JPH1056027A - 素子接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素子面を確実に基板面に密着させ、良好な状
態で基板に接合することができる素子接合装置を提供す
る。 【解決手段】 素子１０を装着する装着部５を設けた接
合ヘッド１３を備え、前記装着部５に装着された素子１
０を基板１１に接合する素子接合装置において、前記接
合ヘッド１３は、基板１１の接合面に略平行で、かつ相
互に直交する２軸１、２を少なくとも１組有し、前記２
軸１、２を回動軸として回動自由に装着部５を取り付け
る取り付け部と、前記装着部５を基板１１の接合面の略
直角方向にガイドするガイド軸６と、前記装着部５を基
板１１方向に付勢する弾性部材９と、前記付勢された装
着部５を受けとめる受け部材８とを有することを特徴と
する素子接合装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、素子接合装置に関
し、例えば光モジュールを組み立てる際に、光素子を光
モジュールを構成する基板などに位置決め固定するため
に用いる素子接合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光素子を光モジュールを構成する基板な
どに半田などで位置決め固定する際には、光モジュール
の出力ロスを生ずる原因となる光軸ずれを防ぐために、
３次元での精密な位置決め固定が必要である。従来の素
子接合装置は、例えば概念的に図６に示す構造をなして
いる。この素子接合装置では、光素子５０を接合ヘッド
５１に吸着させる。接合ヘッド５１は固定台５２に固定
されている。固定台５２は、図面に垂直な中心軸αを有
する部分円筒状のステージ５３に内接し、この中心軸α
（図に垂直）を回動軸として回転角度調整可能になって
いる。さらに、ステージ５３は、中心軸αに直交する中
心軸βを有する部分円筒状のステージ５４に内接し、中
心軸βを回動軸として回転角度調整可能になっている。
一方、光素子５０を接合する基板５５は水平面内で位置
調整可能な可動テーブル５６に固定されている。

【０００３】光素子５０を基板５５に接合する際の手順
は以下の通りである。即ち、 １）先ず、固定台５２を中心軸αを回動軸として回転角
度調整し、また、ステージ５３を中心軸βを回動軸とし
て回転角度調整して、接合ヘッド５１に吸着された光素
子５０の接合面と基板５５の接合面を平行にセットす
る。 ２）次いで、光素子５０と基板５５の水平面上の基準と
なるマークを、可動テーブル５６を水平面内で移動して
合わせ、可動テーブル５６の位置をセットする。 ３）傾きと水平面上の基準となる位置を調整した光素子
５０を、上下方向の移動軸５７で下方に下移動し、加熱
源５８で加熱、溶融した半田などを介して基板５５に押
圧し、接合する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような素子接合
装置には、以下のような問題があった。即ち、 １）光素子を半田を介して接合する際に、半田が冷却し
て収縮すると、光素子の接合位置がずれる恐れがあるた
め、半田の厚さはできるだけ薄くする必要がある。しか
しながら、半田の厚さを薄くすると、光素子と基板の平
行度を一層厳しく保たなければならず、このために接合
ヘッドの傾きを厳密に調整する必要があり、素子接合装
置の精度の向上と、作業者の熟練が要求されていた。 ２）光素子と基板の平行度を合わせるために、予め接合
ヘッドの傾きを調整してセットしておくが、繰り返し接
合作業を行うと、その傾きがずれ、度々傾きの調整が必
要となり、作業効率がよくない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、素子を装着する装着部と該装
着部の向きを自在に変更可能に支持する回動軸とからな
る接合ヘッドと、該接合ヘッドを素子の被接合面に対し
て移動させる移動軸とからなることを特徴とするもので
ある。

【０００６】上記構造の素子接合装置によれば、装着部
に装着した素子は、接合ヘッドを被接合面方向に移動軸
で移動させることにより、被接合面に接触する。そうす
ると、装着部は回動軸によりその向きを自在に変更し
て、素子面は確実に被接合面に倣って平行になり、素子
は良好な状態で被接合面に密着する。従って、本発明の
素子接合装置を用いて繰り返し接合作業を行う場合に、
装着部の傾きを予め調整しておく作業が不要になり、作
業効率がよくなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ、本発明にかかる素子接合装置の一実施形態におけ
る接合ヘッドの横断面説明図および素子接合装置の縦断
面説明図である。図１において、接合ヘッド１３を構成
する光素子１０の円板状の装着部５には、その装着面５
ａと略平行な回動軸１を設け、さらに回動軸１を保持す
るリング状の保持部材４にも、装着面５ａと略平行で、
かつ回動軸１と直交する回動軸２を設けている。回動軸
２はリング状の保持部材３で保持されている。装着部５
は、回動軸１と回動軸２の交点を中心として自在に回動
する。また、回動軸２を保持するリング状の保持部材３
は、上下方向に保持部材３をガイドする２本のガイド軸
６に取り付けられている。このガイド軸６には、弾性部
材９（例えば螺旋バネ）が取り付けられている。この弾
性部材９は保持部材３を下方、基板１１方向に付勢する
圧力を発生し、装着部５を基板１１方向に付勢し、光素
子１０を基板１１に接合するために必要な圧力を発生す
る。 また、接合ヘッド１３には受け部材８が設けられ
ている。この受け部材８は、下方に付勢された保持部材
３と装着部５を一定の位置に位置決め、保持するもので
ある。さらに、接合ヘッド１３の上側には、基板１１を
保持するテーブル１２の面と直交する方向に接合ヘッド
１３を移動させる移動軸７が設けられている。

【０００８】次ぎに、本実施形態による光素子の接合手
順を図２を用いて説明する。装着部５に装着された光素
子１０をテーブル１２上にセットされた基板１１に接合
するには、移動軸７で接合ヘッド１３を基板１１方向に
下げる。光素子１０が基板１１に接触し、押圧される
と、光素子１０の装着された装着部５は受け部材８から
浮き上がり、完全に受け部材８から離れると、装着部５
は回動軸１と回動軸２を軸にして傾き、装着面５ａが基
板１１の表面に倣って、装着部５、光素子１０、基板１
１が面を合わせて、密着する。従って、テーブル１２上
にセットされた基板１１面の傾きにかかわらず、光素子
１０は基板１１に平行になって、密着する。この際、弾
性部材９の弾性係数を適切に設定しておくと、光素子１
０を適切な圧力で基板１１に押圧することができ、光素
子１０を半田などで良好な状態に基板１１に接合するこ
とができる。

【０００９】図３は他の実施形態の接合ヘッド２１の部
分平面説明図である。図３において、接合ヘッド２１の
円板状の装着部２２、装着部２２面に平行なねじれ軸部
２３、ねじれ軸部２３のリング状の保持部２４、保持部
２４に設けられ、装着部２２面に平行でねじれ軸部２３
に直交するねじれ軸部２５、およびねじれ軸部２５を保
持するリング状の保持部２６は、ステンレス板をワイヤ
ーカット加工などで一体に形成したものである。保持部
２６がガイド軸６に取り付けられるなど、その他の構成
は図１に示した実施形態と同様である。本実施形態で
は、装着部２２に装着された素子（図示されず）を基板
（図示されず）に押圧すると、直交するねじれ軸部２
３、２５が弾性変形によりねじれて、装着部２２が自在
に傾き、装着部２２、光素子、基板が面を合わせて、密
着する。なお、本実施形態では、装着部２２の回動機構
として、前記実施形態の機械的な回動軸の代わりに、弾
性変形を利用しており、装着部２２、ねじれ軸部２３、
２５、保持部２４、２６が一体に加工されているため、
図１に示した実施形態と異なり、これらの部分の組立が
不要になる。

【００１０】図４はさらなる他の実施形態の接合ヘッド
３１の縦断面説明図である。図４において、接合ヘッド
３１の円板状の装着部３２には、光素子１０を装着する
位置の上部に、装着面３２ａと略直角方向に、先端に半
球状部を有する連結部３３が設けられている。この連結
部３３は、円板状の保持部材３４に設けられた椀状部を
有する連結部３５に嵌めこめられている。保持部材３４
は、装着部３２の装着面３２ａと直交する方向にガイド
する２本のガイド軸６に取り付けられている。このガイ
ド軸６には、保持部材３４を下方、装着部３２方向に付
勢する弾性部材９が取り付けられている。この弾性部材
９により下方に付勢された保持部材３４と装着部３２を
一定の位置に位置決め、受けとめる受け部材８、および
接合ヘッド３１を下方、基板（図示されず）方向に下げ
る移動軸７が設けられている点は、図１に示した実施形
態と同様である。本実施形態では、連結部３３の半球状
部が連結部３５の椀状部内で自在に回動することができ
るので、装着面３２ａは、前記半球状部を中心とした球
面に沿って自在に傾きを変えることができる。このこと
は、前記半球状部の中心で直交する、基板面に略平行な
直交する回動軸を２軸有することと同等である。

【００１１】図５はさらなる他の実施形態における接合
ヘッド４１の縦断面説明図である。図５において、接合
ヘッド４１の円板状の装着部４２には、光素子１０を装
着する位置の上、即ち装着面４２ａと略直角方向に、装
着面４２ａの面積に比して十分に小さい円形断面を有す
るくびれ部４３が設けられている。また、くびれ部４３
の装着部４２と反対側には円板状の保持部４４が設けら
れている。この保持部４４は、装着部４２の装着面４２
ａと直交する方向にガイドする２本のガイド軸６に取り
付けられている。このガイド軸６には、保持部４４を下
方、即ち装着部４２方向に付勢する弾性部材９が取り付
けられている。下方に付勢された保持部４４と装着部４
２を一定の位置に位置決め、受けとめる受け部材８、お
よび接合ヘッド４１を下方、即ち基板（図示されず）方
向に下げる移動軸７が設けられている点は、図１に示し
た実施形態と同様である。本実施形態では、装着面４２
ａは、くびれ部４３の中心軸上にある点を中心とした球
面に沿って自在に傾きを変えることができる。このこと
は、前記くびれ部４３の中心軸上で直交する、基板面に
略平行でかつな直交する回動軸を２軸有することと同等
である。なお、本実施形態では、装着部４２の回動機構
として機械的な回動軸の代わりに、弾性変形を利用して
おり、装着部４２、くびれ部４３、保持部４４が一体と
なるように加工されているため、図１に示した実施形態
のような部材の組立が不要になる。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、素
子を装着する装着部と該装着部の向きを自在に変更可能
に支持する回動軸とからなる接合ヘッドと、該接合ヘッ
ドを素子の被接合面に対して移動させる移動軸とからな
るため、装着部に装着された素子の面を確実に被接合面
に密着させることができ、良好な状態で被接合面に接合
することができるという優れた効果がある。また、繰り
返し接合作業を行う場合に、装着部の傾きを予め調整し
ておく作業が不要になり、作業効率がよくなるという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる素
子接合装置の一実施形態における接合ヘッドの横断面説
明図および素子接合装置の縦断面説明図である。

【図２】図１に示した本実施形態による光素子の接合手
順を説明する図である。

【図３】本発明の他の実施形態における接合ヘッドの部
分平面説明図である。

【図４】本発明の他の実施形態における接合ヘッドの縦
断面説明図である。

【図５】本発明のさらなる他の実施形態における接合ヘ
ッドの縦断面説明図である。

【図６】従来の素子接合装置の概念説明図である。

【符号の説明】

１、２ 回動軸 ３、４、３４ 保持部材 ５、２２、３２、４２ 装着部 ５ａ、３２ａ、４２ａ 装着面 ６ ガイド軸 ７ 移動軸 ８ 受け部材 ９ 弾性部材 １０ 光素子 １１ 基板 １２ テーブル １３、２１、３１、４１ 接合ヘッド ２３、２５ ねじれ軸部 ２４、２６、４４ 保持部 ３３、３５ 連結部 ４３ くびれ部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子を装着する装着部と該装着部の向き
   を自在に変更可能に支持する回動軸とからなる接合ヘッ
   ドと、該接合ヘッドを素子の被接合面に対して移動させ
   る移動軸とからなることを特徴とする素子接合装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の接合ヘッドが、装着部
   と、該装着部に設けられ、装着部の中心線の延長上に位
   置する第１回転軸と該第１回転軸を回動自在に支持する
   第１保持部材と、該第１保持部材に設けられ、前記第１
   回転軸と直交する中心線の延長上に位置する第２回転軸
   と、該第２回転軸を回動自在に保持する第２保持部材と
   からなり、第２保持部材が移動軸に取り付けられている
   ことを特徴とする素子接合装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の接合ヘッドにおいて、
   装着部に設けられた第１回転軸、第１回転軸を支持する
   第１保持部材、第１保持部材に設けられた第２回転軸、
   第２回転軸を支持する第２保持部材が弾性材料で一体に
   成形されていることを特徴とする素子接合装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の接合ヘッドが、装着部
   と、該装着部の裏面中央に設けた球体と、該球体を回動
   自在に支持する球面からなる保持部材とからなることを
   特徴とする素子接合装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の接合ヘッドが、装着部
   と、該装着部の裏面中央に設けた弾性部材と、該弾性部
   材を支持する保持部材とからなることを特徴とする素子
   接合装置。
6. 【請求項６】 接合ヘッドと移動軸とを弾性体を介して
   取り付けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
   に記載の素子接合素子。