JPS62198185A - レ−ザダイオ−ドチツプの位置調整装置 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、レーザダイオードチップ（以下、チップと
略称する）の位置調整装置に関し、詳しくは、レーザダ
イオードの製造工程においてチップがステム（基台）上
の所定位置へ効率的に固着されうるように自動的にチッ
プの位置合わせをし、その発光面の位置を高精度に保持
しうるとともに、作業性を大幅に向上し、レーザダイオ
ードの大量生産化を可能にするものに関する。

【従来の技術およびその問題点】

コンパクト・ディスク・プレーヤあるいは光デイスクメ
モリ装置のビックアンプに光源として深川されるレーザ
ダイオードは、レーザダイオードチップを高精度に保持
するために密封パッケージが施されている。そのレーザ
パッケージは、第６図に示すように、円板状基部ｌと、
その中央部に立てられたボスト２とを備え、かつ高精度
に加工されたステム３と、上記ポストのチップボンディ
ング部４にへき開面５ａ、５ｂがそれぞれ上下方向を向
くようにボンディングされたチップ５を備え、これらポ
スト２ないしチップ５を、上面に硝子型などの透孔窓６
をもつ円筒状ケース７で覆ったものである。上記チップ
５は、その放熱と取扱勝手を良好とするため、予めサブ
マウントチップ８上に接着されているのが通常である。 またパッケージの内部は、不活性ガスが封入されている
。 さらに、温度変化に敏感なレーザダイオードの出力を一
定に保つため、上記チップ５の上下のへき開面５ａ、５
ｂのうちの下側へき開面５ｂから出たレーザ光の出力を
駆動回路のバイアス電流にフィードバンクするためのモ
ニタ受光素子９が、上記ステム３の円板状基部１に形成
された台座ｌａに固定されている。そして上記チップ５
の上側のへき開面（すなわち上記透孔窓６へ向くべき開
面）５ａからのレーザ光は、上記円筒状ケース７の透孔
窓６から外部に向かって照射されてレーザビックアンプ
などの光源として利用される。 一方、上記のレーザダイオードについては、近年の情報
記録の高密度化などにより、よりいっそう高い精度をも
つものが要求されるようになっている。しかも、光通信
技術の普及により、その需要は増加の一途をたどり、大
量生産化が益々必要となってきている。これらの要求を
充たすためには、上記チップ５の発光面の位置が高精度
に保持されたレーザダイオードを効率的に生産しなけれ
ばならない、それには、上記チップ５がこれを支持する
ステム３の所定位置に正確、かつ効率的にボンディング
されることが必要となる。つまり、レーザ発光点の位置
が適正なものとなるように上記チップ５をステム３上に
固定しなければならない、゛そのため、ボンディング時
におけるチップ５の位置調整は、レーザダイオードの製
造工程において重要なものとなっている。 ところで、従来例における位置調整は、作業者が実体顕
微鏡を覗きながら手作業でステム上のボスト端面に対し
てチップのへき開面（発光面）が平行となるように調整
することにより行われてぃた。しかし、これは作業者の
目視による位置合わせ作業となっているため、その調整
精度は作業者の技量や注意力などに大きく依存するもの
となっており、個人差による精度のばらつきが生じると
いう不具合があるうえ、効率が悪い、しかも、上記レー
ザダイオードは、各部品が形状的に微小なものであるこ
とから、加工精度を高く保持することにおいて限界があ
るため、第７図に示すようにそのチップボンディング用
ボスト２自体がステム３上における所定位置に正確に立
てられずその軸心２ａがステム３の軸心３ａに対してδ
Ｘの量だけずれたり、あるいはその長手方向寸法Ｂが所
定長さしに比べδ２の量だけ短い場合がある。そうなる
と、これらの不都合をのりこえてレーザ発光点の位置精
度を高めるには、チップ自体の位置精度をよりいっそう
高めることが必要となってくる。 しかしながら、上記従来例における手作業による位置調
整では、チップ自体の位置精度のさらなる向上はとうて
い期待できない。 そこで、それらの問題点を解決するために、たとえば実
開昭６０−１３３６３３号公報に開示されているような
光学的装置が提供されている。この装置を用いた作業は
、へき開によって側面が鏡面をなして分割されたチップ
を真空吸着コレットにより保持し、上記チップ鏡面にビ
ームスプリッタおよび光源を介してレーザ光を照射し、
上記ビームスプリフタに直接入射しこれにより方向づけ
られた分割光、および、上記ビームスプリフタを介して
上記チップ鏡面に照射され、かつこれにより反射された
光をＣＯＤなどからなるセンサで受けさせ、上記再入射
光の位置関係からチップのレーザ発光面のずれを検知し
、制御回路などを介して上記コレットを移動させること
により行われている。 しかし、上述したような装置を用いた位置調整において
は、光源としてレーザ光を用いているため、センサ側に
入射されるチップへき開面からの反射光、および、ビー
ムスプリフタからの分割光は、へき開面の大きさより小
さないわゆるスポット状となっている。そのため上記チ
ップが光軸に対して水平方向あるいは垂直方向にずれて
いても、レーザ光がチップへき開面に照射されうるかぎ
り、その反射光は同じ角度をもって反射される。したが
ってこの場合、ボンディング面と直交する軸回りの回転
ずれは検知できるが、ボンディング面に沿う方向、およ
び、ボンディング面と直交する方向のずれは検知できな
い、したがって、位置調整を完全に行うことができず、
各製品毎に精度のばらつきが生じ、チップ発光面におけ
る位置精度を一定に保持できないという問題がある。 この発明は、以上のような事情のもとで考え出されたも
ので、レーザダイオードの製造工程においてチップがス
テム上の所定位置へ正確、かつ効率的に固着されうるよ
うに自動的にチップの位置合わせをしてその発光面の位
置を高精度、かつ一定に保持し、その作業性を大幅に向
上しうるとともに、レーザダイオードの大量生産化を可
能にし、上記従来例における問題を一挙に解決しうる、
レーザダイオードチップの位置調整装置を提供すること
をその課題としている。

【問題を解決するための手段】

上記の問題を解決するため、この発明では、次の技術的
手段を採用した。 すなわち、この発明にかかるレーザダイオードチップの
位ｒ！を調整装置は、制御装置によって制御され、絶対
的な位置が決められたステム上の所定の位置にレーザダ
イオードチップを搬送し、かつステム上のチップの位置
および姿勢を調整できるコレットと、 上記ステムの前方における予定のレーザ光軸上に配置さ
れ、かつ上記ステム上に載置されるチップのへき開面に
焦点を合わされた光学的撮像装置と、 上記光学的撮像装置の軸心と一致した光軸をもって上記
チップのへき開面に光を照射する照明手段と、 上記光学的撮像装置に上記照明手段からの光の反射によ
って輝度が上げられた上記チップのへき開面が結像する
ように上記コレットを制御する制御装置と、 を備えている。

【作用】

従来例においては、チップへき開面にレーザ光を照射し
て、その反射光がレーザ光の光軸に一致するようにチッ
プの位置を調整するようになりでいる。つまり、従来例
においてセンサ側に受光されるのは、チップへき開面か
らのスポット的な反射光である。したがって、へき開面
がボンディング面と直交する軸回りの回転ずれをおこし
ている場合にはそのずれを検知することができるが、他
方、上記へき開面がボンディング面に沿う方向、および
、ボンディング面に直交する方向にずれている場合には
、チップがそのへき開面に上記レーザ光が照射されうる
範囲に置かれているかぎり、そのへき開面の上記ボンデ
ィング面に沿う方向あるいはボンディング面に直交する
方向における一部分からの反射光は同じ角度でもってセ
ンサ側に受光される。そのため、その反射光は同一の点
として捉えられ、そのずれは検知できないこととな一方
、この発明にかかる装置においては、ステムの前方にお
ける予定のレーザ光軸上に配置され、かつ上記ステム上
に載置されるチップのへき開面に焦点を合わされた光学
的撮像装置の軸心と一致した光軸をもって光を照射する
照明手段により、チップへき開面に光を照射し、上記光
学的撮像装置に照明手段によって輝度を上げられたチッ
プのへき開面が結像するように制御装置により上記コレ
ットを制御している。すなわち、この発明にかかる装置
においては、チップへき開面全体に光を照射した時の反
射光による光学的撮像装置への結像状態を観察すること
により、チップ位置を検知し、かつ調整するものとなっ
ている。したがって、チップのボンディング面に対して
直交する軸回りにおけるずれはもち゛ろん、ボンディン
グ面に沿う方向、および、ボンディング面と直交する方
向におけるずれも容易に検知できる。しかも、コレット
は制御装置によって上記光学的装置側に正規のへき開面
像が写るように動かされるので、チップのずれが正確、
かつ効率的に修正されることとな

【効果】

以上のように、この発明にかかる装置によると、チップ
へき開面のステム側基準端面に対するずれが自動的に検
知され、かつそれが修正されるので、チップをステム上
の所定位置へ正確、かつ効率的に固着することが可能と
なる。 また、チップのボンディング面に対して直交する軸回り
におけるずれだけでなく、ボンディング面に沿う方向あ
るいはボンディング面に直交する方向におけるずれも容
易に検知できるので、その発光面の位置を高精度、かつ
一定に保持しうる。 さらに、位置調整は自動的に行われるため、その作業性
を大幅に向上しうるとともに、レーザダイオードの大量
生産化を可能にしうる。 すなわち、上記従来例における手作業によるレーザダイ
オードチップの位置調整における精度のばらつきや作業
効率の低下、および、従来光学的装置を用いた作業にお
ける位置調整精度のばらつきなどの問題は、−挙に解決
される。

【実施例の説明】

以下、この発明の実施例を第１図ないし第５図を参照し
て具体的に説明する。 第１図および第２図に示すように、この例におけるレー
ザダイオードチップの位置調整装置１１ｆｌｌは、へき
開により鏡面状となっているチップへき開面５ａがステ
ム３上に立てられたポスト２の端面２ａに対して平行と
なるように、チップ５の位置を調整するものである。こ
の位ｉ！ｌ！整装置１１は、チップ搬送用コレント１２
と、このコレット１２を制御する制御装置１３と、ＣＣ
Ｄなどをもち、かつステム３の前方における予定のレー
ザ光軸５Ｃ上に配置される光学的撮像装置１４と、この
光学的撮像装置１４の軸心と一致した光軸１５ａをもっ
て上記チップ５のへき開面５ａに光を照射する照明手段
１５とを備えている。 そして上記コレット１２は、絶対的な位置が決められた
ステム３上の所定の位置に上記制御装置１３の駆動によ
りチップ５を保持して搬送し、かつステム３上のチップ
５の位置および姿勢を調整できるようになっている。ま
た上記制御装置１３は、上記光学的撮像装置１１４に上
記照明手段１５からの光の反射によって輝度が上げられ
た上記チップ３のへき開面５ａが結像するように上記コ
レット１２を制御するようになっている。さらに上記光
学的撮像装置１４は、上記ステム３上に載置されるチッ
プ５のへき開面５ａに焦点を合わされており、ＣＯＤな
どをもつ結像部１６と、上記照明手段１５からの光が上
記光学的撮像装置１１４の軸心と一致した光軸をもつよ
うにその光を屈折させるハーフミラ一部１７と、上記照
射光、および、上記チップへき開面５ａからの反射光が
それぞれ入射される対物レンズ部１８とを備えている。 上記の構成において、その動作を第１図ないし第５図に
より詳説する。 第１図に示すように、照明手段１５によりチ。 プへき開面５ａに光を照射する。このとき、上記光学的
撮像装置１４は、上記へき開面５ａに焦点を合わされて
いるため、チップ５が所定ボンディング位置にある時に
は、第２図に示すように上記へき開面５ａからの反射光
は上記光学的撮像装置１４の対物レンズ部１８に上記へ
き開面５ａへの入射光と同じ角度をもってはいってくる
ため、第３図に示すように上記光学的撮像装置１４の画
面上に上記へき開面５ａに対応した形状の像５ｄが写し
出される。 そして、上記へき開面５ａからの反射光が上記光学的撮
像装置１４の対物レンズ部１８へ入射される範囲におい
てチップ５がボンディング面２ｂに対して直交する軸回
りにずれている場合には、第４図に示すように上記光学
的撮像装置１４の画面上の像５ｄが写し出される。なお
、この像５ｄは、第４図に示すようにＸ軸方向に若干短
くなる。 したがって、この像５ｄのＸ方向の長さが最大となるよ
うに上記制御装置１３を介してコレット１２を動かすこ
とにより、チップ５のへき開面５ａが予定のレーザ光軸
を正確に向くように調整される。さらに、第２図に仮想
線で示すように上記へき開面５ａからの反射光が上記光
学的撮像装置１４の対物レンズ部１８に入射されない範
囲まで上記チフプ５が同じく符合θで示す方向にずれて
いる時には、対物レンズ部１８に光が入射されないため
、上記光学的撮像装置１４の画面上には結像しない。こ
の場合にも、上記の場合と同じように、へき開面５ａか
らの反射光を対物レンズ部１８に入射させ、光学的撮像
装置ｆ１４にへき開面５ａの像５ｄが結像するように上
記コレット１２を制御することより、ボンディング面２
ｂと直交軸回りの千ツブ５の回転姿勢を正確に調整する
ことができる。 なおこのとき、たとえば予めチップ５が０．　５度ずれ
たら上記光学的撮像装置１４のレンズ部１８に反射光が
入射されないように設定しておけば、千ツブ５を０．５
度の精度範囲で調整することが可能となる。 さらに、チップ５がボンディング面２ｂに沿う方向、す
なわち、第１図において符合Ｘで示す方向にずれている
時には、第５図に示すように上記光学的撮像装置１４の
画面上の像５ｄはそのＸ軸方向にずれた状態であられれ
る。また、チップ５がボンディング面２ｂに直交する方
向、すなわち、第１図において符合Ｙで示す方向にずれ
ている時にも、上記光学的撮像装置１４の画面上におい
てＹ軸方向にずれた状態であられれるので、上記の場合
と同じように検知し、そのずれを調整できることとなる
。 以上のように、この例における位置調整装置１１による
と、チップへき開面５ａのステム側基準面２ａに対する
ずれが自動的に検知され、がっそれが修正されるので、
チップ５をステム３上の所定位置へ効率的に固着するこ
とが可能となる。 また、チップ５のボンディング面２ｂに対して直交する
軸回りにおけるずれだけでなく、上記ボンディング面２
ｂに沿う方向、およびこれに直交する方向におけるずれ
も検知し、かつ修正できるので、その発光面の位置を高
精度に保持しうる。 さらに、位１Ｚｌｉ整は自動的に行われるため、その作
業性を大幅に向上しうるとともに、レーザダイオードの
大量生産化が可能となる。 もちろん、この発明の範囲は上記実施例に限定されない
、たとえば、チップ５が光軸１５ａに対して第１図に符
合２で示す方向にずれているときは、第１図に示すよう
に光学的撮像装置１９をチップ５の下方側に設置してそ
の結像状態を観察することにより、容易にそのずれを検
知できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明第一実施例の斜視図、第２図は作用説
明図、第３図は正規の位置に置かれているチップのへき
開面の結像状態を示す図、第４図はボンディング面に対
して直交する軸回りにずれた位置に置かれているチップ
のへき開面の結像状態を示す図、第５図はボンディング
面に沿う方向にずれた位置に置かれているチップのへき
開面の結像状態を示す図、第６図はレーザパッケージの
斜視図、第７図はポストのステムに対するずれを示す図
である。 ３・・・ステム、５・・・レーザダイオードチップ、５
ａ・・・チップへき開面、５ｃ・・・レーザ光軸、１１
・・・レーザダイオードチップの位置調整装置、１２・
・・コレット、１３・・・制御装置、１４・・・光学的
撮像装置、１５・・・照明手段、１５ａ・・・（照明手
段側）光軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御装置によって制御され、絶対的な位置が決め
   られたステム上の所定の位置にレーザダイオードチップ
   （以下、単にチップという）を搬送し、かつステム上の
   チップの位置および姿勢を調整できるコレットと、 上記ステムの前方における予定のレーザ光軸上に配置さ
   れ、かつ上記ステム上に載置されるチップのへき開面に
   焦点を合わされた光学的撮像装置と、 上記光学的撮像装置の軸心と一致した光軸をもって上記
   チップのへき開面に光を照射する照明手段と、 上記光学的撮像装置に上記照明手段からの光の反射によ
   って輝度が上げられた上記チップのへき開面が結像する
   ように上記コレットを制御する制御装置と、 を備えることを特徴とする、レーザダイオードチップの
   位置調整装置。