JP3110236B2 - 半導体レーザーのダイボンディング方法及びダイボンデ ィング装置 - Google Patents
半導体レーザーのダイボンディング方法及びダイボンデ ィング装置Info
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Description
ンディング方法及びそのダイボンディング装置に関する
ものである。
6先端に固着した放熱用中間チップ23上にレーザーチ
ップ1を固着して成る半導体レーザーは、その発光方
向、すなわち、ステムのポスト26の中心線36に対す
る発光角度θが、数度の誤差範囲内に入っている必要が
ある。さらに、図10に示すように、ステム17の基準
面37からレーザーチップ1の発光面までの距離Aも数
10μmの誤差範囲内に入っている必要がある。また、
図11に示すように、放熱用中間チップ23の先端から
レーザーチップ1の発光面までの距離Bも〜20μmの
誤差範囲内にする必要がある。これはレーザー光が放熱
用中間チップ23上面で乱反射させない為である。
に対して一定の誤差範囲内でダイポンディングするに
は、従来、次のような方法が採られていた。
ップ1を作業者判断による外形基準で位置決めしてダイ
ボンディングする。次に、レーザーチップ1搭載済の放
熱用中間チップ23をステムのポスト26に、再度外形
基準でボンディングをする方法で、図12に示すよう
に、放熱用中間チップ23の位置決めは、ステムのポス
ト26の中心線36とレーザーチップ1の中心線38と
を顕微鏡視野39内のヘアライン40で合わせた後、放
熱用中間チップ23をステムのポスト26にダイボンデ
ィングする。そして、レーザーチップのダイボンディン
グ及びワイヤーボンディングが終了した後、レーザーチ
ップからの発光方向が一定の誤差範囲内にあるか否かを
計測・評価していた。
はすべてのボンディングを完了した後に、発光方向を計
測・評価する為、発光方向が一定の誤差範囲を超えてい
る場合には位置修正を行なうのは不可能であり、ステム
ごと不良品として廃棄せざるを得なかった。その為半導
体レーザーのコストが高騰するという問題点があった。
は、ステップのポスト26の長さの誤差と、放熱用中間
チップ23に対するレーザーチップ1の位置決めの誤差
と、レーザーチップ1の外形に対する発光線の中心線の
ずれと垂直度の誤差等が累積する為、発光方向の精度を
高めることは極めて困難であった。
な位置決め・ダイボンディングが可能なダイボンディン
グ方法及び装置を提供するものである。
解決する為に、ステムのポスト上に直接または、放熱用
中間チップを搭載した後にレーザーチップをダイボンデ
ィングする際、その直前の中間ステージ上にレーザーチ
ップを置き、レーザーチップを発光させて、その発光方
向すなわちZ方向と,X方向はNFP観測用センサー
で、θ方向はFFP観測用センサーで各々計測を行な
い、発光方向を補正したのちレーザーチップを吸着・搬
送してダイポンディングする方法である。
ーザーチップを保持してステムのポスト上又は放熱用中
間チップの上に供給するレーザーチップ供給機構と、ス
テムと加熱台間を搬送する、ステム供給・収納機構と、
レーザーチップを供給する直前でレーザーチップを載置
し、位置調整可能な中間ステージと、この中間ステージ
上でレーザーチップに通電して、このレーザーチップを
発光させるレーザー発光手段と、発光方向の計測手段
と、計測値に基づいて、前記中間ステージに位置調整の
指令を与える制御手段と、前記ステムのポストを保持
し、加熱して、レーザーチップをダイボンディグする、
レーザーチップダイボンディング機構と、放熱用中間チ
ップをポスト上にダイポンディングする中間チップダイ
ボンディング機構とを備えている。
ボンディングする前に、発光方向を計測して、その計測
値に基づいてレーザーチップの位置を補正する為、レー
ザーチップの外形基準により生じる誤差や、レーザーチ
ップの外形に対する発光線の中心線のずれや垂直度の誤
差により、一定の誤差範囲を超えることが無くなるの
で、発光方向にばらつきのない半導体レーザーを効率良
く得ることができる。また、本発明の装置によれば、レ
ーザーチップに通電して発光させるとともに、計測手段
によって発光方向を計測し、一定の誤差範囲を超えてい
る場合には、中間ステージでレーザーチップの位置調整
を行なって、発光方向が一定の誤差範囲内になったら、
レーザーチップ供給機構でレーザーチップを吸着・搬送
してダイボンディングする。
での誤差演算分解能に追従させるべく、X,Y,θ共パ
ルスモータ又はサーボモータを用いて、さらにこれをマ
イクロステッパーで分解能を上げた6軸テーブルを構成
することにより、従来の数10μmの位置精度に対し
0.1μm単位のX,Z精度と0.1°単位のθ精度が
実現可能となる。上記テーブルは市販の装置構成で安易
に具備できる。従って簡単な構成の装置で適正な半導体
レーザーを効率的に製造することが可能となる。
る。
いて、レーザーチップ1を中間ステージ6上で発光させ
て、その発光方向を計測し、レーザーチップ1の位置を
補正する方法を実現する位置決め装置のブロック図であ
る。この位置決め装置は発光方向計測部と位置調整制御
部11と中間ステージ6を備えている。図2にこの装置
の位置調整の各動作説明図を、図3、図4にフローチャ
ートを示す。なお、図4は図3中のステップ5以降の詳
細なフローチャートである。発光方向計測部はFFP計
測用カメラ10(以下FFPカメラと記す)、NFP計
測用カメラ14(以下NFPカメラと記す)、パワーモ
ニタ16で構成されている。位置調整制御部11は画像
処理装置11a、パーソナルコンピュータ11b、モニ
ターTV11cから成る。パーソナルコンピュータはこ
の位置決め装置全体の動作を制御する。
ブル,Zテーブル,θテーブルを有する6軸のテーブル
2及びこの6軸テーブル2をX軸方向に移動する一軸テ
ーブル3と、レーザーチップを発光させるプローブ5を
備えて構成される中間ステージ6の上に、粗く位置補正
された状態で、載置される。中間ステージ前方にはFF
P(遠視野像)カメラ(撮像管を用いた)10、パワー
モニタ16、NFP(近視野像)カメラ(撮像管を用い
た)14が並列して配置してある。NFPカメラ14は
高倍率カメラ14aと低倍率カメラ14bを備えてい
る。パワーモニタ16はフォトダイオード16aとパワ
ーメータ16bから構成されている。FFP、NFPカ
メラ、パワーモニタからの各出力は位置調整制御部11
に入力される。
ーチップ1が通電されるとレーザーチップからレーザー
光8が発せられる。このレーザー光8をフォトダイオー
ド16aで受光し、パワーメータ16bで計測し、レー
ザーチップの出力が一定になるよう位置調整制御部11
を介して電源を制御する(APC制御)。この制御はF
FPカメラの信号を位置調整制御部11で積分処理し、
この値を電源にフィードパックしてもよい。次いで位置
調整制御部からの制御信号によりパルスモータドライバ
12を介して一軸テーブル3を駆動し、レーザーチップ
1をFFPカメラ10の前に移動する。FFPカメラ1
0で得られたレーザー光の信号は位置調整制御部に遅ら
れ処理される。
信号からレーザー光のθ方向のズレを演算し、結果をパ
ーソナルコンピュータ11bに出力する。パーソナルコ
ンピュータ11bは画像処理装置で処理された計測値に
基づいて、中間ステージの角度移動補正量Δθを演算
し、中間ステージ6のθテーブルの角度位置補正指令を
パルスモータドライバ12に与える。この角度補正(Δ
θ補正)は、図2(a)に示すように、光強度波形のピ
ーク値と基準線とが一致するようθテーブルを動かせば
よい。角度補正終了後、発光計測部の指令に基づいて一
軸テーブル3を駆動して6軸テーブル2をNFP観測用
カメラ14の前方に移動し、Z方向(ステムの上面基準
(作業時はステムを横倒しているのが水平(前後)方向
すなわちY方向である。))とX方向(ステム周囲基
準)の誤差を計測する。
11aで計測され、パーソナルコンピュータ11bで演
算補正されて、中間ステージ6のYテーブルとXテーブ
ルの位置補正指令がパルスモータドライバ12に与え
る。Z方向の補正は、図2(b)に示すように、Yテー
ブルを走査し、その間の各ポイントでの光強度波形をサ
ンプリングする。その中で光強度が最も大きいポイント
を探し、そこにレーザーチップの位置を合せる。X方向
の補正は、図2(c)に示すように、光強度波形のピー
ク値と基準線とが一致するようXテーブルを動かして行
われる。これで、一定の誤差範囲内に入ったレーザーチ
ップ1を吸着・搬送してダイボンディングをする(図5
に示す)。
トニクス社製の発光パターン計測装置(型名LEPS−
100)を使用しているので、その構造の詳細は省略す
る。
て図面を参照して説明する。図5に本発明の実施例を示
す、ダイボンディング装置のブロック図を、図6に動作
のフローチャートを、また図7,図8に動作を説明する
ための図を示す。
アーム19によって、加熱台20の第一ステージ21迄
供給される。本実施例では加熱台20はインデックステ
ーブルとなっており順次次工程に送り込まれていく方式
を採っているが、これを単一ステージで作業を集中させ
ても構わない。次にステム17は第2ステージ22に送
り込まれる。ここでは放熱用中間チップ23が、チップ
用リング24から放熱用中間チップ供給アーム25によ
って、ステムのポスト26上迄供給されて、図7に示す
ように、加熱アーム27によって加熱され、ダイボンデ
ィングされる。放熱用中間チップ23は認識装置28に
よって位置補正されている。次にステム17は第3ステ
ージ29に送り込まれる。ここではレーザーチップ1は
認識装置30によって検出されてレーザーチップトレー
31からレーザーチップ供給アーム32によって、中間
ステージ6迄供給されて、図1で示した位置決め装置に
よってレーザー発光方向を計測し、レーザーチップの位
置補正を行った後、再度レーザーチップ供給アーム32
でレーザーチップ1を吸着し、ステムのポスト26上に
ダイボンディングされた放熱用中間チップ23上迄搬送
する。次に図8に示すように、放熱用中間チップ23に
レーザーチップ1を密着させた状態で、加熱アーム33
をステムのポスト26に当て、加熱しダイボンディング
される。次にステム17は第4ステージ34に送り込ま
れて徐冷された後、ステム収納アーム35によって、再
びステムトレー18に収納される。
置30、認識装置28(レーザーチップ認識装置と同じ
もの)、各供給アーム19、25、32、35等を備え
たマウンタ部(図1の位置決め装置を除外した部分)は
NEC機械製のCPSマウンタ(商品名)を使用してお
り、既存の装置であるのでその構造の詳細は省略する。
ザーのダイボンディング方法及びダイボンディング装置
によれば、レーザーチップをダイボンディングする前
に、発光方向を計測してレーザーチップの位置を補正す
る為、発光方向にばらつきのない半導体レーザーを効率
良く得ることができる。
プに通電して発光させるとともに、計測手段によって発
光方向を計測し、一定の誤差範囲を超えている場合に
は、中間ステージでレーザーチップの位置調整を行なっ
て、発光方向が一定の誤差範囲内になったら、レーザー
チップ供給機構でレーザーチップを吸着・搬送してダイ
ボンディングする。
ーザーを効率的に歩留よく製造することが可能となると
いう効果を有する。
1°単位のθ軸精度が実現可能となる。
に、発光方向を計測し、レーザーチップの位置決めを行
う装置のブロック図。
ーチップの位置決め動作を説明するための図。
ブロック図。
ローチャート。
ップを接着する動作を示す図。
ボンディングする動作を示す図。
位置関係を示す平面図。
の位置関係を示す側面図。
係を示す図。
図。
Claims (1)
- 【請求項1】 ステムを保持し、加熱する加熱台と、ス
テムを加熱台迄供給するステム供給機構と、ダイボンデ
ィング済のステムを加熱台から収納するステム収納機構
と、ステムのポストを加熱して放熱用中間チップをポス
ト上に搬送しダイボンディングする中間チップダイボン
ディング機構と、レーザーチップを吸着して、放熱用中
間チップ上に供給するレーザーチップ供給機構と、レー
ザチップ供給の直前でレーザーチップを載置し、位置調
整可能な中間ステージと、この中間ステージ上で、レー
ザーチップに通電して、レーザーチップを発光させるレ
ーザー発光手段と、遠視野像計測用カメラ、近視野像計
測用カメラ、パワーモニタから成る発光方向計測手段
と、発光方向計測手段の計測値に基づいて、前記中間ス
テージに位置調整の指令を与える制御手段と、ステムの
ポストを加熱して、レーザーチップをダイボンディング
する、レーザーチップダイボンディング機構とを備える
ことを特徴とする半導体レーザーのダイボンディング装
置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
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1993
- 1993-12-29 JP JP05355501A patent/JP3110236B2/ja not_active Expired - Fee Related
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