[发明专利]制造光学元件和半导体元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造例如光学元件和半导体元件等成形元件的阵列的方法。

背景技术

当前用多种方法制造其至少一个尺度小于几毫米的光学元件(即，无机材料或者有机材料的成形体，并且带有沿着至少一个平面的小平面，该成形体反射、折射和吸收光和/或导热)和半导体元件。这些方法包括：模制；研磨单独的元件；由溶胶-凝胶铸造光学元件，然后烧结；微复制；以及使用表面张力或收缩形成所需形状的方法。在这些方法中，仅有研磨法可以由难熔材料或者结晶材料产生精确的形状。然而，对于制造大量的光学元件，研磨法是最慢且最昂贵的方法之一，对于具有高导热率的陶瓷例如金刚石、碳化硅和蓝宝石等尤其是如此。另外，单独研磨的成形元件必须单独地处理，这是比较难的。

发明内容

本申请公开由工件制造成形元件的方法，其中，对所述工件进行研磨，以至少部分地形成限定成形元件阵列的沟道。用图案化磨料将所述沟道的表面抛光达到光学质量。

附图说明

图1a和图1b是图案化磨料的代表性实施例的透视图。

图2a至图2d是示出制造成形元件的方法的第一实施例的剖视图。

图3a至图3f是示出制造成形元件的方法的第二实施例的剖视图。

图4a至图4c是示出制造成形元件的方法的第三实施例的剖视图。

图5和图6是示出所形成的沟道的示意图。

图7a至图7c是示出制造光学元件阵列的代表性方法的剖视图。

图8a至图8d是示出制造LED管芯阵列并将其安装在光学元件上的代表性方法的剖视图。

图9和图10是示出将光学元件粘结到LED管芯上的代表性实施例的剖视图。

具体实施方式

图1a和图1b示出用于研磨基底材料以形成单独的光学元件和/或半导体元件的阵列的图案化磨料10、30的代表性实施例。本文中所用的研磨可以包括同时研磨和抛光基底材料，但是，抛光也可以作为分离的步骤进行。另外，本文中所用的关于元件或成形元件的“单独的”和“单独化的(singulated)”是指，元件是可识别的单元，但是不必一定与其它元件分离。同样，  “单独化(singulating)”是指形成可识别的单元，这些单元不必一定彼此分离。如图所示，图案化磨料10、30包括工作表面12、32和背衬14、34。工作表面12、32包含突起部16、36，颗粒18、38以及粘结剂20、40。

通过将分散在粘结剂20、40中的颗粒18、38的组合物施加到背衬14、34上，形成图案化磨料10、30。背衬14、34可以包含诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、布、纸、非织造物、金属箔、玻璃纤维、及其组合之类的材料。粘结剂20、40充当用于分散颗粒18、38的介质，并且还可以将组合物粘结到背衬14、34上。通过模制组合物，将图案化磨料10、30形成为精确的三维形状。

典型的模制操作涉及在模具中成形组合物或者树脂，随后用诸如紫外光、电子、X射线或者热能之类的能量源进行固化。或者，可以在塑料态下成形组合物，并且固化所述组合物以形成所需的形状。例如，可以采用模制工具模制填充有颗粒的酚醛类粘结剂，并且用辐射或热进行固化。有意义的是，图案化磨料10、30可以制成精确的规格。

由3M公司制造的Trizact^TM磨料是图案化磨料的例子。合适的图案化磨料包含磨料颗粒和粘结剂。粘结剂材料由聚合物、金属或者陶瓷制成。一些例子包括聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯改性的聚氨酯、丙烯酸酯改性的环氧树脂、单官能和多官能的丙烯酸酯、酚醛树脂、电铸镍和玻璃类材料。

颗粒18、38的平均粒径为约0.5μm至约20μm，或者，在一些实施例中，为约1.5μm至约10μm。颗粒18、38可以包括熔融氧化铝(包括棕色氧化铝、热处理过的氧化铝和白色氧化铝)、陶瓷氧化铝、绿色碳化硅、碳化硅、二氧化硅、氧化铬、熔融的氧化铝：氧化锆、金刚石、氧化铁、二氧化铈、立方氮化硼、碳化硼、石榴石及其组合。另外可以包含例如处理助剂等其它的辅助剂以改变并改善研磨性能。

颗粒18、38可以直接混合到粘结剂中，或者，它们可以在混合到粘结剂之前首先形成磨料聚集体。为了形成磨料聚集体，将颗粒粘结在例如二氧化硅或者硅酸盐玻璃等玻璃类材料中，以改善切削性能。然后，将磨料聚集体混合到粘结剂中。