CN101038986A

CN101038986A - 接合装置以及用于该接合装置的喷嘴单元

Info

Publication number: CN101038986A
Application number: CNA2007100883419A
Authority: CN
Inventors: 和合达也; 进藤修; 水野亨
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: JP2007245189A; CN100530822C; US20070228021A1

Abstract

一种用于接合装置的喷嘴单元，该接合装置将热熔化的导电部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，从而使第一部件和第二部件电接合，该喷嘴单元包括：具有容纳该导电部件的容纳空间和与该容纳空间连通的孔口的管状喷嘴组件，容纳在该容纳空间内的导电部件通过该孔口喷射到该接合位置，并且该孔口的直径大于该导电部件的直径；和用于将该导电部件可释放地保持在该容纳空间内的保持部件；其中该喷嘴组件在从支承部件支承的导电部件的位置到该孔口的区域内包括内径与该孔口的直径相同的管状导向区域。

Description

接合装置以及用于该接合装置的喷嘴单元

技术领域

本发明涉及利用导电部件将第一部件接合到第二部件的接合装置，以及一种用于其中的喷嘴单元。

背景技术

在磁头的生产过程中，通过利用焊球的钎焊/软钎焊(soldering)将磁头浮动块的电极和柔性轴的电极相接合。更具体的说，这些电极这样实现接合：通过将电极以90°的角度定位、将焊球定位在电极之间和使用热丝等使焊球熔化，从而电接合这些电极。在下文将参照附图说明利用焊球的现有技术的钎焊装置。

图9是用于一钎焊过程的吸嘴的局部横截面视图，该钎焊过程利用现有技术的第一钎焊装置300。该图示出形状大致为矩形平行六面体的浮动块309，和挠曲件311。浮动块电极313设置在该浮动块309的端部上。浮动块309安装在薄板形的挠曲件311上，并且挠曲件311的挠曲件电极315延伸以便与该浮动块电极313形成大约90°的角度。用于钎焊这些物体的钎焊装置具有以下结构。

该钎焊装置配备有圆锥管部件构成的吸嘴301，用于将来自焊料贮存器的焊球307传送到要被钎焊的电极。吸嘴301连接到未示出的吸力源，并通过喷嘴的内部空间305和一吸孔303将来自该吸力源的吸力施加到焊球307，从而将焊球307吸引保持在吸嘴301的远端。被吸在吸嘴301上的焊球307在被支承在与浮动块电极313和挠曲件电极315接触的位置的状态下例如由未示出的激光束熔化。熔化的焊球在浮动块电极和挠曲件电极之间凝固，从而电接合两个电极。可参见日本专利申请未决公开No.2006-88192(图3)。

但是，上述电极随着磁头的小型化而变得更小。在上述钎焊装置300中，必须在吸引保持焊球307的状态下稳定地和可靠地使吸嘴301的远端接近电极，但是随着电极尺寸的减小，难以在吸嘴301的远端不与电极接触的情况下支承焊球307。因此，提出了另一种钎焊装置。下文将说明另一种钎焊装置的结构。

图10是另一种钎焊装置的局部横截面视图。在这种钎焊装置400中，通过加热使固体焊球407熔化，并且将熔化的焊球407喷射到基板上从而执行钎焊。

钎焊装置400包括喷嘴组件401，该喷嘴组件具有用于喷射焊球407的喷嘴402和用于支承喷嘴402的喷嘴主体413，用于存储焊球407的贮存器415，以及用于熔化焊球407的激光器417。喷嘴402具有朝远端变尖的形状。设置在喷嘴402内的一容纳部405的孔口403的内径小于焊球407的外径，该喷嘴容纳部405的其它部分的内径大于焊球407的外径。因此，被引入喷嘴402的容纳部405的固态焊球407在孔口403附近被支承在容纳部405内。

来自激光器417的激光束穿过喷嘴主体413的激光引入路径419被引入喷嘴402的容纳部405，并照射被支承在孔口403附近的焊球407，从而使焊球407熔化。然后，从未示出的压缩气体源向容纳部405中供给压缩气体，从而喷射出熔化的焊球407。参见日本专利申请未决公开No.2004-534409(图1到4)。

在这里所公开的钎焊装置400中，由于焊球407在喷嘴402的容纳部405内熔化，所以熔化的焊球407可能部分地或全部地粘在容纳部405的内壁或粘在围绕孔口403的外壁上。当焊球407粘在容纳部405的内壁上时，在随后被引入容纳部405的焊球407和容纳部405的内壁之间形成间隙，并且压缩气体可能从该间隙泄漏，从而该容纳部不能保持合适的内压，这会导致熔化的焊球的不充分喷射。

此外在喷射熔化的焊球407时，熔化的焊球407可能被粘在内壁上的熔化的焊料部件的表面张力牵引，并且可能沿偏离预期喷射方向的方向喷射。此外，粘附的焊料部件会导致喷嘴402的孔口403堵塞。

发明内容

为了解决上述缺陷，必须更换被污染的喷嘴或除去粘在喷嘴402的内壁或外壁上的钎焊材料。

因此，本发明的一个目的是提供一种接合装置和用于该接合装置的喷嘴单元，其能够可靠地喷射导电部件，并且导电部件例如熔化的焊料部件不会堵塞喷嘴组件例如喷嘴，或者熔化的导电部件不会粘在孔口的周围。本发明的另一个目的是提供一种接合装置和用于该接合装置的喷嘴单元，其能够执行接合，并且该接合装置或喷嘴单元的远端部分不会接触要接合的第一部件和第二部件。

本发明的另一个目的是提供一种能够提高沉积精度的接合装置以及用于该接合装置的喷嘴单元。

更具体地说，本发明的接合装置和喷嘴单元具有以下结构。

本发明的喷嘴单元的第一方面是一种用于以下接合装置的喷嘴单元，该接合装置将热熔化的导电部件放置在用于使第一部件和第二部件接合的接合位置，从而使第一部件和第二部件电接合，该喷嘴单元包括：

管状喷嘴组件，该喷嘴组件具有容纳导电部件的容纳空间和与该容纳空间连通的孔口，容纳在该容纳空间内的导电部件通过该孔口喷射到接合位置，并且该孔口的直径大于该导电部件的直径；和

用于将该导电部件可释放地支承在该容纳空间内的支承部件；

其中，该喷嘴组件在从该支承部件支承的导电部件的位置到该孔口的区域内包括内径与该孔口的直径相等的管状导向区域。

本发明的接合装置的第一方面是一种接合装置，该接合装置将热熔化的导电部件放置在用于使第一部件和第二部件接合的接合位置，从而使第一部件和第二部件电接合，该接合装置包括：

通过用热射线照射向该导电部件提供热量从而加热该导电部件的加热单元；以及

使释放该支承部件的支承的定时和加热单元进行加热的定时同步的控制单元；

其中，喷嘴组件在从该支承部件支承的导电部件的位置到该孔口的区域内包括内径与该孔口的直径相等的管状导向区域。

在本说明书中，释放步骤(通过一保持释放单元释放)和加热步骤(通过一加热单元加热)的同步是指使释放步骤和加热步骤的定时及时相关联，更具体地是指以这样的方式执行加热步骤，即，在熔化的焊料部件和该保持释放单元形成不会造成相互干扰的位置关系的定时该焊料部件开始熔化。因此，释放定时和照射定时不需要同时，并且其中任何一个都可较早地执行。

此外在本说明书中，导电部件是指能够使构成接合物体的部件电连接的部件，例如金属材料或合金，诸如焊料或金。

本发明的钎焊方法和钎焊装置将固态焊料部件保持在与基板隔开预定距离的位置，然后在该位置释放保持，并向空气中的焊料部件提供热射线，并且不会保持熔化的焊料部件，从而可避免在焊料保持单元例如喷嘴内造成污染。

此外，由于在焊料保持-释放部件与电极分离的状态下执行钎焊，所以可防止焊料保持-释放部件接触构成钎焊物体的电极，从而可避免电极或焊料保持-释放部件损坏。

而且，在从焊料部件被支承部件支承的位置到孔口的范围内，喷嘴组件的内径与孔口的直径基本相同，从而可限定在焊料部件从支承部件释放之后的喷射方向。因此，可提高焊料部件的沉积位置的精度。

附图说明

图1A是在止动件处于关闭位置的状态下实施例1的钎焊装置的局部横截面视图；

图1B是在止动件处于打开位置的状态下实施例1的钎焊装置的局部横截面视图；

图2是钎焊过程的流程图；

图3是实施例2的钎焊装置的局部横截面视图；

图4是具有电磁螺线管类型的致动器的打开/关闭单元的正视图；

图5是示出利用打开/关闭单元的喷嘴组件的横截面视图，该打开/关闭单元使用压电致动器；

图6是示出使用压电致动器的另一个打开/关闭单元的正视图；

图7A是实施例3的钎焊装置的局部横截面视图，图7B是从方向VIIB看到的仰视图；

图8A是实施例4的钎焊装置的局部横截面视图，图8B是部分VIIIB的放大视图；

图9是第一现有技术的钎焊装置的局部横截面视图；以及

图10是另一种钎焊装置的局部横截面视图。

具体实施方式

下文将参照附图说明本发明的钎焊装置的实施例。

(实施例1)

图1A和1B是体现本发明的钎焊装置的局部横截面视图，其中图1A示出止动件处于关闭位置的状态，图1B示出止动件处于打开位置的状态。图1A和1B示出的实施例是用焊料部件进行钎焊以便将磁头的大致为矩形的浮动块109与薄板形挠曲件111电连接的装置，该焊料部件是球形焊球107，浮动块109将安装在该挠曲件111上。

首先将说明要钎焊的浮动块109和挠曲件111的结构。浮动块109在其一个端面上具有由金属板形成的浮动块电极113。在挠曲件111上设置有由金属板形成的挠曲件电极115，并且浮动块电极113和挠曲件电极115构成大约90°的角度部分114。通过在角度部分114附近沉积熔化的焊球107a，使浮动块电极113和挠曲件电极115电连接(图1B)。

为了进行钎焊，必须将焊料部件沉积在浮动块电极113和挠曲件电极115两者上。因此，为了将焊料部件可靠地沉积在浮动块电极113和挠曲件电极115两者上，利用角度部分114作为定位V形凹槽。这样，即使在焊料部件的喷射位置偏离预定位置时，焊球仍可被浮动块电极113和挠曲件电极115的表面引导到角度部分114。从而，熔化的焊球以自对准的方式定位在角度部分114内。

钎焊装置100包括保持-释放单元，向焊球107提供热射线从而热熔化焊球107的加热单元或激光器117，以及控制单元135，该保持-释放单元将固态焊球107可释放地保持在一个位置，该位置与焊料部件要沉积在挠曲件电极115上的预定位置(角度部分114)垂直向上地间隔预定距离，该控制单元使释放该保持-释放单元内的保持的定时和通过加热单元进行加热的定时同步。

本实施例的保持-释放单元由喷嘴组件101和打开/关闭单元122构成。喷嘴组件101包括用于喷射焊球107的喷嘴102，以及喷嘴主体104，喷嘴102安装在喷嘴主体上。此外，构成保持-释放单元的打开/关闭单元122由止动件123和用于驱动止动件123的驱动单元125构成，该止动件123用于打开/关闭稍后将说明的喷嘴102的孔口106。

喷嘴组件101的喷嘴102是圆柱形部件，该喷嘴中包含用于容纳焊球107的容纳部105，并在沿纵向的两端上具有孔口。喷嘴102的沿纵向的一端安装在喷嘴主体104上，而另一端构成用于将焊球107喷射到喷嘴外部的孔口106。此外，喷嘴102的容纳部105的内壁的直径至少大于焊球107的外径，从而焊球107可在喷嘴102内自由地滚动和移动。孔口106的直径稍大于焊球107的外径，以便孔口106还具有沿横向(图1A内的方向X和方向Y(相对于图1B的平面的前后方向))限定焊球107的位置的作用。因此，喷嘴102的定位确定了孔口106内的焊球的位置。

喷嘴主体104中设有激光引入路径119，该路径沿大致垂直的方向(重力方向)(附图中的上下方向)延伸，并且用于引导激光束。激光引入路径119的上端被激光引入部分127封闭，该激光引入部分由能够透射激光束的玻璃材料形成。激光引入路径119的下端连接到喷嘴102的一端，从而激光引入路径119与容纳部105连通。在本实施例中，激光引入路径119、喷嘴容纳部105和孔口106的中心轴线在一条直线上。

喷嘴主体104还设有焊球引入路径121，用于将来自稍后将说明的贮存器128的焊球107引导到喷嘴102的容纳部105。焊球引入路径121在其一端连接到贮存器128的焊料供给口129，并在另一端连接到喷嘴主体104的激光引入路径119。因此，贮存器128和激光引入路径119通过焊球引入路径121连接。焊球引入路径121的内径大于焊球107的外径，以便焊球107能够滚动。

在喷嘴组件101的激光透射部127上方设置有加热部件即激光器117，该加热部件向焊球107提供热射线以便进行热熔化。激光器117由已知装置形成，并且构造成使得从激光器117发射的激光束的光轴与激光引入路径119、喷嘴容纳部105和孔口106的中心轴线对齐。因此，激光束穿过激光透射部127，进入喷嘴主体104的激光引入路径119，进一步穿过喷嘴102的容纳部105并通过孔口106行进到喷嘴组件101的外部。

打开/关闭单元122垂直地设置在喷嘴102的孔口106的下方。驱动单元125使打开/关闭单元122的止动件123在关闭位置和打开位置之间移动，该关闭位置正好位于孔口106的下方并关闭孔口106(图1A中的位置)，该打开位置从孔口106下方移动到沿x方向的右手侧从而打开孔口106。当止动件123处于关闭位置时，被引入容纳部105的焊球107由喷嘴102的内壁和止动件123的上表面保持。当驱动单元125使止动件123沿x方向向右移动时，喷嘴102的孔口106打开，从而从喷嘴102喷射出焊球107(图1B内的箭头Y表示的方向)。由于喷嘴102设置在与焊球107要沉积的预定位置(角度部分114)垂直向上地间隔预定距离的位置，所以释放的焊球被朝向该预定位置喷射。

本实施例的钎焊装置100还包括控制单元135。该控制单元135输出驱动命令信号和照射命令信号，该驱动命令信号用于驱动用于打开/关闭单元122的止动件123的驱动单元125，该照射命令信号用于驱动激光器117，从而使用于止动件123到达打开位置的驱动开始定时和由激光器117进行激光照射的开始定时同步。

钎焊装置100还连接到用于存贮焊球107的贮存器128。贮存器128的焊料供给口129连接到钎焊装置100中的喷嘴主体104的焊球引入路径121的端部。因此，出自贮存器128的焊料供给口129的焊球107通过焊球引入路径121被引导到激光引入路径119和喷嘴容纳部105中。

现在，将参照图1A、1B和2说明体现本发明的钎焊方法，该方法利用具有上述结构的钎焊装置100。

首先，通过未示出的移动机构将喷嘴102移动到一个位置，该位置与熔化的焊球107a要沉积在挠曲件电极上的预定位置垂直向上地间隔预定距离(步骤1(S1))。该移动机构使用例如能够沿三个轴线(x轴，y轴和z轴)移动的已知结构。此外，通过使用定位像机例如CCD像机和用于确认来自该定位像机的图像的监控器对喷嘴和要钎焊的物体成像，来识别在该预定位置的定位。

然后，通过焊料引入路径121和激光引入路径119，将焊球107从贮存器128引入容纳部105(步骤2(S2))。在此情况下，打开/关闭单元122处于关闭状态，并且喷嘴102的孔口106被止动件123封闭。从而，在容纳部105中，焊球107在孔口106附近被放置在止动件123的上表面上，从而完成将固态焊料部件保持在一个位置的保持步骤，该位置与焊料部件的沉积位置垂直向上地间隔预定距离(步骤3(S3))。

在随后的释放步骤中，使止动件123沿x方向向右移动，以释放对焊球107的保持，从而在附图中垂直向下地执行喷射，从孔口106喷射到挠曲件电极115上的预定位置(步骤4(S4))。

与该释放步骤同步地执行加热步骤，该加热步骤通过从激光器117向已经通过孔口106的焊球107提供激光束以便进行热熔化来执行(步骤5(S5))。激光束穿过激光透射部127、激光引入路径119、容纳部105和孔口106，并热熔化存在于空气中的焊球107。

在空气中熔化的焊球107a沉积在由挠曲件电极115和浮动块电极113限定的角度部分114上(步骤6(S6))，从而完成钎焊。

上述钎焊方法在焊球107被喷射到喷嘴102外部的空气中之后执行焊球的热熔化，从而可防止熔化的焊球粘在喷嘴的内壁上或孔口106的周边上。

上述实施例1具有这样的构造，即，整个焊球在通过孔口之后且到达由挠曲件电极和浮动块电极限定的角度部分之前被熔化，但是本发明并不局限于这种构造。例如，还可采用部分熔化焊球的构造。还可以仅使焊料部件的将与要钎焊的物体接触的部分熔化，并且在焊球停止在预定位置之后，继续进行激光照射从而使整个焊球完全熔化。

在专利参考文献2所公开的并且参照图10描述的钎焊装置400的情况下，为了执行熔化在容纳部405内的焊球107然后进行喷射的钎焊方法，考虑到熔化的焊料部件(熔化的焊球)的粘滞性，必须选择用于喷射焊球407的压缩气体的压力。例如，由于熔化的焊料部件的粘滞性，低于预定值的压缩气体压力可能导致焊料部件在喷嘴内堵塞。

另一方面，大于预定值的压缩气体压力能够避免粘滞性的影响，但是可能导致熔化的焊料部件分散在空气中，或散布在钎焊物体的表面上或从该表面弹回。喷射固态焊料部件并且不利用压缩气体的本发明可避免由熔化的焊料部件导致的这些缺陷。

为了防止焊料部件氧化，在上述实施例中，还可添加用于供给压缩气体的已知气体供应源，并向容纳部105供给惰性气体(压缩气体)例如氮，从而在提供压缩气体的情况下喷射焊料部件。即使在这种构造中，从喷嘴喷出的焊料部件仍是固态的，从而可以在无需考虑熔化的焊料部件的粘滞性的情况下选择适合于在基板上沉积的压缩气体压力。因此，在焊料部件的沉积中不会造成困难。

(实施例2)

下面说明钎焊装置的实施例2，该实施例2具有向焊料部件供给压缩气体从而喷射焊料部件的构造。图3是本发明的实施例2的钎焊装置的局部横截面视图。

要钎焊的浮动块1151和挠曲件1155定位成使得浮动块电极1153和挠曲件电极1157形成大约90°的向上角度，并且每种电极设置成至少四个的组。焊料喷嘴1107定位成对应于大约90°的凹槽1159的宽度方向(相对于图3平面的前后方向)的大约中心位置，该凹槽由利用粘合材料或保持机构临时定位的浮动块1151和挠曲件1155的电极限定，并且焊球1131被喷射和熔化以执行电极的电接合。与实施例1不同，与浮动块1151安装在一起的挠曲件定位成基本水平。

钎焊装置1100包括用于将焊料部件从未示出的贮存器传送到容纳部-即盖部件-的焊料供给单元1101，和用于喷射焊料部件的喷嘴组件1103。钎焊装置1100设置成相对于水平方向(点划线H)具有沿喷射方向(点划线Y)的倾角α。可根据用于钎焊的物体的钎焊位置合适地改变该倾角。更具体地说，该倾角可选择为从0°(沿基本水平的方向喷射)到360°的任何角度。

基本为圆柱形的焊料供给部1101是可拆卸地安装在喷嘴组件1103上的部件，并且还用作喷嘴组件1103的盖部件。焊料供给部1101具有热射线路径，用于熔化焊料部件的激光束穿过该路径。热射线路径由激光引入路径1119和激光束透射部分1127构成。激光引入路径1119在对应于焊料供给部1101的较短方向的面1101a和1101b之间穿过。在激光引入路径1119的上表面1101a处的孔口被激光束透射部分1127封闭，该激光束透射部分由可透射激光束的玻璃材料形成，从而只有激光束可通过。激光引入路径1119在下表面1101b一侧开口。当焊料供给部1101安装在喷嘴组件1103上时，激光引入路径1119与稍后将说明的喷嘴主体1105的内部空间1109连通。因此，在实施例1中，激光引入路径和焊球引入路径分离地设置，但是在实施例2中，激光引入路径和焊球引入路径构造成同一个引入路径。

焊料供给部1101在激光引入路径1119的沿径向向外位置具有抽吸路径1129，该抽吸路径在上表面1101a和下表面1101b之间穿过。抽吸部分1129在上表面1101a一侧与抽吸部1133连接。抽吸路径1129在下表面1101b一侧连接到向下开口的单个凹部1131。凹部1131是具有空心内部的圆柱形凹槽。凹部1131的内部周边壁的直径稍大于焊球1117的外径，而凹部1131的沿垂直于下表面1101b的方向的长度选择成等于或小于焊球1117的外径。此外，连接到凹部1131的抽吸路径1129的直径制成小于凹部1131的内部周边壁的直径。因此，当从抽吸部1133向抽吸路径1129施加吸力时，该吸力通过凹部1131施加在焊球1117上，从而将焊球保持在凹部1131内。

抽吸路径1129的在上表面1101a一侧的端部还连接到用于供给压缩气体的气体供给部1135。因此，抽吸路径1129还用作气体供给路径。用于将气体供给部1135提供的压缩气体供给焊料部件的气体供给路径由抽吸路径1129、凹部1131、以及稍后将说明的内部空间1109和容纳部1113构成。通过气体供给路径将压缩气体施加在焊球上，从而喷射焊球。使用惰性气体例如氮气作为压缩气体。

现在将说明喷嘴组件1103。喷嘴组件1103包括用于喷射焊料部件的喷嘴1107，和用于保持喷嘴1107的喷嘴主体1105。喷嘴主体1105大致为圆锥管形，并且设置在其中的内部空间1109具有朝端部变尖的形状。

焊料引入口1109a-它是喷嘴主体1105的上表面1105a上的孔口-具有这样的直径，即，在焊料供给部1101安装在喷嘴主体1105的上表面1105a上的状态下，凹部1131定位在焊料引入口1109a的孔口区域内。因此，凹部1131与焊料引入口1109a直接连通。从而，被保持在凹部1131内的焊球1117被释放，并且当施加压缩气体时，焊球从焊料引入口1109a移动到喷嘴主体1105的内部空间1109。因此，内部空间1109用作焊料部件的供给路径。

喷嘴主体1105的内部空间1109还用作激光束从中通过的激光束路径。

O形环1121安装在喷嘴主体1105的上表面1105a上。当焊料供给部1101的下表面1101b安装在喷嘴主体1105的上表面1105a上时，喷嘴主体1105和焊料供给部1101通过O形环1121密封。此外，为了将焊料供给部1101固定在喷嘴组件1103上，使用已知的装置例如这样的机构，该机构向焊料供给部1101提供大于内部空间1109的内部压力的负荷从而将其压向喷嘴组件。

喷嘴1107是尖头形管状部件，其内部包含容纳部1113并在沿纵向方向的两端开口。喷嘴1107的上端安装在喷嘴主体1105上，而下端构成用于朝喷嘴外部喷射焊球1117的孔口1115。

此外，喷嘴1107的容纳部1113的内壁和孔口1115的直径至少大于焊球1117的外径，从而焊球1117可在喷嘴1107内自由地滚动和移动。

另外，实施例2的钎焊装置1100包括保持-释放单元，向焊球1117提供热射线从而热熔化焊球1117的加热单元或激光器1118，以及控制部1235，该保持-释放单元将固态焊球1117可释放地保持在一个位置，该位置与焊料部件要沉积在挠曲件电极1157上的钎焊位置(角度部分1159)间隔预定距离，该控制部使释放该保持-释放单元的保持的定时和通过加热单元进行加热的定时同步。

该保持-释放单元由喷嘴组件1103和打开/关闭单元1222构成。打开/关闭单元1222由用于打开/关闭喷嘴1107的孔口1115的止动件1223和用于驱动止动件1223(沿x方向移动)的驱动单元1225构成。

喷嘴1107的容纳部1113的内部还构成用于使激光束通过的激光束路径。在实施例2中，各部件以这样的方式设置，使得焊料供给部1101的激光束引入路径1119、喷嘴主体1105的内部空间1109、喷嘴1107的容纳部1113和孔口1115的中心轴线设置在一条直线上。因此，穿过激光引入路径1119的激光束进入内部空间1109，然后穿过喷嘴1107的容纳部1113并照射焊球1117。

然后，当焊料供给部安装在喷嘴组件上时，除了孔口1115之外，激光引入路径1119、内部空间1109和容纳部1113被封闭。

在具有上述结构的钎焊装置中，焊球1117的传送步骤按以下方式执行。致动抽吸部1133以便在吸力下将焊球1117保持在凹部1131内。使处于吸力保持焊球1117状态的焊料供给部1101沿x方向移动，从而将焊料供给部1101安装在喷嘴组件1103上。此状态如图4所示。然后，释放抽吸部1133对焊球1117的吸力。然后，致动气体供给部1135以便将压缩气体施加在焊球1117上，从而将焊球1117引入内部空间1109。焊球1117穿过内部空间1109和喷嘴1107的容纳部1113，从而到达孔口1115附近并由止动件1223和喷嘴1107保持。

使用具有上述结构的焊料供给部1101的钎焊装置以如下方式作用。

在焊球1117的传送状态之后，对容纳这样装载的焊球1117的钎焊装置1100进行定位操作。

移动该钎焊装置，以便将喷嘴的孔口1115放置在与凹槽1159的宽度方向的大约中心位置间隔预定距离的位置，该预定距离是沿与水平方向H成倾角α的方向，该凹槽1159是由浮动块电极1153和挠曲件电极1157限定的，熔化的焊球1117将沉积在该凹槽内。该移动机构使用例如能够沿三个轴线(x轴、y轴和z轴)移动的已知结构。

当由抽吸部1133施加在焊球1117上的吸力终止时，从气体供给部1135通过抽吸路径1129将压缩气体施加在焊球1117上。被保持在凹部1131内的焊球1117朝孔口1115移动，并且被定位在封闭孔口1115的止动件1223上。

然后，致动用于止动件1223的驱动部1225以便移动止动件1223，从而打开孔口1115。在打开孔口1115之后，执行激光照射以使焊球1117熔化。可在打开止动件之前和之后合适地施加压缩气体。更具体的说，在打开止动件之前，施加压缩气体以将焊球定位在止动件上，在打开止动件之后，焊球被压缩气体从孔口1115喷射到喷嘴1107外部。

从激光器1118振荡出的激光束通过激光透射部1127、激光引入路径1119和内部空间1109，并照射和熔化从孔口1115喷射出的固态焊球。

熔化的焊球1117沉积在预定位置(角度部分1159)上，从而完成钎焊。

配备有上述焊料供给部的钎焊装置可将焊球保持在封闭空间内，从而能够容易地和可靠地选择用于喷射的压缩气体的压力，并且能够可靠地喷射焊球。

另外，不管焊球从钎焊装置的喷射方向如何，焊球都可沉积在预定的钎焊位置上。

(打开/关闭单元的结构)

现在，将参照附图说明可应用于实施例1和2的打开/关闭单元的结构的特定示例。

(结构示例1)

结构示例1提供了利用电磁螺线管类型的致动器作为驱动源的打开/关闭单元。图4是在孔口被关闭的状态下，配备有电磁螺线管类型的致动器的打开/关闭单元的正视图。在附图中，结构示例1的打开/关闭单元2122包括用于封闭喷嘴2102的孔口2116的止动件2123，用于通过使止动件2123沿x方向移动来执行打开/关闭操作的驱动部或电磁螺线管类型的致动器2125，用于保持止动件2116和电磁螺线管类型的致动器2125的打开/关闭单元主体2201，以及被该打开/关闭单元主体2201可水平往复运动地支承的臂部件2203。

电磁螺线管类型的致动器包括管状壳体，设置在该壳体内的未示出的电磁线圈，设置在该电磁线圈内的未示出的固定铁心，未示出的活动铁心，该活动铁心设置成可与该固定铁心接触和分离，以及安装在该活动铁心上的杆2205。

此外，臂部件2203沿水平方向(图4中的横向方向)延伸，并且其一端连接到打开/关闭单元主体2201。臂部件2203的另一端通过连接件连接到致动器2125的活塞2205的一端和止动件2123。因此，当杆2205往复运动(沿x方向)时，止动件2123通过臂2203沿x方向往复运动。

具有上述结构的打开/关闭单元2122在接收到来自控制部的驱动信号时沿x方向(向图中的右侧)移动，从而打开孔口2116，或者移动到左侧从而关闭孔口2116。

(结构示例2)

结构示例2提供了一种使用压电致动器的打开/关闭单元。图5是使用配备有压电致动器的打开/关闭单元的喷嘴组件的横截面视图。该图示出在孔口3115关闭的状态下的打开/关闭单元3222。由于喷嘴组件3103的结构与图3中所示的喷嘴组件1103类似，所以将仅说明不同的部分。

在喷嘴主体3105的外周边上安装有构成打开/关闭单元3222的止动件3223，以及构成用于驱动该止动件3223的驱动部的压电致动器3225。

止动件3223具有L形结构，包括用于关闭喷嘴3107的孔口3115的平坦部分3223a，以及从该平坦部分3223a经由一弯曲部分继续延伸的止动件主体部分3223b。该止动件主体部分3223b具有孔口3223c，稍后将说明的固定块3237的销3237a适配在该孔口中。

用于将止动件3223固定在喷嘴主体3105上的第一固定块3237由两个块部件3237a(图中仅示出一个)构成，该块部件具有沿喷嘴主体3105的外周边设置的弯曲部分和例如通过螺钉固定的凸缘部分。在块部件3237a的凸缘上设置有销3237b，该销的直径稍小于止动件3223的孔口3223c的直径，从而止动件3223可围绕销3237b旋转。止动件3223通过销3237b安装在块部件3237a上，并且两个块部件围绕喷嘴主体3105定位。从而，块部件例如通过螺钉安装在喷嘴主体3105上。

止动件3223连接到驱动部即压电致动器3225的一端。致动器3225是所谓的弯曲致动器，它是通过将压电元件3233、3235粘附在板形陶瓷部件3231的两侧上构造成的。致动器的另一端通过第二固定块3239固定在喷嘴主体3105上，该固定块3239固定在喷嘴主体3105的上部内。

在致动器的静止状态(图5所示的状态)下，止动件3223关闭孔口3115。为了打开孔口3115，向压电元件3233、3235施加电压以使压电元件3233收缩和使另一个压电元件3235伸展，从而使致动器3225沿靠近喷嘴主体3105的方向(箭头Y的方向)弯曲。连接到致动器3225的止动件3223围绕销3223c(方向z)旋转，从而打开孔口3115。

(结构示例3)

结构示例3提供了一种使用另一种压电致动器的打开/关闭单元。图6是该打开/关闭单元的正视图。图6示出孔口4107被止动件4223关闭的状态。在图中，喷嘴组件的喷嘴4107由虚线示出，并且由于该喷嘴组件的结构与图5内的喷嘴组件3103相同，所以不对该喷嘴组件进行说明。

打开/关闭单元4222包括止动件4223，和构成用于驱动止动件4223的驱动部的压电致动器4225。止动件4223具有大致为L形的结构，其包括用于关闭孔口4107的平坦部分4223a和连接到稍后将说明的板簧4229的固定部分4223b。

致动器4225是所谓的堆叠式压电致动器。致动器4225由在一端具有孔口的圆柱形壳体4227、设置在该壳体4227内的堆叠式压电元件(未示出)、以及连接到该压电元件并从该壳体4227的孔口可移动地突出的突出部分4231构成。壳体4227的与该孔口相对的另一个封闭端固定在打开/关闭单元的主体4235上。一螺旋弹簧4233沿致动器4225的纵向设置在板簧4229的弯曲部分4229a和打开/关闭单元的主体4235之间。螺旋弹簧4233向压电元件施加压力。

在上述结构中，当向压电元件加电压时，压电元件伸展以使突出部分4231向左挤压板簧的弯曲部分4229a，从而板簧的弯曲部分4229a朝左侧倾斜(弯曲)，并且所连接的止动件4223朝右侧旋转，从而打开孔口4107。在没有加电压的状态下，压电元件返回静止状态(收缩状态)，从而关闭孔口4107。

[示例]

下文将说明使用实施例2的钎焊装置的钎焊操作的示例。

钎焊的物体是具有0.95mm×0.6mm的平坦表面的金制电极部件。使用的焊球是直径为110μm的球形部件。使用氮气作为压缩气体。此外，喷嘴端部到工件的钎焊位置的距离是0.5mm。使用的激光是波长为1064nm的YAG激光，并且激光束的照射时间选定为从开始照射算起0.3msec。

激光束光点在钎焊位置的直径为φ200μm。

下面示出钎焊操作的示例1到3的结果，这些钎焊操作是通过改变从打开挡板到开始激光照射的时间和改变压缩气体的压力执行的。

示例	从止动件打开经过的时间	压缩气体压力	钎焊状态
示例	从止动件打开经过的时间	压缩气体压力	钎焊状态	1	800μsec	1.0kPa	令人满意
1	700μsec	2.0kPa	令人满意	1	800μsec	1.0kPa	令人满意
1	700μsec	2.0kPa	令人满意	1	600μsec	2.5kPa	令人满意

如上表所示，在示例1到3的任何一个中，在预定位置均令人满意地执行钎焊。

(实施例3)

图1A、1B和3所示的实施例1和2的止动件以及图4的结构示例1的止动件这样构造，即，通过沿垂直于喷射方向的方向运动来打开或关闭喷嘴的孔口。

在图1B所示的结构中，当孔口106被止动件123完全打开时，沿x方向移动的止动件123向止动件123上的焊球107施加朝右的分力，从而焊球107的喷射方向可能偏离到从垂直方向倾斜的方向。必须消除喷射方向的这种波动，以便提高焊球的沉积位置的精度，这是电子元件的较高密度布置所要求的。

另一方面，图3所示的实施例2的钎焊装置具有通过压缩气体喷射焊球的结构。因此，与基于焊球喷射的实施例1的钎焊装置相比，实施例2的钎焊装置可在x方向上相对减小止动件运动对喷射方向偏离的影响，但是不能完全消除这种影响。

因此，需要这样一种构造，该构造能够防止打开孔口时的止动件运动向焊球施加分力，该分力的方向与止动件的移动方向相同，从而导致焊球的喷射方向波动。下文将说明为实现此目标提出的实施例3的钎焊装置。

图7A是实施例3的钎焊装置的喷嘴的横截面视图，图7B是从图7A中的方向VII看到的喷嘴的仰视图。这些图示出止动件关闭并且焊球被止动件支承在容纳空间内的状态。图7A和7B仅示出实施例3的钎焊装置内的喷嘴和止动件而省略了其它结构，因为其它结构与图1A、1B和3所示的钎焊装置的结构相似。

构成管状喷嘴组件的喷嘴5102具有直径大于焊球5107的外径的孔口5106，以及用于容纳焊球5107的容纳空间5105，并且在喷嘴5102的周边壁5102a上设有槽缝5102b(或凹槽)，该槽缝沿径向方向穿透并且从喷嘴的端部沿轴向延伸。

用于支承焊球5107的支承部件是止动件5123，止动件5123通过连接到未示出的驱动部(例如图1A和1B内的125)而能够移动。止动件5123由大致为矩形的薄板部件形成。此外止动件5123的宽度(沿图7B内的垂直方向)稍小于槽缝5102b的宽度，以便止动件5123可插入槽缝5102b。因此，止动件5123穿过槽缝5102b延伸到容纳空间5105内。处于延伸状态的止动件5123在孔口5106的沿喷射方向的上游侧支承焊球5107。可通过驱动部使止动件5123插入容纳空间5105或从该空间抽出(沿图中的横向方向运动)。

此外，喷嘴5102的槽缝5102b在导向区域5102c内延伸，该导向区域的内径与孔口5106的内径相同。因此，在从止动件5123上的焊球5107的支承位置到孔口5106的导向区域5102c内，喷嘴5102的内径与孔口5106的内径相同。导向区域5102c用作引导焊球沿预定喷射方向的导向件。因此，需要将孔口5106和导向区域5102c的内径选择成稍大于焊球5107，从而使得导向区域5102c和孔口5106能够引导焊球5107沿预定喷射方向。

在本实施例中，导向区域5102c形成为从焊球的支承位置到孔口5102a，但是这种结构不是限制性的。导向区域可在从焊球的支承位置到孔口的区域的一部分内形成。

在上述结构中，驱动部(例如图1A和1B内的125)使止动件5123沿x方向移动，从而将止动件5123移动到容纳空间5105外部，即移动到导向区域5102c的内周边的径向外部，并释放对焊球5107的支承。当止动件5123移动时，焊球5107通过其重量或通过压缩气体朝喷嘴5102下方被喷射。在此操作中，焊球5107被导向区域5102c引导到预定喷射方向。因此，可提高焊球5107的沉积精度。

在上述实施例中，止动件被完全抽出到导向区域5102c的内周边的外部，但是还可以移动直到止动件5123的端面5123a到达与导向区域5102c的内周边的共面的位置，并且将止动件5123的垂直长度(沿图7A内的垂直方向)选择成与槽缝5102b的垂直长度基本相同。在这种结构中，槽缝的端面5123a和导向区域5102c用作焊球5107的导向件，从而即使在焊球被止动件的运动沿x方向偏压的情况下，焊球仍能够被可靠地纠正到预定喷射方向。

实施例3中所述的止动件5123不仅可应用于图1A、1B和3，而且当然还可用作结构示例1到3中的止动件。

此外，止动件和槽缝的形状和位置也不局限于上述实施例。例如，在使用杆形部件作为止动件的情况下，还可在高于该孔口的位置(沿喷射方向的上游侧)设置沿径向穿透周边壁的穿孔，并通过将杆形部件插入该穿孔或从该穿孔抽出以执行焊球的支承和释放。

(变型)

下文将说明第三实施例的一种变型，其中止动件插入形成在喷嘴的周边壁内的穿孔或从该穿孔抽出。图8A是实施例3的一种变型的钎焊装置的横截面视图，图8B是图8A内的部分VIIIB的放大视图。这些附图示出止动件关闭并且焊球被止动件保持在容纳空间内的状态。图8A和8B内所示的变型的钎焊装置配备有使用压电致动器的打开/关闭单元。

该钎焊装置包括喷嘴组件和打开/关闭单元。构成管状喷嘴组件的喷嘴6102具有直径大于焊球6107的外径的孔口6106，以及与孔口6106连通并容纳焊球6107的容纳空间6105，喷嘴6102的周边壁6102a具有沿径向方向穿透的穿孔6102b。打开/关闭单元6222设置在喷嘴6102的远端附近。

打开/关闭单元6222包括止动件6223和压电致动器6225，该压电致动器用作驱动止动件6223的驱动部。致动器6225是堆叠式压电致动器。致动器6225的结构与图6所示的致动器相同。一未示出的螺旋弹簧沿致动器6225的纵向设置，并位于板簧6229的弯曲部分6229a和打开/关闭单元主体6235之间。螺旋弹簧向压电元件施加压力，并且在压电元件没有被致动时保持板簧6229处于收缩状态。

用作支承焊球6107的支承部件的止动件6223连接到用于移动止动件的压电致动器驱动部6225并连接到板簧6229。止动件6223具有大致为L形的结构，包括通过穿孔6102b延伸到容纳空间6105内以便支承焊球6107的平坦部分6223a，以及连接到板簧6229的固定部分6223b。此外，止动件6223的宽度稍小于穿孔6102b的宽度(沿图8A和8B内的前后方向)，从而止动件6223可插入具有竖直长形横截面(椭圆形)的穿孔6102b。因此，止动件6223经由穿孔6102b延伸到容纳空间6105内。处于延伸状态的止动件6223在孔口6106的沿喷射方向的上游侧支承焊球6107。驱动部6222可使位于止动件6223远端的平坦部分6223a插入容纳空间6105或者从该空间抽回。

此外喷嘴6102的穿孔6102b在导向区域6102c内延伸。在从止动件6123上的焊球6107的支承位置到孔口6106的导向区域6102c内，喷嘴6102的内径与孔口6106的内径相同。导向区域6102c用作将焊球引导到预定喷射方向的导向件。因此，需要将孔口6106和导向区域6102c的内径选择成稍大于焊球6107，从而使导向区域6102c和孔口6106能够将焊球6107引导到预定喷射方向。

在上述结构中，当向压电元件加电压时，压电元件伸展以使突出部分6231朝左挤压板簧的弯曲部分6229a，从而板簧的弯曲部分6229a朝右(由箭头1表示)倾斜(弯曲)，并且所连接的止动件6223朝右旋转，从而打开孔口6106。在没有加电压的状态下，压电元件返回静止状态(收缩状态)，从而平坦部分6223a伸入容纳空间6105。

驱动部6222使止动件6223沿x方向移动，从而将止动件6223移动到容纳空间6105外部，即导向区域6102c的外部，并释放对焊球6107的支承。当止动件6223移动时，焊球6107通过其重量或通过压缩气体被朝喷嘴6102下方喷射。在此操作中，焊球6107被导向区域6102c引导到预定喷射方向。因此，可提高焊球6107的沉积精度。

上述实施例1、2和3使用激光器，但是焊球即焊料部件可以被卤素灯的光线或热空气热熔化。此外，可使用球形焊球作为焊料部件，但是焊球的形状并不特别局限于球形。

此外，除了其中激光束的光轴、激光引入路径的中心轴线、容纳部的中心轴线和孔口的中心轴线沿相同方向对齐的结构之外，还可采用能够使激光束沿从孔口喷射出的焊球的轨迹进行扫描运动的激光器，从而不必使激光束的光轴与焊球在喷射之后的喷射路径对齐。

保持-释放部件也不局限于前述实施例。例如，喷嘴的打开/关闭机构可由隔膜结构或多个翅片构成的拼合结构(divided structure)形成。

在本发明的接合装置中，激光束的照射方向可与导电部件的喷射方向相同。

本发明的接合装置是这样的接合装置，其将热熔化的导电部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，从而电接合该第一部件和第二部件，该接合装置可构造成包括：

支承部件，该支承部件用于在与该接合位置隔开预定距离的位置将该导电部件可释放地支承在该容纳空间内；

将导电部件喷射到接合位置的喷射单元；

加热单元，该加热单元通过用热射线照射向该导电部件供热从而加热该导电部件；以及

控制单元，该控制单元使释放保持部件的保持的定时和加热单元进行加热的定时同步；

其中，喷嘴组件在从该支承部件支承的导电部件的位置到该孔口的区域内包括管状导向区域，该导向区域的内径与该孔口的直径相同。

用于本发明的喷射单元的压缩气体可以是惰性气体(例如氮)或能够还原导电部件的气体(例如氢)。

本发明可以多种形式实现而不会背离本发明的基本原理。因此，上述实施例仅用于示例性说明，当然不是限制本发明。

Claims

1.一种用于接合装置的喷嘴单元，该接合装置将热熔化的导电部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，从而使第一部件和第二部件电接合，该喷嘴单元包括：

具有容纳该导电部件的容纳空间和与该容纳空间连通的孔口的管状喷嘴组件，容纳在该容纳空间内的导电部件通过该孔口喷射到该接合位置，并且该孔口的直径大于该导电部件的直径；和

其中，该喷嘴组件在从该支承部件支承的导电部件的位置到该孔口的区域内包括管状导向区域，该导向区域的内径与该孔口的直径相同。

2.根据权利要求1的喷嘴单元，其特征在于，该喷嘴组件具有穿透该喷嘴组件的周边壁并且与该容纳空间连通的孔或槽缝；并且，该支承部件具有用于通过该孔或槽缝支承该导电部件的止动件。

3.一种接合装置，该接合装置将热熔化的导电部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，从而使第一部件和第二部件电接合，该接合装置包括：

通过用热射线照射来向该导电部件供热从而加热该导电部件的加热单元；以及

4.根据权利要求3的接合装置，其特征在于，该加热单元是激光器，并且该热射线是激光束。

5.根据权利要求4的接合装置，其特征在于，该激光束的照射方向与该导电部件的喷射方向相同。

6.一种接合装置，该接合装置将热熔化的导电部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，从而使第一部件和第二部件电接合，该接合装置包括：

具有容纳导电部件的容纳空间和与该容纳空间连通的孔口的管状喷嘴组件，容纳在该容纳空间内的导电部件通过该孔口喷射到接合位置，并且该孔口的直径大于该导电部件的直径；和

用于将该导电部件可释放地支承在一个位置的支承部件，该位置位于容纳空间内且与该接合位置相距预定距离；

将该导电部件喷射到该接合位置的喷射单元；

7.根据权利要求6的接合装置，其特征在于，该加热单元是激光器，并且该热射线是激光束。

8.根据权利要求6或7的接合装置，其特征在于，该喷射单元是压缩气体供给单元，该单元向该容纳空间内的导电部件施加压缩气体。

9.根据权利要求3到7中任何一项的接合装置，其特征在于，该支承部件由压电致动器驱动。

10.根据权利要求8的接合装置，其特征在于，该支承部件由压电致动器驱动。