JPH06208830A - ガス放電ランプ及びマイクロ加工によるその製造方法 - Google Patents
ガス放電ランプ及びマイクロ加工によるその製造方法Info
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- JPH06208830A JPH06208830A JP5184694A JP18469493A JPH06208830A JP H06208830 A JPH06208830 A JP H06208830A JP 5184694 A JP5184694 A JP 5184694A JP 18469493 A JP18469493 A JP 18469493A JP H06208830 A JPH06208830 A JP H06208830A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 集積回路製造技術を用いて、非常に高い圧力
に耐えることのできるガス放電ランプをつくる。 【構成】 ランプは、ガス放電管を形成する空洞ができ
るように、集積回路製造技術によって半空洞（２０，２
２）がエッチされた耐熱及び耐圧性の平らな基体（１
２，１４）よりつくられる。電極（４０，４２）が前記
の空洞内に配置される。空洞には、水銀蒸気、ナトリウ
ム蒸気またはメタルハライドのようなガス放電物質が封
入される。基体（１２，１４）はウェーハボンディング
され、電極（４０，４２）への接続手段を与えるために
溝（４６）が基体（１２，１４）内にエッチされる。無
電極ＲＦ付勢ランプもこの技法でつくることができる。
マイクロレーザもやはりこの技法でつくることができ
る。
に耐えることのできるガス放電ランプをつくる。 【構成】 ランプは、ガス放電管を形成する空洞ができ
るように、集積回路製造技術によって半空洞（２０，２
２）がエッチされた耐熱及び耐圧性の平らな基体（１
２，１４）よりつくられる。電極（４０，４２）が前記
の空洞内に配置される。空洞には、水銀蒸気、ナトリウ
ム蒸気またはメタルハライドのようなガス放電物質が封
入される。基体（１２，１４）はウェーハボンディング
され、電極（４０，４２）への接続手段を与えるために
溝（４６）が基体（１２，１４）内にエッチされる。無
電極ＲＦ付勢ランプもこの技法でつくることができる。
マイクロレーザもやはりこの技法でつくることができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱及び圧力に耐えるこ
とのできる透明材料の第１と第２の基体を有し、これ等
の基体の少なくとも一方が少なくとも１つの空洞を有
し、発光ガス放電物質が前記の空洞内に封入されたガス
放電ランプ及びその製造方法に関するものである。
とのできる透明材料の第１と第２の基体を有し、これ等
の基体の少なくとも一方が少なくとも１つの空洞を有
し、発光ガス放電物質が前記の空洞内に封入されたガス
放電ランプ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガス放電ランプ（水銀蒸気、ナトリウム
蒸気、メタルハライド）は照明産業の重要な部分であ
る。ガス放電球の発光効率は高い圧力（１〜２００気
圧）において著しく増加することは知られている。けれ
ども、透明容器内のこのような高い圧力の汚染は重要な
問題を呈している。十分に軽く、一方において同時に高
い熱と圧力に耐えることができる材料を見出すことが困
難なために、ガス圧は多くの場合制限される。更に、実
際に使用できるような材料は、比較的安価な多量生産が
可能でなければならない。ガス放電ランプの通常の構造
は、透明な耐圧及び耐熱放電管が金属の枠組によって外
球内に懸吊される。
蒸気、メタルハライド）は照明産業の重要な部分であ
る。ガス放電球の発光効率は高い圧力（１〜２００気
圧）において著しく増加することは知られている。けれ
ども、透明容器内のこのような高い圧力の汚染は重要な
問題を呈している。十分に軽く、一方において同時に高
い熱と圧力に耐えることができる材料を見出すことが困
難なために、ガス圧は多くの場合制限される。更に、実
際に使用できるような材料は、比較的安価な多量生産が
可能でなければならない。ガス放電ランプの通常の構造
は、透明な耐圧及び耐熱放電管が金属の枠組によって外
球内に懸吊される。
【０００３】従来のプラズマ表示またはバックライト
（公開明細書ＷＯ９０／０９６７６、ＷＯ８７／０４５
６２、ＥＰ０，３０３，７４８及びＥＰ０，４６７，５
４２Ａ 2 に示されるような) は、ガラス板をガラスフリ
ットを用いて縁でシールし、これ等ガラス板をスペーサ
かまたは柱状物をエッチすることによって離間しておく
ことによってつくられる。これ等は、１気圧以下に保た
ねばならない大きな空洞をつくり、従って低圧放電を生
じるものだけを対象としている。圧力に関する制限は、
若し圧力が大気圧をたとえ１ｐｓｉだけでも越えると、
（１０×１０″）板に１００Ｉｂｓの圧力が加わって構
体が離れ離れになるという事実の結果として生じる。こ
の圧力制限によって、フリットシーリングでつくられた
水銀またはメタルハライドのような高圧アークランプは
除外される。
（公開明細書ＷＯ９０／０９６７６、ＷＯ８７／０４５
６２、ＥＰ０，３０３，７４８及びＥＰ０，４６７，５
４２Ａ 2 に示されるような) は、ガラス板をガラスフリ
ットを用いて縁でシールし、これ等ガラス板をスペーサ
かまたは柱状物をエッチすることによって離間しておく
ことによってつくられる。これ等は、１気圧以下に保た
ねばならない大きな空洞をつくり、従って低圧放電を生
じるものだけを対象としている。圧力に関する制限は、
若し圧力が大気圧をたとえ１ｐｓｉだけでも越えると、
（１０×１０″）板に１００Ｉｂｓの圧力が加わって構
体が離れ離れになるという事実の結果として生じる。こ
の圧力制限によって、フリットシーリングでつくられた
水銀またはメタルハライドのような高圧アークランプは
除外される。
【０００４】米国特許第４，９９０，８２６号は、表示
装置を対象としたもので、この米国特許では、１つの板
をエッチングして抜き、これを、電極が設けられた２つ
の板と接して置くことにより溝が形成される。電極のた
めに、シールは、ガラスが金属電極のまわりに流れてシ
ールを形成することができるようにガラスを軟化するこ
とによってしか形成できない。他方において、前記の米
国特許では、排気管がガラスフリットで装置にシールさ
れる。放電スペースはこの管を通して排気されて封入物
が入れられ、次いでこの管を溶かすことによってシール
される。
装置を対象としたもので、この米国特許では、１つの板
をエッチングして抜き、これを、電極が設けられた２つ
の板と接して置くことにより溝が形成される。電極のた
めに、シールは、ガラスが金属電極のまわりに流れてシ
ールを形成することができるようにガラスを軟化するこ
とによってしか形成できない。他方において、前記の米
国特許では、排気管がガラスフリットで装置にシールさ
れる。放電スペースはこの管を通して排気されて封入物
が入れられ、次いでこの管を溶かすことによってシール
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高圧ガス放
電管の構造に対して全く新しい規範を供するものであ
る。本発明は、外球内に機械的に懸吊された放電管では
なく、平らなガラスのエッチング及び結合のような集積
回路製造技術と同類のマイクロ加工技術を用いて高圧マ
イクロランプをつくる方法に向けられたものである。本
発明は、非常に高い圧力に耐えることのできる改良され
たガス放電ランプ、及び集積回路製造技術によってこの
ようなランプをつくる方法を得ることを目的とする。
電管の構造に対して全く新しい規範を供するものであ
る。本発明は、外球内に機械的に懸吊された放電管では
なく、平らなガラスのエッチング及び結合のような集積
回路製造技術と同類のマイクロ加工技術を用いて高圧マ
イクロランプをつくる方法に向けられたものである。本
発明は、非常に高い圧力に耐えることのできる改良され
たガス放電ランプ、及び集積回路製造技術によってこの
ようなランプをつくる方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のランプは、耐熱
及び耐圧透明材料の２つの平らなシートよりつくられ
る。空洞はシートの一方または両方にエッチされ、従っ
て電極は空洞内に配置される。この空洞には、水銀、ナ
トリウムまたはメタルハライドのような、製造されるラ
ンプのタイプに適した封入物が入れられる。２つのシー
トは次いでこれ等シート内に空洞をシールするように結
合される。次いで、ランプを付勢するために電極との接
触部が形成される。無線周波数（ＲＦ）エネルギで付勢
される無電極ランプもこの技法によってつくることがで
きる。ミニチュアガス放電レーザもまたこの技法でつく
ることができる。
及び耐圧透明材料の２つの平らなシートよりつくられ
る。空洞はシートの一方または両方にエッチされ、従っ
て電極は空洞内に配置される。この空洞には、水銀、ナ
トリウムまたはメタルハライドのような、製造されるラ
ンプのタイプに適した封入物が入れられる。２つのシー
トは次いでこれ等シート内に空洞をシールするように結
合される。次いで、ランプを付勢するために電極との接
触部が形成される。無線周波数（ＲＦ）エネルギで付勢
される無電極ランプもこの技法によってつくることがで
きる。ミニチュアガス放電レーザもまたこの技法でつく
ることができる。
【０００７】この明細書るにおいて使用される“結合(b
onding) ”という言葉は、集積回路及びセンサの製造に
用いられる“ウェーハボンディング”技術に属するもの
である。このような技術は、一般に、一塊の材料と同じ
ように強い、境界面での化学的結合を生じる陽極(anodi
c)または融合(fusion)ボンディングを含む。この結合
は、極端に高い圧力（２００気圧よりも高い）に耐える
ことのできる空洞の製造を可能にする。この技術では、
結合は、基体面間のすべての接触点において存する。従
って各空洞は個々にシールされる。
onding) ”という言葉は、集積回路及びセンサの製造に
用いられる“ウェーハボンディング”技術に属するもの
である。このような技術は、一般に、一塊の材料と同じ
ように強い、境界面での化学的結合を生じる陽極(anodi
c)または融合(fusion)ボンディングを含む。この結合
は、極端に高い圧力（２００気圧よりも高い）に耐える
ことのできる空洞の製造を可能にする。この技術では、
結合は、基体面間のすべての接触点において存する。従
って各空洞は個々にシールされる。
【０００８】ウェーハボンディングには２つのタイプが
ある。陽極ウェーハボンディングまたは融合ウェーハボ
ンディングである。融合ウェーハボンディング：このプ
ロセスでは、親水性の面を有する２つの平らなウェーハ
（例えば石英）が用意され、接触される。フアンデルワ
ールス(Van de Waal's) 力が２つのウェーハを引っ張り
合い、境界面で結合を生じる。２つのウェーハは次いで
高温（例えば１０００℃）でアニールされ、境界面で、
一塊の材料の強さを有する化学的な結合を生じる。たと
え温度が上げられても、ボンディングは略々１４００℃
の石英材料の溶融点以下の温度で行われる。このこと
は、基板がボンディングプロセスの間変形しないことを
意味する。陽極ウェーハボンディング：このプロセスに
おいては、２つの平らなウェーハは、融合ボンディング
プロセスにおけるように接触される。けれども、アニー
リングは、ウェーハの両端に加えられた電界で行われ
る。このプロセスは、移動イオンを有し且つ高温でアニ
ールできない材料（ガラスのような）に対して有用であ
る。電界によって正と負の電荷が境界面に集められ、こ
れ等の電荷は大きな電界をきたし、ウェーハを互いに引
っ張る。このプロセスはウェーハの平坦の程度にはより
寛大であるが、実行が面倒で、移動イオンのない材料で
は役に立たない。
ある。陽極ウェーハボンディングまたは融合ウェーハボ
ンディングである。融合ウェーハボンディング：このプ
ロセスでは、親水性の面を有する２つの平らなウェーハ
（例えば石英）が用意され、接触される。フアンデルワ
ールス(Van de Waal's) 力が２つのウェーハを引っ張り
合い、境界面で結合を生じる。２つのウェーハは次いで
高温（例えば１０００℃）でアニールされ、境界面で、
一塊の材料の強さを有する化学的な結合を生じる。たと
え温度が上げられても、ボンディングは略々１４００℃
の石英材料の溶融点以下の温度で行われる。このこと
は、基板がボンディングプロセスの間変形しないことを
意味する。陽極ウェーハボンディング：このプロセスに
おいては、２つの平らなウェーハは、融合ボンディング
プロセスにおけるように接触される。けれども、アニー
リングは、ウェーハの両端に加えられた電界で行われ
る。このプロセスは、移動イオンを有し且つ高温でアニ
ールできない材料（ガラスのような）に対して有用であ
る。電界によって正と負の電荷が境界面に集められ、こ
れ等の電荷は大きな電界をきたし、ウェーハを互いに引
っ張る。このプロセスはウェーハの平坦の程度にはより
寛大であるが、実行が面倒で、移動イオンのない材料で
は役に立たない。
【０００９】本発明は、けい光ランプにも密接な関係が
ある。ウェーハボンディングを用いてつくられたけい光
ランプは、遙かに頑丈なだけでなく、内部圧力が１気圧
を越えることができる。その理由は、本発明の技法でつ
くられた平らなけい光ランプは、放電スペースのある場
所以外が到るところで結合されるからである。前述した
ように、この結合は塊状材料と同じ強さを有する。この
ことは、ランプを、放電に対する最適圧力が短い放電ス
ペースまたは狭い壁に対して１気圧を越えることができ
る場合、サブノーマル“グロー”放電モード(sub-norma
l "glow" discharge mode)において最大限に利用させる
ことができる。更に、前記の２つの解決は物理的には非
常に困難である。従来技術の（縁における）ガラスフリ
ットシーリングは、小さな個々にシールされた空洞（例
えば１００ミクロン直径）をつくるのには容易に使用で
きず且つバッチ生産プロセスでない機械的なプロセスで
ある。他方において、ウェーハボンディングプロセス
は、極端に小さな個々にシールされた空洞（＜１００ミ
クロン直径）をつくるのにＩＣ技術を用いることがで
き、また充分にＩＣ技術に匹敵するバッチプロセスであ
る。
ある。ウェーハボンディングを用いてつくられたけい光
ランプは、遙かに頑丈なだけでなく、内部圧力が１気圧
を越えることができる。その理由は、本発明の技法でつ
くられた平らなけい光ランプは、放電スペースのある場
所以外が到るところで結合されるからである。前述した
ように、この結合は塊状材料と同じ強さを有する。この
ことは、ランプを、放電に対する最適圧力が短い放電ス
ペースまたは狭い壁に対して１気圧を越えることができ
る場合、サブノーマル“グロー”放電モード(sub-norma
l "glow" discharge mode)において最大限に利用させる
ことができる。更に、前記の２つの解決は物理的には非
常に困難である。従来技術の（縁における）ガラスフリ
ットシーリングは、小さな個々にシールされた空洞（例
えば１００ミクロン直径）をつくるのには容易に使用で
きず且つバッチ生産プロセスでない機械的なプロセスで
ある。他方において、ウェーハボンディングプロセス
は、極端に小さな個々にシールされた空洞（＜１００ミ
クロン直径）をつくるのにＩＣ技術を用いることがで
き、また充分にＩＣ技術に匹敵するバッチプロセスであ
る。
【００１０】本発明では、放電スペースは、２つまたは
それ以上の板をウェーハボンディングすることによって
形成される。本発明の電極のあるランプでは、電極はシ
ールされ、ウェーハの表面は、ガラスまたはＳｉＯ2 皮
膜をデポジットするためにウェーハ平面化法（wafe pla
narizing method)を用いることによって平らにされる。
次いで、平らなウェーハは、放電スペースをシールする
ために互いに結合される。ウェーハボンディングは放電
スペース内に必要なふん囲気（例えばＡｒ，Ｎｅ，Ｘ
等）中で行なわれるので、このふん囲気は空洞内にシー
ルされ、孔は必要ない。従って、本発明のプロセスは多
数の個々のシールされた空洞を１つの基体に形成させる
ことができる。本発明のプロセスは、従来の技術は有し
ないバッチプロセスの利点を有する。ウェーハボンディ
ングによるシールの形成は、ウェーハボンディングの間
に構成は変形しないが、前記の米国特許ではガラスの軟
化の間に確実に変形するという点においてもガラスの軟
化よりも実際的な利点を有する。
それ以上の板をウェーハボンディングすることによって
形成される。本発明の電極のあるランプでは、電極はシ
ールされ、ウェーハの表面は、ガラスまたはＳｉＯ2 皮
膜をデポジットするためにウェーハ平面化法（wafe pla
narizing method)を用いることによって平らにされる。
次いで、平らなウェーハは、放電スペースをシールする
ために互いに結合される。ウェーハボンディングは放電
スペース内に必要なふん囲気（例えばＡｒ，Ｎｅ，Ｘ
等）中で行なわれるので、このふん囲気は空洞内にシー
ルされ、孔は必要ない。従って、本発明のプロセスは多
数の個々のシールされた空洞を１つの基体に形成させる
ことができる。本発明のプロセスは、従来の技術は有し
ないバッチプロセスの利点を有する。ウェーハボンディ
ングによるシールの形成は、ウェーハボンディングの間
に構成は変形しないが、前記の米国特許ではガラスの軟
化の間に確実に変形するという点においてもガラスの軟
化よりも実際的な利点を有する。
【００１１】
【実施例】図１と２は、本発明に従って製造された高圧
放電ランプを示す。図１と２に示すように、ランプ１０
は後述する適当な手段で結合された第１の平らな基体１
２と第２の平らな基体１４よりつくられ、各ランプ１０
は、個々のけい光マイクロランプを形成する多数の空洞
１８を有する。図１と２において、空洞１８は一般的な
球形として、基体１２と１４は平面図で円形として描か
れている。この空洞と基体は任意の寸法及び形とするこ
とができることを心に留めて頂き度い。円形に対する処
理装置は集積回路製造装置のメーカから容易に入手でき
るので円形として描かれている。空洞１８は、正方形、
長方形或いは細長い溝でもよい。
放電ランプを示す。図１と２に示すように、ランプ１０
は後述する適当な手段で結合された第１の平らな基体１
２と第２の平らな基体１４よりつくられ、各ランプ１０
は、個々のけい光マイクロランプを形成する多数の空洞
１８を有する。図１と２において、空洞１８は一般的な
球形として、基体１２と１４は平面図で円形として描か
れている。この空洞と基体は任意の寸法及び形とするこ
とができることを心に留めて頂き度い。円形に対する処
理装置は集積回路製造装置のメーカから容易に入手でき
るので円形として描かれている。空洞１８は、正方形、
長方形或いは細長い溝でもよい。
【００１２】図１は、本発明に従って構成された無電極
ＲＦ作動ランプの最も簡単な実施例を示す。このランプ
の製造工程もこの図からわかるであろう。平らな基体１
４は透明で、動作時のランプの圧力と温度に適した材料
より成るが、このような適当な材料は石英である。基体
１４内の半空洞２０と基体１２内の半空洞２２より成る
空洞１８は、集積回路製造技術で形成される。
ＲＦ作動ランプの最も簡単な実施例を示す。このランプ
の製造工程もこの図からわかるであろう。平らな基体１
４は透明で、動作時のランプの圧力と温度に適した材料
より成るが、このような適当な材料は石英である。基体
１４内の半空洞２０と基体１２内の半空洞２２より成る
空洞１８は、集積回路製造技術で形成される。
【００１３】エッチされない基体の上面２４は、エッチ
ングが非マスク位置で生じるので、エッチングの望まれ
ない部分はボリシリコンのような適当なマスキング材料
で被覆される。しかる後、マスクされた基体は、空洞２
０をつくるのに適した時間弗化水素酸のようなエッチヤ
ントにさらされる。このエッチヤントにさらす時間及び
その量は、所望の空洞寸法及び形状を与えるように公知
のようにして調節される。従って下方の基板１２も半空
洞２２をつくるように同様にマスクされてエッチされ
る。最も多くの用途に対しては基体材料がファンデルワ
ール力で結合されるような十分な平坦さ（所謂１０ミク
ロン平滑）を有する基体材料が通常利用可能である。け
れども、或るボンディングプロセスに対しては、結合さ
れる基体１２，１４の表面が一緒に平面化されることが
望まし。これは、燐ドープ二酸化シリコンをデポジット
して表面を研磨することによって行うことができる。代
わりに、燐ドープ二酸化シリコンをデポジットしてこれ
をリフロー(refflow) （加熱）することによって平滑な
表面を得ることもできる。
ングが非マスク位置で生じるので、エッチングの望まれ
ない部分はボリシリコンのような適当なマスキング材料
で被覆される。しかる後、マスクされた基体は、空洞２
０をつくるのに適した時間弗化水素酸のようなエッチヤ
ントにさらされる。このエッチヤントにさらす時間及び
その量は、所望の空洞寸法及び形状を与えるように公知
のようにして調節される。従って下方の基板１２も半空
洞２２をつくるように同様にマスクされてエッチされ
る。最も多くの用途に対しては基体材料がファンデルワ
ール力で結合されるような十分な平坦さ（所謂１０ミク
ロン平滑）を有する基体材料が通常利用可能である。け
れども、或るボンディングプロセスに対しては、結合さ
れる基体１２，１４の表面が一緒に平面化されることが
望まし。これは、燐ドープ二酸化シリコンをデポジット
して表面を研磨することによって行うことができる。代
わりに、燐ドープ二酸化シリコンをデポジットしてこれ
をリフロー(refflow) （加熱）することによって平滑な
表面を得ることもできる。
【００１４】基体１２と１４の半空洞２０と２２の夫々
を形成後、空洞２０には適当なけい光材料が入れられ
る。この実施例では、ランプは水銀ランプで、このため
適当な大きさの水銀滴２８が空洞２０内に置かれる。若
し空洞１８にアルゴンのようなガスを封入する場合に
は、基体１２，１４のボンディングは、出来上がったラ
ンプに対して適切な圧力のアルゴンふん囲気内で行うこ
とができる。従って、基体１２と１４は、つくられるラ
ンプに対して適切なアルゴン圧力の圧力室内に置かれ
る。しかる後、基体１２の下面２６が基体１４の上面２
４に結合される。結合界面１６は、融合または陽極ボン
ディング（前述した通りの）のような任意の適当な手段
で形成されることができる。ボンディングが完了する
と、完成したランプは圧力室より取り出され、空洞１８
は、付勢によって蒸発されて水銀蒸気を形成する水銀量
を有するアルゴンふん囲気を含む。このランプは“無電
極ランプ”なので、水銀は外部ＲＦ電極３０よりのＲＦ
エネルギの印加によって蒸発し、発光する。ウェーハボ
ンディングプロセスの使用によって各空洞１８は個々に
シールされる。すなわち、基体は該基体のすべての接触
点において互いに化学的に結合される。
を形成後、空洞２０には適当なけい光材料が入れられ
る。この実施例では、ランプは水銀ランプで、このため
適当な大きさの水銀滴２８が空洞２０内に置かれる。若
し空洞１８にアルゴンのようなガスを封入する場合に
は、基体１２，１４のボンディングは、出来上がったラ
ンプに対して適切な圧力のアルゴンふん囲気内で行うこ
とができる。従って、基体１２と１４は、つくられるラ
ンプに対して適切なアルゴン圧力の圧力室内に置かれ
る。しかる後、基体１２の下面２６が基体１４の上面２
４に結合される。結合界面１６は、融合または陽極ボン
ディング（前述した通りの）のような任意の適当な手段
で形成されることができる。ボンディングが完了する
と、完成したランプは圧力室より取り出され、空洞１８
は、付勢によって蒸発されて水銀蒸気を形成する水銀量
を有するアルゴンふん囲気を含む。このランプは“無電
極ランプ”なので、水銀は外部ＲＦ電極３０よりのＲＦ
エネルギの印加によって蒸発し、発光する。ウェーハボ
ンディングプロセスの使用によって各空洞１８は個々に
シールされる。すなわち、基体は該基体のすべての接触
点において互いに化学的に結合される。
【００１５】図３は、本発明を、図１のＲＦランプより
も一般的な、電極を有するランプをつくるのにどのよう
に用いるかを図解したものである。この図３では、図１
の構造と同じ構造には同じ符号が付してある。図３にお
いて、基体１４，１２のそれぞれの半空洞２０，２２は
図１のランプと同様にマスキングとエッチングによって
つくられる。空洞２０，２２のエッチングの後、別の製
造工程が行われる。すなわち空洞２０，２２夫々への電
極４０と４２のデポジションである。この電極は、タン
グステンのような任意の適当な電極でよく、公知の金属
デポジションプロセス、すなわちマスキング、エッチン
グ及び材料のデポジションでデポジットされる。電極４
０，４２には電流が流れねばならないので、電極４０，
４２は電気的に接続されねばならない。電極４２との接
続は、基体１２の上面における溝４６のエッチングによ
ってつくられる。この場合、上面４４のエッチされない
で残る領域はマスクされ、エッチャントが、マスクされ
ない部分に作用して表面４４から電極４２に溝４６をエ
ッチして電極の裏面を露出する。しかる後、デポジショ
ンとパターンニングによって、金属または非金属導電体
でよい導電材料の被覆４７が溝４６内に施される。この
被覆４７は、電極４０，４２から夫々の基体の外面迄延
在する。空洞内の圧力保全性を維持するために、ガラス
のような“栓(plug)”材料が溝４６を覆ってデポジット
され、空洞１８を強化し、基体外表面を平らにする。し
かる後、基体１２，１４に適当なけい光材料が入れら
れ、図２に関して前述したように結合される。適当な電
流源への電極４０，４２の接続によってランプが発光す
る。始動電極のような一対の付加電極も同様にしてデポ
ジットされ、接続されてもよい。
も一般的な、電極を有するランプをつくるのにどのよう
に用いるかを図解したものである。この図３では、図１
の構造と同じ構造には同じ符号が付してある。図３にお
いて、基体１４，１２のそれぞれの半空洞２０，２２は
図１のランプと同様にマスキングとエッチングによって
つくられる。空洞２０，２２のエッチングの後、別の製
造工程が行われる。すなわち空洞２０，２２夫々への電
極４０と４２のデポジションである。この電極は、タン
グステンのような任意の適当な電極でよく、公知の金属
デポジションプロセス、すなわちマスキング、エッチン
グ及び材料のデポジションでデポジットされる。電極４
０，４２には電流が流れねばならないので、電極４０，
４２は電気的に接続されねばならない。電極４２との接
続は、基体１２の上面における溝４６のエッチングによ
ってつくられる。この場合、上面４４のエッチされない
で残る領域はマスクされ、エッチャントが、マスクされ
ない部分に作用して表面４４から電極４２に溝４６をエ
ッチして電極の裏面を露出する。しかる後、デポジショ
ンとパターンニングによって、金属または非金属導電体
でよい導電材料の被覆４７が溝４６内に施される。この
被覆４７は、電極４０，４２から夫々の基体の外面迄延
在する。空洞内の圧力保全性を維持するために、ガラス
のような“栓(plug)”材料が溝４６を覆ってデポジット
され、空洞１８を強化し、基体外表面を平らにする。し
かる後、基体１２，１４に適当なけい光材料が入れら
れ、図２に関して前述したように結合される。適当な電
流源への電極４０，４２の接続によってランプが発光す
る。始動電極のような一対の付加電極も同様にしてデポ
ジットされ、接続されてもよい。
【００１６】図４は、電極が並んだ関係で配置されるよ
うした本発明の別の実施例を示し、同じ構成部分には同
じ符号が用いられている。図４に示すように、上方の基
体１２は前の実施例と同様にして形成される。けれど
も、下方の基体１４は、比較的広い方形の空洞６０を形
成して電極６２，６４がその平らな下面に置かれるよう
に、先ずマスクされ、エッチされる。次いで、第２のよ
り深い中央の空洞６６が、適当なマスキングとエッチン
グ技術及び電極６２，６４を侵さないエッチャントの使
用によって基体１４内にエッチされる。これ等の電極は
空洞内に突き出る。しかる後、基体１４の下面は、電極
６４，６２の下面と夫々接する溝６８，７０をつくるよ
うにエッチされる。次いで前記の溝６８，７４内に、電
極６４，６２との接触のために導電層７２，７４がデポ
ジットされることができる。しかる後栓材料７６，７８
を用いて基体１４の下面と金属層７２，７４間のギャッ
プを填めることができる。次いで空洞１８に封入物が入
れられる。基体１２の下面が前述のように基体１４に結
合される。
うした本発明の別の実施例を示し、同じ構成部分には同
じ符号が用いられている。図４に示すように、上方の基
体１２は前の実施例と同様にして形成される。けれど
も、下方の基体１４は、比較的広い方形の空洞６０を形
成して電極６２，６４がその平らな下面に置かれるよう
に、先ずマスクされ、エッチされる。次いで、第２のよ
り深い中央の空洞６６が、適当なマスキングとエッチン
グ技術及び電極６２，６４を侵さないエッチャントの使
用によって基体１４内にエッチされる。これ等の電極は
空洞内に突き出る。しかる後、基体１４の下面は、電極
６４，６２の下面と夫々接する溝６８，７０をつくるよ
うにエッチされる。次いで前記の溝６８，７４内に、電
極６４，６２との接触のために導電層７２，７４がデポ
ジットされることができる。しかる後栓材料７６，７８
を用いて基体１４の下面と金属層７２，７４間のギャッ
プを填めることができる。次いで空洞１８に封入物が入
れられる。基体１２の下面が前述のように基体１４に結
合される。
【００１７】本発明の構成及び方法論は、水銀蒸気によ
り発生された紫外線によって励起された時にけい光を発
するけい光体被覆を用いたミニチュアけい光ランプ球の
製造にも役に立つ。図４において、けい光層は基板１２
の上面にデポジットされる。図４に示したランプは、一
方の基体内に配された両電極を有し、電気的接触は一方
の基体でつくられる。このタイプのランプの構造におい
ては、若し空洞６０が十分に大きければ上方の基体１２
は単に石英またはガラスの平らな片でもよいので、基体
１２内に配置された空洞２２は必要ないことに留意され
度い。
り発生された紫外線によって励起された時にけい光を発
するけい光体被覆を用いたミニチュアけい光ランプ球の
製造にも役に立つ。図４において、けい光層は基板１２
の上面にデポジットされる。図４に示したランプは、一
方の基体内に配された両電極を有し、電気的接触は一方
の基体でつくられる。このタイプのランプの構造におい
ては、若し空洞６０が十分に大きければ上方の基体１２
は単に石英またはガラスの平らな片でもよいので、基体
１２内に配置された空洞２２は必要ないことに留意され
度い。
【００１８】図５は図４の側方電極の変形を示す。図５
に示したランプでは、下方の基体１４は更に、電極６
２，６４を基体１４の上面に同じレベルまで被覆するＰ
−ガラス（燐ドープガラス）の層８２，８４のデポジシ
ョンを含む。しかる後、上方の基体１２が、電極６２，
６４を通してエッチされた溝８６，８８を有する。その
後、導電層９０，９２と栓材料９４，９６が溝８６と８
８内にデポジットされる。この配置は、図４に示したよ
うに基体の下面ではなくて装置の上面を通して電極６
２，６４との接触及び該電極への接続を可能にする。Ｐ
−ガラスの使用は、基体への電極の十分なシーリングを
与える。
に示したランプでは、下方の基体１４は更に、電極６
２，６４を基体１４の上面に同じレベルまで被覆するＰ
−ガラス（燐ドープガラス）の層８２，８４のデポジシ
ョンを含む。しかる後、上方の基体１２が、電極６２，
６４を通してエッチされた溝８６，８８を有する。その
後、導電層９０，９２と栓材料９４，９６が溝８６と８
８内にデポジットされる。この配置は、図４に示したよ
うに基体の下面ではなくて装置の上面を通して電極６
２，６４との接触及び該電極への接続を可能にする。Ｐ
−ガラスの使用は、基体への電極の十分なシーリングを
与える。
【００１９】図６は、基体内に電極を更によくシールす
るのに用いられる溶融区域１０２，１０４を付加した、
図４のランプと同様に構成された側方電極ランプ１００
を示す。前記の溶融区域はＣＯ2 レーザを当てることに
より形成され、このＣＯ2 レーザは、石英の基体を溶融
してタングステン電極を基体内にしっかりとシールす
る。付加的にシーリングを助成するためタングステン電
極にモリブデンの層を加えることもできる。このモリブ
デン層は、溶融区域１０２，１０４の有る無しにかかわ
らず基板／電極シーリングを助成する。
るのに用いられる溶融区域１０２，１０４を付加した、
図４のランプと同様に構成された側方電極ランプ１００
を示す。前記の溶融区域はＣＯ2 レーザを当てることに
より形成され、このＣＯ2 レーザは、石英の基体を溶融
してタングステン電極を基体内にしっかりとシールす
る。付加的にシーリングを助成するためタングステン電
極にモリブデンの層を加えることもできる。このモリブ
デン層は、溶融区域１０２，１０４の有る無しにかかわ
らず基板／電極シーリングを助成する。
【００２０】前述したように、この方法でつくられるラ
ンプは任意のタイプのガス放電ランプでよい。基体に適
した材料は、用いられる熱と圧力に耐えることのできる
透明な材料として必ずしも石英である必要はない。或る
場合には、ガラスが或る種のランプに使用するのに適当
な基体である。基体内に設けられる空洞の数は、用途の
要求に応じて変えることができる。このランプは照明ま
たは表示に用いることができる。最後に、ランプは全部
一緒に付勢されるか或いは基体内の種々のマイクロラン
プを同時でなく付勢するように回路を基体内に配するこ
とができる。
ンプは任意のタイプのガス放電ランプでよい。基体に適
した材料は、用いられる熱と圧力に耐えることのできる
透明な材料として必ずしも石英である必要はない。或る
場合には、ガラスが或る種のランプに使用するのに適当
な基体である。基体内に設けられる空洞の数は、用途の
要求に応じて変えることができる。このランプは照明ま
たは表示に用いることができる。最後に、ランプは全部
一緒に付勢されるか或いは基体内の種々のマイクロラン
プを同時でなく付勢するように回路を基体内に配するこ
とができる。
【００２１】図７は、本発明に従って構成されたマイク
ロレーザ構造を示す。このマイクロレーザ１２０は、前
述のガス放電ランプと同様に、上方の基体１２２と下方
の基体１２４より構成される。下方の基体１２４は、こ
の基体上に配置された比較的浅い第１の溝１２６とその
中央部分の深い第２の溝（半空洞）１２８とを有する。
前述したと同類のまたは同一のエッチング及びデポジシ
ョン技術によって、第１及び第２電極１３０，１３２が
溝（半空洞）１２８内に延在する。同様に上方の基体１
２２はそこに形成された溝（半空洞）１３４を有する。
基体１２４の外部には、金属デポジション、写真技術及
びエッチングによって形成された部分反射ミラー１３６
が設けられる。上方の基体１２２上には全反射ミラー１
３８が配置されている。中央の空洞１４０が半空洞１２
８，１３４により形成され、電極１３２，１３０に加え
られた電気入力の下でレーザ光を出す気体物質が入れら
れる。
ロレーザ構造を示す。このマイクロレーザ１２０は、前
述のガス放電ランプと同様に、上方の基体１２２と下方
の基体１２４より構成される。下方の基体１２４は、こ
の基体上に配置された比較的浅い第１の溝１２６とその
中央部分の深い第２の溝（半空洞）１２８とを有する。
前述したと同類のまたは同一のエッチング及びデポジシ
ョン技術によって、第１及び第２電極１３０，１３２が
溝（半空洞）１２８内に延在する。同様に上方の基体１
２２はそこに形成された溝（半空洞）１３４を有する。
基体１２４の外部には、金属デポジション、写真技術及
びエッチングによって形成された部分反射ミラー１３６
が設けられる。上方の基体１２２上には全反射ミラー１
３８が配置されている。中央の空洞１４０が半空洞１２
８，１３４により形成され、電極１３２，１３０に加え
られた電気入力の下でレーザ光を出す気体物質が入れら
れる。
【００２２】空洞１４０内に放電が起きると、ミラー１
３６と１３８が、当業者には公知のように、気体物質の
原子にレーザ光を出させるようなレーザ発光動作を生じ
る。従って、部分反射ミラー１３６と全反射ミラー１３
８は、封入気体物質の原子の励起に対する光学空洞を形
成する。適当な気体封入物質は、大形のガス放電レーザ
に通常用いられる材料である。
３６と１３８が、当業者には公知のように、気体物質の
原子にレーザ光を出させるようなレーザ発光動作を生じ
る。従って、部分反射ミラー１３６と全反射ミラー１３
８は、封入気体物質の原子の励起に対する光学空洞を形
成する。適当な気体封入物質は、大形のガス放電レーザ
に通常用いられる材料である。
【００２３】このような物質は、ＣＯ2 、ヘリウム−ネ
オン、アルゴン及び類似物を含む。気体物質の適当な選
択及び光学空洞の寸法と特性によって、レーザ周波数を
広い周波数範囲にわたって調節することができる。この
ような周波数は、赤外線から紫外線迄変えることができ
る。ガス放電レーザは青色周波数（blue frequency)、
または、現在では固体装置では困難である、より高い周
波数を発生することができる。本発明に従って構成され
たマイクロレーザは“無電極”とすることもできる。こ
のようなレーザは、外部ＲＦまたはマイクロ波エネルギ
を加えることによってポンピングされることができる。
オン、アルゴン及び類似物を含む。気体物質の適当な選
択及び光学空洞の寸法と特性によって、レーザ周波数を
広い周波数範囲にわたって調節することができる。この
ような周波数は、赤外線から紫外線迄変えることができ
る。ガス放電レーザは青色周波数（blue frequency)、
または、現在では固体装置では困難である、より高い周
波数を発生することができる。本発明に従って構成され
たマイクロレーザは“無電極”とすることもできる。こ
のようなレーザは、外部ＲＦまたはマイクロ波エネルギ
を加えることによってポンピングされることができる。
【００２４】図８は、本発明に従って構成されたマイク
ロレーザの別の実施例を示す。この図８では、図７と同
じ構成部分には同じ符号が用いられている。図７のレー
ザ構造では、ミラー１３６と１３８は基部の外部に配置
されていた。本発明は、ミラーが光学空洞の外部に配置
されていることを必要とするものではない。図８におい
て、部分反射ミラー１４４は下方の基体１２４内で空洞
１２８の下面に配置されている。全反射ミラー１４６
は、上方の基体１２２内において空洞１３４の上面に配
置されている。図７及び図８の構造に用いられるミラー
は、基体の中に配置されることができる金属材料よりつ
くることもできる。図７と図８のマイクロレーザ構造に
用いられるミラーは必ずしも平坦である必要はない。こ
のミラー面は、任意の別あつらえの要求に従って彎曲す
ることもできる。さらに、ミラーは基体より離すことも
でき、基体に取り付けなくてもよい。レーザ装置に使用
するのに特に適した材料はサファイヤである。サファイ
ヤは結晶体なので、異方性エッチングがミラーに優れた
光学特性を与えることができる。
ロレーザの別の実施例を示す。この図８では、図７と同
じ構成部分には同じ符号が用いられている。図７のレー
ザ構造では、ミラー１３６と１３８は基部の外部に配置
されていた。本発明は、ミラーが光学空洞の外部に配置
されていることを必要とするものではない。図８におい
て、部分反射ミラー１４４は下方の基体１２４内で空洞
１２８の下面に配置されている。全反射ミラー１４６
は、上方の基体１２２内において空洞１３４の上面に配
置されている。図７及び図８の構造に用いられるミラー
は、基体の中に配置されることができる金属材料よりつ
くることもできる。図７と図８のマイクロレーザ構造に
用いられるミラーは必ずしも平坦である必要はない。こ
のミラー面は、任意の別あつらえの要求に従って彎曲す
ることもできる。さらに、ミラーは基体より離すことも
でき、基体に取り付けなくてもよい。レーザ装置に使用
するのに特に適した材料はサファイヤである。サファイ
ヤは結晶体なので、異方性エッチングがミラーに優れた
光学特性を与えることができる。
【００２５】以上述べた構造及び方法は本発明の単なる
実施例にすぎないもので、本発明の要旨を逸脱しない範
囲において数多くの変形があることは当業者には明らか
であろう。
実施例にすぎないもので、本発明の要旨を逸脱しない範
囲において数多くの変形があることは当業者には明らか
であろう。
【図１】本発明に従ってつくられた無電極放電ランプの
略断面図。
略断面図。
【図２】中に多数のランプ空洞を有する透明材料の平面
図。
図。
【図３】本発明に従ってつくられた対向電極を有するラ
ンプの略断面図。
ンプの略断面図。
【図４】本発明に従ってつくられた側方電極ランプの略
断面図。
断面図。
【図５】本発明に従ってつくられた側方電極ランプの別
の実施例の略断面図。
の実施例の略断面図。
【図６】接触区域を有する側方電極ランプの実施例の略
断面図。
断面図。
【図７】本発明に従ってつくられたマイクロレーザの略
断面図。
断面図。
【図８】マイクロレーザの別の実施例の略断面図。
１２，１４，１２２，１２４ 基体 １８，６６，１４０ 空洞 ２０，２２，１２８，１３４，１４０ 半空洞 ３０，４０，４２，６２，６４，１３０，１３２ 電極 ４６，６８，７０，８６，８８ 溝 ４７，７２，７４，９０ 導電層 １０２，１０４ 溶融区域 １３６，１３８，１４４，１４６ ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド アラン カマック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ブライ アクリフ マナー スカルボロー ロード 345 (72)発明者 ロナルド ピンカー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10566 ピークスキル ストー ロード ５ (72)発明者 ニキール ラメシ テスカー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10562 オッシニング ワルデン ロード 381 １／２ アパートメント エイ23
Claims (13)
- 【請求項１】 熱及び圧力に耐えることのできる透明材
料の第１と第２の基体を用意し、これ等の基体の少なく
とも一方に空洞をエッチし、この空洞に、付勢された時
に発光するガス放電物質を封入する工程を有するガス放
電ランプの製造方法において、基体間のすべての接触点
が空洞をシールするように第１と第２の基体をウェーハ
ボンディングする工程を有することを特徴とするガス放
電ランプの製造方法。 - 【請求項２】 空洞に封入物が入れられ、ウェーハボン
ディングされる前に、基体の少なくとも一方に電極を配
置する工程を有する請求項１の製造方法。 - 【請求項３】 電極の表面を露出するように、該電極を
含む基体外面に溝をエッチする工程を有する請求項２の
製造方法。 - 【請求項４】 電極との電気的接触を形成するために、
基体内の溝に導電層をデポジットする工程を有する請求
項３の製造方法。 - 【請求項５】 空洞内の圧力保全性を維持するように、
外面の溝を材料で充填する工程を有する請求項４の製造
方法。 - 【請求項６】 ボンディング工程は陽極または融合ボン
ディングである請求項１の製造方法。 - 【請求項７】 熱及び圧力に耐えることのできる透明材
料の第１と第２の基体を有し、これ等の基体の少なくと
も一方が少なくとも１つの空洞を有し、発光ガス放電物
質が前記の空洞内に封入された、ガス放電ランプにおい
て、第１と第２の基体は、これ等基体がすべての接触点
において結合されるようにウェーハボンディングされた
ことを特徴とするガス放電ランプ。 - 【請求項８】 少なくとも一方の電極が空洞の少なくと
も一方の中に配置された請求項７のガス放電ランプ。 - 【請求項９】 電極の少なくとも一方との電気的接触の
ために、導電手段が基板の少なくとも一方を通って延在
する請求項９のガス放電ランプ。 - 【請求項１０】 溝は、導電手段が通って延在する基体
の少なくとも一方に配置された請求項９のガス放電ラン
プ。 - 【請求項１１】 けい光層が基体の少なくとも一方の表
面にデポジットされた請求項７のガス放電ランプ。 - 【請求項１２】 レーザを形成するように空洞内に第１
と第２の少なくとも部分反射ミラーが配置された請求項
７のガス放電ランプ。 - 【請求項１３】 ガス放電ランプは、多数の空洞を含む
ことを特徴とするガス放電ランプ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US92270792A | 1992-07-28 | 1992-07-28 | |
| US07/922707 | 1992-07-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06208830A true JPH06208830A (ja) | 1994-07-26 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5184694A Pending JPH06208830A (ja) | 1992-07-28 | 1993-07-27 | ガス放電ランプ及びマイクロ加工によるその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5796209A (ja) |
| EP (1) | EP0581376A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06208830A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103441053A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-12-11 | 深圳市槟城电子有限公司 | 集成气体放电管及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0716438A1 (en) * | 1994-12-06 | 1996-06-12 | International Business Machines Corporation | Field emission device and method for fabricating it |
| US5914562A (en) * | 1995-02-06 | 1999-06-22 | Philips Electronics North America Corporation | Anodic bonded plasma addressed liquid crystal displays |
| JP3186578B2 (ja) * | 1996-04-09 | 2001-07-11 | 双葉電子工業株式会社 | 電界放出素子及びその製造方法 |
| US5811935A (en) * | 1996-11-26 | 1998-09-22 | Philips Electronics North America Corporation | Discharge lamp with T-shaped electrodes |
| DE19802160A1 (de) * | 1998-01-21 | 1999-07-22 | Siemens Ag | Lichtquelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US6124145A (en) * | 1998-01-23 | 2000-09-26 | Instrumentarium Corporation | Micromachined gas-filled chambers and method of microfabrication |
| JPH11354017A (ja) | 1998-06-08 | 1999-12-24 | Ngk Insulators Ltd | 発光素子及びその製造方法 |
| US7181438B1 (en) | 1999-07-21 | 2007-02-20 | Alberti Anemometer, Llc | Database access system |
| US6868525B1 (en) | 2000-02-01 | 2005-03-15 | Alberti Anemometer Llc | Computer graphic display visualization system and method |
| US8121896B1 (en) | 2007-01-05 | 2012-02-21 | Coolsoft, LLC | System and method for presenting advertisements |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3639804A (en) * | 1969-04-04 | 1972-02-01 | Rca Corp | Ion discharge tube employing cataphoretic techniques |
| NL7016929A (ja) * | 1970-11-19 | 1972-05-24 | ||
| US3788722A (en) * | 1973-04-18 | 1974-01-29 | Panel Technology | Process for producing a gaseous breakdown display device |
| JPS50151060A (ja) * | 1974-05-23 | 1975-12-04 | ||
| US4182540A (en) * | 1977-12-22 | 1980-01-08 | Beckman Instruments, Inc. | Method of sealing gas discharge displays |
| NL178107C (nl) * | 1977-12-23 | 1986-01-16 | Philips Nv | Hogedrukontladingslamp. |
| US4622675A (en) * | 1983-07-29 | 1986-11-11 | P.R.C., Ltd. | Forced transport molecular gas laser and method |
| WO1987004562A1 (en) * | 1986-01-17 | 1987-07-30 | Sidefact Limited | Flat light source |
| AU607520B2 (en) * | 1987-08-06 | 1991-03-07 | Shing Cheung Chow | Discharge lamp type display device |
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| US4978888A (en) * | 1989-07-18 | 1990-12-18 | Thomas Electronics Incorporated | Thick-film integrated flat fluorescent lamp |
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| GB9015575D0 (en) * | 1990-07-16 | 1990-09-05 | Smiths Industries Plc | Radiation-emitting panels and display assemblies |
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-
1993
- 1993-07-22 EP EP93202172A patent/EP0581376A1/en not_active Withdrawn
- 1993-07-27 JP JP5184694A patent/JPH06208830A/ja active Pending
-
1994
- 1994-10-27 US US08/484,256 patent/US5796209A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-06-06 US US08/470,903 patent/US5624293A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103441053A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-12-11 | 深圳市槟城电子有限公司 | 集成气体放电管及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5796209A (en) | 1998-08-18 |
| US5624293A (en) | 1997-04-29 |
| EP0581376A1 (en) | 1994-02-02 |
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