NL8303316A

NL8303316A - Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting voor het uitzenden van licht.

Info

Publication number: NL8303316A
Application number: NL8303316A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1983-09-28
Filing date: 1983-09-28
Publication date: 1985-04-16
Also published as: EP0137555A1; US4692208A; JPS6092688A; EP0137555B1; DE3470364D1

Description

. · * ....... i*.

* W

·» PHN 10.785 1 N.V. Philips' Gleeilampenfahrieken te Eindhoven.

Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting voor het uitzenden-------- van licht.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ver-__ vaardigen van een inrichting voor het uitzenden van licht, waarbij qp een drager, die een licht emitterende halfgeleider inrichting draagt, een kap met een vlak, doorzichtig venster geplaatst wordt, welke kap her-5 metisch met de drager verbonden wordt, en welk venster voorzien wordt van een lens. De uitvinding heeft tevens betrekking op een met de werkwijze vervaardigde inrichting voor het uitzenden van licht, bevattende een drager waarop een licht emitterende halfgeleider inrichting is aangebracht, en een op de drager geplaatste, hermetisch daarmee verbonden kap 10 net een van een lens voorzien venster.

Uit het US octrooischrift 3.816.847 is een werkwijze bekend, waarbij op een door een vlakke glasplaat gevormd venster een halfbol-vormige lens bevestigd wordt met behulp van een geschikt hechtmateriaal. Bezwaren van de bekende werkwijze zijn, dat het goed justeren van de 15 lens ten opzichte van de zich in de omhulling bevindende halfgeleider inrichting moeilijk en tijdrovend is en dat aan het hechtmateriaal zeer hoge eisen gesteld moeten worden cm te voor kanen, dat het cp den duur verkleurt of in bechtkracht achteruit gaat.

De uitvinding heeft tot deel een werkwijze aan te geven, die 20 de zekerheid geeft, dat de lens automatisch de juiste plaats ten opzichte van de halfgeleider inrichting inneemt, en waarbij geen hechtmiddel tussen de lens en het venster behoeft te warden aangebracht.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat het venster en de lens gevormd werden door in de kap een doorzichtige 25 plaat aan te brengen, waarvan tenminste een naar de halfgeleider inrichting toegekeerde binnenste laag bestaat uit een materiaal met een hoge brekingsindex, en dat na het verbinden van de kap met de drager op de buitenzijde van de plaat een laag lichtgevoelige lak wordt aangebracht, waarna een deel van de laklaag belicht wordt met door de halfgeleider in-30 richting uitgezonden licht en ontwikkeld wordt, zodat slechts het tegenover de halfgeleider inrichting gelegen, belichte deel achterblijft, welk belichte deel vervolgens verhit wordt tot het snelt en een lakdruppel vormt, waarna de buitenste laag van de plaat en de lakdruppel door middel 83 033 13 ....................... ~............~ ' é ^ % PHN 10.785 2 van een niet-selektieve etsirethode verwijderd worden, zodat tegelijk de tegenover de halfgeleider inrichting gelegen lens en een de lens aragevend vlak venster gevormd worden. Onder een hoge brekingsindex wordt een brekingsindex verstaan, die voor het door de halfgeleider inrichting uitge-5 zonden licht ten minste 1,7 bedraagt. Doordat de lichtgevoelige lak door de halfgeleider inrichting zelf wordt belicht, wordt de lens automatisch gevormd op de plaats, waar het licht van de inrichting uit het venster treedt. Als gevolg van de verhitting smelt de lak, hetgeen in dit verband wil zeggen, dat de lak zodanig vloeibaar wordt of verweekt, dat 10 hij zich als gevolg van de oppervlaktespanning samentrekt tot een ongeveer koepelvormige druppel. Doordat de lens en het venster uit hetzelfde stuk materiaal gevormd zijn, is er voor de verbinding tussen het venster en de lens geen afzonderlijk hechtmiddel nodig.

Een voorkeursvorm van de werkwijze volgens de uitvinding heeft 15 het kenmerk, dat de plaat, waaruit het venster en de lens gevormd worden, aan de naar de buitenzijde van de kap gekeerde zijde, bestaat uit een laag van materiaal met een lagere brekingsindex dan het materiaal van de laag aan de binnenzijde, en dat de etsbewerking tenminste zo lang voortgezet wordt, dat de buitenste laag ter plaatse van de lens geheel ver-20 wijderd wordt. Door de brekingsindex en de dikte van de laag met lage brekingsindex geschikt te kiezen kan men de afmetingen van de lens beïnvloeden. Deze variant van de werkwijze is verwant met een eerder door Aanvraagster voorgestelde werkwijze voor het aanbrengen van een lens op het oppervlak van een niet omhulde halfgeleider laser (NL octrooi-25 aanvrage 8204273, PHN 10.484).

De inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de lens en het venster als één geheel uit een laag materiaal met een hoge brekingsindex gevormd zijn. De halfgeleider inrichting is bij voorkeur een halfgeleider laser.

30 De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin is figuur 1 een doorsnede van een halfgeleider laser in een hermetische omhulling gedurende een eerste fase van de werkwijze volgens de uitvinding, 35 figuur 2 een vergrote weergave van een detail van figuur 1, figuur 3 tot en met 5 weergaven van het met figuur 2 overeenkomende detail gedurende verdere fasen van de werkwijze, en figuur 6 een met figuur 1 overeenkomende doorsnede nadat de w*** λ —t «f? ·» 8 V V -J -J 1 * --- k v « β PHN 10.785 3 werkwijze voltooid is.

De in figuur 1 af geheelde inrichting bevat een metalen drager 1 met een verhoging 3 waarop een licht emitterende halfgeleider inrichting 5, in dit voorbeeld een halfgeleider laser, is aangebracht. Een elektrode 5 van de laser 5 is via de verhoging 3 en een verbindingsdraad 7 verbonden met een eerste aansluitpen 9. De tweede elektrode is via een verbindingsdraad 11 verbonden met een tweede aansluitpen 13. De aansluitpen 13 verloopt via een glazen doorvoer 17 naar de buitenzijde van de drager 1.

Op de drager 1 is een metalen kap 19 geplaatst die hermetisch met de 10 drager verbonden is door middel van een laserverbinding 21. Een hermetische cmhulling van deze soort is bekend uit bijvoorbeeld het ÜS octrooischrift 4.295.152.

De kap 19 heeft tegenover de laser 5 (aan de bovenzijde in figuur 1) een opening die hermetisch is afgesloten door een doorzichtige 15 plaat 23, waardoor licht van de laser kan uittreden. Tijdens de in figuur 1 weergegeven fase van de werkwijze is de plaat 23 aan de buitenzijde (de van de laser 1 afgekeerde zijde) voorzien van een laag lichtgevoelige lak 25. Wanneer de laser 5 een lichtbundel 27 uitzerdt,wordt het onmiddelijk boven de laser gelegen deel van de laklaag 25 belicht.

20 Figuur 2 geeft een vergrote weergave van het onmiddelijk boven de laser 5 gelegen deel van de plaat 23 met de laklaag 25. In figuur 2 is het aktieve deel van de laser 5 met 29 aangegeven. De laklaag 25 bestaat uit een lak die gevoelig is voor het door de laser 5 uitgezonden licht, dat bijvoorbeeld een golflengte van 850 nm heeft. Zulke lak-25 soorten zijn bijvoorbeeld onder de namen Kodak 747 en Solvarist 6000 in de handel verkrijgbaar. Door het belichten wordt de lak minder oplosbaar in de ontwikkelaar.

De plaat 23 bestaat in het weergegeven voorbeeld uit twee lagen, en wel een eerste, aan de.binnenzijde van de omhulling gelegen 30 (naar de laser 5 tcegekeerde) laag 31 van materiaal met een hoge brekingsindex en een tweede, buitenste laag 33 met een lagere brekingsindex.

Het materiaal van de eerste laag 31 heeft een brekingsindex van ten minste 1,7 bij het door de laser 5 uitgezonden licht. Geschokte materialen voor deze laag zijn bijvoorbeeld Y2°3' ^2^3' °^2°3' ^2°3' 35 Yb^, Ga^Qy HfC^, ZnS. Voorts zijn er ook verschillende geschikte glassoorten met een hoge brekingsindex in de handel verkrijgbaar. De . tweede laag bestaat uit materiaal met een lagere brekingsindex zoals bijvoorbeeld SiC^, MgF^ of * e r: r: ’ PHN '10.785 4

De door de laser 5 uitgezonden lichtbundel 27 divergeert in de eerste laag 31 aanzienlijk minder sterk dan in de ruimte tussen de laser en de eerste laag. In de tweede laag 33, waar de brekingsindex lager is, is de divergentie weer groter. Daardoor is de dikte van de 5 buitenste laag 33 in hoge mate bepalend voor de breedte van de bundel 27 ter plaatse van de laklaag 25. De keuze van deze dikte (en uiteraard ook van de brekingsindex) bepaalt dus in hoge mate de zijdelingse uitgestrektheid van het belichte deel 35 van de laklaag 25. Het zal duidelijk zijn, dat de buitenste laag 33 achterwege gelaten kan worden, warneer een 10 vergroting van de breedte van het. belichte deel 35 van de laklaag niet nodig geacht wordt.

Na het belichten wordt de laklaag 25 qp de voorgeschreven wijze ontwikkeld, waarbij het belichte deel 35 achterblijft. De dan ontstane situatie is in figuur 3 weergegeven.

15 Het belichte deel 35 van de lak wordt nu zo ver verhit, dat het smelt. De hiervoor benodigde temperatuur ligt bij de meeste lak-soorten beneden 100° C. Het verhitten kan bijvoorbeeld gebeuren door de gehele inrichting in een oven te plaatsen of door het deel 35 met infrarood licht te bestralen. Bij het smelten gaat het belichte deel 20 over in een lakdruppel 37. De oppervlaktespanning zorgt ervoor, dat het oppervlak van de lakdruppel 37 bol. gaat staan, zoals in figuur 4. te zien is. De vorm en afmetingen van de lakdruppel 37 zijn afhankelijk van de vorm en afmetingen van het belichte deel 35 en worden dus mede bepaald door de dikte van de buitenste laag 33.

25 Nadat de lakdruppel 37 gestold is warden de lakdruppel, de buitenste laag 33 en een deel van de binnenste laag 31 verwijderd door middel van een niet-selektieve etsmethode, waardoor het in figuur 5 getoonde eindresultaat ontstaat. Onder een niet-selektieve etsmethode wordt in dit verband een etsmethode verstaan, die voor de drie materialen van 30 de lagen 25, 33, 31 ongeveer dezelfde etssnelheid heeft, zodat in de laag 31 uiteindelijk een lens 39 ontstaat van ongeveer de vorm. die de lakdruppel 37 had. Een geschikte etsmethode is bijvoorbeeld reactief ionenetsen. Het naast de lens 39 gelegen deel van de laag 31 vormt een vlak venster 41. Uit figuur 5 blijkt duidelijk, dat de lens 39 dank zij 35 de toegepaste werkwijze automatisch precies boven het aktieve deel 29 van de laser 5 gevormd is.

In figuur 6 is de gehele inrichting voor het uitzenden van licht na het beëindigen van de werkwijze nog eens weergegeven in een 8 o 0 ·.> -i * ·> • « EHN 10.785 5 net figuur 1 overeenkcnende doorsnede. Hieruit blijkt, dat tijdens de ets-bewerking nagenoeg geen materiaal van de kap 19 is verwijderd. Dit kan bereikt warden door een etsmethode te kiezen, die weliswaar nagenoeg geen onderscheidt maakt tussen de materialen van de laklaag 25 en de plaat 23, 5 maar het metaal van de kap 19 nagenoeg niet aantast. Ook kan de kap 19 tijdens het etsen door een (niet getekende) laklaag beschermd worden, die de opening in de kap vrijlaat.

10 15 20 25 30 35 Γ·* - --- ^ V r · ; .s ' ’

Claims

1. Werkwijze voor hst vervaardigen van een inrichting voor hst uit zenden van licht, waarbij op een drager (1), die een licht emitterende halfgeleider inrichting (5) draagt, een kap (19) met een vlak, doorzichtig venster geplaatst wordt, welke kap hermetisch'met de drager verbonden 5 wordt, en welk venster voorzien wordt van een lens, met het kenmerk, dat het venster (41) en de lens (39) gevormd worden door in de kap (19) een doorzichtige plaat (23) aan te brengen, waarvan tenminste een naar de halfgeleider inrichting (5) toegekeerde binnenste laag (31) bestaat uit een materiaal met een hoge brekingsindex, en dat na het verbinden van de 10 kap (19) net de drager (1) pp de buitenzijde van de plaat(23) een laag lichtgevoelige lak (25) wordt aangebracht, waarna een deel (35) van de laklaag (25) belicht wordt net door de halfgeleider inrichting (5) uitgezonden licht en ontwikkeld wordt, zodat slechts het tegenover de halfgeleider inrichting (5) gelegen, belichte deel (35) achterblijft, welk 15 belichte deel vervolgens verhit wordt tot het smelt en een lakdruppel (37) vormt, waarna de buitenste laag van de plaat (23) en de lakdruppel (37) door middel van een niet-selektieve etsmethode verwijderd worden, zodat tegelijk de tegenover de halfgeleider inrichting (5) gelegen lens (39) en een de lens omgevend vlak venster (41) gevormd worden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de plaat (23), waaruit het venster (41) en de lens (39) gevormd warden, aan de naar de buitenzijde van de kap (19) gekeerde zijde bestaat .uit een laag (33) van materiaal net een lagere brekingsindex dan het materiaal van de laag (31) aan de binnenzijde, en dat de etsbewerking tenminste zo lang voort-20 gezet wordt, dat de buitenste laag (33) ter plaatse van de lens (39) geheel verwijderd wordt.

3. Inrichting voor het uitzenden van licht, bevattende een drager (1) waarop een licht emitterende halfgeleider inrichting (5) is aangebracht, en een op de drager geplaatste, hermetisch daarmee verbonden 30 kap (19) met een van een lens (39) voorzien venster (41) vervaardigd met de werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de lens (39) en het venster (41) als één geheel uit een laag materiaal (31) met een hoge brekingsindex gevormd zijn.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de half-35 geleider inrichting (5) een halfgeleider laser is. o " n ” 7. 1 3 O U *--· V»

5 W