JP2009166052A - 導電性部材溶着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の導電性部材を吸着保持し、所望の間隔で溶融固着する高速高精度の導電性部材溶着装置の提供。
【解決手段】導電性部材６００を対象物に溶着させる導電性部材溶着装置１１であって、圧縮ガスを利用して一つずつ導電性部材を供給する供給手段１００と、前記供給手段１００から供給される一つの前記導電性部材６００が圧着される前記導電性部材保持手段３００と、前記供給手段１００から供給される一つの導電性部材６００を前記導電性部材保持手段３００に圧着させる圧着手段と、前記導電性部材保持手段３００に前記導電性部材６００が存在しているか否かを識別するための識別手段２９０と、圧着した前記導電性部材６００に圧縮ガスを付与し固相状態の導電性部材６００を前記導電性部材保持手段３００から射出させる射出手段と、前記導電性部材保持手段に圧着した導電性部材に熱線を照射する熱線照射手段３０５、および制御手段４００とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電性部材を対象物に溶着させる導電性部材溶着装置に関する。

従来より、電子部品を製造するために用いるウエハにパンプを形成するために、半田ボール搭載装置等を用いて半田ボールをウエハ上に搭載し、加熱手段等により溶着させることが行われている。以下に、従来の半田ボール搭載装置について図面を参照して説明する。

図１５は、従来の半田ボールの搭載装置を示す部分断面図である。半田ボールの搭載装置９００は、所定の間隔で設けられた複数の吸引口９０９を具備するピックアップヘッド９１１により、貯留部内の複数の半田ボール９０１を吸引保持し、移送し、基板９０４の所定電極９０５上に搭載する。次に、搭載ミス検査手段により、基板９０４上に半田ボールが適切に搭載されているか否かを識別する。半田ボール９０１の欠落している電極９０５が発見されると、第２の搭載手段により半田ボールを補充する。その後、半田ボール９０１に熱を付与するための加熱炉を作動させて半田ボールを溶着させる。
特開平８−２０６８２５号公報（図１）

特許文献１の半田ボール搭載装置では、複数の吸引口が所定間隔で設けられているため、バンプを形成する位置が不規則である場合には、別のピックアップヘッドに交換する必要が生じ作業効率の向上が困難である。

また、ピックアップヘッドで半田ボールを基板の上に載置した後に、加熱炉を使用して半田ボールを溶着する構成であるため、溶着工程に要する装置や制御の簡素化が難しい。

さらに、昨今の電子部品の小型化に伴うバンプの間隔の狭小化により、使用される半田ボールの寸法をより小さくする必要が生じ、荷重も小さくなりつつある。従って半田ボール搭載装置のように、複数の半田ボールを貯留する貯留部内で吸着保持する構成では、一つの吸引口９０９に複数の半田ボール９０１が吸引保持されたり、半田ボール同士が数珠繋ぎになる恐れがある。

また、基板９０４上で半田ボール９０１への吸引力を解除しただけでは、ピックアップヘッド９１１を基板９０４から離間させる際（図１５（ｂ））、半田ボール９０１の軽量化にともないピックアップヘッド９１１から離れない場合がますます増える恐れがある。よって、第２の搭載手段により半田ボールを載置することが必須となり、半田ボールを載置するのに要する時間、ひいては、溶着工程に要する時間が長くなる。

そこで、本発明は、単一の導電性部材を確実に吸着保持し、所望の間隔で導電性部材を溶融固着させることができる導電性部材溶着装置を提供することを目的とする。さらに、高速で高精度に導電性部材を溶着させることができる導電性部材溶着装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の導電性部材溶着装置の第１の態様は、導電性部材を対象物に溶着させる導電性部材溶着装置であって、圧縮ガスを利用して一つずつ導電性部材を供給する供給手段と、前記供給手段から供給される一つの前記導電性部材が圧着される前記導電性部材保持手段と、前記供給手段から供給される一つの導電性部材を前記導電性部材保持手段に圧着させる圧着手段と、前記導電性部材保持手段に前記導電性部材が存在しているか否かを識別するための識別手段と、圧着した前記導電性部材に圧縮ガスを付与し固相状態の導電性部材を前記導電性部材保持手段から射出させる射出手段と、前記導電性部材保持手段に圧着した導電性部材に熱線を照射する熱線照射手段と、前記識別手段により前記導電性部材の存在が識別された場合には前記熱線照射手段及び前記射出手段を作動させ、前記導電性部材保持手段に圧着した前記導電性部材を固相状態において射出させるように制御する制御手段と、を備える。

本発明の導電性部材溶着装置の第２の態様によれば、前記導電性部材保持手段は、外部と内部空間を連通する開口が設けられたノズル開口部を有するノズルを備え、前記射出手段は前記内部空間内に圧縮ガスを供給する。

本発明の導電性部材溶着装置の第３の態様によれば、前記圧着手段は、前記供給手段が一つずつ供給するために使用する圧縮ガスを利用して前記導電性部材を前記導電性保持手段に圧着させる。

本発明の導電性部材溶着装置の第４の態様によれば、前記圧着手段は、前記ノズルの前記内部空間内に吸引力を付与し前記導電性部材を前記ノズル開口部に圧着させることを補助する吸引部を備える。

本発明の導電性部材溶着装置の第５の態様によれば、前記制御手段は、前記導電性部材が前記対象物上に着弾した後も熱線の照射を継続するように制御する。

本発明の導電性部材溶着装置の第６の態様によれば、前記供給手段は、複数の導電性部材を貯留できる貯留空間を有する貯留部と、前記貯留空間と連通し、前記貯留部から前記導電性部材を一列に整列させる整列路を有する整列部と、前記貯留空間内にある前記導電性部材に圧縮ガスを供給し前記整列路内に移送するための第１の気体供給部と、前記整列路内に整列された導電性部材から一つの導電性部材を分離するために前記整列路内に圧縮ガスを供給する第２の気体供給部と、を有し、前記整列路において分離された導電性部材は前記第２の気体供給部からの圧縮ガスにより前記整列路から外部へ射出される。

本発明の導電性部材溶着装置の第７の態様によれば、前記ノズルの開口の中心軸と前記供給部の整列路の中心軸とが整合した状態で、前記供給手段から導電性部材保持手段へ導電性部材が供給される。

本発明の導電性部材溶着装置の第８の態様によれば、前記ノズルは、前記導電性部材が供給される供給位置と前記導電性部材を射出する射出位置との間を移動する。

本発明の導電性部材溶着装置の第９の態様によれば、前記ノズルの移動はリンク機構により行うことを特徴とする。

本発明の導電性部材溶着装置の第１０の態様によれば、前記識別手段は、前記ノズル内の開口を有する所定領域の画像信号を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像信号を積分することで得られた積分値が、所定値を超えていない場合には前記導電性部材が存在しないと判断し、所定値を超えている場合には前記導電性部材が存在すると判断する画像処理部と、を有する。

本発明の導電性部材溶着装置の第１１の態様によれば、前記撮像部は、光学レンズと撮像素子とを備え、前記撮像素子はＣＭＯＳであり、前記画像処理部は、前記ＣＭＯＳで撮像された一画面分の画像信号のうち画面範囲から任意のエリアを選択抽出する画像抽出部と、前記任意のエリアの画像信号に基づき判断する認識部と、備える。

本発明の導電性部材溶着装置の第１２の態様によれば、上記第１乃至第１１のいずれかに記載の前記導電性部材保持手段を複数備える。

本明細書におけるノズルの外側とは、ノズルを形成する部材により画成される内部空間を内側とした場合の、内部空間以外の領域と定義する。従って、ノズルの開口部と、開口部により画成される開口する領域と、ノズルの外部空間と、はノズルの外側となる。

ガス供給手段に用いる圧縮ガスとしては、不活性ガス（窒素）や導電性部材を還元できる気体（水素など）を用いることが可能である。

さらに、本明細書において、導電性部材とは、半田、金などの金属材料あるいは合金などの、接合する対象である部材同士を電気的に接続できる部材を意味する。

さらに、本明細書において、対象物とは、基板（ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ（プリント基板）），ＦＰＣ（フレキシブル プリンテッド サーキット））や電子部品の電気接続用の導体電極の類を意味し、上記導電性部材により基板と電子部品との間で直接電気的接合を行うための導電性部材、或いは前記電気的接合を後工程で行うためのバンプが形成される部材などを含む。

本発明の導電性部材溶着装置によれば、単一の導電性部材を確実に分離し供給する構成であるので、一つの導電性部材を確実に吸着保持し、所望の間隔で溶着させることができる。さらに、圧着させた導電性部材を固相状態で射出させる構成であるので、導電性部材保持部の周辺に導電性部材の残渣が発生することを防止でき、導電性部材を所定位置に高速で高精度に溶着させることができる。

以下、本発明による導電性部材溶着装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１は、導電性部材溶着装置の第１実施形態である半田溶着装置の全体を示す斜視図である。
半田溶着装置１１は、主として、圧縮ガスを利用して導電性部材である半田ボール６００を供給する供給手段、すなわち半田供給部１００と、半田供給部から供給される半田ボール６００が圧着され、半田ボール６００を保持する導電性部材保持手段であるノズル組立体３００と、圧縮ガスを半田ボール６００に対して付与し固相状態の半田ボール６００を射出する射出手段である圧縮ガス供給部３０７と、半田供給部１００からの供給される一つの半田ボール６００をノズル組立体３００に圧着させる圧着手段と、半田ボール６００に熱線を照射する熱線照射手段であるレーザ照射部３０５と、ノズル組立体３００の所定位置に半田ボール６００の存在を確認するための識別手段すなわち検出部２９０と、検出部２９０により、半田ボール６００の存在が確認された場合には、ノズル組立体３００を作動し半田ボール６００を射出させるように制御する制御手段である制御部４００と、を備える。

上記各構成要素は、半田溶着装置１１の基台４１０に配置されている。基台４１０の内部には制御部４００が配置されている。

基台４１０の上面４１０ａには、ｘ軸方向に移動可能なｘ軸スライダ４２０が配置されている。さらに、ｘ軸スライダ４２０には、ｙ軸方向に移動可能なｙ軸スライダ４４０が装着され、ｙ軸スライダ４４０には、ｚ軸方向に延びる鉛直部材４６０が固定されている。また、鉛直部材４６０には、ｚ軸方向に摺動可能にヘッド固定部４６１が装着されている。したがって、ヘッド固定部４６１は、基台４１０に対してｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動可能な構成である。

なお、ｘ軸スライダ４２０、ｙ軸スライダ４４０、ヘッド固定部４６１を移動させる手段は図面の明瞭化のため図示していないが、公知のものを利用する。例えば、ｘ軸スライダ４２０を駆動させる駆動手段としては、モータ、ｘボールネジ、ｘナットから構成することができる。雌ネジが設けられているｘナットはｘ軸スライダ４２０に固定されている。雄ネジが外周に刻設されているｘボールネジは、その両端を玉軸受で回転可能に支持され、ｘボールネジの一端にはモータが連結されている。モータを駆動しｘボールネジを回転させると、ｘボールネジに螺合しているｘナットがｘボールネジに沿って往復運動する。このｘナットが往復運動することでｘ軸方向スライダ４２０が、ｘ軸方向に移動する。その他のｙ軸スライダ４４０やヘッド固定部４６１を移動させる手段も同様に構成できる。
また、ヘッド固定部４６１には、ｙ軸方向に延びるヘッド装着部４６３が設けられている。ヘッド装着部４６３には、検出部２９０と、レーザ照射部３０５と、ノズル組立体３００と、ノズル組立体３００の位置決めを行うための撮像カメラ４９０が固定されている。

さらに、半田供給部１００が、ノズル組立体３００の近傍に配置されている。なお、半田供給部１００は、基台４１０に固定する必要はなく、ノズル組立体３００が半田供給部１００から半田ボール６００を供給できる位置関係であれば、基台４１０から離間させることも可能である。

さらに、基台４１０の上面４１０ａには、半田ボール６００が付着され溶着させる対象物である電子部品（ウエハ）５００を載置する基板保持部４８０が設けられている。

以下に半田溶着装置の構成要素についてより詳細に説明する。図２は、半田供給部１００の縦断面図である。

図２に示されるよう、半田供給部１００は、球状の半田ボール６００を収容する内部空間１０５が設けられた貯留部１０４及び内部空間１０５と連通する整列路１０９が設けられた整列部１０８を有する供給部本体１０７と、整列路１０９を開放及び遮断するためのストッパ１１１と、後述する底部ブロック１２３により形成される第１の通気口（第１の通気路）にエアを供給する第１のエア供給部１１９（第１のエア供給手段）と、供給部本体１０７に設けられ、整列路１０９と連通する第２の通気口１１５内にエアを供給する第２のエア供給部１１７（第２のエア供給手段）と、第１のエア供給部１１９及び第２のエア供給部１１７を所定のタイミングで駆動するための制御部４００（制御手段）と、を備える。

さらに、供給部本体１０７の底部ブロック１２３には、第１の吸引部１４１が連結されている。不図示の吸引源を有する第１の吸引部１４１は、底部ブロック１２３を介して吸引力を内部空間１０５内に付与するためのものである。また、第１の吸引部１４１は、制御部４００に連結され、制御部４００からの駆動信号を受けると、第１の吸引部１４１が作動し、吸引力を内部空間１０５内に付与する構成となっている。

また、供給部本体１０７の第２の通気路１１６には、第２の吸引部１４５が連結されている。第２の吸引部１４５は、第２の通気路１１６、第２の通気口１１５を介して整列路１０９内に吸引力を付与するためのものである。また、第２の吸引部１４５は、制御部４００に連結され、制御部４００からの駆動信号を受けると、第２の吸引部１４５が作動し、吸引力を第２の通気口１１５内に付与する構成である。

さらに、整列路１０９を開放若しくは遮断するストッパ１１１を駆動するための駆動部１１３を備え、制御部４００の指令により駆動部１１３がストッパ１１１を動作する構成である。

このように、制御部４００は、第１及び第２のエア供給部１１７、１１９、第１の吸引部１４１、駆動部１１３、第２の吸引部１４５に連結されている。よって、所定のタイミングで、各要素を駆動することができる。

以下に、半田供給部１００の各要素の詳細について説明する。貯留部１０４は、略円筒形状の供給部本体１０７の下方部分であり、その内周面により画成される内部空間１０５に半田ボール６００が貯留される。また、整列部１０８は、供給部本体１０７の上方部分であり、その内周面により画成され、内部空間１０５と連通する整列路１０９を有する。

貯留部１０４の内部空間１０５の内径は、整列部１０８の整列路１０９の内径より大きく、内部空間１０５と整列路１０９は、テーパ部１２５により連結される。整列路１０９の他端は、供給部本体１０７の外部への開口１２７を構成する。整列路１０９の内径は、半田ボール６００の外径より僅かに大きく寸法付けされている。従って、複数の半田ボール６００が整列路１０９内に進入すると、その長手方向（以下、半田ボールが整列する整列方向とも称す）にそって半田ボール６００が一列に整列する。なお、本実施形態では、ストッパ１１１を遮断すると、整列路１０９内には、半田ボール（６００ａ、６００ｂ）が一列に並ぶことができるようになっている。

さらに、供給部本体１０７の整列路１０９の略垂直方向には孔、すなわちストッパ収容路１２９が刻設されている。ストッパ収容路１２９にストッパ１１１を収容し、ストッパ１１１が摺動する。ストッパ収容路１２９の一端は整列路１０９に連通し、他端は装置外部へ連通する開口を形成する。

さらに、整列方向において供給部本体１０７のストッパ収容路１２９の下方であって、整列路１０９には第２の通気口１１５が設けられている。第２の通気口１１５には、整列路１０９に延びる第２の通気路１１６が設けられ、第２の通気路１１６の一端部は、整列路１０９に連通し、他端部は、供給部本体１０７外部への開口を構成する。第２の通気路１１６は、整列路１０９が延在する方向に対して、略直交するように延在している。

供給部本体１０７のストッパ収容路１２９には、その中で摺動可能に寸法付けされた棒状のストッパ１１１が収容されている。ストッパ１１１の先端部１１１ａは、整列路１０９内に進入し、整列路１０９を遮断する。なお、先端部１１１ａが整列路１０９を遮断する遮断位置（図２の状態）では、半田ボール６００の移動を遮断することができるような寸法関係を満足すればよい。また、本実施形態では、整列路１０９の断面を略円形としたので、ストッパ１１１を整列路１０９内に突出し整列路１０９が遮断された状態であっても、エアは整列路１０９内を通ることができる。

さらに、ストッパ１１１には、ストッパ１１１を駆動する公知のモータ、ピエゾアクチュエータ等の駆動部１１３が連結されている。ストッパ１１１は、駆動部１１３により図２中の左右方向に移動し、整列路１０９の遮断／開放を行う。

また、断面略円状の第２の通気路１１６の中心線Ｃと、ストッパ１１１の下端１１１ｂを通り、中心線Ｃに平行な線Ｃ’との間の最小長さＫが、半田ボール６００の一個分乃至一個半分の直径の長さとなるように寸法づけることが好ましい。

第２の通気路１１６には、圧縮エアを供給する第２のエア供給部１１７が連結している。上記したように、第２の通気路１１６とストッパ１１１との位置関係を有することにより、第２のエア供給部１１７からの圧縮エアにより、ストッパ１１１に係止されている半田ボール６００ａを他の半田ボール６００ｂから分離させることを確実にできる。

さらに、供給部本体の図２中の下方の端部に装着されている底部ブロック１２３は、焼結金属等からなる多孔質体から形成されている。多孔質体の微細通孔が、第１の通気路を構成する。底部ブロック１２３には、第１のエア供給部１１９が連結されている。従って、第１のエア供給部１１９からのエアが、底部ブロック１２３を介して内部空間１０５内にエアフロー１４７として供給される。

次に、図２及び図３を参照して半田供給部１００の動作について説明する。図３は半田供給部の供給工程を示すフローチャートである。まず、ストッパ１１１で整列路１０９を遮断した状態で半田ボールの装填が行われる（図３のＳ１）。

次の半田ボール整列工程は、制御部４００からの駆動信号により、第１のエア供給部１１９と第２の吸引部１４５とを作動させる（図３のＳ１１）。半田供給部１００内部には、底部ブロック１２３、内部空間１０５、整列路１０９、そして開口１２７を通り半田供給部１００の外部へのエアフロー１５１が形成され、半田ボール６００が整列する（図３のS３）。さらに、第２通気口１１５へは第２の吸引部１４５により吸引力が付与されているので、内部空間１０５を通過し整列路１０９内に到達したエアの一部は、第２の通気路１１６内へのエアフロー（矢印１４９）が形成される。よって、半田ボール６００の整列路１０９内への移動を迅速かつ確実に行うことができる。

次は、半田ボール分離工程である。この工程では、第２の吸引部１４５の動作を停止するとともに、第２のエア供給部１１７を動作させ第２の通気路１１６を介して整列路１０９内にエアを供給する（図３のS4）。そして、制御部４００により第１のエア供給部１１９を停止するとともに第１の吸引部１４１を作動させ（図３のS９）、内部空間１０５内に吸引力を作用する。この構成により、第２のエア供給部１１７からのエアは整列路１０９で、図２中の上方向へのエアと下方向へのエアに分岐される。上方向へ分岐されたエアの付勢力により半田ボール６００ａは、ストッパ１１１に当接された状態が維持される。また、エアが整列路１０９で分岐した下方向へのエアと、第１の吸引部１４１による吸引力により、エアフローが形成され、半田ボール６００ａを除いた半田ボール６００が内部空間１０５内へと戻される。結果として、整列路１０９内では、単一の半田ボール６００ａが分離保持される。

次は、ストッパを開放し半田ボールを排出する工程である。この工程では、第２のエア供給部１１７からのエアの供給を維持した状態で、第１の吸引部１４１の動作を停止し（図３のS１０）底部ブロック１２３側からの吸引を止める。さらに、制御部４００から駆動信号を駆動部１１３へ付与することにより、ストッパ１１１を右方へ移動させ、整列路１０９を開放する。この時、整列路１０９内の上方向へのエアにより、半田ボール６００ａが整列路１０９の開口１２７方向へと移動し（図２に破線で示す）半田供給部１００の外部へ（次の工程へと）排出（射出）される。他方、半田ボール６００ｂを含め内部空間１０５内にある半田ボールは、整列路１０９内を流れる下方向へのエアにより内部空間１０５内に保持されているので、整列路１０９を通り、半田供給部１００の外部へ誤って排出されることはない。

最後は、ストッパによる遮断工程である。制御部４００からの駆動信号を駆動部１１３に付与し、ストッパ１１１を左方向へ移動させ（図３のＳ７）、整列路１０９を遮断する（図３のS８）。遮断した後もしくは遮断と同時に、制御部４００からの停止信号により第２のエア供給部１１７の作動を停止しエアの供給を止める（図３のS８）。

なお、上記の実施形態において、第１若しくは第２の吸引部をそれぞれ第１及び第２の通気口を介して吸引力を付与する構成としたが、第１及び第２の吸引部それぞれに対応して、吸引口を設ける構成にしてもよいことは言うまでもない。さらに、吸引部とエア供給部とを別体として設けたが、吸引する機能及びエアを供給する機能の両方を備える手段としても良いことは言うまでもない。

次に、ノズル組立体の構成について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、ノズル組立体の各半田付け工程における部分断面図、図４（ｅ）は、ノズル組立体と半田ボールの関係を示す図である。

図４（ａ）に示されるように、ノズル組立体３００は、主として、半田ボール６００を射出するノズル３０３と、レーザ照射部３０５と、ガス供給部３０７と、制御部４００と、を備える。ノズル３０３は、その内部に、後述するレーザ光が通るとともに、圧縮ガスが供給される内部空間３１１を備え、長手方向における両端が開口する円筒状の部材である。ノズル３０３の長手方向の一端部は、レーザ光が透過できるガラス等から形成される上板３１５により閉じられ、他端部は、半田ボール６００が圧着される開口部３１３を構成する。開口部３１３は、ノズル３０３の長手方向に所定の長さを有する。また、開口部３１３の開口は、内部空間３１１に連続し、均一の内径（もしくは曲率半径）の内周面３１３ａを有する。当該内径は少なくとも半田ボール６００の外径（もしくは曲率半径）より小さく寸法付けされている。

さらに、ノズル３０３は、半田供給部１００に対して接離可能に移動させる移動手段が連結されている。この移動手段は、図１に関連して説明したｘ軸スライダ４２０、ｙ軸スライダ４４０、及びヘッド固定部４６１が該当する。

ノズル３０３の開口部３１３を半田供給部１００に対し近づくように移動し所定位置（供給位置）に到達すると、半田ボール６００が半田供給部１００から射出される。射出された半田ボール６００は開口部３１３に押し付けられ先端部３１３ｂに圧着する。なお、本実施形態では、半田供給部１００から第２のエア供給部１１７からエアが半田ボールを射出する構成であり、第２のエア供給部が半田ボール６００を開口部３１３に圧着させるための圧着手段を構成することになる。また、半田ボール６００が開口部３１３に圧着した状態では、ノズル３０３の内部空間３１１は略密閉された状態となる。半田供給部１００からノズル３０３への受け渡しの際の位置関係については後述する。

さらに、ノズル３０３の外部と内部空間３１１とを連通させるガス導入路３１９が、ノズル３０３の周壁３０３ａに設けられている。ガス導入路３１９は、ガス源であるガス供給部３０７に連結され、ガス供給部３０７からの圧縮ガスは、内部空間３１１内に供給される。

さらに、後述する熱照射手段であるレーザ照射部３０５から照射されたレーザ光の光軸は、内部空間３１１、開口部３１３の中心軸と一直線状になるように構成されている。従って、レーザ光は、上板３１５を透過し、ノズル３０３の内部空間３１１に進入し、さらに、内部空間３１１を通過し、開口部３１３を介してノズル３０３の外部へ進む。このように、内部空間３１１は、レーザ光を半田ボール６００に導くためのレーザ導入路としても機能する。

ノズル３０３を供給位置へ移動し、半田供給部１００から射出された半田ボール６００を開口部３１３に圧着させる。半田ボール６００の、図面中において水平（左右）方向に延在する水平面に沿った断面の最大寸法部である直径部３１７ａは、先端部３１３ｂと当接する半田ボール６００の当接部３１７ｂより射出方向ｓにおいて半田供給部１００に近い側に位置する。すなわち、直径部３１７ａがノズル３０３の開口部３１３と半田ボール６００の接触部分より外側に位置させた状態でノズル３０３に圧着される。さらに、換言すると、半田ボール６００は、ノズル３０３の外側（開口部若しくは外部空間）に位置し、ノズル３０３の内側には半田ボール６００は存在していない。

なお、最大寸法部とは、射出方向（本実施形態では上下方向）に対して垂直に延在する平面による半田ボールの断面を画成する外周上において、任意の２点間を結ぶ線分の最大長さを意味する。

さらに、ガス供給部３０７は、制御部４００に連結され、制御部４００により作動する構成である。ガス供給部３０７が制御部４００からの駆動信号を受けると、圧縮ガスが内部空間３１１内に供給される。レーザ照射部３０５からのレーザ光により半田ボール６００の弾性係数が低下し内部応力が緩和すると、ガス供給部３０７からの圧縮ガスにより内部空間３１１の内圧が高まっているため、半田ボール６００の圧着が解除されて射出される。

上記構成のノズル組立体３００を用いた、半田付け方法の工程について図４（ａ）〜（ｅ）を参照しつつ説明する。

図４（ａ）に示されるように、前述の移動手段によりノズル３０３を供給位置に移動させ供給部１００からの半田ボール６００を圧着させる。なお、圧着された状態では、半田ボール６００の直径部３１７ａが、射出方向Ｓに関し先端部３１３ｂより内部空間３１１から遠い位置に配置される。

次に、図４（ｂ）に示されるようにノズル３０３を、基板保持部４８０に載置されているウエハ５００に対して位置決め（すなわち射出位置への移動）を行う。もちろん、ノズル３０３を固定した状態で、基板保持部４８０を移動する構成としても良い。

次に、ガス供給部３０７から圧縮ガスを内部空間３１１内に供給する。制御部４００により内部空間３１１内の圧力が所定値に達したか否かが判別される。内部空間３１１内の圧力が所定値に達したことが制御部４００により判別された場合には、内部空間３１１を介して半田ボール６００に不図示のレーザ光源からのレーザ光３０５ａを照射する（図４（ｃ））。なお、内部空間３１１内が所定圧力に達しているか否かの判別は、例えば予め、ガス供給後から所定圧力に達するまでの所定時間を計測しておき、制御部によりガス供給後から所定時間が経過したか否かを判別することで、行うことができる。

レーザ光３０５ａは、内部空間３１１に面している半田ボール６００の部分を照射し加熱すると、半田ボール６００の内部応力が緩和される。さらに、圧縮ガスの付勢力により、半田ボール６００と開口部３１３の先端部３１３ｂとの圧着が解除され、半田ボール６００が射出される（図４（ｄ））。

射出された半田ボール６００は、基板保持部４８０に配置されたウエハ５００に設けられた電極（不図示）上に着弾する（図４（ｄ））。なお、レーザ照射部３０５（図１参照）からのレーザ光３０５ａは、半田ボール６００が溶融するまで照射される。

そして、半田ボール６００が着弾位置において溶融した後に、レーザ照射部３０５及びガス供給手段３０７の作動を停止するように制御部４００からの信号が送られる。

上記の通り、本実施形態のノズル組立体３００では、固体状の半田ボール６００をノズル３０３の開口部３１３に圧着させた後、内部空間内に圧縮ガスを供給するとともに、レーザ照射部３０５からのレーザ光３０５ａを照射することにより、半田ボール６００の内部応力を緩和させ、圧縮ガスにより半田ボール６００の圧着を解除する構成である。このような構成であるので、半田付け装置の構成が簡素化されるとともに、半田付け装置の制御が容易となる。

なお、発明者等は、鋭意検討した結果、図４（ｅ）に示すノズル３０３の開口部３１３の内径Ｄ１が０．０９５ｍｍ、半田ボール６００の直径Ｄ２が０．１１ｍｍである場合には、Ｄ１／Ｄ２の比は、０．７８〜０．９５となるように寸法付けすると、所望の着弾精度が得られることを知得している。より好ましくは、０．８２〜０．９１である。また、半田ボール６００と開口部３１３との接触角θ１で表現すると、１８〜３８度とすることが好ましい。より好ましくは、θ１は２５〜３５度とすることがより好ましい。ここで、接触角とは、開口部３１３の中心線Ｃ１（半田ボールの中心を通る鉛直線）と、半田ボール６００の中心から開口部３１３と接触している当接部３１７ｂとを結ぶ半径ｒ１に対する垂線Ｌ１と、の成す角度である。

次に、半田ボールを開口部に圧着させることを補助するための圧着補助手段として吸引手段を利用したノズル組立体の変形例について図５を参照して説明する。図５はノズル組立体３００の部分断面図である。

ノズル組立体３００は、主としてノズル３０３と、ガス供給部３０７と、制御部４００と、吸引手段を構成する吸引部３２５と、を備える。ガス供給部３０７及びガス導入路３１９は、前述の通りであるので説明を割愛する。

吸引手段は、公知の真空ポンプ等である吸引部３２５と、ノズル３０３の周壁３０３ａに設けられ、内部空間３１１と外部とを連通する吸引孔３２７と、吸引部３２５と吸引孔３２７とを連結するチューブ３２９と、を備える。吸引孔３２７は、ノズル３０３の開口部３１３近傍の側壁３０３ａを水平方向に貫通して延びている。よって、吸引部３２５からの吸引力は、チューブ３２９、吸引孔３２７、開口部３１３を介して、ノズル３０３の外部に付与される。

なお、吸引孔３２７を設ける位置は適宜変更でき、内部空間３１１と外部とを連通する構成としても良い。また、ノズルの外側と内部空間３１１とを連通する貫通孔である吸引孔３２７若しくはガス導入路３１９の一方のみをノズルに設け、単一の貫通孔を吸引孔及びガス導入路として共用し、単一の貫通孔にガス供給部３０７と吸引部３２５とを接続する構成としてもよい。すなわち、吸引力を開口部３１３を介してノズル３０３の外部に付与できる構成であれば適宜変更できる。

上記構成において、吸引部３２５の吸引力を内部空間３１１から開口部３１３を介して半田ボール６００に付与することにより、半田供給部１００から射出させることに加え、その吸引力により半田ボール６００を開口部３１３の先端部３１３ｂに圧着させる。

また、吸引部３２５は、ガス供給部３０７と同様に制御部４００に接続され、制御部４００からの信号を受け作動する構成である。なお、ノズル組立体の変形例を用いた半田付けの工程は、第１実施形態の工程と、図４に示す圧着させる工程が異なる。すなわち、半田ボール６００を圧着させる工程では、供給位置に配置されたノズル３０３に対して第２のエア供給部１１７からのエアのみで半田ボール６００を圧着させるのではなく、吸引部３２５を作動させ、吸引力を更に付与することにより半田ボール６００を開口部３１３に圧着させる。そして、吸引部３２５を停止し圧着工程が終わる。その後の工程は、第１実施形態の図４に示す工程と同様である。

また、第１実施形態及び上記変形例では、第２供給部のエアにより半田供給部から射出された半田ボールを圧着させる構成としているが本発明は本構成に限定されない。例えば、半田ボール６００に対してノズルが接離可能に載置しておき、ノズル３０３を半田ボール６００に当接させ、半田ボール６００を開口部３０３ａに押し付けるようにして圧着させてもよい。

上記の変形例の構成の場合には、吸引するタイミングを、半田ボール６００を半田供給部１００から射出させるタイミングより早くすることにより、半田ボール６００が開口部３０３ａに対する相対位置がずれている場合であっても、半田ボール６００が開口部３１３に吸引され先端部３１３ｂに確実に当接させることができる。

以下に、本発明の第１実施形態に係る半田溶着装置の熱照射部及び識別部について説明する。
図６は、半田溶着装置の一部を示す正面図である。

図６に示されるように、半田溶着装置１１のヘッド装着部４６３には、半田ボール６００を射出するノズル組立体３００のノズル３０３と、レーザ照射部３０５と、検出部２１３と、配置されている。さらに、検出部２１３は、ノズル３０３内の開口３１３ａ（図４（ａ）参照）を有する所定領域（撮像領域）を撮像する撮像部２０９及び撮像部２０９により撮像された撮像信号に基づいて半田ボール６００が所定位置にあるか否かを判断する画像処理部３１１を有する。

ノズル組立体３００の上方には、検出部２１３とレーザ照射部３０５が配置されている。検出部２１３は、筐体２２７内に配置される撮像素子のＣＭＯＳ２２３及び光学系を構成する結像レンズ２２５を有する撮像部２０９と、ＣＭＯＳ２２３から得られる画像信号を処理して、半田ボール６００が所定位置に存在するか否かを識別する画像処理部３１１を有する。なお、ＣＭＯＳ２２３としては、例えば１／６インチを含め種々のサイズのものを利用できる。また、撮像部２１３のＣＭＯＳ２２３は、その撮像光軸２３１がノズル開口３１３ａのほぼ中心を通るように配置されている。

レーザ照射部３０５は、半田ボール６００を溶融するため図６中において下方に向かいレーザ光を照射するレーザ光源２２９を備える。本実施形態ではレーザ光源２２９の照射光軸３０５ａは、撮像部２１３の撮像光軸２３１と、ほぼ平行になるような関係である。なお、レーザ光は、ヘッド装着部４６３内に配置された後述する光学ユニットにより、ノズル３０３の内部空間３１１（図５参照）内に導光され、ノズル開口３１３ａのほぼ中心を通過する。すなわち、ノズル３０３の内部の内部空間３１１は、レーザ経路としても機能する。また、レーザ光源２２９からノズル開口３１３ａまでの光路は、照射光軸上に配置される光学ユニットにより屈曲する構成である。

光学ユニットは、照射部３０５及び撮像部２０９と、ノズル組立体３００との間に装着され、照射部３０５の照射光軸３０５ａ上に配置されるミラー２３５と、撮像部２０９の撮像光軸２３１上に配置されるハーフミラー２３７とを備える。この構成により、レーザ光源２２９からのレーザ光の照射光路は、ミラー２３５により９０度右方に変えられる。さらにレーザ光の照射光路は、ハーフミラー２３７により、鉛直方向下方に反射され、レーザ光がノズル組立体３００の遮蔽部３１５を介してノズル開口３１３ａへと導かれる。すなわち、ノズル組立体３００内では、撮像部２１３の撮像光路とレーザ照射部３０５の照射光路２３３とはほぼ一致する構成である。

また、図７に示されるように、制御部４００は、レーザ照射部３０５と、検出部２１３とに電気的に接続されており、各要素は制御部４００からの指令により作動する構成となっている。図６には示していないが、ノズル３０３と、対象物５００と、半田供給部１００の半田ボール６００と、の間の位置決めを行うために例えばＣＣＤカメラ等の位置決め用カメラ４９０（図１参照）を用い、位置決め用カメラからの映像に基づいて、位置決めを行う制御ができることは言うまでもない。

次に、半田ボールが所定位置に存在するか否かを判断する工程について説明する。図８は、撮像領域と画素の関係を示し、（ａ）は半田ボールが存在する状態を示し、（ｂ）は（ａ）から選択抽出したエリアを示し、（ｃ）は半田ボールが存在しない状態を示し、（ｄ）は（ｃ）から選択抽出したエリアを示す。図９は、ＣＭＯＳを用いた積分回路を示す。

図８に例示される撮像領域の画素数は、６４０ｘ４８０ｐｉｘｅｌである。このとき使用されるノズル開口３０３ａの径は、約７０〜２００μｍである。また、ＣＭＯＳ型の撮像素子では、図９に示される積分回路を用いて画像信号の積分を行う。積分回路は、ＣＭＯＳからの画像信号のうち抽出された所定エリアの画素の画像信号をコンデンサＣに加算する積分を行う。

このような条件下において、撮像領域内におけるノズル開口の面積は、その他の領域（ノズル内の周壁部）との面積に比べ相対的にかなり小さい。例えば、ＣＣＤ型の撮像部を用い、撮像領域全体の画像信号を積分し積分値を求めると、半田ボールでノズル開口が塞がれていない場合には、ノズル開口の領域の面積がその他の面積に対して相対的に非常に小さいため、明暗差が小さくなり、半田ボールが存在しないことを識別することが困難になる。

なお、ＣＣＤの場合には、撮像領域すべての画像信号をＡ／Ｄコンバータで画像データに変換した後に、所定エリアの各画素の画像データのみを加算し積分処理する手法も考えられるが、撮像領域すべての画像信号をデジタル化する必要があるため、処理時間の短縮化には限界がある。

本実施形態では、半田ボールでノズル開口３１３ａを閉鎖するように圧着させた後に半田ボールの有無が判断される（図４（ａ）参照）。ＣＭＯＳである撮像部２０９により撮像された画像信号のうち、ノズル開口を有する３２ｘ３２ｐｉｘｅｌの所定エリアのみの画像信号を画像抽出部２１２により抽出して積分しその積分値を得る。

識別部２１４においてその積分値が所定値を超えている場合には、半田ボールが存在すると識別され、所定値を超えていない場合には、半田ボールがノズル開口に存在しないと識別される。所定エリアでは、ノズル開口に対応する面積（半田ボールが存在しない場合に明部となる部分）が、その他の部分（暗部）の面積に対して多くとることができるので（図８（ｂ）、（ｄ）参照。）、明暗差が明確になり半田ボールの有無の識別が容易となる。さらに、半田ボールをノズル内に保持するためのストッパをノズル開口の直下に設けていないので、半田ボールが所定位置に配置されている場合と、配置されていない場合とでは、ストッパのような光を遮る部材がないので、明暗差が顕著に現れる。よって、半田ボールの識別をより確実に行うことができる。

なお、３２ｘ３２ｐｉｘｅｌの所定エリアのみの画像信号の転送は約２ｍｓｅｃで可能である。従って、識別部等の処理速度にもよるが、半田ボール６００がノズル開口３１３ａを塞いでから、約５．５ｍｓｅｃで半田ボールの有無の識別結果を転送できる。

次に、半田ボールの有無を判断する工程は、画像処理部２９０の画像抽出部２１２からの指令により、撮像部２０９により撮像された撮像信号のうち、所定エリアの画像信号のみを抽出し、その画像信号を積分し積分値を得る。次に、識別部２１４は、その積分値が所定値を超えている場合には、最初の半田ボール６００がノズル開口３１３ａに位置づけられていると判断する。また、積分値が所定値を超えていない場合には、半田ボール６００が開口３１３ａに圧着していないと判断し、積分値が所定値を超えるまで繰り返される。なお、当該所定値は、半田ボール６００が開口部３１３から外れてしまった場合のみならず、開口部３１３に圧着されてはいるが、ノズル開口３１３ａを完全には覆っていないため内部空間が密閉されず内部空間３０３ｂ内を所定圧力とすることが困難な場合にも、半田ボール６００が所定位置にないことを識別できるように設定されている。

そして、最初の半田ボール６００がノズル開口３１３ａを覆いノズル開口部３１３の所定位置にあると判断されると、半田ボールを所定位置に射出するためノズルの位置決め工程が開始される。

なお、撮像素子にＣＭＯＳを使うかわりに透過型或いは反射型の光学式センサを用いることも考えられる。しかしながら、例えば透過型センサを用いた場合にはセンサの配置は実際に接合操作を行う位置とは異ならせる必要があり、センサ固定位置と接合操作の実施位置との間でノズルを往復させることを要し、操作時間の短縮には限りがある。

また、反射型のセンサを用いた場合、半田ボールが配置される所定位置に近づくにつれて、ノズル内部の形状の内径が小さくなるテーパ形状であることから、ノズル内面からの反射光をセンサが受光する。結果として、半田ボールの有無を正確に検出することが困難である。しかし、撮像素子としてＣＭＯＳを用いた場合には、撮像された画像信号のうち、任意エリアを選択抽出することで、ノズル内面の影響を排除することができる。
上述のように、透過型或いは反射型の光学式センサと比べても撮像素子としてＣＭＯＳを使用することの利点がある。

本発明の実施形態及び変形例では、光学系ユニットにより、照射部の光路を変えて撮像部の光路と一致するような構成としたが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、照射部と撮像部との配置を交換し、撮像部の光路を変えて照射部の光路と一致させる構成としても良いことは言うまでもない。すなわち、ノズル開口及びその近傍において、撮像部と照射部の光路を一致させることができる構成であればよい。

次に、半田溶着装置１１を用いてウエハ５００に設けられた不図示の電極上に、半田ボールを溶着しバンプを作製する工程について図１０（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。なお、図１０（ａ）〜（ｄ）は、半田溶着装置１１の要部の正面図、図１０（ｅ）は、図１０（ａ）のノズル３０３と半田供給部１００との位置関係を示す縦方向断面図である。図１１は、半田ボールの溶着工程を示すフロー図である。

まず、半田供給部１００から、ノズル３０３に半田ボール６００を供給する半田供給工程が行われる（図１１のステップ１００）。半田供給工程では、半田供給部１００から半田ボール６００を受け取るノズル３０３の供給位置へ位置決めを行う。位置決めは、ｘ軸スライダ４２０と、ｙ軸スライダ４６１と、ヘッド固定部４６１と（図１参照）を移動させることにより行う。そして、ノズル開口３１８の中心軸と、半田供給部１００の開口１２７の中心軸と、が同心（整合）するような位置関係とする（図１０（ａ）、（ｅ）参照）。このような位置関係とすることで、半田供給部１００の開口１２７からエアにより射出された半田ボール６００がノズル開口部３０３へ圧着される（図１０のステップ１０１、図４（ａ）参照）。

なお、ノズル３０３のノズル先端部３１３ｂと、開口１２７が設けられた半田供給部の上面１０７ａと、の間は、所定距離だけ離す。なお所定距離は、半田供給部１００から射出される際に付与される付勢力の大きさによって適宜設定する。すなわち、射出された半田ボール６００がノズル開口部３１３に圧着することができる程度の付勢力を得られる距離とする。

そして、半田ボールの有無が検出部２００により行われる（図１１のステップ１０２）。図８、９に関連して説明したように、撮像部２０９から得られた撮像信号に基づき、半田ボール６００がノズル先端部３１３ｂに圧着されているかの識別がなされる。半田ボール６００が存在すると識別されると、ノズル３０３の位置決めが行われる（ステップ１０３）。他方、半田ボール６００がノズル先端部３１３ｂに無いと識別されると、半田ボール供給工程が再度行われる（ステップ１００）。

次は、図１０（ｂ）に示されるように、半田ボール６００を圧着させたノズル３０３のウエハ５００に対する位置決めを行う（ステップ１０３）ために、半田供給部１００から離れるように移動させる（図１０（ｂ）参照）。そして、ウエハ５００の半田ボール６００の着弾位置からｚ軸方向に所定距離離れた射出位置となるように位置決めされる（ステップ１０３）。

そして、内部空間３１１（図５参照）内に圧縮ガスの供給を開始する（ステップ１０４）。内部空間３１１内が所定圧力値であるか否かが判断され（ステップ１０５）、所定圧力値の際に固相状の半田ボール６００に対してレーザ照射部３０５からレーザ光が照射される（図１１のステップ１０６）。

レーザ光により、半田ボール６００の内部応力の緩和を促し、半田ボール６００のノズル開口部３１３に対する圧着が解除され、半田ボール６００がウエハ５００の電極（不図示）上の所定位置に着弾する（図１１のステップ１０７、図１０（ｃ）、図５（ｃ）、（ｄ）参照）。そして、半田ボール６００が着弾位置で溶着した後に、レーザ照射及び第２のエア供給部１１７からガス供給を停止する（ステップ１０８）。これで一つの半田ボール６００の溶着工程が終わる。

その後、ノズル３０３をウエハ５００から離れるようにヘッド固定部４６３、ｘ軸スライダ、ｙ軸スライダを移動させる（図１０（ｄ））。複数の半田ボールをウエハ５００に溶着させる場合には、さらに、前述の半田ボール供給工程（ステップ１００）からレーザ照射・ガス供給停止の工程（ステップ１０７）を繰り返すことにより行う。

なお、上記フローはあくまで一例であり、例えばステップ１０２はステップ１０４の後でもよく、或いはステップ１０２から１０４までは並行して行なってもよい。また溶着処理において高速動作を優先する場合はステップ１０５は省略してもよい。

（第２の実施形態）
次に、第２実施形態に係る半田溶着装置について図１２、図１３を用いて説明する。図１２（ａ）〜（ｅ）は、第２実施形態に係る半田溶着装置を用いて半田ボールを溶着する工程を示す要部の正面図である。図１３（ａ）（ｂ）は、リンク機構の側面部分断面図及び正面図である。第２実施形態に係る半田溶着装置１０１１の構成、動作については、供給部１１００とノズル組立体３００を移動させるための移動手段が第１実施形態と異なるので、この点を主として説明する。なお、特に記載していない事項については、第１実施形態と同じである。

第２実施形態では、ヘッド装着部４６３を回動可能とすべく、ヘッド装着部４６３（図１参照）がリンク機構を介してヘッド固定部４６１に装着されている。したがって、ヘッド装着部４６３が、ｚ軸、ｘ軸により画成される面内で回動する構成である。また、半田供給部１１００は、ヘッド固定部４６１に不図示の固定部材により固定され、ヘッド固定部４６１と一体的に移動可能である。

回動を可能にするリンク機構としては種々のものを利用でき、例えば図１３（ａ）（ｂ）に示すように、回動ブロック３５２、リンク３５７、スライダ３５４等から構成することができる。不図示の回転駆動部により回転する回転軸３５６は、ヘッド固定部４６１に回転可能に支持されている。リンク３５７の一端部は回転軸３５６に連結され、回転軸３５６を中心に揺動（θ方向）可能である。リンク３５７の他端部は、ピン３５５に連結され、そのピン３５５はスライダ３５４に回転可能に支持されている。なお、スライダ３５４には、ヘッド装着部４６３が固定されている。

さらに、スライダ３５４はその側部において回転ブロック３５２に摺動可能に装着されている。回転ブロック３５２の一端部は、ヘッド固定部４６１から延びるピン３５１に回転可能に支持されている。この構成において、回転駆動部を作動しリンク３５７の他端部を揺動させることで、スライダ３５４に装着されたノズル組立体３００を略円弧状の軌跡に揺動させる。

また、図１２（ａ）に示されるように半田供給部１１００は、その上面１１０７ａがｘ軸方向に対して傾斜するように配置される。これは、ノズル組立体３００がｚ軸方向（射出方向）に関して傾斜した状態で、半田供給部１１００から半田ボール６００の供給を受けるためである。

上記構成の半田溶着装置１０１１は、図１２（ａ）〜（ｄ）に示す工程で半田溶着を行う。第１実施形態と異なり、半田ボールを供給する工程では、初期位置（図１２（ａ）の破線で示す）にあるヘッド装着部４６３に固定されたノズル組立体３００を供給位置へ移動させる。供給位置にノズル組立体３００を配置するために、ヘッド装着部４６３を揺動させる。すなわち、ノズル組立体３００がｚ軸方向に対して所定角度傾いた状態となる（図１２（ａ）の実線で示す）。このとき、半田供給部１１００の開口（図２の１２７に対応）の中心軸とノズル組立体３００の開口の中心軸が整合するような位置関係となる。そして供給部１１００から半田ボール６００が射出されノズル組立体３００に圧着される（図１１のステップ１００、１０１に対応）。

次に、半田ボールの有無が識別され（図１１のステップ１０２に対応）、半田ボールが存在すると識別されると、供給位置（図１２（ｂ）の破線で示す）から射出位置（図１２（ｂ）の実線で示す）へ位置決めすべくリンク機構を用いてノズルを含むヘッド装着部４６３を揺動させる（図１１のステップ１０３に対応）。射出位置では、ノズル組立体３００は半田ボールの着弾位置からｚ軸方向に所定距離離れた位置となる。その後は、第１実施形態と同様の工程（ステップ１０４〜１０７対応）を経て、半田ボールの射出、着弾が行われる。そして、レーザ照射、ガス供給が停止され、一つの半田ボールの溶着が完了する（ステップ１０８対応）。

さらに、別の位置に半田ボールを溶着する工程を行う場合には、図１２（ｃ）に示されるように、ヘッド固定部４６１をｘ軸、ｙ軸方向に移動させる。そして、前述のリンク機構を作動させて、供給位置へノズル組立体３００を揺動させ、図１２（ａ）と同様の位置関係とし、半田ボールの供給を行う。再度、ヘッド装着部４６３をリンク機構で揺動させ、ノズル組立体を射出位置へ移動し、図１２（ｄ）に示すように、半田ボールをウエハ５００に対して射出、溶着させる。

上記ヘッド装着部４６３を揺動させる構成を用いて、供給位置と射出位置との間を移動させる構成とすることで、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向への移動を直動方式で移動させる第１実施形態に比べ、供給工程を高速化することができ、結果として溶着工程に要する時間を短縮化可能である。

なお、第１の実施形態と同様、上記フローはあくまで一例であり、例えばステップ１０２はステップ１０４の後でもよく、或いはステップ１０２から１０４までは並行して行なってもよい。また溶着処理において高速動作を優先する場合はステップ１０５は省略してもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の導電性部材溶着装置を、電子部品を半田付けするための半田溶着装置に適用した第３実施形態について説明する。図１４は、第３実施形態に係る半田溶着装置を模式的に示す正面図である。

第３実施形態の半田溶着装置は、第２実施形態に係る半田溶着装置を二つ備える。但し、ノズル組立体２３００の供給位置と射出位置とは、第２実施形態と異なる。すなわち、供給位置では、ノズル組立体２３００は、その開口の中心軸が鉛直方向に延びるように位置付けられ、射出位置では、ノズル組立体２３００は、その開口の中心軸が鉛直方向に対して傾斜して延びるように位置付けられる。

また、半田供給部２１００に設けられている、半田ボール６００が射出される開口の中心軸が鉛直方向に延びるように、ヘッド固定部２４６１に半田供給部２１００が固定されている。従って、供給位置では、半田供給部２１００の開口の中心軸とノズル組立体２３００の開口の中心軸とは整合する。

さらに、微小なチップ部品を吸着保持し、所定の場所に移動させるためのコレット２８００を備える。被加工物保持部２４８０上には、フレキシャ２５００が固定されている。コレット２８００は、吸引源に連結され、コレット２８００の先端部から吸引力を付与することによりスライダ等の電子部品２７００を吸引保持する。また、コレット２８００は不図示の駆動手段により移動可能であり、フレキシャ２５００上の所定位置にコレット２８００が電子部品２７００を搬送する。フレキシャ２５００の表面に配された電極（不図示）と電子部品２７００の電極２７０３との間に半田供給部２１００から供給される半田ボール６００を射出し溶着させることにより、両電極間を電気的に接続させる。

本実施形態では、図１４に示すように、互いに移動可能な２つの半田溶着装置２０１１、２０１２を設けている。したがって、フレキシャ２５００上に配置された電子部品２７００を中心としてｘ軸方向に関して、各半田溶着装置２０１１、２０１２を位置決めし、フレキシャの電極と電子部品２７００の電極２７０３との間に半田ボール６００を射出、溶着することができる。なお、半田ボールの供給の工程は、第２実施形態と同様である。このように、本発明の導電性部材溶着装置は、電子部品を半田付けするための半田溶着装置としても利用できる。

上述した、第１〜第３実施形態及び変形例においては、レーザ照射部は、ノズルとは、別体として構成されていたが、ノズルとレーザ照射部を一体構成としてもよい。

さらに、第１〜第３実施形態及び変形例では、レーザ装置を用いたが、ハロゲン光や熱風を用いて半田ボールすなわち半田部材を加熱溶融してもよい。また、導電性部材として球状の半田ボールを用いたが、立方体形状、直方体形状等の半田部材を適宜利用できることは言うまでもない。

なお、第１〜第３実施形態及び変形例では、ノズルの開口部に圧着した導電性部材は、ノズルの外側に位置する構成であったが、導電性部材の一部がノズルの内側に延在する構成としても良いことは言うまでもない。例えば、開口部の長手方向の長さが、半田ボールの外径に対して相対的に短い場合には、半田ボールの一部が、内部空間内に延在することとなる。

また、レーザ光の光軸と、内部空間の中心軸と、開口部の中心軸とを同方向に一致させる構成としたが、開口部から射出する半田ボールの軌跡に沿ってレーザ光を走査できるレーザ装置であればよく、レーザ光の光軸と半田ボールが射出された後の射出経路とを整合させる必要がないことは言うまでもない。

なお、半田ボールの酸化防止の観点から、上記実施形態に圧縮気体として、窒素等の不活性ガス（圧縮気体）を適用できる。

本発明は、導電性部材に熱照射することにより、ノズルに対する圧着が解除された後に導電性部材が溶融を開始する構成であるので、導電性部材の残渣がノズルの開口部及びその近傍に付着することがない。

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。

（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態による半田溶着装置を模式的に示す斜視図である。 半田供給部の縦断面図である。 半田供給部の供給工程を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態による半田付け工程における部分断面図、（ｅ）は、第１実施形態のノズルと半田ボールの関係を示す断面図である。 ノズル組立体の変形例の部分断面図である。 半田溶着装置の一部を示す側面図である。 図６に示す半田溶着装置の一部のブロック図である。 撮像領域と画素の関係を示し、（ａ）は半田ボールが存在する状態を示し、（ｂ）は（ａ）から選択抽出したエリアを示し、（ｃ）は半田ボールが存在しない状態を示し、（ｄ）は（ｃ）から選択抽出したエリアを示す。 ＣＭＯＳを用いた積分回路を示す。 （ａ）〜（ｄ）は、図１の半田溶着装置による半田溶着工程を示す、（ｅ）は、半田ボールを吸着する際の、ノズル組立体と供給装置とを示す断面図である。 半田ボールの溶着工程を示すフロー図である。 第２実施形態に係る半田溶着装置の溶着工程を図１０と同様に示す図である。 リンク機構の側面を示す部分断面図と正面図である。 第３実施形態に係る半田溶着装置を模式的に示す断面図である。 （ａ）（ｂ）は、従来の半田溶着装置における半田付け工程を示す部分断面図である。

符号の説明

１１ 半田溶着装置
１００ 半田供給部
２１３ 検出部
３００ ノズル組立体
３０５ レーザ照射部
３０７ 圧縮ガス供給部
３０７ ガス供給部
３１１ 内部空間
３１３ 開口部
４００ 制御部
６００ 半田ボール

Claims (12)

1. 導電性部材を対象物に溶着させる導電性部材溶着装置であって、
   圧縮ガスを利用して一つずつ導電性部材を供給する供給手段と、
   前記供給手段から供給される一つの前記導電性部材が圧着される前記導電性部材保持手段と、
   前記供給手段から供給される一つの導電性部材を前記導電性部材保持手段に圧着させる圧着手段と、
   前記導電性部材保持手段に前記導電性部材が存在しているか否かを識別するための識別手段と、
   圧着した前記導電性部材に圧縮ガスを付与し固相状態の導電性部材を前記導電性部材保持手段から射出させる射出手段と、
   前記導電性部材保持手段に圧着した導電性部材に熱線を照射する熱線照射手段と、
   前記識別手段により前記導電性部材の存在が識別された場合には前記熱線照射手段及び前記射出手段を作動させ、前記導電性部材保持手段に圧着した前記導電性部材を固相状態において射出させるように制御する制御手段と、を備える導電性部材溶着装置。
2. 前記導電性部材保持手段は、外部と内部空間を連通する開口が設けられたノズル開口部を有するノズルを備え、前記射出手段は前記内部空間内に圧縮ガスを供給する請求項１に記載の導電性部材溶着装置。
3. 前記圧着手段は、前記供給手段が一つずつ供給するために使用する圧縮ガスを利用して前記導電性部材を前記導電性保持手段に圧着させる請求項１又は請求項２に記載の導電性部材溶着装置。
4. 前記圧着手段は、前記ノズルの前記内部空間内に吸引力を付与し前記導電性部材を前記ノズル開口部に圧着させることを補助する吸引部を備える請求項２又は請求項３に記載の導電性部材溶着装置。
5. 前記制御手段は、前記導電性部材が前記対象物上に着弾した後も熱線の照射を継続するように制御する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の導電性部材溶着装置。
6. 前記供給手段は、複数の導電性部材を貯留できる貯留空間を有する貯留部と、前記貯留空間と連通し、前記貯留部から前記導電性部材を一列に整列させる整列路を有する整列部と、前記貯留空間内にある前記導電性部材に圧縮ガスを供給し前記整列路内に移送するための第１の気体供給部と、前記整列路内に整列された導電性部材から一つの導電性部材を分離するために前記整列路内に圧縮ガスを供給する第２の気体供給部と、を有し、前記整列路において分離された導電性部材は前記第２の気体供給部からの圧縮ガスにより前記整列路から外部へ射出される請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の導電性部材溶着装置。
7. 前記ノズルの開口の中心軸と前記供給部の整列路の中心軸とが整合した状態で、前記供給手段から導電性部材保持手段へ導電性部材が供給される請求項６に記載の導電性部材溶着装置。
8. 前記ノズルは、前記導電性部材が供給される供給位置と前記導電性部材を射出する射出位置との間を移動する請求項６又は請求項７に記載の導電性部材溶着装置。
9. 前記ノズルの移動はリンク機構により行うことを特徴とする、請求項８に記載の導電性部材溶着装置。
10. 前記識別手段は、前記ノズル内の開口を有する所定領域の画像信号を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像信号を積分することで得られた積分値が、所定値を超えていない場合には前記導電性部材が存在しないと判断し、所定値を超えている場合には前記導電性部材が存在すると判断する画像処理部と、を有する請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の導電性部材溶着装置。
11. 前記撮像部は、光学レンズと撮像素子とを備え、前記撮像素子はＣＭＯＳであり、前記画像処理部は、前記ＣＭＯＳで撮像された一画面分の画像信号のうち画面範囲から任意のエリアを選択抽出する画像抽出部と、前記任意のエリアの画像信号に基づき判断する認識部と、備える請求項９に記載の導電性部材溶着装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の前記導電性部材保持手段を複数備える導電性溶着装置。

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