JPH10208269A - 光ピックアップヘッド及びその製造方法並びに製造装置 - Google Patents

光ピックアップヘッド及びその製造方法並びに製造装置

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JPH10208269A
JPH10208269A JP9013999A JP1399997A JPH10208269A JP H10208269 A JPH10208269 A JP H10208269A JP 9013999 A JP9013999 A JP 9013999A JP 1399997 A JP1399997 A JP 1399997A JP H10208269 A JPH10208269 A JP H10208269A
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JP
Japan
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semiconductor laser
photodiode
optical pickup
bumps
pickup head
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JP9013999A
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English (en)
Inventor
Masao Segawa
雅雄 瀬川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

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  • Wire Bonding (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、半導体レーザとフォトダイオードと
の光学的位置合わせを高精度にする 【解決手段】LD2を配線基板1上に実装し、配線基板
1上の銅ヒートシンク5上に4個のバンプ10を形成
し、PD3をこれらバンプ10に対して熱圧着により接
合し、かつPD3から各バンプ10に対する各加圧量を
調整して加圧変形することにより、LD2とPD3とを
位置合わせする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ及び
フォトダイオードを配線基板上に実装した光ピックアッ
プヘッド及びその製造方法並びに製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ機器の情報記録媒体とし
て、HD、CD−ROM、MD、さらにはDVD(ディ
ジタル・ビデオ・ディスク)とその記憶情報量が拡大し
ている。その中で、DVDは、最もメモリ容量が大き
く、DVDプレーヤの開発が進展している。
【0003】このような状況下において、情報を読み書
きするために用いる半導体レーザを用いた光ピックアッ
プヘッドの実装開発が重要となっている。図11はかか
る光ピックアップヘッドの構成図である。
【0004】配線基板1上には、半導体レーザ(以下、
LDと記載する)2が実装されている。又、配線基板1
上には、LD2から発振したレーザビームが回折格子等
を通り、ディスクで反射したのを入射し、そのフォーカ
スやトラッキングエラー等を検出するためのフォトダイ
オード(以下、PDと記載する)3が実装されている。
【0005】さらに、配線基板1上には、LD2の発振
出力を検出するための後方モニタ用フォトダイオード
(リアPD)4が実装されている。なお、これらLD
2、PD3及び後方モニタ用フォトダイオード4は、ヒ
ートシンクを兼ねた熱放散性のよい銅等のブロック、す
なわち銅ヒートシンク5a、5b上に接合されている。
【0006】従って、このような光ピックアップヘッド
の製造では、LD2が銅ヒートシンク5a上に接合され
るとともに、PD3が銅ヒートシンク5b上に接合され
る。そして、これらLD2、PD3のそれぞれ接合され
た各銅ヒートシンク5a、5bが配線基板1上に接合さ
れる。
【0007】これら銅ヒートシンク5a、5bは、例え
ば配線基板1に半田接合された後、ワイヤボンディング
法で各素子と配線基板1とを電気的に接続される。この
後、この光ピックアップヘッドモジュールは、気密封止
等のパッケージ封止工程に移り、光ピックアップヘッド
として完成される。
【0008】このような光ピックアップヘッドであれ
ば、LD2からレーザビームが発振されると、このレー
ザビームは、回折格子等を通り、ディスクで反射した後
にPD3に入射する。このPD3は、入射したレーザビ
ームの光量によりフォーカスやトラッキングエラー等を
検出するための信号を出力する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記光
ピックアップヘッドでは、LD2とPD3との光学的な
位置合わせ精度に問題がある。すなわち、DVD用の光
ピックアップヘッドでは、読み出しトラックピッチの狭
ピッチ化に対応すべく、LD2とPD3との位置合わせ
精度は高いことが要求される。
【0010】LD2の発光中心点からPD3の受光中心
までは、X方向、Y方向に共に±100μm程度の高精
度で位置合わせする必要がある。さらに、Z方向は、±
5〜40μmの精度が必要となる。
【0011】又、LD2を銅ヒーシシンク5に接合した
際の回転方向の傾きθの精度も±0.5度以下で、LD
2とPD3との位置合わせが必要になる。しかしなが
ら、上記光ピックアップヘッドでは、銅ヒートシンク5
a、5bを高精度で加工作製し、LD2、PD3を接合
するために、Z方向の精度は、チップの厚さや接合材料
の半田や樹脂の厚さを制御することが極めて困難であ
る。
【0012】さらに、LD2の回転方向のばらつきをP
D3の実装で吸収することでできない。そこで本発明
は、半導体レーザとフォトダイオードとの高い光学的位
置合わせ精度を持った光ピックアップヘッドを提供する
ことを目的とする。
【0013】又、本発明は、半導体レーザとフォトダイ
オードとの光学的位置合わせを高精度にできる光ピック
アップヘッドの製造方法及びその製造装置を提供するこ
とを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1によれば、半導
体レーザと、この半導体レーザから出力されてディスク
で反射したレーザビームを受光するフォトダイオードと
を基板上に実装した光ピックアップヘッドにおいて、半
導体レーザ又はフォトダイオードのうち少なくとも一方
を各別に高さ調整自在な複数のバンプを介在させて基板
上に実装した光ピックアップヘッドである。
【0015】請求項2によれば、請求項1記載の光ピッ
クアップヘッドにおいて、バンプは、金属材料又は有機
樹脂によりボール形状に形成されている。請求項3によ
れば、請求項1記載の光ピックアップヘッドにおいて、
フォトダイオードは、基板に設けられた放熱部材上にバ
ンプを介在させて実装されている。
【0016】請求項4によれば、請求項1記載の光ピッ
クアップヘッドにおいて、フォトダイオードを補助マウ
ント上に設け、この補助マウントをバンプを介在させて
基板上に実装されている。
【0017】請求項5によれば、請求項1記載の光ピッ
クアップヘッドにおいて、半導体レーザは、基板上の放
熱部材上に実装され、かつこの放熱部材には、半導体レ
ーザから出力されたレーザビームの光路変更機構が形成
されている。
【0018】請求項6によれば、半導体レーザと、この
半導体レーザから出力されてディスクで反射したレーザ
ビームを受光するフォトダイオードとを基板上に実装し
た光ピックアップヘッドの製造方法において、半導体レ
ーザ又はフォトダイオードのうち少なくとも一方を基板
上に実装する第1の工程と、基板上に各別に高さ調整自
在なバンプを形成する第2の工程と、フォトダイオード
又は半導体レーザのうちいずれか一方をバンプに対して
熱圧着により接合する第3の工程と、フォトダイオード
又は半導体レーザのうちいずれか一方から各バンプを加
圧変形して半導体レーザとフォトダイオードとの高さ調
整する第4の工程と、を有する光ピックアップヘッドの
製造方法である。
【0019】請求項7によれば、半導体レーザと、この
半導体レーザから出力されディスクで反射したレーザビ
ームを受光するフォトダイオードとを基板上に実装した
光ピックアップヘッドの製造方法において、半導体レー
ザを基板上に実装する第1の工程と、予め基板上に設け
られた補助マウント部材上に各別に高さ調整自在な複数
のバンプを形成する第2の工程と、フォトダイオードを
バンプに対して熱圧着により接合する第3の工程と、フ
ォトダイオードから各バンプを加圧変形して半導体レー
ザに対するフォトダイオードの高さを調整する第4の工
程と、を有する光ピックアップヘッドの製造方法であ
る。
【0020】請求項8によれば、半導体レーザと、この
半導体レーザから出力されディスクで反射したレーザビ
ームを受光するフォトダイオードとを基板上に実装した
光ピックアップヘッドの製造方法において、半導体レー
ザを基板上に実装する第1の工程と、補助マウント部材
上にフォトダイオードを接合する第2の工程と、基板上
に各別に高さ調整自在な複数のバンプを形成する第3の
工程と、補助マウント部材をバンプに対して熱圧着によ
り接合する第4の工程と、補助マウント部材から各バン
プを加圧変形して半導体レーザに対するフォトダイオー
ドの高さを調整する第5の工程と、を有する光ピックア
ップヘッドの製造方法である。
【0021】請求項9によれば、半導体レーザと、この
半導体レーザから出力されディスクで反射したレーザビ
ームを受光するフォトダイオードとを基板上に実装した
光ピックアップヘッドの製造方法において、半導体レー
ザをこの半導体レーザから出力されたレーザビームの光
路変更機構が形成された放熱部材に対して接合する第1
の工程と、この放熱部材を基板に実装する第2の工程
と、フォトダイオードを補助マウント部材に接合する第
3の工程と、基板上に各別に高さ調整自在な複数のバン
プを形成する第4の工程と、補助マウント部材をバンプ
に対して熱圧着により接合する第5の工程と、補助マウ
ント部材から各バンプを加圧変形して半導体レーザに対
するフォトダイオードの高さを調する第6の工程と、を
有する光ピックアップヘッドの製造方法である。
【0022】請求項10によれば、請求項6、7、8又
は9記載の光ピックアップヘッドの製造方法において、
基板上に複数個のバンプを形成する。請求項11によれ
ば、請求項6、7、8又は9記載の光ピックアップヘッ
ドの製造方法において、各バンプをそれぞれ加圧変形す
るときの各加圧量を調整し、半導体レーザに対するフォ
トダイオードの平行度、又は半導体レーザの回転方向の
傾きのずれに対する調整を行う。
【0023】請求項12によれば、半導体レーザと、こ
の半導体レーザから出力されてディスクで反射したレー
ザビームを受光するフォトダイオードとを基板上に実装
した光ピックアップヘッドの製造装置において、基板上
に各別に高さ調整自在な複数のバンプを形成するバンプ
形成手段と、半導体レーザ又はフォトダイオードの少な
くともいずれか一方をバンプ上に接合するとともに他方
を基板上に接合する実装手段と、バンプを介して基板上
に実装された半導体レーザ又はフォトダイオードのずれ
量を検出するずれ量検出手段と、バンプを介して基板上
に実装された半導体レーザ又はフォトダイオードをずれ
量検出手段により検出された高さ方向のずれ量に基づい
て加圧し、これら半導体レーザ又はフォトダイオードの
平行度及び回転方向の傾きのずれを調整する調整手段
と、を備えた光ピックアップヘッドの製造装置である。
【0024】請求項13によれば、請求項12記載の光
ピックアップヘッドの製造装置において、ずれ量検出手
段は、半導体レーザ又はフォトダイオードの各上端面の
高さ位置を測定し、これら高さ位置に基づいて半導体レ
ーザ又はフォトダイオードの平行度及び回転方向の傾き
のずれ量を求める機能を有する。
【0025】
【発明の実施の形態】
(1) 以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図11と同一部分には同一符号
を付してある。図1は光ピックアップヘッドの構成図で
ある。
【0026】LD2は、銅ヒートシンク5aに対して半
田プリフォーム材等により接合され、かつこのLD2の
接合された銅ヒートシンク5aが配線基板1上に接合さ
れている。なお、銅ヒートシンク5aは、熱放散性のよ
い銅等の材料により形成されている。
【0027】一方、PD3は、銅ヒートシンク5b上に
LD2の発光中心に一致するように高精度にボンディン
グされている。この場合、銅ヒートシンク5b上には、
複数のバンプ10、例えば4個のバンプ10が形成さ
れ、これらバンプ10上にPD3が実装されている。
【0028】これらバンプ10は、金や半田等の金属材
料、又は有機樹脂等でボール状に形成され、かつその大
きさは直径200〜500μm程度、高さ50〜100
μm程度に形成されている。
【0029】又、後方モニタ用フォトダイオード4は、
高い実装精度が不要なので、LD2とともに銅ヒートシ
ンクa5に直接接合されている。一方、図2はかかる光
ピックアップヘッドの製造装置の構成図である。
【0030】主制御装置20には、バンプ形成機21、
実装機22及びレーザ変位計23が接続されている。こ
のうちバンプ形成機21は、配線基板1上、銅ヒートシ
ンク5a又は5b上に金又は半田等の金属材料により円
筒状のバンプ10を形成する機能を有するもので、例え
ばワイヤボンティング法を応用したボールパンプであ
る。
【0031】実装機22は、LD2又はPD3の少なく
ともいずれか一方をバンプ10上に接合するとともに他
方を配線基板1上や銅ヒートシンク5a又は5b上に接
合する機能を有している。
【0032】この実装機22のボンデイングツール22
aは、LD2が実装済みの銅ヒートシンク5aの下面に
あるバンプ10の変形を容易にするために、加熱ヒータ
が備えられているか、又は銅ヒートシンク5a或いは光
ピックアップヘッド全体を加熱する機構が備えられてい
てもよい。
【0033】すなわち、実装機22のボンデイングツー
ル22aは、LD2又はPD3を介してバンプ10を加
圧変形し、LD2又はPD3の平行度及び回転方向の傾
きのずれを調整するものとなっている。
【0034】なお、ボンデイングツール22aは、例え
ば先端が1〜2mm角のステンレスやモリブデン製のも
のである。その駆動手段は、例えば汎用のフェイフダウ
ンボンダのボンディングツールでよく、バネカのトルク
で押圧するものである。
【0035】又、加熱温度は、常温(加熱なし)〜10
0℃程度が変形しやすい。加圧時間は、1〜10秒が最
適である。例えば、半田バンプの場合、加熱温度を50
℃にして、加圧力を150gf、加圧時間を1秒とする
と、バンプ10の高さの変形量は約80μmである。
【0036】レーザ変位計23は、バンプ10を介して
配線基板1上に実装されたLD2又はPD3の上面にお
ける各端部の高さ位置を測定し、その高さ位置測定信号
を出力する機能を有している。
【0037】上記主制御装置20は、バンプ形成機21
及び実装機22を動作制御し、かつレーザ変位計23か
ら出力された高さ位置測定信号を取り込み、この高さ位
置測定信号に基づいて基づいてLD2又はPD3の平行
度及び回転方向の傾きのずれ量を求めるずれ量検出部2
0a、このずれ量に基づいて実装機22のボンディング
ツール22aで加圧動作し、LD2又はPD3の平行度
及び回転方向の傾きのずれを調整するずれ量調整部20
bの各機能を有している。
【0038】次に上記光ピックアップヘッドの製造方法
について説明する。先ず、LD2は、実装機22により
銅ヒートシンク5aに対して予め半田プリフォーム等に
より接合される。
【0039】この後、LD2の接合された銅ヒートシン
ク5aは、配線基板1に対して半田等により接合され
る。次にPD3は、実装機22により銅ヒートシンク5
b上に、先に実装済みのLD2の発光中心に一致するよ
うに高精度にボンディングされる。
【0040】すなわち、銅ヒートシンク5b上には、バ
ンプ形成機21により予め4個のバンプ10が形成され
る。このように4個のバンプ10を形成するのは、LD
2の回転傾きθをPD3の実装で吸収するために最適で
あるからである。
【0041】これらバンプ10は、上記の如く金又は半
田により形成する場合、ワイヤボンディング方を応用し
た、ボールバンプが簡便である。その他として、半田ボ
ール材を用いたり、メッキ法により形成してもよい。
【0042】このように4個のバンプ10が銅ヒートシ
ンク5b上に形成されると、PD3は、実装機22によ
り4個のバンプ10上に高精度マウンタにより熱圧着等
で接合される。
【0043】この際、PD3の接合のX方向及びY方向
の精度は、表面実装として±5μm程度以下で精度高く
実装できる。この後、LD2とPD3のZ方向のばらつ
きやLD2の回転傾きθを吸収するために、パンプ実装
されたPD3の4箇所つまり4個のバンプ10の各箇所
に対し、これらの高さのばらつきに応じて加圧変形す
る。
【0044】この加圧変形により各バンプ10の高さを
減少させながら位置合わせ精度を追い込むことができ
る。ここで、このような加圧変形による位置合わせ調整
手順について図3に示す位置合わせフローチャート及び
図4(a)(b)に示す位置合わせ手順を参照して具体的に説
明する。
【0045】上記の如く実装機22により、ステップ#
1においてLD2が銅ヒートシンク5a上に実装され、
PD3が銅ヒートシンク5b上の4個のバンプ10上に
実装される。
【0046】このように実装した場合、LD2の発光点
とPD3の上面(PD3の中央部)とを高精度で位置合
わせする際、図4(a) に示すようにPD3の実装ツール
の傾き等でPD3には傾きが発生する。
【0047】そこで、次のステップ#2において、レー
ザ変位計23は、実装されたLD2及びPD3の各上面
における各端部の高さ位置を測定し、その高さ位置測定
信号を出力する。
【0048】次にステップ#3において、主制御装置2
0のずれ量検出部20aは、レーザ変位計23から出力
された高さ位置測定信号を取り込み、この高さ位置測定
信号に基づいて基づいてLD2とPD3との間の平行度
及び回転方向の傾きのずれ量を求める。
【0049】次にステップ#4において、主制御装置2
0のずれ量調整部20bは、ずれ量検出部20aにより
求められたずれ量に基づいて実装機22のボンディング
ツール22aを加圧動作し、このボンディングツール2
2aでPD3を加圧して、LD2とPD3との間の平行
度及び回転方向の傾きのずれを調整する。
【0050】すなわち、実装機22は、ボンディングツ
ール22aを用いてバンプ10上に接合されたPD3の
上面を加圧してバンプ10を変形し、LD2とPD3と
の間の平行度及び回転方向の傾きのずれを調整する。
【0051】例えば、PD3の右端面をボンディングツ
ール22aにより加圧することで、LD2に対するPD
3の平行度が調整される。又、LD2を銅ヒートシンク
5に接合した際の回転方向の傾きθのずれも、PD3の
下部の各バンプ10に対する各加圧量を調整すること
で、図4(b) に示すようにLD2に対するPD3の位置
合わせが行われる。
【0052】ここで、バンプ10での高さ制御のための
高さ変動の実験例を図5及び図6を参照して説明する。
なお、図5は金ボールバンプの高さ変動の実験結果を示
し、図6は半田ボールバンプの高さ変動の実験結果を示
す。
【0053】図5に示す金ボールバンプは、初期形状で
φ100μmで高さ55μmであるが、押圧すなわち加
圧力を0〜150gf/bumpに増加させると、直線的にバ
ンプ高さが減少する。この減少量すなわちバンプ変形量
は、30μm程度である。
【0054】又、図6に示す半田ボールバンプは、初期
形状でφ100μmで高さ110μmであるが、押圧す
なわち加圧力を0〜300gf/bumpに増加させると、バ
ンプ高さが減少する。この減少量すなわちバンプ変形量
は、金バンプよりも大きく100μm程度である。
【0055】減少量の違いは、バンプ材料の硬度による
ものである。このような実験例をみると、高精度の高さ
制御には、金バンプが優れ、制御量を大きくするために
は、半田バンプが適していると言える。又、種類や形状
の異なるバンプを混在させても制御効果が高くなること
も可能性がある。
【0056】次に、後方モニタ用フォトダイオード4
は、上記の如く高い実装精度が必要ないので、LD2と
ともに実装機22により銅ヒートシンク5に対して直接
接合される。
【0057】この後、LD2やPD3などの各素子は、
配線基板1上で、ワイヤボンディング法で配線基板1と
電気的に接続される。そして、かかる光ピックアップヘ
ッドモジュールは、気密封止等のパッケージ封止工程に
移り、光ピックアップヘッドとして完成される。
【0058】このように上記第1の実施の形態において
は、LD2を配線基板1上に実装し、配線基板1上の銅
ヒートシンク5b上に4つのバンプ10を形成し、PD
3をこれらバンプ10に対して熱圧着により接合し、か
つPD3から各バンプ10を加圧変形してLD2とPD
3とを位置合わせするので、読取りトラックの狭ピッチ
化に対応したLD2とPD3との高精度な光学的位置合
わせが取れた光ピックアップヘッドを得ることができ
る。
【0059】又、4つのバンプ10を加圧変形する製造
方法を採用することにより、LD2とPD3との高さ制
御及びLD2の回転方向のばらつきを吸収でき、これら
LD2とPD3との光学的位置合わせを精度を高くして
光ピックアップヘッドを製造できる。 (2) 次に本発明の第2の実施の形態について図面を参照
して説明する。なお、図11と同一部分には同一符号を
付してある。
【0060】図7は光ピックアップヘッドの構成図であ
る。LD2は、銅ヒートシンク5aに対して半田プリフ
ォーム材等により接合され、かつこのLD2の接合され
た銅ヒートシンク5aは配線基板1上に接合されてい
る。なお、銅ヒートシンク5aは、熱放散性のよい銅等
の材料により形成されている。
【0061】一方、PD3は、補助マウント部材30上
に半田により接合されている。そして、このPD3の接
合され補助マウント部材30は、LD2の発光中心に一
致するように高精度にボンディングされている。
【0062】この場合、配線基板1上には、4個のバン
プ31が形成され、これらバンプ31上に補助マウント
部材30が接合されている。これらバンプ31は、上記
同様に、金や半田等の金属材料、又は有機樹脂等でボー
ル状に形成され、かつその大きさは直径200〜500
μm程度、高さ50〜100μm程度に形成されてい
る。
【0063】又、後方モニタ用フォトダイオード4は、
LD2とともに銅ヒートシンク5aに直接接合されてい
る。次に上記光ピックアップヘッドの製造方法について
図2に示す光ピックアップヘッドの製造装置を用いて説
明する。
【0064】先ず、LD2は、実装機22によって銅ヒ
ートシンク5aに半田プリフォーム等により予め接合さ
れるとともに、後方モニタ用フォトダイオード4も銅ヒ
ートシンク5aに半田プリフォーム等により予め接合さ
れる。
【0065】この後、これらLD2及び後方モニタ用フ
ォトダイオード4の接合された銅ヒートシンク5aは、
配線基板1に対して実装機22により半田等により接合
される。
【0066】又、PD3は、先ず、補助マウント部材3
0上に実装機22を用いて半田等により接合される。一
方、配線基板1上には、バンプ形成機21により予め4
個のバンプ31が形成される。これら4個のバンプ31
を形成するのは、LD2の回転傾きθをPD3の実装さ
れた補助マウント30で吸収するために最適であるから
である。
【0067】なお、これらバンプ31は、上記同様に、
金又は半田により形成する場合、ワイヤボンディング方
を応用した、ボールバンプが簡便である。その他とし
て、半田ボール材を用いたり、メッキ法により形成して
もよい。
【0068】このように4個のバンプ31が配線基板1
上に形成されると、PD3の接合された補助マウント部
材30が配線基板1上に対して、実装済みのLD2の発
光中心に一致するように高精度にボンディングされ。こ
の際、X方向とY方向の精度は、表面実装として±5μ
m程度以下で精度高く実装される。
【0069】この後、LD2とPD3とのZ方向のばら
つきやLD2の回転傾きθを吸収すべく、これらLD2
とPD3との位置合わせ調整を行うため上記同様に、レ
ーザ変位計23は、実装されたLD2及びPD3の各上
面における各端部の高さ位置を測定し、その高さ位置測
定信号を出力する。
【0070】主制御装置20のずれ量検出部20aは、
レーザ変位計23から出力された高さ位置測定信号を取
り込み、この高さ位置測定信号に基づいて基づいてLD
2とPD3との間の平行度及び回転方向の傾きのずれ量
を求める。
【0071】次に主制御装置20のずれ量調整部20b
は、ずれ量検出部20aにより求められたずれ量に基づ
いて実装機22のボンディングツール22aを加圧動作
し、LD2とPD3との間の平行度及び回転方向の傾き
のずれを調整する。
【0072】すなわち、実装機22は、ボンディングツ
ール22aを用いてバンプ10上に接合されたPD3の
上面を加圧してバンプ31を変形し、例えば補助マウン
ト部材30の右端面をボンディングツール22aで加圧
することで、LD2に対するPD3の平行度が調整され
る。
【0073】又、LD2を銅ヒートシンク5に接合した
際の回転方向の傾きθのずれも、補助マウント部材30
の下部の各バンプ31に対する各加圧量を調整すること
で、LD2に対するPD3の位置合わせが行われる。
【0074】この後、LD2やPD3などの各素子は、
上記同様に、配線基板1上で、ワイヤボンディング法で
配線基板1と電気的に接続される。そして、かかる光ピ
ックアップヘッドモジュールは、気密封止等のパッケー
ジ封止工程に移り、光ピックアップヘッドとして完成さ
れる。
【0075】このように上記第2の実施の形態において
は、LD2を配線基板1上に実装し、補助マウント部材
30上にPD3を接合し、さらに配線基板1上に4つの
バンプ31を形成し、この後、PD3を各バンプ31に
対して熱圧着により接合し、しかる後に補助マウント部
材30から各バンプ31を加圧変形してLD2とPD3
とを位置合わせするので、上記第1の実施の形態と同様
に、読取りトラックの狭ピッチ化に対応したLD2とP
D3との高精度な光学的位置合わせが取れた光ピックア
ップヘッドを得ることができる。
【0076】又、4つのバンプ31を加圧変形する製造
方法を採用することにより、LD2とPD3との高さ制
御及びLD2の回転方向のばらつきを吸収でき、これら
LD2とPD3との光学的位置合わせを精度を高くして
光ピックアップヘッドを製造できる。
【0077】さらに、PD3のベアチップよりも形状を
大きくした補助マウント部材30の4辺端をそれぞれ加
圧変形するので、作業性、信頼性が向上できる。 (3) 次に本発明の第3の実施の形態について図面を参照
して説明する。なお、図11と同一部分には同一符号を
付してある。
【0078】図8は光ピックアップヘッドの構成図であ
る。配線基板1上には、光路変更機能付きヒートシンク
40が接合され、このヒートシンク40上にLD2が接
合されている。
【0079】又、配線基板1上には、後方モニタフォト
ダイオード4が直接平行実装されている。上記光路変更
機能付きヒートシンク40は、LD2の後方から出力さ
れたレーザビームの光路を変更して後方モニタフォトダ
イオード4に導く光路変更機構41が形成されている。
【0080】この光路変更機構41は、LD2の後方か
ら出力されるレーザビーム光路上、すなわちLD2の接
合面の直下の銅ヒートシンク5a上に、例えば斜め角度
45度の傾斜面を形成したものである。
【0081】この傾斜面は、例えば鏡面仕上げすること
によりレーザ反射効率を高くしている。一方、PD3
は、補助マウント部材42上に半田により接合されてい
る。そして、このPD3の接合され補助マウント部材4
2は、LD2の発光中心に一致するように配線基板1上
に高精度にボンディングされている。
【0082】この場合、配線基板1上には、図9に示す
ように4個のバンプ43が形成され、これらバンプ43
上に補助マウント部材42が接合されている。これらバ
ンプ43は、上記同様に、金や半田等の金属材料、又は
有機樹脂等でボール状に形成され、かつその大きさは直
径200〜500μm程度、高さ50〜100μm程度
に形成されている。
【0083】次に上記光ピックアップヘッドの製造方法
について図2に示す光ピックアップヘッドの製造装置を
用いて説明する。先ず、LD2は、光路変更機能付きヒ
ートシンク40に対して実装機22により半田プリフォ
ーム等により予め接合される。
【0084】この後、このLD2の接合された光路変更
機能付きヒートシンク40は、実装機22により半田シ
ート44を介して配線基板1上に接合される。又、後方
モニタ用フォトダイオード4は、実装機22により予め
配線基板1上に対して直接半田プリフォーム等により接
合される。
【0085】そして、PD3は、補助マウント部材42
上に実装機22により半田等により接合される。一方、
配線基板1上には、バンプ形成機21により予め4個の
バンプ43が形成される。これら4個のバンプ43を形
成するのは、上記同様、LD2の回転傾きθをPD3の
実装された補助マウント42で吸収するために最適であ
るからである。
【0086】なお、これらバンプ43は、上記同様に、
金又は半田により形成する場合、ワイヤボンディング方
を応用した、ボールバンプが簡便である。その他とし
て、半田ボール材を用いたり、メッキ法により形成して
もよい。
【0087】このように4個のバンプ43が配線基板1
上に形成されると、PD3の接合された補助マウント部
材42が配線基板1上に対して、実装済みのLD2の発
光中心に一致するように高精度にボンディングされ。こ
の際、X方向とY方向の精度は、表面実装として±5μ
m程度以下で精度高く実装される。
【0088】この後、LD2とPD3とのZ方向のばら
つきやLD2の回転傾きθを吸収すべく、これらLD2
とPD3との位置合わせ調整を行うため上記同様に、レ
ーザ変位計23は、実装されたLD2及びPD3の各上
面における各端部の高さ位置を測定し、その高さ位置測
定信号を出力する。
【0089】主制御装置20のずれ量検出部20aは、
レーザ変位計23から出力された高さ位置測定信号を取
り込み、この高さ位置測定信号に基づいて基づいてLD
2とPD3との間の平行度及び回転方向の傾きのずれ量
を求める。
【0090】次に主制御装置20のずれ量調整部20b
は、ずれ量検出部20aにより求められたずれ量に基づ
いて実装機22のボンディングツール22aを加圧動作
し、LD2とPD3との間の平行度及び回転方向の傾き
のずれを調整する。
【0091】すなわち、実装機22は、ボンディングツ
ール22aを用いてバンプ43上に接合された補助マウ
ント部材42の右端面を加圧することでバンプ43を変
形し、LD2に対するPD3の平行度を調整する。
【0092】又、LD2を光路変更機能付きヒートシン
ク40に接合した際の回転方向の傾きθのずれも、補助
マウント部材42の下部の各バンプ43に対する各加圧
量を調整することで、LD2に対するPD3の位置合わ
せが行われる。
【0093】このように上記第3の実施の形態において
は、LD2を、LD2の後方から出力されたレーザビー
ムの光路を変更して後方モニタフォトダイオード4に導
く光路変更機能付きヒートシンク40に接合したので、
上記第1の実施の形態と同様に、読取りトラックの狭ピ
ッチ化に対応したLD2とPD3との高精度な光学的位
置合わせが取れた光ピックアップヘッドを得ることがで
きる。
【0094】又、4つのバンプ43を加圧変形する製造
方法を採用することにより、LD2とPD3との高さ制
御及びLD2の回転方向のばらつきを吸収でき、これら
LD2とPD3との光学的位置合わせを精度を高くして
光ピックアップヘッドを製造できる。
【0095】さらに後方モニタ用フォトダイオード4を
配線基板1上に平面実装することができ、ワイヤボンデ
ィングの作業性を飛躍的に向上できる。この場合、LD
2の接合面の直下のシークタンクに例えば斜め45度の
傾斜面を形成することで容易に達成できる。
【0096】又、LD2についての実装に限らず、PD
3の実装にも適用できる。すなわち、始めにPD3を実
装し、その後にLD2をバンプ制御を含めて高精度にボ
ンディングすることである。なお、LD2の接合部は、
高い放熱性を要求されるので、バンプの接合面積はでき
る限り大きくとるのが望ましい。
【0097】なお、本発明は、上記第1〜第3の実施の
形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
例えば、図10に示すようにバンプ50、51は、それ
ぞれLD2及びPD3の両方に介在させて配線基板1に
実装してもよい。
【0098】この光ピックアップヘッドの製造方法を図
2に示す製造装置を用いて説明すると、先ず、配線基板
1には、バンプ形成機21によりバンプ50、51を形
成する。
【0099】次にLD2を実装した銅ヒートシンク5a
を実装機22によりバンプ50上に実装する。この際、
LD2の発光点は、発光中心からずれを生じる。これは
主にLD2の製造工程で発光軸のずれが発生するためで
あり、実装では補正しきれないものである。
【0100】そこで、レーザ発光点を光学顕微鏡観察や
CCD等の画像検出、或いはレーザ変位計23を用い、
レーザ発光パターンを検出して補正量を検出する。次に
実装機22のボンディングツール22aによる加圧
「1」により銅ヒートシンク5aを介して左側のバンプ
50のみを加圧変形し、LD2の発光中心からずれを修
正する。
【0101】次にPD3を実装する。この場合、実装済
みのLD2の発光点とPD3との間の高さ方向のギャッ
プ(Gap )とPD3自体の傾きが問題となる。このうち
PD3自体の傾きの補正に関しては、上記第1の実施の
形態で説明済みである。
【0102】PD3の高さ調整は、LD2の発光中心か
ら所望の実装間隔で、PD3を高精度でボンディングす
る。ここで、銅ヒートシンク5bの下には、予め円筒状
のバンプ51が形成されている。
【0103】この後、LD2とPD3の高さのばらつき
を高精度に制御するために、バンプ実装されたPD3の
2箇所以上を同時に実装機22のボンディングツール2
2aで押圧することで、例えば±5μm程度の高精度で
追い込むことができる。
【0104】高さ制御は、例えばLD2の発光点及びP
D3の実装高さの各4箇所をレーザ変位計23で測定
し、これらLD2とPD3とのずれ量を検出しながら、
PD3の調整時と同様にボンディングツール22aで加
圧調整する。この場合、ボンディングツール22aは、
LD2の実装のときと同様に先端が1〜2mm角のステ
ンレスやモリブデン製の小型ツールでもよく、又PD3
のサイズと同等程度の大型ツールでもよい。
【0105】又、高さ制御は、LD2の発光点及びPD
3の実装高さをレーザ変位計23で測定し、そのずれ量
を検出した後、高さ調整機器で加圧調整する。ずれ量検
出と高さ調整は、リアルタイムで同時に実施してもよ
い。これを必要に応じてバンプ形成箇所に対応して繰り
返すことにより、精度を追い込むことができる。
【0106】
【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項1乃
至5によれば、半導体レーザとフォトダイオードとの高
い光学的位置合わせ精度を持った光ピックアップヘッド
を提供できる。
【0107】又、本発明の請求項2によれば、バンプを
加圧変形することで、半導体レーザとフォトダイオード
との高さ制御及び半導体レーザの回転方向のばらつきを
吸収でき、これら半導体レーザとフォトダイオードとの
光学的位置合わせが精度を高くできる光ピックアップヘ
ッドを提供できる。
【0108】又、本発明の請求項4によれば、半導体レ
ーザのベアチップよりも形状を大きくした補助マウント
部材の各辺端をそれぞれ加圧変形するので、作業性、信
頼性が向上できる光ピックアップヘッドを提供できる。
【0109】又、本発明の請求項5によれば、半導体レ
ーザの後方から出力されたレーザビームの光路を変更し
て後方モニタフォトダイオードに導く光路変更機能付き
ヒートシンクに接合したので、後方モニタ用フォトダイ
オードを配線基板上に平面実装することができ、ワイヤ
ボンディングの作業性を飛躍的に向上できる光ピックア
ップヘッドを提供できる。
【0110】又、本発明の請求項6乃至11によれば、
半導体レーザとフォトダイオードとの光学的位置合わせ
を高精度にして製造できる光ピックアップヘッドの製造
方法を提供できる。
【0111】又、本発明の請求項12乃至13によれ
ば、半導体レーザとフォトダイオードとの光学的位置合
わせを高精度にして製造できる光ピックアップヘッドの
製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる光ピックアップヘッドの第1の
実施の形態を示す構成図。
【図2】光ピックアップヘッドの製造装置の構成図。
【図3】加圧変形による位置合わせフローチャートを示
す図。
【図4】加圧変形による位置合わせ手順を示す図。
【図5】金ボールバンプでの高さ制御のための高さ変動
の実験結果を示す図。
【図6】半田ボールバンプでの高さ制御のための高さ変
動の実験結果を示す図。
【図7】本発明に係わる光ピックアップヘッドの第2の
実施の形態を示す構成図。
【図8】本発明に係わる光ピックアップヘッドの第3の
実施の形態を示す構成図。
【図9】同光ピックアップヘッドの製造手順を示す図。
【図10】光ピックアップヘッド製造の変形例を示す
図。
【図11】従来の光ピックアップヘッドの構成図。
【符号の説明】
1…配線基板、 2…半導体レーザ(LD)、 3…フォトダイオード(PD)、 4…後方モニタ用フォトダイオード(リアPD)、 10,31,43…バンプ、 21…バンプ形成機、 22…実装機、 23…レーザ変位計、 24…加圧機、 20a…ずれ量検出部、 20b…ずれ量調整部、 30,42…補助マウント部材、 40…光路変更機能付きヒートシンク、 41…光路変更機構。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザと、この半導体レーザから
    出力されてディスクで反射したレーザビームを受光する
    フォトダイオードとを基板上に実装した光ピックアップ
    ヘッドにおいて、 前記半導体レーザ又は前記フォトダイオードのうち少な
    くとも一方を各別に高さ調整自在な複数のバンプを介在
    させて前記基板上に実装したことを特徴とする光ピック
    アップヘッド。
  2. 【請求項2】 前記バンプは、金属材料又は有機樹脂に
    よりボール形状に形成されたことを特徴とする請求項1
    記載の光ピックアップヘッド。
  3. 【請求項3】 前記フォトダイオードは、前記基板に設
    けられた放熱部材上に前記バンプを介在させて実装され
    たことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップヘッ
    ド。
  4. 【請求項4】 前記フォトダイオードを補助マウント上
    に設け、この補助マウントを前記バンプを介在させて前
    記基板上に実装したことを特徴とする請求項1記載の光
    ピックアップヘッド。
  5. 【請求項5】 前記半導体レーザは、前記基板上の放熱
    部材上に実装され、かつこの放熱部材には、前記半導体
    レーザから出力されたレーザビームの光路変更機構が形
    成されたことを特徴とする請求項1記載の光ピックアッ
    プヘッド。
  6. 【請求項6】 半導体レーザと、この半導体レーザから
    出力されディスクで反射したレーザビームを受光するフ
    ォトダイオードとを基板上に実装した光ピックアップヘ
    ッドの製造方法において、 前記半導体レーザ又は前記フォトダイオードのうち少な
    くとも一方を前記基板上に実装する第1の工程と、 前記基板上に各別に高さ調整自在なバンプを形成する第
    2の工程と、 前記フォトダイオード又は前記半導体レーザのうちいず
    れか一方を前記バンプに対して熱圧着により接合する第
    3の工程と、 前記フォトダイオード又は前記半導体レーザのうちいず
    れか一方から前記各バンプを加圧変形して前記半導体レ
    ーザと前記フォトダイオードとの高さを調整する第4の
    工程と、を有することを特徴とする光ピックアップヘッ
    ドの製造方法。
  7. 【請求項7】 半導体レーザと、この半導体レーザから
    出力されディスクで反射したレーザビームを受光するフ
    ォトダイオードとを基板上に実装した光ピックアップヘ
    ッドの製造方法において、 前記半導体レーザを前記基板上に実装する第1の工程
    と、 予め前記基板上に設けられた補助マウント部材上に各別
    に高さ調整自在な複数のバンプを形成する第2の工程
    と、 前記フォトダイオードを前記バンプに対して熱圧着によ
    り接合する第3の工程と、 前記フォトダイオードから前記各バンプを加圧変形して
    前記半導体レーザに対する前記フォトダイオードの高さ
    を調整する第4の工程と、を有することを特徴とする光
    ピックアップヘッドの製造方法。
  8. 【請求項8】 半導体レーザと、この半導体レーザから
    出力されディスクで反射したレーザビームを受光するフ
    ォトダイオードとを基板上に実装した光ピックアップヘ
    ッドの製造方法において、 前記半導体レーザを前記基板上に実装する第1の工程
    と、 補助マウント部材上に前記フォトダイオードを接合する
    第2の工程と、 前記基板上に各別に高さ調整自在な複数のバンプを形成
    する第3の工程と、 前記補助マウント部材を前記バンプに対して熱圧着によ
    り接合する第4の工程と、 前記補助マウント部材から前記各バンプを加圧変形して
    前記半導体レーザに対する前記フォトダイオードの高さ
    を調整する第5の工程と、を有することを特徴とする光
    ピックアップヘッドの製造方法。
  9. 【請求項9】 半導体レーザと、この半導体レーザから
    出力されディスクで反射したレーザビームを受光するフ
    ォトダイオードとを基板上に実装した光ピックアップヘ
    ッドの製造方法において、 前記半導体レーザをこの半導体レーザから出力されたレ
    ーザビームの光路変更機構が形成された放熱部材に対し
    て接合する第1の工程と、 この放熱部材を前記基板に実装する第2の工程と、 前記フォトダイオードを補助マウント部材に接合する第
    3の工程と、 前記基板上に各別に高さ調整自在な複数のバンプを形成
    する第4の工程と、 前記補助マウント部材を前記バンプに対して熱圧着によ
    り接合する第5の工程と、 前記補助マウント部材から前記各バンプを加圧変形して
    前記半導体レーザに対する前記フォトダイオードの高さ
    を調整する第6の工程と、を有することを特徴とする光
    ピックアップヘッドの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記基板上に複数個のバンプを形成す
    ることを特徴とする請求項6、7、8又は9記載の光ピ
    ックアップヘッドの製造方法。
  11. 【請求項11】 前記各バンプをそれぞれ加圧変形する
    ときの各加圧量を調整し、前記半導体レーザに対する前
    記フォトダイオードの平行度、又は前記半導体レーザの
    回転方向の傾きのずれに対する調整を行うことを特徴と
    する請求項6、7、8又は9記載の光ピックアップヘッ
    ドの製造方法。
  12. 【請求項12】 半導体レーザと、この半導体レーザか
    ら出力されてディスクで反射したレーザビームを受光す
    るフォトダイオードとを基板上に実装した光ピックアッ
    プヘッドの製造装置において、 前記基板上に各別に高さ調整自在な複数のバンプを形成
    するバンプ形成手段と、 前記半導体レーザ又は前記フォトダイオードの少なくと
    もいずれか一方を前記バンプ上に接合するとともに他方
    を前記基板上に接合する実装手段と、 前記バンプを介して前記基板上に実装された前記半導体
    レーザ又は前記フォトダイオードのずれ量を検出するず
    れ量検出手段と、 前記バンプを介して前記基板上に実装された前記半導体
    レーザ又は前記フォトダイオードを前記ずれ量検出手段
    により検出された高さ方向のずれ量に基づいて加圧し、
    前記半導体レーザ又は前記フォトダイオードの平行度及
    び回転方向の傾きのずれを調整する調整手段と、を具備
    したことを特徴とする光ピックアップヘッドの製造装
    置。
  13. 【請求項13】 前記ずれ量検出手段は、前記半導体レ
    ーザ又は前記フォトダイオードの各上端面の高さ位置を
    測定し、これら高さ位置に基づいて前記半導体レーザ又
    は前記フォトダイオードの平行度及び回転方向の傾きの
    ずれ量を求める機能を有することを特徴とする請求項1
    2記載の光ピックアップヘッドの製造装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2500757A1 (en) 2011-03-18 2012-09-19 Citizen Holdings Co., Ltd. Method of manufacturing optical module
JP2012256946A (ja) * 2012-09-28 2012-12-27 Nec Corp 光デバイスとその製造方法

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