JP6311858B2 - ボンディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に接合するためのボンディング装置に関し、より詳しくは、レーザ光により電子部品を加熱して基板に接合するのに好適なボンディング装置に関する。

従来、ボンディング装置として、レーザ光を発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器によって発振されたレーザ光を導光する導光手段と、この導光手段によって導光されたレーザ光が照射されて加熱されるボンディングツールとを備え、上記ボンディングツールに電子部品を負圧によって吸着保持するためのチップ吸引通路が開口され、上記電子部品はチップ吸引通路に導入される負圧によってボンディングツールに吸着保持されるようになっており、上記ボンディングツールに保持した電子部品を該ボンディングツールにより加熱して基板に接合するようにしたものが知られている（特許文献１）。

特開２０１０−１２９８９０号公報

上記特許文献１に記載のボンディング装置においては、ボンディングツールの全域を均一に加熱するようになっているため、電子部品もその全域が均一に加熱されるようになる。
しかしながら、例えば電子部品の周辺領域の熱が内側領域に比較して逃げやすい場合には、電子部品の全域を均一に加熱しても、実際には電子部品の周辺領域が低温となってしまい、実際上、均一に加熱することは困難であった。
本発明はそのような事情に鑑み、ボンディングツールの加熱領域を複数に区画し、各加熱領域を別個の温度に加熱できるようすることにより、電子部品の全域を好適な条件で加熱することができるようにしたボンディング装置を提供するものである。

すなわち本発明は、レーザ光を発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器によって発振されたレーザ光を導光する導光手段と、この導光手段によって導光されたレーザ光が照射されて加熱されるボンディングツールとを備え、上記ボンディングツールに電子部品を負圧によって吸着保持するためのチップ吸引通路が開口され、上記電子部品はチップ吸引通路に導入される負圧によってボンディングツールに吸着保持されるようになっており、上記ボンディングツールに保持した電子部品を該ボンディングツールにより加熱して基板に接合するようにしたボンディング装置において、
上記レーザ発振器と導光手段とをそれぞれ複数組設け、各レーザ発振器から発振されたレーザ光を各導光手段を介して上記ボンディングツールの複数の加熱領域に照射して、該複数の加熱領域を異なる温度で加熱できるようにし、さらに上記ボンディングツールに、該ボンディングツールに形成された溝から構成されて上記複数の加熱領域の間の伝熱を抑制する断熱手段を設け、上記溝は電子部品を吸着した際に該電子部品によって密封されるようになっており、かつ該溝は上記チップ吸引通路に連通していることを特徴とするものである。

上記構成によれば、例えば四角形の電子部品ではその四隅の４箇所の角部が内側部分よりも熱が逃げやすいことになるが、複数のレーザ発振器のうち、第１のレーザ発振器から発振されたレーザ光を第１の導光手段を介して上記ボンディングツールの上記四隅に対応する加熱領域に照射して、該四隅の加熱領域を高温で加熱できるようにし、他方、上記複数のレーザ発振器のうち、第２のレーザ発振器から発振されたレーザ光を第２の導光手段を介して上記ボンディングツールの上記内側部分に対応する加熱領域に照射して、該加熱領域を上記四隅に対応する加熱領域に比較して低温で加熱できるようにすることができる。このように本発明によれば、電子部品の複数の加熱領域をそれぞれ独立して加熱することにより、電子部品の全域を望ましい温度に加熱することができる。
これと同時に、上記ボンディングツールには、上記の例によれば上記四隅に対応する加熱領域と内側部分に対応する加熱領域との間に、両者の間の伝熱を抑制する断熱手段を設けているので、該断熱手段がない場合に比較して、より効率的に電子部品の全域を望ましい温度に加熱することが可能となる。

本発明の第１実施例を示す断面図。 図１のレーザ発振器７のより具体的な構成を説明するための説明図。 電子部品３の各領域Ｓ１〜Ｓ３と光ファイバｆ１〜ｆ３６との配置関係を説明するための説明図。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面における各レーザ光Ｌの強度分布（ビームプロファイル）を説明するための説明図。 図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図。 第１実施例におけるボンディングツール１４の下面図。 本発明の第２実施例を示す図３と同様な説明図。 各光ファイバｆ１〜ｆ３６とレーザ発振器７−１〜７−３６との関係を説明する説明図。 第２実施例におけるボンディングツール１４の下面図。 第３実施例におけるボンディングツール１４の下面図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１おいて、ボンディング装置１は基板２に半導体チップなどの電子部品３を接合することができるようになっており、図３に示すように、図示実施例では上記電子部品３は正方形状に形成されている。したがって該電子部品３の全体を加熱するための加熱領域Ｓは電子部品３の形状に倣って正方形となり、かつ、その四隅が角部領域Ｓ１となっている。
上記ボンディング装置１は、図１に示すように、上記基板２を支持して水平面内でＸ−Ｙ方向に移動させる基板ステージ４と、上記基板ステージ４の上方側に配置されたボンディングヘッド５と、このボンディングヘッド５を昇降させる昇降加圧機構６と、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器７と、レーザ発振器７から発振されたレーザ光Ｌを上記ボンディングヘッド５内へ導光する導光手段８とを備えている。
上記ボンディングヘッド５は筒状のハウジング５Ａを備えており、このハウジング５Ａの下端部に二層の透過部材１１、１２からなるツールベース１３が水平に固定されている。そして、このツールベース１３の下面にボンディングツール１４を着脱自在に吸着保持すると同時に、該ボンディングツール１４の下面に電子部品３を着脱自在に吸着保持できるようになっている。

上記ハウジング５Ａの側面上部には、上記導光手段８の一端となるレーザ光射出口が水平方向となるように接続されており、この導光手段８の他端となるレーザ光入射口はレーザ発振器７に接続されている。
上記レーザ発振器７から発振されたレーザ光Ｌは、導光手段８を介してハウジング５Ａの軸心に向けて水平に照射されるとともに、集光レンズ１５によって所要の大きさに集光されるようになっている。そして、水平方向に照射されたレーザ光Ｌは、ハウジング５Ａ内の上方中央部に配置された反射ミラー１６により鉛直下方に反射され、ツールベース１３を透過してボンディングツール１４に照射されて該ボンディングツール１４を加熱するようになっている。これにより、ボンディングツール１４に保持された電子部品３も加熱されるようになる。
上記基板ステージ４、昇降加圧機構６及びレーザ発振器７の作動は図示しない制御装置によって制御されるようになっている。制御装置がレーザ発振器７を作動させるとレーザ発振器７からレーザ光Ｌが発振され、該レーザ光Ｌは導光手段８を介してボンディングヘッド５に導光されてからボンディングツール１４に照射されてこれを加熱するようになる。

本実施例のレーザ発振器７は、図２に示すように４組のレーザ発振器７Ａ〜７Ｄから構成してあり、かつ各組のレーザ発振器７Ａ〜７Ｄはそれぞれ直列に配置された８個のレーザ発振素子２１を備えている。したがってレーザ発振器７は、全体として合計３２個のレーザ発振素子２１を備えている。
各組８個のレーザ発振素子２１は、それぞれ直列に配置して図示しない電源に接続してあり、各電源によって１組８個のレーザ発振素子２１を各組毎に同一の出力でレーザ光Ｌを出力することができるようにしてある。
そして２組のレーザ発振器７Ａ、７Ｂによって第１レーザ発振器を構成してあり、また他のレーザ発振器７Ｃ、７Ｄはそれぞれ第２レーザ発振器７Ｃと第３レーザ発振器７Ｄとなっている。
このように、本実施例では８個のレーザ発振素子２１を１グループとして直列に接続しているので、各レーザ発振素子２１をグループ単位で制御することができるようになり、その制御が容易となる。また電源の数を減らすことができるので、ボンディング装置１のイニシャルコストの低減を図ることができるとともに、消費電力を押さえることができるので、ランニングコストの低減を図ることができる。

次に、本実施例では上記加熱領域Ｓを、上述した四隅の角部領域Ｓ１と、電子部品３の内側となる内側領域Ｓ２と、上記角部領域Ｓ１と内側領域Ｓ２以外となる上記電子部品３の周辺部である外側領域Ｓ３との３種の領域に区画してある。
そして上記第１〜第３レーザ発振器のうち、第１レーザ発振器７Ａ、７Ｂはそれぞれ最大の出力に設定してあり、これによって直接的にはボンディングツール１４を最大の出力で加熱することにより、上述した電子部品３の角部領域Ｓ１（図３）を最大の出力で加熱することができるようにしてある。
他方、第２レーザ発振器７Ｃは最小の出力に設定して、電子部品３の内側となる上記内側領域Ｓ２を加熱することができるようにしてあり、また第３レーザ発振器７Ｄは中間の出力に設定して、上記外側領域Ｓ３を加熱することができるようにしてある。
このように各組のレーザ発振器７Ａ〜７Ｄの出力を異ならせることにより、電子部品３の加熱領域Ｓを可及的に均一に加熱することができるようにしてある。一例として、上記第１レーザ発振器７Ａ、７Ｂを構成するレーザ発振素子２１は１００％の出力で、第２レーザ発振器７Ｃを構成するレーザ発振素子２１は６０〜７０％の出力で、第３レーザ発振器７Ｄを構成するレーザ発振素子２１は２０〜４０％の出力でそれぞれレーザ光を発振することができるように設定してある。

上記導光手段８は、図３に示すように、同一外径をした３６本の光ファイバｆ１〜ｆ３６の束から構成してあり、各光ファイバｆ１〜ｆ３６毎の異なる導光経路を経由した各レーザ光Ｌがボンディングヘッド５に導光され、上記電子部品３の加熱領域Ｓにスポット状に照射されてその領域全体を加熱することができるようになっている。
上記３６本の光ファイバｆ１〜ｆ３６におけるレーザ光出射口は、図１に示すハウジング５Ａの側面上部に水平方向となるように取り付けた円筒状のケーシング２２内に束ねた状態で固定してあり、該ケーシング２２を介して上記ハウジング５Ａの側面に水平状態で連結されて、それぞれ集光レンズ１５および反射ミラー１６を介して、並びにボンディングツール１４を介して、上記電子部品３の各領域Ｓ１〜Ｓ３に光学的に対向するようになっている。
より具体的には、上記３６本の光ファイバｆ１〜ｆ３６のレーザ光出射口は、縦横に等間隔で各々６本ずつ配置されたマトリックス状に束ねてあり、このマトリックスの上段左から下段右の順に、各光ファイバｆ１〜ｆ３６を配置してある。そして、上記３６本の光ファイバｆ１〜ｆ３６は、上述した３つの領域領域Ｓ１〜Ｓ３に合わせて、３つのグループに分けてある。

すなわち、図３に示すように四隅の４つの角部領域Ｓ１には、各角部領域Ｓ１毎にそれぞれ４本の光ファイバのレーザ光出射口が光学的に対向するように配置してあり、左上の角部領域Ｓ１には４本の光ファイバｆ１、ｆ２、ｆ７、ｆ８が、右上の角部領域Ｓ１には４本の光ファイバｆ５、ｆ６、ｆ１１、ｆ１２が、左下の角部領域Ｓ１には４本の光ファイバｆ２５、ｆ２６、ｆ３１、ｆ３２が、さらに右下の角部領域Ｓ１には４本の光ファイバｆ２９、ｆ３０、ｆ３５、ｆ３６がそれぞれ対向するようになっている。
これら合計１６本の光ファイバが第１グループの光ファイバを構成しており、かつ第１グループを構成する１６本の光ファイバのうち、各角部領域Ｓ１における最も外側角部となる４本の光ファイバｆ１、ｆ６、ｆ３１、ｆ３６と、その対角線上に位置して最も内側となる４本の光ファイバｆ８、ｆ１１、ｆ２６、ｆ２９の合計８本の光ファイバを一組として、図２に示すように、それらのレーザ光入射口を第１レーザ発振器７Ａの各レーザ発振素子２１にそれぞれ接続してある。
また各角部領域Ｓ１に対向する残りの８本の光ファイバｆ２、ｆ５、ｆ７、ｆ１２、ｆ２５、ｆ３０、ｆ３２、ｆ３５はこれを一組として、それらのレーザ光入射口を第１レーザ発振器７Ｂの各レーザ発振素子２１に接続してある。
したがって、最大の出力に設定された第１レーザ発振器７Ａ、７Ｂからのレーザ光は、合計１６本の第１グループの光ファイバを介して四隅の角部領域Ｓ１のそれぞれに照射されるようになる。
なお、四隅に対応する光ファイバｆ１、ｆ６、ｆ３１、ｆ３６に接続されるレーザ発振素子２１を含む第１レーザ発振器７Ａの出力を第１レーザ発振器７Ｂの出力よりもやや高くするようにしても良い。

残りの１６本の光ファイバのうち、１２本の光ファイバｆ９、ｆ１０、ｆ１４〜ｆ１７、ｆ２０〜ｆ２３、ｆ２７、ｆ２８によって第２グループの光ファイバを構成してあり、この第２グループの光ファイバのレーザ光出射口は上記内側領域Ｓ２に光学的に対向している。
但し本実施例では、上記内側領域Ｓ２の中心位置に、すなわち電子部品３の中心位置にレーザ光を照射しない無照射領域Ｓ２’を形成してあり、上記第２グループの光ファイバのうち、中心に位置する４本の光ファイバｆ１５、ｆ１６、ｆ２１、ｆ２２のレーザ光出射口が上記無照射領域Ｓ２’に対向している。したがってこの４本の光ファイバはレーザ光を照射する必要がないので、第２レーザ発振器７Ｃには接続させていない。
これに対し、残りの８本の光ファイバｆ９、ｆ１０、ｆ１４、ｆ１７、ｆ２０、ｆ２３、ｆ２７、ｆ２８の各レーザ光入射口は、最小の出力に設定された第２レーザ発振器７Ｃに接続してある（図３）。したがって最小の出力に設定された第２レーザ発振器７Ｃからのレーザ光は上述した合計８本の第２グループの光ファイバを介して、上記無照射領域Ｓ２’を除く内側領域Ｓ２に案内されてこれを加熱するようになる。
なお、無照射領域Ｓ２’に対向する光ファイバｆ１５、ｆ１６、ｆ２１、ｆ２２を省略するようにしても良い。

最後の８本の光ファイバｆ３、ｆ４、ｆ１３、ｆ１８、ｆ１９、ｆ２４、ｆ３３、ｆ３４は第３グループの光ファイバを構成しており、この第３グループの光ファイバにおけるレーザ光出射口は上記外側領域Ｓ３に光学的に対向するとともに（図３）、各レーザ光入射口は中間の出力に設定された第３レーザ発振器７Ｄに接続してある（図２）。
したがって中間の出力に設定された第３レーザ発振器７Ｄからのレーザ光は、合計８本の第３グループの光ファイバを介して外側領域Ｓ３に案内されてこれを加熱するようになる。

ところで本実施例においては、各レーザ光Ｌの強度分布（ビームプロファイル）は、ガウシアンモードとなっている（図４のｆ６、ｆ１２、ｆ１８、ｆ２４、ｆ３０、ｆ３６参照）。このガウシアンモードにおいては、照射スポットにおけるレーザ光Ｌは、その光軸の箇所が最も強度が高くなり、光軸の周辺は強度が低下するようになっている。つまり、隣り合う各レーザ光Ｌは、それら間の箇所において強度が弱くなっている。そして、この特徴を利用して、後述するように隣り合う列のレーザ光Ｌの間の位置に電子部品３のチップ吸引通路２３を構成する溝１２Ｂを設けている。

次に、図１に基づいてツールベース１３と周辺の構成について説明すると、本実施例のツールベース１３は、サファイヤからなる透過部材１１を上層とし、石英ガラスからなる透過部材１２を下層とした積層構造となっている。
積層状態の両透過部材１１、１２はハウジング５Ａの下端の内周部に嵌着されている。透過部材１２の下面は、環状の取付部材２４によってハウジング５Ａの下端面と略同じ高さに水平に支持されている。他方、積層状態における透過部材１１の上面は、ハウジング５Ａ内に嵌着された環状ストッパ２５によって押圧されて水平に支持されている。これにより、ツールベース１３を構成する両透過部材１１、１２は、ハウジング５Ａ内の下部に水平に支持されるとともに、透過部材１１の下面と透過部材１２の上面は気密を保持した状態で接触している。

本実施例においては、ハウジング５Ａ、ストッパ２５及びツールベース１３にわたってツール吸引通路２６が形成されるとともに、ハウジング５Ａ、両透過部材１１、１２及びボンディングツール１４にわたって上述したチップ吸引通路２３が形成されている。ツール吸引通路２６に負圧源２７から導管２８を介して負圧が供給されると、ツールベース１３の下面（透明部材１２の下面）にボンディングツール１４を吸着保持できるようになっている。また、チップ吸引通路２３に導管３１を介して負圧源３２から負圧が供給されると、ツールベース１３に保持された状態のボンディングツール１４の下面に電子部品３を吸着保持できるようになっている。

図１、図５に示すように、正方形をしたボンディングツール１４の四隅に合せて、上下の透明部材１１、１２（ツールベース１３）にわたって４箇所の貫通孔１３Ａが穿設されており、これら各貫通孔１３Ａの上端は、上記ストッパ２５の下面に形成された溝２５Ａに連通させている。ストッパ２５の溝２５Ａは、該ストッパ２５とハウジング５Ａとにわたって形成されたＬ字形の連通孔２５Ｂを介して上記導管２８の一端に接続されている。上記４箇所の貫通孔１３Ａ、ストッパ２５の溝２５と連通孔２５Ｂとによってツール吸引通路２６が構成されている。
上記導管２８の他端は負圧源２７に接続されており、該負圧源２７は制御装置によって作動を制御されるようになっている。ボンディング装置１によるボンディング作業が行われる際には制御装置によって負圧源２７が作動されている。そのため、ボンディング作業中においては、ツール吸引通路２６に負圧が供給されるので、ボンディングツール１４はツールベース１３の下面（透過部材１２の下面）に吸着保持されるようになっている。

次に、上記チップ吸引通路２３について説明する。下層の透過部材１２の中心には、上下方向の貫通孔１２Ａが穿設されており、さらにこの貫通孔１２Ａの上端から連続して透過部材１２の上面にはハウジング５Ａの内面まで到達する直線状の溝１２Ｂが形成されている。溝１２Ｂの外方端の位置に合せてハウジング５Ａには水平方向の貫通孔５Ｂが穿設されており、該貫通孔５Ｂに導管３１の一端が接続されている。
直線状の溝１２Ｂは、前述した光ファイバ２１の照射スポットの隣り合う２列の間に位置するように、上記透過部材１２の上面に形成されている（図５参照）。上記直線状の溝１２Ｂの全域は、透過部材１１の下面によって覆われているので、直線状の溝１２Ｂの内部空間は、中心から外方へ伸びる水平方向孔として形成される。そして、透過部材１２に形成された軸方向孔１２Ａと上記溝１２Ｂの内部空間とによってツールベース１３内に接続通路２９が形成されている。つまり、この接続通路２９は、上記チップ吸引通路２３において、各光ファイバ２１から照射される各レーザ光Ｌの照射方向と交差する区間となっている。

一方、ボンディングツール１４の中心には上下方向の貫通孔１４Ａが穿設されており、ツールベース１３の下面にボンディングツール１４が吸着保持されると、ボンディングツール１４の貫通孔１４Ａとツールベース１３の貫通孔１２Ａが連通するようになっている（図１の状態）。
そしてハウジング５Ａの貫通孔５Ｂには導管３１の一端が接続されており、該導管３１の他端は負圧源３２に接続されている。この負圧源３２は、制御装置によって作動を制御されるようになっており、所要時に制御装置が負圧源３２からチップ吸引通路２３に負圧を供給することにより、ボンディングツール１４の下面に電子部品３を吸着保持できるようになっている。

本実施例では、上記ボンディングツール１４の下面すなわち電子部品３を吸着する吸着面には、図６に示すように、上記貫通孔１４Ａに連通する吸着溝１４Ｂを形成してあり、この吸着溝１４Ｂを介して電子部品３をボンディングツール１４の下面に吸着保持できるようになっている。上記吸着溝１４Ｂの全域は電子部品３によって密封されるようになっており、それによって吸着溝１４Ｂに導入された負圧が外部に逃げることがないようにしてある。
したがって本実施例では、上記チップ吸引通路２３は、ボンディングツール１４の吸着溝１４Ｂ、軸方向孔１４Ａ、接続通路２９、ハウジング５Ａの貫通孔５Ｂ及び導管３１によって構成されている。

さらに上記ボンディングツール１４の下面には、上記複数の加熱領域Ｓ１〜Ｓ３の間の伝熱を抑制する断熱手段としての断熱溝４１を設けてある。
本実施例においては、四隅の角部領域Ｓ１をその他の加熱領域Ｓ２、Ｓ３から断熱するために、図６の上下左右にそれぞれ２本の平行な断熱溝４１Ａを合計４本形成してある。これら合計４本の断熱溝４１Ａは、四隅の角部領域Ｓ１とその他の加熱領域Ｓ２、Ｓ３との間に位置している。このとき該断熱溝４１Ａは、内側領域Ｓ２とその中心位置の無照射領域Ｓ２’との間も断熱するようになる。
また上記内側領域Ｓ２と外側領域Ｓ３との間にも合計４本の断熱溝４１Ｂを形成してあり、これら４本の断熱溝４１Ａによって、内側領域Ｓ２と外側領域Ｓ３との間の伝熱を抑制することができるようにしてある。

上記断熱溝４１Ａ、４１Ｂは上記吸着溝１４Ｂに連通しており、各断熱溝４１Ａ、４１Ｂ内にも負圧を導入できるようにしてある。このように断熱溝４１Ａ、４１Ｂ内にも負圧を導入することにより、負圧を導入しない場合に比較して、断熱溝４１Ａ、４１Ｂによる断熱効果を高めることができるようにしてある。但し、断熱溝４１Ａ、４１Ｂから負圧が外部に逃げないように、これら断熱溝４１Ａ、４１Ｂの全域は上記電子部品３によって密封されるようにしてある。
なお、上記断熱溝４１の深さは、断熱溝４１の両側部分の間における伝熱を効率よく抑制するために深く形成してあるが、吸着溝１４Ｂは負圧を導入できればよいので、浅く形成してある。

以上の構成において、ボンディング作業の開始時において制御装置は負圧源２７からツール吸引通路２６に負圧を供給するので、ボンディングツール１４はツールベース１３の下面に吸着保持されている。そして、制御装置により負圧源３１からチップ吸引通路２３に負圧が供給されるので、電子部品３はボンディングツール１４の下面に吸着保持されている。このとき、上述したように、吸着溝１４Ｂと断熱溝４１とは電子部品３によって密封されており、チップ吸引通路２３内に導入された負圧が外部に漏れることはない。
この後、制御装置は、基板ステージ４を作動させて、ボンディングツール１４に保持した電子部品３と基板２とを位置合わせした状態において、上記昇降加圧機構６によりボンディングヘッド５を下降させる。これにより、ボンディングツール１４に吸着保持された電子部品３は基板２に当接して押圧される。この時点から制御装置がレーザ発振器７を作動させることで各レーザ発振素子２１からレーザ光Ｌが発振される。すると、複数の光ファイバｆ１〜ｆ３６（ｆ１５、ｆ１６、ｆ２１、ｆ２２を除く）からなる導光手段８を介して複数のレーザ光Ｌがハウジング５Ａへ導光され、集光レンズ１５で集光されてから反射ミラー１６によって鉛直可能へ方向転換されてからツールベース１３に照射される。

前述したように、複数の光ファイバｆ１〜ｆ３６はマトリックス状に束ねられているので、各光ファイバｆ１〜ｆ３６からツールベース１３にレーザ光Ｌが照射されると、それらのレーザ光Ｌの照射スポットもマトリックス状となる（図３、図５参照）。
このとき、図５に示されるように、ツールベース１３の貫通孔１２Ａによってレーザ光Ｌが散乱することを防止するため、この貫通孔１２Ａの周囲に上述したレーザ光Ｌを照射しない無照射領域Ｓ２’を設けている。
また、負圧が供給されているチップ接続通路２９における直線状の溝１２Ｂは、隣り合う２列のレーザ光Ｌの中間に配置されており、しかも図４に示すように、レーザ光Ｌの強度のプロファイルはガウシアンモードとなっている。そのため、ツールベース１３に溝１２Ｂが形成されているにも拘らず、溝１２Ｂによるレーザ光Ｌの熱の損失を最小限度に抑制することができる。
そして、レーザ光Ｌが二層の透過部材１１、１２からなるツールベース１３を透過してボンディングツール１４に照射されると、該ボンディングツール１４がレーザ光Ｌによって加熱されて、電子部品３及びその下面の複数箇所に配置されたバンプ３５（図１）が加熱されるようになる。

この際、最も低温となりやすい四隅の角部領域Ｓ１には第１レーザ発振器７Ａ、７Ｂから最大出力のレーザ光が案内され、また最も高温となりやすい内側領域Ｓ２には第２レーザ発振器７Ｃから最小出力のレーザ光が案内され、さらにそれらの中間の温度となりやすい外側領域Ｓ３には第３レーザ発振器７Ｄから中間出力のレーザ光が案内されるので、電子部品３はその全域で可及的に均一に加熱されるようになる。
この際、上記ボンディングツール１４には、上記角部領域Ｓ１、内側領域Ｓ２、外側領域Ｓ３および無照射領域Ｓ２’のそれぞれの間に、それらの間の伝熱を抑制する断熱溝４１を設けているので、該断熱溝４１がない場合に比較して、より効率的に電子部品の全域を望ましい温度に加熱することが可能となる。
このようにしてボンディング作業が終了したら、制御装置からの指令により負圧源３２からチップ吸引通路２３への負圧の供給が停止されるので、ボンディングツール１４による電子部品３の保持状態が解除される。その後、昇降加圧機構６によりボンディングヘッド５が上昇され、次回のボンディングに移行するようになっている。

図７は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例では加熱領域Ｓを４種の領域に区画している。
すなわち本実施例では、上記加熱領域Ｓを、上述した四隅の角部領域Ｓ１と、この角部領域Ｓ１を取り囲む角部隣接領域Ｓ４と、電子部品３の外周側となる外周領域から上記角部領域Ｓ１と角部隣接領域Ｓ４とを除いた外側領域Ｓ３と、さらに上記内側領域Ｓ２とに区画してある。
また本実施例では、上記３６本の光ファイバｆ１〜ｆ３６は平行に束ねてあり、図８に示すように、各光ファイバｆ１〜ｆ３６のレーザ光入射口はそれぞれ別個にレーザ発振器７−１〜７−３６に接続してある。つまり各光ファイバ毎にレーザ発振器に接続してあり、各レーザ発振器毎にレーザ出力を制御できるようにしてある。

図７に示すように、四隅の角部領域Ｓ１のうち、左上の角部領域Ｓ１には光ファイバｆ１が、右上の角部領域Ｓ１には光ファイバｆ６が、左下の角部領域Ｓ１には光ファイバｆ３１が、さらに右下の角部領域Ｓ１には光ファイバｆ３６がそれぞれ対向するようになっている。
そしてこれら４本の光ファイバｆ１、ｆ６、ｆ３１、ｆ３６に接続された４台のレーザ発振器７−１、７−６、７−３１、７−３６は、最も高出力となるように設定してある。

また各角部領域Ｓ１をそれぞれ囲む４つの角部隣接領域Ｓ４のうち、左上の角部隣接領域Ｓ４には３本の光ファイバｆ２、ｆ７、ｆ８が、右上の角部隣接領域Ｓ４には３本の光ファイバｆ５、ｆ１１、ｆ１２が、左下の角部隣接領域Ｓ４には３本の光ファイバｆ２５、ｆ２６、ｆ３２が、さらに右下の角部隣接領域Ｓ４には３本の光ファイバｆ２９、ｆ３０、ｆ３５がそれぞれ対向するようになっている。
そしてこれら合計１２本の光ファイバに接続された１２台のレーザ発振器７−２、７−７、７−８、７−５、７−１１、７−１２、７−２５、７−２６、７−３２、７−２９、７−３０、７−３５は、２番目に高出力となるように設定してある。

さらに本実施例における外側領域Ｓ３には合計８本の光ファイバｆ３、ｆ４、ｆ１３、ｆ１８、ｆ１９、ｆ２４、ｆ３３、ｆ３４がそれぞれ対向するようになり、これら合計８本の光ファイバに接続された８台のレーザ発振器７−３、７−４、７−１３、７−１８、７−１９、７−２４、７−３３、７−３４は、３番目に高出力となるように設定してある。

最後に、本実施例における内側領域Ｓ２には合計１２本の光ファイバｆ９、ｆ１０、ｆ１４、ｆ１５、ｆ１６、ｆ１７、ｆ２０、ｆ２１、ｆ２２、ｆ２３、ｆ２７、ｆ２８がそれぞれ対向しているが、本実施例においても第１実施例と同様に内側領域Ｓ２の中心に無照射領域Ｓ２’を形成してあり、この無照射領域Ｓ２’には４本の光ファイバｆ１５、ｆ１６、ｆ２１、ｆ２２が対向している。
したがって、無照射領域Ｓ２’に対抗する４本の光ファイバｆ１５、ｆ１６、ｆ２１、ｆ２２に接続された４台のレーザ発振器７−１５、７−１６、７−２１、７−２２は、起動されてレーザ光を発振することは無い。なお、ボンディング装置１が上記電子部品３の専用機として構成される場合には、これら４台のレーザ発振器７−１５、７−１６、７−２１、７−２２を省略できることは勿論である。
他方、無照射領域Ｓ２’以外の内側領域Ｓ２に対向している合計８本の光ファイバｆ９、ｆ１０、ｆ１４、ｆ１７、ｆ２０、ｆ２３、ｆ２７、ｆ２８に接続された１２台のレーザ発振器７−９、７−１０、７−１４、７−１７、７−２０、７−２３、７−２７、７−２８は、４番目に高出力となるように、換言すれば最も低出力となるように設定してある。

そして本実施例においては、図９に示すように、全部で５種の加熱領域Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ２’の間の伝熱を抑制するために、ボンディングツール１４の下面に、合計８本の断熱溝４１を設けてある。
図９から理解されるように、例えば左上の角部隣接領域Ｓ４は３本の光ファイバｆ２、ｆ７、ｆ８によって同一の温度で加熱される領域であるが、各光ファイバｆ２、ｆ７、ｆ８によって加熱される領域のそれぞれが断熱溝４１によって断熱されている。このように、同一の温度で加熱される領域であってもそれぞれを断熱してもよく、したがって図９の想像線で示すように、３６本の光ファイバｆ１〜ｆ３６によって加熱される３６の領域の全ての間に、断熱溝４１を設けてもよい。
このように、３６の領域の全ての間に断熱溝４１を設けたボンディングツール１４は、第１実施例のボンディングツール１４としても兼用できることは明らかであり、ボンディングツール１４の兼用性を向上させることができる。
その他の構成は、第１実施例と同様な構成を有している。

上記第２実施例においては、上記レーザ発振器のレーザ出力は、レーザ光射出口が上記無照射領域Ｓ２’を除く内側領域Ｓ２に対向している光ファイバに接続されたレーザ発振器、上記外側領域Ｓ３に対向している光ファイバに接続されたレーザ発振器、上記角部隣接領域Ｓ４に対向している光ファイバに接続されたレーザ発振器、上記角部領域Ｓ１に対向している光ファイバに接続されたレーザ発振器の順に高くなるように設定されているので、本実施例においても電子部品３をその全域で可及的に均一に加熱することが可能となる。
この際、上記ボンディングツール１４には第１実施例と同様に角部領域Ｓ１、内側領域Ｓ２、外側領域Ｓ３、角部隣接領域Ｓ４および無照射領域Ｓ２’のそれぞれの間に、それらの間の伝熱を抑制する断熱溝４１を設けているので、該断熱溝４１がない場合に比較して、より効率的に電子部品の全域を望ましい温度に加熱することが可能となる。
特に本実施例では、各光ファイバｆ１〜ｆ３６毎にレーザ発振器７−１〜７−３６を設けていることと、各光ファイバによって加熱される領域の全ての間に断熱溝４１を設けていることによって、各領域毎の細やかな加熱温度制御が可能となり、溶融状態の制御が難しい微細バンプへの対応において有益である。
なお、第２実施例において、第１実施例のように、同一出力のレーザ光を発振するレーザ発振器を、同一の電源に対して直列に接続してグループ化するようにしても良い。

図１０は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例では加熱領域Ｓを３種の領域に区画している。
すなわち本実施例では、上記加熱領域Ｓを、上述した四隅の角部領域Ｓ１と、電子部品３の外周側となる外周領域から上記角部領域Ｓ１を除いた４つの外側領域Ｓ３と、さらに１つの中央の内側領域Ｓ２とに区画してあり、これら９つの領域はそれぞれ同一の面積を有するように形成してある。つまり電子部品３の加熱領域Ｓを上下左右に３等分ずつ合計９個に区画してある。そして本実施例では無照射領域Ｓ２’は形成しておらず、全ての加熱領域Ｓにレーザ光を照射するようにしてある。
具体的には、四隅の４つの角部領域Ｓ１には、各角部領域Ｓ１毎にそれぞれ４本の光ファイバのレーザ光出射口が光学的に対向するように配置してあり、左上の角部領域Ｓ１には４本の光ファイバｆ１、ｆ２、ｆ７、ｆ８が、右上の角部領域Ｓ１には４本の光ファイバｆ５、ｆ６、ｆ１１、ｆ１２が、左下の角部領域Ｓ１には４本の光ファイバｆ２５、ｆ２６、ｆ３１、ｆ３２が、さらに右下の角部領域Ｓ１には４本の光ファイバｆ２９、ｆ３０、ｆ３５、ｆ３６がそれぞれ対向するようになっている。
そしてこれら１６本の光ファイバに接続されたレーザ発振器は、最も高出力となるように設定してある。

残りの２０本の光ファイバのうち、４本の光ファイバｆ１５、ｆ１６、ｆ２１、ｆ２２のレーザ光出射口は１つの内側領域Ｓ２に対向しており、これら４本の光ファイバに接続されたレーザ発振器は、最も低出力となるように設定してある。
最後の１６本の光ファイバは４つの外側領域Ｓ３に対応しており、上部中央の外側領域Ｓ３には４本の光ファイバｆ３、ｆ４、ｆ９、ｆ１０のレーザ光出射口が、中央左側の外側領域Ｓ３には４本の光ファイバｆ１３、ｆ１４、ｆ１９、２０のレーザ光出射口が、中央右側の外側領域Ｓ３には４本の光ファイバｆ１７、ｆ１８、ｆ２３、ｆ２４のレーザ光出射口が、さらに下部中央の外側領域Ｓ３には４本の光ファイバｆ２７、ｆ２８、ｆ３３、ｆ３４のレーザ光出射口がそれぞれ対向している。そしてこれら１６本の光ファイバに接続されたレーザ発振器は、中間の出力となるように設定してある。
このように本実施例においては、同一面積を有する９つの領域に区画してあり、ボンディングツール１４の下面に各領域Ｓ１〜Ｓ３の間に合計４本の断熱溝４１を設けて各領域間の伝熱を抑制するようにしている。
その他の構成は、第１実施例と同様な構成を有しており、本実施例においても上記各実施例と同等の作用効果を得ることができる。

さらに他の実施例として、図１０を参照して言えば、レーザ光射出口が上記外側領域Ｓ３に対向している光ファイバに接続されたレーザ発振器のレーザ出力と、上記角部領域Ｓ１に対向している光ファイバに接続されたレーザ発振器のレーザ出力とを同一に設定して、これらのレーザ出力を、レーザ光射出口が上記内側領域に対向している光ファイバに接続されたレーザ発振器のレーザ出力よりも大きくなるように設定してもよい。
この場合には、上記角部領域を含めた電子部品の外周側となる外周領域の全域が、内側領域よりも高いレーザ出力で加熱されることになり、かつ外周領域の全域と内側領域との間には断熱溝４１があるので、これによっても電子部品の均一な加熱を図ることができる。

１ ボンディング装置 ３ 電子部品
５ ボンディングヘッド ７、７Ａ〜７Ｄ、７−１〜７−３６ レーザ発振器
８ 導光手段 １４ ボンディングツール
１４Ａ 吸着孔 １４Ｂ 吸着溝
２１ レーザ発振素子 ２３ チップ吸引通路
４１、４１Ａ、４１Ｂ 断熱溝（断熱手段） Ｌ レーザ光
ｆ１〜ｆ３６ 光ファイバ Ｓ 加熱領域
Ｓ１ 角部領域 Ｓ２ 内側領域
Ｓ２’ 無照射領域 Ｓ３ 外側領域
Ｓ４ 角部隣接領域

Claims (4)

1. レーザ光を発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器によって発振されたレーザ光を導光する導光手段と、この導光手段によって導光されたレーザ光が照射されて加熱されるボンディングツールとを備え、上記ボンディングツールに電子部品を負圧によって吸着保持するためのチップ吸引通路が開口され、上記電子部品はチップ吸引通路に導入される負圧によってボンディングツールに吸着保持されるようになっており、上記ボンディングツールに保持した電子部品を該ボンディングツールにより加熱して基板に接合するようにしたボンディング装置において、
   上記レーザ発振器と導光手段とをそれぞれ複数組設け、各レーザ発振器から発振されたレーザ光を各導光手段を介して上記ボンディングツールの複数の加熱領域に照射して、該複数の加熱領域を異なる温度で加熱できるようにし、さらに上記ボンディングツールに、該ボンディングツールに形成された溝から構成されて上記複数の加熱領域の間の伝熱を抑制する断熱手段を設け、上記溝は電子部品を吸着した際に該電子部品によって密封されるようになっており、かつ該溝は上記チップ吸引通路に連通していることを特徴とするボンディング装置。
2. 上記加熱領域は、少なくとも多角形形状を有する電子部品の角部となる角部領域と内側となる内側領域とに区画されており、上記角部領域に対応するレーザ発振器は、上記内側領域に対応するレーザ発振器よりも高いレーザ出力に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
3. 上記加熱領域は、多角形形状を有する電子部品の角部となる角部領域と、上記電子部品の外周側となる外周領域から上記角部領域を除いた外側領域と、さらに上記電子部品の内側となる内側領域とに区画されており、
   上記レーザ発振器のレーザ出力は、上記内側領域に対応するレーザ発振器、上記外側領域に対応するレーザ発振器、上記角部領域に対応するレーザ発振器の順に高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
4. 上記加熱領域は、少なくとも多角形形状を有する電子部品の角部となる角部領域と、該角部領域を取り囲む角部隣接領域と、上記電子部品の外周側となる外周領域から上記角部領域と角部隣接領域とを除いた外側領域と、さらに上記電子部品の内側となる内側領域とに区画されており、
   上記レーザ発振器のレーザ出力は、上記内側領域に対応するレーザ発振器、上記外側領域に対応するレーザ発振器、上記角部隣接領域に対応するレーザ発振器、上記角部領域に対応するレーザ発振器の順に高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。

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