CN115995744A - 电子部件接合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够以简单的结构实现电子部件与基板的平行度对准，并且能够实现电子部件的电极与基板的电极的高精度对准。本发明的电子部件接合装置1具有使接合工具33相对于工作台13升降移动的电子元件升降机构11。电子部件升降机构11具有使接合工具33移动至电子部件M的电极7底板P之间的电极71之间的距离为规定的距离D1的高速移动机构20；以及以比高速移动机构20低的速度使接合工具33移动的低速移动机构21。低速移动机构21具有平行度调整机构44,该平行度调整机构44能够进行接合工具33的电子部件保持面33a相对于工作台13的台面13a的平行对准。平行度调整机构44由凸状球面构件65的半球面65a和凹状球面构件66的半球面66a连接。

Description

电子部件接合装置

技术领域

本发明涉及一种电子部件接合装置。

背景技术

以往，已知有经由接合材料将电子部件的电极按压在基板的电极上，并使接合材料熔融从而将电子部件接合在基板上的电子部件接合装置。在这种电子部件接合装置中，要求电子部件与基板平行地压接，并要求使电子部件的电极位置与基板的电极位置高精度地对准。作为能够实现使电子部件与基板的平行度对准的电子部件接合装置，专利文献1中记载了一种电子部件接合装置，其在用于保持基板的工作台侧具有平行度调整机构，能够实现工作台的基板保持面相对于吸附保持电子部件的接合工具的电子部件保持部面的平行度对准(参照专利文献1)。

此外，还有一种电子部件接合装置，通过上下双视野摄像机单元同时拍摄电子部件的电极位置和基板的电极位置，能够实现高精度地进行两者的对准(例如参照专利文献2)。

【先行技术文献】

【专利文献1】日本特开2012-84740号公报

【专利文献2】日本特开2017-183451号公报

专利文献1所记载平行度调整机构由具有基板保持面的凸状球面构件以及与该凸状球面构件嵌合的凹状球面构件构成。平行度对准是通过高度检测首端检测电子部件保持面的高度位置，在将接合工具的电子部件保持面按压在基板保持面上的状态下，通过驱动手段改变基板保持面的倾斜度，并在电子部件保持面的高度位置处于最低点的位置上，由控制部来保持基板保持面的倾斜位置。由于实现平行度对准需要具有多个用于使基板保持面的倾斜变化的驱动机构，还需要具有用于保持倾斜位置的控制机构，因此存在平行度调整机构大型化、结构复杂的课题。

另外，在专利文献2所记载的电子部件接合装置中，能够利用上下双视野照相机单元高精度地进行电子部件的电极与基板的电极的对准。但是，由于工作台和接合工具在熔融接合材料时产生的热量的影响，上下双视野单元的光轴可能会偏移，有可能无法进行稳定的对准。另外，上下双视野摄像机单元可移动地固定在固定工作台及接合工具的基板上。通过这样，上下双视野摄像机单元向检测位置和退避位置移动时、或是在涉及接合的接合工具的动作中时，有时会对工作台、接合工具及上下双视野摄像机单元动作时的振动带来综合性的影响，从而导致电子部件的电极与基板的电极之间难以实现高精度对准。

本发明是为了解决这种问题中的至少一个而完成的，其目的在于提供一种电子部件接合装置，其能够在电子部件与基板的接合中，通过小型且简单的结构实现用于电子部件与基板的平行度对准的平行度调整机构，并且能够进行电子部件的电极与基板的电极的高精度对准。

发明内容

【1】本发明涉及的电子部件接合装置，具有使吸附保持电子部件的接合工具(Bongding tool)相对于吸附保持基板的工作台升降移动的电子部件升降机构，并且能够通过可热熔融的接合材料将所述基板的电极与所述电子部件的电极接合，其特征在于：所述电子部件升降机构具有：高速移动机构，移动所述接合工具，直至所述电子部件的所述电极与所述基板的所述电极之间的距离达到规定距离为止；低速移动机构，以低于所述高速移动机构的速度移动所述接合工具；以及平行度调整机构，设置在所述低速移动机构上，能够使所述接合工具的电子部件保持面相对于所述工作台的台面平行对准，其中，所述平行度调整机构通过凸状球面构件的半球面和凹状球面构件的半球面来连接。

【2】在本发明的电子部件接合装置中，所述低速移动机构具有以压电元件为驱动源的压电驱动机构，所述平行度调整机构安装在所述压电驱动机构的正上部。

【3】在本发明的电子部件接合装置中，进一步包括：移动部，连结所述高速移动机构与所述低速移动机构；以及多个弹簧，悬架在所述凸状球面构件的侧面与所述移动部之间，用于将所述凸状球面构件的所述半球面向所述凹状球面构件的所述半球面施力。

【4】在本发明的电子部件接合装置中，进一步包括：高载荷传感器，能够在进行所述台面与所述电子部件保持面的平行对准时，通过所述高速移动机构使所述台面与所述电子部件保持面紧贴，并控制所述凸状球面构件的所述半球面向所述凹状球面构件的所述半球面施力时的载荷。

【5】在本发明电子部件接合装置中，所述凸状球面构件的所述半球面及所述凹状球面构件的所述半球面的曲率半径的中心位于所述台面与所述电子部件保持面的紧贴面的中心。

【6】在本发明的电子部件接合装置中，进一步包括：加热器，配置于所述工作台，用于热熔融所述接合材料；上下双视野照相机单元，可在所述工作台与所述接合工具之间进退；以及隔热板，配置在所述工作台与所述上下双视野照相机单元之间，能够移动至覆盖所述工作台上方的位置以及从所述工作台退避的位置。

【7】在本发明的电子元件接合装置中，所述上下双视野摄像机单元经由X轴驱动部、Y轴驱动部及Z轴驱动部安装在底板(Base plate)上，该基板与支撑所述电子部件升降机构及所述工作台的下部基座(Base)相互独立。

发明效果

以上说明的电子部件接合装置具有凸状球面构件和凹状球面构件，并具有利用弹簧对凸状球面构件与凹状球面构件的相互的半球面之间施力的平行度调整机构。平行度调整机构配置在接合工具的上部一侧。在更换接合工具后，当使电子部件保持面与台面抵接并施加规定的载荷时，凸状球面构件相对于凹状球面构件依照相互的半球面摆动，接合工具侧的电子部件保持面与被固定的台面紧贴。通过这样，台面与电子部件保持面处于平行状态。这样的电子部件接合装置即使不设置用于平行对准的控制机构和驱动机构，也能够以简单的结构进行电子部件与基板的平行对准。

另外，电子部件接合装置在工作台与上下双视野照相机单元之间具有隔热板。通过设置隔热板，配置在工作台上的加热器所产生的热量就能够传递至上下双视野单元，从而防止上下双视野单元的光轴因该热量的影响而发生偏移。另外，由于上下双视野摄像机单元配置在独立于支撑电子部件升降机构及工作台的下部基座的底板上，因此能够抑制因电子部件升降机构的动作产生的振动传递到上下双视野照相机单元，相反，也能够抑制因上下双视野照相机单元的动作产生的振动传递到电子部件升降机构所产生的影响。

根据如上结构的本发明的电子部件接合装置，在电子部件与基板的接合中，通过小型且简单的结构实现用于电子部件与基板的平行度对准的平行度调整机构，并且能够进行电子部件的电极与基板的电极的高精度对准。

附图说明

图1是展示电子部件接合装置1的整体结构的剖视图。

图2是从Y轴方向观察电子部件接合装置1时的正面图。

图3是展示用平行度调整机构44将电子部件保持面33a调整为与台面13a平行的状态的说明图。

图4是展示电子部件M的示例图。

图5是展示基板P的示例图。

图6是展示电子部件M与基板P接合后的状况的图。

图7是展示电子部件接合的主要工序的工序流程图。

图8是展示电子部件M与基板P之间的对准情况的剖视图。

图9是说明电子部件接合装置1的接合动作的示意图。

图10是展示电子部件接合装置1将电子部件M与基板P接合时的状况的剖视图。

具体实施方式

(电子部件接合装置1的结构)

以下，参照图1～图10对本发明的实施方式所涉及的电子部件接合装置1进行说明。

图1是表示电子部件接合装置1整体结构的剖视图。图2是从Y轴方向观察电子部件接合装置1时的正面图。另外，图1展示的是即将运转之前的电子部件接合装置1，图2是简化表示隔热板57与上下双视野摄像机单元12之间的位置关系的说明图。在图1中，将附图中横方向设为Y轴，将与纸面垂直的方向设为X轴，将与X-Y平面垂直的方向设为Z轴或上下方向。电子部件接合装置1具有工作台机构10、电子部件升降机构11、以及上下双视野摄像单元12。工作台机构10具有吸附保持作为被接合材料的基板P的工作台13、使工作台13沿X轴方向移动的X轴驱动台14、以及使工作台13沿Y轴方向移动的Y轴驱动台15。

工作台13具有在将电子部件M接合于基板P时，主要用于使作为基板P侧的接合材料的焊料层H2(参照图5)热熔融的加热器16。工作台13通过X轴驱动台14和Y轴驱动台15固定在下部基座17上。工作台13的台面13a具有真空吸引孔(省略图示)，其能够真空吸附基板P。X轴驱动台14及Y轴驱动台15的结构能够对基板P在X-Y方向的位置进行微调。

电子部件升降机构11由高速移动机构20及低速移动机构21构成。高速移动机构20具有电机22、滚珠丝杠23、滚珠丝杠螺母24。滚珠丝杠螺母24经由连结部25与电机22的输出轴26结合。滚珠丝杠螺母24固定在连结移动部27上。另外，滚珠丝杠螺母24与滚珠丝杠23螺纹结合。连结移动部27经由第一引导部29、第二引导部30及侧板31安装在配置于电子部件升降机构11的上部的上部基座28上。第一引导部29及第二引导部30对连结移动部27进行引导，以使其能够相对于上部基座28上下移动。即，高速移动机构20能够通过电机22的驱动使连结移动部27在上下方向上移动。

高速移动机构20具有位移传感器32，该位移传感器32用于检测连结移动部27的上下方向的移动量，即，用于检测基于高速移动机构20的接合工具33的上下方向的移动量。位移传感器32例如可由线性编码器构成。

在连结移动部27上，经由高载荷传感器40来支撑移动部41。在连结移动部27与移动部41之间具备作为施力手段的大载荷弹簧42。大载荷弹簧42对连结移动部27产生反作用力，并对移动部41向下侧施力。第一引导部件29及第二引导部件30例如可以使用交叉辊引导件、空气滑动引导件。高速移动机构20通过移动部41使低速移动机构21升降。

如果从下方侧(接合工具33侧)对移动部41施加上推力，则移动部41会相对于连结移动部27向上方偏移，并能够通过高载荷传感器40测定经由接合工具33作用于移动部41的上推力。

低速移动机构21沿着高速移动机构20的中心轴Cp从高速移动机构20侧依次连结有电机43、平行度调整机构44、压电驱动机构45、低载荷传感器46、位移传感器47、以及接合工具33。平行度调整机构44安装在压电驱动机构45的正上部。接合工具33具有在将电子部件M接合于基板P时，主要用于使作为电子部件M侧的接合材料的焊料层H1(参照图4)热熔融的加热器48。低速移动机构21在中心轴Cp上沿上下方向移动。下面参照图3说明平行度调整机构44的结构。

压电驱动机构45具有作为驱动源的压电元件(省略图示)，并根据对压电元件施加的电压信号使接合工具33向下方侧移动。另外，压电驱动机构45可以将压电元件的变形量直接传递到接合工具33，也可以使用位移扩大机构来扩大位移量并传递到接合工具33。

位移传感器47用于检测接合工具33的位移量。检测精度约为0.01μm，例如，可以使用电容式位移传感器。低载荷传感器46用于检测从下方施加至接合工具33的载荷。即，可以检测在电子部件M和基板P接合时施加的载荷。接合工具33的电子部件保持面33a上具有真空吸引孔(省略图示)，能够将电子部件M真空吸附在台面13a上。

电机43与平行度调整机构44连结，并通过平行度调整机构44使接合工具33在水平面内旋转。即，电机43以中心轴Cp为旋转轴使电子部件M旋转，并对电子部件M相对于基板P的旋转方向的位置进行微调。上述结构的电子部件升降机构11以下垂的方式固定在上部基座28上，上部基座28则经由具有刚性的柱状框架49固定在下部基座17上。

由于上下双视野摄像单元12可以采用公知的元件，因此省略详细说明。另外，上下双视野照相机单元12具有：作为主体的摄像部50、输入来自设置在摄像部50上的电子部件M的电极70(参照图4)的反射光的上开口部51、以及输入来自基板P的电极71(参照图5)的反射光的下开口部52。摄像单元50的内部由用于切换输入的反射光的光轴的棱镜(未图示)和用于拍摄电极70的摄像机及用于拍摄电极71的摄像机(未图示)构成。上下双视野摄像单元12通过Z轴驱动部53、X轴驱动部54以及Y轴驱动部55以下垂至底板56侧的姿势固定。

底板56通过独立于电子部件升降机构11之外的具有刚性的柱状框架49固定到下部基板17。通过这样，就能够使得电子部件升降机构11和工作台机构10动作时产生的振动不易传递至上下双视野摄像机单元12。反之，上下双视野摄像机单元12动作时产生的振动也不易传递至电子部件升降机构11和工作台机构10。

如图1和图2所示，在工作台13和上下双视野摄像机单元12之间配置有隔热板57。图1展示了电子部件接合装置1即将运转之前的状态，具体展示了上下双视野照相机单元12在Y轴方向上从接合工具33退避时的状况。隔热板57通过支撑框架58及线性驱动部59安装在Y轴驱动工作台15上。即，隔热板57能够在上下双视野摄像机单元12的移动方向(Y轴方向)上相对于Y轴驱动工作台15移动，并能在以遮挡上下双视野摄像机单元12与工作台13间的方式覆盖工作台13的上方的位置与在平面方向上从接合工具33离开的位置之间移动。在进行电子部件M与基板P的对准时，上下双视野摄像机单元12的上开口部51及下开口部52的中心位置移动至中心轴Cp。在上下双视野摄像单元12移动到能够拍摄电子部件M及基板P的电极70、71(参照图4、图5)的位置时，隔热板57在Y轴方向上会至少退避到不妨碍接合工具33动作的位置。

图2中展示了上下双视野摄像单元12移动到能够拍摄电子部件M及基板P的位置之后的状况。此时，上开口部51及下开口部52的中心位置位于中心轴Cp上。隔热板57则退避到纸面内侧的远离工作台13的位置。隔热板57由两根支撑框架58支撑，其能够通过线性驱动部59相对于Y轴驱动台15在Y轴方向上移动。低速移动机构21的侧方被侧板31包围。

(平行度调整机构44的结构)

图3是展示利用平行度调整机构44将电子部件保持面33a调整为与台面13a平行的姿态的说明图。其中，图3(a)是电子部件接合装置1的剖视图，图3(b)是从上方观察图3(a)的A-A切断面时的俯视图。如图3(a)所示，平行度调整机构44由凸状球面构件65、凹状球面构件66及弹簧67构成。凸状球面构件65具有凸状的半球面65a。凹状球面构件66具有凹状的半球面66a。凸状的半球面65a通过弹簧67经由空气轴承68向凹状的半球面66a施力。虽然省略了图示，但平行度调整机构44上连接有为了构成空气轴承68而供给压缩空气的压缩空气供给装置。在进行电子部件M与基板P的接合动作时，从空气轴承68吸引空气，使凸状球面构件65与凹状球面构件66的连接部真空密接。

如图3(a)所示，凹状球面构件66被固定在电机43上，而凸状球面构件65上则固定有压电驱动机构45。此外，如图3(a)、图3(b)所示，凸状球面构件65的外径为四边形，在四个边各自的侧面65b与移动部41的端面41a之间悬架有弹簧67。4个弹簧67常时将凸状的半球面66a向凹状的半球面65a施力。即，凸状球面构件65、压电驱动机构45、低载荷传感器46、位移传感器47及接合工具33在一体化的状态下通过弹簧67经由凹状球面构件66保持在移动部41上。因此，弹簧67具有能够在保持从平行度调整机构44到接合工具33的构成要素的同时，使凸状球面构件65与凹状球面构件66紧贴的作用力。

接着，参照图3(a)说明平行度调整机构44的作用。接合工具33用于吸附保持电子部件M，其可以根据电子部件M的品种来进行更换。在更换接合工具33时，接合工具33的电子部件保持面33a与工作台13的载置面13A的平行对准就至关重要。在进行平行对准时，首先驱动高速移动机构20，使接合工具33的电子部件保持面33a与工作台13的台面13a抵接。凹状球面构件66由移动部件41支撑。凸状球面构件65被弹簧67以拉伸力朝凹状球面构件66施力。通过高速移动机构20，凹状球面构件66沿着中心轴Cp推动凸状球面构件65。在凹状球面构件66与凸状球面构件65之间，通过从压缩空气供给装置(省略图示)供给压缩空气而形成空气轴承68。通过设置空气轴承68，凸状球面构件65依照半球面66a自由摆动，从而电子部件保持面33a与作为水平面的台面13a紧密接触。即，电子部件保持面33a与台面13a平行。

凸状球面构件65及凹状球面构件66曲率半径R的中心RC被设定为接合工具33的电子部件保持面33a与工作台13的台面13a的紧贴面的平面中心。也就是说，由于中心Rc位于中心轴Cp上，因此凸状球面构件65可以依照凹状球面构件66自由摆动。另外，在电子部件保持面33a与台面13a的平行对准结束后，从空气轴承68真空吸引空气，这样一来，由于与凸状的半球面65a与凹状的半球面66a被真空吸附处于时相同的状态，因此凸状球面构件65与凹状球面构件66之间就不会发生相对摆动，能够维持平行姿势。在处于平行姿势状态下接合电子部件M与基板P。另外，4个弹簧67根据平行对准的不同，作用力会有偏差，但这种差别程度是可以忽略。

(电子部件接合方法)

接着，按照图7所示工序流程图对电子部件M与基板P的接合方法进行说明。首先，对接合对象电子部件M及基板P进行说明。图4是展示电子部件M的一例图。图5是展示基板P的一例图。图6是展示电子部件M与基板P接合后的状态的图。图4(a)是从接合工具33侧观察电子部件M时的平面图，图4(b)则是侧视图。电子元器件M包括多个电极70，在电极70的表面形成有焊料层H1等接合材料(省略图示)。图5(a)是从接合工具33侧观察基板P的俯视图，图5(b)是侧视图。基板P具有多个电极71，电极71的表面形成有焊料层H2等接合材料(省略图示)。电子部件M及基板P在对准各自的电极70、71的位置后，一边熔融焊料层H1、H2一边将其压接，从而电子部件M与基板P通过电极70、71电连接并机械接合。

图7是展示电子部件接合的主要工序的工序流程图。图8是展示电子部件M与基板P对准状况的剖视图。作为准备工序，如图3所示，将接合工具33安装在电子部件接合装置1上，预先进行接合工具33的电子部件保持面33a与工作台13的台面13a的平行对准。在进行平行对准时，在凸状球面构件65与凹状球面构件66之间形成空气轴承68，并在平行对准后，从空气轴承68吸引空气，使凸状球面构件65与凹状球面构件66紧密接触，从而维持平行度。电子部件接合装置1在维持平行度的状态下执行接合动作。首先，使隔热板57从工作台13上移动，使其退避到接合工具33能够驱动的位置(图8所示的位置)(步骤S1)。此时，如图1所示，上下双视野照相机单元12则退避到作为初始位置的接合工具33可驱动的位置。

接着，将基板P向工作台13输送并真空吸附(步骤S2)，并将电子部件M向接合工具33输送并真空吸附(步骤S3)。然后，将上下双视野摄像机单元12移动到电子部件M及基板P两者均可识别的位置(S4)。接着，如图8所示，利用上下双视野摄像机单元12检测电子部件M和基板P的位置(步骤S5)，并进行电子部件M与基板P的对准(步骤S6)。

电子部件M与基板P的对准通过上下双视野摄像单元12进行。接合工具33位于可动范围的最上部。上下双视野照相机单元12使上开口部51在X-Y-Z方向进行位置对准使其能够获取电子部件M的电极70(或对准标记)的图像。基板P在X-Y方向上调整下开口部52的位置，直到使下开口部52处于能够检测基板P的电极71(或对准标记)的位置。此时，电子部件M的电极70的中心C1和基板P的电极71的中心C2均位于中心轴Cp上。根据上摄像摄像机和下摄像摄像机的检测数据，驱动低速移动机构21的电机43使接合工具33(电子部件M)在中心轴Cp上旋转，从而使电子部件M相对于基板P的旋转方向的偏移一致。另外，该旋转调整是微调整，伴随该微调的平行度调整机构44的弹簧67的位移不影响平行对准，是可忽略的程度的微调。

然后，将上下双视野摄像机单元12移动到初始位置(图1所示的位置)(步骤S7)，如图8、图9所示，使电子部件M向着基板P一侧下降，从而将电子部件M与基板P接合(步骤S8)。此时，接合工具33所具有的加热器48和工作台13所具有的加热器16被加热到足以使焊料层H1、S2等接合材料热熔融的温度。加热器16、48为陶瓷加热器等，优选在电子部件接合装置1运转的期间始终加热的构建。另外，电子部件M与基板P接合动作在2个步骤中进行。首先，参照图9说明接合动作。

图9是说明电子部件接合装置1的接合动作的示意图。图10是展示电子部件接合装置1将电子部件M与基板P接合时的状况的剖视图。电子部件接合装置1具有高速移动机构20和低速移动机构21。高速移动机构20所具有的电机22为高转矩用电机，其通过大载荷弹簧42来推动低速移动机构21。因此，若利用高速移动机构20进行接合动作，则有可能导致电子部件M及基板P发生变形，或者破坏电极70、71。因此，如图9所示，高速移动机构20使接合工具33向基板P侧移动并停止，直到电子部件M的电极70与基板P的电极71之间的距离达到规定的距离D1，然后转换为使用低速移动机构21进行驱动。规定的距离D1大致为100μm左右。

在电子部件M的电极70与基板P的电极70之间的距离变为规定的距离D1后，低速移动机构21以比高速移动机构20低的速度移动接合工具33。低速移动机构21隔着基板P的电极71的焊料层H2与电子部件M的电极70的焊料层H1接触。可以通过低载荷传感器46和位移传感器47来检测是否已经接触。低速移动机构21的驱动源是压电驱动机构45，在检测到电子部件M与基板P接触后，进一步利用压电驱动机构45，并根据低载荷传感器46及位移传感器47的检测数据，对电子部件M施加规定的载荷将其压接于基板P上。接下来，参照图10对电子部件M与基板P接合时电子部件接合装置1的状况进行说明。

电子部件接合装置1在进行电子部件M与基板P的接合时，上下双视野摄像机单元12及隔热板57退避到不妨碍接合工具33的动作的位置。接合工具33通过压电驱动机构45下降高度并进行电子部件M与基板P的接合。接合时的接合工具33的移动速度及施加在电子部件M和基板P上的载荷通过位移传感器47及低载荷传感器46来管理。

接下来返回图7，对将电子部件M接合在基板P上之后的动作进行说明。在将电子部件M接合在基板P上之后，使接合工具33移动到初始位置(图1所示的位置)(步骤S9)。在进行该动作期间，上下双视野摄像机单元12及隔热板57退避到不妨碍接合工具33的动作的位置。在接合工具33移动到初始位置后，从工作台13上移走接合有电子部件M的基板P(步骤S10)。移走后，使隔热板57移动到工作台13上(步骤S11)。如上所述，隔热板57在与电子部件M与基板P的接合相关的动作(步骤S2～步骤S10的动作)以外的时间段，覆盖工作台13的上方。

以上说明的电子部件接合装置1具有由凸状球面构件65和凹状球面构件66各自的半球面65a、66a连接的平行度调整机构44。平行度调整机构44配置在接合工具33的上部侧。在更换接合工具后，当通过高速移动机构20使电子部件保持面33a与台面13a抵接并施加规定的载荷时，相对于凹状球面构件66仿照凹状的半球面66a摆动。接合工具33侧的电子部件保持面33a与水平固定的台面13a紧密接触。通过这样，台面13a与电子部件保持面33a平行。这样结构的电子部件接合装置1，即使在不像前述现有技术那样设置用于平行对准的控制单元和驱动单元的情况下，也能够以小型且简单的结构实现电子部件M与基板P的高精度的平行对准。这样一来，就可以得到电子部件M与基板P良好的接合品质。

另外，平行度调整机构44在凸状球面构件65与凹状球面构件66之间构成有空气轴承68。在平行对准时，通过使用空气轴承68，可以在低载荷下使凸状球面构件65摆动。另外，在平行对准后，通过吸引空气轴承68的空气而成为真空状态，能够使凸状球面构件65与凹状球面构件66真空密接，从而长时间维持平行度。

另外，平行度调整机构44配置在接合工具33侧。另外，也可以如现有技术那样，将平行度调整机构44配置在工作台13侧。不过，由于基板P的尺寸一般比芯片状的电子部件M大，因此会导致平行度调整机构44大型化，从而理所当然地导致工作台机构10的电子部件接合装置1大型化。

低速移动机构21具有将压电元件作为驱动源的压电驱动机构45，平行度调整机构44安装在压电驱动机构45的正上方。通过这样，压电驱动机构45就会不受平行度调整机构44重量的影响，从而能够以低载荷高精度地接合电子部件M与基板P。

在电子部件接合装置1中，通过多个(在图5(b)中为4个)弹簧67的作用力使凸状球面构件65的半球面65a与凹状球面构件66的半球面66a紧密接触。通过这样，在半球面65a与半球面66a之间没有游隙，能够高精度地调整台面13a与电子部件保持面33a的平行度。但是，由于在进行平行对准对准动作时，在凸状球面构件65与凹状球面构件66之间构成有空气轴承68，因此为了在半球面65a与半球面66a之间消除游隙并发挥空气轴承效果，弹簧67就需要具备：将用于使凸状球面构件65及其下部的构成要素下垂，从而使凸状球面构件65紧贴凹状球面构件66所需的载荷、与用于使凸状球面构件65紧贴凹状球面构件66所需的数N(牛顿)程度的载荷叠加后的作用力。

另外，电子部件接合装置1具有高载荷传感器40。在通过高速移动机构20使台面13a与电子部件保持面33a紧密接触而达到上述平行对准时，利用高载荷传感器40管理用于施力的载荷。通过进行适当的载荷管理，可以得到高精度的平行度，同时可以防止因施加过载而损伤其他的结构构件。

另外，在平行度调整机构44中，凸状球面构件65及凹状球面构件66各自半球面65a、66a的曲率半径R的中心Rc被设定为台面13a与电子部件保持面33a的紧贴面的中心。即，电子部件M的中心C1(配置有电极70的中心位置)、基板P的中心C2(配置有电极71的中心位置)、以及曲率半径R的中心Rc均配置于中心轴Cp上。通过这样的结构，凸状球面构件65相对于凹状球面构件66就能够进行正确仿形动作。

另外，电子部件接合装置1具有：配置在工作台13上并用于热熔融焊料层H1、H2等接合材料的加热器16、以及可进退地配置在工作台13与接合工具33之间的上下双视野摄像机单元12。隔热板57配置在工作台13与上下双视野摄像机单元12之间，并且能够移动到覆盖工作台13上方的位置和从工作台13退避的位置。通过隔热板57来达到使来自工作台13的热量难以传递至上下双视野摄像机单元12的目的。在接合材料为焊料层H1、H2情况下，熔融温度为140℃～260℃。通过设置隔热板57，能够抑制热量对上下双视野摄像机单元12造成影响、以及抑制光轴的偏移等，从而提高电子部件M与基板P的高精度的对准。

上下双视野照相机单元12通过具有独立于电子部件升降机构11之外的具有刚性的柱状框架49固定于下部基座17。通过这样，使电子部件升降机构11和工作台机构10动作时产生的振动不易传递到上下双视野摄像机单元12。同样的，上下双视野摄像机单元12动作时产生的振动也不易传递到电子部件升降机构11和工作台机构10。这样，通过抑制彼此振动的影响，可以进行高精度且稳定的对准及接合。另外，通过抑制相互传递振动，能够使电子部件升降机构11、工作台机构10及上下双视野摄像机单元12的各动作的高速化、以及实现在各机构进行动作同时并行执行图7所示的各工序的一部分，从而实现缩短生产节拍时间的效果。

根据如上结构的本发明的电子部件接合装置1，就能够在电子部件M与基板P的接合中，通过小型且简单的结构实现用于电子部件M与基板P的平行度对准的平行度调整机构44，并且能够进行电子部件M的电极P与基板P的电极71的高精度对准。

【符号说明】

1…电子元件接合装置；10…工作台机构；11…电子元件升降机构；12…上下双视野摄像机单元；13…工作台；13a…台面；14…X轴驱动台；15…Y轴驱动台；16、48…加热器；17…下部基座；20…高速移动机构；21…低速移动机构；28…上部基座；32、47…位移传感器；33…接合工具；33a…电子部件保持面；40…高载荷传感器；41…移动部；42…大载荷弹簧；44…平行度调整机构；45…压电驱动机构；46…低载荷传感器；53…Z轴驱动部；54…X轴驱动部；55…Y轴驱动部；56…底板；57…隔热板；59…隔热板驱动机构；65…凸状球面构件；65a…凸状的半球面；65b…侧面；66…凹状球面构件；66a…凹状的半球面；67…弹簧；68…空气轴承；59…线性驱动部；70、71…电极；C1…电子部件M的中心；C2…基板P的中心；Cp…中心轴；D1…规定的距离；H1、H2…焊料层(接合材料)；M…电子部件；P…基板；R…曲率半径；Rc…曲率半径的中心。

Claims (7)

1.一种电子部件接合装置，具有使吸附保持电子部件的接合工具相对于吸附保持基板的工作台升降移动的电子部件升降机构，并且能够通过可热熔融的接合材料将所述基板的电极与所述电子部件的电极接合，其特征在于：

所述电子部件升降机构具有：

高速移动机构，移动所述接合工具，直至所述电子部件的所述电极与所述基板的所述电极之间的距离达到规定距离为止；

低速移动机构，以低于所述高速移动机构的速度移动所述接合工具；以及

平行度调整机构，设置在所述低速移动机构上，能够使所述接合工具的电子部件保持面相对于所述工作台的台面平行对准，

其中，所述平行度调整机构通过凸状球面构件的半球面和凹状球面构件的半球面来连接。

2.根据权利要求1所述的电子部件接合装置，其特征在于：

其中，所述低速移动机构具有以压电元件为驱动源的压电驱动机构，所述平行度调整机构安装在所述压电驱动机构的正上部。

3.根据权利要求1所述的电子部件接合装置，其特征在于，进一步包括：

移动部，连结所述高速移动机构与所述低速移动机构；以及

多个弹簧，悬架在所述凸状球面构件的侧面与所述移动部之间，用于将所述凸状球面构件的所述半球面向所述凹状球面构件的所述半球面施力。

4.根据权利要求1所述的电子部件接合装置，其特征在于，进一步包括：

高载荷传感器，能够在进行所述台面与所述电子部件保持面的平行对准时，通过所述高速移动机构使所述台面与所述电子部件保持面紧贴，并控制所述凸状球面构件的所述半球面向所述凹状球面构件的所述半球面施力时的载荷。

5.根据权利要求1所述的电子部件接合装置，其特征在于：

其中，所述凸状球面构件的所述半球面及所述凹状球面构件的所述半球面的曲率半径的中心位于所述台面与所述电子部件保持面的紧贴面的中心。

6.根据权利要求1所述的电子部件接合装置，其特征在于，进一步包括：

加热器，配置于所述工作台，用于热熔融所述接合材料；

上下双视野照相机单元，可在所述工作台与所述接合工具之间进退；以及

隔热板，配置在所述工作台与所述上下双视野照相机单元之间，能够移动至覆盖所述工作台上方的位置以及从所述工作台退避的位置。

7.根据权利要求6所述的电子部件接合装置，其特征在于：

其中，所述上下双视野摄像机单元经由X轴驱动部、Y轴驱动部及Z轴驱动部安装在底板上，该基板与支撑所述电子部件升降机构及所述工作台的下部基座相互独立。

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