JP2005129814A

JP2005129814A - 半導体装置の製造装置

Info

Publication number: JP2005129814A
Application number: JP2003365427A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Yamaguchi; 友孝山口
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: JP4299631B2

Abstract

【課題】レンズ付き金属キャップとＬＤ付きステム等を調芯後、両者を接合して半導体装置を製造する際、生産効率が高く、安価で、軽量化等が可能な製造装置を提供する。
【解決手段】一点を中心にして水平面内を回転するインデックステーブル８６と、インデックステーブル８６上に２つの部品の一方の部品を固定する固定手段と、インデックステーブル８６の上方で２つの部品の他方の部品を把持する把持手段と、インデックステーブル８６が所定の角度回転したときに、前記把持手段に連結され、前記他方の部品を前記一方の部品に対して相対的に移動させる駆動系２９ａと、前記把持手段によって把持され、駆動系２９ａによって移動する前記他方の部品と、インデックステーブル８６上に前記固定手段によって固定された前記一方の部品とを調芯する調芯手段である画像カメラ４３と、調芯手段によって調芯された２つの部品の接合手段である溶接機４５とを備える製造装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置の製造装置に関し、特に、レンズ付き金属キャップとレーザダイオード（以下「ＬＤ」と略称する）付きステムとを調芯した後接合し、半導体装置を製造する装置に関する。

図１（ｂ）に示すようなＬＤ４を備えたステム１に、図１（ａ）に示すようなレンズ付きキャップ２を溶接して封止することにより、図１（ｃ）に示すような半導体装置３を生産するための装置のうち、製品としての半導体装置を自動で供給、収納する自動機においては、その生産効率の向上を図るため、インデックステーブルを用いた装置が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

この従来の半導体装置の製造装置は、図２に示すように、インデックステーブル６の周囲に、ステム供給／製品収納部８１と、キャップ供給部８２と、溶接機８３等を配置し、インデックステーブル６の矢印方向への回転により、順次、各工程を連続して実施し、効率化を図った構成となっている。

この半導体装置の製造装置の動作について説明すると、まず、キャリアローダ７によってキャリア８ａがステム供給／製品収納部８１に搬送され、ステム供給ハンド９によってステム１０が下電極１１ａのステムガイド１２に供給される。尚、ステムガイド１２には、ステム１０の位置決めを行うための位置決め機構が付設されている。

インデックステーブル６上には、下電極１１ａと同様に、ステムガイド１２を備えた下電極１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆが同心円上に等間隔に配置され、順次インデックステーブル６が回転する毎に、現在の下電極１１ａの位置でステム１０が供給される。また、下電極１１ａ〜１１ｆは、各々、溶接機８３の図示しない溶接電源に接続されている。

次に、現在の下電極１１ｄの位置で、キャップ供給部８２より供給されたキャップ１３が、リニアフィーダ１４上のレール１５を通ってセパレート１６へ運ばれ、キャップローダ１７によってステム１０上へ供給される。また、キャップ１３の供給後、溶接機８３の上電極１８が下降し、下電極１１ａ〜１１ｆとの間で電荷が導通することにより、キャップ１３とステム１０との間が導通し、キャップ１３とステム１０が溶接される。

次に、現在の下電極１１ｆの位置より、封止済みの半導体装置１９が、ステム排出ハンド２０によって下電極１１ｆからキャリア８ｂへ収納され、キャリア８ｂは、順次、キャリアアンローダ２１へ収納される。但し、この製造装置は、レンズが備えられていないキャップを封入する装置であるため、調芯用のアライメント機構は配置されていない。

次に、従来の半導体装置の製造装置の他の例として、調芯用のアライメント機構を備えた装置について図３を参照しながら説明する。

この装置は、一軸動作による封入装置であって、封入動作として、まず、図１に示したレンズ付きキャップ２と、ＬＤ搭載済みステム１を各々アライメントステージ６５へセットし、次に、一軸スライドによって、アライメントステージ６５を矢印方向にアライメント部８４へ移動させる。次に、アライメント部８４のビジコンカメラ６６によって、キャップ２の球レンズ５の中心とＬＤ４の発光中心とが一点に合うように調芯し、最後に、封入ユニット８５によって、上電極６７から下電極６８へ電流を流してキャップ２とステム１を溶接する。

次に、溶接前製品のセット、及びアライメント駆動について、図４を参照しながら説明する。まず、キャップホルダ６９とステムホルダ７０へ各々レンズ付きキャップ２とステム１をセットする。次に、キャップホルダ６９とステムホルダ７０をアライメントステージ６５へセットする。次に、図３に示したように、ビジコンカメラ６６で球レンズ５の表面とＬＤ４の発光面の中心を見ながら、双方の中心が一致するように、モータ７１、７２によってＸ、Ｙ軸を駆動して調整する。尚、ここでは、ＬＤ搭載済みステム１が移動し、キャップ２は固定されている。その後、電磁ブレーキによって、モータ７１、７２で位置を保持しながら、アライメントステージ６５を封入ユニット部８５（図３参照）へ移動させて封入する。

特開昭６３−２３７４４８号公報

図１に示した半導体装置３を製造するため、上記特許文献１に開示された図２の半導体装置の製造装置のインデックステーブル６上に、図３及び図４に示した調芯用アライメントユニットを配置しようとすると、モータ７１、７２がＸ、Ｙ軸水平面上に配置されるため、回転するインデックステーブル６上に、配線または配管等を施さなければならず、そのためには、スリップリング等、外部との継ぎ目機構が必要となる。しかしながら、継ぎ目機構の寿命が短いため、継ぎ目機構に不具合が発生する度に、整備または交換を余儀なくされ、生産効率が低下するという問題がある。

また、第２の問題点として、調芯及び溶接を行うため、インデックステーブル６上に、複数の駆動系または電極を設置する必要があり、装置が高価になるとともに、自重が増加してインデックステーブル６を駆動させる駆動系の負荷が大きくなり、インデックステーブル６の停止位置の精度がばらつくことが挙げられる。

そこで、本発明は、上記従来の半導体装置の製造装置における問題点に鑑みてなされたものであって、レンズ付き金属キャップとＬＤ付きステム等を調芯した後、接合して半導体装置を製造するにあたって、生産効率が高く、安価で、軽量化が可能で、装置の性能及び信頼性の高い半導体装置の製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、２つの部品を調芯した後、両部品を接合することによって製造される半導体装置を製造するための装置であって、一点を中心にして水平面内を回転するインデックステーブルと、該インデックステーブル上に前記２つの部品の一方の部品を固定する固定手段と、前記インデックステーブルの上方で前記２つの部品の他方の部品を把持する把持手段と、前記インデックステーブルが所定の角度回転したときに、前記把持手段に連結され、該他方の部品を前記一方の部品に対して相対的に移動させる駆動手段と、前記把持手段によって把持され、前記駆動手段によって移動する前記他方の部品と、前記インデックステーブル上に固定手段によって固定された前記一方の部品とを調芯する調芯手段と、該調芯手段によって調芯された前記２つの部品を接合する接合手段とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、インデックステーブルが所定の角度回転したときに、駆動手段を把持手段に連結し、他方の部品をインデックステーブルの外部から間接的に移動させ、一方の部品との調芯を行った後、接合することができるため、回転するインデックステーブル上に、配線または配管等を施す必要がなく、スリップリング等、外部との継ぎ目機構も不要となるため、半導体装置を製造するにあたって、生産効率が高く、軽減化と低価格化を図ることができ装置性能及び信頼性を向上させることができる。

前記駆動手段は、前記インデックステーブルが所定の角度回転したときに、該インデックステーブルの外部から前記把持手段に連結されるように構成することができる。これによって、簡易な構成により、前記特徴を備えた半導体装置の製造装置を構成することができる。

前記２つの部品を調芯した後、前記把持手段の位置を一時的に固定する係止手段を備えることを特徴とする。これによって、２つの部品を調芯した後接合するまでの間に、他方の部品をより強固に保持することができ、より精度が高く、高品質の半導体装置を製造することができる。また、前記一方の部品は、レンズ付きキャップであってもよく、前記他方の部品は、レーザダイオードを搭載したステムとすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、レンズ付き金属キャップとＬＤ付きステム等を調芯した後接合して半導体装置を製造するにあたって、生産効率が高く、安価で、軽量化が可能で、装置の性能及び信頼性の高い半導体装置の製造装置を提供することができる。

次に、本発明にかかる半導体装置の製造装置の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる製造装置によって、図１に示した半導体装置３を製造する場合を例にとって説明する。

図５に示すように、本発明にかかる製造装置は、大別して、一点を中心にして水平面内を矢印方向に回転するインデックステーブル８６と、インデックステーブル８６上に配置された６つのアライメントユニット３７と、爪開閉機構４１、４９と、溶接機４５と、画像カメラ４３と、画像処理装置４４と、ステム１及びキャップ２の供給装置、半導体装置３の回収装置等で構成される。

図７のキャップホルダ２２は、レンズ付きキャップ２を球レンズ５が下向きになるように保持する。また、保持爪２３ａ及び保持爪２３ｂは、ＬＤ４が下向きになるようにステム１を保持する。後述するＬＤ４と球レンズ５との位置合わせを行うため、ステム１を保持したまま保持爪２３ａと保持爪２３ｂが同時に移動する。ここでは、キャップホルダ２２の位置が固定されているため、球レンズ５の位置は固定されている。また、キャップホルダ２２には、レンズ付きキャップ２の保持位置から縦方向へ断面が円形の貫通穴８７が穿設され、この貫通穴８７は、後述する画像撮り込みの際に機能を発揮する。

図７において、一点鎖線は、ねじ穴の中心線を示し、ねじ穴に螺合するセットビスによって各部品が接合されている。ガイド２６ａ、２６ｂは、保持爪２３ａ、２３ｂを間接的に駆動する。保持爪２３ａ、２３ｂは、各々ガイド７７ａ、７７ｂに接合され、さらに、ガイド７７ａ、７７ｂは、ベース２４に接合され、さらに、ベース２４は、Ｘ、Ｙ方向に移動可能なガイド２６ａ、２６ｂ上に接合されている。

図６に示すように、、保持爪２３ａ、２３ｂは、図中に示すＸ−Ｙ方向に移動する。保持爪２３ａ、２３ｂは、ベース２４に搭載され、ベース２４は、ブラケット２５ａ、２５ｂが各々ＸとＹ方向に移動することにより、ガイド２６ａ、２６ｂ（図７参照）によって移動する。ブラケット２５ａ、２５ｂは、ねじ機構の軸２７、２７ｂが回転することによって、各々ＸとＹ方向に移動する。この軸２７ａ、２７ｂは、付設する歯車２８ａ、２８ｂを介して外部の駆動系によって回転する。

次に、外部駆動系について、図８を参照しながら説明する。アライメントユニットの下方に駆動系が付設されている。駆動系２９ａ、２９ｂは、各々スライダ３２ａ、３２ｂに付設され、駆動系２９ａ、２９ｂを上下させる駆動系３０ａ、３０ｂが下方に設けられる。駆動系２９ａ、２９ｂには、回転軸として各々軸３１ａ、３１ｂが取り付けられ、その先端部には、歯車３３ａ、３３ｂが設けられる。

このような構成により、駆動系２９ａ、２９ｂは、駆動系３０ａ、３０ｂにより上昇し、その先端部の歯車３３ａ、３３ｂが前述の歯車２８ａ、２８ｂに噛み合う。駆動系２９ａ、２９ｂによって歯車３３ａ、３３ｂが回転することによって、その動力が歯車２８ａ、２８ｂに伝達され、前述したように、最終的にステム１が保持爪２３ａ、２３ｂとともに移動し、ＬＤ４と球レンズ５の位置合わせが行われる。また、軸２７の回転軸ピッチ、及び、歯車２８、３３の歯ピッチを細分化することにより、高精度（ミクロン単位）の位置合わせが可能となる。

次に、上記構成を有する半導体装置の製造装置による図１に示した半導体装置３の製造方法について、図５を中心に参照しながら説明する。

まず、キャップローダ３４からレンズ付きキャップ２が搭載されたトレイ３５ａが切り出され、搬送ヘッド３６によって吸着されたレンズ付きキャップ２がアライメントユニット３７ａへ供給される。トレイ３５ａは、最終的にキャップアンローダ５３へ収納される。

次に、ステムローダ３８からステム１が搭載されたトレイ３５ｂが切り出され、搬送ヘッド３９によって吸着されたステム１が、一旦、回転ヘッド４０に受け渡され、アライメントユニット３７ｂの位置で、ステム１がレンズ付きキャップ２の上に供給される。トレイ３５ｂは、最終的にステムアンローダ５４へ収納される。このとき、前述の保持爪２３ａ、２３ｂ（図７参照）は、爪開閉機構４１によって開かれ、ステム１の供給後、閉ざされる。

ここで、保持爪２３ａ、２３ｂの開閉方法について説明する。図９に示すように、保持爪２３ａ、２３ｂには、各々長穴７３ａ、７３ｂが穿設されている。また、図１０に示すように、長穴７３ａ、７３ｂを有する保持爪２３ａ、２３ｂの上方に爪開閉機構４１が配置されている。爪開閉機構４１には、保持爪２３ａ、２３ｂを開閉するための開閉ピン７６ａ、７６ｂが設けられ、これら開閉ピン７６ａ、７６ｂは、駆動系７４の駆動軸７５が上下動することによってガイド７８ａ、７８ｂを介して上下動する。さらに、開閉ピン７６ａ、７６ｂは、テーパ状に形成され、図１１に示すように、開閉ピン７６ａ、７６ｂが各々長穴７３ａ、７３ｂに挿入されることによって保持爪２３ａ、２３ｂが開き、図１０に示すように、開閉ピン７６ａ、７６ｂが長穴７３ａ、７３ｂから抜けることによって保持爪２３ａ、２３ｂが閉じる。

次に、図５において、アライメントユニット３７ｃの位置で、ＬＤ４と球レンズ５との位置合わせを行う。位置合わせの基準は、通電ヘッド４２をステム１に接触させ、発光させたＬＤ４と球レンズ５の外形中心を用い、アライメントユニット３７ｃの下方に付設された画像カメラ４３によってその画像を撮り込み、画像処理装置４４によって相対位置データを解析する。

次に、前述の駆動系２９ａ、２９ｂがアライメントユニット３７ｃへ上昇し、前述の方法によって先の相対位置データを基に位置合わせを行う。

次に、アライメントユニット３７ｄの位置でレンズ付きキャップ２とステム１との封止（溶接）を行う。図１２に示すように、溶接機４５には、上電極４６と下電極４７が設けられ、上電極４６と下電極４７は各々鉛直方向に移動する。

次に、図１３に示すように、上電極４６と下電極４７が各々鉛直方向へ移動することによって、上電極４６がステム１に上方から接触し、また、下電極４７がキャップホルダ２２に下方から接触して溶接機４５からの電流で抵抗溶接され、レンズ付きキャップ２とステム１が封止される。

次に、図５において、アライメントユニット３７ｅの位置で、先述のＬＤ４と球レンズ５の位置合わせのために移動させた保持爪２３ａ、２３ｂを任意の原点に戻す。この動作は、先に移動させた移動データと原点確認センサ（図示せず）を用い、先述のＬＤ４と球レンズ５の位置合わせと同様の方法で行う。

次に、アライメントユニット３７ｆの位置で、完成した半導体装置３を収納する。まず、製品ローダ４８からトレイ３５ｃが切り出される。次に、爪開閉機構４９よって保持爪２３ａ、２３ｂ（図７参照）が開かれ、回転ヘッド５０に吸着保持された半導体装置３が搬送ヘッド５１に受け渡される。このとき、爪開閉機構４９による保持爪２３ａ、２３ｂの開閉方法は、先述した爪開閉機構４１の保持爪２３ａ、２３ｂ開閉方法と同様である。次に、搬送ヘッド５１からトレイ３５ｃに半導体装置３が収納され、最後に、トレイ３５ｃは、製品アンローダ５２に収納される。

次に、上記実施の形態において、図７に示した保持爪２３ａ、２３ｂを駆動する軸２７ａ、２７ｂ（図４参照）にストッパを付設した構成について、図１４及び図１５を参照しながら説明する。

ＬＤ４と球レンズ５との位置合わせ後、その駆動軸にストッパ５５を付設しているため、半導体製品３を封止するまでの間に、半導体製品３をより強固に保持することができる。尚、このストッパ５５の動作も外部駆動系で制御することができる。

ストッパ５５ａ、５５ｂは、各々軸５６ａ、５６ｂの先端に設けられ、アライメントユニット３７に固定されたブラケット５７ａ、５７ｂに付設される。さらに、軸５６ａ、５６ｂには、ブラケット５８ａ、５８ｂが取り付けられ、長穴５９ａ、５９ｂが穿設されている。また、ブラケット５７ａ、５７ｂと５８ａ、５８ｂの間には、ばね６０ａ、６０ｂが設けられ、ブラケット５７ａ、５７ｂと５８ａ、５８ｂに固定されている。

先端にテーパを有する軸６１が上昇し、長穴５９ａへ軸６１が挿入されることにより、ストッパ５５ａが開き、軸６１が長穴５９ａから抜けることでストッパ５５ａが閉じる。軸６１は、ブラケット６２に付設され、ブラケット６２がスライダ６３を介して駆動系６４により移動することによって、軸６１が上下動する。

本発明にかかる半導体装置の製造装置によって製造する半導体装置を示す図であって、（ａ）は、レンズ付きキャップを示す正面図及び側面図、（ｂ）は、ＬＤ付きステムを示す正面図及び側面図、（ｃ）は半導体装置を示す側面図である。従来の半導体装置製造の一例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。従来の半導体装置製造の他の例を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。従来の調芯用アライメントステージを示す図であって、（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）の一部拡大図である。本発明にかかる半導体装置の製造装置の第１の実施形態を示す全体構成図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である（ｃ）は側面図である。図５に示した半導体装置の製造装置のアライメントユニットを示す平面図である。図６のＡ−Ａ線断面図である。図５に示した半導体装置の製造装置のアライメントユニットの動作説明図である。図５に示した半導体装置の製造装置のアライメントユニットを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図５に示した半導体装置の製造装置の開閉ユニットを示す第１の正面図である。図５に示した半導体装置の製造装置の開閉ユニットを示す第２の正面図である。図５に示した半導体装置の製造装置の封止動作の説明図である。図５に示した半導体装置の製造装置の封止動作の説明図である。本発明にかかる半導体装置の製造装置のアライメントユニットの第２の実施形態を示す平面図である。図１４に示したアライメントユニットの動作説明図である。

符号の説明

１ステム
２レンズ付きキャップ
３半導体製品
４ＬＤ
５球レンズ
６インデックステーブル
７キャリアローダ
８キャリア
９ステム供給ハンド
１０ステム
１１下電極
１２ステムガイド
１３キャップ
１４リニアフィーダ
１５レール
１６セパレート
１７キャップローダ
１８上電極
１９半導体装置
２０ステム排出ハンド
２１キャリアアンローダ
２２キャップホルダ
２３保持爪
２４ベース
２５ブラケット
２６ガイド
２７軸
２８歯車
２９駆動系
３０駆動系
３１軸
３２スライダ
３３歯車
３４キャップローダ
３５トレイ
３６搬送ヘッド
３７アライメントユニット
３８ステムローダ
３９搬送ヘッド
４０回転ヘッド
４１爪開閉機構
４２通電ヘッド
４３画像カメラ
４４画像処理装置
４５溶接機
４６上電極
４７下電極
４８製品ローダ
４９爪開閉機構
５０回転ヘッド
５１搬送ヘッド
５２製品アンローダ
５３キャップアンローダ
５４ステムアンローダ
５５ストッパ
５６軸
５７ブラケット
５８ブラケット
５９長穴
６０ばね
６１軸
６２ブラケット
６３スライダ
６４駆動系
６５アライメントステージ
６６ビジコンカメラ
６７上電極
６８下電極
６９キャップホルダ
７０ステムホルダ
７１モータ（Ｘ軸）
７２モータ（Ｙ軸）
７３長穴
７４駆動系
７５駆動軸
７６開閉ピン
７７ガイド
７８ガイド
８１ステム供給／製品収納部
８２キャップ供給部
８３溶接機
８４アライメント部
８５封入ユニット部
８６インデックステーブル
８７貫通穴

Claims

２つの部品を調芯した後、両部品を接合することによって製造される半導体装置を製造するための装置であって、
一点を中心にして水平面内を回転するインデックステーブルと、
該インデックステーブル上に前記２つの部品の一方の部品を固定する固定手段と、
前記インデックステーブルの上方で前記２つの部品の他方の部品を把持する把持手段と、
前記インデックステーブルが所定の角度回転したときに、前記把持手段に連結され、該他方の部品を前記一方の部品に対して相対的に移動させる駆動手段と、
前記把持手段によって把持され、前記駆動手段によって移動する前記他方の部品と、前記インデックステーブル上に固定手段によって固定された前記一方の部品とを調芯する調芯手段と、
該調芯手段によって調芯された前記２つの部品を接合する接合手段とを備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。
前記駆動手段は、前記インデックステーブルが所定の角度回転したときに、該インデックステーブルの外部から前記把持手段に連結されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
前記２つの部品を調芯した後、前記把持手段の位置を一時的に固定する係止手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造装置。
前記一方の部品は、レンズ付きキャップであって、前記他方の部品は、レーザダイオードを搭載したステムであることを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体装置の製造装置。