JP2009212214A - 接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被接合物同士の接合面または被接合物を保持するステージの倣い調整を高精度にかつ容易に行うことができ、良好な接合を可能にする接合装置を提供することを目的とする。
【解決手段】加圧手段２により基準体４５の倣い基準面をステージ部１５の球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐを含む所定位置に当接して加圧しながら、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃによりステージ部１５にかかる荷重を検出して、検出された荷重バランスが均一になるように、Ｘ−Ｙテーブル制御部５２によってＸ−Ｙステージ機構１１を移動させることにより、ステージ部１５の倣いの微調整を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、重ね合わされた複数の被接合物を接合する超音波振動接合装置などの接合装置に関するものである。

従来、重ね合わされた複数の被接合物を接合する際、被接合物同士の所望の位置を高精度に接合するために、被接合物同士の接合面を均一の荷重で加圧して接合できるように、接合前に被接合物同士の接合面や被接合物を保持するステージの上面の平行度の倣い調整が行われている。

一般的には、接合装置に倣い調整機構が備えられ、被接合物を保持するステージの位置や傾きを変えて倣い調整が行われる。

例えば、特許文献１の平面調整機構では、下面に球面状外形部を有するステージが支持部を介して基台部に備えられている。前記支持部は、ステージ下面の球面状外形部の水平接線方向への水平移動と、球面状外形部の水平接線を軸とする回転移動とが可能なロール状支持部で構成されており、被接合物をステージ上面に保持した状態で加圧機構により被接合物を加圧すると、ステージが水平面内の全ての方向に対して、いずれの方向でも振り子のように自在に傾きを変えるように移動し、被接合物の傾きを任意に変更することができる。

また、ステージは水平移動機構に連結されており、ステージ上面に力を加えることによりステージは球面外形部に沿って倣い動作をし、それに追従してステージは水平移動機構により水平移動する。また、反対に水平移動機構によってステージを水平移動させ、球面外形部に沿ってステージの傾きを変化させることもできる。したがって、被接合物をステージ上面に保持した状態で被接合物を加圧し、被接合物同士の接合面が倣うように水平移動機構を水平移動させ、被接合物同士の接合面を倣い調整している。

また、特許文献１の平面調整機構では、ステージの傾きが変化することにより、被接合物の位置は垂直方向に対しても変化する。そこで、ステージの下に垂直方向へ付勢力を発生する板バネ状部材を備えることにより、被接合物を加圧した状態でステージを水平方向に移動させたときのステージの垂直方向の変位を板バネ状部材の弾性力により吸収してステージの傾きと位置を調整している。したがって、被接合物への加圧と平面移動機構の水平移動により被接合物同士の接合面を概ね倣わせた後は、板バネ状部材の弾性を利用して倣い調整を行っている。

特開２００３−２９５０２０号公報（段落００３５、００６８〜００７０、００７３、００７８、００８１、００８３、００９４、図２）

しかし、特許文献１に記載の発明では、平面調整を行うときに加圧機構の上下動の制御と水平移動機構の移動制御を繰り返して調整を行わなければならないため煩雑であり、また、加圧力やステージの移動方向や移動距離などの調整が複雑である。したがって、高精度に平面調整を行うことは容易ではない。

また、上記した板バネ状部材により、加圧した状態でステージの水平移動を行うことも可能であるが、上記した板バネ状部材は厚さが薄く破損し易いため、加圧した状態でステージの水平移動を大きく行った場合には板バネ状部材が破壊するおそれもある。したがって、加圧した状態でステージを所定の範囲を超えて移動させることができず、倣い調整を高精度に安定して行うことが難しいという問題がある。

また、特許文献１に記載の発明では、倣い調整が高精度に行われているかどうかを監視する機構を備えていないため、例えば接合面を拡大した画像モニタに取り込んでを確認することにより、倣い調整を行っている。したがって、厳密に倣い調整が行われているかどうかを判断することも容易ではない。

そこで、本発明は、被接合物同士の接合面または被接合物を保持するステージの倣い調整を高精度にかつ容易に行うことができ、良好な接合を可能にする接合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に、本発明にかかる接合装置は、基台上に設置された支持台と、前記支持台上に設置された支持部と、球面を下面に有し前記支持部に対して摺動自在に配設された球面状基部と、上面に被接合物が載置され前記球面状基部の上面に設置された倣い基準部と、前記球面状基部の前記下面側に配設された連結機構と、前記連結機構により前記球面状基部と連結され水平面内の互いに直交する２方向に移動して前記球面状基部を前記支持部に対して摺動させて前記球面状基部を倣い移動させる移動機構とを有する搭載手段と、倣い基準面を有する基準体を備えた加圧手段と、前記倣い基準部の上面に前記基準体の倣い基準面を当接した状態で前記加圧手段により前記基準体と前記搭載手段を加圧することによって倣い移動した前記球面状基部にかかる荷重バランスを検出する検出手段と、前記荷重バランスが均一になるように前記移動機構を制御する制御手段とを備えることを特徴としている（請求項１）。

また、本発明にかかる接合装置は、上面に被接合物が載置される載置台と、基台の下面側に設置された支持台と、前記支持台下に設置された支持部と、球面を上面に有し前記支持部に対して摺動自在に配設された球面状基部と、倣い基準面を有する基準体を備えた倣い基準部と、前記球面状基部の前記上面側に配設された連結機構と、前記連結機構により前記球面状基部と連結され水平面内の互いに直交する２方向に移動して前記球面状基部を前記支持部に対して摺動させて前記球面状基部を倣い移動させる移動機構とを有する加圧手段と、前記載置台の上面に前記基準体の倣い基準面を当接した状態で前記加圧手段により前記基準体と前記載置台を加圧することによって倣い移動した前記球面状基部にかかる荷重バランスを検出する検出手段と、前記荷重バランスが均一になるように前記移動機構を制御する制御手段とを備えることを特徴としている（請求項２）。

また、本発明にかかる接合装置は、球面を上面に有し基台上に設置された球面状基部と、前記球面状基部上に摺動自在に配設された支持部と、前記支持部上に設置された支持台と、前記球面状基部の前記上面側に配設された連結機構と、前記連結機構により前記球面状基部と連結され互いに直交する２方向に移動して前記支持部を前記球面状基部に対して摺動させて前記支持部を倣い移動させる移動機構と、前記支持台に設置され上面に被接合物が載置される載置台とを有する搭載手段と、倣い基準面を有する基準体を備えた加圧手段と、前記載置台の上面に前記基準体の倣い基準面を当接した状態で前記加圧手段により前記基準体と搭載手段を加圧することによって倣い移動した前記球面状基部にかかる荷重バランスを検出する検出手段と、前記荷重バランスが均一になるように前記移動機構を制御する制御手段とを備えることを特徴としている（請求項３）。

また、本発明にかかる接合装置は、上面に被接合物が載置される載置台と、基台上に設置された支持台と、前記支持台上に設置された支持部と、球面を下面に有し前記支持部に対して摺動自在に配設された球面状基部と、前記球面状基部の前記下面側に配設された連結機構と、前記連結機構により前記球面状基部と連結され互いに直交する２方向に移動して前記球面状基部を前記支持部に対して摺動させて前記球面状基部を倣い移動させる移動機構とを有し、前記基台下に倣い基準面を有する基準体を備えた加圧手段と、前記載置台の上面に前記基準体の倣い基準面を当接した状態で前記加圧手段により前記基準体と前記載置台を加圧することによって倣い移動した前記球面状基部にかかる荷重バランスを検出する検出手段と、前記荷重バランスが均一になるように前記移動機構を制御する制御手段とを備えることを特徴としている（請求項４）。

また、請求項１に記載の接合装置は、前記球面の曲率中心が、前記倣い基準部の上面側に位置し、前記倣い基準部の上面の中心が前記球面の曲率中心を通り前記倣い基準部の上面に対して垂直方向の線上にあることを特徴としている（請求項５）。

また、請求項２に記載の接合装置は、前記球面の曲率中心が、前記倣い基準面を備えた基準体の下面側に位置し、前記基準体の下面の中心が前記球面の曲率中心を通り前記倣い基準面に対して垂直方向の線上にあることを特徴としている（請求項６）。

また、請求項１ないし６のいずれかに記載の接合装置は、前記検出手段が、正三角形の頂点位置にそれぞれ配置された荷重センサを備え、前記正三角形の重心が、前記球面状基部の前記球面の曲率中心を通り前記正三角形の頂点が作る面に対して垂直方向の線上にあることを特徴としている（請求項７）。

また、請求項１ないし７のいずれかに記載の接合装置は、前記連結機構が、球面を有する軸受を備えることを特徴としている（請求項８）。

また、請求項１ないし８のいずれかに記載の接合装置は、前記搭載手段が、所定の倣い位置に前記球面状基部を固定する固定機構をさらに備えることを特徴としている（請求項９）。

請求項１の発明によれば、検出手段で検出した荷重バランスを監視しながら移動機構の移動制御を行うので、倣い基準部の上面に基準体の倣い基準面を当接して基準体および搭載手段を加圧して倣い調整を行った後、検出手段により球面状基部にかかる荷重バランスを検出して荷重バランスが均一になるように移動機構を制御して精度よく微調整を行うことができる。したがって、倣い基準部の上面と基準体の倣い基準面を高精度にかつ容易に倣わせることができる。

請求項２の発明によれば、検出手段で検出した荷重バランスを監視しながら移動機構の移動制御を行うので、載置台の上面に基準体の倣い基準面を当接して基準体および載置台を加圧して倣い調整を行った後、検出手段により球面状基部にかかる荷重バランスを検出して荷重バランスが均一になるように移動機構を制御して精度よく微調整を行うことができる。したがって、載置台の上面と基準体の倣い基準面を高精度にかつ容易に倣わせることができる。

請求項３の発明によれば、検出手段で検出した荷重バランスを監視しながら移動機構の移動制御を行うので、載置台の上面に基準体の倣い基準面を当接して基準体および搭載手段を加圧して倣い調整を行った後、検出手段により球面状基部にかかる荷重バランスを検出して荷重バランスが均一になるように移動機構を制御して精度よく微調整を行うことができる。したがって、載置台の上面と基準体の倣い基準面を高精度にかつ容易に倣わせることができる。

請求項４の発明によれば、検出手段で検出した荷重バランスを監視しながら移動機構の移動制御を行うので、載置台の上面に基準体の倣い基準面を当接して基準体および載置台を加圧して倣い調整を行った後、検出手段により球面状基部にかかる荷重バランスを検出して荷重バランスが均一になるように移動機構を制御して精度よく微調整を行うことができる。したがって、載置台の上面と基準体の倣い基準面を高精度にかつ容易に倣わせることができる。

請求項５の発明によれば、球面状基部が支持部に摺動して移動しても、球面状基部の球面の曲率中心の位置は変わらず、倣い基準部の上面の中心が球面状基部の球面の曲率中心を通り倣い基準部の上面に対して垂直方向の線上にあるため、倣い基準部の上面の中心を含む位置に倣い基準面を当接することにより、球面状基部にかかる荷重バランスを安定して精度よく検出することができる。また、球面状基部にかかる荷重バランスが均一になるように移動機構を制御することにより、容易に倣い調整することが可能である。

また、請求項６の発明によれば、倣い基準面を備えた基準体の下面の中心が球面状基部の球面の曲率中心を通り倣い基準面に対して垂直方向の線上にあるため、倣い基準面の下面の中心を含む位置を載置台の上面に当接することにより、球面状基部にかかる荷重バランスを安定して精度よく検出することができる。また、球面状基部にかかる荷重バランスが均一になるように移動機構を制御することにより、容易に倣い調整することが可能である。

請求項７の発明によれば、頂点位置に荷重センサが配置された正三角形の重心が、球面状基部の球面の曲率中心を通り正三角形の頂点が作る面に対して垂直方向の線上にあるので、各荷重センサにより検出された荷重の重心が正三角形の重心に重なるように移動機構を制御して球面状基部または支持部の倣い調整を行うことができる。また、正三角形の各頂点位置に備えられた荷重センサの各検出値が等しいときに荷重の重心と正三角形の位置が一致するので、荷重センサの各検出値が等しくなるように移動機構の制御を行うことができる。したがって、より簡便に倣い調整することが可能である。

請求項８の発明によれば、連結機構が球面を有しており、球面状基部または支持部をいずれの方向にもスムーズに倣わせることができる。したがって、精度よく倣い調整することができる。

請求項９の発明によれば、倣い調整が行われた後、固定機構により球面状基部を所定の傾きに固定することができる。したがって、倣い調整した状態を保持したまま被接合物の接合を行うことができる。

（第１実施形態）
本発明における接合装置として、超音波振動接合装置を例とした場合の第１実施形態について、図１ないし図６を参照して説明する。なお、図１は本発明の一実施形態における接合装置の概略構成図、図２は第１の被接合物を搭載する搭載手段の斜視図、図３は搭載手段の上面図、図４は第１および第２の被接合物を搭載した搭載手段の部分概略構成図、図５および図６は変形例における搭載手段の概略構成図である。本実施形態では、被接合物同士を超音波振動により接合するための装置について説明する。

１．装置構成
本実施形態における接合装置は、図１に示すように、第１の被接合物を保持するための搭載手段１と、被接合物を加圧するための加圧手段２と、装置全体の動作の監視および制御を行う制御装置３とを備えている。

搭載手段１は、図１ないし４に示すように、基台１０上に本発明における移動機構としてのＸ−Ｙテーブル機構１１と、支柱１２と、支持台１３とを備え、ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、ステージ部１５、連結機構１６によって構成されている。なお、基台１０、支柱１２および支持台１３は固着され、一体となって動作をするようになっている。

Ｘ−Ｙテーブル機構１１は、サーボモーターからなる駆動モーター２０ａ、２０ｂとボールねじ（図示せず）と、それぞれＸ−Ｙ方向に移動可能に構成される水平移動テーブル１１ａ、１１ｂとにより構成されている。上記水平移動テーブル１１ａ、１１ｂでは、駆動モーター２０ａ、２０ｂを励磁して動作させると、駆動モーター２０ａ、２０ｂの回転がボールねじに伝達されてボールねじが回転し、両テーブル１１ａ、１１ｂがボールねじに沿ってそれぞれＸ方向、Ｙ方向に移動する。また、駆動モーター２０ａ、２０ｂに流す電流を逆にすることにより、駆動モーター２０ａ、２０ｂの回転が逆回転となり、両テーブル１１ａ、１１ｂはそれぞれＸ、Ｙ方向へ逆方向に移動する。

また、駆動モーター２０ａ、２０ｂの励磁を解除した場合には、両テーブル１１ａ、１１ｂは駆動モーター２０ａ、２０ｂの動作とは関係なく自由に移動し、駆動モーター２０ａ、２０ｂを励磁して回転のためのサーボ制御信号を与えた状態では、両テーブル１１ａ、１１ｂは駆動モーター２０ａ、２０ｂの回転に連動して移動する。また、駆動モーター２０ａ、２０ｂを励磁した状態で停止すると、両テーブル１１ａ、１１ｂは所定の位置に固定された状態となる。

ステージ部１５は、円柱の下周面が球面状に加工されて下面に球面を有する球面状基部２５と、平面視が球面状基部２５と同じ形状を成し上面に第１の被接合物を保持する倣い基準部２６によって構成される。倣い基準部２６は、球面状基部２５の上面に、断熱部２７およびヒーター部２８を介して被接合物を保持する保持部２９が順次積層されて形成されている。また、倣い基準部２６は、球面状基部２５の下面の球面の曲率中心Ｐ（ここで、図１以下の点Ｐが曲率中心に相当）の位置に、倣い基準部２６の上面の中心がほぼ一致するように配置されている。このように配置することにより、倣い基準部２６の上面の中心を基準に倣い調整を行うと、精度よく倣い調整することができる。また、被接合物を上記した倣い基準部２６の上面の中心を含む位置に保持することにより、安定した接合動作を行うことができる。

また、第１の被接合物を保持する保持部２９には、被接合物を真空吸着により保持するための吸着機構（図示せず）が備えられている。なお、被接合物の保持方法は前記した真空吸着法に限らず、その他の方法でもよい。また、倣い基準部２６は、本実施形態のように被接合物を加熱するためのヒーター部２８を必ずしも備えている必要はない。

そして、球面状基部２５は連結機構１６を介してＸ−Ｙテーブル機構１１に連結されている。連結機構１６は、図１に示すように、上端が球面状基部２５の下面中央に配設された丸棒状の軸体および該軸体の下端に一体形成された球体からなる軸部３０と、軸部３０の軸体に外嵌され軸部３０を軸方向および軸周り方向に摺動自在に支持する円筒部３１と、上側の水平移動テーブル１１ａの上面に固着され上面に軸部３０の球体を摺動自在に保持する球面凹部を有する受部３２とを備えている。

ここで、軸部３０の軸体は、ステージ部１５の球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐを通る線上に配設されている。

このような構成により、連結機構１６の軸部３０の球体と受部３２によってＸ−Ｙテーブル機構１１の両テーブル１１ａ、１１ｂの動作に対応してステージ部１５の傾きを自在に変えることができる。また、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の移動によりステージ部１５の傾きが変化すると、ステージ部１５およびＸ−Ｙテーブル機構１１の移動に伴い、連結機構１６の円筒部３１に対して軸部３０が軸部３０の軸方向および軸周り方向に摺動し、ステージ部１５とＸ−Ｙテーブル機構１１との間の距離変動が吸収調整されるため、ステージ部１５の倣い基準部２６の上面の傾き角度を可変できるようになっている。

また、支持台１３の上面には、正三角形の各頂点に相当する位置にそれぞれ配設された３個のローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介して、ステージ部１５が支持されている。また、各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃに対し、次のような構成により、球面状基部２５の球面が摺動可能に支持されている。

図３に示すように、各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、それぞれ水平方向に配設された軸３３と軸３３に外嵌されたストローク部３４によって構成され、ストローク部３４は軸３３の軸方向に所定量移動可能で、かつ軸３３の周りを自由に回転可能に設けられている。したがって、各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃの動作により、ステージ部１５の倣い基準部２６の上面の傾き角度を可変でき、ステージ部１５を基準体（図１中の符号４５）に対し安定して倣い移動させることができる。

そして、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の駆動モーター２０ａ、２０ｂの励磁を解除した状態では、倣い基準部２６の上面が所定の傾きに加圧されると、Ｘ−Ｙテーブル機構１１はステージ部１５の傾きに連動して移動する。また、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の駆動モーター２０ａ、２０ｂを励磁した状態でＸ−Ｙテーブル機構１１が所定の位置に停止すると、Ｘ−Ｙテーブル機構１１が固定された状態となり、ステージ部１５の傾きも固定される。よって、駆動モーター２０ａ、２０ｂの励磁を制御する手段が、本発明における固定機構に相当する。

さらに、各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃと支持台１３の間にはステージ部１５にかかる荷重を検出するためのひずみゲージや半導体圧力センサなどの荷重センサからなるロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの３個がそれぞれ配設されている。このとき、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃは正三角形の各頂点位置に配設され、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃによって形成される正三角形の重心位置が、球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐを通る垂直方向の線上に位置するように各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃが配設されている。

なお、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、上記したように正三角形の頂点の位置にそれぞれに配設され、正三角形の重心位置が上記した球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐを通る垂直方向の線上にさえ位置していれば、各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃの下に限らず、例えば基台１０や支持台１３の下などに配設されてもよい。また、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃが上記した位置に配設されていれば、各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、正三角形の頂点に配設されなくてもよい。

加圧手段２は、第２の被接合物が保持されるヘッド部３９と、第２の被接合物を第１の被接合物に当接するための上下駆動機構４０によって構成されている。

ヘッド部３９には、図１に示すように、振動子４１を有する共振器４２が備えられている。共振器４２は最小振動振幅点の位置を共振器支持部４３により支持されてヘッド部３９に配設されている。そして、共振器４２の最大振動振幅点の位置に相当する共振器の中央部分には、下面に第２の被接合物を保持するための保持部４４が備えられている。第２の被接合物の保持方法には、真空吸着法が用いられ、保持部４４には吸着機構（図示せず）が配設されている。なお、被接合物の保持方法は、真空吸着法に限らず、機械的に保持する方法などでもよい。また、保持部４４は、共振器４２の両端に位置する最大振動振幅点のいずれかの位置や、その他の位置に形成されるとしてもよい。

また、被接合物同士の接合が加熱により行われる場合には、ヘッド部３９にヒーターなどの加熱機構を備えるとしてもよい。

また、保持部４４は被接合物を保持するだけでなく、後述するように倣い調整を行うときに倣い調整のための基準面を有する基準体４５を保持し、この基準面を基準として倣い調整を行う。なお、倣い調整を行うときには、基準体４５を保持する代わりに、保持部４４の下面自体を倣い基準面としてもよい。

制御手段３は、荷重検出部５０、加圧制御部５１、Ｘ−Ｙテーブル制御部５２、超音波振動制御部５３を備えている。上記した各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃにかかるステージ部１５の荷重は、制御装置３の荷重検出部５０によって検出され、検出された各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの荷重バランスが均一になる（ただし、各セルの荷重ゼロ時のオフセット量は無視するものとする）ように加圧制御部５１とＸ−Ｙテーブル制御部５２によってステージ部１５の倣い制御が行われる。また、超音波振動制御部５３では、振動子４１の振動の制御が行われ、接合時に被接合物に加える超音波振動の制御が行われる。ここで、荷重検出部５０、Ｘ−Ｙテーブル制御部５２が本発明における「制御手段」に相当する。

２．倣い調整動作
次に倣い調整の動作について説明する。倣い調整は、第１および第２の被接合物の接合に先立って行われるもので、両被接合物を保持しない状態で、第１の被接合物を搭載する倣い基準部２６の上面中心に、ヘッド部３９の基準体４５の倣い基準面を当接した状態で行う。

はじめに、倣い調整を行う。まず、ステージ部１５の倣い基準部２６の上面を加圧したときにＸ−Ｙテーブル機構１１が自在に移動するように、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の駆動モーター２０ａ、２０ｂの励磁を解除した状態にする。そして、倣い基準部２６の上面の中心を含む所定位置にヘッド部３９の保持部４４に保持された基準体４５の倣い基準面が当接するように、上下駆動機構４０によりヘッド部３９を下降させる。

基準体４５の倣い基準面が倣い基準部２６の上面に当接した状態で、加圧制御部５１により所定圧力が加えられると、倣い基準部２６の上面は基準体４５の倣い基準面の傾きに従って所定の傾きに倣い調整される。このとき、ステージ部１５の球面状基部２５の球面は各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃを摺動し、前記球面の曲率中心Ｐを中心にして回転移動する。

各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、球面状基部２５の球面の摺動に伴い、各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃのストローク部３４が軸３３の軸方向および軸周りにそれぞれ移動するため、倣い基準部２６の上面が倣い基準面に一致するように、ステージ部１５が倣い調整される。このとき、ステージ部１５が球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐを中心にして倣い調整されるため、球面状基部２５の下面に配設された連結機構１６も前記曲率中心Ｐを通る線、つまり軸部３０の軸周りに回転するとともに、ステージ部１５の上下方向への移動があれば連結機構１６の円筒部３１が軸部３０の方向に摺動する。

そして、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の駆動モーター２０ａ、２０ｂの励磁が解除されて両テーブル１１ａ、１１ｂが自由に動ける状態にあるため、両テーブル１１ａ、１１ｂは連結機構１６の移動に連動して所定の倣い位置に移動する。

そして、倣い基準部２６の上面が基準体４５の倣い基準面に合う所定の傾きに倣ったところで、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の駆動モーター２０ａ、２０ｂを励磁させることにより、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の位置が固定されるため、ステージ部１５は倣い状態における所定の傾きで固定される。

続いて、このようにステージ部１５をほぼ倣い移動させ、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の駆動モーター２０ａ、２０ｂを励磁した状態において、倣いの微調整が行われる。ステージ部１５は上記したようにしてほぼ倣い調整が終了した状態では、加圧手段２により倣い基準部２６の上面が加圧された状態のままである。この状態でステージ部１５にかかる荷重バランスが検出される。ステージ部１５にかかる荷重バランスの検出は、制御機構３の荷重検出部５０により、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃにかかる荷重バランスを検出して行われる。

各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃによって形成される正三角形の重心位置は、球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐを通る垂直方向の線上に位置しているので、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃで検出される荷重が同じであれば、加圧制御部５１により加えられる荷重（圧力）は正三角形の重心に集中することとなる。したがって、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃによる検出荷重が等しくなるように、ステージ部１５の倣いの微調整が行われる。

すなわち、倣いの微調整は、制御装置３の荷重検出部５０、加圧制御部５１、Ｘ−Ｙテーブル制御部５２によりフィードバック制御によって行われ、加圧制御部５１により上下駆動機構４０が制御され、ヘッド部３９により倣い基準部２６の上面に所定圧力を加えた状態に保持されつつ、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの検出荷重が等しくなるように、Ｘ−Ｙテーブル制御部５２によりＸ−Ｙテーブル機構１１の駆動モーター２０ａ、２０ｂが駆動されて両テーブル１１ａ、１１ｂがＸ方向、Ｙ方向に移動され、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの検出荷重が等しくなったときに、駆動モーター２０ａ、２０ｂが励磁状態のまま回転が停止され、ステージ部１５が倣い位置に高精度に微調整されることとなる。

こうして、倣いの微調整が終了すると、ヘッド部３９は上下駆動機構４０によって上昇され、その後、第１および第２の被接合物がそれぞれ倣い基準部２６および保持部４４に保持され、所定圧力の加圧下、超音波振動が与えられて接合動作が行われる。

３．接合動作
次に超音波振動による接合動作について説明する。本実施形態の第１の被接合物である基板５５は、例えば図４に示すように基板表面に回路電極５６を備えている。また、第２の被接合物であるチップ５７は、金属バンプ５８を備えており、基板５５の回路電極５６とチップ５７の金属バンプ５８の接合を行う。

基板５５は、上記したように倣い基準部２６の上面の中心を含む位置に、回路電極５６を上に向けた状態で吸着保持される。また、チップ５７は、金属バンプ５８が基板５５の回路電極５６の所定の接合位置に対応するように、ヘッド部３９の保持部４４に吸着保持される。そして、上下駆動機構４０により、チップ５７の金属バンプ５８が基板５５の回路電極５６の所定の位置に当接するようにヘッド部３９が下降され、当接された基板５５およびチップ５７に超音波振動が印加されて接合動作が行われる。

超音波振動は、制御装置３の超音波振動制御部５３によって、振動子４１に所定の電圧を印加することにより発生する。振動子４１は印加された電圧により振動を発生し、振動子４１の振動は共振器４２によってヘッド部３９の保持部４４に配設されたチップ５７に伝達される。そして、伝達された超音波振動によりチップ５７が振動し、チップ５７の金属バンプ５８と当接された基板５５の回路電極５６が摺動される。この摺動により、回路電極５６と金属バンプ５８の接合面では、不純物による膜や酸化膜などが除去されて新生面が露出する。そして、新生面が露出した両被接合物の表面では、原子同士が引き合うことによって、両被接合物が接合される。

なお、接合動作を行う前のみではなく、接合動作中にも各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃによってステージ部１５にかかる荷重バランスを検出し、フィードバック制御によって前記した荷重バランスが均一になるようにステージ部１５の倣い調整を行ってもよい。

接合が終了すると、振動子４１の振動を停止し、基板５５およびチップ５７の吸着が解除される。そして、上下駆動機構４０によりヘッド部３９が上昇し、接合の終了した被接合物（基板５５、チップ５７）が取り出されて一連の接合動作が終了する。

したがって、本実施形態によると、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃにより、ステージ部１５にかかる荷重を検出しながらフィードバック制御により倣いの微調整を行うことができるため、倣い調整を高精度にかつ容易に行うことができる。

なお、接合の終了は加圧力や超音波振動の印加時間などにより判断してもよく、接合終了時を判断するためのセンサーなどを備えてもよい。また、超音波振動接合中に被接合物を加熱しながら接合を行ってもよい。被接合物を加熱しながら超音波振動接合を行うことにより、被接合物に与える超音波振動振幅を小さくしたり、接合時間を短縮することが可能となる。したがって、超音波振動による被接合物へのダメージを防止することができる。

（変形例）
また、図１に示した連結機構１６では、Ｘ−Ｙテーブル機構１１上に受部３２が配設され、球面状基部２５に円筒部３１が配設されているが、これらの配置は逆であってもよい。つまり、図５に示すように、受部３２を球面状基部２５側に固着し、円筒部３１をＸ−Ｙテーブル機構１１側に固着して配設してもよい。このような構成により、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の移動距離が小さい場合であってもステージ部１５の傾きを大きくすることができる。したがって、ステージ部１５の上面の傾きを大きく変化させるような場合には、このような配置が効果的である。

また、前記した連結機構１６は、図６に示すような構成であってもよい。同図に示すように、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の上面と球面状基部２５の下面にそれぞれ円錐の周面状の凹部を有する受部３６、３７を配設し、それらの受部３６、３７の間にボール状の球体３８を配設してなる構成でもよい。このような構成により、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の移動によりステージ部１５の傾きが調整されるので、ステージ部１５をより滑らかに倣わせることができる。

また、本実施形態では、Ｘ−Ｙテーブル機構１１の駆動モーター２０ａ、２０ｂの励磁によりＸ−Ｙテーブル機構１１の位置固定が行われているが、ブレーキ板などの固定機構を備えることにより、Ｘ−Ｙテーブル機構１１を所定の倣い位置に固定するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図７を参照して説明する。図７は本実施形態における接合装置の概略構成図であり、以下に、第１実施形態との相違点について説明する。なお、図７において、図１ないし図４と同一符号は同一もしくは相当するものを示す。

本実施形態に示す接合装置は、第１の被接合物が載置される載置台７０と、加圧手段２に、第１実施形態で示した搭載手段１に相当する手段が、第１実施形態と上下逆の配置で組み込まれて構成されている。

つまり、図７に示すように、加圧手段２に、基台１０と、Ｘ−Ｙテーブル１１と、支柱１２と、支持台１３と、ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、球面状基部２５と、倣い基準部２６と、連結機構１６と、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃが備えられている。また、基台１０は加圧手段２の上下駆動機構４０に設置されている。なお、基台１０、支柱１２および支持台１３は固定して連結され、一体的に可動するようになっている。

また、球面状基部２５の下面には、振動子４１を有する共振器４２が共振器支持部４３により支持されて取り付けられ、共振器４２の中央部分に備えられた保持部４４には、倣い基準面を有する基準体４５が備えられており、基準体４５の下面の中央に球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐが位置している。したがって、振動子４１を有する共振器４２、共振器支持部４３、保持部４４、基準体４５が、本実施形態では倣い基準部２６に相当する。

したがって、基準体４５の倣い基準面が載置台７０に当接されて加圧されると、加圧手段２に備えられた球面状基部２５およびローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃが摺動して倣い調整する構成である。

なお、本実施形態のその他の装置構成は第１実施形態と同様であり、各機構、各部の個々の動作もそれぞれ第１実施形態と同様である。したがって、倣い動作（微調整も含む）および接合動作も第１実施形態と同様であるため、動作の詳細な説明は省略する。

したがって、第２実施形態によると、加圧手段２側に備えられた各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃにより、球面状基部２５にかかる荷重を検出しながらフィードバック制御により倣いの微調整を行うことができるため、倣い調整を高精度にかつ容易に行うことができる。

なお、本実施形態では超音波振動接合により被接合物の接合を行うため、倣い基準部２６に振動子４１を有する共振器４２を備えているが、共振器４２に限らず、例えばヒーター等を備えることとしてもよい。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に図５および図６に示した変形例を使用してもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図８を参照して説明する。図８は本実施形態における接合装置の概略構成図であり、以下に、第１実施形態との相違点について詳細に説明する。なお、図８において、図１ないし図４と同一符号は同一もしくは相当するものを示す。

本実施形態に示す接合装置は、第１実施形態に示した接合装置とほぼ同様であるが、第１実施形態と相違する点は、搭載手段１が第１実施形態と上下逆の配置となるように構成されている点である。

つまり、図８に示すように搭載手段１の基台１０上に球面状基部２５が設置され、ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、支持台１３と、支柱１２と、上面に第１の被接合物が載置される載置台８０と、Ｘ−Ｙテーブル１１と、連結機構１６と、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃとが備えられている。また、支柱１２、支持台１３および載置台８０は固定して連結され、一体可動するようになっている。なお、球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐは球面状基部２５の下面側の任意の位置である。

したがって、基準体４５の倣い基準面が載置台８０に当接されて加圧されると、搭載手段１に備えられた球面状基部２５に対してローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃが相対的に摺動することとなり、これによって、支持台１３、支柱１２、載置台８０が一体となって移動し、倣い調整が行われる。

なお、本実施形態のその他の装置構成は第１実施形態と同様であり、各機構、各部の個々の動作もそれぞれ第１実施形態と同様である。したがって、倣い動作（微調整も含む）および接合動作も第１実施形態と同様であるため、動作の詳細な説明は省略する。

したがって、第３実施形態によると、搭載手段１を上下逆に配置しても、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃにより、球面状基部２５にかかる荷重を検出しながらフィードバック制御により倣いの微調整を行うことができるため、倣い調整を高精度にかつ容易に行うことができる。

なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に図５および図６に示した変形例を使用してもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図９を参照して説明する。図９は本実施形態における接合装置の概略構成図であり、以下に、第１実施形態との相違点について詳細に説明する。なお、図９において、図１ないし図４と同一符号は同一もしくは相当するものを示す。

本実施形態に示す接合装置は、第１実施形態に示した接合装置とほぼ同様であるが、第１実施形態と相違する点は、加圧手段２に、第１実施形態で示した搭載手段１に相当する手段が、上下同一の向きで組み込まれている点である。

つまり、図９に示すように、第１の被接合物が載置される載置台９０と、加圧手段２には、基台１０と、Ｘ−Ｙテーブル１１と、支柱１２と、支持台１３と、ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、球面状基部２５と、連結機構１６と、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃが備えられている。また、基台１０、支柱１２および支持台１３は固定して連結され、一体可動するようになっている。また、球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐは球面状基部２５の上面側の任意の位置である。したがって、本実施形態では、球面状基部２５の上面が加圧手段２の上下駆動機構４０に設置されている点が第２実施形態と異なっている。

さらに、基台１０の下面には、振動子４１を有する共振器４２が共振器支持部４３により支持されて取り付けられ、共振器４２の中央部分に備えられた保持部４４には、倣い基準面を有する基準体４５が備えられている。

したがって、基準体４５の倣い基準面が載置台９０に当接されて加圧されると、加圧手段２に備えられた球面状基部２５とローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃが摺動し、支持台１３、支柱１２、基台１０、共振器支持部４３により支持された振動子４１を有する共振器４２、基準体４５が一体となって移動して倣い調整する構成である。

なお、本実施形態のその他の装置構成は第１実施形態と同様であり、各機構、各部の個々の動作もそれぞれ第１実施形態と同様である。したがって、倣い動作（微調整も含む）および接合動作も第１実施形態と同様であるため、動作の詳細な説明は省略する。

したがって、第４実施形態によると、加圧手段２側に備えられた各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃにより、球面状基部２５にかかる荷重を検出しながらフィードバック制御により倣いの微調整を行うことができるため、倣い調整を高精度にかつ容易に行うことができる。

なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に図５および図６に示した変形例を使用してもよい。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は本実施形態における接合装置の概略構成図であり、以下に、第１実施形態との相違点について詳細に説明する。なお、図１０において、図１ないし図４と同一符号は同一もしくは相当するものを示す。

本実施形態に示す接合装置は、第１実施形態に示した接合装置とほぼ同様であるが、第１実施形態と相違する点は、駆動モーター２０ａ、２０ｂを備えた移動機構としてのＸ−Ｙテーブル機構１１に代えて、基台１０上にＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ移動可能に配設されたスライドテーブル６０ａ、６０ｂからなる駆動機構を有しないスライドテーブル機構６０と、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃと、ピエゾ制御部６５とを備えている点である。そして、図１０に示すように、スライドテーブル機構６０の上側のテーブル６０ａの上面のほぼ中央に連結機構１６の受部３２が固着されることにより、スライドテーブル機構６０が連結機構１６によって球面状基部２５に連結されている。したがって、ステージ部１５の上面が加圧されて倣い動作することによってスライドテーブル機構６０は所定の位置に移動することとなる。

なお、スライドテーブル機構６０と連結機構１６の受部３２の間には、厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる薄板６２が介挿されて配置されており、スライドテーブル機構６０の移動に伴って薄板６２も移動するようになっている。

そして、基部１０には、直交するスライドテーブル６０ａ、６０ｂの移動方向の線上にほぼ位置するように、エアシリンダ６１ａ、６１ｂが、円周方向に約９０度の角度を開けて配設されている。エアシリンダ６１ａ、６１ｂにエアが供給されると、エアシリンダ６１ａ、６１ｂのピストン部６３ａ、６３ｂが上動して、薄板６２を支持台１３の下面に押し付けることにより、薄板６２の移動が規制されてスライドテーブル機構６０が所定の位置に固定される。したがって、本実施形態では、エアシリンダ６１ａ、６１ｂと薄板６２が固定機構に相当する。

また、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの下側には、電圧を印加することにより伸縮動作を行うピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃが配設されており、ピエゾ制御部６５により、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃに印加する電圧が調整され、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃの伸縮の調整が行われる。

以下に、本実施形態における倣い調整動作について説明する。

まず、第１実施形態と同様に、倣い基準部２６の上面の中心を含む所定位置にヘッド部３９の保持部４４に保持された基準体４５の倣い基準面が当接するように、上下駆動機構４０によりヘッド部３９を下降させる。

そして、基準体４５の倣い基準面が倣い基準部２６の上面に当接した状態で、加圧制御部５１により所定圧力が加えられ、倣い基準部２６の上面は基準体４５の倣い基準面の傾きに従って所定の傾きに倣い調整される。このとき、ステージ部１５の球面状基部２５の球面は各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃを摺動して前記球面の曲率中心Ｐを中心にして回転移動する。

各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、球面状基部２５の球面の摺動に伴い、各ローラー１４ａ、１４ｂ、１４ｃのストローク部３４が軸３３の軸方向および軸周りにそれぞれ移動するため、倣い基準部２６の上面が倣い基準面に一致するように、ステージ部１５が倣い調整される。このとき、ステージ部１５が球面状基部２５の球面の曲率中心Ｐを中心にして倣い調整されるため、球面状基部２５の下面に配設された連結機構１６も前記曲率中心Ｐを通る線、つまり軸部３０の軸周りに回転するとともに、ステージ部１５の上下方向への移動があれば連結機構１６の円筒部３１が軸部３０の方向に摺動する。そして、スライドテーブル６０ａ、６０ｂ自体はモーター等の駆動機構を備えていないため、連結機構１６の移動に連動して所定の倣い位置に移動する。

そして、倣い基準部２６の上面が基準体４５の倣い基準面に合う所定の傾きに倣った状態で、エアポンプ（図示せず）によりエアシリンダ６１ａ、６１ｂにエアを供給し、エアシリンダ６１ａ、６１ｂのピストン部６３ａ、６３ｂを上動させて、薄板６２を支持台１３の下面に押圧し、スライドテーブル機構６０を所定の位置に固定し、ステージ部１５の上面を所定の角度に傾斜して保持する。

続いて、倣いの微調整を行う。第１実施形態と同様に、ステージ部１５は上記したようにしてほぼ倣い調整が終了した状態では、加圧手段２により倣い基準部２６の上面は加圧された状態のままであり、この状態で制御装置３の加圧制御部５１により上下駆動機構４０が制御され、倣い基準部２６の上面は所定圧力を加えた状態に保持される。

そして、制御装置３の荷重検出部５０により、ステージ部１５にかかる荷重バランスが検出される各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの検出荷重が等しくなるように、本発明における制御手段を構成するピエゾ制御部６５によりピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃにそれぞれ所定の電圧が印加され、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃが伸縮してステージ部が上下に移動され、倣い基準部２６の上面の傾きが調整される。そして、各ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの検出荷重が等しくなったときに、電圧印加の停止により、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ、６４ｃの伸縮がその位置で停止され、倣いの微調整が終了する。

こうして、倣いの微調整が終了すると、ヘッド部３９は上下駆動機構４０によって上昇され、その後、第１の被接合物である基板５５と第２の被接合物であるチップ５７がそれぞれ保持機構２９および保持部４４に保持され、第１実施形態における接合動作と同様、所定圧力の加圧下、超音波振動が与えられて接合動作が行われる。

したがって、第５実施形態によると、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃの制御によりステージ部１５の倣いの微調整を行うため、高精度に倣いの微調整を行うことができる。このとき、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ、６４ｃは小型でありかつ駆動力が大きいため、小型の接合装置の設計上、非常に有利である。

なお、本実施形態ではピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃをステージ部１５の上下方向に移動させて倣い調整を行うための移動機構としてのみ使用しているが、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃを荷重検出手段として使用し、倣い基準部２６の上面が加圧されたときのピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃの伸縮を検出することにより、ステージ部１５の荷重バランスを検出することとしてもよい。このように構成すると、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの搭載を省略することができるので、接合装置をより小型化することが可能となる。

また、スライドテーブル機構６０の固定は、本実施形態のようにエアシリンダ６１ａ、６１ｂと薄板６２による固定機構に限らない。また、接合動作中も、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃによりステージの荷重バランスを検出して、フィードバック制御により倣い調整を行うこととしてもよい。

また、エアシリンダ６１ａ、６１ｂの配置は、円周方向に約９０度の角度を開けた配置に限らず、どのような位置に配置してもよい。また、エアシリンダは２個に限らず、３個以上配置してもよい。

また、ピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃの配設位置は、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの下側に限らず、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの上側やその他の位置であってもよい。

また、変形例として連結機構１６を、例えば第１実施形態の図５および図６に示す連結機構としてもよく、本実施形態のピエゾアクチュエータ６４ａ、６４ｂ，６４ｃ、ピエゾ制御部６５、エアシリンダ６１ａ、６１ｂを第２ないし第４実施形態に組み合わせてもよい。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について、図１１を参照して説明する。図１１（ａ）はシャフトモーター６８ａの概略構成図の平面図、（ｂ）は正面図である。以下に、第１実施形態との相違点について詳細に説明する。

本実施形態に示す接合装置は、第１実施形態に示した接合装置とほぼ同様であるが、第１実施形態と相違する点は、駆動モーター２０ａ、２０ｂにより駆動するＸ−Ｙテーブル機構１１に代えてシャフトモーターをＸ−Ｙ方向に移動可能に組み合わせて構成された移動機構としてのシャフトモーター式Ｘ―Ｙテーブル機構６８を備えている点である。

図１１に示すように、シャフトモーター６８ａは、テーブル６９上に極性の異なる磁石が交互に配設された長尺のシャフト７０と、該シャフト７０を支持するシャフト支持部７１と、シャフト７０が貫通されてシャフト７０の周囲を包囲して配設されたコイルを内部に備えた可動体７３と、可動体７３の両端部を貫通してシャフト７０に平行に配設された２本のガイド７４、７５と、テーブル６９上に立設されガイド７４、７５の両端を保持する保持体７７とを備えている。なお、もう一方のシャフトモーターも同様の構成であり、２つのシャフトモーターによりシャフトモーター式Ｘ−Ｙテーブル機構６８が構成される。

そして、前記した可動体７３の内部のコイルとシャフト７０の磁石によってリニアモーターが形成され、可動体７３の内部のコイルに流れる電流が調整されて可動体７３が移動する。したがって、リニアモーターの動作によって可動体７３がボールねじを介することなくガイド７４、７５に沿って直接移動するので、本実施形態の移動機構としてシャフトモーター式Ｘ−Ｙテーブル機構６８を配設することにより、高速かつ高精度で倣い調整を行うことができる。

また、シャフトモーター６８ａは、第１実施形態に示した駆動モーター２０ａ、２０ｂより駆動力が大きいので、ステージ部１５を加圧する加圧力が大きい場合や、ステージ部１５が大型である場合でも、高精度で倣い調整を行うことが可能である。

本実施形態のその他の装置構成は第１実施形態と同様であり、したがって、倣い動作（微調整も含む）および接合動作も第１実施形態と同様であるため、動作の説明は省略する。

よって、第６実施形態によると、より高精度な倣い調整を高速に行うことができ、より簡便に倣い調整を行って被接合物の接合を行うことができる。また、シャフト７０の磁石と可動体７３のコイルによってリニアモーターが形成されるため、装置の小型化も可能である。

なお、本実施形態においても、シャフトモーター６８ａを励磁させておくことによりＸ−Ｙステージを所定の位置に固定することができるが、その他の固定機構を備えることとしてもよい。また、連結機構の構成としては、例えば、図１に示すもののほか、図５、図６に示すものなどであってもよい。また、第２ないし第４実施形態のＸ−Ｙテーブル機構１１に代えて、本実施形態のシャフトモーター式Ｘ−Ｙテーブル機構６８を組み合わせてもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。

一例として、上記した実施形態では、超音波振動を利用した接合装置について記載しているため、ヘッド部３９に振動子４１や共振器４２を備えた装置構成をしているが、加圧により被接合物の接合を行う場合には、振動子４１および共振器４２を備えない装置構成としてもよい。

例えば、被接合物が金などの金属からなる場合、両被接合物の接合部を当接して押し潰すことにより、接合部の表面に付着していた不純物や酸化物の層が押し破られて新生面が現れ、被接合物同士を接合することができる。また、樹脂などの接着剤により被接合物を接合する場合にも、被接合物表面の倣い調整を行った後、被接合物同士を加圧することにより、接合することができる。

また、前記した加圧による接合のほかにも、被接合物を加熱することにより接合する接合装置としてもよい。

この場合、図１に示したように、第１の被接合物を搭載する倣い基準部２６にヒーター部２８を備え、被接合物同士を加熱しながら加圧して接合を行うことができる。また、保持ステージに限らず、第２の被接合物を搭載するヘッド部の保持部にヒーターを備えてもよく、ヒーターは搭載手段１および加圧手段２のどちらにどのように配設してもよい。

また、被接合物の接合方法は、上記した超音波振動接合、加圧による接合、加熱による接合を組み合わせて行ってもよく、接合装置に振動子４１や共振器４２、ヒーター部２８などをどのように組み合わせてもよい。また、その他の接合方法を用いるとしてもよい。

また、倣い調整に高精度が求められない場合などには、ロードセル３５ａ、３５ｂ、３５ｃや制御装置３など倣いの微調整に関する機構を省略した接合装置であってもよい。

また、上記した実施形態のようにチップと基板の接合に限らず、例えば基板同士の接合など、被接合物はどのような組み合わせであってもよい。また、被接合物の材質や大きさ、形状などはどのようなものであってもよい。

また、荷重検出手段は、上記した実施形態のようにロードセルやピエゾアクチュエータに限らず、半導体圧力センサなどその他の荷重検出手段であってもよい。

また、被接合物同士の接合位置を高精度に合わせるためのアライメント調整機構をさらに備えるとしてもよい。

本発明の第１実施形態における接合装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態における搭載手段の斜視図である。 図２における搭載手段の平面図である。 被接合物を搭載した接合装置の部分概略構成図である。 本発明の第１実施形態の変形例における搭載手段の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の変形例における搭載手段の他の概略構成図である。 本発明の第２実施形態における接合装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態における接合装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態における接合装置の概略構成図である。 本発明の第５実施形態における接合装置の概略構成図である。 本発明の第６実施形態におけるシャフトモーター式Ｘ−Ｙテーブル機構の要部の概略構成図である。

符号の説明

１……搭載手段
２……加圧手段
１１……Ｘ−Ｙテーブル機構（移動機構）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ……ローラー（支持部）
１５……ステージ部
１６……連結機構
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ……ロードセル（検出手段）
５０……荷重検出部（制御手段）
５２……Ｘ−Ｙテーブル制御部（制御手段）
５５……基板（被接合物）
５７……チップ（被接合物）
６０……スライドテーブル機構（移動機構）
６１ａ、６１ｂ……エアシリンダ（固定機構）
６２……薄板（固定機構）
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ……ピエゾアクチュエータ（移動機構）
６５……ピエゾ制御部（制御手段）
６８……シャフトモーター式Ｘ−Ｙテーブル機構（移動機構）
７０、８０、９０……載置台

Claims (9)

1. 複数の重ね合わされた被接合物を接合する接合装置において、
   基台上に設置された支持台と、前記支持台上に設置された支持部と、球面を下面に有し前記支持部に対して摺動自在に配設された球面状基部と、上面に被接合物が載置され前記球面状基部の上面に設置された倣い基準部と、前記球面状基部の前記下面側に配設された連結機構と、前記連結機構により前記球面状基部と連結され水平面内の互いに直交する２方向に移動して前記球面状基部を前記支持部に対して摺動させて前記球面状基部を倣い移動させる移動機構とを有する搭載手段と、
   倣い基準面を有する基準体を備えた加圧手段と、
   前記倣い基準部の上面に前記基準体の倣い基準面を当接した状態で前記加圧手段により前記基準体と前記搭載手段を加圧することによって倣い移動した前記球面状基部にかかる荷重バランスを検出する検出手段と、
   前記荷重バランスが均一になるように前記移動機構を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする接合装置。
2. 複数の重ね合わされた被接合物を接合する接合装置において、
   上面に被接合物が載置される載置台と、
   基台の下面側に設置された支持台と、前記支持台下に設置された支持部と、球面を上面に有し前記支持部に対して摺動自在に配設された球面状基部と、倣い基準面を有する基準体を備えた倣い基準部と、前記球面状基部の前記上面側に配設された連結機構と、前記連結機構により前記球面状基部と連結され水平面内の互いに直交する２方向に移動して前記球面状基部を前記支持部に対して摺動させて前記球面状基部を倣い移動させる移動機構とを有する加圧手段と、
   前記載置台の上面に前記基準体の倣い基準面を当接した状態で前記加圧手段により前記基準体と前記載置台を加圧することによって倣い移動した前記球面状基部にかかる荷重バランスを検出する検出手段と、
   前記荷重バランスが均一になるように前記移動機構を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする接合装置。
3. 複数の重ね合わされた被接合物を接合する接合装置において、
   球面を上面に有し基台上に設置された球面状基部と、前記球面状基部上に摺動自在に配設された支持部と、前記支持部上に設置された支持台と、前記球面状基部の前記上面側に配設された連結機構と、前記連結機構により前記球面状基部と連結され互いに直交する２方向に移動して前記支持部を前記球面状基部に対して摺動させて前記支持部を倣い移動させる移動機構と、前記支持台に設置され上面に被接合物が載置される載置台とを有する搭載手段と、
   倣い基準面を有する基準体を備えた加圧手段と、
   前記載置台の上面に前記基準体の倣い基準面を当接した状態で前記加圧手段により前記基準体と搭載手段を加圧することによって倣い移動した前記球面状基部にかかる荷重バランスを検出する検出手段と、
   前記荷重バランスが均一になるように前記移動機構を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする接合装置。
4. 複数の重ね合わされた被接合物を接合する接合装置において、
   上面に被接合物が載置される載置台と、
   基台上に設置された支持台と、前記支持台上に設置された支持部と、球面を下面に有し前記支持部に対して摺動自在に配設された球面状基部と、前記球面状基部の前記下面側に配設された連結機構と、前記連結機構により前記球面状基部と連結され互いに直交する２方向に移動して前記球面状基部を前記支持部に対して摺動させて前記球面状基部を倣い移動させる移動機構とを有し、前記基台下に倣い基準面を有する基準体を備えた加圧手段と、
   前記載置台の上面に前記基準体の倣い基準面を当接した状態で前記加圧手段により前記基準体と前記載置台を加圧することによって倣い移動した前記球面状基部にかかる荷重バランスを検出する検出手段と、
   前記荷重バランスが均一になるように前記移動機構を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする接合装置。
5. 前記球面の曲率中心が、前記倣い基準部の上面側に位置し、前記倣い基準部の上面の中心が前記球面の曲率中心を通り前記倣い基準部の上面に対して垂直方向の線上にあることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
6. 前記球面の曲率中心が、前記倣い基準面を備えた基準体の下面側に位置し、前記基準体の下面の中心が前記球面の曲率中心を通り前記倣い基準面に対して垂直方向の線上にあることを特徴とする請求項２に記載の接合装置。
7. 前記検出手段は、正三角形の頂点位置にそれぞれ配置された荷重センサを備え、
   前記正三角形の重心が、前記球面状基部の前記球面の曲率中心を通り前記正三角形の頂点が作る面に対して垂直方向の線上にあることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の接合装置。
8. 前記連結機構は、球面を有する軸受を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の接合装置。
9. 前記搭載手段は、所定の倣い位置に前記球面状基部を固定する固定機構をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の接合装置。

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