JP2003110183A - Bonding apparatus for semiconductor laser chip - Google Patents

Bonding apparatus for semiconductor laser chip

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JP2003110183A
JP2003110183A JP2001299708A JP2001299708A JP2003110183A JP 2003110183 A JP2003110183 A JP 2003110183A JP 2001299708 A JP2001299708 A JP 2001299708A JP 2001299708 A JP2001299708 A JP 2001299708A JP 2003110183 A JP2003110183 A JP 2003110183A
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JP
Japan
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semiconductor laser
stem
laser chip
bonding
heat plate
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Application number
JP2001299708A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruo Yamaoka
晴男 山岡
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MARUGO KOGYO KK
Original Assignee
MARUGO KOGYO KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonding apparatus which assembles a semiconductor laser more accurately and efficiently by shortening the time required for a welded part between a stem and a semiconductor laser chip to be cooled and solidified. SOLUTION: The bonding apparatus for a semiconductor laser chip is such that the stem 70 set on a heat plate 16 and the semiconductor chip 80 chucked and supported by a nozzle 41 are aligned with each other, and the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 are heated and bonded to each other, with the semiconductor laser chip 80 pressed against the stem 70. Around the heat plate 16, a cooling gas emitting member 30 which emits a cooling gas toward the stem 70 and the semiconductor chip 80 after heating the stem 70 and the semiconductor chip 80 to a bonding temperature or above is connected to a cooling gas supply source.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザーチッ
プをステムにボンディングするボンディング装置に関
し、より詳細には、半導体レーザーチップをステムにボ
ンディングする操作を効率的に行うことを可能とした半
導体レーザーチップのボンディング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bonding apparatus for bonding a semiconductor laser chip to a stem, and more particularly to a semiconductor laser chip which enables efficient operation for bonding the semiconductor laser chip to the stem. Bonding apparatus

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザーはステムに半導体レーザ
ーチップを搭載して形成したもので、光ディスクのピッ
クアップ機構や、光情報通信機器に用いられている。こ
のような半導体レーザーのうち光情報通信機器に用いら
れるものは、半導体レーザーからのレーザー光の放射方
向に高精度が要求され、半導体レーザーチップをステム
にボンディングする際に10μm程度の位置精度が要求
される。しかしながら、半導体レーザーを精度よく組み
立てることは難しく、これらの用途に用いられる半導体
レーザーは製造歩留まりが悪く、製造コストが高くな
る。
2. Description of the Related Art A semiconductor laser is formed by mounting a semiconductor laser chip on a stem and is used in an optical disk pickup mechanism and optical information communication equipment. Among such semiconductor lasers, those used for optical information communication equipment require high accuracy in the direction of emission of the laser light from the semiconductor laser, and require a positional accuracy of about 10 μm when bonding the semiconductor laser chip to the stem. To be done. However, it is difficult to assemble a semiconductor laser with high precision, and the semiconductor laser used for these purposes has a low manufacturing yield and a high manufacturing cost.

【0003】近年、半導体レーザーチップを自動でステ
ムに接合する自動ボンディング装置が提供されている
が、光情報通信機器に用いられる半導体レーザーに要求
される組み立て精度を実現するためには、半導体レーザ
ーチップの組み立てに細心の注意を払わなければならな
い。例えば、特開平5−355501号においては、半
導体レーザーチップの光軸の個体差を考慮し、半導体レ
ーザーチップをステムにマウントする際に、半導体レー
ザーチップを発光させその光軸を検知して半導体レーザ
ーチップをステムにマウントしてボンディングする方法
が開示されている。
In recent years, an automatic bonding apparatus for automatically bonding a semiconductor laser chip to a stem has been provided. In order to realize the assembly precision required for a semiconductor laser used in optical information communication equipment, the semiconductor laser chip is required. You must pay close attention to the assembly. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-355501, in consideration of individual differences in the optical axis of the semiconductor laser chip, when the semiconductor laser chip is mounted on the stem, the semiconductor laser chip is caused to emit light and the optical axis is detected to detect the semiconductor laser. A method of mounting and bonding a chip to a stem is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザーチップ
をステムにボンディングする方法には、はんだを使用す
る方法と金―シリコンの共晶合金による方法がある。は
んだを使用する場合は、はんだペレットをステムにの
せ、その上に半導体レーザーチップを粗位置決めしてマ
ウントし、220℃程度に加熱して接合する。また、金
―シリコンの共晶合金による場合は、ステムの上に半導
体レーザーチップを粗位置決めしてマウントし、400
℃程度に加熱して接合する。
The method of bonding the semiconductor laser chip to the stem includes a method using solder and a method using a eutectic alloy of gold-silicon. When using solder, the solder pellet is placed on the stem, the semiconductor laser chip is roughly positioned and mounted thereon, and heated to about 220 ° C. to be joined. When using a gold-silicon eutectic alloy, the semiconductor laser chip is roughly positioned and mounted on the stem,
Heat to about ℃ and join.

【0005】いずれの場合も、ボンディングユニット内
では、半導体レーザーチップおよびステムを所定温度に
加熱するとともに、半導体レーザーチップを位置決め
し、はんだまたは金−シリコンの共晶合金が冷却固化す
るまで半導体レーザーチップを押さえ部材で押接しなが
ら行う。ここでボンディング時の冷却固化の時間が長く
なると、半導体レーザーチップを搭載しているステムが
熱膨張し、これによって半導体レーザーチップを位置ず
れさせてしまうことがあり、あらかじめ半導体レーザー
チップの光軸調整をしてマウント位置を正しく設定して
も、完成品において光軸がずれてしまう場合があるとい
った問題があった。
In any case, in the bonding unit, the semiconductor laser chip and the stem are heated to a predetermined temperature, the semiconductor laser chip is positioned, and the semiconductor laser chip is cooled until the solder or gold-silicon eutectic alloy is cooled and solidified. While pressing with a pressing member. If the cooling and solidification time during bonding becomes long, the stem on which the semiconductor laser chip is mounted may thermally expand, which may cause the semiconductor laser chip to be displaced.Adjusting the optical axis of the semiconductor laser chip in advance Even if the mount position is set correctly by doing so, there is a problem that the optical axis may be displaced in the finished product.

【0006】この問題を解決する方法として、ボンディ
ングユニット内に冷却用の不活性ガスを導入し、半導体
レーザーチップをステムにボンディングした後に、冷却
ガスをヒーター部分に当てて冷却する方法や、ヒーター
を熱容量の小さい材料によって製作する等により冷却時
間を短縮することが行われている。しかしながら、これ
らの方法による場合も、冷却時間を十分に短縮すること
ができず、ステムや半導体レーザーの支持部の熱膨張等
により、半導体レーザーチップのステム上での位置ずれ
が生じる問題が依然として残っている。
As a method of solving this problem, an inert gas for cooling is introduced into the bonding unit, the semiconductor laser chip is bonded to the stem, and then the cooling gas is applied to the heater portion to cool the heater. The cooling time has been shortened by manufacturing it with a material having a small heat capacity. However, even by these methods, the cooling time cannot be sufficiently shortened, and the problem that the semiconductor laser chip is displaced on the stem due to thermal expansion of the stem or the supporting portion of the semiconductor laser still remains. ing.

【0007】そこで、本発明はこれらの課題を解決すべ
くなされたものであり、その目的とするところは、半導
体レーザーチップのボンディング装置において、半導体
レーザーチップをステムに正確にマウントした位置が、
はんだや金−シリコンの共晶合金が冷却固化するまでの
間にずれてしまわないように、はんだや金−シリコンの
共晶合金が冷却固化するまでの時間を短縮させ、より高
精度に、かつ効率的に半導体レーザーを組み立てること
を可能とする半導体レーザーチップのボンディング装置
を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is, in a semiconductor laser chip bonding apparatus, a position where a semiconductor laser chip is accurately mounted on a stem,
To prevent the solder and gold-silicon eutectic alloy from shifting during cooling and solidification, shorten the time until the solder and gold-silicon eutectic alloy cools and solidifies, and with higher accuracy, and An object of the present invention is to provide a semiconductor laser chip bonding apparatus that enables efficient assembly of a semiconductor laser.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するべ
く、本発明は以下の構成を備える。すなわち、ヒートプ
レートにセットされたステムと、ノズルに吸着されて支
持された半導体レーザーチップとを位置合わせし、ノズ
ルにより前記半導体レーザーチップを前記ステムに押接
しながら前記ステムと半導体レーザーチップとを加熱し
て接合する半導体レーザーチップのボンディング装置に
おいて、前記ヒートプレートの周囲に、前記ステムと半
導体レーザーチップとを接合温度以上に加熱した後、ス
テムと半導体レーザーチップとに向けて冷却ガスを放射
する冷却ガス放射部材を冷却ガスの供給源に接続して設
けたことを特徴とする。また、前記ヒートプレートを貫
通して、ヒートプレートにステムをセットする位置に開
口する流路を設け、該流路と冷却ガスの吸引および供給
機構とを連通する流路を設け、前記ヒートプレートにス
テムをセットする際には、ステムをヒートプレートに吸
着して支持し、前記ステムと半導体レーザーチップとが
接合された後には、前記流路から冷却ガスを噴射すべく
前記冷却ガスの吸引および供給機構を制御する制御部を
設けたことを特徴とする。また、前記ヒートプレートの
上方に、横方向にエアを吹き出して、ヒートプレート等
の熱気による空気のゆらぎを防止するエアの吹き出し装
置を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution. That is, the stem set on the heat plate and the semiconductor laser chip adsorbed and supported by the nozzle are aligned, and the stem and the semiconductor laser chip are heated while the semiconductor laser chip is pressed against the stem by the nozzle. In a bonding apparatus for a semiconductor laser chip to be joined together, after cooling the stem and the semiconductor laser chip around the heat plate to a joining temperature or higher, a cooling gas is radiated toward the stem and the semiconductor laser chip. The gas radiating member is provided so as to be connected to a supply source of the cooling gas. In addition, a channel that penetrates the heat plate and opens at a position where the stem is set in the heat plate is provided, and a channel that connects the channel and the suction and supply mechanism of the cooling gas is provided, and the heat plate is provided. When setting the stem, the stem is adsorbed and supported by a heat plate, and after the stem and the semiconductor laser chip are joined, suction and supply of the cooling gas to inject the cooling gas from the flow path. It is characterized in that a control unit for controlling the mechanism is provided. Further, an air blowing device is provided above the heat plate so as to blow air laterally to prevent fluctuation of the air due to hot air from the heat plate or the like.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る半導体レー
ザーチップのボンディング装置の好適な実施の形態につ
いて図面と共に詳細に説明する。図1は半導体レーザー
チップのボンディング装置の全体構成を示す正面図であ
る。本実施形態の半導体レーザーチップのボンディング
装置は、ステムのセット操作、半導体レーザーチップを
ステムに搭載する際の位置決め作業をオペレータにより
行う半自動装置として構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a semiconductor laser chip bonding apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing the overall configuration of a semiconductor laser chip bonding apparatus. The semiconductor laser chip bonding apparatus of this embodiment is configured as a semi-automatic apparatus in which an operator performs a stem setting operation and a positioning operation when mounting the semiconductor laser chip on the stem.

【0010】同図で、10は半導体レーザーチップのボ
ンディング装置の本体であり、半導体レーザーチップを
ステムに搭載するボンディングユニット20が装置本体
10の正面右側に配置され、ステムに半導体レーザーチ
ップを搭載するボンディング部40が装置本体10の正
面に配置され、半導体レーザーチップを収納する収納部
50が装置本体10の正面左側に配置されている。60
はボンディングユニット20を支持する支持テーブルで
あり、ボンディングユニット20をボンディング部40
の下方位置と、装置本体10の右方の退避位置との間で
移動可能に支持している。62は収納部50をボンディ
ング部40の下方と、装置本体10の左方の退避位置と
の間を移動させる搬送部である。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a main body of a semiconductor laser chip bonding apparatus. A bonding unit 20 for mounting a semiconductor laser chip on a stem is arranged on the right side of the front of the main body 10, and a semiconductor laser chip is mounted on the stem. The bonding section 40 is arranged on the front surface of the apparatus body 10, and the housing section 50 for housing the semiconductor laser chip is arranged on the left side of the front surface of the apparatus body 10. 60
Is a support table for supporting the bonding unit 20, and the bonding unit 20 is connected to the bonding section 40.
Is movably supported between the lower position and the retracted position on the right side of the apparatus body 10. Reference numeral 62 denotes a transport unit that moves the storage unit 50 between a position below the bonding unit 40 and a left retracted position of the apparatus body 10.

【0011】ボンディング部40には半導体レーザーチ
ップや必要な部品をエア吸着して支持するノズル41が
配置されている。ノズル41は上下方向にのみ移動可能
に支持され、制御部によりその移動位置が制御される。
42は半導体レーザーチップをステムに対して位置決め
するため、半導体レーザーチップとステムの接合位置を
視認するためのカメラである。本実施形態ではカメラ4
2を3台(内1台は図示せず)設置し、図示した2台の
カメラ42、42によって視認された半導体レーザーチ
ップの左右方向からの画像が装置本体10の前面右上部
に設置した2台のモニタ43、43に表示され、図示し
ない1台のカメラによって視認されたステムの正面方向
からの画像が本体10の左上部に設置したモニタ43に
表示されるようになっている。このように半導体レーザ
ーチップ撮影専用カメラとステム撮影専用カメラとを配
設することにより、それぞれの画像のピントをしっかり
と合わせることができるため、好適である。
A nozzle 41 for adsorbing and supporting a semiconductor laser chip and necessary parts by air is arranged in the bonding section 40. The nozzle 41 is supported so as to be movable only in the vertical direction, and its moving position is controlled by the controller.
Reference numeral 42 is a camera for visually recognizing the joining position of the semiconductor laser chip and the stem for positioning the semiconductor laser chip with respect to the stem. In this embodiment, the camera 4
Two sets of two (one of which is not shown) are installed, and an image from the left and right direction of the semiconductor laser chip visually recognized by the two illustrated cameras 42, 42 is installed on the upper right portion of the front surface of the apparatus body 10. An image from the front direction of the stem, which is displayed on one of the monitors 43, 43 and visually recognized by one camera (not shown), is displayed on the monitor 43 installed in the upper left part of the main body 10. By disposing the semiconductor laser chip dedicated camera and the stem dedicated camera as described above, it is possible to focus the respective images firmly, which is preferable.

【0012】本実施形態の半導体レーザーチップのボン
ディング装置において特徴的な構成部分は、ボンディン
グユニット20の構成にある。以下では、このボンディ
ングユニット20の構成について説明する。図2はボン
ディングユニット20の上面図、図3はボンディングユ
ニット20の内部構造を示す断面図である。ボンディン
グユニット20は、ベース部材21に円筒状のケーシン
グ部22を固定したもので、ケーシング部22の上部開
口面には透明なガラスからなるガラスケース23が取り
付けられている。図2において、23aはガラスケース
23の内側にガラスケース23に脱着自在に取り付けた
ガラス板等からなる透視蓋である。透視蓋23aの中央
部には、ステムあるいは半導体レーザーチップ等の部品
をボンディング位置にセットするためのセット孔23b
が開口する。
A characteristic component of the semiconductor laser chip bonding apparatus of this embodiment is the configuration of the bonding unit 20. The configuration of the bonding unit 20 will be described below. 2 is a top view of the bonding unit 20, and FIG. 3 is a sectional view showing the internal structure of the bonding unit 20. The bonding unit 20 is formed by fixing a cylindrical casing portion 22 to a base member 21, and a glass case 23 made of transparent glass is attached to an upper opening surface of the casing portion 22. In FIG. 2, reference numeral 23a is a see-through lid made of a glass plate or the like which is detachably attached to the glass case 23 inside the glass case 23. A setting hole 23b for setting a component such as a stem or a semiconductor laser chip at a bonding position is provided at the center of the see-through lid 23a.
Opens.

【0013】24aはボンディングユニット20の内部
に冷却ガスを導入するための接続部、24bはボンディ
ングユニット20の内部に加熱ガスを導入するための接
続部、24cはボンディングユニット20内でステムを
吸着して支持するためのガス吸引用の接続部である。接
続部24a、24b、24cには各々所要のガスを供給
するガス供給機構に連通するチューブが接続される。本
実施形態では冷却ガスおよび加熱ガスとして窒素ガスを
使用している。接続部24cにはガスの吸引および排出
機構が接続される。
Reference numeral 24a denotes a connecting portion for introducing a cooling gas into the bonding unit 20, 24b denotes a connecting portion for introducing a heating gas into the bonding unit 20, and 24c adsorbs a stem in the bonding unit 20. It is a connection portion for sucking gas for supporting. Each of the connecting portions 24a, 24b, 24c is connected with a tube communicating with a gas supply mechanism for supplying a required gas. In this embodiment, nitrogen gas is used as the cooling gas and the heating gas. A gas suction and discharge mechanism is connected to the connecting portion 24c.

【0014】図3において、25はケーシング部22の
内部に配置したベースブロックである。ベースブロック
25の中央部には接続部24cに連通する流路25aが
設けられている。26はベースブロック25の上に固定
したヒートプレート、27はヒートプレート26の上に
固定したアタッチメントである。ヒートプレート26と
アタッチメント27の中央部には流路25aに連通する
流路27aが貫通して設けられている。図3では、アタ
ッチメント27の上にステム70がセットされ、ステム
70に半導体レーザーチップ80がセットされている状
態を示す。
In FIG. 3, reference numeral 25 is a base block arranged inside the casing portion 22. A flow path 25a communicating with the connecting portion 24c is provided in the central portion of the base block 25. Reference numeral 26 is a heat plate fixed on the base block 25, and 27 is an attachment fixed on the heat plate 26. A flow path 27a communicating with the flow path 25a is provided at the center of the heat plate 26 and the attachment 27 so as to penetrate therethrough. In FIG. 3, the stem 70 is set on the attachment 27, and the semiconductor laser chip 80 is set on the stem 70.

【0015】24dは接続部24bに連通する加熱流
路、24eは接続部24aに連通する冷却流路である。
図3では加熱流路24dと冷却流路24eが重複した位
置に表れているが、ボンディングユニット20の内部で
は完全に別流路として形成されている。図4にボンディ
ングユニット20の内部での流路の配置を示す。実施形
態では、冷却流路24eはステムに半導体レーザーチッ
プを接合するヒートプレートを挟んだ両側に配置されて
いる。また、冷却流路24eとヒートプレートに連通す
る流路25aとが連通している。加熱されたガスの供給
源に連通する加熱流路24dからは、ステムと半導体レ
ーザーチップがセットされた部位の周囲から、これらに
向けて加熱されたガスが放射される。
Reference numeral 24d is a heating flow path communicating with the connecting portion 24b, and 24e is a cooling flow path communicating with the connecting portion 24a.
In FIG. 3, the heating flow path 24d and the cooling flow path 24e appear at overlapping positions, but they are completely formed inside the bonding unit 20 as separate flow paths. FIG. 4 shows the arrangement of the flow paths inside the bonding unit 20. In the embodiment, the cooling channels 24e are arranged on both sides of the heat plate for joining the semiconductor laser chip to the stem. Further, the cooling flow path 24e and the flow path 25a that communicates with the heat plate communicate with each other. From the heating flow path 24d communicating with the supply source of the heated gas, the heated gas is radiated toward the periphery of the part where the stem and the semiconductor laser chip are set.

【0016】図3で、30は加熱流路24dを配設した
ブロックの上に固定されている冷却ガス放射部材であ
る。冷却ガス放射部材30の内部には冷却流路24eに
連通する放射流路が形成されており、この放射流路から
ステムと半導体レーザーチップのセット位置に向けて冷
却ガスが放射される。図5(a)、(b)に冷却ガス放射部材
30の斜視図と断面図を示す。冷却ガス放射部材30は
半円のリング状に形成した肉厚の部材の内部に連通溝3
0aを円弧状に形成し、薄板材31によって連通溝30
aの開口部を閉止したものである。30bは連通溝30
aに連通して、冷却ガス放射部材30の内側面にスリッ
ト状に開口する放射口である。連通溝30aが前記冷却
流路24eに接続し、放射口30bから冷却ガスが放射
される。本実施形態では、一対の冷却ガス放射部材30
をステムと半導体レーザーチップのセット位置を挟んで
配置し、ステムと半導体レーザーチップの周囲から冷却
ガスを放射するようにした。
In FIG. 3, reference numeral 30 is a cooling gas radiating member fixed on the block in which the heating flow path 24d is disposed. A radiation flow channel communicating with the cooling flow channel 24e is formed inside the cooling gas radiation member 30, and the cooling gas is radiated from this radiation flow channel toward the set position of the stem and the semiconductor laser chip. 5A and 5B are a perspective view and a sectional view of the cooling gas emitting member 30. The cooling gas emitting member 30 has a communication groove 3 inside a thick member formed in a semicircular ring shape.
0a is formed in an arc shape, and the communication groove 30 is formed by the thin plate material 31.
The opening of a is closed. 30b is a communication groove 30
It is a radiation port communicating with a and opening in a slit shape on the inner surface of the cooling gas radiation member 30. The communication groove 30a is connected to the cooling channel 24e, and the cooling gas is radiated from the radiation port 30b. In the present embodiment, the pair of cooling gas radiating members 30.
Was placed so as to sandwich the set position of the stem and the semiconductor laser chip, and cooling gas was emitted from the periphery of the stem and the semiconductor laser chip.

【0017】続いて、本実施形態の半導体レーザーチッ
プのボンディング装置を用いてステムに半導体レーザー
チップをボンディングする方法について説明する。オペ
レーターは、図1に示す装置本体10の手前に座り、装
置本体10の右側にあるボンディングユニット20のヒ
ートプレート26にステム70をセットする。ステム7
0をピンセットでつまみ、透視蓋23aの中央に開口す
るセット孔23bからステム70をボンディングユニッ
ト20に挿入するようにする。このとき、ステム70を
位置合わせするためガイド部材を使用してもよい。
Next, a method of bonding the semiconductor laser chip to the stem using the semiconductor laser chip bonding apparatus of this embodiment will be described. The operator sits in front of the apparatus body 10 shown in FIG. 1 and sets the stem 70 on the heat plate 26 of the bonding unit 20 on the right side of the apparatus body 10. Stem 7
0 is pinched with tweezers, and the stem 70 is inserted into the bonding unit 20 through the set hole 23b opened in the center of the transparent lid 23a. At this time, a guide member may be used to align the stem 70.

【0018】ヒートプレート26にステム70がセット
されたことがセンサによって感知され、もしくは人手に
よるスイッチ操作により、流路25aに連通する吸引機
構が作動され、ヒートプレート26にステム70が吸着
支持される。次いで、ボンディングユニット20は支持
テーブル60に支持され、ボンディング部40の下方位
置まで移動してステム70に半導体レーザーチップをマ
ウントする操作に移る。なお、ボンディングユニット2
0の移動操作は自動操作によって行われる。
A sensor detects that the stem 70 is set on the heat plate 26, or a switch operation is manually performed to operate a suction mechanism communicating with the flow path 25a, and the stem 70 is adsorbed and supported on the heat plate 26. . Next, the bonding unit 20 is supported by the support table 60, and is moved to a position below the bonding section 40 to mount the semiconductor laser chip on the stem 70. The bonding unit 2
The moving operation of 0 is performed automatically.

【0019】ボンディングユニット20が移動開始する
と、搬送部62が作動し、収納部50がボンディング部
40の下方位置に移動する。もちろん、ボンディングユ
ニット20と収納部50とが干渉しないよう、互いの動
きは制御部によって制御されている。次いで、ノズル4
1が下降し収納部50から半導体レーザーチップ80を
吸着して支持する。収納部50から半導体レーザーチッ
プ80をノズル41にピックアップさせる操作は、ノズ
ル41に対して収納部50をX−Y方向に移動させるこ
とにより、収納部50の適宜位置から半導体レーザーチ
ップ80をピックアップすることができる。
When the bonding unit 20 starts moving, the carrying section 62 operates and the storage section 50 moves to a position below the bonding section 40. Of course, the mutual movement is controlled by the control unit so that the bonding unit 20 and the storage unit 50 do not interfere with each other. Then the nozzle 4
1 descends to adsorb and support the semiconductor laser chip 80 from the storage section 50. In the operation of picking up the semiconductor laser chip 80 from the storage unit 50 to the nozzle 41, the storage unit 50 is moved in the XY direction with respect to the nozzle 41, and the semiconductor laser chip 80 is picked up from an appropriate position of the storage unit 50. be able to.

【0020】なお、本実施形態では、ステム70と半導
体レーザーチップ80とは金−シリコン共晶合金によっ
て接合するが、はんだを用いて接合する際は、収納部5
0にはんだペレットを収納しておき、ノズル41ではん
だペレットをピックアップしてステム70にセットした
後、半導体レーザーチップ80をはんだペレットの上に
のせる操作を行えばよい。このように、本実施形態の装
置では、適宜部品を搭載して組み立てることができるよ
うになっている。
In the present embodiment, the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 are joined with a gold-silicon eutectic alloy, but when joining with solder, the housing portion 5 is used.
The solder pellets may be stored in 0, the solder pellets may be picked up by the nozzle 41 and set on the stem 70, and then the semiconductor laser chip 80 may be placed on the solder pellets. As described above, in the apparatus of the present embodiment, appropriate components can be mounted and assembled.

【0021】ノズル41に半導体レーザーチップ80を
吸着して支持した後、収納部50を左方の退避位置に移
動させ、ボンディングユニット20をノズル41の直下
のボンディング操作位置に移動させ、ノズル41を降下
させてステム70に半導体レーザーチップ80をマウン
トする。前述したように、オペレータはカメラ42によ
る画像をモニタ43で参照しながら、ステム70上での
半導体レーザーチップ80の位置をチェックし、ステム
70と半導体レーザーチップ80とを位置合わせする。
たとえば、半導体レーザーチップの端面をステム70の
端面に位置合わせするといった操作をここで行うわけで
ある。
After the semiconductor laser chip 80 is adsorbed and supported by the nozzle 41, the storage unit 50 is moved to the left retracted position, the bonding unit 20 is moved to the bonding operation position directly below the nozzle 41, and the nozzle 41 is moved. The semiconductor laser chip 80 is mounted on the stem 70 by descending. As described above, the operator checks the position of the semiconductor laser chip 80 on the stem 70 while referring to the image from the camera 42 on the monitor 43, and aligns the stem 70 and the semiconductor laser chip 80.
For example, an operation of aligning the end face of the semiconductor laser chip with the end face of the stem 70 is performed here.

【0022】なお、ヒートプレート26はステム70を
セットした状態でプリヒートされている。前記カメラ4
2は透視蓋23aを透視するようにしてステム70と半
導体レーザーチップ80との相互位置を視認するのであ
るが、ヒートプレート26の熱によって透視蓋23aの
セット孔23bから熱気が上昇して、セット孔23bの
周辺の空気がゆらぎ、これにってカメラ42による像が
乱れることがある。本実施形態の装置では、この空気の
ゆらぎを防止して、カメラ42による視認操作を確実に
行えるようにするため、図3に示すように、ケーシング
部22の上部にエアの吹き出し装置32を設けている。
このエアの吹き出し装置32は透視蓋23aの上面と平
行にエアを吹き出して空気のゆらぎを解消させる操作を
行うものである。図2に示すように、エアの吹き出し装
置32は透視蓋23aの外周位置に合わせて半円弧状の
側面形状に形成し、平行なエア流を吹き出すため、複数
本の内部流路32aを設けている。
The heat plate 26 is preheated with the stem 70 set. The camera 4
2 sees the mutual position of the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 by seeing through the see-through lid 23a, but the heat of the heat plate 26 causes the hot air to rise from the set hole 23b of the see-through lid 23a, and the setting is performed. The air around the hole 23b fluctuates, which may disturb the image captured by the camera 42. In the apparatus of the present embodiment, in order to prevent the fluctuation of the air and ensure the visual recognition operation by the camera 42, as shown in FIG. 3, an air blowing device 32 is provided above the casing portion 22. ing.
The air blowing device 32 blows air in parallel with the upper surface of the see-through lid 23a to perform the operation of eliminating the fluctuation of the air. As shown in FIG. 2, the air blowing device 32 is formed in a semi-circular side surface shape according to the outer peripheral position of the transparent lid 23a, and is provided with a plurality of internal flow passages 32a in order to blow a parallel air flow. There is.

【0023】ステム70と半導体レーザーチップ80と
の位置合わせはボンディングユニット20をX−Y方向
に微動させることによって行う。ステム70と半導体レ
ーザーチップ80とが位置合わせされたら、ノズル41
によって軽く半導体レーザーチップ80を上から押さえ
ながら、ヒートプレート26をさらに加熱し、同時に接
続部24bに接続する加熱ガス源から加熱ガスをボンデ
ィングユニット20内に送入する。加熱ガスはステム7
0と半導体レーザーチップ80に向けて放射され、ステ
ム70と半導体レーザーチップ80が加熱されて高温に
なっていく。
The positioning of the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 is performed by finely moving the bonding unit 20 in the XY directions. When the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 are aligned, the nozzle 41
While lightly pressing the semiconductor laser chip 80 from above, the heat plate 26 is further heated, and at the same time, the heating gas is fed into the bonding unit 20 from the heating gas source connected to the connecting portion 24b. The heating gas is stem 7.
0 and the semiconductor laser chip 80 are radiated, and the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 are heated and become high in temperature.

【0024】金−シリコン共晶合金による接合は400
℃程度でなされる。温度センサによりボンディングユニ
ット20の内部温度を検知しながら、温度をあげてい
き、400℃程度になったところで、一定時間保持した
後、冷却操作に移る。加熱操作と冷却操作は温度センサ
によって温度をチェックして、自動的に切り換えること
ができる。冷却操作は、まず、ヒートプレート26の通
電をOFFとし、接続部24aに接続する冷却ガス供給
源から冷却ガスを送入することによってなされる。冷却
ガスは冷却流路24eを経由して冷却ガス放射部材30
の放射口30bからステム70と半導体レーザーチップ
80に向けて放射される。冷却ガス放射部材30から冷
却ガスを放射することによって、ステム70と半導体レ
ーザーチップ80がきわめて効率的に冷却され、ボンデ
ィング温度の400℃から急速にボンディング温度以下
に冷却することができる。これによって、短時間のうち
にステム70と半導体レーザーチップ80とをボンディ
ングすることができる。
Bonding with a gold-silicon eutectic alloy is 400
It is done at about ℃. The temperature is raised while detecting the internal temperature of the bonding unit 20 by the temperature sensor, and when the temperature reaches about 400 ° C., the temperature is maintained for a certain time, and then the cooling operation is performed. The heating operation and the cooling operation can be automatically switched by checking the temperature with a temperature sensor. The cooling operation is performed by first turning off the power supply to the heat plate 26 and feeding the cooling gas from the cooling gas supply source connected to the connecting portion 24a. The cooling gas passes through the cooling channel 24e and the cooling gas emitting member 30
Is radiated from the radiation port 30b toward the stem 70 and the semiconductor laser chip 80. By radiating the cooling gas from the cooling gas radiating member 30, the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 can be cooled very efficiently, and can be rapidly cooled from the bonding temperature of 400 ° C. to the bonding temperature or lower. As a result, the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 can be bonded in a short time.

【0025】冷却ガス放射部材30から冷却ガスを放射
してステム70と半導体レーザーチップ80の周囲温度
が400℃以下になったら、接続部24cに接続する流
路25aから、吸引方向とは逆にステム70に向けてガ
スを放出させる。ステム70をヒートプレート16に支
持するために流路25aから吸引しているガスは窒素ガ
スであり、本実施形態では、冷却ガス放射部材30の放
射口30bからステム70と半導体レーザーチップ80
に向けて放射しているガスは実際には同じガスである。
流路25aからガスを吸引するかわりにガスを噴出させ
ると、ステム70はその底面からも冷却され、ステム7
0と半導体レーザーチップ80は外周面の全体から冷却
されるようになる。
When the cooling gas is radiated from the cooling gas radiating member 30 and the ambient temperature of the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 becomes 400 ° C. or lower, the flow path 25a connected to the connecting portion 24c reverses the suction direction. The gas is released toward the stem 70. The gas sucked from the flow path 25a to support the stem 70 on the heat plate 16 is nitrogen gas, and in this embodiment, the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 are discharged from the radiation port 30b of the cooling gas radiation member 30.
The gas radiating toward is actually the same gas.
When the gas is ejected instead of sucking the gas from the flow path 25a, the stem 70 is also cooled from the bottom surface thereof, and the stem 7
0 and the semiconductor laser chip 80 are cooled from the entire outer peripheral surface.

【0026】図6(a)は、ステム70がヒートプレート
26、アタッチメント27に吸着されて支持されている
状態、図6(b)は、流路27aからガスを噴出させてい
る状態を示す。図6(b)に示すように、流路27aから
ガスを噴出させることにより、アタッチメント27とス
テム70の底面との間にガスの流路が形成され、ステム
70がアタッチメント27からわずかに浮くようにな
る。ノズル41は半導体レーザーチップ80を上方から
押さえて、金−シリコン共晶合金による接合がなされる
まで半導体レーザーチップ80が位置ずれしないように
しているが、ステム70と半導体レーザーチップ80の
周囲温度が400℃以下に低下した状態であれば、流路
27aからガスを噴出させる操作を行っても半導体レー
ザーチップ80が位置ずれするようなことはない。
FIG. 6A shows a state in which the stem 70 is adsorbed and supported by the heat plate 26 and the attachment 27, and FIG. 6B shows a state in which gas is ejected from the flow path 27a. As shown in FIG. 6 (b), by ejecting gas from the flow path 27 a, a gas flow path is formed between the attachment 27 and the bottom surface of the stem 70 so that the stem 70 floats slightly from the attachment 27. become. The nozzle 41 presses the semiconductor laser chip 80 from above to prevent the semiconductor laser chip 80 from being displaced until the gold-silicon eutectic alloy is joined, but the ambient temperature between the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 is As long as the temperature is lowered to 400 ° C. or lower, the semiconductor laser chip 80 will not be displaced even if the gas is ejected from the flow path 27a.

【0027】本実施形態の半導体レーザーチップのボン
ディング装置は、このようにステム70の下面からも冷
却することによって、ステム70に半導体レーザーチッ
プ80をボンディングした後、効果的に接合部分を冷却
することができ、冷却するまでに時間がかかることでス
テム70に対する半導体レーザーチップ80の接合位置
が位置ずれするといったことがなく、また、冷却が効率
的になされることから、ボンディング後に製品をボンデ
ィングユニット20から取り出すまでの時間が短縮でき
て、ステム70と半導体レーザーチップ80とのボンデ
ィング操作時間を短縮して、装置の生産性を向上させる
ことができる。
In the semiconductor laser chip bonding apparatus of this embodiment, the semiconductor laser chip 80 is bonded to the stem 70 by cooling from the lower surface of the stem 70 as described above, and then the joint portion is effectively cooled. The bonding position of the semiconductor laser chip 80 with respect to the stem 70 does not shift due to the time required for cooling, and cooling is performed efficiently. It is possible to shorten the time from the removal to the removal, shorten the bonding operation time between the stem 70 and the semiconductor laser chip 80, and improve the productivity of the device.

【0028】なお、上記実施形態ではステム70と半導
体レーザーチップ80とを金−シリコン共晶合金によっ
てボンディングする例について説明したが、はんだを用
いてボンディングする場合もまったく同様に、冷却操作
の際にヒートプレート26からステム70に冷却ガスを
噴出させるようにすることで、ステム70に高精度で半
導体レーザーチップ80をボンディングすることがで
き、またボンディング作業を効率化することが可能とな
る。はんだによるボンディングの場合は、加熱温度が2
20℃程度でよいから、冷却時間がさらに短縮される。
また、ヒートプレート26に用いるヒータをセラミック
ヒータ等の熱容量が小さいものを使用することで、冷却
時間をさらに短縮することができる。
In the above embodiment, an example in which the stem 70 and the semiconductor laser chip 80 are bonded with a gold-silicon eutectic alloy has been described, but the same applies to the case of bonding with solder, in the cooling operation. By ejecting the cooling gas from the heat plate 26 to the stem 70, the semiconductor laser chip 80 can be bonded to the stem 70 with high accuracy, and the bonding work can be made efficient. In the case of bonding with solder, the heating temperature is 2
Since the temperature may be about 20 ° C., the cooling time is further shortened.
Further, by using a heater having a small heat capacity such as a ceramic heater for the heat plate 26, the cooling time can be further shortened.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明に係る半導体レーザーチップのボ
ンディング装置によれば、ステムに半導体レーザーチッ
プをボンディングした後、ステムと半導体レーザーチッ
プに向けて冷却ガスを放射する冷却ガス放射部材を設け
たことにより、ステムと半導体レーザーチップとの接合
部を効率的に冷却することができ、ステムと半導体レー
ザーチップとのボンディング部の位置ずれを防止して高
精度のボンディング操作を行うことができる。また、冷
却時間が短縮できることからボンディング操作を効率的
に行うことができる。また、冷却操作時にヒートプレー
トからステムに向けて冷却ガスを噴出させることによ
り、ステムと半導体レーザーチップのボンディング部を
さらに効率的に冷却することができ、さらに高精度でか
つ効率的なボンディング操作を行うことが可能になる等
の著効を奏する。
According to the semiconductor laser chip bonding apparatus of the present invention, after the semiconductor laser chip is bonded to the stem, the cooling gas radiating member for radiating the cooling gas toward the stem and the semiconductor laser chip is provided. This makes it possible to efficiently cool the joint between the stem and the semiconductor laser chip, prevent displacement of the bonding portion between the stem and the semiconductor laser chip, and perform a highly accurate bonding operation. Moreover, since the cooling time can be shortened, the bonding operation can be efficiently performed. In addition, by ejecting a cooling gas from the heat plate toward the stem during the cooling operation, it is possible to more efficiently cool the bonding portion between the stem and the semiconductor laser chip, and to perform a more accurate and efficient bonding operation. It has a remarkable effect that it can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る半導体レーザーチップのボンディ
ング装置の一実施形態の構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an embodiment of a semiconductor laser chip bonding apparatus according to the present invention.

【図2】ボンディングユニットの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a bonding unit.

【図3】ボンディングユニットの内部構造を示す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal structure of a bonding unit.

【図4】ボンディングユニットの内部の流路の配置を示
す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an arrangement of flow paths inside a bonding unit.

【図5】冷却ガス放射部材の構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a cooling gas emitting member.

【図6】ステムに半導体レーザーチップをボンディング
している状態を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which a semiconductor laser chip is bonded to a stem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 装置本体 16 ヒートプレート 20 ボンディングユニット 21 ベース部材 22 ケーシング部 23 ガラスケース 23a 透視蓋 23b セット孔 24a、24b、24c 接続部 24d 加熱流路 24e 冷却流路 25 ベースブロック 25a 流路 26 ヒートプレート 27 アタッチメント 27a 流路 30 冷却ガス放射部材 30a 連通溝 30b 放射口 31 薄板材 32 エアの吹き出し装置 40 ボンディング部 41 ノズル 42 カメラ 43 モニタ 50 収納部 60 支持テーブル 62 搬送部 70 ステム 80 半導体レーザーチップ 10 Device body 16 heat plate 20 Bonding unit 21 Base member 22 Casing part 23 glass cases 23a see-through lid 23b set hole 24a, 24b, 24c connection part 24d heating channel 24e Cooling channel 25 base blocks 25a channel 26 heat plate 27 Attachment 27a channel 30 Cooling gas radiating member 30a communication groove 30b radiation port 31 thin plate material 32 Air blowing device 40 Bonding part 41 nozzles 42 camera 43 monitors 50 storage 60 support table 62 Transport section 70 stem 80 Semiconductor laser chip

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヒートプレートにセットされたステム
と、ノズルに吸着されて支持された半導体レーザーチッ
プとを位置合わせし、ノズルにより前記半導体レーザー
チップを前記ステムに押接しながら前記ステムと半導体
レーザーチップとを加熱して接合する半導体レーザーチ
ップのボンディング装置において、 前記ヒートプレートの周囲に、前記ステムと半導体レー
ザーチップとを接合温度以上に加熱した後、ステムと半
導体レーザーチップとに向けて冷却ガスを放射する冷却
ガス放射部材を冷却ガスの供給源に接続して設けたこと
を特徴とする半導体レーザーチップのボンディング装
置。
1. A stem set on a heat plate and a semiconductor laser chip supported by being adsorbed by a nozzle are aligned, and the stem and the semiconductor laser chip are pressed while the semiconductor laser chip is pressed against the stem by the nozzle. In a semiconductor laser chip bonding apparatus for heating and bonding with each other, around the heat plate, after heating the stem and the semiconductor laser chip to a bonding temperature or higher, a cooling gas is directed toward the stem and the semiconductor laser chip. A bonding device for a semiconductor laser chip, characterized in that a radiating cooling gas radiating member is connected to a cooling gas supply source.
【請求項2】 前記ヒートプレートを貫通して、ヒート
プレートにステムをセットする位置に開口する流路を設
け、 該流路と冷却ガスの吸引および供給機構とを連通する流
路を設け、 前記ヒートプレートにステムをセットする際には、ステ
ムをヒートプレートに吸着して支持し、 前記ステムと半導体レーザーチップとが接合された後に
は、前記流路から冷却ガスを噴射すべく前記冷却ガスの
吸引および供給機構を制御する制御部を設けたことを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザーチップのボンデ
ィング装置。
2. A flow path that penetrates through the heat plate and opens at a position where a stem is set on the heat plate, and a flow path that connects the flow path and a cooling gas suction / supply mechanism is provided. When setting the stem on the heat plate, the stem is adsorbed and supported by the heat plate, and after the stem and the semiconductor laser chip are bonded, the cooling gas of the cooling gas is sprayed from the flow path. 2. The semiconductor laser chip bonding apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls the suction and supply mechanism.
【請求項3】 前記ヒートプレートの上方に、横方向に
エアを吹き出して、ヒートプレート等の熱気による空気
のゆらぎを防止するエアの吹き出し装置を設けたことを
特徴とする請求項1または2記載の半導体レーザーチッ
プのボンディング装置。
3. An air blowing device for blowing air in the lateral direction above the heat plate to prevent fluctuations of the air due to hot air in the heat plate or the like. Semiconductor laser chip bonding equipment.
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