CN102240850A - 接合方法、接合装置、以及接合体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接合方法、接合装置、以及接合体。由于使用因吸收激光(1)而被加热的加压工具(2)，一边对一个构件进行挤压，一边照射激光，以将两个构件进行接合，从而能在扩大了接合面积的状态下进行热扩散接合，因此，也能以简便的结构，高速且高质量、高稳定地将激光反射率高的镀金或铜等各种接合材料进行接合。

Description

接合方法、接合装置、以及接合体

技术领域

本发明涉及一种通过照射激光来将第一构件与第二构件相接合的接合方法、接合装置、以及接合体。

背景技术

一直以来，提出了各种涉及将引线等被接合体与电极焊盘等进行激光接合的技术。作为其中之一，提出了以下方法：即，通过由实心透明构件所形成的光波导对被接合构件的表面照射激光，直接用激光对被接合体进行加热而使其发热并进行加压，从而将电极焊盘与被接合体进行接合。

下面，利用图9，对现有的接合方法进行说明。

图9是对现有的接合方法以及接合装置进行说明的简要剖视图。

例如，如图9所示，从安装于超声波喇叭形辐射体116上的透明的接合工具115的上端面117导入激光，在也作为激光出口的加压面118上利用激光对板状的引线103进行辅助加热，并利用从超声波喇叭形辐射体116输入的超声波所产生的摩擦热量，将电极焊盘105和引线103进行有效接合，从而能提高接合质量(例如，参照日本专利特开平5-259220号公报)。

发明内容

然而，在现有的利用激光辅助的超声波喇叭形辐射体的接合方法中，存在以下问题。

首先，被接合的构件通常大多为铜板或镀金板等激光的高反射体，由于激光几乎都被表面所反射，从而使这些材料基本未被加热，因此，未利用热量来提高接合质量。所以，若为了提高被接合的构件的温度而增强激光，则反射出的激光大多向周围飞散，从而可能会对周围的抗热能力较弱的树脂封装等造成损坏，或者，激光可能会返回激光振荡器，从而因返回光而导致激光振荡器发生破损。

另外，由于不仅需要激光，还需要又大又贵的超声波喇叭形辐射体，因此，装置不仅会变得复杂，而且还可能因摩擦而使加压部的形状发生变化，从而还会发生接合质量不稳定的问题。

因此，本发明鉴于上述问题，其目的在于，以简单的结构，对激光反射率高的镀金或铜等各种接合材料也能高速且高质量、高稳定性地进行接合。

为了达到上述目的，本发明的接合装置的特征在于，包括：加压工具，该加压工具吸收一部分激光，对剩下的所述激光进行透射，并将其照射第一构件；以及支承台，该支承台装载有所述第一构件和第二构件，在用所述加压工具和所述第二构件将所述第一构件进行夹持的状态下，经由所述加压工具对所述第一构件照射所述激光，并用所述加压工具对所述第一构件进行加压，从而对所述第一构件进行加热、加压并对其进行挤压，在扩大了所述第一构件与所述第二构件之间的接触面积的状态下，使所述第一构件与所述第二构件进行热扩散接合。

另外，在所述加压工具的加压面或所述支承台表面上，优选预先涂覆热传导率低于所述支承台的材料。

另外，本发明的接合方法的特征在于，包括：将第二构件装载于支承台上、并将第一构件装载于所述第二构件上的工序；使用吸收一部分激光、并对剩下的所述激光进行透射的加压工具和所述第二构件将所述第一构件进行夹持的工序；以及经由所述加压工具对所述第一构件照射所述激光、并用所述加压工具对所述第一构件进行加压的工序，利用因吸收一部分所述激光而被加热了的所述加压工具的热量和压力，一边对所述第一构件进行挤压，一边使所述第一构件与所述第二构件进行热扩散接合。

另外，所述加压工具的所述激光的吸收率优选为10～40％。

另外，所述第一构件是涂覆有树脂的导线，从而能在利用所述加热对所述树脂进行热分解之后，将所述导线与所述第二构件进行接合。

另外，在所述加压工具的加压面或所述支承台表面上，优选涂覆有热传导率低于所述支承台的材料、或所述树脂。

另外，优选使所述激光的功率逐渐上升那样进行所述激光的照射。

另外，在进行所述加压之前，优选对所述第二构件的、与所述第一构件相接触的面的相反的背面进行加热。

另外，在照射所述激光时，优选向所述第一构件的加热部的周围提供惰性气体。

另外，也可以使用熔点低于所述第一构件的材料来作为所述第二构件，从而通过所述加热只使所述第二构件熔解，以将所述第一构件埋入所述第二构件而进行接合。

另外，所述第二构件也可以是锡或锡合金，所述第一构件也可以是导线。

另外，在装载所述第一构件时，也可以将所述第一构件经由熔点低于所述第一构件的材料的焊料，装载于所述第二构件上，通过所述加热只使所述焊料熔解，从而将所述第一构件埋入所述焊料而进行接合。

另外，在进行所述加热时，也可以还使用产生于所述第一构件与所述加压工具的界面上的所述激光的返回光。

此外，本发明的接合体是用所述接合方法进行接合的接合体，其特征在于，将作为所述第一构件的导线与作为所述第二构件的金属板相接合，在所述导线与所述金属板之间的接合界面上的、所述导线的表面粗糙度，比所述导线的加压面的表面粗糙度要粗。

另外，也可以是用所述接合方法进行接合的接合体，将作为所述第一构件的导线与所述第二构件相接合，埋入所述第二构件的所述导线表面的一部分从所述第二构件露出。

附图说明

图1是表示实施方式1中的接合方法的工序剖视图。

图2是对实施方式1的接合方法中的接合中的热传导进行说明的图。

图3是对实施方式1中的光束模式进行说明的图。

图4是对经由实施方式2中的加压工具的激光照射进行说明的图。

图5是表示实施方式3中的接合方法的工序剖视图。

图6是表示实施方式4中的接合方法的工序剖视图。

图7是对实施方式5中的接合体的结构进行说明的图。

图8是对实施方式6中的接合体的结构进行说明的图。

图9是对现有的接合方法以及接合装置进行说明的简要剖视图。

具体实施方式

首先，对发明的要点进行说明。

本发明所涉及的接合方法如下：首先，在对第一构件与第二构件进行接合时，用例如吸收10～40％的激光而发热的、热传导性好的陶瓷类加压构件、以及铜板等第二构件，将铜导线等第一构件进行夹持。在该状态下，对加压构件照射激光，利用通过加压构件的激光，对第一构件和第二构件进行加热，同时，用激光对加压构件进行加热，用来自加压构件的传热对第一构件进行加热以使其软化，然后进行加压，从而使第一构件变形成扁平状，以增加第一构件与第二构件的接触面积并将它们进行接合。

利用该方法，通过来自加压构件的传热来对第一构件进行加热，从而能在使第一构件软化的状态下，对第一构件进行加压并使其变形成扁平状。因此，由于第一构件与第二构件的接触面积增加，所以，能增加对第二构件的热传导量，从而能牢固地使第一构件与第二构件进行热扩散接合。由此，能实现牢固而稳定的、高质量的接合。

此时，在铜导线等第一构件变形成扁平状从而对第二构件的热传导增加、并且使用对所通过的激光的95％以上进行反射的铜来作为第一构件的情况下，也可以采用以下结构：即，用接合界面上的激光反射来对加压构件的加压面进行再加热。

根据该结构，能补充对第二构件的热传导所产生的散热效果，实现稳定的接合。另外，由于通过一部分激光的加压构件使激光功率在通过的同时发生衰减，因此，无论如何加压面上的温度上升都会减小，但通过对其进行补充的所谓双通道加热，能减小由陶瓷类加压构件的热梯度所引起的变形而延长寿命，从而能使接合质量长期维持稳定。

另外，可以使用涂覆有树脂的铜导线来作为第一构件，从而在利用来自吸收激光而发热的加压构件的加热将所涂覆的树脂进行了热分解之后，将导线与第二构件进行接合。

在这种情况下，利用来自因吸收了部分激光而发热的陶瓷类加压构件的热传导和红外线、以及进而通过的激光，使覆盖在聚氨酯线和漆包线上的树脂瞬间气化，从而能剥离出没有树脂烧焦的、纯净的铜线，能实现高质量的、稳定的接合。

另外，还能将热传导率低的材料、或与涂覆树脂的导线相同的树脂预先涂覆在加压构件的加压面或支撑第二构件的支承台表面上，以防止接合部的温度向周围散发，而使接合部的温度变成高温。

这样，预先用与聚氨酯等已气化的树脂相同的树脂涂层等低热传导体，对受到加压的第二构件的支承表面进行涂覆，从而能抑制第二构件的热量被夺走，维持牢固而稳定的接合质量。

另外，在对加压构件照射激光时的激光功率中，根据加热构件的热传导时间，只要时间允许，也可以逐渐增大激光功率等而使整个加压构件的温度变得均匀，使在利用第一构件的加压构件开始发生变形后的第二激光功率大于开始发生变形前的第一激光功率。

通过逐渐增大激光功率，由于能确保加压构件向激光出口侧进行热传导所需要的时间，从而能防止激光出口侧与激光入口侧之间产生过大的温差，并能通过由加压构件向第一构件进行散热，来防止因加压构件的激光入口面上的急剧的温度上升而导致的熔融，因此，能维持较稳定的接合质量。

另外，为了缩短从第一构件对第二构件进行加热起到接合界面的温度达到接合所需要的温度为止的时间，也可以用激光或加热器等预先对第二构件的、与第一构件相接触的面的相反面进行加热。

第二构件远大于第一构件，从而只通过来自第一构件的传热而进行的加热，无法获得发生热扩散接合所需要的温度，即使在这种情况下，也能通过对第二构件进行辅助加热来维持牢固而高质量的接合。

而且，还能在利用通过加压构件的激光来进行加热的第一构件的加热部的周围提供惰性气体。

通过向加压构件的激光受光面喷射氮气等惰性气体，能防止陶瓷发生氧化，从而能力图延长寿命。与此同时，即使是激光部分透射型陶瓷，但由于激光受光面的温度最高，因此也能用惰性气体对该高温部进行冷却，还能防止其发生熔融，并能进一步减小陶瓷类加压构件的激光出入口的温度梯度，所以，能消除热疲劳，从而能使接合质量长期维持稳定。

对于用上述接合方法进行接合的、将作为第一构件的导线与作为第二构件的金属板相接合的接合体，也可以将该接合体形成为导线的加压变形部的表面粗糙度因受激光的热影响而比非加压部的表面粗糙度要粗糙的接合体。

根据这样的接合体，用吸收了一部分激光而被加热的加压构件对导线进行按压从而形成边缘，利用所述边缘，根据所透过的激光的聚焦效果，被按压而形成的边缘部的曲率变得大于加压构件，或表面粗糙度变小，从而能提高接合体自身的拉伸强度，获得较高的接合质量。

另外，也可以用来自加压构件的传热对第一构件进行加热，使熔点低于第一构件的第二构件软化，从而将第一构件埋入第二构件而进行接合。

为此，首先，用吸收了一部分激光的加压构件和焊料等第二构件将引线等第一构件进行夹持，对加热构件照射激光，利用通过加压构件的激光，对第一构件和第二构件进行加热。与此同时，用激光对加压构件进行加热，用来自加压构件的传热对第一构件进行加热，使熔点低于作为第一构件的引线的焊料等第二构件软化，将第一构件埋入第二构件，从而能实现没有接触不良的、高质量的接合。

此时，也可以使用焊料等锡或锡合金来作为第二构件，使用涂覆有聚氨酯等被膜的铜导线等引线作为第一构件，用来自第一构件的传热使第二构件升温，直至达到被膜分解温度为止。

另外，在第二构件为锡或焊料等、第一构件为涂覆有聚氨酯等被膜的引线的情况下，利用来自加压构件的热传导和所通过的激光，通过将第二构件加热至高于聚氨酯等被覆材料的熔点的温度，使被覆发生剥离，将还没有怎么发生表面氧化的铜线埋入焊料内，从而能实现没有接触不良的、高质量的接合。

对于用上述接合方法进行接合的、将作为第一构件的导线与第二构件相接合的接合体，还可以将该接合体形成为如下接合体：即，一边使埋入第二构件的导线表面的一部分与加压构件相接触，一边对其进行按压，以埋入第二构件，从而使第一构件的一部分露出至外部。

对于用这样的接合方法进行接合的、作为第一构件的导线与第二构件的接合体，由于被接合体是锡或锡合金，导线被接合或埋入至被接合体而不发生塑性变形，加压构件的表面形状被转印，因此，能利用外观检查对埋入或被覆剥离等进行确认，从而能用外观对高接合质量进行确认。

下面，利用附图，对本发明的各实施方式进行说明。

本发明在将两个构件进行接合时，使用对一部分激光进行透射、对一部分激光进行吸收的加压工具，用加压工具和第二构件将第一构件进行夹持并对其施加压力，同时经由加压工具，对构件照射激光。根据该方法，加压工具通过吸收激光而被加热，利用来自加压工具的压力和热量对第一构件进行挤压，从而能在扩大了第一构件与第二构件之间的接触面积的状态下，利用激光的照射进行加热，以将第一构件和第二构件进行热扩散接合。

在以下的各实施方式中，将以铜线与铜板的接合、或柔性基板的连接盘之间的接合等为例，对接合各种构件的、本发明的接合方法等进行说明。

(实施方式1)

下面，首先，利用图1～图3，对实施方式1进行说明。

图1是表示实施方式1中的接合方法的工序剖视图，图2是对实施方式1的接合方法中的接合中的热传导进行说明的图，图3是对实施方式1中的光束模式进行说明的图。

在本实施方式的接合方法中，如图1所示，首先，用吸收一部分激光1的加压工具2、以及铜板3将聚氨酯线4进行夹持，对加压工具2照射激光1，利用通过加压工具2的激光6，对聚氨酯线4和铜板3进行加热。与此同时，用激光1对加压工具2进行加热，一边利用来自加压工具2的传热使聚氨酯线4受热变形，一边使聚氨酯被覆7熔融、气化，从而剥离出表面未被氧化的铜线8。另外，通过对铜线8进行加压和加热使其变得扁平，以增加其与铜板3之间的接触面积，将铜线8和铜板3进行热扩散接合。这样，即使激光1几乎都被铜线8和铜板3所反射，但由于加压工具2吸收了一部分激光1而被加热，因此，也能利用照射的激光1和来自加压工具2的热量，使铜线8达到足够高的温度，从而利用容易的方法，将铜线8加热到热扩散接合所需要的温度。同时，由于利用加压工具2对铜线8进行加压，因此，能使在高温下已软化的铜线8变成扁平状，从而能提高铜线8与铜板3之间的接合面积，能容易地提高接合强度。

此外，标号5是承受来自加压工具2的施加压力的支承台。

这里，可以使用部分吸收激光的陶瓷来作为加压工具2的材料。作为陶瓷材料，激光的吸收率成为10～40％的混合比例较为适合，根据工具的尺寸和形状的不同，最适合的吸收率会发生变化，考虑到来自加压对象的返回光，来规定吸收率作为最佳设计参数，以能尽可能对整体均匀地进行加热。

下面，利用图1(a)～图1(d)，对接合工序进行说明。

图1(a)是在加压状态下开始照射激光时的图。在通常的陶瓷中，激光1大半被激光照射面9所吸收或反射，而加压工具2只部分地吸收激光1。因而，由于激光1的例如一半以上都通过加压工具2到达加压面10，从而能对整个加压工具2进行加热，因此，能将加压面10加热至1000℃以上等的高温。另外，聚氨酯线4周围的铜板3也被稍稍加热。

在本实施方式中，由于将加压工具2的加压面10加热至铜线8的熔点附近，因此，铜线8因热量和压力而开始变形。

在图1(b)中，在聚氨酯线4发生变形的过程中，被膜7熔融、气化，从而剥离出铜线8。由于在该状态下进行加热，因此铜板3被直接加热。

如图1(c)所示，通过后续的激光1的照射，使铜线8的温度上升并超过软化温度，从而使铜线8变成扁平体11，其与铜板3之间的接触面积12增加而热阻减小，铜板3被高效地加热，从而使铜板3的接合界面13的温度也上升至与扁平体11相同的温度。

最后，在图1(d)中，当接合界面13上的铜线8和铜板3都接近熔点时，发生热扩散接合。这样，从图1(b)起热扩散接合开始，在图1(d)中热扩散接合结束。

此外，在发生热扩散接合中，为了使铜原子在扁平体11与铜板3之间的接合界面13上相互发生热扩散移动而形成一体化，需要施加高压。而且，虽然在铜线8和铜板3的表面上形成有凹凸，但由于凹凸的凸部之间彼此接触，对该接触部施加有高压，因此，铜线8和铜板3同时变形而形成一体化，因此，在接触部发生热扩散接合。

这里，若热量被支承台5夺走，则由于铜板3的接合界面13的温度未上升至铜的熔点附近，从而会导致接合强度急剧下降，因此，最好预先在支承台5上涂覆聚氨酯涂层等绝热材料14。

此外，显而易见，若也对支承台5进行预热，则能容易达到铜板3发生热扩散接合所需要的温度，从而能较快实现更良好的接合。

另外，若将加压工具2长时间暴露在高温条件下，则会加快加压工具2的劣化。在本发明的接合方法的情况下，在本接合工序中，由于聚氨酯线4和铜板3的温度上升需要时间，因此，可以使激光1的功率逐渐增大，从而能减小加压工具2的激光照射面9与加压面10之间的温度梯度，抑制加压工具2的激光照射面9的温度上升，力图延长加压工具2的寿命。在图中，按图1(a)～(d)的顺序逐渐变浓地示出了激光1，该浓度表示激光功率强度Pt的变化。

另外，作为激光照射面9上的、照射于加压工具2的激光1的光束模式，可以使用激光强度P越靠近激光照射面9的中心越强的高斯模式(图2(a))、激光强度P均匀的大礼帽形(图2(b))、或中心部的激光强度P较低的炸面圈形(图2(c))等。其中，若使用中心部的激光强度P较低的炸面圈形的光束模式，则能抑制激光照射面9的中心部分的温度的上升，从而能延长加压工具2的寿命，较为理想。

此外，由于将激光1的照射宽度NA调整为基本与加压面10的最长部分的长度相同，则效率高，并能减少来自侧面的激光泄漏，因此，不容易对周围的树脂等造成损坏，较为理想。

这里，以铜线8是聚氨酯线4的情况为例进行了说明，但即使是未形成被膜7的铜线，也同样能适用本发明的接合方法和接合装置。另外，以下的各实施方式也一样。

图3表示在聚氨酯线4与铜板3的接合中的、开始生产时和稳定生产时的热传导的状态变化。

图3(a)是开始生产时，在被接合构件为铜的情况下，由于铜的激光反射率为95％以上，因此，利用来自铜导线20的反射激光，主要利用来自加压工具2的热传导而对变成扁平状的铜导线20的加压承受面16进行加热。进一步利用变成扁平状的铜导线20的热传导将铜板3的表面17加热至其熔点附近，从而发生热扩散接合。然而，此时，热量被支承台5夺走，从而需要增大激光1的功率，以将加压工具2的温度上升至更高温度。

即使处于如图3(b)所示的稳定生产的状态下，聚氨酯被膜7(参照图1)也可能会发生气化，作为气化的聚氨酯蒸气的气化物34会发生扩散而附着于加压工具2和支承台5上，从而导致接合质量发生变化。因此，如图3(c)所示，最好每隔规定照射，自动用纸进行擦拭，以去除附着于加压工具2的聚氨酯19，从而使接合质量保持稳定。另外，可以观察到，由于附着于支承台5的聚氨酯层起到作为与铜板3之间的绝热材料14的作用，因此，能抑制接合温度的降低，从生产开始起，每超过100次照射，接合强度都会逐步提高，从而变得更稳定。由此，支承台5或加压工具2最好从新品时起就预先涂覆聚氨酯或硅等热传导率低于支承台5的材料。

此外，虽然担心加压工具2因用纸擦拭而导致前端磨损，但通过在残留有聚氨酯层19的状态下自动用纸擦拭，能基本无需维护且没有磨损。此外，由于聚氨酯层19几乎使所有的激光透过，因此，对于所通过的激光的影响几乎没有变化。

另外，为了防止加压工具2的激光受光面27因氧化而发生劣化，最好一边向激光受光面27喷射惰性气体，一边照射激光。

(实施方式2)

接着，利用图4，对实施方式2的接合方法和接合装置进行说明。

图4是对经由实施方式2中的加压工具的激光照射进行说明的图。

图4(a)是加压工具2的一个实施例的具体形状。为了高效地接受激光1的照射，在大于激光点24的受光面上具有用于支承加压工具2的凸缘25，由于在途中形成有比激光1的透过部稍大的光波导22，从而能像光纤那样进行壁面反射，因此，激光几乎不会泄漏到加压面10以外的周围，从而不会因激光而对周围的树脂等造成损坏。

图4(b)表示以下情况：由于在用于通常加工的近红外的800nm～1100nm下，通过加压工具2的激光有接近98％被铜板表面所反射，因此，几乎所有的激光都通过来自变成扁平体11的铜线8和铜板3的反射而返回，返回的激光26再次对加压工具2的加压面10进行激光加热，使发热量增加接近一倍，从而能高效地进行加热。

图4(c)、(d)的P-X图线表示从凸缘25起沿激光照射方向的位置X(mm)上的激光吸收量P(W)的变化，图4(d)的A部表示激光吸收量P(W)因返回的激光26而增加的情况。

这样，由于激光1的返回光大部分被加压工具2所吸收而被用于再加热，因此，泄漏至周围的激光极少，即使不设置特殊的激光安全罩，也能容易地满足JIS6802：2005的CLASS1M等激光安全标准。

此外，用针孔光电二极管28始终对激光泄漏29进行监视，在万一加压工具2发生破损而激光发生泄漏的情况下，也能在超过激光安全水平之前使激光停止。

(实施方式3)

接着，利用图5，对实施方式3的接合方法进行说明。

图5是表示实施方式3中的接合方法的工序剖视图。

图5所示的接合方法如下：在上述各实施方式中，首先，用吸收一部分激光1的加压工具2和基板30的连接盘31将预涂焊料32和聚氨酯线4进行夹持。接着，对加压工具2照射激光1，利用通过加压工具2的激光6，对聚氨酯线4和预涂焊料32进行加热，使聚氨酯被膜7分解成熔融物33和气化物34。与此同时，用激光1对加压工具2进行加热，经由加压工具2对铜线8和预涂焊料32进行加热，以完全去除聚氨酯被膜7，使熔点低于铜线8的预涂焊料32软化、熔融，将铜线8保持形状不变并埋入预涂焊料32。

图5(a)是开始进行加压和激光照射时的图，随着如图5(b)所示进行加压、激光照射，聚氨酯被膜7被分解成熔融物33和气化物34。与此同时，被剥离出的铜线8开始陷入开始软化的预涂焊料35。

图5(c)表示以下状态：即，聚氨酯被膜7被完全去除，从而剥离出铜线8，在充分加热至温度高于焊料熔点的状态下，还没有怎么发生表面氧化的铜线8埋入熔融焊料36内。此时，铜与焊料进行合金接合。

图5(d)是激光1的照射结束、加压工具2复位的状态，在这种状态下，预涂焊料35成为具有转印了加压工具形状的形状的固化焊料37。此时，由于能从外部看到所埋入的铜线38的被加压的表面，因此，即使不对聚氨酯被膜7是否剥离进行X射线截面检查，但由于也能进行外观检查，因此，能对维持高质量的接合进行确认。

此外，即使在加压工具2开始复位时，也能继续照射激光，从而用通过的激光对表面进行焊料再熔融，用焊料来遮盖被埋入的铜线38。

(实施方式4)

接着，利用图6，对实施方式4的接合方法进行说明。

图6是表示实施方式4中的接合方法的工序剖视图。

图6是用加压工具2对两块柔性基板50、53进行加压、加热从而进行接合的一个实施例。

在图6中，标号52是预先对作为第一构件的柔性基板50的连接盘51、作为第二构件的柔性基板53的连接盘54进行回流时所形成的预涂焊料。

此外，柔性基板50、53的树脂薄片55、57对于600～1500nm的通常的半导体激光的波长，具有激光透射性和激光部分吸收特性。

下面，利用图6(a)、图6(b)，对接合工序进行说明。

图6(a)是在用加压工具2和柔性基板53将柔性基板50进行夹持时、对加压工具2照射激光1之前的图。

接着，若对加压工具2照射激光1，则如图6(b)所示，加压工具2部分吸收激光1而升温至焊料熔点以上。通过加压工具2的激光被柔性基板53的树脂薄片57部分吸收，并用热传导和所透射的激光使连接盘51上升至足够进行焊料熔融的温度。在加压状态下，再用激光、热传导、以及辐射热对预涂的焊料52和连接盘54、以及树脂薄片55进行加热，从而使预涂焊料52熔融，用焊料将两个连接盘51和54进行接合。

此外，由于树脂薄片55、57本身会发热，从而会加热连接盘51、54，因此，能提高浸润性，实现高质量的焊接接合。

另外，可以在进行加压之前开始照射激光1，以对加压工具2、柔性基板50、53进行预热，也可以用其他方法对柔性基板50、53进行加热，然后开始照射激光，从而能通过对柔性基板50、53进行预热，牢固而简单地进行接合。

通过进一步将热电偶56这样的温度传感器安装于加压工具2，由于能正确地进行温度管理，因此，能防止在通常的激光焊接中成为问题的柔性基板的烧焦的问题，从而能稳定地维持质量极高的接合。

此外，显而易见，即使将两块柔性基板53、50进行交换，柔性基板53和50的连接盘也能彼此焊接接合。

(实施方式5)

接着，利用图7，对使用上述各实施方式的接合装置或接合方法的接合体进行说明。

图7是对实施方式5中的接合体的结构进行说明的图，图7(a)是俯视图，图7(b)是侧视图，图7(c)是R部的放大图。

图7表示将聚氨酯线4与铜板3相接合的接合体，利用加热去除聚氨酯线4的接合部位附近的皮膜7，剥离出的铜线8因加压而变形，从而形成扁平部46。扁平部46是利用加压工具2而变形为足够薄而扁平的部分。

如上所述，由于通过使铜线的接合部位变得扁平，能在扩大了接合面积的状态下进行热扩散接合，因此，也能以简便的结构，高速且高质量、高稳定地对激光反射率高的镀金或铜等各种接合材料进行接合。另外，由于能容易地使接合部分的温度高于接合材料的熔点，从而在液面形状下进行接合，因此，能形成损伤和细微裂纹少的、高质量的接合体。

此外，在本加热方法中，由于激光1聚焦于加压工具2的边缘部r，因此，r的曲率也增大，表面发生熔融从而表面粗糙度减小，断裂强度增大，因此，能实现可靠性更高的、牢固的接合。

熔融的被覆7在发生气化的同时发生收缩，可以观察到铜线8的剥出部和收缩的聚氨酯收缩部65。

由于加压工具2的r部像凸透镜那样将通过内部的激光聚焦于R部，因此，在铜板3的接合界面47上，扁平部46的温度上升至已经发生热扩散接合的熔点附近，R部部分地超过铜的熔点而成为具有光滑的R的液面形状，从而使R部的拉伸强度增加而没有损伤和细微裂纹，因此，能提高接合体的质量

(实施方式6)

接着，利用图8，对使用上述各实施方式的接合装置或接合方法的接合体的其他结构进行说明。

图8是对实施方式6中的接合体的结构进行说明的图，表示用实施方式3的接合方法进行接合的聚氨酯线4和预涂焊料35的接合体的实施例。

实施方式6的接合体的特征在于，能从外部观察到埋入预涂焊料35的铜线38表面的一部分的剥出部43。

此外，作为实施方式，也可以是如下所述的各种方式。

作为上述的实施方式，示出了使用熔点在铜以下的焊料、将作为同种金属的铜彼此进行热扩散接合的例子，但即使在将铜和镍等不同种金属进行接合的情况下，也能将熔点高于焊料熔点的材料彼此进行热扩散接合。另外，也可以通过升高加压工具2的温度，加热至超过铜的熔点的温度，从而进行接合以将铜线埋入熔融的铜，而不使用焊料。另外，即使不同种金属也同样能在加压状态下被加热至熔点或超过熔点，在这样的情况下，能进行接合以将另一种金属埋入熔融的一种金属。当然，即使没有聚氨酯等被覆也能进行接合。

另外，即使是树脂或玻璃等非金属，也能在加压状态下使其中之一达到熔点附近的情况下，通过加压、加热进行接合。

另外，是用聚氨酯被覆线作为第二构件进行了说明，但也可以是漆包线等绝缘被覆，另外，只要能由加压工具2提供接合所需要的温度，即使是薄板也能进行接合。

另外，示出了将铜线夹在预涂焊料中、并用加压工具进行加热和加压的例子，但也可以用镀焊料或镀锡来代替预涂焊料，无论是除铜线以外的金属，还是不能进行合金接合的金属，由于被机械性地埋入，因此，也能确保电传导，形成作为有效的接合。

Claims (16)

1.一种接合装置，其特征在于，包括：

加压工具，该加压工具吸收一部分激光，对剩下的所述激光进行透射，并将其照射第一构件；以及

支承台，该支承台装载有所述第一构件和第二构件，

在用所述加压工具和所述第二构件将所述第一构件进行夹持的状态下，经由所述加压工具对所述第一构件照射所述激光，并用所述加压工具对所述第一构件进行加压，从而对所述第一构件进行加热、加压并对其进行挤压，在扩大了所述第一构件与所述第二构件之间的接触面积的状态下，使所述第一构件与所述第二构件进行热扩散接合。

2.如权利要求1所述的接合装置，其特征在于，

所述加压工具的所述激光的吸收率为10～40％。

3.如权利要求1或2所述的接合装置，其特征在于，

在所述加压工具的加压面或所述支承台表面上，预先涂覆热传导率低于所述支承台的材料。

4.一种接合方法，其特征在于，包括：

将第二构件装载于支承台上、并将第一构件装载于所述第二构件上的工序；

使用吸收一部分激光、并对剩下的所述激光进行透射的加压工具和所述第二构件将所述第一构件进行夹持的工序；以及

经由所述加压工具对所述第一构件照射所述激光、并用所述加压工具对所述第一构件进行加压的工序，

利用因吸收一部分所述激光而被加热了的所述加压工具的热量和压力，一边对所述第一构件进行挤压，一边使所述第一构件与所述第二构件进行热扩散接合。

5.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

所述加压工具的所述激光的吸收率为10～40％。

6.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

所述第一构件是涂覆有树脂的导线，在利用所述加热对所述树脂进行热分解之后，将所述导线与所述第二构件进行接合。

7.如权利要求6所述的接合方法，其特征在于，

在所述加压工具的加压面或所述支承台表面上，涂覆有热传导率低于所述支承台的材料、或所述树脂。

8.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

使所述激光的功率逐渐上升那样进行所述激光的照射。

9.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

在进行所述加压之前，对所述第二构件的、与所述第一构件相接触的面的相反的背面进行加热。

10.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

在照射所述激光时，向所述第一构件的加热部的周围提供惰性气体。

11.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

使用熔点低于所述第一构件的材料来作为所述第二构件，从而通过所述加热只使所述第二构件熔解，以将所述第一构件埋入所述第二构件而进行接合。

12.如权利要求11所述的接合方法，其特征在于，

所述第二构件是锡或锡合金，所述第一构件是导线。

13.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

在装载所述第一构件时，将所述第一构件经由熔点低于所述第一构件的材料的焊料，装载于所述第二构件上，通过所述加热只使所述焊料熔解，从而将所述第一构件埋入所述焊料而进行接合。

14.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

在进行所述加热时，还使用产生于所述第一构件与所述加压工具的界面上的所述激光的返回光。

15.一种接合体，所述接合体是用如权利要求4～权利要求14的任一项所述的接合方法进行接合的接合体，其特征在于，

将作为所述第一构件的导线与作为所述第二构件的金属板相接合，

在所述导线与所述金属板之间的接合界面上的、所述导线的表面粗糙度，比所述导线的加压面的表面粗糙度要粗。

16.一种接合体，所述接合体是用如权利要求11所述的接合方法进行接合的接合体，其特征在于，

将作为所述第一构件的导线与所述第二构件相接合，

埋入所述第二构件的所述导线表面的一部分从所述第二构件露出。

Images