KR20120075470A

KR20120075470A - 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 수동으로 정렬시키는 방법

Info

Publication number: KR20120075470A
Application number: KR1020127010096A
Authority: KR
Inventors: 벤카타 에이. 브하가바툴라; 사티쉬 씨. 차파랄라; 존 힘멜라이휘
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-07-06
Also published as: KR101795084B1; CN102804012B; WO2011035086A2; US20110069929A1; TWI510831B; JP5847718B2; TW201142398A; US8036508B2; WO2011035086A3; JP2013505486A; CN102804012A

Abstract

광-전자 구성요소 조립체(OECA)를 기판상에 정렬시키는 단계는 제 1 OECA 정렬면이 제 1 기판 정렬면으로부터 돌출하도록, 기판을 조립체 표면상에 위치시키는 단계와 상기 OECA를 기판에 위치시키는 단계를 포함한다. 기판과 OECA는 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면 쪽으로 전진이동하여, 상기 제 1 OECA 정렬면이 상기 접촉면과 접촉한 이후에 상기 제 1 기판 정렬면이 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면과 접촉한다. 기판상의 OECA를 제 1 기판 정렬면에 대해 정렬시키기 위하여, 제 1 OECA 정렬면이 접촉면과 접촉하고 기판이 상기 접촉면 쪽으로 계속 이동할 때, 상기 OECA는 상기 제 1 기판 정렬면에 대해 변위된다.

Description

광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 수동으로 정렬시키는 방법{methods for passively aligning opto-electronic component assemblies on substrates}

본 발명은 일반적으로 광 구성요소 조립체(OECA:Opto-electronic component assemblies)를 정렬시키는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키는 방법에 관한 것이다.

광-전자 구성요소 조립체는 소비자 및 산업전자에 다양한 유용성을 갖는다. 예를 들면, 가시 광선을 방사하는 반도체 레이저 다이오드가 센서, 고 밀도 광 저장 장치 및 투사 디스플레이에 사용될 수 있다. 더욱이, 고 파워의 반도체 레이저 다이오드가 재료 처리 용도, 환자 치료 시스템 및 자유 공간 통신 시스템(free space communication system)에 사용될 수 있다. 반도체 레이저 다이오드에 더하여, 이러한 장치는 또한 예를 들면, 렌즈, 도파관, 및/또는 다양한 여러 광-전자 구성요소와 같은 부가 광-전자 구성요소를 포함할 수 있으며, 이들 구성요소는 상기 구성요소가 통합된 상기 장치로부터 필요한 광 아웃풋을 만드는데 필요할 수 있다.

광-전자 구성요소 조립체는 전형적으로 서브-조립체를 형성하기 위해 금속 기판이나 또는 세라믹 기판에 부착되거나 납땜될 수 있다. 서브-조립체는 전기 패키지에 통합되며, 상기 전기 패키지에서 서브-조립체가 다른 서브-조립체 및 전기 패키지 자체와 정렬될 수 있다. 최종 장치의 적당한 작동성을 보장하기 위하여, 서브-조립체를 만들 때 광-전자 구성요소 조립체를 기판과 정렬시킬 필요가 있다. 필요한 정렬 정확도가 본 발명에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 여러 경우에 있어서 광-전자 구성요소 조립체와 기판 사이에 필요한 정렬의 정확도가 대략 수십 미크론인 한편, 다른 경우에 있어서 필요한 정렬 정확도는 1 미크론 이하일 수 있다.

따라서, 필요한 정렬 정확도를 달성하기 위하여 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 수동으로 정렬시키는 방법을 개량시킬 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 광-전자 구성요소 조립체(OECA)를 기판상에 정렬하는 방법은 제 1 OECA 정렬면이 제 1 기판 정렬면으로부터 돌출하도록 기판을 조립체 표면에 위치시키는 단계와 상기 OECA를 상기 기판상에 위치시키는 단계를 포함한다. 이후, 제 1 OECA 정렬면이 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면과 접촉한 이후에 제 1 기판 정렬면이 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면과 접촉하도록, 기판 및 OECA는 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면 쪽으로 전진이동될 수 있다. 기판상의 OECA를 제 1 기판 정렬면에 대해 정렬시키기 위하여, 제 1 OECA 정렬면이 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면과 접촉하고, 상기 기판이 접촉면 쪽으로 계속 이동할 때, 상기 OECA는 상기 제 1 기판 정렬면에 대해 변위된다. 제 1 기판 정렬면과 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면 사이의 접촉이 조립체 표면상의 기판의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉일 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 OECA 정렬면과 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면 사이의 접촉은 기판상의 광-전자 구성요소 조립체의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 광-전자 구성요소 조립체(OECA)를 기판상에 정렬하는 방법은 기판 정렬면이 조립체 정렬 기구의 접촉면과 접촉하도록 조립체 표면상에 기판을 위치시키는 단계와, 상기 OECA가 실질적으로 제 1 방향으로 정렬되도록 상기 기판상에 상기 OECA를 위치시키는 단계를 포함한다. 이후, OECA를 기판상에 제 2 방향으로 정렬시키기 위하여, 상기 OECA의 OECA 정렬면이 조립체 정렬 기구의 접촉면과 접촉할 때까지 상기 OECA는 상기 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 쪽으로 전진이동된다. 제 1 기판 정렬면과 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면 사이의 접촉은 조립체 표면상의 기판의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉이다. 이와 유사하게, 제 1 OECA 정렬면과 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면 사이의 접촉이 기판상의 OECA의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉일 수 있다.

본 발명의 부가적인 특징과 장점이 아래 기재된 상세한 설명에 설명되어 있고, 당업자라면 이러한 상세한 설명을 부분적으로 용이하게 파악하거나 또는 상세한 설명과 이어지는 청구범위, 뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함한 본 명세서에 기재된 실시예를 실시함으로써 알 수 있을 것이다.

상기 기재한 일반적인 설명과 아래 기재된 상세한 설명은 다양한 실시예를 나타내고 있고 청구항과 청구항의 특징들에 대한 전반적인 이해를 돕기 위한 것임을 알 수 있을 것이다. 첨부한 도면이 다양한 실시예의 이해를 더욱 돕기 위해 포함되어 있고, 본 명세서의 일부를 이루도록 통합되어 있다. 도면은 본 명세서에 기재된 다양한 실시예를 나타내고 있고, 실시예와 함께 청구범위의 원리와 작동이 설명된다.

도 1은 본 명세서에 기재되고 나타난 적어도 하나의 실시예에 따른 광-전자 구성요소와 기판을 포함한 광 패키지용 서브-조립체를 도시한 도면이고;
도 2는 본 명세서에 기재되고 나타난 적어도 하나의 실시예에 따라 기판과 광-전자 구성요소 조립체를 수동으로 정렬하기 위한 정렬 고정부를 나타낸 도면이고;
도 3a - 도 3c는 본 명세서에 기재되고 나타난 적어도 하나의 실시예에 따라 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키기 위해 도 2의 정렬 고정부를 사용하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 4는 본 명세서에 기재되고 나타난 적어도 하나의 실시예에 따라 광-전자 구성요소 조립체와 기판을 정렬시키기 전에, 기판, 광-전자 구성요소 조립체, 및 정렬 고정부의 상대 정위를 나타낸 도면이고;
도 5는 본 명세서에 기재되고 나타난 적어도 하나의 실시예에 따라 기판 및 광-전자 구성요소 조립체를 조립체 정렬 기구의 접촉면 쪽으로 전진이동하기 위한 정렬 고정부 및 위치 기구를 나타낸 도면이고;
도 6a는 광-전자 구성요소 조립체가 제 1 방향 및 제 2 방향으로 기판상에 정렬되는, 본 명세서에 기재되고 나타난 적어도 하나의 실시예에 따라 기판, 광-전자 구성요소 조립체, 제 1 조립체 정렬 기구 및 제 2 조립체 정렬 기구의 상대 정위를 나타낸 도면이고;
도 6b는 본 명세서에 기재되고 나타난 적어도 하나의 실시예에 따라 광-전자 구성요소 조립체를 기판상의 2개의 방향으로 정렬시키는데 사용되는 2개의 정렬 고정부를 나타낸 도면이며;
도 7은 본 명세서에 기재되고 나타난 적어도 하나의 실시예에 따라 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키기 위한 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1은 일반적으로 본 명세서에 기재된 방법에 따라 정렬된 광 패키지용 서브-조립체를 도시한 도면이다. 일반적으로 서브-조립체는 기판상에 위치된 광-전자 구성요소 조립체를 포함한다. 광-전자 구성요소 조립체는 기판을 조립체 표면상에 위치시킴으로써 그리고 상기 광-전자 구성요소 조립체를 상기 기판상에 배치시킴으로써 상기 기판과 정렬된다. 기판과 광-전자 구성요소 조립체가 제 1 조립체 정렬 기구와 접촉할 때까지 기판은 이후 조립체 표면을 따라서 제 1 조립체 정렬 기구 쪽으로 전진이동된다. 기판상의 광-전자 구성요소 조립체를 정렬하기 위한 방법의 다양한 실시예가 참조를 위해 상세하게 기재되어 있고, 이러한 실시예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능하다면, 동일한 부재번호가 도면에서 동일하거나 유사한 부품을 지시하는데 사용될 것이다.

도 1을 살펴보면, 광 패키지용 서브-조립체(100)가 개략적으로 도시되어 있다. 서브-조립체(100)는 일반적으로 기판(102) 및 광-전자 구성요소 조립체(OECA)(110)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, OECA(110)는 반도체 레이저 다이오드나 또는 이와 유사한 도파관 구조체와 같은 도파관 구조체를 포함한다. 예를 들면, OECA(110)는 1060nm 파장에서 간섭광의 아웃풋 빔을 방사하도록 작동가능한 DBR(Distributed Bragg reflector) 레이저를 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재된 여러 실시예에 있어서, OECA(110)는 포토닉(photonic) 크리스탈과 같은 파장 변환 장치를 포함한다. 예를 들면, OECA(110)는 PPLN(Periodically Poled Lithium Niobate) SHG(Second Harmonic Generator) 포토토닉 크리스탈을 포함하거나 또는 보다 고차의 조화 아웃풋 빔으로 변환하도록 작동가능한 유사 크리스탈을 포함할 수 있다. OECA(110)는 일반적으로 표면, 바람직하게는 이차원 표면과 적어도 2-점 접촉을 형성하도록 작동가능한 적어도 하나의 OECA 정렬면(112)을 포함한다. 도 1에 도시된 광-전자 특징의 실시예에 있어서, OECA 정렬면(112)은 인풋 면 또는 아웃풋 면과 같은 이차원면이다. 그러나, 여러 실시예에 있어서, OECA 정렬면(112)은 OECA(110)의 2개의 표면의 교차에 의해 형성된 엣지와 같은 엣지일 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

OECA(110)가 위치되고 일반적으로 정렬되는 기판(102)이 금속 재료로 구성되거나 또는 세라믹 재료로 구성된 플레이트를 포함한다. 본 명세서에 기재된 실시예에 있어서, 기판(102)은 스틸 합금으로 구성된다. 그러나, 여러 실시예에 있어서, 기판(102)은 상이한 합금, 세라믹 재료 또는 유기 재료로 구성될 수 있다. 이러한 실시예의 기판은 일반적으로 OECA(110)가 위치되는 이차원 상부면(104), 하부면(106), 및 상기 상부면(104)과 상기 하부면(106) 사이에서 뻗어있는 복수의 면(107, 108, 109)을 포함한다. 기판(102)은 일반적으로 이차원 표면과 적어도 2-점 접촉을 형성할 수 있는 적어도 하나의 기판 정렬면(120)을 포함한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 기판(102)은 직사각형 플레이트이고, 기판 정렬면(120)은 상기 직사각형 플레이트의 한 면(예를 들면, 면(108))이므로 제 1 기판 정렬면(120)이 평면이다.

제 1 기판 정렬면(120)이 본 발명에서 평면으로 기재되어 있지만, 상기 제 1 기판 정렬면(120)이 여러 구성을 취할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 기판의 한 면으로부터 뻗어있고 상기 기판과 이차원 표면 사이의 선 접촉을 형성하기 위해 작동가능한 웨지나 또는 이와 유사한 돌출부를 구비하도록 상기 기판이 형성될 수 있다. 선택적으로, 제 1 기판 정렬면(120)은 기판(102)의 엣지일 수 있다.

기판(102)의 상부면(104)은 정렬 이후에 OECA(110)를 기판(102)에 용이하게 접합하기 위하여 접착 재료의 패드(122)를 포함한다. 예를 들면, 접착 재료는 기판(102) 및 OECA(110) 양자를 접착할 수 있는 폴리머 재료나 또는 솔더 재료를 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3a를 살펴보면, OECA(110)를 기판(102)과 정렬하기 위한 정렬 고정부(200)가 개략적으로 도시되어 있다. 정렬 고정부(200)는 일반적으로 고정부 몸체(206)에 배치된 제 1 조립체 정렬 기구(204)와 조립체 표면(202)을 포함한다. 본 명세서에 기재되고 나타난 실시예에 있어서, 고정부 몸체(206)는 알루미늄 합금으로부터 기계가공된다. 그러나, 고정부 몸체(206)가 다양한 여러 금속이나 합금으로부터 성형될 수 있거나, 또는 세라믹, 탄소 및/또는 유리를 포함한 여러 재료로부터 성형될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

조립체 표면(202)과 제 1 조립체 정렬 기구(204)는 일반적으로 평면이고, 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)이 조립체 표면(202)과 마주하도록 고정부 몸체(206)에 형성된 V-홈(203)의 마주한 면상의 고정부 몸체(206)의 길이(L)를 따라서 뻗어있다. 본 명세서에서 보다 상세하게 기재된 바와 같이, 접촉면(208)과 조립체 표면(202) 사이의 각도(α)의 범위는 대략 60° 내지 대략 120°이므로 OECA와 기판 사이의 소정의 정위를 달성한다. 도 2 및 도 3a의 정렬 고정부(200)는 또한 V-홈의 정점에서 고정부 몸체(206)에 형성되고 조립체 고정부의 길이(L)를 따라서 뻗어있는 반원형 릴리프 채널(210)을 포함한다. 릴리프 채널(210)에 의해 V-홈의 정점에서 기판이 제 1 조립체 정렬 기구와 용이하게 직접적으로 맞닿을 수 있다.

도 2에 도시된 정렬 고정부(200)의 실시예에 있어서, 조립체 표면(202)은 고정부 몸체(206)와 일체로 형성된다. 그러나, 다른 일 실시예에 있어서(도시 생략) 조립체 표면(202)은 접착제, 솔더링, 파스너 등으로 고정부 몸체(206)에 고정되게 부착되는 시트나 플레이트 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 조립체 표면(202)은 조립체 표면을 복수의 슬롯(214)으로 분리하는 복수의 디바이더(212)를 포함한다. 디바이더(212)는 조립체 표면(202)과 일체로 형성될 수 있거나, 또는, 선택적으로, 접착제, 솔더 또는 파스너로써 조립체 표면(202)에 고정되게 부착된 별도의 구성요소일 수 있다.

도 2에 도시된 실시예의 정렬 고정부(200)가 디바이더(212)에 의해 복수의 슬롯(214)으로 분리되는 조립체 표면(202)을 포함하는 한편, 다른 실시예(도시 생략)에 있어서 조립체 표면(202)은 디바이더를 포함하지 않을 수 있다(예를 들면, 조립체 표면은 정렬 길이부의 길이(L)를 따른 연속의 평면이다).

도 2 및 도 3a를 살펴보면, 일 실시예에 있어서 제 1 조립체 정렬 기구(204)는 V-홈(203)의 한 면에 위치된 유리 플레이트이다. 유리 플레이트는, OECA(110) 보다 특정하자면 상기 OECA를 기판에 부착하도록 사용된 접착 재료가, 상기 OECA를 기판에 정렬시키는 공정 동안에, 정렬 고정부(200)에 부착되는 것을 방지한다. 또한 유리 플레이트는 OECA를 기판상에 정렬시키기 위해 적당하게 평탄한 접촉 표면을 제공한다. 접촉면(208)은 임의의 원치않은 입자나 오염물 없이, 평탄하고 매끈한 것이 바람직하다. 표면 평탄도는 바람직하게는 25㎛ 이하, 보다 바람직하게는, 10㎛ 이하, 그리고 보다 바람직하게는, 1㎛ 이하일 수도 있다. 유리 플레이트는, 예를 들면, 진공원(216)이 고정부 몸체(206)에 형성된 진공 포트(218)를 통해 V-홈에 유체연통하게 연결된 상태에서, 상기 V-홈(203)에 수용된다. 진공이 진공 포트로부터 유인됨에 따라, 유리 플레이트가 V-홈(203)의 면에 유인된다. 선택적인 실시예(도시 생략)에 있어서, 유리 플레이트는 상기 유리 플레이트의 제거 및 교체를 용이하게 하는 하나 이상의 클립이나 파스터에 의해 V-홈에 제거가능하게 부착될 수 있다.

제 1 조립체 정렬 기구(204)가 유리 플레이트를 포함한 것으로 본 명세서에 기재되어 있으며, 제 1 조립체 정렬 기구가 세라믹 재료 및/또는 탄소로 형성된 플레이트를 선택적으로 포함할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 여러 실시예에 있어서, 정렬 고정부가 탄소 재료, 세라믹 재료 또는 유리로 형성될 때, 제 1 조립체 정렬 기구(204)는 정렬 고정부(200)에 일체로 형성될 수 있다.

도 3a를 살펴보면, 일 실시예에 있어서 정렬 고정부(200)는 고정부 몸체(206)에 고정되게 부착된 진동원(220)을 더 포함한다. 진동원(220)은 피에조-전기 재료로 구성된 초음파 트랜듀서를 포함하거나 진동 에너지를 정렬 고정부에 부여하는 유사한 원(source)을 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 실시예에 있어서, 진동원(220)은 조립체 표면(202)에 인접한 고정부 몸체(206)의 면(222)에 부착된다. 그러나, 여러 실시예에 있어서, 진동원은 고정부 몸체의 하부(226) 또는 제 1 조립체 정렬 기구에 인접한 고정부 몸체의 면(224)에 부착될 수 있다. 진동원(220)는 정렬 고정부를 진동시키기 위하여 OECA를 기판과 정렬시키는 공정 동안에 기동된다. 정렬 고정부를 진동시키는 것은 (i) 조립체 표면(202)을 따라서 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면(208) 쪽으로 전진이동함에 따라 기판과 조립체 표면(202) 사이의 마찰력을 극복하고; (ⅱ) 조립체 표면(202)과 접촉면(208) 사이에 적당한 2점 접촉을 제공하는데 도움이 된다.

도 3a는 고정부 몸체(206)에 고정 부착된 진동 에너지원을 포함한 정렬 고정부(200)를 도시하고 있는 한편, 선택적인 실시예(도시 생략)로서, 정렬 고정부는 정렬 공정 동안에 진동 플랫폼상에 배치될 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 진동 플랫폼은 조립체 표면(202)과 기판 사이의 마찰력을 극복하는데 도움이 되는 정렬 공정 동안에 진동 에너지를 정렬 고정부(200)에 부여하도록 사용될 수 있다.

도 3a - 도 3c 및 도 4를 살펴보면, 기판(102)상의 OECA(110)를 정렬 고정부(200)와 정렬시키는 방법의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 정렬 고정부(200)는 먼저 조립체 표면(202)이, 도 3a - 도 3c에 있어서, 도시된 좌표축의 x-y 평면에 평행하고 실질적으로 수평이도록 정위된다. 정렬 고정부(200)를 정위시키는 것은 좌표 시스템의 y-축선에 평행한 회전 축선(230)을 중심으로 정렬 고정부(200)를 회전시킴으로써 달성된다.

이후, 기판(102)은 조립체 표면상에 위치되어 상기 기판(102)의 하부면(도시 생략)이 조립체 표면(202)과 접촉하고 제 1 기판 정렬면(120)이 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)과 마주한다. 상기 기재한 바와 같이, 조립체 표면(202)이 복수의 슬롯으로 나뉘어질 때, 기판(102)은 상기 기재된 바와 같이 슬롯 중 하나의 슬롯에 위치될 수 있고 조립체 표면(202) 및 제 1 조립체 정렬 기구(204)와 관련해 정위된다. 일 실시예에 있어서, 기판(102)을 조립체 표면(202)에 위치시키는 것은 통상의 픽앤플레이스(pick-and-place) 기기와 같은 기계로 실행될 수 있다. 여러 실시예에 있어서 기판은 수동으로 위치될 수 있다.

이후, OECA(110)는 기판(102)의 상부면(104) 상에 위치되고, 보다 상세하게는, 상기 기판(102)의 상기 상부면(104)의 패드(122) 상에 위치된다. OECA(110)는 통상의 픽앤플레이스 기기 또는 기계로 기판(102) 상에 위치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, OECA(110)가 패드(122) 상에 위치되어 OECA 정렬면(112)이 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)을 마주하고 양(D)만큼 제 1 기판 정렬면(120)으로부터 돌출한다. 일 실시예에 있어서, 양(D)의 범위는 대략 20미크론 내지 대략 50미크론일 수 있다. 그러나, 접촉면(208)과 조립체 표면(202) 사이의 각도(α)로 결정됨에 따라 OECA 정렬면(120)과 OECA 정렬면(112)의 필요한 최종 상대 정위에 따라 변할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

OECA(110)가 기판(102) 상에 위치되면, 상기 기판(102) 및 상기 OECA(110)는 조립체 표면(202)을 따라 제 1 조립체 정렬 기구(204) 쪽으로 전진이동하여 제 1 기판 정렬면(120) 및 OECA 정렬면이 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)과 접촉한다.

일 실시예에 있어서, 기판(102) 및 OECA(110)는 중력에 의해 조립체 표면(202) 상에서 접촉면(208) 쪽으로 전진이동된다. 이러한 구성은 정렬 고정부(200)를 도 3b에 도시된 실시예에 있어서 반시계 방향으로 회전 축선(230)을 중심으로 회전시킴으로써 달성될 수 있다. 도 3b에 도시된 각도(β)를 통해 정렬 고정부를 회전시키는 것은 x-y 평면에 대한 조립체 표면의 경사 각도를 증가시키고, 이로서, 중력의 영향을 받으면서 기판(102) 및 OECA(110)를 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208) 쪽으로 전진이동할 수 있게 한다. 중력-조력식 기술을 사용하여 OECA 및 기판과 고정부의 최종 정위가 도 3c에 도시되어 있다. (i) 조립체 표면(202)상의 기판(102)의 중력-조력식 미끄러짐을 촉진시키는데; 및/또는 (ⅱ) 기판(102)을 접촉면(208)과 적당하게 정렬시키는데 도움이 되도록 진동원(220) 또는 외측 원(source)으로써 정렬 고정부(200)에 진동 에너지가 적용될 수 있다.

도 5를 살펴보면, 다른 일 실시예에 있어서, 기판(102) 및 OECA(110)는 조립체 표면(202)을 접촉면(208) 쪽으로 기계적으로 전진이동한다. 예를 들면, 기계적 전진이동 기구(250)는, 상기 기계적 전진이동 기구(250)가 기판(102)을 접촉면(208) 쪽으로 가압하도록, 기판(102)과 접촉할 수 있다. 기계적 전진이동 기구(250)는 구동 아암(254)과 연결된 접촉 헤드(252)를 포함할 수 있다. 구동 아암(254)은 기계식으로 작동되거나, 공압식으로 작동되거나, 또는 전자기계식으로 작동되고, x-방향으로 전진 및 후퇴하도록 작동하여, 접촉 헤드(152)를 기판(102)에 대해 가압하고, 상기 기판(102) 및 OECA(110)를 접촉면(208) 쪽으로 전진이동시킨다. 일 실시예에 있어서, 기판(102)이 상기 기재한 바와 같이 조립체 표면(202)과 기판(102) 사이의 마찰력을 극복하는데 도움이 되도록, 진동 에너지가 정렬 고정부(200)에 적용됨에 따라 상기 기판(102)이 전진이동될 수 있다. 정렬 고정부(200)가 진동 플랫폼상에 위치될 때나 그렇지 않으면 진동 에너지원과 연결될 때처럼, 진동 에너지는 진동원(220)이나 또는 외측원으로써 적용될 수 있다. 그러나, 기판(102) 및 OECA(110)가 기계적 전진이동 기구에 의해 조립체 표면(202)에 전진이동될 때, 상기 기계적 전진이동 기구에 의해 기판(202) 상에 가해진 외력이 기판(102)과 조립체 표면(202) 사이의 마찰력을 극복하는데 충분할 수 있으므로 진동 에너지를 선택적으로 적용할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

어느 한 실시예에 있어서, OECA 정렬면(112)은 상기 OECA 정렬면(112) 및 제 1 기판 정렬면(120)의 초기 상대 위치결정 때문에 상기 제 1 기판 정렬면(120)이 접촉면(208)과 접촉하기 전에 상기 접촉면(208)과 적어도 2점 접촉을 만든다. 그러나, OECA 정렬면(112)이 접촉면(208)과 접촉한 이후에, 기판(102)이 상기 접촉면(208) 쪽으로 계속 전진이동하여 OECA(110)를 상기 기판(102)에 대해, 보다 특정하자면, 제 1 기판 정렬면(120)에 대해 변위시킨다. 기판(102)은, 제 1 기판 정렬면(120)이 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)과 적어도 2점 접촉을 만들 때까지, 접촉면(208) 쪽으로 전진이동된다.

본 명세서에 기재된 바와 같이, OECA 정렬면(112) 및 제 1 기판 정렬면(120) 각각은 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)과 적어도 2점 접촉을 만든다. 적어도 2점 접촉은 OECA(110) 및 기판(102) 각각의 이동을 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)의 방향으로 제한한다. 더욱이, 또한 OECA(110) 및 기판(102) 각각과 접촉면(208) 사이의 점 접촉은 또한 조립체 표면(202)에 대한 상기 기판(102)의 회전을 제한하거나 또는 방지하고, 그리고 조립체 표면(202) 및 기판(102)에 대한 상기 OECA(110)의 회전을 제한하거나 또는 방지함을 알 수 있을 것이다. 따라서, OECA 정렬면(112)과 접촉면(208) 사이의 적어도 2점 접촉이 OECA(110)의 이동을 하나 이상의 자유도(즉, 접촉면의 방향으로의 측방향 이동 및 기판 및/또는 조립체 표면에 대한 회전 운동)로 기판상에서 제한하는 것을 알 수 있을 것이다. 이와 유사하게, 제 1 기판 정렬면(120)과 접촉면(208) 사이의 적어도 2개의 접촉점이 기판(102)의 이동(즉, 접촉면 방향으로의 측방향 이동 및 조립체 표면에 대한 회전 이동)을 하나 이상의 자유도로 조립체 표면상에서 제한함을 알 수 있을 것이다. 제어된 진동 에너지는 기판과 조립체 표면 사이의 마찰력/정지마찰력을 용이하게 극복할 수 있고, 조립체 정렬 기구와 OECA면 및 기판면의 재생가능한 정렬을 용이하게 한다.

OECA(110)와 기판(102) 사이의 상대 정렬은 제 1 정렬 조립체 기구(204)의 접촉면(208)과 조립체 표면(202) 사이의 각도(α)로 결정된다. 각도(α)가 90° 보다 더 클 때, OECA(110)는 정렬된 이후에 기판(102)의 제 1 기판 정렬면(120)으로부터 돌출한다(즉, OECA(110)가 기판(102)의 엣지로부터 돌출함). 그러나, 각도(α)가 90°이하일 때, OECA(110)는 정렬된 이후에 기판(102)의 제 1 기판 정렬면(120)으로부터 놓인다(즉, OECA(110)가 기판(102)의 엣지로부터 오프셋됨). 각도(α)가 90° 일 때, 제 1 기판 정렬면(120)과 OECA(110)는 정렬 고정부(200)의 조립체 표면(202)에 수직인 평면에서 정렬된다.

OECA(110)가 기판(102)과 정렬된 이후에, OECA(110)는 패드(122)를 형성하는 접착 재료로 기판(102)에 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, OECA(110)를 기판(102)에 용이하게 결합하기 위하여, 상기 OECA(110) 및 상기 기판(102)을 포함한 정렬 고정부(200)는 오븐에 위치될 수 있고 패드(122)의 접착 재료를 활성화시키는데 적당한 온도로 가열될 수 있다. 예를 들면, 접착 재료 솔더일 때, 오븐은 솔더를 재유동시키는데 적당한 온도까지 가열될 수 있다. 이와 유사하게, 접착 재료가 폴리머 재료인 경우에, 오븐이 OECA(110)를 기판에 접합하는 폴리머 재료를 경화하는데 적당한 온도로 가열될 수 있다. 접착 재료가 UV-경화가능한 수지인 다른 일 실시예에 있어서, 오븐은 OECA를 기판에 고정시키기 위하여 상기 UV-경화가능한 수지를 활성화시키고 경화하도록 사용될 수 있는 UV-경화 오븐일 수 있다.

상기 기재된 사항에 기초하여, 정렬 고정부(200)는 기판(102) 상의 OECA(110)를 적어도 하나의 방향으로 정렬시키도록 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 도 2에 도시된 정렬 고정부와 같이, 정렬 고정부(200)가 복수의 슬롯을 구비한 조립체 표면을 포함할 때, 기판 및 OECA를 포함한 복수의 서브-조립체는 정렬 고정부와 동시에 정렬될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 방법은 정렬된 서브-조립체의 대량 생산에 대해 적당하다는 것을 알 수 있을 것이다.

더욱이, 조립체 표면 및 제 1 조립체 정렬 기구가 단일의 정렬 고정부에 형성되거나 그렇지 않으면 수용되는 것으로 본 명세서에 기재되어 있지만, 본 명세서에 개시된 방법은 별도의 별개 부재인 제 1 조립체 정렬 기구 및 조립체 기판으로 실행될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 3a - 도 3c은 기판상의 OECA를 단일의 방향으로 정렬시키는 방법을 개략적으로 나타낸 한편, 동일한 기술이 OECA를 기판과 2개의 방향으로 정렬시키도록 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 6a 및 도 6b를 살펴보면, 기판(102) 상의 OECA(150)를 제 1 방향(예를 들면, x-방향) 및 제 2 방향(예를 들면, y-방향)으로 정렬시키는 일 실시예의 방법이 도시되어 있다. OECA(150)를 x-방향 및 y-방향으로 용이하게 위치시키기 위하여, 상기 OECA(150)는 제거가능한 위치결정 블럭(130)과 광-전자 구성요소(140)를 포함한다. 이러한 실시예에 있어서, 제 1 조립체 정렬 기구(204)는 OECA(150)를 x-방향으로 정렬시키도록 위치되고 제 2 조립체 정렬 기구(201)는 OECA(150)를 y-방향으로 정렬시키도록 위치된다. 따라서, 도 6a의 제 1 조립체 정렬 기구 및 제 2 조립체 정렬 기구가 서로 연직한다는 것을 알 수 있을 것이다.

위치결정 블럭(130)은 일반적으로 기판(102)의 상부면(104) 상의 패드(122)의 접착 재료에 부착되지 않는 재료로 구성될 수 있다. 이러한 구성은 광-전자 구성요소(140)가 기판(102)에 접착되어 버린 이후에 위치결정 블럭의 제거를 용이하게 한다. 따라서, 위치결정 블럭(130)은 유리, 세라믹, 탄소 또는 패드(122)의 접착 재료에 부착되지 않는 임의의 다른 재료로 만들어질 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예에 있어서 위치되어 있는 블럭은 유리이다. 위치결정 블럭은 또한 이러한 실시예에 있어서, 제 1 OECA 정렬면(113)인 위치결정 블럭 정렬면을 포함한다. 제 1 OECA 정렬면(113)은 이차원 표면과 적어도 2-점 접촉하는데 적당하다. 예를 들면, 도 6a에 도시된 위치결정 블럭(130)의 실시예에 있어서, 제 1 OECA 정렬면(113)은 실질적으로 평면이다. 위치결정 블럭(130)은 또한 제 1 OECA 정렬면(113) 반대쪽에서 위치결정 블럭에서 일반적으로 정위될 수 있는 제 2 정렬면, 블럭 정렬면(115)을 구비할 수 있다. 도 6a에 도시된 실시예에 있어서, 제 1 OECA 정렬면(113)은 블럭 정렬면(115)과 평행하지 않으므로 제 1 OECA 정렬면이 블럭 정렬면(115)에 대해 경사각을 갖는다.

위치결정 블럭은 기판의 표면상의 광 구성요소를 정렬시키는데 적당한 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 기재되고 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1 OECA 정렬면(113)은 블럭 정렬면(115)에 대해 경사각을 갖는다. 이러한 구성을 갖는 OECA 정렬면은 본 명세서에서 보다 상세하게 기재된 바와 같이 기판상의 광-전자 구성요소를 회전시킬 뿐만 아니라 기판의 엣지와 관련된 광전자 구성요소를 변위하도록 사용될 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 이러한 구성은, 예를 들면, 광-전자 구성요소가 경사진 끝 면을 갖는 기판상의 광-전자 구성요소(140)를 정렬시키도록 사용될 수 있다.

정렬 블럭이 사디리꼴이도록 경사 정렬면을 구비한 위치결정 블럭(130)이 기재되어 있는 한편, 상기 위치결정 블럭(130)이 기판상의 광-전자 구성요소(140)의 필요한 정렬을 달성하기 위한 임의의 여러 적당한 외형 또는 형상을 취할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 위치결정 블럭의 치수가 필요한 정렬을 달성하도록 특정하게 선택될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 일정 양만큼 제 1 기판 정렬면(320)으로부터 평행하고 오프셋된 광-전자 구성요소를 구비하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 위치결정 블럭(130)은 x-방향의 폭을 갖는 실질적인 정사각형이거나 직사각형일 수 있으며, 상기 폭은 제 1 기판 정렬면(320)으로부터의 필요한 오프셋 거리에 대응한다.

OECA(150)의 광-전자 구성요소(140)는 상기 기재된 바와 같은 도파관 구조체나 또는 광 크리스탈을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광-전자 구성요소(140)는 간섭광의 인풋 빔을 보다 고차의 조화(harmonic) 아웃풋 빔으로 변환하는데 적당한 PPLN SHG(Second Harmonic Generator) 포토닉 크리스탈이나 이와 유사한 크리스탈을 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 실시예에 있어서, 광-전자 구성요소는 경사진 끝 면을 구비하여, 이들 면 중 하나의 면이 이차원 표면과 적어도 2-점 접촉을 이루는데 적당한 제 2 OECA 정렬면(132)으로 사용될 수 있다. 도 6a에 도시된 광-전자 구성요소의 실시예에 있어서, 제 2 OECA 정렬면(132)은 인풋 면이나 또는 아웃풋 면과 같은 이차원면이다.

OECA(150)이 위치되고 정렬되는 기판(302)은 상기 기재된 바와 같이, 일반적으로 금속 재료나 또는 세라믹 재료로 구성된 플레이트를 포함한다. 기판은 일반적으로 OECA(150)가 위치되는 이차원 상부면(304) 및 조립체 표면(202)과 접촉하는 하부면(도시 생략)을 포함한다. 기판(102)은 일반적으로 제 1 기판 정렬면(320) 및 제 2 기판 정렬면(321)을 포함하고, 이들 정렬면은 이차원 표면과 적어도 2-점 접촉을 형성하도록 작동가능하다. 예를 들면, 도 6a에 도시된 실시예에 있어서, 기판(302)은 직사각형 플레이트이고 제 1 기판 정렬면(320)은 직사각형 플레이트의 한 면이고 제 2 기판 정렬면(321)은 제 1 면에 수직한 직사각형 플레이트의 제 2 면이므로 제 1 및 제 2 기판 정렬면(320, 321)은 평면이다. 기판(302)은 또한 상기 기재된 바와 같이 상부면(104) 상에 위치된 접착 재료의 패드(122)를 포함할 수 있다.

도 6a를 살펴보면, OECA(150)를 제 1 방향(즉, x-방향) 및 제 2 방향(즉, y-방향)으로 위치시키기 위하여, 기판(302)이 조립체 표면상에 먼저 위치되어, 제 1 기판 정렬면(320)이 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)에 마주하고 제 2 기판 정렬면(321)이 제 2 조립체 정렬 기구(201)의 접촉면(209)에 마주한다. 이러한 정위로 기판(302)을 위치시키는 것은 통상의 픽앤플레이스 기기를 사용하여 달성될 수 있다.

이후, 위치결정 블럭(130)은 제 1 OECA 정렬면(113)이 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)과 마주하고 제 1 기판 정렬면(320)으로부터 돌출하도록 기판(302)의 상부면(304)에 위치된다. 제 1 OECA 정렬면(113)은 상기 기재된 바와 같이, 제 1 기판 정렬면(120)으로부터 대략 20미크론 내지 대략 50미크론 만큼의 거리(D)로 돌출할 수 있다. 기판(302)의 경우에서처럼, 위치결정 블럭(130)은 통상의 픽앤플레이스 기기로써 기판(102) 상에 위치될 수 있다.

광-전자 구성요소(140)가 기판(102)의 상부면(304)에 위치되어, 상기 광-전자 구성요소(140)가 제 1 OECA 정렬면(113)에 마주한 위치결정 블럭(130)의 블럭 정렬면(115)과 맞닿는다. 따라서, 제 1 OECA 정렬면(113)이 위치결정 블럭의 마주한 면과 비평행할 때, 광-전자 구성요소(140)가 또한 제 1 OECA 정렬면(113)과 비-평행하고, 제 1 OECA 정렬면(113)이 위치결정 블럭(130)의 마주한 면과 평행할 때, 광-전자 구성요소(140)가 또한 제 1 OECA 정렬면(113)과 평행할 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 위치결정 블럭(130)은 치수(폭, X)를 갖는 후방면을 구비한다. 그리고 광-전자 구성요소(140)의 중심(예를 들면 광 크리스탈의 축선이나 또는 도파관 축선)이 제 1 정렬면(320)의 엣지로부터 소정의 거리로 또는 오프셋(Y)으로 위치된다. X 치수를 적당하게 선택함으로써, 거리(Y)가 기판(302)의 상부면(304) 상의 소정의 위치에 광-전자 구성요소(140)를 위치시킬 것이다. 광-전자 구성요소(140)가 또한 기판(302) 상에 위치되어, 제 2 OECA 정렬면(132)(즉, 광-전자 구성요소의 끝 면)이 제 2 조립체 정렬 기구(201)의 접촉면(209)과 마주하고 대략 20미크론 내지 대략 50미크론의 양(D)만큼 제 2 기판 정렬면(321)으로부터 돌출한다. 광-전자 구성요소(140)는, 광-전자 구성요소가 기판상에 정렬될 때, 상기 광-전자 구성요소가 패드(122) 상에 위치되도록, 기판(102)상에 일반적으로 위치된다. 광-전자 구성요소(140)의 위치결정이 상기 기재된 바와 같이 픽앤플레이스 기기로써 행해질 수 있다.

일단 광-전자 구성요소(140)가 기판(302) 상에 위치되면, 상기 기판(302)과 OECA(150)는 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208) 쪽으로(화살표 500으로 지시됨) 전진이동되어, 상기 OECA(150)를 본 실시예에 있어서, x-방향인 제 1 방향으로 기판(302)의 표면상에 정렬시킨다. 일 실시예에 있어서, 기판과 OECA(150)는 상기 기재한 바와 같이, 중력의 영향을 받는 상태에서 접촉면(208) 쪽으로 전진이동된다. 예를 들면, 기판(302)과 OECA(150)가 접촉면(208) 쪽으로 전진이동되기 위하여, 조립체 표면은 y-축선과 실질적으로 평행한 회전 축선을 중심으로 기울어져, 기판(302)이 상기 접촉면(208) 쪽으로 기울어지게 된다. 선택적으로, 기판(302) 및 OECA(150)가 상기 기재된 바와 같은 기계적 전진이동 기구(도시 생략)로써 접촉면(208) 쪽으로 전진이동될 수 있다. 어느 한 실시예에 있어서, 진동 에너지가 조립체 표면에 가해져 기판(302)과 조립체 표면 사이의 마찰력을 극복하는데 도움이 될 수 있다.

기판(302) 및 OECA(150)가 접촉면(208) 쪽으로 전진이동됨에 따라, 제 1 기판 정렬면(320)이 제 1 OECA 정렬면(113)과 제 1 기판 정렬면(320)의 초기 상대 위치 때문에 접촉면(208)과 접촉하기 전에, 상기 제 1 OECA 정렬면(113)은 접촉면(208)과 적어도 2점 접촉을 만든다. 그러나, 제 1 OECA 정렬면(113)이 접촉면(208)과 접촉한 이후에, 기판(302)이 접촉면(208) 쪽으로 계속 전진이동하여, OECA(150)를 기판(302)과 관련하여, 보다 특정하자면 제 1 기판 정렬면(320)과 관련하여 변위한다. 따라서, 위치결정 블럭(130) 및 광-전자 구성요소(140) 모두는 제 1 기판 정렬면(320)과 관련하여 x-방향으로 변위된다. 기판(302)은 제 1 기판 정렬면(320)이 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)과 적어도 2점 접촉할 때까지 상기 접촉면(208) 쪽으로 전진이동된다.

제 1 OECA 정렬면(113)이 도 6a에 도시된 바와 같이 접촉면(208)과 비-평행일 때, 상기 제 1 OECA 정렬면(113)을 접촉면(208)에 대해 전진이동시키는 것은 위치결정 블럭을 기판(302)의 상부면(304) 상에서 회전할 수 있게 하고, 이로서, 광-전자 구성요소(140)를 또한 상기 기판(302)의 상부면(304) 상에서 회전할 수 있게 한다. 이는 제 2 OECA 정렬면(132)이 제 2 기판 정렬면(321)과 평행하도록, 광-전자 구성요소(140)를 경사진 끝 면과 위치결정시키는데 특히 유용하다.

OECA(150)가 제 1 방향으로 위치된 이후에, 기판(302) 및 OECA(150)가 제 2 조립체 정렬 기구(201)의 접촉면(209) 쪽으로 전진이동하여(화살표 502로 지시), 상기 OECA(150)를 본 실시예에서, y-방향인 제 2 방향으로 기판(302)의 표면상에 정렬시킨다. 기판(302) 및 OECA(150)가 기계적으로 또는 중력의 영향을 받으면서 접촉면(208) 쪽으로 전진이동된다. 예를 들면, 기판(302) 및 OECA(150)를 접촉면(209) 쪽으로 전진이동시키기 위하여, 조립체 표면은 x-축선에 실질적으로 평행한 회전 축선을 중심으로 기울어져, 상기 기판(302)이 접촉면(209) 쪽으로 기울어질 수 있다.

기판(302)과 OECA(150)가 접촉면(209) 쪽으로 전진이동됨에 따라, 제 2 OECA 정렬면(132)은 상기 제 2 OECA 정렬면(132)과 제 2 기판 정렬면(321)의 초기 상대 위치 때문에 상기 제 2 기판 정렬면(321)이 접촉면(209)과 접촉하기 전에 상기 접촉면(209)과 적어도 2점 접촉을 만든다. 그러나, 제 2 OECA 정렬면(132)이 접촉면(209)과 접촉된 이후에, 기판(302)이 접촉면(209) 쪽으로 계속 전진이동하여, OECA(150)를 기판(302)과 관련하여, 보다 특정하자면, 제 2 기판 정렬면(321)과 관련하여 변위한다. 따라서, 적어도 광-전자 구성요소(140)가 제 2 기판 정렬면(321)에 대해 y-방향으로 변위된다. 기판(302)은, 제 2 기판 정렬면(321)이 제 2 조립체 정렬 기구(201)의 접촉면(209)과 적어도 2점 접촉을 만들 때까지, 접촉면(209) 쪽으로 전진이동된다.

일단 제 2 기판 정렬면이 제 2 조립체 정렬 기구(201)의 접촉면(209)과 접촉하면, OECA(150)는 기판(302) 상에서 제 1 방향 및 제 2 방향으로 정렬된다. 광-전자 구성요소(140)는 상기 기재된 바와 같이 패드(122)를 형성하는 접착 재료를 사용해 기판(302)과 결합될 수 있다. 그러나, 위치결정 블럭(130)이 패드(122)에 접합되지 않고 이에 따라 광-전기 구성요소가 기판(302)에 접착된 이후에 상기 위치결정 블럭(130)은 기판으로부터 분리될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 6b를 살펴보면, OECA(150)를 기판(302) 상에 정렬시키는 방법이 도 2에 도시된 정렬 고정부와 유사한 2개의 정렬 고정부(200, 205)로써 행해질 수 있다. 기판(302), 위치결정 블럭(130) 및 광-전자 구성요소(140)가 상기 기재된 바와 같이, 정렬 고정부(200)의 조립체 표면(202) 상에 먼저 위치된다. 기판(302)은 광-전자 구성요소를 제 1 방향으로 정렬시키기 위하여 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)에 대해 전진이동된다. 도 6b에 도시된 실시예에 있어서, 기판(302)은 정렬 고정부(200)를 기울임으로써 접촉면(208) 쪽으로 전진이동된다.

이후, 정렬 고정부(200)가 제 2 정렬 고정부(255)의 조립체 표면(233) 상에 위치된다. 이러한 구성은 조립체 표면(233)이 실질적으로 수평이도록 정위된 정렬 고정부(200)로써 행해진다. 정렬 고정부(200)가 제 2 정렬 고정부(255) 상에 위치된 상태에서, 제 2 정렬 고정부가 회전되어, 기판(302)은 중력의 영향을 받으면서 조립체 표면(202)을 따라서 제 2 조립체 정렬 기구(201)의 접촉면(209) 쪽으로 전진이동된다. 상기 기재된 바와 같이, 기판(302) 및 광-전자 구성요소(140)가 접촉면(209)과 접촉함에 따라, 광-전기 구성요소가 제 2 방향으로 기판상에 정렬된다.

도 7을 살펴보면, OECA(110)를 기판(102)상에 정렬시키는 다른 일 실시예의 방법이 개략적으로 나타나 있다. 이러한 실시예에 있어서, 기판(102)이 조립체 표면(202) 상에 초기에 배치되어, 상기 기판(102)이 제 1 조립체 정렬 기구(204)의 접촉면(208)과 직접 접촉하고 그리고 접촉면과 적어도 2점 접촉을 형성한다. 이후, OECA(110)는 먼저 기판(102)의 상부면 상에 위치되고 일반적으로 OECA 정렬면(112)이 접촉면(208)과 마주한 상태에서 패드(도시 생략) 상에서 y-방향으로 정렬된다. OECA(110)를 초기에 위치시키는 것은 픽앤플레이스 기기나 또는 이와 유사한 위치결정 기기로 행해질 수 있다. OECA가 일단 초기에 위치되면, OECA는 기판(102)의 상부면 상에서 접촉면(208) 쪽으로 전진이동된다. 도 7에 도시된 실시예에 있어서, OECA는 위치결정 장치(400)로써 접촉면(208) 쪽으로 전진이동된다. 위치결정 장치(400)는 지지 브래킷(402)과 연결된 부착 헤드(404)를 포함한다. 도 7에 도시된 실시예에 있어서, 부착 헤드(404)는 OECA(110) 상에서 진공과 접촉하고 유인하도록 작동가능한 진공 부착 헤드이다. 지지 브래킷(402)은 CNC(computer numeric control) 위치결정 시스템과 연결되어, 위치결정 장치가 x 방향, y 방향 및 z 방향으로 위치될 수 있다.

OECA(110)를 기판(102) 상에 정렬시키기 위하여, 부착 헤드(404)는 상기 OECA(110) 상의 진공을 유인함으로써 상기 OECA(110)에 부착된다. OECA에서 유인된 진공의 크기가 설정되어, 접촉 힘이 소정의 값을 초과하면, 부착 헤드(404)는 OECA(110)에 대해 미끄러져 OECA에서의 과도한 외력을 방지하도록 정렬면 사이의 접촉이 제어될 수 있다. 이러한 구성은 OECA의 손상을 방지하면서 접촉면(208)과 CECA(110)의 정렬을 가능하게 한다. 이와 유사하게 제어된 접촉 힘은, 위치결정 장치가 스프링 하중식 기구나 또는 이와 유사한 전진이동 기구를 사용할 때, 사용될 수 있다. 이후, 위치결정 장치(400)는 하향력(즉, z-방향의 힘)을 가하여, OECA(110)를 기판(102)의 상부면에 대해 가압하고 평탄화시킨다. 이후 위치결정 장치는, OECA 정렬면(112)이 접촉면(208)과 적어도 2-점 접촉을 만들 때까지, 기판을 접촉면(208) 쪽으로 x-방향으로 미끄러지게 한다. OECA 정렬면(112)이 접촉면(208)과 적어도 2-점 접촉을 만들 때까지, 부착 헤드(404)는 임의의 부가적인 이동을 OECA(110)에 x-방향으로 부여하지 않으면서(즉, 부착 헤드는 OECA(110)를 따라서 미끄러지지만 OECA를 이동시키지 않음) 접촉면(208) 쪽으로 계속 이동한다. 이후, OECA(110)는 상기 기재한 바와 같이 기판(102)과 결합될 수 있다.

상기 기재된 사항에 기초하여, 본 명세서에서는 매우 높은 정렬 정밀도 및 반복도로 기판상의 광-전자 구성요소나 또는 구성요소를 정렬하는데 대한 사항이 기재되었음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 명세서에 기재된 방법에 의해 광-전자 구성요소가 대략 1 미크론 이하 그리고 0.5 미크론만큼 작은 반복 정밀도로 기판상에 위치될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 방법을 행하도록 사용된 고정부가 저가로 용이하게 제조될 수 있고 용이하게 크기 변경될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 기재된 방법과 고정부는 정렬 정밀도를 저하하지 않으면서 현재 사용되는 다이-본더(die-bonder)에 기초한 기기보다 상당히 저가로 대량 제조 작동 사용에 용이하게 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 실제로, 본 명세서에 기재된 정밀한 정렬 방법은 실제로 상당히 비용절감적으로 현 기술보다 향상된다.

당업자라면 본 명세서에 개시된 실시예에 대한 여러 변경 및 수정이 본 발명의 범주 내에서 행해질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예에 대한 다양한 여러 변경 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주 내에 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims

광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법으로서,
상기 기판을 조립체 표면상에 위치시키는 단계;
제 1 OECA 정렬면이 제 1 기판 정렬면으로부터 돌출하도록, 광-전자 구성요소 조립체(OECA)를 상기 기판상에 위치시키는 단계; 및
상기 제 1 OECA 정렬면이 제 1 조립체 정렬 기구의 접촉면과 접촉한 이후에 상기 제 1 기판 정렬면이 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 접촉하도록, 상기 기판과 상기 OECA를 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 쪽으로 전진이동시키는 단계를 포함하고,
상기 제 1 기판 정렬면과 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 사이의 접촉은 상기 조립체 표면상의 상기 기판의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉이고;
상기 제 1 OECA 정렬면과 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 사이의 접촉은 상기 기판상의 상기 광-전자 구성요소 조립체의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉이며;
상기 OECA는, 상기 기판상의 상기 OECA를 상기 제 1 기판 정렬면에 대해 정렬시키기 위하여 상기 제 1 OECA 정렬면이 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 접촉하고 상기 기판이 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 쪽으로 계속 이동할 때, 상기 제 1 기판 정렬면에 대해 변위되는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 기판이, (i) 상기 조립체 표면을 기울임으로써; 또는 (ⅱ) 위치결정 장치에 의해, 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 쪽으로 전진이동되는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 OECA는 레이저 다이오드 및 광 크리스탈로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 상기 조립체 표면 사이의 각도는 대략 60° 내지 대략 120° 사이인 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면은 유리인 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판이 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 쪽으로 전진이동됨에 따라 상기 조립체 표면을 진동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 OECA는 상기 기판에 도포된 접착 재료상에 위치되고;
상기 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법은 상기 OECA를 상기 기판에 접합하도록 상기 조립체 표면, 상기 기판 및 상기 OECA를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 조립체 표면은 정렬 고정부의 V-홈의 한 면이고, 상기 제 1 조립체 정렬 기구는 상기 V-홈의 마주한 면에 정위되는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 정렬 고정부는 상기 V-홈의 정점에서 릴리프 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 조립체 표면은 복수의 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 광-전자 구성요소 조립체는 광-전자 구성요소와 위치결정 블럭을 포함하고;
상기 제 1 OECA 정렬면은 위치결정 블럭 정렬면이고;
상기 OECA는 제 2 OECA 정렬면이 제 2 기판 정렬면으로부터 돌출하도록 상기 기판상에 위치되며;
상기 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법은, 상기 제 2 OECA 정렬면이 제 2 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 접촉한 이후에 상기 제 2 기판 정렬면이 상기 제 2 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 접촉하도록, 상기 기판 및 상기 OECA를 상기 제 2 조립체 정렬 기구의 접촉면 쪽으로 전진이동시키는 단계를 더 포함하고,
상기 제 2 기판 정렬면과 상기 제 2 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 사이의 접촉이 상기 조립체 표면상의 상기 기판의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉이고;
상기 제 2 OECA 정렬면과 상기 제 2 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 사이의 접촉이 상기 기판상의 상기 OECA의 상대 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉이며;
상기 광-전자 구성요소는, 상기 제 2 OECA 정렬면이 상기 제 2 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 접촉하고 상기 기판이 상기 제 2 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 쪽으로 계속 이동할 때, 상기 제 2 기판 정렬면에 대해 변위되는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
청구항 11에 있어서,
(i) 상기 광-전자 구성요소는 상기 제 1 기판 정렬면이 상기 제 1 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 접촉할 때 상기 제 1 기판 정렬면과 비평행하고; 및/또는 (ⅱ) 상기 조립체 표면을 제 1 축선을 중심으로 기울임으로써 상기 기판은 상기 제 1 조립체 정렬 기구 쪽으로 전진이동되고, 그리고 상기 조립체 표면을 제 2 축선을 중심으로 기울임으로써 상기 기판은 상기 제 2 조립체 정렬 기구 쪽으로 전진이동되는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬하는 방법.
광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키는 방법으로서,
기판 정렬면이 조립체 정렬 기구의 접촉면과 접촉하도록, 조립체 표면상에 상기 기판을 위치시키는 단계;
광-전자 구성요소 조립체(OECA)가 제 1 방향으로 실질적으로 정렬되도록, 상기 기판상에 상기 OECA를 위치시키는 단계; 및
상기 기판상의 상기 OECA를 제 2 방향으로 정렬시키기 위하여 상기 OECA의 OECA 정렬면이 상기 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 접촉할 때까지, 상기 OECA를 상기 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 쪽으로 전진이동시키는 단계를 포함하고,
상기 기판 정렬면과 상기 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 사이의 접촉이 상기 조립체 표면상의 상기 기판의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉이며;
상기 제 1 OECA 정렬면과 상기 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 사이의 접촉이 상기 기판상의 상기 광-전자 구성요소 조립체의 이동을 하나 이상의 자유도로 제한하는 적어도 2점 접촉인 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키는 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 OECA는 위치결정 장치로써 상기 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면 쪽으로 전진이동되는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키는 방법.
청구항 13 또는 14에 있어서,
상기 OECA가 상기 조립체 정렬 기구 쪽으로 전진이동됨에 따라 상기 조립체 표면을 진동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키는 방법.
청구항 13 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 OECA는 (i) 광 크리스탈을 포함하고; 및/또는 (ⅱ) 상기 OECA가 상기 조립체 정렬 기구 쪽으로 전진이동함에 따라 상기 기판에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키는 방법.
청구항 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립체 정렬 기구의 상기 접촉면과 상기 조립체 표면 사이의 각도의 범위는 대략 60도 내지 대략 120도 사이인 것을 특징으로 하는 광-전자 구성요소 조립체를 기판상에 정렬시키는 방법.