專利名稱：次載具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及次載具及其制造方法，尤其涉及安裝半導(dǎo)體發(fā)光元件等面發(fā)光 元件，并適于在元件的發(fā)光方向上有效地聚光的次載具、在此載具上搭載了光 學(xué)元件的光學(xué)模塊及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，面發(fā)光光學(xué)元件，尤其是LED(發(fā)光二極管)實(shí)現(xiàn)了特性改進(jìn)，對 用途擴(kuò)大的期望較高。過去在塑料殼體上安裝LED并在光路中部設(shè)置微型透 鏡等以聚光，或者通過用透明的樹脂注塑LED及安裝了 LED的襯底整體并將 樹脂表面精加工成光滑的球面，將樹脂作為透鏡來使用以聚光。安裝了這種 LED的發(fā)光器件用于電光公告欄或大型影像用畫面、信號(hào)器的燈光、燈飾等。
然而，由于LED其耗電比現(xiàn)有燈泡少且發(fā)光壽命也比燈泡長，因此，期 望應(yīng)用到電燈、室內(nèi)照明、汽車照明、液晶畫面用背光燈等寬廣的照明領(lǐng)域。
此外，作為與這種次載具相關(guān)的技術(shù)，可舉出例如專利文獻(xiàn)l (專利文獻(xiàn) 1:特開2005 - 183558號(hào)公報(bào))。
在對這種照明領(lǐng)域的應(yīng)用，有必要使多個(gè)LED平面狀地集中在一起發(fā)光 以聚光。其理由為， 一個(gè)LED元件的光的強(qiáng)度尚比燈泡弱。而對于現(xiàn)有的使 用樹脂經(jīng)膜塑而成的LED來講，高密度并排LED元件起來是有限度的。
另外，LED元件的輸出越大則越容易引起LED元件的溫度上升，且容易 導(dǎo)致發(fā)光效率的降低。因此，為了將LED元件應(yīng)用到燈光、照明等多方面， 需要高密度地安裝高輸出的LED元件且高效地聚光。
在聚光上通常是用透鏡。但若在每一個(gè)LED元件上使用透鏡則成本增加， 從而制造價(jià)格增高，而且還需要用于在LED元件上固定透鏡的支撐件。
而且，為了制造廉價(jià)的光學(xué)元件搭載用次載具，不僅要降低部件費(fèi)、加工 費(fèi)，還需要實(shí)現(xiàn)用晶片狀的襯底一并制造多個(gè)產(chǎn)品等生產(chǎn)合理化。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的為了解決上述問題，提供如下所述的代表性的次載具。即、
(1) .在包括在一主表面上形成有搭載光學(xué)元件的光學(xué)元件搭載部和向
光學(xué)元件供電的配線部的第一襯底；以及 在玻璃襯底上形成有貫通孔的第二襯底，
上述第一襯底的光學(xué)元件搭載部以位于上述第二襯底的貫通孔的內(nèi)部的 方式被對位，從而上述第一襯底和上述第二襯底接合的次載具中， 上述第 一襯底由以絕緣體為主體的襯底構(gòu)成，
供電的第 一配線部和相鄰上述第 一配線部設(shè)置且向上述發(fā)光元件的另 一個(gè)電 極端子供電的第二配線部的電極金屬鍍覆層構(gòu)成，
上述第 一襯底和上述第二襯底的接合通過設(shè)置于與上述第 一襯底的 一主 表面中的上述配線部所露出的區(qū)域不同的區(qū)域的接合金屬鍍覆層的陽極接合 而形成?；蛘撸峁┤缦麓屋d具
(2) .在上述(1)所述的次載具中，其特征在于，
第二村底由貼合了玻璃板和硅板的層疊襯底構(gòu)成，以設(shè)置在上述第 一襯底 上的光學(xué)元件搭載部位于設(shè)置在上述層疊襯底上的貫通孔的內(nèi)部的方式進(jìn)行 對位，上述第一襯底的玻璃板和上述第二村底接合。
(3 ).再有，由于通過陽極接合來接合上述第 一襯底的接合金屬鍍覆層和 第二襯底的玻璃，可一并接合晶片狀的第一襯底和第二襯底，因而對這些次載 具的生產(chǎn)合理化做出貢獻(xiàn)，并能夠提供廉價(jià)的次載具。
發(fā)明效果如下。
如上所述那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可高密度地安裝代表例如LED的 光學(xué)元件，且有效地聚光，散熱性也高，價(jià)格低廉的LED用次載具，進(jìn)而能 夠提供在該次載具上搭載了光學(xué)元件的光學(xué)模塊。在組合了發(fā)出紅、綠、藍(lán)的 光的LED的場合，使光混合并產(chǎn)生白色光，或者控制各光學(xué)元件的功率而使 光的色調(diào)變化。
另外，作為形成了光的反射膜的襯底材料，通過使用貼合了玻璃、或玻璃 和硅的襯底，可利用陽極接合來制造次載具。陽極接合是適于接合晶片或板狀 物體的技術(shù)，降低制造成本，可提供廉價(jià)的次載具。


圖1是構(gòu)成成為本發(fā)明第一實(shí)施例的次載具的第一襯底和第二襯底的立 體圖。
圖2是成為本發(fā)明第一實(shí)施例的次載具的立體圖。
圖3是表示成為本發(fā)明第一實(shí)施例的次載具的制造過程的襯底的俯視圖。 圖4是成為本發(fā)明第一實(shí)施例的圖2的X^X'剖視圖。 圖5是表示在成為本發(fā)明第一實(shí)施例的圖4的次載具上安裝光學(xué)元件的過 程的剖視圖。
圖6是表示在搭載了成為本發(fā)明第一實(shí)施例的圖5的光學(xué)元件的次載具上 供電從而發(fā)光元件照亮的狀態(tài)的剖視圖。
圖7是構(gòu)成成為本發(fā)明第二實(shí)施例的次載具的第一襯底和第二襯底的立 體圖。
圖8是表示成為本發(fā)明第二實(shí)施例的圖7的次載具的第一襯底背面立體圖。
圖9是在成為本發(fā)明第二實(shí)施例的圖7的次載具上搭載了光學(xué)元件的狀態(tài) 的俯4見圖。
圖IO是成為本發(fā)明第二實(shí)施例的圖9的Y—Y'剖視圖。 圖11是在成為本發(fā)明第三實(shí)施例的次載具上搭載了光學(xué)元件的狀態(tài)的俯 視圖。
圖12是成為本發(fā)明第三實(shí)施例的圖9的Z""Z'剖視圖。 圖13是構(gòu)成成為本發(fā)明第四實(shí)施例的次載具的第一襯底和第二襯底的立 體圖。
圖14是表示在成為本發(fā)明第四實(shí)施例的圖13的次載具上搭載、安裝了光 學(xué)元件的狀態(tài)的圖13的Z—Z'剖視圖。
圖15是表示用玻璃板13密封了成為本發(fā)明第四實(shí)施例的圖14的次載具 上面的狀態(tài)的剖視圖。
圖16是表示在成為本發(fā)明第五實(shí)施例的次載具上搭載、安裝了光學(xué)元件 的狀態(tài)的剖^L圖。
圖17是表示用玻璃板13密封了成為本發(fā)明第五實(shí)施例的圖16的次載具上面的狀態(tài)的剖^f見圖。
圖中
l-第一襯底，2-電極金屬鍍覆層，2A-光學(xué)元件搭載部，2a-用電極 金屬鍍覆層構(gòu)成第一布線部，2b-用電極金屬鍍覆層構(gòu)成第二布線部，2B-下面電極金屬鍍覆層，3-接合金屬鍍覆層，4-第二襯底，5-貫通孔，6-反 射膜，7-光學(xué)元件，8-接合劑，9-引線接合，10-通孔，10a-與第一布線 部連接的通孔，10b-與第二布線部連接的通孔，11-硅，12-玻璃，13-玻 璃板，14a-接合襯底的切斷位置，14b-接合襯底的切斷位置。
具體實(shí)施例方式
下面按照圖1至圖6說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
實(shí)施例1
圖1是為了表示對襯底進(jìn)行了加工、接合、切斷后的完成品的圖像而表示 了涉及本發(fā)明的次載具的最小構(gòu)成單位部分的分解圖，圖l(a)表示接合前的第 二襯底4的立體圖，圖l(b)表示同樣接合前的第一襯底1的立體圖。此外，符 號(hào)5是貫通孔，符號(hào)6是設(shè)置于觀通孔的壁面上的反射膜。
圖2是將第一襯底1和第二村底4對位，并接合了兩襯底1、 4后的次載 具100的立體圖，圖3(a)、 (b)是表示對位之前的兩襯底1、 4的狀態(tài)的俯視圖， 圖3(c)是將兩襯底l、 4對位并接合后的俯視圖，虛線表示從晶片切斷次載具 的最小構(gòu)成單元的部分的位置。
圖4是從所接合的襯底作為最小構(gòu)成單元的部分而切斷分離的次載具100 的剖視圖(相當(dāng)于圖2的X—X'的剖面)，圖5是次載具100的光學(xué)元件搭載 部2A上安裝(搭載)了光學(xué)元件7的狀態(tài)的剖視圖，而且圖6是表示從布線
光的出射方向的剖^L圖。
在圖l(a)、 (b)的接合前的立體圖中，在第一襯底1上具有光學(xué)元件搭載部 2A,且形成有由向搭載到光學(xué)元件搭載部2A的光學(xué)元件的一個(gè)端子供電的第 一布線部2a和與該第一布線部2a相鄰并在電學(xué)地分離且向光學(xué)元件的另一個(gè) 端子供電的第二布線部2b構(gòu)成的電極金屬鍍覆層2以及接合金屬鍍覆層3。 該接合金屬鍍覆層3做成比電極金屬鍍覆層2厚，從而表面高度比電極金屬鍍覆層2高。在實(shí)際應(yīng)用上，該接合金屬鍍覆層3和電極金屬鍍覆層2的厚度差 至少為O.l(im即可。通過使接合金屬鍍覆層3比電極金屬鍍覆層2厚，即便在 電極金屬鍍覆層2的圖案表面上多少存在凹凸，也由于接合金屬鍍覆層3的高 度比電極金屬鍍覆層2還高，因此，可進(jìn)行穩(wěn)定的陽極接合。
在第二襯底4上形成有貫通孔5，在貫通孔5的內(nèi)部表面(壁面)形成有 反射膜6。
以光學(xué)元件搭載部2A的全部容納到第二襯底4的貫通孔5內(nèi)的方式進(jìn)行 對位。另外，就接合而言，第一襯底1上的接合金屬鍍覆層3直接地與第二村 底4緊貼、接合。在本實(shí)施例中，該接合利用陽極接合來進(jìn)行，而利用粘接劑 等來進(jìn)行亦可。另外，電極金屬鍍覆層2由于高度比接合金屬鍍覆層3還低(厚 度薄)，因而不阻礙接合。此外，關(guān)于陽極接合將在本實(shí)施例中后面說明。
這里，說明構(gòu)成次載具100的各部的材料。在第一襯底1上適合如以碳化 硅或氮化鋁為主成分的優(yōu)于絕緣性且具有高導(dǎo)熱系數(shù)的陶瓷材料。在搭載在本 發(fā)明的次載具上的光學(xué)元件7的發(fā)熱量較小的場合不限于此，也可使用以氧化 鋁、氮化硅等為主成分的陶瓷材料。
在電極金屬鍍覆層2上適合用于實(shí)現(xiàn)與陶瓷的緊貼的Ti、保護(hù)Ti的Pt、 以及組合了防止表面的氧化并提高與焊料等的連接性的Au的Ti/Pt/Au層疊薄 膜。但不限定于與該金屬組合，也可以是Ti/Ni/Au、 Cr/Ni/Au、 Ti/Cu、 Cr/Cu、 等金屬薄膜。這些金屬薄膜的厚度最好為例如 Ti(0.1(im)/Pt(0.2(im)/Au(0.2 0.5iim)等，且電極金屬鍍覆層2的整體厚度為lpm 以下。
在接合金屬鍍覆層3上適合實(shí)現(xiàn)與陶瓷的緊貼的Ti、以及組合了 Al的 Ti/Al的金屬層疊薄膜。在本發(fā)明中，雖然對于第一襯底1和第二襯底4的接 合不作限定，但利用陽極接合的場合居多，在該場合，組合了Ti/Al的金屬鍍 覆層適合用于陽極接合。其理由將在陽極接合的說明中詳述。另外，金屬鍍覆 層3作為實(shí)現(xiàn)與第二襯底的接合的金屬鍍覆層在本發(fā)明中稱之為接合金屬鍍 覆層。該接合金屬鍍覆層的厚度在本實(shí)施例中為Ti(0.1^im)/Al(l 10^im)，且整 體上為l|im以上。
在第二襯底4上適合通常稱之為派拉克斯玻璃(耐熱性玻璃的注冊商標(biāo))的硼硅酸耐熱玻璃。其理由是，例如在第一襯底上使用了碳化硅陶覺的場合，
其熱膨脹系數(shù)通常為3.7xl(T6,若為具有3.3xl0-s的熱膨脹系數(shù)的派拉克斯玻 璃則接合后起因于熱膨脹失諧的殘余應(yīng)力變小，從而破損危險(xiǎn)少之故。此外， 在第一襯底上使用了其它陶瓷的場合，只要使用具有盡量與該陶瓷材料相近的 熱膨脹系數(shù)的玻璃作為第二襯底即可。
在第二襯底4的貫通孔5的反射膜6上適合Ti/Al (表面為Al)。這是因 為，Al具有較均勻地反射各種波長的特性。而在所反射的光帶顏色也無關(guān)緊 要的場合，反射膜的構(gòu)成不限定于此。對于反射膜的厚度不作限定。
下面說明各襯底的制造工序。
利用陰極賊鍍法、蒸鍍法等在第一襯底1上形成Ti/Pt/Au等金屬薄膜。接 著，利用光刻技術(shù)將該保留的電極金屬鍍覆層2的形狀用光致抗蝕劑的掩模圖 案形成。接著，利用銑削等方法來去除多余的Ti/Pt/Au。而后，利用清洗等去 除掩模圖案。.
接合金屬鍍覆層3 (Ti/Al)也采用同樣的方法形成。此外，在這種金屬鍍 覆層的圖案形成上，除了上述的銑削法以外，還采用利用特殊溶液的浸蝕法、 或者稱之為舉離法的方法。在舉離法的場合，在形成金屬鍍覆層以外的部分形 成光致抗蝕劑圖案，從其上開始用濺鍍法、蒸鍍法等沉積金屬鍍覆層。而后， 去除抗蝕劑上的多余的金屬鍍覆層，并用溶液沖洗抗蝕劑而形成圖案。
在第二襯底4的加工中，形成利用抗蝕劑的貫通孔5的開口部的圖案。開 口部的形狀在本實(shí)施例中為圓角正方形，而形狀為圓形或橢圓形也均可。即、 按照光學(xué)元件7的配置和所聚光的光的強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，這在下面的實(shí)施例 也一樣。
接著，利用噴砂法用微粒的砂粒沖擊第二襯底4，切削開口部的襯底，從 而形成例如圖4所示的在孔的深度方向上具有傾斜面的貫通孔5。采用噴;少法， 通過控制所使用的砂粒的材質(zhì)、粒度分布、噴射砂粒的流速等，可在某種程度 上任意形成貫通孔5的內(nèi)壁面的形狀、傾斜角等，能夠使來自光學(xué)元件7的放 射光有效地向外部放出。
另外，在噴砂法中，存在所切削的表面的凹凸大，即便從其上形成A1等 反射膜6，凹凸也成為光的漫反射的原因的場合。在該場合，為了使貫通孔的內(nèi)壁面平坦化，通過將樹脂涂敷、或金屬薄膜形成在貫通孔的內(nèi)部表面上作為 基底，而后進(jìn)行電鍍以控制晶粒生長，從而也可以在某種程度上減小貫通孔的
內(nèi)部表面的凹凸。此外，如上所述，關(guān)于反射膜6的材質(zhì)，利用貫通孔5的內(nèi) 部表面的鍍層可充分地降低凹凸，且在光反射特性上沒有問題的場合，也可以 將鍍膜本身作為實(shí)質(zhì)上的反射膜，從而可省略后述的反射膜的形成過程。
接著，在依舊用抗蝕劑覆蓋第二襯底4的貫通孔5以外的部分的情況下，
利用例如濺鍍法、蒸鍍法等方法形成反射膜6 (Ti/Al等的金屬薄膜)。尤其， 通過從貫通孔5的開口部較大一側(cè)進(jìn)行成膜，在貫通孔的內(nèi)部表面也可成膜。 在用樹脂、電鍍等包覆了貫通孔5的內(nèi)部表面(壁面)的場合，只要包覆材料 的反射特性足夠，可從其上形成反射膜6。而后，沖洗多余的光致抗蝕劑，僅 在貫通孔5的內(nèi)部表面留下反射膜6。這種工序只要按照次載具上所要求的光 的反射特性進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，在下面的實(shí)施例也一樣。
關(guān)于第一襯底1和第二襯底4的對位、接合、切斷，使用圖3進(jìn)行說明。 圖3(a)及(b)是第一及第二襯底各自的俯視圖，圖3(c)是將從對位后的第二襯底 4的上方觀察的俯視圖以模式表示的圖。
首先在襯底1、 4的對位上，以電極金屬鍍覆層2中的光學(xué)元件搭載部2A 位于第二襯底4的貫通孔5的內(nèi)部的方式進(jìn)行對位。此外，在本實(shí)施例的場合， 在第二襯底4上預(yù)先在搭載光學(xué)元件的部分以外也形成貫通孔，預(yù)先使電極金 屬鍍覆層2的布線部的一部分位于貫通孔內(nèi)。
接著，利用陽極接合來接合第一襯底1和第二襯底4。這里，關(guān)于陽極接 合i兌明如下。
所謂陽極接合一般是將玻璃襯底和硅襯底重疊并直接接合的技術(shù)。將兩者 重疊，并加熱到幾百度。在該狀態(tài)下，通常以玻璃側(cè)成為負(fù)且硅側(cè)成為正的方 式施加電壓。據(jù)稱，由此在玻璃內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的電場，由該電場使得包含在玻璃 中的Na等原子半徑小的陽離子被強(qiáng)制性地向負(fù)電極側(cè)擴(kuò)散，在接合界面附近 的玻璃襯底內(nèi)形成陽離子空缺層。由于該陽離子空缺層帶負(fù)電，因而在接合界 面附近產(chǎn)生更強(qiáng)的靜電引力。玻璃襯底和硅襯底因該靜電引力而牢固地緊貼。 另夕卜，與此同時(shí)，通過包含在玻璃襯底中的氧和硅襯底中的硅起反應(yīng)而在界面 形成氧化物，從而進(jìn)行化學(xué)接合，能夠?qū)崿F(xiàn)牢固的接合。本發(fā)明人等研究了該陽極接合技術(shù)，其結(jié)果解釋清楚了不僅在玻璃襯底和 硅襯底，而且在硅襯底上形成鋁、鈦等金屬鍍覆層后可與玻璃襯底進(jìn)行牢固的
陽極接合。另外，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在陶乾襯底上進(jìn)行這些金屬的金屬鍍覆層形成， 在其上重疊玻璃襯底，并通過向金屬鍍覆層通電來對玻璃襯底施加高電壓，可
實(shí)現(xiàn)玻璃襯底和陶資村底上的金屬鍍覆層的陽極接合。陽極接合通常為導(dǎo)體及 半導(dǎo)體和玻璃的接合技術(shù)，而示出陶瓷等絕緣材料也可通過金屬鍍覆層形成來 接合，本發(fā)明是基于該研究結(jié)果實(shí)現(xiàn)的。
如圖3(a)所示，本實(shí)施例的接合金屬鍍覆層3形成為包圍電極金屬鍍覆層 2的圖案組的外周并在第一襯底1上連結(jié)全部。其結(jié)果，通過在第一襯底1的 外周部等上壓接一個(gè)探針而通電，并且在第二襯底4的玻璃上面壓接另一個(gè)探
針而加熱到400。C左右的狀態(tài)下施加幾百伏的電壓，使得第一襯底1的4妻合金 屬鍍覆層3大致成為等電位，并在與第二襯底4上的另一個(gè)探針之間產(chǎn)生強(qiáng)電 場。利用該電場進(jìn)行陽極接合。
此外，形成于第一襯底1上的接合金屬鍍覆層3的最表面，除了鋁、鈦以 外，還可以為鋯、鉿、鴒、鉬、鉻、釩、鎂以及鐵等金屬。
在下一個(gè)工序中，將所接合的第一和第二襯底在圖3(c)的虛線14a、 14b 的位置切斷。將這樣從襯底切斷、分離的成為最小單位的次載具IOO的一個(gè)表 示在圖2的立體圖上，并表示在圖4的剖視圖中。而后，如圖5所示，在該次 載具100的光學(xué)元件搭載部2A上搭載LED等光學(xué)元件7,并使用接合劑8(焊 料、導(dǎo)電性粘接劑等)將光學(xué)元件7的一個(gè)端子連接在由電極金屬鍍覆層2 構(gòu)成的布線部2a的光學(xué)元件搭載部2A上，將另一個(gè)端子通過引線接合9連 接在相鄰設(shè)置的由電極金屬鍍覆層2構(gòu)成的布線部2b上，由此，光學(xué)元件7 實(shí)現(xiàn)電連才妄。
此外，如圖3(c)所示，在謀求生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高的場合，還可以在從 所接合的村底切斷之前安裝光學(xué)元件7并且電連接也結(jié)束后切斷成為最小單 位的次載具100。
如圖6所示，在安裝了光學(xué)元件7的次載具100中，從光學(xué)元件7出射的 光中的橫向成分由設(shè)置于第二襯底4的貫通孔5的內(nèi)壁面上的反射膜6所反射 而在上方外部聚光。搭載在次載具100上的光學(xué)元件7不限定于發(fā)出同一波長的光學(xué)元件，可以組合例如波長不同的紅、綠、藍(lán)等多種LED元件而產(chǎn)生白
色光，或者也可以任意控制光的色調(diào)。
另外，在本實(shí)施例的次載具100中，雖然做成安裝四個(gè)光學(xué)元件7的構(gòu)造，
有高密度地安裝多個(gè)光學(xué)元件的場合，或者在用一個(gè)光學(xué)元件能夠得到足夠的 光量的場合，可以是在貫通孔5內(nèi)安裝一個(gè)光學(xué)元件7的次載具。關(guān)于安裝的 光學(xué)元件的個(gè)數(shù)，在下面的實(shí)施例也一樣。
在安裝了光學(xué)元件的本實(shí)施例的次載具的場合，在印制電路板、陶瓷襯底、 金屬制襯底等上使用導(dǎo)電性粘接劑、焊料等連接第一襯底l的下面而使用。利 用引線接合等向位于次載具100的外周的電極金屬鍍覆層2(布線部2a、 2b的 端子)上連接而進(jìn)行電連接。
這樣在次載具100上搭載了光學(xué)元件7的發(fā)光器件可適用于如電燈、各種 信號(hào)器、室內(nèi)照明、汽車照明、液晶畫面用背光燈的需要光的所有產(chǎn)品上。
另夕卜，在組合紅、綠、藍(lán)三色光學(xué)元件安裝的發(fā)光器件的場合，由于通過 使各光學(xué)元件的功率變化可控制所合成的光的波長，因此，除了需要白色光的 燈光以外，還可以應(yīng)用到燈飾用燈光、廣告用燈光等。
在僅安裝了特定波長的光學(xué)元件的場合，在僅高密度地安裝了例如紅色的 LED元件的場合等，可考慮對照射強(qiáng)紅色光并利用了由光引起的輻射熱的加 熱器、干燥機(jī)等的應(yīng)用可能性。關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)元件搭載用次載具的應(yīng)用產(chǎn) 品，在下面的實(shí)施例也一樣。
實(shí)施例2
下面關(guān)于本發(fā)明的第二實(shí)施例，用作為次載具100的分解圖的圖7進(jìn)行說 明。在本實(shí)施例中也抽出圖示次載具的最小構(gòu)成單元。即、圖7(a)表示接合前 的第二襯底4，圖7(b)表示接合前的第一襯底1,在實(shí)際制造工序中，與實(shí)施 例1相同地、通過對晶片、或板狀的第一及第二的襯底1及4一并進(jìn)行加工、 接合、切斷，而能夠制造未圖示的次載具。在下面的實(shí)施例也一樣。
如圖7(b)所示，在由碳化硅陶資等制成的第一襯底1的光學(xué)元件搭載部 2A所形成的區(qū)域的外周部形成成為貫通孔10的孔的部分(在圖中，由于成為 在中心切斷的圖像，因而呈半圓狀)所空出的未圖示的抗蝕劑圖案，并利用噴砂等形成貫通孔。
接著，與實(shí)施例l相同地、用濺鍍法等方法在第一襯底1的整個(gè)面上形成 電極金屬鍍覆層2等。此時(shí)，在貫通孔10內(nèi)也形成金屬鍍覆層。再次在第一 襯底1上形成抗蝕劑圖案，并在利用銑削等方法來形成具有與實(shí)施例1相同地
具備了光學(xué)元件搭載部2A的第 一布線部和第二布線部的電極金屬鍍覆層圖案 2之后，也以同樣的方法將接合金屬鍍覆層3形成在第一襯底1上。
進(jìn)而，如圖8所示，在第一襯底1的下面以與各自的貫通孔IO連結(jié)的方 式形成下面電才及金屬鍍覆層2B。
此外，在圖7(b)所示的第一襯底1中，具備了光學(xué)元件搭載部2A的第一 布線部和與其相鄰設(shè)置的第二布線部的電極金屬鍍覆層圖案2的形狀與圖8 的下面電極金屬鍍覆層2B大致相同。第一及第二布線部的一端部與各自的貫 通孔10獨(dú)立連結(jié)。而且，該場合的接合金屬鍍覆層3的圖案層疊在除了光學(xué) 元件搭載部2A及與其對應(yīng)的第二布線部的一部分之外的電極金屬鍍覆層2 上。
如圖7(a)所示，在第二襯底4上與實(shí)施例1相同地形成貫通孔5和反射膜 6。此外，襯底4、電極金屬鍍覆層2、接合金屬鍍覆層3、反射膜6等的材質(zhì) 與實(shí)施例1相同。
第一襯底1和第二村底4的接合在與實(shí)施例1的圖3(c)的場合相同地、以 第一襯底1的至少光學(xué)元件搭載部2A配置到第二襯底4的貫通孔5內(nèi)的方式 進(jìn)行對位之后，這些兩襯底通過陽極接合來接合，而使用焊料、粘接劑等的接 合劑亦可。在本實(shí)施例中，由于第二襯底4的派拉克斯玻璃和第一村底1上的 接合金屬鍍覆層3的表面的鋁(Al)通過陽極接合使得玻璃中的氧和Al起反 應(yīng)從而牢固地接合，因此，在本構(gòu)造上，陽極接合適合并適用。
在進(jìn)行陽極接合時(shí)，通過使接合裝置的陽極與第一襯底1的下面接觸，并 將接合裝置的陰極按壓在第二襯底的上面來進(jìn)行接合。通過對接合裝置的電極 施加電壓，從下面電極金屬鍍覆層2B經(jīng)由側(cè)面(通孔10的內(nèi)部表面)的電極金 屬鍍覆層向第一襯底的上面的電極金屬鍍覆層2及形成于其上的接合金屬鍍 覆層3通電。由此，接合金屬鍍覆層3和接合裝置的陰極間即第二村底4上市 加強(qiáng)電壓，以進(jìn)行陽極接合。在位于第二襯底4的貫通孔5的外壁部周圍的縱列、橫列的通孔10中心 進(jìn)行從所接合的襯底的次載具的最小構(gòu)成單位的切斷。通孔IO原本為形成于
第一襯底(晶片)l上的通孔，而在圖中，通過切斷而成為一半。圖中的通孔
10a連接在電極金屬鍍1^層2的具有光學(xué)元件搭載部2A的第一布線部，通孔 10b連接在第二布線部。
圖9表示將光學(xué)元件7安裝到次載具100后的狀態(tài)的俯視圖，圖10表示 圖9的Y—Y'剖視圖。光學(xué)元件7通過接合劑8安裝在電極金屬鍍覆層2 (第 一布線部2a上的光學(xué)元件搭載部)，光學(xué)元件的一個(gè)電極與第一布線部2a連 接。在接合劑8上可使用焊料、導(dǎo)電性粘接劑等。另外，在光學(xué)元件的發(fā)光面 在上面的場合，光學(xué)元件的另一個(gè)電極通過引線接合9與第二布線部2b連接。
此外，隨光學(xué)元件7的種類，有發(fā)光面在元件下面，光學(xué)元件的電極金屬 鍍覆層的正、負(fù)也在下面的場合。在這種情況下，結(jié)合光學(xué)元件的電極設(shè)計(jì)第 一襯底1上的電極金屬鍍覆層2，并利用焊料、導(dǎo)電性粘接劑等來進(jìn)行接合。 另外，在將本次載具安裝在電路裝置的場合，在印制電路板、陶瓷襯底、金屬 制且利用絕緣部形成了電路的襯底等上使用焊料、導(dǎo)電性粘接劑等連接第一襯 底的下面的下面電極金屬鍍覆層2B而使用。通過使用焊料等來連接第一襯底 1的下面的較寬的面積，從而也可提高散熱性。
實(shí)施例3
下面用圖11及圖12說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。第一襯底1的制作與實(shí)施 例2相同，圖11與圖9對應(yīng)，圖12是圖11的Z—Z'剖視圖，與圖10對應(yīng)。
如圖12所示，作為第二襯底4使用硅11和派拉克斯玻璃12預(yù)先利用陽 極接合等的方法貼合的襯底。關(guān)于貫通孔5在硅11的形成，使用用于半導(dǎo)體 裝置的制造的濕蝕刻技術(shù)，如圖示那樣，可在孔的壁面形成傾斜面。
首先，在(100)面成為表面的硅片上，利用光刻技術(shù)制作掩模。就掩才莫 而言，使蝕刻部成為開口部。若將它浸在適宜的濃度的溶液中，則硅的最密面 即(111)面的蝕刻速度慢，形成(111)面呈現(xiàn)在表面的孔。由于(111)面 形成與(100)面成54.7度的斜面，因此，如圖所示。基底的派拉克斯玻璃12 未被蝕刻而留下，但通過用掩模覆蓋背面且用氟酸等蝕刻玻璃，還蝕刻硅的孔 的底面的派拉克斯玻璃，從而能夠形成貫通孔5。此后，形成反射膜6。接著，與實(shí)施例2相同地、進(jìn)行第一襯底1和第二襯底4對位，與第一襯
底上的接合金屬鍍覆層3接觸后用夾具等進(jìn)行固定，并在硅11上壓接接合裝 置的陰極，進(jìn)行陽極接合?？稍谂衫怂共Ａ?2上集中地施加電壓而進(jìn)行陽 極接合。最后安裝光學(xué)元件7，通過引線接合9進(jìn)行連接，進(jìn)行對光學(xué)元件7 的供電。
實(shí)施例4
下面用圖13至圖15說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。所使用的襯底、金屬鍍覆 層的材質(zhì)、加工工序等與至此的實(shí)施例相同。
如圖13所示，本實(shí)施例的特征在于，利用通孔10內(nèi)的電極金屬鍍覆層2 進(jìn)行第一襯底1的上面和下面的電連接，以及在光學(xué)元件7的電極金屬鍍覆層 2的周圍形成不同于對光學(xué)元件的供電的目的的電極金屬鍍覆層2及接合金屬 鍍覆層3。釆用這種構(gòu)造，通過接合第二襯底4和接合金屬鍍覆層3，并安裝 光學(xué)元件7，最后接合玻璃板13和形成于第二襯底4上面的接合金屬鍍覆層3， 可將光學(xué)元件7密封在次載具100內(nèi)。
其理由說明如下。通過接合通孔10的周圍的接合金屬鍍覆層3和第二襯 底4,印制外氣經(jīng)由通孔10向光學(xué)元件搭載部2A進(jìn)入。然而，若外氣從無接 合金屬鍍覆層的部分、即第一襯底所露出的部分進(jìn)入，則無法密封，因此，利 用配置在最外周的接合金屬鍍覆層3來防它。
如圖15所示，在安裝了光學(xué)元件7后，將派拉克斯玻璃等玻璃板13壓接 在預(yù)先形成于第二襯底4上的接合金屬鍍覆層3上(圖14)而進(jìn)行接合。此 時(shí)的接合也可適用陽極接合。在電壓施加上，雖然存在光學(xué)元件破損的危險(xiǎn)， 但通過利用在后續(xù)的切斷工序中切斷的部分等預(yù)先使與光學(xué)元件相連的正和 負(fù)的電極金屬鍍覆層2短路，可防止電壓施加到光學(xué)元件。
通過上述過程完成搭載了在至此所述的效果的基礎(chǔ)上還抑制外氣進(jìn)入的 光學(xué)元件的模塊。這種模塊適于在例如存在腐蝕性的外氣的場合等較惡劣的環(huán) 境下使用。
此外，在本實(shí)施例中，在形成搭載了抑制外氣進(jìn)入的光學(xué)元件的模塊的場 合，在第二襯底4上形成派拉克斯玻璃等玻璃板13，以抑制外氣向光學(xué)元件 搭載部2A進(jìn)入，而只要是透射來自發(fā)光元件的光的部件，也可以替換成其它部件來代替派拉克斯玻璃。 實(shí)施例5
用圖16及圖17說明本發(fā)明的第五實(shí)施例。本實(shí)施例的次載具100也是與 實(shí)施例4相同地抑制外氣進(jìn)入的構(gòu)造，而且如實(shí)施例3那樣將貼合了硅和派拉 克斯玻璃的襯底作為第二襯底4使用。
將光學(xué)元件7安裝在光學(xué)元件搭載部，使用接合劑將光學(xué)元件的一個(gè)端子 連接在電極金屬鍍覆層2的第一布線部，并將另一個(gè)端子通過引線接合電連接 在第二布線部后，將玻璃板13接合在硅11上。就該接合而言，適合利用陽極 接合，而使用粘接劑、焊料等亦可。另外，為了提高接合性，也可以在硅11 上預(yù)先形成接合金屬鍍覆層3。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性如下。
本發(fā)明是用于安裝LED元件的次載具，可應(yīng)用于各種照明器具、信號(hào)器 的燈光、電光公告欄、液晶畫面的背光燈等上。另外，抑制外氣進(jìn)入的模塊可 在腐蝕性環(huán)境等較惡劣的環(huán)境下使用。在安裝了發(fā)出紅色或紅外光的光學(xué)元件 的場合，有在利用光的輻射熱的加熱器、干燥機(jī)等上也可使用的可能性。另夕卜， 在安裝了發(fā)出包括藍(lán)色或紫外光在內(nèi)的光的光學(xué)元件的場合，也可考慮對于光 刻^l支術(shù)中的感光性抗蝕劑的曝光機(jī)的燈泡、曬黑用的燈泡等上的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種次載具，包括在一主表面上形成有搭載光學(xué)元件的光學(xué)元件搭載部和向光學(xué)元件供電的配線部的第一襯底；以及在玻璃襯底上形成有貫通孔的第二襯底，上述第一襯底的光學(xué)元件搭載部以位于上述第二襯底的貫通孔的內(nèi)部的方式被對位，從而上述第一襯底和上述第二襯底接合，其特征在于，上述第一襯底由以絕緣體為主體的襯底構(gòu)成，上述配線部由具有向搭載在光學(xué)元件搭載部的光學(xué)元件的一個(gè)電極端子供電的第一配線部和相鄰上述第一配線部設(shè)置且向上述發(fā)光元件的另一個(gè)電極端子供電的第二配線部的電極金屬鍍覆層構(gòu)成，上述第一襯底和上述第二襯底的接合通過設(shè)置于與上述第一襯底的一主表面中的上述配線部所露出的區(qū)域不同的區(qū)域的接合金屬鍍覆層的陽極接合而形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的次載具，其特征在于，在上述第一襯底的主表面中，上述接合金屬鍍覆層與上述配線部電學(xué)地分 離且留有間隙相鄰配置，而且在上述第一襯底的外周部延伸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的次載具，其特征在于，在上述第一襯底的主表面中，上述接合金屬鍍覆層設(shè)置成不與上述配線部 的任一重疊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的次載具，其特征在于，上述第二襯底由貼合了玻璃板和硅板的層疊村底構(gòu)成，以設(shè)置在上述第一 襯底上的光學(xué)元件搭載部位于設(shè)置在上述層疊襯底上的貫通孔的內(nèi)部的方式 進(jìn)行對位，上述第一襯底的玻璃板和上述第二襯底接合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的次載具，其特征在于，在形成有構(gòu)成上述配線部的電極金屬鍍覆層的第 一襯底的相反側(cè)的面上 形成下面電極金屬鍍覆層，上述電極金屬鍍覆層和上述下面電極金屬鍍覆層借 助于通孔電連接。
6. 才艮據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的次載具，其特征在于，在形成有構(gòu)成上述配線部的電極金屬鍍覆層的第 一襯底的相反側(cè)的面上 形成下面電極金屬鍍覆層，上述電極金屬鍍覆層和上述下面電極金屬鍍覆層通 過對上述第 一襯底側(cè)面的金屬鍍覆處理而電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的次載具，其特征在于， 形成于上述第一村底的接合金屬鍍覆層的最表面為從鋁、鈦、鋯、鉿、鴿、鉬、鉻、釩、鎂以及鐵的組中所選擇的至少一種金屬。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的次載具，其特征在于，將上述第一襯底由以碳化硅、氮化硅、氮化鋁以及氮化鋁的至少一種為主 成分的陶瓷材料構(gòu)成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的次載具，其特征在于， 通過在上述第二襯底上面接合使搭載在上述光學(xué)元件搭載部的上述發(fā)光元件透射的部件，而抑制外氣進(jìn)入上述第二村底的貫通孔內(nèi)部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的次載具，其特征在于， 在上述第二襯底的貫通孔的內(nèi)部表面，通過形成樹脂膜或鍍層而形成平坦化的或光滑的曲面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的次載具，其特征在于， 在上述第二襯底的貫通孔的內(nèi)部表面形成有光的反射膜。
12. —種光學(xué)模塊，其特征在于，在根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的次載具的光學(xué)元件搭載部上搭載 了光學(xué)元件。
13. —種次載具的制造方法，其特征在于，包括在以絕緣體為主體的第一襯底的一主表面上具備搭載發(fā)光元件的光學(xué)元 件搭載部，形成由向上述發(fā)光元件的一個(gè)電極端子供電的第一配線部和相鄰上 述第一配線部設(shè)置且向上述發(fā)光元件的另一個(gè)電極端子供電的第二配線部構(gòu) 成的電極金屬鍍覆層的圖案的工序；在成為第二襯底的玻璃單板或貼合了玻璃板和硅板的層疊玻璃襯底上形 成貫通孔的工序；以及在使上述第一襯底的光學(xué)元件搭載部位于上述第二襯底的貫通孔的內(nèi)部 地進(jìn)行了對位的狀態(tài)下，陽極接合上述第 一襯底和上述第二襯底的工序。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的次載具的制造方法，其特征在于， 在上述第二襯底上形成貫通孔的工序中，在形成抗蝕劑掩模的開口部之后，利用噴砂法在第二襯底上形成貫通孔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的次載具的制造方法，其特征在于， 在上述第二襯底上形成貫通孔的工序中，在利用噴砂法形成貫通孔之后，無需去除抗蝕劑掩模就在上述抗蝕劑掩模上形成反射膜，并利用舉離法來在貫 通孔內(nèi)選擇性地形成反射膜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的次載具的制造方法，其特征在于， 在上述第二襯底上形成貫通孔的工序中，在襯底由貼合了玻璃和硅的層疊玻璃襯底構(gòu)成的場合，在形成上述抗蝕劑掩模的開口部之后，利用各向異性濕 蝕刻在硅上形成孔，接著在玻璃表面形成抗蝕劑掩模，并利用蝕刻在玻璃上開 孔，從而在第二襯底上形成貫通孔。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的次載具的制造方法，其特征在于， 在上述第二襯底上形成貫通孔的工序中，在襯底由貼合了玻璃和硅的層疊玻璃襯底構(gòu)成的場合，在形成上述抗蝕劑掩模的開口部之后，利用各向異性濕 蝕刻在硅上形成孔，接著在玻璃表面形成抗蝕劑掩模的開口部，并利用噴砂法 在玻璃上開孔，從而在第二襯底上形成貫通孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種優(yōu)于散熱性，晶片狀的能夠一并形成的光學(xué)元件搭載用次載具。在以絕緣體為主體的第一襯底的一主表面上形成由光學(xué)元件搭載部和配線部構(gòu)成的電極金屬鍍覆層，作為第二襯底在玻璃襯底形成貫通孔，以上述第一襯底的光學(xué)元件搭載部位于上述第二襯底的貫通孔的內(nèi)部的方式進(jìn)行對位，利用陽極接合等的方法來接合第一襯底和第二襯底。
文檔編號(hào)H01L33/60GK101410997SQ20078001147
公開日2009年4月15日 申請日期2007年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月4日
發(fā)明者關(guān)正俊, 坂本英次, 松島直樹, 秦昌平, 竹盛英昭 申請人:日立協(xié)和技術(shù)工程公司