TWI598651B - Optoelectronic components used in real equipment and installation methods - Google Patents

Description

光電元件用實裝裝置及實裝方法

本發明係關於把光學元件實裝於基板的實裝裝置及實裝方法。更詳細地說，係對於被構成光波導的基板適切地實裝光的受發光元件等之實裝裝置及進行適切的實裝之實裝方法。

伴隨著近年來的通訊機器之資訊傳達速度的高速化，替換從前之根據電氣訊號的傳達，使用光的訊號傳達正在擴大範圍。在這樣的使用光的資訊通訊機器，透過發光元件等變換器把電氣訊號一度變換為光，透過光波導將該光傳送至其他的變換元件之受光元件，於該受光元件將此光再度變換為電氣訊號。此光波導，主要由透過、傳達光的被稱為芯的部分，與覆蓋該芯的周圍的被稱為覆蓋層(clad)的部分所構成。

實際上在這樣的光訊號用的通訊機器的製造方法，雷射二極體等所構成的發光元件係以沿著芯的延伸方向且朝向芯的中心部分射出光的方式被固定位置，由光電二極體等所構成的受光元件沿著芯的延伸方向使由其中 心部射出的光垂直地而且在中心部受光的方式被固定位置(參照專利文獻1)。此時，對芯射入或者射出的光之受光發光元件各個的定位精度與光訊號的強度直接相關，亦即，對被形成光波導的基板之受光發光元件在實裝時實裝精度是很重要的。又，在構成上於光波導與受光發光元件之間配置改變光的方向的反射鏡是極普遍的，實際上此反射鏡與受光發光元件之位置配合會成為問題。專利文獻1或2及3揭示了這些受光發光元件與光波導之進行適切的位置配合的方法。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2007-017559號公報

[專利文獻2]日本專利特開2010-256884號公報

[專利文獻3]日本專利特開2010-256885號公報

於先前所例示的先前技術，光波導與元件之位置配合，係對該光波導導入位置配合用的光，根據此光的射出位置來進行的。因此，必須要設置對光波導導入此位置配合用的光之用的導入部。此處，為了對應於近來的通訊機器的小型高性能化的發展，對具有光波導的基板之受光發光元件在實裝時也被要求高密度化。但是由於此導 入部的存在，而有妨礙高密度實裝的課題。

本發明係有鑑於以上狀況而完成之發明，目的在於提供不設置專用的光導入部也可以進行受光發光元件的定位之實裝裝置以及實裝方法。

為了解決前述課題，相關於本發明的實裝裝置，係對在一方面側具有具備反射鏡部的光波導，同時於另一方面側被實裝光元件的配線基板來實裝光元件的裝置，特徵為具有：以保持區域支撐配線基板的實裝台，保持光元件同時對配線基板進行實裝的實裝噴嘴，透過實裝台的保持區域發出照明反射鏡部的光之光源，攝影配線基板之光元件的實裝位置的攝影裝置，以及由藉著攝影裝置攝影透過實裝台由光源照明的反射鏡部所得到的影像來決定光元件的實裝位置之控制手段；藉由攝影裝置所攝影的影像，係透過實裝台照明配線基板的光透過反射鏡部而形成的光透過影像。

又，於前述之實裝裝置，攝影裝置，一同攝影藉由透過反射鏡部的光而形成的光透過影像，與藉由照明反射鏡部的周圍之光所形成的周圍影像，而得到影像是較佳的。此外，保持區域由可透過光的構件所構成為較佳。進而，於該實裝裝置，具有由光源發出的光，透過反射鏡部，而且在可藉由攝影裝置攝影反射鏡部的影像的方向上使其反射的反射區塊為更佳。或者，進而具有使由光 源發出的光在到達反射鏡部之前成為散射光之光擴散手段更佳。

此外，為了解決前述課題，相關於本發明的實裝方法，係對在一方之面具有具備反射鏡部的光波導，同時於另一方之面被實裝光元件的配線基板來實裝光元件的方法，特徵為具有：以保持區域將配線基板保持於實裝台上的步驟，以實裝噴嘴保持光元件的步驟，由光源發出透過實裝台的保持區域照明反射鏡部的光的步驟，藉由攝影裝置攝影光之中透過反射鏡部的光得到影像的步驟，以及由藉由攝影裝置所得到的影像來決定光元件的實裝位置的步驟；藉由攝影裝置所攝影的影像，係透過實裝台照明配線基板的光透過反射鏡部而形成的光透過影像。

根據本發明的話，不設置受光發光元件定位專用的光導入部就可以進行定位操作，進行實裝形態的高密度化變得容易。

1‧‧‧基板

2‧‧‧晶片

2a‧‧‧電極

3‧‧‧光波導

3a‧‧‧反射鏡部

5‧‧‧可撓式印刷電路基板

5a‧‧‧光徑孔

5b‧‧‧配線

10‧‧‧實裝裝置

11‧‧‧實裝噴嘴

13‧‧‧實裝頭

15‧‧‧基板辨識攝影機

17‧‧‧實裝台

17a‧‧‧保持區域

17b‧‧‧透明構件

17c‧‧‧基板吸附孔

17d‧‧‧光通過部

19‧‧‧光源

19a‧‧‧光擴散板

21‧‧‧控制手段

23‧‧‧反射區塊

25‧‧‧晶片供給噴嘴

圖1係簡化顯示相關於本發明之一實施形態之實裝裝置之主要部構成之圖。

圖2係以流程圖顯示相關於本發明之一實施形態之實裝方法之圖。

圖3係顯示相關於本發明的其他實施形態之實裝裝置的主要部之圖。

圖4係顯示相關於本發明的其他的實施形態之實裝裝置的主要部之圖。

圖5係顯示相關於本發明的其他的實施形態之實裝裝置的主要部之圖。

以下參照圖面說明本發明之實施形態。圖1係模式顯示關於相關於本發明之一實施形態的實裝裝置之主要構成，對具有光波導的基板實裝由光電元件所構成的晶片的狀態。次處，先詳述相關於本形態的實裝裝置作為對象的具有光波導的基板1，與被實裝於該基板1的晶片2。基板1具有光波導3，與該光波導3被固定於背面側的可撓印刷電路板5(以下稱為配線基板5)。

配線基板5，具有在厚度方向上貫通的光徑孔5a及在表面的配線5b。光波導3，具有於端面對光的傳送方向以特定的角度傾斜而切斷該光波導3的芯部而成的反射鏡部3a。配線基板5之光徑孔5a，被配置於藉由此反射鏡部3a改變傳送方向的光會穿過的位置。在本例，晶片2，具有被形成於配線基板5表面的配線5b與在對向的面之電極2a。亦即，配線基板5，於一方面側具有具反射鏡部3a的光波導3同時在另一方面側被實裝成為光元件之晶片2。該晶片2，以對應於未圖示的受光部或發 光部通過光徑孔的訊號光的中心的方式來配合位置，其後被實裝。

其次，說明前述之實裝裝置10之一實施形態。實裝裝置10，具有實裝噴嘴11、實裝頭13、基板辨識攝影機15、實裝台17、及光源19。實裝噴嘴11實際保持晶片2，作為把該晶片2對基板1上的特定位置實際實裝的實裝手段而發揮功能。實裝頭13，支撐該實裝噴嘴11，藉由未圖示的驅動裝置使該實裝噴嘴11移動於平行於基板2的實裝面的XY平面內以及垂直於該XY平面的Z方向。

這些實裝噴嘴11及實裝頭13，可以適用用於公知的實裝裝置之實裝噴嘴的種種構成。基板辨識攝影機15，藉由實裝噴嘴11以及實裝頭13來支撐。根據實裝噴嘴11之晶片2的保持開放的操作，實裝頭13的驅動以及晶片2的實裝操作，以及根據基板辨識攝影機15之光徑孔5a的攝影等，係藉由與這些連接的控制手段21來執行的。

實裝台17，於表面具有可吸附地保持配線基板5之保持區域17a，該保持區域17a具有可以透過由光源19發出的光的區域。在圖1所示的形態，光源19發出可見光，保持區域17a的全區域藉由可透過可見光的透明構件17b來構成。此外，於透明構件17b設有由背面側貫通至表面側的基板吸附孔17c，透過被配置於背面側的未圖示的排氣路徑藉由該基板吸附孔17c抽吸，使配線基板 5於保持區域17a被吸附保持。光源19被配置於該透明構件17b的背面側，得到藉由同樣被配置於背面側的反射區塊23改變可見光的照射方向使該可見光通過透明構件17b而射出至表面側的狀態。

又，反射區塊23，以成為因應於保持狀態的配線基板5之光徑孔5a的配置之位置的方式預先被設置。藉由該構成，由光源19發出的可見光，透過反射區塊23、透明構件17b到達反射鏡部3a，進而透過該反射鏡部3a的一部分可見光透過光徑孔5a而由配線基板5的表面側射出。基板辨識攝影機15攝影由此光徑孔5a射出的光，控制手段21由所得到的影像求出垂直於從光徑孔5a射出的可見光的光軸之面內的強度中心或者由影像求出反射鏡部3a的幾何學中心。

此可見光的射出光徑，與通過光波導3以反射鏡部3a於光徑孔5a被改變進行方向的光訊號的光徑一致，從而所求的強度中心或幾何學中心與由此光波導3得到的訊號光的強度中心一致。亦即，晶片2，如前所述以該元件的中心部與此強度中心一致的方式，對配線基板5實裝。藉由採納使用如以上所述的實裝台17決定對配線基板5之晶片2的實裝位置之樣式，可以不設置在從前技術被視為課題的受光發光元件定位專用的光導入部，就可以進行晶片2的定位操作。

其次，敘述實際使用該實裝裝置10的場合之實裝方法。圖2係作為動作流程顯示實裝方法之各步驟之 圖。首先，於步驟S1，在實裝台17上的特定位置配置配線基板5。接著於步驟S2，使光源19發光而使反射鏡部3a由透明構件17b的下方照出。又，此光源19的發光不是因應於實裝步驟而反覆點亮熄滅，而是維持在常時發光狀態亦可。其後，或者平行進行，由晶片2的電極2a形成側由支撐此之晶片供給噴嘴25，往實裝噴嘴11進行晶片2的遞送(步驟S3)，以實裝噴嘴11保持晶片2。遞送結束後，在步驟S4移動實裝頭13，移動基板辨識攝影機15直到可以攝影保持的晶片2之照到實裝位置的光徑孔5a的位置為止。

移動停止後，於步驟S5藉由基板辨識攝影機15，攝影被可見光照明的反射鏡部3a的影像。更詳細地說，由透過反射鏡部3a的光，攝影光透過影像。在步驟S6，根據所得到的反射鏡部3a影像，求出根據控制手段21之前述的強度中心，進而進行晶片2的實裝位置的算出與決定。對於決定的實裝位置，在步驟S7進行實裝頭13的移動。實裝頭13的移動停止後，進行實裝噴嘴11的降下，與往配線基板5的表面上特定位置之晶片2的實裝。

其次，參照圖面說明本發明之其他的實施形態。又，以下在以圖顯示的實施形態，針對與圖1所示的各個構成同樣的構成，使用相同的參照編號來顯示，在此處省略說明。在圖3顯示沒有反射區塊23的形態。在該形態，以使由光源19射出的可見光的光軸成為直接通過 反射鏡部3a的位置的方式，配置該光源19。由該光源19發出的可見光，不改變光軸的方向而直接到達反射鏡部3a，透過其之後貫通光徑孔5a。

在本發明，如以上所述，以照明光之可見光透過反射鏡部3a而形成透過影像的方式，配置光源19及反射區塊23。此外，攝影手段之基板辨識攝影機15，以攝影該透過影像的方式來配置、驅動。基板辨識攝影機15，攝影此光透過影像。進而，使用該透過影像求出反射鏡部3a的反射面的中心位置，或者求出來自該反射面的光的強度中心，配合於此進行光元件之晶片2的位置配合。亦即，可以不新設置導入位置配合用的光之特定的光導入部，而可以進行供晶片2實裝之位置配合。

第一實施形態的場合，可以藉由反射區塊23的形態、配置等，確保超過光源19的可見光的射出範圍之照明範圍，或者變更照明位置。對此，在本實施形態，藉由光源19的可見光射出形態，使照射範圍被唯一地限定，而且照射位置也決定，另一方面實裝台17的構造可以簡化，可提供更為廉價且容易製作的實裝裝置。

圖4係由實裝台17除去透明構件17b，配置著對實裝台17透過可見光之成為光源19的配置空間之由實裝台17的背面貫通至表面的光通過部17d。在本形態，與圖2所示的實施形態同樣，可見光的照射部位限定於此光通過部17d的形成位置，所以對配線基板5之適應容易性這一點劣於圖1的形態。但在另一方面，透過構件 17c通常是由玻璃等難加工的材料所製得，在本實施形態的場合，可以由金屬等容易加工的構件來構成實裝台17之保持區域17a。如該實施形態所示，在本發明，實裝台17之保持區域17a，只要至少對反射鏡部3a導引照明光之可見光即可。亦即，只要是照明光透過保持區域17a照明反射鏡部3a的態樣即可。

又，在前述的實施形態使用的光係以可見光來說明，但本發明不受限於該光的使用，因應於基板辨識攝影機15的規格，或者其他的實裝條件，使用近紅外光等種種的光等也是可能的。亦即，基板辨識攝影機，只要是可以因應於使用的照明光，攝影該照明光透過反射鏡部3a而得到的適當的光透過影像之攝影裝置即可。此外，實際上藉由照明而得到的反射鏡部3a的影像，因為被對應於鏡部的部分遮住而使可見光衰減，成為該衰減部分的周圍由強度沒有降低的可見光之所謂的環狀區域所包圍的影像。

亦即，於本實施形態攝影的影像，係由透過反射鏡部3a的光所形成的光透過影像，以及照明該反射鏡部3a的周圍的光所形成的周圍影像，所構成的影像。藉由採用該影像，照明區域內之反射鏡部3a的存在範圍可以更為明確地特定出來。亦即，根據光源19之反射鏡部3a的照明區域，比照明對象之該反射鏡部3a的存在範圍更大為較佳。然而，藉由僅攝影反射鏡部3a之光透過影像，也可以實施本發明。

此外，於在此敘述的照明範圍內垂直於光軸的範圍之可見光存在著強度分布的話，反射鏡部3a的影像之邊界部的判斷會有變難之虞。由此，針對反射區塊23之反射面以具有光散射效果的方式行粗面化，使擴散的光導引至反射鏡部3a的構成是較佳的。此外，圖3所示的實施形態的場合，例如圖5所例示的，對光源19的光射出端部配置光擴散板19a亦可。

藉由光擴散板19a，由光源19射出的可見光被散射，在到達反射鏡部3a的階段垂直於光軸的面內之光的強度分布會變得大致均勻。藉此，反射鏡部3a的外形的判斷變得更為容易。又，此光擴散板19a或者被施於前述之反射區塊23的反射面之光散射面，作為本發明之光擴散手段發揮功能。光擴散手段，不以這些例示的形態為限，只要能夠擔保垂直於到達反射鏡部3a的照明光的光軸的面內的強度的均勻性的話，可以適用其他種種公知形態。

1‧‧‧基板

2‧‧‧晶片

2a‧‧‧電極

3‧‧‧光波導

3a‧‧‧反射鏡部

5‧‧‧可撓式印刷電路基板

5a‧‧‧光徑孔

5b‧‧‧配線

10‧‧‧實裝裝置

11‧‧‧實裝噴嘴

13‧‧‧實裝頭

15‧‧‧基板辨識攝影機

17‧‧‧實裝台

17a‧‧‧保持區域

17b‧‧‧透明構件

17c‧‧‧基板吸附孔

19‧‧‧光源

21‧‧‧控制手段

23‧‧‧反射區塊

25‧‧‧晶片供給噴嘴

Claims (6)

1. 一種實裝裝置，係對在一方面側具有具備反射鏡部的光波導，同時於另一方面側被實裝光元件的配線基板來實裝前述光元件的裝置，其特徵為具有：以保持區域支撐前述配線基板的實裝台，保持前述光元件同時對前述配線基板進行實裝的實裝噴嘴，透過前述實裝台的前述保持區域發出照明前述反射鏡部的光之光源，攝影前述配線基板之前述光元件的實裝位置的攝影裝置，以及由藉著前述攝影裝置攝影透過前述實裝台由前述光源照明的前述反射鏡部所得到的影像來決定前述光元件的實裝位置之控制手段；藉由前述攝影裝置所攝影的影像，係透過前述實裝台照明前述配線基板的光透過前述反射鏡部而形成的光透過影像。
2. 如申請專利範圍第1項之實裝裝置，其中前述攝影裝置，一同攝影藉由透過前述反射鏡部的光而形成的光透過影像，與藉由照明前述反射鏡部的周圍之光所形成的周圍影像，而得到影像。
3. 如申請專利範圍第1項之實裝裝置，其中前述保持區域係由可透過前述光的構件所構成。
4. 如申請專利範圍第1項之實裝裝置，其中 具有：由前述光源發出的光，透過前述反射鏡部，而且在可藉由前述攝影裝置攝影前述反射鏡部的影像的方向上使其反射的反射區塊。
5. 如申請專利範圍第1項之實裝裝置，其中進而具有使由前述光源發出的光在到達前述反射鏡部之前為散射光之光擴散手段。
6. 一種實裝方法，係對在一方之面具有具備反射鏡部的光波導，同時於另一方之面被實裝光元件的配線基板來實裝前述光元件的方法，其特徵為具有：以保持區域將前述配線基板保持於實裝台上的步驟，以實裝噴嘴保持前述光元件的步驟，由光源發出透過前述實裝台的前述保持區域照明前述反射鏡部的光的步驟，藉由攝影裝置攝影前述光之中透過前述反射鏡部的光得到影像的步驟，以及由藉由前述攝影裝置所得到的影像來決定前述光元件的實裝位置的步驟；藉由前述攝影裝置所攝影的影像，係透過前述實裝台照明前述配線基板的光透過前述反射鏡部而形成的光透過影像。