JP2009212456A - ボンディング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体発光素子に受光素子を近づけることができて、受光素子にて受光する半導体発光素子からの光量を多くできるボンディング装置を提供する。
【解決手段】受光素子供給部１０と、受光素子認識部２０と、ステム認識部３０と、ペースト塗布部４０と、受光素子搬送部５０とを備える。受光素子認識部２０は、受光素子１の一端面の位置を認識する。ステム認識部３０は、ステム５の境界の位置を認識する。受光素子搬送部５０は、受光素子１の一端面をステム３の発光素子搭載面に接近するように、受光素子１をステム３の受光素子ボンディング面にボンディングする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ステムに受光素子をボンディングするボンディング装置に関する。

従来、ボンディング装置としては、ステムに受光素子をボンディングするものがある。図１８に示すように、ステム３は、互いに交差する受光素子ボンディング面３ａと発光素子搭載面３ｂとを有する。受光素子１は、受光素子ボンディング面３ａにボンディングされ、半導体発光素子２は、発光素子搭載面３ｂに搭載される（特開２００４−４７７２８号公報：特許文献１参照、特開２００４−４７８０８号公報：特許文献２参照）。

受光素子１は、半導体発光素子２から（矢印に示す）光を受けて、受光素子１の信号をフィードバックして、半導体発光素子２の出力を一定にしていた。半導体発光素子２から離れた位置に受光素子１を傾けてボンディングすれば、受光素子１の表面の反射光は、半導体発光素子２に戻らない。

受光素子１は、半導体発光素子２に比べて、面積が大きいため、機械的にガイドに挟み位置決めを行う方式が取られてきた。つまり、図１９に示すように、受光素子１をクランプ部１１０ａ〜１１０ｃに挟んで、ステム３に位置決めしていた。
特開２００４−４７７２８号公報 特開２００４−４７８０８号公報

しかしながら、上記従来のボンディング装置では、受光素子１をクランプ部１１０ａ〜１１０ｃに挟んでステム３に位置決めしていたので、クランプ部１１０ａ〜１１０ｃが発光素子搭載面３ｂに干渉しないように、受光素子１を発光素子搭載面３ｂから離れて配置する必要があった。

このため、受光素子１は半導体発光素子２から遠くに位置して、受光素子１に半導体発光素子２からの光量をできるだけ多く入射することができなかった。

そこで、この発明の課題は、半導体発光素子に受光素子を近づけることができて、受光素子にて受光する半導体発光素子からの光量を多くできるボンディング装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のボンディング装置は、
互いに交差する、受光素子がボンディングされる受光素子ボンディング面と、半導体発光素子が搭載される発光素子搭載面とを有するステムに、受光素子を、ボンディングする装置であって、
受光素子を位置決めすると共にこの受光素子を供給する受光素子供給部と、
この受光素子供給部から供給された受光素子の一端面の位置を認識して、この受光素子を位置決めする受光素子認識部と、
ステムが配置されると共に、このステムにおける受光素子ボンディング面と発光素子搭載面との境界の位置を認識して、このステムを位置決めするステム認識部と、
このステム認識部に配置されたステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布するペースト塗布部と、
受光素子を吸着して上記受光素子供給部と上記受光素子認識部と上記ステム認識部とに順に搬送する少なくとも一つの搬送用コレット部を有すると共に、この搬送用コレット部により、上記ステム認識部において、受光素子の一端面をステムの発光素子搭載面に接近するように、受光素子をステムの受光素子ボンディング面にボンディングする受光素子搬送部と
を備えることを特徴としている。

この発明のボンディング装置によれば、上記受光素子供給部と上記受光素子認識部と上記ステム認識部と上記受光素子搬送部とを備えるので、上記受光素子を上記発光素子搭載面に接近して配置できて、上記発光素子搭載面に搭載された上記半導体発光素子に、上記受光素子を近づけることができる。

したがって、上記受光素子にて受光する上記半導体発光素子からの光量を多くできて、上記受光素子の受光信号を上記半導体発光素子にフィードバックする際に、上記半導体発光素子の出力を、精度良く制御できる。

また、一実施形態のボンディング装置では、上記受光素子認識部は、受光素子の外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子の外形の重心を求めると共に受光素子の一端面の形状を認識する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記受光素子認識部は、受光素子の外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子の外形の重心を求めると共に受光素子の一端面の形状を認識するので、上記受光素子の一端面の位置を容易に認識できると共に、上記受光素子を容易に位置決めできる。

また、一実施形態のボンディング装置では、上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面の外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子ボンディング面の外形の重心を求めると共に上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の形状を認識する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面の外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子ボンディング面の外形の重心を求めると共に上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の形状を認識するので、上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の位置を容易に認識できると共に、上記ステムを容易に位置決めできる。

また、一実施形態のボンディング装置では、上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面の外形を取り込んで、Ｘ軸あるいはＹ軸の一方の軸方向にスキャンさせて、一方の軸方向で最も多く画素がカウントされた一方の軸の座標を基準に、他方の軸方向にスキャンさせることにより、上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の形状を認識する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面の外形を取り込んで、Ｘ軸あるいはＹ軸の一方の軸方向にスキャンさせて、一方の軸方向で最も多く画素がカウントされた一方の軸の座標を基準に、他方の軸方向にスキャンさせることにより、上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の形状を認識するので、必要最低限の回数のスキャンにより、高速に認識することができる。

また、一実施形態のボンディング装置では、
上記ステムは、上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面とが鈍角で交差するように、形成され、
上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面が上記搬送用コレット部の吸着面に対して平行になるように、上記ステムを傾斜して固定する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記ステムは、上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面とが鈍角で交差するように、形成され、上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面が上記搬送用コレット部の吸着面に対して平行になるように、上記ステムを傾斜して固定するので、上記搬送用コレット部により上記受光素子を上記発光素子搭載面に接近するように上記受光素子ボンディング面に配置する際に、上記搬送用コレット部の上記発光素子搭載面への干渉を抑制する。

また、一実施形態のボンディング装置では、上記搬送用コレット部の吸着面側の先端形状は、基端側の形状よりも、細くなるように形成されている。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記搬送用コレット部の吸着面側の先端形状は、基端側の形状よりも、細くなるように形成されているので、上記搬送用コレット部の上記発光素子搭載面への干渉を確実に防止する。

また、一実施形態のボンディング装置では、上記ステム認識部は、上記ステムにおける上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の位置を高速にかつ高精度に認識する認識用カメラを有する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記ステム認識部は、上記認識用カメラを有するので、上記ステムにおける上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の位置を高速にかつ高精度に認識できる。

また、一実施形態のボンディング装置では、上記ステム認識部は、上記ステムに対して上記認識用カメラとは相違する方向に配置されると共に、上記ステムへの上記受光素子のボンディング状態を監視する監視カメラを有する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記ステム認識部は、上記監視カメラを有するので、上記認識用カメラと共同して、上記受光素子ボンディング面の高さと、上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との距離とを、観察することができる。

また、一実施形態のボンディング装置では、
上記ステムにおける受光素子ボンディング面と発光素子搭載面との境界の位置を認識したか否かの第１の動作状況と、上記ステムにペーストを塗布したか否かの第２の動作状況と、上記ステムに上記受光素子をボンディングしたか否かの第３の動作状況とを記憶する記憶部と、
この記憶部に基づいて、上記ステムが上記第１、上記第２および上記第３の動作状況を順に経過するように、上記ステム認識部、上記ペースト塗布部および上記受光素子搬送部を制御する制御部と
を有する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記記憶部と上記制御部とを有するので、上記ステムへの上記受光素子のボンディングを正常に行うことができる。

また、一実施形態のボンディング装置では、
上記ステム認識部に上記ステムが配置されているか否かを検知するステム有無センサと、
ステムへのボンディング完了後、このステムを上記ステム認識部から取り外し新しいステムを上記ステム認識部に配置して、上記ステム有無センサの検出状態が、上記ステム有り、上記ステム無しおよび上記ステム有りの検出状態を経過したときに、新しいステムへのボンディングを開始する制御部と
を有する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記ステム有無センサと上記制御部とを有するので、誤操作による２重のボンディングを防止できる。

また、一実施形態のボンディング装置では、上記ステム認識部では、上記搬送用コレット部で上記受光素子を吸着保持した状態で、上記受光素子の一端面と上記ステムの発光素子搭載面とを接触させて、上記受光素子の一端面と上記ステムの発光素子搭載面との相対的な位置を調整する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記ステム認識部では、上記搬送用コレット部で上記受光素子を吸着保持した状態で、上記受光素子の一端面と上記ステムの発光素子搭載面とを接触させて、上記受光素子の一端面と上記ステムの発光素子搭載面との相対的な位置を調整するので、ボンディングの位置決め精度を向上できる。

また、一実施形態のボンディング装置では、
上記ペースト塗布部は、ペーストを塗布する塗布用コレット部を有し、
この塗布用コレット部は、この塗布用コレット部の先端面と上記ステムの受光素子ボンディング面との間に、隙間を設けた状態で、上記ステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布する。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記塗布用コレット部は、この塗布用コレット部の先端面と上記ステムの受光素子ボンディング面との間に、隙間を設けた状態で、上記ステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布するので、ペーストの切れをよくして、ペーストを均等に塗布することができる。

また、一実施形態のボンディング装置では、
上記受光素子認識部は、上記受光素子が配置される認識用コレット部を有し、
この認識用コレット部の先端面の形状は、四角の平面形状である。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記認識用コレット部の先端面の形状は、四角の平面形状であるので、上記受光素子を安定して配置でき、上記受光素子のダメージを軽減し、上記受光素子の一端面を良好に認識できる。

また、一実施形態のボンディング装置では、
複数のステムを固定するステムクランプ部を有し、
このステムクランプ部は、上記ステム認識部に、配置される。

この実施形態のボンディング装置によれば、上記ステムクランプ部は、上記ステム認識部に、配置されるので、全てのステムに対して受光素子をボンディングした後、この全てのステムをステムクランプ部に固定した状態のまま、このステムクランプ部を、後の製造工程（半導体発光素子のボンディング工程）に移動して使用することができる。

この発明のボンディング装置によれば、受光素子供給部と受光素子認識部とステム認識部と受光素子搬送部とを備えるので、半導体発光素子に受光素子を近づけることができて、受光素子にて受光する半導体発光素子からの光量を多くできる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明のボンディング装置の一実施形態である簡略構成図を示している。このボンディング装置は、受光素子供給部１０と、受光素子認識部２０と、ステム認識部３０と、ペースト塗布部４０と、受光素子搬送部５０とを備える。

上記受光素子供給部１０は、供給された受光素子１を、所定位置に位置決めする。上記受光素子認識部２０は、この受光素子供給部１０から供給された受光素子１を、所定位置に位置決めする。

上記ステム認識部３０は、ステム３が配置されると共に、このステム３を所定位置に位置決めする。上記ペースト塗布部４０は、このステム認識部３０に配置されたステム３に、ペーストを塗布する。

上記受光素子搬送部５０は、受光素子１を吸着して上記受光素子供給部１０と上記受光素子認識部２０と上記ステム認識部３０とに順に搬送する一つの搬送用コレット部５１を有する。搬送用コレット部５１は、Ｘ駆動、Ｚ駆動される。

図２Ａと図２Ｂに示すように、上記ステム３は、互いに交差する受光素子ボンディング面３ａと発光素子搭載面３ｂとを有する。上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとは、鈍角で交差するように、形成されている。上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとが交差して、境界３ｃを形成する。

図１８を参照して、上記受光素子１は、受光素子ボンディング面３ａにボンディングされ、半導体発光素子２は、発光素子搭載面３ｂに搭載される。受光素子１は、半導体発光素子２から光を受けて、受光素子１の信号をフィードバックして、半導体発光素子２の出力を一定にする。

図３Ａ〜図３Ｃに示すように、複数のステム３は、ステムクランプ部５に、固定されている。このステムクランプ部５は、上記ステム認識部３０に、配置される。

図１に示すように、上記受光素子供給部１０は、台部１１と、この台部１１の上方に配置されるカメラ部１２とを有する。

上記台部１１には、複数の受光素子１が配置され、上記カメラ部１２により、最初にピックアップを始める一個の受光素子１を認識させて、位置決めを行う。

つまり、上記カメラ部１２は、落射照明によって、図４Ａに示すように、受光素子１の外形を取り込んで、２値化処理によって、受光素子１の外形の重心Ｇを求める。そして、上記台部１１を、Ｘ駆動、Ｙ駆動させて、受光素子１を所定位置に位置決めする。なお、不良チップに付けられている印（バッドマーク）が有る場合、その印を認識してピックアップしない。

上記受光素子認識部２０は、認識用コレット部２１と、この認識用コレット部２１の上方に配置されるカメラ部２２とを有する。この認識用コレット部２１には、受光素子１が配置される。

上記カメラ部２２は、落射照明によって、図４Ｂに示すように、受光素子１の外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子１の外形の重心を求めると共に受光素子１の一端面１ａの形状を認識する。そして、上記認識用コレット部２１を、Ｘ駆動、Ｙ駆動、θ駆動させて、受光素子１を所定位置に位置決めする。

上記ステム認識部３０は、ステージ部３３と、このステージ部３３の上方に配置される認識用カメラ３１および監視カメラ３２とを有する。このステージ部３３には、ステム３を固定したステムクランプ部５が配置される。

上記認識用カメラ３１は、落射照明によって、図４Ｃに示すように、上記ステム３の上記受光素子ボンディング面３ａの外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子ボンディング面３ａの外形の重心を求める。また、上記認識用カメラ３１は、上記ステム３の境界３ｃの形状や位置を高速にかつ高精度に認識する。そして、上記ステージ部３３を、Ｘ駆動、Ｙ駆動させて、受光素子１を所定位置に位置決めする。

上記監視カメラ３２は、上記ステム３に対して上記認識用カメラ３１とは相違する方向に配置されると共に、上記ステム３への上記受光素子１のボンディング状態を監視する。

上記ペースト塗布部４０は、塗布用コレット部４１を有する。この塗布用コレット部４１は、Ｘ駆動、Ｚ駆動して、このステム認識部３０に配置されたステム３の受光素子ボンディング面３ａに、ペーストを塗布する。

上記搬送用コレット部５１は、上記台部１１により位置決めされた受光素子１を台部１１から取り出し、上記認識用コレット部２１に載置して、上記認識用コレット部２１により位置決めされた受光素子１を認識用コレット部２１から取り出す。そして、上記搬送用コレット部５１は、上記ステム認識部３０において、受光素子１の一端面１ａをステム３の発光素子搭載面３ｂ（境界３ｃ）に接近するように、受光素子１をステム３の受光素子ボンディング面３ａにボンディングする。

上記ボンディング装置は、記憶部６３と第１の制御部６１とを有する。上記記憶部６３は、上記ステム３の境界３ｃの位置を認識したか否かの第１の動作状況と、上記ステム３にペーストを塗布したか否かの第２の動作状況と、上記ステム３に上記受光素子１をボンディングしたか否かの第３の動作状況とを記憶する。

上記第１の制御部６１は、この記憶部６３に基づいて、上記ステム３が上記第１、上記第２および上記第３の動作状況を順に経過するように、上記ステム認識部３０、上記ペースト塗布部４０および上記受光素子搬送部５０を制御する。

上記ボンディング装置は、ステム有無センサ６４と第２の制御部６２とを有する。上記ステム有無センサ６４は、上記ステム認識部３０に上記ステム３が配置されているか否かを検知する。

上記第２の制御部６２は、ステム３へのボンディング完了後、このステム３を上記ステム認識部３０から取り外し新しいステム３を上記ステム認識部３０に配置して、上記ステム有無センサ６４の検出状態が、上記ステム３有り、上記ステム３無しおよび上記ステム３有りの検出状態を経過したときに、新しいステム３へのボンディングを開始する。

図５Ａに示すように、上記搬送用コレット部５１により、上記認識用コレット部２１の先端面２１ａに、受光素子１が載置される。図５Ｂに示すように、この認識用コレット部２１の先端面２１ａの形状は、四角の平面形状である。この先端面２１ａは、受光素子１よりも、小さい。

したがって、図５Ｃに示すように、上記搬送用コレット部５１の軸と上記認識用コレット部２１の軸とがずれても、上記認識用コレット部２１の先端面２１ａに、上記受光素子１を安定して配置でき、上記受光素子１のダメージを軽減する。また、上記受光素子１の端面は、認識用コレット部２１の端面に重ならず、上記受光素子１の一端面１ａを良好に認識できる。

これに対して、図６Ａと図６Ｂに示すように、認識用コレット部１２１の先端面１２１ａの形状が、円形状であると、上記受光素子１の端面が、認識用コレット部１２１の端面に重なって、上記受光素子１の一端面１ａを良好に認識できる。

また、図７Ａと図７Ｂに示すように、認識用コレット部２２１の先端面２２１ａの形状が、受光素子１よりも小さな円形状であると、上記搬送用コレット部５１の軸と上記認識用コレット部２２１の軸とがずれた場合、上記受光素子１の角部にストレスが発生して、上記受光素子１にダメージが発生する。

図１に示すように、上記ステム認識部３０は、上記受光素子ボンディング面３ａが上記搬送用コレット部５１の吸着面５１ａに対して平行になるように、上記ステム３を傾斜して固定する。

上記ステム認識部３０は、上記受光素子ボンディング面３ａの外形を取り込んで、Ｘ軸あるいはＹ軸の一方の軸方向にスキャンさせて、一方の軸方向で最も多く画素がカウントされた一方の軸の座標を基準に、他方の軸方向にスキャンさせることにより、上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとの境界３ｃの形状を認識する。

具体的に述べると、まず、図８Ａに示すように、ステム３の受光素子ボンディング面３ａの画像を取り込む。この画像中、白く明るい部分は、照明の反射光が強くて、画素値は高い。ただし、この白い領域ボンディング部のある位置は、取込画像のおよそ中央にはあるが、どこに映るかわからないので、この部分を認識しいつも同じ位置にくるように位置決めを行う必要がある。

受光素子ボンディング面３ａに相当する基準パターンの大きさは、上記白い領域と概ね一致している。この基準パターンがこの取込画像上でもっともしっくり合致する位置を検出させる方法として、白く光る部分がこの基準パターンの範囲内にいくつあるかを数えて、この取込画像の範囲内で最も多く基準パターンの枠内に入るのはどの場所かを、基準パターンをサーチさせて調べていく。

ここで、白い部分の定義は、１画素のもつレベル値が、特定の値以上（スレッショルド値以上）のものとする。さらに、基準パターン内で全ての画素をチェックしていたのでは時間かかるので、チェックポイントを間引いて処理を軽くして、高速処理させる。

次に、（破線枠にて示す）基準パターンのサーチする起点を、図８Ｂに示す場所にして、ここから、図８Ｃ〜図８Ｅに示すように、基準パターンを、左へ少しずつずらして、サーチしていく。この基準パターンの枠内に、白い部分が最も多く枠内にはいるのは、大体、図８Ｆに示す位置であることがわかる。

次に、この左右位置で上下方向サーチしたとき、最も基準パターン内に白い領域があるのは、大体、図８Ｇに示す位置であることがわかる。

この検出を数値的に処理して認識する方法が、図９に示す方法である。つまり、取込画像において、基準パターン内画素カウント数をもとに、処理して認識する。

ただ実際にはこれだけだと、認識したのは白いボンディング領域の重心（中心）位置であり、ボンディングするための基準ライン、つまり白領域の右辺のライン（境界３ｃ）を検出することが必要である。

そこで、この右辺を検出させる方法がエッジ検出である。ここで、エッジ検出のための２つの認識領域パターンを設ける。この認識領域パターンは、図１０Ａに示すように、破線枠にて表現する。

この認識領域パターン（枠）を、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、左から右へ移動していく。この１つの枠内にある指定画素レベル以上の画素数がいくつあるかを検出する。

図１０Ａに示す場合、図１１Ａに示すように、２つの枠とも白領域上にあるので、２つの枠内の白い画素数は概ね同じくらいあると考えられる。

図１０Ｃに示す場合、図１１Ｃに示すように、２つの枠とも黒い領域上にあるので、概ね白い画素数はどっちの枠内にもほとんど無いと考えられる。

図１０Ｂに示す場合、図１１Ｂに示すように、左の枠内の白い部分は多く、右の枠内の白い部分は少ないことがわかる。

この各々２つの領域の白い部分の数を、引き算した値（変化量や傾き量や画像微分値）を比べると、図１１Ｂに示す場合が、図１１Ａや図１１Ｃに示す場合よりも、差が大きいことがわかる。

この変化量の大きい部分を検出してエッジ境界であることを、具体的に処理したのが、図１２に示す方法である。つまり、取込画像において、画像微分値をもとに、処理して認識する。そして、（破線枠にて示す）基準パターンを、このエッジ境界に合わせる。

次に、上記塗布用コレット部４１により、上記ステム３の受光素子ボンディング面３ａに、ペーストを塗布する方法を説明する。

上記塗布用コレット部４１を、図１３Ａに示すように、上部位置から中間位置まで急速に下げ、図１３Ｂに示すように、中間位置から下部位置までスロー等速度で下降する制御を行う。

図１３Ｃに示すように、上記塗布用コレット部４１は、この塗布用コレット部４１の先端面４１ａと上記ステム３の受光素子ボンディング面３ａとの間に、隙間を設けた状態で、上記ステム３の受光素子ボンディング面３ａに、ペーストＰを塗布する。

図１３Ｄに示すように、上記塗布用コレット部４１を短時間塗布射出した後、すぐさま上部へ移動されることで、ペーストＰを塗布用コレット部４１の先端面４１ａから切り離す。そして、図１３Ｅに示すように、ペーストＰの塗布を完了する。

ペーストＰの塗布後に、認識用カメラ３１および監視カメラ３２を併用して、ペーストＰの塗布量を認識し、塗布量が最適量のときに、受光素子１のボンディングを実行する。ペーストＰの塗布量が少ないときや多いときは、ＮＧと判断し、オペレータにエラー警告をレポートする。

次に、上記搬送用コレット部５１により、上記ステム３の受光素子ボンディング面３ａに、受光素子１を搭載する方法を説明する。

図１４Ａに示すように、受光素子ボンディング面３ａが、搬送用コレット部５１の吸着面５１ａに対して平行になるように、ステム３を傾斜して固定する。そして、搬送用コレット部５１を下降して、受光素子１の一端面１ａをステム３の発光素子搭載面３ｂ（境界３ｃ）に接近するように、受光素子１をステム３の受光素子ボンディング面３ａにボンディングする。このとき、搬送用コレット部５１の吸着面５１ａ側の先端形状は、基端側の形状よりも、細くなるように形成されているので、搬送用コレット部５１の発光素子搭載面３ｂへの干渉を確実に防止する。

図１４Ｂに示すように、受光素子１がボンディングされる位置は、受光素子１の一端面１ａがステム３の境界３ｃ（発光素子搭載面３ｂ）から指定距離（５０μｍ程度）離れた位置である。

次に、上記搬送用コレット部５１により、上記ステム３の受光素子ボンディング面３ａに、受光素子１を搭載する他の方法を説明する。

図１５Ａに示すように、搬送用コレット部５１を下降して、図１５Ｂに示すように、搬送用コレット部５１で受光素子１を吸着保持した状態で、ステム３側を移動して、受光素子１の一端面１ａとステム３の発光素子搭載面３ｂとを接触させて、受光素子１の一端面１ａとステム３の発光素子搭載面３ｂとの相対的な位置（Ｘ位置、θ位置）を調整する。このとき、受光素子１のダメージ（受光素子１端面のかけや割れ）を最小限度に抑えるために、スローの等速度で数十ミクロン以下の接触で行う。

そして、図１５Ｃに示すように、ステム３側を退避して、図１５Ｄに示すように、受光素子１を受光素子ボンディング面３ａにボンディングする。

次に、上記記憶部６３による管理方法を説明する。

図１６に示すように、上記記憶部６３は、ステムクランプ部５に固定された複数のステム３に、順番に番号を付け、上記ステム３の境界３ｃの位置を認識したか否か（「ステム認識」）、上記ステム３にペーストを塗布したか否か（「ペースト塗布」）、および、上記ステム３に上記受光素子１をボンディングしたか否か（「ボンディング」）を、記憶する。

図１６に示すように、「ステム認識」、「ペースト塗布」および「ボンディング」では、未状態を「０」としてあらわし、済状態を「１」としてあらわす。５番のステムまで、「ステム認識」が完了しており、４番のステムまで、「ペースト塗布」および「ボンディング」が完了している。

ステムクランプ部５の最後のステム３がボンディング完了の場合、ステムクランプ部５を交換位置へ移動し、次の新しいステムクランプ部５がセットされるのを待つ。

この交換の際には、ステム有無センサ６４の状態が、ＯＮ（ステムクランプ部５がステム認識部３０に設置している）からＯＦＦ（ステムクランプ部５がステム認識部３０から取り外している）になり、もう一度、ＯＮ状態（ステムクランプ部５がステム認識部３０に設置している）へと切り替わることを検出判断し、ステムクランプ部５が交換された合図とし再開解除する。このステム有無センサ６４がこの状態変化するまでは、次の生産を稼動できない。

次に、上記搬送用コレット部５１により上記ステム３に上記半導体発光素子２を搭載する方法を説明する。

ステムクランプ部５の全てのステム３に受光素子１をボンディングした後、図１７Ａに示すように、ステム３をステムクランプ部５から外すことなく、ステムクランプ部５を回転して固定する。

そして、図１７Ｂに示すように、ステム３の発光素子搭載面３ｂに半導体発光素子２を貼り付ける。このとき、ステムクランプ部５は、一部が切り欠かれており、搬送用コレット部５１は、ステムクランプ部５に干渉しない。

上記構成のボンディング装置によれば、上記受光素子供給部１０と上記受光素子認識部２０と上記ステム認識部３０と上記受光素子搬送部５０とを備えるので、上記受光素子１を上記発光素子搭載面３ｂに接近して配置できて、上記発光素子搭載面３ｂに搭載された上記半導体発光素子２に、上記受光素子１を近づけることができる。

したがって、上記受光素子１にて受光する上記半導体発光素子２からの光量を多くできて、上記受光素子１の受光信号を上記半導体発光素子２にフィードバックする際に、上記半導体発光素子２の出力を、精度良く制御できる。

また、上記受光素子認識部２０は、受光素子１の外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子１の外形の重心を求めると共に受光素子１の一端面１ａの形状を認識するので、上記受光素子１の一端面１ａの位置を容易に認識できると共に、上記受光素子１を容易に位置決めできる。

また、上記ステム認識部３０は、上記受光素子ボンディング面３ａの外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子ボンディング面３ａの外形の重心を求めると共に上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとの境界３ｃの形状を認識するので、上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとの境界３ｃの位置を容易に認識できると共に、上記ステム３を容易に位置決めできる。

また、上記ステム認識部３０は、上記受光素子ボンディング面３ａの外形を取り込んで、Ｘ軸あるいはＹ軸の一方の軸方向にスキャンさせて、一方の軸方向で最も多く画素がカウントされた一方の軸の座標を基準に、他方の軸方向にスキャンさせることにより、上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとの境界３ｃの形状を認識するので、必要最低限の回数のスキャンにより、高速に認識することができる。

また、上記ステム３は、上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとが鈍角で交差するように、形成され、上記ステム認識部３０は、上記受光素子ボンディング面３ａが上記搬送用コレット部５１の吸着面５１ａに対して平行になるように、上記ステム３を傾斜して固定するので、上記搬送用コレット部５１により上記受光素子１を上記発光素子搭載面３ｂに接近するように上記受光素子ボンディング面３ａに配置する際に、上記搬送用コレット部５１の上記発光素子搭載面３ｂへの干渉を抑制する。

また、上記ステム認識部３０は、上記認識用カメラ３１を有するので、上記ステム３における上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとの境界３ｃの位置を高速にかつ高精度に認識できる。

また、上記ステム認識部３０は、上記監視カメラ３２を有するので、上記認識用カメラ３１と共同して、上記受光素子ボンディング面３ａの高さと、上記受光素子ボンディング面３ａと上記発光素子搭載面３ｂとの距離とを、観察することができる。

また、上記記憶部６３と上記制御部６１とを有するので、上記ステム３への上記受光素子１のボンディングを正常に行うことができる。

また、上記ステム有無センサ６４と上記制御部６２とを有するので、誤操作による２重のボンディングを防止できる。

また、上記ステム認識部３０では、上記搬送用コレット部５１で上記受光素子１を吸着保持した状態で、上記受光素子１の一端面１ａと上記ステム３の発光素子搭載面３ｂとを接触させて、上記受光素子１の一端面１ａと上記ステム３の発光素子搭載面３ｂとの相対的な位置を調整するので、ボンディングの位置決め精度を向上できる。

また、上記塗布用コレット部４１は、この塗布用コレット部４１の先端面４１ａと上記ステム３の受光素子ボンディング面３ａとの間に、隙間を設けた状態で、上記ステム３の受光素子ボンディング面３ａに、ペーストを塗布するので、ペーストの切れをよくして、ペーストを均等に塗布することができる。

また、上記ステムクランプ部は、上記ステム認識部３０に、配置されるので、全てのステム３に対して受光素子１をボンディングした後、この全てのステム３をステムクランプ部に固定した状態のまま、このステムクランプ部を、後の製造工程（半導体発光素子２のボンディング工程）に移動して使用することができる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、マルチ発光レーザ（２チャンネル以上のレーザ光出射チャンネルをもつレーザ素子）に有効に受光素子を配置することも可能である。マルチ発光レ−ザは、発光点が多数あるが、各々に受光素子を配置することはスペースや配線の関係で妥当ではなく、１つの受光素子で各々のレーザの光パワーをモニタできることが望ましい。

従来では、受光素子の位置がレーザ素子から離れているため、受光光量がばらつき、結果として得られる信号も各々のレーザ毎にばらつきが発生してしまう。つまり、光パワーフィードバックしても、各々のレーザ発光レベルがばらついてしまうことになり、高精度のフィードバックは出来ない。

しかし、本発明では、受光素子がレーザの発光端面の近傍（レーザ搭載部の近く）に配置できるため、個々のレーザからの出射光を、受光素子のサイズを大型化することなく、受光素子で受光することができるため、モニタ精度を向上することができる。

本発明のボンディング装置の一実施形態を示す簡略構成図である。 ステムの側面図である。 ステムの平面図である。 ステムを固定したステムクランプ部の側面図である。 ステムを固定したステムクランプ部の部分平面図である。 ステムを固定したステムクランプ部の平面図である。 受光素子供給部による受光素子の位置決めの説明図である。 受光素子認識部による受光素子の位置決めの説明図である。 ステム認識部による受光素子の位置決めの説明図である。 認識用コレット部と搬送用コレット部と受光素子とを示す側面図である。 認識用コレット部と受光素子とを示す平面図である。 認識用コレット部と搬送用コレット部と受光素子とを示す平面図である。 比較例としての認識用コレット部と搬送用コレット部と受光素子とを示す側面図である。 比較例としての認識用コレット部と受光素子とを示す平面図である。 比較例としての認識用コレット部と搬送用コレット部と受光素子とを示す側面図である。 比較例としての認識用コレット部と受光素子とを示す平面図である。 比較例としての認識用コレット部と搬送用コレット部と受光素子とを示す平面図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第１工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第２工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第３工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第４工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第５工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第６工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第７工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を数値的に処理して認識する方法の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第８工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第９工程の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を認識する方法の第１０工程の説明図である。 図１０Ａの場合の画素数の説明図である。 図１０Ｂの場合の画素数の説明図である。 図１０Ｃの場合の画素数の説明図である。 ステムの受光素子ボンディング面の位置を数値的に処理して認識する方法の説明図である。 塗布用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布する方法の第１工程の説明図である。 塗布用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布する方法の第２工程の説明図である。 塗布用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布する方法の第３工程の説明図である。 塗布用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布する方法の第４工程の説明図である。 塗布用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布した状態の平面図である。 搬送用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、受光素子を搭載する方法の説明図である。 搬送用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、受光素子を搭載した状態の平面図である。 搬送用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、受光素子を搭載する他の方法の第１工程の説明図である。 搬送用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、受光素子を搭載する他の方法の第２工程の説明図である。 搬送用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、受光素子を搭載する他の方法の第３工程の説明図である。 搬送用コレット部により、ステムの受光素子ボンディング面に、受光素子を搭載する他の方法の第４工程の説明図である。 記憶部による管理方法の説明図である。 搬送用コレット部により、ステムの発光素子搭載面に、半導体発光素子を搭載する方法の説明図である。 搬送用コレット部により、ステムの発光素子搭載面に、半導体発光素子を搭載した状態の平面図である。 受光素子および半導体発光素子が搭載された従来のステムの側面断面図である。 従来のボンディング装置を示す平面断面図である。

符号の説明

１ 受光素子
１ａ 一端面
２ 半導体発光素子
３ ステム
３ａ 受光素子ボンディング面
３ｂ 発光素子搭載面
３ｃ 境界
５ ステムクランプ部
１０ 受光素子供給部
１１ 台部
１２ カメラ部
２０ 受光素子認識部
２１ 認識用コレット部
２１ａ 先端面
２２ カメラ部
３０ ステム認識部
３１ 認識用カメラ
３２ 監視カメラ
３３ ステージ部
４０ ペースト塗布部
４１ 塗布用コレット部
４１ａ 先端面
５０ 受光素子搬送部
５１ 搬送用コレット部
５１ａ 吸着面
６１ 第１の制御部
６２ 第２の制御部
６３ 記憶部
６４ ステム有無センサ

Claims (14)

1. 互いに交差する、受光素子がボンディングされる受光素子ボンディング面と、半導体発光素子が搭載される発光素子搭載面とを有するステムに、受光素子を、ボンディングする装置であって、
   受光素子を位置決めすると共にこの受光素子を供給する受光素子供給部と、
   この受光素子供給部から供給された受光素子の一端面の位置を認識して、この受光素子を位置決めする受光素子認識部と、
   ステムが配置されると共に、このステムにおける受光素子ボンディング面と発光素子搭載面との境界の位置を認識して、このステムを位置決めするステム認識部と、
   このステム認識部に配置されたステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布するペースト塗布部と、
   受光素子を吸着して上記受光素子供給部と上記受光素子認識部と上記ステム認識部とに順に搬送する少なくとも一つの搬送用コレット部を有すると共に、この搬送用コレット部により、上記ステム認識部において、受光素子の一端面をステムの発光素子搭載面に接近するように、受光素子をステムの受光素子ボンディング面にボンディングする受光素子搬送部と
   を備えることを特徴とするボンディング装置。
2. 請求項１に記載のボンディング装置において、
   上記受光素子認識部は、受光素子の外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子の外形の重心を求めると共に受光素子の一端面の形状を認識することを特徴とするボンディング装置。
3. 請求項１または２に記載のボンディング装置において、
   上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面の外形を取り込んで、２値化処理によって、この受光素子ボンディング面の外形の重心を求めると共に上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の形状を認識することを特徴とするボンディング装置。
4. 請求項３に記載のボンディング装置において、
   上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面の外形を取り込んで、Ｘ軸あるいはＹ軸の一方の軸方向にスキャンさせて、一方の軸方向で最も多く画素がカウントされた一方の軸の座標を基準に、他方の軸方向にスキャンさせることにより、上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の形状を認識することを特徴とするボンディング装置。
5. 請求項１から４の何れか一つに記載のボンディング装置において、
   上記ステムは、上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面とが鈍角で交差するように、形成され、
   上記ステム認識部は、上記受光素子ボンディング面が上記搬送用コレット部の吸着面に対して平行になるように、上記ステムを傾斜して固定することを特徴とするボンディング装置。
6. 請求項５に記載のボンディング装置において、
   上記搬送用コレット部の吸着面側の先端形状は、基端側の形状よりも、細くなるように形成されていることを特徴とするボンディング装置。
7. 請求項１から６の何れか一つに記載のボンディング装置において、
   上記ステム認識部は、上記ステムにおける上記受光素子ボンディング面と上記発光素子搭載面との境界の位置を高速にかつ高精度に認識する認識用カメラを有することを特徴とするボンディング装置。
8. 請求項７に記載のボンディング装置において、
   上記ステム認識部は、上記ステムに対して上記認識用カメラとは相違する方向に配置されると共に、上記ステムへの上記受光素子のボンディング状態を監視する監視カメラを有することを特徴とするボンディング装置。
9. 請求項１から８の何れか一つに記載のボンディング装置において、
   上記ステムにおける受光素子ボンディング面と発光素子搭載面との境界の位置を認識したか否かの第１の動作状況と、上記ステムにペーストを塗布したか否かの第２の動作状況と、上記ステムに上記受光素子をボンディングしたか否かの第３の動作状況とを記憶する記憶部と、
   この記憶部に基づいて、上記ステムが上記第１、上記第２および上記第３の動作状況を順に経過するように、上記ステム認識部、上記ペースト塗布部および上記受光素子搬送部を制御する制御部と
   を有することを特徴とするボンディング装置。
10. 請求項１から９の何れか一つに記載のボンディング装置において、
    上記ステム認識部に上記ステムが配置されているか否かを検知するステム有無センサと、
    ステムへのボンディング完了後、このステムを上記ステム認識部から取り外し新しいステムを上記ステム認識部に配置して、上記ステム有無センサの検出状態が、上記ステム有り、上記ステム無しおよび上記ステム有りの検出状態を経過したときに、新しいステムへのボンディングを開始する制御部と
    を有することを特徴とするボンディング装置。
11. 請求項１から１０の何れか一つに記載のボンディング装置において、
    上記ステム認識部では、上記搬送用コレット部で上記受光素子を吸着保持した状態で、上記受光素子の一端面と上記ステムの発光素子搭載面とを接触させて、上記受光素子の一端面と上記ステムの発光素子搭載面との相対的な位置を調整することを特徴とするボンディング装置。
12. 請求項１から１１の何れか一つに記載のボンディング装置において、
    上記ペースト塗布部は、ペーストを塗布する塗布用コレット部を有し、
    この塗布用コレット部は、この塗布用コレット部の先端面と上記ステムの受光素子ボンディング面との間に、隙間を設けた状態で、上記ステムの受光素子ボンディング面に、ペーストを塗布することを特徴とするボンディング装置。
13. 請求項１から１２の何れか一つに記載のボンディング装置において、
    上記受光素子認識部は、上記受光素子が配置される認識用コレット部を有し、
    この認識用コレット部の先端面の形状は、四角の平面形状であることを特徴とするボンディング装置。
14. 請求項１から１３の何れか一つに記載のボンディング装置において、
    複数のステムを固定するステムクランプ部を有し、
    このステムクランプ部は、上記ステム認識部に、配置されることを特徴とするボンディング装置。