(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に鍔部を有しており、レーザチップがマウントされるヒートシンク部と一体になっているコモンリードが上記鍔部から下方に延出している円筒リングと、上記円筒リング内に絶縁体を介して気密に封止されたリードとを備えるステムをその軸方向、軸直角方向および軸回り方向の所定の位置に位置決めしながら保持する装置であって、
裏面側から表面側に貫通する通路と、この通路の表面側出口部を囲む位置に上記円筒リングの鍔部の一部を軸直角方向に嵌合受容しうる保持面とをもつヒータブロックと、
上記ヒータブロックの裏面側から上記通路内をステムの軸方向に往復移動可能であって、さらに、上記コモンリードを保持してステムの軸回り方向の位置を決めるコモンリードガイドを有するバキュームパイプと、
上記保持面に向かってステムの軸直角方向に動き、上記円筒リングの鍔部を上記保持面に押し付けてステムの軸直角方向の位置決めを行なうとともに、さらに、バキュームパイプによって前進されてきた円筒リングの鍔部のみに接触して、ステムの軸方向の位置決めを行なう位置決め手段とを備えることを特徴とする、レーザダイオード用ステムの位置決め装置。
【請求項２】
上記コモンリードガイドの開口部分は、傾斜して広げられていることを特徴とする、請求項１に記載のレーザダイオード用ステムの位置決め装置。
【請求項３】
上記位置決め手段は、上記コモンリードに当接する溝を具備することを特徴とする、請求項１または２に記載のレーザダイオード用ステムの位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、レーザダイオード用ステムの位置決め装置に関し、そのチップボンディング部にレーザチップをボンディングするにあたり、ステムをより正確に位置決めすることができるように改良されたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤプレーヤーあるいは光ディスクメモリ装置のピックアップに光源として採用されるレーザダイオードは、ステムと称されるレーザダイオード半製品のボンディング位置に半導体レーザチップをボンディングするとともに、これを窓付き缶シールで密封して構成される。
【０００３】
以下、このようなレーザダイオードの構造の一例について、図面を参照しつつ説明する。図７において、同図（ａ）はレーザダイオードの平面図、同図（ｂ）はレーザダイオードの一部断面の側面図、同図（ｃ）はキャップ２４をステム２１に溶接するときの説明図である。ステム２１はヒートシンク部３０と一体に形成され、同図（ｃ）に示されるような貫通穴２１ｂが２ヵ所設けられ、リード２６，２７が低融点ガラス２９等で絶縁されて封止されている。ヒートシンク部３０にはシリコン基板からなるサブマウント２２を介してレーザチップ２３がボンディングされている。さらに、ステム２１の底面側にはコモンリード２８がボンディングされ、位置決めの際に利用される凹溝２１ｃが設けられている。ステム２１の上部にはレーザチップ２３の周囲を気密封止するため、溶接によってキャップ２４が取り付けられており、キャップ２４のレーザ光通過部分には貫通穴が設けられ、窓ガラス２５が接着されている。
【０００４】
上記構造のレーザダイオードにおけるサブマウント２２にレーザチップ２３をボンディングする前段階として、レーザダイオード半製品であるステム２１の位置を位置決め装置によって正確に決めておかなければならない。以下、ステム２１の位置決め装置Ｂおよび位置決め方法の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【０００５】
図８および図９に示されるように、レーザダイオード用ステムの位置決め装置Ｂは、ステム２１が保持拘束されるヒータブロック５２と、ヒータブロック５２の裏面から表面に貫通する通路としてのパイプ５２ａ穴内に裏側から前進後退が可能に挿通されたブローパイプ５３と、ステム２１の軸方向の位置決めを行なう第一位置決め手段５４と、ステム２１の軸直角方向の位置決めおよび軸回り方向の位置決めを行なう第二位置決め手段５５とを備えている。
【０００６】
ヒータブロック５２の表面には、ステム２１の裏面２１ａを受ける支壁５２ｂが形成され、この支壁５２ｂの中央部にブローパイプ５３の出口が開口させられるとともに、ブローパイプ５３がこの出口に臨ませられている。第一位置決め手段５４は駆動機構（図示略）によって動かせられる基部５６の左右部から一対の当接片５６ａが連結されて構成されており、これがヒータブロック５２の支壁５２ｂに支持されたステムの表面２１ｂに当接してその軸方向の位置決めを行なうようになっている。第二位置決め手段５５は第一位置決め手段５４と一体になっており、第一位置決め手段５４の基部５６のヒータブロック５２側の面において、上向きに突出する山形突起５７を持っている。
【０００７】
次に、上記レーザダイオード用ステムの位置決め装置Ｂの動作について、説明する。まず、ステム２１を、そのリード２６、コモンリード２８がブローパイプ５３の内部に入り込み、かつ、ステム２１が支壁５２ｂに嵌まりこむようにしてヒータブロック５２に装填される。この場合、ステム２１の凹溝２１ｃが略下方を向くようにする。そして、第一位置決め手段５４および第二位置決め手段５６を、ヒータブロック５２に向けて所定量上昇させる。このとき、ブローパイプ５３を弾性的に前進方向に押しておく。
【０００８】
これにより、ステム２１は、ブローパイプ５３と第一決め手段５４の当接片５６ａ，５６ａに圧縮されながら強制的にその軸方向の位置が決められる。それと同時に、軸直角方向および軸回り方向の位置も正確に決められる。すなわち、軸直角方向の位置は、第二位置決め手段５５の山形突起５７が凹溝２１ｃに嵌まり込みながらステム２１をヒータブロック５２の保持面５２ｃに押し付けることによって決められる。また、軸回り方向の位置は、第二位置決め手段５５の山形突起５７が凹溝２１ｃ内をステム２１の軸直角方向に進み、その両傾斜側面５７ｂが凹溝２１ｃの両開口縁に当接したときに決定される。突起５７の先端５７ａが凹溝２１ｃの幅方向中心に対して変位している場合、突起５７の前進に伴い、その一方の傾斜面５７ｂのみが溝２１ｃの開口縁に当接するが、その後、傾斜側面５７ｂが溝２１ｃの開口縁を押動してステム２１を若干回転させ、両傾斜側面５７ｂ，５７ｂが溝２１ｃの開口縁に当接したとき、ステム２１が軸回り方向の所定の姿勢に位置付けられる。
【０００９】
このように、上記位置決め装置Ｂでは、ステム２１の表側の面２１ｂを第一位置決め手段５４で押している。このためステム２１には、図８に示されるように、第一位置決め手段５４の当接片５６ａが接触できるだけの大きさが必要となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、音響機器やＯＡ機器等の携帯タイプの発展に伴い、ＣＤプレーヤーやＬＤプレーヤ、さらにはノートパソコン用ＣＤ−ＲＯＭ等に利用しやすいように、レーザダイオードにも小型化が要求されている。このため、レーザダイオード半製品であるステムも小型化される傾向がある。以下、小型化されたステム５の構造について、図１０を参照して説明する。
【００１１】
同図に示されるように、ステム５は、円筒リング１、絶縁体２、リード３，４およびコモンリード１ｃが一体となったものである。円筒リング１にはレーザチップ７をマウントしたサブマウント６が接着されるヒートシンク部１ａが設けられており、このヒートシンク部１ａと一体になっているコモンリード１ｃは円筒リング１底部の鍔部１ｂから下方に延出している。鍔部１ｂにおけるコモンリード１ｃ付近はフラット面１ｄになっている。円筒リング１内には、低融点ガラス等によって絶縁保持されたリード３，４が気密に封入されている。
【００１２】
図１０に示されるように、ステム５では、表側の面全域にわたってリード３，４や、コモンリード１ｃと一体となっているヒートシンク部１ａが配置されている。このため、ステム５の位置決めを行なう際に、位置決め装置Ｂにおける第一位置決め手段５４でステム５の表側の面を軸方向に押すのは困難である。第一位置決め手段５４が軸方向に動くことによって、ステム５の表側の面に形成されているリード３，４やヒートシンク部１ａが傷ついてしまう。このように、ステム５を傷つけることなく、位置決めを迅速、かつ正確に行なうのは実際には困難であった。
【００１３】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、小型化されたステムの位置決めを、迅速、かつ正確に行なえるレーザダイオード用ステムの位置決め装置を提供することをその課題としている。
【００１４】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１５】
すなわち、本願発明のレーザダイオード用ステムの位置決め装置は、底部に鍔部を有しており、レーザチップがマウントされるヒートシンク部と一体になっているコモンリードが上記鍔部から下方に延出している円筒リングと、上記円筒リング内に絶縁体を介して気密に封止されたリードとを備えるステムをその軸方向、軸直角方向および軸回り方向の所定の位置に位置決めしながら保持する装置であって、
（ａ）裏面側から表面側に貫通する通路と、この通路の表面側出口部を囲む位置に上記円筒リングの鍔部の一部を軸直角方向に嵌合受容しうる保持面とをもつヒータブロックと、
（ｂ）上記ヒータブロックの裏面側から上記通路内をステムの軸方向に往復移動可能であって、さらに、上記コモンリードを保持してステムの軸回り方向の位置を決めるコモンリードガイドを有するバキュームパイプと、
（ｃ）上記保持面に向かってステムの軸直角方向に動き、上記円筒リングの鍔部を上記保持面に押し付けてステムの軸直角方向の位置決めを行なうとともに、バキュームパイプによって前進されてきた円筒リングの鍔部のみに接触して、ステムの軸方向の位置を決める位置決め手段とを備えることを特徴としている。
【００１６】
本願発明のレーザダイオード用ステムの位置決め装置でステムを位置決めする場合、まず、真空チャック等で搬送されてきたステムのコモンリードをバキュームパイプのコモンリードガイド内に入り込ませる。コモンリードがコモンリードガイド内に入り込んでステムの軸回り方向がある程度規制されてから、バキュームパイプを作動させる。ステムの裏側の面がバキュームパイプの壁面に吸着されることで、ステムの軸周り方向の位置が決定する。次に、位置決め手段が上昇してきて、ヒートブロックの保持面に向かってステムを軸直角方向に押し上げていく。ステムはバキュームパイプの壁面に吸着されたまま位置決め手段によって押し上げられ、鍔部の外周面がヒータブロック上方の保持面に押し付けられる。鍔部の外周面が保持面に押し付けられことによって、ステムの軸直角方向の位置が決定される。
【００１７】
ステムの軸直角方向、軸回り方向の位置が決定したら、上記２方向の位置を保ったままバキュームパイプを前進させると、鍔部の上面のみが位置決め手段の滴部に接触する。鍔部が位置決め手段に接触することによって、ステムの軸方向の位置が決定する。最終的なステムの位置が決定したら、ステムのヒートシンク部にレーザチップがボンディングされる。
【００１８】
本願発明の好ましい実施形態として、上記コモンリードガイドの開口部分は、傾斜して広げられている。開口部分が広げられていることによって、コモンリードが挿入されやすくなり、ステムの保持を迅速に行なえるようになる。
【００１９】
本願発明のさらに好ましい実施形態としては、上記位置決め手段は、上記コモンリードに当接する溝を具備している。
【００２０】
上記溝は、ステムの軸周り方向の位置を補正する作用を持っている。コモンリードガイドとコモンリードとの嵌合がゆるやかな場合、ステムの軸周り方向の位置は、正規の位置から僅かながらずれている。このため、ステムを位置決め手段で押し上げながら溝をコモンリードに当接させることで、ステムが軸周り方向に所定量回転し、正確な軸周り方向の位置を決めることができる。
【００２１】
このように、上記レーザダイオード用ステムの位置決め装置によれば、チップボンディングにあたり、ステムの軸方向、軸直角方向および軸回り方向の位置決めを迅速、かつ正確に行なえる。ステムの軸方向の位置を決める場合には、バキュームパイプでステムの裏側の面を押し、ステムの鍔部のみを位置決め手段の滴部に接触させているので、ステムの表側の面におけるヒートシンク部や、ヒートシンク部にボンディングされるチップを覆うキャップの装着部分が傷つくこともない。さらに、ステムの軸回り方向の位置をきめる場合には、コモンリードをコモンリードガイドで保持してステムの軸回り方向の位置をある程度決め、さらに、位置決め手段の溝によってステムの軸周り方向の位置を補正している。従って、最終的に決定されるステムの位置は信頼性が高いものとなる。ステムの位置が正確になることにより、レーザチップをステムにボンディングする作業の効率も向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１は、本願発明に係る位置決め装置Ａの要部正断面図である。位置決め装置Ａは、図１０に示されるような小型化されたステム５の位置決めを行なうためのものである。ステム５の構造については、すでに説明してあるので省略する。
【００２４】
図１に示されるように、本願発明の位置決め装置Ａは、主として、円筒リング１における鍔部１ｂを収容する保持面１２ｃを有するヒータブロック１２と、保持面１２ｃに向かってステム５の軸直角方向に動き、鍔部１ｂを保持面１２ｃに押し付ける位置決め手段１６と、ステム５の裏側の面５ａ（図２参照）を押してステム５を軸方向に移動させるバキュームパイプ１３とで構成されている。
【００２５】
ヒータブロック１２に設けられた保持面１２ｃは、円筒内面状であり、円筒リング１における鍔部１ｂの外周部分を軸直角方向に嵌合受容できるようになっている。
【００２６】
バキュームパイプ１３は、ヒータブロック１２に挿通されており、コモンリード１ｃを保持してステム５の軸回り方向をある程度規制できるコモンリードガイド１３ａを有している。このコモンリードガイド１３ａは、コモンリード１ｃが挿入されやすいように、開口部分が傾斜して広げられている。
【００２７】
位置決め手段１６は、駆動機構（図示略）によって上下方向（軸直角方向）に動かされる。位置決め手段１６は、円筒リング１における鍔部１ｂの上面のみに接触する当接片１６ａ，１６ａと、鍔部１ｂにおけるフラット面１ｄに接触する基部１６ｂとを具備する。基部１６ｂには、コモンリード１ｃに当接しうる溝１６ｃが設けられている。
【００２８】
次に、上記位置決め装置Ａの動作について、図２〜６を参照しつつ説明する。まず、図２に示されるように、真空チャック（図示略）等で搬送されてきたステム５のコモンリード１ｃをバキュームパイプ１３のコモンリードガイド１３ａ内に入り込ませる。コモンリード１ｃがコモンリードガイド１３ａ内に入り込んでステム５の軸回り方向がある程度規制されてから、バキュームパイプ１３を作動させる。図３に示されるように、ステム５の裏側の面５ａがバキュームパイプ１３の壁面に吸着され、ステム５の軸周り方向の位置が決定される。
【００２９】
ステム５の軸周り方向の位置が決まったら、駆動機構（図示略）を作動させて位置決め手段１６を上昇させ、位置決め手段１６における基部１６ｂを鍔部１ｂにおけるフラット面１ｄに接触させてやる。このとき、図４に示されるように、コモンリード１ｃは、基部１６ｂに設けられた溝１６ｃに当接している。従って、ステム５の軸周り方向の位置が仮にずれていたとしても、位置決め手段１６をそのまま軸直角方向に上昇させてやれば、ステム５が軸周り方向に所定量回転して、軸周り方向の位置が正しく補正される。さらに位置決め手段１６を上昇させ、図５に示されるように、鍔部１ｂの外周面をヒートブロック１２の保持面１２ｃに押し付けることによって、ステム５の軸直角方向の位置を決める。
【００３０】
ステム５の軸直角方向、軸回り方向の位置が決定したら、上記２方向の位置を保ったままバキュームパイプ１３を前進させて、鍔部１ｂを位置決め手段１６における当接片１６ａに接触させる。図６に示されるように、鍔部１ｂが当接片１６ａに接触することによって、ステム５の軸方向の位置が決定される。
【００３１】
ステム５の位置が最終的に決定した後、レーザチップ７（図１０参照）がボンディングされているサブマウント６（図１０参照）をコレット（図示略）で搬送し、ヒートシンク部１ａに装着する。ステム５におけるチップボンディングが終了したら、ヒータブロック１２からステム５を取り出し、新たなボンディング前のステムをヒートブロック１２に保持する。これら一連の動作を繰り返すことで、レーザチップ７がマウントされたサブマウント６がステム５のヒートシンク部１ａに効率よくボンディングされることになる。
【００３２】
このように、上記実施形態のステムの位置決め装置Ａによれば、ステム５の軸方向、軸直角方向および軸回り方向の位置決めを迅速に行なうことができる。また、ステム５の軸方向の位置を決める場合、バキュームパイプ１３を前進させてステム５の裏側の面５ａを押し、鍔部１ｂのみを位置決め手段１６の当接片１６ａに接触させているので、ステム５の表側の面におけるヒートシンク部１ａが傷つくようなこともない。さらに、ステム５の軸回り方向の位置を決める場合、コモンリード１ｃをコモンリードガイド１３ａで保持してステム５の軸回り方向の位置をある程度決め、さらに、位置決め手段１６の溝１６ｃで軸周り方向の位置を補正している。従って、最終的に決定されるステム５の位置は、信頼性が高いものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るレーザダイオード用ステムの位置決め装置の一実施形態を示す要部正断面図である。
【図２】本願発明に係るレーザダイオード用ステムの位置決め装置の動作を説明する要部横断面図である。
【図３】本願発明に係るレーザダイオード用ステムの位置決め装置の動作を説明する要部横断面図である。
【図４】本願発明に係るレーザダイオード用ステムの位置決め装置の動作を説明する要部正断面図である。
【図５】本願発明に係るレーザダイオード用ステムの位置決め装置の動作を説明する要部横断面図である。
【図６】本願発明に係るレーザダイオード用ステムの位置決め装置の動作を説明する要部横断面図である。
【図７】レーザダイオードの構造を示す説明図である。
【図８】従来のレーザダイオード用ステムの位置決め装置の動作を説明する要部正面図である。
【図９】従来のレーザダイオード用ステムの位置決め装置の動作を説明する要部横断面図である。
【図１０】小型化されたステムの構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１              円筒リング
１ｂ            鍔部
１ｃ            コモンリード
１ｄ            フラット面
２              絶縁体
３，４          リード
５              ステム
１２            ヒータブロック
１２ｃ          保持面
１３            バキュームパイプ
１３ａ          コモンリードガイド
１６            位置決め手段
１６ａ          当接片
１６ｂ          基部
１６ｃ          溝
Ａ              レーザダイオード用ステムの位置決め装置
【図１】
0003718054.tif 000002
【図２】
0003718054.tif 000003
【図３】
0003718054.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003718054.tif 000006
【図６】
0003718054.tif 000007
【図７】
0003718054.tif 000008
【図８】
0003718054.tif 000009
【図９】
0003718054.tif 000010
【図１０】
0003718054.tif 000011