溶融金属吐出装置及び溶融金属の接合方法
【課題】 加熱効率の向上及び作業効率の向上等を図る。
【解決手段】 溶融金属１００を貯蔵する金属貯蔵ブロック２と、溶融金属から形成された金属ボール１００ａをインターポーザ２１上に設けられた電極２２へ向けて吐出するノズル１４を有する金属吐出ブロック３と、加熱光線２００を出射する光線出射部１７と該光線出射部から出射される加熱光線を生成する光線源１８とを有する光線照射ブロック４と、光線出射部から出射された加熱光線を電極へ導く光線誘導体５とを設け、光線誘導体によって電極へ導かれる加熱光線内をノズルから吐出された金属ボールが進行して電極に着弾するようにした。
【解決手段】 溶融金属１００を貯蔵する金属貯蔵ブロック２と、溶融金属から形成された金属ボール１００ａをインターポーザ２１上に設けられた電極２２へ向けて吐出するノズル１４を有する金属吐出ブロック３と、加熱光線２００を出射する光線出射部１７と該光線出射部から出射される加熱光線を生成する光線源１８とを有する光線照射ブロック４と、光線出射部から出射された加熱光線を電極へ導く光線誘導体５とを設け、光線誘導体によって電極へ導かれる加熱光線内をノズルから吐出された金属ボールが進行して電極に着弾するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融金属吐出装置及び溶融金属の接合方法についての技術分野に関する。詳しくは、電極へ導かれる加熱光線内をノズルから吐出された金属ボールが進行するようにして加熱効率の向上及び作業効率の向上等を図る技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板等のインターポーザ上に設けられた電極へ向けて、例えば、半田ボール等の金属ボールを吐出し、電極に溶融された金属ボールを接合し、例えば、バンプを形成する溶融金属吐出装置がある。
【０００３】
このような溶融金属吐出装置として、ヒーター板に載置されたインターポーザ上に設けられた電極へ向けてノズルによって金属ボールを吐出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された溶融金属吐出装置にあっては、インターポーザに対して下面側からヒーター板によって予熱（プリヒート）を行って電極を加熱し、加熱された電極に金属ボールを着弾させて該金属ボールを電極に接合するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載された溶融金属吐出装置にあっては、ヒーター板によってインターポーザの全体を電極が設けられた側と反対側（下面側）から加熱しているため、局所的な加熱を行っておらず、電極が必要な温度まで上昇する時間が長く、加熱効率が悪く加熱の開始から電極への金属ボールの接合までの作業時間も長くなると言う問題がある。
【０００７】
また、金属ボールがノズルから吐出され電極に着弾されるまでに金属ボールの温度が低下してしまい、電極に着弾したときに金属ボールの溶融状態が不十分となり、電極に対する金属ボールの接合性が低下するおそれもある。
【０００８】
そこで、本発明溶融金属吐出装置及び溶融金属の接合方法は、上記した問題点を克服し、加熱効率の向上及び作業効率の向上等を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
溶融金属吐出装置は、上記した課題を解決するために、溶融金属を貯蔵する金属貯蔵ブロックと、前記溶融金属から形成された金属ボールをインターポーザ上に設けられた電極へ向けて吐出するノズルを有する金属吐出ブロックと、加熱光線を出射する光線出射部と該光線出射部から出射される前記加熱光線を生成する光線源とを有する光線照射ブロックと、前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ導く光線誘導体とを備え、前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を前記ノズルから吐出された前記金属ボールが進行して電極に着弾するようにしたものである。
【００１０】
従って、溶融金属吐出装置にあっては、光線出射部から出射された加熱光線によって電極が加熱されると共にノズルから吐出された金属ボールが電極に着弾されるまでの間に加熱光線によって加熱される。
【００１１】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記光線出射部に前記加熱光線が透過され前記加熱光線の径を絞る凸レンズを設け、前記光線出射部を該光線出射部から前記光線誘導体への出射方向及びその反対方向へ移動可能とすることが望ましい。
【００１２】
光線出射部に加熱光線の径を絞る凸レンズを設け光線出射部を該光線出射部から光線誘導体への出射方向及びその反対方向へ移動可能とすることにより、加熱光線の照射位置における径を変化させることが可能となる。
【００１３】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記光線誘導体として前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ向けて反射する反射面を有する反射ミラーを設け、前記反射ミラーに前記ノズルから吐出される前記金属ボールの経路となる貫通孔を形成することが望ましい。
【００１４】
光線誘導体として反射ミラーを設け、反射ミラーに金属ボールの経路となる貫通孔を形成することにより、金属ボールが貫通孔を通って反射ミラーで反射された加熱光線内を進行される。
【００１５】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記金属吐出部ロックから前記金属ボールが吐出される前に前記加熱光線を前記電極に照射してプリヒートを行うようにすることが望ましい。
【００１６】
金属ボールが吐出される前に加熱光線を電極に照射してプリヒートを行うことにより、金属ボールの着弾前に加熱光線によって電極が加熱される。
【００１７】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記電極の表面を洗浄する紫外線を前記電極に照射し、前記紫外線の光路の少なくとも一部と前記加熱光線の光路の少なくとも一部とを同一の光路とすることが望ましい。
【００１８】
紫外線の光路の少なくとも一部と加熱光線の光路の少なくとも一部とを同一の光路とすることにより、加熱光線の光路の一部において紫外線が進行される。
【００１９】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記加熱光線と前記紫外線を前記電極に同時に照射することが望ましい。
【００２０】
加熱光線と紫外線を電極に同時に照射することにより、電極の加熱と電極の表面の洗浄が同時に行われる。
【００２１】
溶融金属の接合方法は、上記した課題を解決するために、光線源によって生成された加熱光線を光線出射部から出射し前記加熱光線を光線誘導体によってインターポーザ上に設けられた電極へ導いて該電極を加熱し、溶融金属から形成された金属ボールをノズルから前記電極へ向けて吐出し前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を金属ボールが進行するようにし、前記電極に前記金属ボールを着弾させて前記金属ボールを前記電極に接合するようにしたものである。
【００２２】
従って、溶融金属の接合方法にあっては、光線出射部から出射された加熱光線によって電極が加熱されると共にノズルから吐出された金属ボールが電極に着弾されるまでの間に加熱光線によって加熱される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明溶融金属吐出装置は、溶融金属を貯蔵する金属貯蔵ブロックと、前記溶融金属から形成された金属ボールをインターポーザ上に設けられた電極へ向けて吐出するノズルを有する金属吐出ブロックと、加熱光線を出射する光線出射部と該光線出射部から出射される前記加熱光線を生成する光線源とを有する光線照射ブロックと、前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ導く光線誘導体とを備え、前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を前記ノズルから吐出された前記金属ボールが進行して電極に着弾するようにしている。
【００２４】
従って、溶融金属の接合の対象となる電極に対して局所的に加熱光線による加熱を行うため、電極が必要な温度まで上昇する時間を短縮化することができ、加熱効率が向上し作業時間の向上を図ることができる。
【００２５】
また、吐出から電極への着弾までの間の金属ボールの温度低下が抑制され、電極に着弾されたときに金属ボールが電極に瞬時に接合され、加熱効率の向上及び作業効率の向上を図ることができる。
【００２６】
請求項２に記載した発明にあっては、前記光線出射部に前記加熱光線が透過され前記加熱光線の径を絞る凸レンズを設け、前記光線出射部を該光線出射部から前記光線誘導体への出射方向及びその反対方向へ移動可能としている。
【００２７】
従って、光線出射部が移動されることにより加熱光線の径を変化させることが可能であり、金属ボールの径に応じて加熱光線の径を任意の大きさに変化させることができると共に必要かつ十分な径で加熱光線を電極に照射することができる。
【００２８】
請求項３に記載した発明にあっては、前記光線誘導体として前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ向けて反射する反射面を有する反射ミラーを設け、前記反射ミラーに前記ノズルから吐出される前記金属ボールの経路となる貫通孔を形成している。
【００２９】
従って、加熱光線を簡素な手段により確実に電極に照射することができると共に金属ボールの加熱光線内における進行を容易に実現することができる。
【００３０】
請求項４に記載した発明にあっては、前記金属吐出部ロックから前記金属ボールが吐出される前に前記加熱光線を前記電極に照射してプリヒートを行うようにしている。
【００３１】
従って、金属ボールの着弾時に加熱光線によって電極を十分な温度に上昇させることが可能であり、電極に対する溶融金属の接合作業の迅速化を図ることができる。
【００３２】
請求項５に記載した発明にあっては、前記電極の表面を洗浄する紫外線を前記電極に照射し、前記紫外線の光路の少なくとも一部と前記加熱光線の光路の少なくとも一部とを同一の光路としている。
【００３３】
従って、機構の簡素化を図った上で電極の表面を洗浄して溶融金属の電極に対する接合性の向上を図ることができる。
【００３４】
請求項６に記載した発明にあっては、前記加熱光線と前記紫外線を前記電極に同時に照射している。
【００３５】
従って、作業効率の向上を図った上で溶融金属の電極に対する接合性の向上を図ることができる。
【００３６】
本発明溶融金属の接合方法は、光線源によって生成された加熱光線を光線出射部から出射し前記加熱光線を光線誘導体によってインターポーザ上に設けられた電極へ導いて該電極を加熱し、溶融金属から形成された金属ボールをノズルから前記電極へ向けて吐出し前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を金属ボールが進行するようにし、前記電極に前記金属ボールを着弾させて前記金属ボールを前記電極に接合するようにしている。
【００３７】
従って、加熱効率の向上、作業効率の向上、機構の簡素化及びエネルギー効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００３９】
溶融金属吐出装置１は、金属貯蔵ブロック２と金属吐出ブロック３と光線照射ブロック４と光線誘導体５を備えている（図１参照）。
【００４０】
［金属貯蔵ブロックの構成］
金属貯蔵ブロック２は、例えば、第１の貯蔵槽６と第２の貯蔵槽７と第３の貯蔵槽８の三つの槽によって構成されている。第１の貯蔵槽６と第２の貯蔵槽７と第３の貯蔵槽８には、例えば、２２０°Ｃ以上の温度で溶融された溶融金属１００が貯蔵され、該溶融金属１００は図示しないヒーターによって加温されて溶融状態が保持されている。溶融金属１００としては、例えば、半田が用いられている。
【００４１】
第１の貯蔵槽６と第２の貯蔵槽７は開口９によって連通され、第２の貯蔵槽７と第３の貯蔵槽８は開口１０によって連通されている。開口１０には溶融金属１００に混合される異物を除去するための図示しないフィルターが配置されている。
【００４２】
第１の貯蔵槽６にはインゴット１０１が投入され該インゴット１０１が加熱されて溶融金属１００が生成される。インゴット１０１は第１の貯蔵槽６において溶融され、次に、開口９から第２の貯蔵槽７に流入され、次いで、開口１０から第３の貯蔵槽８に流入されて金属吐出ブロック３から吐出するために適した温度に調節される。
【００４３】
尚、金属貯蔵ブロック２に対する溶融金属１００の貯蔵量は、図示しないセンサーが液面を監視することにより把握されており、センサーによる検出結果に基づいて溶融金属１００の金属貯蔵ブロック２に対する貯蔵量が一定範囲に確保されるようにインゴット１０１が第１の貯蔵槽６に投入される。
【００４４】
第１の貯蔵槽６と第２の貯蔵槽７と第３の貯蔵槽８には不活性ガスが波状の経路５０を通されて注入されている。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等が用いられ、不活性ガスによって溶融金属１００の酸化が防止される。不活性ガスは波状の経路５０を通されることにより、溶融金属１００によって加熱され、溶融金属１００と略同一の温度にされた状態で金属吐出ブロック３に供給される。
【００４５】
［金属吐出ブロックの構成］
金属吐出ブロック３は貯留部１１、チャンバー１２、ベース部１３、ノズル１４、スリット板１５及びアクチュエーター１６を有している。
【００４６】
貯留部１１は金属貯蔵ブロック２の第３の貯蔵槽８に連通されている。貯留部１１は第３の貯蔵槽８から供給された溶融金属１００を一時的に保存する部分である。
【００４７】
チャンバー１２は貯留部１１に連通され、チャンバー１２には貯留部１１から溶融金属１００が供給される。チャンバー１２の下端部には供給口１２ａが形成されている。チャンバー１２は、溶融金属１００を一定温度に保つように制御されている。
【００４８】
尚、溶融金属１００の補充のためにチャンバー１２にインゴット１０１を投入した場合には、チャンバー１２に保存されている溶融金属１００の温度がインゴット１０１の投入によって低下してしまう。そこで、溶融金属吐出装置１にあっては、上記したように、チャンバー１２とは別の金属貯蔵ブロック２を設け、該金属貯蔵ブロック２の第１の貯蔵槽６にインゴット１０１を投入することによりチャンバー１２に保存されている溶融金属１００の温度低下を防止するようにしている。
【００４９】
ベース部１３は金属吐出ブロック３の下端部に設けられ、上下に貫通されたノズル配置孔１３ａを有している。
【００５０】
ベース部１３には不活性ガスが経路５０に連続する経路６０を通されて注入され、ノズル配置孔１３ａに不活性ガスが供給される。このとき不活性ガスは波状の経路５０を通されることにより溶融金属１００と略同一の温度にされた状態で経路６０を通されてノズル配置孔１３ａに供給される。
【００５１】
ノズル１４はベース部１３のノズル配置孔１３ａに配置されている。ノズル１４からはチャンバー１２から押し出された溶融金属１００の一部が金属ボール１００ａとして下方へ向けて吐出される。このとき不活性ガスがノズル配置孔１３ａに溶融金属１００と略同一の温度にされた状態で供給されるため、ノズル１４からの吐出直後の金属ボール１００ａの冷却凝固が抑制されると共に酸化が防止される。
【００５２】
ノズル１４から吐出される金属ボール１００ａの温度は、例えば、２２０°Ｃ乃至４００°Ｃとされ、金属ボール１００ａの径は、例えば、０．０１ｍｍ乃至１ｍｍとされている。
【００５３】
スリット板１５はベース部１３とチャンバー１２の間に配置され、ノズル１４に対応した位置に供給孔１５ａを有している。供給孔１５ａは、例えば、２０μｍ乃至５００μｍ程度の小さな孔であり、表面張力によって溶融金属１００がノズル１４側へ流れ出ない程度の大きさに形成されている。
【００５４】
アクチュエーター１６は、例えば、圧電素子を駆動源とした駆動部１６ａと該駆動部１６ａによって振動される振動板１６ｂとを有している。振動板１６ｂはチャンバー１２に接した状態で配置されている。
【００５５】
駆動部１６ａの駆動力によって振動板１６ｂが振動されると、チャンバー１２の内圧が高められ、供給口１２ａからスリット板１５の供給孔１５ａを介してノズル１４に一定量の溶融金属１００が供給され、供給された溶融金属１００がノズル１４から金属ボール１００ａとして下方へ向けて吐出される。
【００５６】
アクチュエーター１６の駆動部１６ａに圧電素子を用いることにより、金属ボール１００ａを高速で間欠的にノズル１４から吐出することが可能となる。駆動部１６ａに圧電素子を用いる場合には、圧電素子を溶融金属１００の熱から保護するために、例えば、断熱材を用いたり空冷による冷却を行うことが望ましい。
【００５７】
尚、アクチュエーター１６の駆動源は圧電素子に限られることはなく、例えば、磁歪素子を用いてもよく、また、モーター等を用いた機械的な構造の駆動源としてもよい。
【００５８】
［光線照射ブロックの構成］
光線照射ブロック４は光線出射部１７と光線源１８と光線送り部１９によって構成されている。
【００５９】
光線出射部１７は保持部１７ａと該保持部１７ａに保持された凸レンズ１７ｂとを有し、金属吐出ブロック３におけるベース部１３の下面に水平方向へスライド自在に支持されている。光線出射部１７からは加熱光線２００、例えば、レーザー光や赤外光が水平方向へ出射される。
【００６０】
光線出射部１７のベース部１３に対する移動方向は光線出射部１７からの加熱光線２００の出射方向及びその反対方向に一致されている。加熱光線２００は光線出射部１７の凸レンズ１７ｂの作用によって該凸レンズ１７ｂから遠去かるに従って径が絞られて小さくなるようにされている。
【００６１】
光線源１８は光線出射部１７から出射される加熱光線２００を生成する。
【００６２】
光線源１８において生成された加熱光線２００は、光線送り部１９を経由して光線出射部１７から出射される。光線送り部１９としては、例えば、光ファイバーが用いられており、光線源１８において生成された加熱光線２００は、光線送り部１９によって平行光として光線出射部１７に送られる。
【００６３】
［光線誘導体の構成］
光線誘導体５は光線出射部１７から出射された加熱光線２００を後述するインターポーザの電極へ誘導する機能を有する。光線誘導体５としては、例えば、プリズム形状の反射ミラーが用いられ、光線誘導体５は金属吐出ブロック３におけるベース部１３の下面にノズル配置孔１３ａを下方から閉塞した状態で取り付けられている。
【００６４】
光線誘導体５は水平方向に対して４５°傾斜された反射面５ａを有している。光線誘導体５には反射面５ａとノズル配置孔１３ａを連通する上下に貫通された貫通孔５ｂが形成されている。
【００６５】
光線出射部１７から出射された加熱光線２００は光線誘導体５の反射面５ａで９０°屈曲される方向へ反射されインターポーザの電極へ向かう。
【００６６】
光線誘導体５の貫通孔５ｂはノズル１４から吐出された金属ボール１００ａの経路として用いられる。従って、ノズル１４から吐出された金属ボール１００ａは貫通孔５ｂを通り、光線誘導体５によって電極へ導かれる加熱光線２００内を進行されて電極に着弾される。
【００６７】
［保持台の構成］
金属吐出ブロック３の下方には保持台２０が配置されている。保持台２０は基部２０ａと該基部２０ａ上に設けられた支え部２０ｂ、２０ｂと該支え部２０ｂ、２０ｂによって支えられたテーブル部２０ｃとを有している。
【００６８】
テーブル部２０ｃは平板状に形成され、図示しない吸引機構を有している。
【００６９】
テーブル部２０ｃには基板等のインターポーザ２１が吸引機構によって吸引されることにより保持され、インターポーザ２１の上面には電極２２、２２、・・・が設けられている。
【００７０】
保持台２０は図示しない移動機構によって水平方向（前後方向及び左右方向）へ移動可能とされている。従って、保持台２０に保持されたインターポーザ２１は保持台２０の水平方向における移動に伴って移動され、所定の電極２２が加熱光線２００の照射位置に移動される。
【００７１】
［制御部の構成］
上記した光線照射ブロック４、光線吐出ブロック３のアクチュエーター１６及び保持台２０は制御部２３によって制御される。
【００７２】
光線照射ブロック４は、例えば、光線出射部１７から出射される加熱光線２００の出射タイミング、加熱光線２００の光量、加熱光線２００の照射時間等が制御部２３によって制御される。
【００７３】
アクチュエーター１６は光線出射部１７から出射される加熱光線２００の出射タイミングに応じたタイミングで金属ボール１００ａがノズル１４から吐出されるように制御部２３によって制御される。
【００７４】
保持台２０は光線出射部１７から出射される加熱光線２００の出射タイミング及びノズル１４から吐出される金属ボール１００ａの吐出タイミングに応じたタイミングで所定の電極２２が照射位置に移動されるように制御部２３によって制御される。
【００７５】
［溶融金属吐出装置の動作］
以下に、溶融金属吐出装置の動作（溶融金属の接合方法）について説明する（図２乃至図７参照）。図２は、溶融金属の基板に対する接合の手順を示すフローチャート図である。
【００７６】
（Ｓ１）移動機構によって保持台２０が水平方向（図３に示すＸＹ方向）へ移動され、インターポーザ２１に設けられた所定の電極２２が加熱光線２００の照射位置に移動される（図３参照）。
【００７７】
（Ｓ２）光線照射ブロック４の光線出射部１７から加熱光線２００が出射される（図４参照）。出射された加熱光線２００は光線誘導体５の反射面５ａで９０°屈曲され照射位置に移動された電極２２に照射され、該電極２２に対する予熱（プリヒート）が行われる。加熱光線２００の照射位置における径は、例えば、０．０１ｍｍ乃至５ｍｍとされ、金属ボール１００ａの径（０．０１ｍｍ乃至１ｍｍ）以上とされている。電極２２に対する加熱光線２００の照射は、例えば、０．００１秒乃至３秒行われる。尚、電極２２にはフラックスが塗布されている。
【００７８】
（Ｓ３）金属吐出ブロック３のノズル１４から金属ボール１００ａが吐出される（図５参照）。金属ボール１００ａは光線誘導体５の貫通孔５ｂを通り、電極２２に照射されている加熱光線２００内を進行されて電極２２に向かう。
【００７９】
（Ｓ４）電極２２へ向けて吐出された金属ボール１００ａが電極２２に着弾される（図６参照）。上記のように、金属ボール１００ａは加熱光線２００内を進行されて電極２２に着弾されるため、ノズル１４から電極２２への着弾までの間に加熱光線２００によって加熱され、温度の低下が抑制される。ノズル１４から電極２２までの距離は、例えば、２００ｍｍ以下とされており、金属ボール１００ａはこの距離の間に加熱光線２００内を進行される。
【００８０】
（Ｓ５）電極２２に着弾された金属ボール１００ａが電極２２に接合されたか否かが判定される。即ち、合金化反応の状態が確認され、電極２２に金属ボール１００ａが適正に接合されたか否かが判定される。判定は、例えば、目視、監視カメラによる撮影、電極２２や金属ボール１００ａの温度検出等に基づいて行われる。金属ボール１００ａが適正に接合されていないと判定された場合には（Ｓ６）に移行し、金属ボール１００ａが適正に接合されたと判定された場合には（Ｓ７）に移行する。
【００８１】
（Ｓ６）加熱光線２００による電極２２に対する加熱が引き続き行われる。
【００８２】
（Ｓ７）加熱光線２００による電極２２に対する加熱が停止される。
【００８３】
上記した（Ｓ１）乃至（Ｓ７）の一連の動作が終了することにより電極２２に金属ボール１００ａが接合されてバンプが形成され、次いで、再び、（Ｓ１）乃至（Ｓ７）の一連の動作が行われることにより別の電極２２にバンプが形成される。
【００８４】
［まとめ］
以上に記載した通り、溶融金属吐出装置１にあっては、加熱光線２００によって溶融金属１００（金属ボール１００ａ）の接合を行おうとする電極２２を加熱するようにしている。
【００８５】
従って、溶融金属１００の接合の対象となる電極２２に対して局所的に加熱光線２００による加熱を行うため、電極２２が必要な温度まで上昇する時間を短縮化することができ、加熱効率が向上し作業時間の向上を図ることができる。
【００８６】
また、インターポーザ２１における電極２２、２２、・・・の周辺に搭載された電子部品に対する熱の影響を抑制することができる。
【００８７】
さらに、溶融金属吐出装置１にあっては、光線誘導体５によって電極２２へ向かう加熱光線２００内を金属ボール１００ａが進行して電極２２に着弾される。
【００８８】
従って、吐出から電極２２への着弾までの間の金属ボール１００ａの温度低下が抑制され、電極２２に着弾されたときに金属ボール１００ａが電極２２に瞬時に接合され、加熱効率の向上及び作業効率の向上を図ることができる。また、加熱光線２００によって電極２２と金属ボール１００ａの双方を加熱するため、電極２２と金属ボール１００ａの加熱手段が共通であり、機構の簡素化及びエネルギー効率の向上を図ることができる。
【００８９】
また、光線出射部１７に加熱光線２００の径を絞る凸レンズ１７ｂが設けられ、光線出射部１７が加熱光線２００の光線誘導体５への出射方向及びその反対方向へ移動可能とされている。
【００９０】
従って、光線出射部１７が移動されることにより加熱光線２００の照射位置における径を変化させることが可能であり、金属ボール１００ａの径に応じて加熱光線２００の径を任意の大きさに変化させることができると共に必要かつ十分な径で加熱光線２００を電極２２に照射することができる。
【００９１】
さらにまた、光線誘導体５として加熱光線２００を電極２２へ向けて反射する反射面５ａを有する反射ミラーを用い、光線誘導体５に金属ボール１００ａの経路となる貫通孔５ｂを形成している。
【００９２】
従って、加熱光線２００を簡素な手段により確実に電極２２に照射することができると共に金属ボール１００ａの加熱光線２００内における進行を容易に実現することができる。
【００９３】
加えて、溶融金属吐出装置１にあっては、電極２２への金属ボール１００ａの着弾前に加熱光線２００を電極２２に照射してプリヒートを行っている。
【００９４】
従って、金属ボール１００ａの着弾時に加熱光線２００によって電極２２を十分な温度に上昇させることが可能であり、電極２２に対する溶融金属１００の接合作業の迅速化を図ることができる。
【００９５】
また、溶融金属吐出装置１にあっては、加熱光線２００を光線誘導体５によって電極２２へ導いて加熱し、金属ボール１００ａを加熱光線２００内で進行させ、電極２２に金属ボール１００ａを着弾させて電極２２に接合する方法を用いている。
【００９６】
このような方法により、電極２２が必要な温度まで上昇する時間を短縮化することができ、吐出から電極２２への着弾までの間の金属ボール１００ａの温度低下を抑制することができる。
【００９７】
従って、加熱効率の向上、作業効率の向上、機構の簡素化及びエネルギー効率の向上を図ることができる。
【００９８】
［その他］
上記には、電極２２に対して加熱光線２００のみを照射する例を示したが、以下のように、加熱光線２００に加えて電極２２の表面を洗浄する紫外線を照射するようにしてもよい（図７参照）。
【００９９】
紫外線３００を照射する場合には、例えば、ビームスプリッター２４を用いることが可能である。ビームスプリッター２４は、例えば、光線照射ブロック４における光線源１８の内部に配置され、光線源１８においては加熱光線２００と紫外線３００が生成される。
【０１００】
加熱光線２００は、例えば、垂直方向へ出射されビームスプリッター２４を透過されて光線送り部１９を介して光線出射部１７に送られ、紫外線３００は、例えば、水平方向へ出射されビームスプリッター２４によって９０°反射されて光線送り部１９を介して光線出射部１７に送られる。
【０１０１】
尚、加熱光線２００が水平方向へ出射されビームスプリッター２４によって９０°反射されて光線送り部１９を介して光線出射部１７に送られ、紫外線３００が垂直方向へ出射されビームスプリッター２４を透過されて光線送り部１９を介して光線出射部１７に送られるようにしてもよい。
【０１０２】
ビームスプリッター２４を用いることにより、加熱光線２００の光路の一部において紫外線３００が進行され加熱光線２００に加えて紫外線３００が電極２２に照射される。
【０１０３】
紫外線３００が電極２２に照射されると、紫外線３００の照射によって発生するオゾンから分離される活性酸素の作用により電極２２の表面に付着されている有機汚染物質が揮発性の物質に変化されて除去され電極２２の表面が洗浄される。
【０１０４】
従って、加熱光線２００の光路を用いて紫外線３００を電極２２に照射することにより、機構の簡素化を図った上で電極２２の表面を洗浄して溶融金属１００の電極２２に対する接合性の向上を図ることができる。
【０１０５】
また、紫外線３００を電極２２に照射することにより該電極２２の表面を洗浄することが可能となるため、電極２２の表面に溶融金属１００との接合性を高めるフラックスの塗布を省略することができる。
【０１０６】
電極２２に対するフラックスの塗布を省略することにより、作業効率の向上及び製造コストの低減を図ることができる。
【０１０７】
また、加熱光線２００と紫外線３００を電極２２に同時に照射することも可能であり、加熱光線２００と紫外線３００を電極２２に同時に照射することにより、作業効率の向上を図った上で溶融金属１００の電極２２に対する接合性の向上を図ることができる。但し、加熱光線２００と紫外線３００を交互に照射することも可能である。
【０１０８】
尚、上記には、ベース部１３のノズル配置孔１３ａに不活性ガスを供給して溶融金属１００の酸化を防止する例を示したが、ノズル１４から電極２２までの金属ボール１００ａの経路にも不活性ガスを供給して金属ボール１００ａの酸化を防止するようにしてもよい。
【０１０９】
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図２乃至図７と共に本発明の実施の形態を示すものであり、本図は、溶融金属吐出装置等を一部を断面にして示す側面図である。
【図２】溶融金属の基板に対する接合の手順を示すフローチャート図である。
【図３】保持台が水平方向へ移動され、インターポーザに設けられた所定の電極が加熱光線の照射位置に移動された状態を示す拡大斜視図である。
【図４】光線出射部から加熱光線が電極へ向けて出射されている状態を示す拡大斜視図である。
【図５】ノズルから吐出された金属ボールが加熱光線内を進行されている状態を示す拡大斜視図である。
【図６】ノズルから吐出された金属ボールが電極に着弾された状態を示す拡大斜視図である。
【図７】加熱光線に加えて紫外線を照射する例を示す概念図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…溶融金属吐出装置、２…金属貯蔵ブロック、３…金属吐出ブロック、４…光線照射ブロック、５…光線誘導体、５ａ…反射面、５ｂ…貫通孔、１７…光線出射部、１７ｂ…凸レンズ、１８…光線源、２１…インターポーザ、２２…電極、１００…溶融金属、１００ａ…金属ボール、２００…加熱光線、３００…紫外線
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融金属吐出装置及び溶融金属の接合方法についての技術分野に関する。詳しくは、電極へ導かれる加熱光線内をノズルから吐出された金属ボールが進行するようにして加熱効率の向上及び作業効率の向上等を図る技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板等のインターポーザ上に設けられた電極へ向けて、例えば、半田ボール等の金属ボールを吐出し、電極に溶融された金属ボールを接合し、例えば、バンプを形成する溶融金属吐出装置がある。
【０００３】
このような溶融金属吐出装置として、ヒーター板に載置されたインターポーザ上に設けられた電極へ向けてノズルによって金属ボールを吐出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された溶融金属吐出装置にあっては、インターポーザに対して下面側からヒーター板によって予熱（プリヒート）を行って電極を加熱し、加熱された電極に金属ボールを着弾させて該金属ボールを電極に接合するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載された溶融金属吐出装置にあっては、ヒーター板によってインターポーザの全体を電極が設けられた側と反対側（下面側）から加熱しているため、局所的な加熱を行っておらず、電極が必要な温度まで上昇する時間が長く、加熱効率が悪く加熱の開始から電極への金属ボールの接合までの作業時間も長くなると言う問題がある。
【０００７】
また、金属ボールがノズルから吐出され電極に着弾されるまでに金属ボールの温度が低下してしまい、電極に着弾したときに金属ボールの溶融状態が不十分となり、電極に対する金属ボールの接合性が低下するおそれもある。
【０００８】
そこで、本発明溶融金属吐出装置及び溶融金属の接合方法は、上記した問題点を克服し、加熱効率の向上及び作業効率の向上等を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
溶融金属吐出装置は、上記した課題を解決するために、溶融金属を貯蔵する金属貯蔵ブロックと、前記溶融金属から形成された金属ボールをインターポーザ上に設けられた電極へ向けて吐出するノズルを有する金属吐出ブロックと、加熱光線を出射する光線出射部と該光線出射部から出射される前記加熱光線を生成する光線源とを有する光線照射ブロックと、前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ導く光線誘導体とを備え、前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を前記ノズルから吐出された前記金属ボールが進行して電極に着弾するようにしたものである。
【００１０】
従って、溶融金属吐出装置にあっては、光線出射部から出射された加熱光線によって電極が加熱されると共にノズルから吐出された金属ボールが電極に着弾されるまでの間に加熱光線によって加熱される。
【００１１】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記光線出射部に前記加熱光線が透過され前記加熱光線の径を絞る凸レンズを設け、前記光線出射部を該光線出射部から前記光線誘導体への出射方向及びその反対方向へ移動可能とすることが望ましい。
【００１２】
光線出射部に加熱光線の径を絞る凸レンズを設け光線出射部を該光線出射部から光線誘導体への出射方向及びその反対方向へ移動可能とすることにより、加熱光線の照射位置における径を変化させることが可能となる。
【００１３】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記光線誘導体として前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ向けて反射する反射面を有する反射ミラーを設け、前記反射ミラーに前記ノズルから吐出される前記金属ボールの経路となる貫通孔を形成することが望ましい。
【００１４】
光線誘導体として反射ミラーを設け、反射ミラーに金属ボールの経路となる貫通孔を形成することにより、金属ボールが貫通孔を通って反射ミラーで反射された加熱光線内を進行される。
【００１５】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記金属吐出部ロックから前記金属ボールが吐出される前に前記加熱光線を前記電極に照射してプリヒートを行うようにすることが望ましい。
【００１６】
金属ボールが吐出される前に加熱光線を電極に照射してプリヒートを行うことにより、金属ボールの着弾前に加熱光線によって電極が加熱される。
【００１７】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記電極の表面を洗浄する紫外線を前記電極に照射し、前記紫外線の光路の少なくとも一部と前記加熱光線の光路の少なくとも一部とを同一の光路とすることが望ましい。
【００１８】
紫外線の光路の少なくとも一部と加熱光線の光路の少なくとも一部とを同一の光路とすることにより、加熱光線の光路の一部において紫外線が進行される。
【００１９】
上記した溶融金属吐出装置においては、前記加熱光線と前記紫外線を前記電極に同時に照射することが望ましい。
【００２０】
加熱光線と紫外線を電極に同時に照射することにより、電極の加熱と電極の表面の洗浄が同時に行われる。
【００２１】
溶融金属の接合方法は、上記した課題を解決するために、光線源によって生成された加熱光線を光線出射部から出射し前記加熱光線を光線誘導体によってインターポーザ上に設けられた電極へ導いて該電極を加熱し、溶融金属から形成された金属ボールをノズルから前記電極へ向けて吐出し前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を金属ボールが進行するようにし、前記電極に前記金属ボールを着弾させて前記金属ボールを前記電極に接合するようにしたものである。
【００２２】
従って、溶融金属の接合方法にあっては、光線出射部から出射された加熱光線によって電極が加熱されると共にノズルから吐出された金属ボールが電極に着弾されるまでの間に加熱光線によって加熱される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明溶融金属吐出装置は、溶融金属を貯蔵する金属貯蔵ブロックと、前記溶融金属から形成された金属ボールをインターポーザ上に設けられた電極へ向けて吐出するノズルを有する金属吐出ブロックと、加熱光線を出射する光線出射部と該光線出射部から出射される前記加熱光線を生成する光線源とを有する光線照射ブロックと、前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ導く光線誘導体とを備え、前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を前記ノズルから吐出された前記金属ボールが進行して電極に着弾するようにしている。
【００２４】
従って、溶融金属の接合の対象となる電極に対して局所的に加熱光線による加熱を行うため、電極が必要な温度まで上昇する時間を短縮化することができ、加熱効率が向上し作業時間の向上を図ることができる。
【００２５】
また、吐出から電極への着弾までの間の金属ボールの温度低下が抑制され、電極に着弾されたときに金属ボールが電極に瞬時に接合され、加熱効率の向上及び作業効率の向上を図ることができる。
【００２６】
請求項２に記載した発明にあっては、前記光線出射部に前記加熱光線が透過され前記加熱光線の径を絞る凸レンズを設け、前記光線出射部を該光線出射部から前記光線誘導体への出射方向及びその反対方向へ移動可能としている。
【００２７】
従って、光線出射部が移動されることにより加熱光線の径を変化させることが可能であり、金属ボールの径に応じて加熱光線の径を任意の大きさに変化させることができると共に必要かつ十分な径で加熱光線を電極に照射することができる。
【００２８】
請求項３に記載した発明にあっては、前記光線誘導体として前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ向けて反射する反射面を有する反射ミラーを設け、前記反射ミラーに前記ノズルから吐出される前記金属ボールの経路となる貫通孔を形成している。
【００２９】
従って、加熱光線を簡素な手段により確実に電極に照射することができると共に金属ボールの加熱光線内における進行を容易に実現することができる。
【００３０】
請求項４に記載した発明にあっては、前記金属吐出部ロックから前記金属ボールが吐出される前に前記加熱光線を前記電極に照射してプリヒートを行うようにしている。
【００３１】
従って、金属ボールの着弾時に加熱光線によって電極を十分な温度に上昇させることが可能であり、電極に対する溶融金属の接合作業の迅速化を図ることができる。
【００３２】
請求項５に記載した発明にあっては、前記電極の表面を洗浄する紫外線を前記電極に照射し、前記紫外線の光路の少なくとも一部と前記加熱光線の光路の少なくとも一部とを同一の光路としている。
【００３３】
従って、機構の簡素化を図った上で電極の表面を洗浄して溶融金属の電極に対する接合性の向上を図ることができる。
【００３４】
請求項６に記載した発明にあっては、前記加熱光線と前記紫外線を前記電極に同時に照射している。
【００３５】
従って、作業効率の向上を図った上で溶融金属の電極に対する接合性の向上を図ることができる。
【００３６】
本発明溶融金属の接合方法は、光線源によって生成された加熱光線を光線出射部から出射し前記加熱光線を光線誘導体によってインターポーザ上に設けられた電極へ導いて該電極を加熱し、溶融金属から形成された金属ボールをノズルから前記電極へ向けて吐出し前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を金属ボールが進行するようにし、前記電極に前記金属ボールを着弾させて前記金属ボールを前記電極に接合するようにしている。
【００３７】
従って、加熱効率の向上、作業効率の向上、機構の簡素化及びエネルギー効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００３９】
溶融金属吐出装置１は、金属貯蔵ブロック２と金属吐出ブロック３と光線照射ブロック４と光線誘導体５を備えている（図１参照）。
【００４０】
［金属貯蔵ブロックの構成］
金属貯蔵ブロック２は、例えば、第１の貯蔵槽６と第２の貯蔵槽７と第３の貯蔵槽８の三つの槽によって構成されている。第１の貯蔵槽６と第２の貯蔵槽７と第３の貯蔵槽８には、例えば、２２０°Ｃ以上の温度で溶融された溶融金属１００が貯蔵され、該溶融金属１００は図示しないヒーターによって加温されて溶融状態が保持されている。溶融金属１００としては、例えば、半田が用いられている。
【００４１】
第１の貯蔵槽６と第２の貯蔵槽７は開口９によって連通され、第２の貯蔵槽７と第３の貯蔵槽８は開口１０によって連通されている。開口１０には溶融金属１００に混合される異物を除去するための図示しないフィルターが配置されている。
【００４２】
第１の貯蔵槽６にはインゴット１０１が投入され該インゴット１０１が加熱されて溶融金属１００が生成される。インゴット１０１は第１の貯蔵槽６において溶融され、次に、開口９から第２の貯蔵槽７に流入され、次いで、開口１０から第３の貯蔵槽８に流入されて金属吐出ブロック３から吐出するために適した温度に調節される。
【００４３】
尚、金属貯蔵ブロック２に対する溶融金属１００の貯蔵量は、図示しないセンサーが液面を監視することにより把握されており、センサーによる検出結果に基づいて溶融金属１００の金属貯蔵ブロック２に対する貯蔵量が一定範囲に確保されるようにインゴット１０１が第１の貯蔵槽６に投入される。
【００４４】
第１の貯蔵槽６と第２の貯蔵槽７と第３の貯蔵槽８には不活性ガスが波状の経路５０を通されて注入されている。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等が用いられ、不活性ガスによって溶融金属１００の酸化が防止される。不活性ガスは波状の経路５０を通されることにより、溶融金属１００によって加熱され、溶融金属１００と略同一の温度にされた状態で金属吐出ブロック３に供給される。
【００４５】
［金属吐出ブロックの構成］
金属吐出ブロック３は貯留部１１、チャンバー１２、ベース部１３、ノズル１４、スリット板１５及びアクチュエーター１６を有している。
【００４６】
貯留部１１は金属貯蔵ブロック２の第３の貯蔵槽８に連通されている。貯留部１１は第３の貯蔵槽８から供給された溶融金属１００を一時的に保存する部分である。
【００４７】
チャンバー１２は貯留部１１に連通され、チャンバー１２には貯留部１１から溶融金属１００が供給される。チャンバー１２の下端部には供給口１２ａが形成されている。チャンバー１２は、溶融金属１００を一定温度に保つように制御されている。
【００４８】
尚、溶融金属１００の補充のためにチャンバー１２にインゴット１０１を投入した場合には、チャンバー１２に保存されている溶融金属１００の温度がインゴット１０１の投入によって低下してしまう。そこで、溶融金属吐出装置１にあっては、上記したように、チャンバー１２とは別の金属貯蔵ブロック２を設け、該金属貯蔵ブロック２の第１の貯蔵槽６にインゴット１０１を投入することによりチャンバー１２に保存されている溶融金属１００の温度低下を防止するようにしている。
【００４９】
ベース部１３は金属吐出ブロック３の下端部に設けられ、上下に貫通されたノズル配置孔１３ａを有している。
【００５０】
ベース部１３には不活性ガスが経路５０に連続する経路６０を通されて注入され、ノズル配置孔１３ａに不活性ガスが供給される。このとき不活性ガスは波状の経路５０を通されることにより溶融金属１００と略同一の温度にされた状態で経路６０を通されてノズル配置孔１３ａに供給される。
【００５１】
ノズル１４はベース部１３のノズル配置孔１３ａに配置されている。ノズル１４からはチャンバー１２から押し出された溶融金属１００の一部が金属ボール１００ａとして下方へ向けて吐出される。このとき不活性ガスがノズル配置孔１３ａに溶融金属１００と略同一の温度にされた状態で供給されるため、ノズル１４からの吐出直後の金属ボール１００ａの冷却凝固が抑制されると共に酸化が防止される。
【００５２】
ノズル１４から吐出される金属ボール１００ａの温度は、例えば、２２０°Ｃ乃至４００°Ｃとされ、金属ボール１００ａの径は、例えば、０．０１ｍｍ乃至１ｍｍとされている。
【００５３】
スリット板１５はベース部１３とチャンバー１２の間に配置され、ノズル１４に対応した位置に供給孔１５ａを有している。供給孔１５ａは、例えば、２０μｍ乃至５００μｍ程度の小さな孔であり、表面張力によって溶融金属１００がノズル１４側へ流れ出ない程度の大きさに形成されている。
【００５４】
アクチュエーター１６は、例えば、圧電素子を駆動源とした駆動部１６ａと該駆動部１６ａによって振動される振動板１６ｂとを有している。振動板１６ｂはチャンバー１２に接した状態で配置されている。
【００５５】
駆動部１６ａの駆動力によって振動板１６ｂが振動されると、チャンバー１２の内圧が高められ、供給口１２ａからスリット板１５の供給孔１５ａを介してノズル１４に一定量の溶融金属１００が供給され、供給された溶融金属１００がノズル１４から金属ボール１００ａとして下方へ向けて吐出される。
【００５６】
アクチュエーター１６の駆動部１６ａに圧電素子を用いることにより、金属ボール１００ａを高速で間欠的にノズル１４から吐出することが可能となる。駆動部１６ａに圧電素子を用いる場合には、圧電素子を溶融金属１００の熱から保護するために、例えば、断熱材を用いたり空冷による冷却を行うことが望ましい。
【００５７】
尚、アクチュエーター１６の駆動源は圧電素子に限られることはなく、例えば、磁歪素子を用いてもよく、また、モーター等を用いた機械的な構造の駆動源としてもよい。
【００５８】
［光線照射ブロックの構成］
光線照射ブロック４は光線出射部１７と光線源１８と光線送り部１９によって構成されている。
【００５９】
光線出射部１７は保持部１７ａと該保持部１７ａに保持された凸レンズ１７ｂとを有し、金属吐出ブロック３におけるベース部１３の下面に水平方向へスライド自在に支持されている。光線出射部１７からは加熱光線２００、例えば、レーザー光や赤外光が水平方向へ出射される。
【００６０】
光線出射部１７のベース部１３に対する移動方向は光線出射部１７からの加熱光線２００の出射方向及びその反対方向に一致されている。加熱光線２００は光線出射部１７の凸レンズ１７ｂの作用によって該凸レンズ１７ｂから遠去かるに従って径が絞られて小さくなるようにされている。
【００６１】
光線源１８は光線出射部１７から出射される加熱光線２００を生成する。
【００６２】
光線源１８において生成された加熱光線２００は、光線送り部１９を経由して光線出射部１７から出射される。光線送り部１９としては、例えば、光ファイバーが用いられており、光線源１８において生成された加熱光線２００は、光線送り部１９によって平行光として光線出射部１７に送られる。
【００６３】
［光線誘導体の構成］
光線誘導体５は光線出射部１７から出射された加熱光線２００を後述するインターポーザの電極へ誘導する機能を有する。光線誘導体５としては、例えば、プリズム形状の反射ミラーが用いられ、光線誘導体５は金属吐出ブロック３におけるベース部１３の下面にノズル配置孔１３ａを下方から閉塞した状態で取り付けられている。
【００６４】
光線誘導体５は水平方向に対して４５°傾斜された反射面５ａを有している。光線誘導体５には反射面５ａとノズル配置孔１３ａを連通する上下に貫通された貫通孔５ｂが形成されている。
【００６５】
光線出射部１７から出射された加熱光線２００は光線誘導体５の反射面５ａで９０°屈曲される方向へ反射されインターポーザの電極へ向かう。
【００６６】
光線誘導体５の貫通孔５ｂはノズル１４から吐出された金属ボール１００ａの経路として用いられる。従って、ノズル１４から吐出された金属ボール１００ａは貫通孔５ｂを通り、光線誘導体５によって電極へ導かれる加熱光線２００内を進行されて電極に着弾される。
【００６７】
［保持台の構成］
金属吐出ブロック３の下方には保持台２０が配置されている。保持台２０は基部２０ａと該基部２０ａ上に設けられた支え部２０ｂ、２０ｂと該支え部２０ｂ、２０ｂによって支えられたテーブル部２０ｃとを有している。
【００６８】
テーブル部２０ｃは平板状に形成され、図示しない吸引機構を有している。
【００６９】
テーブル部２０ｃには基板等のインターポーザ２１が吸引機構によって吸引されることにより保持され、インターポーザ２１の上面には電極２２、２２、・・・が設けられている。
【００７０】
保持台２０は図示しない移動機構によって水平方向（前後方向及び左右方向）へ移動可能とされている。従って、保持台２０に保持されたインターポーザ２１は保持台２０の水平方向における移動に伴って移動され、所定の電極２２が加熱光線２００の照射位置に移動される。
【００７１】
［制御部の構成］
上記した光線照射ブロック４、光線吐出ブロック３のアクチュエーター１６及び保持台２０は制御部２３によって制御される。
【００７２】
光線照射ブロック４は、例えば、光線出射部１７から出射される加熱光線２００の出射タイミング、加熱光線２００の光量、加熱光線２００の照射時間等が制御部２３によって制御される。
【００７３】
アクチュエーター１６は光線出射部１７から出射される加熱光線２００の出射タイミングに応じたタイミングで金属ボール１００ａがノズル１４から吐出されるように制御部２３によって制御される。
【００７４】
保持台２０は光線出射部１７から出射される加熱光線２００の出射タイミング及びノズル１４から吐出される金属ボール１００ａの吐出タイミングに応じたタイミングで所定の電極２２が照射位置に移動されるように制御部２３によって制御される。
【００７５】
［溶融金属吐出装置の動作］
以下に、溶融金属吐出装置の動作（溶融金属の接合方法）について説明する（図２乃至図７参照）。図２は、溶融金属の基板に対する接合の手順を示すフローチャート図である。
【００７６】
（Ｓ１）移動機構によって保持台２０が水平方向（図３に示すＸＹ方向）へ移動され、インターポーザ２１に設けられた所定の電極２２が加熱光線２００の照射位置に移動される（図３参照）。
【００７７】
（Ｓ２）光線照射ブロック４の光線出射部１７から加熱光線２００が出射される（図４参照）。出射された加熱光線２００は光線誘導体５の反射面５ａで９０°屈曲され照射位置に移動された電極２２に照射され、該電極２２に対する予熱（プリヒート）が行われる。加熱光線２００の照射位置における径は、例えば、０．０１ｍｍ乃至５ｍｍとされ、金属ボール１００ａの径（０．０１ｍｍ乃至１ｍｍ）以上とされている。電極２２に対する加熱光線２００の照射は、例えば、０．００１秒乃至３秒行われる。尚、電極２２にはフラックスが塗布されている。
【００７８】
（Ｓ３）金属吐出ブロック３のノズル１４から金属ボール１００ａが吐出される（図５参照）。金属ボール１００ａは光線誘導体５の貫通孔５ｂを通り、電極２２に照射されている加熱光線２００内を進行されて電極２２に向かう。
【００７９】
（Ｓ４）電極２２へ向けて吐出された金属ボール１００ａが電極２２に着弾される（図６参照）。上記のように、金属ボール１００ａは加熱光線２００内を進行されて電極２２に着弾されるため、ノズル１４から電極２２への着弾までの間に加熱光線２００によって加熱され、温度の低下が抑制される。ノズル１４から電極２２までの距離は、例えば、２００ｍｍ以下とされており、金属ボール１００ａはこの距離の間に加熱光線２００内を進行される。
【００８０】
（Ｓ５）電極２２に着弾された金属ボール１００ａが電極２２に接合されたか否かが判定される。即ち、合金化反応の状態が確認され、電極２２に金属ボール１００ａが適正に接合されたか否かが判定される。判定は、例えば、目視、監視カメラによる撮影、電極２２や金属ボール１００ａの温度検出等に基づいて行われる。金属ボール１００ａが適正に接合されていないと判定された場合には（Ｓ６）に移行し、金属ボール１００ａが適正に接合されたと判定された場合には（Ｓ７）に移行する。
【００８１】
（Ｓ６）加熱光線２００による電極２２に対する加熱が引き続き行われる。
【００８２】
（Ｓ７）加熱光線２００による電極２２に対する加熱が停止される。
【００８３】
上記した（Ｓ１）乃至（Ｓ７）の一連の動作が終了することにより電極２２に金属ボール１００ａが接合されてバンプが形成され、次いで、再び、（Ｓ１）乃至（Ｓ７）の一連の動作が行われることにより別の電極２２にバンプが形成される。
【００８４】
［まとめ］
以上に記載した通り、溶融金属吐出装置１にあっては、加熱光線２００によって溶融金属１００（金属ボール１００ａ）の接合を行おうとする電極２２を加熱するようにしている。
【００８５】
従って、溶融金属１００の接合の対象となる電極２２に対して局所的に加熱光線２００による加熱を行うため、電極２２が必要な温度まで上昇する時間を短縮化することができ、加熱効率が向上し作業時間の向上を図ることができる。
【００８６】
また、インターポーザ２１における電極２２、２２、・・・の周辺に搭載された電子部品に対する熱の影響を抑制することができる。
【００８７】
さらに、溶融金属吐出装置１にあっては、光線誘導体５によって電極２２へ向かう加熱光線２００内を金属ボール１００ａが進行して電極２２に着弾される。
【００８８】
従って、吐出から電極２２への着弾までの間の金属ボール１００ａの温度低下が抑制され、電極２２に着弾されたときに金属ボール１００ａが電極２２に瞬時に接合され、加熱効率の向上及び作業効率の向上を図ることができる。また、加熱光線２００によって電極２２と金属ボール１００ａの双方を加熱するため、電極２２と金属ボール１００ａの加熱手段が共通であり、機構の簡素化及びエネルギー効率の向上を図ることができる。
【００８９】
また、光線出射部１７に加熱光線２００の径を絞る凸レンズ１７ｂが設けられ、光線出射部１７が加熱光線２００の光線誘導体５への出射方向及びその反対方向へ移動可能とされている。
【００９０】
従って、光線出射部１７が移動されることにより加熱光線２００の照射位置における径を変化させることが可能であり、金属ボール１００ａの径に応じて加熱光線２００の径を任意の大きさに変化させることができると共に必要かつ十分な径で加熱光線２００を電極２２に照射することができる。
【００９１】
さらにまた、光線誘導体５として加熱光線２００を電極２２へ向けて反射する反射面５ａを有する反射ミラーを用い、光線誘導体５に金属ボール１００ａの経路となる貫通孔５ｂを形成している。
【００９２】
従って、加熱光線２００を簡素な手段により確実に電極２２に照射することができると共に金属ボール１００ａの加熱光線２００内における進行を容易に実現することができる。
【００９３】
加えて、溶融金属吐出装置１にあっては、電極２２への金属ボール１００ａの着弾前に加熱光線２００を電極２２に照射してプリヒートを行っている。
【００９４】
従って、金属ボール１００ａの着弾時に加熱光線２００によって電極２２を十分な温度に上昇させることが可能であり、電極２２に対する溶融金属１００の接合作業の迅速化を図ることができる。
【００９５】
また、溶融金属吐出装置１にあっては、加熱光線２００を光線誘導体５によって電極２２へ導いて加熱し、金属ボール１００ａを加熱光線２００内で進行させ、電極２２に金属ボール１００ａを着弾させて電極２２に接合する方法を用いている。
【００９６】
このような方法により、電極２２が必要な温度まで上昇する時間を短縮化することができ、吐出から電極２２への着弾までの間の金属ボール１００ａの温度低下を抑制することができる。
【００９７】
従って、加熱効率の向上、作業効率の向上、機構の簡素化及びエネルギー効率の向上を図ることができる。
【００９８】
［その他］
上記には、電極２２に対して加熱光線２００のみを照射する例を示したが、以下のように、加熱光線２００に加えて電極２２の表面を洗浄する紫外線を照射するようにしてもよい（図７参照）。
【００９９】
紫外線３００を照射する場合には、例えば、ビームスプリッター２４を用いることが可能である。ビームスプリッター２４は、例えば、光線照射ブロック４における光線源１８の内部に配置され、光線源１８においては加熱光線２００と紫外線３００が生成される。
【０１００】
加熱光線２００は、例えば、垂直方向へ出射されビームスプリッター２４を透過されて光線送り部１９を介して光線出射部１７に送られ、紫外線３００は、例えば、水平方向へ出射されビームスプリッター２４によって９０°反射されて光線送り部１９を介して光線出射部１７に送られる。
【０１０１】
尚、加熱光線２００が水平方向へ出射されビームスプリッター２４によって９０°反射されて光線送り部１９を介して光線出射部１７に送られ、紫外線３００が垂直方向へ出射されビームスプリッター２４を透過されて光線送り部１９を介して光線出射部１７に送られるようにしてもよい。
【０１０２】
ビームスプリッター２４を用いることにより、加熱光線２００の光路の一部において紫外線３００が進行され加熱光線２００に加えて紫外線３００が電極２２に照射される。
【０１０３】
紫外線３００が電極２２に照射されると、紫外線３００の照射によって発生するオゾンから分離される活性酸素の作用により電極２２の表面に付着されている有機汚染物質が揮発性の物質に変化されて除去され電極２２の表面が洗浄される。
【０１０４】
従って、加熱光線２００の光路を用いて紫外線３００を電極２２に照射することにより、機構の簡素化を図った上で電極２２の表面を洗浄して溶融金属１００の電極２２に対する接合性の向上を図ることができる。
【０１０５】
また、紫外線３００を電極２２に照射することにより該電極２２の表面を洗浄することが可能となるため、電極２２の表面に溶融金属１００との接合性を高めるフラックスの塗布を省略することができる。
【０１０６】
電極２２に対するフラックスの塗布を省略することにより、作業効率の向上及び製造コストの低減を図ることができる。
【０１０７】
また、加熱光線２００と紫外線３００を電極２２に同時に照射することも可能であり、加熱光線２００と紫外線３００を電極２２に同時に照射することにより、作業効率の向上を図った上で溶融金属１００の電極２２に対する接合性の向上を図ることができる。但し、加熱光線２００と紫外線３００を交互に照射することも可能である。
【０１０８】
尚、上記には、ベース部１３のノズル配置孔１３ａに不活性ガスを供給して溶融金属１００の酸化を防止する例を示したが、ノズル１４から電極２２までの金属ボール１００ａの経路にも不活性ガスを供給して金属ボール１００ａの酸化を防止するようにしてもよい。
【０１０９】
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図２乃至図７と共に本発明の実施の形態を示すものであり、本図は、溶融金属吐出装置等を一部を断面にして示す側面図である。
【図２】溶融金属の基板に対する接合の手順を示すフローチャート図である。
【図３】保持台が水平方向へ移動され、インターポーザに設けられた所定の電極が加熱光線の照射位置に移動された状態を示す拡大斜視図である。
【図４】光線出射部から加熱光線が電極へ向けて出射されている状態を示す拡大斜視図である。
【図５】ノズルから吐出された金属ボールが加熱光線内を進行されている状態を示す拡大斜視図である。
【図６】ノズルから吐出された金属ボールが電極に着弾された状態を示す拡大斜視図である。
【図７】加熱光線に加えて紫外線を照射する例を示す概念図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…溶融金属吐出装置、２…金属貯蔵ブロック、３…金属吐出ブロック、４…光線照射ブロック、５…光線誘導体、５ａ…反射面、５ｂ…貫通孔、１７…光線出射部、１７ｂ…凸レンズ、１８…光線源、２１…インターポーザ、２２…電極、１００…溶融金属、１００ａ…金属ボール、２００…加熱光線、３００…紫外線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を貯蔵する金属貯蔵ブロックと、
前記溶融金属から形成された金属ボールをインターポーザ上に設けられた電極へ向けて吐出するノズルを有する金属吐出ブロックと、
加熱光線を出射する光線出射部と該光線出射部から出射される前記加熱光線を生成する光線源とを有する光線照射ブロックと、
前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ導く光線誘導体とを備え、
前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を前記ノズルから吐出された前記金属ボールが進行して電極に着弾するようにした
溶融金属吐出装置。
【請求項２】
前記光線出射部に前記加熱光線が透過され前記加熱光線の径を絞る凸レンズを設け、
前記光線出射部を該光線出射部から前記光線誘導体への出射方向及びその反対方向へ移動可能とした
請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項３】
前記光線誘導体として前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ向けて反射する反射面を有する反射ミラーを設け、
前記反射ミラーに前記ノズルから吐出される前記金属ボールの経路となる貫通孔を形成した
請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項４】
前記金属吐出部ロックから前記金属ボールが吐出される前に前記加熱光線を前記電極に照射してプリヒートを行うようにした
請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項５】
前記電極の表面を洗浄する紫外線を前記電極に照射し、
前記紫外線の光路の少なくとも一部と前記加熱光線の光路の少なくとも一部とを同一の光路とした
請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項６】
前記加熱光線と前記紫外線を前記電極に同時に照射した
請求項５に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項７】
光線源によって生成された加熱光線を光線出射部から出射し前記加熱光線を光線誘導体によってインターポーザ上に設けられた電極へ導いて該電極を加熱し、
溶融金属から形成された金属ボールをノズルから前記電極へ向けて吐出し前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を金属ボールが進行するようにし、
前記電極に前記金属ボールを着弾させて前記金属ボールを前記電極に接合するようにした
溶融金属の接合方法。
【請求項１】
溶融金属を貯蔵する金属貯蔵ブロックと、
前記溶融金属から形成された金属ボールをインターポーザ上に設けられた電極へ向けて吐出するノズルを有する金属吐出ブロックと、
加熱光線を出射する光線出射部と該光線出射部から出射される前記加熱光線を生成する光線源とを有する光線照射ブロックと、
前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ導く光線誘導体とを備え、
前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を前記ノズルから吐出された前記金属ボールが進行して電極に着弾するようにした
溶融金属吐出装置。
【請求項２】
前記光線出射部に前記加熱光線が透過され前記加熱光線の径を絞る凸レンズを設け、
前記光線出射部を該光線出射部から前記光線誘導体への出射方向及びその反対方向へ移動可能とした
請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項３】
前記光線誘導体として前記光線出射部から出射された前記加熱光線を前記電極へ向けて反射する反射面を有する反射ミラーを設け、
前記反射ミラーに前記ノズルから吐出される前記金属ボールの経路となる貫通孔を形成した
請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項４】
前記金属吐出部ロックから前記金属ボールが吐出される前に前記加熱光線を前記電極に照射してプリヒートを行うようにした
請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項５】
前記電極の表面を洗浄する紫外線を前記電極に照射し、
前記紫外線の光路の少なくとも一部と前記加熱光線の光路の少なくとも一部とを同一の光路とした
請求項１に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項６】
前記加熱光線と前記紫外線を前記電極に同時に照射した
請求項５に記載の溶融金属吐出装置。
【請求項７】
光線源によって生成された加熱光線を光線出射部から出射し前記加熱光線を光線誘導体によってインターポーザ上に設けられた電極へ導いて該電極を加熱し、
溶融金属から形成された金属ボールをノズルから前記電極へ向けて吐出し前記光線誘導体によって前記電極へ導かれる前記加熱光線内を金属ボールが進行するようにし、
前記電極に前記金属ボールを着弾させて前記金属ボールを前記電極に接合するようにした
溶融金属の接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−６１０７４（Ｐ２０１１−６１０７４Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１０５５９（Ｐ２００９−２１０５５９）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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