JPS5987825A - ダイ・ボンデイング方法 - Google Patents

ダイ・ボンデイング方法

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JPS5987825A
JPS5987825A JP19675882A JP19675882A JPS5987825A JP S5987825 A JPS5987825 A JP S5987825A JP 19675882 A JP19675882 A JP 19675882A JP 19675882 A JP19675882 A JP 19675882A JP S5987825 A JPS5987825 A JP S5987825A
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submount
heating element
capillary
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体レーザー・チップをサブマウント上に
ボンディングするだめのダイ・ボンディング方法に関す
る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近時、光方式のディジタル・オーディオ・ディスク（Ｄ
ｉｔｉｔａｌ　Ａｕｄｉｏ　Ｄｉｓｃ　）が実用化され
大量生産されようとしている。これにともないディジタ
ル・オーディオ・ディスクに組込まれている半導体レー
ザーも、その価格、寿命、性能の点でよシすぐれたもの
が要求されるようになっている。そこで、これらの製氷
を満足させるために半導体レーザの自動製造装置が開発
されている。この自動製造装置のうちで重要なものの一
つは、半導体レーザー・チップをサブマウント上に接合
するだめのダイ・ボンディング装置である。第１図は、
半導体レーザー用に一般に使用されているダイ・ボンデ
ィング装置を示すもので、電熱線が内蔵されたプレヒー
タ（１）上に例えば銅又はシリコンなどからなるサブマ
ウント（２）が真空吸着されている。そして、サブマウ
ント（２）上方にてキャピラリ（３）先端に真空吸着さ
れた半導体レーザー・テップ（一般に、ＧａＡＪＡｓ系
）（４）をサブマウント（２）上に位置決めするととも
に加圧する。しかして、プレヒータ（１）によ如半尋体
レーサー・チップ（４）とサブマウント（２）との接合
部近傍を２００〜３５０　’Ｑに電熱力ロ熱して、上記
ボンディング部に介在しているＡｕ　−Ｓｎ系、　Ａｕ
　−８ｉ系等のボンディング・インサート材を溶融させ
てダイ・ボンディングしていた。しかるに、このような
従来のダイ・ボンディング方式によれば、加熱はプレヒ
ータ（１）に内蔵された電熱線によシ行っているので、
ボンディング部をボンディング温度まで上昇させるのに
長時間（例えば３０〜６０秒）が必要であった。また、
いったんサブマウント（２）の温度が上昇すると、冷却
時間も遅いため、ボンディング・インサート材が浴融後
凝固するのにも時間を狭し、先金に凝固が光子するまで
精密位置決めを行うため、筒精度位置で保持しなければ
ならなかった。その結果、従来のダイ・ボンディング方
式では、ボンディング時間が長くなりすぎ（１２０秒以
上）、生産能率を者しく低下させていた。のみならず、
半導体レーザー・チップは、熱歪によって発光特性が変
化するため、上記従来のようにボンディング時間が長い
場合には、熱歪がしばしば残留してしまい、半導体レー
ザー信頼性低下の一因となっ、ていた。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情を参酌してなされたもので、半導体
レーザー・チップをサブマウントに高能率かつ熱歪を残
留させることなく信頼性をもって接合させることのでさ
るダイ・ボンディング方法を提供することを目的とする
。
〔発明の概賛〕
千尋体レーザー・チップのサブマウントへのダイ・ボン
ディングにおいて、ボンディング近傍をンディングする
ようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面を参照して、実施例に基づいて詳述
する。
第２図は、本実施例のダイ・ボンディング方法に使用さ
れているダイ・ボンディング装置を示している。Ｘ−Ｙ
テーブルである基台（５）には図示せぬ真望源に接続さ
れた吸引孔（６）が穿設され、基台（５）の上面に開口
している。この基台（５）は図示せぬステッピング・モ
ータにより駆動され、かつ演算制御部からの制御信号に
よ）所定位置に位置決めされるようになっている。さら
に、この基台（５）の１ズ′ 上面には、例えｆ　Ｍｏ　、ステンレス銅などの材料か
らなる加熱体（７）が固設されている。この加熱体（７
）の中央部（寸法は例えば長さ２５Ｍ１１ｎ、幅３北、
厚さ１．５上面にはサブマウント（８）を載置する載置
面（９）が形成されている。すなわち、刃口熱体（力は
サブマウント（８）を載置する載置台となっている。ま
た、加熱体（７）には、吸引孔（６）に連通し載置面（
９）に開口する透孔００）が穿設されサブマウント（８
）を真空吸着するようになっている。さらに、加熱体（
力は、図示セぬ溶接電源に電気的に接続され、加熱体（
７）への給電によシ、加熱体（力を２００〜５００℃に
加熱制御するようになっている。なお、加熱体（力の中
央部には例えば熱電対などの温度センサ（７ａ）が埋設
され、上記浴接電源の制御機構に電気的に接続されてい
る。一方、加熱体（力上方には金属製のキャピラリＩが
昇降自在に配設されている。このキャピラリＩ先端には
、刃口熱体（力に保持されたサブマウント（８ンに対向
するように、真空吸着孔ａ′ｊＪが開口していて、半導
体レーザー・チップ（１３）を真空吸着するようになっ
ている。さらに、キャピラリ惺υの側方には、ガスヒー
タ（１４）が設けられている。このガスヒータ（Ｌ４）
は、先端がノズルに形成され、内部に電熱線（へ）が内
蔵された耐熱管（１６１からなっていて、アルボンガス
、窒素ガス等の図示せぬ不活性ガス源に接続されている
。そしてガスヒークα荀のノズルよシダイ・ボンディン
グされる半導体レーザー・チップ（１３）とサブマウン
ト（８）すなわちボンディング部位に、２００〜３００
°Ｃの不活性ガスを吹付は予熱を行うようになっている
。
つぎに、上記のように構成されたダイ・ボンディング装
置を用いたダイ・ボンディング方法について説明する。
まず、キャピラリＩに例えばＧａ　Ａ１Ａｓ系の半導体
レーザー・チップ０■（寸法は、例えば縦４００μｍ、
横２５０μｍ、厚さ８０〜１３０μｍ）を真空吸着させ
るとともに、加熱体（７）の載置面（９）上に例えば銅
又はシリコンからなるサブマウント（８）（寸法は例え
ば縦２酩、横ｈｉｍ、厚さ２２０μｍ）を真空成層させ
る。そして、基台（１）を動かして、サブマウント（８
）の位置決めを行う。このとき、ガスヒータ←拗から２
００〜３００°Ｃに加熱された不活性ガスが、第２図矢
印（１７）方向に吹出され、キャビ２１１）及びこのキ
ャピラリ０に吸后・保持された半導体レーザ・チップｕ
階及び加熱体（力に載置されたサブマウント（８）は、
１００〜２００℃に加ＰＡ逼れる。しかして、キヤビン
Ｉｊ　（ＬＤを下降させ、半導体レーザー・チップ（２
）をサブマウント（８）に対して約１０ｐ程度で押圧す
る。
ついで、浴接′電源から加熱体（７）に対して１〜５秒
間大電流（２００〜８００Ａ　）を給電する（給′屯時
間は、温度センナ（７ａ）からの温度検出信号をフィー
ドバック信号として所疋温度に設定時間だけ保持される
ように、自励ｍｌＪ　？４される。）。すると、刃口熱
体（力は、あらかじめ設定された温１ｉ　（２００〜５
００°Ｃ）にまで昇温する。その結果、サブマウント（
８）の表面に蒸漸され半導体レーザー・チップα□□□
との間に介在しているＡｕ　−Ｓｎ系ろう材、Ａｕ−８
ｉ系ろう材、　Ｉｎろう材又は５ｕ−Ｐｂ系ろう材のい
ずれかからなるボンディング・インサート材が溶融し、
サブマウント（８）に半導体レーデ−・チップα■がダ
イ・ボンディングされる。給′−及びガスヒータＵから
の不活性ガスの吹付けを停止すると、ボンディング部は
常温にまで急冷する。したがって、ボンディング・イン
サート材も直ちに凝固するので、キャビ２すＩを給′−
の停止とほぼ同時に上昇させてダイ・ボンデインクを終
了させることができる。このように、本来施のダイ・ボ
ンディング方法は、給電によ）ボンディング部を瞬時に
所要に度に上昇させることができるとともに、ダイ・ボ
ンディング終了後、直ちに急冷することが可能でちるの
で、ダイボンディング時間を短縮することができる。し
かも、加熱時間が短くてすむので、半導体レーザー・チ
ップｕ３１に熱歪が残留することがなくなり、半導体レ
ーザーの品質及び信頼性が萬くなる。また、確実なボン
ディングが可能となる結果、スクラブを行ったシ、半導
体レーザー・チップα（至）を高い加圧力でサブマウン
ト（８）に押圧したシする必要がなくなシ、半導体レー
ザー・チップＵ徽の損傷を招く虞がなくなる。
第３図は、不兄明の他の実施例のダイ・ボンディング方
法に用いられるダイ・ポンディング装置を示すもので、
Ｘ−Ｙテーブルでおる基台Ｉｌ＠には図示せぬ真を源に
接続された吸引孔＆０）が穿設され、基台（ｌ→の上面
に開口している。この基台ｕつは図示せぬステッピング
・モータによシ駆動され、かつ演算制御部からの制御信
号によ）所定位置に位置決めされるようになっている。
さらにこの基台α鐘の上口には、プレヒータＣ！！υが
固設されている。このプレヒータＣυの上口はサブマウ
ント（２４を載置する載置面（ハ）が形成されている。
つまシ、プレヒータ（２Ｉ）はサブマウント０′２Ｊを
載置する載置台となっている。また、このプレヒータ（
２］）には、吸引孔（２０）に連通し載置面（ハ）に開
口する透孔（財）が穿設されサブマウントＣＩ！つを真
空吸着するようになっている。さらに、プレヒータ（２
］）中には、電熱線（ハ）が内蔵され、サブマウント（
２匂を１００〜２００℃に予熱するようになっている。
一方、プレヒータ（２Ｉ）上方には、金属製のキャピラ
リ■６）が昇譚自在に配設ぜれている。このキャビラリ
レ６）先端には、プレヒータＣυに保持されたサブマウ
ント（ハ）に対向するように、真空吸着孔（２７）が開
口していて半導体レーザー・チップ（ハ）を真空吸着す
るようになっている。また、キャピラリ（ハ）の先端部
分はＶ字状に成形された例えばＭＯ。
ステンレス鋼などからなる加熱体（２９）　（寸法は例
えば幅３１１Ｌ１１Ｌ、厚さ１．５間）の下端中央部分
に伸度されている。そして、キャピラリ（至）の真空吸
着孔（５）の開口端部は、加熱体−より突設された状態
となっている。また、上記加熱体−は、キャピラリ（ホ
）と一体的に昇降されるようになっている。そして、加
熱体（２１は、図示せぬ溶接′ｇ源に電気的に接続され
、加熱体（ハ）への給電によ）、加熱体（ハ）を３００
〜５００’０に加熱するようになっている。なお、加熱
体−のキャビ２ＩＪ　（２６）近傍には、例えば熱電対
などの温度センナ（２９ａ）が埋設され、上記溶接′９
Ｌ源の制御機構に電気的に接続されている。
つぎに、上記構成のダイ・ボンディング装置を用いたダ
イ・ボンディング方法について説明する。
まず、キャピラリ（２ωに例えばＧａ　ＡＪ　Ａｓ系の
半導体レーザー・チップ（ハ）を真空吸着させるととも
に、１００〜２００℃に予熱されたプレヒータψυの載
置面（ハ）上にサブマウント（２りを真空吸着させる。
そして、基台（１）を動かして、サブマウント（２急の
位置決めを行う。
ついで、キャピラリ（ハ）を加熱体−とともに下降させ
、半導体レーザー・チップ翰をサブマウント（２匂に対
して約１ｏｉ　程度で押圧する。しかして、溶接電源か
ら加熱体−に対して１〜５秒間大電流（２００〜８００
Ａ　）を給電する（給電時間は、温度センサ（２９ａ）
からの温度検出信号をフィードバック信号として所定温
度に設定時間だけ保持されるように１動制御される。）
。すると、加熱体−は、めらかしめ設定された温度（３
００〜５００℃）にまで昇温する。その結果、サブマウ
ント（２２１Ｌ：Ｄ辰面に蒸着され半導体レーザー・チ
ップ弼との間に介在しているＡｕ　−Ｓｎ系ろう材、Ａ
ｕ−８ｔ系ろう材、Ｉｎろう材又はＳｎ　−ｐｂ系ろう
材のいずれかからなるボンディング・インサート材が４
融し、サブマウント四と半導体レーザー・チップ（至）
とは確実にダイ・ボンディングされる。加熱体Ｃ２１へ
の給電及びプレヒータ（２υの予熱を停止する。と、ボ
ンディング部は常温にまで急冷する。し声がって、ボン
ディング・インサート材も直ちに凝固するので、キャピ
ラリ（ホ）を加熱体−への給電の停止とほぼ同時に上昇
させて、ダイ・ボンディングを終了させることができる
。このように、本実施例のダイボンディング方法は、ボ
ンディング部を瞬時に所要温度に上昇させることができ
るとともに、ダイ・ボンディング終了後、直ちに急冷す
ることが可能であるので、前記実施例と同様の効果を災
する。
なお、上記二つの実施例においては、加熱体（力。
Ｑ９）による加熱の他に、ガスヒータ０又はプレヒータ
Ｃ２１）によシ予熱しているが、これらを省略した場合
も、本発明の要旨の９．凹円である。さらに、加熱体（
力、ｃ！暖を併用した場合、っまシ、キャピラリ側に加
熱体（力を設けるとともに、加熱体ＯＩにサブマウント
を載置して、同時に給・≦してダイ・ボンディングする
場合も本発明の要旨の範囲内である。
また、上記二番目の実施例において、予熱にプレヒータ
（２１）とガスヒータを併用してもよい。さらに、上記
最初の実施例において、ガスヒータα養の代）に、キャ
ビ２１１）Ｋ電熱体を装着し、この電熱体への通電によ
シ予熱するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
本発明は、ダイ・ボンディングのだめの所要温度への加
熱を、ボンディング部位近傍に設けられた加熱体への大
電流への給・１にょシ、極めて短時間で行うことができ
るので、ボンディング時間を、従来の電熱法によった場
合の約／□０に短縮することができ、生産能率が顕著に
向上する。また、加熱時間が短くてすむので、半導体レ
ーザー・チップに有否な熱歪が残留することがなくなる
。また、確実なボンディングが可能であるので、スクラ
ブを行った）、半導体レーザー・チップを高い加圧力で
サブマウントに押圧したシする必要がなくなシ、半導体
レーザー・チップの損傷を招く鹿がなくなる。したがっ
て、本発明のダイ・ボンディング方法によシ、半導体レ
ーザーの品質及び信頼性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のダイ・ボンディング方法の説明図、第２
図は本発明の一実施例のダイ・ボンディング方法に使用
されるダイ・ボンディング装置の要部説明図、第３図は
本発明の他の実施例のダイ・ボンディング方法に使用さ
れるダイ・ボンディング装置の要部説明図でるる。 （７）：加熱体（載置台）、 （８）、（２乃二サブマウント、 住υ、ｃ！ｅ：キャビラリ、 Ｕ（支）、（ハ）二手導体レーザー・チップ、Ｃυ：プ
レヒータ（載置台）、 囚：加　熱　体。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 （ほか１名）

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）キャピラリに保持された半導体レーザー・チップ
    を載置台上に載置されたサブマウントヘダイ・ボンディ
    ングするダイ・ボンディング方法において、上記半導体
    レーザー・チップと上記サプマウ林 ントとのボンディング部位近傍に加熱Ｉを設け、この加
    熱体に＃電することによシ上記ボンディング部位を瞬間
    的に加熱し、上記半導体レーザー・チップと上記サブマ
    ウントとの間に介在しているボンディング・インサート
    材を溶融させ上記半導体レーザー・チップと上記サブマ
    ウントとをダイ・ボンディングすることを％徴とするダ
    イ・ボンディング方法。
  2. （２）加熱体はキャピラリに一体的に連接され上記キャ
    ピラリ側からボンディング部位を瞬間的に加熱すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイ・ボンデ
    ィング方法。
  3. （３）加熱体はｇ置台であシ上記載置台側からボンディ
    ング部位を瞬間的に加熱することを特徴とする特ＦＦ請
    求の範囲第１項記載のダイ・ボンディング方法。
  4. （４）ボンディング部位をダイ・ボンディング前に予熱
    しておくことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
    第３項のいずれかに記載のダイ・ボンディング方法。
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