JP2983804B2 - 発光素子の発光点検出方法および位置決め装置 - Google Patents
発光素子の発光点検出方法および位置決め装置Info
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Description
どの発光素子をステムなどの取付位置に精度よく取り付
けるための発光点検出方法および位置決め装置に関す
る。
めて高精度な装置に用いられるため、チップの本体への
取り付け時には高精度の発光点位置決定が必要である。
このため、従来は、分割されたチップの形状をCCDカ
メラなどによって画像認識し、これに基づいて搬送姿勢
を修正してダイボンディングしていた。
この装置は、位置決め・修正のための中間ステーション
103を有している。この中間ステーション103には
分割された半導体レーザチップ100が搬送されてく
る。この半導体レーザチップ100は、トレイ101か
ら第1の吸着ノズル102によって搬送される。中間ス
テーション103の上方にはCCDカメラ104が設け
られており、中間ステーション103上にセットされた
半導体レーザチップ100の外形や電極パターンなどに
基づいてその位置を認識する。その位置がズレている場
合には、中間ステーション103の周囲に設けられた位
置修正用ツメ105を用いて半導体レーザチップ100
の位置を修正する。修正ののち、第2の吸着ノズル10
6を用いてこの半導体レーザチップ100を吸着しダイ
ボンド装置へ搬送する。
位置決め装置では、以下のような欠点があった。
などに基づいて位置決めを行っているが、半導体レーザ
チップの発光点はその外形に対して必ずしも同一場所に
あるわけではなく一定の範囲のばらつきがあり、チップ
の外形に基づいて位置決めしていたのではこのばらつき
を補償することができない。
セットして位置の修正を行いこれを再度吸着ノズルで吸
着してダイボンド装置に搬送するが、第2の吸着ノズル
で吸着する際に微小な位置ズレが生じる場合があり、位
置決め精度がいま一つ向上しない原因になっていた。
つきを解消でき、且つ、搬送時における位置ズレを防止
することのできる発光素子の発光点検出方法および位置
決め装置を提供することを目的とする。
光点検出方法は、指向性を有する発光素子を発光させ、
この光をレンズで受光して、その像点から外れた位置に
設けられた受光面に投影し、投影された前記発光素子の
像に基づいて前記発光素子の発光点の前記レンズの光軸
からのズレと傾きを検出することを特徴とする。
割された発光素子チップを吸着して取付位置まで搬送す
る搬送機構と、この搬送途中で前記発光素子チップを発
光させ、この光を受光することによって前記発光素子チ
ップの発光点の位置と向きとを検出する発光点検出手段
と、この発光点検出手段の検出結果に基づいて前記発光
素子チップの搬送姿勢を修正する修正手段と、を設けた
ことを特徴とする。
求項2の発明において、前記発光点検出手段を、前記発
光点の位置および向きを複数回検出してその平均値を検
出結果としたことを特徴とする。
求項2,3の発明において、前記発光点検出手段の検出
結果が一定の範囲の値となるまで、前記修正手段および
前記発光点検出手段を繰り返し実行することを特徴とす
る。
がりのない強い光(ビーム光)および広がりのある弱い
光(拡散光)を照射する。レンズでこれらの光を受光し
た場合、ビーム光は広がりがないため像点から外れた位
置で受光しても点として投影されるが、拡散光は、像点
においてはレンズによって集束され前記ビーム光と一致
する点として投影されるが、像点から外れた位置では、
収束せずレンズの形状(円形)に投影される。像点から
外れた位置において、レンズの光軸とこの拡散光の投影
像の中心位置およびビーム光の投影位置との関係は、発
光点の光軸からのズレや発光点の向き(ビーム光の向
き)の光軸からの傾きに対応している。したがって、レ
ンズの光軸,投影像の中心位置,ビーム光の投影位置間
の距離を計測し、発光素子−レンズ−受光面の距離に基
づいて所定の演算を行うことにより発光点のレンズの光
軸からのズレと傾きを検出することができる。
り発光素子の発光点の位置および向きをレンズの光軸か
らのズレと傾きに基づいて検出する発光点検出手段を備
える。この作業を発光素子チップを吸着して取り付け位
置まで搬送する搬送機構の搬送途中で行う。さらに、検
出結果に基づいて搬送される発光素子チップの姿勢を修
正する。これにより、取付位置に搬送される搬送素子チ
ップは正確に位置決めされたものとなり、ダイボンドな
どの取り付け精度を高くすることができる。この場合に
おいて、位置決めが、発光点の位置そのものに基づいて
決定されるため外形と発光点とのズレが位置決め精度に
影響することはない。さらに、発光素子チップの位置を
修正した後搬送機構がこれを吸着しなおすことがないた
め、吸着値の位置ズレが生じる余地がない。
出手段を複数回行うことにより検出のばらつきを解消す
ることができる。
発光点検出手段を発光点検出手段の検出結果が一定の範
囲の値となるまで繰り返し実行することにより、位置決
め精度をより高めることができる。この場合において、
姿勢の修正を行うことによってノイズなどをキャンセル
し、検出精度を高めることもできる。
体レーザ搬送装置を示す図である。この半導体レーザ搬
送装置は、半導体レーザデバイスの製造装置に組み込ま
れるものであり、半導体レーザチップ1をトレイ10か
らダイボンド装置(図示せず)に搬送する装置である。
搬送途中(図示の位置)において、搬送姿勢を修正して
ダイボンド時の発光点を一定にする。
ップ1がトレイ10の上に複数個配列して載置されてい
る。吸着ノズル2がそのうち1個を吸着してダイボンド
装置まで搬送する。その搬送経路の途中に図示のような
導体レーザの位置決め装置が設置されている。吸着ノズ
ル2は半導体レーザチップ1を吸着してこの位置決め装
置の位置に達すると、一旦停止する。停止した吸着ノズ
ル2の下方には可動電極端子4が設けられており、この
可動電極端子4が上方に移動して半導体レーザチップ1
に接触する。一方、吸着ノズル2は他方の電極端子を兼
ねており、制御部5から吸着ノズル2および可動電極端
子4を介して半導体レーザチップ1に対して電流が供給
される。これによって半導体レーザチップ1は発光す
る。また、半導体レーザチップ1の発光部に対向してC
CDカメラ3が設けられている。このCCDカメラ3は
半導体レーザチップ1の光を受光してその映像を制御部
5に入力する。制御部5はCCDカメラ3の映像に基づ
いて半導体レーザチップ1の位置と向きを検出し、その
データに基づいて吸着ノズル2を制御して姿勢を修正す
る。なお、半導体レーザチップ1の発光点とCCDカメ
ラ3のレンズとの距離はaである。
2参照),鏡筒およびCCD撮像素子31を備えている
が、CCD撮像素子は半導体レーザチップ1の発光点
(以下この説明においては、単に「半導体レーザチップ
1」という。)の像点から外れた位置に設けられてい
る。CCD撮像素子に投影される半導体レーザチップ1
の発光点の像を図2〜図5に示す。
ズ30に対してaの距離の位置に停止する。レンズ30
の焦点距離はfである。また、半導体レーザチップ1の
像点はレンズ30からbの距離である。さらに、CCD
撮像素子31はレンズ30からLの距離に設けられてい
る。このLは、L=b+cで表される。すなわち、CC
D撮像素子31はcだけ像点から外れて設けられてい
る。したがって、CCD撮像素子31に投影される像は
いわゆるピンボケ状態になっている。上述したように、
半導体レーザチップ1などの指向性を有する発光素子
は、ビーム光と拡散光を照射するが、ビーム光は広がり
のない光であるためCCD撮像素子31が像点から外れ
て設けられていてもその像は点となって現れる。一方、
拡散光はレンズ30の開口部全体に入光しそれらが像点
Bに集束するが、CCD撮像素子31が像点Bから外れ
て設けられているため、その像はレンズの開口と同じ円
形になる。
0の光軸上でその向きがレンズ30の光軸に一致するよ
うにセットされた状態を示している。この状態ではレン
ズ30の光軸とCCD撮像素子31上に投影されたビー
ム光の像および拡散光による円形の像(円形像)の中心
がそれぞれ一致している。同図において、円形像の中心
に描かれた長楕円は半導体レーザチップ1の発光点から
照射されたビーム光の像を示している。半導体レーザチ
ップは活性層に幅があるためビーム光は横長となる。
0の光軸上に置かれ、向きが光軸からθだけ傾いて状態
を示している。この状態でも拡散光は図2と同様に入光
するためCCD撮像素子31に投影される円形像は図2
と同様である。しかし、ビーム光は斜めに入光されるた
め像点Bを通過して円形像の中心からrだけ離れた位置
に投影される。このrはビーム光の傾きθおよび半導体
レーザチップ1とレンズ30との距離aで決定される。
すなわち、レンズ30におけるビーム光の光軸からのず
れeは、 e=a tanθ で表されるが、このeとrとの関係は、 e/b=r/c となる。したがって、rが求まれば、 e=r・b/c となり、 tanθ=(r・b)/(c・a) と表される。したがって、半導体レーザチップ1の傾き
θは、 θ= tan-1((r・b) /(c・a)) ‥‥ で求められる。このθだけ半導体レーザチップ1の向き
を回転修正してやれば半導体レーザチップは正しい姿勢
となる。
イボンド装置に半導体レーザチップを搬送する方向に動
作するのみならず、その垂直方向や回転方向に対しても
高精度に移動可能なものである(図1参照)。この吸着
ノズル2の姿勢制御は制御部置5によって行われる。
の向きはレンズ30の光軸と平行であるが半導体レーザ
チップ1の位置が光軸からbだけズレている場合の投影
像を示している。この場合、CCD撮像素子31に投影
される円形像は光軸からsだけズレたものとなってい
る。このsは、 s=(L/a)d :L=b+c であり、したがってdは、 d=(a/L)s ‥‥ で求められる。この場合には、半導体レーザチップ1を
dだけずらせれば正しい位置にすることができる。
30の中心に入光しないため円形像の中心よりもさらに
光軸からズレた位置に投影される。円形像の中心とビー
ム光の像とのズレtは、 t=(c/b)d で表され、上式を代入して、 t=(c/b)(a/L)s ‥‥ となる。すなわち、sによってdが求められこのdとt
の関係が式のようになっていれば、半導体レーザチッ
プ1の向きは光軸に平行であることがわかる。
の光軸からずれてセットされており且つその向きも光軸
から傾いたものになっている場合の投影図を示す。半導
体レーザチップ1のズレはdであり傾きはθであるとす
る。この場合、図4と同様の演算(式)を用いること
により、円形像の中心の光軸からのずれsに基づいてd
を求めることができる。このようにして求められたdに
基づき式を用いてtが求められるが、このtとこの図
における円形像の中心とビーム光の像のズレuとは一致
しない。u=r+tとなっているからである。したがっ
て、uからtを引いた値が半導体レーザチップ1の傾き
θによるズレrである。この値rに基づき式を用いる
ことにより傾きθを求めることができる。
だけ位置を修正することにより、ダイボンド装置に搬送
される半導体レーザチップ1の発光点の位置を常に同一
にすることができる。
D撮像素子31を半導体レーザチップ1の像点Bから外
れた位置に設けたことによりビーム光の像と拡散光によ
る円形像とを別に投影することができ、それらの位置関
係に基づいてチップの位置と向きを同時に検出すること
が可能となっている。
導体レーザチップ1とレンズ30との距離aは常に一定
であることを前提として説明しているが、これが一定で
ない場合にも投影像に基づいてaを算出し、上記演算を
行うことができる。すなわち、aが変化した場合には像
点Bの位置が変化するためbおよびcの比率が変化す
る。このbとcの比率が変化すると円形像の大きさφ2
(図2参照)の大きさが変化する。φ2はレンズ30の
開口φ1と、φ2=(c/b)φ1の関係にあるため、
これに基づいてaを算出することができる。
ャートである。まず、吸着ノズル2を駆動してトレイ1
0から半導体レーザチップの1個をピックアップし、C
CDカメラ3の位置まで搬送してくる(前半搬送:n
1)。次に図2〜図5において説明した手法によって半
導体レーザチップ1の位置と向きとを検出する。この位
置と向きはCCDカメラ3のレンズ30の光軸に対する
ズレと傾きとして検出される。これをN回繰り返し行
う。繰り返し行うのは検出の際のばらつきをキャンセル
するためである。このN回の検出値を平均して検出結果
を得る。この検出結果により正しい姿勢であると判定さ
れれば、すなわち、半導体レーザチップ1の位置と向き
がレンズ30の光軸に一致していれば、そのまま後半搬
送(ダイボンド装置までの搬送)を行う(n4)。一
方、検出結果が光軸と不一致であった場合には姿勢を修
正したのち(n6)、n2の検出作業からやり直す。こ
のやり直しをM回行っても位置が正確に修正できない場
合には装置の故障であるかまたは半導体レーザチップが
不良であるか何れかであるため一旦装置を停止する(n
5)。
い、平均を算出することにより各回のばらつきをキャン
セルして正確な検出結果を得ることができる。さらに、
検出結果が光軸とズレていた場合にはその姿勢を修正し
て再度検出を行うようにしたことにより姿勢の修正を精
度よくすることができる。さらに、この修正によって撮
影の位置および向きが変わるため光軸により近づくた
め、ノイズによる撮影誤差がキャンセルされ、検出精度
をさらに高めることができる。
CCD撮像素子31を像点Bよりもレンズ30から離し
て設置したが、逆に、像点31よりもレンズ30に近い
位置に設置しても同様の効果を得ることができる。その
ように構成されたCCDカメラの光伝搬状態を図7に示
す。この場合には、ビーム光の入光点がずれた場合の像
のずれる方向が図2〜図5の場合とは逆になる。
を有する半導体レーザなどの発光素子をレンズで受光
し、その像点から外れた位置で受光面に投影するように
したことにより、指向性の中心にある像とレンズの開口
部全体に入光した拡散光にる像とが識別可能に投影され
るため、これらとレンズの光軸との位置関係に発光素子
の位置と向きを同時に検出することができる。これによ
って、1回の工程で精度よく発光素子の発光点に基づく
位置精度が可能になる。
発光点の位置と向きとを検出する場合において、それ
を、発光素子チップをトレイなどから取り付け位置まで
搬送する途中で行うようにしたことにより、発光素子チ
ップのセットの手間が省け、吸着時の位置ズレを起こす
おそれがなくなる。さらに、発光点の位置,向きの検出
を複数回行ってその平均値を算出するようにしたことに
より、各回の検出値のばらつきをキャンセルすることが
できる。またさらに、修正手段による発光素子チップの
姿勢の修正と発光点の位置および向きの検出を繰り返し
実行するようにしたことによりさらに精度の高い位置修
正が可能になる。
の構成図
光する光の状態を示す図
光する光の状態を示す図
光する光の状態を示す図
光する光の状態を示す図
フローチャート
メラ3の他の実施例を示す図
す図
Claims (4)
- 【請求項1】 指向性を有する発光素子を発光させ、こ
の光をレンズで受光して、その像点から外れた位置に設
けられた受光面に投影し、投影された前記発光素子の像
に基づいて前記発光素子の発光点の前記レンズの光軸か
らのズレと傾きを検出することを特徴とする発光素子の
発光点検出方法。 - 【請求項2】 分割された発光素子チップを吸着して取
付位置まで搬送する搬送機構と、この搬送途中で前記発
光素子チップを発光させ、この光を受光することによっ
て前記発光素子チップの発光点の位置と向きとを検出す
る発光点検出手段と、この発光点検出手段の検出結果に
基づいて前記発光素子チップの搬送姿勢を修正する修正
手段と、を設けたことを特徴とする発光素子の位置決め
装置。 - 【請求項3】 前記発光点検出手段は、前記発光点の位
置および向きを複数回検出してその平均値を検出結果と
することを特徴とする請求項2記載の発光素子の位置決
め装置。 - 【請求項4】 前記発光点検出手段の検出結果が一定の
範囲の値となるまで、前記修正手段および前記発光点検
出手段を繰り返し実行する請求項2または請求項3記載
の発光素子の位置決め装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5191065A JP2983804B2 (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 発光素子の発光点検出方法および位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5191065A JP2983804B2 (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 発光素子の発光点検出方法および位置決め装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0743112A JPH0743112A (ja) | 1995-02-10 |
JP2983804B2 true JP2983804B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16268296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5191065A Expired - Lifetime JP2983804B2 (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 発光素子の発光点検出方法および位置決め装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2983804B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1003212A3 (en) * | 1998-11-18 | 2003-11-19 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method of and apparatus for bonding light-emitting element |
JP3812827B2 (ja) * | 2001-08-23 | 2006-08-23 | ソニー株式会社 | 発光素子の取り付け方法 |
JP7178541B2 (ja) * | 2018-02-07 | 2022-11-28 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 発光部品実装装置および発光部品実装方法 |
-
1993
- 1993-08-02 JP JP5191065A patent/JP2983804B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0743112A (ja) | 1995-02-10 |
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