JPH0973027A - 光素子モジュールの組立装置および組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光素子のパッケージの搭載と、光素子と光ファ
イバの結合などを行うための光素子モジュールの組立装
置に関し、構造の簡素化を図り、部品の組立マーカが不
要で、モジュール組立のスループットを向上すること。 【解決手段】光素子モジュールを構成する光ファイバ２
０、パッケージ２１、基板２４を含む複数の部材を載置
する部品載置台９と、前記部材の位置を調整するための
位置決め台１０と、前記複数の部材を載置して組み立て
るための組立台１１と、予め定められた方向から前記光
ファイバ２０を前記組立台１１上の前記基板２４の上に
挿入して載置するためのファイバ挿入ステージ１２と、
前記部品載置台９、前記位置決め台１０、前記組立台１
１，前記ファイバ挿入ステージ１２の相互間で前記複数
の部材を吸着搬送するためのコレット２，３，４，１３
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光素子モジュール
の組立装置及び組立方法に関し、より詳しくは、光素子
のパッケージの搭載と、光素子と光ファイバの結合など
を行うための光素子モジュールの組立装置及び組立方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報網の拡大化、高速化に伴い、情報局
と一般家庭全戸とを光ファイバで結ぶ光加入者系ファイ
バ通信網の必要性が高まっている。これを実現するため
には、光演算処理が不可欠であり、そのためには光演算
処理装置として光半導体モジュールの実現及び低価格
化、小型化、高信頼性化が要求される。

【０００３】このため、光半導体素子と光ファイバを結
合する際には、これらを基板上に固定し、一体化してモ
ジュールを形成することが必要である。また、これらの
量産化、低価格化を一層進めるためには、モジュールの
自動組立が不可欠となる。モジュールを構成するパッケ
ージ、光半導体素子、光ファイバなどの各部品を所望の
位置に合わせ、固定する場合には、例えば、T. Kato, e
t al., IEEE Proc. 42nd Electronic Components and T
echnology Conference pp.853-860, 1990に記載されて
いるように、画像認識処理装置を用いて位置決め固定す
ることが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光モジュール
組立装置の中に画像認識処理装置を組み込むと、光モジ
ュール組立装置が複雑化、大型化してしまう。また、画
像認識を行うための位置決めマーカを部品にも設ける必
要があり、部品製作工程が複雑になる。

【０００５】さらに、画像認識処理によれば部品の位置
決めに時間がかかり、モジュール組立のスループットが
低下する。ところで、光モジュール組立の際には光ファ
イバを搬送する治具として図１８、図１９に示すような
ファイバ支持具が用いられている。図１８に示す第１の
ファイバ支持具101 は、光ファイバＦを吊り下げるもの
であり、その本体の下面にはファイバ位置決め用のＶ溝
102 が形成され、またＶ溝102 には複数の小孔103 が形
成されており、それらの小孔103 は支持具内の減圧室10
4 まで延びている。

【０００６】図１９に示す第２のファイバ支持具111
は、光ファイバＦを載置する構造のものであり、その本
体の上面にはファイバ位置決め用のＶ溝112 が形成さ
れ、またＶ溝112 には複数の小孔113 が形成されてお
り、それらの小孔113 は支持具内の減圧室114 まで延び
ている。これらのファイバ支持具101 ，111 は、Ｖ溝10
2 ，112 上の光ファイバＦを小孔103 ，113 からの吸引
力によって吸着するものであり、減圧室104 ，114 の加
工、Ｖ溝102 ，112 の加工、小孔103 ，113 の加工を経
て製造されるが、Ｖ溝102 ，112 内に微細な小孔103 ，
113 を形成することは難しく、歩留りの向上が課題とな
っている。

【０００７】本発明は、構造の簡素化を図り、部品の組
立マーカが不要で、モジュール組立のスループットを向
上できる光素子モジュールの自動組立装置及び組立方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１、
図１０に例示するように、光素子モジュールを構成する
光ファイバ２０、パッケージ２１、基板２４を含む複数
の部材を載置する部品載置台９と、前記部材の位置を調
整するための位置決め台１０と、前記複数の部材を載置
して組み立てるための組立台１１と、予め定められた方
向から前記光ファイバ２０を前記組立台１１上の前記基
板２４の上に挿入して載置するためのファイバ挿入ステ
ージ１２と、前記部品載置台９、前記位置決め台１０、
前記組立台１１，前記ファイバ挿入ステージ１２の相互
間で前記複数の部材を吸着搬送するためのコレット２，
３，４，１３とを有することを特徴とする光素子モジュ
ールの組立装置によって解決する。

【０００９】また、図２，図５に例示するように、前記
コレット４は、前記部材の種類を選択する複数の種類が
存在することを特徴とする前記光素子モジュールの組立
装置によって解決する。また、図３、図４に例示するよ
うに、前記光ファイバ２０を吸着するために使用される
前記コレット４は、第１及び第２の部品を有し、前記第
１の部品の縁部には該Ｖ溝の一方の面を構成する斜面４
ｆが形成され且つ内部には減圧室４ｃを有し、前記第２
の部品の縁部にはＶ溝の他方の面を構成する斜面４ｇが
形成され且つ側部には該斜面４ｇに繋がり且つ前記減圧
室４ｃに接続される空気導入溝４ｈとを有することを特
徴とする前記光素子モジュールの組立装置によって解決
する。

【００１０】また、図６、図７に例示するように、前記
ファイバ挿入ステージ１２は、第１及び第２の部品を有
する光ファイバ吸着用のコレット１３を備え、前記第１
の部品の縁部にはＶ溝の一方の面を構成する斜面１３ｅ
が形成され且つ側部には該斜面１３ｅに繋がる空気導入
溝１３ｃとを有し、前記第２の部品の縁部には該Ｖ溝の
他方の面を構成する斜面１３ｈが形成され且つ内部には
前記空気導入溝に対向する減圧室１３ｇを有することを
特徴とする前記光素子モジュールの組立装置によって解
決する。

【００１１】また、前記組立台１１上には、前記パッケ
ージ２１の位置を調整するための基準面が形成されてい
ることを特徴とする前記光素子モジュールの組立装置に
より解決する。また、図１２(a) に例示するように、前
記組立台１１に搬送される前記パッケージ２１は、前記
光ファイバ２０を挿入するための孔２１ｃを有すること
を特徴とする前記光素子モジュールの組立装置により解
決する。

【００１２】また、図１２(b) に例示するように、前記
組立台１１に搬送される前記基板２４は、光ファイバ挿
入用の溝２４ｂを有し、該溝２４ｂのうち光ファイバ挿
入側の端部の幅は広がっていることを特徴とする前記光
素子モジュールの組立装置により解決する。この場合、
図１４に例示するように、前記基板２１の中央寄りの前
記溝２３ｂの端部には、光ファイバ位置決め用のファイ
バストッパーが形成されていることを特徴とする前記光
素子モジュールの組立装置により解決する。

【００１３】上記した光素子モジュールの組立装置を用
いて、光素子が搭載された前記基板を前記コレットによ
り吸着して前記部品載置台から位置決め台の上に搬送
し、前記基板を前記位置決め台の上で特定の位置に位置
決めし、前記基板を前記コレットによって組立台ステー
ジに載せ、前記光ファイバを前記コレットによってファ
イバ挿入ステージ上に搬送、載置し、前記ファイバ挿入
ステージを移動して前記光ファイバを前記基板上に差し
込んで前記光素子と光結合させることを特徴とする光素
子モジュールの組立方法によって解決する。

【００１４】（作 用）本発明の光素子モージュルの組
立装置によれば、部品を組立てるための組立台の他に、
部品の位置を調整するための部品位置決め台と、光ファ
イバを予め決められた方向に挿入するためのファイバ挿
入ステージとをを設けている。これにより、組立台上で
予め精度良く位置調整された基板はそのままの状態を維
持しながらコレットによって組立台の上に搬送され、し
かも、組立台の上ではファイバ挿入ステージによって予
め決められた方向で光ファイバを基板上に導入すること
になり、顕微鏡或いは部品の組立マーカを用いずに光フ
ァイバと基板上の光素子とを精度良く光結合し、しかも
位置決めに要する時間が短いために組立のスループット
が向上する。さらに、組立装置の構成が単純であって装
置の量産性が向上してコストが低下する。

【００１５】また、光ファイバの吸着に用いられるコレ
ットを第１及び第２の部品から構成し、その第１の部品
の縁部にはＶ溝の一方の面を構成する斜面を形成し且つ
側部には斜面に繋がる空気導入溝を設ける一方、第２の
部品の縁部にはＶ溝の他方の面を構成する斜面を形成し
且つ内部には空気導入溝に対向する減圧室を有してい
る。

【００１６】このようなコレットでは、Ｖ溝の形成は第
１及び第２の部品の面取りによって形成され、しかも、
第１及び第２の部品の側面に研削によって形成した空気
導入溝のうちＶ溝から露出した部分を吸着孔として使用
する。このコレットは、吸着孔をドリルで開ける従来の
構造に比べて製造の祭の作業効率は良くなり、歩留りが
良くなるとともに、その保守点検が容易になる。

【００１７】基板上で光素子と光ファイバを光結合する
場合に、基板に光ファイバ挿入用の溝を設けその先端部
分の幅を広くすると、光ファイバの挿入に僅かなズレが
あっても、光ファイバはその溝によって挿入位置が修正
され、確実に光素子に向けて挿入される。また、その基
板にファイバストッパを設けることにより、光ファイバ
と光素子との間隔を所望の大きさに設定することができ
る。

【００１８】その基板を収納するパッケージに光ファイ
バを挿入するためのファイバ孔を設けることによって光
ファイバが基板に到達する手前で光ファイバをそのファ
イバ孔によって支持することになるので、光ファイバが
さらに精度良く基板上に挿入される。

【００１９】

【本発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施例
を図面に基づいて説明する。図１(a) 〜(c) は、本発明
の実施の形態の光素子モジュール自動組立装置の概要を
示す平面図、正面図及び側面図である。図１中符号１
は、上下動可能な第１〜第３の吸着用コレット２，３，
４を支持するコレット支持部で、Ｘ軸方向に延びるレー
ル部５上を移動する構造となっている。コレット支持部
１は、制御部６からの信号によって後述する動作を行う
ように構成される。

【００２０】第１〜第３の吸着用コレット２，３，４を
支持するレール部５の両端は支柱７によって防振台８の
上方に支持されている。第１〜第３の吸着用コレット
２，３，４が移動する軌道の下方には、Ｙ軸方向（Ｘ軸
方向に直交する方向）に沿って移動可能な部品載置台９
と部品位置調整用の部品位置決め台１０とヒータ内蔵の
組立台１１がＸ軸方向に沿って順に取り付けられてい
る。これらの部品載置台９、部品位置決め台１０、組立
台１１のそれぞれの上部は、第１〜第３の吸着用コレッ
ト２，３，４の各先端がそれらの上下動によって届く範
囲に配置されている。

【００２１】組立台１１にはファイバ取付けステージ１
２が隣接され、そのファイバ取付けステージ１２の上部
には第４の吸着用コレット１３がＹ軸方向に沿って移動
可能に取付けられている。なお、第１〜第４の吸着用コ
レット２，３，４，１３の上下動や、部品載置台９の移
動は、それぞれ制御部６によってそのタイミング、方
向、移動量が制御される。また、第１〜第４の吸着用コ
レット２，３，４，１３、部品位置決め台１０は減圧装
置１４に接続されて部品を吸着できる状態にあり、その
吸着のオン、オフやその吸引量は制御部６によって制御
される。

【００２２】なお、第１〜第３の吸着用コレット２，
３，４，はＸ軸及びＹ軸の面では回動しないような構成
となっている。次に、第１〜第４の吸着用コレット２，
３，４，１３について説明する。コレット支持部１に取
付けられた第１及び第２の吸着用コレット２，３は、特
に図示しないが、その底部の吸引口が広がった一般的な
吸着構造を有し、第１の吸着用コレット２は第２の吸着
用コレットよりも大型である。

【００２３】第３の吸着用コレット４は、図２(a) 〜
(c) に示すような正面、側面、底面の構造を有してお
り、図３(a) 〜(c) 、図４(a) 〜(c) に示すような第１
及び第２の部品４ａ，４ｂから構成されている。略立方
状の第１の部品４ａは、図３(a) 〜(c) に示すように、
その中央にドリルによって底部近くまで形成された深い
凹部（減圧室）４ｃが形成され、また、その下部の背面
は凹部４ｃの一部が露出するように切り欠き部４ｄが形
成されている。残された第１の部品４ａの底面であって
凹部４ｃの下方にある縁にはＶ溝４ｅの一方の斜面４ｆ
が形成されている。

【００２４】第２の部品４ｂは、図４(a) 〜(c) に示す
ように、第１の部品４ａの切り欠き部４ｄを閉塞するよ
うな形状を有しており、第１の部品４ａに合わせられる
側の底面の縁にはＶ溝４ｅの他方の斜面ｇが形成され、
また第１の部品４ａの凹部４ｃに対向する部分には、凹
状の空気導入溝４ｈが斜面４ｇに至る領域まで形成され
ている。

【００２５】このような第１の部品４ａと第２の部品４
ｂを凹部４ｃの両側でネジ止めして密着された固定され
た第３の吸着用コレット４は、図２(a) 〜(c) に示すよ
うにその底部にＶ溝４ｅを有し、しかもそのＶ溝４ｅに
は凹部４ｃに繋がる空気導入溝４ｈを有している。この
第３の吸着用コレット４の凹部４ｃには減圧装置１４に
繋がれており、Ｖ溝４ｅ内に入り込んだ光ファイバＦは
空気導入溝４ｈによる吸引力により吸着されて吊り下げ
られる。なお、符号４ｉはネジ孔、４ｊはネジを示して
いる。

【００２６】第４の吸着用コレット１３は、図５(a) 〜
(c) に示すような正面、側面、底面の構造を有してお
り、図６(a) 〜(c) 、図７(a) 〜(c) に示すような第１
及び第２の部品１３ａ，１３ｂから構成されている。第
１の部品１３ａは、図６(a) 〜(c) に示すように、その
正面には幅方向に凹状の空気導入溝１３ｃが形成され、
また、その空気導入溝１３ｃを含む一方の縁にはＶ溝１
３ｄとなる第１の斜面１３ｅが形成されている。なお、
符号１３ｆはネジ孔を示している。

【００２７】第２の部品１３ｂは、図７(a) 〜(c) に示
すように第１の部品１３ａに密着して合わされ、第１の
部品１３ａの空気導入溝１３ｃに対向する領域の一部に
はガス管接続孔（減圧室）１３ｇが貫通して形成され、
また、第１の部品１３ａの第１の斜面１３ｄに隣接する
縁部にはＶ溝１３ｄを構成する第２の斜面１３ｈが形成
されている。

【００２８】このような第１の部品１３ａと第２の部品
１３ｂをガス管接続孔１３ｇの近傍でネジ止めして構成
された第４の吸着用コレット１３は、図５に示すよう
に、その上面にＶ溝１３ｄを有し、しかも空気導入溝１
３ｃの先端がＶ溝１３ｄから露出している。この第４の
吸着用コレット１３のガス管接続孔１３ｇは、ガス管を
介して減圧装置１４に接続されており、Ｖ溝１３ｄに載
置された光ファイバＦは空気導入溝１３ｃ内の吸引力に
よって吸着されて支持される。なお、符号１３ｉはネ
ジ、１３ｊはネジ孔を示している。

【００２９】以上のような第３の吸着用コレット４と第
４の吸着用コレット１３によれば、Ｖ溝４ｅ，１３ｄの
形成は、第１及び第２の部品の面取りによって行われ、
しかも、第１及び第２の部品の側面に研削によって形成
した空気導入溝４ｈ，１３ｃのうちＶ溝４ｅ，１３ｄか
ら露出した部分を吸着孔として使用するために、吸着孔
をドリルで開ける従来の構造に比べてコレット作製の作
業効率は良くなり、しかも歩留りが良くなるとともに、
その保守点検が容易になる。

【００３０】なお、吸着力の調整は、空気導入溝４ｈ，
１３ｃの幅を変えたりその数を変更することによって行
う。次に、部品位置決め台１０の構造について説明す
る。この部品位置決め台１０は、直交する２つの部品位
置決め用基準面１０ａ，１０ｂを側部に有するととも
に、部品の落下を防止するための吸引孔１０ｃが上面に
形成されている。パッケージや光素子搭載基板などの部
品を２つの２つの部品位置決め用基準面１０ａ，１０ｂ
に同時に突き当てることにより、その部品の位置を所定
の位置に揃えるように構成されている。なお、符号１０
ｄ，１０ｅは、それぞれ２つの部品押付け用治具を移動
させるための通路を示している。

【００３１】この部品位置決め台１０の上で後述する素
子搭載基板２４を位置決めする場合には、図９に示すよ
うに、吸引孔１０ｃ上に素子搭載基板２４を載置し、さ
らに２つの部品位置決め用基準面１０ａ，１０ｂに素子
搭載基板２４を同時に押し付けることにより素子搭載基
板２４は所定の位置に位置決めされる。このような直交
する２つの位置決め用の基準面は、組立台１１にも形成
されている。

【００３２】次に、上記した光素子モジュールの自動組
立装置を使用してレーザダイオードと光ファイバを光結
合する工程について説明する。まず、操作前に部品を揃
える作業をおこなう。即ち、図１０に示すように、複数
本の光ファイバ２０を入れたファイバトレイ３０と、複
数個のパッケージ２１を入れたバッケージトレイ３１
と、複数枚の第１の半田シート２２を入れた第１の半田
トレイ３２と、複数枚の第２の半田シート２３を入れた
第２の半田トレイ３３と、レーザダイオードを搭載した
複数個のシリコン製の素子搭載基板２４を入れた基板ト
レイ３４と、複数個のシリコン製の蓋２５を入れた蓋ト
レイ３５とをそれぞれ部品載置台９の上の所定の位置に
載せる。

【００３３】パッケージ２１は、図１２(a) に示すよう
に、基板を収納するための凹部２１ａが中央に形成され
ており、また、対向する１対の基準面のうち一方にはリ
ード端子２１ｂが貫通して取り付けられ、また、その他
方の基準面にはファイバ貫通孔２１ｃが形成されてい
る。そして、パッケージ２１を部品載置台９の上に置く
ときには、ファイバ貫通孔２１ｃがファイバ取付けステ
ージ１２側を向き、且つファイバ貫通孔２１ｃの光軸が
略Ｙ軸方向となるように載置される。

【００３４】素子搭載基板２４は、図１２(b) に見られ
るように、素子取付け領域と光ファイバ取付け領域が溝
によって分けられ、その素子取付け領域の中央には第１
の電極２４ａを介してレーザダイオードＬＤが取り付け
られている。また、光ファイバ取付け領域には、レーザ
ダイオードＬＤの光進行方向に延在するファイバ取付け
溝２４ｂが形成され、そのファイバ取付け溝２４ｂはレ
ーザダイオードＬＤから遠ざかるにつれて広くなるよう
な扇形状に形成されている。また、素子搭載基板２４に
おいて、素子取付け領域と光ファイバ取付け領域を仕切
る横溝２４ｃはファイバ取付け溝２４ｂよりも深く形成
されている。さらに、レーザダイオードＬＤの周囲から
ファイバ取付け領域にかけて金属製の第２の電極２４ｄ
が形成されており、第２の電極２４ｄとレーザダイーオ
ドＬＤはワイヤボンディングによって接続されている。

【００３５】以上のような作業を終えた後に、レーザダ
イーオドＬＤと光ファイバ２０をパッケージ２１内で光
結合する一連の動作を制御部６からの信号により行わせ
る。そのフローチャートを示すと図１１のようになる。
まず、制御部６の加熱信号に基づいて、組立台１１の上
面を内部のヒータ（不図示）によって２００℃程度に加
熱し、この状態を維持する。加熱温度は組立台１１上の
熱伝対によって検出される。

【００３６】ついで、パッケージ移動信号を制御部６か
ら部品載置台９の駆動機構に出力して、部品載置台９を
Ｙ軸方向に移動してパッケージトレイ３１が第１の吸着
用コレット２の軌道の下方に位置させる。同時に、パッ
ケージ移動指令信号に基づいて、コレット支持部１をＸ
軸方向に移動して第１の吸着用コレット２をパッケージ
トレイ３１の上方に位置させた後に、第１の吸着用コレ
ット２を下降して１つのパッケージ２１を吸着させてこ
れを持ち上げ、ついで、コレット支持部１をＸ軸方向に
移動して組立台１１の上で停止させ、さらに、第１の吸
着用コレット２を下降させて組立台１１の上にパッケー
ジ２１を載せ、その状態で第１の吸着用コレット２の吸
着を解いてパッケージ２１を組立台１１上で開放する。

【００３７】ついで、制御部６からのパッケージ位置決
め信号に基づいて組立台１１側方の位置決め用ピンを押
し出し、これによりＸ軸方向とＹ軸方向に面した隣設す
る２つの基準面（不図示）にパッケージ２１を押し当て
てパッケージ２１の位置調整を行う。パッケージ２１
は、光ファイバ２０とレーザダイオードＬＤの光結合を
終了するまで、組立台１１の上に放置される。

【００３８】次に、制御部からの第１の半田ポジション
リターン信号によってコレット支持部１を部品載置台９
に移動させ、さらに、第２の吸着用コレット３が部品載
置台９の半田供給位置に移動した時点でコレット支持部
１を停止させる。同時に、部品載置台９をＹ軸方向に移
動させて第１の半田シート２２を第２の吸着用コレット
３の軌道の下に位置させる。

【００３９】続いて、制御部６からの第１の半田シート
移動信号に基づいて、第２の吸着用コレット３を下降さ
せて１枚の第１の半田シート２２を吸着してこれを持ち
上げ、続いてコレット支持部１をＸ軸方向に移動して第
２の吸着用コレット３が組立台１１上のパッケージ２１
の上に位置した時点でコレット支持部１の移動を停止さ
せ、その後に図１２(a) に示すように、第２の吸着用コ
レット３を下降させて第１の半田シート２２をパッケー
ジ２１の凹部２１ａ上に載せ、その状態で吸着を解いて
第１の半田シート２２を第２の吸着用コレット３から開
放する。

【００４０】次に、制御部６からの基板ポジションリタ
ーン信号に基づいて第２の吸着用コレット３が部品載置
台９の基板供給位置で停止するようにコレット支持部１
をＸ軸方向に移動させるとともに、素子搭載基板２４が
第２の吸着用コレット３の軌道の下に位置するように部
品載置台９をＹ軸方向に移動させる。続いて、制御部６
からの基板搬送信号に基づいて、第２の吸着用コレット
３を基板トレイ３４の上方に位置させた後に、第２の吸
着用コレット３を下降して１個の素子搭載基板２４を吸
着してこれを持ち上げ、さらにコレット支持部１をＸ軸
方向に移動して部品位置決め台１０の上で停止させ、第
２の吸着用コレット３を下降して図１２(b) に示すよう
に部品位置決め台１０の上に載せ、その状態で吸着を解
いて素子搭載基板２４を開放する。

【００４１】その後に、図９に示すように、制御部６か
らの位置調整信号を受けて、部品位置決め台１０の上で
ピン１５，１６を用いて素子搭載基板２４を２つの部品
位置決め用基準面１０ａ，１０ｂ（Ｘ軸方向及びＹ軸方
向）に押しつけ、これにより素子搭載基板２４の位置を
調整する。ついで、制御部６からの基板移動信号に基づ
いて、第２の吸着用コレット３により素子搭載基板２４
を再び吸着させてこれを持ち上げ、続いて、コレット支
持部１をＸ軸方向に移動して組立台１１上のパッケージ
２１の上に第２の吸着用コレット３が位置した時点でコ
レット支持部１の移動を停止させ、その後に第２の吸着
用コレット３を下降させて素子搭載基板２４をパッケー
ジ２１ほぼ中央の第１の半田２２上に載せ、その状態で
第２の吸着用コレット３によって素子搭載基板２４をパ
ッケージ２１へ約１０〜１００ｇの荷重で押しつけてこ
の状態を維持する。

【００４２】なお、部品位置決め用基準面１０ａ，１０
ｂは、組立台１１上のパッケージ２１の凹部２１ａの側
壁よりも僅かにパッケージ２１の中央側に寄って配置さ
れており、これにより、部品位置決め台１０上で位置調
整された素子搭載基板２４がパッケージ２１の凹部２１
ａ内に収納されるようになっている。この後に、制御部
６からの温度上昇信号に基づいて組立台１１内のヒータ
の温度を上昇させて、パッケージ２１、第１の半田シー
ト２２、素子搭載基板２４を２５０℃で２０秒間加熱し
て第１の半田シート２２を熔融させた後に、組立台１１
側方の窒素供給ノズル（不図示）から窒素を供給してパ
ッケージ２１及び素子搭載基板２４を２００℃以下に冷
却する。この加熱及び冷却によって素子搭載基板２４は
半田シート２２を介してパッケージ２１の凹部２１ａ上
に固定される。

【００４３】その後に、制御部６からのファイバポジシ
ョンリターン信号によって第３の吸着用コレット４が部
品載置台９の光ファイバ供給位置で停止するようにコレ
ット支持部１をＸ軸方向に移動するとともに、光ファイ
バ２０が第３の吸着用コレット１の軌道の下に位置する
ように部品載置台９をＹ軸方向に移動する。続いて、制
御部６からのファイバ供給信号に基づいて、第３の吸着
用コレット４を下降して１本の光ファイバ２０をそのＶ
溝４ｅ内に吸着してこれを持ち上げた後に、コレット支
持部１をＸ軸方向に移動してファイバ挿入ステージ１２
の上で停止させ、第３の吸着用コレット４を下降して第
４の吸着用コレット１３のＶ溝１３ｄに載せ、その状態
で第３の吸着用コレット４の吸着を解くとともに、第４
の吸着用コレット１３によって光ファイバ２０を吸着し
て支持する。なお、第３の吸着用コレット４と第４の吸
着用コレット１３のそれぞれのＶ溝４ｅ，１３ｄの延在
する方向同じである互いに対向可能な向きに配置されて
いる。

【００４４】そして、制御部６からのファイバ挿入信号
に基づいて、そのファイバ挿入ステージ１２を組立台１
１に向けて移動させ、図１３(a) に示すように、その上
の光ファイバ２０の先端を組立台１１上のパッケージ２
１のファイバ挿通孔２１ｃを通して素子搭載基板２４上
のファイバ導入溝２４ｂ内に突き出す。この場合、ファ
イバ導入溝２４ｂの先端は略扇状に広がっているので、
光ファイバ２０の位置が多少ズレていても、光ファイバ
２０の先端は押されるにつれてファイバ導入溝２４ｂに
よって位置修正されながらレーザダイオードＬＤに近づ
いて行き、素子搭載基板２４の横溝２４ｃの壁面に突き
当たって移動を停止する。

【００４５】素子搭載基板２４の横溝２４ｃは、図１３
(b) 及び図１４に示すように、光ファイバ２０の端部が
レーザダイオードＬＤの活性層ＡＣの端部に距離ｘが
０．０２〜０．０５mm離れた位置で停止するために形成
されている。なお、光ファイバ２０の移動が停止した状
態でファイバ挿入ステージ１２がさらに移動する場合に
は、光ファイバ２０は第４の吸着用コレット１３のＶ溝
１３ｄで滑るので、光ファイバ２０には無理な荷重はか
からない。

【００４６】次に、制御部６からの第２の半田ポジショ
ンリターン信号に基づいて、第２の吸着用コレット３が
部品載置台９の半田供給位置で停止するようにコレット
支持部１をＸ軸方向に移動させるとともに、第２の半田
シート２３が第２の吸着用コレット３の軌道の下に位置
するように部品載置台９をＹ軸方向に移動する。続い
て、制御部６からの第２のハンダシート供給信号に基づ
いて、第２の吸着用コレット３を第２の半田シートトレ
イ３３の上方に位置させた後に、第２の吸着用コレット
３を下降させて１枚の第２の半田シート２３を吸着して
これを持ち上げる。

【００４７】続いて、制御部６からの第２の半田シート
移動信号に基づいて、コレット支持部１をＸ軸方向に移
動して組立台１１上の素子搭載基板２４の上で停止さ
せ、その後に第２の吸着用コレット３を下降させて第２
の半田シート２３を素子搭載基板２４の光ファイバ取付
け領域の上に載せて光ファイバ２０の一部を覆う。さら
に、第２の吸着用コレット３の吸着を解いて第２の半田
シート２３を開放する。

【００４８】次に、制御部６からの基板ポジションリタ
ーン信号に基づいて、第２の吸着用コレット３が部品載
置台９の蓋供給位置で停止するようにコレット支持部１
をＸ軸方向に移動するとともに、シリコン製の蓋２５が
第２の吸着用コレット３の軌道の下に位置するように部
品載置台９をＹ軸方向に移動する。続いて、制御部６か
らの蓋供給信号に基づいて、第２の吸着用コレット３を
蓋トレイ３５の上方に位置させた後に、第２の吸着用コ
レット３を下降して１個の蓋２５を吸着してこれを持ち
上げ、続いてコレット支持部１をＸ軸方向に移動して部
品位置決め台１０の上で停止させ、第２の吸着用コレッ
ト３を下降して部品位置決め台１０の上に載せ、その状
態で吸着を解いて蓋２５を開放する。

【００４９】その後に、素子搭載基板２４の位置調整と
同じように、制御部６からの位置調整信号に基づいて、
部品位置決め台１０の上でピン１５，１６を用いて蓋２
５を２つの部品位置決め用基準面１０ａ，１０ｂ（Ｘ軸
方向及びＹ軸方向）に押しつけて蓋２５の位置を調整す
る。ついで、制御部６からの蓋移動信号に基づいて、第
２の吸着用コレット３により蓋２５を再び吸着させてこ
れを持ち上げ、続いて、コレット支持部１をＸ軸方向に
移動して組立台１１上の素子搭載基板２４の上に第２の
吸着用コレット３が位置した時点でコレット支持部１の
移動を停止させ、その後に、図１５に示すように、第２
の吸着用コレット３を下降させて蓋２５を素子搭載基板
２４の光ファイバ取付け領域の第２の半田２３上に載
せ、その状態で第２の吸着用コレット３によって蓋２５
を素子搭載基板２４へ約１０〜１００ｇの荷重で押しつ
け、この状態を維持する。

【００５０】この後に、制御部６からの温度上昇信号に
基づいて組立台１１内のヒータの温度を上昇させて、蓋
２５、第２の半田シート２３、素子搭載基板２４を２５
０℃で２０秒間加熱して第２の半田シート２３を熔融し
た後に、窒素供給ノズルから窒素を供給して素子搭載基
板２４及び蓋２６を１５０℃以下に冷却する。この加熱
及び冷却によって蓋２５は半田を介して素子搭載基板２
４のファイバ導入溝２４ｂの周辺領域で固定されるとと
もに、光ファイバ２０は半田によってファイバ導入溝２
４ｂ内に固定される。

【００５１】その蓋２５はシリコン基板から形成され、
その下面のうち素子搭載基板２４のファイバ取付け用溝
２４ｂに対向する領域には蓋２５の持ち上がりを防止す
るための溝２５ａが形成され、これにより蓋２５と素子
搭載基板２４が面接触するように構成される。以上によ
り光ファイバ２０とレーザダイオードＬＤの光結合は終
了し、パッケージ２１内に組み込まれた素子搭載基板２
４、光ファイバ２０、蓋２５を光半導体素子モジュール
として使用する。

【００５２】それから、蓋２５の冷却後に、制御部６か
らのモジュールリターン信号に基づいて、第１の吸着用
コレット２が蓋２５を吸着して持ち上げると、光素子モ
ジュール全体が持ち上がるので、コレット支持部１を移
動してパッケージトレイ３１の上に光素子モジュールを
移動して開放される。以上のような一連の動作を繰り返
すことによって、光素子モジュールが短時間で精度良く
組立られる。また、パッケージ２１、素子搭載基板２
４、光ファイバ２０等の位置決めは基準面への突き当て
によって行われるために、位置決めにかかる時間が短
く、単位時間当たりのモジュール組立工数が多くなり、
スループットが向上する。しかも、組立装置の構成が単
純であり、装置の製造が簡単であってそのコストも低く
なる。

【００５３】また、組立台１１では基準面によってもパ
ッケージを加熱することになるので外気による熱的変動
が少なく、部品の加熱制御が容易になる。なお、位置決
め台９で位置決めされた部品は組立台１１に搬送される
過程においてＸ軸方向及びＹ軸方向の位置は変更されな
い。上記した素子搭載基板２４は次のような工程を経て
形成される。

【００５４】まず、図１６(a) に示すように、先端が扇
形に広がったストライプ状の開口部４１を有するSiO₂膜
４０をシリコン基板４２の特定の面方位の表面面上に形
成し、ついで、SiO₂膜４０をマスクにしてシリコン基板
４２をエッチングすると、（３３１）面のエッチングレ
ートが小さいので、シリコン基板４２の表面には図１６
(b) に示すような角度の異なる（３３１）面が露出して
２つの広がり角を有する扇形部とこれに繋がるストライ
プ部を有するファイバ取付け用溝２４ｂが形成される。

【００５５】SiO₂膜４０を除去した後に、図１６(c) に
示すように、シリコン基板４２の中央寄りの領域では、
そのファイバ取付け用溝２４に直交する深い横溝２４ｃ
がダイシングにより形成される。横溝２４ｃは、ファイ
バ取付け用溝２４ｂの端部の傾斜によって光ファイバ２
０とレーザダイオードＬＤの距離が離れ過ぎることを防
止するために形成される。

【００５６】また、ファイバ取付け用溝２４ｂの延長上
にあるシリコン基板４２の表面上にはレーザダイオード
ＬＤを接続するための第１の電極２４ａが形成され、さ
らに横溝２４ｃの近傍の第１の電極２４ａには図１２
(b) に示すようなレーザダイオード接続用の半田４３が
付けられている。そして第２の電極２４ｄを形成した後
に、半田４３上にレーザダイオードＬＤを接続すると、
素子搭載基板２４が完成する。

【００５７】なお、図１７(a) に示すように、シリコン
基板４２の上のSiO₂膜４０の開口部４１の扇型の開き角
度を５３．１４度にすると、図１７(b) に示すようにフ
ァイバ取付け用溝２４ｂの扇形部分の両側面はそれぞれ
１つの（３３１）面によって構成される。

【００５８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、部品
を組立てるための組立台の他に、部品の位置を調整する
ための部品位置決め台と、光ファイバを予め決められた
方向に挿入するためのファイバ挿入ステージとをを設け
ているので、組立台上で予め精度良く位置調整された基
板はそのままの状態を維持しながらコレットによって組
立台の上に搬送され、しかも、組立台の上ではファイバ
挿入ステージによって予め決められた方向で光ファイバ
を基板上に導入することができ、顕微鏡或いは部品の組
立マーカを用いずに光ファイバと基板上の光素子とを精
度良く光結合でき、しかも位置決めに要する時間が短い
ために組立のスループットを向上できる。さらに、組立
装置の構成が単純であって装置の量産性を向上できる。

【００５９】また、光ファイバの吸着に用いられるコレ
ットを第１及び第２の部品から構成し、その第１の部品
の縁部にはＶ溝の一方の面を構成する斜面を形成し且つ
側部には斜面に繋がる空気導入溝を設ける一方、第２の
部品の縁部にはＶ溝の他方の面を構成する斜面を形成し
且つ内部には空気導入溝に対向する減圧室を有してい
る。

【００６０】このようなコレットでは、Ｖ溝の形成は第
１及び第２の部品の面取りによって形成され、しかも、
第１及び第２の部品の側面に研削によって形成した空気
導入溝のうちＶ溝から露出した部分を吸着孔として使用
する。このコレットは、吸着孔をドリルで開ける従来の
構造に比べて製造の祭の作業効率は良くなり、歩留りを
良くするとともに、その保守点検が容易になる。

【００６１】基板上で光素子と光ファイバを光結合する
場合に、基板に光ファイバ挿入用の溝を設けその先端部
分の幅を広くすると、光ファイバの挿入に僅かなズレが
あっても、光ファイバはその溝によって挿入位置を修正
して、確実に光素子に向けて挿入できる。また、その基
板にファイバストッパを設けることにより、光ファイバ
と光素子との間隔を所望の大きさに設定することができ
る。

【００６２】その基板を収納するパッケージに光ファイ
バを挿入するためのファイバ孔を設けることによって光
ファイバが基板に到達する手前で光ファイバをそのファ
イバ孔によって支持することになるので、光ファイバを
さらに精度良く基板上に挿入できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装置
の概要構成を示す平面図、正面図及び側面図である。

【図２】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装置
に使用するコレットの一例を示す正面図、側面図及び底
面図である。

【図３】図２に示したコレットを構成する第１の部品の
正面図、側面図及び底面図である。

【図４】図２に示したコレットを構成する第２の部品の
正面図、側面図及び底面図である。

【図５】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装置
において光ファイバを挿入する祭に使用されるコレット
の一例を示す底面図、正面図及び側面図である。

【図６】図５に示したコレットを構成する第１の部品の
底面図、正面図及び側面図である。

【図７】図６に示したコレットを構成する第２の部品の
底面図、正面図及び側面図である。

【図８】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装置
の部品位置決め台の一例を示す平面図、正面図及び側面
図である。

【図９】図８に示す部品位置決め台を使用する部品位置
決め操作状態を示す平面図、正面図及び側面図である。

【図１０】本発明の実施の形態の光モジュールの部品載
置台とその上に載置される部材を示す平面図である。

【図１１】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装
置を使用する組立工程を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装
置を使用する組立状態を示す斜視図（その１）である。

【図１３】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装
置を使用する組立状態を示す斜視図（その２）である。

【図１４】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装
置を使用する組立状態を示す断面図である。

【図１５】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装
置を使用する組立状態を示す斜視図（その３）である。

【図１６】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装
置による組立に適用される素子搭載基板の製造工程の第
１例を示す斜視図である。

【図１７】本発明の実施の形態の光モジュールの組立装
置による組立に適用される素子搭載基板の製造工程の第
２例を示す斜視図である。

【図１８】従来の光モジュールの組立において使用され
るコレットの第１例を示す側面図、正面図及び底面図で
ある。

【図１９】従来の光モジュールの組立において使用され
るコレットの第２例を示す側面図、底面図及び正面図で
ある。

【符号の説明】

１ コレット支持部 ２ 第１の吸着用コレット ３ 第２の吸着用コレット ４ 第３の吸着用コレット ５ レール部 ６ 制御部 ７ 支柱 ８ 防振台 ９ 部品載置台 １０ 部品位置決め台 １１ 組立台 １２ ファイバ挿入ステージ １３ 第４の吸着用コレット ２０ 光ファイバ ２１ パッケージ ２２ 第１の半田シート ２３ 第２の半田シート ２４ 素子搭載基板 ２５ 蓋

フロントページの続き (72)発明者 三浦 和則 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 矢野 光博 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 玉野 道夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 長田 孝司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大沼 悦子 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大河原 紀雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光素子モジュールを構成する光ファイバ、
   基板を含む複数の部材を載置する部品載置台と、 前記部材の位置を調整するための位置決め台と、 前記複数の部材を載置して組み立てるための組立台と、 予め定められた方向から前記光ファイバを前記組立台上
   の前記基板の上に挿入して載置するためのファイバ挿入
   ステージと、 前記部品載置台、前記位置決め台、前記組立台、ファイ
   バ挿入ステージの相互間で前記複数の部材を吸着搬送す
   るためのコレットとを有することを特徴とする光素子モ
   ジュールの組立装置。
2. 【請求項２】前記コレットのうち前記光ファイバを吸着
   するために使用されるコレットは、第１及び第２の部品
   を有し、 前記第１の部品の縁部には該Ｖ溝の一方の面を構成する
   斜面が形成され且つ内部には減圧室を有し、 前記第２の部品の縁部にはＶ溝の他方の面を構成する斜
   面が形成され且つ側部には該斜面に繋がり且つ前記減圧
   室に接続される空気導入溝４ｈとを有することを特徴と
   する請求項２記載の光素子モジュールの組立装置。
3. 【請求項３】前記ファイバ挿入ステージは、第１及び第
   ２の部品を有する光ファイバ吸着用のコレットを備え、 前記第１の部品の縁部にはＶ溝の一方の面を構成する斜
   面が形成され且つ側部には該斜面に繋がる空気導入溝と
   を有し、 前記第２の部品の縁部には該Ｖ溝の他方の面を構成する
   斜面が形成され且つ内部には前記空気導入溝に対向する
   減圧室を有することを特徴とする請求項１記載の光素子
   モジュールの組立装置。
4. 【請求項４】前記部材にはパッケージが含まれ、前記組
   立台上には該パッケージの位置を調整するための基準面
   が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光素
   子モジュールの組立装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の光素子モジュールの組立装
   置を用いて、 光素子が搭載された前記基板を前記コレットにより吸着
   して前記部品載置台から位置決め台の上に搬送し、 前記基板を前記位置決め台の上で特定の位置に位置決め
   し、 前記基板を前記コレットによって組立台ステージに載
   せ、 前記光ファイバを前記コレットによってファイバ挿入ス
   テージ上に搬送、載置し、 前記ファイバ挿入ステージを移動して前記光ファイバを
   前記基板上に差し込んで前記光素子と光結合させること
   を特徴とする光素子モジュールの組立方法。