JP2000174362A - 発光素子の発光点位置検出方法及びその装置並びにボンディング方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、発光素子の光軸の傾きだけでなく発
光点をも正確に検出する。 【解決手段】レーザダイオード１とＣＣＤカメラ６との
相対距離Ｌを変化させた前後における第１及び第２の発
光パターンの各中心位置Ｘ１、Ｘ２を検出し、これら発
光パターンの各中心位置Ｘ１、Ｘ２及びレーザダイオー
ド１とＣＣＤカメラ６との変化させた相対距離Ｌに基づ
いてレーザダイオード１から出力される光の光軸傾きθ
を求めるとともに、この光軸傾きθ及びレーザダイオー
ド１とＣＣＤカメラ６との変化させた相対距離Ｌに基づ
いてレーザダイオード１の発光点位置Ｘを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子として例
えばダイオードレーザ（ＬＤ）から出力されるレーザ光
の発光点位置を検出する発光素子の発光点位置検出方法
及びその装置、並びにこのレーザ光の発光点位置検出方
法を適用したボンディング方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザダイオードのダイボンディングで
は、レーザダイオードをダイボンディングすべき例えば
パッケージに対してＸ方向、Ｙ方向の位置合わせ及び角
度合わせの作業が必要である。

【０００３】このような作業を行うボンディング装置と
しては、例えば特開昭６１−６３０７５号公報及び特公
平７−４６７４７号公報に記載されている技術がある。

【０００４】このうち前者の技術には、レーザダイオー
ドをピックアップに吸着し、このレーザダイオードの発
光面に光学装置から光を照射し、ニードルを回転させな
がらレーザダイオードの発光面からの反射光を検知し、
この発光面の向きが正規の向きになったときにピックア
ップの回転を停止することで、角度合わせを行うことか
記載されている。

【０００５】又、前者の技術には、ピックアップをＹ方
向駆動モータによりＹ方向に駆動し、レーザダイオード
の発光面と光検知装置との距離が所定距離になったとき
の光電変換された信号によりＹ方向駆動モータを停止す
ることで、Ｙ方向の位置合わせを行うことが記載されて
いる。

【０００６】後者の技術には、パッケージ上に直接又は
サブマウントを介してレーザダイオードを積層した状態
で、レーザダイオードを発光させてその発光方向を計測
して発光方向を補正し、その後、ボンディングすること
によりレーザダイオードからの発光方向を一定の誤差範
囲内に規制することが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
技術では、レーザダイオードの発光面とレーザダイオー
ドの光軸が直角であることが前提であるが、レーザダイ
オードの発光面とレーザダイオードの光軸とは必ずしも
直角でなく、レーザダイオードの光軸を正確に合わせる
ことはできない。

【０００８】又、Ｘ方向、Ｙ方向の位置合わせのうち、
Ｙ方向のみが自動化されているにすぎず、人手による作
業が不可欠である。従って、生産性はそれ程改善され
ず、Ｘ方向にはオペレータによる程度のばらつきが残り
安定した精度を得ることは困難である。

【０００９】後者の技術では、ピックアップでレーザダ
イオードを加圧した状態で角度補正をするために、ピッ
クアップとレーザダイオードとの間、レーザダイオード
とサブマウントの間、又はサブマウントとパッケージと
の間で擦れることになり、これらの部材を傷付ける虞が
ある。

【００１０】又、ピックアップとレーザダイオードとの
間に滑りが生じると、ピックアップの回転角とレーザダ
イオードの回転角が一致せず、正しい角度補正を行うこ
とが困難である。

【００１１】さらに、前者及び後者の各技術には、レー
ザダイオードから出力されるレーザ光の発光点の位置を
検出することも必要であるが、この発光点を検出する技
術については何等記載されていない。

【００１２】そこで本発明は、上述した従来技術の問題
点を勘案してなされたもので、光軸の傾きだけでなく発
光点をも正確に検出できる発光素子の発光点位置検出方
法及びその装置を提供することを目的とする。

【００１３】又、本発明は、光軸の傾き及び発光点を正
確に検出して、自動的に、精度高くしかも傷付けること
なく位置合わせ及び角度合わせしてボンディングできる
ボンディング方法及びその装置を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、発光
素子と撮像手段との相対距離を変化させた前後における
発光素子から出力される各発光パターンを撮像してこれ
ら発光パターンの各中心位置を検出し、これら発光パタ
ーンの各中心位置及び発光素子と撮像手段との変化させ
た相対距離に基づいて発光素子から出力される光の光軸
傾きを求めるとともに、この光軸傾き及び発光素子と撮
像手段との変化させた相対距離に基づいて発光素子の発
光点位置を求める発光素子の発光点位置検出方法であ
る。

【００１５】請求項２によれば、発光素子から出力され
る発光パターンを撮像手段により撮像して、この発光パ
ターンの中心位置を求める第１の発光パターン撮像工程
と、この第１の発光パターン撮像工程の後に発光素子と
撮像手段との相対距離を変化させる距離変化工程と、こ
の距離変化工程による発光素子と撮像手段との相対距離
の変化後に、発光素子から出力される発光パターンを撮
像手段により撮像して、この発光パターンの中心位置を
求める第２の発光パターン撮像工程と、距離変化工程に
より変化させた前後での発光素子と撮像手段との各相対
距離を測定する距離測定工程と、第１及び第２の発光パ
ターン撮像工程によりそれぞれ求められた各発光パター
ンの各中心位置と距離変化工程により変化した発光素子
と撮像手段との相対距離とに基づいて発光素子から出力
される光の光軸傾きを求める光軸傾き算出工程と、この
光軸傾き算出工程により求められた光軸傾き及び距離測
定工程により測定された発光素子と撮像手段との相対距
離に基づいて発光素子の発光点位置を求める発光点位置
算出工程と、を有する発光素子の発光点位置検出方法で
ある。

【００１６】請求項３によれば、請求項２記載の光軸傾
き検出方法において、発光素子としてレーザダイオード
の光軸傾き及び発光点位置を検出する。

【００１７】請求項４によれば、発光素子から出力され
る発光パターンを撮像する撮像手段と、発光素子と撮像
手段との相対距離を変化させる距離変化手段と、この距
離変化手段により変化させたときの発光素子と撮像手段
との相対距離を測定する距離測定手段と、距離変化手段
により発光素子と撮像手段との相対距離を変化させた前
後において撮像手段により撮像された第１及び第２の発
光パターンの各中心位置、及び距離変化手段により変化
した発光素子と撮像手段との相対距離に基づいて発光素
子から出力される光の光軸傾きを求める光軸傾き算出手
段と、この光軸傾き算出手段により求められた光軸傾
き、及び距離測定手段により測定された発光素子と撮像
手段との相対距離に基づいて発光素子の発光点位置を求
める発光点位置算出手段と、を備えた発光素子の発光点
位置検出装置である。

【００１８】請求項５によれば、請求項４記載の発光素
子の発光点位置検出装置において、発光素子は、レーザ
ダイオードである。

【００１９】請求項６によれば、請求項４記載の発光素
子の発光点位置検出装置において、距離測定手段は、発
光素子の光軸上に配置された光分岐素子と、この光分岐
素子により分岐された発光素子からの光を受光して発光
素子の発光面との距離を測定する変位計とを有し、光分
岐素子、変位計及び撮像手段は、発光素子に対して一体
的に進退自在に設けられ、かつ撮像手段と光分岐素子と
の距離及び光分岐素子と変位計との距離が等しくなる位
置に設けられている。

【００２０】請求項７によれば、請求項４記載の発光素
子の発光点位置検出装置において、光軸傾き算出手段
は、発光素子と撮像手段との相対距離を変化させる前の
第１の発光パターンの中心位置をＸ１、発光素子と撮像
手段との相対距離を変化させた後の第２の発光パターン
の中心位置をＸ２、発光素子と撮像手段との変化させた
相対距離をＬとすると、発光素子から出力される光の光
軸傾きθは、 θ＝ｔａｎ^−１（（Ｘ２−Ｘ１）／Ｌ） を演算して求める。

【００２１】請求項８によれば、請求項４記載の発光素
子の発光点位置検出装置において、発光点位置算出手段
は、光軸傾きをθ、発光素子と撮像手段との相対距離を
Ｙ、発光素子と撮像手段との相対距離を変化させる前の
第１の発光パターンの中心位置をＸ１とすると、発光素
子の発光点位置Ｘは、 Ｘ＝Ｘ１−（Ｙ・ｔａｎθ） を演算して求める。

【００２２】請求項９によれば、発光素子の姿勢を補正
してボンディング位置にてボンディングするボンディン
グ方法において、発光素子から出力される発光パターン
を撮像手段により撮像して、この発光パターンの中心位
置を求める第１の発光パターン撮像工程と、この第１の
発光パターン撮像工程の後に発光素子と撮像手段との相
対距離を変化させる距離変化工程と、この距離変化工程
による発光素子と撮像手段との相対距離の変化後に、発
光素子から出力される発光パターンを撮像手段により撮
像して、この発光パターンの中心位置を求める第２の発
光パターン撮像工程と、距離変化工程により変化させた
前後での発光素子と撮像手段との各相対距離を測定する
距離測定工程と、第１及び第２の発光パターン撮像工程
によりそれぞれ求められた各発光パターンの各中心位置
と距離変化工程により変化した発光素子と撮像手段との
相対距離とに基づいて発光素子から出力される光の光軸
傾きを求める光軸傾き算出工程と、この光軸傾き算出工
程により求められた光軸傾き及び距離測定工程により測
定された発光素子と撮像手段との相対距離に基づいて発
光素子の発光点位置を求める発光点位置算出工程と、光
軸傾き算出工程により求められた発光素子の光軸傾き及
び発光点位置算出工程により求められた発光素子の発光
点位置に基づいて発光素子の姿勢を修正する姿勢修正工
程と、この姿勢修正された発光素子の発光点の位置情報
を得る位置情報取得工程と、この位置情報取得工程によ
り得られた発光素子の発光点の位置情報に基づいて発光
素子をボンディング位置に搭載してボンディングするボ
ンディング工程と、を有するボンディング方法である。

【００２３】請求項１０によれば、発光素子の姿勢を補
正してボンディング位置にてボンディングするボンディ
ング装置において、発光素子から出力される発光パター
ンを撮像する撮像手段と、発光素子と撮像手段との相対
距離を変化させる距離変化手段と、この距離変化手段に
より変化させたときの発光素子と撮像手段との相対距離
を測定する距離測定手段と、距離変化手段により発光素
子と撮像手段との相対距離を変化させた前後において撮
像手段により撮像された第１及び第２の発光パターンの
各中心位置、及び距離変化手段により変化した発光素子
と撮像手段との相対距離に基づいて発光素子から出力さ
れる光の光軸傾きを求める光軸傾き算出手段と、この光
軸傾き算出手段により求められた光軸傾き、及び距離測
定手段により測定された発光素子と撮像手段との相対距
離に基づいて発光素子の発光点位置を求める発光点位置
算出手段と、光軸傾き算出手段により求められた発光素
子の光軸傾き及び発光点位置算出手段により求められた
発光素子の発光点位置に基づいて発光素子の姿勢を修正
する姿勢修正手段と、発光素子に対向して配置され、か
つ発光素子に対して対向方向に移動自在な自動焦点機能
を有する第２の撮像手段と、この第２の撮像手段を発光
素子に対して対向方向に移動させて姿勢修正された発光
素子の発光点を撮像して発光素子の発光点の位置情報を
得る位置情報取得手段と、発光素子を所定位置にボンデ
ィングするためのボンディング機構と、位置情報取得手
段により得られた発光素子の発光点の位置情報に基づい
てボンディング機構を駆動制御し、発光素子をボンディ
ング位置に搭載してボンディングするボンディング制御
手段と、を備えたボンディング装置である。

【００２４】請求項１１によれば、請求項１０記載のボ
ンディング装置において、距離測定手段は、発光素子の
光軸上に配置された光分岐素子と、この光分岐素子によ
り分岐された発光素子からの光を受光して発光素子の発
光面との距離を測定する変位計とを有し、光分岐素子、
変位計及び撮像手段は、発光素子に対して一体的に進退
自在に距離変化手段に設けられ、かつ撮像手段と光分岐
素子との距離及び光分岐素子と変位計との距離が等しく
なる位置に設けられている。

【００２５】

【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。

【００２６】図１は発光素子としてレーザダイオードの
発光点位置を検出する発光素子の発光点位置検出方法を
適用した発光素子の発光点位置検出装置の構成図であ
る。

【００２７】レーザダイオード１は、サブマウント２上
に接合されている。このサブマウント２は、その上面及
び下面が共にメタライズされているか又はサブマウント
全体が導電体で形成されている。

【００２８】これらレーザダイオード１及びサブマウン
ト２のうちレーザダイオード１の上面には第１のプロー
ブ３が押えられ、サブマウント２の上面には第２のプロ
ーブ４が押えられ、かつこれら第１と第２のプローブ
３、４との間には、電源５が接続されている。このよう
に第１と第２のプローブ３、４とを通してレーザダイオ
ード１とサブマウント２との間に電圧を加えると、レー
ザダイオード１の発光面１ａからレーザ光Ｑが出力され
るものとなっている。

【００２９】このレーザダイオード１の発光向１ａと対
向する位置には、撮像手段としてのＣＣＤカメラ６が配
置されている。このＣＣＤカメラ６の撮像面６ａには、
レーザダイオード１から出力されたレーザ光Ｑの発光パ
ターンが映し出され、かつこのＣＣＤカメラ６は、かか
る発光パターンを撮像してその画像信号を出力する機能
を有している。

【００３０】距離変化機構７は、レーザダイオード１と
ＣＣＤカメラ６との間の相対距離を、レーザダイオード
１から出力されるレーザ光Ｑの光軸方向に変化させる機
能を有している。この距離変化機構７によりプリズム１
２、レーザ変位計１１及びＣＣＤカメラ６がレーザダイ
オード１に対して一体的に進退するように設けられてい
る。

【００３１】画像処理装置８は、ＣＣＤカメラ６から出
力された画像信号を入力し、この画像信号からレーザ光
Ｑの発光パターンの中心位置を求め、この発光パターン
の中心位置を演算装置９に渡す機能を有している。

【００３２】一方、レーザダイオード１から出力される
レーザ光Ｑの光軸上には、光分岐素子としてのプリズム
１０が配置され、このプリズム１０の光分岐方向にレー
ザ変位計１１が配置されている。

【００３３】このレーザ変位計１１は、プリズム１０に
より分岐されたレーザダイオード１からのレーザ光Ｑを
受光してレーザダイオード１の発光面１ａとの距離を測
定するものとなっている。このレーザ変位計１１は、プ
リズム１０までの距離とプリズム１０からＣＣＤカメラ
６までの距離とが等しくなる位置に配置されている。そ
の結果、ＣＣＤカメラ６が進退してもレーザ変位計１１
は常にレーザダイオード１の発光面１ａとＣＣＤカメラ
６までの距離を正確に測定することができる。すなわ
ち、レーザ変位計１１で測定した発光面１ａからプリズ
ム１２を介してのレーザ変位計１１までの距離は、常に
発光面１ａとＣＣＤカメラ６までの距離を表すことにな
る。

【００３４】上記演算装置９は、レーザダイオード１か
ら出力される光の光軸傾きθ及びレーザダイオード１の
発光点位置Ｘを演算して求めるもので、光軸傾き算出手
段１２及び発光点位置算出手段１３の各機能を有してい
る。

【００３５】具体的に光軸傾き算出手段１２は、画像処
理装置８により求められたレーザ光Ｑの発光パターンの
中心位置を受け、図２に示すようにレーザダイオード１
とＣＣＤカメラ６との相対距離を変化させる前の第１の
発光パターンの中心位置をＸ１、レーザダイオード１と
ＣＣＤカメラ６との相対距離Ｌを変化させた後の第２の
発光パターンの中心位置をＸ２、レーザ変位計１１によ
り測定させたレーザダイオード１とＣＣＤカメラ６との
相対距離をＬ（＝Ｙ２−Ｙ１）とすると、レーザダイオ
ード１から出力される光の光軸傾きθを、 θ＝ｔａｎ^−１（（Ｘ２−Ｘ１）／Ｌ） …(1 ) を演算して求める機能を有している。

【００３６】発光点位置算出手段１３は、光軸傾き算出
手段１２により求められた光軸傾きθ、レーザダイオー
ド１とＣＣＤカメラ６との相対距離をＹ、レーザダイオ
ード１とＣＣＤカメラ６との相対距離Ｌを変化させる前
の第１の発光パターンの中心位置をＸ１とすると、レー
ザダイオード１の発光点位置Ｘは、 Ｘ＝Ｘ１−（Ｙ１・ｔａｎθ） …(2) 又は、 Ｘ＝Ｘ２−（Ｙ２・ｔａｎθ） …(3) （ＣＣＤカメラ６の移動前の距離Ｙ１、ＣＣＤカメラ６
の移動後の距離Ｙ２）を演算して求める機能を有してい
る。

【００３７】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて図３に示す光軸傾き及び発光点位置検出フローチャ
ートに従って説明する。

【００３８】先ず、第１の発光パターン撮像工程におい
て、レーザダイオード１から出力される発光パターンを
ＣＣＤカメラ６により撮像して、この第１の発光パター
ンの中心位置Ｘ１を求める。

【００３９】すなわち、ステップ＃１において、第１の
プローブ３がレーザダイオード１の上面に押え付けら
れ、第２のプローブ４がサブマウント２の上面に押え付
けられる。そうして、レーザダイオード１とサブマウン
ト２との間にこれら第１と第２のプローブ３、４とを通
して電源５から電圧が印加される。

【００４０】これにより、レーザダイオード１に電流が
流れ、レーザダイオード１の発光面１ａから断面形状が
楕円のレーザ光Ｑが出力される。

【００４１】次にステップ＃２において、ＣＣＤカメラ
６は、レーザダイオード１の発光面１ａから出力された
レーザ光Ｑの発光パターンを撮像し、その画像信号を出
力する。

【００４２】次にステップ＃３において、画像処理装置
８は、ＣＣＤカメラ６から出力された画像信号を入力
し、この画像信号から図２に示すようにレーザ光Ｑの第
１の発光パターンの中心位置Ｘ１を求める。例えば、Ｃ
ＣＤカメラ６から出力された画像信号からレーザ光Ｑの
発光パターンが例えば図４に示す通りの楕円形状であれ
ば、この発光パターンのＸＹ方向の各強度分布から発光
パターンの中心位置Ｘ１を求める。そして、画像処理装
置８は、求めた発光パターンの中心位置Ｘ１を演算装置
９に渡す。

【００４３】このとき、レーザ変位計１１は、プリズム
１０により分岐されたレーザダイオード１からのレーザ
光Ｑを受光し、レーザダイオード１の発光面１ａとの距
離Ｙ（ＣＣＤカメラ６の移動前の距離Ｙ１）を測定す
る。

【００４４】次に、距離変化工程において、レーザダイ
オード１とＣＣＤカメラ６との相対距離を変化させる。
すなわち、距離変化機構７は、ステップ＃４において、
レーザダイオード１とＣＣＤカメラ６との距離を、図２
に示すようにレーザダイオード１から出力されるレーザ
光Ｑの光軸方向に移動距離Ｌ、例えばＣＣＤカメラ６を
レーザダイオード１から５ｍｍだけ離す。

【００４５】次に、第２の発光パターン撮像工程におい
て、レーザダイオード１とＣＣＤカメラ６との相対距離
を変化させ、この後にレーザダイオード１から出力され
る第２の発光パターンをＣＣＤカメラ６により撮像し
て、この第２の発光パターンの中心位置Ｘ２を求める。

【００４６】すなわち、ステップ＃５において、ＣＣＤ
カメラ６は、レーザダイオード１の発光面１ａから出力
されたレーザ光Ｑの第２の発光パターンを撮像し、その
画像信号を出力する。

【００４７】次に、ステップ＃６において、画像処理装
置８は、ＣＣＤカメラ６から出力された画像信号を入力
し、この画像信号から上記同様にレーザ光Ｑの第２の発
光パターンの中心位置Ｘ２を求める。

【００４８】次に、ステップ＃７において、レーザ変位
計１１は、プリズム１０により分岐されたレーザダイオ
ード１からのレーザ光Ｑを受光し、レーザダイオード１
の発光面１ａとの距離Ｙ（ＣＣＤカメラ６の移動後の距
離Ｙ２）を測定する。

【００４９】次に、光軸傾き算出工程において、上記第
１及び第２の発光パターン撮像工程によりそれぞれ求め
られた第１及び第２の発光パターンの中心位置Ｘ１、Ｘ
２及び上記距離変化工程によるレーザダイオード１とＣ
ＣＤカメラ６との距離変化量Ｌ（＝Ｙ２−Ｙ１）に基づ
いてレーザダイオード１の光軸傾きθを求める。

【００５０】すなわち、演算装置９は、レーザダイオー
ド１とＣＣＤカメラ６との相対距離を変化させる前後の
レーザ光Ｑの各発光パターンの中心位置Ｘ１、Ｘ２を取
り込んでいる。

【００５１】従って、演算装置９の光軸傾き算出手段１
２は、ステップ＃８において、図２に示すようにレーザ
ダイオード１とＣＣＤカメラ６との相対距離を変化させ
る前の第１の発光パターンの中心位置Ｘ１、レーザダイ
オード１とＣＣＤカメラ６との相対距離Ｌを変化させた
後の第２の発光パターンの中心位置Ｘ２、レーザ変位計
１１により測定させたレーザダイオード１とＣＣＤカメ
ラ６との相対距離Ｌに基づいて上記式(1) を演算してレ
ーザダイオード１から出力される光の光軸傾きθを求め
る。

【００５２】次に、演算装置９の発光点位置算出手段１
３は、ステップ＃９において、光軸傾き算出手段１２に
より求められた光軸傾きθ、レーザダイオード１とＣＣ
Ｄカメラ６との相対距離Ｙ、レーザダイオード１とＣＣ
Ｄカメラ６との相対距離Ｌを変化させる前の第１の発光
パターンの中心位置Ｘ１に基づいて上記式(2) 又は(3)
を演算して、レーザダイオード１の発光点位置Ｘを演算
して求める。

【００５３】このように上記第１の実施の形態において
は、レーザダイオード１とＣＣＤカメラ６との相対距離
Ｌを変化させた前後における第１及び第２の発光パター
ンの各中心位置Ｘ１、Ｘ２を検出し、これら発光パター
ンの各中心位置Ｘ１、Ｘ２及びレーザダイオード１とＣ
ＣＤカメラ６との変化させた相対距離Ｌに基づいてレー
ザダイオード１から出力される光の光軸傾きθを求める
とともに、この光軸傾きθ及びレーザダイオード１とＣ
ＣＤカメラ６との変化させた相対距離Ｌに基づいてレー
ザダイオード１の発光点位置Ｘを求めるので、レーザダ
イオード１の光軸の傾きθだけでなく、レーザダイオー
ド１の発光点表面の状態に左右されることなく、安価な
設備で、短時間に発光点位置Ｘを正確に検出できる。

【００５４】特に第１の実施の形態においては、レーザ
ダイオード１の発光面１ａとＣＣＤカメラ６までの距離
Ｙ１、Ｙ２をレーザ変位計１１で簡便に測定することが
できる。その結果、発光面１ａを撮像し、発光点位置を
画像により検出する場合に比べて、例えばオートフォー
カス機構などが不要となり、装置が簡略かつ安価とな
る。又、発光点位置を画像により検出する場合に比べて
発光軸の傾きを検出する工程と、発光点の位置を検出す
る工程を同一プロセスにて行うことができるので、作業
性が著しく高まる。(2) 次に本発明の第２の実施の形態
について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号
を付してある。

【００５５】図５はレーザダイオードの発光点位置検出
方法を適用したレーザダイオードボンディング装置の構
成図である。

【００５６】チップトレイ２０上には、予めサブマウン
ト２に接合されたレーザダイオード１が複数収納されて
いる。

【００５７】このチップトレイ２０は、ＸＹθテーブル
２１上に載置され、かつチップトレイ２０の上方には、
第１のＣＣＤカメラ２２が配置されている。この第１の
ＣＣＤカメラ２２は、チップトレイ２０を撮像し、その
画像信号を画像処理装置２３に送るものとなっている。

【００５８】この画像処理装置２３は、第１のＣＣＤカ
メラ２２から出力された画像信号を入力し、この画像信
号を処理してチップトレイ２０から取り出すべきレーザ
ダイオード１を、予め設定された取り出し位置Ｐ１ に
位置決めする信号をＸＹθテーブル２１に送出する機能
を有している。

【００５９】移載アーム２４は、取り出し位置Ｐ１ に
位置決めされたチップトレイ２０上にレーザダイオード
１を吸着又は把持し、θテーブル２５上の光軸検出位置
Ｐ２に移載する機能を有している。

【００６０】この光軸検出位置Ｐ２に移載されたレーザ
ダイオード１及びサブマウント２のうちレーザダイオー
ド１の上面には、上記図１に示すのと同様に、第１のプ
ローブ３が押えられ、サブマウント２の上面には第２の
プローブ４が押えられるようになっている。そして、こ
れら第１と第２のプローブ３、４との間には、電源５が
接続されている。

【００６１】このレーザダイオード１の発光面１ａと対
向する位置には、撮像手段としてのＣＣＤカメラ（以
下、第２のＣＣＤカメラと称する）６が配置されてい
る。この第２のＣＣＤカメラ６の撮像面６ａには、レー
ザダイオード１から出力されたレーザ光Ｑの発光パター
ンが映し出され、かつこの第２のＣＣＤカメラ６は、か
かる発光パターンを撮像してその画像信号を出力する機
能を有している。

【００６２】この第２のＣＣＤカメラ６は、距離変化機
構としての移動テーブル２６上に設けられている。この
移動テーブル２６は、レーザダイオード１と第２のＣＣ
Ｄカメラ６との相対距離を、レーザダイオード１から出
力されるレーザ光Ｑの光軸方向に変化させる機能を有し
ている。この移動テーブル２６に対してプリズム１２、
レーザ変位計１１及びＣＣＤカメラ６が一体的に取り付
けられている。

【００６３】又、第２のＣＣＤカメラ６の出力端子に
は、画像処理装置８が接続されている。この画像処理装
置８は、上記同様に、第２のＣＣＤカメラ６から出力さ
れた画像信号を入力し、この画像信号からレーザ光Ｑの
発光パターンの中心位置を求め、この発光パターンの中
心位置を演算装置９に渡す機能を有している。

【００６４】レーザダイオード１から出力されるレーザ
光Ｑの光軸上には、図６の主要部拡大図に示すように光
分岐素子としてのプリズム１０が配置され、このプリズ
ム１０の光分岐方向にレーザ変位計１１が配置されてい
る。

【００６５】このレーザ変位計１１は、プリズム１０に
より分岐されたレーザダイオード１からのレーザ光Ｑを
受光してレーザダイオード１の発光面１ａとの距離を測
定するものとなっている。このレーザ変位計１１は、プ
リズム１０までの距離とプリズム１０から第２のＣＣＤ
カメラ６までの距離とが等しくなる位置に配置されてい
る。その結果、ＣＣＤカメラ６がレーザダイオード１に
対して進退しても、レーザ変位計１１は、常にレーザダ
イオード１の発光面１ａとＣＣＤカメラ６までの距離を
正確に測定することができる。

【００６６】この演算装置９は、上記同様に、画像処理
装置８により求められたレーザ光Ｑの発光パターンの中
心位置を受け、上記図２に示すようにレーザダイオード
１と第２のＣＣＤカメラ６との相対距離を変化させる前
の第１の発光パターンの中心位置Ｘ１、レーザダイオー
ド１と第２のＣＣＤカメラ６との相対距離Ｌを変化させ
た後の第２の発光パターンの中心位置Ｘ２、レーザ変位
計１１により測定させたレーザダイオード１と第２のＣ
ＣＤカメラ６との相対距離Ｌに基づいて上記式(1) を演
算してレーザダイオード１から出力される光の光軸傾き
θを求める光軸傾き算出手段１２と、この光軸傾き算出
手段１２により求められた光軸傾きθ、レーザダイオー
ド１と第２のＣＣＤカメラ６との相対距離Ｙ、レーザダ
イオード１と第２のＣＣＤカメラ６との相対距離Ｌを変
化させる前の第１の発光パターンの中心位置Ｘ１に基づ
いて上記式(2) 又は式(3) を演算してレーザダイオード
１の発光点位置Ｘを求める発光点位置算出手段１３との
各機能を有している。

【００６７】一方、ボンディング機構２７は、ボンディ
ングヘッド２８をＸ軸方向モータ２９、Ｙ軸方向モータ
３０及びＺ軸方向モータ３１の各駆動により移動させ、
かつボンディングヘッド２８により光軸検出位置Ｐ２の
レーザダイオード１を吸着保持し、発光点検出位置Ｐ３
に位置決めし、この後、図７に示すパッケージ３２上の
所定位置に搭載しダイボンディングする機能を有してい
る。

【００６８】パッケージ３２は、ヒータ３５によって例
えば２００℃に加熱されている。

【００６９】半田トレイ３６上には、予めボンディング
に用いる半田が収納されている。この半田トレイ３６
は、ＸＹθテーブル３７上に載置され、かつ半田トレイ
３６の上方には、第３のＣＣＤカメラ３８が配置されて
いる。この第３のＣＣＤカメラ３８は、半田トレイ３６
を撮像し、その画像信号を図示しない画像処理装置に送
るものとなっている。

【００７０】この画像処理装置は、第３のＣＣＤカメラ
３８から出力された画像信号を入力し、この画像信号を
処理して半田トレイ３６から取り出すべき半田を、予め
設定された半田取り出し位置に位置決めする信号をＸＹ
θテーブル３７に送出する機能を有している。

【００７１】接合材供給装置３９は、半田取り出し位置
に位置決めされた半田トレイ３６上の半田を吸着し、発
光点検出位置Ｐ３に移載する機能を有している。

【００７２】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて図８に示すボンディングフローチャートに従って説
明する。

【００７３】チップトレイ２０上には、予めサブマウン
ト２に接合されたレーザダイオード１が複数収納されて
いる。

【００７４】第１のＣＣＤカメラ２２は、チップトレイ
２０を撮像し、その画像信号を画像処理装置２３に送
る。

【００７５】この画像処理装置２３は、ステップ＃１０
において、第１のＣＣＤカメラ２２から出力された画像
信号を入力し、この画像信号を処理してチップトレイ２
０から取り出すべきレーザダイオード１を、予め設定さ
れた取り出し位置Ｐ１に位置決めする信号をＸＹθテー
ブル２１に送出する。

【００７６】これによりＸＹθテーブル２１は、Ｘ軸、
Ｙ軸及びθ軸方向に移動し、チップトレイ２０から取り
出すべきレーザダイオード１が取り出し位置Ｐ１に位置
決めされる。

【００７７】次に、移載アーム２４は、ステップ＃１１
において、取り出し位置Ｐ１に位置決めされたチップト
レイ１０上にレーザダイオード１を吸着又は把持し、θ
テーブル２５上の光軸検出及び発光点検出位置Ｐ２に移
載する。

【００７８】次に、ステップ＃１２において、第１のプ
ローブ３がレーザダイオード１の上面に押え付けられる
とともに、第２のプローブ４がサブマウント２の上面に
押え付けら、レーザダイオード１とサブマウント２との
間にこれら第１と第２のプローブ３、４とを通して電源
５から電圧が印加される。

【００７９】これにより、レーザダイオード１に電流が
流れ、レーザダイオード１の発光面１ａから断面形状が
楕円のレーザ光Ｑが出力される。

【００８０】次に、第２のＣＣＤカメラ６は、レーザダ
イオード１の発光面１ａから出力されたレーザ光Ｑの第
１の発光パターンを撮像し、その画像信号を出力する。

【００８１】次に、画像処理装置８は、上記同様に、第
２のＣＣＤカメラ６から出力された画像信号を入力し、
この画像信号からレーザ光Ｑの第１の発光パターンの中
心位置Ｘ１を求める。そして、画像処理装置８は、求め
た発光パターンの中心位置Ｘ１を演算装置９に渡す。

【００８２】次に、移動テーブル２６は、レーザダイオ
ード１と第２のＣＣＤカメラ６との距離を、レーザダイ
オード１から出力されるレーザ光Ｑの光軸方向に移動距
離Ｌ、例えば第２のＣＣＤカメラ６をレーザダイオード
１から５ｍｍだけ離す。

【００８３】次に、第２のＣＣＤカメラ６は、再びレー
ザダイオード１の発光面１ａから出力されたレーザ光Ｑ
の第２の発光パターンを撮像し、その画像信号を出力す
る。

【００８４】次に、画像処理装置８は、第２のＣＣＤカ
メラ６から出力された画像信号を入力し、この画像信号
から上記同様にレーザ光Ｑの第２の発光パターンの中心
位置Ｘ２を求める。

【００８５】次に、演算装置９の光軸傾き算出手段１２
は、ステップ＃１２において、上記図２に示すようにレ
ーザダイオード１とＣＣＤカメラ６との相対距離を変化
させる前の第１の発光パターンの中心位置Ｘ１、レーザ
ダイオード１とＣＣＤカメラ６との相対距離Ｌを変化さ
せた後の第２の発光パターンの中心位置Ｘ２、レーザ変
位計１１により測定させたレーザダイオード１とＣＣＤ
カメラ６との相対距離Ｌに基づいて上記式(1) を演算し
てレーザダイオード１から出力される光の光軸傾きθを
求める。

【００８６】次に、演算装置９の発光点位置算出手段１
３は、光軸傾き算出手段１２により求められた光軸傾き
θ、レーザダイオード１とＣＣＤカメラ６との相対距離
Ｙ、レーザダイオード１とＣＣＤカメラ６との相対距離
Ｌを変化させる前の第１の発光パターンの中心位置Ｘ１
に基づいて上記式(2) を演算して、レーザダイオード１
の発光点位置Ｘを演算して求める。

【００８７】このようにレーザダイオード１の光軸傾き
θ及び発光点位置Ｘが求められると、演算装置９は、ス
テップ＃１３において、この光軸傾きθ及び発光点位置
Ｘに基づいてθテーブル２５を回転制御し、レーザダイ
オード１が所定の方向を向くように姿勢を修正する。

【００８８】この後、レーザダイオード１の上面に押え
付けられている第１のプローブ３及びサブマウント２の
上面に押え付けらている第２のプローブ４は、共に開放
される。

【００８９】次に、ボンディング機構２７は、ステップ
＃１４において、ボンディングヘッド２８をＸ軸方向モ
ータ２９、Ｙ軸方向モータ２０及びＺ軸方向モータ２１
の各駆動により移動させ、このボンディングヘッド２８
により光軸検出位置Ｐ２のレーザダイオード１を吸着保
持し、発光点検出位置Ｐ３に位置決めする。

【００９０】次に、レーザダイオード１の発光点位置Ｘ
に基づいてボンディング機構２７が駆動制御され、レー
ザダイオード１がパッケージ３２上の所定位置に搭載さ
れる。

【００９１】このとき、接合材供給装置２９は、ステッ
プ＃１６において、半田取り出し位置に位置決めされた
半田トレイ３６上の半田を吸着し、発光点検出位置Ｐ３
に移載する。

【００９２】そして、ボンディング機構２７は、ステッ
プ＃１７において、ヒータ３５によって例えば２００℃
に加熱されたパッケージ３２上に、レーザダイオード１
をダイボンディングする。

【００９３】このように上記第２の実施の形態において
は、レーザダイオード１の発光パターンの中心位置Ｘ１
を求め、レーザダイオード１と第２のＣＣＤカメラ６と
の相対距離Ｌを変化させた後に再びレーザダイオード１
の発光パターンの中心位置Ｘ２を求め、これら発光パタ
ーンの中心位置Ｘ１、Ｘ２及びレーザダイオード１と第
２のＣＣＤカメラ６との距離変化量Ｌ（＝Ｙ２−Ｙ１）
に基づいてレーザダイオード１の光軸傾きθ及び発光点
位置Ｘを求め、これら光軸傾きθ及び発光点位置Ｘに基
づいてレーザダイオード１の姿勢を修正し、この姿勢修
正されたレーザダイオード１の発光点位置Ｘを得、この
後にこの発光点位置Ｘに基づいてレーザダイオード１を
パッケージ３２上に搭載してダイボンディングするよう
にしたので、レーザダイオード１の光軸傾きθ及び発光
点位置Ｘを正確に検出でき、これら光軸傾きθ及び発光
点位置Ｘに基づいて自動的に、精度高くしかも傷付ける
ことなくＸ軸方向及びＹ軸方向の位置合わせ及び角度合
わせができてダイボンディングができる。

【００９４】特に第２の実施の形態においては、レーザ
ダイオード１の発光面１ａとＣＣＤカメラ６までの距離
Ｙ１、Ｙ２をレーザ変位計１１で簡便に測定することが
できる。その結果、発光面１ａを撮像し、発光点位置を
画像により検出する場合に比べて、例えばオートフォー
カス機構などが不要となり、装置が簡略かつ安価とな
る。又、発光点位置を画像により検出する場合に比べて
発光軸の傾きを検出する工程と、発光点の位置を検出す
る工程を同一プロセスにて行うことができるので、作業
性が著しく高まる。

【００９５】なお、本発明は、上記第１及び第２の実施
の形態に限定されるものでなく種々変形してもよい。

【００９６】例えば、発光素子としてはレーザダイオー
ド１に限ることなく、他の発光素子の光軸傾きの検出、
ボンディングにも適用してもよい。

【００９７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、発
光素子の光軸の傾きだけでなく発光点をも正確に検出で
きる発光素子の発光点位置検出方法及びその装置を提供
できる。

【００９８】又、本発明によれば、発光素子の光軸の傾
き及び発光点を正確に検出して、自動的に、精度高くし
かも傷付けることなく位置合わせ及び角度合わせしてボ
ンディングできるボンディング方法及びその装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるレーザダイオードの発光点位置
検出装置の第１の実施の形態を示す構成図。

【図２】同装置による光軸傾き及び発光点位置の検出作
用を説明するための図。

【図３】同装置の光軸傾き及び発光点位置の検出フロー
チャート。

【図４】同装置のレーザ光の発光パターンの中心位置を
求める作用を示す図。

【図５】本発明に係わるレーザダイオードの発光点位置
検出方法を適用した第２の実施の形態であるレーサダイ
オードボンディング装置の構成図。

【図６】同装置におけるレーザ変位計を配置する主要部
の拡大図。

【図７】レーザダイオードを搭載するパッケージの外観
図。

【図８】同装置のボンディングフローチャート。

【符号の説明】

１：レーザダイオード、 ２：サブマウント、 ３：第１のプローブ、 ４：第２のプローブ、 ６：第２のＣＣＤカメラ、 ７：距離変化機構、 ８：画像処理装置、 ９：演算装置、 １０：プリズム、 １１：レーザ変位計、 １２：光軸傾き算出手段、 １３：発光点位置算出手段、 ２０…チップトレイ、 ２１…ＸＹθテーブル、 ２２…第１のＣＣＤカメラ、 ２３…画像処理装置、 ２４…移載アーム、 ２５…θテーブル、 ２６…移動テーブル、 ２７…ボンディング機構、 ３２…パッケージ、 ３９…接合材供給装置。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と撮像手段との相対距離を変化
   させた前後における前記発光素子から出力される各発光
   パターンを撮像してこれら発光パターンの各中心位置を
   検出し、これら発光パターンの各中心位置及び前記発光
   素子と前記撮像手段との変化させた相対距離に基づいて
   前記発光素子から出力される光の光軸傾きを求めるとと
   もに、この光軸傾き及び前記発光素子と前記撮像手段と
   の変化させた相対距離に基づいて前記発光素子の発光点
   位置を求めることを特徴とする発光素子の発光点位置検
   出方法。
2. 【請求項２】 発光素子から出力される発光パターンを
   撮像手段により撮像して、この発光パターンの中心位置
   を求める第１の発光パターン撮像工程と、 この第１の発光パターン撮像工程の後に前記発光素子と
   前記撮像手段との相対距離を変化させる距離変化工程
   と、 この距離変化工程による前記発光素子と前記撮像手段と
   の相対距離の変化後に、前記発光素子から出力される発
   光パターンを前記撮像手段により撮像して、この発光パ
   ターンの中心位置を求める第２の発光パターン撮像工程
   と、 前記距離変化工程により変化させた前後での前記発光素
   子と前記撮像手段との各相対距離を測定する距離測定工
   程と、 前記第１及び第２の発光パターン撮像工程によりそれぞ
   れ求められた各発光パターンの各中心位置と前記距離変
   化工程により変化した前記発光素子と前記撮像手段との
   相対距離とに基づいて前記発光素子から出力される光の
   光軸傾きを求める光軸傾き算出工程と、 この光軸傾き算出工程により求められた光軸傾き及び前
   記距離測定工程により測定された前記発光素子と前記撮
   像手段との相対距離に基づいて前記発光素子の発光点位
   置を求める発光点位置算出工程と、を有することを特徴
   とする発光素子の発光点位置検出方法。
3. 【請求項３】 前記発光素子としてレーザダイオードの
   光軸傾き及び発光点位置を検出することを特徴とする請
   求項２記載の光軸傾き検出方法。
4. 【請求項４】 発光素子から出力される発光パターンを
   撮像する撮像手段と、 前記発光素子と前記撮像手段との相対距離を変化させる
   距離変化手段と、 この距離変化手段により変化させたときの前記発光素子
   と前記撮像手段との相対距離を測定する距離測定手段
   と、 前記距離変化手段により前記発光素子と前記撮像手段と
   の相対距離を変化させた前後において前記撮像手段によ
   り撮像された第１及び第２の発光パターンの各中心位
   置、及び前記距離変化手段により変化した前記発光素子
   と前記撮像手段との相対距離に基づいて前記発光素子か
   ら出力される光の光軸傾きを求める光軸傾き算出手段
   と、 この光軸傾き算出手段により求められた光軸傾き、及び
   前記距離測定手段により測定された前記発光素子と前記
   撮像手段との相対距離に基づいて前記発光素子の発光点
   位置を求める発光点位置算出手段と、を具備したことを
   特徴とする発光素子の発光点位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記発光素子は、レーザダイオードであ
   ることを特徴とする請求項４記載の発光素子の発光点位
   置検出装置。
6. 【請求項６】 前記距離測定手段は、前記発光素子の光
   軸上に配置された光分岐素子と、この光分岐素子により
   分岐された前記発光素子からの光を受光して前記発光素
   子の発光面との距離を測定する変位計とを有し、前記光
   分岐素子、前記変位計及び前記撮像手段は、前記発光素
   子に対して一体的に進退自在に設けられ、かつ前記撮像
   手段と前記光分岐素子との距離及び前記光分岐素子と前
   記変位計との距離が等しくなる位置に設けられているこ
   とを特徴とする請求項４記載の発光素子の発光点位置検
   出装置。
7. 【請求項７】 前記光軸傾き算出手段は、前記発光素子
   と前記撮像手段との相対距離を変化させる前の前記第１
   の発光パターンの中心位置をＸ１、前記発光素子と前記
   撮像手段との相対距離を変化させた後の前記第２の発光
   パターンの中心位置をＸ２、前記発光素子と前記撮像手
   段との変化させた相対距離をＬとすると、前記発光素子
   から出力される光の光軸傾きθは、 θ＝ｔａｎ^−１（（Ｘ２−Ｘ１）／Ｌ） を演算して求めることを特徴とする請求項４記載の発光
   素子の発光点位置検出装置。
8. 【請求項８】 前記発光点位置算出手段は、前記光軸傾
   きをθ、前記発光素子と前記撮像手段との相対距離を
   Ｙ、前記発光素子と前記撮像手段との相対距離を変化さ
   せる前の前記第１の発光パターンの中心位置をＸ１とす
   ると、前記発光素子の発光点位置Ｘは、 Ｘ＝Ｘ１−（Ｙ・ｔａｎθ） を演算して求めることを特徴とする請求項４記載の発光
   素子の発光点位置検出装置。
9. 【請求項９】 発光素子の姿勢を補正してボンディング
   位置にてボンディングするボンディング方法において、 前記発光素子から出力される発光パターンを撮像手段に
   より撮像して、この発光パターンの中心位置を求める第
   １の発光パターン撮像工程と、 この第１の発光パターン撮像工程の後に前記発光素子と
   前記撮像手段との相対距離を変化させる距離変化工程
   と、 この距離変化工程による前記発光素子と前記撮像手段と
   の相対距離の変化後に、前記発光素子から出力される発
   光パターンを前記撮像手段により撮像して、この発光パ
   ターンの中心位置を求める第２の発光パターン撮像工程
   と、 前記距離変化工程により変化させた前後での前記発光素
   子と前記撮像手段との各相対距離を測定する距離測定工
   程と、 前記第１及び第２の発光パターン撮像工程によりそれぞ
   れ求められた各発光パターンの各中心位置と前記距離変
   化工程により変化した前記発光素子と前記撮像手段との
   相対距離とに基づいて前記発光素子から出力される光の
   光軸傾きを求める光軸傾き算出工程と、 この光軸傾き算出工程により求められた光軸傾き及び前
   記距離測定工程により測定された前記発光素子と前記撮
   像手段との相対距離に基づいて前記発光素子の発光点位
   置を求める発光点位置算出工程と、 前記光軸傾き算出工程により求められた前記発光素子の
   光軸傾き及び前記発光点位置算出工程により求められた
   前記発光素子の発光点位置に基づいて前記発光素子の姿
   勢を修正する姿勢修正工程と、 この姿勢修正された前記発光素子の発光点の位置情報を
   得る位置情報取得工程と、 この位置情報取得工程により得られた前記発光素子の発
   光点の位置情報に基づいて前記発光素子を前記ボンディ
   ング位置に搭載してボンディングするボンディング工程
   と、を有することを特徴とするボンディング方法。
10. 【請求項１０】 発光素子の姿勢を補正してボンディン
    グ位置にてボンディングするボンディング装置におい
    て、 前記発光素子から出力される発光パターンを撮像する撮
    像手段と、 前記発光素子と前記撮像手段との相対距離を変化させる
    距離変化手段と、 この距離変化手段により変化させたときの前記発光素子
    と前記撮像手段との相対距離を測定する距離測定手段
    と、 前記距離変化手段により前記発光素子と前記撮像手段と
    の相対距離を変化させた前後において前記撮像手段によ
    り撮像された第１及び第２の発光パターンの各中心位
    置、及び前記距離変化手段により変化した前記発光素子
    と前記撮像手段との相対距離に基づいて前記発光素子か
    ら出力される光の光軸傾きを求める光軸傾き算出手段
    と、 この光軸傾き算出手段により求められた光軸傾き、及び
    前記距離測定手段により測定された前記発光素子と前記
    撮像手段との相対距離に基づいて前記発光素子の発光点
    位置を求める発光点位置算出手段と、 前記光軸傾き算出手段により求められた前記発光素子の
    光軸傾き及び前記発光点位置算出手段により求められた
    前記発光素子の発光点位置に基づいて前記発光素子の姿
    勢を修正する姿勢修正手段と、 前記発光素子に対向して配置され、かつ前記発光素子に
    対して対向方向に移動自在な自動焦点機能を有する第２
    の撮像手段と、 この第２の撮像手段を前記発光素子に対して対向方向に
    移動させて姿勢修正された前記発光素子の発光点を撮像
    して前記発光素子の発光点の位置情報を得る位置情報取
    得手段と、 前記発光素子を所定位置にボンディングするためのボン
    ディング機構と、 前記位置情報取得手段により得られた前記発光素子の発
    光点の位置情報に基づいて前記ボンディング機構を駆動
    制御し、前記発光素子を前記ボンディング位置に搭載し
    てボンディングするボンディング制御手段と、を具備し
    たことを特徴とするボンディング装置。
11. 【請求項１１】 前記距離測定手段は、前記発光素子の
    光軸上に配置された光分岐素子と、この光分岐素子によ
    り分岐された前記発光素子からの光を受光して前記発光
    素子の発光面との距離を測定する変位計とを有し、前記
    光分岐素子、前記変位計及び前記撮像手段は、前記発光
    素子に対して一体的に進退自在に前記距離変化手段に設
    けられ、かつ前記撮像手段と前記光分岐素子との距離及
    び前記光分岐素子と前記変位計との距離が等しくなる位
    置に設けられていることを特徴とする請求項１０記載の
    ボンディング装置。