JP3012568B2 - 光素子のダイボンディング方法とそのダイボンディング装置 - Google Patents

光素子のダイボンディング方法とそのダイボンディング装置

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JP3012568B2 JP9248777A JP24877797A JP3012568B2 JP 3012568 B2 JP3012568 B2 JP 3012568B2 JP 9248777 A JP9248777 A JP 9248777A JP 24877797 A JP24877797 A JP 24877797A JP 3012568 B2 JP3012568 B2 JP 3012568B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光素子のダイボン
ディング方法及びそのダイボンディング装置に関し、特
に半導体レーザのダイボンディング方法及びそのダイボ
ンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光素子のダイボンディング方法
は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、ステム１を構成
するステムポスト２の上面にレーザチップ１０をステム
ポスト２の端面とレーザチップ１０の端面又はレーザチ
ップ１０が搭載されているヒートシンク２４の端面を、
光学顕微鏡あるいはＣＣＤカメラ等を用いて斜め上方よ
り見ながら、双方の端面が一致するように又は一致した
位置より任意のオフセットを与えた位置で搭載する方法
が取られている。
【０００３】また、レーザチップ１０は、その発光部を
外部光学系に対して高精度で位置合わせする必要があ
り、多くの場合ステム１の外形を基準としてレーザチッ
プ１０の発光部がステム１の外形中心に来るようにダイ
ボンディングしている。
【０００４】レーザチップをステム中心に対して高精度
でダイボンディングするため、特開昭６１−２９１８８
では、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、ステムポスト
２の上面のレーザチップ１０又はヒートシンク２４の搭
載位置を研削等により削り凹形状部２６とし、かつステ
ムポスト２の上面のステム基準面に対する中心位置に刻
印２５を付け、レーザチップ１０を凹形状部２６の端面
に当てて刻印２５を目印に位置調整することによって、
レーザチップ１０の搭載位置精度を向上させて搭載して
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、ステ
ム中心に対しレーザチップをダイボンディングする場
合、ステムフランジとステムポスト上面（ダイボンディ
ング面）を同一視野で目視して、ステムの中心を求める
ことがステムの形成上非常に難しいことである。
【０００６】その理由は、ステムの形成がステムフラン
ジをプレスで加工後、プレス加工又は切削加工によって
加工されたステムポストをロー付けするものと、プレス
でステムフランジ及びステムポストを一体成形するもの
とがあり、前者は、プレス加工によってステムフランジ
及びステムポストを加工しているため外周部に丸みが生
じること、ステムフランジとステムポストをロー付けし
ているためステムフランジ中心とステムポスト中心とに
ズレが生じることである。後者もステムフランジ及びス
テムポストをプレスによって加工するため、前者同様に
外周部に丸みを生じるために同一視野で目視又は図４に
示すように、ＣＣＤカメラ１５を用いＴＶモニタ１６で
見ながらステム１の中心を精度良く求めることが難しい
ということがあげられる。
【０００７】また、ステム中心に対してレーザチップを
精度良くダイボンディングする方法として特開昭６１−
２９１８８に示されているものでは、ステムポスト上面
に凹形状部のくぼみを追加する必要とステムポストの基
準面に対して刻印を付けるため、ステムフランジとステ
ムポストをロー付けする場合、ステムフランジ中心との
間にズレが生じる恐れがあることである。
【０００８】第２の問題点は、ステム自体に追加工等を
施し、ステムポスト上でのレーザチップの位置合わせ精
度を向上させても、レーザチップの外形形状にバラツキ
があるためダイボンディングする位置精度に限界がある
ことである。
【０００９】その理由は、レーザチップを製造する場
合、ウエハ（基板）からチップ状に個片にする際、レー
ザチップとレーザチップの間をへき開することによって
分割していることが多く、個片に分割されたレーザチッ
プの発光面側は、発光面に対して垂直に結晶面でへき開
されているのに対して、発光面に平行な両端面は、結晶
方向が一定の角度を持っているため発光面とは異なり、
一定の角度を持った面でへき開されているため、へき開
後の状態、すなわちへき開時の切断刃の位置、レーザチ
ップ表面及び裏面のパターンの蒸着状態によって外形寸
法にバラツキが生じるからである。
【００１０】このため、ステムへレーザチップをダイボ
ンディングする際に、図５に示すようにレーザチップ外
形を認識しレーザチップの中心をステムの中心に高精度
に位置合わせを行ってもへき開状態によってレーザチッ
プの発光軸は、ステム中心に対してズレを生じてしまう
ことが多い。
【００１１】以上記した２つの問題点を解決する手法と
して、特開平６−２８３８１９には図６に示されている
ように、ステムポスト上にレーザチップ又はレーザチッ
プが搭載されているヒートシンクを搭載する際、ダイボ
ンディングの前段階で中間ステージを設け、その中間ス
テージ上にレーザチップを載置し、粗い位置調整後、レ
ーザチップ１０を発光させ、その発光方向のθ方向及び
Ｘ、Ｚ方向をそれぞれの観測用カメラ２２でとらえ測定
し、その測定値に応じて発光方向を補正し、レーザチッ
プをダイボンディングする方法が考案されている。
【００１２】この方法においては、レーザチップを発光
させて位置補正を行うことによって、レーザチップ外形
寸法のバラツキによるレーザチップ発光軸のステム中心
に対する位置ズレを最小限にすることが可能となった
が、この従来例においても問題点が生じている。
【００１３】第１の問題点は、レーザチップ発光軸のス
テム中心に対する位置ズレが、レーザチップの外形寸法
のバラツキによるものは解消されたが、レーザチップの
位置補正に多大な時間を要し、また、依然ステムに起因
するバラツキが発生していることである。
【００１４】その理由は、レーザチップの発光部（軸）
を検出する際、レーザチップを中間ステージ上で粗い位
置調整を行った後、レーザチップを発光させて発光軸を
θ方向、及びＸ、Ｚ方向をそれぞれ観測用カメラで測定
しているため、機構的な位置調整、及びレーザチップを
発光させてのθ方向、及びＸ、Ｚ方向の位置観測、観測
値による位置補正等の時間を要することである。ステム
に起因する位置ズレに対しては、対策として従来方法に
よるものが有力ではあるが、ステムの形成上ステムフラ
ンジとステムポストの中心位置合せ精度に限界があり、
ステムに起因する位置ズレを０にする事は不可能であ
る。また、一体成形品のステムにおいては、ステムポス
ト上面、両側端のエッジの丸みのために、ステムポスト
の基準面に対する中心位置に高精度で刻印することは難
しいと思われる。
【００１５】第２の問題点は、設備自体が複雑な構造と
なり、メンテナンス性が著しく低下することである。そ
の理由は、第１の問題点で記述したようにレーザチップ
の粗い位置調整を行う中間ステージ及び位置出し機構
部、レーザチップを発光させてのθ方向、及びＸ、Ｚ方
向の位置観測を行う観測用光学系及び観測データを基に
位置補正命令を出す制御部並びに位置補正を行う機構部
等を有するため構造が複雑となり、作業性並びにメンテ
ナンス性が悪くなっている。また、設備自体も大型で高
価なものとなってしまっている。
【００１６】本発明の目的は、ステム中心に対してレー
ザチップの発光軸を高精度でダイボンディングする際、
従来技術で行っているステムへの追加工及びレーザチッ
プを発光させての位置補正方法による設備の複雑化を解
消し、汎用的なステムを用いステムの中心に対して高精
度でレーザチップの発光軸を位置補正し、ダイボンディ
ングする方法及びそのダイボンディング装置を提供する
ことである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ステム
ポスト上に直接又はヒートシンクを介して、レーザチッ
プを搭載しダイボンディングする際、その前段階でステ
ムをＶ溝などの位置出し手段の設けられているステージ
に載置し、クランプし、ダイボンディングする基準点を
検出及びマーキングを行い、それと同時にレーザチップ
をピックアップした状態でレーザチップの活性層の電極
面の少なくても２つ以上の角を検出し、レーザチップの
発光点の位置補正を行ったのち、レーザチップを搬送
し、ダイボンディングの基準となるマーキングを基にダ
イボンディングする方法が得られる。
【００１８】また、本発明によれば、ステムをピックア
ップして、Ｖ溝等の位置出し手段の設けられているステ
ージに載置するステム供給手段と、その載置されたステ
ムのくぼみをを２方向からクランプしてステム上のダイ
ボンディング面の基準位置を検出し、マーキングするマ
ーキング手段と、レーザチップをピックアップしてステ
ムポスト上に又はその上のヒートシンクの上に供給する
レーザチップ供給手段と、レーザチップの活性層の電極
面の２つ以上の角を検出し、事前に認識しているステム
のダイボンディング基準位置のマーキングを基にレーザ
チップのダイボンディングする位置の補正命令を与える
制御手段と、一定の角度毎に回転して停止しステムの保
持とステムとステムポストを加熱してレーザチップをダ
イボンディングするレーザチップ・ダイボンディング手
段を備える光素子のダイボンディング装置が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明の一
実施の形態でのステムの外形中心を検出するための位置
出し方法の構成を示すものであり、図２は本発明でのレ
ーザチップの発光部（軸）を検出する方法を示す。図３
は本発明でのダイボンディング装置の構成を示すもので
ある。
【００２０】ステム供給部３１より供給されるステム１
は、ステム反転部３２、搬送部３３を介してマーキング
部３４へ供給される。供給されたステム１を図１に示す
ようにＶ溝ステージ５の上に載置し、ステム１に設けら
れているくぼみを２方向からクランプ爪６を用いてクラ
ンプする。これによってステム１は外形基準でクランプ
され、Ｖ溝ステージ５に対して取り付けられているマー
キング機構、ここではマーキング針７がステムポスト２
の上面（ダイボンディングする面）に基準点８をマーキ
ングする。この基準点８のマーキングは、レーザチップ
１０のダイボンディングに支障を起こさない位置であれ
ば任意の位置で構わない。
【００２１】基準点８をマーキングされたステム１は搬
送部３３を介しソルダ供給部３５よりソルダを供給され
た後、ステム認識部３６で目視又はＣＣＤカメラ１５等
を用いてステムポスト２の上面にマーキングされている
基準点８を認識された後、加熱部３８に搬送される。搬
送されたステム１は加熱され、ステムポスト２の上面に
供給されていたソルダが溶融される。それと同時にチッ
プ供給部３７より供給されるレーザチップ１０をマウン
トアーム部３９によってピックアップし、図２に示すよ
うにレーザチップ１０の活性層の電極面１１を目視又は
ＣＣＤカメラ１５等を用いて高倍率にて認識し、２つの
角１７を検出することによってレーザチップ１０のθ方
向及びＸ、Ｚ方向を位置補正を行う。位置補正完了後の
レーザチップ１０を予め設定している基準点８からのダ
イボンディング位置へ搬送し、ステムポスト２上に直接
又は、Ｈ／Ｓ（ヒートシンク）認識部４０で認識された
ヒートシンクを介してダイボンディングする。レーザチ
ップ１０をダイボンディングされたステム１は搬送部３
３、ステム反転部４１を介してステム収納部４２へ収納
される。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるダイ
ボンディング方法は、以下に示したような効果がある。
第１の効果は、ステムの中心を高精度に検出するために
ステムを形成する時点でのステムポスト上面の追加工等
が必要無くなるということである。これにより、製品毎
にステムを特殊な仕様で購入しなくても済み、汎用的な
ステムを使用できるよになる。その理由は、ステムをＶ
溝ステージ等とステムのくぼみを利用してクランプする
ことによって、従来のステム形成上の制約、プレス加工
時の外周部の丸み及びステムフランジが円形のため、ス
テムを上方向から目視又はＣＣＤカメラ等で認識した場
合、同一焦点距離、同一視野において外形部とステムポ
スト部を認識することが難しく、ステム外形から精度良
くステム中心を求めることが困難であったのに対し、汎
用的なステムを用いて容易に外形基準でステムポスト上
面に基準点を求めることが可能となったからである。
【００２３】第２の効果は、レーザチップ生産時のへき
開条件のバラツキによるレーザチップの外形寸法精度の
バラツキに関係なく、レーザチップの発光部（軸）を高
精度で検出することが可能になったということである。
これにより、レーザチップを発光させながら位置補正を
する必要が無くなるため、設備を簡素化し、メンテナン
ス性を向上させると共に汎用性のある設備を使用できる
ようになる。その理由は、レーザチップの活性層の電極
面は、電極面表面のパターンをマスク等を用いて高精度
で付けられており、この電極面の２つ以上の角を高倍率
で目視又はＣＣＤカメラ等で認識し、レーザチップの発
光部（軸）を求めることによってレーザチップを発光さ
せての発光部位置出しと同等の精度でレーザチップの発
光部（軸）位置を検出可能となったからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態のステ
ムの外形中心を検出するための位置出し方法を示す図で
ある。
【図２】本発明の位置実施の形態のレーザチップ発光部
（軸）を検出するための方法を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
の構成を示す図である。
【図４】従来の技術での外形基準によるステム中心位置
出し方法を示す図である。
【図５】従来の技術での外形基準によるレーザチップ位
置出し方法を示す図である。
【図６】従来の技術でのレーザ発光点基準によるレーザ
チップ位置出し方法を示す図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は従来のレーザチップ・ダイボ
ンディング後の状態を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は従来のレーザチップ・ダイボ
ンディング後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１ ステム ２ ステムポスト ３ ステムフランジ ４ リード ５ Ｖ溝ステージ ６ クランプ爪 ７ マーキング針 ８ 基準点（マーキング） ９ ピックアップコレット １０ レーザチップ １１ 電極面（パターン） １２ 発光部（軸） １３ へき開面側面 １４ 光学顕微鏡 １５ ＣＣＤカメラ １６ ＴＶモニタ １７ 検出角 １８ 位置検出パターン １９ レーザチップ供給リング ２０ レーザチップ位置合せ用基準ライン（Ｘ、Ｙ方
向） ２１ ピックアップ待機レーザチップ ２２ 観測用カメラ ２３ レーザ光 ２４ ヒートシンク ２５ 刻印 ２６ 凹形状部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/52 H01L 21/58

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステムのポスト上にレーザチップを直接
    又はヒートシンクを介して搭載し、ダイボンディングす
    る際に、その前段階でＶ溝等の位置だし手段が設けられ
    ているステージにステムを載置し、ステムのくぼみを２
    方向から押さえることでダイボンディング位置を検出
    し、その検出した内容を基にダイボンディングすること
    を特徴とする光素子のダイボンディング方法。
  2. 【請求項２】 レーザチップの活性層の電極面の少なく
    とも２つの角を検出することでレーザチップの発光点を
    検出し、その検出した内容を基にダイボンディングする
    ことを特徴とする光素子のダイボンディング方法。
  3. 【請求項３】 ステムをピックアップして、Ｖ溝等の位
    置出し手段の設けられているステージに載置するステム
    供給手段と、その載置されたステムのくぼみを２方向か
    らクランプしてステム上のダイボンディング面の基準位
    置を検出し、マーキングするマーキング手段と、レーザ
    チップをピックアップしてステムポスト上に又はその上
    のヒートシンクの上に供給するレーザチップ供給手段
    と、レーザチップの活性層の電極面の２つ以上の角を検
    出し、事前に認識しているステムのダイボンディング基
    準位置のマーキングを基にレーザチップのダイボンディ
    ングする位置の補正命令を与える制御手段と、一定の角
    度毎に回転して停止しステムの保持とステムとステムポ
    ストを加熱してレーザチップをダイボンディングするレ
    ーザチップ・ダイボンディング手段を備えることを特徴
    とする光素子のダイボンディング装置。
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