JP2005236270A

JP2005236270A - Mounting method of light-emitting element

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Publication number: JP2005236270A
Application number: JP2005004634A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Arai; 義之新井
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2005-09-02
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: JP4197680B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mounting method of light-emitting elements capable of mounting a light-emitting element on a substrate with high precision. <P>SOLUTION: A mounting method for mounting a light-emitting element on a substrate with an alignment mark comprises: a first process for recognizing the light-emitting-point-source position and the image data of a light-emitting element, respectively; a second process for calculating a mutual position between the image data and the light-emitting-point-source position of the light-emitting element obtained in the first process; and a third process for aligning the alignment mark provided on the substrate with the image data so as to align the substrate with the light-emitting element, and thereafter mounting the light-emitting element. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

光ファイバーを用いた光通信システムで使用される光通信部品の発光素子や、露光機の光源として使用される発光素子を基板に高精度に実装を行う方法に関するものである。 The present invention relates to a method for mounting a light emitting element of an optical communication component used in an optical communication system using an optical fiber and a light emitting element used as a light source of an exposure machine on a substrate with high accuracy.

例えば光通信システムに利用される光−電気変換部品の中で使用されるレーザーダイオード（以下ＬＤという）と光ファイバーや光導波路の組み立てには、ＬＤの発光点位置に対して高い精度で光ファイバーや光導波路が接続される必要がある。従来のＬＤと光導波路の位置合わせ方法について図５を参照しながら説明する。 For example, when assembling a laser diode (hereinafter referred to as an LD), an optical fiber, or an optical waveguide used in an optical-electrical conversion component used in an optical communication system, the optical fiber or optical fiber with high accuracy with respect to the light emitting point position of the LD The waveguide needs to be connected. A conventional method for aligning an LD and an optical waveguide will be described with reference to FIG.

図５はＬＤと光ファイバーと光導波路の接続を示す光−電気変換部品の平面図である。光導波路５３が形成された基板５１上に、光導波路５３の位置を示す基板アライメントマーク５２がある。ＬＤ６１上には、活性層６３の位置を示すＬＤアライメントマーク６２がある。一般に基板の光導波路に対するアライメントマークの形成誤差は０．２μｍ以下と非常に高精度であるが、アライメントマークが設けられた発光素子のアライメントマークと発光点位置の形成誤差は２〜３μｍと精度が悪いため、ＬＤアライメントマーク６２とＬＤ６１の発光量が最大となる位置は、必ずしも一致しておらず、ＬＤアライメントマーク６２と基板アライメントマーク５２を単に位置合わせして光−電気変換部品を組み立てても、効率よくＬＤの発光が光ファイバーに伝わらない。 FIG. 5 is a plan view of an optical-electrical conversion component showing the connection of the LD, the optical fiber, and the optical waveguide. A substrate alignment mark 52 indicating the position of the optical waveguide 53 is provided on the substrate 51 on which the optical waveguide 53 is formed. On the LD 61, there is an LD alignment mark 62 indicating the position of the active layer 63. Generally, the formation error of the alignment mark with respect to the optical waveguide of the substrate is very high, 0.2 μm or less, but the formation error of the alignment mark and the light emitting point position of the light emitting element provided with the alignment mark is as high as 2-3 μm. For this reason, the positions at which the light emission amounts of the LD alignment mark 62 and the LD 61 are maximized do not necessarily coincide with each other. Even if the LD-alignment mark 62 and the substrate alignment mark 52 are simply aligned, the photoelectric conversion component is assembled. , LD light emission is not efficiently transmitted to the optical fiber.

そのため、図示していない計測用光ファイバーの先端をＬＤ６１の近傍を走査させながら検知し、ＬＤ６１の発光量が最大となる位置をＬＤ６１の上方にある認識手段により真の活性層位置として認識し、真の活性層位置を算出する。次に、ＬＤ６１上のＬＤアライメントマーク６２をＬＤ６１の上方にある認識手段により認識し、真の活性層位置と活性層６３の位置とのずれ量を算出する。これらのずれ量の算出値をもとに基板５１にＬＤ６１を実装する方法として、ＬＤアライメントマーク６２を認識することにより算出された活性層６３の位置に前工程で算出したずれ量を加えて、光導波路５３と活性層６３の位置合わせを行う方法が知られている。（たとえば、特許文献１）
特開２００１−１８３５５１号図２ Therefore, the tip of the optical fiber for measurement (not shown) is detected while scanning the vicinity of the LD 61, and the position where the light emission amount of the LD 61 is maximized is recognized as the true active layer position by the recognition means above the LD 61. The active layer position of is calculated. Next, the LD alignment mark 62 on the LD 61 is recognized by the recognition means above the LD 61, and the amount of deviation between the true active layer position and the active layer 63 position is calculated. As a method of mounting the LD 61 on the substrate 51 on the basis of the calculated values of the deviation amount, the deviation amount calculated in the previous step is added to the position of the active layer 63 calculated by recognizing the LD alignment mark 62, A method for aligning the optical waveguide 53 and the active layer 63 is known. (For example, Patent Document 1)
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-183551 FIG.

アライメントマークの位置測定は、パターンマッチングにより行われている。パターンマッチング法は、予め基準となるアライメントマーク（基準マーク画像）を登録しておき、認識手段により認識された画像内から、登録されたマークと最も一致するパターンを検索し、その位置を求めるものであるため、アライメントマークが基準マーク画像に対して一致度が高いほど位置検出精度が高くなり、一致度が低ければ位置検出精度が低下する。すなわち、アライメントマークの形成精度がアライメント精度に影響を与えるという問題があった。 The position measurement of the alignment mark is performed by pattern matching. In the pattern matching method, a reference alignment mark (reference mark image) is registered in advance, a pattern that most closely matches the registered mark is searched from the image recognized by the recognition means, and its position is obtained. Therefore, the higher the degree of coincidence of the alignment mark with the reference mark image, the higher the position detection accuracy, and the lower the degree of coincidence, the lower the position detection accuracy. That is, there is a problem that the alignment mark formation accuracy affects the alignment accuracy.

また、アライメントマークがない発光素子に用いられないと言う問題があった。 In addition, there is a problem that it cannot be used for a light emitting element without an alignment mark.

また、発光素子をステージにセットする際に、ステージに対して発光素子が微少な傾きを生じる事から高精度な測定の妨げになっていた。 Further, when the light emitting element is set on the stage, the light emitting element is slightly inclined with respect to the stage, which hinders high-precision measurement.

アライメントマークが設けられた基板に発光素子を実装する発光素子の実装方法において、発光素子の発光点位置と、発光素子の画像データを３次元データとして認識する第１工程と、第１工程により得られた発光素子の画像データと発光素子の発光点位置の相対位置を演算する第２工程と、発光素子実装面と基板実装面の平行度を調整後、基板に設けられたアライメントマークと前記発光素子の発光点位置とを位置合わせし実装する第３工程とを有する発光素子の実装方法である。 In a light emitting element mounting method for mounting a light emitting element on a substrate provided with an alignment mark, a light emitting point position of the light emitting element and a first step of recognizing image data of the light emitting element as three-dimensional data are obtained by the first step. A second step of calculating the relative position of the light emitting element image data and the light emitting point position of the light emitting element, and adjusting the parallelism between the light emitting element mounting surface and the substrate mounting surface, and the alignment mark provided on the substrate and the light emission A light emitting element mounting method including a third step of aligning and mounting the light emitting point position of the element.

また、前記第２工程において、キャリブレーション冶具を用いて発光素子の画像データの座標系と発光点位置の座標系の関係式を求めることにより相対位置の演算を行うと良い。 In the second step, the relative position may be calculated by obtaining a relational expression between the coordinate system of the image data of the light emitting element and the coordinate system of the light emitting point position using a calibration jig.

また、前記発光素子の画像データにアライメントマークを用いるとよい。 An alignment mark may be used for the image data of the light emitting element.

発光点位置の３次元データと発光素子の画像データの３次元データから、それぞれの相対位置を演算するので、発光素子の固定用ステージの微少な傾きや、画像データ位置測定用の認識手段の組立精度や経時変化の影響を受けることなく、高精度に基板に発光素子を実装することができる。 Since the relative position of each is calculated from the three-dimensional data of the light emitting point position and the three-dimensional data of the image data of the light emitting element, the slight inclination of the fixing stage of the light emitting element and the assembly of the recognition means for measuring the image data position The light-emitting element can be mounted on the substrate with high accuracy without being affected by accuracy or change with time.

また、発光素子の画像データに対する発光素子における発光点位置を予め測定しておき、基板に発光素子を実装する際に発光素子の画像データを基準にもちいるため、アライメントマークの形成精度に影響されず高精度に実装することができる。
また、実装後に発光素子の位置を計測し、オフセット調整を行う必要がないため作業効率が向上する。 In addition, since the light emitting point position in the light emitting element with respect to the image data of the light emitting element is measured in advance, and the light emitting element image data is used as a reference when mounting the light emitting element on the substrate, it is affected by the alignment mark formation accuracy. It can be mounted with high accuracy.
In addition, since it is not necessary to measure the position of the light emitting element after mounting and perform offset adjustment, work efficiency is improved.

また、キャリブレーション冶具を用いるので、発光素子の画像データの座標系と発光位置の関係式を高精度に求めることができる。 Further, since the calibration jig is used, the relational expression between the coordinate system of the image data of the light emitting element and the light emitting position can be obtained with high accuracy.

また、画像データにアライメントマークを用いることにより、アライメントマークがある発光素子の実装を容易にすることができる。 Further, by using the alignment mark in the image data, it is possible to easily mount the light emitting element having the alignment mark.

以下、本発明の発光素子の実装方法を実現するための装置構成について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an apparatus configuration for realizing the light emitting element mounting method of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の実装方法を実施するための実装装置１を示しており、発光点測定装置１０とボンディング装置２０から構成されている。 FIG. 1 shows a mounting apparatus 1 for carrying out the mounting method of the present invention, which comprises a light emitting point measuring apparatus 10 and a bonding apparatus 20.

発光点位置測定装置１０は、発光素子２を吸着保持する発光素子保持ステージ１１と、発光素子２を発光させるための図示されていないＬＤドライバーユニットに取り付けられたプローブ１２と、発光素子２の画像を認識する画像認識手段１３と焦点位置調整を行う画像認識手段用ステージ３５と、発光点位置３を認識する発光点位置認識手段１４と焦点位置調整を行う発光点位置認識手段用ステージ３７と、画像認識手段１３および発光点位置認識手段１４により得られた画像データと焦点位置調整用ステージ焦点位置座標より発光素子２の画像に対する発光点位置３を演算し、発光点位置３と発光素子２の画像データをともにボンディング装置２０に送信するための発光点測定装置コントローラ１５と、を備えている。 The light emitting point position measuring apparatus 10 includes a light emitting element holding stage 11 for sucking and holding the light emitting element 2, a probe 12 attached to an LD driver unit (not shown) for causing the light emitting element 2 to emit light, and an image of the light emitting element 2. An image recognizing means 13 for recognizing the light, an image recognizing means stage 35 for adjusting the focal position, a light emitting point position recognizing means 14 for recognizing the light emitting point position 3, a light emitting point position recognizing means stage 37 for adjusting the focal position, The light emitting point position 3 for the image of the light emitting element 2 is calculated from the image data obtained by the image recognizing means 13 and the light emitting point position recognizing means 14 and the focus position adjustment stage focal position coordinates, and the light emitting point position 3 and the light emitting element 2 are calculated. And a light emission point measuring device controller 15 for transmitting both image data to the bonding device 20.

また、ボンディング装置２０は、発光素子２を保持するボンディングヘッド２１と、光導波路を有する基板４を保持する基板保持ステージ２２と、発光素子２および基板４に設けられたアライメントマーク５を認識する二視野カメラ２３と、基板４と発光素子２の平行度測定を行うレーザー角度センサとしてのオートコリメータ２５と、ミラー手段としての９０度プリズム２６と、ボンディングヘッド２１に取り付けられた平行度調整機構２７と、発光点位置測定装置から送信されたデータと二視野カメラ２３により測定したデータとを演算するコントローラ２４と、を備えている。 The bonding apparatus 20 recognizes the bonding head 21 that holds the light emitting element 2, the substrate holding stage 22 that holds the substrate 4 having the optical waveguide, and the alignment mark 5 provided on the light emitting element 2 and the substrate 4. A field of view camera 23, an autocollimator 25 as a laser angle sensor for measuring the parallelism of the substrate 4 and the light emitting element 2, a 90 degree prism 26 as a mirror means, and a parallelism adjusting mechanism 27 attached to the bonding head 21. And a controller 24 for calculating data transmitted from the light emitting point position measuring device and data measured by the two-field camera 23.

発光素子２の発光点位置測定装置１０で、第１工程として、図示していないＬＤドライバーユニットに取り付けられたプローブ１２により発光素子２を発光させ、発光点位置認識手段用ステージ３７の位置を調整し発光点に焦点を合わせ、発光点位置認識手段１４により発光点位置３を認識した後、画像認識手段用ステージ３５の位置を調整し発光素子２の３点以上の箇所にて焦点を合わせ、画像認識手段１３により発光素子２の画像を取り込む。発光素子２は発光することにより熱膨張するため、熱膨張による測定誤差を低減するため発光素子２は発光点位置３の測定完了まで発光させる。発光点位置３の認識および発光素子２の画像の認識は順序を問わず、先に画像の認識を行ってもよく、また同時に認識してもよい。 In the light emitting point position measuring device 10 of the light emitting element 2, as a first step, the light emitting element 2 is caused to emit light by the probe 12 attached to the LD driver unit (not shown), and the position of the light emitting point position recognition means stage 37 is adjusted. Then, after focusing on the light emitting point and recognizing the light emitting point position 3 by the light emitting point position recognizing means 14, the position of the stage 35 for image recognizing means is adjusted to focus on three or more points of the light emitting element 2, The image recognition means 13 captures an image of the light emitting element 2. Since the light emitting element 2 thermally expands by emitting light, the light emitting element 2 emits light until the measurement of the light emitting point position 3 is completed in order to reduce measurement errors due to thermal expansion. Regardless of the order of recognition of the light emitting point position 3 and the image of the light emitting element 2, the image may be recognized first or simultaneously.

次いで、第２工程として発光点位置３と発光素子２の画像データの相対位置を第１工程で得られたデータより演算する。あらかじめ求めておいた発光素子２の画像を認識する画像認識手段の座標系と発光点位置を認識する発光点位置認識手段の座標系の相対関係より、発光素子２の画像データにおける発光点位置を発光点測定装置コントローラ１５により演算する。 Next, as a second step, the relative positions of the light emission point position 3 and the image data of the light emitting element 2 are calculated from the data obtained in the first step. The light emitting point position in the image data of the light emitting element 2 is determined from the relative relationship between the coordinate system of the image recognizing means for recognizing the image of the light emitting element 2 and the coordinate system of the light emitting point position recognizing means for recognizing the light emitting point position. Calculation is performed by the light emitting point measuring device controller 15.

以下に第２工程で使用する画像認識手段の座標系と発光点位置認識手段の座標系の相対関係の演算方法を説明する。 The calculation method of the relative relationship between the coordinate system of the image recognition means used in the second step and the coordinate system of the light emitting point position recognition means will be described below.

図２に示すように、少なくとも３個のマークが取りつけられたキャリブレーション治具３０を、画像認識手段１３と発光点位置認識手段１４がともに同じマークを認識出来るように移動手段に対して３０〜６０度の範囲で傾きを持って固定する。３個のマークは高精度に配置され、例えば５０μｍの間隔でマーク３１とマーク３３からなる直線とマーク３２とマーク３３からなる直線が直交するように配置されている。 As shown in FIG. 2, the calibration jig 30 with at least three marks attached is 30 to the moving means so that both the image recognition means 13 and the light emitting point position recognition means 14 can recognize the same mark. Fix with a tilt in the range of 60 degrees. The three marks are arranged with high accuracy, for example, so that a straight line made up of the marks 31 and 33 and a straight line made up of the marks 32 and 33 are orthogonal to each other at an interval of 50 μm.

画像認識手段１３を画像認識手段用ステージ３５にてキャリブレーション治具３０のマーク３１に焦点が合う位置に移動し、その位置にて撮像素子で得られたマーク３１の画像からマーク位置を求め、画像認識手段用ステージ座標と撮像素子から得られた座標からマーク３１の３次元座標を測定する。３次元座標を（ｘ_{３１−４１}，ｙ_{３１−４１}，ｚ_{３１−４１}）とする。同様にマーク３２、マーク３３の３次元の位置情報についても測定する。それぞれ３次元座標を、（ｘ_{３２−４１}，ｙ_{３２−４１}，ｚ_{３２−４１}）、（ｘ_{３３−４１}，ｙ_{３３−４１}，ｚ_{３３−４１}）とする。次に、発光点位置認識手段１４についても同様に測定を行ないマーク３１、マーク３２、マーク３３の３次元の位置情報を測定する。３次元座標をそれぞれ、（ｘ_{３１−４２}，ｙ_{３１−４２}，ｚ_{３１−４２}）、（ｘ_{３２−４２}，ｙ_{３２−４２}，ｚ_{３２−４２}）、（ｘ_{３３−４２}，ｙ_{３３−４２}，ｚ_{３３−４２}）とする。 The image recognition unit 13 is moved to a position where the mark 31 of the calibration jig 30 is focused on the image recognition unit stage 35, and the mark position is obtained from the image of the mark 31 obtained by the image pickup device at that position. The three-dimensional coordinates of the mark 31 are measured from the stage coordinates for the image recognition means and the coordinates obtained from the image sensor. Let the three-dimensional coordinates be (x _31-41 , y _31-41 , z _31-41 ). Similarly, the three-dimensional position information of the mark 32 and the mark 33 is also measured. The three-dimensional coordinates are ( _x32-41 , _y32-41 , _z32-41 ) and ( _x33-41 , _y33-41 , _z33-41 ), respectively. Next, the light emitting point position recognition means 14 is similarly measured to measure the three-dimensional position information of the mark 31, the mark 32, and the mark 33. Each three-dimensional _{_{_{_{coordinates, (x 31-42, y 31-42,}}}} z 31-42), (x 32-42, y 32-42, z 32-42), (x 33-42, y 33-42 , Z _33-42 ).

キャリブレーション冶具３０のマーク３１，３２，３３は、予め決められた間隔になるように高精度に配置されているので、上述のようにして得られた座標情報から画像認識手段１３の３次元座標系４１に対する発光点位置認識手段１４の３次元座標系４２を変換する関係式を求めることができる。ｘ座標系をｘ_４２、ｙ座標系をｙ_４２、ｚ座標系をｚ_４２とすると次の関係が求められる。 Since the marks 31, 32, and 33 of the calibration jig 30 are arranged with high precision so as to have a predetermined interval, the three-dimensional coordinates of the image recognition means 13 are obtained from the coordinate information obtained as described above. A relational expression for converting the three-dimensional coordinate system 42 of the light emitting point position recognizing means 14 with respect to the system 41 can be obtained. When the x coordinate system is x ₄₂ , the y coordinate system is y ₄₂ , and the z coordinate system is z ₄₂ , the following relationship is obtained.

[数１]
ｘ_４２＝ｆ_ｘ（ｘ_４１，ｙ_４１，ｚ_４１）
ｙ_４２＝ｆ_ｙ（ｘ_４１，ｙ_４１，ｚ_４１）
ｚ_４１＝ｆ_ｚ（ｘ_４１，ｙ_４１，ｚ_４１）
このほか、様々な座標変換の方法が考案されているが、どの方法を用いても良い。 [Equation 1]
_{_{_{_{x 42 = f x (x 41}}}} , y 41, z 41)
y ₄₂ = _fy (x ₄₁ , y ₄₁ , z ₄₁ )
z ₄₁ = f _z (x ₄₁ , y ₄₁ , z ₄₁ )
In addition, various coordinate conversion methods have been devised, but any method may be used.

次にキャリブレーション冶具３０を取り外し、発光素子２を発光素子保持ステージ１１に固定する。ＬＤドライバユニットに取り付けられたプローブ１２を発光素子２に接触させ発光素子２を点灯させる。図３に発光素子保持ステージ１１に発光素子２が固定された状態を示す。 Next, the calibration jig 30 is removed, and the light emitting element 2 is fixed to the light emitting element holding stage 11. The probe 12 attached to the LD driver unit is brought into contact with the light emitting element 2 to light the light emitting element 2. FIG. 3 shows a state where the light emitting element 2 is fixed to the light emitting element holding stage 11.

まず、画像認識手段１３により発光素子２のマーク６２の３次元の位置情報を測定する。３次元座標としては（ｘ_{６２ａ−４１}，ｙ_{６２ａ−４１}，ｚ_{６２ａ−４１}）および（ｘ_{６２ｂ−４１}，ｙ_{６２ｂ−４１}，ｚ_{６２ｂ−４１}）となる。次に、発光素子認識手段１４により発光素子２の発光点位置３の３次元の位置情報を測定する。３次元座標系としては（ｘ_３−４２，ｙ_３−４２，ｚ_３−４２）となる。得られた前記関係式により発光素子２の発光点位置３を発光素子２のアライメントマーク６２の座標系上に変換する事で、アライメントマーク６２に対する発光点位置３を求める事が出来る。 First, the three-dimensional position information of the mark 62 of the light emitting element 2 is measured by the image recognition means 13. The three-dimensional coordinates are ( _x62a-41 , _y62a-41 , _z62a-41 ) and ( _x62b-41 , _y62b-41 , _z62b-41 ). Next, the three-dimensional position information of the light emitting point position 3 of the light emitting element 2 is measured by the light emitting element recognition means 14. The three-dimensional coordinate system is (x _3-42 , y _3-42 , z _3-42 ). By converting the light emitting point position 3 of the light emitting element 2 onto the coordinate system of the alignment mark 62 of the light emitting element 2 by the obtained relational expression, the light emitting point position 3 with respect to the alignment mark 62 can be obtained.

発光素子保持ステージ１１のステージ面は、加工精度のばらつきにより微妙に傾きを持っている。しかし、発光素子２のアライメントマーク６２と発光点位置３で構成される平面における、それぞれの位置関係を求めることにより、正確な発光点位置情報を得ることができる。 The stage surface of the light emitting element holding stage 11 has a slight inclination due to variations in processing accuracy. However, accurate light emitting point position information can be obtained by obtaining the positional relationship between the alignment mark 62 and the light emitting point position 3 of the light emitting element 2.

なお、発光素子２の画像を認識する認識手段と発光点位置３を認識する認識手段の相対座標のキャリブレーション冶具３０を用いた測定は、発光素子２の発光点位置３を測定する毎に行なうのではなく、発光素子２の画像を認識する認識手段と発光点位置３を認識する認識手段の相対関係が、熱や経時的な変化にて必要な測定精度以上にずれた場合に行なえば良い。 Note that the measurement using the calibration jig 30 of the relative coordinates of the recognition means for recognizing the image of the light emitting element 2 and the recognition means for recognizing the light emitting point position 3 is performed every time the light emitting point position 3 of the light emitting element 2 is measured. Instead, it may be performed when the relative relationship between the recognizing means for recognizing the image of the light emitting element 2 and the recognizing means for recognizing the light emitting point position 3 deviates beyond the required measurement accuracy due to heat or a change with time. .

さらに、第３工程として、第２工程で得られた発光素子２の画像データと発光点位置データをボンディング装置２０に転送するとともに、チップローダー１６にて発光素子２をボンディング装置２０のボンディングヘッド２１に受け渡す。なお、発光素子２の画像データと発光点位置データを所得後、一旦チップトレーに収納しチップトレーにてボンディング装置へ発光素子２を供給する場合は、発光素子２の画像データと発光点位置３とトレーに収納した位置データをボンディング装置に送れば良い。 Further, as the third step, the image data and the light emitting point position data of the light emitting element 2 obtained in the second step are transferred to the bonding apparatus 20, and the light emitting element 2 is attached to the bonding head 21 of the bonding apparatus 20 by the chip loader 16. Pass to. When the image data of the light emitting element 2 and the light emitting point position data are once stored in the chip tray after income, and the light emitting element 2 is supplied to the bonding apparatus by the chip tray, the image data of the light emitting element 2 and the light emitting point position 3 are stored. The position data stored in the tray may be sent to the bonding apparatus.

基板４は、図示されていない基板ローダーにて基板トレーからピックアップされ、基板保持ステージ２２に供給される。 The substrate 4 is picked up from the substrate tray by a substrate loader (not shown) and supplied to the substrate holding stage 22.

次に、図４に示すように基板４と発光素子２の間に９０度プリズム２６を挿入し、オートコリメータ２５からのレーザー光が発光素子２に当たるように９０度プリズム２６の反射面の高さ調整する。発光素子２からの反射光のオートコリメータ２５での集光スポットの位置ずれ量から、発光素子２の基準面に対する傾き角を測定する。 Next, as shown in FIG. 4, a 90-degree prism 26 is inserted between the substrate 4 and the light-emitting element 2, and the height of the reflecting surface of the 90-degree prism 26 so that the laser light from the autocollimator 25 strikes the light-emitting element 2. adjust. The angle of inclination of the light emitting element 2 with respect to the reference plane is measured from the amount of positional deviation of the focused spot of the reflected light from the light emitting element 2 by the autocollimator 25.

同様に基板４の角度測定を行う位置に、９０度プリズム２６の反射面の位置を調整し、基板４の基準面に対する傾き角を測定する。 Similarly, the position of the reflecting surface of the 90-degree prism 26 is adjusted to the position where the angle of the substrate 4 is measured, and the tilt angle of the substrate 4 with respect to the reference surface is measured.

これら、発光素子２と基板４の角度測定結果から、両者間の平行度がゼロになるように平行度調整機構２７で、発光素子２の傾き角が補正される。 From the angle measurement result of the light emitting element 2 and the substrate 4, the inclination angle of the light emitting element 2 is corrected by the parallelism adjusting mechanism 27 so that the parallelism between the two becomes zero.

次いで、二視野カメラにてボンディングヘッド２１に保持された発光素子２の画像データを取得し、第２工程で得られた発光素子２の画像データと発光点位置データから発光素子２のアライメント基準座標を実装装置コントローラ２４で演算する。 Next, the image data of the light emitting element 2 held by the bonding head 21 is acquired by the two-field camera, and the alignment reference coordinates of the light emitting element 2 are obtained from the image data of the light emitting element 2 and the light emitting point position data obtained in the second step. Is calculated by the mounting apparatus controller 24.

基板４のアライメントマーク５の座標を二視野カメラ２３にて測定し、発光素子２のアライメント基準座標との差分を基板保持ステージ２２にて補正移動し、位置合わせを行う。補正結果を確認する為に、二視野カメラ２３にて発光素子２と基板４の位置を再度測定し、あらかじめ設定した許容範囲内であれば、二視野カメラ２３が退避し、ボンディングヘッド２１が下降して発光素子２を基板４に実装する。許容範囲外であった場合は、許容範囲内になるまで補正動作を繰り返し行う。 The coordinates of the alignment mark 5 on the substrate 4 are measured by the two-field camera 23, and the difference from the alignment reference coordinates of the light emitting element 2 is corrected and moved by the substrate holding stage 22 to perform alignment. In order to confirm the correction result, the positions of the light emitting element 2 and the substrate 4 are measured again by the two-field camera 23, and if it is within the preset allowable range, the two-field camera 23 is retracted and the bonding head 21 is lowered. Then, the light emitting element 2 is mounted on the substrate 4. If it is outside the allowable range, the correction operation is repeated until it is within the allowable range.

実装後の基板は図示されていない基板アンローダーにてトレーに収納される。 The mounted substrate is stored in a tray by a substrate unloader (not shown).

本実施態様では、画像認識手段はＺ方向（上下方向）に位置調整できるようになっており、発光点位置認識手段はＸもしくはＹ方向（水平方向）に位置調整できるようになっているが、発光素子保持ステージを水平方向および上下方向に位置調整できるようにしてもよい。発光点位置測定装置の認識手段は、画像認識手段と発光点位置認識手段として別々の認識手段を設けたが、ミラーなどの光路変換手段を設けて発光素子２の画像からの光路または発光点位置３からの光路を変換し、一つの認識手段により発光素子２の画像と発光点位置３とを認識してもよい。 In the present embodiment, the position of the image recognition means can be adjusted in the Z direction (up and down direction), and the position of the light emitting point position recognition means can be adjusted in the X or Y direction (horizontal direction). The position of the light emitting element holding stage may be adjusted in the horizontal direction and the vertical direction. The recognizing means of the light emitting point position measuring apparatus is provided with separate recognizing means as the image recognizing means and the light emitting point position recognizing means. 3 may be converted, and the image of the light emitting element 2 and the light emitting point position 3 may be recognized by one recognition means.

また、ボンディング装置のボンディングヘッドは、Ｚ方向（上下方向）に位置調整できるようになっており、基板保持ステージは、Ｘ、Ｙ方向（水平方向）および／またはθ方向（回転方向）に位置調整できるようになっているが、必要に応じてボンディングヘッドを平行移動および／または回転移動できるようにしてもよく、基板保持ステージを昇降移動できるようにしてもよい。 The bonding head of the bonding apparatus can be adjusted in the Z direction (vertical direction), and the substrate holding stage can be adjusted in the X, Y direction (horizontal direction) and / or the θ direction (rotating direction). Although it is possible, the bonding head may be moved in parallel and / or rotated as necessary, and the substrate holding stage may be moved up and down.

また、発光素子２及び基板４に設けられたアライメントマークを認識するために用いた認識手段は二視野カメラに限定されるものではなく、例えば、発光素子２、基板４が赤外線を含む光線透過に適したものである場合は、発光素子２と基板４を近接させた状態で上部または下部に赤外線カメラなどを一台設置し、反対側に光源を設けてアライメントマークを読み取ることも可能である。 Further, the recognition means used for recognizing the alignment marks provided on the light emitting element 2 and the substrate 4 is not limited to the two-field camera. For example, the light emitting element 2 and the substrate 4 can transmit light including infrared rays. If suitable, it is also possible to install one infrared camera or the like on the upper or lower side with the light emitting element 2 and the substrate 4 in proximity to each other and provide a light source on the opposite side to read the alignment mark.

また、実装する発光素子２は、レーザーダイオード、フォトダイオードなどがあげられ、基板４は光導波路が形成されたものだけに限定されず、光ファイバの実装位置を決めるためのＶ溝が形成されたものであってもよい。 The light-emitting element 2 to be mounted includes a laser diode, a photodiode, and the like. The substrate 4 is not limited to the one on which the optical waveguide is formed, and a V-groove for determining the mounting position of the optical fiber is formed. It may be a thing.

また、アライメントマークの代わりに発光素子２の画像データを用いてパターンマッチングを行っても良い。 Further, pattern matching may be performed using image data of the light emitting element 2 instead of the alignment mark.

本発明の発光素子実装方法を実現するための実装装置の平面図である。It is a top view of the mounting apparatus for implement | achieving the light emitting element mounting method of this invention. 画像認識手段の座標系と発光点位置認識手段の座標系の相関関係を演算する装置の斜視図である。It is a perspective view of the apparatus which calculates the correlation of the coordinate system of an image recognition means, and the coordinate system of a light emission point position recognition means. 発光素子の傾きを測定する斜視図である。It is a perspective view which measures the inclination of a light emitting element. 発光素子と基板の平行度を測定する概略構成図である。It is a schematic block diagram which measures the parallelism of a light emitting element and a board | substrate. 従来の組みたて方法を示すアライメントマークを有した基板とＬＤを示す平面図である。It is a top view which shows the board | substrate with the alignment mark which shows the conventional assembly method, and LD.

Explanation of symbols

１実装装置
２発光素子
３発光点位置
４基板
１０発光点位置測定装置
１１発光素子保持ステージ
１２プローブ
１３画像認識手段
１４発光点位置認識手段
１５発光点測定装置コントローラ
１６チップローダー
２０ボンディング装置
２１ボンディングヘッド
２２基板保持ステージ
２３二視野カメラ
２４実装装置コントローラ
２５オートコリメータ
２６９０度プリズム
２７平行度調整機構
３０キャリブレーション治具
３１マーク
３２マーク
３３マーク
３５画像認識手段用ステージ
３６キャリブレーション治具マーク取付け面平面図
３７発光点位置認識手段用ステージ
４１画像認識手段１３の３次元座標系
４２発光点位置認識手段１４の３次元座標系
５１基板
５２基板アライメントマーク
５３光導波路
６１ＬＤ
６２ＬＤアライメントマーク
６３活性層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mounting apparatus 2 Light emitting element 3 Light emitting point position 4 Substrate 10 Light emitting point position measuring apparatus 11 Light emitting element holding stage 12 Probe 13 Image recognizing means 14 Light emitting point position recognizing means 15 Light emitting point measuring apparatus controller 16 Chip loader 20 Bonding apparatus 21 Bonding head 22 substrate holding stage 23 two-field camera 24 mounting device controller 25 autocollimator 26 90 degree prism 27 parallelism adjusting mechanism 30 calibration jig 31 mark 32 mark 33 mark 35 stage for image recognition means 36 calibration jig mark mounting plane 37. Stage 41 for light emitting point position recognizing means 41 Three-dimensional coordinate system 42 of image recognizing means 13 Three-dimensional coordinate system 51 of light emitting point position recognizing means 51 Substrate 52 Substrate alignment mark 53 Optical waveguide 61 LD
62 LD alignment mark 63 Active layer

Claims

In a light emitting element mounting method for mounting a light emitting element on a substrate provided with an alignment mark, a light emitting point position of the light emitting element and a first step of recognizing image data of the light emitting element as three-dimensional data are obtained by the first step. A second step of calculating the relative position of the light emitting element image data and the light emitting point position of the light emitting element, and adjusting the parallelism between the light emitting element mounting surface and the substrate mounting surface, and the alignment mark provided on the substrate and the light emission A third step of aligning and mounting the light emitting point position of the element, and mounting the light emitting element.

2. The second step is to calculate a relative position by obtaining a relational expression between a coordinate system of image data of a light emitting element and a coordinate system of a light emitting point position using a calibration jig. Mounting method of the light emitting element.

The method for mounting an issuing element according to claim 1, wherein an alignment mark is used for image data of the light emitting element.