CN1645177A - 发光元件的安装方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光元件的安装方法，在设有对准标记的基板上安装发光元件，其特征在于，包括以下工序：第1工序，把发光元件的发光点位置和发光元件的图像数据作为三维数据进行识别；第2工序，对由第1工序取得的发光元件的图像数据和发光元件的发光点位置的相对准置进行运算；第3工序，对发光元件安装面和基板安装面的平行度进行调整后，对设置在基板上的对准标记和上述发光元件的发光点位置进行位置对准和安装。

Description

发光元件的安装方法
技术领域
本发明涉及将采用光纤的光通信系统中所使用的光通信部件的发光元件及作为曝光机的光源使用的发光元件高精度地安装到基板上的方法。
背景技术
例如，光通信系统中使用光电变换元件，在该光电变换元件中所使用的激光二极管(以下简称为LD)和光纤或光波导的装配中，必须在LD的发光点位置高精度地连接光纤维和光波导。参照图5对过去的LD和光波导的位置对准方法进行说明。
图5是表示LD和光纤及光波导的连接的光电变换元件的平面图。在形成了光波导53的基板51上，具有表示光波导53的位置的基板对准标记52。在LD61上，具有表示活性层63的位置的LD对准标记62。一般来说，基板对光波导的对准标记的形成误差小于等于0.2μm，精度非常高，但设置了对准标记的发光元件的对准标记和发光点位置的形成误差为2～3μm，精度较差，所以，LD对准标记62和LD61的发光量最大的位置不一定一致，即便单是对LD对准标记62和基板对准标记52进行位置调整，来装配光电变换元件，仍不能使LD的发光高效率地在光纤中传输。
因此，一边扫描LD61附近，一边检测未图示的测量用光纤的端头，利用位于LD61上方的识别装置来识别LD61的发光量最大的位置，将其作为真正的活性层位置，计算出该真正的活性层位置。然后，利用位于LD61上方的识别装置来识别LD61上的对准标记62，计算出真正的活性层位置和活性层63的位置的偏差量。根据其偏差量的计算值把LD61安装到基板51上的方法，已知的是：在通过识别LD对准标记62而计算出的活性层63的位置上，增加按前工序计算出的偏差量，对光波导53和活性层63进行位置对准(例如专利文献1)。
<专利文献1>：特开2001-183551号图2。
对准标记的位置测量通过图形匹配来进行。图形匹配法是，预先登记作为基准的对准标记(标准标记图像)，从识别装置识别出的图像内检测出与已登记的标记最一致的图形，求出其位置。所以，对准标记与标准标记图像的一致度越高，位置检测精度越高，若一致度低，则位置检测精度低。也就是说，存在的问题是，对准标记的形成精度影响对准精度。
并且，不能用于没有对准标记的发光元件。
再者，当把发光元件安放到台上时，发光元件在台上产生微小的倾斜，从而会妨碍高精度测量。
发明内容
一种发光元件的安装方法，在设有对准标记的基板上安装发光元件，其特征在于，包括以下工序：第1工序，把发光元件的发光点位置和发光元件的图像数据作为三维数据进行识别；第2工序，对由第1工序取得的发光元件的图像数据和发光元件的发光点位置的相对准置进行运算；第3工序，对发光元件安装面和基板安装面的平行度进行调整后，对设置在基板上的对准标记和上述发光元件的发光点位置进行位置对准和安装。
并且，在第2工序中，在第2工序中，利用校准架求出发光元件的图像数据的坐标系和发光点位置的坐标系的关系式，由此来计算相对准置。
再者，上述发光元件的图像数据采用对准标记。
发明效果
因为根据发光点位置的3维数据和发光元件图像数据的3维数据来计算各个相对准置，所以，不会受到发光元件的固定用台的微小倾斜或图像数据位置测量用识别装置的装配精度和长时间变化的影响，能够把发光元件高精度地安装在基板上。
并且，预先测量出与发光元件的图像数据相对应的发光元件的发光点位置，在基板上安装发光元件时将发光元件的图像数据作为基准，所以，不会影响对准标记的形成精度，能够高精度地进行安装。
再者，不需要在安装后测量发光元件的位置，进行偏差调整，所以，作业效率提高。
并且，因为利用校准架，所以能够高精度地求出发光元件的图像数据的坐标系和发光位置的关系式。
再者，由于对图像数据采用对准标记，所以，很容易安装具有对准标记的发光元件。
附图说明
图1是用于实现本发明的发光元件安装方法的安装装置的平面图。
图2是计算装置的斜视图，用于计算图像识别装置的坐标系和发光点位置识别装置的坐标系的相关关系。
图3是测量发光元件的倾角的斜视图。
图4是测量发光元件和基板的平行度的概略结构图。
图5是表示过去的装配方法的、具有对准标记的基板和LD的平面图。
具体实施方式
以下参照附图，详细说明用于实现本发明的发光元件的安装方法的装置结构。
图1表示用于实施本发明的发光元件的安装方法的安装装置1，由发光点测量装置10和连接装置20构成。
发光点位置测量装置10具有：发光元件保持台11，用于吸附保持发光元件2；探头(prove)12，安装在用于使发光元件发光的、未图示的LD驱动装置上；识别发光元件2的图像的图像识别装置13、和对该图像识别装置进行焦点位置调整的图像识别装置用台35；识别发光点位置3的发光点位置识别装置14、和对该发光点位置识别装置14进行焦点位置调整的发光点位置识别装置用台37；发光点测量装置控制器15，用于根据由图像识别装置13和发光点位置识别装置14取得的图像数据和焦点位置调整用台焦点位置坐标，计算出与发光元件图像相对应的发光点位置3，把发光点位置和发光元件的图像数据一起发送到连接(bonding)装置20。
并且，连接装置20具有：连接头21，用于保持发光元件2；基板保持台22，用于保持具有光波导的基板4；双视场摄像机23，用于识别设置在发光元件2和基板4上的对准标记5；自动准直仪25，作为激光角度检测器，用于测量基板4和发光元件2的平行度；90度棱镜26，作为反射镜装置使用；平行度调整机构27，安装在连接头21上；以及控制器24，用于计算从发光点位置测量装置发送的数据和由双视场摄像机23测量的数据。
在发光元件的发光点位置测量装置10中，作为第1工序，利用未图示的LD驱动装置上所安装的探头12使发光元件2发光，对发光点位置识别装置用台37的位置进行调整，把焦点对准到发光点上，利用发光点位置识别装置14对发光点位置3进行识别后，对图像识别装置用台35的位置进行调整，在发光元件的3个点以上的对准焦点，并用图像识别装置13来取得发光元件2的图像。发光元件由于发光而产生热膨胀，所以为了减小热膨胀所造成的测量误差，发光元件进行发光直到发光点位置测量完毕为止。发光点位置的识别和发光元件的图像识别不分先后顺序，既可以先进行图像识别，也可以同时进行识别。
然后，作为第2工序，利用在第1工序中取得的数据来计算发光点位置和发光元件的图像数据的相对准置。根据预先求出的识别发光元件图像的图像识别装置的坐标系和识别发光点位置的发光点位置识别装置的坐标系的相对关系，利用发光点测量装置控制器15来计算发光元件的图像数据的发光点位置。
以下说明在第2工序中使用的图像识别装置的坐标系和发光点位置识别装置的坐标系的相对关系的计算方法。
如图2所示，把至少安装了3个标记的校准架30固定成相对于移动装置保持30～60度范围的倾角，以便图像识别装置13和发光点位置识别装置14均能识别出相同的标记。3个标记以高精度布置，例如以50μm的间隔置成由标记31和标记33构成的直线与标记32和标记33构成的直线进行正交。
利用图像识别装置用台35把图像识别装置13移动到校准架30的标记31上的、对准焦点的位置上，根据在该位置上由摄像元件取得的标记31的图像求出标记位置，根据图像识别装置用台的坐标和从摄像元件取得的坐标，测量标记31的3维坐标。把3维坐标定为(X31-41，Y31-41，Z31-41)。同样地也对标记32、标记33的3维位置信息进行测量，分别把3维坐标设定为(X32-41，Y32-41，Z32-41)、(X33-41，Y33-41，Z33-41)。然后也同样地对发光点位置识别装置14进行测量，测量出标记31、标记32、标记33的3维位置信息。分别把3维坐标设定为(X31-42，Y31-42，Z31-42)、(X32-42，Y32-42，Z32-42)、(X33-42，Y33-42，Z33-42)。
校准架30的标记31、32、33以预定间隔高精度地布置，所以，能够根据按上述方法取得的坐标信息，求出将发光点位置识别装置14的坐标系42变换到图像识别装置13的坐标系41上的关系式。若设X坐标系为X42，Y坐标系为Y42，Z坐标系为Z42，则可求出以下关系式。
X42＝fx(X41，Y41，Z41)；
Y42＝fy(X41，Y41，Z41)；
Z41＝fz(X41，Y41，Z41)。
此外，提出了各种坐标变换方法的设计方案。利用任何方法均可。
然后，取下校准架30，把发光元件2固定到发光元件保持台11上。使安装在LD驱动装置上的探头12与发光元件2相接触，使发光元件2发光。图3表示把发光元件2固定到发光元件保持台11上的状态。
首先，利用图像识别装置13测量发光元件2的标记62的3维位置信息。3维坐标系变成为(X62a-41，Y62a-41，Z62a-41)和(X62b-41，Y62b-41，Z62b-41)。然后，利用发光元件识别装置14测量发光元件2的发光位置3的3维位置信息。3维坐标系变成为(X3-41，Y3-41，Z3-41)。利用已取得的上述关系式，把发光元件2的发光位置3变换成发光元件的对准标记62的坐标系上，这样能够求出相对于对准标记62的发光点位置。
发光元件保持台11的台面由于加工精度不一致而产生微小的倾斜。但是通过求得发光元件2的对准标记62和发光点位置3所构成的平面上的各位置关系，即可获得正确的发光点位置信息。
而且，利用校准架30进行的、识别发光元件图像的识别装置和识别发光位置的识别装置的相对坐标的测量，并不需要在每次测量发光元件发光点位置时都进行，而是仅在由于受热或时间长，识别发光元件图像的识别装置和识别发光位置的识别装置的相对关系发生变化，造成测量精度达不到要求的情况下进行即可。
再者，作为第3工序，把在第2工序取得的发光元件的图像数据和发光点位置数据传输到连接装置20，并用芯片安放器16把发光元件2传送到连接装置20的连接头21上。而且，在取得发光元件的图像数据和发光点位置数据之后，暂且放到芯片托盘内，用芯片托盘来把发光元件供给到连接装置内的情况下，可以把发光元件的图像数据和发光点位置及存放在托盘内的位置数据传送到连接装置。
由未图示的基板安放器从基板托盘中取出基板4，供给到基板保持台22。
然后，如图4所示，把90度棱镜26插入到基板4和发光元件2之间，对90度棱镜26的反射面高度进行调整，使从自动校准仪25来的激光照射到发光元件2上。根据从发光元件2来的反射光在自动校准仪25的聚光点的位置偏差量，测量出发光元件2对基准面的倾角。
同样，在进行基板4的角度测量的位置上，调整90度棱镜26的反射面的位置，测量出基板4对基准面的倾角。
根据该发光元件2和基板4的角度测量结果，利用平行度调整机构27校正发光元件2的倾角，使两者间的平行度达到零。
然后，用双视场摄像机来取得保持在连接头21上的发光元件2的图像数据，根据在第2工序取得的发光元件的图像数据和发光点位置数据，用安装装置控制器24来计算发光元件的对准基准坐标。
用双视场摄像机23来测量基板4的对准标记5的坐标，用基板保持台22通过移动来校正上述发光元件与对准基准坐标的差分，进行位置对准。为了确认校正结果，用双视场摄像机23再次测量发光元件2和基板4的位置，若在预先设定的允许范围内，则双视场摄像机23退出，连接头21下降，把发光元件2安装到基板4上。若测量结果的误差超过了允许范围，则反复进行校正动作使误差达到允许范围以内。
安装后的基板，由未图示的基板安放器将其放置到托盘内。
在本实施方式中，图像识别装置能够在Z方向(上下方向)上调整位置，发光点位置识别装置能够在X或Y方向(水平方向)上调整位置。也可以使发光元件保持台能够在水平方向和上下方向上调整位置。发光点位置测量装置的识别装置，作为图像识别装置和发光点位置识别装置分别设置了识别装置。但也可以设置反射镜等光路变换装置，对从发光元件的图像来的光路或者从发光点位置来的光路进行变换，用一个识别装置来识别发光元件的图像和发光点位置。
并且，连接装置的连接头在Z方向(上下方向)上能够调整位置，基片保持台可在X、Y方向(水平方向)和/或θ方向(旋转方向)上调整位置。也可以根据需要使连接头能够平行移动和/或旋转移动，也可以使基板保持台能够升降移动。
再者，对设置在发光元件和基板上的对准标记进行识别时使用的识别装置，并非仅限于双视场摄像机，例如在发光元件、基板适合透射包括红外线在内的光线的情况下，也可以在发光元件和基板靠近的状态下，在上部或下部设置一台红外线摄像机等，在相反的一侧设置光源，读取对准标记。
并且，安装的发光元件可以是激光二极管、光电二极管等，基板并非仅限于形成了光波导的基板，也可以是形成有用于决定光纤安装位置的V形沟槽的基板。
再者，也可以利用发光元件的图像数据来代替对准标记进行图形匹配。

Claims (3)

1、一种发光元件的安装方法，在设有对准标记的基板上安装发光元件，其特征在于，包括以下工序：第1工序，把发光元件的发光点位置和发光元件的图像数据作为三维数据进行识别；第2工序，对由第1工序取得的发光元件的图像数据和发光元件的发光点位置的相对准置进行运算；第3工序，对发光元件安装面和基板安装面的平行度进行调整后，对设置在基板上的对准标记和上述发光元件的发光点位置进行位置对准和安装。
2、如权利要求1所述的发光元件的安装方法，其特征在于：在第2工序中，利用校准架求出发光元件的图像数据的坐标系和发光点位置的坐标系的关系式，由此来计算相对准置。
3、如权利要求1所述的发光元件的安装方法，其特征在于：上述发光元件的图像数据采用对准标记。
CNA2005100056559A 2004-01-22 2005-01-24 发光元件的安装方法 Pending CN1645177A (zh)

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