JP5732823B2 - Mounting method of optical components - Google Patents
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Description
本発明は、多数の発光素子または受光素子からなる光素子アレイを備えた光学部品を、実装基板に位置決めして実装するための治具を用いて光学部品を実装する方法に関する。 The present invention is an optical component having an optical element array comprising a plurality of light emitting elements or light receiving element, to a method of mounting an optical component using a jig for mounting is positioned on the mounting substrate.
面発光素子などの光素子が搭載された半導体基板を、パッケージに実装するのにアライメント治具を用いて行う方法がある。例えば、特許文献1には、図6に示すように光素子1が搭載される半導体基板2上にガイド溝5を設け、アライメント治具4側にガイド溝5に適合するガイド突起6を設けて、真空吸着等により基板2をアライメント治具4に機械的に位置決めして保持させることが開示されている。また、アライメント治具4にはガイドピン7が設けられていて、パッケージ3側に設けたガイド孔8に挿入することで、アライメント治具4とパッケージ3とが位置決めされる。この結果、基板2のパッケージ3への実装位置の位置決めが行われ、パッケージ3の所定位置に光素子1が搭載される。
There is a method of using an alignment jig to mount a semiconductor substrate on which an optical element such as a surface light emitting element is mounted on a package. For example, in
また、特許文献2には、吸引治具を用いて光モジュールの部品の組み立てを行う方法が開示されている。この特許文献2によれば、互いに接合する部品の一方に、他方の部品を吸着する孔を設けて、部品間の接合、位置合わせ、光学的な結合を行うとされている。そして、部品吸着のための孔は、直線状、T字状に形成され、相手部品を吸着する吸着口と吸引具が結合される吸引口が設けられている。
光モジュール等の光通信に用いる機器では、光学部品の組み立てにミクロンオーダの高精度の位置合わせ(調心)が要求され、光素子等を動作状態にしてアクティブに調心することが必要とされている。しかし、この調心方法は、調心装置を必要とすると共に調心に時間を要するため、コスト高なものとなる。これに対し、図6に示すような方法によれば、機械的に位置決めができるが、位置決めのためのガイド穴やガイド突起の加工を高精度で行う必要があり、加工方法によっては十分な位置決め精度が得られず、このためのコストを要している。 Devices used for optical communications such as optical modules require micron-order high-precision alignment (alignment) for assembly of optical components, and it is necessary to actively align optical elements and the like in an operating state. ing. However, this aligning method requires a aligning device and requires time for aligning, and is expensive. On the other hand, according to the method shown in FIG. 6, the positioning can be performed mechanically, but it is necessary to process the guide holes and the guide projections for positioning with high accuracy. The accuracy is not obtained, and the cost for this is required.
また、特許文献2には、光学部品の組み立に吸着手段を用いることが開示されているが、組み込み部品自体に吸着口や吸引口を設けるため、部品形状が大型化するという問題がある。また、この場合も、部品間の位置決めは、部品に設けたマーカやパワーメータを用いて行うため、光学系の調心には時間を要している。
本発明は上述した実状に鑑みてなされたもので、複数の光素子が列状に配列された光素子アレイを備える光学部品に位置合わせのための加工を施したり、調心装置を用いたりすることなく光学部品との高精度の調心ができ、しかも、光学部品の調心状態の保持が効果的に行える光学部品の実装方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and performs processing for alignment or uses an aligning device on an optical component including an optical element array in which a plurality of optical elements are arranged in a row. it can highly accurate alignment with no optical components, moreover, and an object thereof is to provide a mounting method of the optical engine's service life holding the alignment state of the optical component that can effectively.
本発明による光学部品の実装方法は、複数の光素子が列状に配列された光素子アレイを備える光学部品を実装基板に位置決めして実装する方法であって、前記光素子アレイの両端側に位置する少なくとも2つの光素子をそれぞれ観察する少なくとも2つの視認用の孔と、該視認用の孔に交差するように連通し前記光学部品を吸着するための吸引用の孔と、を備え、前記視認用の孔は、治具本体部の吸着面と視認面に開口するよう貫通形成されており、前記視認面における開口は透明蓋により閉塞されている光学部品調心治具を用意し、前記光素子アレイの両端側に位置する2つの光素子を2つの前記視認用の孔から視認し、前記2つの光素子と2つの前記視認用の孔がそれぞれ一致するように調心した後、前記光学部品を前記吸引用の孔からの吸引により吸着保持して、前記基板に位置決めして実装することを特徴とする。なお、光学部品調心治具は、光学部品を実装基板に位置決めして実装するガイド手段を備えている。
An optical component mounting method according to the present invention is a method of positioning and mounting an optical component including an optical element array in which a plurality of optical elements are arranged in a row on a mounting substrate, and is mounted on both ends of the optical element array. At least two viewing holes for observing each of the at least two optical elements positioned; and suction holes for communicating with the viewing holes so as to adsorb the optical component, A hole for visual recognition is formed so as to open to the suction surface and the visual recognition surface of the jig main body, and an opening in the visual recognition surface is prepared as an optical component aligning jig closed by a transparent lid, After viewing two optical elements located on both ends of the optical element array from the two viewing holes, and aligning the two optical elements and the two viewing holes, respectively , Optical component from the suction hole Adsorbed and held by suction, characterized by mounting to position the substrate. The optical component aligning jig includes guide means for positioning and mounting the optical component on the mounting substrate.
本発明による光学部品の実装方法によれば、光学部品の所定位置の光素子を治具の視認用の孔を通して確実に位置決めでき、この位置を視認しながら視認用の孔に通じる吸引用の孔により吸着保持させることができ、高精度の位置決めを行うことができる。また、光学部品は、このための特別な加工の必要がなく、光学的な調心装置の必要もないので、低コスト化をはかることが可能となる。 According to the optical component mounting method of the present invention, the optical element at a predetermined position of the optical component can be reliably positioned through the visual recognition hole of the jig, and the suction hole that leads to the visual recognition hole while visually confirming this position. Can be held by suction and positioning with high accuracy can be performed. Further, the optical component does not require special processing for this purpose, and does not require an optical alignment device, so that the cost can be reduced.
図1により、本発明に用いる光学部品調心治具(以下、単に治具という)の一例を説明する。図中、10は治具、11は光学部品、11aは光素子、12は治具本体、12aは吸着面、12bは視認面、12cは吸引面、13a,13bは視認用孔、14a,14bは吸引用孔、15は透明蓋、16a,16bはガイド孔、17a、17bはガイドピンを示す。 An example of an optical component alignment jig (hereinafter simply referred to as a jig) used in the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 10 is a jig, 11 is an optical component, 11a is an optical element, 12 is a jig body, 12a is a suction surface, 12b is a viewing surface, 12c is a suction surface, 13a and 13b are viewing holes, and 14a and 14b. Is a suction hole, 15 is a transparent lid, 16a and 16b are guide holes, and 17a and 17b are guide pins.
本発明に用いる治具10は、光学部品11を吸着して保持し、ガイド孔16a,16bとガイドピン17a,17bによるガイド手段で、光学部品11を実装基板上の所定位置に位置決めして実装するのに用いられる。光学部品11は、多数の発光素子または受光素子(例えば、12素子)からなる光素子11aを列状に配列した光素子アレイを備える。なお、各光素子11aは、光学部品11の半導体基板に直接作り込まれたものとすることができる。
The
治具10は、セラミックや樹脂等で成形された矩形状のブロックからなる治具本体12と、透明樹脂等の透明蓋15とで構成される。治具本体12は、矩形状側面の4面の1つを光学部品の吸着面12aとし、該吸着面と反対側の面を視認面12bとし、吸着面12aと視認面12bと異なる面の1つを吸引面12cとしている。そして、少なくとも2つの視認用孔13aと13bが、吸着面12aから視認面12bを貫通するように設けられる。なお、視認用孔13aと13bは、例えば、光学部品11の一列に配列された光素子11aの両端に位置する光素子11a’と一致するように形成される。
The
吸引用孔14a,14bは、一端が吸引面12cに通じ、他端が視認用孔13a,13bに交差し連通するように形成される。そして、視認面12bには透明蓋15が接合され、透視可能に視認用孔13a,13bの視認面側が封鎖される。これにより、吸引用孔14a,14bは、吸着面12a側に通じるようになる。また、治具10には、その両端部にガイド孔16aと16bが設けられていて、光学部品11を実装する実装基板に設けられたガイドピン17aと17bに嵌合挿通させることにより、位置決めされるようになっている。
The
なお、透明蓋15は視認用孔13a,13bの視認面側を封鎖した状態で、吸着面側に配置される光学部品11(光素子11a)を視認可能であればよく、例えば、ガラス板や透明プラスチック板で形成するのが好適である。また、治具10にガイド孔16aと16bが設けられている場合には、透明蓋15にもガイド孔16aと16bが連通して形成されているのが好適であるが、透明蓋15には必ずしもガイド孔を設けなくても良い。さらに、図1では透明蓋15は視認面12bと同形としているが、異なる形状であってもよく、視認用孔13a,13bを別々の部材で個別に封鎖するよう、分割して構成しても良い。
In addition, the
治具10の製造に際しては、例えば、後述する光コネクタのフェルールを軸方向と直交する方向でカットすることにより形成することもできる。光コネクタのフェルールは、光学部品11の光素子11aと対応する位置に光ファイバの挿着孔が形成され、光コネクタ間の接続を形成する結合ガイド孔等が形成されている。すなわち、治具の視認用孔13a,13bは、光ファイバの挿着孔をそのまま利用でき、ガイド孔16aと16bは、コネクタ接続の結合ガイド孔を利用することができる。
In manufacturing the
上述した治具10を用いて光学部品11を吸着保持し、実装基板に位置決めして実装する具体的な方法については後述するが、光学部品11を治具10の所定の位置に位置決めして吸着するには、視認用孔13a,13bが用いられる。すなわち、光学部品11の両端に位置する光素子11a’を視認用孔13a,13bと透明蓋15を通して視認し、両端に位置する光素子11a’と視認用孔13a,13bとが一致するように調心する。治具10と光学部品11との調心が行われた後、吸引用孔14a,14bを通じて真空引きすることにより、吸着面12aに光学部品11を吸着保持させる。
A specific method for picking and holding the
上記の治具10によれば、光学部品11に位置合わせ用の穴やマークがなくても、両端に位置する光素子を2つの視認用孔13a,13bを通して観察することにより、精度良く調心することができ、調心のための溝や突起を形成する加工を省略することが可能となる。また、調心に用いた視認用孔13a,13bは、吸引用孔14a,14bにも通じているので、光学部品11の調心が行われた後、直ちに、光学部品11を治具10に吸着保持させることができ、視認用孔13a,13bを光学部品の調心と吸着保持の両方に効果的に用いることができる。
According to the
図2〜4は、上述した光学部品11を吸着保持して実装基板に位置決めして実装する具体的な方法を説明する図である。図中、18は吸引具、19は実装基板、20は配線導体、21はレンズ部品、22は光コネクタのフェルールを示し、その他の符号は、図1で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
まず、図2(A)に示すように、光学部品11の両端の光素子を視認用孔13a,13bを通じて、治具10と光学部品11との位置関係を調心した後、吸引具18により吸引用孔14a,14bから吸引を行う。この吸引により光学部品11は、治具10の吸着面に吸着される。
2 to 4 are diagrams for explaining a specific method for mounting the above-described
First, as shown in FIG. 2A, after aligning the positional relationship between the
次いで、図2(B)に示すように、治具10に光学部品11を吸着させた状態を保って、治具10の両側に形成されたガイド孔16a,16bを、実装基板19に設けたガイドピン17a,17bに一致させて嵌合させる。図3(A)は、ガイド孔16a,16とガイドピン17a,17bとが嵌合された状態を示し、この状態とすることにより、治具10が位置決めされて実装基板19の所定位置に載置される。そして、治具10に吸着保持されている光学部品11の実装基板19上における位置決めがなされ、接着材等により固定されて実装される。
Next, as shown in FIG. 2B, guide holes 16 a and 16 b formed on both sides of the
光学部品11が治具10の案内により、実装基板19の所定の位置に位置決めされ、実装された後は、図3(B)に示すように、治具10の吸引状態が解除され、治具10は光学部品11の吸着保持を解放して退避される。
なお、実装基板19には、光学部品11の光素子を電気的に接続するための配線導体20が形成されていて、光学部品11の実装時に導電バンプによる電気接続、または、光学部品の導電部にボンディングワイヤ等を用いて電気接続される。
After the
A
次いで、図4に示すように、反射ミラーを備えたレンズ部品21を介して、光学部品11と光コネクタのフェルール22とを光学的に結合するように組み付けることができる。レンズ部品21と光学部品11とは、例えば、治具10の位置決めに用いたガイドピン17a,17bを用いて、位置決めすることができる。また、レンズ部品21とフェルール22も、ガイドピンとガイド孔(図示されず)を用いて位置決めすることにより結合される。この結果、光学部品11の光素子とフェルール22の光ファイバとは、それぞれ光学的に光結合される。
Next, as shown in FIG. 4, the
図5は、上述した光学部品11を実装基板19に実装する工程の一例を説明する図である。図中、17はガイドピン、23は作業台、24はアームを示し、その他の符号は図1〜4で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
まず、ステップS1で、光学部品を実装する実装基板19に使用する治具10をガイドピン17を用いて仮結合する。次いで、ステップS2で、実装基板19に治具10を保持した状態で作業台23に移送し、ステップS3で、実装基板19を作業台23上に載せて固定する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a process for mounting the above-described
First, in step S <b> 1, the
実装基板19を作業台23上に固定したら、ステップS4で、治具10を上方に退避させるか、または、作業台23側を下方に退避させる。次いで、ステップS5において、治具10の下面側に光学部品11がアーム24により搬送され、治具10と光学部品11との調心(位置合わせ)が行われる。この調心が行われた後、ステップS6において、アーム24を上方に移動して光学部品11を治具10に吸着保持させ、次いで、ステップS7で、アーム24を退避させる。
When the mounting
次のステップS8では、治具10を作業台23上の実装基板19にガイドピン17を用いて位置決めして載置し、吸着保持している光学部品11を実装基板19に接触させ、接着材等で固定する。この後、ステップS9で、治具10は光学部品11に対する吸着を解放し、ガイドピン17との嵌合を外して退避させる。さらに、必要に応じてステップS10において、レンズ部品21が光学部品11の上方にガイドピン17を利用して位置決めされ、組み付けられる。そして、ステップS11で、レンズ部品21は光学部品11と光結合されて実装基板19に接着材等で固定される。
In the next step S8, the
10…治具、11…光学部品、11a…光素子、12…治具本体、12a…吸着面、12b…視認面、12c…吸引面、13a,13b…視認用孔、14a,14b…吸引用孔、15…透明蓋、16a,16b…ガイド孔、17,17a、17b…ガイドピン、18…吸引具、19…実装基板、20…配線導体、21…レンズ部品、22…光コネクタのフェルール、23…作業台、24…アーム。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記光素子アレイの両端側に位置する少なくとも2つの光素子をそれぞれ観察する少なくとも2つの視認用の孔と、該視認用の孔に交差するように連通し前記光学部品を吸着するための吸引用の孔と、を備え、前記視認用の孔は、治具本体部の吸着面と視認面に開口するよう貫通形成されており、前記視認面における開口は透明蓋により閉塞されている光学部品調心治具を用意し、
前記光素子アレイの両端側に位置する2つの光素子を2つの前記視認用の孔から視認し、前記2つの光素子と2つの前記視認用の孔がそれぞれ一致するように調心した後、前記光学部品を前記吸引用の孔からの吸引により吸着保持して、前記基板に位置決めして実装することを特徴とする光学部品の実装方法。 A method of positioning and mounting an optical component including an optical element array in which a plurality of optical elements are arranged in a row on a mounting substrate,
Suction for sucking at least two holes for visual observation of at least two optical elements respectively located on both sides of the optical element array, said optical component communicates to intersect the hole for the viewing The visual recognition hole is formed so as to penetrate the suction surface and the visual recognition surface of the jig main body, and the opening in the visual recognition surface is closed by a transparent lid. Prepare a center jig,
After viewing the two optical elements located on both ends of the optical element array from the two viewing holes, and aligning the two optical elements and the two viewing holes, respectively , A mounting method for an optical component, wherein the optical component is sucked and held by suction from the suction hole and positioned and mounted on the substrate.
The optical component mounting method according to claim 1, further comprising guide means for positioning and mounting the optical component on the mounting substrate.
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