JPH08773Y2 - レーザダイオード用チップボンディング装置における位置決め機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この考案は、レーザダイオード（半導体レーザ）用チ
ップボンディング装置における位置決め機構に関し、詳
しくは、チップキャリヤ上に担持されたチップをボンデ
ィングのためにピックアップするときの位置決め機構に
関する。

【従来の技術】

第５図に示すレーザダイオードａは、一般的には、ス
テムｄへのボンディング、モニタ素子ｅのボンディン
グ、ワイヤボンディング、およびカンシールの各工程を
経て製造される。そして、上記のレーザダイオードａに
おけるレーザ発振の心臓部であるチップｂは、非常に小
さいものであるため、上記のチップボンディングは、あ
らかじめチップｂをシリコン製のサブマウントｃに担持
させた上で、このサブマウントｃをボンディングするこ
とにより行われる。 また、製造装置におけるチップボンディング工程部へ
のチップｂの搬送は、第６図に示すように、多数個のチ
ップ付きサブマウントｃを保持した長矩形状のチップキ
ャリヤｆを移動させることにより行われる。チップキャ
リヤｆは、銅棒に金メッキを施してなり、その上面の幅
方向一側には、インジウムなどの熱溶融性の保持媒体を
介して上記のチップ付きサブマウントｃが等間隔に整列
保持される。

【考案が解決しようとする課題】

チップボンディング装置におけるチップボンディング
位置まで上記チップキャリヤｆが搬送されると、ヒータ
で熱することによって上記保持媒体であるインジウムの
付着力を解消した上で、チップ付きサブマウントｃがピ
ックアップコレットｋによって一つずつピックアップさ
れる。このチップ付きサブマウントｃは、中間位置決め
機構ｇのステージｈ上に搬送され、ここでＸ−Ｙ方向お
よびθ方向の位置決めが行われた後、ステムｄまで搬送
してこれにボンディングすべくボンディングコレットｊ
によって再びピックアップされる。 上記チップキャリヤｆは、一つのサブマウントｃがピ
ックアップされるごとに１ピッチずつステップ送りされ
る。また、ステムｄは、順次中間位置決め機構ｇからの
サブマウントｃを受け取るべく一つずつ所定の位置まで
搬送される。 ところで、上記のチップキャリヤからのチップ付きサ
ブマウントのピックアップ方法では、溶融したいくらか
のインジウムが各サブマウントｃの底面に付着したまま
ピックアップされるため、サブマウントｃの底面の平面
度が減殺され、その結果ステージｈ上でのサブマウント
ｃの水平方向の姿勢が狂い、正確な位置決めが行われ
ず、ステムｄへのボンディングの正確さを担保すること
ができない問題があった。また、サブマウントｃの底面
に付着して位置決めステージｈに運ばれたインジウムが
このステージ上に付着・堆積すると、これも位置決めの
正確さを減殺する原因となった。 そのため、現状では、ピックアップの直前において、
作業者がピンセットで各サブマウントｃを横方向に押
し、第６図に仮想線で示すようにこれをチップキャリヤ
ｆの他側へ滑らせるという作業をやむをえず行ってい
る。このようにサブマウントｃを滑らせると、チップキ
ャリヤの上面によってサブマウントｃの底面のインジウ
ムが擦り取られるのである。 しかしながら、上記の作業は非常に面倒かつ非能率的
であり、また、ピックアップミスを誘発する原因ともな
っていた。 この考案は、上述の事情のもとで考え出されたもので
あって、チップキャリヤからのサブマウントのピックア
ップにあたり、人手をわずらわせることなく、サブマウ
ントの裏面への保持媒体の付着を防止するとともに、ピ
ックアップミスを回避できる位置決め機構を提供するこ
とをその目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため、この考案では次の技術的
手段を講じている。 すなわち、本願考案のチップボンディング装置におけ
る位置決め機構は、長棒状のチップキャリヤの水平平面
状上面一側に多数個のチップ付きサブマウントを熱溶融
性の保持媒体を介して整列保持させ、このチップキャリ
ヤを所定のピッチで搬送路上をピッチ送りしつつ上記チ
ップ付きサブマウントを順次ピックアップするレーザダ
イオード用チップボンディング装置において、上記搬送
路の側方に上下動ユニットを配置し、この上下動ユニッ
トに、上記サブマウントの両側面を挟持しうる平行状対
向保持面を有し、互いの保持面間間隔が拡縮するように
駆動される一対の位置決め爪と、上記サブマウントの正
面を押圧してこれをチップキャリヤの上面他側に移動さ
せる押圧棒とを設け、一対の位置決め爪が拡げられ、押
圧棒が退動させられた上下動ユニットを下動させ、一対
の位置決め爪を閉じてこれによりサブマウントの位置を
決定するとともに、サブマウントを押圧棒により押動す
るように構成したことを特徴とする。

【作用】

搬送路上をピックアップ位置まで搬送されたチップキ
ャリヤは、搬送路のヒータいよって熱せられているた
め、保持媒体が溶融してその保持力は解消させられてい
る。チップキャリヤがピッチ送りされることによって一
のサブマウントがピックアップされるべき位置に到達す
ると、本願考案の位置決め機構が自動的にサブマウント
の姿勢を規制しつつ、これをチップキャリヤの他側の、
保持媒体のついていない場所にスライド移動させる。 すなわち、まず、上下動ユニットが下動して、拡開状
態にある一対の位置決め爪の間隔が縮小させられ、その
平行対向状保持面がサブマウントの両側面を挟持する。
これにより、サブマウントの搬送路方向の位置および回
転方向の位置が正確に規定される。そして、次に、押圧
棒が前進し、上記のようにして位置が決められているサ
ブマウントの正面を押圧し、これをチップキャリヤの他
側まで押動するのである。このとき、チップキャリヤの
上面とサブマウントとの間に溶融状態で介在してした保
持媒体はサブマウントの底面から擦り取られ、サブマウ
ントがチップキャリヤの上面他側に移動したときには、
底面にほとんど保持媒体は残存しなくなる。 チップキャリヤの上面他側に移動したサブマウント
は、ピックアップコレットによって中間位置決め装置の
ステージ上に運ばれ、ここで最終的な位置決めが行われ
た上で、ボンディングコレットによってステムまで運ば
れ、これにボンディングされる。

【効果】

以上のように、本願考案の位置決め機構によれば、ボ
ンディングのためのピックアップの前に、チップキャリ
ヤの上面一側に保持されていたサブマウントはチップキ
ャリヤの上面他側に移動させられるので、ピックアップ
直前のサブマウントの底面には最終位置決めの障害とな
る保持媒体が残存することがなく、したがって最終位置
決めが正確に、かつ支障なく行われる効果がある。そし
て、チップキャリヤの一側から他側へのサブマウントの
移動は、位置決め爪でその搬送路方向の位置および回転
方向の位置を決定しつつ行われるので、チップキャリヤ
の他側において正確な位置にサブマウントが位置づけら
れ、したがって、ピックアップコレットによるピックア
ップミスもなく、ボンディング装置全体の連続的な動作
が担保され、作業効率が著しく高まる効果もある。

【実施例の説明】

以下、本願考案の実施例を図面を参照しつつ具体的に
説明する。 第１図に略示的に示すように、本願考案の位置決め機
構１は、チップキャリヤｆをステップ送りする搬送路２
の側方に配置された上下動ユニット３に、各サブマウン
トｃの両側面を挟持してその搬送路方向の位置と回転方
向の位置を規制する一対の位置決め爪4,4と、各サブマ
ウントｃの正面を押圧してこれをチップキャリヤｆの上
面他側に移動させる押圧棒４とを備える。位置決め爪4,
4は、比較的太幅の水平板状基部から次第に細幅となっ
て搬送路２上にオーバハングしてのびる先端部を備えて
おり、この先端部の相互内面は、互いに平行な平面状に
加工されている。一方、押圧棒５は、上記一対の位置決
め爪4,4のあいだに配置され、サブマウントｃの幅より
やや細幅とされた棒板状に形成されている。そして、先
端部には、サブマウントｃの正面の左右２個所を押圧で
きるように２個の突起5a,5bが形成されている。この突
起5a,5bの突出長さは正確に一致しており、したがっ
て、サブマウントｃの姿勢を維持しつつこれを安定的に
前方へ押動することができる。 上下動ユニット３は、上述の一対の位置決め爪4,4お
よび押圧棒５ないしこれらを駆動する機構を支持する適
当な枠体（図示略）を上下スライド機構に支持させ、そ
して、たとえばシリンダ（図示略）によって上下駆動す
るように構成することができる。 上記位置決め爪4,4および押圧棒５を駆動するための
機構の一例を第２図に示す。 一対の位置決め爪4,4は、上下動ユニット３の図示し
ない枠体を固定されたガイド6,6に対し、搬送路２のの
びる方向に往復スライド可能に支持されている。一方、
押圧棒５は、同じく図示しない枠体に固定されたガイド
７に対し、搬送路２を直角に横切る方向にスライド可能
に支持されている。また、各位置決め爪4,4は、ばね8,8
によって常時互いに近接する方向に付勢されており、押
圧棒５は、ばね９によって常時後退する方向に付勢され
ている。 そして、各位置決め爪4,4の下面には、カムフォロア
としての回転ローラ10,10がそれぞれ取付けられてお
り、また、押圧棒５の後端部下面にも、カムフォロアと
しての回転ローラ11が取付けられている。上記各位置決
め爪4,4の各回転ローラ10,10のあいだには、垂直軸12が
図示しない枠体に対して回転可能に支持されており、こ
の垂直軸12の先端には、上記各回転ローラ10,10を押動
するカム板13が固着されている。このカム板13は、第３
図に詳示するように、両端部に斜面状のカム面13a,13b
が形成されており、このカム板13が上記垂直軸12回りに
矢印ａ方向に回転すると、カム面13a,13bが上記回転ロ
ーラ10,10を押動して一対の位置決め爪4,4をばね8,8の
弾力に抗して拡開させる。逆にカム板13が垂直軸12回り
に矢印ｂ方向に回転すると、回転ローラ10,10はカム面1
3a,13aに追従して互いに近接する。すなわち、位置決め
爪4,4は、カムによる強制力によって互いの間隔が広げ
られる一方、ばね8,8の弾力によって互いの間隔が縮小
させられる。 上記垂直軸12の下端には、レバーアーム14が固着され
ており、このレバーアーム14の先端は、ベルクランク15
の出力アーム部15bに対して連接ロッド16によって連結
されている。上記ベルクランク15は、枠体に対して一端
において回動可能に支持され、かつマイクロメータ・ヘ
ッド17によって回動位置を調節することができる調整ア
ーム18の中間部において揺動可能に支持されており、そ
の入力アーム部15aには、カムフォロアとしての回転ロ
ーラ19が取付けられている。この回転ローラ19は、図示
しないモータによって回転させられる駆動軸20の先端に
固着された回転カム21の外周カム面21aに当接させられ
ている。この回転カム21の外周カム面21aは、回転に伴
なって駆動軸20からの距離が変化するように形成されて
おり、したがってこの回転カム21が回転すると、ベルク
ランク15が揺動し、この揺動運動が連接ロッド16を介し
てレバーアーム14ないしカム板13に伝達されてこれを揺
動させ、これにより、一対の位置決め爪4,4が互いに近
接離間するように往復運動することになる。 一方、押圧棒５の後端部の回転ローラ11には、枠体に
対して垂直軸22回りに揺動可能に支持されたレバー23の
先端部側面が当接させられている。ただし、このレバー
23の先端部側面は、上記回転ローラ11の後面に当接させ
られており、レバー23の回動力によって押圧棒５を前進
駆動できるようにしている。また、レバー23の中間部上
面には、側面をカム面24aとされ、駆動軸20に中心を固
定された回転カム24の上記カム面24aに当接する回転ロ
ーラ25が取付けられている。なお、このレバー23は、常
時その回転ローラ25が回転カム24のカム面24aに当接す
る方向にばね26によって弾性的に付勢されている。ただ
しこのばね26の弾力は、押圧棒５を退動方向に付勢する
ばね９の弾力より強く設定されている。 上記回転カム24のカム面24aは、第４図に詳示するよ
うに、回転によって駆動軸方向の位置が変化するように
形成されている。したがって、駆動軸20が回転すると、
レバー23が垂直軸22回りに揺動し、この揺動が押圧棒５
の進退動に変換されることになる。 なお、駆動軸20に固定された２個のカム13,24のカム
タイミングは、押圧棒５が退動している状態で一対の位
置決め爪4,4が近接動を行ない、ついで押圧棒５が進出
するように設定される。 次に、本例の位置決め機構の作動例を説明する。 上下動ユニット３は、チップキャリヤｆの移動中は上
動しており、一定のステップ送りののち、チップキャリ
ヤｆが停止したとき、一対の位置決め爪4,4の間隔を広
げ、かつ、押圧棒５を退動させた状態で下動する。この
上下動ユニット３の上下動の行程は、これが上動してい
るとき、各位置決め爪4,4および押圧棒５がチップキャ
リヤｆの各サブマウントｃに対して十分高く位置し、下
動しているとき、各位置決め爪4,4および押圧棒５が上
記各サブマウントｃとほぼ同じ高さに位置するように設
定される。 そして一対の位置決め爪4,4が互いに近接してその先
端部内側面でサブマウントｃの両側面を挟持し、その搬
送路方向および回転方向の位置を規定する。次に、一対
の位置決め爪4,4の間隔を広げ、押圧棒５を前進させ、
サブマウントｃの正面を押圧して、第１図に仮想線で示
すようにこのサブマウントｃをチップキャリヤｆの他側
まで移動させる。ピックアップコレットｋは、このサブ
マウントｃをピックアップし、中間位置決め機構のステ
ージまで搬送する。ついで上下動ユニット３が上動し、
その間にチップキャリヤｆが１ステップ送られ、上記の
作動を繰り返す。中間位置決め機構に送られたサブマウ
ントｃが所定の最終位置決めされた後、ボンディングコ
レットｊによってステムにボンディングされる点は、従
来と同様である。 このように、本願考案によれば、チップキャリヤｆ上
のサブマウントｃがそのままピックアップされるのでは
なく、いったんチップキャリヤの他側にスライドさせら
れ、下面の保持媒体を擦り取られた上でピックアップさ
れるので、中間位置決めが正確に行われ、ひいては、ボ
ンディングの精度も向上するのである。 もちろん、この考案の範囲は上述の実施例に限定され
るものではない。たとえば、一対の位置決め爪および押
圧棒の具体的形状は問われず、種々設計変更可能であ
る。また、位置決め爪および押圧棒を駆動させる機構も
種々に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願考案の一実施例の概略構成図、第２図は内
部機構の一例を示す斜視図、第３図はカム板13の説明
図、第４図は回転カム24の説明図、第５図はレーザダイ
オードの代表的な構成を示す一部切り欠き斜視図、第６
図は従来のピックアップ手法を示す斜視図である。 １……位置決め機構、２……搬送路、３……上下動ユニ
ット、４……位置決め爪、５……押圧棒、ａ……レーザ
ダイオード、ｃ……サブマウント、ｆ……チップキャリ
ヤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】長棒状のチップキャリヤの水平平面状上面
   一側に多数個のチップ付きサブマウントを熱溶融性の保
   持媒体を介して整列保持させ、このチップキャリヤを所
   定のピッチで搬送路上をピッチ送りしつつ上記チップ付
   きサブマウントを順次ピックアップするレーザダイオー
   ド用チップボンディング装置において、上記搬送路の側
   方に上下動ユニットを配置し、この上下動ユニットに、
   上記サブマウントの両側面を挟持しうる平行状対向保持
   面を有し、互いの保持面間間隔が拡縮するように駆動さ
   れる一対の位置決め爪と、上記サブマウントの正面を押
   圧してこれをチップキャリヤの上面他側に移動させる押
   圧棒とを設け、一対の位置決め爪が拡げられ、押圧棒が
   退動させられた上下動ユニットを下動させ、一対の位置
   決め爪を閉じてこれによりサブマウントの位置を決定す
   るとともに、サブマウントを押圧棒により押動するよう
   に構成したことを特徴とする、レーザダイオード用チッ
   プボンディング装置における位置決め機構。