JPS6142925A - ダイボンデイング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、たとえば半導体レーザの製造工程において
、その半導体レーザのチップとステムとを位置決めした
のち結合するダイボンディング装置に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 最近、コンパクトディスクプレーヤ用、光情報処１！ａ
ｌｌＩＩ用として半導体レーザが多く導入されて０る。

この半導体レーザは、落８図に示すようにリードト・・
を有するステム２に半導体レーザのチップ３が取付けら
、れている。そして、このチップ−３は前記ステム２に
嵌着されるキャップ（図示しない）によって包容されて
いる。

この種の半導体レーザの製造工程においては、ステム２
に対してチップ３を結合する場合には、従来ダイボンデ
ィング装置によって行われているが、そのステム２に対
してチップ３をマウントする場合に高精度のマウントが
要求されている。すなわち、一般にステム２に対してそ
の端面よりチップ３は数μ突出して結合されるが゛、こ
のチップ３は励起時に約２００”　ＣＩ、″加熱される
ために、その突出ｍが大きいと熱伝導が少ないために耐
久性が落ちる。また、逆に突出量が少ないと光が遮断さ
れるという不都合がある。そこで、従来においては、Ｘ
Ｙθテーブル４に支持されたマウントベース５に前記ス
テム２を載置し、チップ３を真空吸着した状態で前記ス
テム２上に供給し、ステム２に対してチップ３を離間し
た状態で両者の位置合せを行なう。この場合、顕微鏡を
用い作業者がステム２とチップ３との相対位置を目視に
よって監視し、前記ＸＹθテーブル４を制御して位置決
めしたのち前記チップ３をステム２をボンディングして
いた。

しかしながら、前述したボンディングの前工程として前
記ステム２をマウントベース５の所定位置に正確に位置
決めする必要があるが、従来においては作業者の手作業
によって行なっている。また、チップ３とステム２との
位置決めも顕微鏡を用い作業者が目視で監視しながら位
置決めしているため、精度に限度があり、また作業者に
よってバラツキがある。したがって、半導体レーザの品
質にもバラツキができるとともに、作業性が悪く大曇生
産には適していない。

〔発明の目的〕

この発明は、前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、ステムの位置決めおよびチップに
対するステムの位置決めが高１１度にしかも自動的に行
なうことができるとともに、サイクルタイムを短縮する
ことができるダイボンディング装置を提供しようとする
ものである。

〔発明の概要〕

この発明は、前記目的を達成するために、位置決め機構
によってマウントベースの載置部に対するステムの位置
決めを行なうとともに、チップを前記ステムの上面と離
間した状態にチップを保持した状態で、チップとステム
との相対位置を位置測定装置によって測定し、この測定
信号に基づいてチップに対してステムを所定位置に位置
決めし、位置合せ後に・チップ保持具を下降させて前記
チップをステム上に載置してボンディングすることにあ
る。

〔発明の実施例〕

以下、この発明を図面に示す一実施例に基づいて説明す
る。

第１図ないし第３図は、半導体レーザのダイボンディン
グ装置を示すもので、１１は位置補正機構としてのＹθ
チー゛プルであり、θは上段に位置し、ボンディング位
置の中心に回転制御が可能なように設けられている。こ
のＹθテーブル１１の上面のマウントベース１２にはヒ
ータ（図示しない）が内蔵され、このヒータはヒータ制
御装＠１３によって温度コントロールされるようになっ
ている。前記マウントベース１２には前記ステム２を位
置決め載置する載置部１４が凹部によって形成されてい
る。そして、このｖ、ｅ１部１４の側面、下面および背
面にはそれぞれＸＹｚの３方向の基準面１４ａ、１４ｂ
、１４ｃが設けられている。

また、この基準面１４Ｃに対向する部分には位置決め機
構を構成するブツシュロッド１５が進退自在に設けられ
、このブツシュロッド１５はエヤシリング１６によって
駆動されるようになっている。

さらに、１７はステムクランパであり、これは前記ステ
ム２の切欠部２ａ１２ａに係合してステム２を供給する
ようになっている。一方、１８はＸＹθテーブルからな
る予備位置決めステージであって、この上面にはトレイ
１９が設けられている。

例えばステージ１８にトレイ１９の方形状収容溝が設け
られ、この溝の一辺にはトレイ１９の挿入を容易にする
如く開いた溝が設けられた構造で固定される。このトレ
イ１９には多数個のチップ３・・・を収容する例えば長
方形状の収容凹部が設けられ、この各凹部のそれぞれ半
導体チップ３が整列した状態で収容されている。そして
、このトレイ１９と前記載置部１４との間にはトレイ１
９内のチップ３を後述するコンピュータ２９によって制
御され、前記載置部１４にピックアップ搬送供給するチ
ップ供給機構２０が設けられている。このチップ供給機
構２０について説明すると、２１はガイドレールであり
、このガイドレール２１には搬送部材２２が往復運動自
在に支持されている。

この搬送部材２２には上下動ｍ　ｔＭ　２３を介してチ
ップ保持具２４が取付けられ、このチップ保持具２４に
はバキュームピン２５が設けられている。

そして、このバキュームピン２５によって前記トレイ１
９内のチップ３を真空吸着して前記マウントベース１２
の載置部１４に供給するように構成されている。また、
前記マウントベース１２の近傍にはステム２とチップ３
との結合部に冷却用ガスを吹付けるノズル４１が設けら
れている。

また、前記Ｙθテーブル１１の側部に設けたＸＹテーブ
ル２６にはマウントベース１２に対向して例えば光切断
法に基づく位ＷＩＩｌ定装置２７が設置されている。そ
して、前記バキュームピン２５によって吸着されたチッ
プ３と載置部１４に載置されたステム２の相対位置を光
学的に測定し、その測定信号に基づいて前記Ｙθテーブ
ル１１を制御してステム２とチップ３とを所定の位置に
位置決めするようになっている。

′　つぎに、前記Ｙθテーブル１１およびＸＹテーブル
２６の制御系について説明する。まず、−Ｙθテーブル
１１の各テーブルにはこれを駆動するモータ１１ａ、１
１ｂが設けられ、これら各モータ１１ａ、Ｉｌｂはドラ
イバ２８を介して制御１１［とじてのコンピュータ２９
に接続されている。また、ＸＹテーブル２６の各テーブ
ルにはこれを駆動するモータ２６ａ、２６ｂが設けられ
、これらモータ２５ａ、２６ｋ）はドライバ３０を介し
て前記コンピュータ２９に接続されている。ざらに、前
記位置測定装置２７は第４図乃至第６図で示すように構
成されている。例えば、３１は光源で、この光源３１か
らの光を集光レンズ３２を介してスリット３３に通して
リボン状のスリット光とする。このスリット光を前記ス
テム２とチップ３に照射し、投射部位Ａ、Ｂの光学像を
レンズ３４により焦点板３５に結像させると、第５図に
示すように２本の映像ａ、ｂが離開して見える。これは
第６図に示すように、このずれ量Δｄはステム２とチッ
プ３の相対的位置ずれ鳳Δｔに比例するので、映像Ａ１
Ｂのずれ量Δｄから相対的位置ずれ量Δｔは求まる。こ
のように、光切断法を用いれば、ステム２とチップ３と
の相対位置（Ｙ方向）を測定できる。ステム２とチップ
３とのθ方向の゛傾きは、光切断法による測定を２か所
以上行なうこと、により３角法で求められる。また、前
記映像ａ、ｂをＩＴＶカメラ３７によってｍ像し、この
像は電気信号としてＡ／Ｄ変換器３８、フレームメモリ
３９およびインターフェイス４ｏを介して前記コンピュ
ータ２９に送られる。そして、このコンピュータ２９に
よって相対位置ずれｍΔｔが算出され、この制御信号に
もとづいて前記Ｙθテーブル１１が駆動されてΔｔの補
正が行われる。

すなわち、第７図に示すように、ＩＴＶカメラ画像の取
込みによってスリット光をＩＩＬ、このスリット光の位
ｔａ測定を行なう。そして、チップ３とステム３のスリ
ラミ光位ｉにより相対゛的位匝を計算する。ここで、前
２位置が設定値で有るか否かを判定し、ＹＥＳの場合に
はＥＮＤとなり、ＮＯの場合にはＹθテーブル１１のフ
ィードバックｍを求める。そして、Ｙθテーブル１１を
駆°動して再び前記操作を繰返し行なう。なお、この場
合、Ｘ方向の相対位置はマウント精度として許容値が大
きいので予備位置決めのみで特に補正は行なっていない
。しかしマウント精度が要求される場合には補正を行な
ってもちよい。

つぎに、前述のように構成されたダイボンディング装置
を用いて半導体レーザのチップ３をステム２に対してダ
イボンディングする方法について説明する。

まず、ステムクランパ１７によってクランプされたステ
ム２はマウントベース１２の載置部１４に載置される。

載置部１４にステム２が載置されると、基準面１４ａ、
１４ｂによってｘ、ｚ方向の位置決めができ、ステムク
ランパ１７は一旦、開となりブツシュロッド１５がエヤ
シリンダ１６によって前進する。したがって、ステム２
はＹ方向の基準面１４Ｇに押付けられ、載置部１４の所
定位置に位置決めされる。一方、このときマウントベー
ス１２はヒータによっである程度加熱されているため、
ステム２は加熱され、チップ取付は部の表面の溶融剤た
とえばインジュウムは溶融される。この状態で、前記予
備位置決めステージ１８のトレイ１９に収容されたチッ
プ３・・・はチップ供給懇構２０のチップ保持具２４に
設けたバキュームビン２５によって１個づつ真空吸着さ
れる。

そして、このチップ保持具２４はガイドレール２１に沿
って搬送され、バキュームビン２５に吸着されたチップ
３がマロン１〜ベース１２上のステム２に対向すると停
止する。つぎに、コンピュータ２９からの制御信号によ
って上下動機構２３が作動しチップ保持具２４が下降し
、チップ３がステム２の上面と僅かに離間した状態で保
持される。

ここで、位置測定装置２７による前述した光切断法によ
ってステム２とチップ３とをマウント時に要求される位
置になるように自動的に位置合せを行なう。このように
してステム２とチップ３とを所定位首に位置決めしたの
ち、前記上下動機構２３によってチップ保持具２４を下
降させると、バキュームビン２５に吸着されたチップ３
はステム２に載置される。このとき、ステム２の表面の
インジュウムは溶融されているためチップ３はステム２
上に融着される。この状態で、一定時間保持したのち、
ヒータ制御装置１３によりヒータをオフにし、冷却用ガ
スをノズル４１から噴出し、ステム２とチップ３との結
合部へ吹付けると、溶融状態のインジュウムは冷却固化
されてボンディングが完了する。

〔発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、マウントベー
スの載置部に対するステムの供給位置決めおよびチップ
に対するステムの位置決めが高精度にしかも自動的に行
なうことができる。したがって、作業能率の向上と品質
の向上を図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すダイボンディング装
置の概略的正面図、第２図は同じく平面図、第３図は同
じくステムとチップとの関係を示す斜視図、第４図乃至
第６図は同じく位置測定装置の作用説明図、第７図は位
置測定方法のフローチャート図、第８図は一般的な半導
体レーザを示す側面図である。 ２・・・ステム、３・・・チップ、１１・・・Ｙθテー
ブル、１２・・・マウントベース、１４・・・載置部、
１５・・・ブツシュロッド（位置決め機構）、２０・・
・チップ供給機構、２３・・・上下動機構、２７・・・
位置測定装置、２つ・・・コンピュータ（制御装置）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステムを載置する載置部を有したマウントベースと、こ
   のマウントベースにステムを供給し前記載置部の所定位
   置に位置決めする位置決め機構と、予備位置決めされた
   チップをチップ保持具によって吸着し前記ステム上に供
   給するとともにステムの上面と離間した状態にチップを
   保持するチップ供給機構と、前記チップとステムを離間
   した状態でチップとステムとの相対位置を測定する位置
   測定装置と、この位置測定装置によって測定された測定
   信号に基づいて前記マウントベースを微動させチップと
   ステムとの相対位置を調整する制御装置と、前記チップ
   供給機構に設けられチップ保持具を下降させてチップを
   前記ステム上に載置する上下動機構とを具備したことを
   特徴とするダイボンディング装置。