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Die Erfindung betrifft ein Laserstrahltyp-Arbeitsverfahren
gemäp dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solches Verfahren
ist aus "Electronic", Vol. 55, No. 14, July 1982, New York,
USA, Seite 159 bis 162, bekannt.
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Eine Flüssigkristallanzeige wird beispielsweise so gebildet,
dar sie zwei lichtleitende Flachglassubstrate hat, die
einander gegenüberliegend angeordnet sind. Eines der
Substrate hat eine Mehrzahl von Dünnfilmtransistoren, eine
Mehrzahl von Pixel- bzw. Bildpunktelektroden, eine Mehrzahl
von Treiberdrähten usw. die als ein Filmmuster gegenüber
dem anderen Substrat gebildet werden. Eine gemeinsame
Elektrode und ein Farbfilter werden so auf dem letzteren
Substrat gebildet, daß sie dem ersteren Substrat
gegenüberliegen. Ein Flüssigkristall wird in den Raum
zwischen den zwei gegenüberliegenden Substraten gefüllt, um
eine Flüssigkristallschicht bereitzustellen.
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Das Filmmusterseitensubstrat wird als Matrixsubstrat
bezeichnet und hat ein Schaltungsmuster um das Filmmuster
herum. Eine Prüfung für den Zustand des Filmmusters wird
durchgeführt.
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Bei der Herstellung einer solchen Flüssigkristallanzeige
sind viele Schritte beteiligt, wie z.B. ein Schritt zum
Herstellen eines Matrixsubstrats durch Bilden eines
Filmmusters auf einem Glassubstrat und ein Schritt zum
Prüfen des Filmmusters. Dünnfilmtransistoren auf dem
Filmmuster werden manchmal aufgrund statischer Elektrizität,
die beim Filmmuster-Bildungsschritt und bei einem
Filmbildungsschritt beteiligt ist, zerstört. Zum Verhindern
einer ungünstigen Auswirkung durch die Anwendung statischer
Elektrizität auf den Dünnfilmtransistor werden eine Mehrzahl
von Metalleitern auf dem Schaltungsmuster-Bildungsabschnitt
so bereitgestellt, daß sie elektrisch miteinander verbunden
sind. Für eine Prüfung, die für den Zustand des Filmmusters
durchzuführen ist, werden die Metalleiter elektrisch
voneinander isoliert. Am Ende eines vorbestimmten Prüfens
werden die dazugehörigen Metalleiter wieder miteinander
verbunden, worauf ein nachfolgender Schritt oder Schritte
folgen.
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Das zum Stand der Technik gehörende Dokument "Electronics",
Vol. 55, No. 14, July 1982, New York, USA, Seite 159 bis
162, beschreibt ein Verfahren, bei dem ein erster
Laserimpuls durch eine erste Quarzschicht auf eine erste
Metallschicht gestrahlt wird, so daß die erste Metallschicht
und die erste Quarzschicht durchlöchert werden. Ferner wird
ein zweiter Laserimpuls durch eine zweite Quarzschicht auf
eine zweite Metallschicht gestrahlt, so daß die zweite
Metallschicht und die zweite Quarzschicht durchlöchert
werden. Folglich werden erste und zweite geschmolzene Leiter
durch die Strahlung der ersten und zweiten Laserimpulse auf
die erste bzw. zweite Metallschicht gebildet, und sie
diffundieren in die umgekehrte Richtung in die Richtung, wo
Laserimpulse gestrahlt werden, und auf diese Weise wird die
erste Metallschicht mit der zweiten Metallschicht verbunden.
Deshalb muß bei diesem Verfahren die Strahlung eines
Laserimpulses zweimal erfolgen, um die erste Metallschicht
mit der zweiten Metallschicht zu verbinden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Bereitstellung eines Laserstrahl-Arbeitsverfahrens zum positiven
bzw. festen Zusammenverbinden von Metalleitern von einer
abwechselnden Schichtstruktur mit einem zwischen den
Metalleitern befindlichen elektrischen Isolator durch
Verwendung eines Laserstrahls.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung
ein Laserarbeitsverfahren nach Anspruch 1 vor.
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Bei dem gegenwärtigen Laserstrahltyp-Arbeitsverfahren werden
jeweilige Metalleiter über einer Oberflächenseite eines
lichtleitenden Substrats, das als abwechselnde
Schichtstruktur mit einem elektrischen Isolator zwischen den
Metalleitern gebildete Metalleiter hat, miteinander
verbunden. Das Miteinanderverbinden der Metalleiter wird
erreicht durch Richten eines Laserstrahls auf einen
darunterliegenden Metalleiter von der Hinterflächenseite des
lichtleitenden Substrats, damit es schmilzt und in
geschmolzenem Zustand aufwärts fließt, so daß es mit einem
darüberliegenden Metalleiter verbunden wird.
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Ein Laserstrahl-Arbeitsgerät zur Durchführung dieses
Verfahrens umfaßt:
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einen Laseroszillator zum Aussenden eines Laserstrahls;
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eine Lichtquelle zum Aussenden eines Ausrichtungslichtes
relativ zum Laserstrahl, der vom Laseroszillator ausgegeben
wird;
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ein optisches Wegbildungs-Optiksystem zum Bereitstellen
eines optischen Beleuchtungsweges durch den vom
Laserstrahloszillator ausgegebenen Laserstrahl und das
Ausrichtungslicht, das von der Lichtquelle ausgestrahlt
wird;
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einen XY-Tisch, auf dem ein lichtleitendes Substrat
angeordnet ist, zum gesteuerten Bewegen des Substrats
entlang der XY-Ebene;
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ein Bildbildungs-Optiksystem, das es erlaubt, den
Laserstrahl und das Ausrichtungslicht, die vom optischen
Wegbildungs-Optiksystem kommen, an einer vorbestiminten
Stelle auf einem darunterliegenden Metalleiter einer später
erwähnten abwechselnden Schichtstruktur durch die
Hinterflächenseite des Substrats abzubilden;
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einen Beleuchter bzw. eine Leuchte zum Beleuchten der
Hinterflächenseite des lichtleitenden Substrats durch das
Bildbildungs-Optiksystem;
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eine Bildaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines
Bildsignals auf der Hinterflächenseite des Substrats durch
das Bildbildungs-Optiksystem; und
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einen Überwachungsbildschirm zum Umwandeln des vom
Aufnahmegerät kommenden Bildsignals, das darauf sichtbar zu
machen ist, und zum Positionieren eines Bildbildungsfleckens
des Laserstrahls und des Ausrichtungslichts auf dem
lichtleitenden Substrat.
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Bei diesem Gerät wird das von der Ausrichtungslichtquelle
stammende Ausrichtungslicht hinter dem optischen
Wegbildungs-Optiksystem und dann hinter dem Bildbildungs-
Optiksystem auf die Hinterflächenseite des lichtleitenden
Substrats gerichtet In diesem Zustand wird ein
Hinterflächenbild des Substrats, das von der Bildaufnahmevorrichtung
aufgenommen wird, auf dem Überwachungsbildschirm sichtbar
gemacht. Das Ausrichtungslicht wird in einem Bereich
positioniert, in dem dazugehörige Metalleiter einer
abwechselnden Schichtstruktur zusammenzuverbinden sind. Der
vom Laseroszillator ausgegebene Laserstrahl geht von der
Hinterflächenseite des Substrats, das zwischen den
Metalleitern einen elektrischen Isolator hat, hinter das
Lichtwegbildungs-Optiksystem und dann hinter das
Bildbildungs-Optiksystem und beleuchtet einen darunterliegenden
Metalleiter der abwechselnden Schichtstruktur. Als Folge
wird der darunterliegende Metalleiter in dem vorher
erwähnten Bereich geschmolzen und fließt aufwärts in einem
geschmolzenen Zustand durch den elektrischen Leiter heraus
und in den dazugehörigen, darüberliegenden Metalleiter, so
daß der darunterliegende Metalleiter mit dem
darüberliegenden Metalleiter verbunden wird, wobei sich der Isolator
dazwischen befindet.
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Die vorliegende Erfindung kann anhand der folgenden
ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den bei liegenden
Zeichnungen besser verstanden werden; es zeigen:
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Fig. 1 eine Ansicht, die ein
Laserstrahltyp-Arbeitsgerät zeigt;
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Fig. 2 eine graphische Ansicht, die ein
Matrixsubstrat zur Verwendung in einer
Flüssigkristallanzeige zeigt;
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Fig. 3 eine Ansicht, die eine Richtung zeigt, in die
ein Laserstrahl des Gerätes zur Beleuchtung
gerichtet ist;
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Fig. 4 eine graphische Darstellung, die eine
Beziehung eines Laserstrahlausgangspegels mit der
Zeit im vorliegenden Gerät zeigt;
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Fig. 5 eine Ansicht, die einen Zustand eines
Schmelzbades, das durch Verwendung des vorliegenden
Gerätes gebildet wird, zeigt; und
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Fig. 6 eine Ansicht, die ein Ergebnis einer
Verbindung zwischen Metalleitern zeigt, das durch
Anwendung des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung erreicht wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
unten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
erklärt.
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Die Fig. 1 zeigt ein Laserstrahl-Bearbeitungsgerät. Die
Bezugsnummer 20 zeigt einen XY-Tisch, der ein Durchgangsloch
22 hat, über dem sich ein Matrixsubstrat 21 befindet, wie in
Fig. 1 gezeigt ist, um eine Flüssigkristallanzeige
bereitzustellen.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Matrixsubstrat 21 von
einem solchen Typ, daß ein Filmmuster auf einer Flächenseite
eines folienähnlichen Glassubstrats (transparenten
Substrats) 11 gebildet wird, und es hat gemusterte
Dünnfilmtransistoren, Bildpunktelektroden, Treibdrähte usw.
Eine Verdrahtung 13 ist um das Filmmuster 12 herum gebildet,
um diese Elemente auf dem Filmmuster zu treiben. Die
Verdrahtung 13 beinhaltet die Metalleiter 14, 15, 16 und 17
als ein Schaltungsmuster. Diese Metalleiter dienen dazu,
eine Mehrzahl von internen Transistoren auf dasselbe
Potential zu setzen, um zu verhindern, daß sie nach dem
Prüfen aufgrund einer ungünstigen Wirkung, die durch die
beteiligte statische Elektrizität ausgeübt wird, zerstört
werden.
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Das Matrixsubstrat 21 befindet sich über dem Durchgangsloch
22 des XY-Tisches 20 mit der Hinterflächenseite des
Glassubstrats 11, die eine ungemusterte Seite ist, oben.
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Ein Laseroszillator 20 besteht aus einem YAG-Laseroszillator
zum Ausgeben eines Laserstrahls R zum Arbeiten und wird mit
elektrischer Leistung von einer Laserstromquelle 31
versorgt. Ein optisches Linsensystem 32 ist auf einem optischen
Weg bzw. Strahlenweg, über dem sich der Laserstrahl R, der
vom Laseroszillator 30 stammt, bewegt, angeordnet. Das
optische Linsensystem 32 hat die Funktion des Umwandelns
eines einfallenden Laserstrahls R in einen parallelen
Laserstrahl Ra eines größeren Durchmessers als der
Laserstrahl R. Ein Spiegel 33 ist auf dem Strahlenweg des
optischen Linsensystems 32 positioniert. Der Laserstrahl Ra,
der vom optischen Linsensystem 32 kommt, wird vom Spiegel 33
reflektiert und zu einem Strahlenteiler 34 geleitet.
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Eine Lichtquelle 35 ist von einem Ausrichtungstyp, der
Weißfarbenlicht bzw. weißes Licht H ausstrahlt. Das weiße
Licht H, das von der Lichtquelle 35 stammt, wird von einer
optischen Linse 36 in paralleles Licht eines größeren
Durchmessers umgewandelt, und es führt zum Strahlenteiler
34. Der Strahlenteiler 34 ist so angeordnet, daß der
Laserstrahl Ra und das weiße Licht H zum selben Strahlenweg
gerichtet werden.
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Der Laserstrahl Ra und das weiße Licht H, die den
Strahlenteiler 34 verlassen, werden durch einen Schlitz 37, dessen
Lichtdurchgang veränderbar gemacht ist, zu einein
Bildbildungs-Optiksystem 41 gesandt. Das Bildbildungs-
Optiksystem 41 kondensiert den Laserstrahl Ra und das weiße
Licht H und bildet ein Schlitzbild auf dem Filmmuster des
Matrixsubstrats 21. Ausführlicher angegeben, wird ein
Mikroskop als Abbildungs-Optiksystem 41 verwendet, wie unten
dargelegt werden wird. Das Mikroskop beinhaltet einen
dichroitischen bzw. zweifarbigen Spiegel 42 und eine
Objektivlinse 43. Der Laserstrahl Ra und das weiße Licht H
werden vom zwei farbigen Spiegel 42 reflektiert, und ein Bild
wird von der Objektivlinse 43, die auf diesem
Reflexionsstrahlenweg positioniert ist, gebildet.
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Eine Serien- bzw. Reihenanordnung von einem Strahlenteiler
44 und der Abbildungslinse 45 ist auf dem Strahlenweg, der
den zwei farbigen Spiegel 42 mit der Objektivlinse 43 im
Abbildungs-Optiksystem verbindet, angeordnet. Eine Leuchte
46 ist auf eine Abzweigungsrichtung des Strahlenteilers 44
gerichtet.
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Das Licht L, das von der Leuchte 46 ausstrahlt, wird vom
Strahlenteiler 44 reflektiert und beleuchtet das
Matrixsubstrat 21 hinter dem zweifarbigen Spiegel 42 und
hinter der Objektivlinse 43. Licht, das vom Matrixsubstrat
21 reflektiert wird, wird durch die Objektivlinse 43, den
zweifarbigen Spiegel 42 und den Strahlenteiler 44 an eine
Abbildungslinse 45 gesandt.
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Eine CCD-Kamera 47 bzw. Kamera mit ladungsgekoppeltem
Bauelement befindet sich auf einer Abbildungsposition, d.h.
einer Position, an der durch die Abbildungslinse 45 ein Bild
gebildet wird. Ein Bildsignal, das von der CCD-Kamera 47
ausgegeben wird, wird an einen Überwachungsbildschirm 48
gespeist.
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Eine treibende Einheit 49 zur Strahlenpositionierung bewegt
den XY-Tisch 20 und das Bildbildungs-Optiksystem 41 relativ
zueinander, um das Positionieren eines Fleckes bzw. Punktes
des Laserlichtes Ra und den des weißen Lichtes H an einem
Verbindungsbereich der zwei Metalleiter auf dem Glassubstrat
11, wie etwa der Metalleiter 14 und 15, Metalleiter 15 und
16, Metalleiter 16 und 17 oder Metalleiter 17 und 14, zu
ermöglichen. Die Positionierung des Strahles und des Lichtes
erfolgt während der Betrachtung des Überwachungsbildschirms.
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Der Betrieb des so angeordneten Geräts wird unten
ausführlich erklärt.
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Die Metalleiter 14, 15, 16 und 17 des Matrixsubstrats 21
werden an ihren Ecken zum Prüfen weggeschnitten. Nachdem die
Metalleiter 14, 15, 16 und 17 elektrisch voneinander
isoliert wurden, werden das Filmmuster 12 und die
Verdrahtung 13 auf ihren Zustand untersucht.
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Nach Abschluß der Untersuchung wird das Schaltungsmuster an
jeder Ecke des Matrixsubstrats mit dem Licht L, das von der
Leuchte 46 ausgestrahlt wird, beleuchtet, so daß die
Metalleiter 14, 15, 16 und 17 wieder zusammengefügt werden.
Das Licht L wird hinter dem Strahlenteiler 44, zweifarbigen
Spiegel 42 und der Objektivlinse 43 auf das Matrixsubstrat
21 gerichtet. Zu dieser Zeit nimmt die CCD-Kamera 47 ein
Bild auf dem Matrixsubstrat 21 durch die Objektivlinse 43,
den zweifarbigen Spiegel 42, dem Strahlenteiler 44 und die
Abbildungslinse 45 auf und erzeugt ein entsprechendes
Bildsignal. Das Bildsignal wird an den
Überwachungsbildschirm 48 gesandt, wo es sichtbar gemacht wird.
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Auf diese Weise wird das Matrixsubstrat 21 auf dem
Überwachungsbildschirm 48 sichtbar gemacht.
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In diesem Zustand wird die Lichtquelle 35 eingeschaltet, und
weißes Licht H zur Ausrichtung wird ausgestrahlt. Das Licht
H wird von der Optiklinse 36 in paralleles Licht eines
größeren Durchmessers umgewandelt und zum Bildbildungs-
Optiksystem 41 hinter dem Strahlenteiler 34 und
veränderlichen Schlitz 37 geleitet. Im Abbildungs-Optiksystem 41
wird das weiße Licht H vom zweifarbigen Spiegel 42
reflektiert und dann von der Objektivlinse 43 kondensiert,
um ihm zu erlauben, die Hinterflächenseite des Glassubstrats
11 zu beleuchten. In diesem Zustand wird der XY-Tisch 20 von
der treibenden Einheit 49 getrieben, um das Matrixsubstrat
21 auf der XY-Ebene zu bewegen. Die Bewegung des
Matrixsubstrats 21 wird vom Überwachungsbildschirm
überwacht, um das Licht H am Verbindungsbereich der Metalleiter
genau zu positionieren.
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Dann wird ein Laserstrahl R vom Laseroszillator 30
ausgegeben, vom optischen Linsensystem 32 in paralleles
Licht eines größeren Durchmesser umgewandelt, von den
Spiegeln 33 und 34 reflektiert und hinter dem veränderlichen
Schlitz 37 zum Bildbildungs-Optiksystem 41 gesandt. Im
Abbildungs-Optiksystem 41 wird der Laserstrahl Ra vom
zweifarbigen Spiegel 42 reflektiert, von der Objektlinse 43
kondensiert und durch die Hinterflächenseite des
Glassubstrats 11 auf den Verbindungsbereich der Metalleiter
gerichtet.
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Es sei angenommen, daß die Metalleiter 15 und 16 an einem
Bereich verbunden werden, der in Fig. 2 durch A angegeben
ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, die eine Umkehrungsansicht
des in Fig. 1 gezeigten Matrixsubstrats 21 zeigt,
durchdringt der Laserstrahl das Glassubstrat 11 des
Matrixsubstrats 21, um den Metalleiter 16 zu beleuchten. In
dem Bereich A liegt der Metalleiter 16 auf dem Glassubstrat
11, und der Metalleiter 15 liegt über dem Metalleiter 16,
wobei sich ein elektrischer Isolator 18 dazwischen befindet.
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Zu dieser Zeit steigt der Ausgangspegel des Laserstrahls P
abrupt an und sinkt allmählich, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Nach Beleuchtung mit dem Laserstrahl P wird der Metalleiter
16 durch diese Beleuchtungsenergie geschmolzen, um ein
Schmelzbad 19, wie in Fig. 5 gezeigt ist, zu liefern. Nach
der weiteren Anwendung des Laserstrahls P wird die
Badenergie auf den elektrischen Isolator 18, den Metalleiter
15 und das Glassubstrat 11 übertragen, wobei sie mehr auf
den elektrischen Isolator 18 und den Metalleiter 15
angewandt wird, weil der Isolator und der Metalleiter 15
eine niedrigere Festigkeit besitzen. Die gespeicherte
Energie des Bades 19 bricht den Isolator 18 und den
Metalleiter 15 auf, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Da in diesem
Fall das Bad 19 durch das Glassubstrat 11 und den Isolator
18 eingeschlossen wird, werden der Isolator und der
Metalleiter 15 momentan aufgebrochen, wobei zu dieser Zeit
ein geschmolzener Leiter 23 des Metalleiters 16 aufwärts
herausfließt. Auf diese Weise wird zu dieser Zeit ein
aufwärts konvergierendes bzw. zusammenlaufendes Loch von der
Seite des Glassubstrats 11 her gebildet, und der
herausgeflossene Leiter 23 wird auf der Seitenfläche des Loches
abgelagert, um einen verbundenen Bereich zwischen den
Metalleitern 15 und 16 zu bilden.
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In dem vorher erwähnten Ausführungsbeispiel tritt der
Laserstrahl P in das Glassubstrat 11 ein und beleuchtet
einen darunterliegenden Metalleiter 16, der neben dem
Glassubstrat 11 eingeschlossen ist, um das Schmelzen des
Metalleiters 16 zu bewirken, so daß der geschmolzene Leiter
23 aufwärts herausfließt, um einen verbundenen Bereich
zwischen den Metalleitern 15 und 16 zu erhalten. Auf diese
Weise ist es möglich, eine Verbindung (einen verbundenen
Bereich) leicht und fest zwischen den Metalleitern 15 und 16
durch den dazwischenliegenden elektrischen Isolator 18 zu
erreichen. Die Wahrscheinlichkeit einer Verbindung offenbart
nach der Untersuchung etwa 100%. Ferner ist der elektrische
Widerstand am verbundenen Bereich zu allen Zeiten von der
Ordnung unter +X. Daher ist es möglich, eine stabile
Verbindung von geringerer Abweichung zu erhalten.
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Dieselbe stabile Verbindung wird zwischen den Metalleitern
14 und 15, den Metalleitern 16 und 17 und den Metalleitern
17 und 14 erhalten.
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Es ist zu bemerken, daß der Laserstrahi P zu ungefähr 10%
absorbiert wird, während er durch das Glassubstrat 11
geleitet wird, so daß keine nachteilige Wirkung auf die
erhaltene Verbindung ausgeübt wird.
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Wird eine Verbindung zwischen den jeweiligen Metalleitern
des Matrixsubstrats 21 nach dem vorliegenden Verfahren
zustandegebracht, kann eine schnelle und feste Verbindung
erreicht werden, und eine leichte Prüfung kann für den
Zustand elektrischer Kontakte der Matrixsubstrate
durchgeführt werden.
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Obwohl in dem vorher erwähnten Ausführungsbeispiel die
Metalleiter und elektrischen Isolatoren als eine als
dreischichtige Struktur vorhanden erklärt wurden, kann die
vorliegende Erfindung bei einer Verbindung angewandt werden,
die auf einer fünf- oder mehrschichtigen Struktur, die
Metalleiter und elektrische Leiter beinhaltet,
zustandegebracht wird. Die vorliegende Erfindung kann ebenso
bei einer Verbindung angewandt werden, die zwischen den
Metalleitern des Matrixsubstrats hergestellt wird, und bei
einer Verbindung zwischen jeweiligen assoziierten bzw.
verbundenen Metalleitern, die durch den dazwischenliegenden
elektrischen Isolator über dem transparenten Substrat
aufeinanderliegen.
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Obwohl das weiße Licht H zum Ausrichten als auf demselben
Strahlenweg bewegt beschrieben wurde wie der, auf dem sich
ein vom Strahlenteiler 34 abgelenkten Laserstrahl bewegt,
kann er das Matrixsubstrat 21 hinter einem anderen Weg
beleuchten.