JP3789232B2 - Optical module assembling apparatus and assembling method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールの組立てに関し、特に、光モジュール組立ての自動化に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
今日の情報化社会では交換される情報の種類も多様化しその量も飛躍的に増大し、大量の情報を伝送する通信手段には更なる大容量化高速化が求められている。このような大容量かつ高速の通信手段として光ファイバーを用いた光通信が重要視されており、光通信ネットワークを拡大し何れは加入者系の末端まで光ファイバーを設置する計画が進行されている。このような光通信の端末装置として、LD(Laser Diode)及びPD(Photo Diode)等の光素子及び光ファイバーを同一基板に固定搭載したハイブリッド構造の光モジュールが用いられている。
【0003】
このような光モジュールの組立てでは、レーザ光を伝送する光ファイバーを基板に固定し、この光ファイバーにLD或はPDからの光を発光或は受光し、得られる入射パワー或は出射パワーの最大値が得られる位置に位置合わせ固定する方法が採られており、このような実際に光素子を作動させながらアライメントを行う方法はアクティブアライメントと呼ばれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなアクティブアライメントでは個々の光モジュール毎に調整が必要となり量産化に向けて大きな障害となっている。このため、光素子を動作させることなく位置合わせを行うパッシブアライメントによって光モジュールを組立てることが望ましいが、現状では必要な位置合わせ精度を得るに到っていない。このような光モジュールの組立てに関しては特願平6‐308635号にて開示され、また日立東京エレクトロニクス(株)発行「TECHNICAL REPORT」1996年春季号に記載されている。
【0005】
またこのような組立てを行っているために、作業の自動化が難しく、今後光モジュールが普及するためには量産性を向上させる必要がある。
【0006】
本発明の課題は、光モジュールのパッシブアライメントによる組立てを高精度に行うことが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の課題は、光モジュールのパッシブアライメントによる組立てを自動化することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
光素子を搭載する基板を固定するステージと、光素子を保持し、この光素子を前記ステージに固定された基板に位置合わせして固着するボンディングユニットとを備えた光モジュール組立装置にて、前記ボンディングユニットが、前記光素子及びステージに固定された基板の位置を認識する検知ユニットと、この検知ユニットによって得られる位置情報に基づいて光素子を基板に対して位置合わせし固着するボンディングヘッドとを有する。
【0008】
上述した手段によれば、パッシブアライメントによって光素子を基板に高精度に固定することができるので、組立て時間が短縮され、自動化も可能となる。このため光モジュールの生産性が向上する。
【0009】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1に示すのは、本発明の一実施の形態である光モジュール組立装置の構成を示す図である。
本実施の形態の光モジュール組立装置は、光素子が搭載される半導体基板1を供給する基板供給手段2と、搭載されるLD3a,PD3b等の光素子3を供給する素子供給手段4と、供給された半導体基板1に光素子3を位置合わせして固着するボンディングユニットと、光素子3の固着が完了した半導体基板1を移送する基板排出手段7とからなっている。ボンディングユニットは、供給された半導体基板1を固定するステージ5と、光素子3を保持し、この光素子3を前記ステージ5に固定された半導体基板1に位置合わせして固着するボンディングヘッド6とを有している。
【0011】
基板供給手段としては、ダイシングされた個々の半導体基板1が伸縮性のフィルムによって一体となっているウェハを載置するウェハテーブル8、ウェハテーブル8上の半導体基板1の位置情報を得るためのウェハ認識装置9、前記位置情報に従って半導体基板1を把持し、ステージ5上に移送する基板供給コレット10からなり、作業の進行につれてウェハテーブル8がXY方向に平面移動し供給される半導体基板1を供給位置に移動させる。移動後の供給される半導体基板1の位置をウェハ認識装置9によって位置情報とし、この位置情報に基づいて基板供給コレット10が半導体基板1を取り上げ、ステージ5上に移送する。移送された半導体基板1は直交する2方向(図1では1方向のみ示す)から固定部材11によって押圧され、ステージの側壁12と固定部材11とによってボンディング位置に固定される。
【0012】
素子供給手段4としては、ダイシングされた個々の光素子3が個別に収容されたトレイ13を載置するチップトレイテーブル14、チップトレイテーブル上の光素子の位置情報を得るための素子認識装置15からなり、作業の進行につれてチップトレイテーブル14がXY方向に平面移動し供給される光素子3を供給位置に移動させる。移動後の供給される光素子3の位置を素子認識装置15によって位置情報とし、この位置情報に基づいてボンディングヘッド6が光素子3を吸着し、ステージ5上に移送する。
【0013】
ステージ位置認識装置16としてハロゲンランプ等の赤外線光源17及び検知ユニット18が設けられており、赤外線光源17の光をミラー19によって角度を変えて、半導体基板1の裏面から照射し、半導体基板1を透過して得られた赤外線像から検知ユニット18によって半導体基板1の位置情報を得る。移送された光素子3については可視光光源(後述する)の光によって得られる直視像から検知ユニット18によってその位置情報を得る。
【0014】
こうして得られた位置情報に基づいて、ボンディングヘッド6がXY方向に移動しかつXY方向と直交するZ軸を中心として回動し半導体基板1に対する光素子3の平面位置及び取付け角度の位置合わせを行う。
【0015】
位置合わせ完了後に、半導体基板1と光素子3とはAu‐Snハンダによってジャンクションダウンで固着される。
【0016】
基板排出手段7としては、光素子3の固着された光モジュール20を移送する基板排出コレット21、移送された光モジュール20を収容するトレイ22を載置するモジュールトレイテーブル23からなり、作業の進行につれてモジュールトレイテーブル23がXY方向に平面移動し移送される光モジュール20の収容位置にモジュールトレイ22を移動させる。
【0017】
図2は本実施の形態によるボンディングヘッド6を示す縦断面図である。
ボンディングヘッド6は、XY方向に移動可能なアーム24に回転軸受25を介してコレットホルダ26を取付け、このコレットホルダ26に対して中空筒状の鏡筒27が上下方向即ちZ方向の移動及びZ軸を中心とした回動を行う構成となっている。
【0018】
鏡筒27は、図2中に断面を示すように、コレットホルダ26に取付けられた2つの軸受けベアリング28と接触し、矢印方向に例えば加圧力調整スプリングのような付勢手段によって付勢されている。従って鏡筒27は常にコレットホルダ26に対して一定の位置関係を保ちながら、コレット回転プーリ29によってZ軸を中心とした回動を行う。
【0019】
また、ボンディングヘッド6は鏡筒27の上端に取付けた鍔30と接触するZ軸移動機構(図示せず)によって上下に移動する。
【0020】
鏡筒27の先端にはボンディングコレット31が取付けられており、ボンディングコレット31には光素子の拡大像を得るための対物レンズ32及び光素子を吸着するための真空コレット33が設けられている。真空コレット33は、通常0.3mm乃至0.6mmといった小さな光素子3を取り扱うために、小さな吸着孔を穿った薄い吸着板34と、この吸着板34が真空コレット33内部と外気との圧力差によって変形するのを防止する支持板35とを有している。
【0021】
このボンディングヘッド6では光素子3の位置情報は、ボンディングコレット31の上方に設けた可視光光源36によって真空コレット33に吸着した光素子3を照明し、その像をハーフミラー37に反射して、検知ユニット18である認識用カメラに伝えられることによって得られる。半導体基板1の位置情報は、ステージ5及び半導体基板1を透過した赤外線像が、ボンディングコレット31及び鏡筒27を通ってハーフミラー37に反射し、検知ユニット18である認識用カメラに伝えられることによって得られる。この際に可視光光源36からの光はシャッタ38によって遮断されている。
【0022】
また、位置合わせの段階では半導体基板1と光素子3とが離れているために、認識用カメラの焦点は夫々に異なっており、焦点の変更を行わなければ鮮明な像を得ることができない。このため本実施の形態では焦点補正レンズ39を設けている。通常、半導体基板1の位置に対して光素子3は一定の高さにされており、焦点補正レンズ39の有無によって、容易に半導体基板1及び光素子3の何れについても鮮明な像を得ることができる。
【0023】
本実施の形態では、照明光源36、検知ユニット18及びこれらと検知対象物との光路を調整する光学素子からなる光学系をボンディングヘッド6と一体に構成したが、この光学系をボンディングヘッド6に対して回動又は上下動させる位置調整装置を更に設けてもよい。また、こうした光学系及び位置調整装置をボンディングヘッと一体化せずに独立して設けてもよい。
【0024】
次に本実施の形態における位置合わせについて、図3を用いてより具体的に説明する。半導体基板1には位置合わせのための4個所のインデクス40及び光ファイバ41固定のためのファイバ溝42が設けられ、LD3a及びPD3bにも夫々2個所に位置合わせのためのインデクス43,44が設けられている。これらのインデクス43を利用して半導体基板1の所定位置に位置を合わせてLD3aを固定する。
【0025】
なお、図中の(a)では、LD3aは光ファイバ41の端面からの反射による損失を防ぐために光ファイバ41の光軸に対してわずか角度をもたせてレーザ光を出射する。従って、LD3a後面からのレーザ光をモニタするPD3bもこのLD3aと同軸線上に固定されている。図中の(b)では、LD3aは工程を簡略化するために光ファイバ41の光軸に対して同軸にレーザ光を出射する。従って、LD3a後面からのレーザ光をモニタするPD3bもこのLD3aと同軸線上に固定されている。
【0026】
半導体基板1のインデクス40及びファイバ溝42は半導体の結晶面によるエッチングの方向性を利用して断面三角形状の溝となっている。このため赤外線光が透過する際に、各インデクス40の斜面によって反射されてしまうために、赤外線光は各インデクス40部分を透過しないので赤外線像では各インデクス40が暗部となって認識されることとなる。
【0027】
光ファイバ41は光素子3取付け後にファイバ溝42に固定されるが、ファイバ溝42が断面三角形状となっているために、上方から光ファイバ41を押圧して固定することによってファイバ溝42と光ファイバ41との位置は精度の高い固定が行われる。
【0028】
また、半導体基板1のインデクス40はファイバ溝42と同一工程にて同一のマスクを用いて行うので、ファイバ溝42と半導体基板1のインデクス40とは常に一定の位置関係が保たれる。
【0029】
同様に、LD3a及びPD3bのインデクス43,44は発光部或は受光部の素子形成工程によって形成されるので、発光部或は受光部とLD3a及びPD3bのインデクス43,44とは常に一定の位置関係が保たれる。しかしながらLD3aの発光面は劈開によって形成されるために、発光面とLD3aのインデクス43との位置関係は充分な精度で一定の位置関係とはなっていない。また、発光面は赤外線による透過像では明瞭に捕らえることが難しい。
【0030】
このために本実施の形態では可視光光源36を設け、この光源36によって照明し発光面の位置情報を得ている。この発光面の位置情報とLD3aのインデクス43の位置情報に基づいて、LD3aをファイバ溝42に対して一定の位置関係となるべくアーム24の移動及び鏡筒27の回動を行って位置合わせを行い、半導体基板1にLD3aを固定する。この後同様にして、固定されたLD3aの位置情報とPD3bのインデクス44の位置情報に基づいて、PD3bを一定の位置関係となるべく位置合わせを行い、半導体基板1にPD3bを固定する。
【0031】
次に、このようにして半導体基板1にLD3a及びPD3bを固定した光モジュール20は、パッケージに封止される。図4は光モジュールのパッケージ封止状態を説明する斜視図である。
【0032】
光モジュール20は、セラミック等のパッケージ45に収容固着される。パッケージ45には実装基板に実装される際に光モジュール20の外部端子となるピン46が固定されており、このピン46はパッケージ45に形成された配線47によってパッケージ46内部に設けられた電極48と導通している。
【0033】
一方半導体基板1には複数の配線49が設けられており、この配線49の一端に設けられた電極50とパッケージ45の電極48とがワイヤボンディング等によって導通される。半導体基板1に設けられた配線49の他端は、LD3a或はPD3bと導通される。LD3a及びPD3bは配線49の他端に形成された電極上にジャンクションダウンで固着されており、これによってLD3a或はPD3bの一方の電極が配線49と接続されており、夫々の他方の電極はボンディングワイヤ51等により半導体基板1の配線49の他端に形成された電極52と接続されている。このようにして半導体基板1の固着と配線接続が終了する。
【0034】
光ファイバ41はパッケージ45の挿入孔53からパッケージ45内に挿入され、半導体基板1のファイバ溝42に押圧され、レジン塗布等の方法によって固定され、このレジン塗布によって挿入孔53も密封される。光ファイバ41の固定後に、パッケージ41はパッケージ41開口をリッド54で覆いリッド54とパッケージ41とをハンダ等によって密封する。
【0035】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0036】
例えば、光モジュールとしてはLD及びPDが搭載されたものに限定されず、LD或はPDのみを搭載したものにも本発明は適用が可能であり、パッケージとしてもセラミック以外に樹脂封止のものでも適用が可能である。
【0037】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)本発明によれば、光モジュールの半導体基板上に光素子をパッシブアライメントによって高精度に位置合わせすることができるという効果がある。
(2)本発明によれば、上記効果(1)により、光モジュールの生産性を短時間で行うことができるという効果がある。
(3)本発明によれば、光モジュールの組立てを自動化することができるという効果がある。
(4)本発明によれば、上記効果(2)(3)により、光モジュールの生産性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である光モジュール組立装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施の形態である光モジュール組立装置のボンディングヘッドを示す縦断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態である光モジュールにおける位置合わせについて、説明する平面図である。
【図4】本発明の一実施の形態である光モジュールのパッケージ封止状態を説明する斜視図である。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…基板供給手段、3…光素子、3a…LD、3b…PD、4…素子供給手段、5…ステージ、6…ボンディングヘッド、7…基板排出手段、8…ウェハテーブル、9…ウェハ認識装置、10…基板供給コレット、11…固定部材、12…側壁、13,22…トレイ、14…チップトレイテーブル、15…素子認識装置、16…ステージ認識装置、17…赤外線光源、18…検知ユニット、19…ミラー、20…光モジュール、21…基板排出コレット、23…モジュールトレイテーブル、24…アーム、25…回転軸受、26…コレットホルダ、27…鏡筒、28…軸受けベアリング、29…コレット回転プーリ、30…鍔、31…ボンディングコレット、32…対物レンズ、33…真空コレット、34…吸着板、35…支持板、36…可視光光源、37…ハーフミラー、38…シャッタ、39…焦点補正レンズ、40,43,44…インデクス、45…パッケージ、46…ピン、47,49…配線、48,50,52…電極、51…ボンディングワイヤ、53…挿入孔、54…リッド。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembly of an optical module, and more particularly to a technique effective when applied to the automation of assembly of an optical module.
[0002]
[Prior art]
In today's information society, the types of information to be exchanged are diversified and the amount thereof is dramatically increased, and communication means for transmitting a large amount of information is required to have a larger capacity and higher speed. Optical communication using an optical fiber is regarded as important as such a large-capacity and high-speed communication means, and plans for expanding the optical communication network and installing an optical fiber up to the end of a subscriber system are in progress. As such an optical communication terminal device, an optical module having a hybrid structure in which an optical element such as an LD (Laser Diode) and a PD (Photo Diode) and an optical fiber are fixedly mounted on the same substrate is used.
[0003]
In assembling such an optical module, an optical fiber for transmitting laser light is fixed to a substrate, and light from an LD or PD is emitted or received on the optical fiber, and the maximum value of the incident power or output power obtained is A method of aligning and fixing to the obtained position is employed, and such a method of performing alignment while actually operating the optical element is called active alignment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, such active alignment requires adjustment for each individual optical module, which is a major obstacle to mass production. For this reason, it is desirable to assemble the optical module by passive alignment that performs alignment without operating the optical element, but at present, the required alignment accuracy has not been achieved. The assembly of such an optical module is disclosed in Japanese Patent Application No. 6-308635, and also described in the spring issue of “TECHNICAL REPORT” issued by Hitachi Tokyo Electronics Co., Ltd.
[0005]
Further, since such assembly is performed, it is difficult to automate the work, and it is necessary to improve the mass productivity in order to spread the optical module in the future.
[0006]
An object of the present invention is to provide a technique capable of highly accurately assembling an optical module by passive alignment.
Another object of the present invention is to provide a technique capable of automating assembly by passive alignment of an optical module.
The above and other problems and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
An optical module assembling apparatus comprising a stage for fixing a substrate on which an optical element is mounted, and a bonding unit that holds the optical element and aligns and fixes the optical element to the substrate fixed to the stage. A detection unit for recognizing the position of the substrate fixed to the optical element and the stage, and a bonding head for aligning and fixing the optical element to the substrate based on positional information obtained by the detection unit. Have.
[0008]
According to the above-described means, the optical element can be fixed to the substrate with high accuracy by passive alignment, so that the assembly time is shortened and automation is possible. For this reason, the productivity of the optical module is improved.
[0009]
Embodiments of the present invention will be described below.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration of an optical module assembling apparatus according to an embodiment of the present invention.
The optical module assembling apparatus of the present embodiment includes a substrate supply means 2 for supplying a semiconductor substrate 1 on which optical elements are mounted, an element supply means 4 for supplying optical elements 3 such as LD 3a and PD 3b, and the like. It comprises a bonding unit for aligning and fixing the optical element 3 to the semiconductor substrate 1 and a substrate discharging means 7 for transferring the semiconductor substrate 1 to which the optical element 3 has been fixed. The bonding unit includes a stage 5 for fixing the supplied semiconductor substrate 1 and a bonding head 6 for holding the optical element 3 and aligning and fixing the optical element 3 to the semiconductor substrate 1 fixed to the stage 5. have.
[0011]
As a substrate supply means, a wafer table 8 on which a wafer in which individual semiconductor substrates 1 that have been diced are integrated by a stretchable film is placed, and a wafer for obtaining positional information of the semiconductor substrate 1 on the wafer table 8 The recognition device 9 includes a substrate supply collet 10 that holds the semiconductor substrate 1 in accordance with the position information and transfers it to the stage 5. As the operation progresses, the wafer table 8 moves in a plane in the XY directions and supplies the supplied semiconductor substrate 1. Move to position. The position of the semiconductor substrate 1 to be supplied after movement is set as position information by the wafer recognition device 9, and the substrate supply collet 10 picks up the semiconductor substrate 1 based on this position information and transfers it onto the stage 5. The transferred semiconductor substrate 1 is pressed by the fixing member 11 from two orthogonal directions (only one direction is shown in FIG. 1), and is fixed to the bonding position by the side wall 12 and the fixing member 11 of the stage.
[0012]
The element supply means 4 includes a chip tray table 14 on which a tray 13 in which individual diced optical elements 3 are individually accommodated, and an element recognition device 15 for obtaining positional information of the optical elements on the chip tray table. As the work progresses, the chip tray table 14 moves in a plane in the XY directions and the supplied optical element 3 is moved to the supply position. The position of the supplied optical element 3 after the movement is set as position information by the element recognition device 15, and the bonding head 6 adsorbs the optical element 3 based on this position information and transfers it onto the stage 5.
[0013]
An infrared light source 17 such as a halogen lamp and a detection unit 18 are provided as a stage position recognition device 16. The angle of the light from the infrared light source 17 is changed by a mirror 19 and irradiated from the back surface of the semiconductor substrate 1. The position information of the semiconductor substrate 1 is obtained by the detection unit 18 from the infrared image obtained through the transmission. The position information of the transferred optical element 3 is obtained by the detection unit 18 from a direct view image obtained by the light of a visible light source (described later).
[0014]
Based on the position information thus obtained, the bonding head 6 moves in the XY direction and rotates around the Z axis orthogonal to the XY direction to align the planar position and the mounting angle of the optical element 3 with respect to the semiconductor substrate 1. Do.
[0015]
After the alignment is completed, the semiconductor substrate 1 and the optical element 3 are fixed to each other by junction with Au—Sn solder.
[0016]
The substrate discharge means 7 includes a substrate discharge collet 21 for transferring the optical module 20 to which the optical element 3 is fixed, and a module tray table 23 for placing a tray 22 for storing the transferred optical module 20. As the module tray table 23 moves in the XY direction, the module tray 22 is moved to the accommodation position of the optical module 20 to be transferred.
[0017]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the bonding head 6 according to this embodiment.
The bonding head 6 has a collet holder 26 attached to an arm 24 movable in the X and Y directions via a rotary bearing 25. A hollow cylindrical lens barrel 27 is moved in the vertical direction, that is, in the Z direction and Z direction with respect to the collet holder 26. It is configured to rotate around an axis.
[0018]
2, the lens barrel 27 comes into contact with two bearings 28 attached to the collet holder 26, and is urged by an urging means such as a pressure adjusting spring in the direction of the arrow. Yes. Accordingly, the lens barrel 27 is rotated around the Z axis by the collet rotating pulley 29 while always maintaining a certain positional relationship with the collet holder 26.
[0019]
The bonding head 6 is moved up and down by a Z-axis moving mechanism (not shown) that comes into contact with the collar 30 attached to the upper end of the lens barrel 27.
[0020]
A bonding collet 31 is attached to the tip of the lens barrel 27. The bonding collet 31 is provided with an objective lens 32 for obtaining an enlarged image of the optical element and a vacuum collet 33 for adsorbing the optical element. The vacuum collet 33 normally handles a small optical element 3 of 0.3 mm to 0.6 mm, so that a thin suction plate 34 having small suction holes and a pressure difference between the inside of the vacuum collet 33 and the outside air. And a support plate 35 for preventing deformation.
[0021]
In this bonding head 6, the position information of the optical element 3 is obtained by illuminating the optical element 3 adsorbed on the vacuum collet 33 by the visible light source 36 provided above the bonding collet 31, and reflecting the image on the half mirror 37. It is obtained by being transmitted to the recognition camera which is the detection unit 18. As for the position information of the semiconductor substrate 1, an infrared image transmitted through the stage 5 and the semiconductor substrate 1 is reflected to the half mirror 37 through the bonding collet 31 and the lens barrel 27 and transmitted to the recognition camera as the detection unit 18. Obtained by. At this time, the light from the visible light source 36 is blocked by the shutter 38.
[0022]
Further, since the semiconductor substrate 1 and the optical element 3 are separated from each other at the position of alignment, the focus of the recognition camera is different, and a clear image cannot be obtained unless the focus is changed. For this reason, the focus correction lens 39 is provided in the present embodiment. Usually, the optical element 3 with respect to the position of the semiconductor substrate 1 is at a constant height, the presence or absence of focus correction lens 39, to obtain a readily sharp image for any of the semiconductor substrate 1 and the optical element 3 Can do.
[0023]
In the present embodiment, the optical system including the illumination light source 36, the detection unit 18, and the optical element that adjusts the optical path between these and the detection target is configured integrally with the bonding head 6. You may provide further the position adjustment apparatus rotated or moved up and down with respect to it. It may also be provided independently such optical system and the position adjusting device without integrated with bonding heads.
[0024]
Next, the alignment in the present embodiment will be described more specifically with reference to FIG. The semiconductor substrate 1 is provided with four indexes 40 for alignment and a fiber groove 42 for fixing the optical fiber 41, and the LDs 3a and PD3b are also provided with indexes 43 and 44 for alignment at two locations, respectively. It has been. Using these indexes 43, the LD 3a is fixed in alignment with a predetermined position of the semiconductor substrate 1.
[0025]
In (a) in the figure, the LD 3 a emits laser light with a slight angle with respect to the optical axis of the optical fiber 41 in order to prevent loss due to reflection from the end face of the optical fiber 41. Accordingly, the PD 3b for monitoring the laser beam from the rear surface of the LD 3a is also fixed on the same axis as the LD 3a. In (b) in the figure, the LD 3a emits a laser beam coaxially with the optical axis of the optical fiber 41 in order to simplify the process. Accordingly, the PD 3b for monitoring the laser beam from the rear surface of the LD 3a is also fixed on the same axis as the LD 3a.
[0026]
The index 40 and the fiber groove 42 of the semiconductor substrate 1 are grooves having a triangular cross section by utilizing the directionality of etching by the crystal plane of the semiconductor. For this reason, when infrared light is transmitted, it is reflected by the slope of each index 40. Therefore, since infrared light does not pass through each index 40 portion, each index 40 is recognized as a dark part in the infrared image. Become.
[0027]
The optical fiber 41 is fixed to the fiber groove 42 after the optical element 3 is attached. However, since the fiber groove 42 has a triangular cross section, the optical fiber 41 is pressed and fixed from above to fix the optical fiber 41 and the optical fiber 41. The position with the fiber 41 is fixed with high accuracy.
[0028]
Further, since the index 40 of the semiconductor substrate 1 is performed using the same mask in the same process as the fiber groove 42, the fiber groove 42 and the index 40 of the semiconductor substrate 1 are always kept in a certain positional relationship.
[0029]
Similarly, since the indexes 43 and 44 of the LD 3a and PD 3b are formed by the element forming process of the light emitting part or the light receiving part, the light emitting part or light receiving part and the indexes 43 and 44 of the LD 3a and PD 3b are always in a fixed positional relationship. Is preserved. However, since the light emitting surface of the LD 3a is formed by cleavage, the positional relationship between the light emitting surface and the index 43 of the LD 3a is not a constant positional relationship with sufficient accuracy. In addition, it is difficult to clearly capture the light emitting surface in an infrared transmission image.
[0030]
For this purpose, in the present embodiment, a visible light source 36 is provided, and the light source 36 is illuminated to obtain position information of the light emitting surface. Based on the position information of the light emitting surface and the position information of the index 43 of the LD 3a, the LD 3a is aligned with the fiber groove 42 by moving the arm 24 and rotating the lens barrel 27 so as to have a fixed positional relationship. Then, the LD 3 a is fixed to the semiconductor substrate 1. Thereafter, similarly, based on the position information of the fixed LD 3 a and the position information of the index 44 of the PD 3 b, the PD 3 b is aligned so as to have a certain positional relationship, and the PD 3 b is fixed to the semiconductor substrate 1.
[0031]
Next, the optical module 20 in which the LD 3a and the PD 3b are fixed to the semiconductor substrate 1 in this way is sealed in a package. FIG. 4 is a perspective view illustrating a package sealing state of the optical module.
[0032]
The optical module 20 is housed and fixed in a package 45 such as ceramic. Pins 46 serving as external terminals of the optical module 20 when mounted on the mounting substrate are fixed to the package 45, and the pins 46 are provided with electrodes 48 provided inside the package 46 by wiring 47 formed in the package 45. And continuity.
[0033]
On the other hand, a plurality of wirings 49 are provided on the semiconductor substrate 1, and the electrode 50 provided at one end of the wiring 49 and the electrode 48 of the package 45 are electrically connected by wire bonding or the like. The other end of the wiring 49 provided on the semiconductor substrate 1 is electrically connected to the LD 3a or PD 3b. The LD 3a and PD 3b are fixed to the electrode formed at the other end of the wiring 49 by junction down, whereby one electrode of the LD 3a or PD 3b is connected to the wiring 49, and the other electrode is bonded to each other. A wire 51 is connected to an electrode 52 formed on the other end of the wiring 49 of the semiconductor substrate 1. In this way, the fixing of the semiconductor substrate 1 and the wiring connection are completed.
[0034]
The optical fiber 41 is inserted into the package 45 from the insertion hole 53 of the package 45, pressed against the fiber groove 42 of the semiconductor substrate 1, and fixed by a method such as resin coating, and the insertion hole 53 is also sealed by this resin coating. After the optical fiber 41 is fixed, the package 41 covers the opening of the package 41 with a lid 54 and seals the lid 54 and the package 41 with solder or the like.
[0035]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
[0036]
For example, the optical module is not limited to the one on which LD and PD are mounted, and the present invention can be applied to one on which only LD or PD is mounted. But it can be applied.
[0037]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) According to the present invention, there is an effect that the optical element can be aligned with high accuracy by the passive alignment on the semiconductor substrate of the optical module.
(2) According to the present invention, the effect (1) has an effect that the productivity of the optical module can be performed in a short time.
(3) According to the present invention, there is an effect that the assembly of the optical module can be automated.
(4) According to the present invention, the effects (2) and (3) have the effect of improving the productivity of the optical module.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical module assembling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a bonding head of an optical module assembling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view for explaining alignment in the optical module according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view for explaining a package sealing state of an optical module according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Substrate supply means, 3 ... Optical element, 3a ... LD, 3b ... PD, 4 ... Element supply means, 5 ... Stage, 6 ... Bonding head, 7 ... Substrate discharge means, 8 ... Wafer table, DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Wafer recognition apparatus, 10 ... Substrate supply collet, 11 ... Fixing member, 12 ... Side wall, 13, 22 ... Tray, 14 ... Chip tray table, 15 ... Element recognition apparatus, 16 ... Stage recognition apparatus, 17 ... Infrared light source, DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Detection unit, 19 ... Mirror, 20 ... Optical module, 21 ... Substrate discharge collet, 23 ... Module tray table, 24 ... Arm, 25 ... Rotating bearing, 26 ... Collet holder, 27 ... Lens barrel, 28 ... Bearing bearing, 29 ... Collet rotating pulley, 30 ... 鍔, 31 ... Bonding collet, 32 ... Objective lens, 33 ... Vacuum collet, 34 ... Suction plate, 35 ... Holding plate, 36 ... Visible light source, 37 ... Half mirror, 38 ... Shutter, 39 ... Focus correction lens, 40, 43, 44 ... Index, 45 ... Package, 46 ... Pin, 47, 49 ... Wiring, 48, 50, 52 ... Electrode, 51 ... Bonding wire, 53 ... Insertion hole, 54 ... Lid.

Claims (6)

光素子を搭載する基板を固定するステージと、光素子を保持し、この光素子を前記ステージに固定された基板に位置合わせして固着するボンディングユニットとを備えた光モジュール組立装置であって、
前記ボンディングユニットが、前記光素子及びステージに固定された基板の位置を認識する検知ユニットと、この検知ユニットによって得られる位置情報に基づいて光素子を基板に対して位置合わせし固着するボンディングヘッドとを有し、
前記検知ユニットの照明光源は、前記基板と光素子とを透過する第1の光を照明する第1の照明光源と、前記光素子を透過しない第2の光を照明する前記光素子に照明する第2の照明光源とを有することを特徴とする光モジュールの組立装置。
An optical module assembly apparatus comprising: a stage for fixing a substrate on which an optical element is mounted; and a bonding unit that holds the optical element and aligns and fixes the optical element to the substrate fixed to the stage,
A detection unit for recognizing the position of the substrate fixed to the optical element and the stage, and a bonding head for aligning and fixing the optical element to the substrate based on position information obtained by the detection unit; Have
The illumination light source of the detection unit illuminates the first illumination light source that illuminates the first light that passes through the substrate and the optical element, and the optical element that illuminates the second light that does not penetrate the optical element. An assembly device for an optical module, comprising: a second illumination light source.
前記第2の照明光源として可視光光源を有し、第1の照明光源として赤外線透過照明光源を有することを特徴とする請求項1に記載の光モジュールの組立装置。  The optical module assembling apparatus according to claim 1, further comprising a visible light source as the second illumination light source, and an infrared transmissive illumination light source as the first illumination light source. 前記第1の光を認識して前記基板と光素子との位置合わせ作業を行なうに先立ち、前記第2の光を用いて前記位置合わせ作業時の前記光素子の位置情報を得ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光モジュールの組立装置。  Prior to recognizing the first light and performing an alignment operation between the substrate and the optical element, position information of the optical element at the time of the alignment operation is obtained using the second light. The optical module assembling apparatus according to claim 1 or 2. 光素子を搭載する基板を固定するステージと、光素子を保持し、この光素子を前記ステージに固定された基板に位置合わせして固着するボンディングユニットとによる光モジュール組立方法であって、
前記光素子に照射する第1の光及び前記光素子を透過しない第2の光を用いて前記ステージ上の基板及び光素子の位置を認識し、位置合わせ作業を行い、
前記第1の光の照明光源として赤外線透過照明光源を用いることを特徴とする光モジュールの組立方法。
An optical module assembling method comprising: a stage for fixing a substrate on which an optical element is mounted; and a bonding unit for holding the optical element and aligning and fixing the optical element to the substrate fixed to the stage,
Recognizing the position of the substrate and the optical element on the stage using the first light that irradiates the optical element and the second light that does not pass through the optical element, and performs an alignment operation,
Method of assembling an optical module that is characterized by using an infrared transmitting light source as the illumination light source of the first light.
光素子を搭載する基板を固定するステージと、光素子を保持し、この光素子を前記ステージに固定された基板に位置合わせして固着するボンディングユニットとによる光モジュール組立方法であって、
前記ボンディングユニットが、前記光素子及びステージに固定された基板の位置を認識する検知ユニットと、光素子を基板に対して位置合わせし固着するボンディングヘッドとを有し、
前記光素子に照射する第1の光及び前記光素子を透過しない第2の光を用いて前記ステージ上の基板及び光素子の位置を前記検知ユニットによって認識し、
前記第1の光の照明光源として、赤外線透過照明光源を用い、検知ユニットによって得られる位置情報に基づいて、前記ボンディングコレットが光素子を基板に対して位置合わせし固着することを特徴とする光モジュールの組立方法。
An optical module assembling method comprising: a stage for fixing a substrate on which an optical element is mounted; and a bonding unit for holding the optical element and aligning and fixing the optical element to the substrate fixed to the stage,
The bonding unit has a detection unit for recognizing the position of the substrate fixed to the optical element and the stage, and a bonding head for aligning and fixing the optical element to the substrate,
The detection unit recognizes the position of the substrate and the optical element on the stage using the first light that irradiates the optical element and the second light that does not pass through the optical element,
An infrared transmission light source is used as the illumination light source of the first light, and the bonding collet aligns and fixes the optical element to the substrate based on positional information obtained by the detection unit. Module assembly method.
前記第2の光の照明光源として可視光光源を有することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の光モジュールの組立方法。6. The optical module assembling method according to claim 4 , further comprising a visible light source as the illumination light source for the second light.
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