JPH0472395B2 - - Google Patents
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- JPH0472395B2 JPH0472395B2 JP58231895A JP23189583A JPH0472395B2 JP H0472395 B2 JPH0472395 B2 JP H0472395B2 JP 58231895 A JP58231895 A JP 58231895A JP 23189583 A JP23189583 A JP 23189583A JP H0472395 B2 JPH0472395 B2 JP H0472395B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は半導体レーザ装置を構成する半導体
レーザチツプをヒートシンク上にボンデイングす
るダイ・ボンデイング装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a die bonding apparatus for bonding a semiconductor laser chip constituting a semiconductor laser device onto a heat sink.
近時、光方式のデイジタル・オーデイオ・デイ
スク（Digital Audio Disc）が実用化され大量
生産されようとしている。これにともないデイジ
タル・オーデイオ・デイスクに組込まれている半
導体レーザ装置も、その価格、寿命、性能の点で
よりすぐれたものが要求されるようになつてい
る。そこで、これら要求を満足させるために半導
体レーザ装置の自動製造装置が開発されている。
この自動製造装置のうちで重要なものの一つに半
導体レーザチツプをヒートシンクにボンデイング
するダイ・ボンデイング装置がある。
Recently, optical digital audio discs (Digital Audio Discs) have been put into practical use and are about to be mass-produced. Along with this, the semiconductor laser devices incorporated in digital audio disks are also required to be superior in terms of price, lifespan, and performance. Therefore, automatic manufacturing equipment for semiconductor laser devices has been developed to satisfy these demands.
One of the important automatic manufacturing devices is a die bonding device for bonding a semiconductor laser chip to a heat sink.
このダイ・ボンデイング装置は従来、カートリ
ツジヒータやシースヒータなどのヒータを内蔵し
た載置台にヒートシンクを配置し、このヒートシ
ンクのボンデイング部位にサブマウントを載せ、
しかるのち半導体レーザチツプを載置し、その
後、ヒータで載置台を通じてヒートシンクを加熱
して、半導体レーザチツプとボンデイング部位と
の間にあらかじめ介在されたボンデイング・イン
サート材を溶融させてダイ・ボンデイングを行な
うようにしている。 Conventionally, this die bonding equipment places a heat sink on a mounting table that has a built-in heater such as a cartridge heater or a sheath heater, and places a submount on the bonding part of this heat sink.
Thereafter, the semiconductor laser chip is mounted, and then a heater heats the heat sink through the mounting table to melt the bonding insert material previously interposed between the semiconductor laser chip and the bonding site, thereby performing die bonding. ing.
ところが、載置台に内蔵されたヒータで加熱す
る構造によると、ボンデイングに必要な温度まで
上昇させるのに長時間（たとえば30〜60秒）を要
する不具合があり、大量生産に要求される生産能
率の向上が図れない。またサブマウントを用いて
半導体レーザチツプをヒートシンクに対して位置
決めする構造は、ボンデイングに貴やす時間を長
く要するばかりでなく高精度な位置決めを行なう
ことが難しく、これらの点を改善できるものが要
望されている。 However, with a structure in which heating is performed using a heater built into the mounting table, there is a problem in that it takes a long time (for example, 30 to 60 seconds) to raise the temperature to the temperature required for bonding, which reduces the production efficiency required for mass production. Unable to improve. Furthermore, the structure in which the semiconductor laser chip is positioned with respect to the heat sink using a submount not only requires a long time for bonding but also makes it difficult to perform highly accurate positioning, and there is a need for something that can improve these points. There is.
この発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、半導体レーザチツ
プを短時間で、かつ高精度にボンデイングするこ
とができるダイ・ボンデイング装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a die bonding apparatus that can bond semiconductor laser chips in a short time and with high precision.
すなわち、この発明は、半導体レーザ装置を構
成するヒートシンクの半円形状部の円周面と嵌合
可能な凹部を有して構成され、前記ヒートシンク
を前記凹部との嵌合により載置するとともに載置
された前記ヒートシンクの嵌合面全体を加熱する
ようにFe−Ni合金で構成されたヒータブロツク
と、このヒータブロツクに接続されヒータブロツ
クを加熱するパルスヒータ電源と、前記凹部に対
して進退可能に設けられ前記凹部に嵌合して載置
された前記ヒートシンクの一側面を押圧して前記
ヒートシンクを所定位置に位置決めするとともに
予熱する位置決め手段と、半導体レーザ装置を構
成する半導体レーザチツプを保持し、嵌合して位
置決めされた前記ヒートシンクのボンデイング部
位に載置するとともに保持された半導体レーザチ
ツプを予熱するキヤピラリを有するチツプセツト
機構とを具備したことを特徴とするダイ・ボンデ
イング装置を提供するものである。
That is, the present invention has a recess that can fit into the circumferential surface of a semicircular portion of a heat sink constituting a semiconductor laser device, and the heat sink is placed and mounted by fitting into the recess. A heater block made of Fe-Ni alloy so as to heat the entire fitting surface of the placed heat sink, a pulse heater power source connected to this heater block to heat the heater block, and a pulse heater power source that can move forward and backward with respect to the recess. positioning means for positioning and preheating the heat sink at a predetermined position by pressing one side of the heat sink placed in the recess, and holding a semiconductor laser chip constituting a semiconductor laser device; The present invention provides a die bonding apparatus characterized in that it is equipped with a chipset mechanism having a capillary that is placed on the bonding part of the heat sink that is fitted and positioned and that preheats the held semiconductor laser chip.
以下、この発明を図面に示す一実施例にもとづ
いて説明する。第１図は光方式のデイジタル・オ
ーデイオ・デイスクに組込まれる半導体レーザ装
置を示し、図中１はリード、２はそのリード１の
先端部に取着された、リング状部３と半円形状部
４とを一体に連結して構成される銅よりなる異形
状のヒートシンクである。そして、このヒートシ
ンク２の半円形状部４の端面には両側に円弧状の
溝５，５が設けられ、端面中央にチツプ搭載部を
構成している。そして、このチツプ搭載部上に半
導体レーザチツプ７が搭載されるとともに、ヒー
トシンク２の周りに、ガラス部８ａを設けたキヤ
ツプ８が被せられて装置全体を構成している。な
お、９はモニタ用の受光素子である。
The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 shows a semiconductor laser device incorporated into an optical digital audio disk. In the figure, 1 is a lead, and 2 is a ring-shaped part 3 and a semicircular part attached to the tip of the lead 1. This is an irregularly shaped heat sink made of copper and constructed by integrally connecting 4 and 4. Arc-shaped grooves 5, 5 are provided on both sides of the end face of the semicircular portion 4 of the heat sink 2, and a chip mounting portion is formed at the center of the end face. A semiconductor laser chip 7 is mounted on this chip mounting portion, and a cap 8 having a glass portion 8a is placed around the heat sink 2 to constitute the entire device. Note that 9 is a light receiving element for monitoring.
そして、このように構成された半導体レーザ装
置において、ヒートシンク２に半導体レーザチツ
プ７をボンデイングするダイ・ボンデイング装置
が第２図に示されている。 FIG. 2 shows a die bonding apparatus for bonding the semiconductor laser chip 7 to the heat sink 2 in the semiconductor laser device constructed as described above.
すなわち、図中１０はインバー（Fe−Ni合金）
あるいはスーパインバ等の熱膨張の少ない金属部
材から構成されたヒータブロツクである。そし
て、このヒータブロツク１０の上面部には、上記
ヒートシンク２の外形に対応した半円形状の凹部
１１が設けられ、ヒートシンク２を嵌合によりボ
ンデイング部位２ａを上方に配して位置決めしつ
つ保持することができるようになつている。ま
た、ヒータブロツク１０の側方には、基部にヒー
タ１１ａを設けた固定棒１２が凹部１１に対して
進退可能に配設されていて、凹部１１内に位置決
めされたヒートシンク２のボンデイング部位２ａ
に隣接した側面を固定棒１２の先端の当接により
押圧して最終的な位置決めを行なうことができる
ようになつている（位置決め手段）。一方、ヒー
タブロツク１０の凹部１１の上方には、チツプセ
ツト機構１３を構成するキヤピラリ１４が昇降可
能に配設されている。このキヤピラリ１４の先端
にはヒータブロツク１０に保持されたヒートシン
ク２のボンデイング部位２ａに対向するように、
真空吸着孔（図示しない）が開口していて、半導
体レーザチツプ７を真空吸着により保持するとと
もに、キヤピラリ１４の昇降によりヒートシンク
２のボンデイング部位２ａに載置することができ
るようになつている。また、キヤピラリ１４には
ヒータ１５が設けられている。 In other words, 10 in the figure is Invar (Fe-Ni alloy)
Alternatively, it is a heater block made of a metal member with low thermal expansion such as a superinverter. A semicircular recess 11 corresponding to the outer shape of the heat sink 2 is provided on the upper surface of the heater block 10, and the heat sink 2 is held in position by fitting the heat sink 2 with the bonding portion 2a facing upward. It is now possible to do so. Further, on the side of the heater block 10, a fixing rod 12 having a heater 11a at its base is arranged so as to be able to move forward and backward with respect to the recess 11.
Final positioning can be carried out by pressing the side surface adjacent to the fixing rod 12 by contacting it with the tip of the fixing rod 12 (positioning means). On the other hand, above the recess 11 of the heater block 10, a capillary 14 constituting a chipset mechanism 13 is disposed so as to be movable up and down. At the tip of this capillary 14, there is a
A vacuum suction hole (not shown) is open, and the semiconductor laser chip 7 is held by vacuum suction and can be placed on the bonding portion 2a of the heat sink 2 by raising and lowering the capillary 14. Further, the capillary 14 is provided with a heater 15 .
そして、このヒータ１５および上記ヒータ１１
ａは、半導体チツプ７のボンデイングの際、通電
されてキヤピラリ１４および固定棒１２を100〜
150℃に予熱するようになつている。また上記ヒ
ータブロツク１０は、そのヒータブロツク１０に
つながるパルスヒータ電源（図示しない）からの
短時間大電流の通電によつてヒートシンク２をボ
ンデイングに必要な所期温度（300〜500℃）に時
間に加熱することができるようになつていて、加
熱によりボンデイング部位２ａと半導体レーザチ
ツプ７との間に介在されるボンデイング・インサ
ート材（図示しない）を溶融してボンデイングを
行なうようになつている。なお、ボンデイング・
インサート材はボンデイング部位２ａの表面に、
半導体レーザチツプ７の表面に、Inろう材あるい
はAuを蒸着させてなるものである。またヒータ
ブロツク１０には、ヒータ制御部（図示しない）
につながる熱電対１５ａが内装されていて、熱電
対１５ａによる温度検知によりヒータ制御を行な
うようにしている。 This heater 15 and the heater 11
When bonding the semiconductor chip 7, a is energized to cause the capillary 14 and the fixing rod 12 to
It is supposed to preheat to 150℃. The heater block 10 also heats the heat sink 2 to a desired temperature (300 to 500°C) necessary for bonding in a short period of time by applying a large current for a short time from a pulse heater power source (not shown) connected to the heater block 10. The bonding insert material (not shown) interposed between the bonding portion 2a and the semiconductor laser chip 7 is melted by heating, and bonding is performed. In addition, bonding
The insert material is placed on the surface of the bonding part 2a,
This is made by depositing In brazing material or Au on the surface of the semiconductor laser chip 7. The heater block 10 also includes a heater control section (not shown).
A thermocouple 15a connected to is installed inside, and the heater is controlled by temperature detection by the thermocouple 15a.
また、ヒータブロツク１０の上方にはボンデイ
ング部位２ａに載置される半導体レーザチツプ７
に向けて不活性ガスあるいは還元性ガスを吹きつ
けるノズル１６が配設されていて、ボンデイング
中の雰囲気を保つようにしている。 Further, above the heater block 10 is a semiconductor laser chip 7 placed on the bonding site 2a.
A nozzle 16 for spraying an inert gas or a reducing gas toward the substrate is provided to maintain the atmosphere during bonding.
しかして、このように構成されたダイ・ボンデ
イング装置を用いて、半導体レーザチツプ７をヒ
ートシンク２に接合するときには、まずヒートシ
ンク２をヒータブロツク１０の凹部１１内へ嵌挿
する。これにより、異形状のヒートシンク２は高
い精度で位置決めされてヒータブロツク１０上に
設置される。すなわち、ヒートシンク２は大なる
接触面を得てキヤピラリ１４に対し位置決めセツ
トされる。こののち、ヒータブロツク１０であら
かじめ100〜150℃に加熱された固定棒１２を前進
駆動して、上記位置決めされたヒートシンク２の
位置を補正して固定する。一方、キヤピラリ１４
では半導体レーザチツプ７を真空吸着している。
そして、この半導体レーザチツプ７は、あらかじ
めヒータ１５で加熱されたキヤピラリ１４にて予
熱される。そして、この際、ノズル１６から不活
性ガスあるいは還元性ガスが吹き出される。この
のち、キヤピラリ１４を下降させて半導体レーザ
チツプ７をヒートシンク２のボンデイング部位２
ａに載置する。そして、この状態からヒータブロ
ツク１０にパルスヒータ電源（図示しない）を２
〜３秒間大電流（200〜800A）で給電する。これ
により、ヒータブロツク１０には矢印で示すよう
に電流が流れ、２〜３秒でヒートシンク２を所期
温度（300〜500℃）に効果的に加熱し、ヒートシ
ンク２のボンデイング部位２ａをボンデイング温
度に昇温させる。なお、給電電流は熱電対１５か
らの温度検出信号をフイードバツクさせて制御さ
れる。しかして、この結果、ボンデイング部位２
ａの表面、半導体レーザチツプ７の表面に蒸着し
たInろう材、An，SnPbなどのボンデイング・イ
ンサート材が溶融して、半導体レーザチツプ７が
ヒートシンク２に直接ダイ・ボンデイングされ
る。そして、その後、給電およびノズル１６から
のガスの吹きつけを停止させれば、ヒートシンク
２は急冷し、溶融したボンデイング・インサート
材が直ちに凝固する。 When the semiconductor laser chip 7 is bonded to the heat sink 2 using the die bonding apparatus constructed as described above, the heat sink 2 is first inserted into the recess 11 of the heater block 10. As a result, the irregularly shaped heat sink 2 is positioned on the heater block 10 with high precision. That is, the heat sink 2 is positioned and set relative to the capillary 14 with a large contact surface. Thereafter, the fixed rod 12, which has been preheated to 100 to 150 DEG C. by the heater block 10, is driven forward to correct and fix the position of the heat sink 2, which has been positioned above. On the other hand, capillary 14
In this case, the semiconductor laser chip 7 is vacuum-adsorbed.
This semiconductor laser chip 7 is preheated by a capillary 14 that is previously heated by a heater 15. At this time, inert gas or reducing gas is blown out from the nozzle 16. After that, the capillary 14 is lowered and the semiconductor laser chip 7 is attached to the bonding part 2 of the heat sink 2.
Place it on a. From this state, a pulse heater power source (not shown) is connected to the heater block 10.
Supply power with large current (200-800A) for ~3 seconds. As a result, a current flows through the heater block 10 as shown by the arrow, effectively heating the heat sink 2 to the desired temperature (300 to 500°C) in 2 to 3 seconds, and bringing the bonding portion 2a of the heat sink 2 to the bonding temperature. Raise the temperature to Note that the power supply current is controlled by feeding back the temperature detection signal from the thermocouple 15. As a result, bonding site 2
Bonding insert materials such as In brazing material, An, and SnPb deposited on the surface of the semiconductor laser chip 7 are melted, and the semiconductor laser chip 7 is directly die-bonded to the heat sink 2. Thereafter, when power supply and gas blowing from the nozzle 16 are stopped, the heat sink 2 is rapidly cooled and the molten bonding insert material immediately solidifies.
かくして、ヒータブロツク１０の熱でヒートシ
ンク２に半導体レーザチツプ７を直接、接合する
ようにしたことで、ボンデイングに費やす時間
（セツトする時間、加熱する時間）が少なくてダ
イ・ボンデイングを行なうことができる。しか
も、固定棒１２およびキヤピラリ１４がヒータ１
１ａ，１５で予熱される分、ボンデイングに費や
す時間を短縮できる。そのうえ、固定棒１２およ
び凹部１１によるヒートシンク２の位置決めで、
ボンデイング部位２ａを高い精度で位置決めする
ことができ、高精度なボンデイングを実現するこ
とができる。 Thus, by directly bonding the semiconductor laser chip 7 to the heat sink 2 using the heat of the heater block 10, die bonding can be performed with less time spent on bonding (setting time, heating time). Moreover, the fixing rod 12 and the capillary 14 are connected to the heater 1.
The time spent on bonding can be shortened by the amount of preheating required in steps 1a and 15. Moreover, the positioning of the heat sink 2 by the fixing rod 12 and the recess 11 allows
The bonding portion 2a can be positioned with high accuracy, and highly accurate bonding can be achieved.
以上説明したようにこの発明によれば、ヒータ
ブロツクおよび位置決め手段によつて半導体レー
ザチツプをヒートシンクに短時間で、かつ高精度
にボンデイングすることができる。しかも、位置
決め手段およびキヤピラリは予熱されるので、そ
の分、ボンデイングに費やす時間を一層短縮する
ことができる。
As explained above, according to the present invention, a semiconductor laser chip can be bonded to a heat sink in a short time and with high precision using the heater block and positioning means. Furthermore, since the positioning means and the capillary are preheated, the time spent on bonding can be further reduced accordingly.
図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は半
導体レーザ装置の分解斜視図、第２図はダイ・ボ
ンデイング装置を示す斜視図である。
２……ヒートシンク、７……半導体レーザチツ
プ、１０……ヒータブロツク、１１……凹部、１
１ａ……ヒータ、１２……固定棒（位置決め手
段）、１３……チツプセツト機構、１５……ヒー
タ。
The drawings show an embodiment of the invention, with FIG. 1 being an exploded perspective view of a semiconductor laser device, and FIG. 2 being a perspective view of a die bonding device. 2...Heat sink, 7...Semiconductor laser chip, 10...Heater block, 11...Recess, 1
1a... Heater, 12... Fixed rod (positioning means), 13... Chipset mechanism, 15... Heater.
Claims (1)
半円形状部の円周面と嵌合可能な凹部を有して構
成され、前記ヒートシンクを前記凹部との嵌合に
より載置するとともに載置された前記ヒートシン
クの嵌合面全体を加熱するようにFe−Ni合金で
構成されたヒータブロツクと、このヒータブロツ
クに接続されヒータブロツクを加熱するパルスヒ
ータ電源と、前記凹部に対して進退可能に設けら
れ前記凹部に嵌合して載置された前記ヒートシン
クの一側面を押圧して前記ヒートシンクを所定位
置に位置決めするとともに予熱する位置決め手段
と、半導体レーザ装置を構成する半導体レーザチ
ツプを保持し、嵌合して位置決めされた前記ヒー
トシンクのボンデイング部位に載置するとともに
保持された半導体レーザチツプを予熱するキヤピ
ラリを有するチツプセツト機構とを具備したこと
を特徴とするダイ・ボンデイング装置。1. The heat sink is configured to have a recess that can fit into the circumferential surface of a semicircular portion of a heat sink constituting a semiconductor laser device, and the heat sink is placed by fitting into the recess and the heat sink is placed. a heater block made of Fe-Ni alloy so as to heat the entire fitting surface of the heater block; a pulse heater power source connected to the heater block to heat the heater block; a positioning means for positioning and preheating the heat sink at a predetermined position by pressing one side of the heat sink fitted and mounted; and a positioning means for holding and fitting a semiconductor laser chip constituting a semiconductor laser device; A die bonding apparatus comprising: a chipset mechanism having a capillary that is placed on the bonding site of the heat sink and preheats the held semiconductor laser chip.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23189583A JPS60123037A (en) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | Die-bonding device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23189583A JPS60123037A (en) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | Die-bonding device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60123037A JPS60123037A (en) | 1985-07-01 |
| JPH0472395B2 true JPH0472395B2 (en) | 1992-11-18 |
Family
ID=16930715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23189583A Granted JPS60123037A (en) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | Die-bonding device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60123037A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6258645A (en) * | 1985-09-09 | 1987-03-14 | Toshiba Corp | Die-bonding device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51149781A (en) * | 1975-06-17 | 1976-12-22 | Agency Of Ind Science & Technol | Device for mounting semiconductor laserelement |
| JPS55132088A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-14 | Canon Inc | Semiconductor laser device |
| JPS5898995A (en) * | 1981-12-09 | 1983-06-13 | Nec Corp | Photosemiconductor device |
| JPS58123787A (en) * | 1982-01-18 | 1983-07-23 | Fujitsu Ltd | Automatic die bonding device for semiconductor laser chip |
-
1983
- 1983-12-08 JP JP23189583A patent/JPS60123037A/en active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51149781A (en) * | 1975-06-17 | 1976-12-22 | Agency Of Ind Science & Technol | Device for mounting semiconductor laserelement |
| JPS55132088A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-14 | Canon Inc | Semiconductor laser device |
| JPS5898995A (en) * | 1981-12-09 | 1983-06-13 | Nec Corp | Photosemiconductor device |
| JPS58123787A (en) * | 1982-01-18 | 1983-07-23 | Fujitsu Ltd | Automatic die bonding device for semiconductor laser chip |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60123037A (en) | 1985-07-01 |
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