung oder Überlappung derselben mit sowohl den positiven als auch negativen der Elektroden 50a und 50b vermieden wird, um einen elektrischen Kurzschluß zu verhindern. Um eine Anhaftung der reflektierenden Schicht 60 an dem Elektrodenmaterial zu ermöglichen, ist es vorzuziehen, dass sich die reflektierende Schicht 60 in Gebieten, in welchen Lote oder Au-Studs bzw. -Propfen 71 (13) später ausgebildet werden, nicht auf der reflektierenden Schicht befindet.
  • <LED-Bondierung und Baugruppenbildung>
  • Als nächstes wird eine Licht emittierende Vorrichtung 70 wie etwa eine LED in Übereinstimmung mit einem Bondierungs- bzw. Verbindungsverfahren unter Verwendung von Loten oder Au-Studs derart mit den vorderen Elektroden 50a verbunden, dass die Licht emittierende Vorrichtung 70 elektrisch mit den vorderen Elektroden 50a verbunden wird, wie es in 13 gezeigt ist. Zu dieser Zeit wird die Licht emittierende Vorrichtung 70 auf der Halterung 11 befestigt. Ein Hüllmaterial 80, welches aus Phosphor, Siliziumgel oder Epoxidharz, welche ausgezeichnete optische Durchlässigkeiten aufweisen, hergestellt ist, wird dann in die Halterung 11 gefüllt.
  • D. h., wenn nach der Bondierung der Licht emittierenden Vorrichtung 70 an das Substrat ein Transferformprozess ausgeführt wird, wird das Hüllmaterial 80 so über dem Substrat 10 angebracht, dass es die Licht emittierende Vorrichtung umhüllt.
  • Der Transferformprozess wird unter der Bedingung ausgeführt, in welcher ein Band an einer unteren Oberfläche des Substrats 10 angebracht ist, um zu verhindern, dass das Hüllmaterial 80 an den Elektroden angebracht wird und damit die Elektroden 50 kontaminiert.
  • Es ist möglich, die Wellenlänge des von der Licht emittierenden Vorrichtung 70 emittierten Lichts zu variieren, wenn das Hüllmaterial 80 aus einem Verbundformharz hergestellt ist, in welchem Phosphorpulver verteilt ist.
  • Wo z. B. das von der Licht emittierenden Vorrichtung 70 emittierte Licht blaues Licht ist und das Phosphorpulver grünes und rotes Phosphorpulver ist, wird das blaue Licht, das von der Licht emittierenden Vorrichtung emittiert wird und auf das in dem Hüllmaterial 80 verteilte grüne und rote Phosphorpulver trifft, nach außen emittiert, nachdem seine Wellenlänge in grünes Licht und rotes Licht geändert wurde. In diesem Fall wird das blaue Licht, das von der Licht emittierenden Vorrichtung 70 emittiert wird, aber nicht auf das in dem Hüllmaterial 80 verteilte grüne und rote Phosphorpulver trifft, unverändert nach außen emittiert. Als ein Ergebnis wird weißes Licht, welches eine Kombination des blauen Lichts, des grünen Lichts und des roten Lichts, nach außen emittiert.
  • Somit können Lichtquellen implementiert werden, die in der Lage sind, Licht verschiedener Wellenlänge einschließlich weißen Lichts zu emittieren.
  • Demgemäß ist es vorzuziehen, dass das Phosphorpulver eines oder zwei von blauem Phosphorpulver, grünem Phosphorpulver, rotem Phosphorpulver und gelbem Phosphorpulver enthält.
  • Das Einfüllen des Hüllmaterials 80 kann ausgeführt werden, nachdem das Substrat 10 in Abschnitte geteilt wurde, welche jeweils einzelnen Baugruppen, d. h., Submount-Einheiten entsprechen. Alternativ kann das Einfüllen des Hüllmaterials 80 vor der Teilung des Substrats 10 ausgeführt werden. In diesem Fall werden zuerst Licht emittierende Vorrichtungen 70 für jeweilige einzelne Baugruppen an das Substrat 10 gebondet. Dann wird das Hüllmaterial 80 auf das Substrat 10 gefüllt. Danach wird das Substrat 10 in Abschnitte geteilt, welche jeweils einzelnen Baugruppen, d. h., Submount-Einheiten, entsprechen.
  • Die Lötstellen zum Bonden der Licht emittierenden Vorrichtung 70 können unter Verwendung von Gold-Zinn (Au-Sn), Blei-Zinn (Pb-Sn) oder Indium (In) in Übereinstimmung mit einem Elektronenstrahlverdampfungsverfahren ausgeführt werden.
  • Falls erforderlich, kann dann eine Linsenscheibe, welche den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, auf das Substrat 10 gebondet oder geformt werden, um eine Linse 81 zum Steuern der Verteilung von Licht, das von der Licht emittierenden Vorrichtung 70 emittiert wird, auszubilden, wie es in 14 gezeigt ist.
  • In diesem Fall kann ein Hüllmaterial 80 teilweise oder vollständig auf der Oberfläche der Linsenscheibe gegenüber der Oberfläche, die mit der Linse 81 ausgebildet wird, unter Verwendung eines Siliziumgels, welches Phosphor enthält, oder eines Epoxidharzes mit einer überlegenen Lichtdurchlässigkeit in Übereinstimmung mit einem Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Somit ist es möglich, die Linse 81 unter Verwendung einer Linsenscheibe mit einer Linsenstruktur an einer Oberfläche und einem Hüllmaterial, welches Phosphor enthält, an der anderen Oberfläche herzustellen.
  • Die Linsenscheibe mit dem oben beschriebenen Aufbau kann anschließend in Übereinstimmung mit einem Laminiervorgang an das die Licht emittierende Vorrichtung 70 tragende Substrat 10 gebondet werden. Die sich ergebende Baugruppe kann dann in einzelne Baugruppen geteilt werden.
  • Nachstehend werden verschiedene andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Bauelemente jeder Ausführungsform, die nicht beschrieben sind, können gleich bzw. ähnlich denen der ersten Ausführungsform sein.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 15 veranschaulicht eine Ausführungsform, in welcher im Unterschied zu dem Fall von 14 eine Licht emittierende Vorrichtung 72 in Übereinstimmung mit einem Drahtbondierungsprozess unter Verwendung von Drähten 73 mit dem Substrat 10 verbunden wird.
  • Insbesondere wird, wo eine vertikale Licht emittierende Vorrichtung 72, die Elektroden an der Oberseite und der Unterseite hiervon aufweist, verwendet wird, die untere Elektrode der Licht emittierenden Vorrichtung 72 über einen Draht 73 an eine der vorderen Elektroden 50a gebondet, wohingegen die obere Elektrode der Licht emittierenden Vorrichtung 72 über einen Draht 73 an die andere vordere Elektrode 50a, welche eine Polarität aufweist, die derjenigen der vorderen Elektrode 50a der einen Seite entgegengesetzt ist, gebondet wird.
  • Die verbleibenden Herstellungsprozesse und Strukturen dieser Ausführungsform entsprechen denjenigen der ersten Ausführungsform.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • 16 veranschaulicht einen Aufbau, bei welchem die Halterung 11 oder jedes Durchgangsloch 12 oder 13 der Licht emittierenden Vorrichtung 70 in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine vertikale Oberfläche aufweist.
  • In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform können die Halterung 11 oder jedes Durchgangsloch 12 oder 13 in Übereinstimmung mit einem Laserbohrverfahren oder einem Tief-RIE-Verfahren so ausgebildet werden, dass sie im Gegensatz zu einer schrägen bzw. geneigten Oberfläche eine vertikale Oberfläche aufweisen.
  • Die Halterung 11 oder jedes Durchgangsloch 12 oder 13, die eine vertikale Oberfäche aufweisen, kann in Übereinstimmung mit einem Nassätzverfahren unter der Bedingung, in welcher ein Siliziumsubstrat mit einer [110]-Orientierung für das Substrat verwendet wird, ausgebildet werden.
  • Wenn die Durchgangslöcher 12 und 13 jeweils vertikale Oberflächen aufweisen, ist es möglich, auf einfachere Weise zu ermöglichen, dass die vordere Elektrode 50a und die hintere Elektrode 50b über die Durchgangslöcher 12 und 13 in Kontakt miteinander kommen.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • Unter Bezugnahme auf 17 wird eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung, welche einen oder mehrere Licht emittierende Chips, beispielsweise rotes, grünes und blaues Licht emittierende Chips, aufweist, veranschaulicht.
  • In Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Elektroden 50 und das Keim-Metall 40 und die reflektierende Schicht 60, die einer einzelnen Baugruppe entsprechen, derart ausgebildet werden, dass sie in Abschnitte getrennt werden, die jeweils Gebieten entsprechen, in welchen später Licht emittierende Vorrichtungen 70 und 72 befestigt werden. In diesem Fall kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen 70 und 72 in einem Gebiet, welches einer einzelnen Baugruppe entspricht, mit dem Substrat 10 verbunden werden.
  • Wenn rotes, grünes und blaues Licht emittierende Vorrichtungen an einer einzelnen Baugruppe befestigt werden, ist es möglich, eine Baugruppe einer weißes Licht emittierenden Vorrichtung zu implementieren.
  • In diesem Fall kann in der einzelnen Baugruppe wenigstens eine Licht emittierende Vorrichtung, die Licht einer von Hauptfarben, nämlich rotes, grünes und blaues Licht, emittiert, enthalten sein.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • 18 veranschaulicht eine Ausführungsform, in welcher eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung ausgebildet wird, bei welcher das Substrat 10 nur mit den Durchgangslöchern 12 und 13 ausgebildet wird, ohne irgend eine Halterung für die Licht emittierenden Vorrichtung 70 aufzuweisen.
  • In diesem Fall ist es möglich, den Herstellungsprozess dadurch zu vereinfachen, dass keine Halterung ausgebildet wird.
  • In diesem Fall ist es auch möglich, die Dicke der Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung zu verringern. Wenn die Elektroden 50a und 50b in diesem Fall in Übereinstimmung mit einem Abhebeverfahren ausgebildet werden, kann auf die Ausbildung des Keim-Metalls 40 verzichtet werden.
  • <Sechste Ausführungsform>
  • Wie in 19 gezeigt, ist es möglich, die Durchgangslöcher entlang der Seitenwand des Substrats auszubilden, ohne die Durchgangslöcher in dem oberen Abschnitt des Substrats oder an der Halterung auszubilden.
  • D. h., in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Durchgangslöcher 14 entlang eines Teilungsgebiets, welches der Grenze benachbarter einzelner Baugruppen entspricht, ausgebildet werden. In diesem Fall wird eine Baugruppe mit einer dreidimensionalen Struktur hergestellt.
  • Nachdem die Durchgangslöcher 14 entlang dem Teilungsgebiet ausgebildet werden, ist es möglich, die Teilung der hergestellten Baugruppe in einzelne Baugruppen einfacher zu bewerkstelligen.
  • In diesem Fall werden die Elektroden 50 über die Durchgangslöcher 14 elektrisch verbunden.
  • <Siebente Ausführungsform>
  • In Übereinstimmung mit einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, unter der Bedingung, in welcher ein Siliziumsubstrat für das Substrat 10 verwendet wird, Zener-Dioden 90 in dem Substrat 10 einzubetten, wie es in 20 gezeigt ist.
  • Die Einbettung der Zener-Dioden 90 kann unter Verwendung eines der nachstehenden Verfahren bewerkstelligt werden.
  • Das erste Verfahren besteht darin, Ionen eines Dotierungsstoffs vom P-Typ wie etwa Bor-Ionen in ein Substrat 10 vom N-Typ zu implantieren.
  • Das zweite Verfahren besteht darin, Ionen eines Dotierungsstoffs vom N-Typ wie etwa PoCl3-Ionen in ein Substrat 10 vom P-Typ zu implantieren.
  • Das erste Verfahren wir beispielsweise angepasst, um eine PNP-Übergangsstruktur eines Halbleiters dadurch auszubilden, dass Bor-Ionen in das Substrat 10 in einem Gebiet, in welchem Elektroden vom N- und P-Typ in Kontakt miteinander kommen, derart dotiert werden, dass die Elektroden vom N- und P-Typ elektrisch verbunden werden.
  • In Übereinstimmung mit einer solchen Struktur der Zener-Dioden 90 wird Strom durch die Zener-Dioden 90 umgeleitet, wenn eine Überspannung aufgrund statischer Elektrizität an die Licht emittierende Vorrichtung 70 angelegt wird. Demgemäß ist es möglich, eine Beschädigung der Licht emittierenden Vorrichtung zu verhindern.
  • Es ist vorzuziehen, dass das in Zusammenhang mit der Ausbildung der Zener-Dioden 90 verwendete Siliziumsubstrat einen Widerstand von 0,01 bis 1,0 Ohm/cm aufweist.
  • 21 ist ein Schaltbild der Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung, in welcher gemäß Beschreibung in 20 die Zener-Dioden 90 eingebettet sind.
  • Unter Bezugnahme auf 22 wird eine Baugruppe 100 einer Licht emittierenden Vorrichtung bzw. eine Lichtemissionsvorrichtungsbaugruppe 100, welche in Übereinstimmung mit einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hergestellt werden kann, als Beleuchtungsvorrichtungen für verschiedene Zwecke unter Verwendung für Licht emittierende Vorrichtungen veranschaulicht. Wie in 22 gezeigt, ist die Baugruppe 100 der Licht emittierenden Vorrichtung, die vom Submount-Typ ist, an ein System gebondet, welches mit einer Elektrodenleitung 210 zum Zuführen elektrischer Leistung an die Licht emittierende Vorrichtung der Baugruppe 100 ausgebildet ist.
  • 22 veranschaulicht den Fall, in welchem eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen 70 an einer Baugruppe 100 befestigt sind.
  • Beispielsweise ist eine Kombination von rotes, grünes und blaues Licht emittierenden Vorrichtungen 70 in einer Baugruppe 100 eingegliedert, um eine Beleuchtungsvorrichtung zu implementieren, welche weißes Licht oder verschiedene andere Lichtarten emittiert.
  • <Achte Ausführungsform>
  • Der montierte Zustand einer Licht emittierenden Vorrichtung 70 an dem Substrat 10 kann so sein, wie es in 23 veranschaulicht ist.
  • Unter Bezugnahme auf 23 wird ein Beispiel einer Baugruppe veranschaulicht, in welcher eine Licht emittierende Vorrichtung 70 in einem Gebiet, in welchem eine Halterung 11 ausgebildet ist, an einem Substrat 10 befestigt ist und Durchgangslöcher 12 und 13, welche einen schrägen Aufbau aufweisen, jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Halterung 11 ausgebildet sind.
  • Wie in 24 gezeigt, kann wenigstens eine der Seitenwände der Halterung 11, beispielsweise die Seitenwand 11a, seitlich geöffnet sein, um eine Lichtemission zur Seite hin zu ermöglichen.
  • Um eine Verbesserung in dem Wirkungsgrad einer seitlichen Lichtemission in der Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau zu bewerkstelligen, kann ein Seitenreflektor 300 vorgesehen sein, wie es in 25 gezeigt ist.
  • Der Seitenreflektor 300 ist angepasst, um eine Abgabe von Licht, das von der Licht emittierenden Vorrichtung 70 emittiert wird, zur Seite hin zu ermöglichen. Wie in 25 gezeigt, ist der Seitenreflektor 300 mit einer Vertiefung bzw. Nut 310 an einer Seitenfläche 301 ausgebildet und ist in einem Abschnitt der unteren Oberfläche 302 geöffnet, um mit der Halterung 11 zu kommunizieren.
  • Eine schräge Oberfläche 320 ist an einer Oberfläche der Nut 310 ausgebildet, um eine wirksame Abgabe von Licht, das von der Licht emittierenden Vorrichtung 70 emittiert wird, zur Seite hin zu ermöglichen. Die Neigung der schrägen Oberfläche 320 beträgt vorzugsweise 45°.
  • Eine reflektierende Oberfläche kann unter Verwendung eines Spiegelbeschichtungsverfahrens oder dergleichen auf der schrägen Oberfläche ausgebildet sein.
  • 26 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand veranschaulicht, in welchem der Seitenreflektor 300 von 25 oben auf der Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung befestigt ist. Wie in 26 gezeigt, ist der Seitenreflektor 300 derart an dem Substrat 10 der Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung befestigt, dass die Nut 310 des Seitenreflektors 300 mit der Halterung 11 des Substrats 10 kommuniziert.
  • Aufgrund des Seitenreflektors 300 wird Licht, das von der in der Baugruppe befestigten Licht emittierenden Vorrichtung 70 emittiert wird, wirksamer von der zugeordneten Seitenfläche der Baugruppe angegeben.
  • 27 veranschaulicht einen Zustand, in welchem eine Mehrzahl von Baugruppen Licht emittierender Vorrichtungen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Seitenreflektoren 300 aufweisen, die in der Form einer Matrix angeordnet sind.
  • Somit kann eine Baugruppe, die in der Lage ist, Licht zur Seite hin zu emittieren, dadurch implementiert werden, dass Seitenreflektoren 300 an dem Substrat 10, an welchem Licht emittierende Vorrichtungen befestigt sind, befestigt werden.
  • Für Fachleute auf dem Gebiet wird es ersichtlich sein, dass verschiedene Abwandlungen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Ansprüche die Abwandlungen und Veränderungen dieser Erfindung abdecken, falls sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
  • 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
    • KR 10-2006-0063873 [0001]

Claims (29)

  1. Eine Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung, aufweisend: ein Substrat (10), welches Durchgangslöcher (12, 13) aufweist; ein Keim-Metall (40), welches auf einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Substrats (10) angeordnet ist; und eine Elektrode (50, 50a, 50b), welche auf der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Substrats (10) angeordnet ist, wobei die Elektrode (50, 50a, 50b) eine Diffusionssperrschicht, eine Elektrodenmetallschicht und ein Oberflächenmetall umfasst, wobei die Diffusionssperrschicht eine Verschlechterung von Eigenschaften der Elektrodenmetallschicht verhindert, wobei das Keim-Metall (40) und die Elektrode (50, 50a) der oberen Oberfläche des Substrats (10) einen Kontakt mit dem Keim-Metall (40) und der Elektrode (50, 50b) der unteren Oberfläche des Substrats (10) durch die Durchgangslöcher (12, 13) hindurch aufweisen.
  2. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Oberflächenmetall eine reflektierende Schicht (60) ist.
  3. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die reflektierende Schicht (60) eine Aussparung (61) aufweist.
  4. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei eine Licht emittierende Vorrichtung (70) auf der Aussparung (61) befestigt ist.
  5. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Oberflächenmetall Au-Studs (71) sind.
  6. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Oberflächenmetall Au aufweist.
  7. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Substrat (10) wenigstens eines von Si, AlN, AlOx, Al2O3 und BeO aufweist.
  8. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat (10) wenigstens eine Vertiefung (11) aufweist und eine Licht emittierende Vorrichtung (70; 70, 72) auf der Vertiefung (11) angeordnet ist.
  9. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Keim-Metall (40) und die Elektrode (50, 50a, 50b) auf einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Substrats (10) angeordnet sind.
  10. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Elektrode (50, 50a, 50b) auf dem auf der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Substrats (10) angeordneten Keim-Metall (40) angeordnet ist.
  11. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Diffusionssperrschicht wenigstens zwei Metalle aufweist.
  12. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei eines der Metalle der Diffusionssperrschicht Ni ist.
  13. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter aufweisend eine Linse (81), die oberhalb einer Licht emittierenden Vorrichtung (70) angeordnet ist.
  14. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, weiteraufweisend eine auf dem Substrat (10) angeordnete Zener-Diode (90).
  15. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei drei oder vier Licht emittierende Vorrichtungen (70; 70, 72) auf dem Substrat (10) befestigt sind.
  16. Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung, aufweisend: ein Substrat (10), welches wenigstens zwei Durchgangslöcher (12, 13) aufweist; ein Keim-Metall (40), welches auf einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Substrats (10) angeordnet ist; und Elektroden (50, 50a, 50b), welche auf dem Keim-Metall (40) angeordnet sind, wobei die Elektroden (50, 50a, 50b) eine Diffusionssperrschicht, eine Elektrodenmetallschicht und ein Oberflächenmetall aufweisen, wobei die Diffusionssperrschicht eine Diffusion einer darunter liegenden Schicht in die Elektrodenmetallschicht verhindert, wobei die zwei Durchgangslöcher (12, 13) unabhängig ausgebildet sind, die Elektroden (50, 50a, 50b) zwei Elektroden mit unterschiedlicher Polarität aufweisen, und jede der zwei Elektroden in den jeweiligen zwei Durchgangslöchern (12, 13) angeordnet ist.
  17. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei das Keim-Metall (40) in den zwei Durchgangslöchern (12, 13) angeordnet ist.
  18. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei das Oberflächenmetall Au aufweist.
  19. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Substrat (10) wenigstens eines von Si, AlN, AlOx, Al2O3 und BeO aufweist.
  20. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Substrat (10) wenigstens eine Vertiefung (11) aufweist und eine Licht emittierende Vorrichtung (70; 70, 72) auf der Vertiefung (11) angeordnet ist.
  21. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei die Vertiefung (11) zwischen den zwei Durchgangslöchern (12, 13) angeordnet ist.
  22. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die Diffusionssperrschicht wenigstens zwei Metalle aufweist.
  23. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei eines der Metalle der Diffusionssperrschicht Ni ist.
  24. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 23, weiteraufweisend eine Linse (81), die oberhalb einer Licht emittierenden Vorrichtung (70) angeordnet ist.
  25. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 24, weiter aufweisend eine auf dem Substrat (10) angeordnete Zener-Diode (90).
  26. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei drei oder vier Licht emittierende Vorrichtungen (70; 70, 72) auf dem Substrat (10) befestigt sind.
  27. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26, weiter aufweisend wenigstens eine Licht emittierende Vorrichtung (70; 70, 72), die auf dem Substrat (10) befestigt ist.
  28. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß Anspruch 27, wobei die Licht emittierende Vorrichtung (70; 70, 72) eine Licht emittierende Diode ist.
  29. Die Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei das Substrat (10) einen Baugruppenkörper der Baugruppe einer Licht emittierenden Vorrichtung ausbildet.
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