CN104471455A - 光电元件用安装装置以及安装方法 - Google Patents

Abstract

一种安装装置，将光元件安装于在背面具有光波导的反射镜部的布线基板，构成为具有：安装工作台，其在保持区域支撑布线基板；安装嘴，其保持光元件，并且将该光元件安装于布线基板；光源，其发出经由保持区域透过反射镜部并对反射镜部进行照射的光；拍摄装置，其拍摄反射镜部的光透过图像；以及控制装置，其根据该光透过图像，来决定光元件的安装位置；从而不设置光元件的安装的定位专用的光导入部，而达成高密度安装。

Description

光电元件用安装装置以及安装方法

技术领域

本发明涉及将光学元件安装于基板的安装装置以及安装方法。更详细而言，涉及将光的受光元件、发光元件等适当地安装于构成有光波导的基板的安装装置以及进行适当的安装的安装方法。

背景技术

伴随近年来通信设备中的信息传递速度的高速化，取代以往的利用电信号的传递，使用光的信号传递正在变得广泛。在这样的使用光的信息通信设备中，经由发光元件等变换器而将电信号暂且变换为光，经由光波导而将该光传输至作为另外的变换元件的受光元件，在该受光元件中将该光再次变换为电信号。该光波导主要由透过并传递光的、被称为芯的部分、以及覆盖该芯的周围的、被称为包层的部分构成。

实际上在这样的光信号用的通信设备的制造方法中，由激光二极管等构成的发光元件以沿芯的延伸方向、并且朝向芯的中心部分出射光的方式固定位置，由光电二极管等构成的受光元件以沿着芯的延伸方向、并垂直地且在中心部接受从其中心部出射的光的方式固定位置(参照专利文献1)。此时，受光元件、发光元件各自相对于向芯入射或者从芯出射的光的定位精度与光信号的强度直接相关，因此在将受光元件、发光元件向形成有光波导的基板安装时，安装精度变得重要。此外，在结构上，大多在光波导与受光元件、发光元件之间配置改变光的方向的反射镜，实际上该反射镜与受光元件、发光元件之间的对位成为问题。在专利文献1、2及3中，公开了实现这些受光元件、发光元件与光波导之间的适当的对位的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-017559号公报

专利文献2：日本特开2010-256884号公报

专利文献3：日本特开2010-256885号公报

发明内容

发明要解决的问题

在前面例示的现有技术中，将对位用的光导入光波导，基于该光的出射位置来进行该光波导与元件之间的对位。因此，需要设置用于将该对位用的光导入光波导的导入部。在此，为了应对最近的通信设备的小型高性能化，在将受光元件、发光元件安装于具有光波导的基板时也要求高密度化。但是，由于该导入部的存在，存在妨碍高密度的安装这一课题。

本发明是鉴于以上的状况而完成的，其目的在于提供不设置专用的光导入部而能够进行受光元件、发光元件的定位的安装装置以及安装方法。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明的安装装置是用于将光元件安装于布线基板的装置，所述布线基板在一面侧具有光波导，并且在另一面侧安装所述光元件，所述光波导具有反射镜部，所述安装装置的特征在于，所述安装装置具有：安装工作台，其在保持区域支撑布线基板；安装嘴，其保持光元件，并且将该光元件安装于布线基板；光源，其发出经由安装工作台的保持区域照射反射镜部的光；拍摄装置，其对布线基板中的光元件的安装位置进行拍摄；以及控制单元，其根据通过拍摄装置对经由安装工作台而被光源照射了的反射镜部进行拍摄而得到的图像，来决定光元件的安装位置，由拍摄装置拍摄的图像是经由安装工作台照射布线基板的光透过反射镜部而形成的光透过图像。

此外，优选，在上述的安装装置中，拍摄装置一起拍摄由透过反射镜部的光形成的光透过图像、和由对反射镜部的周围进行照射的光形成的周边图像，而得到图像。另外，优选，保持区域由能够透过光的构件构成。进而，更加优选，在该安装装置中具有反射块，所述反射块使从光源发出的光向如下方向反射：使得从光源发出的光能够透过反射镜部、并且能够通过拍摄装置来拍摄反射镜部的图像的方向。或者，更加优选，所述安装装置还具有光漫射单元，所述光漫射单元使从光源发出的光在到达反射镜部之前成为散射光。

另外，为了解决上述课题，本发明的安装方法是用于将光元件安装于布线基板的方法，所述布线基板在一面具有光波导，并且在另一面安装光元件，所述光波导具有反射镜部，所述安装方法的特征在于，所述安装方法包含：在保持区域将布线基板保持于安装工作台上的工序；利用安装嘴来保持光元件的工序；由光源发出经由安装工作台的保持区域来照射反射镜部的光的工序；通过拍摄装置拍摄光中的透过了反射镜部的光来得到图像的工序；以及根据由拍摄装置得到的图像来决定光元件的安装位置的工序，由拍摄装置得到的图像是经由安装工作台照射布线基板的光透过反射镜部而形成的光透过图像。

发明效果

根据本发明，能够不设置受光元件、发光元件定位专用的光导入部而进行定位操作，容易推进安装形态的高密度化。

附图说明

图1是简略地示出本发明的一实施方式的安装装置中的主要部分结构的图。

图2是用流程表示本发明的一实施方式的安装方法的图。

图3是示出本发明其他的实施方式的安装装置的主要部分的图。

图4是示出本发明另外的实施方式的安装装置的主要部分的图。

图5是示出本发明另外的实施方式的安装装置的主要部分的图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1涉及本发明的一实施方式的安装装置的主要结构，示意性地示出由光电元件构成的芯片安装于具有光波导的基板的状态。在此，首先详述作为本实施方式的安装装置的对象的具有光波导的基板1以及在该基板1安装的芯片2。基板1具有光波导3以及在背面侧固定有该光波导3的柔性布线基板5(下面称为布线基板5。)。

布线基板5具有在厚度方向上贯穿的光路孔5a以及位于表面的布线5b。光波导3在端面具有以预定的角度相对于光的传输方向倾斜、切断该光波导3的芯部而成的反射镜部3a。布线基板5中的光路孔5a配置于通过该反射镜部3a而改变了传输方向的光能够穿过的位置。在本例中，芯片2在与在布线基板5表面形成的布线5b相对的面具有电极2a。即，布线基板5在一面侧具有光波导3，并且在另一面侧安装成为光元件的芯片2，该光波导3具有反射镜部3a。该芯片2以与未图示的受光部或者发光部经过光路孔的信号光的中心对应的方式进行对位，之后被安装。

接着，对上述的安装装置10的一实施方式进行叙述。安装装置10具有安装嘴11、安装头13、基板识别照相机15、安装工作台17以及光源19。安装嘴11作为实际上保持芯片2、实际上将该芯片2向基板1上的预定位置安装的安装单元发挥功能。安装头13支撑该安装嘴11，由未图示的驱动装置使该安装嘴11在与基板2的安装面平行的XY平面内以及垂直于该XY平面的Z方向上移动。

这些安装嘴11以及安装头13能够应用公知的安装装置所使用的安装嘴的各种结构。基板识别照相机15与安装嘴11一起由安装头13支撑。安装嘴11对芯片2的保持释放的操作、安装头13的驱动和芯片2的安装操作以及基板识别照相机15对光路孔5a的拍摄等通过与这些装置连接的控制单元21来执行。

安装工作台17具有在表面以能够吸附的方式保持布线基板5的保持区域17a，该保持区域17a具有能够透过从光源19发出的光的区域。在图1所示的形态中，光源19发出可见光，保持区域17a的整个区域由能够透过可见光的透明构件17b构成。另外，在透明构件17b设有从背面侧贯穿至表面侧的基板吸附孔17c，利用该基板吸附孔17c经由在背面侧配置的未图示的排气路径来吸引布线基板5，布线基板5被吸附保持于保持区域17a。光源19配置于该透明构件17b的背面侧，利用同样在背面侧配置的反射块23来改变可见光的照射方向，从而得到该可见光通过透明构件17b而在表面侧出射的状态。

此外，反射块23被预先设置于与处于保持状态的布线基板5中的光路孔5a的配置相应的位置。根据该结构，从光源19发出的可见光经由反射块23、透明构件17b而到达反射镜部3a，进而透过该反射镜部3a的一部分的可见光经由光路孔5a而由布线基板5的表面侧出射。基板识别照相机15对从该光路孔5a出射的光进行拍摄，控制单元21根据得到的像来求出从光路孔5a出射的可见光在与光轴垂直的平面内的强度中心、或者根据图像来求出反射镜部3a的几何中心。

该可见光的出射光路与通过光波导3、由反射镜部3a向光路孔5a改变了前进方向的光信号的光路一致，因此所求出的强度中心或者几何中心与从该光波导3得到的信号光的强度中心一致。因此，如上所述，芯片2以其元件的中心部与该强度中心一致的方式被安装于布线基板5。通过使用如上所述的安装工作台17来设定芯片2向布线基板5的安装位置的方式，能够不设置在现有技术中成为课题的受光元件、发光元件定位专用的光导入部，而进行芯片2的定位操作。

接下来，对实际上使用该安装装置10的情况下的安装方法进行叙述。图2是用工作流程来示出安装方法中的各工序的图。首先，在步骤S1中，将布线基板5配置于安装工作台17上的预定位置。在接下来的步骤S2中，使光源19发光，而从透明构件17b的下方照射反射镜部3a。此外，该光源19的发光可以不根据安装工序而反复发光、关灭，而始终维持发光状态。之后或者同时，从自芯片2的电极2a形成侧支撑芯片2的芯片供给嘴25向安装嘴11进行芯片2的授受(步骤S3)，由安装嘴11保持芯片2。在授受结束后，在步骤S4中，移动安装头13，而将基板识别照相机15移动到能够拍摄与所保持的芯片2的安装位置相当的光路孔5a的位置。

在移动停止后，在步骤S5中，通过基板识别照相机15拍摄被可见光照射的反射镜部3a的映像。更详细而言，根据透过反射镜部3a的光，来拍摄光透过图像。在步骤S6中，基于得到的反射镜部3a像，利用控制单元21来求出上述的强度中心，然后进行芯片2的安装位置的计算和决定。在步骤S7中，进行安装头13向所决定的安装位置的移动。在安装头13的移动停止后，进行安装嘴11的下降、以及芯片2向布线基板5的表面上预定位置的安装。

接下来，参照附图对本发明另外的实施方式进行说明。此外，在下面用附图示出的实施方式中，对与图1所示的各个结构相同的结构，使用相同的附图标记来表示，并省略此处的说明。在图3中，示出去除了反射块23的实施方式。在该实施方式中，将该光源19配置于从光源19出射的可见光的光轴直接通过反射镜部3a的位置。从该光源19发出的可见光不改变光轴的方向而直接到达反射镜部3a，透过反射镜部3a后贯穿光路孔5a。

在本发明中，如以上所叙述那样，配置光源19以及反射块23，以使得作为照射光的可见光可透过反射镜部3a而形成透过图像。另外，作为拍摄单元的基板识别照相机15以拍摄该透过图像的方式被配置、驱动。基板识别照相机15拍摄该光透过图像。然后，使用该透过图像来求出反射镜部3a的反射面的中心位置、或者求出来自该反射面的光的强度中心，与此相合地进行作为光元件的芯片2的对位。因此，能够不新设置对对位用的光进行特定的光导入部，而进行用于芯片2安装的对位。

在第一实施方式的情况下，根据反射块23的形态、配置等，能够确保超过光源19的可见光的出射范围的照射范围、或者能够变更照射位置。与此相对，在本实施方式中，根据光源19的可见光出射形态，照射范围被唯一地限定，且照射位置也被决定，但是相反，安装工作台17的构造简单化，能够提供更廉价且容易制作的安装装置。

在图4中，从安装工作台17去除了透明构件17b，而在安装工作台17配置供可见光透过的、从作为光源19的配置空间的安装工作台17的背面贯穿至表面的光通过部17d。在本实施方式中，与图2所示的实施方式相同，由于可见光的照射部位限定于该光通过部17d的形成位置，所以相对于布线基板5的适应容易性方面劣于图1的实施方式。但是另一方面，透过构件17c通常由玻璃等较难加工的材料得到，但是在本实施方式的情况下，能够由金属等容易加工的构件构成安装工作台17中的保持区域17a。如该实施方式所示，在本发明中，安装工作台17中的保持区域17a只要至少将作为照射光的可见光引导至反射镜部3a即可。即，只要是照射光经由保持区域17a而照射反射镜部3a的方式即可。

此外，在上述的实施方式中将所使用的光叙述为可见光，但是本发明并不限定于使用该光，根据基板识别照相机15的规格或者其他的安装条件，也能够使用近红外光等各种光等。因此，基板识别照相机只要是根据所使用的照射光、而能够拍摄该照射光透过反射镜部3a所得到的适当的光透过图像的拍摄装置即可。另外，实际上，在通过照射而得到的反射镜部3a的映像中，成为如下像：可见光在与反射镜部对应的部分被遮挡从而衰减，该衰减部分的周围被强度未下降的可见光的所谓的环状的区域包围。

即，在本实施方式中，所拍摄的图像是由光透过图像以及周边图像构成的图像，该光透过图像由透过反射镜部3a的光形成，该周边图像由对该反射镜部3a的周围进行照射的光形成。通过设为该映像，能够更明确地特定反射镜部3a在照射区域内的存在范围。因此，优选，光源19对反射镜部3a的照射区域比作为照射对象的该反射镜部3a的存在范围大。但是，通过仅拍摄反射镜部3a处的光透过图像，也能够实施本发明。

另外，若在此处叙述的照射范围内与光轴垂直的范围内的可见光存在强度分布，则可能难以进行反射镜部3a的映像中的分界部的辨别。由此，优选设为如下结构：使反射块23的反射面粗糙化以使其具有光散射(光散乱)效果，将漫射(拡散)了的光引导至反射镜部3a。另外，在图3所示的实施方式的情况下，例如图5所例示那样，也可以在光源19的光出射端部配置光漫射板19a。

通过光漫射板19a，从光源19出射的可见光散射，在到达反射镜部3a的阶段与光轴垂直的平面内的光的强度分布大致均匀。由此，变得更容易进行反射镜部3a的外形的辨别。此外，该光漫射板19a或者对上述的反射块23的反射面施加的光散射面作为本发明中的光漫射单元而发挥功能。光漫射单元并不限定于这些例示的实施方式，只要能够保证到达反射镜部3a的照射光在与光轴垂直的平面内的强度的均匀性，也能够应用其他的各种公知形态。

本申请要求基于2012年6月14日提出申请的日本国专利申请第2012-134903号的优先权，并引用其内容以作为该申请的一部分。

附图标记说明

1：基板

2：芯片：2

2a：：电极

3：光波导

3a：反射镜部

5：柔性印刷布线基板

5a：光路孔

5b：布线

10：安装装置

11：安装嘴

13：安装头

15：基板识别照相机

17：安装工作台

17a：保持区域

17b：透明构件

17c：基板吸附孔

17d：光通过部

19：光源

19a：光漫射板

21：控制单元

23：反射块

25：芯片供给嘴

Claims (6)

1.一种安装装置，是用于将光元件安装于布线基板的装置，所述布线基板在一面侧具有光波导，并且在另一面侧安装所述光元件，所述光波导具有反射镜部，所述安装装置的特征在于，

所述安装装置具有：

安装工作台，其在保持区域支撑所述布线基板；

安装嘴，其保持所述光元件，并且将该光元件安装于所述布线基板；

光源，其发出经由所述安装工作台的所述保持区域照射所述反射镜部的光；

拍摄装置，其对所述布线基板中的所述光元件的安装位置进行拍摄；以及

控制单元，其根据通过所述拍摄装置对经由所述安装工作台而被所述光源照射了的所述反射镜部进行拍摄而得到的图像，来决定所述光元件的安装位置，

由所述拍摄装置拍摄的图像是经由所述安装工作台照射所述布线基板的光透过所述反射镜部而形成的光透过图像。

2.根据权利要求1所述的安装装置，其特征在于，

所述拍摄装置一起拍摄由透过所述反射镜部的光形成的光透过图像、和由对所述反射镜部的周围进行照射的光形成的周边图像，而得到图像。

3.根据权利要求1或2所述的安装装置，其特征在于，

所述保持区域由能够透过所述光的构件构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的安装装置，其特征在于，

所述安装装置具有反射块，所述反射块使从所述光源发出的光向如下方向反射：使得从所述光源发出的光能够透过所述反射镜部、并且能够通过所述拍摄装置来拍摄所述反射镜部的图像的方向。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的安装装置，其特征在于，

所述安装装置还具有光漫射单元，所述光漫射单元使从所述光源发出的光在到达所述反射镜部之前成为散射光。

6.一种安装方法，是用于将光元件安装于布线基板的方法，所述布线基板在一面具有光波导，并且在另一面安装所述光元件，所述光波导具有反射镜部，所述安装方法的特征在于，

所述安装方法包含：

在保持区域将所述布线基板保持于安装工作台上的工序；

利用安装嘴来保持所述光元件的工序；

由光源发出经由所述安装工作台的所述保持区域照射所述反射镜部的光的工序；

通过拍摄装置拍摄所述光中的透过了所述反射镜部的光来得到图像的工序；以及

根据由所述拍摄装置得到的图像来决定所述光元件的安装位置的工序，

由所述拍摄装置得到的图像是经由所述安装工作台照射所述布线基板的光透过所述反射镜部而形成的光透过图像。