JP2004193539A - 半導体素子の接合方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子の接合工程の生産効率の短縮
【解決手段】光素子とサブマウントの接合部に不活性ガスを吹き付けるパージノズル８を電磁弁を介して不活性ガス供給管６．７により加熱冷却手段１４に連結するとともに、サブマウント１２を加熱するセラミックヒータ１１に不活性ガス供給管１０を配置し，光素子の接合時には加熱された不活性ガスの接合部への吹き付けとともに，冷却時には冷却された不活性ガスの接合部への吹きつけとセラミックヒータへ冷却する構成とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体チップを基台としてのサブマウント上にボンディングするための半導体素子の接合方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルオーディオディスク等の光学的読取り装置に使用される半導体レーザーやフォトダイオード等の半導体素子をサブマウント（基台）上に接合するためのダイボンディング方法として、従来より特公平５−５４２６０号の従来例に示すものが知られている。
【０００３】
これに記載のダイボンディング装置は、図４に示すように電熱線が内臓されたプレヒータ１上で、例えば窒化アルミ又はシリコンからなるサブマウント２を吸着する。ついで、サブマウント２上方にてキャピラリ３先端に真空吸着された半導体レーザチップ４をサブマウント２上に位置決めすると共に加圧する。その後プレヒータ１により半導体レーザチップ４とサブマウントの接合部近傍を電熱過熱して、半導体レザーチップ４とサブマウント２との間の上記ボンディング部に介在させたＡｕ−Ｓｎ系（金―錫系）ろう材、Ａｕ−Ｓｉ系（金−ケイ素系）ろう材、半田材等のボンディング・インサート材を溶融させてダイボンディングしていた。
【０００４】
しかしながら、この技術では、加熱はプレヒータ１に内蔵された電熱線により行なっているので、ボンディング部をボンディング温度まで上昇させるのに長時間（例えば３０秒〜６０秒）が必要であった。
【０００５】
また、一旦サブマウント２の温度が上昇すると、それが冷却するまでの時間も遅くなり、ボンディング・インサート材が溶融後凝固するのにも長時間を要し、完全に凝固が完了するまで精密に位置決めを行なう必要上、高精度位置で半導体レーザチップを保持しなければならなかった。
【０００６】
このため、従来のダイボンディング方法では、ボンディング時間が長くなりすぎ（１２０秒以上）、生産効率を著しく低下させるばかりか、半導体レーザチップ等の熱を発する光素子は、熱歪によって発光特性が変化するためボンディング時間が長くなると熱歪が残留し、半導体レーザなどの光素子の信頼性低下の一因となっていた。
【０００７】
そこで、特公平５―５４２６０号では、キャピラリに保持された半導体レーザチップを載置台上に載置されたサブマウントへダイボンディングする方法において、上記キャピラリとこのキャピラリに保持された上記半導体レーザチップとこの保持された半導体チップが載置されるサブマウントに加熱された不活性ガスを吹き付けて予熱する予熱工程と、サブマウントを加熱する加熱体を設けこの加熱体に給電することによりサブマウントを瞬間的に加熱する加熱工程と、上記予熱工程の後に加熱工程を行なうことによりボンディングインサート部材を溶融させ半導体レザーチップとサブマウントをダイボンディングする工程と、上記加熱体への給電の停止及び上記予熱の停止と同時に上記キャピラリを上昇させる工程よりなる方法が記載され、これによって、ダイボンディングのための所要温度への加熱を、加熱体への大電流の給電により短時間で行なうと共に加熱体および予熱の停止によりボンデイング部を常温にまで急冷する事ができるのでダイボンディング時間を従来の電熱法によった場合の１／１０に短縮することができ生産効率が向上すると共に、加熱時間が短くてすむので半導体レザーチップに有害な熱歪が残留することがなくなり半導体レザーの品質及び信頼性が高くなる。
【０００８】
しかしながら、冷却のための加熱体への給電の停止及び予熱の停止と同時にキャピラリを上昇させるため、周辺温度や制御装置のばらつきなどにより、加熱体の冷却の程度に差異が発生した場合、半導体チップとサブマウントが完全に固着する前にキャピラリが上昇してしまい、半導体チップとサブマウントの相対位置がずれるおそれがあり、最悪の場合には、半導体チップがサブマウントから剥離してしまうという問題点があった。
【特許文献１】
特公平５−５４２６０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、サブマウント等の予熱及びボンディングインサート材等いわゆる半田材の予熱と酸化防止のための不活性ガスを半導体チップ、ＬＥＤチップ等の半導体素子の接合時の冷却にも使用するようにしたことによりボンディング時間を短縮化による生産効率の向上を図る共に半導体素子に有害な熱歪が残留することなく良好な品質の半導体素子を得ることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
請求項１記載の発明は、
キャピラリに保持された半導体素子を基台（サブマウント）へ接合する接合方法において、半導体素子が載置されるサブマウントに予め加熱された不活性ガスを吹き付けて予熱すると共に、上記キャピラリとサブマウントの少なくとも一方を加熱する加熱体を設け、この加熱体に給電することにより上記キャピラリとサブマウントの少なくとも一方を予め設定された温度まで予熱する予熱工程と、予熱工程の後に上記加熱体への給電量を変化させ予熱工程における加熱体の温度よりも更に加熱体を昇温して上記半導体素子とサブマウントの間に介在している半田材を溶融させ、半導体素子とサブマウントを接合する接合工程と、
上記加熱体への給電と不活性ガスの供給を停止するとともにキャピラリと半導体素子とサブマウントに予め冷却された不活性ガスを吹き付けルト共に加熱体を冷却する冷却工程と、を有する半導体素子接合方法を解決手段としている。
【００１１】
請求項１の方法によれば、不活性ガスで予熱工程を構成すると共にその後の工程に冷却工程を設け、この冷却工程においても前記不活性ガスを利用し冷却して、キャピラリ、半導体素子及びサブマウントを冷却すると共に加熱体を冷却する方法なので、半田材の固着時間が短縮され生産効率が向上する。
請求項２記載の発明は
キャピラリに保持された半導体素子をサブマウントへ接合する半導体素子接合装置において、
半導体素子とサブマウントの接合部に不活性ガスを吹き付けるパージノズルとパージノズルに第１切換え部を介して連結された第１不活性ガス供給管と、パージノズルに前記第１切換え部を介して連結された第２不活性ガス供給管とサブマウントを載置し加熱する加熱体とヒータ部に第２切換え部を介して連結された第３不活性ガス供給管と加熱面と冷却面を有する加熱冷却手段とよりなり、第１不活性ガス供給管を加熱冷却手段の加熱面に設けると共に、第２、第３不活性ガス供給管を加熱冷却手段の冷却面に設けたことを解決手段としている。
尚、加熱冷却手段として，電子冷却素子、例えばペルチェ素子或いは，加熱面を給電によって加熱するヒーターと、冷却面を圧縮式の冷凍機の組み合わせ構成からなる手段を用いることができる。
【００１２】
請求項２の半導体素子の接合装置によれば、第１不活性ガス供給管を加熱冷却手段の加熱面に設けた構成により予熱を行なうと共に、第２、第３不活性ガス供給管を加熱冷却冷却手段の冷却面に設けた構成によりキャピラリ、半導体素子のみならずサブマウントの冷却を行なう構成なので、半田材の固着時間が短縮され生産効率が向上する。
又、不活性ガスを加熱冷却手段で予熱と冷却に使用すると共に，加熱体を冷却している構成なので、高い効率で電気エネルギーを活用することができ、装置の省エネルギー化が図れる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、キャピラリに保持された半導体素子を基台（サブマウント）へ接合する半導体素子接合装置において、半導体素子とサブマウントの接合部に不活性ガスを吹き付けるパージノズルと
パージノズルに第１切換え部を介して連結された第５不活性ガス供給管と、
サブマウントを載置し加熱する加熱体と、
加熱体に第２切換え部を介して配置した第６不活性ガス供給管と、
加熱面と冷却面を有する電子冷却素子とよりなり、
第５、第６不活性ガス供給管を電子冷却素子の一方の面側に設けると共に、電子冷却素子の他方の面側には空冷手段を配置したこと解決手段としている。
請求項３記載の発明によれば、上記効果に加えて１つの電子冷却素子で加熱と冷却とを行なう構成のため、高い効率で電気エネルギーを活用することができ装置の省エネルギー化が図れると共に、電子冷却素子の面に空冷手段を設けたので電子冷却素子の加熱効率を高めることができる
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の半導体素子の接合装置において、第２加熱冷却手段を加熱体を支持する装置筐体に配置し、装置筐体に設けた温度センサにより装置筐体が一定の温度となるように第２冷却手段を制御したことを解決手段としている。
請求項４の半導体素子の接合装置によれば、装置筐体の温度変化がなくなり、装置筐体の変形、あるいは、装置筐体に取り付けられる装置の温度による特性変化や、装置性能の低減を防止することができるという効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明に係る実施の形態について説明する。
図１は、この発明の半導体素子の接合法に使用される接合装置の第１実施形態の概略説明図である。
図１において、５は乾燥された窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス供給源（不図示）と接続される不活性ガス供給管である。
６は不活性ガス供給管５から分岐した第１不活性ガス供給管、７は不活性ガス供給管５から分岐した第２不活性ガス供給管である。
【００１６】
８は不活性ガスを電子部品接合部周辺に供給するパージノズルで、 前記第１不活性ガス供給管６、第２不活性ガス供給管７とは第１切換え部としての第１電磁弁９を介して連結されている。
【００１７】
この第１電磁弁９は周知の３ポート切換え弁からなり、ポート９Ａにおいては第１不活性ガス供給管６とパージノズル８を連通し、ポート９Ｂにおいては第１、第２不活性ガス供給管６、７とパージノズル８の連通を遮断し、ポート９Ｃにおいては、第２不活性ガス供給管７とパージノズル８を連通するように制御する構成となっている。
【００１８】
１０は不活性ガス供給管５から分岐した第３供給管としての第３不活性ガス供給管であり、一部は前記第２不活性ガス供給管７と管路を共用している。
【００１９】
１１はシリコン又はセラミック等からなる基台としてのサブマウン１２を載置し、加熱する加熱体としてのセラミックヒータで、このセラミックヒータ１１の内部或いは底面には第２切換え部としての第２電磁弁１３を介して前記第３不活性ガス供給管１０を蛇行させた蛇行部１０Ａが配置されている。
【００２０】
また、図示しないが、サブマウント１２を吸着保持するための吸引孔がセラミックヒータ１１に設けられている。
【００２１】
尚，このセラミックヒータ等の加熱体をキャピラリ１５の周囲に配置し，このキャピラリ１５を特公平５―５４２６０号に示すように加熱する構成としてもよい。
【００２２】
この第２電磁弁１３は２ポート切換え弁からなり、ポート１３Ａにおいて不活性ガスをセラミックヒータ１１に供給し、ポート１３Ｂにおいて不活性ガスのセラミックヒータ１１への供給を遮断するように制御する。
【００２３】
１４は加熱冷却手段としての電子冷却素子で、周知のペルチェ素子を利用している。この電子冷却素子１４はＮ型・Ｐ型が対になった半導体素子により構成され、直流電流を流すことによって一方の面から他方の面に熱が移動する構成となっている。
【００２４】
このため、例えば上面１４Ａが加熱されると、下面１４Ｂは冷却されるようになっている。また、電源の極性を逆にすることにより，熱の移動方向も逆になるので上面１４Ａを冷却面、下面１４Ｂを加熱面に制御することも可能である。この実施例においては，上面１４Ａを加熱面、下面１４Ｂを冷却面に構成している。
【００２５】
この電子冷却素子１４の上面１４Ａには第１不活性ガス供給管６を熱効率を向上するため蛇行させて設けてあり、第１不活性ガス供給管６内の不活性ガスが電子冷却素子１４の加熱面１４Ａにより予熱されるように構成されている。
【００２６】
また、電子冷却素子１４の下面１４Ｂには、第２，第３不活性ガス供給管７，１０の共有管部分Ｋを熱効率を向上するため蛇行させて設けてあり，第２，第３不活性ガス供給管７，１０内の不活性ガスが電子冷却素子１４の冷却面１４Ｂにより冷却されるように構成されている。
【００２７】
１５はＸ−Ｙ方向及び昇降自在な周知の構造のキャピラリで光素子を真空吸着保持可能になっている。
【００２８】
この第１の実施形態の装置の作用について説明する。
予め半田材１２Ａが上面に形成されたサブマウント１２が、予め予熱されたセラミックヒータ１１の所定位置に不図示のキャリアにより位置決め載置される。
【００２９】
次に第１電磁弁９がポート９Ｂからポート９Ａに切り換わり第１不活性ガス供給管６とパージノズル８とが連通し、電子冷却素子１４の上面１４Ａで予熱された第１不活性ガス供給管６を通じて予熱された不活性ガスがパージノズル８から噴出され，サブマウント１２及び半田材１２Ａを予熱する。この予熱温度は半田材１２Ａが溶融しない範囲で予熱される。又、この時、併せてセラミックヒータ１１に通電されセラミックヒータ１１によりサブマウント１２及び半田材１２Ａが予熱される。
【００３０】
次にキャピラリ１５が作動し光素子１６、例えばＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザチップ１６を真空吸着すると共に、半導体レザーチップ１６をサブマウント１２に対して当接させ位置決め配置する。
必要に応じキャピラリ１５によりレーザチップ１６を加圧する。
その後セラミックヒータ１１への給電量が変化し，セラミックヒータ１２の予熱温度よりもさらにセラミックヒータ１１を昇温して半田材を溶融させる。
【００３１】
この半田材１２Ａの溶融によりサブマウント１２と半導体レーザチップ１６の接合が完了する。
次いで、セラミックヒータ１１の給電が停止すると共に、第１電磁弁９がポート９Ａからポート９Ｃに切り換わり、第１不活性ガス供給管６からの不活性ガスの供給が停止し、第２不活性ガス供給管７とパージノズル８が連通し、電子冷却素子１４の冷却面１４Ｂによって冷却された不活性ガスがパージノズル８から吐出する。
【００３２】
これと同時に、第２電磁弁１３がポート１３Ｂからポート１３Ａに切り換わりこれにより第３不活性ガス供給管１０の蛇行間部分１０Ａが連通し、電子冷却素子１４の冷却面１４Ｂによって冷却された不活性ガスが第３不活性ガス供給管１０の蛇行部分１０Ａに流れ，セラミックヒータ１１を冷却する。
従って，接合部分は不活性ガスの直接冷却とセラミックヒータへの冷却による間接冷却の双方により冷却されることになる。
【００３３】
そして、所定の時間が経過した後若しくはセラミックヒータが所定の温度に冷却された後、接合が完了し一体となった半導体レーザーチップ及びサブマウントは、キャピラリによって吸着保持されセラミックヒータから格納場所へ移載される。
【００３４】
次にこの第１の実施形態の装置を用いた接合方法について説明する。
【００３５】
先ず半田材１２Ａが上面に形成されたサブマウント１２が予め予熱されているセラミックヒータ１１の所定位置に不図示のキャリアにより位置決め載置される。
【００３６】
その後第１電磁弁９がポート９Ｂからポート９Ａに切り換わり第１不活性ガス供給管６とパージノズル８とが連通し、電子冷却素子１４の上面１４Ａで加熱された第１不活性ガス供給管６を通じて予熱された不活性ガスが吹き出され、サブマウント１２及び半田材１２Ａを予熱する。
この予熱温度は半田材１２Ａが溶融しない範囲で予熱される。
又、併せてセラミックヒータ１１に通電され、セラミックヒータ１１によりサブマウント及び半田材１２Ａが予熱される。
以上が予熱工程である。
次に，キャピラリ１５が駆動して半導体素子としての光素子１６、例えばＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザチップ１６を真空吸着すると共に、半導体レーザチップ１６をサブマウント１２に対して当接させ位置決め配置する。
【００３７】
必要に応じてキャピラリ１５によりレーザチップ１６を加圧する。以上が配置工程である。
この配置工程の後にセラミックヒータ１１への給電量を変化させ、セラミックヒータ１１の予熱温度よりもさらにセラミックヒータを１１を昇温して半田材１２Ａを溶融させる。
【００３８】
この半田材１２Ａの溶融によりサブマウント１２と半導体レーザチップ１６の接合が完了する。
【００３９】
以上が接合工程である。
次いで，セラミックヒータ１１の給電が停止すると共に、第１電磁弁９がポート９Ａからポート９Ｃに切り換わり、第１不活性ガス供給管６からの不活性ガスの供給が停止し、第２不活性ガス供給管７とパージノズル８が連通し、電子冷却素子１４の冷却面１４Ｂによって冷却された不活性ガスがパージノズル８から吐出する。
【００４０】
これと同時に、第２電磁弁１３がポート１３Ｂからポート１３Ａに切り換わりこれにより第３不活性ガス供給管１０の蛇行間部分が連通し、電子冷却素子１４の冷却面１４Ｂによって冷却された不活性ガスが第３不活性ガス供給管１０の蛇行部分に流れ，セラミックヒータ１１を冷却する。
【００４１】
従って、接合部分は不活性ガスの直接冷却とセラミックヒータへの冷却による間接冷却の双方により冷却されることになる。
以上の工程が冷却工程を構成する。
【００４２】
そして、所定の時間が経過した後若しくはセラミックヒータが所定の温度に冷却された後、接合が完了し一体となった半導体レーザーチップ及びサブマウントは、キャピラリによって吸着保持されセラミックヒータから格納場所へ移載される。
図２はこの発明の第２の実施形態の接合装置を示すものである。
図１に示す実施形態と異なる構成は第３不活性ガス供給管１０に代えてコンプレッサーや圧縮空気用タンクに接続される第３供給管としての圧縮空気用供給管１７を使用し、媒体として圧縮空気を使用した点にあり、従って、第３供給管１７は第１の実施形態のように第２不活性ガス供給管７から分岐することなく、単独で電子冷却素子１４の下面に配置した構成である。１８は圧縮空気用供給管に設けたドレンであり、圧縮空気を冷却することにより発生する結露を除去するためのものである。
【００４３】
この実施形態の作用は図１に示す実施形態とほぼ同様なので省略する。
又，第１の実施形態と同じ構成は同一符号を用いた。
【００４４】
この実施形態によれば、セラミックヒータ１１の冷却時に用いる媒体は不活性ガスではなく圧縮空気でよいので，高価な不活性ガス，例えば窒素ガスなどの使用量を軽減することができるという効果がある。
【００４５】
図３は、請求項３記載の発明の実施形態を示すものである。
図３において２３は電子冷却素子１４の下面側に形成された放熱フィン、２４は放熱フィン２３の放熱効率を高めるために放熱フィン２３に対向配置した送風ファンである。放熱フィン２３と送風ファン２４とにより空冷手段を構成する。
尚，送風ファンはエアを吹き付ける構成のものでもよい。
２５は電子冷却素子１４の上面１４Ａに配置した第５不活性ガス供給管で、第１切換え部としての２ポート電磁弁２６を介してパージノズル２０と連結している。
【００４６】
２７は電子冷却素子１４の上面に配置した第６不活性ガス供給管で，第２切換え部としての２ポート電磁弁２８を介してセラミックヒータ１１の下面に配置されている。
この実施形態によれば、予め半田材１２Ａが上面に形成されたサブマウント１２が、予め予熱されたセラミックヒータ１１の所定位置に不図示のキャリアにより位置決め載置される。
【００４７】
次に電気冷却素子１４の上面１４Ａが加熱される方向に電子冷却素子１４に電流が流れ、２ポート電磁弁２６がポート２６Ｂからポート２６Ａに切り換わり第５不活性ガス供給管２５とパージノズル２０とが連通し、電子冷却素子１４の上面１４Ａで予熱された不活性ガスが第５不活性ガス供給管２５を通じてパージノズル２０から噴出され、サブマウント１２及び半田材１２Ａを予熱する。又、セラミックヒータ１１に通電され、セラミックヒータ１１によりサブマウント１２及び半田材１２Ａが予熱される。
この予熱温度は半田材１２Ａが溶融しない範囲で予熱される。
これと同時に電子冷却素子１４の下面１４Ｂが冷却されるので、これを更に放熱フィン２３と送風ファン２４で空冷し、電子冷却素子の上面１４Ａの加熱効率を高める。
【００４８】
次にキャピラリ１５が作動し光素子１６、例えばＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザチップ１６を真空吸着すると共に，半導体レザーチップ１６をサブマウント１２に対して当接させ位置決め配置する。
必要に応じキャピラリ１５によりレーザチップ１６を加圧する。
その後セラミックヒータ１１への給電量が変化し，セラミックヒータ１１の予熱温度よりもさらにセラミックヒータ１１を昇温して半田材１２Ａを溶融させる。
【００４９】
この半田材の溶融によりサブマウント１２と半導体レーザチップ１６の接合が完了する。
次いで、セラミックヒータ１１の給電が停止すると共に、電子冷却素子１４の上面１４Ａが冷却される方向に電流が流れ、電子冷却素子１４の上面１４Ａによって冷却された不活性ガスがパージノズル２０から吐出する。
【００５０】
これと同時に、電子冷却素子１４の下面１４Ｂは加熱されるので，これを放熱フィン２３及び送風ファン２４により熱交換を促がし、電子冷却素子１４の冷却効率を高める。また、２ポート電磁弁２８がポート２８Ｂからポート２８Ａに切り換わりこれにより第３不活性ガス供給管２７の蛇行間部分が連通し、電子冷却素子１４によって冷却された不活性ガスが第３不活性ガス供給管２７の蛇行部分２７Ａに流れ，セラミックヒータ１１を冷却する。
【００５１】
従って，接合部分は不活性ガスの直接冷却とセラミックヒータ１１への冷却による間接冷却の双方により冷却されることになる。
【００５２】
そして、所定の時間が経過した後若しくはセラミックヒータ１１が所定の温度に冷却された後、接合が完了し一体となった半導体レーザーチップ１６及びサブマウント１２は、キャピラリによって吸着保持されセラミックヒータ１１から格納場所へ移載される。
【００５３】
図５は、請求項４記載の発明の実施形態を示すものであり、この実施形態においては図１に示した第１実施形態の装置のセラミックヒータ１１が設置される装置筐体２９に第８不活性ガス供給管３０を配置すると共に、第８不活性ガス供給管３０を第３切換え部としての３ポート筐体側電磁弁３１を介して連結し、この３ポート筐体側電磁弁３１を第１不活性ガス供給管６と連通する第９不活性ガス供給管３３及び第３不活性ガス供給管１０と連通する第１０不活性ガス供給管３４に連結したものであり、装置筐体２９に設けた温度センサ３２により、３ポート筐体側電磁弁３１を制御して、装置筐体２９の温度を一定に制御するように構成したものである。
そして、上記第８不活性ガス供給管３０、第３ポート筐体側電磁弁３１、第９不活性ガス供給管３３及び第１０不活性ガス供給管３４とにより第２加熱冷却手段を構成している。
そして、この実施例において、電子冷却素子１４の上面１４Ａを加熱面、仮面１４Ｂを冷却面に構成している。
その他の構成は図１に示した実施形態の構成と同一構成は同一符号とする。
【００５４】
次にこの実施形態の作用を説明する。
キャピラリ１５（図１参照）が作動し、電子部品としての半導体レーザチップ１６を真空吸着すると共に、半導体レーザチップ１６をセラミックヒータ１１上に移載されたサブマウント１２に対して当接させ位置決め配置する。その後、サブマウント１２上の半田材１２Ａの加熱による酸化を防止するため、不活性ガス供給源から、不活性ガスのパージを開始する。
不活性ガスのパージは、第１電磁弁９を駆動し、ポート９Ｃと第１不活性ガス供給管６を連通し、電子冷却素子１４の通電による加熱面１４Ａによって加熱された不活性ガスをパージノズル８から吐出して行う。
【００５５】
この時、３ポート筐体側電磁弁３１が駆動し、第８不活性ガス供給管３０と第３不活性ガス供給管１０が連通し、電子冷却素子１４の冷却面１４Ｂによって冷却された不活性ガスが第３不活性ガス供給管１０から、第８不活性ガス供給管３０に供給され装置筐体２９を冷却する。
この３ポート筐体側電磁弁３１の冷却ガスの供給のＯＮ／ＯＦＦ制御は装置筐体２９に設けた温度センサ３２により装置筐体２９の温度が一定となるように制御される。
【００５６】
上記不活性ガスのパージ条件下において、セラミックヒータ１１が更に加熱され、半田材１２Ａが溶融する温度まで上昇する。この時においても、温度センサ３２により装置筐体２９の温度が一定となるように３ポート筐体側電磁弁３１のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われ、第８不活性ガス供給管３０への冷却ガスの供給がなされ、装置筐体２９の温度を一定に保つように制御される。
次いで、必要に応じキャピラリ１５によりレーザチップ１６を加圧する。
半田材１２Ａの加熱によるサブマウント１２と半導体レーザチップ１６との接合が完了した後、第１電磁弁９を再び駆動して、第２不活性ガス供給管７とパージノズル８を連通させ、電子冷却素子１４の冷却面１４Ｂによって冷却された不活性ガスをパージノズル８から吐出し、接合が完了している半導体レーザチップ１６、半田材１２Ａ、及びサブマウント１２の冷却を行う。
【００５７】
このパージノズル８による冷却と共に、第２電磁弁１３が駆動して、第３不活性ガス１０に電子冷却素子１４の冷却面１４Ｂによって冷却された不活性ガスを第３不活性ガス供給管１０の蛇行部分に供給し、セラミックヒータ１１の冷却を行う。
この時も３ポート筐体側電磁弁３１のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われ、電子冷却素子１４の加熱面１４Ａによって加熱された不活性ガスを第１不活性ガス供給管６を通じ、３ポート筐体側電磁弁３１を装置筐体に供給する。
この３ポート筐体側電磁弁３１の制御は、装置筐体の温度が一定となるように温度センサーによって３ポート筐体側電磁弁３１を制御することにより行われる。
その後、所定の時間が経過した後（若しくはセラミックヒータ１１が所定温度に冷却された後）、接合が完了し一体となった半導体レーザチップ１６及びサブマウント１２は、特に図示されない部品移載装置によりセラミックヒータ１１上から格納場所へ移載させる。
【００５８】
この実施形態によれば、装置筐体の温度を温度センサにより検知すると共に加熱冷却手段からの不活性ガスを装置筐体に供給し、温度センサにより筐体の温度を一定に保持するように不活性ガスを制御するようにしたので、装置筐体の温度変化がなくなり、装置筐体の変形、あるいは、装置筐体に取り付けられる装置の温度による特性変化や、装置性能の低減を防止することができるという効果を奏する。
尚、第２加熱冷却手段としては、上記構成のほかに、加熱を筐体に設けた電熱線によるヒータ加熱方式とし、冷却を筐体に配置した配管内に不凍液を通して冷却を行う液冷式の冷却装置で構成し、これらのヒータ、冷却装置を温度センサにより、筐体が一定温度となるように制御する構成とすることもできる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、パージガスとしての不活性ガスを予熱工程と冷却工程で使用すると共に、加熱体も冷却する冷却工程を設けたので、半導体素子，基台（サブマウント），半田材を速やかに冷却すると共に，加熱体を冷却する方法なので，半導体素子に有害な熱歪が残留することがなく，良好な接合品質を得ることができる。
また、接合完了した半導体素子を搬出するまでの時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。
【００６０】
請求項２記載の発明によれば、パージガスとしての不活性ガスを予熱と加熱に使用すると共に、加熱体も冷却する構成なので、半導体素子、基台（サブマウント），半田材を速やかに冷却すると同時に加熱体も冷却でき，光素子に有害な熱歪が残留することがなく，良好な接合品質を得ることができる。
また、接合完了した半導体素子を搬出するまでの時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。
【００６１】
請求項３記載の発明によれば、上記効果に加えて１つの電子冷却素子で加熱と冷却とを行なう構成のため、高い効率で電気エネルギーを活用することができ装置の省エネルギー化が図れると共に，電子冷却素子の面に空冷手段を設けたので電子冷却素子の加熱効率を高めることができる。
【００６２】
請求項４記載の発明によれば、装置筐体の温度変化がなくなり、装置筐体の変形、あるいは、装置筐体に取り付けられる装置の温度による特性変化や、装置性能の低減を防止することができるという効果を奏する。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の発明の実施形態に係る接合装置の概略正面図
【図２】請求項１に記載の発明の実施形態に係る接合装置の概略正面図
【図３】請求項３に記載の発明の実施形態に係る接合装置の概略正面図
【図４】従来の接合装置の要部説明図
【図５】請求項４に記載の発明の実施形態に係る装置の概略正面図
【００６４】
【符号の説明】
６、第１不活性ガス供給管
７、第２不活性ガス供給管
８、パージノズル
９、第１切換え部
１０、１７、第３供給管
１１、加熱体
１２、基台としてのサブマウント
１４、加熱冷却手段
１５、キャピラリ
１６、半導体素子
２５．第５不活性ガス供給管
２７、第６不活性ガス供給管

Claims (4)

1. キャピラリに保持された半導体素子を基台へ接合する接合方法において、半導体素子が載置される基台に予め加熱された不活性ガスを吹き付けて予熱すると共に、上記キャピラリと基台の少なくとも一方を加熱する加熱体を設け、この加熱体に給電することにより上記キャピラリと基台の少なくとも一方を予め設定された温度まで予熱する予熱工程と、
   予熱工程の後に上記加熱体への給電量を変化させ予熱工程における加熱体の温度よりも更に加熱体を昇温して上記半導体素子と基台の間に介在している半田材を溶融させ、半導体素子と基台を接合する接合工程と、
   上記加熱体への給電と不活性ガスの供給を停止すると共に半導体素子と基台に予め冷却された不活性ガスを吹き付けると共に加熱体を冷却する冷却工程と、を有する半導体素子の接合方法。
2. キャピラリに保持された半導体素子を基台へ接合する半導体接合装置において、半導体素子と基台の接合部に不活性ガスを吹き付けるパージノズルと、
   パージノズルに第１切換え部を介して連結された第１不活性ガス供給管と、
   パージノズルに前記第１切換え部を介して連結された第２不活性ガス供給管と、基台を載置し加熱する加熱体と、
   加熱体に第２切換え部を介して配置した第３供給管と、加熱面と冷却面を有する加熱冷却手段とよりなり、
   第１不活性ガス供給管を加熱冷却手段の加熱面に設けると共に、第２、第３供給管を加熱冷却手段の冷却面に設けたことを特徴とする半導体素子の接合装置。
3. キャピラリに保持された半導体素子を基台へ接合する半導体素子接合装置において、
   半導体素子と基台の接合部に不活性ガスを吹き付けるパージノズルと
   パージノズルに第１切換え部を介して連結された第５不活性ガス供給管と、
   基台を載置し加熱する加熱体と、
   加熱体に第２切換え部を介して配置した第６不活性ガス供給管と、加熱面と冷却面を有する電子冷却素子とよりなり、
   第５、第６不活性ガス供給管を電子冷却素子の一方の面側に設けると共に、電子冷却素子の他方の面側には空冷手段を配置したことを特徴とする半導体素子の接合装置。
4. 請求項２記載の半導体素子の接合装置において、第２加熱冷却手段を加熱体を支持する装置筐体に配置し、装置筐体に設けた温度センサにより装置筐体が一定の温度となるように第２加熱冷却手段を制御したことを特徴とする請求項２記載の半導体の接合装置。

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