JP3019231B2 - 光学素子のボンディング装置及びこの装置を用いたボンディング方法 - Google Patents
光学素子のボンディング装置及びこの装置を用いたボンディング方法Info
- Publication number
- JP3019231B2 JP3019231B2 JP4054982A JP5498292A JP3019231B2 JP 3019231 B2 JP3019231 B2 JP 3019231B2 JP 4054982 A JP4054982 A JP 4054982A JP 5498292 A JP5498292 A JP 5498292A JP 3019231 B2 JP3019231 B2 JP 3019231B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- container
- bonding
- bellows
- holder
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ等の光学素
子を実装するためのボンディング装置及びこの装置を用
いたボンディング方法に関するものである。
子を実装するためのボンディング装置及びこの装置を用
いたボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体レーザ等の光学素子を実装
するためのボンディング装置は、図６に示すように、素
子Ａを吸着保持する真空吸引式のピンセット１と、素子
搭載部品Ｂを搬入できるよう上面を開口した容器２と、
容器２の上面搬入口を閉塞する蓋３と、容器２内の素子
搭載部品Ｂを載置して加熱するヒータ４と、容器２に接
続された不活性ガス供給パイプ５及び冷却用ガス供給パ
イプ６とを備え、蓋３には素子Ａを吸着保持したピンセ
ット１が余裕をもって通過できる開口部３ａが形成され
ている。この装置では、容器２内に固定した素子搭載部
品Ｂの素子接合面にチップハンダＣ、ヒートシンクＤ及
びチップハンダＣを順次積み重ねて置くとともに、素子
Ａが素子搭載部品Ｂの真上に達するまでピンセット１を
降下させ、ピンセット１を前後左右に移動させて素子Ａ
の位置調整を行った後、再びピンセット１を降下して素
子Ａを保持したまま素子搭載部品Ｂに加圧状態で載置
し、不活性ガス供給パイプ５から窒素ガス等の不活性ガ
スを容器２内に供給するとともに、素子搭載部品Ｂをヒ
ータ４によってハンダ融点以上の温度まで加熱した後、
冷却用ガス供給パイプ６から冷却用ガスを容器２内に供
給して冷却する。
するためのボンディング装置は、図６に示すように、素
子Ａを吸着保持する真空吸引式のピンセット１と、素子
搭載部品Ｂを搬入できるよう上面を開口した容器２と、
容器２の上面搬入口を閉塞する蓋３と、容器２内の素子
搭載部品Ｂを載置して加熱するヒータ４と、容器２に接
続された不活性ガス供給パイプ５及び冷却用ガス供給パ
イプ６とを備え、蓋３には素子Ａを吸着保持したピンセ
ット１が余裕をもって通過できる開口部３ａが形成され
ている。この装置では、容器２内に固定した素子搭載部
品Ｂの素子接合面にチップハンダＣ、ヒートシンクＤ及
びチップハンダＣを順次積み重ねて置くとともに、素子
Ａが素子搭載部品Ｂの真上に達するまでピンセット１を
降下させ、ピンセット１を前後左右に移動させて素子Ａ
の位置調整を行った後、再びピンセット１を降下して素
子Ａを保持したまま素子搭載部品Ｂに加圧状態で載置
し、不活性ガス供給パイプ５から窒素ガス等の不活性ガ
スを容器２内に供給するとともに、素子搭載部品Ｂをヒ
ータ４によってハンダ融点以上の温度まで加熱した後、
冷却用ガス供給パイプ６から冷却用ガスを容器２内に供
給して冷却する。
【０００３】ところで、前記装置においては、チップハ
ンダＣを溶融させる際に不活性ガス供給パイプ５から容
器２内に不活性ガスを供給し、素子Ａ及び素子搭載部品
Ｂの周囲を不活性ガスの雰囲気に保ってチップハンダＣ
の酸化を防止するようにしているが、容器２の蓋３には
素子Ａの位置調整を行えるようピンセット１を余裕をも
って挿通し得る大きさの開口部３ａが設けられているた
め、素子Ａ及び素子搭載部品Ｂの周囲が完全な不活性ガ
ス雰囲気とはなりきらず、従ってチップハンダＣの融着
性が悪い。また、接合界面に気泡が残り易いことも欠点
である。その結果、素子Ａが劣化する原因となってい
る。
ンダＣを溶融させる際に不活性ガス供給パイプ５から容
器２内に不活性ガスを供給し、素子Ａ及び素子搭載部品
Ｂの周囲を不活性ガスの雰囲気に保ってチップハンダＣ
の酸化を防止するようにしているが、容器２の蓋３には
素子Ａの位置調整を行えるようピンセット１を余裕をも
って挿通し得る大きさの開口部３ａが設けられているた
め、素子Ａ及び素子搭載部品Ｂの周囲が完全な不活性ガ
ス雰囲気とはなりきらず、従ってチップハンダＣの融着
性が悪い。また、接合界面に気泡が残り易いことも欠点
である。その結果、素子Ａが劣化する原因となってい
る。
【０００４】一方、上記の問題点を解消する手段とし
て、不活性ガスを供給する代りに容器３内を真空にして
ボンディングする方法がある。図７はこの方法を用いた
装置を示すものであり、前記装置と構造的に異なる点
は、容器３に開口部を有さない蓋７を設けて気密性を持
たせたことと、容器３に不活性ガス供給源（図では省
略）に加えて真空ポンプ８をそれぞれ開閉バルブ９ａ，
９ｂを介して接続したことである。この装置におけるボ
ンディング作業では、素子搭載部品Ｂ、ヒートシンクＤ
及びチップハンダＣに加え素子Ａまでも予め容器２内に
積層した後、ピンセット１を上方に退避させ、容器３を
蓋７で密閉して真空ポンプ８を作動させ真空掃引する。
そして、所定の真空度に達した後にハンダ接合のための
加熱を行い、この後に真空ポンプ８の開閉弁９ｂを閉
じ、冷却用ガス供給パイプ６の開閉弁９ａを開いて容器
３内に冷却用ガスを充満させる。
て、不活性ガスを供給する代りに容器３内を真空にして
ボンディングする方法がある。図７はこの方法を用いた
装置を示すものであり、前記装置と構造的に異なる点
は、容器３に開口部を有さない蓋７を設けて気密性を持
たせたことと、容器３に不活性ガス供給源（図では省
略）に加えて真空ポンプ８をそれぞれ開閉バルブ９ａ，
９ｂを介して接続したことである。この装置におけるボ
ンディング作業では、素子搭載部品Ｂ、ヒートシンクＤ
及びチップハンダＣに加え素子Ａまでも予め容器２内に
積層した後、ピンセット１を上方に退避させ、容器３を
蓋７で密閉して真空ポンプ８を作動させ真空掃引する。
そして、所定の真空度に達した後にハンダ接合のための
加熱を行い、この後に真空ポンプ８の開閉弁９ｂを閉
じ、冷却用ガス供給パイプ６の開閉弁９ａを開いて容器
３内に冷却用ガスを充満させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者の
ボンディング装置では、容器３に気密性を持たせるため
に蓋６にピンセット挿通用の開口部を設けることができ
ないため、加熱時の素子Ａはピンセット１に保持されず
に自由な状態にある。その結果、ハンダＣが溶融したと
きに素子Ａの位置ずれが生じ、正確な位置決めを伴う高
精度ボンディングの実現が不可能であった。また、接合
に必要な素子Ａへの微小な加圧をピンセット１で行うこ
とができず、これを行うためには複雑な代替機構を容器
３の内外に配置する必要がある。
ボンディング装置では、容器３に気密性を持たせるため
に蓋６にピンセット挿通用の開口部を設けることができ
ないため、加熱時の素子Ａはピンセット１に保持されず
に自由な状態にある。その結果、ハンダＣが溶融したと
きに素子Ａの位置ずれが生じ、正確な位置決めを伴う高
精度ボンディングの実現が不可能であった。また、接合
に必要な素子Ａへの微小な加圧をピンセット１で行うこ
とができず、これを行うためには複雑な代替機構を容器
３の内外に配置する必要がある。
【０００６】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、接合性の良い真空雰
囲気中においても光学素子の高精度の位置決めを行うこ
とのできる光学素子のボンディング装置及びこの装置を
用いたボンディング方法を提供することにある。
であり、その目的とするところは、接合性の良い真空雰
囲気中においても光学素子の高精度の位置決めを行うこ
とのできる光学素子のボンディング装置及びこの装置を
用いたボンディング方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、請求項１では、光学素子を吸着保持した状
態で素子搭載部品に対する前進及び後退並びに該部品の
素子接合面に沿った移動及び軸方向の回転を可能とする
素子保持体と、素子搭載部品を搬入するための密閉可能
な搬入口及び素子を吸着保持した素子保持体を素子接合
面に沿って移動可能に挿通し得る開口部をそれぞれ有す
る容器と、該容器内の素子搭載部品を接合材融点以上の
温度まで加熱するヒータとを備えた光学素子のボンディ
ング装置において、前記容器内を所定の真空度まで掃引
する真空ポンプと、該容器内に冷却用ガスを供給するガ
ス源とをそれぞれ開閉バルブを介して該容器に接続する
とともに、該容器の前記開口部よりも大きな内径を有す
るベロ−ズを該開口部と同軸状態でその一端を該容器に
気密状態で固着し、前記素子保持体には該素子保持体の
前進に伴い該ベロ−ズの他端を気密状態で閉塞する封止
部材を設けている。
するために、請求項１では、光学素子を吸着保持した状
態で素子搭載部品に対する前進及び後退並びに該部品の
素子接合面に沿った移動及び軸方向の回転を可能とする
素子保持体と、素子搭載部品を搬入するための密閉可能
な搬入口及び素子を吸着保持した素子保持体を素子接合
面に沿って移動可能に挿通し得る開口部をそれぞれ有す
る容器と、該容器内の素子搭載部品を接合材融点以上の
温度まで加熱するヒータとを備えた光学素子のボンディ
ング装置において、前記容器内を所定の真空度まで掃引
する真空ポンプと、該容器内に冷却用ガスを供給するガ
ス源とをそれぞれ開閉バルブを介して該容器に接続する
とともに、該容器の前記開口部よりも大きな内径を有す
るベロ−ズを該開口部と同軸状態でその一端を該容器に
気密状態で固着し、前記素子保持体には該素子保持体の
前進に伴い該ベロ−ズの他端を気密状態で閉塞する封止
部材を設けている。
【０００８】また、請求項２では、前記ベローズを素子
保持体の回転に追従して円周方向にねじれ変形が可能な
よう構成している。
保持体の回転に追従して円周方向にねじれ変形が可能な
よう構成している。
【０００９】また、請求項３では、請求項１記載の光学
素子のボンディング装置を用いた光学素子のボンディン
グ方法において、前記容器内の所定位置に搬入口を介し
て搬入固定した素子搭載部品の接合面に接合材を載置す
るとともに、光学素子を吸着保持した素子保持体を容器
の開口部に挿通して該素子が素子搭載部品の真近に達す
るまで素子搭載部品に向かって前進させ、素子保持体の
封止部材がベロ−ズの他端に接触した状態で素子保持体
を軸方向に回転させて素子接合面に対する素子の向きを
調整した後、ガス源のバルブを閉じるとともに真空ポン
プのバルブを開いて容器内を所定の真空度まで掃引し、
素子保持体を素子接合面に沿って移動して素子の位置調
整を行った後、更に素子保持体を素子搭載部品に向かっ
て前進させて素子を素子搭載部品に載置するとともに、
素子を保持したまま素子保持体で素子の加圧を続けなが
らヒータで素子及び素子搭載部品を接合材融点以上の温
度まで加熱し、真空ポンプのバルブを閉じるとともに冷
却用ガス源のバルブを開いて容器内の素子及び素子搭載
部品を冷却している。
素子のボンディング装置を用いた光学素子のボンディン
グ方法において、前記容器内の所定位置に搬入口を介し
て搬入固定した素子搭載部品の接合面に接合材を載置す
るとともに、光学素子を吸着保持した素子保持体を容器
の開口部に挿通して該素子が素子搭載部品の真近に達す
るまで素子搭載部品に向かって前進させ、素子保持体の
封止部材がベロ−ズの他端に接触した状態で素子保持体
を軸方向に回転させて素子接合面に対する素子の向きを
調整した後、ガス源のバルブを閉じるとともに真空ポン
プのバルブを開いて容器内を所定の真空度まで掃引し、
素子保持体を素子接合面に沿って移動して素子の位置調
整を行った後、更に素子保持体を素子搭載部品に向かっ
て前進させて素子を素子搭載部品に載置するとともに、
素子を保持したまま素子保持体で素子の加圧を続けなが
らヒータで素子及び素子搭載部品を接合材融点以上の温
度まで加熱し、真空ポンプのバルブを閉じるとともに冷
却用ガス源のバルブを開いて容器内の素子及び素子搭載
部品を冷却している。
【００１０】また、請求項４では、請求項２記載の光学
素子のボンディング装置を用いた光学素子のボンディン
グ方法において、前記容器内の所定位置に搬入口を介し
て搬入固定した素子搭載部品の接合面に接合材を載置す
るとともに、光学素子を吸着保持した素子保持体を容器
の開口部に挿通して該素子が素子搭載部品の真近に達す
るまで前進させ、素子保持体の封止部材がベロ−ズの他
端に接触した状態でガス源のバルブを閉じて真空ポンプ
のバルブを開き容器内を所定の真空度まで掃引し、素子
保持体を軸方向に回転及び素子接合面に沿って移動して
素子接合面に対する素子の向きと位置調整を行った後、
更に素子保持体を素子搭載部品に向かって前進させて素
子を素子搭載部品に載置するとともに、素子を保持した
まま素子保持体で素子の加圧を続けながらヒータで素子
及び素子搭載部品を接合材融点以上の温度まで加熱し、
真空ポンプのバルブを閉じるとともに冷却用ガス源のバ
ルブを開いて容器内の素子及び素子搭載部品を冷却して
いる。
素子のボンディング装置を用いた光学素子のボンディン
グ方法において、前記容器内の所定位置に搬入口を介し
て搬入固定した素子搭載部品の接合面に接合材を載置す
るとともに、光学素子を吸着保持した素子保持体を容器
の開口部に挿通して該素子が素子搭載部品の真近に達す
るまで前進させ、素子保持体の封止部材がベロ−ズの他
端に接触した状態でガス源のバルブを閉じて真空ポンプ
のバルブを開き容器内を所定の真空度まで掃引し、素子
保持体を軸方向に回転及び素子接合面に沿って移動して
素子接合面に対する素子の向きと位置調整を行った後、
更に素子保持体を素子搭載部品に向かって前進させて素
子を素子搭載部品に載置するとともに、素子を保持した
まま素子保持体で素子の加圧を続けながらヒータで素子
及び素子搭載部品を接合材融点以上の温度まで加熱し、
真空ポンプのバルブを閉じるとともに冷却用ガス源のバ
ルブを開いて容器内の素子及び素子搭載部品を冷却して
いる。
【００１１】
【作用】請求項１によれば、素子保持体を素子搭載部品
に向かって前進させると、素子保持体に設けられた封止
部材によってベローズの他端が閉塞される。これによ
り、容器が密閉状態になり、ガス源のバルブを閉じると
ともに、真空ポンプのバルブを開いて容器内を掃引する
ことにより、容器とベローズとでなす内部空間が外部と
遮断されて所定の真空度になる。また、この状態では封
止部材とベローズの他端とが吸着していることから、素
子保持体の素子搭載部品に対する前進及び後退並びに該
部品の素子接合面に沿った移動を行っても、ベローズの
変形によって前記密閉状態が保たれる。
に向かって前進させると、素子保持体に設けられた封止
部材によってベローズの他端が閉塞される。これによ
り、容器が密閉状態になり、ガス源のバルブを閉じると
ともに、真空ポンプのバルブを開いて容器内を掃引する
ことにより、容器とベローズとでなす内部空間が外部と
遮断されて所定の真空度になる。また、この状態では封
止部材とベローズの他端とが吸着していることから、素
子保持体の素子搭載部品に対する前進及び後退並びに該
部品の素子接合面に沿った移動を行っても、ベローズの
変形によって前記密閉状態が保たれる。
【００１２】また、請求項２によれば、請求項１の作用
を有するとともに、前記ベローズが素子保持体の回転に
追従して円周方向にねじれ変形が可能なよう構成されて
いることから、封止部材とベローズとが吸着された状態
においても素子保持体の軸方向の回転が可能となる。
を有するとともに、前記ベローズが素子保持体の回転に
追従して円周方向にねじれ変形が可能なよう構成されて
いることから、封止部材とベローズとが吸着された状態
においても素子保持体の軸方向の回転が可能となる。
【００１３】また、請求項３によれば、請求項１の作用
を有するとともに、封止部材とベローズとが接触した状
態で素子保持体を軸方向に回転することにより、素子保
持体の回転がベローズに規制されることがなく、素子接
合面に対する素子の向きが調整される。この後、封止部
材とベローズとが吸着した状態で素子保持体を素子接合
面に沿って移動することにより、ベローズが素子保持体
の移動に追従して変形し、素子の位置調整が行われる。
を有するとともに、封止部材とベローズとが接触した状
態で素子保持体を軸方向に回転することにより、素子保
持体の回転がベローズに規制されることがなく、素子接
合面に対する素子の向きが調整される。この後、封止部
材とベローズとが吸着した状態で素子保持体を素子接合
面に沿って移動することにより、ベローズが素子保持体
の移動に追従して変形し、素子の位置調整が行われる。
【００１４】また、請求項４によれば、請求項１の作用
を有するとともに、封止部材とベローズとが吸着した状
態で素子保持体を軸方向に回転及び素子接合面に沿って
移動することにより、ベローズが素子保持体の回転及び
移動に追従して変形し、素子接合面に対する素子の向き
と位置調整が同時に行われる。
を有するとともに、封止部材とベローズとが吸着した状
態で素子保持体を軸方向に回転及び素子接合面に沿って
移動することにより、ベローズが素子保持体の回転及び
移動に追従して変形し、素子接合面に対する素子の向き
と位置調整が同時に行われる。
【００１５】
【実施例】図１乃至図５は本発明の一実施例を示すもの
で、１０は素子保持体をなすピンセット、１１は上面を
開口した容器、１２は容器１１の蓋、１３はヒ−タ、１
４は真空ポンプ、１５は一端を容器１１に固着されたベ
ローズ、１６は気密接合材、１７は気密シール材、１８
はベローズ１５の他端に取付けられたフランジ、１９は
ピンセットに固着された封止部材をなすフランジであ
る。
で、１０は素子保持体をなすピンセット、１１は上面を
開口した容器、１２は容器１１の蓋、１３はヒ−タ、１
４は真空ポンプ、１５は一端を容器１１に固着されたベ
ローズ、１６は気密接合材、１７は気密シール材、１８
はベローズ１５の他端に取付けられたフランジ、１９は
ピンセットに固着された封止部材をなすフランジであ
る。
【００１６】容器１１の側面には透視用のガラス窓１１
ａ、真空ポンプ１４に接続された吸引パイプ２０及び冷
却用ガスの供給源（図示せず）に接続されたガス供給パ
イプ２１が設けられ、各パイプ２０，２１にはそれぞれ
開閉バルブ２０ａ，２１ａが設けられている。また、容
器１１の上面開口縁には蓋１２との密着性を高めるため
の気密シール材１７が貼着されている。
ａ、真空ポンプ１４に接続された吸引パイプ２０及び冷
却用ガスの供給源（図示せず）に接続されたガス供給パ
イプ２１が設けられ、各パイプ２０，２１にはそれぞれ
開閉バルブ２０ａ，２１ａが設けられている。また、容
器１１の上面開口縁には蓋１２との密着性を高めるため
の気密シール材１７が貼着されている。
【００１７】蓋１２の上面にはピンセット１０を素子接
合面に沿って移動可能に挿通し得る開口部１２ａが設け
られるとともに、この開口部１２ａを囲むように柔軟構
造で長手方向に伸縮可能なベローズ１５が開口部１２ａ
と同軸状態でその下端を気密接合材１６により固着され
ている。また、ベローズ１５の上端には開口部１２ａと
同じ径の孔を有するフランジ１８が気密接合材１６によ
って固着されており、フランジ１８の上面周縁には気密
シール材１７が貼着されている。
合面に沿って移動可能に挿通し得る開口部１２ａが設け
られるとともに、この開口部１２ａを囲むように柔軟構
造で長手方向に伸縮可能なベローズ１５が開口部１２ａ
と同軸状態でその下端を気密接合材１６により固着され
ている。また、ベローズ１５の上端には開口部１２ａと
同じ径の孔を有するフランジ１８が気密接合材１６によ
って固着されており、フランジ１８の上面周縁には気密
シール材１７が貼着されている。
【００１８】ピンセット１０の外周にはベローズ１５の
フランジ１８と同径のフランジ１９が気密接合材１６に
よって固着されており、フランジ１９からピンセット１
０の先端までの長さは、蓋１３から伸長状態のベローズ
１５の上端までの高さとほぼ同じである。
フランジ１８と同径のフランジ１９が気密接合材１６に
よって固着されており、フランジ１９からピンセット１
０の先端までの長さは、蓋１３から伸長状態のベローズ
１５の上端までの高さとほぼ同じである。
【００１９】この装置において素子Ａをボンディングす
るには、まず従来の手順と同様に素子搭載部品Ｂをヒー
タ１３上に固定し、その素子接合面にピンセット１０で
吸着保持したチップハンダＣ、ヒートシンクＤをそれぞ
れ位置決め良く積み重ねて載置する。そして、この上方
にベローズ１５のほぼ中央、即ちフランジ１９の孔のほ
ぼ中央がくるように蓋１２を容器１１に載せた後、素子
Ａを吸着保持したピンセット１０をフランジ１９の孔に
合わせて停止及び降下させる。この時、後述する素子Ａ
と素子搭載部品Ｂの位置合わせをベローズ１５が変形可
能な範囲で行うために、素子搭載部品Ｂの接合面、フラ
ンジ１９の孔の中央及びピンセット１０に保持された素
子Ａが垂直線上に並ぶのが望ましい。次に、素子Ａが素
子搭載部品Ｂの直上に達するまでピンセット１０を降下
して停止する。その際、フランジ１９が降下途中でフラ
ンジ１８に接触しベローズ１５が圧縮される。
るには、まず従来の手順と同様に素子搭載部品Ｂをヒー
タ１３上に固定し、その素子接合面にピンセット１０で
吸着保持したチップハンダＣ、ヒートシンクＤをそれぞ
れ位置決め良く積み重ねて載置する。そして、この上方
にベローズ１５のほぼ中央、即ちフランジ１９の孔のほ
ぼ中央がくるように蓋１２を容器１１に載せた後、素子
Ａを吸着保持したピンセット１０をフランジ１９の孔に
合わせて停止及び降下させる。この時、後述する素子Ａ
と素子搭載部品Ｂの位置合わせをベローズ１５が変形可
能な範囲で行うために、素子搭載部品Ｂの接合面、フラ
ンジ１９の孔の中央及びピンセット１０に保持された素
子Ａが垂直線上に並ぶのが望ましい。次に、素子Ａが素
子搭載部品Ｂの直上に達するまでピンセット１０を降下
して停止する。その際、フランジ１９が降下途中でフラ
ンジ１８に接触しベローズ１５が圧縮される。
【００２０】この状態において、ピンセット１０を軸方
向に回転して素子搭載部品Ｂに対する素子Ａの向きを調
整する。何故なら、向きの調整を行う前に真空掃引して
しまうと、後述するようにフランジ１８とフランジ１９
が吸着してしまい、円周方向にねじれ変形が不可能なベ
ローズ１５に規制されてピンセット１０の回転ができな
くなるからである。
向に回転して素子搭載部品Ｂに対する素子Ａの向きを調
整する。何故なら、向きの調整を行う前に真空掃引して
しまうと、後述するようにフランジ１８とフランジ１９
が吸着してしまい、円周方向にねじれ変形が不可能なベ
ローズ１５に規制されてピンセット１０の回転ができな
くなるからである。
【００２１】この後、冷却用ガス供給パイプ２１の開閉
弁２１ａを閉じ、真空ポンプ１４の開閉弁２０ａを開け
て真空ポンプ１４を作動させれば、大気の希薄化にした
がって容器１１と蓋１２の隙間、フランジ１８とフラン
ジ１９の隙間はそれぞれ気密シール１７によって封止さ
れ、その結果、容器１１とベローズ１５とでなす内部空
間は完全に外気と遮断されて所要の真空度になる。尚、
ピンセット１０が素子Ａを保持するための真空吸引力
は、ボンディング雰囲気の真空度よりも大きいな値に設
定されている。また、ピンセット１０の代りに他の保持
機構を用いた場合でも、この保持機構にフランジ１９を
設けることによって本実施例と同様の構成にすることが
可能である。
弁２１ａを閉じ、真空ポンプ１４の開閉弁２０ａを開け
て真空ポンプ１４を作動させれば、大気の希薄化にした
がって容器１１と蓋１２の隙間、フランジ１８とフラン
ジ１９の隙間はそれぞれ気密シール１７によって封止さ
れ、その結果、容器１１とベローズ１５とでなす内部空
間は完全に外気と遮断されて所要の真空度になる。尚、
ピンセット１０が素子Ａを保持するための真空吸引力
は、ボンディング雰囲気の真空度よりも大きいな値に設
定されている。また、ピンセット１０の代りに他の保持
機構を用いた場合でも、この保持機構にフランジ１９を
設けることによって本実施例と同様の構成にすることが
可能である。
【００２２】次に、素子Ａが素子搭載部品Ｂの直上にあ
る段階において、素子Ａと素子搭載部品Ｂの前後及び左
右方向の相対位置合わせを行う。その際、ガラス窓１１
ａを通して顕微鏡（図示せず）で目視し、さらに高精度
が必要であればレーザ光を利用したオートフォーカス機
構（図示せず、特願平２−２３９９１４号「光学素子の
ボンディン方法およびその装置」）等で計測して両者の
位置関係を確め、位置ずれの量だけピンセット１０また
は素子搭載部品Ｂ側を前後左右に移動することにより位
置合わせが完了する。この時、ベローズ１５のフランジ
１８とピンセット１０のフランジ１９は大気の圧力で互
いに吸着し一体化しているから、図２に示すようにベロ
ーズ１５がピンセット１０または素子搭載部品Ｂ側の移
動に追従して変形し、容器１１内の真空を維持する。
る段階において、素子Ａと素子搭載部品Ｂの前後及び左
右方向の相対位置合わせを行う。その際、ガラス窓１１
ａを通して顕微鏡（図示せず）で目視し、さらに高精度
が必要であればレーザ光を利用したオートフォーカス機
構（図示せず、特願平２−２３９９１４号「光学素子の
ボンディン方法およびその装置」）等で計測して両者の
位置関係を確め、位置ずれの量だけピンセット１０また
は素子搭載部品Ｂ側を前後左右に移動することにより位
置合わせが完了する。この時、ベローズ１５のフランジ
１８とピンセット１０のフランジ１９は大気の圧力で互
いに吸着し一体化しているから、図２に示すようにベロ
ーズ１５がピンセット１０または素子搭載部品Ｂ側の移
動に追従して変形し、容器１１内の真空を維持する。
【００２３】この後、ピンセット１０を微速で降下して
素子Ａを素子搭載部品Ｂの上のチップハンダＣに静かに
接触させ、ピンセット１０による吸着を続けるか或いは
吸着を解除した状態でヒータ１３を駆動し、素子Ａ及び
素子搭載部品Ｂをハンダ融点以上の温度に加熱する。次
に、真空ポンプ１４の開閉弁２０ａを閉じ、ガス供給パ
イプ２１の開閉弁２１ａを開き、冷却用ガスを吹き出し
て常温まで冷却することにより、素子Ａがピンセット１
０で位置合わせされた精度で素子搭載部品Ｂに接合され
る。そして、チップハンダＣの融点以下に温度が下がっ
たならば、ピンセット１０を上昇させる（吸着保持を継
続していた場合にはその動作を停止させてから）。尚、
接合時の加圧力はプリロードをピンセット１０に与えて
行うから、加圧力の設定にあたってはピンセット１０が
ベローズ１５を圧縮するのに要する力を加算することに
なる。また、ベローズ１５は変形の柔軟性の点で成形品
よりも溶接構造のものが適している。この場合、ベロー
ズ１５は、前述したとおり構造上円周方向のねじれ変形
が不可能であるから、素子Ａの向き調整を真空中で行う
ことはできない。
素子Ａを素子搭載部品Ｂの上のチップハンダＣに静かに
接触させ、ピンセット１０による吸着を続けるか或いは
吸着を解除した状態でヒータ１３を駆動し、素子Ａ及び
素子搭載部品Ｂをハンダ融点以上の温度に加熱する。次
に、真空ポンプ１４の開閉弁２０ａを閉じ、ガス供給パ
イプ２１の開閉弁２１ａを開き、冷却用ガスを吹き出し
て常温まで冷却することにより、素子Ａがピンセット１
０で位置合わせされた精度で素子搭載部品Ｂに接合され
る。そして、チップハンダＣの融点以下に温度が下がっ
たならば、ピンセット１０を上昇させる（吸着保持を継
続していた場合にはその動作を停止させてから）。尚、
接合時の加圧力はプリロードをピンセット１０に与えて
行うから、加圧力の設定にあたってはピンセット１０が
ベローズ１５を圧縮するのに要する力を加算することに
なる。また、ベローズ１５は変形の柔軟性の点で成形品
よりも溶接構造のものが適している。この場合、ベロー
ズ１５は、前述したとおり構造上円周方向のねじれ変形
が不可能であるから、素子Ａの向き調整を真空中で行う
ことはできない。
【００２４】そこで、前記ベローズ１５の代りに円周方
向にねじれて撓み変形し得るベローズを用いれば、素子
Ａの向きの修正も真空雰囲気中で行うことができる。図
３及び図４は円周方向にねじれ変形可能なベローズの実
施例を示すもので、前記実施例と同等の構成品には同一
の符号を付して示す。即ち、１６は気密接合材、１７は
気密シール材、１８はフランジである。
向にねじれて撓み変形し得るベローズを用いれば、素子
Ａの向きの修正も真空雰囲気中で行うことができる。図
３及び図４は円周方向にねじれ変形可能なベローズの実
施例を示すもので、前記実施例と同等の構成品には同一
の符号を付して示す。即ち、１６は気密接合材、１７は
気密シール材、１８はフランジである。
【００２５】同図に示したベローズ２２は、図３の破断
部分に示すように鋸歯状の断面を有する薄肉のひだ２３
を円筒軸の方向につづら折りに形成するとともに、これ
を円周方向に連続して配列して円筒状の可撓部２４を形
成し、その両端にはフランジ１８をそれぞれ気密接合材
１６によって固着している。また、各フランジ１８には
ボルト挿通孔１８ａが円周方向の計４箇所に設けられ、
このボルト挿通孔１８ａは相手部品と結合するとき必要
に応じて用いる。このベローズ２２の構造によれば、上
側フランジ１８に円周方向の外力が加わると、ひだ２３
はつづら折りの折り点２５によって方向付けされた撓み
方向へねじれながら撓む。また、円筒軸の方向にも多少
の曲げが可能である。
部分に示すように鋸歯状の断面を有する薄肉のひだ２３
を円筒軸の方向につづら折りに形成するとともに、これ
を円周方向に連続して配列して円筒状の可撓部２４を形
成し、その両端にはフランジ１８をそれぞれ気密接合材
１６によって固着している。また、各フランジ１８には
ボルト挿通孔１８ａが円周方向の計４箇所に設けられ、
このボルト挿通孔１８ａは相手部品と結合するとき必要
に応じて用いる。このベローズ２２の構造によれば、上
側フランジ１８に円周方向の外力が加わると、ひだ２３
はつづら折りの折り点２５によって方向付けされた撓み
方向へねじれながら撓む。また、円筒軸の方向にも多少
の曲げが可能である。
【００２６】このベローズ２２を用いた装置においてボ
ンディング作業を行う場合は、ピンセット１０の降下に
伴い各フランジ１８，１９が接触した段階で真空掃引を
行い、各フランジ１８，１９を吸着させる。この後、ピ
ンセット１０を軸方向に回転するとともに前後左右に移
動することにより、素子搭載部品Ｂに対する素子Ａの向
きと位置合わせが同時に行われる。
ンディング作業を行う場合は、ピンセット１０の降下に
伴い各フランジ１８，１９が接触した段階で真空掃引を
行い、各フランジ１８，１９を吸着させる。この後、ピ
ンセット１０を軸方向に回転するとともに前後左右に移
動することにより、素子搭載部品Ｂに対する素子Ａの向
きと位置合わせが同時に行われる。
【００２７】また、図５は前記各実施例のベローズ１
５，２２を組み合わせた例を示すもので、各ベローズ１
５，２２を単独で用いる場合に比べて撓みの自由度が増
す。従って、ピンセット１０のフランジ１９との気密シ
ール用として最適である。
５，２２を組み合わせた例を示すもので、各ベローズ１
５，２２を単独で用いる場合に比べて撓みの自由度が増
す。従って、ピンセット１０のフランジ１９との気密シ
ール用として最適である。
【００２８】さて、本発明の効果を確認する実験によれ
ば、真空度５０Ｔｏｒｒの低真空雰囲気で摂氏２１０°
Ｃまで加熱し、光学素子としての半導体レ−ザをマウン
トキャリヤにボンディングした結果、所要の位置決め精
度でハンダ接合できることが確認された。また、従来の
不活性ガス雰囲気による場合に比べハンダ接合界面の気
泡が極めて少なく、半導体レ−ザの特性を大きく左右す
る熱抵抗を評価した結果、５０°Ｃ／Ｗ以下が得られる
ことも確認された。
ば、真空度５０Ｔｏｒｒの低真空雰囲気で摂氏２１０°
Ｃまで加熱し、光学素子としての半導体レ−ザをマウン
トキャリヤにボンディングした結果、所要の位置決め精
度でハンダ接合できることが確認された。また、従来の
不活性ガス雰囲気による場合に比べハンダ接合界面の気
泡が極めて少なく、半導体レ−ザの特性を大きく左右す
る熱抵抗を評価した結果、５０°Ｃ／Ｗ以下が得られる
ことも確認された。
【００２９】尚、容器の蓋は、真空雰囲気の維持が可能
で容器内に素子搭載部品を容易にセット及び取外しでき
る構造であれば、蓋は容器の側面に配置してもよく、こ
の場合、ピンセット挿通用の孔やベローズの位置が容器
の上面に固定されるから、蓋とピンセットが位置ずれを
生ずることがない。また、前記実施例では接合材として
チップハンダを用いたが、素子搭載部品あるいはヒート
シンクに予めハンダ膜を形成しておけば素子の位置合わ
せ精度が更に向上するし、エポキシハンダ等のように接
着樹脂を混合させた接合材や熱硬化性樹脂接着剤を用い
た高精度接合・接着にも適用することができる。更に、
真空掃引による脱泡作用が顕著であるから、先に引例し
た光学素子のボンディング装置（特願平２−２３９９１
４号）に適用すると有効である。また、前記実施例で示
したような真空雰囲気ではなく不活性ガス雰囲気で用い
ても、従来の装置に比べ気密性が良いから接合性の改善
を図ることができる。
で容器内に素子搭載部品を容易にセット及び取外しでき
る構造であれば、蓋は容器の側面に配置してもよく、こ
の場合、ピンセット挿通用の孔やベローズの位置が容器
の上面に固定されるから、蓋とピンセットが位置ずれを
生ずることがない。また、前記実施例では接合材として
チップハンダを用いたが、素子搭載部品あるいはヒート
シンクに予めハンダ膜を形成しておけば素子の位置合わ
せ精度が更に向上するし、エポキシハンダ等のように接
着樹脂を混合させた接合材や熱硬化性樹脂接着剤を用い
た高精度接合・接着にも適用することができる。更に、
真空掃引による脱泡作用が顕著であるから、先に引例し
た光学素子のボンディング装置（特願平２−２３９９１
４号）に適用すると有効である。また、前記実施例で示
したような真空雰囲気ではなく不活性ガス雰囲気で用い
ても、従来の装置に比べ気密性が良いから接合性の改善
を図ることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び３に
よれば、不活性ガス雰囲気中よりもハンダ接合性の良い
真空雰囲気中での光学素子ボンディングにおいても、光
学素子と素子搭載部品の相対位置合わせが可能であり、
しかも素子の位置ずれを確実に防止することができるの
で、近年要求が増えつつある高精度の位置合わせを伴う
ハンダ接合や接着に極めて有効である。
よれば、不活性ガス雰囲気中よりもハンダ接合性の良い
真空雰囲気中での光学素子ボンディングにおいても、光
学素子と素子搭載部品の相対位置合わせが可能であり、
しかも素子の位置ずれを確実に防止することができるの
で、近年要求が増えつつある高精度の位置合わせを伴う
ハンダ接合や接着に極めて有効である。
【００３１】また、請求項２及び４によれば、請求項１
及び３の効果を有するとともに、素子保持体の軸方向の
回転による素子の向き調整と、素子保持体の素子接合面
に沿った移動による素子の位置調整とを同時に行うこと
ができるので、ボンディング作業に要する時間の大幅短
縮を実現することができる。
及び３の効果を有するとともに、素子保持体の軸方向の
回転による素子の向き調整と、素子保持体の素子接合面
に沿った移動による素子の位置調整とを同時に行うこと
ができるので、ボンディング作業に要する時間の大幅短
縮を実現することができる。
【図１】本発明の一実施例を示すボンディング装置の概
略側面図
略側面図
【図２】ベロ−ズの動作を示すボンディング装置の概略
側面図
側面図
【図３】ベロ−ズの他の実施例を示す上面図
【図４】ベロ−ズの他の実施例を示す側面図
【図５】各実施例のベロ−ズを組み合わせた例を示す側
面図
面図
【図６】従来例を示すボンディング装置の概略側面図
【図７】他の従来例を示すボンディング装置の概略側面
図
図
１０…ピンセット、１１…容器、１２…蓋、１２ａ…開
口部、１３…ヒータ、１４…真空ポンプ、１５…ベロー
ズ、１８，１９…フランジ、２０ａ，２１ａ…開閉バル
ブ、２２…ベローズ、Ａ…光学素子、Ｂ…素子搭載部
品、Ｃ…チップハンダ。
口部、１３…ヒータ、１４…真空ポンプ、１５…ベロー
ズ、１８，１９…フランジ、２０ａ，２１ａ…開閉バル
ブ、２２…ベローズ、Ａ…光学素子、Ｂ…素子搭載部
品、Ｃ…チップハンダ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−151093（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/52
Claims (4)
- 【請求項１】 光学素子を吸着保持した状態で素子搭載
部品に対する前進及び後退並びに該部品の素子接合面に
沿った移動及び軸方向の回転を可能とする素子保持体
と、素子搭載部品を搬入するための密閉可能な搬入口及
び素子を吸着保持した素子保持体を素子接合面に沿って
移動可能に挿通し得る開口部をそれぞれ有する容器と、
該容器内の素子搭載部品を接合材融点以上の温度まで加
熱するヒータとを備えた光学素子のボンディング装置に
おいて、 前記容器内を所定の真空度まで掃引する真空ポンプと、
該容器内に冷却用ガスを供給するガス源とをそれぞれ開
閉バルブを介して該容器に接続するとともに、 該容器の前記開口部よりも大きな内径を有するベロ−ズ
を該開口部と同軸状態でその一端を該容器に気密状態で
固着し、 前記素子保持体には該素子保持体の前進に伴い該ベロ−
ズの他端を気密状態で閉塞する封止部材を設けたことを
特徴とする光学素子のボンディング装置。 - 【請求項２】 前記ベローズを素子保持体の回転に追従
して円周方向にねじれ変形が可能なよう構成したことを
特徴とする請求項１記載の光学素子のボンディング装
置。 - 【請求項３】 請求項１記載の光学素子のボンディング
装置を用いた光学素子のボンディング方法において、 前記容器内の所定位置に搬入口を介して搬入固定した素
子搭載部品の接合面に接合材を載置するとともに、 光学素子を吸着保持した素子保持体を容器の開口部に挿
通して該素子が素子搭載部品の真近に達するまで素子搭
載部品に向かって前進させ、 素子保持体の封止部材がベロ−ズの他端に接触した状態
で素子保持体を軸方向に回転させて素子接合面に対する
素子の向きを調整した後、 ガス源のバルブを閉じるとともに真空ポンプのバルブを
開いて容器内を所定の真空度まで掃引し、 素子保持体を素子接合面に沿って移動して素子の位置調
整を行った後、 更に素子保持体を素子搭載部品に向かって前進させて素
子を素子搭載部品に載置するとともに、 素子を保持したまま素子保持体で素子の加圧を続けなが
らヒータで素子及び素子搭載部品を接合材融点以上の温
度まで加熱し、 真空ポンプのバルブを閉じるとともに冷却用ガス源のバ
ルブを開いて容器内の素子及び素子搭載部品を冷却する
ことを特徴とする光学素子のボンディング方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の光学素子のボンディング
装置を用いた光学素子のボンディング方法において、 前記容器内の所定位置に搬入口を介して搬入固定した素
子搭載部品の接合面に接合材を載置するとともに、 光学素子を吸着保持した素子保持体を容器の開口部に挿
通して該素子が素子搭載部品の真近に達するまで前進さ
せ、 素子保持体の封止部材がベロ−ズの他端に接触した状態
でガス源のバルブを閉じて真空ポンプのバルブを開き容
器内を所定の真空度まで掃引し、 素子保持体を軸方向に回転及び素子接合面に沿って移動
して素子接合面に対する素子の向きと位置調整を行った
後、 更に素子保持体を素子搭載部品に向かって前進させて素
子を素子搭載部品に載置するとともに、 素子を保持したまま素子保持体で素子の加圧を続けなが
らヒータで素子及び素子搭載部品を接合材融点以上の温
度まで加熱し、 真空ポンプのバルブを閉じるとともに冷却用ガス源のバ
ルブを開いて容器内の素子及び素子搭載部品を冷却する
ことを特徴とする光学素子のボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4054982A JP3019231B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 光学素子のボンディング装置及びこの装置を用いたボンディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4054982A JP3019231B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 光学素子のボンディング装置及びこの装置を用いたボンディング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259203A JPH05259203A (ja) | 1993-10-08 |
| JP3019231B2 true JP3019231B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=12985860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4054982A Expired - Fee Related JP3019231B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 光学素子のボンディング装置及びこの装置を用いたボンディング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3019231B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6342566B1 (ja) * | 2017-11-16 | 2018-06-13 | アルファーデザイン株式会社 | 部品保持装置及び部品接合システム |
| CN112599445B (zh) * | 2020-12-13 | 2022-05-20 | 无锡英诺赛思科技有限公司 | 一种半导体贴片机晶片反向防呆装置 |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP4054982A patent/JP3019231B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05259203A (ja) | 1993-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1081411A (en) | Method for hermetically sealing an electronic circuit package | |
| US5341980A (en) | Method of fabricating electronic circuit device and apparatus for performing the same method | |
| US5641713A (en) | Process for forming a room temperature seal between a base cavity and a lid using an organic sealant and a metal seal ring | |
| US6543131B1 (en) | Microelectronic joining processes with temporary securement | |
| JP3180794B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US20040046248A1 (en) | Microsystem packaging and associated methods | |
| US20080211073A1 (en) | Airtight package | |
| US20060016555A1 (en) | Mounting method and mounting device | |
| JPH07181357A (ja) | 曲面体部品の基板への接合方法とその装置 | |
| JPH03171643A (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法および製造装置 | |
| JP2019024081A (ja) | アラインされた基板ペアを扱うシステムと関連技術 | |
| JP3019231B2 (ja) | 光学素子のボンディング装置及びこの装置を用いたボンディング方法 | |
| US7584536B2 (en) | Process for precise alignment of packaging caps on a substrate | |
| JP2590761B2 (ja) | Ｔａｂ式半導体装置およびｔａｂ式半導体装置を回路基板に接続する方法 | |
| JPS63228728A (ja) | 半導体チツプのダイボンデイング装置 | |
| US6632703B2 (en) | Method and apparatus for positioning a semiconductor pellet | |
| US5944249A (en) | Wire bonding capillary with bracing component | |
| EP0602662B1 (en) | Hollow plastic molded package for semiconductor device and process for manufacturing same | |
| JP2008298205A (ja) | 真空封止装置 | |
| US6820797B2 (en) | System and method for seal formation | |
| JPH05243411A (ja) | 封止方法および封止用部材ならびに封止装置 | |
| US8058106B2 (en) | MEMS device package with vacuum cavity by two-step solder reflow method | |
| US20040099715A1 (en) | System and method for seal formation | |
| US20070235858A1 (en) | Mounting assembly for semiconductor devices | |
| US5595514A (en) | Feedthrough pin and process for its preparation, and electrical feedthrough made therewith |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |