JP2004335592A - 超音波接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波ホーンのＺ軸制御精度を向上させる共に、接合性を向上させ、かつ接合作業時間を短縮してチップ部品等の電子部品の低コスト化を図った超音波接合装置を提供すること。
【解決手段】チップ部品１４に所定の加圧力と超音波振動を付与する超音波ホーン１２と、この超音波ホーン１２を下端部に装着したＺステージ１９と、このＺステージ１９を進退自在に位置決めするＺスライド１１とを備え、このＺスライド１１にモータ１６を装着し、このモータ１６の回転をボールねじ機構１８によってＺステージ１９を直線運動に変換すると共に、Ｚステージ１９と超音波ホーン１２間にピエゾ素子Ｐと圧力検出器３４を配設し、この圧力検出器３４の検出信号に基き、ピエゾ素子Ｐを伸縮させて超音波ホーン１２を微動送りした。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横振動方式の超音波ホーンを使用し、例えば、集積回路のベアチップのバンプを直接プリント基板のランド部に超音波で接合する超音波接合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコネクター端子は、樹脂製等の基板に接続されたリード線と半田接合やスポット溶接、あるいは超音波接合によって接合されていた。近年、接着剤等の別部材を必要とせず、また加工処理時間も０．５秒程度という極短時間で済む超音波振動を利用した接合方法が採用されている。
【０００３】
図９は従来の超音波接合装置を示す構成図である。この超音波接合装置において、超音波ホーン５０および超音波発生器５１を保持している固定ブロック５２は、回転角調整ブロック５３に固定されている。この回転角調整ブロック５３は軸受ブロック５４に垂直向きに軸受されたモータ軸５５の下端部に設けられ、モータ軸５５の上端部はステッピングモータ等の回転角調整用モータ５６の出力軸と連結している。
【０００４】
軸受ブロック５４は垂直なガイドレール５７に沿って上下移動する可動枠５８に支持され、可動枠５８より上方部分のガイドレール５７に加圧ブロック５９が支持されている。この加圧ブロック５９と一体になったブロック６０に圧力調整用モータ６１の出力軸となるねじ軸６２がねじ結合されている。
【０００５】
また、可動枠５８と加圧ブロック５９との間には圧力検出器（ロードセル）６３が配置されている。この圧力検出器６３により検出された出力信号は、パソコン６４から指令データが入力されている荷重制御ユニット６５にて読み込まれて荷重制御され、ここから指令データに基づいた荷重信号として圧力調整用モータ６１を駆動し、圧力検出器６３への加圧力を調整する、所謂クローズドフィードバック制御が行なわれている。
【０００６】
すなわち、Ｘ−Ｙ移動テーブル６６上に位置決め載置された回路基板６７に対し、超音波ホーン５０に吸着された状態でチップ部品６８が押し付けられて振動される圧力値は、圧力調整用モータ６１と圧力検出器６３と荷重制御ユニット６５とのクローズドフィードバック制御により一定にできるようになっている。
【０００７】
従来、こうした精密な位置決めを行うため、Ｚ軸の制御システムとして、ステッピングモータ等の圧力調整用モータ６１とねじ軸６２を使用し、圧力調整用モータ６１の回転をねじ軸６２で直線方向に変換すると共に、この動きをガイドレール５７と可動枠５８からなる転がり軸受方式の直動案内機構で案内支持していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１９０５００号公報（第３、４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チップ部品６８のバンプ６８ａには、通常図１０に示すような数１０μｍ程度の突出片６８ｂが残存しているため、超音波ホーン５０で横振動を付与して所定の加圧力をかけると、図１１のタイムチャートに示すように、発振を開始し加圧していく一次加圧力（Ｆ１）時点でこの突出片６８ｂが挫屈して瞬間的に加圧力Ｆが低下する、所謂トリガーロストを誘発することが判っている。例えば金等からなるバンプ６８ａでは、延性が極めて高いため、さらにこのバンプ６８ａの溶融時にトリガーロストが生じ易い。したがって、このトリガーロストに対応して加圧力Ｆを制御し、所望の二次加圧力（Ｆ２）まで加圧しようとすると必然的に発振時間（ｔ２−ｔ１）が長くなってしまい、また、接合性も極端に悪くなってしまう。
【００１０】
ここで、従来のＺ軸の制御システムでは、転がり軸受方式の直動案内機構を採用しているため摩擦係数が大きく、こうした高速で微小な動きに追従できない。また、ねじ軸６２をステッピングモータ等の圧力調整用モータ６１で駆動制御する方式では、こうした微動制御自体に限界があり、例えバンプ６８ａの突出片６８ｂを予め追加工して小さく設定したとしてもこのトリガーロストを防止することは難しく、接合に要する作業時間が必然的に長くなるという問題を内在していた。これに加え、近年、この超音波ホーン５０のＺ軸方向の位置決め精度をさらに向上させると共に、加圧力Ｆを小さくしてその精度を向上させ、接合強度を低下させることなくチップ部品６８の装着精度を高めると共に、さらにはその接合作業時間を短縮してチップ部品の低コスト化を図る要求が厳しくなってきている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、超音波ホーンのＺ軸制御精度を向上させる共に、接合作業時間を短縮してチップ部品等の電子部品の低コスト化を図った超音波接合装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、横振動方式の超音波ホーンを利用して電子部品のバンプを回路基板側のランド部に対して水平方向に超音波振動を付与することで溶融接合し実装する超音波接合装置において、前記チップ部品に所定の加圧力と超音波振動を付与する超音波ホーンと、この超音波ホーンを下端部に装着したＺステージと、このＺステージを進退自在に位置決めするＺスライドとを備え、このＺスライドにモータを装着し、このモータの駆動によって前記Ｚステージを直線運動させると共に、前記Ｚステージと前記超音波ホーン間にピエゾ素子と圧力検出器を配設し、この圧力検出器の検出信号に基き、前記ピエゾ素子を伸縮させて前記超音波ホーンを微動送りした構成を採用した。
【００１３】
このように、Ｚステージの粗動は、例えばモータの回転をＺ軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構で行ない、微動はピエゾ素子で行なうようにしたので、ピエゾ素子が持つ高速応答性と微小変位制御性を最大に発揮し、接合作業時におけるトリガーロストを可及的に抑制することができる。さらに、接合性を向上させると共に接合作業時間を格段に短縮することができ、チップ部品等の電子部品の低コスト化を達成することができる。また、従来の超音波接合装置を一部改造するだけで、接合作業性に大きく影響していたトリガーロストを抑制できるのでその効果は大きい。
【００１４】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記圧力検出器にピエゾ素子を固着すれば、ユニット化ができ、超音波接合装置の組立作業性が向上する。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記圧力検出器の圧力電圧と指定加圧電圧とが等しくなるように、前記ピエゾ素子の伸縮をピエゾコントローラでクローズドフィードバック制御するようにしたので、モータと圧力検出器とピエゾコントローラにより、超音波ホーンでチップ部品が加圧されて振動される圧力値を精度良く一定にできる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記Ｚステージを、静圧軸受を介してガイドバーで案内支持したので、摩擦係数が極めて小さく、スティックスリップを可及的に抑制することができる。したがって、超音波ホーンのＺ軸制御精度が格段に向上し、チップ部品の装着精度を向上させることができると共に、加圧力を小さくできその精度も向上させることができる。これにより、従来に比べ接合強度が向上し、接合における不良率を格段に抑制することができる。さらに、潤滑油が不要で使用環境をクリーンに維持できる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、前記Ｚステージをばねで前記Ｚスライドに吊下げたので、超音波ホーンを搭載したＺステージの自重はキャンセルされる。したがって、ボールねじのナットには実質的にＺステージ等の自重による軸方向荷重がかからず、ボールねじの直線運動をスムーズに行うことができ、位置決め精度を格段に向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る超音波接合装置の実施形態を示す概略図である。本実施形態では、プリント基板１５にベアチップ（半導体チップ）１４を実装するフリップチップボンダーを例として説明する。このフリップチップボンダー１は、基台上に配設されたＹ１スライド２、このＹ１スライド２に載置されたＸ１スライド３、このＸ１スライド３に設けられた基板ステージ４、Ｙ２スライド５とＸ２スライド６とで支持されたベアチップ用カメラ７、Ｙ３スライド８で支持されたボンディングコレット９、Ｘ３スライド１０、Ｚスライド１１で支持された超音波ホーン１２、ベアチップ位置決めステージ１３、および図示しないトレーステージと制御用コンピュータを備えている。トレーステージは上下動自在に配設され、ベアチップ１４がその電極形成面を上に向けて多数収容されている。
【００１９】
Ｙ１スライド２、Ｘ１スライド３は、２つのＡＣサーボモータの回転をボールねじ機構（図示せず）で直線方向に変換し、水平面内で直交する２方向に移動可能である。Ｘ１スライド３上には基板ステージ４が設けられ、図示しない移載手段によりプリント基板１５が１枚ずつ移載される。移載されたプリント基板１５は、基板ステージ４上で反りや歪みが矯正され、図示しないヒータにて予加熱される。
【００２０】
ベアチップ用カメラ７は、例えばＣＣＤカメラ等の上下２視野小型カメラからなり、基板ステージ４の上方で進退自在に配設されている。ベアチップ１４をプリント基板１５の手前でベアチップ位置決めステージ１３に表裏を反転させて降ろし、Ｙ３スライド８とＸ３スライド１０で位置決めした後に、Ｙ３スライド８に設けられたボンディングコレット９でベアチップ１４を保持してプリント基板１５上に載置する。このボンディングコレット９は、ベアチップ１４をエアで吸着保持する吸着ノズル９ａを有し、ベアチップ１４の形状やサイズに応じて適宜交換自在となっている。Ｙ２スライド５、Ｘ２スライド６、Ｙ３スライド８、Ｘ３スライド１０は、それぞれ２つのＡＣサーボモータの回転をボールねじ機構（図示せず）で直線方向に変換し、水平面内で直交する２方向に移動可能である。
【００２１】
基板ステージ４上に位置決めされたプリント基板１５と、このプリント基板１５に位置決めされたベアチップ１４の上方に超音波ホーン１２がＺスライド１１に支持されて下降し、所定の位置で停止する。この超音波ホーン１２の先端部に、その回転中心と同軸芯になるようにバキューム孔（図示せず）を形成し、ベアチップ１４を吸着保持する。ここで、キーボード、ＣＲＴを備えた制御用コンピュータは、このＣＲＴの表示画面を見ながらキーボードから入力されるベアチップ１４の種類等の情報パラメータと、その制御用コンピュータに内蔵されたプログラムにしたがって、フリップチップボンダー１の各部の動作を制御する。また、ベアチップ用カメラ７の撮影画像を画像処理し、その結果からボンディングコレット９で移送中のベアチップ１４とプリント基板１５との相対位置を確認する。
【００２２】
図２は、本発明に係るフリップチップボンダー１におけるＺスライドの実施形態を示す正面図、図３はその側面図、図４は図２の平面図である。このＺスライド１１は、ＡＣサーボモータ１６と、このモータ１６のモータ軸１６ａにカップリング１７を介して連結されたボールねじ軸１８ａと、このボールねじ軸１８ａに外嵌されたナット１８ｂと、ナット１８ｂを固着するＺステージ１９とを備えている。ここではこのＺステージ１９は想像線で示している。ボールねじ軸１８ａの外周面およびナット１８ｂの内周面には螺旋状のねじ溝（図示せず）が形成され、これらねじ溝で形成されるボール転走路に多数のボール（図示せず）を転動自在に収容した、所謂ボールねじ１８を構成している。このボールねじ１８によってモータ１６の回転をＺ軸方向の直線運動に変換している。
【００２３】
ボールねじ軸１８ａは、ハウジング２０に対して転がり軸受２１を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。一方、ナット１８ｂは、Ｚステージ１９に固着され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に配設されている。なお、２２、２３は、ボールねじ１８のストロークを規制するため、ボールねじ軸１８ａの端部に固着されたセットカラーである。
【００２４】
Ｚステージ１９は後述する静圧軸受２４を介して一対のガイドバー２５に対して軸方向移動自在に支持されている。このＺステージ１９の下端部には、調整ユニット２６が配設されている。この調整ユニット２６は、ベアチップ１４の向きを矯正するモータ２７と、この向き矯正用のモータ２７に、位置検出部（エンコーダ）２８を介して連結された平行調整部２９、およびこの平行調整部２９に脱着可能に超音波ホーン１２が装着されている。平行調整部２９は、Ｚステージ１９に固着されたブラケット３０に対して、転がり軸受３１を介して回転自在に支承されている。
【００２５】
また、このＺステージ１９を含め、調整ユニット２６および超音波ホーン１２が、一対のコイルばね３２でもって固定部に吊下げられている。したがって、これらの自重はキャンセルされ、前述したボールねじ１８のナット１８ｂには実質的にＺステージ１９等の自重による軸方向荷重がかからず、ボールねじ１８の直線運動をスムーズに行うことができる。Ｚステージ１９の上端部にはドグ３３が突設され、このドグ３３に対峙して圧力検出器（ロードセル）３４が配設されている。この圧力検出器３４によって、超音波ホーン１２の加圧力を検出することができる。３５は調整ねじで、一対のコイルばね３２の一端を係止し、Ｚステージ１９等の自重をキャンセルさせるための初期調整用、すなわち初期に圧力検出器３４で検出される加圧力をゼロにするための高さ調整用として使用される。
【００２６】
本実施形態では、加圧力検出用の圧力検出器３４にピエゾアクチュエータとしてのピエゾ素子Ｐが固着されている。このピエゾ素子Ｐは、圧力検出器３４と同様、Ｚステージ１９と超音波ホーン１２間に配設すれば良く、特にその配設される部位には限定されないが、圧力検出器３４に一体に固着することでユニット化ができ、装置の組立作業性が向上する。
【００２７】
ここで、ピエゾ素子Ｐが持つ高速応答性と微小変位制御性を応用し、超音波ホーン１２を直動させ、バンプ潰れによるトリガーロストを可及的に抑制している。すなわち、粗動は前述したモータ１６の回転をＺ軸方向の直線運動に変換するボールねじ１８で行ない、微動はこのピエゾ素子Ｐで行なっている。本実施形態では、ピエゾ素子Ｐの最大ストロークは５０μｍ、分解能は０．１μｍ、最大荷重は１０Ｎのものを使用したが、これに限らず、ベアチップ１４の仕様によって適宜所望のピエゾ素子を選択することができる。
【００２８】
なお、Ｚステージ１９の粗動は、モータ１６の回転をＺ軸方向の直線運動に変換するボールねじ１８を例示したが、これに限らず、例えばエアシリンダー等、他の駆動機構であっても良い。また、比較的微動制御が可能なリニアモータを採用し、Ｚステージ１９の粗動と微動とをこのリニアモータにより荷重制御することも可能である。
【００２９】
図５は超音波ホーン１２の荷重制御方法を示した模式図である。圧力検出器３４により検出された出力信号は図示しない制御部で荷重制御され、この制御部からの指令値と出力信号との偏差をゼロにするようピエゾ素子Ｐを動かして制御する。すなわち、圧力検出器３４の圧力電圧と指定加圧電圧とが等しくなるように、ピエゾ素子Ｐの伸縮をピエゾコントローラＰＣで制御する、所謂クローズドフィードバック制御を行なう。これにより、モータ１６と圧力検出器３４とピエゾコントローラＰＣにより、超音波ホーン１２でベアチップ１４が加圧されて振動される圧力値を精度良く一定にできる。
【００３０】
図６は静圧軸受２４の実施形態を示す断面斜視図である。この静圧軸受２４は、多孔質燒結合金からなる軸受部３６と、この軸受部３６に外嵌されたバックメタル３７とから構成されている。このバックメタル３７の内周面には、環状の吸気溝３７ａが形成され、この吸気溝３７ａを連通する吸気室３７ｂを通して吸気口３７ｃに開口している。吸気口３７ｃは図示しない吸気管を介してエア供給源に連通している。
【００３１】
軸受部３６は、銅系の燒結金属と黒鉛等の固体潤滑材およびこれらを結合させるバインダーからなり、所定の圧力で金型内で成形し、その後熱処理されている。粉体の粒子サイズや成形圧力によって所望のサイズの気孔を形成することができ、さらに軸受面となる内周面を適宜目つぶし加工により所望の多孔質絞りを形成して高剛性な軸受を構成することができる。この多孔質燒結合金からなる軸受部３６は、摩擦係数が極めて小さく、スティックスリップを可及的に抑制することができる。また、潤滑油が不要で、使用環境をクリーンに維持できると共に、メンテナンスフリーが実現できる特徴を有している。
【００３２】
この多孔質燒結合金からなる静圧軸受２４は、ハウジングに焼きばめで固着されている。ハウジングおよびガイドバー２５はＳＵＳ３０４等の耐食性のある鋼からなり、ガイドバー２５には必要に応じて硬質クロムメッキ等を施して表面の耐摩耗性を向上させるのが良い。また、供給エアはドライエアを使用し、１μｍ以下のフィルターを通して０．５ＭＰａ程度の静圧を維持している。
【００３３】
静圧軸受２４とガイドバー２５とのラジアルすきまは、５〜１５μｍの範囲に規制し、流量を調整することにより、適宜所望の軸受剛性と負荷容量を設定することができる。通常軸受剛性は軸受のラジアルすきまに反比例するため、可能な限り小さく設定することで高精度なスライダーが得られるが、一対のガイドバー２５の平行度や直角度および真円度を考慮し、本実施形態では７〜１２μｍに設定している。
【００３４】
本実施形態では、静圧軸受の中で最も負荷容量を高くできる多孔質燒結合金からなる静圧軸受２４を例示したが、これに限らず、オリフィス絞りや表面絞り、あるいは自成絞り形式の静圧軸受であっても良い。また、ここではガイドバー２５は断面円形のバー材を使用したが、断面矩形の角材を使用しても良い。本出願人が実施した試験では、多孔質の燒結合金からなる静圧軸受２４をＺスライド１１の案内機構として使用すると、超音波ヘッド１２のＺ軸制御精度が格段に向上し、１．０〜１．２μｍの分解能が得られ、またベアチップ１４の装着精度±５μｍ以下を達成することができた。また、加圧力を５〜１００Ｎの範囲で、±０．５Ｎ以下の加圧精度を達成することができた。したがって、従来に比べ接合強度が向上し、シェア強度は単位バンプ当たり０．５Ｎ以上を達成することができ、接合における不良率を抑制することができた。さらに、静圧軸受２４による軸受部３６の摺動抵抗の減少と相俟って、ピエゾ素子Ｐによる高速応答性によりトリガーロストを抑制し、超音波振動による接合作業時間を格段に短縮することができた。
【００３５】
超音波ホーン１２は、図３に示すように、調整ユニット２６の下端部に取付けられる装着部３８と、この装着部３８に所定角度傾斜させて固定されているホーン軸３９、およびホーン軸３９の先端に配設された加圧ヘッド４０とを備えている。また、図４に示すように、一対のガイドバー２５の軸心を結んだ線上に、超音波ホーン１２における加圧ヘッド４０の加圧点ａが一致するように設定されている。これにより、Ｚステージ１９の位置決め精度と、超音波ホーン１２の加圧力の精度を向上させることができる。
【００３６】
次に、超音波接合のメカニズムを図７に示した模式図を用いて説明する。基板ステージ４上に載置されたプリント基板１５にベアチップ１４の電極面を形成した面を接触させ、これに加圧ヘッド４０を所定の加圧力で押し当て、超音波振動を付与する訳であるが、加圧ヘッド４０とベアチップ１４間の摩擦係数をμ１、ベアチップ１４とプリント基板１５間の摩擦係数をμ２、そしてプリント基板１５と基板ステージ４間の摩擦係数をμ３とした場合、μ１とμ３がμ２よりも大きくなるよう（μ１＞＞μ２、μ３＞＞μ２）、すなわち、超音波ホーン１２が発生する横振動に対して、ベアチップ１４とプリント基板１５間でのみ摺動が繰返され、ベアチップ１４がスリップなく完全に追従して振動するように設定するのが好ましい。この状態で図８に示すように、加圧ヘッド４０に横方向の超音波振動が付与されると、接触界面４１近傍の原子が拡散し、両者を接合することができる。
【００３７】
なお、前述した実施形態では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製樹脂フィルムに金箔の端子、リード線を用いたが、それ以外にも有機系膜としてＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）等の樹脂基板、あるいはセラミックス基板を用いても良い。また、端子、リード線として金以外にも銅やアルミ箔を適用することもできる。
【００３８】
また、本実施形態では、フリップチップボンダーについて詳述したが、本発明に係る超音波接合装置はこれに限らず、例えばギャングボンダーやその他端子接合等半導体部品一般の接合装置に適用できることは言うまでもない。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る超音波接合装置は、横振動方式の超音波ホーンを利用して電子部品のバンプを回路基板側のランド部に対して水平方向に超音波振動を付与することで溶融接合し実装する超音波接合装置において、前記チップ部品に所定の加圧力と超音波振動を付与する超音波ホーンと、この超音波ホーンを下端部に装着したＺステージと、このＺステージを進退自在に位置決めするＺスライドとを備え、このＺスライドにモータを装着し、このモータの駆動によって前記Ｚステージを直線運動させると共に、前記Ｚステージと前記超音波ホーン間にピエゾ素子と圧力検出器を配設し、この圧力検出器の検出信号に基き、前記ピエゾ素子を伸縮させて前記超音波ホーンを微動送りするようにしたので、ピエゾ素子が持つ高速応答性と微小変位制御性を最大に発揮し、接合作業時におけるトリガーロストを可及的に抑制することができる。さらに、接合性を向上させると共に接合作業時間を格段に短縮することができ、チップ部品等の電子部品の低コスト化を達成することができる。また、従来の超音波接合装置を一部改造するだけで、接合作業性に大きく影響していたトリガーロストを抑制できるのでその効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波接合装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に係るＺスライドの実施形態を示す正面図である。
【図３】同上側面図である。
【図４】同上、図２の平面図である。
【図５】本発明に係るピエゾ素子による超音波ホーンの荷重制御方法を示した模式図である。
【図６】本発明に係る静圧軸受を示す断面斜視図である。
【図７】本発明に係る超音波接合のメカニズムを示す模式図である。
【図８】同上
【図９】従来の超音波接合装置を示す構成図である。
【図１０】チップ部品におけるバンプ部の模式図である。
【図１１】従来の超音波接合装置における接合作業のタイムチャートである。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・・・・・フリップチップボンダー
２・・・・・・・・・・・・・・・Ｙ１スライド
３・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ１スライド
４・・・・・・・・・・・・・・・基板ステージ
５・・・・・・・・・・・・・・・Ｙ２スライド
６・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ２スライド
７・・・・・・・・・・・・・・・カメラ
８・・・・・・・・・・・・・・・Ｙ３スライド
９・・・・・・・・・・・・・・・ボンディングコレット
９ａ・・・・・・・・・・・・・・吸着ノズル
１０・・・・・・・・・・・・・・Ｘ３スライド
１１・・・・・・・・・・・・・・Ｚスライド
１２・・・・・・・・・・・・・・超音波ホーン
１３・・・・・・・・・・・・・・ベアチップ位置決めステージ
１４・・・・・・・・・・・・・・ベアチップ
１５・・・・・・・・・・・・・・プリント基板
１６、２７・・・・・・・・・・・モータ
１６ａ・・・・・・・・・・・・・モータ軸
１７・・・・・・・・・・・・・・カップリング
１８・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ
１８ａ・・・・・・・・・・・・・ボールねじ軸
１８ｂ・・・・・・・・・・・・・ナット
１９・・・・・・・・・・・・・・Ｚステージ
２０・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
２１、３１・・・・・・・・・・・転がり軸受
２２、２３・・・・・・・・・・・セットカラー
２４・・・・・・・・・・・・・・静圧軸受
２５・・・・・・・・・・・・・・ガイドバー
２６・・・・・・・・・・・・・・調整ユニット
２８・・・・・・・・・・・・・・位置検出部
２９・・・・・・・・・・・・・・平行調整部
３０・・・・・・・・・・・・・・ブラケット
３２・・・・・・・・・・・・・・コイルばね
３３・・・・・・・・・・・・・・ドグ
３４・・・・・・・・・・・・・・圧力検出器
３５・・・・・・・・・・・・・・調整ねじ
３６・・・・・・・・・・・・・・軸受部
３７・・・・・・・・・・・・・・バックアップメタル
３７ａ・・・・・・・・・・・・・吸気溝
３７ｂ・・・・・・・・・・・・・吸気室
３７ｃ・・・・・・・・・・・・・吸気口
３８・・・・・・・・・・・・・・装着部
３９・・・・・・・・・・・・・・ホーン軸
４０・・・・・・・・・・・・・・加圧ヘッド
４１・・・・・・・・・・・・・・接触界面
５０・・・・・・・・・・・・・・超音波ホーン
５１・・・・・・・・・・・・・・超音波振動発生器
５２・・・・・・・・・・・・・・固定ブロック
５３・・・・・・・・・・・・・・回転角調整ブロック
５４・・・・・・・・・・・・・・軸受ブロック
５５・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
５６・・・・・・・・・・・・・・回転角調整用モータ
５７・・・・・・・・・・・・・・ガイドレール
５８・・・・・・・・・・・・・・可動枠
５９・・・・・・・・・・・・・・加圧ブロック
６０・・・・・・・・・・・・・・ブロック
６１・・・・・・・・・・・・・・圧力調整用モータ
６２・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
６３・・・・・・・・・・・・・・圧力検出器
６４・・・・・・・・・・・・・・パソコン
６５・・・・・・・・・・・・・・荷重制御ユニット
６６・・・・・・・・・・・・・・Ｘ−Ｙ移動テーブル
６７・・・・・・・・・・・・・・回路基板
６８・・・・・・・・・・・・・・チップ部品
６８ａ・・・・・・・・・・・・・バンプ
６８ｂ・・・・・・・・・・・・・突出片
ａ・・・・・・・・・・・・・・・加圧点
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２・・・・・・・・・加圧力
Ｐ・・・・・・・・・・・・・・・ピエゾ素子
ＰＣ・・・・・・・・・・・・・・ピエゾコントローラ
ｔ、ｔ１、ｔ２・・・・・・・・・発振時間
μ１、μ２、μ３・・・・・・・・摩擦係数

Claims (5)

1. 横振動方式の超音波ホーンを利用して電子部品のバンプを回路基板側のランド部に対して水平方向に超音波振動を付与することで溶融接合し実装する超音波接合装置において、
   前記チップ部品に所定の加圧力と超音波振動を付与する超音波ホーンと、この超音波ホーンを下端部に装着したＺステージと、このＺステージを進退自在に位置決めするＺスライドとを備え、このＺスライドにモータを装着し、このモータの駆動によって前記Ｚステージを直線運動させると共に、前記Ｚステージと前記超音波ホーン間にピエゾ素子と圧力検出器を配設し、この圧力検出器の検出信号に基き、前記ピエゾ素子を伸縮させて前記超音波ホーンを微動送りしたことを特徴とする超音波接合装置。
2. 前記圧力検出器にピエゾ素子を固着した請求項１に記載の超音波接合装置。
3. 前記圧力検出器の圧力電圧と指定加圧電圧とが等しくなるように、前記ピエゾ素子の伸縮をピエゾコントローラでクローズドフィードバック制御するようにした請求項１または２に記載の超音波接合装置。
4. 前記Ｚステージを、静圧軸受を介してガイドバーで案内支持した請求項１乃至３いずれかに記載の超音波接合装置。
5. 前記Ｚステージをばねで前記Ｚスライドに吊下げた請求項１乃至４いずれかに記載の超音波接合装置。

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