專利名稱：裝載光學(xué)元件用組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝載光學(xué)元件用組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
對于用于裝載光學(xué)元件的組件，有在特開平11-265957號公報(bào)(特許文獻(xiàn)1)中記載的方法，即，以通過沖壓在印刷電路基板上形成凹部的部件作為框體，以在其它印刷電路基板上進(jìn)行通孔、金屬噴鍍處理等的部件作為底板，層疊框體和底板，進(jìn)行熱壓加工以及在還原空氣體中的燒結(jié)并按規(guī)定尺寸切斷層疊體。另外，還有在特開2000-138305號公報(bào)(特許文獻(xiàn)2)中記載的通過注射成型法或遞模成型法形成環(huán)氧樹脂制的框體，通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑接合框體和陶瓷基板的方法。
特開平11-265957號公報(bào)[特許文獻(xiàn)2]特開2000-138305號公報(bào)由于特許文獻(xiàn)1中使用印刷電路基板的方法有燒結(jié)工序，因此存在框體和底板出現(xiàn)表面粗糙、因熱滯而引起金屬噴鍍可靠性低下、以及因熱收縮引起的尺寸偏差等問題。表面粗糙會引起光學(xué)元件和底板的接觸面積低下，光學(xué)元件工作時(shí)產(chǎn)生的大量熱難以良好地散發(fā)，從而出現(xiàn)誤動(dòng)作或熱破壞等問題。燒結(jié)而產(chǎn)生的熱滯不僅會降低金屬噴鍍的可靠性，而且還會因燒結(jié)溫度而熔解掉薄膜軟釬料、鋁等低熔點(diǎn)金屬，因此對組件的構(gòu)成形成制約。
另外，對于特許文獻(xiàn)2中將環(huán)氧樹脂用作框體的方法，由于在框體的制造中采用了成型法，因此必須將模具重新制作成組件的形狀替代的程度，框體完成尺寸的偏差較大。會有因環(huán)氧樹脂和陶瓷基板的熱膨脹差引起的熱應(yīng)力而產(chǎn)生剝離或裂紋的可能性，并且環(huán)氧樹脂自身的耐熱性、熱傳導(dǎo)性也較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供絕緣基板和框體的接合可靠性、散熱特性、表面狀態(tài)、尺寸精度均良好的裝載光學(xué)元件用組件及其制造方法。
本發(fā)明的特征在于，在絕緣基板上裝載有Si制框體。
采用本發(fā)明，能夠提供一種絕緣基板和框體的接合可靠性、散熱特性、表面狀態(tài)、及尺寸精度均為良好的裝載光學(xué)元件用組件及其制造方法。
本發(fā)明為裝載光學(xué)元件用組件及其制造方法，能夠?qū)崿F(xiàn)提高絕緣基板和框體的接合可靠性、散熱特性、表面狀態(tài)、及尺寸精度。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的僅從單面實(shí)施Si制框體的形成的組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的通過側(cè)面金屬噴鍍確保絕緣基板的正反面導(dǎo)通的組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖6為表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的絕緣基板的加工工序的圖。
圖7為表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的Si制框體的加工工序的圖。
圖8為表示形成貫通孔的Si基板和帶有通孔的陶瓷基板接合以后的工序的圖。
圖9為裝有發(fā)光二極管、光電二極管、熒光體、透鏡的組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖10為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的裝載多個(gè)光學(xué)元件的基板狀態(tài)的組件結(jié)構(gòu)圖。
符號說明1，1′，1″，1Si制的框體，2絕緣基板，3a，3b輸入輸出端子，4a，5b輸入輸出焊盤，5薄膜，6，9薄膜軟釬料，7通孔，8側(cè)面金屬噴鍍，10熱氧化膜，10SiC基板，11′帶有通孔的SiC基板，12Si基板，12′形成貫通孔的Si基板，13形成貫通孔的Si基板下面的金屬噴鍍，14發(fā)光二極管，15光電二極管，16螢光體，17透鏡，18基板狀態(tài)的組件。
具體實(shí)施例方式
裝有發(fā)光二極管、激光二極管等發(fā)熱光學(xué)元件的組件必須抑制因光學(xué)元件溫度上升而引起的特性退化。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，對以裝有發(fā)熱光學(xué)元件為前提的組件的結(jié)構(gòu)以及制造方法進(jìn)行了說明。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，通過做成在絕緣基板上放置并接合Si制框體的結(jié)構(gòu)，成為接合可靠性、散熱特性、表面狀態(tài)以及尺寸精度良好，且可以實(shí)現(xiàn)膜構(gòu)成的多樣化的組件。
實(shí)施例1下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1(a)為示意地表示本實(shí)施方式的組件的剖面圖，圖1(b)為俯視圖。
如圖1(a)和1(b)所示，裝載光學(xué)元件用組件成為在絕緣基板2上放置Si制框體1，所述Si制框體是從正反面實(shí)施濕式蝕刻形成的。即，將Si制框體1裝載在裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板2上。在絕緣基板2的上面形成輸入輸出端子3a以及輸入輸出端子3b，在絕緣基板2的下面形成輸入輸出焊盤4a以及輸入輸出焊盤4b。這些經(jīng)通孔7而電連接。輸入輸出端子3a和輸入輸出焊盤4a通過通孔7電連接，輸入輸出端子3b以及輸入輸焊盤4b通過通孔7電連接。
這里，通過以低于本組件中內(nèi)置的薄膜軟釬料6的熔點(diǎn)的溫度進(jìn)行Si制框體1和絕緣基板2的接合，也可以形成薄膜軟釬料6。
在利用實(shí)施了鏡面加工(ミラ一加工)的表面狀態(tài)為平滑的SiC、AlN、鋁等陶瓷基板作為絕緣基板的情況下，在絕緣基板2上形成的輸入輸出端子3a、輸入輸出端子3b、輸入輸出焊盤4a、輸入輸出焊盤4b、薄膜軟釬料6可以形成高精度的圖案。
Si制框體1通過在結(jié)晶面(100)的Si基板上從正反面實(shí)施濕式蝕刻形成，斜面的結(jié)晶面與(111)面，即與平坦面所成的角在結(jié)晶學(xué)上為54.74°。斜面的表面狀態(tài)為Ra＝0.02～0.06μm，因此與燒結(jié)體(Ra＝0.2μm)相比特別平滑。并且，在該斜面上通過掩模蒸鍍等形成Al薄膜5，能夠提高光的反射特性。作為該情形下的薄膜，不僅是Al，Au、Ag等也是有效的。由于在斜面上形成Al薄膜5后接合Si制框體1和絕緣基板2，因此斜面的Al薄膜5不會與絕緣基板2接觸。
在圖1(a)以及2(b)的結(jié)構(gòu)中，雖然利用熔點(diǎn)比本組件中內(nèi)置的薄膜軟釬料6的熔點(diǎn)低的薄膜軟釬料9來實(shí)施Si制框體1與絕緣基板2的接合，但代替薄膜軟釬料9，也可以使用由薄膜Au實(shí)現(xiàn)的固相接合，或者通過玻璃、樹脂、釬料劑等粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)的粘結(jié)接合等。
下面，利用圖6、圖7、圖8對組件制造方法的實(shí)施例進(jìn)行說明。
首先，利用圖6說明絕緣基板的加工工序。
(1)準(zhǔn)備實(shí)施鏡面加工的SiC基板11。
(2)在SiC基板11上形成通孔7，對通孔內(nèi)實(shí)施金屬噴鍍處理。
(3)在帶有通孔的SiC基板11′的上面形成輸入輸出端子3a、3b，在下面形成輸入輸出焊盤4a、4b。
(4)在帶有通孔的SiC基板11′的上面形成用以與Si基板接合的薄膜軟釬料9以及內(nèi)置于組件中的薄膜軟釬料6。此處，作為薄膜軟釬料9也可以使用熔點(diǎn)溫度低于薄膜軟釬料6的軟釬料。
利用圖7說明Si制框體的加工工序。
(1)準(zhǔn)備Si基板12。
(2)在Si基板12的正反面上實(shí)施光電加工(ホト加工)后，將Si基板12浸漬在氫氧化鉀水溶液等堿性水溶液中，形成貫通孔。
(3)在形成貫通孔的Si基板12′的下面形成金屬噴鍍13。形成該金屬噴鍍13的目的是用于與薄膜軟釬料9的接合。
(4)根據(jù)需要在形成有貫通孔的Si基板12′的斜面上形成Al等光反射用薄膜5。薄膜的形成也可以利用掩模等僅在斜面內(nèi)形成，也可以從Si基板上面全面地形成。
利用圖8，說明形成有貫通孔的Si基板12′與帶有通孔的SiC基板11′接合以后的工序。
(1)通過薄膜軟釬料9接合帶有通孔的SiC基板11′和形成有貫通孔的Si基板12′。將SiC基板11′和Si基板12′放置在設(shè)定成比薄膜軟釬料9的熔點(diǎn)溫度高出20～50℃的加熱器上，通過從Si基板12′的上方加壓，實(shí)現(xiàn)基板彼此之間的接合。
(2)通過以規(guī)定的外形尺寸切斷接合SiC基板11′和Si基板12′的層疊體，完成在圖1所示的絕緣基板2上放置Si制框體1的結(jié)構(gòu)的組件。
在圖9中，表示了在該組件中裝入發(fā)光二極管14，光電二極管15，熒光體16，透鏡17的一個(gè)實(shí)施例。由發(fā)光二極管14發(fā)出的熱量能夠有效地從SiC制的絕緣基板2散發(fā)出去，并且通過反射特性良好的斜面的Al薄膜5有效地反射發(fā)出的光。
通過以上工序制成的組件與以往使用印刷電路基板的組件、使環(huán)氧樹脂制的框體和陶瓷基板接合的組件相比，具有以下所示的優(yōu)越性。
(1)因?yàn)榭蝮w的Si的熱膨脹系數(shù)為3.5×10-6/K、絕緣基板的SiC的熱膨脹系數(shù)為3.2×10-6/K大致相等，所以對于熱滯的接合可靠性極為良好。因此不僅能夠容易地制造出如圖1所示的裝有1～2個(gè)光學(xué)元件的小組件，而且還容易能夠制造出如圖10所示的同時(shí)裝有數(shù)百～數(shù)千個(gè)光學(xué)元件的基板狀態(tài)的組件。
(2)由于SiC的熱傳導(dǎo)是300W/m·K、Si的熱傳導(dǎo)是145/m·K均為良好，因此可以容易地散發(fā)出由光學(xué)元件產(chǎn)生的熱量，并且能夠容易地抑止因光學(xué)元件的溫度上升而引起的特性退化。
(3)由于SiC基板和Si基板都是在基板狀態(tài)下制造的，因此能夠原樣地應(yīng)用采用光學(xué)蝕刻技術(shù)(ホトリソグラフイ-)等半導(dǎo)體處理，從而能夠制造上比較經(jīng)濟(jì)。另外，由于沒有燒結(jié)等產(chǎn)生熱收縮的工序，因此，成品的尺寸精度良好。
實(shí)施例2圖2(a)為示意地表示實(shí)施方式的組件的剖視圖，圖2(b)為俯視圖。
本實(shí)施例是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1中的組件的小型化的例子，通過在形成如圖7所示的作為框體的Si基板12′后，追加實(shí)施濕式蝕刻，也就是，從正反面實(shí)施濕式蝕刻以形成Si制框體1′，將由54.74°斜面彼此形成的角度只減少所希望的量而形成。
實(shí)施例3圖3(a)為示意地表示實(shí)施方式的組件的剖面圖，圖3(b)為俯視圖。
本實(shí)施例是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)實(shí)施例2中的組件的小型化的例子，在形成圖7所示的作為框體的Si基板12′后，進(jìn)行比實(shí)施例2更大的追加實(shí)施的濕式蝕刻的量，通過完全減去由54.74°斜面彼此形成的角度而形成。另外，本結(jié)構(gòu)也可通過在Si基板上實(shí)施干式蝕刻而形成貫通孔來制造。從正反面實(shí)施濕式蝕刻或?qū)嵤└墒轿g刻來形成Si制框體1″。
實(shí)施例4圖4(a)為示意地表示實(shí)施方式的組件的剖面圖，圖4(b)為俯視圖。
本實(shí)施例是在圖7所示的作為框體的Si基板12′的形成工序中，僅從單面實(shí)施光電加工的例子。雖然與實(shí)施例1的組件相比尺寸變大，但是，由于形成Al薄膜5的斜面的區(qū)域變寬，因此反射效率更加良好。Si制框體1是僅從正面實(shí)施濕式蝕刻而形成的。
實(shí)施例5圖5(a)為示意地表示實(shí)施方式的組件的剖面圖，圖5(b)為俯視圖。
與實(shí)施例4記載的組件相比，本實(shí)施例代替形成通孔，通過側(cè)面金屬噴鍍來確保SiC基板的正反面的導(dǎo)通。在確保正反面導(dǎo)通中應(yīng)用側(cè)面金屬噴鍍的方法也可適用于實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3。
權(quán)利要求
1.一種裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于，在絕緣基板上裝載有Si制框體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于所述Si制框體具有通過濕式蝕刻或干式蝕刻形成的貫通孔結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于所述裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板為陶瓷基板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于所述Si制框體和所述裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板的接合結(jié)構(gòu)為由薄膜軟釬料實(shí)現(xiàn)的接合結(jié)構(gòu)、由薄膜Au實(shí)現(xiàn)的固相接合結(jié)構(gòu)或由粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)的粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于通過對通孔進(jìn)行的金屬噴鍍處理形成輸入輸出端子和輸入輸出焊盤的電連接結(jié)構(gòu)，其中，所述輸入輸出端子形成在所述裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板的上面，所述輸入輸出焊盤形成在絕緣基板的下面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于通過側(cè)面金屬噴鍍形成輸入輸出端子和輸入輸出焊盤的電連接結(jié)構(gòu)，其中，所述輸入輸出端子形成在所述裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板上面，所述輸入輸出焊盤形成于絕緣基板的下面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于所述裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板為多層配線基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于在所述Si制框體上形成斜面，并在該斜面上形成提高光反射特性的薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于作為所述Si制框體，采用通過從正面起進(jìn)行濕式蝕刻而形成貫通孔的Si制框體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于作為所述Si制框體，采用通過從正反面起進(jìn)行濕式蝕刻而形成貫通孔的Si制框體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于作為所述Si制框體，采用通過干式蝕刻形成貫通孔的Si制框體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載光學(xué)元件用組件，其特征在于在所述Si制框體上形成有氧化膜。
13.一種裝載光學(xué)元件用組件的制造方法，該裝載光學(xué)元件用組件用于裝載光學(xué)元件，其特征在于在所述裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板上，接合Si制框體。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板和框體的接合可靠性、散熱特性、表面狀態(tài)、及尺寸精度均為良好的裝載光學(xué)元件用組件及其制造方法。本發(fā)明的裝載光學(xué)元件用組件的特征在于，在裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板上裝載有Si制框體?；蛘撸涮卣髟谟?，在裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板上裝載的框體為Si制的?；蛘撸景l(fā)明的裝載光學(xué)元件用組件的制造方法的特征在于，在裝載光學(xué)元件用組件的絕緣基板上裝載有Si制框體。
文檔編號H01L23/02GK1630069SQ20041010136
公開日2005年6月22日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者竹盛英昭, 東山賢史, 廣瀨一弘 申請人:株式會社日立制作所