JP2534412B2 - 素子対の位置合せ装置及びその方法 - Google Patents

素子対の位置合せ装置及びその方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、固体レー
ザと光ファイバ等の物体を精密に位置合せし、かつ、互
いに対して精密な関係に（位置合せを実行するために使
用された技術に独立して）位置合せされた物体を不変的
に固定する方法と装置に関する。より詳細には、本発明
は、（ａ）物体を精密に位置合せするために基準マーク
を使用する方法と装置と（ｂ）最初に物体をもう１つの
固定物に一時的に付着した後に予め位置合せされた物体
を設置装置に固定することを容易にする方法と装置に関
する。本発明は、多数の物体のバッチ処理を可能にする
ために物体の”パッシブ”位置合せ、パッシブ位置合せ
技術と”アクティブ”位置合せ技術の組合せを使用する
位置合せ、及び物体を位置合せするべき能力を提供す
る。
【０００２】ここで使用された用語”パッシブ”と”ア
クティブ”は、利用される位置合せ技術が位置合せされ
るべき要素の起動を要求するかどうかに帰する。従っ
て、例えば、レーザとファイバを位置合せする”パッシ
ブ”技術は、レーザを位置合せ処理中にオンにすること
を要求しないが、”アクティブ”技術は、レーザをオン
にすることを要求する。
【０００３】
【従来の技術】１組の物体を位置合せするために多くの
先行技術がある。例えば、レベット他による米国特許第
４、４０４、７４１号は、部品（パーツ）を基板に位置
合せする方法と装置を教示する。この基板は、Ｘ−Ｙテ
ーブル上に配設され、このＸ−Ｙテーブルは、基板をそ
の部品と位置合せできるよう摺動しうる表面上に配設さ
れる。その部品は、それと基板が位置合せされている
間、光学的に観察される。
【０００４】物体（又は部品）を基板上に位置合せ
（し、かつ、最終的に部品をそれに付着）するもう１つ
の技術は、米国特許第４、４７６、６２６号に教示さ
れ、この第４、４７６、６２６号は、穿孔機と吸引加速
装置を利用して導線なしの構成要素をキャリアから回路
板上に設けられた所定の設置位置へ移動させる装置を開
示する。
【０００５】また、電子構成要素を回路板上の予め決め
られた位置上に設けるもう１つの先行技術が、米国特許
第４、６７０、９８１号に教示される。この特許におい
て、部品の位置決めは、吸引撮像（サクションピックア
ップチューブ）をジグ中の空洞中に保持される部品上の
予め決められた場所に位置合せすることによって達成さ
れる。
【０００６】上記に引用された全ての文献は、最初に物
体を互いに対して位置合せし、ついで（それらの相対的
な位置合せを維持しながら）物体を設置表面上に設置し
ようと試みることよりむしろ、（電子部品等の）個々の
物体を回路板又は基板上の位置に位置合せすることに関
する先行技術の実例である。
【０００７】物体を基板上に設けるもう１つの技術が、
米国特許第３、９８２、９７９号に教示される。この特
許は、部品を管状のリングを介して送ることによって複
数の半導体デバイスを基板上に位置決めする装置と方法
を開示している。この特許によって教示された技術を使
用すると、数百の物体が基板に同時に位置決めされ、か
つ、接着されうる。この特許は、上記に引用された他の
特許と同様に、基板上への複数の物体の設置と位置合せ
を扱っているにもかかわらず、数組の物体の基板上への
位置決め及び設置に先立ってそれらを精密に位置合せす
ることを扱っていない。かかる位置合せ能力は、光学構
成要素、例えば、固体（例えば、ＧａＡｓ）レーザとフ
ァイバが設置面へ取付られる時、それらが適切に位置合
せされ、かつ、適切に位置合せされたままとなることを
確実にする点で特に有効である。
【０００８】（米国特許第４、７７６、０８８号のよう
に）基板上の物体の配置の精度を判断するための発明等
の、なお他の発明は、配置装置によって物体の配置の精
度を検査するためにマーク（パターン）を有するガラス
板を使用する技術を開示する。
【０００９】パターンはまた、半導体デバイスを製造す
る露光装置を開示する米国特許第４、６９９、５１５号
によっても使用される。フォトマスク上のパターンは、
フォトマスクとウェハ間、及びフォトマスクとウェハ上
の個々のチップとの間の不整合を検出し、かつ、更正す
るようにウェハ上に形成された複数のパターンと位置合
せされる。
【００１０】この米国特許第４、６９９、５１５号
は、”コンタクト”リソグラフィと呼ばれる高精度で物
体を位置合せする通例の方法の実例である。コンタクト
リソグラフィは、半導体処理に適用されると、ガラスマ
スクを部品、典型的にはパターンの付いたシリコンウェ
ハに１μｍより高い精度まで位置合せすることを含む。
この位置合せを達成する通常の方法は、ガラスマスクと
ウェハの両方の上の対応する基準の、即ち、位置決め
の、マーク（パターン）の使用を含み、このマスクは、
基準マークが互いに関して正しく位置決めされるまで、
ウェハに対して移動される。両方の基準マークは、適切
な顕微鏡の助けで位置合せ処理中に透明なガラスマスク
を介して観測される。
【００１１】多くの可能な基準マークには、十字、例え
ば、ウェハ上の中空の十字に位置合せされうるマスク上
の中実の十字、及び米国特許第４、６９９、５１５号の
図５に指示されたパターン等の、他のパターンがある。
十字タイプのパターンは、それらが完全な位置合せとな
る場合に中実と中空の十字間の対称的なギャップが観測
されるよう”重ね”られうる。かかるギャップの小さな
差異が容易に検出されるので、位置合せは、高精度で実
行される。
【００１２】上記に示された通り、最初に高精度で小さ
い部品を位置合せし、ついで後にそれらの相対的な位置
合せが変化しないようにこれらの部品の位置を固定する
ことが、時として望まれ（、及び／又は、必要であ）
る。上記に引用された特定の実例は、光電子構成要素を
扱う。位置合せとその後の固定が低い製造価格で達成さ
れうるようにかかる操作を素早く、かつ、自動的に実行
することは、しばしば望まれる。
【００１３】”アクティブに”、即ち、レーザをオンに
し、かつ、ファイバを介する光出力が最大にされるまで
ファイバをレーザに対して移動させることによって、固
体レーザとファイバ等の光電子構成要素の位置合せを行
なうことが、現在通例となっている。基準マーク位置合
せ設計は、レーザをオフにして位置合せを高精度で可能
にする、即ち、この設計は、アクティブ位置合せより相
当安価である”パッシブ”位置合せを提供する。
【００１４】従って、設置表面上への物体の設置に先立
って、数組の物体、特に、光電子構成要素を位置合せす
るのに適切な、（μｍ範囲内の）高精度のパッシブ位置
合せ技術を提供することが、望まれる。
【００１５】部品の設置に先立って、幾つかの適用によ
って要求された通り、部品を位置合せする場合に精度の
ずっと高い度合を達成するために、パッシブ位置合せ技
術とアクティブ位置合せ技術の両方を組み合わせる方法
と装置を提供することもまた、望まれる。特に、例え
ば、アクティブ位置合せが最後の調整ステップのために
残されている状態で、最初に（パッシブ技術を使用す
る）位置合せの中間状態を得るように、パッシブ（基準
マークベースの）位置合せ技術と、上記に記載されたア
クティブ位置合せ技術を組み合わせることができること
が、望まれる。
【００１６】（部品が位置合せされる方法から独立し
て）位置合せされた部品を固定することに関して、先行
技術は、例えば、エポキシ樹脂を使用して、接合する
か、はんだづけするかのどちらかを含む方法を通常利用
する。いづれの場合でも、接着剤の硬化、又は、はんだ
の凝固中に部品が移動しうるという危険がある。はんだ
づけ処理はまた、レーザ等の、熱感知性構成要素の性能
特性を劣化させる危険性をも有している。
【００１７】従って、物体の相対的な位置を乱すことな
く、初期の位置合せを達成するために使用された方法か
ら独立して、及び物体を不必要に熱することなく、位置
合せされた物体を不変的に固定するという問題を改善す
ることができることは、望まれる。
【００１８】上記の全てに加えて、多数の部品が同時に
位置合せされ、かつ、その後分離された光電子構成要素
にバッチ処理技術を提供することが、望まれる。このバ
ッチ処理手順において、ここで示された教示は、製造コ
ストを最小に保つ助けとなるよう利用される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、設置
表面上への物体の設置に先立って、数組の物体、特に、
光電子構成要素、を位置合せするのに適切な、（μｍ範
囲内の）高精度のパッシブ位置合せ技術を提供すること
である。
【００２０】本発明の更なる目的は、基準マークの使用
に基づき、（物体の設置に先立って）数組の物体、特
に、光電子構成要素、を位置合せするためのパッシブ位
置合せ技術を提供することである。
【００２１】本発明の更なる目的は、（設置表面上への
部品の不変的固定に先立って）幾つかの適用によって要
求された通り、部品を位置合せする場合に精度のずっと
高い度合を達成するために、パッシブ位置合せ技術とア
クティブ位置合せ技術の両方を組み合わせる方法を提供
することでもある。
【００２２】なお更に、本発明の目的は、物体の相対的
な位置の最小の乱れで、初期の位置合せを達成するため
に使用された方法から独立して、及び物体を不必要に熱
することなく、位置合せされた物体を不変的に固定する
方法を提供することでもある。
【００２３】更にまた、本発明の目的は、ここに教示さ
れた数組の物体に位置合せ技術を利用してバッチ処理を
可能にする複数組の物体の位置合せを実行する技術を提
供することでもある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、（エッ
ジ発光半導体レーザとファイバのパッシブ位置合せ等
の）数組の物体のパッシブ位置合せと互いに関して物体
の相対的（に位置合せされた）位置の乱れがほとんどな
く設置表面に物体を不変的に付着することとを行う方法
と装置が、示される。これらに含まれる技術は、バッチ
処理においてレーザとファイバとの配列（アレイ）を位
置合せするのに使用され、かつ、アクティブ位置合せ技
術との組合せにおいて使用されるために容易に一般化さ
れる。
【００２５】本発明による位置合せ装置によれば、半導
体レ−ザ及び光ファイバなどの複数個の素子が基準マ−
ク利用のパッシブ位置合せ技術により透明な位置合せ板
上で整合して真空吸着力により一時的に固定され、その
整合位置を維持したまま、素子が基板上に同時に恒久的
に固着される。本発明の装置の構成は次の通りである。
水平方向の位置合せ用の１組の基準マ−クを水平頂面の
１部に、各々、有する少なくとも１対の各被位置合せ素
子（単に素子と呼ぶ）を、基準マ−ク整合位置合せ技術
を用いて、水平方向では所定間隔で並置させると共に垂
直方向では各水平頂面が実質的に整合するように、位置
合せして基板上に同時に固着するためのパッシブ位置合
せ及び装着装置において、各素子を、各々、支持する載
置面を有し、水平及び垂直方向に移動可能な基台と、各
素子上の各基準マ−ク組に各々整合する複数組の主基準
マ−ク並びに基板に対する位置合せのための第３の主基
準マ−クを所定位置に有する透明な位置合せ板と、前記
位置合せ板の周縁を保持し、水平方向に移動可能な保持
フレ−ムと、前記保持フレ−ム及び基台の相対的な水平
移動の間、各素子上の各基準マ−ク組と、対応する前記
各主基準マ−ク組との水平方向における整合状態を光学
的に観察するための光学手段と、各素子上の各基準マ−
ク組と対応主基準マ−ク組との完全な整合位置において
各素子の水平頂面を位置合せ板の底面に一時的に吸着す
るための前記位置合せ板中の貫通路を含む真空吸着力供
給手段と、両素子を吸着している位置合せ板を、前記第
３主基準マ−クを利用する位置合せ技術を用いて、両素
子が恒久的に固着されるべき基板上の所定位置に位置合
せし、次に両素子を基板上に同時に装着するための装着
ステ−ションと、より成る複数個の素子を基板に関して
パッシブ位置合せし装着する装置。
【００２６】本発明のもう１つの実施例によれば、、上
記に示された装置は、アクティブ位置合せを実行する手
段と更に組み合わせられる。
【００２７】本発明による位置合せ方法は次の構成を有
する。各々、水平方向の位置合せ用の基準マ−クを表面
に有する少なくとも１対の被位置合せ素子、該各被位置
合せ素子上の各基準マ−クに、各々、整合する複数の主
基準マ−クを有する透明な位置合せ板及び前記被位置合
せ素子対の一方の底面が固着されている表面を有し接地
電位に維持されている基板を、各々、準備するステップ
と、前記素子対の他方の前記基準マ−クを前記位置合せ
板上の対応する他方の主基準マ−クに整合させることに
より、他方の素子を位置合せ板に位置合せするステップ
と、真空吸着力により前記他方の素子を位置合せ板に一
時的に固定するステップと、前記他方の素子に動作電位
を印加するステップと、前記基板に固着されている前記
一方の素子上の前記基準マ−クを前記位置合せ板上の対
応する一方の主基準マ−クに整合させることにより、両
素子をパッシブに位置決めするステップと、前記パッシ
ブ位置決めされた位置合せ板を前記基板に関して垂直方
向に相対的に移動させて前記他方の素子を接地電位に接
触させ、その間、前記他方の素子の前記一方の素子に対
するアクチブな精密位置決めを遂行し、次に他方の素子
を前記基板上に恒久的に装着するステップと、
【００２８】本発明の他の方法は、基準マ−ク技術利用
のパッシブ位置合せ法を使用して複数個のレ−ザ・光フ
ァイバのモジュ−ルを同時に生成するバッチ製造方法に
関するものであり、その構成は、次の通りである。複数
本の光ファイバをファイバキャリア表面上に並行に固定
するステップと、前記ファイバキャリアよりも大面積の
基板上において基板の一方の縁辺から離れた所定位置か
ら対向する他方の縁辺に向けて前記ファイバキャリアを
配置して固着するステップと、前記基板の前記他方の縁
辺から前記一方の縁辺に向けて前記所定位置及び前記一
方の縁辺の中間点に達する切溝を基板上の各光ファイバ
間に形成して櫛歯状のファイバキャリア及び基板の積層
構造体を形成するステップと、複数個のレ−ザ個別素子
領域を含むレ−ザバ−を、前記切溝の終端部及びファイ
バキャリアの一方の縁辺の間において各切溝を横切る方
向に配置し基準マ−ク利用のパッシブ位置合せ法により
ファイバキャリアに関して位置合せするステップと、位
置合せされたレ−ザバ−をファイバキャリアに固着する
ステップと、前記複数個の各レ−ザ個別素子領域を対応
する複数個の各電気接続パッドにワイヤボンデングする
ステップと、前記レ−ザバ−及び前記切溝終端部の間に
おいて各切溝を横切るように基板を切断するステップ
と、前記レ−ザバ−を前記切溝に沿って分割して複数個
のレ−ザ・光ファイバのモジュ−ルを同時に生成するス
テップと、より成るレ−ザ・光ファイバモジュ−ルのバ
ッチ製造方法。
【００２９】本発明は、微小電子構成要素をパッシブ
に、かつ、精密に位置合せする低価格方法に特徴があ
り、これらの方法は、精度の高い度合が要求されるパッ
シブ位置合せ技術とアクティブ位置合せ技術を組み合わ
せる方法と設置表面に予め位置合せされた物体を固定
し、かつ、微小電子アセンブリの製造コストを最小に保
つ助けとなるバッチ処理技術のための方法である。
【００３０】本発明のこれら及び他の目的と特色、及び
それらを得る方法は、当業者に対して明白となり、ま
た、本発明自体は、添付図面と共に読まれる次の詳細な
記載によって最も良く理解されよう。
【００３１】
【実施例】本発明の原理を図示するために、下記に示さ
れる記載は、大部分において、半導体レーザをファイバ
に位置合せする方法と装置に集中する。しかしながら、
当業者は、記載される方法と装置が他のタイプの数組の
物体、それらが光電子構成要素であろうとなかろうと、
を位置合せするためにより一般的に使用されうることを
即座に認めよう。
【００３２】上記に指示された通り、小部品（例えば、
固体レーザとファイバ）を優れた精度で位置合せし、か
つ、ついで後に部品の相対的な位置合せが変化しないよ
うにそれらの部品の位置を固定することは、時として必
要である。
【００３３】また、上記に指示された通り、物体を高精
度に位置合せする通例の方法は、ガラスマスクとウェハ
の両方の上の対応する基準マークが使用され、基準マー
クが互いに関して正しく位置決めされるまでマスクがウ
ェハに対して移動される、コンタクトリソグラフィにお
いて発見される。両基準マークは、適切な顕微鏡の助け
で位置合せ処理中に透明なガラスを介して観測される。
【００３４】図１は、従来のリソグラフィを使用して物
体を位置合せするために基準マークの使用方法の実例を
図示する。これら同一のタイプのマークは、ここに示さ
れた新規の位置合せ技術を実現するために使用されう
る。
【００３５】詳細には、図１は、（図１の）ウェハ上の
中空の十字１０２に位置合せされうるマスク上の中実の
十字１０１を図示する。これらの十字は、それらが完全
な位置合せとなる場合に（ギャップ１０３のような）中
実と中空の十字間の対称的なギャップが観測されうるよ
う”重ね”られうる。かかるギャップの小さな差異が容
易に検出されるので、位置合せは、高精度で実行されう
る。
【００３６】下記で明白となる通り、基準マークを使用
して物体を位置合せする技術は、特定のタイプの位置合
せ板を（レーザとファイバ等の）位置合せされるべき数
組の物体と組み合わせて使用して実行されうる。この板
と数組の物体の全ては、基準マークを有すると考えられ
る。その板は、最初に数組の物体の位置合せを実行する
ために使用されうる。次に、前記板は、設置表面上に位
置合せされた物体のその後の位置決めと固定に助けとな
り、物体の位置合せが維持されるよう使用されうる。
【００３７】本発明の１実施例に従って、上述のリソグ
ラフィの位置合せ技術は、最初に位置合せされるべき各
部品上に１セットの基準マークを転写した後、小物体
（部品）を位置決めするために使用される。これらのマ
ークは、部品の臨界領域に対して定義された関係を有す
るような方法で転写されるべきである。部品がリソグラ
フィ自体を含む処理によって組み立てられるならば、適
切な基準マークの作成は、組立処理の１部として、時と
して余分な組立ステップなく、実行されうる。
【００３８】次に、本発明のこれと同一の実施例に従っ
て、部品は、上記に参照された特定の”位置合せ板”に
関して別々に各部品を精密に位置合せすることによって
互いに対して位置合せされる。好適な位置合せ板は、透
明であり、かつ、位置合せされるのを必要とする幾つか
の部品に対応してリソグラフィ的に作成された多数セッ
トの基準マークを有しうる。位置合せ板への各部品の位
置合せは、対応する基準マークが正しく並列に配置され
るまで、各部品を位置合せ板に対して移動することによ
って達成される。この移動は、顕微鏡の助けで透明な位
置合せ板を介して観測される。
【００３９】位置合せ板上と各部品上に重ねられた位置
合せマークは、図１に図示された方法で標準の２物体
（例えば、マスクとウェハ）位置合せのために使用され
うる。位置合せ板上の基準マークは、部品が全て位置合
せ板に別々に位置合せされる場合に、それらの部品もま
た互いに対して高精度で正しく位置合せされるよう予め
位置決めされる。
【００４０】もちろん、部品を位置合せ板に固定するこ
とは、必要である。部品が位置合せ板によってではな
く、ある他の固定物、例えば、特定の基板に、よって互
いに対して不変的に保持されるようになっているので、
通常一時的な固定のみが望まれる。
【００４１】一時的な固定のためには、静電力又は解除
可能なセメント（接着剤）が使用されてもよい。しかし
ながら、本発明の好適実施例によれば、より有効な解決
法は、真空チャックの使用を含む。この概念を遂行する
ためには、適切な穴が、位置合せ板中に開けられると考
えられ、別々の真空多岐管が、各部品から（例えば、位
置合せ板の端部に配置された）便利なポンプの口へ延出
する。ついで、操作において、各部品は、対応する基準
マークの並列配置によって判断される通り、位置合せ板
に対する正しい位置へ別々に移動される。正しい位置へ
到達すると、その部品に対応する多岐管に真空が加えら
れ、それによって、部品を位置合せ板にしっかり固定す
る。
【００４２】この処理は、全部品が位置合せ板に一時的
に固定されるまで、繰り返される。ついで、部品は、下
記に記載される方法で最後の基板固定物への不変的な固
定の準備が整う。
【００４３】本発明の１実施例によれば、この位置合せ
手順は、精密に制御された微小移動システム中に得られ
た情報を供給すると共に、基準マークを調査するために
パターン認識法を使用することによって自動化されう
る。
【００４４】本発明は、構成要素が互いに対して精密な
関係で固定物に定着されなければならない、電子デバイ
スパッケージングにおける一般的な使用が見い出しう
る。また、使用は、上記に指示された通り、例えば、半
導体レーザが、μｍ範囲内の精度で光ファイバに位置合
せされなければならない光電子構成要素パッケージング
においても見い出される。
【００４５】また、上記に示された通り、ここに記載さ
れたパッシブ基準マークベースの位置合せ技術は、通例
に使用されるアクティブ位置合せ法の代わりに、又は、
それと組み合わせて使用される。
【００４６】新規の位置合せ手順の特有の光電子構成要
素の実例は、図２乃至７を参照して下記に記載される。
ここでは、パッシブ基準マーク位置合せ技術の原理が、
４個のレーザを支持するチップを、４本の対応する光フ
ァイバを含むキャリアに位置合せする内容において図示
されている。ファイバの間隔がレーザの間隔と同一であ
るよう（ここで”ファイバキャリア”と時折参照され
る）キャリアが組み立てられており、また、ファイバの
垂直方向の位置が光を発光するレーザの頂部と同じであ
り、かつ、正しく整合されると仮定される。ファイバキ
ャリアがシリコンチップ中にエッチングされた”Ｖ”溝
から成りうることは、注目されるべきである。かかるエ
ッチングは、高精度に実行される。
【００４７】図２乃至７に図示される実例において、レ
ーザは、”フリップチップ”設置のための”Ｃ４”即
ち”はんだ***”方法によってボンディングされない
が、接合面が上の状態でワイヤボンディングされると仮
定される。しかしながら、基準マーク位置合せ法もま
た、図８を参照して下記に記載される通り、接合面が下
であるレーザで、即ち、フリップチップ設置のためのＣ
４方法を使用して利用される。
【００４８】次に、４個のレーザを含むレーザチップが
図示される（図２）一方、対応するファイバキャリアが
図３に示される図２と３に言及する（これらの図面は同
一の縮尺ではない）。部品の各々上の基準マークが、注
目されるべきである。
【００４９】詳細には、図２は、４個のレーザ２０２乃
至２０５を支持するチップ２０１を図示する。また、こ
のチップは２０６と２０７に配置された基準マークをも
有する。図３は、ファイバキャリア３００中の４本のフ
ァイバチャンネル（例えば、ファイバを位置決めする
溝）３０１乃至３０４を図示する。基準マークもまた、
ファイバキャリア３００上に現れる（４セットのマーク
が３０５乃至３０８で示される）。
【００５０】次に、本発明によって考えられた位置合せ
を実行するために図２と３に図示された装置と結合して
使用されうる典型的な位置合せ板４００の正面図を図示
する図４に言及する。詳細には、図２と３に示された基
準マークに対応する基準マークは、図４の板４００上に
示される。板４００上の４０１に配置された基準マーク
は、図２のレーザチップ２０１上の位置２０６（又は２
０７）に配置されたマークに対応するマークの実例であ
る。
【００５１】板４００上の４０２に配置された基準マー
クは、図３のキャリア３００上の３０５乃至３０８に配
置されたタイプのマークに対応するマークの実例であ
る。
【００５２】キャリア３００上のマークに対応する板４
００上に（例えば、場所４０２に）数セットの基準マー
クがあることは、注目されるべきである。これらセット
のマークは、レーザとファイバキャリア間の多数の予め
規定された可能な間隔から選択するために使用されう
る。
【００５３】（図４に４０３で示された）くぼみは、フ
ァイバが、ファイバキャリア３００のシリコンキャリア
の表面が、基準マーク区域内の位置合せ板４００と接触
するのを妨げないように位置合せ板４００中に造られ
る。矩形孔４０４乃至４０６は、レーザとファイバキャ
リア位置の両方の基準マークに隣接する領域内に指示さ
れる。本発明の１実施例によれば、吸引は、正しい位置
決めが達成された後にこれらの部品をファイバキャリア
に固定するようこれらの孔を介して行われる。
【００５４】位置合せ板、レーザ及びファイバキャリア
の側面図が、（図２乃至４の縮尺でない）図５に略式に
示される。詳細には、図５は、ガラス位置合せ板５００
を介して吸引を行う通路を図示する。これらの通路は、
図５の５０１と５０２で示される。各通路は、更に、真
空継ぎ手５０３と５０５を介して源５０４等の真空源に
結合される。
【００５５】また、図５には、ファイバキャリア５１１
中の溝中に位置決めされるファイバ（５１０）が示され
る。ファイバ５１０と位置合せされるべきレーザは、図
５に、レーザ５１２として示される。（それぞれ、レー
ザ２０１と位置合せ板４００用の）図２と４に示された
マークに対応する基準マークは、図５の５１５と５１６
で示される。（それぞれ、ファイバキャリア３００と位
置合せ板４００用の）図３と４に図示されたマークに対
応する基準マークは、図５の５１７と５１８で示され
る。
【００５６】当業者は、位置合せ板の製造が注意深く行
われなければならないことを認めよう。１つの適切な技
術は、通常より厚く、約３ｍｍの厚さであることを除い
てあらゆる点において標準的であるクロムフィルムで覆
われたマスクブランクを使用することである。上記に論
じられた基準マークとその後のガラス機械加工プロセス
のための付加的な案内マークの両方は、標準のリソグラ
フィのプロセスによってクロムフィルム中に描かれる。
ついで、真空多岐管は、特定のガラス切断装置で製作さ
れる。軸が位置合せ板の平面中にある丸穴は、ガラス切
断ドリルを回転させることで開けられる一方、（図４に
図示された）それらと整合する矩形穴は、超音波切断で
造られる。
【００５７】図６は、本発明の教示に従っての使用に適
切なガラス位置合せ板を支持し、それに真空を適用する
装置の１実施例を図示する。位置合せ板は、位置合せ板
に対して適所に物体を一時的に保持することを容易にす
るために電気的にアクセスされた電磁弁によって制御さ
れる真空鉛管類を含むホルダ中に保持される。
【００５８】図６の６０１に示されるガラス位置合せ板
は、図６に、フレーム（６０２）内に保持されると図示
され、このフレームもまた、真空鉛管類（例えば、鉛管
類６０３）を含む。（６０４に示されるような）電磁弁
は、適切な真空口が電気的に開けられ、かつ、閉じら
れ、また、正の空気圧が所望の真空を解放するよう選択
的に与えられうるように、設けられる。
【００５９】本発明の１実施例によれば、フレーム６０
２は、水平面においてフレーム（と、それ故、位置合せ
板）の移行を可能にする方法で、標準の顕微鏡の下で特
別なジグで保持される。このことは、本発明によって考
えられる通り、位置合せステーションのサンプルを図示
する図７に図示される。
【００６０】図７に図示されたステーションにおいて、
位置合せ板の底面、レーザの頂部及びファイバキャリア
が、顕微鏡７０１で観察される。厚いガラスを介して観
察するために更正される特別な対物レンズが、顕微鏡と
共に使用されうる。ステージ（７０２）は、本発明の１
実施例に従って、特別な”重なり”にレーザとファイバ
キャリアを支持する位置合せ板の下に設けられる。ステ
ージ７０２は、対応する基準マークの位置合せを可能に
する水平移動と、位置合せ後に引き続いてレーザとファ
イバキャリアが位置合せ板と作動される適切な真空多岐
管まで上昇されうる垂直移動と、を与える。位置合せさ
れるべき部品が、図７に７０３で図示される一方、（位
置合せ板と真空鉛管類を保持する）位置合せフレーム
は、図７の７０４に図示される。
【００６１】垂直方向の位置合せは、レーザとファイバ
キャリアの両方の上部表面に支持される位置合せ板の非
常に平らな底部表面の作用で達成されうる。頂部表面で
本質的に発光する特性を有するリッジレーザを利用する
適用において、ファイバキャリアは、上述の”Ｖ”溝の
深さが、各ファイバの軸がファイバキャリアの頂部表面
と共面となるように製作される。このことは、シリコン
中の”Ｖ”溝の制御された精密な非等方性のエッチング
という既知の技術によって達成される。その結果、両物
体を位置合せ板の非常に平らな表面と接触させることに
よって（例えば、真空設置することによって）達成され
うるように、レーザとファイバキャリアの頂部表面を共
面にさせることのみが、必要である。
【００６２】底部表面参照図２乃至７を参照して上記に
記載された本発明の図解的な実施例において、位置合せ
されるべき部品は、それらの頂部表面上に臨界領域と基
準マークを有する。結果として、部品を位置合せ板の底
部表面に位置合せすることは、比較的簡単である。しか
しながら、フリップ−チップが設けられたレーザ等の幾
つかの部品が底部に臨界領域と位置合せマークを有する
場合がある。このような場合、本発明によって考えられ
た基準マーク位置合せ方法は、（例えば）部品の底部表
面上と同様に頂部表面上にも整合するセットの基準マー
クを作成するか、或いは、部品が透明であるため適切な
波長の光を使用することによって実行される。従って、
図面上、ＧａＡｓレーザに対しては、長い波長の赤外顕
微鏡が使用されてもよい。
【００６３】かかる方法は成功するにもかかわらず、本
発明のまたもう１つの実施例によって考えられたより実
用的な方法が、図８Ａと８Ｂを参照して、下記に記載さ
れる。
【００６４】図８Ａと８Ｂは、フリップ−チップが設け
られたレーザ等の、物体の底部に臨界領域と位置合せマ
ークを有する物体を位置合せする際の使用に適切な２ス
テップの位置合せ方法を図示する。第１のステップ（図
８Ａ）において、位置合せ板８００が下降され、真空が
左側の多岐管８０１に加えられ、部品（８０２）が持ち
上げられ、かつ、その基準マーク（８０３）が、透明基
部８０５上の中央の基準マーク（８０４）に位置合せさ
れるように位置決めされる。位置合せ操作は、８０６で
図示される通り、透明基部の下に位置決めされた顕微鏡
によって観測される。真空は、この第１のステップ、即
ち、部品が透明基部に関して位置合せされる場合、終了
時に解放される。
【００６５】第２のステップ（図８Ｂ）において、位置
合せ板は、横方向に移動され、ついで板８００中のくぼ
み（８１０）は、部品８０２を直接覆うように下降され
る。位置合せ板の底部の基準マーク（８１５と８１６）
は、ついで透明基部８０５上の外側の基準マーク（８１
７と８１８）に位置合せされるように横方向に位置決め
される。このステップにおいて、顕微鏡は、位置合せ板
の上に位置決めされる。この操作の終了の後、部品は、
通常の通り、位置合せ板に固定されるように真空が加え
られる。
【００６６】基板への固定数組の物体を設置表面に固定
する以前に数組の物体をパッシブに位置合せする方法と
装置が記載されたが、次は、位置合せされた部品を精密
に固定する方法が、図９と１０を参照して記載される。
【００６７】図９は、物体が位置合せされる方法とは独
立して、設置表面上に位置合せされた物体を精密に固定
するために、本発明の教示による使用に適切なはんだづ
けによる固定の原理を図示する。
【００６８】図１０は、はんだづけステーション、即
ち、水平方向と垂直方向の両方の移動を可能にするステ
ージに渡って配置された加熱室構造を図示する。図１０
に図示された構造は、高温にさらされる（レーザ等の）
熱感知物体の時間を最小にするよう本発明によって意図
されたはんだづけを素早く実行することを容易にする。
【００６９】上記に示された通り、（部品が位置合せさ
れる方法とは独立して）小さい位置合せされた部品を不
変的に固定する通例の固定方法は、例えば、エポキシ樹
脂を使用して、接合するか、はんだづけするかのどちら
かを含む。下記にすぐ記載される、本発明によって意図
された新規の技術は、部品がセメント（接着剤）の硬
化、又は、はんだの凝固中に移動するならば生じうると
いう問題を最小にするように設計されている。
【００７０】本発明のこの態様によれば、最初に、固定
されるべき部品は、もう１つの固定物に（例えば、位置
合せ板への真空によって）一時的に付着される。つい
で、この固定物は、不変的な付着が望まれる基板に位置
決めされる。ついで、セメント（接着剤）又ははんだ
は、基板の適切な部分に付着される。次に、その固定物
は、（例えば、顕微鏡を使用することによって）基板に
位置合せされる。最後に、前記固定物は、部品が基板上
の半流動状のセメント又は溶融したはんだの部分と接触
するよう下降される。セメント又ははんだが変形可能で
あるので、部品の高さの小さい差異は、許容され、か
つ、補われうる。
【００７１】セメントが硬化した（又ははんだが凝固を
許された）後、前記固定物は、取り外される。
【００７２】部品は、硬化又は凝固処理中に剛性的に保
持されるので、それらの予め位置合せされた位置に実質
的に維持される。セメント又ははんだは、好ましくは、
硬化又は凝固処理中に生成されたいかなる歪みを許容す
るのに十分に柔軟であるよう設計される。
【００７３】上記に開示された手順は、図２乃至７を参
照して論じられた光電子の適用の関係において示されう
る。かかる適用のためには、はんだづけが、好適なボン
ディング方法である。
【００７４】図９に示される通り、真空で吸着されたレ
ーザ９０１とファイバキャリア９０２を有する位置合せ
板９００は、レーザ９０１とファイバキャリア９０２が
セラミック基板９０６上に設けられた溶解したはんだだ
まり（９０３乃至９０５）を突くように下降される。位
置合せ板の横方向の調整は、位置合せ板と基板上の対応
する基準マークを位置合せ板の上に位置決めされた顕微
鏡の助けで観察しながら実行される。適切な金属化は、
はんだの湿潤を可能とするために、もちろん以前に基板
９０６の表面とレーザ９０１とファイバキャリア９０２
の底部に行なわれる。はんだが冷却すると、（通路９１
０と９１１を介して与えられたと示される）真空は、破
られ、ついで、位置合せ板は、取り外される。
【００７５】上記記載の光電子の適用のためには、レー
ザが高温にさらされる時間をできる限り短かくするよう
はんだづけを素早く実行することが重要である。上記に
示された通り、このことを達成する方法は、図１０に図
示される。
【００７６】図１０は、垂直方向と同様に水平方向にも
移動を可能にするステージ１００２の上に配置された加
熱室１００１を示す。位置合せ板１００３は、加熱室１
００１の頂部上に存在する基板１００５に渡って、フレ
ーム１００４内に位置決めされる。基板１００５と位置
合せ板１００３は、好ましくは、最小の溶融でのはんだ
づけを可能にするように空気が形成用の気体と置換され
た気体室（１０２０）中に配置される。ゴムシール１０
０６と１００７は、形成用の気体室を密封するために設
けられる。その他に、室１０２０の残りの部分は、図１
０の室壁１００８として示されるガラス壁の１つによっ
て示される通り、ガラスで構成される。熱は、次の２つ
の方法によって基板に伝わる。パンケーキ加熱コイルか
らのジュール熱は、はんだの融点より低い温度”バイア
ス”を与えるように加えられる。はんだを溶融するのに
必要とされる最後の温度上昇は、はんだ位置における基
板の裏側に光を集める光システムによって与えられる。
【００７７】本発明が図１０を参照して記載された固定
技術によって少しも制限されないことは、理解されるべ
きである。記載された装置と方法は、ただ単に、上記に
記載された固定処理を実行する方法の実例にすぎない。
【００７８】アクチィブ位置合せの導入１組の物体をパ
ッシブに位置合せし、かつ、ついで、物体の相対的な位
置合せを維持しながら物体を設置表面に固定する方法が
記載されたが、本発明のもう１つの実施例に従って、パ
ッシブ位置合せ技術とアクティブ位置合せ技術の組合せ
が数組の小物体を位置合せ（し、かつ、その後固定）す
るために使用される方法を理解するために図１１と１２
（及び次の記載）に言及する。
【００７９】図１１は、パッシブ位置合せ技術とアクテ
ィブ位置合せ技術の組合せを使用してレーザをファイバ
に位置合せすることを容易にするために、位置合せ板か
らレーザへの電気的な接触を行う手段を図示する。
【００８０】図１２は、本発明によって意図されたパッ
シブ／アクティブ位置合せ技術を使用して溶融したはん
だ中へレーザの配置するための技術を図示する。
【００８１】パッシブ手段によってレーザへのファイバ
（又は導波管）の位置合せを達成する上記記載の方法
が、（多モードファイバの位置合せに十分である）約１
μｍ内の位置合せを実行するために使用されうるにもか
かわらず、単一モードファイバへのレーザの位置合せ
は、１μｍ未満の位置合せ許容差を要求しうる。かかる
精度のためには、アクティブ位置合せのある形式が、恐
らく必要であろう。
【００８２】本発明によれば、以前に論じられたパッシ
ブ位置合せ方法は、ファイバへのレーザの”粗い”位置
合せを得るために使用される。ついで、アクティブ位置
合せは、最大の信号用の残存する最後の小さい（サブμ
ｍ）調整のために使用される。下記に記載される特別な
方法は、取り付けられていないレーザチップにこのパッ
シブ／アクティブ位置合せを行なうことができる。この
方法は、ファイバキャリアを保持して能力の低いレーザ
が除かれ、かつ、取り代えることができるという”現場
の”テストの付加的な利点を提供する。
【００８３】以前に記載されたパッシブ位置合せ方法に
よれば、レーザとファイバキャリアの両方は、精密に決
定された位置においてガラス位置合せ板に真空吸着さ
れ、かつ、ついで同時に基板にはんだづけされる。しか
しながら、本発明のパッシブ−アクティブ実施例におい
て、ファイバキャリアは、基板に別々にはんだづけされ
る。ついで、レーザチップは、対応する基準マークを重
ねることによって通常のガラス位置合せ板に真空吸着さ
れる。このことは、レーザチップ１１５０と板１１７５
を（真空路１１３０を介して）真空吸着する前に（板１
１７５とレーザ１１５０上の）基準マーク１１１１と１
１１２が重ねられていると図１１に示される。
【００８４】更に、本発明の本実施例によれば、位置合
せ板１１７５とレーザチップ１１５０の両方には、それ
ぞれ、電気パッド１１８０と１１８１が設けられる。パ
ッド１１８０は、レーザチップ上のパッド１１８１と接
触する。ついで、レーザをオンにするのに適切な電位
は、この電気接続部を介して加えられる。（パッド１１
８０は、矢印１１９０によって指示される通り、電源へ
接続される）。接地接触が設けられていないので、レー
ザは、作動されない。
【００８５】位置合せ手順における第１のステップは、
レーザに対応する位置ではんだを溶融するために基板を
加熱することから成る。より高い溶融温度のはんだが、
レーザの配置中のファイバキャリアの移動を避けるため
にレーザではなくファイバキャリア用に使用されること
が推薦される。
【００８６】次に、図１２を参照して、真空吸着された
レーザ１２０１は、位置合せ板１２０７上の基準マーク
（１２０５と１２０６）を（顕微鏡１２９９の助けで）
ファイバキャリア上の基準マーク（１２０８と１２０
９）に整合させることによってファイバキャリア１２０
２に位置合せされる。このパッシブ位置合せが完全な位
置合せを与えるならば、ついで、更なる操作は、必要と
されない。しかしながら、上記に論じられた通り、１μ
ｍのオーダーでの物体の最後の調整が単一モードの適用
のために要求され、また、この最後の調整がパッシブ位
置合せ操作に続く素早いアクティブ位置合せによって達
成されると仮定される。
【００８７】本発明の図解的な実施例に従って、アクテ
ィブ位置合せステップのために提案された実行は、まさ
にパッシブ位置合せが完了されているように、開始す
る。このことは、レーザ１２０１の負の側が図１２の１
２５０で示された溶融したはんだと接触する場合にレー
ザ１２０１がオンになるからである。図１１にある通
り、電源は、板１２０７上のパッド１２９０を介してレ
ーザ１２０１へ接続される。
【００８８】ついで、標準のロボット的な手段を使用し
て、レーザ１２０１は、最大の光出力に対応する位置に
非常に素早く（１秒かそこらで）移動される。
【００８９】レーザ１２０１の傾斜移動、上方向への移
動及び横方向への移動がアクティブ位置合せステップ中
に可能である一方、下方向の移動は、ガラス位置合せ板
１２０７がファイバキャリア１２０２の表面に当たった
時、防止される。最適な位置合せのための位置決めをさ
せうるに十分な下方向の移動の範囲を可能にするため
に、ファイバキャリア１２０２は、ファイバ１２９５
（又は導波管）等の光ファイバの中心線がその表面より
約１μｍ上であるよう設計される。
【００９０】素早い最後の位置合せは、以前のパッシブ
位置合せがファイバ１２９５からの出力信号を確実にす
るのに十分に接近しており、それによって、あらゆる複
雑な探索ルーチンの必要性を取り除き、また、要求され
た移動がたった１μｍかそこらであるので、得られる。
この素早い位置合せはまた、はんだづけ操作に端を発す
る温度上昇によって引き起こされるレーザ出力の抑圧を
も最小にする。
【００９１】不十分な出力信号がアクティブ位置合せ手
順中、又は、はんだの凝固に続くその手順直後に発見さ
れたならば、レーザ１２０１は、取り除かれ、かつ、捨
てられ、また、他のレーザが、選ばれ、かつ、同一の手
順を使用して配置されうる。従って、はんだ除去再加工
手順に費やす時間は、不必要であり、また、レーザの”
現場の”パッケージテストが、可能である。
【００９２】前述の記載において、ファイバキャリア１
２０２と基板１２９８が完全なモジュールを製作するた
めに一緒にはんだづけされなければならない２つの異な
った部品であると仮定されることは、注目されるべきで
ある。本発明の好適実施例は、ファイバキャリア１２０
２と基板１２９８の機能を（一体に）結合する単一の部
品を有し、それによって、単純化と低価格を達成するこ
とを意図している。パッシブ／アクティブ位置合せ方法
は、上記に記載された通りに進むが、レーザと組み合わ
せられたファイバキャリア／基板とのみを含む。
【００９３】モジュールのバッチ処理最後に、本発明
は、ここに教示された位置合せ技術がバッチ製造処理に
取り入れられることを含む。かかる処理の詳細は、図１
３乃至１５を参照して下記に記載される。ここで、図１
３は、本発明の教示に従って、位置合せされた数組の物
体のモジュールのバッチ構成の基本的な原理、及び、よ
り詳細には、レーザ−ファイバモジュールのバッチ構成
を図示し、図１４は、ソー（のこ）で製作されたスロッ
ト、即ち、本発明の１実施例によって意図された”櫛”
タイプの構造体、を有する基板とファイバキャリアの組
合せを図示し、及び図１５は、レーザバーをはんだづけ
した後、バッチ処理においてレーザ−ファイバモジュー
ルを製造するべくここに記載された技術を使用する最後
のソー切取り線の位置を図示する。
【００９４】上記に示された新規の位置合せ技術を記載
するために使用された実例と同様に、バッチ製造プロセ
スは、レーザ−ファイバモジュールの製造に関連して記
載されよう。複数組の物体を位置合せし、かつ、位置合
せされた複数組の物体を設置表面上に設けることが望ま
れるならば、当業者は、下記に記載されるのと同一の原
理が他のタイプの物体を含むバッチ処理操作に適用され
うることを認めよう。
【００９５】本発明のこの実施例に従って、多くのレー
ザ−ファイバモジュールが同時に製作され、かつ、その
後分離される。
【００９６】新規のバッチ方法における最初のステップ
は、上記記載のパッシブ位置合せ技術を使用してレーザ
のアレイ（配列）をファイバのアレイ（配列）に位置合
せすることである。レーザのアレイは、パッシブ位置合
せのために必要な適切な基準マークと一緒に多数の個々
のレーザを含むレーザ”バー”を製作することによって
実現される。かかるレーザバーは、バーがウェハからダ
イシング（さいの目に切断）され、また、個々のレーザ
が各バーからダイシングされる従来のレーザ処理におい
て製作される。ファイバアレイは、ファイバのアレイ
を、例えば、シリコンブロック中へエッチングされたＶ
形状の溝のアレイ中に、含むファイバキャリアを製作す
ることによって実現される。パッシブ位置合せのために
必要とされた基準マークもまた、ファイバキャリア上に
設けられる。ついで、そのレーザアレイは、各個々のレ
ーザがそれと対応するファイバに精密に位置合せされる
ようパッシブ位置合せ方法によってファイバアレイに位
置合せされる。
【００９７】このステップの後、個々のレーザ−ファイ
バの組は切り離される。図１３に図示される通りに、
（例えば）個々のレーザ−ファイバモジュール１３０３
が点線１３０１と１３０２に沿っての切断から生ずる。
図１３に図示されたレーザは、１３５０乃至１３５６と
参照番号が付され、ファイバは、１３６０乃至１３６６
と参照番号が付され、それ故に上述の切断から生ずるモ
ジュールは、ファイバ１３６５と組にされたレーザ１３
５５を含む。
【００９８】この切断操作こそが新規である。半導体レ
ーザは、極めて壊れやすく、性能と寿命に悪影響を与え
ないようにとその取扱いには非常に注意を要する。この
理由から、個々のモジュールを分離するための（鋸引き
等の）粗雑なダイシング操作は受け入れられない。かか
るダイシング操作を使用することは、レーザに過度の歪
みをこうむらせる。レーザ面もまた、恐らく砕片で覆わ
れる。要求されることは、モジュールを描くことに成功
するダイシング操作がまた、レーザに最小の損傷を与え
る従来の操作（例えば、分割）によってレーザ−バー中
で個々のレーザを分離することである。
【００９９】この手順を達成する方法は、以下のステッ
プで構成される。
【０１００】１．最初に、（アレイ）ファイバキャリア
は、適切にレンズ設定されたファイバの位置決めとボン
ディングを含んで完全に製造される。
【０１０１】２．ついで、ファイバキャリアは、基板に
ボンディングされる。
【０１０２】３．ついで、精密、好ましくは自動化され
た、ダイシングソーは、スロットのアレイを基板及びそ
の上に重なるファイバキャリア中に作るために使用され
る。このステップは、与えられたスロットが、図１４に
図示される通り、２本のファイバ間に位置される櫛に似
た構造体を生ずる。図１４は、基板１４０１を、その上
に設けられたファイバキャリア１４０２（その他では、
基板１４０１とファイバ１４０２は、単一の構成要素と
みなされうる）と、（１４０３と１４０４等の）上述の
ソー切断スロット（例えば、１４０５と１４０６）によ
って離間され、かつ、分離されている光ファイバと共
に、図示する。それらのスロットが基板１４０１のレー
ザ端部へは延出しないので、基板がなおもとのままの単
体であることは、注目されるべきである。本発明の別の
実施例によれば、ファイバキャリアを基板の端部から離
して位置決めし、かつ、基板の両端部にスロットがつけ
られないようにスロットをソーで製作し、従って、結果
としての構造体により大きい機械的な強さを与えること
もまた、可能である。ついで、その後ファイバと対応付
けられたスロットのない端部をファイバに損傷を与えぬ
ように取り除く際には、注意しなければならない。
【０１０３】４．次に、レーザバーは、ファイバキャリ
アに関して、例えば、上記に記載された教示に従って基
準マークを使用することによって、位置合せされ、か
つ、レーザバーが基板にボンディングされる。図１５に
はレーザバー１５５０が図１４にあるのと同一の参照番
号を有する構成要素と一緒に示される。レーザバー１５
５０は、（スロット１４０５と１４０６のような）以前
に製作されたスロットをまたぐように位置決めされる。
ここで以前に記載された位置合せ手順において、レーザ
とファイバキャリアが別個の位置合せ板上の基準マーク
に関して各々位置合せされ、ついで、同時に基板にボン
ディングされたことは、注目されるべきである。ここに
記載されているバッチ処理手順の好適実施例によれば、
レーザバーは、基板に以前位置合せされ、かつ、ボンデ
ィングされたファイバキャリアに別個に位置合せされ、
かつ、ボンディングされる。この差異は、バッチ製造方
法にとって適切であり、かつ、特に自動化に順応する。
【０１０４】５．次に、個々のレーザ及び対応するパッ
ドへのワイヤボンディングが実行される。
【０１０５】６．ついで、基板のもとのままの端部（又
は両端部）は、個々のモジュールがレーザバー１５５０
自体のみによって一緒に保持されるようソーで切断され
る。このことは、図１５に示された最後のソー切断線１
５７５によって示される。基板がシリコンで製作される
ならば、スロットのない部分が製造順序の早期にけがき
（スクライブ）マークを付けることによって取り除か
れ、ついで、必要に応じて分割が実行されうることは、
注目されるべきである。
【０１０６】７．次に、個々のモジュールは、集合体を
一緒に保持するのはレーザバーのみであるので、レーザ
バー１５５０の多数の分割によって分離されうる。各分
割は、レーザバー１５５０が基板１４０１によって支持
されない、スロット位置で行われる。かかる分割は、例
えば、図１５に図示された一体部品を剛性表面上に配置
し、ついでレーザバー１５５０を薄く鋭い刃で適切な場
所で素早く打つことによって実行される。
【０１０７】８．ついで、個々のモジュールは、溶接密
閉及び次のパッケージングのレベルへのボンディングの
準備が整う。
【０１０８】更に、本発明によれば、この手順における
幾つかの変更が、可能である。レーザとそのすぐ隣の支
持部材間のより良い熱の釣合いを可能にし、かつ、２つ
の構成要素間に適切な高さの釣合いを保証するために、
レーザと基板間に”台”を配置することは、賢明であ
る。バッチ処理方法はまた、レーザの”フリップ−チッ
プ”、即ち、基板（から離れず、それ）に隣接するレー
ザの発光側でも使用される。また、レーザチップ中に集
積されるか或いは、それから分離するかのどちらかの、
フォトダイオードのアレイも、同一の方法を使用してパ
ッケージ中に含まれ、また、ドライバチップも、それと
同様に、即ち、スロットをまたぐよう多構成要素チップ
をダイボンディングし、ついで小チップに分割すること
によって、含まれうる。更に、全アレイを溶接密閉し、
ついでそのアレイを個々のモジュールにダイシングする
ことが、可能である。
【０１０９】バッチ製造技術の記載がレーザモジュール
に限定されたが、本発明はまた、レーザの代わりに端部
が発光するＬＥＤを含むトランスミッタモジュールを製
作する場合に適用されている類似のバッチ製造技術をも
意図している。更に、ここに記載された技術はまた、レ
シーバモジュール、例えば、ファイバを支持するファイ
バキャリアと、（レーザモジュールの）レーザバーの代
わりに、”レシーババー”、即ち、（レーザでない）レ
シーバのアレイを含むチップと、から成るモジュールの
構成にも使用される。
【０１１０】記載されたことは、上記に示された目的の
全てにかなう方法、装置及び製造技術である。当業者
は、前述の記載が図面と記載のみの目的に提示されたこ
とを認めよう。その前述の記載は、余す所なく表現され
たわけではなく、又、本発明を記載された正確な形式に
制限するように意図されたわけでもない。明らかに、上
記教示に照らして多くの修正と変更が、可能である。
【０１１１】ここに示された実施例と実例は、本発明と
その実際の適用の原理を最も良く説明するために提示さ
れたが、それによって、他の当業者が、様々な実施例に
おいてまた意図される特別な使用に適合されるように様
々な修正が加えられて本発明を最もよく利用することも
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のリソグラフィを使用して物体を位置合せ
するために基準マークが使用される方法の実例を図示す
る。
【図２】４個のレーザと、基準マークが本発明の図解的
な実施例によって意図される通りに光ファイバへレーザ
の位置合せを実行する際に使用される基準マークと、を
含むレーザチップを図示する。
【図３】４本の光ファイバと、光ファイバに対する図２
に図示されたレーザの位置合せを実行する際の使用に適
切である基準マークと、を含むキャリア、（以下”ファ
イバキャリア”と呼ばれる）を図示する。
【図４】本発明によって意図された位置合せを実行する
ために図２と３に図示された装置と結合して使用される
典型的なガラス位置合せ板の正面図を図示する。特に、
図２と３に図示された基準マークに対応する基準マーク
は、図４に図示された板上に示される。
【図５】レーザチップとファイバキャリアと一緒に図４
に図示された位置合せ板の側面図を図示する。
【図６】本発明の教示による使用に適切な、ガラス位置
合せ板と使用された補助装置の１実施例を図示する。位
置合せ板は、物体を位置合せ板に対して適所に一時的に
保持することを容易にするためにフレーム内に保持さ
れ、かつ、真空鉛管類と組み合わせられる。
【図７】本発明によって意図される通り、レーザ−ファ
イバモジュールの製造のための全装置を含む位置合せス
テーションのサンプルを図示する。
【図８】Ａはフリップ−チップが設けられたレーザ等
の、物体の底部上に臨界領域と位置合せマークを有する
物体を位置合せする際の使用に適切な第１のステップの
位置合せ方法を図示する。Ｂはフリップ−チップが設け
られたレーザ等の、物体の底部上に臨界領域と位置合せ
マークを有する物体を位置合せする際の使用に適切な第
２のステップの位置合せ方法を図示する。
【図９】物体が位置合せされる方法とは独立して、設置
表面上に精密に位置合せされた物体を固定するために、
本発明の教示による使用に適切な、はんだづけによる固
定の原理を図示する。
【図１０】高温にさらされる（レーザ等の）熱感知物体
の時間を最小にするよう本発明によって意図されたはん
だづけを素早く実行することを容易にするべき、はんだ
づけステーション、即ち、水平方向と垂直方向の両方の
移動を可能にするステージに渡って配置された加熱室手
段、を図示する。
【図１１】パッシブ位置合せ技術とアクティブ位置合せ
技術の組合せを使用してレーザをファイバに位置合せす
ることを容易にするために、位置合せ板からレーザへの
電気的な接触を行う手段を図示する。
【図１２】本発明によって意図されたパッシブ／アクテ
ィブ位置合せ技術を使用する溶融したはんだ中へのレー
ザの配置のための技術を図示する。
【図１３】本発明の教示に従って、位置合せされた数組
の物体のモジュールのバッチ製造の基本的な原理、及
び、より詳細には、レーザ−ファイバモジュールのバッ
チ製造を図示する。
【図１４】ソーで製作されたスロット、即ち、本発明の
１実施例によって意図された”櫛”タイプの構造体を有
する基板とファイバキャリアの組合せを図示する。
【図１５】レーザバー、即ち、並列に配置された多数の
半導体レーザを含む長尺状のチップをはんだづけした
後、バッチ処理においてレーザ−ファイバモジュールを
製造するべくここに記載された技術を使用する最後のソ
ー切断線の位置を図示する。
【符号の説明】
１０１ 中実の十字 １０２ 中空の十字 １０３ ギャップ ２０１ チップ ２０２、２０３、２０４、２０５ レーザ ２０６、２０７ 基準マーク ３００ ファイバキャリア ３０１、３０２、３０３、３０４ ファイバチャネル ３０５、３０６、３０７、３０８ マーク ４００ 板 ４０１、４０２ 基準マーク ４０３ くぼみ ４０４、４０５、４０７ 矩形口 ５００ 位置合せ板 ５０１、５０２ 通路 ５０３、５０５ 真空継ぎ手 ５０４ 真空源 ５１０ ファイバ ５１１ ファイバキャリア ５１５、５１６、５１７、５１８ 基準マーク ６０１ ガラス位置合せ板 ６０２ フレーム ６０３ 真空鉛管類 ６０４ 電磁弁 ７０１ 顕微鏡 ７０２ ステージ ７０３ 部品 ７０４ フレーム ８００ 位置合せ板 ８０１ 多岐管 ８０２ 部品 ８０３、８０４ 基準マーク ８０５ 透明基部 ８０６ 顕微鏡 ８１０ くぼみ ８１５、８１６、８１７、８１８ 基準マーク ９００ 位置合せ板 ９０１ レーザ ９０２ ファイバキャリア ９０３、９０４、９０５ はんだだまり ９１０、９１１ 通路 １００１ 加熱室 １００２ ステージ １００３ 位置合せ板 １００４ フレーム １００５ 基板 １００６、１００７ ゴムシール １００８ 室壁 １０２０ 室 １１１１、１１１２ 基準マーク １１３０ 真空路 １１５０ レーザチップ １１７５ 板 １１８０、１１８１ 電気パッド １１９０ 矢印 １２０１ レーザ １２０２ ファイバキャリア １２０５、１２０６ 基準マーク １２０７ 位置合せ板 １２０８、１２０９ 基準マーク １２５０ はんだ １２９０ パッド １２９５ ファイバ １２９８ 基板 １２９９ 顕微鏡 １３０１、１３０２ 点線 １３０３ レーザ−ファイバモジュール １３５０、１３５１、１３５２、１３５３、１３５４、
１３５５、１３５６ レーザ １３６０、１３６１、１３６２、１３６３、１３６４、
１３６５、１３６６ ファイバ １４０１ 基板 １４０２ ファイバキャリア １４０３、１４０４ 光ファイバ １４０５、１４０６ スロット １５５０ レーザバー １５７５ 切断線
フロントページの続き (72)発明者 ミッチェル シモンズ コーエン アメリカ合衆国10562、ニューヨーク州 オースニング、グレゴリー レイン 23 (72)発明者 エフライム ベミス フリント アメリカ合衆国10523、ニューヨーク州 ガリソン、トラヴィス コーナーズ ロード （番地なし) (72)発明者 カート ルドルフ グリーブ アメリカ合衆国12508、ニューヨーク州 ビーコン、ヴァン ニデック アヴェニ ュー 24 (72)発明者 ダグラス ジョー ホール アメリカ合衆国13811、ニューヨーク州 ニューアク ヴァレイ、アールティー. １、ボックス 178エイ (72)発明者 ケネス ポール ジャクソン アメリカ合衆国06810、コネチカット州 ダンブリー、ガーフィールド アヴェニ ュー 67 (72)発明者 モデスト マイケル オプリスコ アメリカ合衆国10541、ニューヨーク州 マホパック、センター ロード アール アール12 (56)参考文献 特開 昭56−91482（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−68994（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−54379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−110082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−255923（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−310314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−169160（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−293659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−23283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−16684（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−105420（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−265150（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−39671（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水平方向の位置合せ用の１組の基準マ
    −クを水平頂面の１部に、各々、有する少なくとも１対
    の各被位置合せ素子（単に素子と呼ぶ）を、基準マ−ク
    整合位置合せ技術を用いて、水平方向では所定間隔で並
    置させると共に垂直方向では各水平頂面が実質的に整合
    するように、位置合せして基板上に同時に固着するため
    のパッシブ位置合せ及び装着装置において、 各素子を、各々、支持する載置面を有し、水平及び垂直
    方向に移動可能な基台と、各素子上の各基準マ−ク組に
    各々整合する複数組の主基準マ−ク並びに基板に対する
    位置合せのための第３の主基準マ−クを所定位置に有す
    る透明な位置合せ板と、 前記位置合せ板の周縁を保持し、水平方向に移動可能な
    保持フレ−ムと、 前記保持フレ−ム及び基台の相対的な水平移動の間、各
    素子上の各基準マ−ク組と、対応する前記各主基準マ−
    ク組との水平方向における整合状態を光学的に観察する
    ための光学手段と、 各素子上の各基準マ−ク組と対応主基準マ−ク組との完
    全な整合位置において各素子の水平頂面を位置合せ板の
    底面に一時的に吸着するための前記位置合せ板中の貫通
    路を含む真空吸着力供給手段と、 両素子を吸着している位置合せ板を、前記第３主基準マ
    −クを利用する位置合せ技術を用いて、両素子が恒久的
    に固着されるべき基板上の所定位置に位置合せし、次に
    両素子を基板上に同時に装着するための装着ステ−ショ
    ンと、 より成る複数個の素子を基板に関してパッシブ位置合せ
    し装着する装置。
  2. 【請求項２】 素子対の一方がレ−ザ素子であり、他方
    が光学ファイバの下半部を収容する細長い溝を有するフ
    ァイバキャリアであることを特徴とする請求項１に記載
    の装置。
  3. 【請求項３】 位置合せ板は、ファイバキャリアと対
    接する底部において、光学ファイバの上半部を収容する
    細長い溝を有することを特徴とする請求項２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 各々、水平方向の位置合せ用の基準マ
    −クを表面に有する少なくとも１対の被位置合せ素子、
    該各被位置合せ素子上の各基準マ−クに、各々、整合す
    る複数の主基準マ−クを有する透明な位置合せ板及び前
    記被位置合せ素子対の一方の底面が固着されている表面
    を有し接地電位に維持されている基板を、各々、準備す
    るステップと、 前記素子対の他方の前記基準マ−クを前記位置合せ板上
    の対応する他方の主基準マ−クに整合させることによ
    り、他方の素子を位置合せ板に位置合せするステップ
    と、 真空吸着力により前記他方の素子を位置合せ板に一時的
    に固定するステップと、前記他方の素子に動作電位を印
    加するステップと、 前記基板に固着されている前記一方の素子上の前記基準
    マ−クを前記位置合せ板上の対応する一方の主基準マ−
    クに整合させることにより、両素子をパッシブに位置決
    めするステップと、 前記パッシブ位置決めされた位置合せ板を前記基板に関
    して垂直方向に相対的に移動させて前記他方の素子を接
    地電位に接触させ、その間、前記他方の素子の前記一方
    の素子に対するアクティブな精密位置決めを遂行し、次
    に他方の素子を前記基板上に恒久的に装着するステップ
    と、 より成り、基準マ−ク利用のパッシブ位置合せ及び精密
    なアクティブ位置合せの組み合せにより複数の被位置合
    せ素子を容易に且つ正確に位置決め装着する方法。
  5. 【請求項５】 一方の被位置合せ素子が光学ファイバを
    装着したファイバキャリアであり、他方の被位置合せ素
    子がレ−ザ素子である請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 複数本の光ファイバをファイバキャリ
    ア表面上に並行に固定するステップと、 前記ファイバキャリアよりも大面積の基板上において基
    板の一方の縁辺から離れた所定位置から対向する他方の
    縁辺に向けて前記ファイバキャリアを配置して固着する
    ステップと、 前記基板の前記他方の縁辺から前記一方の縁辺に向けて
    前記所定位置及び前記一方の縁辺の中間点に達する切溝
    を基板上の各光ファイバ間に形成して櫛歯状のファイバ
    キャリア及び基板の積層構造体を形成するステップと、 複数個のレ−ザ個別素子領域を含むレ−ザバ−を、前記
    切溝の終端部及びファイバキャリアの一方の縁辺の間に
    おいて各切溝を横切る方向に配置し基準マ−ク利用のパ
    ッシブ位置合せ法によりファイバキャリアに関して位置
    合せするステップと、 位置合せされたレ−ザバ−をファイバキャリアに固着す
    るステップと、 前記複数個の各レ−ザ個別素子領域を対応する複数個の
    各電気接続パッドにワイヤボンディングするステップ
    と、 前記レ−ザバ−及び前記切溝終端部の間において各切溝
    を横切るように基板を切断するステップと、 前記レ−ザバ−を前記切溝に沿って分割して複数個のレ
    −ザ・光ファイバのモジュ−ルを同時に生成するステッ
    プと、 より成るレ−ザ・光ファイバモジュ−ルのバッチ製造方
    法。
  7. 【請求項７】 複数本の光ファイバを表面上に並置し
    て固着しているファイバキャリアが１つの端縁に接近し
    て配置されて固着されている基板から複数個のレ−ザ・
    光ファイバのモジュ−ルを同時に製造するためのバッチ
    製造方法であって、切溝の列を前記基板中に各光ファイ
    バの間において前記端縁から対向端縁に向けて該対向端
    縁にまで延出しないように鋸切りにより形成して櫛歯状
    の基板構造体を形成するステップと、 複数個のレ−ザ個別素子領域を含むレ−ザバ−を前記フ
    ァイバキャリアに関して基準マ−ク利用のパッシブ位置
    合せにより位置合せするステップと、 前記レ−ザバ−を前記対向端縁に接近して且つ前記切溝
    列を横切って基板上に固着するステップと、 前記複数個の各レ−ザ個別素子領域を対応する複数個の
    各電気接続パッドにワイヤボンデングするステップと、 個々のレ−ザ・光ファイバのモジュ−ルが前記レ−ザバ
    −によってのみ一体に支持されるように前記対向端縁及
    びレ−ザバ−間において前記切溝列を横切る方向に基板
    を鋸切りで切断するステップと、 前記各切溝に沿って前記レ−ザバ−を分割して複数個の
    レ−ザ・光ファイバのモジュ−ルを同時に生成するステ
    ップと、 より成る方法。
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