(57)【要約】【課題】簡単かつ低コストの構成により、半導体モジュールを高精度に製造する。【解決手段】半導体モジュールの製造方法は加熱装置１１１を使用し、加熱装置１１１は、環状をなす環状凸部１２２を上面に有し、環状凸部１２２に囲まれた領域は、第１の接合工程が行われる第１の加熱面となっており、環状凸部１２２の上面は、第２の接合工程が行われる第２の加熱面となっている。【選択図】図２
2014036211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状をなす環状凸部を上面に有する加熱装置を使用して、第１の接合工程および第２の接合工程を行い、
前記第１の接合工程では、
前記加熱装置の上面における前記環状凸部に囲まれた領域である第１の加熱面に、第１の部材を載置して固定し、その上に第１の半田層を介して半導体素子を配置し、
前記加熱装置を動作させて前記第１の半田層を溶融させ、かつ前記半導体素子に対してスクラブ動作を行った後、前記加熱装置の動作を停止させて、前記第１の部材に前記第１の半田層により前記半導体素子を接合させて積層体を形成し、
前記第２の接合工程では、
前記環状凸部の上面である第２の加熱面に、前記環状凸部に囲まれた空間を塞ぐように第２の部材を載置して固定し、その上に第２の半田層を介して前記積層体を配置し、
前記加熱装置を動作させて前記第２の半田層を溶融させ、前記加熱装置の動作を停止させて前記第２の部材に前記第２の半田層により前記積層体を接合させることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記加熱装置の上面における前記環状凸部に囲まれた領域には、前記環状凸部よりも高さが低い内側凸部が形成され、前記内側凸部の上面は前記第１の加熱面となっており、前記第１の加熱面は、前記環状凸部の内壁面から離れた位置に存在することを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記加熱装置の前記内側凸部の側面は、前記内側凸部の上面から下方に向って傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記加熱装置の前記内側凸部は、環状をなしていることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記加熱装置には、一端部が前記第１の加熱面に開口する吸引孔が形成され、前記吸引孔に吸引装置を接続して吸引を行うことにより、前記第１の接合工程においては前記第１の加熱面に載置された前記第１の部材を前記第１の加熱面に、前記第２の接合工程においては前記第２の加熱面に載置された前記第２の部材を前記第２の加熱面に、それぞれ固定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項６】
半田層を溶融させる加熱装置を備え、
前記加熱装置は、環状をなす環状凸部を上面に有し、
前記上面における前記環状凸部に囲まれた領域は、載置された部材を加熱する第１の加熱面となっており、
前記環状凸部の上面は、載置された部材を加熱する第２の加熱面となっており、
さらに、前記第１の加熱面に載置された前記部材、および前記第２の加熱面に載置された前記の各部材を前記の各加熱面上に固定する固定手段を備えていることを特徴とするダイボンダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールの製造に使用されるダイボンダーおよび半導体モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の半導体モジュールが多用されている。半導体モジュールの一つである例えばレーザモジュールでは、半導体素子としてのレーザ光源が筐体内に設けられる。この場合、レーザ光源は、モジュールの信頼性を確保するために、放熱基板となる基板に直接に接合するのではなく、中間部材を介して基板に接合される。中間部材には、例えば半導体素子と熱膨張係数が近いものが使用される。
【０００３】
この種の半導体モジュールの製造には、特許文献１〜５に示すように、ダイボンダーが使用される。ダイボンダーはヒーターを備え、半導体素子を半田により中間部材に接合する接合工程において、ヒーターにより半田を溶融させている。また、この接合工程では、半導体素子における中間部材との接合面に生じるボイドを除去して半導体素子からの放熱性を向上するために、発光素子に対して、例えば特許文献４〜５に記載されているようなスクラブ動作が行われる。
【０００４】
例えば、特許文献４に開示されている半導体モジュールは、ヒートシンクの上に半田を塗布し、この半田により半導体素子をヒートシンクの上に接合することにより形成される。
【０００５】
また、ダイボンダーに相当する構成は、ヒーターが埋設された、上面が平坦な搬送シュートを備え、この搬送シュート上にロの字形状の搬送枠が設けられ、搬送シュート上における搬送枠の内部がヒートシンクを配置する収納部となっている。この収納部は、ヒートシンクが配置されたときに、ヒートシンクとの隙間が極力小さくなるように形成されている。
【０００６】
上記のダイボンダーを使用して半導体モジュールを製造する際には、収納部にヒートシンクが配置され、ヒートシンクの上に半田が塗布され、この半田の上に半導体素子が配置され、半田によりヒートシンクの上に半導体素子が接合される。この接合の際には、半導体素子に対してスクラブ動作が行われる。
【０００７】
また、特許文献５に開示されているダイボンダーは、半導体モジュールの基板の加熱手段および搬送手段を構成するヒータレールを備え、ヒータレールは両側部にガイド壁が形成され、これらガイド壁の間に、上記基板が載置される平坦な載置面が形成されている。上記載置面は上記ガイド壁よりも高さの低い隔壁と一方のガイド壁によって仕切られ、隔壁に対する載置面とは反対側の領域には、隔壁と他方のガイド壁との間に、不純物除去部が設けられている。
【０００８】
上記のダイボンダーを使用して半導体モジュールを製造する際には、ヒータレールの載置面に基板が載置され、基板に半田が塗布され、半導体チップがコレットにて吸着されて不純物除去部に搬送され、不純物除去部において高温ガスが噴出され、半導体チップから不純物が除去される。その後、半導体チップが基板の半田上に載置され、半田により基板上に半導体チップが接合され、この接合の際に、半導体チップに対してスクラブ動作が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６２−１５９４３８号公報（１９８７年７月１５日公開）
【特許文献２】特開平７−２８３２６５号公報（１９９５年１０月２７日公開）
【特許文献３】特開平９−２１３７２２号公報（１９９７年８月１５日公開）
【特許文献４】特開２００８−１５３３１６号公報（２００８年７月３日公開）
【特許文献５】特開２０１０−４５１６０号公報（２０１０年２月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
基板上に中間部材を介して半導体素子が設けられた半導体モジュールの製造においては、一般に、半導体素子と中間部材との半田による第１の接合工程、および中間部材と基板との半田による第２の接合工程を行うダイボンダーが使用される。このような、２段階の接合工程が可能なダイボンダーを使用する場合には、各接合工程用のダイボンダーを用意する必要がないことから、ダイボンダーの配置スペースを小さくでき、かつ半導体モジュールの製造コストを低減できるという利点がある。
【００１１】
一方、従来のダイボンダーを使用して２段階の接合工程が必要な半導体モジュールを製造する場合には次のような問題点が存在する。
【００１２】
図８（ａ）は、従来のダイボンダーによる半導体素子と中間部材との半田による第１の接合工程を示す説明図である。図８（ｂ）は、従来のダイボンダーによる中間部材と基板との半田による第２の接合工程を示す説明図である。
【００１３】
図８（ａ）に示すように、従来のダイボンダー２０１は加熱装置２０２を備えている。加熱装置２０２は、内部にヒーターを有し、上面が平坦な部材載置面２０２ａとなっている。さらに、部材載置面２０２ａに載置された部材を吸引して部材載置面２０２ａ上に固定するための吸引孔２０２ｂを有する。
【００１４】
半導体モジュールを製造する場合の第１の接合工程では、図８（ａ）に示すように、加熱装置２０２の部材載置面２０２ａの上に中間部材２１１が配置され、中間部材２１１の上に、半田層２１２を介して半導体素子２１３が配置される。
【００１５】
この状態において、加熱装置２０２による加熱が開始されると、加熱装置２０２の発した熱が中間部材２１１を介して半田層２１２に伝達され、半田層２１２が溶融し、半導体素子２１３に対してスクラブ動作が行われる。このスクラブ動作が行われた場合には、半田層２１２から余分な半田がこぼれ、こぼれ半田２２１となって加熱装置２０２の部材載置面２０２ａ上に落下する。
【００１６】
その後、加熱装置２０２による加熱を停止すると、中間部材２１１、半田層２１２および半導体素子２１３の積層体が形成される。
【００１７】
次に、第２の接合工程では、図８（ｂ）に示すように、加熱装置２０２の部材載置面２０２ａの上に中間部材２１１よりもサイズが大きい基板２１４が配置され、その上に、半田層２１５を介して、中間部材２１１、半田層２１２および半導体素子２１３の積層体が配置される。
【００１８】
この状態において、加熱装置２０２による加熱を開始して半田層２１２を溶融させ、上記積層体に対するスクラブ動作を行った後、加熱装置２０２による加熱を停止すると、基板２１４、半田層２１５、中間部材２１１、半田層２１２および半導体素子２１３の積層体、すなわち半導体モジュールが製造される。
【００１９】
ところで、第１の接合工程では、加熱装置２０２の部材載置面２０２ａ上にこぼれ半田２２１が生じており、第２の接合工程において、中間部材２１１よりもサイズが大きい基板２１４をそのまま部材載置面２０２ａ上に載置した場合には、部材載置面２０２ａと基板２１４との間にこぼれ半田２２１が存在することになる。このため、吸引孔２０２ｂからの吸引によって基板２１４を部材載置面２０２ａ上に正確に固定することができない。
【００２０】
また、加熱装置２０２上において、基板２１４が傾斜した状態に配置されるので、基板２１４上に半田層２１５を介して接合される中間部材２１１、半田層２１２および半導体素子２１３の積層体は、基板２１４に対して位置ずれを生じる恐れがある。
【００２１】
さらに、加熱装置２０２の部材載置面２０２ａと基板２１４との間にこぼれ半田２２１が存在するために、加熱装置２０２から基板２１４への熱の伝わり方が一定ではなく、基板２１４の温度分布が安定しない。
【００２２】
したがって、上記従来の構成では、半導体モジュールを高精度に製造することができないという問題点を有している。
【００２３】
このような問題点に対し、特許文献１〜５のダイボンダーは、上述した２段階の接合工程に対応した構成にはなっておらず、上記の問題点を解決することができない。
【００２４】
また、例えば、特許文献４に記載の構成では、搬送シュート上の搬送枠によって囲まれた収納部は、ヒートシンクが配置されたときにヒートシンクとの隙間が極力小さくなるように形成されているので、スクラブ動作によって生じたこぼれ半田２２１はヒートシンク上や搬送枠上に落下する。このため、ヒートシンクおよび搬送枠の上面がこぼれ半田２２１によって汚れるという問題が発生する。
【００２５】
また、特許文献５に記載の構成では、高温ガスを噴出して半導体チップから不純物を除去する不純物除去部を備えているので構造が複雑になること、およびヒータレールは両側部のガイド壁の間に、載置面、隔壁および不純物除去部を備えた構成であるから、基板２１４の配置位置を適切に設定できないことなど、さらなる問題点を有している。
【００２６】
したがって、本発明は、半導体素子と中間部材との半田による第１の接合工程、および中間部材と基板との半田による第２の接合工程を行う構成において、簡単かつ低コストの構成により、半導体モジュールを高精度に製造することができるダイボンダーおよび半導体モジュールの製造方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の半導体モジュールの製造方法は、環状をなす環状凸部を上面に有する加熱装置を使用して、第１の接合工程および第２の接合工程を行い、前記第１の接合工程では、前記加熱装置の上面における前記環状凸部に囲まれた領域である第１の加熱面に、第１の部材を載置して固定し、その上に第１の半田層を介して半導体素子を配置し、前記加熱装置を動作させて前記第１の半田層を溶融させ、かつ前記半導体素子に対してスクラブ動作を行った後、前記加熱装置の動作を停止させて、前記第１の部材に前記第１の半田層により前記半導体素子を接合させて積層体を形成し、前記第２の接合工程では、前記環状凸部の上面である第２の加熱面に、前記環状凸部に囲まれた空間を塞ぐように第２の部材を載置して固定し、その上に第２の半田層を介して前記積層体を配置し、前記加熱装置を動作させて前記第２の半田層を溶融させ、前記加熱装置の動作を停止させて前記第２の部材に前記第２の半田層により前記積層体を接合させることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、ダイボンダーによる半導体モジュールの製造においては、第１の接合工程および第２の接合工程が行われる。第１の接合工程では、第１の部材とその上の半導体素子とをこれら両者間の第１の半田層を溶融させて接合し、積層体が形成される。この第１の接合工程は、加熱装置の上面における第１の加熱面にて行われる。この第１の加熱面は、加熱装置の上面における、環状をなす環状凸部に囲まれた領域に存在する。したがって、第１の接合工程において半導体素子に対するスクラブ動作が行われ、これによってこぼれ半田が生じた場合に、こぼれ半田は、環状凸部に囲まれた領域に落下し、この領域内に保持される。
【００２９】
一方、第２の接合工程では、第２の加熱面に環状凸部で囲まれた空間を塞ぐように第２の部材が載置され、第２の部材と第１の接合工程にて形成された積層体とをこれら両者間の第２の半田層を溶融させて接合する。この第２の接合工程は、環状凸部の上面である第２の加熱面にて行われる。
【００３０】
したがって、第２の接合工程では、第１の接合工程での半導体素子に対するスクラブ動作によって生じたこぼれ半田の影響を受けることがない。すなわち、第２の接合工程では、第２の部材と第２の加熱面との間にこぼれ半田が存在することがなく、第２の部材を第２の加熱面上に確実に固定することができる。
【００３１】
また、第２の部材は環状をなす環状凸部の上面における第２の加熱面によって支持されるので、第２の部材に反りが生じている場合であっても、その反りが第２の加熱面における第２の部材の固定状態に影響し難くなっている。
【００３２】
これにより、加熱装置による第２の部材に対しての加熱を安定に行うことができ、第２の接合工程を良好に行うことができる。また、加熱装置は、簡単かつ低コストの構成となっている。したがって、簡単かつ低コストの構成により、半導体モジュールを高精度に製造することができる。
【００３３】
上記の半導体モジュールの製造方法において、前記加熱装置の上面における前記環状凸部に囲まれた領域には、前記環状凸部よりも高さが低い内側凸部が形成され、前記内側凸部の上面は前記第１の加熱面となっており、前記第１の加熱面は、前記環状凸部の内壁面から離れた位置に存在する構成としてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、第１の接合工程での半導体素子に対するスクラブ動作によって生じたこぼれ半田は、環状凸部と内側凸部との間の領域に収容される。したがって、こぼれ半田を第１の部材および第２の部材から確実に遠ざけることができ、こぼれ半田が第１および第２の接合工程に及ぼす影響をさらに低減することができる。
【００３５】
また、こぼれ半田は環状凸部と内側凸部との間の領域に収容されるので、第１の接合工程を連続して行うことが可能になる。また、加熱装置からのこぼれ半田の除去がさらに容易となる。
【００３６】
上記の半導体モジュールの製造方法において、前記加熱装置の前記内側凸部の側面は、前記内側凸部の上面から下方に向って傾斜している構成としてもよい。
【００３７】
上記の構成によれば、加熱装置の内側凸部の側面は、内側凸部の上面から下方に向って傾斜しているので、第１の接合工程での半導体素子に対するスクラブ動作によって生じたこぼれ半田は、環状凸部と内側凸部との間のさらに限定された領域に収容される。したがって、こぼれ半田を第１の部材および第２の部材からさらに確実に遠ざけることができ、こぼれ半田が第１および第２の接合工程に及ぼす影響をさらに低減することができる。
【００３８】
また、こぼれ半田が収容される領域は、さらに限定された領域となっているので、加熱装置からのこぼれ半田の除去がさらに容易となる。
【００３９】
上記の半導体モジュールの製造方法において、前記加熱装置の前記内側凸部は、環状をなしている構成としてもよい。
【００４０】
上記の構成によれば、加熱装置の内側凸部は、環状をなしているので、第１の部材を第１の加熱面に配置した場合に、第１の部材はその周縁部が内側凸部の第１の加熱面に接触する状態にて支持される。
【００４１】
これにより、第１の部材に反りが生じている場合であっても、第１の部材に反りが生じていない場合と比べて第１の加熱面と第１の部材が接触する面積の差が小さいので、その反りが第１の加熱面における第１の部材の固定状態に影響し難くなっている。したがって、加熱装置による第１の部材に対しての加熱を安定に行うことができ、第１の接合工程を良好に行うことができる。
【００４２】
上記の半導体モジュールの製造方法において、前記加熱装置には、一端部が前記第１の加熱面に開口する吸引孔が形成され、前記吸引孔に吸引装置を接続して吸引を行うことにより、前記第１の接合工程においては前記第１の加熱面に載置された前記第１の部材を前記第１の加熱面に、前記第２の接合工程においては前記第２の加熱面に載置された前記第２の部材を前記第２の加熱面に、それぞれ固定する構成としてもよい。
【００４３】
上記の構成によれば、吸引孔を介しての吸引装置の吸引動作により、第１の接合工程においては第１の加熱面に載置された第１の部材を第１の加熱面に、第２の接合工程においては第２の加熱面に載置された第２の部材を第２の加熱面に、それぞれ適切に固定することができる。
【００４４】
本発明のダイボンダーは、半田層を溶融させる加熱装置を備え、前記加熱装置は、環状をなす環状凸部を上面に有し、前記上面における前記環状凸部に囲まれた領域は、載置された部材を加熱する第１の加熱面となっており、前記環状凸部の上面は、載置された部材を加熱する第２の加熱面となっており、さらに、前記第１の加熱面に載置された前記部材、および前記第２の加熱面に載置された前記の各部材を前記の各加熱面上に固定する固定手段を備えていることを特徴としている。
【００４５】
上記の構成によれば、ダイボンダーにより、例えば、第１の接合工程および第２の接合工程が行って半導体モジュールを製造することができる。
【００４６】
この場合、第１の接合工程では、第１の部材とその上の半導体素子とをこれら両者間の第１の半田層を溶融させて接合し、積層体が形成される。この第１の接合工程は、加熱装置の上面における第１の加熱面にて行われる。この第１の加熱面は、加熱装置の上面における、環状をなす環状凸部に囲まれた領域に存在する。第１の加熱面に載置された第１の部材は固定手段によって第１の加熱面上に固定される。
【００４７】
したがって、第１の接合工程において半導体素子に対するスクラブ動作が行われ、これによってこぼれ半田が生じた場合に、こぼれ半田は、環状凸部に囲まれた領域に落下し、この領域内に保持される。
【００４８】
一方、第２の接合工程では、第２の加熱面に環状凸部で囲まれた空間を塞ぐように第２の部材が載置され、第２の部材と第１の接合工程にて形成された積層体とをこれら両者間の第２の半田層を溶融させて接合する。この第２の接合工程は、環状凸部の上面である第２の加熱面にて行われる。第２の加熱面に載置された第２の部材は固定手段によって第２の加熱面上に固定される。
【００４９】
したがって、第２の接合工程では、第１の接合工程での半導体素子に対するスクラブ動作によって生じたこぼれ半田の影響を受けることがない。すなわち、第２の接合工程では、第２の部材と第２の加熱面との間にこぼれ半田が存在することがなく、第２の部材を第２の加熱面上に確実に固定することができる。
【００５０】
また、第２の部材は環状をなす環状凸部の上面における第２の加熱面によって支持されるので、第２の部材に反りが生じている場合であっても、その反りが第２の加熱面における第２の部材の固定状態に影響し難くなっている。
【００５１】
これにより、加熱装置による第２の部材に対しての加熱を安定に行うことができ、第２の接合工程を良好に行うことができる。また、加熱装置は、簡単かつ低コストの構成となっている。したがって、簡単かつ低コストの構成により、半導体モジュールを高精度に製造することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の構成によれば、簡単かつ低コストの構成により、半導体モジュールを高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態における半導体モジュールとしての半導体レーザモジュールの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるダイボンダーが備える加熱装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２に示したダイボンダーによる第１の接合工程を示す正面図、図３（ｂ）は、図２に示したダイボンダーによる第２の接合工程を示す正面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態におけるダイボンダーが備える加熱装置の構成を示す縦断面図である。
【図５】図４に示した加熱装置の他の構成例を示す縦断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態におけるダイボンダーが備える加熱装置の構成を示す縦断面図である。
【図７】図６に示した加熱装置の他の構成例を示す縦断面図である。
【図８】図８（ａ）は、従来のダイボンダーによる半導体素子と中間部材との半田による第１の接合工程を示す説明図、図８（ｂ）は、従来のダイボンダーによる中間部材と基板との半田による第２の接合工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本実施の形態では、半導体モジュールが半導体レーザモジュールである場合について説明する。
【００５５】
（半導体レーザモジュールの構成）
図１は半導体レーザモジュール１の構成を示す斜視図である。なお、図１においては、半導体レーザモジュール１の内部の構造を明らかにするために、ケース５０の天板と側板の一部とを省略して示している。
【００５６】
半導体レーザモジュール１は、光ファイバ２の末端に装着されるものであり、図１に示すように、基板（第２の部材）１０、サブマウント（第１の部材）２０、ＣｏＳ（Chip on Submount、半導体素子）３０、ファイバマウント４０、２本のリード（電極棒）４１およびケース５０を備えている。リードはケース５０を貫通し、光ファイバ２とは反対の方向にケース５０から引き出されている。
【００５７】
基板１０は、半導体レーザモジュール１の底板となっている。基板１０は、半導体レーザモジュール１の内部（特にＣｏＳ３０）で発生した熱を半導体レーザモジュール１の外部に放熱するためのヒートシンクとして機能する。このため、基板１０は、熱伝導率の高い材料、例えばＣｕ（銅）により形成される。基板１０の寸法の一例を挙げると、長辺が１６．５ｍｍ、短辺が１０．０ｍｍ、厚みが１．０ｍｍである。
【００５８】
基板１０の上面にはサブマウント２０が設けられている。サブマウント２０は、ＣｏＳ３０およびファイバマウント４０を支持する支持体であり、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）にて矩形の板状に形成されている。サブマウント２０の寸法の一例を挙げると、長辺が９．５ｍｍ、短辺が５．０ｍｍ、厚みが１．０ｍｍである。
【００５９】
サブマウント２０の上面には、ＣｏＳ３０とファイバマウント４０とが配置されている。ＣｏＳ３０とファイバマウント４０とは、半導体レーザモジュール１からの光ファイバ２の引き出し方向に並んでおり、ファイバマウント４０は、ＣｏＳ３０から引き出された光ファイバ２を支持している。
【００６０】
ＣｏＳ３０は、レーザマウント３１と半導体レーザチップ３２とが一体化されたものである。レーザマウント３１は、半導体レーザチップ３２を支持する支持体であり、その下面とサブマウント２０の上面との間に広がった半田層（硬質半田、第１の半田層）６２によって、サブマウント２０の上面に接合されている。
【００６１】
レーザマウント３１の上面には、半導体レーザチップ３２が配置されている。半導体レーザチップ３２は、その端面３２ａからレーザ光を発するものであり、例えば主にＧａＡｓ（ガリウム砒素）からなるレーザ光源である。
【００６２】
ファイバマウント４０は、その下面とサブマウント２０の上面との間に広がった半田層（硬質半田）６３によって、サブマウント２０の上面に接合されている。
【００６３】
半導体レーザモジュール１においては、半導体レーザチップ３２を駆動している間、半導体レーザチップ３２から熱が発生する。この熱は、レーザマウント３１、半田層６２、サブマウント２０および半田層６１を介して基板１０に伝導し、基板１０の下面から外部に放熱される。
【００６４】
このため、半導体レーザチップ３２を駆動している間、レーザマウント３１、サブマウント２０、および基板１０の温度が上昇する。そこで、レーザマウント３１とサブマウント２０とを、熱膨張率が同一または略同一の材料にて形成することにより、レーザマウント３１とサブマウント２０との間に発生する応力を抑制している。また、レーザマウント３１を熱膨張率が半導体レーザチップ３２の熱膨張率と略同一の材料にて形成することにより、半導体レーザチップ３２とレーザマウント３１との間に発生する応力も抑制している。
【００６５】
（ダイボンダーの構成）
図２は、本発明の実施の形態におけるダイボンダーが備える加熱装置の構成を示す斜視図である。
【００６６】
図２に示すように、本実施の形態のダイボンダー１０１は、加熱装置１１１を備えている。加熱装置１１１は、上面が平坦面となっている例えば平板形状の装置基部１２１と装置基部１２１の上面から突出している環状凸部１２２とを備えている。
【００６７】
装置基部１２１は、ヒーター（図示せず）を備え、上面における環状凸部１２２に囲まれた領域が中間部材載置面１２１ａとなっている。中間部材載置面１２１ａには、半導体レーザモジュール１の製造時において、半導体レーザモジュール１のサブマウント（中間部材）２０が載置される。したがって、中間部材載置面１２１ａは、半導体レーザモジュール１の製造において、第１の接合工程が行われる第１の加熱面となっている。
【００６８】
また、中間部材載置面１２１ａには、装置基部１２１を貫通する吸引孔１２１ｂが開口されている。吸引孔１２１ｂには吸引装置１５１が接続されている。
【００６９】
環状凸部１２２は、矩形の枠形状を有し、上面が平坦な基板載置面１２２ａとなっている。すなわち、環状凸部１２２は、環状をなして周方向に閉じた形状となっている。基板載置面１２２ａには、半導体レーザモジュール１の製造時において、半導体レーザモジュール１の基板１０が載置される。したがって、基板載置面１２２ａは、第２の接合工程が行われる第２の加熱面となっている。
【００７０】
環状凸部１２２の寸法は、基板載置面１２２ａに半導体レーザモジュール１の基板１０を載置でき、かつ基板１０を吸引孔１２１ｂからの吸引装置１５１の吸引動作によって基板載置面１２２ａ上に固定できるように設定されている。具体的には、環状凸部１２２の縦横の内側の寸法は、基板１０の縦横の寸法よりも小さくなっており、基板載置面１２２ａ上に基板１０を載置した場合に、基板１０によって環状凸部１２２内の領域を密閉できるようになっている。
【００７１】
さらに、環状凸部１２２の寸法は、中間部材載置面１２１ａに半導体レーザモジュール１のサブマウント２０を載置した場合に、サブマウント２０と環状凸部１２２との間に、ＣｏＳ３０に対するスクラブ動作によって生じたこぼれ半田１２３を収容するこぼれ半田収容領域が形成されるように設定されている。
【００７２】
（半導体レーザモジュールの製造方法）
上記の構成において、ダイボンダー１０１による半導体レーザモジュール１の製造方法について説明する。
【００７３】
ダイボンダー１０１による半導体レーザモジュール１の製造においては、まず、第１の加熱面（中間部材載置面１２１ａ）により、サブマウント（中間部材）２０上に半田層６２によりＣｏＳ（半導体素子）３０を接合する第１の接合工程を行う。その後、第２の加熱面（基板載置面１２２ａ）により、基板１０上に半田層６１によりサブマウント２０、半田層６２およびＣｏＳ３０の積層体を接合する第２の接合工程を行う。
【００７４】
図３（ａ）は、ダイボンダー１０１による第１の接合工程を示す正面図、図３（ｂ）は、ダイボンダー１０１による第２の接合工程を示す正面図である。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）では、加熱装置１１１の環状凸部１２２のみを、図２おけるＡ−Ａ線縦断面にて示している。
【００７５】
第１の接合工程では、まず、サブマウント２０を加熱装置１１１の環状凸部１２２内の中間部材載置面１２１ａ（第１の加熱面）の上に載置する。中間部材載置面１２１ａに載置されたサブマウント２０は、吸引装置（図示せず）による吸引孔１２１ｂからの吸引により、中間部材載置面１２１ａ上に固定される。
【００７６】
次に、図３（ａ）に示すように、サブマウント２０の上に半田層６２となる例えば板状に成形された硬質半田を載置し、さらに半田層６２の上にＣｏＳ３０を載置する。
【００７７】
次に、加熱装置１１１による加熱を開始すると、サブマウント２０の温度が上昇し、これに伴って半田層６２の温度が上昇し、半田層６２が溶融する。
【００７８】
この状態にて、ＣｏＳ３０に対してスクラブ動作を行う。このスクラブ動作により、半田層６２から半田がこぼれ落ち、中間部材載置面１２１ａ面上における環状凸部１２２とサブマウント２０との間の領域に、こぼれ半田１２３が生じる。
【００７９】
その後、加熱装置１１１による加熱を停止すると、サブマウント２０、半田層６２およびＣｏＳ３０が自然冷却され、サブマウント２０とＣｏＳ３０のとが半田層６２によって接合される。これにより、サブマウント２０、半田層６２およびＣｏＳ３０の積層体が形成される。
【００８０】
なお、詳細な説明は省略するが、ファイバマウント４０についても同様にしてサブマウント２０に接合される。
【００８１】
第２の接合工程では、まず、基板１０を加熱装置１１１の環状凸部１２２の基板載置面（第２の加熱面）１２２ａの上に載置する。基板載置面１２２ａに載置された基板１０は、吸引装置（図示せず）による吸引孔１２１ｂからの吸引動作により、基板載置面１２２ａ上に固定される。
【００８２】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１０の上に半田層６１となる例えば板状に成形された軟質半田を載置し、さらに半田層６１の上に、第１の接合工程にて形成された、サブマウント２０、半田層６２およびＣｏＳ３０の積層体を載置する。
【００８３】
次に、加熱装置１１１による加熱を開始すると、基板１０の温度が上昇し、これに伴って半田層６１の温度が上昇し、半田層６１が溶融する。
【００８４】
この状態にて、サブマウント２０、半田層６２およびＣｏＳ３０の積層体に対してスクラブ動作を行う。このスクラブ動作により、半田層６１から半田がこぼれ落ち、こぼれ半田１２３となる。このこぼれ半田１２３は、加熱装置１１１の端部上、あるいは加熱装置１１１の外部に落下する。
【００８５】
なお、加熱装置１１１を半田が固着しない材料（例えばセラミック）にて形成しておけば、こぼれ半田１２３は、第２の接合工程後に、加熱装置１１１から容易に除去することができる。
【００８６】
第２の接合工程を経て形成された積層体は、ケース５０に収納され、光ファイバ２を接続する等の処理を経て、図１に示した半導体レーザモジュール１となる。
【００８７】
上記のように、第１の接合工程において生じたこぼれ半田１２３は、中間部材載置面１２１ａ上における環状凸部１２２とサブマウント２０との間の第１のこぼれ半田収容領域に落下する。一方、第２の第１の接合工程は、基板１０を環状凸部１２２の基板載置面（第２の加熱面）１２２ａの上に載置した状態で行われる。したがって、第２の接合工程は、こぼれ半田１２３に邪魔されることなく行うことができる。
【００８８】
すなわち、第２の接合工程では、基板１０の下にこぼれ半田１２３が存在することがなく、吸引孔２０２ｂからの吸引によって基板１０を基板載置面１２２ａ上に確実に固定することができる。
【００８９】
また、基板載置面１２２ａ上において、基板１０を水平に固定できるので、基板１０に対してサブマウント２０、半田層６２およびＣｏＳ３０の積層体の位置ずれを生じる恐れがない。
【００９０】
また、基板１０を基板載置面１２２ａ上に確実に固定できるので、加熱装置１１１から基板１０に対して安定に熱を伝えられ、基板１０の温度分布が安定する。
【００９１】
また、基板１０はその周縁部が枠形状の環状凸部１２２の基板載置面１２２ａに接触する状態にて支持されるので、基板１０に反りが生じている場合であっても（各基板１０の平坦度合いにバラツキがある場合であっても）、基板１０の反り（各基板１０の平坦度合のバラツキ）が基板１０の固定状態に影響し難くなっている。したがって、基板１０を安定に加熱することができ、第２の接合工程を良好に行うことができる。
【００９２】
しかも、加熱装置１１１は、環状凸部１２２の内側の中間部材載置面１２１ａを第１の接合工程が行われる第１の加熱面とし、環状凸部１２２の上面の基板載置面１２２ａを第２の接合工程が行われる第２の加熱面とした構成であるから、簡単かつ低コストの構成となっている。
【００９３】
なお、基板１０は、環状凸部１２２の基板載置面１２２ａに当接する部分を例えばプレス加工によって平坦にしておけば、第２の接合工程をさらに良好に行うことができる。
【００９４】
上記のような利点を有することにより、ダイボンダー１０１は、簡単かつ低コストの構成により、半導体モジュールを高精度に製造することができる。
【００９５】
なお、本実施の形態においては、吸引孔１２１ｂおよび吸引装置１５１により、
中間部材載置面（第１の加熱面）１２１ａ上にサブマウント（中間部部材、第１の部材）２０を固定し、基板載置面（第２の加熱面）１２２ａ上に基板（第２の部材）１０を固定する固定手段が構成されている。しかしながら、固定手段は、吸引孔１２１ｂおよび吸引装置１５１に限定されず、その他、中間部材載置面１２１ａおよび基板載置面１２２ａに形成された、それぞれサブマウント２０および基板１０を固定する窪みや突起であってもよい。
【００９６】
また、上記固定手段が吸引孔１２１ｂおよび吸引装置１５１からなる場合に、環状凸部１２２は、上記のように、環状をなして周方向に閉じた形状であるのが好ましい。しかしながら、環状凸部１２２は、周方向に完全に閉じていない形状であっても、吸引装置１５１がサブマウント２０および基板１０を固定するのに十分な吸引力を備えていれば、完全に閉じた形状には限定されない。
【００９７】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
図４は、本発明の他の実施の形態におけるダイボンダーが備える加熱装置の構成を示す縦断面である。なお、図４および後述する図５では、環状凸部１２２および内側凸部１３２のみを縦断面にて示している。
【００９８】
図４に示すように、本実施の形態のダイボンダー１０１は、前記加熱装置１１１に代えて加熱装置１３１を備えている。
【００９９】
加熱装置１３１は、装置基部１２１の上面における環状凸部１２２に囲まれた領域に、内側凸部１３２が形成されている。内側凸部１３２は、環状凸部１２２よりも高さが低い四角柱形状となっており、上面に平坦な中間部材載置面(第１の加熱面）１３２ａを有している。したがって、中間部材載置面(第１の加熱面）１３２ａは、環状凸部１２２の内壁面から離れた位置に存在する。中間部材載置面１３２ａの形状は、その上に載置されるサブマウント２０の下面と略合同な形状となっている。
【０１００】
中間部材載置面１３２ａには、半導体レーザモジュール１の製造時において、半導体レーザモジュール１の中間部材としてのサブマウント（第１の部材）２０が載置される。したがって、中間部材載置面１３２ａは、第１の接合工程が行われる第１の加熱面となっている。
【０１０１】
また、中間部材載置面１３２ａに配置されたサブマウント２０を吸引により中間部材載置面１３２ａ上に固定するために、吸引孔１２１ｂは中間部材載置面１３２ａ面まで延びている。また、装置基部１２１の上面における環状凸部１２２と内側凸部１３２との間の領域は、こぼれ半田１２３を収容するこぼれ半田収容領域となっている。加熱装置１３１における他の構成は、加熱装置１１１と同様である。
【０１０２】
上記の構成によれば、加熱装置１３１は内側凸部１３２を備え、内側凸部１３２の上面が中間部材載置面（第１の加熱面）１３２ａとなっており、第１の接合工程において生じたこぼれ半田１２３は、装置基部１２１の上面における環状凸部１２２と内側凸部１３２との間のこぼれ半田収容領域に収容される。したがって、こぼれ半田１２３を基板１０およびサブマウント２０から確実に遠ざけることができ、こぼれ半田１２３が第１および第２の接合工程に及ぼす影響をさらに低減することができる。
【０１０３】
また、こぼれ半田１２３は上記の半田収容領域に収容されるので、第１の接合工程を連続して行うことが可能になる。また、加熱装置１３１からのこぼれ半田１２３の除去がさらに容易となる。
【０１０４】
また、中間部材載置面１３２ａは前述の加熱装置１１１における中間部材載置面１２１ａと比較して、サブマウント２０の下面に対応した面積に設定することができる。これにより、中間部材載置面１３２ａの平坦化が容易となり、中間部材載置面１３２ａにサブマウント２０を載置した場合の中間部材載置面１３２ａとサブマウント２０との密着性が向上し、第１の接合工程をさらに良好に行うことができる。その他の機能については、前述した加熱装置１１１と同様である。
【０１０５】
なお、加熱装置１３１は、図５に示すように、内側凸部１３２が、環状凸部１２２と同様、矩形の枠形状に形成されている構成であってもよい。すなわち、内側凸部１３２は、環状をなして周方向に閉じた形状に形成されていてもよい。図５は、図４に示した加熱装置１３１の他の構成例を示す正面図である。
【０１０６】
図５に示した加熱装置１３１の構成によれば、サブマウント２０は、その周縁部が枠形状の内側凸部１３２の中間部材載置面１３２ａに接触する状態にて支持されるので、サブマウント２０に反りが生じている場合であっても（各基板サブマウント２０の平坦度合いにバラツキがある場合であっても）、サブマウント２０の反り（各基板１０の平坦度合のバラツキ）がサブマウント２０の固定状態に影響し難い。したがって、サブマウント２０を安定に加熱して、第１の接合工程を良好に行うことができる。
【０１０７】
なお、固定手段が吸引孔１２１ｂおよび吸引装置１５１からなる場合に、内側凸部１３２は、上記のように、環状をなして周方向に閉じた形状であるのが好ましい。しかしながら、内側凸部１３２は、環状凸部１２２の場合と同様の理由により、完全に閉じた形状でなくてもよい。この点は、下記の実施の形態においても同様である。
【０１０８】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
図６は、本発明のさらに他の実施の形態におけるダイボンダーが備える加熱装置の構成を示す縦断面図である。なお、図６および後述する図７では、環状凸部１２２および内側凸部１４２のみを縦断面にて示している。
【０１０９】
図６に示すように、本実施の形態のダイボンダー１０１は、前記加熱装置１１１に代えて加熱装置１４１を備えている。
【０１１０】
加熱装置１４１は、装置基部１２１の上面における環状凸部１２２に囲まれた領域に、内側凸部１４２が形成されている。内側凸部１４２は、環状凸部１２２よりも高さが低い四角錐形状となっており、上面に平坦な中間部材載置面(第１の加熱面）１４２ａを有している。したがって、内側凸部１４２の側面は、内側凸部１４２の上面から下方に向って広がるように傾斜した傾斜面となっている。また、中間部材載置面(第１の加熱面）１４２ａは、環状凸部１２２の内壁面から離れた位置に存在する。中間部材載置面１４２ａの形状は、その上に載置されるサブマウント２０の下面と略合同な形状となっている。
【０１１１】
中間部材載置面１４２ａには、半導体レーザモジュール１の製造時において、半導体レーザモジュール１のサブマウント（中間部材）２０が載置される。したがって、中間部材載置面１４２ａは、第１の接合工程が行われる第１の加熱面となっている。
【０１１２】
また、中間部材載置面１４２ａに配置されたサブマウント２０を吸引により中間部材載置面１４２ａ上に固定するために、吸引孔１２１ｂは中間部材載置面１４２ａ面まで延びている。また、装置基部１２１の上面における環状凸部１２２と内側凸部１４２との間の領域は、こぼれ半田１２３を収容するこぼれ半田収容領域となっている。加熱装置１４１における他の構成は、加熱装置１１１と同様である。
【０１１３】
上記の構成によれば、加熱装置１３１を備えた構成の場合と同様、第１の接合工程において生じたこぼれ半田１２３は、装置基部１２１の上面における環状凸部１２２と内側凸部１４２との間のこぼれ半田収容領域に収容される。この場合、こぼれ半田収容領域は、内側凸部１４２が四角錐台形状を有していることから、図４に示した加熱装置１３１の場合よりもさらに限定された領域となっている。したがって、こぼれ半田１２３を基板１０およびサブマウント２０からさらに確実に遠ざけることができ、こぼれ半田１２３が第１および第２の接合工程に及ぼす影響をさらに低減することができる。
【０１１４】
また、第１の接合工程を連続して行うことが可能である。また、こぼれ半田収容領域は、さらに限定された領域となっているので、加熱装置１４１からのこぼれ半田１２３の除去がさらに容易となる。
【０１１５】
また、中間部材載置面１４２ａにサブマウント２０を載置した場合の中間部材載置面１４２ａとサブマウント２０との密着性が向上し、第１の接合工程をさらに良好に行うことができる点については、加熱装置１３１を備えた構成の場合と同様である。その他の機能については、前述した加熱装置１１１と同様である。
【０１１６】
なお、加熱装置１４１は、図７に示すように、内側凸部１４２の内部が空洞となり、中間部材載置面１４２ａが矩形の枠形状となっている構成であってもよい。すなわち、内側凸部１４２は、環状をなして周方向に閉じた形状に形成されていてもよい。図７は、図６に示した加熱装置１４１の他の構成例を示す正面図である。
【０１１７】
図７に示した加熱装置１４１の構成によれば、サブマウント２０は、その周縁部が枠形状の中間部材載置面１４２ａに接触する状態にて支持されるので、サブマウント２０に反りが生じている場合であっても（各基板サブマウント２０の平坦度合いにバラツキがある場合であっても）、サブマウント２０の反り（各基板１０の平坦度合のバラツキ）がサブマウント２０の固定状態に影響し難い。したがって、図５に示した構成の場合と同様、サブマウント２０を安定に加熱して、第１の接合工程を良好に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、光ファイバに接続されるレーザモジュールに利用することができる。特に、半導体レーザが搭載されたレーザモジュール（半導体レーザモジュール）に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１    半導体レーザモジュール
１０    基板（第２の部材）
２０    サブマウント（第１の部材）
３０    ＣｏＳ(半導体素子）
３１    レーザマウント
３２    半導体レーザチップ
６１    半田層（第２の半田層）
６２    半田層（第１の半田層）
１０１    ダイボンダー
１１１    加熱装置
１２１    ステージ基部
１２１ａ  中間部材載置面（第１の加熱面）
１２１ｂ  吸引孔（固定手段）
１２２    環状凸部
１２２ａ  基板載置面（第２の加熱面）
１２３    こぼれ半田
１３１    加熱装置
１３２    内側凸部
１３２ａ  中間部材載置面（第１の加熱面）
１４１    加熱装置
１４２    内側凸部
１４２ａ  中間部材載置面（第１の加熱面）
１５１    吸引装置
【図１】
2014036211.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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