DE69412059T2

DE69412059T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Linsenmontage

Info

Publication number: DE69412059T2
Application number: DE69412059T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki C/O Itami Works Of Itami-Shi Hyogo Ishii; Mitsutoshi C/O Osaka Works Of Konohana-Ku Osaka Kamakura; Hiroichi C/O Osaka Works Of Konohana-Ku Osaka Murakami; Masayuki C/O Itami Works Of Itami-Shi Hyogo Nishikawa
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-01-07
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2014-05-27
Also published as: KR0148703B1; CA2124544C; KR950024617A; EP0662723A1; JPH07199007A; DE69412059D1; US5578156A; TW300285B; JP3412224B2; EP0662723B1; CA2124544A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage einer Linse auf eine lichtemittierende Haibleitervorrichtung, die als Lichtquelle für die optoelektronische Kommunikation eingesetzt wird. Laserdioden und lichtemittierende Dioden sind typische lichtemittierende Halbleitervorrichtungen. Vom Standpunkt des Substratmaterials werden Halbleitervbrrichtungen in solche vom GaAs-Typ, vom GaP-Typ oder vom InP-Typ klassifiziert. Diese Halbleitervorrichtungen emittieren Lichtstrahlenbündel mit unterschiedlichen Wellenlängen, weil jedes Material eine andere inhärente Bandlücke hat. Die lichtemittierenden Vorrichtungen lassen sich auch entsprechend der Konfiguration der Emission der Lichtstrahlen in zwei Typen klassifizieren. Der eine ist der Oberflächenemissions-Typ, bei dem Licht senkrecht zu einer Oberfläche einer Schicht eines Substrates emittiert wird. Der andere ist der Seitenemissions-Typ, bei dem sich Licht in einem Wellenleiter parallel zu einer Oberfläche ausbreitet und das Licht von einer Seite oder einem Ende emittiert wird.
Diese Erfindung bezweckt eine Verbesserung der lichtemittierenden Vorrichtung vom Oberflächenemissions-Typ. Die Vorrichtungen vom Oberflächenemissions-Typ emittieren Lichtstrahlen senkrecht zu einer Grenzfläche gestapelter Schichten (einem pn-Übergang). Einige emittieren Lichtstrahlen aus einer Schichtoberfläche Andere emittieren Licht aus einer Substratoberfläche Um die beiden Typen zu unterscheiden, wird die das Licht von der Schichtoberfläche emittierende Vorrichtung gelegentlich als Vorderflächenemissions-Typ bezeichnet, und die andere Vorrichtung, die Licht von der Substratoberfläche emittiert, wird jetzt als Rückflächenemissions-Typ bezeichnet. Die Lichtstrahlen divergieren aus einem schmalen aktiven Bereich in alle Richtungen, ohne durch einen Wellenleiter geführt zu werden. Die starke Divergenz der Strahlen ermöglicht den Eintritt nur eines kleinen Teils der Strahlen in ein Ende einer optischen Faser. Daher wird bei den meisten Vorrichtungen vom Oberflächenemissions-Typ eine Linse zum Bündeln der Lichtstrahlen und zum Einleiten der Lichtstrahlen in einen Kern einer Faser benutzt.
Die optoelektronische Kommunikation oder optoelektronische Messungen erfordern dünne Kerne in Fasern, weil Einmoden- Wellen für die übertragung optischer Signale über lange Strecken ohne Deformation und für die Übertragung nur eines Signalmode bevorzugt sind. Frühere Vorrichtungen haben Kugellinsen zum effizienten Äuffangen und Fokussieren der Lichtstrahlen gehabt. Eine Kugellinse ist im Hinblick auf die Kürze der Brennweite und ihrer Isotropie von Vorteil. Die kurze Brennweite ermöglicht eine wirkungsvolle Sammlung der Lichtstrahlen. Die geometrische Isotropie erleichtert die Montage einer Linse auf einer Halbleitervorrichtung. Kugellinsen werden 6hne Abstand dazwischen direkt auf einer lichtemittierenden Vorrichtung fixiert. Die kurze Brennweite verbietet es, die Kugellinse von der lichtemittierenden Vorrichtung beabstandet anzubringen. Die Linse ist direkt auf eine Vorrichtung fixiert worden. Beim Oberflächenemissions- Typ wird eine Kugellinse zum wirkungsvollen Auffangen der Lichtstrahlen direkt, ohne Abstand oder irgendeinen Abstandshalter, auf einen Chip einer Vorrichtung montiert. Die Montage einer Linse bedeutet nicht eine indirekte Kopplung durch Bonden eines Chips auf einen Sockel und Verkapseln des Ganzen mit einer zylindrischen Abdeckung, die eine Linse in einem Fenster hat. Ein solcher Sockel und eine Linsenkappe können zum Verschließen der Vorrichtung in einer späteren Stufe benützt werden, um Doppellinsenvorrichtungen herzustellen. Die Linsenmontage gemäß dieser Erfindung bezieht sich nur auf die direkte Kopplung einer Linse mit einem Chip.
Es sind verschiedene Möglichkeiten zur Fixierung einer Linse auf einer lichtemittierenden Vorrichtung vorgeschlagen worden. Der dünne Kern einer optischen Faser und die breite Divergenz der Lichtstrahlen, die aus dem aktiven Gebiet entspringen, erfordern eine präzise Positionierung der Linse. Eine nur geringfügige Abweichung vom optimalen Lichtfleck (Spot) reduziert erheblich die in den Faserkern eintretende Licht leistung.
Die JP-B-57-29067 (29067/'82) beschreibt einen kreisförmigen Hohlraum auf einem Chip oberhalb des aktiven (emittierenden) Gebietes zur Positionierung einer Linse. Ein Halbleiterwafer wird in Längs- und Querrichtung mit vielen Einheiten, die ein Lichtaustrittsgebiet (aktives Gebiet) aufweisen, und einem Satz von Elektroden versehen. Werden entweder auf der Vorderfläche oder auf der Rückfläche in Entsprechung zu den Positionen der Lichtaustrittsgebiete Hohlräume bzw, Kavitäten gebildet. Dann wird der Wafer in Längs- und Querrichtung in eine Vielzahl von einzelnen Vorrichtungen zerschnitten. Die Teilstücke sind Chips, die einen Satz von Teilen einer Halbleitervorrichtung enthalten. Der chip wird auf einem geeigneten Sockel befestigt
Von diesem Punkt an beginnt die Bearbeitung der einzelnen Chips an die Stelle der Waferprozesse zu treten. Einzelne chips werden mit den Schritten des Einfüllens eines Klebers in den Hohlraum, des Zuführens einer Kugellinse zum Hohlraum, bis die Linse in Kontakt mit der Kante des Hohlraums kommt, des Verbringens des Chips in einen Ofen und das Erwärmen des Klebers mit dem Ziel des Aushärtens und der Fixierung der Linse behandelt. Der Klebstoff ist ein durch Erwärmen härtendes Material. Da die Hohlräume durch Photolithographie ausgearbeitet werden, sind die Hohlräume bezüglich der Lichtaustrittsgebiete exakt positioniert. Weiterhin ist die Kugellinse, da sie vom Rand des Hohlraums umgeben ist, bezüglich des Hohlraumes mit hoher Genauigkeit positioniert. Wenn die Lichtstrahlen aus der epitaxialen Oberfläche (beim Vorderflächenemissions-Typ) austreten, ist die Relativposition des Hohlraums zum Austrittsgebiet exakt bestimmt, weil eine Folge photolithographischer Schritte unter gemeinsamem Bezug auf dieselbe Vorderfläche angewandt wird.
Dieses Verfahren ist jedoch nicht zur exakten Positionierung eines Hohlraumes bezüglich des Lichtaustrittsgebietes für die Vorrichtung vom Rückflächenemissions-Typ geeignet, bei dem Licht durch das Substrat anstelle der epitaxialen Schicht emittiert wird. Die Austrittsgebiete werden durch selektive Dotierung von Störstellen von der Vorderfläche eines Wafers aus mit Hilfe der Photolithographie hergestellt. Dann wird der Wafer umgedreht. Die Hohlräume müssen auf der Rückseite durch Photolithographie ausgeformt werden. Deformationen, Verbiegungen oder Fehlorientierungen des Wafers haben Fehler in der Positionierung der Hohlräume selbst zur Folge. Zweiseitige Waferprozesse verschlechtern erheblich die Präzision der Positionierung der Hohlräume im Bezug auf die Lichtaustrittsgebiete.
Ein weiterer Nachteil ist das Verbleiben von Klebstoff in den Hohlräumen. Da die Linsen in die Hohlräume eingepaßt werden, bleibt nach dem Füllen der Hohlräume mit dem Klebstoff mitunter etwas Klebstoff oberhalb des Randes der Hohlraume und wird infolge des ungenügenden Druckes der Linsen und der hohen Viskosität nicht vollständig verdrängt. Dann schwimmen die Linsen oberhalb der Hohlräume, ohne von diesen umgeben zu sein. Das Schwimmen der Linsen auf dem Klebstoff führt zu einer Fehlausrichtung der Linsen sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung. Die Verschiebung einer Linse gegenüber dem regulären Spot reduziert die in den Kern einer Faser, die an einer vorbestimmten Stelle positioniert wird, eintretende Lichtleistung. Eine starke Abweichung der Linse in eine horizontale Richtung wird den Eintritt von Licht in die Faser vollständig verhindern.
Die JP-A-60-161684 verfolgt das Ziel einer Lösung des Problems des unvollständigen Verdrängens von Klebstoff aus den Hohlräumen. Anstelle der Ausformung kreisförmiger Hohlräume werden bei der Verbesserung Sätze mehrerer Vorsprünge entweder auf der Vorder- oder Rückseite eines Wafers gebildet. Der Mittelpunkt des Satzes von Vorsprüngen fällt mit dem Zentrum des Lichtaustrittsgebietes in vertikaler Richtung zusammen. Es wird nämlich ein um die Normale im Mittelpunkt des Lichtaustrittsgebietes rotationssymmetrischer Satz von Vorsprüngen an den Spots gebildet. Bei dem Verfahren wird ein Klebstoff auf die Zentren der Sätze von Vorsprüngen aufgetragen, dann werden Kugellinsen zu den Zentren der Vorsprünge gebracht und die Linsen in den Zentren mittels des Klebstoffs fixiert. Die Linse kontaktiert die Vorsprünge seitlich. Die Vorsprünge positionieren die Kugellinse exakt am gewünschten Spot. Überschüssiger Klebstoff wird durch die breiten Lücken zwischen den Vorsprüngen abgeführt. Die ausreichende Abführung des Klebstoffs scheint ein Schwimmen der Kugellinsen oberhalb der Oberfläche zu verhindern. Dies trifft jedoch nicht zu. Die Kraft einer Linse zum Herausdrücken des Klebstoffs ist proportional zum Gewicht der Linse, weil die Linse infolge ihrer Gewichtskraft auf den Klebstoff drückt. Die Kugellinse ist klein und leicht. Die Gewichtskraft der Linse ist so klein, daß immer noch überschüssiger Klebstoff im Zentrum der Fortsätze verbleibt. Eine Kugellinse von 300 um Durchmesser wiegt beispielsweise nur etwa 0,00001 g (10 ug). Wenn die Kugellinse in einen flüssigen Klebstoff gesetzt wird, dringt die Kugellinse langsam in den Klebstoff ein. Es dauert eine lange Zeit, bis die Linse zur Oberfläche des Halbleiters absinkt. Mitunter härtet der Klebstoff aus, bevor die Linse die Oberfläche erreicht. Dann ist die Linse in einem von der Oberfläche beabstandeten Punkt fixiert.
In beiden Fällen, sowohl beim Ausformen eines Hohlraums oder bei der Bildung von Fortsätzen, ist es beim Vorderflächen emissions-Typ möglich, die Waferprozesse so auszuführen, daß das Zentrum des Hohlraums oder des Satzes von Fortsätzen mit hoher Präzision mit dem Zentrum des Austrittsgebietes zusammenfällt. Beim Rückflächenemissions-Typ werden jedoch Waferprozesse auf beiden Oberflächen vorgenommen. Zuerst werden durch Epitaxie, Störstellendotierung und Photolithographie der Vorderfläche die Austrittsgebiete gebildet. Dann wird der Wafer umgedreht. Die Hohlräume oder Fortsätze werden auf der Rückseite bzw. hinteren Oberfläche durch Photolithographie und Ätzen gebildet. Es ist nicht leicht, die Zentren der Hohlräume oder Sätze in Coinzidenz mit dem Zentrum des Austrittsgebietes in Richtung senkrecht zur Oberfläche zu bringen. Wenn die Positionierung nicht korrekt ist, weicht das Zentrum des Austrittsgebietes vorn Zentrum des Hohlraumes oder des Satzes von Vorsprüngen bzw. Fortsätzen ab. Die Kugellinse hängt die in verschiedene Richtungen aus dem Austrittsgebiet austretenden Lichtstrahlen auch im Falle einer Fehljustierung ein. Dann fokussiert die Linse die Lichtstrahlen aber nicht auf den Kern einer Faser. Nahezu alle Lichtstrahlen gehen an der Faser vorbei. Die Abweichung von der Konvergenz verhindert, daß eine ausreichende Leistung der Lichtstrahlen in die Faser eintritt, und vermindert die Kopplung zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung und der Faser. Die unzureichende Kopplung führt tendentiell zu Fehlfunktionen infolge ungenügender Lichtleistung.
Nachfolgend werden den Oberflächen Namen gegeben, um Verwirrungen zu vermeiden. Bis hierher ist der Boden des Substrates als Rückseite bzw. -fläche bezeichnet worden, und die oberste der epitaxial aufgewachsenen Schichten ist als Vorderseite bzw. -fläche bezeichnet worden. Die Vorderfläche ist die dem Austrittsgebiet nähere Oberfläche. Diese Erfindung beabsichtigt eine Verbesserung der lichternittierenden Vorrichtung vom Rückflächenemissions-Typ. Die untere Oberfläche des Substrates wird als Hauptfläche oder Rückseite bezeichnet. Die epitaxiale Oberfläche wird als Sub-Oberfläche oder Vorderseite bezeichnet. Jetzt werden die Raumkoordinaten definiert. Die x-Achse und die y-Achse liegen in der Oberfläche. Folglich sind die Vorderfläche und die Rückfläche jeweils xy-Ebenen. Die z-Achse ist eine Normale auf diesen Oberflächen.
Die Auswahl der Emissionsfläche hängt von der Wellenlänge der erzeugten Strahlung ab. Die Vorrichtung vom GaAs-Typ, die ein GaAs-Substrat und epitaxiale AlGaAs-Schichten hat, emittiert Licht mit einer Wellenlänge von 0,85 um, das GaAs des Substrates absorbiert das Licht dieser Wellenlänge. Folglich können die Lichtstrahlen das Substrat nicht passieren. Die Strahlen treten aus der epitaxialen Oberflächenschicht aus. Folglich gehören die lichtemittierenden Vorrichtungen vorn GaAs-Typ zu denen vorn Vorderflächenemissions- Typ.
Die Vorrichtung vorn InP-Typ, die ein InP-Substrat und epitaxiale InGaAsP-Schichten hat, emittiert Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 um. InP ist für Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 um durchlässig. Die Lichtstrahlen können aus dem Substrat abgenommen werden. InGaAsP ist ebenfalls durchlässig für Licht mit 1,3 um Wellenlänge. Lichtstrahlen können aus den epitaxialen Schichten austreten. Folglich kann die lichtemittierende Vorrichtung vorn Inp-Typ sowohl als solche vom Vorderflächenernissions-Typ als auch vom Rückflächenemissions-Typ hergestellt werden. Wie oben erwähnt, ermöglicht die Erfindung eine Verbesserung der Vorrichtung vom Rückflächenemissions-Typ.
Eine lichtemittierende Vorrichtung für die optoelektronische Nachrichtenübertragung hat ein kleines Austrittsgebiet. Die mit der Vorrichtung zu verbindende optische Faser hat einen sehr dünnen Kern. Einmodenfasern haben einen Kern mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 7 um. Gradientenindexfasern haben einen Kern mit einem Durchmesser von etwa 50 um bis 62 um. Eine effiziente Verbindung einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einer Linse erfordert eine exakt genaue Positionierung einer Kugellinse in den horizontalen Richtungen. Die Abweichungen der Kugellinse vorn optimalen Spot muß in den horizontalen Richtungen (der x- und y-Richtung) kleiner als 5 um sein. 5 um beträgt die maximale Positionstoleranz der Kugellinse.
Die Vorrichtung vom Rückflächenernissions-Typ hat jedoch ein Austrittsgebiet auf einer Oberfläche und eine Sammellinse auf einer anderen Oberfläche eines Chips. Durch eine Folge von Waferprozessen werden Austrittsgebiete auf der Vorderfläche erzeugt. Eine weitere Folge von Waferprozessen erzeugt auf der Rückfläche Hohlräume oder Sätze von Fortsätzen. Die Herstellung erfordert beidseitig Waferprozesse, was - abgesehen von der Komplexität der Waferprozesse - das Problem einer korrekten Positionierung zwischen beiden Oberflächen aufwirft. Dieses Positionierungsproblern wird jetzt erläutert.
Lichtemittierende Vorrichtungen werden auf Verbindungshalbleiterwafern hergestellt, weil die Lichtemission einen direkten Übergang von Elektronen zwischen einer Bandlücke erfordert. Siliziumwafer können kein Substrat völlig emittierende Vorrichtungen bilden, weil Siliziurn den direkten Elektronenübergang nicht erlaubt. Der Verbindungshalbleiterwafer hat eine anfängliche Dicke von 400 um bis 500 um. Eine Folge von Waferprozessen, d.h. epitaxiales Schichtwachsturn, selektives Ätzen oder Ausbildung von Elemtroden, erzeugt eine Vielzahl von Vorrichtungs-Einheiten auf dem Verbindungshalbleiterwafer. Eine Vorrichtungseinheit entspricht einen Teil, der einen einzelnen chip ergeben wird. Epitaxiale Schichten und Elektroden werden auf einer Oberfläche hergestellt. Die Oberfläche mit dem epitaxialen Schichten und Elektroden wird als Vorderfläche bezeichnet. Die Substratunterseite wird als Rückfläche bezeichnet.
Nachdem mit den ersten Waferprozessen Einheiten lichtemittierender Vorrichtungen auf der Vorderfläche hergestellt wurden, wird die Rückfläche abgeschliffen, um einen Teil des Substrats zu entfernen. Das Abschleifen der Rückfläche verfolgt drei Ziele. Ein Ziel ist die Verbesserung der Wärmeableitung durch Abdünnen des Wafers. Allgemein fließt in einem schmalen aktiven Gebiet in einer lichtemittierenden Vorrichtung ein hoher Strom. Die hohe Stromdichte führt zur Erzeugung einer großen Wärmemenge im aktiven Gebiet. Der Wafer muß abgedünnt werden, um die Abführung der Wärme zu erleichtern.
Ein weiteres Ziel des Rückseitenabschleifens ist die Verringerung der Lichtabsorption. Beim Rückflächenernissions-Typ tritt ein hoher Lichtverlust durch Absorption auf, wenn das Substrat dick und der Abstand zwischen dem Austrittsgebiet und der Rückfläche groß ist. Daher muß die Rückfläche abgetragen werden, um die Absorptionsverluste des Lichtes zu verringern.
Am wichtigsten ist die Einstellung des Abstandes zwischen der abgeschliffenen Fläche (der Hauptfläche) und dem Austrittsgebiet auf einen vorbestimmten Wert. Abstandsschwankungen führen zu Schwankungen des Konvergenzpunktes, wenn eine Kugellinse auf die Hauptfläche aufgeklebt wird. Das dritte Ziel des Rückseitenabschleifens ist daher die Einstellung des Abstandes zwischen der Kugellinse und dem Austrittsgebiet auf einen konstanten Wert.
Die die Vorrichtungen des Wafers tragende Vorderfläche wird an einer Polierplatte angeheftet. Die Polierplatte wird auf eine Polierscheibe gesetzt. Die Rückseite des Wafers berührt die Polierscheibe. Die Polierscheibe dreht sich um eine Hauptwelle. Die Polierplatte dreht sich um ihre Achse. Die Rückfläche wird so abgeschliffen, daß eine vorbestimmte Dicke zwischen 100 um und 200 um erzeugt wird. Die neu gewonnene Rückfläche wird als Hauptfläche bezeichnet. Dann wird der abgedünnte Wafer von der Polierplatte abgenommen. Durch eine weitere Folge von Waferprozessen werden Hohlräume oder Sätze von Vorsprüngen auf der Rückfläche ausgebildet. In diesen Schritten müssen die Zentren der Aussatzgebiete der Vorderfläche mit den Zentren der Hohlräume oder der Sätze von Vorsprüngen auf der Rückfläche zusammenfallen. Es ist jedoch schwierig, die Positionen der auf den verschiedenen Oberflächen ausgebildeten Teile in Übereinstimmung zu bringen. Eine Folge von Waferschritten sichert eine hohe Genauigkeit nur bei Behandlung ein und derselben Oberfläche. Aber die Waferprozesse auf beiden Oberflächen verschlechtern die Genauigkeit der Positionierung der Komponenten infolge von Fehlausrichtungen, Deformationen oder eines Verbiegens des Wafers.
Die Halbleiterwafer zur Herstellung lichtemittierender Vorrichtungen ist eine große kreisförmige Platte mit einem Durchmesser von etwa 5,1 cm bis 7,6 cm (2 Zoll bis 3 Zoll) Der einzelne Chip der lichternittierenden Vorrichtung ist ein kleines Quadrat mit einer Seitenlänge von 300 um bis 500 um. Die Vorrichtungen werden durch die Schritte des Ausbildens vieler Austrittsgebiete und Elektroden in Längsrichtung und Querrichtung auf der Vorderfläche eines Wafers, Abschleifen der Rückfläche bis auf eine bestimmte Dicke und Ausbilden von Hohlräumen oder Vorsprüngen auf der Rückseite durch Ätzen, Gasphasenprozesse und Photolithographie hergestellt.
Die zulässige Abweichung zwischen dem Zentrum des Austrittsgebietes und dem Zentrum des Hohlraumes oder des Satzes von Vorsprüngen muß kleiner als ±5 um sein. Bei einem bearbeiteten Wafer tritt jedoch eine gewisse Verbiegung auf, weil der Wafer eine große Fläche hat und sehr dünn ist. Der Fehler bei der Positionierung der Teile auf beiden Oberflächen wird durch Maßstabsfehler der Masken zur Erzeugung der Austritts gebiete oder Fortsätze durch Lithographie weiter vergrößert. Die Zentren der Austrittsgebiete können nicht ohne weiteres mit einer Toleranz von weniger als ±5 um mit den Zentren der Hohlräume oder Fortsätze in Übereinstimmung gebracht werden.
Auf der Rückseite werden Hohlräume oder Fortsätze von Vorsprüngen gebildet. Der Wafer wird in eine Mehrzahl von chips aufgeteilt. Eine Kugellinse wird mit Klebstoff im Zentrum des Hohlraumes oder des Satzes von Vorsprüngen auf der Rückseite des einzelnen Chips befestigt. Der Klebstoff ist von einem Typ, der in einem Ofen durch Erwärmen gehärtet wird. Auf den Schritt des Befestigens einer Linse folgt ein Prüfschritt. Die Prüfung umfaßt die Schritte des Anlegens eines Stromes an die Vorrichtung zum Emittieren von Lichtstrahlen, des Erfassens der Lichtleistung und des Ausschließens defekter Vorrichtungen mit einer Lichtleistung unterhalb eines vorbestimmten Wertes. Die Prüfung ist teilweise erforderlich, weil die Hohlräume oder die Vorsprünge auf der Rückseite nicht immer mit den Austrittsgebieten auf der Vorderseite übereinstimmen, und teilweise, weil die Linsen mitunter infolge äußerer Schwingungen oder Stöße vor dem Aushärten des Klebstoffs in einem Ofen von regulären Spot abweichen. Nachdem das Linsenmontageverfahren beendet ist, beginnt die Prüfung, um schlecht funktionierende Vorrichtungen zu entfernen. Die Schwierigkeit der Ausrichtung auf beiden Oberflächen führt zu einem hohen Anteil defekter Vorrichtungen und einer niedrigen Ausbeute guter Produkte. Im übrigen gibt es, da der Hohlraum oder die Vorsprünge allein die Position der Linse durch geometrische Anistropie bestimmen, keine Möglichkeit einer Veränderung der Linsenposition während des Befestigungsverfahrens. Die Schwierigkeit der Ausrichtung und das Fehlen positionskorrigierender Mittel führen zum Auftreten funktionsunfähiger Vorrichtungen im gesamten Wafer.
Die EP-A-0 269 339 beschreibt die Ausrichtung einer LED mit einer sphärischen Linse. Das durch die LED emittierte Licht wird durch die Linse reflektiert und dazu benutzt, die Position der Linse zu erkennen. Die Linse ist nicht in Kontakt mit der Vorrichtung (der LED), sondern in einem Gehäuse fixiert. Mit dem Verfahren wird nicht die Position des Zentrums des Austrittsgebietes der LED bestimmt.
Die EP-A-0 587 277 ist relevant unter Art. 54(3) EPÜ und beschreibt ein Verfahren zur Fixierung einer sphärischen Linse an einer lichtemittierenden Vorrichtung. Durch die Linse wird Licht an eine Fernsehkamera übertragen und das Austrittsgebiet beobachtet. Das Zentrum des Gebietes wird bestimmt und aufgrund dessen wird die Linse durch Aushärtung des Harzes in ihrer Position fixiert.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Linsenmontageverfahren und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, die eine genaue Positionierung einer Linse auf einem Chip ermöglicht, der direkt auf der Hauptfläche eine Linse trägt, um das Zentrum des Austrittsgebietes in vertikaler Richtung in Übereinstimmung mit dem Zentrum der Linse zu bringen. Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Linsenmontage anzugeben, die erfolgreich die beidseitigen Waferschritte auf beiden Oberflächen vermeiden, welche tendentiell Fehlausrichtungen oder Nicht- Übereinstimmungen zwischen beiden Oberflächen bewirken. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Linsenmontage anzugeben, mit denen das Auftreten fehlerhafter Vorrichtungen im Ganzen eines Wafers dadurch vermieden wird, daß Zwei-Seiten-Waferprozesse beseitigt werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Linsenmontage anzugeben, bei denen eine Linse in engem Kontakt mit einem chip befestigt und verhindert wird, daß die Linse in Normalenrichtung eine Abweichung erfährt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Linsenmontageverfahren zum Montieren einer Linse auf einen LED- Chip bereitgestellt, der ein Substrat, auf das Substrat aufgewachsene Epitaxialschichten, einen in den epitaxialen Schichten gebildeten pn-Übergang, ein durch den pn-Übergang gebildetes begrenztes Austrittsgebiet, eine Vorderfläche der epitaxialen Schichten und eine ebene Hauptfläche des Substrates hat und der mit der Vorderfläche nach unten mit einem Gehäuse verbunden ist. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:
- Anordnen des Gehäuses auf einem XY-Tisch, der sich in einer horizontalen XY-Ebene bewegen kann,
- Anlegen eines Ansteuerstromes an den Vorrichtungs-Chip, so daß die Vorrichtung Lichtstrahlen vom Austrittsgebiet aus der Hauptfläche emittiert,
- Beobachten des Austrittsgebietes durch eine Kamera, die in vertikaler z-Richtung verschoben werden kann,
- Lokalisieren des Zentrums des Austrittsgebietes durch annähernde Bestimmung der Position der maximalen Intensität unter Nutzung eines Intensitätsprojektionsverfahrens und anschließender Bestimmung eines gewichteten Mittelwertes um jene Position unter Einsatz eines Schwerpunkt-Meßverfahrens,
- Abgleichen des Zentrums des Austrittsgebietes mit dem Zentrum der Kamera durch Bewegen des XY-Tisches in der XY- Ebene,
- Verstehen des XY-Tisches um einen vorbestimmten Abstand in der vorbestimmten Richtung zu einer Position gerade unterhalb eines Spenders (3), der sich in z-Richtung bewegen kann,
- Absenken des Spenders, bis eine untere Spitze desselben in Kontakt mit dem Vorrichtungs-Chip kommt,
- Zuführen eines UV-härtenden Harzes zum Chip aus dem Spender, der in Kontakt mit dem Chip steht,
- Anheben des Spenders,
- Verstellen des XY-Tisches um einen vorbestimmten Abstand in der vorbestimmten Richtung zu einer Position gerade unterhalb eines Vakuum-Anschlusses, der eine Linse hält und sich in Z-Richtung bewegen kann,
- Absenken des Vakuum-Anschlusses, bis die Linse in Kontakt mit dem Harz und der Hauptfläche des lichternitierenden Vorrichtungs-Chips kommt,
- Andrücken der Linse gegen den Chip mittels des Vakuum-Anschlusses,
- Bestrahlen des UV-härtenden Harzes mit ultravioletter Strahlung,
- Fixieren der Linse auf der Hauptf läche des Chips durch Verfestigen des Harzes, und
- Abheben des Vakuum-Anschlusses von der Linse.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt: eine Vorrichtung zur Montage einer Linse auf einen Chip einer lichtemittierenden Diode mit einem Substrat, auf dem Substrat aufgewachsenen Epitaxieschichten, einem in den Epitaxieschichten gebildeten pn-Übergang, einem durch den pn-Übergang gebildeten abgegrenzten Austrittsgebiet, einer Vorderfläche der Epitaxieschichten und einer ebenen Hauptfläche des Substrates, welche mit der Vorderfläche nach unten auf ein Gehäuse gebundet ist, wobei die Vorrichtung aufweist:
- eine Vorrichtungs-Ablage zur Aufnahme einer Mehrzahl Chips mit lichtemittierenden Dioden,
- eine Linsen-Ablage zur Aufnahme einer Mehrzahl Linsen,
- einen XY-Tisch zum Befördern der Vorrichtungs-Ablage und der Linsen-Ablage in x-Richtung und in Y-Richtung,
- eine Kamera zur Beobachtung des Austrittsgebietes und zur Lokalisierung des Zentrums des Austrittsgebietes,
- eine Z-Führung zum Verstellen der Kamera in Z-Richtung,
- einen Spender zum Versorgen der Vorrichtungs-Chips mit UVhärtendern Harz in Kontakt mit dem Chip,
- eine Z-Achsen-Führung zum Tragen des Spenders und zum Ermöglichen einer Auf- und Ab-Bewegung des Spenders,
- einem Mechanismus zum Bewegen des Spenders in Z-Richtung relativ zur Z-Achsen-Führung,
- einem Vakuum-Anschluß zum Halten einer Linse an einer Spitze mittels Luftdruck,
- eine Z-Achsen-Führung zum Bewegen des Vakuum-Anschlusses in Z-Richtung,
- einen Mechanismus zum Ermöglichen einer Bewegung relativ zur z-Achsen-Führung in Z-Richtung, und
- UV-Lampen zum Einstrahlen von UV-Strahlung auf das Harz auf dem Vorrichtungs-Chip.
Ein Linsenmontageverfahren gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung umfaßt die Schritte: Abschleifen einer Rückfläche eines Wafers, der eine mit einer Vielzahl lichtemittierender Vorrichtungen unter Einschluß eines Austrittsgebietes und von Elektroden in Längs- und Querrichtung versehene Oberfläche hat, Verringern der Dicke bis auf einen vorbestimmten Wert, Unterteilen des Wafers in einzelne Chips, die ein Austrittsgebiet enthalten, Fixieren des Chips mit der Vorderfläche nach unten auf einer Bearbeitungsvorrichtung, Anlegen eines Ansteuerstromes an ein Austrittsgebiet des Chips, so daß Licht aus der Rückfläche austritt, Beobachten des Austrittsgebietes mit einer Fernsehkamera, Bestimmen des Zentrums des Austrittsgebietes durch ein Intensitätsprojektionsverfahren und ein Schwerpunktmeßverfahren, Zuführen von UV-härtendern Harz in das Zentrum, Zuführen einer Linse, die durch einen Vakuumanschluß gehalten wird, zum Zentrum des Austrittsgebietes, Positionieren der Linse im Zentrum im Kontakt mit der Rückfläche, Bestrahlen des UV- härtenden Harzes mit UV-Strahlen, Härten des UV-härtenden Harzes, Befestigen der Linse am Chip und Entfernen des Vakuumanschlusses von der Linse.
Herkömmliche Verfahren hängen von der geometrischen Anisotropie von Hohlräumen oder Vorsprüngen ab, um eine Linse zu positioneren, ohne das Zentrum des tatsächlichen Austrittsgebietes zu suchen. Im Gegensatz hierzu nutzt die Erfindung keine Hohlräume, Vorsprünge oder andere geometrische Anisotropie zur Positionierung einer Linse. Diese Erfindung zeichnet sich durch die Nicht-Benutzung von Hohlräumen, Vorsprüngen oder irgendeiner anderen vorgefertigten geometrischen Anisotropie aus. Das Zentrum des Austrittsgebietes wird durch optische Methoden gesucht. Eine Linse wird im ermittelten Zentrum positioniert und dort fixiert. Da die Vorrichtung durch Anlegen eines Stromes und Messung der Lichtleistung tatsächlich geprüft wird, kann bei der Positionierung der Linse kein Fehler auftreten.
Bei herkömmlichen Verfahren wird eine Kugellinse auf einen Klebstoff gelegt, der Chip in einen Ofen gebracht, der Chip erwärmt und der Klebstoff gehärtetet. Äußere Stöße oder Schwingungen rufen eine Abweichung einer leichten Linse hervor, bevor die Wärme den Klebstoff gehärtet hat. Anstelle eines warmhärtenden Klebstoffs benutzt die Erfindung ein UVhärtendes Harz. Die Kugellinse wird durch ein UV-härtendes Harz fixiert. Das Harz erhärtet im Moment der Bestrahlung mit UV-Strahlen. Die Härtung des Harzes nimmt nur eine kurze Zeit in Anspruch. Der Anschluß hält die Linse zeitweise am vorbestimmten Spot, bis das Harz die Kugellinse fixiert.
Die Schritte dieser Erfindung werden jetzt detaillierter beschrieben.
Der Wafer mit seiner abgeschliffenen Rückfläche wird in einzelne chips geteilt. Der Chip wird verkehrt herum auf einen Arbeitstisch gelegt, der eine zweidirnensionale horizontale Bewegung im Raum ausführen kann und eine Positionierungsfunktion mit hoher Präzision hat. Ein Spender, der einen Klebstoff abgibt, kann sich in vertikaler Richtung (z-Richtung) bewegen, er bewegt sich aber nicht in den horizontalen Richtung (der x- und y-Richtung. Ein Vakuumanschluß, der die Linse hält, kann sich ebenfalls nur in vertikaler Richtung (z-Richtung) bewegen. Der Vakuumanschluß bewegt sich nicht in den horizontalen Richtungen.
Die Stromversorgung legt an die Vorrichtung einen Ansteuerstrom an. Die leuchtende Vorrichtung wird durch eine Fernsehkamera beobachtet. Das Zentrum des Austrittsgebietes wird durch ein Intensitätsprojektionsverfahren und ein Schwerpunktmeßverfahren ermittelt. Dann wird der Tisch mit dem Chip in x- und y-Richtung bewegt, bis das Zentrum des Austrittsgebietes in der optischen Achse der Fernsehkamera liegt. Der Tisch wird um einen vorbestimmten Abstand in eine vorbestimmte Richtung bewegt, welcher als Abstand zwischen der Fernsehkamera und dem Spender definiert ist. Das Zentrum des Austrittsgebietes des Chips liegt dann exakt unter der Spitze des Spenders. Die x- und y-Koordinaten des Zentrums sind gleich den x- und y-Koordinaten des Spenders. Dann kommt der Spender in Kontakt mit der Hauptfläche (Rückseite) des Chips und gibt eine definierte Klebstoffmenge (eines UVhärtenden Harzes) auf die Hauptfläche ab. Der Spender wird angehoben und vorn Chip gelöst. Der Tisch wird in der xy- Ebene bewegt und erreicht einen Punkt genau unterhalb des eine Kugellinse haltenden Vakuumanschlusses. Der Anschluß wird abgesenkt, bis die Linse nach unten in das Harz und in Kontakt mit der Hauptfläche kommt. Der Harz-Klebstoff wird mit UV-Strahlen bestrahlt. Das Harz härtet sofort aus.
Die x- und y-Koordinaten sind für die Fernsehkamera, den Harzspender und den Vakuumanschluß vorbestimmt. Die drei Komponenten können sich nicht in x- oder y-Richtung bewegen. Sie können sich nur in z-Richtung bewegen (x1, y1), (x2, y2) und (x3, y3) bezeichnen die Ebenenkoordinaten der Kamera, des Spenders und des Einflusses. Die zweidirnensionale Abweichung zwischen der Kamera und dem Spender wird durch einen Vektor C(xc, yc) bezeichnet, wobei xc = x2-x1, yc = y2-y1 ist. Die horizontale Abweichung zwischen dem Spender und dem Anschluß ist durch einen weiteren Vektor D(xd, yd) gegeben, worin xd = x3-x2, yd = y3-y2 ist.
Nachdem das Zentrum des Austrittsgebietes auf die optische Achse der Kamera eingestellt wurde, wird der den chip tragende Tisch um den Vektor C verschoben. Dann liegt das Austrittsgebiet exakt unter dem Spender. Der Spender trägt Klebstoff auf die Hauptfläche auf. Der Tisch wird weiter um den Vektor D bewegt. Das Austrittsgebiet liegt genau unterhalb des Anschlusses. Kurz gesagt, wird gemäß der Erfindung eine Linse auf einen chip aufgrund der Schritte des Herausfindens des Zentrums des Austrittsgebietes mittels der Kamera, des Verschiebens des Chips um einen Vorschubbetrag C zu einem Punkt unterhalb des Spenders und des Verschiebens des Chips um einen anderen Vorschubbetrag D zu einem Punkt unterhalb des Anschlusses montiert. Da die Vorschubbeträge C und D gleich den zweidimensionalen Abständen zwischen zwei Objekten der Kamera, des Spenders und des Anschlusses sind, ermöglicht die exakte Positionierung der Kammera die Bewegung des Chips genau unter den Spender oder den Anschluß. Die Positionierung ist exakt genug für den Spender und den Anschluß, weil die Kamera, der Spender und der Anschluß keine Bewegungsfreiheit in der XY-Ebene haben. Der Tisch kann sich nur in der XY-Ebene bewegen.
Der Spender kann in z-Richtung angehoben und abgesenkt werden. Der Spender berührt direkt den Chip. Die Spitze des Spenders kommt in Kontakt mit der Rückseite. Ein Sensor überwacht, ob die Spitze in Kontakt mit dem Chip ist. Wenn der Kontakt verifiziert wird, gibt der Spender eine bestimmte Klebstoffrnenge auf den Chip ab. Der Kontakt des Spenders sichert die präzise Zuführung des Harzes, weil durch den Kontakt die Wirkung der Oberflächenspannung ausgeschlossen wird Die Kontaktzuführung des Harzes ist eines der Merkmale dieser Erfindung. Es ist ein Stoßdämpfer vorgesehen, um einen Berührungsstoß und eine Beschädigung des Chips zu vermeiden.
Der eine Linse tragende Vakuurnanschluß wird abgesenkt, bis die Linse in Kontakt mit dem chip kommt. Ein Sensor ist zur Überwachung dessen vorgesehen, ob die Linse den Chip berührt oder nicht. Ein Stoßdämpfer ist zum Auffangen des Berührungsstoßes vorgesehen. Der Anschluß drückt die Linse nach unten gegen den Chip. Unabhängig von der Größe der Linse kommen alle Linsen in Kontakt mit der Oberfläche, weil das Absenken der Linse unabhängig von der Schwerkraft erfolgt. Die Linse schwimmt niemals auf dem Klebstoff. Durch den Kontakt wird exakt der Abstand zwischen dem Zentrum der Linse und dem Austrittsgebiet in z-Richtung ohne Unsicherheiten eingestellt. Während die Linse durch den Anschluß auf den Chip gedrückt wird, wird das Klebstoff-Harz durch Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen gehärtet.
Bevorzugt sollten der Spender und der Anschluß in zwei Geschwindigkeitsstufen, d.h. mit einer höheren Geschwindigkeit und einer niedrigeren Geschwindigkeit, bewegt werden, um den Bestimmungsort schnell und exakt zu erreichen.
Die Sammellinse ist eine Kugellinse und eine sphärisch konvexe Linse. Der Vakuumanschluß hat eine Spitze zum Ansaugen einer Linse. Die berührende Innenwandung mit der Spitze ist ein Konus oder eine dreieckige Pyramide. Eine konische Wandung ist leicht herzustellen. Eine dreieckige Wandung hält eine Linse präzise an einem Spot, weil der Spot eindeutig als von den drei Wänden um den Radius der Linse entfernter Punkt definiert ist.
Die Funktionen der Erfindung werden jetzt erläutert. Beim Linsenmontageverfahren gemäß dieser Erfindung wird ein Vorrichtungs-chip auf einem in x-Richtung und y-Richtung bewegbaren XY-Tisch angebracht, der lichtemittierenden Diode ein Strom zur Emission von Licht zugeführt, das Zentrum des Austrittsgebietes mittels einer Fernsehkamera ermittelt, und das Zentrum desaustrittsgebietes mit dem Zentrum (der optischen Achse) der Kamera in Übereinstimmung gebracht. Bevorzugt sollte die Feststellung des Austrittsgebietes in zwei Schritten ausgeführt werden. Zuerst sollte ein Umriß des Austrittsgebietes grob mittels eines Intensitätsprojektionsverfahrens im Gesamt-Blickfeld der Kamera festgestellt werden. Als zweites sollte das exakte Zentrum des Austrittsgebietes mittels eines Schwerpunktmeßverfahrens in dem das Austrittsgebiet umgebenden abgegrenzten Gebiet bestimmt werden.
Die Beobachtung in zwei Schritten kann die Zeitspanne der Bestimmung des Zentrums des Austrittsgebietes verkürzen. Das Zwei-Schritt-Vorgehen ermöglicht die Feststellung des Zentrums des Austrittsgebietes mit einer reproduzierbaren Genauigkeit von weniger als ± 0,1 um in einem vergleichsweise großen Gesichtsfeld. Natürlich kann das Zentrum des Austrittsgebietes mit derselben Genauigkeit in einem einzelnen Schritt nur durch das Schwerpunktmeßverfahren bestimmt werden. Der einzelne Schritt wird aber längere Zeit erfordern, als die Zwei-Schritt-Beobachtung.
Was diese Erfindung besonders gegenüber dem bekannten Verfahren abhebt, ist die Bestimmung des Austrittszentrums durch Anlegen eines Stromes an die Vorrichtung, Überwachen des Lichtes durch die Kamera und Berechnung des Austrittszentrums. Auch wenn die Rositionen der Austrittsgebiete in einzelnen Chips schwanken, können mit dieser Erfindung Linsen genau über den Zentren der Austrittsgebiete montiert werden. Diese Erfindung ist in der Präzision der Linsenmontage dem bekannten Verfahren überlegen.
Die Ausbildung der Hohlräume oder Vorsprünge benötigt beim Stand der Technik ein zusätzliches Verfahren. Diese Erfindung verzichtet auf ein solches zusätzliches Verfahren. Weiterhin machen die Hohlräume oder Vorsprünge eine freie Positionierung einer Linse in einer zweidimensionalen Ebene unmöglich. Die geometrische Anisotropie beseitigt die Freiheit der Positionierung in der Ebene.
Diese Erfindung bildet keine Hohlräume oder Vorspränge, sondem nutzt eine ebene Rückfläche für die Anbringung einer Linse in einem beliebigen Spot. Die geometrische Isotropie, d.h. die Ebenheit der Rückfläche, ergibt die zweidimensionale Positionierungsfreiheit des Chips. Wenn die Oberfläche einen Hohlraum hätte, könnte die Linse nicht im optimalen Spot plaziert werden, der mittels der Beobachtung durch die Fernsehkamera bestimmt worden ist. Die Ausbildung der geometrischen Anisotropie schließt eine freie Positionierung aufgrund der Beobachtung und Musteranalyse aus. Die ebene Oberfläche erlaubt es, daß bei der Erfindung eine Linse in einem beliebigen Punkt fixiert wird. Das Fehlen von Hohlräumen oder Vorsprüngen stellt ein positives Merkmal der Erfindung dar. Wenn das Austrittszentrurn berechnet worden ist, wird der XY-Tisch so bewegt, daß das Zentrum des Austrittsgebietes des Chips mit dem Zentrum des Gesichtsfeldes der Kamera in Übereinstimmung gebracht wird.
Das Austrittszentrum des Chips fällt dann mit dem Zentrum des Gesichtsfeldes zusammen. Dann wird der Tisch um einen bestimmten Abstand in eine bestimmte Richtung verschoben, was durch einen Vektor C zu bezeichnen ist. Der Chip liegt direkt unterhalb des Spenders, weil der Vorschub um den Vektor C gleich dem zweidimensionalen Abstand zwischen der Kamera und dem Spender ist. Der Spender hat Bewegungsfreiheit in z-Richtung, aber keine Freiheit in x- und y-Richtung. Da die Kamera sich nicht in der XY-Ebene bewegt, kann der Chip durch Verschiebung des Tisches um den Vektor C exakt unter den Spender vorgeschoben werden.
Anderenfalls könnte die Linsenmontage durch die vereinfachten Schritte des In-Ubereinstimmung-Bringens des Austrittszentrums mit dem "Kamerazentrum", Austragen eines Klebstoffs aus einem geneigten Spender auf den Chip und Zuführen einer Linse von dem geneigten Anschluß auf den Klebstoff bewerkstelligt werden. Eine solche geneigte Handhabung würde aber eine anormale Verteilung des Harzes und eine Abweichung der Linse bewirken. Diese Erfindung ermöglicht es, daß der Spender das Harz vertikal freigibt und der Anschluß die Linse durch eine Vertikalbewegung an Ort und Stelle bringt. Herkömmliche Verfahren haben einen warmhärtenden Klebstoff verwendet, der durch Erwärmung in einem Ofen gehärtet wird. Diese Härtung erfordert eine lange Zeit. Unbeabsichtigte Schwingungen begleiten den Transport in den Ofen. Die Hohlräume oder Vorsprünge könnten die Linse gegenüber den äußeren Schwingungen stabilisieren.
Ein solcher wärmhärtender Klebstoff ist für die Erfindung ungeeignet, weil die Schwingung oder Neigung des Chips eine zufällige Verschiebung der Linse bewirken würden, die einfach ohne Hohlraum oder Vorsprünge auf eine ebene Fläche gelegt ist.
Diese Erfindung erfordert einen an Ort und Stelle härtenden Klebstoff, der sofort aushärtet. Die Erfindung kann zur Befestigung der Linse ein UV-härtendes Harz verwenden.
Der Spender, der eine konstante Klebstoffmenge (Chipsmenge) auf Chips liefert, ist mit einer Nadel ausgerüstet, die eine bestimmte Klebstoffrnenge austrägt. Im Spender wird der Klebstoff für eine bestimmte Zeit durch Luft mit einem bestimmten Druck unter Druck gesetzt. Der Klebstoff tritt aus der Nadel aus. Der flüssige Klebstoff wird aufgrund der Oberflächenspannung eine Harzkugel. Die Nadel wird abgesenkt, bis die Spitze in Kontakt mit dem Chip kommt. Das Harz wird im Berührungszustand auf den Chip übertragen. Die Kontakt-Zuführung ist in quantitativer Hinsicht überlegen. Der Chip erhält immer eine vorbestimmte Harzmenge. Bei bekannten Verfahren wird ein Klebstoff aus einer vorn Chip getrennten öffnung auf den Chip getropft. Die Abstands-Zuführung kann Schwankungen der Harzrnenge infolge von Höhenschwankungen des Chips oder Schwankungen der Oberflächenspannung nicht unterbinden. Hingegen ermöglicht es die Kontaktzuführung bei der Erfindung, Harzmengenschwankungen als Ergebnis von Höhenschwankungen des Chips zu unterdrücken.
Da die Nadel die Chips berührt, muß eine Schutzvorrichtung vorgesehen werden, um die Chips nicht zu beschädigen. GaAs ist mechanisch weniger belastbar als Si. InP ist noch stoßempfindlicher als GaAs. Allgemein sind Verbindungshalbleiter weniger belastbar als Si. Zudem ist der Chip sehr dünn. Ein kleiner Stoß zerbricht sehr leicht einen InP-Chip. Folglich sollte der Spender bevorzugt mit einem Mechanismus zum Ausgleich desgewichts des Spenders ausgerüstet sein. Eine Klebstoffdosis sollte ausreichen, auf die Seiten zu fließen und den pn-Übergang des Chips zu bedecken. Das Harz schützt den ungeschützten pn-Übergang. Das Harz spielt daher - zusätzlich zur Funktion des Verklebens der Linse mit dem Chip - die Rolle einer Passivierungsschicht zum Schutz des Überganges. Die Übertragung des Harzes vorn Spender auf den Chip wird als "Transkription" bezeichnet.
Wenn das Harz transkribiert wurde, wird der Spender angehoben. Dann wird der XY-Tisch um den Vektor D verschoben. Der Vorschubbetrag des Vektors D ist gleich dem zweidimensionalen Abstand zwischen dem Spender und dem Anschluß. Der chip liegt daher direkt unterhalb des Vakuumanschlusses, der die Linse an der Spitze angesaugt hat. Die Präzision der Positionierung einer Linse auf einen Chip wird durch Positionsschwankungen des Anschlusses beeinflußt. Bevorzugt sollte die Innenwandung der Spitze des Anschlusses in Abstimmung auf die Linsengestalt geformt sein, um Positionierungsunsicherheiten auszuschließen. Beispielsweise sollte die Spitze eines Anschlusses für eine Kugellinse mit einer konischen Innenfläche oder einer dreieckigen pyramidalen Innenfläche versehen sein. Die konische Oberfläche ist wegen ihrer Rotationssymmetrie leicht auszubilden. Die dreieckige pyramidale Oberfläche ist ziemlich schwer herzustellen. Die dreieckige Pyramide sichert aber ein exaktes Halten einer Linse infolge des 3-Punkt-Kontaktes.
Auch der Vakuumanschluß ist nur in z-Richtung verschiebbar. Wenn der Chip unter den Anschluß transportiert worden ist, beginnt das Absenken des Anschlusses mit der Linse. Zuerst wird der Anschluß schneller abgesenkt, aber danach sinkt er langsamer. Die erste Absenkgeschwindigkeit ist beispielsweise 5 mm/s und die zweite Geschwindigkeit 0,5 mm/s. Das Absenken mit hoher Geschwindigkeit im ersten Schritt verkürzt die Absenkzeit. Das langsame Absenken im späteren Schritt verringert den Berührungsirnpuls.
Bei dieser Erfindung wird eine Linse zwangsweise in Kontakt mit der Hauptfläche eines Chips gebracht. Anstelle der Schwerkraft, auf die frühere Verfahren vertraut haben, drückt der Anschluß die Linse nach unten auf die Oberfläche. Der Kontakt der Linse mit dem Chip bestimmt unzweideutig die Höhe der Linse, was die Präzision in z-Richtung erhöht und die Montagezeit verkürzt. Der zwangsweise Kontakt mit der Linse beschädigt den Chip jedoch nicht. Um Beschädigungen zu vermeiden, sollte der Anschluß bevorzugt mit einem Zwei- Schritt-Absenkmechanismus und einem Stoßdämpfer ausgerüstet sein.
Nachfolgend werden die Vorteile dieser Erfindung erläutert. Bei der Erfindung wird eine Linse auf einen Chip einer lichtemittierenden Diode montiert, die Licht von der dem Austrittsgebiet gegenüberliegenden (rückseitigen) Oberfläche emittiert, indem die Schritte angewandt werden: Anlegen eines Stromes zur Emission von Licht, Beobachten des Austrittsgebietes mittels einer Fernsehkamera, Berechnen des Zentrum des Austrittsgebietes, In-Übereinstimmung-Bringen des Austrittszentrums mit dem "Kamerazentrum", Bedecken des Zentrums des Austrittsgebietes mit einem UV-härtenden Harz, Aufbringen einer Linse auf das Harz, Niederdrücken der Linse auf den Chip und Härten des Harzes durch Bestrahlung des Harzes mit UV-Strahlung. Da das Zentrum des Austrittsgebietes für einzelne Chips durch tatsächliche Beobachtung ermittelt und die Linse im wirklichen Zentrum angebracht wird, erzielt die Erfindung den Erfolg einer Verringerung des Positionierungsfehlers der Linse unter die Toleranzgrenz von ± 5 um.
Auf dem Wafer werden für die Positionierung der Linse keine Hohlräume oder Vorsprünge ausgebildet. Die Hauptflächen des Chips sind eben. Die ebene Oberfläche ermöglicht den Verzicht auf das Verfahren zur Erzeugung der Hohlräume oder Vorsprünge, was die Waferprozesse vereinfacht. Weiterhin garantiert der Ausschluß der geometrischen Anomalie eine präzise Positionierung der Linse, weil die Hohlräume oder Vorsprünge tendentiell eine Fehlausrichtung der Linse bewirkt haben. Die Hauptfläche ist eine ebene Fläche. Die ebene Oberfläche erlaubt die exakte Steuerung der Dicke des Wafers, der poliert worden ist. Die Ebenheit gewährleistet eine exakte Bestimmung des Abstandes zwischen der Linse und dem Austrittsgebiet.
Die Kontakt-Transkription des Klebstoffs gibt dem Spender eine ausgezeichnete Mengensteuerbarkeit. Der Klebstoff wird sofort ausgehärtet, während der Anschluß die Linse in Kontakt mit dem Chip hält, wobei er den Abstand zwischen der Linse und dem Austrittsgebiet exakt bestimmt. Die Erfindung ist hinsichtlich der Vereinfachung von Waferprozessen, der Verhinderung des Auftretens von defekten Objekten in einem gesamten Wafer, der Verbesserung der Einkopplungseffizienz in eine Glasfaser und einer starken Senkung der Produktionskosten erfolgreich.
Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die einzelnen Figuren der begleitenden Zeichnungen rein beispielhaft gegeben wird, genauer zu verstehen.

Von den Figuren sind

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Linsenmontagevorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht des Gesichtsfeldes einer Kamera zur Erläuterung des Prinzips des Intensitätsprojektionsverfahrens zur groben Bestimmung des Zentrums des Austrittsgebietes,
Fig. 3 eine Draufsicht des abgegrenzten Gebietes im Gesichtsfeld der Kamera zur Demonstration eines Schwerpunktmeßverfahrens zur exakten Bestimmung des Zentrums des Austrittsgebietes,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Spenders zum Austragen eines Klebstoffs auf Chips,
Fig. 5(a) und Fig. 5(b) Querschnittsdarstellungen eines Chips, eines Klebstoffs und einer Nadel zur Erläuterung einer herkömmlichen Art und Weise der Zuführung von Klebstoff zum Chip (worin Fig. 5(a) den Zustand zeigt, in dem die Nadel Klebstoff auf den von der Nadel getrennten Chip ausgibt, und Fig. 5(b) den Zustand zeigt, in dem die Nadel angehoben ist),
Fig. 6(a), Fig. 6(b) und Fig.6(c) Querschnittsdarstellungen eines Chips, eines Harzes und einer Nadel zur Erläuterung der Vorgehensweise zum Aufbringen von Harz auf den Chip gemäß der Erfindung (worin Fig. 6(a) einen Zustand zeigt, in dem eine Harzkugel gebildet wird, Fig 6(b) einen Zustand zeigt, in dem die Nadel in Kontakt mit dem Chip besteht, und Fig. 6(c) den Zustand zeigt, in dem die Nadel angehoben ist,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Haltevorrichtung des Vakuumanschlusses,
Fig. 8(a) und Fig. 8(b) Darstellungen eines konischen Anschlusses, worin Fig. 8(a) eine vertikale Schnittdarstellung und Fig. 8(b) eine Untersicht sind,
Fig. 9(a) und Fig. 9(b) Querschnittsdarstellungen eines konischen Anschlusses,
Fig. 10 eine Querschnittsdarstellung eines Anschlusses, einer Linse und eines Chips zur Demonstration dessen, wie der Anschluß die Linse hält und nach unten auf den Chip drückt,
Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung eines Anschlusses, einer Linse und eines Chips zur Darstellung dessen, daß das Harz durch Bestrahlung mit UV-Strahlen gehärtet und die Linse durch den Anschluß gehalten wird,
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines die Linse gegen den Chip drückenden Anschlusses und des durch die UV-Strahlung aus den Bestrahlungsköpfen gehärteten Harzes und
Fig. 13 eine Querschnittsdarstellung der lichtemittierenden Vorrichtung (lichtemittierenden Diode), die eine Linse über dem Austrittsgebiet hat.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Linsenmontagevorrichtung gemäß dieser Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt einen XY-Tisch (1), eine Fernsehkamera (2), einen Spender (3), einen Vakuumanschluß (4), eine Kamera-Z-Führung (5) und eine Anschluß-Z-Achsen-Führung (6). Der XY-Tisch (1) transportiert LED-Chips und Linsen in einer horizontalen ebene (XY-Ebene). LED-Chips (8) liegen auf einer Vorrichtungsablage (9). Kugellinsen (10 sind auf einer Linsen-Ablage (11) angeordnet. Sowohl die Vorrichtungs-Ablage (9) als auch die Linsen-Ablage (8) sind auü eine X-Führung (12) aufgesetzt. Die X-Führung (12) gleitet auf einer Y-Führung (13), die sich in y-Richtung erstreckt. Die X-Führung (12) kann sich auf der Y-Führung (13) in y-Richtung bewegen. Die Y-Führung (13) liegt gleitbar auffesten Tischen (14), die in y-Richtung entlang erstreckt sind. Die y-Führung (13) kann sich auf dem Tisch (14) in y-Richtung frei bewegen. Der XY-Tisch (1) besteht aus der X-Führung (12) und der Y-Führung (13).
In der Praxis können die Führungen bzw. Tische mit hoher Genauigkeit durch Motoren, Untersetzungszahnräder oder Schneckengetriebe und Lager in jede gewünschte Position verschoben werden, die eine Bewegung der Führungen mit geringer Reibung ermöglichen. Die Ausführungsforrn nutzt eine Luftlagerung für die Lagerung der Führungen. Da die Führungen (12) und (13) durch Luft auf der Y-Führung (13) und den Tischen (14) gehalten werden, können die Führungen (12) und (13) reibungsfrei verschoben und an einem beliebigen Punkt angehalten werden. Die Auflösung beträgt für die Lösungen (12) und (13) weniger als 0,1 um. Eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden ist mit ihren Hauptflächen (Rückseiten) nach oben in Zeilen und Spalten auf der Vorrichtungs-Ablage (9) angeordnet. Die LED-Chips sind auf Gehäuse preß-gebondet. Die Elektrodenanschlußflächen der Chips sind mit Leitungen der Gehäuse verbunden. Wenn an die Leitungen ein Strom angelegt wird, emittieren die Chips aus den Hauptflächen Licht.
Eine Mehrzahl von kleinen Löchern ist in Längs- und Querrichtung bzw. Zeilen und Spalten auf der Linsen-Ablage (11) ausgebildet. In den Löchern sind kleine Kugellinsen aufbewahrt. Von den bewegbaren Komponenten bewegt sich nur der XY-Tisch (1) in horizontalen Richtungen. Die LED-Vorrichtungen (8) und die Linsen (10) können nämlich in X-Richtung und Y-Richtung verschoben werden. Die Kamera (2) , der Spender (3) und der Vakuumanschluß (4) sind nur in z-Richtung verschiebbar.
Die Infrarotkamera (2) kann duch die Kamera-Z-Führung (5) in vertikaler Richtung verschoben werden. Die Z-Führung (5) umfaßt einen Ständer (15) , vertikale Schienen (16), Gleitblöcke (17), die auf den Schienen (16 auf- und abgleiten, eine (in der Figur nicht dargestellt) Kugelschneckenwelle, die drehbar längs den Schienen (16) angebracht ist, eine an der Kamera angebrachte und mit der Vorschub-Schneckenwelle im Eingriff stehende Kugelmutter und einen die Schneckenwelle drehenden Motor. Wenn der Motor die Schneckenwelle dreht, wird die Kugelmutter auf- und abbewegt. Dann bewegt sich die Kamera mit der Kugelmutter auf und ab. Da diese präzise Führung bekannt ist, sind die Details in den Figuren nicht gezeigt. Die Kamera ist mit einem Mikroskop ausgerüstet, um ein vergrößertes Abbild eines darunterliegenden Objekts auf einem Schirm zu erzeugen. Der Brennpunkt wird auf der Oberfläche des Objektes mittels der die Kamera (2) tragenden Z-Führung (5) eingestellt.
Zuerst trägt der XY-Tisch (1) einen LED-Chip (8) zu einem Punkt unterhalb der Kamera (2). Die Kamera ermittelt mit optischen Mitteln und aufgrund einer Bildverarbeitung das Zentrum des Austrittsgebietes des Chips. Die Bildverarbeitung hat zwei Schritte: In einem Schritt 1 wird mittels eines Intensitätsprojektionsverfahrens eine Grenzlinie des Austrittsgebietes im gesamten Gesichtsfeld der Kamera gesucht, und in einem Schritt 2 wird mittels eines Schwerpunktmeßverfahrens das exakte Zentrum des Austrittsgebietes in einem abgegrenzten Gebiet bestimmt.
Das Intensitätsprojektionsverfahren wird durch Fig. 2 erläutert. Das gesamte Gesichtsfeld der Kamera wird wie ein Gitter in Längs- und Querrichtung unterteilt. Eine im Ergebnis der Teilung erhaltene Einheit wird als Pixel bezeichnet und stellt die kleinste Komponente dar, die eine Variable hat, welche für die Intensität des auf die Einheit eintreffenden Lichts kennzeichnend ist. Der Satz der Pixel bildet eine Matrix. Den Pixeln sind zweidirnensionale Koordinaten zugeordnet. Der linke untere Punkt ist der Ursprungspunkt dieser Pixel und wird als M&sub1;&sub1; bezeichnet. J ist die Anzahl der Zeilen, 1 ist die Anzahl der Spalten. Folglich ist i die x-Koordinate und j die y-Koordinate des Pixels: (i, j) bezeichnet einen in zweidimensionalen Koordiaten definierten Pixel, Mij ist ein am i-Trennpunkt in x-Richtung und am j-Trennpunkt in y-Richtung liegender Spot.
Die Größe eines Pixels ist im Objektraum (realen Raum) beispielsweise 1 um x 1 um. Die Kamera hat beispielsweise 500 x 500 Pixel im gesamten Gesichtsfeld. In diesem Falle entspricht das gesamte Gesichtsfeld der Kamera x 500 um x 500 um (0,5 mm²) in der Objektebene. Ein zu behandelnder Vorrichtungs-chip wird zuerst durch den XY-Tisch in das Gesichtsfeld der Kamera gebracht. Ein Ansteuerstrom wird von einer Stromquelle über die in der Vorrichtungs-Ablage vorgesehenen Leitungenund Drähten an die Vorrichtung angelegt. Die Vorrichtung emittiert nach oben gerichtete Lichtstrahlen. Die Kamera muß eine für die von der Vorrichtung emittierten Strahlen geeignete Empfindlichkeit haben. Die Kamera sollte entsprechend der Wellenlänge des Lichtes der Vorrichtungen jeweils ausgetauscht werden. Wenn die Objekte InP-LED sind, die infrarotes Licht aussenden, soll die Kamera eine Infrarotkamera mit hoher Empfindlichkeit für Infrarotlicht sein. Wenn andererseits die Objekte Vorrichtungen sind, welche sichtbares Licht emittieren, sollte der Detektor eine gewöhnliche Kamera sein.
Die Kamera nimmt die aus dem Ursprungs- bzw. Austrittsgebiet emittierten Strahlen auf. Das Bild des Gebietes wird in Pixel aufgeteilt. Die Intensität des Lichts eines einzelnen Pixels wird in unterschiedliche Abstufungen klassifiziert, beispielsweise in 256 Stufen (monochromatische Abstufungen von weiß zu Schwar). "mij" bezeichnet die Lichtintensität des Pixels Mij, "n" ist die Anzal der Pixel in einer Zeile oder in einer Spalte. Mit dem Intensitätsprojektionsverfahren werden die x-Surnmen der Intensitäten sämtlicher in allen Spalten ausgerichteter Pixel und die y-Summen der Intensitäten der in allen Zeilen ausgerichteten Pixel berechnet. Hierbei bezeichnet die vertikale Summe der Intensitäten der zur i-ten Spalte gehörenden Pixel Mij. Yj bezeichnet die Summe der Intensitäten mij der in der j-ten Zeile ausgerichteten Pixel Mij Dann werden mittels des Verfahrens die Spalte i und die Zeile j ermittelt, die die Summen aus allen vertikalen Summen und horizontalen Summen maximieren.
Xi = Σ j-1 nmij (1)
Yi = Σ j-1 nmij (2)
Xmax = max{Xi} (3)
Ymax = max{Yj} (4)
Die Zeile k=j bezeichnet die das Maximum Ymax der Horizontalsummen {Yj} ergebende Zeile. Die Spalte h=i bezeichnet die das Maximum Xmax unter den Vertikalsummen {X&sub1;} ergebende Spalte. Es gilt nämlich Yk = Ymax Xh= Xmax. Das Ergebnis bedeutet, daß das Zentrum des Austrittsgebietes in der Nähe des Pixels Mhk liegen muß. Das Austrittsgebiet sollte Lichtstrahlen in der regulären Verteilung austreten lassen, die die Summen der Intensitäten der Spalte und der Zeile maximiert, die sich im Zentrum des Gebietes kreuzen. Mit diesem Verfahren wird die Intensität auf der X-Achse und der Y- Achse durch Aufsummierung der Intensitäten der Pixel auf die vertikale Achse und die horizontale Achse projiziert. Es wird daher als Intensitätsprojektionsverfahren bezeichnet. Da dieses Vorgehen nur eine Addition einschließt, ist die Berechnung schnell erledigt. Neben der kurzen Berechnungszeit hat dieses Verfahren einen weiteren Vorteil. Wenn der Blick eine Reflexion von externem Licht oder "Lecklicht" von der Vorrichtung selbst erfaßt, würde die Schwerpunktmessung im gesamten Blickfeld das Zentrum des Austrittsgebietes fehlinterpretieren. Die Vorschaltung der Intensitätsprojektion garantiert die Vermeidung eines Fehlers bei der Erfassung des Austrittszentrums.
Dieses Verfahren ist jedoch nicht in der Lage, selbst den Pixel zu bestimmen, der tatsächlich die maximale Lichtleistung ergibt. Die Genauigkeit ist von der Größe eines Pixels abhängig. Eine grobe Erfassung oder Umrißlinienerfassung ist das Ziel des vorangehenden Intensitätsprojektionsverfahrens. Wenn die Verteilung der Intensität im Austrittsgebiet steil genug ist, sollte es bevorzugt sein, die Spalten und Zeilen in die Hälfte oder ein Drittel "auszudünnen", um die Berechnungszeit zu verkürzen.
Das vorläufig ermittelte Zentrum Mhk des Austrittsgebietes wird in die Mittenachse der Kamera verschoben. Dann wird das Schwerpunktmeßverfahren auf das Bild des Austrittsgebietes angewandt. Da das Muster des Austrittsgebietes in der Umgebung des Blickfeldzentrums begrenzt ist, ist der Gegenstand der Betrachtung in ein kleines Quadrat eingegrenzt, das etwa 1/10 bis 4/10 des gesamten Blickfeldes ausmacht. Wenn das gesamte Blickfeld 500 um x 500 um groß ist, sollte das abgegrenzte Gebiet ein Quadrat vom etwa 50 um x 50 um bis 200 um x 200 um sein. Als abgegrenztes Gebiet ist auch ein kleineres Quadrat möglich. Das abgegrenzte Gebiet enthält das Zentrum des Austrittsgebietes. Die Anzahl der Pixel ist weit geringer als diejenige für das gesamte Blickfeld, was die Verarbeitungszeit verkürzt. Die Lichtleistung mij des Pixels Mij ist beispielsweise in 256 Schritten in einen Speicher eingespeichert worden. Der Schwerpunkt G(Xg, Yg) wird mit einem Intensitätsgewicht Yj berechnet. Xi ist die X-Koordinate der i-ten Spalte. Yj ist die Y-Koordinate der j-ten Zeile. Der Schwerpunkt wird durch Gewicht der Mittelwertsbildung der Koordinaten bestimmt.
Die Bildung der Summe Σ wird mit i und j aller im abgegrenzten Gebiet enthaltenen Pixel ausgeführt. Der Mittelwert gilt nicht für das gesamte Blickfeld sondern für das abgegrenzte Gebiet mit einer kleineren Anzahl von Pixeln. Da eine kleinere Anzahl von Pixeln der Betrachtung unterliegt, verkürzt sich die Berechnungszeit.
Der jetzt berechnete Schwerpunkgt G(Xg, Yg) ist als Zentrum des Austrittsgebietes identifiziert. Das Schwerpunkt-Meßverfahren benötigt eine längere Berechnungszeit, weil es neben der Addition eine Multiplikation und Division einschließt. Bei der Ausführungsforrn wird das Zentrum des Austrittsgebietes zunächst mittels des Intensitätsprojektionsverfahrens grob abgeschätzt und als zweites das Zentrum mittels des gewichtenden Schwerpunkt-Meßverfahrens strikt berechnet.
Da das Schwerpunkt-Meßverfahren den Mittellosvorgang einschließt, wird das Zentrum mit höherer Genauigkeit als der Einheit eines Pixels bestimmt. Obwohl die Größe eines Pixels 1 um x 1 um beträgt, können die Koordinaten des Zentrums mit der Genauigkeit von 0,1 um definiert werden, was der Auflösung der Führungen entspricht. Eine kleine Verschiebung des XY-Tisches stellt den Schwerpunkt auf die Mittenachse der Kamera ein. Jetzt fällt das Zentrum des Austrittsgebietes mit der Mittenachse der Kamera zusammen.
Die Beziehung zwischen der zweidimensionalen Position (X1, Y1) der Kamera und der zweidimensionalen Position (X2, Y2) des Spenders ist vorbestimmt. Somit ist auch der Vektor C (Xc, Yc) , der als Differenz zwischen der Kamera- und der Spenderposition bestimmt worden ist, vorbestimmt. Wenn die Vorrichtung exakt zur Kamera positioniert worden ist, wird der XY-Tisch um den Vektor C bewegt. Das Austrittsgebiet des Chips gelangt zu einem Punkt unmittelbar unterhalb des Spenders.
Die Z-Achsenführung (6) hält den Spender (3) und ermöglicht dessen Anheben und Absenken. Fig. 4 zeigt den Spender. Der Spender (3) ist ein mit einem UV-härtenden Harz gefülltes zylindrisches Gefäß. Das Harz ist ein Klebstoff, der durch Bestrahlung mit UV-Strahlung härtet, statt durch Wärme oder Luft. Am unteren Ende ist eine dünne Nadel (20) gebildet. Die obere Öffnung ist mit einem Rohr (21) verbunden, durch das Druckluft in den oberen Raum des Spenders eingeleitet wird. Eine vertikale Leitplatte (22) hält den Spender (3) in einem oberen Halter (25) und einem unteren Halter (24). Es ist eine Linearführung (26) auf der Rückseite der Gleit platte 22 vorgesehen. Die Linearführung (26) trägt die vertikale Gleitplatte (22) und ermöglicht deren Anheben und Absenken. Die Gleitplatte (22) ist über vertikale Schienen und Nuten (die in den Figuren nicht gezeigt sind) mit der Linearführung (26) verbunden. Die Linearführung (26) ist an der Z-Achsen-Führung (6) fixiert. Die Z-Achsen-Führung (6) ist gleitbar durch einen rückseitigen Haltearm (27) getragen. Die Linearführung (26) und die Z-Achsen-Führung (6) können bezüglich des Haltearms (27) aufsteigen oder absteigen. Ein Verschiebungsfühler (28) überwacht die Höhe der Gleitplatte (22).
Der Haltearm (27) ist in Ruhe. Die Z-Achsen-Führung (6) und die Linearführung (26) bewegen sich in einem Körper auf- und abwärts. Die Gleitplatte 22 begleitet ständig die Z-Achsen- Führung und die Linearführung (26). Wenn die Nadel (20) jedoch in Kontakt mit der LED 8 kommt, gleitet die Gleitplatte etwas auf der Linearführung (26). In diesem Moment hält der Spender (3) an, aber die Linearführung (26) und die Z-Achsen-Führung (6) sinken noch. Die vertikalen Schienen und Nuten erlauben die relative Gleitbewegung zwischen der Gleitplatte (22) und der Linearführung (26).
Ein Stopper (29) steht aus der Z-Achsen-Führung (6) vor Die Gleitplatte (22) hat auf einer Seite einen Fortsatz (30). Fast die gesamte Zeit ruht der Fortsatz (30) auf dem Stopper (29) der Z-Achsen-Führung (6). Das Gewicht des Spenders (3) und der Gleitplatte (22) wird über den Fortsatz (30) und den Stopper (29) auf die Z-Achsen-Führung (6) abgeleitet. Die Verbindung des Stoppers (29) und des Fortsatzes (30) bewirkt, daß die Gleitplatte (22) die Linearführung (26) in nahezu allen Bewegungen begleitet. Der Stopper (29) trägt den Fortsatz (30) der Gleitplatte (22) nach oben. Das Zusammenwirken des Stoppers (29) und des Fortsatzes (30) erlaubt eine geringfügige Anhebung des Spenders (3) von der Linearführung, verhindert aber ein Abfallen des Spenders (3) gegenüber der Linearführung. Die einseitige Verbindung des Fortsatzes 30 und des Stoppers (29) verringert den auf den Chip (8) einwirkenden Impuls, indem das Gewicht der Linearführung (26 und der Z-Achsen-Führung (6) vom Spender (3) genommen wird, wenn die Nadel (20) den Cip (8) berührt. Neben der einseitigen Verbindung, wird der Impuls auf den Chip noch durch einen anderen Mechanismus verringert.
Die Z-Achsen-Führung (6) hat auf einer Seite einen Halter (31). Eine aufgeweitete Feder (33) als Gegengewicht verbindet den Halter (31) der Z-Achse mit dem Fortsatz (30) der Gleitplatte (22) durch elastische Kraftwirkung. Da die Feder im aufgeweiteten Zustand zwischen den Halter (31) und den Fortsatz (30) eingepaßt worden ist, übt diese Feder (33) auf die Gleitplatte (22) eine Zugkraft aus, durch die der Spender (3) angehoben wird. Die Feder (33) verringert den Impuls bei einem Zusammenstoß, indem sie den Spender (3) hochzieht. Es gibt eine Einstellschraube (32) am Ende der Feder, um die Zugkraft der Feder (33) einzustellen.
Eine weitere Feder (39) ist auf der anderen Seite der Gleitplatte (22) angebracht, um den Berührungsstoß zu vermindern. Die Gleitplatte (22) hat einen Fortsatz (34). Die Linearführung (26) ist mit einem weiteren Fortsatz (35) versehen. Die Feder (36) ist in zusammengedrücktern Zustand zwischen die Fortsätze (34) und (35) als Gegenkraftquelle eingeschlossen. Diese zusammengedrückte Feder (36) übt eine Kraft zum Anheben der Gleitplatte (22) aus. Die Druckfeder (36) hat dieselbe Funktion wie die Zugfeder (33). Beide Federn (33) und (36) haben die Funktion, dem Gewicht des Spenders (3) und der Gleitplatte (22) entgegenzuwirken und den Impuls auf die Chips (8) zu verringern.
W bezeichnet das Gewicht des Spenders (3) und der Gleitplatte (22). T bezeichnet die Zugkraft der als Gegenkraftquelle dienenden Zugfeder (33). 5 bezeichnet die Druckkraft der als Gegenkraftquelle dienenden Feder (36). Die zwischen dem Stopper (29) und dem Fortsatz (30) wirkende resultierende Kraft ist nur F = W - T - S. Diese Gleichung demonstriert klar die ausgleichende Funktion der Federn (33) und (36).
Zu Beginn des Schrittes des Absenkens der Z-Achsen-Führung (6) begleiten der Spender (3) und die Gleitplatte (22) die Z-Achsen-Führung 6 und die Linearführung (26). Wenn die Nadel (20) den LED-Chip (8) berührt, wird das Absenken des Spenders (3) und der Gleitplatte (22) beendet. Die Linearführung (26) und die Z-Achsen-Führung (6) senken sich weiter ab. In diesem Moment wird die Bewegung der Linearführung (26) und der Z-Achsen-Führung (6) von derjenigen der Gleitplatte (22) entkoppelt. Da die Linearführung (26) und die Gleitplatte (22) unterschiedliche Bewegungen ausführen müssen, ermöglicht die Linearführung (26) der Gleitplatte (22) eine relative Anhebung. Wenn die Relativbewegung nicht erlaubt wäre, wäre der Impuls so stark, daß der Vorrichtungs- Chip (8) zerstört würde. Da der Vorrichtungs-chip (8) dünn und zerbrechlich ist, muß der Stoß beim Zusammentreffen gemildert werden. Zwei Mittel tragen zur Verringerung der Impulse bei. Eines ist das zweistufige Absenken der Z-Achsen- Führung (6) ein schnelleres Absenken in der ersten Stufe und ein langsameres Absenken in der zweiten Stufe. Die langsame Berührung vermindert den Impuls des Zusammenstoßens. Das andere ist die Gegenkraftwirkung der Federn (33) und (36) die die Gleitplatte (22) nach oben ziehen oder drücken. Die Federn reduzieren die auf den Stopper (29) durch den Fortsatz (30) ausgeübte Kraft von W auf W-T-S. Dies ist äquivalent zu einer effektiven Absenkung der Masse des Spenders und der Gleitplatte auf (W-T-S)/g, worin g die Erdbeschleunigung ist. Die Stärke der Federn sollte so eingestellt werden, daß die effektive Masse bis auf etwa 2 g bis 5 g vermindert wird. Dann bewirkt die Berührung des Spenders einen Impuls nicht eines Objektes mit einer Masse von W/g, sondern eines Objektes mit einer Masse von (W-T-S)/g. In diesem Fall ist das, was den Chip berührt, ein leichter Gegenstand mit einer Masse von 2 g bis 5 g) . Ein weiteres Mittel ist die langsame Berührung infolge des zweistufigen Absenkens des Spenders. Wenn die Nadel des Spenders den Chip (8) mit der Geschwindigkeit v berührt, erhält der Chip einen Impuls P von P=(W-T-S)v/g. Die Sinkgeschwindigkeit v ist klein genug, um dem Chip durch Verringerung des Impulses zu schützen. Die Irnpulsgleichung P=(W-S-T)v/g macht die Einflüsse der beiden Mittel zur Verringerung des Stoßes deutlich. Das zweistufige Absenken verringert die Geschwindigkeit v. Die Gegenkraftfedern verringern das effektive Gewicht des Spenders um (-T-S).
Nachfolgend wird der Grund dafür erklärt, warum die Nadel in Kontakt mit dem Chip kommen muß. Zuerst wird anhand von Fig. 5 der erste Weg demonstriert, wobei der Hohlraum oder Fortsätze hier vernachlässigt werden. Das herkömmliche Verfahren kann sicher als berührungslose Zuführung bezeichnet werden. Die bekannten Verfahren führen aufgrund der Angst vor einer Beschädigung des Chips den Klebstoff im beabstandeten Zustand zu. Die Nadel gibt den Klebstoff mit einem Abstand t auf den Vorrichtungschip (8) aus. Der flüssige Klebstoff läuft auf die Oberfläche, wie in Fig. 5(a) gezeigt. Die Seitenfläche des Klebstoffs hat infolge der Oberflächenspannung eine unregelmäßige Gestalt. Dann wird die Nadel angehoben. Der größte Teil des Harzes begleitet die Nadel (20) infolge der Oberflächenspannung, wie in Fig. 5(b) gezeigt. Da der größte Teil des Klebstoffs durch die Nadel vorn Chip wieder abgezogen wird&sub1; kann der Klebstoff nicht die gesamte Oberfläche des Chips bedecken. Die Seiten des Chips sind unbedeckt. Der empfindliche pn-Übergang ist auf den Seiten der Atmosphäre ausgesetzt. Ein weiterer Nachteil würde durch den Mangel an aufgetragenem Harz hervorgerufen, wenn die bekannte Zuführung bei der Erfindung angewandt würde. Da beim bekannten Verfahren das Harz durch Wärme gehärtet wird, bewirkt der Harzmangel keine Probleme. Die Erfindung benutzt jedoch ein UV-härtendes Harz mit speziellen Eigenschaften. Eine ungenügende Harzmenge ist für ein UV-härtendes Harz fatal. Wenn die Menge des flüssigen Harzes unzureichend ist, wird das Harz durch die Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen nicht gehärtet. Das Harz hat wahrscheinlich bezüglich der Menge einen Schwellwert. Eine ausreichende ultraviolette Strahlung kann eine kleine Harzmenge unterhalb des Schwellwertes überhaupt nicht härten. Die Aushärtung ist abhängig von der Harzrnenge. Der Grund hierfür ist noch nicht geklärt. UV-härtendes Harz ist anaerob. Die Eigenschaften des Harzes verschlechtern sich in der Luft rapide. Weiter hat ein kleiner Harztropfen ein höheres Oberflächen/Volumen-Verhältnis, was die Wahrscheinlichkeit einer Berührung mit Sauerstoff für die Harzmoleküle erhöht. Ein kleiner Harztropfen kann nicht verhindern, daß Sauerstoff in den Tropfen eindringt und die Klebstoffeigenschaften verschlechtert. Dieser Grund erfordert eine bestimmte Harzrnenge oberhalb eines Schwellwertes. Dieses Erfordernis hängt mit den Eigenschaften des UV-härtenden Harzes zusammen.
Fig. 6 erläutert, wie bei dieser Erfindung ein UV-härtendes Harz auf einen Chip aufzubringen ist. Durch Einleitung von Druckluft in den Spender zu einer bestimmten Zeit wird aus der Spitze der Nadel (20) eine Dosis UV-härtendes Harz ausgetragen. Da die Nadel noch frei ist, bildet diese Portion unter der Wirkung der Oberflächenspannung eine Kugel. Die Kugel hat 500 um bis 700 um Durchmesser (1,2 x 10&supmin;&sup5; cm³ bis 3,4 x 10&supmin;&sup5; cm³ Volumen). Der Spender wird abgesenkt, bis die Spitze der Nadel (20) in Kontakt mit der Hauptfläche der LED (8) kommt. Die Harzkugel wird im Berührungszustand auf den Chip (8) übertragen. Die übertragene Menge beträgt etwa 1, x 10&supmin;&sup5; cm³ bis 2,0 x 10&supmin;&sup5; cm³. Eine hinreichende Menge von UV-härtendem Harz bedeckt die Hauptfläche. Ein Teil der Flüssigkeit läuft an den Seiten herab. Die Flüssigkeit bedeckt und schützt den pn-Übergang an den Seiten, wie in Fig. 6(b) gezeigt. Das an den Seiten herablaufende Harz wirkt als Passivierungsschicht, die die Vorrichtung gegen Sauerstoff, Wasser oder Chemikalien schützt.
Die Übertragung im Berührungszustand ermöglicht eine vollständige Übertragung des Harzes auf den Chip. Die Berührungs-Übertragung ist hinsichtlich der Genauigkeit der Dosierung und der Reichlichkeit der Zuführung der bekannten berührungslosen Übertragung gemäß Fig. 5 überlegen. Da Knappheit des Harzes infolge des Sauerstoffeinflusses eine schlechte Aushärtung bewirkt, ist für dac UV-härtende Harz eine reichliche Harzzufuhr unverzichtbar. Mit der Erfindung wird der Kontaktzustand für eine bestimmte Zeit (etwa 1 Sekunde) aufrechterhalten, bevor die Nadel angehoben wird. Der Kontakt und die Pause garantieren eine nahezu vollständige Übertragung des Harzes auf den Chip. Es verbleibt nur wenig Harz an der Nadel (20), wie in Fig. 6(c) gezeigt.
Dann wird der XY-Tisch (1) um den Vektor D(Xd, Yd) verschoben. Jetzt liegt der Vorrichtungs-Chip (8) genau unterhalb des Vakuumanschlusses (4). Fig. 7 zeigt den Vakuumanschluß (4). Der Vakuumanschluß (4) wird durch eine vertikale Gleitplatte (40) gehalten. Eine Linearführung (41) hält die Gleitplatte (40) und erlaubt eine Relativbewegung nach oben. Die Linearführung (41) ist an der Z-Achsen-Führung (6) befestigt. Die Z-Achsen-Führung des Anschlusses an dieselbe wie die Z-Achsen-Führung des Spenders (3) sein, wie in Fig. 1 gezeigt. Ansonsten sind auch getrennte Z-Achsen-Führungen für den Spender und den Anschluß möglich, wie in Fig. 4 und Fig. 7 dargestellt.
Ein Verschiebungsfühler (42) überwacht die relative Höhe der Gleitplatte (40) gegenüber der Z-Achsen-Führung (6). Ein Rohr (43) verbindet den Vakuumanschluß (4) mit einer (in den Figuren nicht dargestellten) Vakuumpumpe. Die Linearführung ist mit einem Stopper (44) versehen, der nach vorn vorsteht. Die Gleitplatte (40) hat einen seitlichen Fortsatz (45). Der Fortsatz (45) ruht auf dem Stopper (44). Durch die einseitige Berührung trägt die Linearführung (41) die Halteplatte (40) nach oben.
Die Gleitplatte (40) hat auf der Vorderfläche einen Fortsatz (46). Ein Hebel (49) ist durch einen Stift (48) drehbar an der Z-Achsen-Führung (6) gehaltert. Ein vorderes Ende (47) des Hebels (43) berührt die Unterseite des Fortsatzes 46 der Gleitplatte (40). Der Hebel (49) ist mit einem Ausgleichsgewicht (50) am anderen Ende ausgerüstet. Das Ausgleichsgewicht (50) erzeugt ein Moment zum Oben-Halten der Gleitplatte (40) und des Anschlusses (4). Das durch das Ausgleichsgewicht (50) erzeugte Moment kann durch Position des Gewichtes eingestellt werden. Der Vakuumanschluß (4) zieht mit der unteren Spitze einer Linse an.
G bezeichnet das Gewicht des Vakuurnanschlusses (4) und der Linse. R ist die Kraft des Ausgleichgewichtes (50) zum Anheben der Gleitplatte (40). Dann ist die auf den Stopper (44) und den Fortsatz (46) einwirkende Kraft H = G - R. H sollte auf einige Gramm eingestellt werden. H ist die die Linse zum Chip drückende Kraft. Das Ausgleichsgewicht (40) übernimmt dieselbe Rolle wie die Feder (33) und (36) in Fig. 4. Das Ausgleichsgewicht (50 verringert die auf den Chip einwirkende Effektivkraft.
Wie beim Spender, ist es beim Vakuumanschluß von Vorteil, wenn er in einer ersten Stufe schneller und in einer zweiten Stufe langsamer abgesenkt wird. Der Impuls auf den Chip ist bei der Berührung (G-R)v/g, wobei v die Absenkgeschwindigkeit des Anschlusses ist. Federn und Ausgleichsgewichte werden zum Ausbalancieren des Gewichts des Spenders oder des Anschlusses eingesetzt. Federn und Gewichte haben eine ähnliche Funktion als Stoßaufnehmer. Aber Federn und Ausgleichsgewichte unterscheiden sich bei der Verringerung des Stoßes voneinander. Federn haben keine Trägheit. Federn können das Gewicht vom Moment des Zusammenstoßes an beseitigen. Ausgleichsgewichte haben jedoch eine Trägheit. Im Moment des Zusammenstoßes können Ausgleichsgewichte infolge der Trägheit die vom Spender oder Anschluß ausgehende Kraftwirkung nicht beseitigen. Die Ausgleichsgewichte beseitigen das Gewicht, nachdem sie im stationären Zustand angekommen sind. Die Verzögerungszeit ist gleich der Quadratwurzel des Quotienten aus Drehmoment und Erdbeschleunigung g. In der Praxis sinkt der Anschluß jedoch langsam ab. Das langsame Absinken des Anschlusses ermöglicht es dem Ausgleichsgewicht, den Impuls wirkungsvoll aufzunehmen. Bei diesem Beispiel sind Ausgleichsgewichte für den Vakuumanschluß und Federn für den Spender eingesetzt. Es ist auch die umgekehrte Auswahl möglich. Sowohl beim Spender als auch beim Anschluß können auch Ausgleichsgewichte eingesetzt werden.
Wenn er eine Linse hält, ist der Vakuurnanschluß zur Zuführung der Linse zum Chip bereit. Zu diesem Zweck ist der Vakuumanschluß durch Verschiebung des XY-Tisches (1) über eine Linse bewegt und auf die Linse abgesenkt worden und hat die Linse aufgenommen. Der Vakuurnanschluß befindet sich in einem Wartezustand.
Fig. 8 und Fig. 9 zeigen Beispiele für die Spitze des Vakuumanschlusses. Fig. 8 zeigt eine konische Spitze mit einer konischen Innenfläche. Die Spitze hat Rotationssymmetrie. Die einfache Form erleichtert die Herstellung des Anschlusses. Fig. 9 zeigt einen dreieckig-pyrarnidalen Anschluß mit einer dreieckig-pyramidenförmigen Innenwand. Obwohl die Formgebung schwierig ist, bestimmt die dreieckige Oberfläche infolge des Dreipunktkontaktes die Position der Linse mit hoher Genauigkeit.
Fig. 10 zeigt den Zustand, in dem der Vakuumanschluß (4) die Linse (10) gegen den Chip (8) stößt. Die Kugellinse (10) wird durch den Anschluß (4), der die Linse noch hält, gegen die Hauptfläche (51) des Chips gedrückt. Die Linse (10) liegt unmittelbar oberhalb des Austritts- bzw. Ursprungsgebietes. Ein Teil des UV-härtenden Harzes wird durch die Kugellinse von der Hauptfläche weggedrückt. Die Unterseite der Linse ist in Kontakt mit der Hauptfläche. Zwischen der Hauptfläche und der Linse verbleibt kein Harz. Ein weiterer Teil des Harzes umschließt die Seiten des Chips. Der pn- Übergang ist durch das Harz geschützt. Das UV-härtende Harz übernimmt die Rolle einer Passivierungschicht.
Fig. 11 zeigt den Schritt der Bestrahlung des Harzes mit UV- Strahlen. Fig. 12 zeigt denselben Schritt in perspektivischer Darstellung. Während der Anschluß die Linse gegen den Chip gedrückt hält, werden UV-Strahlen 55 mit schräger Einfallsrichtung auf das UV-härtende Harz 52 eingestrahlt. Es wird beispielsweise Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm aus einer Halogenlampe als UV-Strahlung zur Verfestigung des Harzes eingesetzt. Die Bestrahlungszeit beträgt etwa 5 bis 10 Sekunden. Der Neigungswinkel der Bestrahlung liegt zwischen 20º und 60º. Die Präsenz des Anschlusses ergibt eine obere Grenze für den Neigungswinkel der UV-Strahlen. Andererseits führt ein zu kleiner Neigungswinkel zu einer nicht ausreichenden Bestrahlung des Harzes und Haftungsdefekten.
Dabei ist es von Vorteil, zwei UV-Bestrahlungsköpfe (56) und (57) zu installieren, um das Harz aus beiden Richtungen zu bestrahlen. 90º bis 270º sind ein bevorzugter Winkel, der durch zwei imaginäre Linien eingeschlossen wird, die durch Projektion der Achsen der UV-Bestrahlungsköpfe auf die honzontale Ebene erzeugt werden. Der Grund, warum zwei Lampen eingesetzt werden, liegt in der Gesamtüberdeckung des Harzes durch die UV-Strahlen. Der Einsatz zweier Lampen ist effizient zur Vermeidung des Auftretens eines toten Winkels für die Strahlung. Die Linsen werfen einen Schatten auf das Harz. Es ist daher von Vorteil, die Linse aus einem Material herzustellen, welches für UV-Strahlung transparent ist. Wenn die Linse für die Strahlen nur durchscheinend ist, sollte die Orientierung der Lampen so eingestellt werden, daß auf das Harz unterhalb der Linse ausreichend Licht fällt.
Fig. 13 ist ein Querschnitt des mit einer Linse ausgerüsteten Chips. Ein LED-Diodenchip (8) ist mit der Frontfläche nach unten auf das Gehäuse (18) gebondet. Eine Linse (10) ruht auf der Hauptfläche (51) des Chips (8). UV-härtendes Harz (52) klebt die Linse (10) auf die Hauptfläche des Chips. Das Zentrum des Austrittsgebietes (53) fällt mit dem Zentrum der Linse in vertikaler Richtung zusammen. Das UV- härtende Harz (52) fließt auch an den Seiten des Chips (8) hinab und schützt den Übergang (54). Die Kugellinse hat beispielsweise 300 um Durchmesser. Die Dicke des Chips beträgt etwa 100 um bis 200 um. Der Fehler in horizontaler Richtung ist kleiner als ± 5 um, welches die Positionstoleranz im Beispiel ist.
Der mit der Linse versehene Chip ist auf das Gehäuse 18, welches eine Scheibe mit Leitungen darunter, darstellt, aufgebondet. Eine Kappe mit einer weiteren, größeren Linse (Punktlinse) ist an der Gehäusescheibe befestigt. Der Innenraum ist luftdicht versiegelt. Die Ausführungsform zeigt eine Kugellinse. Die Kugellinse kann jedoch durch eine zylindrische "selfoc"-Linse oder eine sphärische Konvexlinse ersetzt sein. Wenn eine andere Linsenforrn eingesetzt wird. sollte der Anschluß eine andere Innenwandung haben, die für die Handhabung der Linse geeignet ist.

Claims

1. Linsenmontageverfahren zum Montieren einer Linse (10) auf einem LED-Chip mit einem Substrat, auf dem Substrat aufgewachsenen Epitaxieschichten, einem in den Epitaxieschichten gebildeten pn-Übergang, einem durch den pn-Übergang gebildeten abgegrenzten Austrittsgebiet, einer Vorderfläche der Epitaxieschichten und einer ebenen Hauptfläche des Substrates, wobei der LED-Chip mit der Vorderläche nach unten auf ein Gehäuse gebondet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

- Anordnen des Gehäuses auf einem XY-Tisch (1), der sich in einer horizontalen XY-Ebene bewegen kann,

- Anlegen eines Ansteuerstromes an den Vorrichtungs-Chip (8), so daß die Vorrichtung Lichtstrahlen vom Austrittsgebiet aus der Hauptfläche emittiert,

- Beobachten des Austrittsgebietes durch eine Kamera (2), die in vertikaler z-Richtung verschoben werden kann,

- Lokalisieren des Zentrums des Austrittsgebietes durch annähernde Bestimmung der Position der maximalen Intensität unter Nutzung eines Intensitätsprojektionsverfahrens und anschließender Bestimmung eines gewichteten Mittelwertes um jene Position unter Einsatz eines Schwerpunkt-Meßverfahrens,

- Abgleichen des Zentrums des Austrittsgebietes mit dem Zentrum der Kamera (2) durch Bewegen des XY-Tisches (1) in der XY-Ebene,

- Verstellen des XY-Tisches (1) um einen vorbestimmten Abstand in der vorbestimmten Richtung zu einer Position gerade unterhalb eines Spenders (3), der sich in z-Richtung bewegen kann,

- Absenken des Spenders (3), bis eine untere Spitze desselben in Kontakt mit dem Vorrichtungs-Chip kommt,

- Zuführen eines UV-härtenden Harzes (52) zum Chip aus dem Spender (3), der in Kontakt mit dem Chip steht,

- Anheben des Spenders (3),

- Verstellen des XY-Tisches (1) um einen vorbestimmten Abstand in der vorbestimmten Richtung zu einer Position gerade unterhalb eines Vakuum- Anschlusses (4), der eine Linse (10) hält und sich in Z-Richtung bewegen kann,

- Absenken des Vakuum-Anschlusses (4), bis die Linse (10) in Kontakt mit dem Harz (52) und der Hauptfläche des lichtemittierenden Vorrichtungs-Chips kommt,

- Andrücken der Linse (10) gegen den Chip mittels des Vakuum- Anschlusses,

- Bestrahlen des UV-härtenden Harzes (52) mit ultravioletter Strahlung,

- Fixieren der Linse (10) auf der Hauptfläche des Chips durch Verfestigen des Harzes, und

- Abheben des Vakuum-Anschlusses (4) von der Linse.

2. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn der Spender (3) sich in z-Richtung abwärts bewegt, der Spender (3) sich in einer früheren Stufe mit einer ersten Geschwindigkeit und in einer späteren Stufe mit einer zweiten Geschwindigkeit absenkt, bis er in Kontakt mit dem Vorrichtungs-Chip kommt, wobei die erste Geschwindigkeit größer als die zweite Geschwindigkeit ist.

3. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn der eine Linse haltende Vakuum-Anschluß (4) sich in z-Richtung abwärts bewegt, der Anschluß sich in einer früheren Stufe mit einer ersten Geschwindigkeit und in einer späteren Stufe mit einer zweiten Geschwindigkeit absenkt, bis er in Kontakt mit dem Chip kommt, wobei die erste Geschwindigkeit größer als die zweite Geschwindigkeit ist.

4. Linsenmontageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Spender (3) die Hauptfläche des Chips mit einer ausreichenden Menge von UV-härtendem Harz versieht, um die Seiten des Diodenchips (8) zu bedecken, wodurch das gehärtete UV-härtende Harz auf den Seiten den Übergang des Vorrichtungs-Chips schützen kann.

5. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 1, wobei die Linse (10) gegenüber dem auf das Harz eingestrahlten ultravioletten Licht transparent ist.

6. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 1, wobei zwei UV-Lampen (56, 57) zum Einstrahlen ultravioletter Strahlung auf das auf den Chip (8) aufgebrachte Harz aus unterschiedlichen Richtungen angebracht sind, wobei die Richtung der ultravioletten Strahlung in einem Bereich zwischen 200 und 600 gegenüber der Horizontalen geneigt ist und die Projektionen der Strahlung auf die horizontale Ebene einen Schnittwinkel im Bereich zwischen 90º und 270º haben.

7. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 1, wobei der Spender (3) am Boden eine Harzkugel (b2) bildet, und der Durchmesser der Harzkugel im Bereich von 500 um bis 700 um liegt.

8. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 6, wobei die Menge des UV-härtenden Harzes im Bereich von 1,0 x 10&supmin;&sup5; cm³ bis 2,0 x 10&supmin;&sup5; cm³ liegt.

9. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 1, wobei das Bildfeld der Kamera (2) in eine Spalten und Zeilen aufweisende Pixelmatrix unterteilt ist, wobei jedem Pixel ein die mit ihm verbundene Lichtintensität repräsentierender Wert zugeordnet wird und das Intensitäts- Projektionsverfahren die Werte aller Pixel aller Zeilen und die Werte aller Pixel aller Spalten summiert und die Zeile und die Spalte als geeignete Abschätzung des Zentrums des Austrittsgebietes identifiziert, die die maximalen Summen geben.

10. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 9, wobei um ein annähernd identifiziertes Zentrum ein abgegrenztes Gebiet mit einer vorbestimmten Größe definiert wird und mit dem Schwerpunkt- Meßverfahren der Schwerpunkt im zweidimensionalen Raum berechnet wird und die Koordinaten des Zentrums des Austrittsgebietes genauer bestimmt werden.

11. Linsenmontageverfahren nach Anspruch 1, wobei die Fehlertoleranz der Linse (10) gegenüber dem Zentrum ± 5 um beträgt.

12. Vorrichtung zur Montage einer Linse auf einen Chip einer lichtemittierenden Diode (8) mit einem Substrat, auf dem Substrat aufgewachsenen Epitaxieschichten, einem in den Epitaxieschichten gebildeten pn-Übergang, einem durch den pn-Übergang gebildeten abgegrenzten Austrittsgebiet, einer Vorderfläche der Epitaxieschichten und einer ebenen Hauptfläche des Substrates, welche mit der Vorderfläche nach unten auf ein Gehäuse gebondet ist, wobei die Vorrichtung aufweist:

- eine Vorrichtungs-Ablage (9) zur Aufnahme einer Mehrzahl Chips mit lichtemittierenden Dioden (8),

- eine Linsen-Ablage (11) zur Aufnahme einer Mehrzahl Linsen (10),

- einen XY-Tisch (1) zum Befördern der Vorrichtungs-Ablage (9) und der Linsen-Ablage (11) in X-Richtung und in Y-Richtung,

- eine Kamera (2) zur Beobachtung des Austrittsgebietes und zur Lokalisierung des Zentrums des Austrittsgebietes,

- eine Z-Führung (5) zum Verstellen der Kamera (2) in Z-Richtung,

- einen Spender (3) zum Versorgen des Vorrichtungs-Chips mit UVhärtendem Harz in Kontakt mit dem Chip,

- eine Z-Achsen-Führung (6) zum Tragen des Spenders (3) und zum Ermöglichen einer Auf- und Ab-Bewegung des Spenders,

- einen Mechanismus zum Bewegen des Spenders (3) in Z-Richtung relativ zur Z-Achsen-Führung,

- einen Vakuum-Anschluß (4) zum Halten einer Linse (10) an einer Spitze mittels Luftdruck,

- eine Z-Achsen-Führung (6) zum Bewegen des Vakuum-Anschlusses in Z- Richtung,

- einen Mechanismus zum Ermöglichen einer Bewegung relativ zur z-Achsen- Führung in Z-Richtung, und

- UV-Lampen (56, 57) zum Einstrahlen von UV-Strahlung auf das Harz auf dem Vorrichtungs-Chip (8).

13. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 12, wobei die z-Achsen-Führung (6) des Spenders (3) mit der Z-Führung des Vakuum- Anschlusses (4) gemeinsam ausgebildet ist.

14. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 12, wobei die z-Achsen-Führung des Spenders (3) unabhängig von der z-Achsen- Führung des Vakuum-Anschlusses (4) ist.

15. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Vakuum-Anschluß (4) eine zylindrische Innenwandung zum Halten einer Linse (10) hat.

16. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Vakuumanschluß (4) mit einer dreieckspyramidenförmigen Innenwandung zum Halten einer Linse (10) versehen ist.

17. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Spender (3) mit einem Mechanismus (33, 36) versehen ist, bei dem eine Gewichtskompensation durch Erzeugung einer das Gewicht auszubalancieren suchenden Kraft erfolgt, wodurch der Spender sich relativ zur

z-Achsen-Führung nach oben bewegt, wenn der Spender mit dem Vorrichtungs-Chip zusammenstößt, wodurch auf den Vorrichtungs-Chip (8) einwirkende Impulse gedämpft werden.

18. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Kompensationsmechanismus Federn (33, 36) aufweist, die den Spender (3) durch eine elastische Kraft anzuheben suchen.

19. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 1 7, wobei der Kompensationsmechanismus Ausgleichsgewichte aufweist, die den Spender (3) durch Gegengewichte anheben.

20. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Vakuumanschluß (4) mit einem Mechanismus (50) zur Gewichtserleichterung versehen ist, der Anschluß (4) durch eine verringerte Kraft durch die z-Achsen-Führung gehalten ist, wenn der Vakuum-Anschluß (4) den Chip (8) berührt, der Vakuum-Anschluß sich relativ zur z-Achsen- Führung nach oben bewegt und der auf den Vorrichtungs-Chip einwirkende Impuls durch den Mechanismus verringert wird.

21. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Erleichterungsmechanismus Ausgleichsgewichte (50) aufweist, die den Anschluß (4) durch Gegengewichte anheben.

22. Linsenmontagevorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Erleichterungsmechanismus Federn aufweist, die den Anschluß mittels einer elastischen Kraft anheben.