JP5281550B2 - ボンディングツール、電子部品装着装置、および電子部品装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を回路基板などに装着する、ボンディングツール、電子部品装着装置、および電子部品装着方法に関するものである。

電子部品のバンプ電極をプリント基板の電極と接合するための様々な接合方法が、知られている。

たとえば、超音波接合方法はそのような接合方法の１つであって、電子部品を回路基板に短時間で接合することができる。

ここに、超音波接合方法とは、接合作用部に保持された電子部品を回路基板に押圧しながら、その電子部品を超音波振動により振動させて、接合面における局部的スリップにより発生する表面皮膜の破壊および飛散によるボンディングを利用して、原子レベルで電子部品の電極を回路基板の電極と電気的に接合する接合方法である。

そこで、図１６を参照しながら、上述した超音波接合方法を利用する従来のボンディングツールの構成および動作について説明する。

なお、図１６は、従来のボンディングツール１０００の概略的な部分断面図である。

従来のボンディングツール１０００は、電子部品１９１０を超音波振動子１４００により振動させて、回路基板１９２０に対して電子部品１９１０のボンディングを行うための装置である（たとえば、特許文献１参照）。

なお、上記の文献の全ての開示は、そっくりそのまま引用する（参照する）ことにより、ここに一体化する。

すなわち、ホーン１２００の形状はＸ方向を長手方向とする角柱であり、ホーン１２００の（−Ｘ）側の一端に設けられた超音波振動子１４００によって発生した超音波振動はホーン１２００によってＸ方向に伝達され、その超音波振動が接合作用部１５００を介して電子部品１９１０に印加される。

そして、回路基板１９２０に対する電子部品１９１０のボンディングにおける接合の信頼性は、超音波振動が伝達されるＸ方向にホーン１２００を貫通するヒータ装着空洞部１６１０の内部に（＋Ｘ）側から挿入されたヒータ１６００を利用して向上される。

すなわち、ヒータ１６００によって発生した熱はホーン１２００によって伝達され、熱が接合作用部１５００を介して電子部品１９１０に印加される。

なお、リード線１８１０および１８２０は、ヒータ１６００および熱電対１７００を外部の電源（図示省略）にそれぞれ接続するための配線であり、昇降ブロック１１００に締結されたブラケット１１１０に結合されている。

ところで、ヒータ１６００によって発生された熱は、ホーン１２００を介して超音波振動子１４００にも伝達される。

そのため、熱に敏感な超音波振動子１４００においては、寿命の低下、電気特性の変化、および振動特性の変動などが発生する恐れがある。

そこで、超音波振動が伝達されるＸ方向と直交するＹ方向にホーン１２００を貫通し、吸着パッド１３１０を介して供給された空気が流通する四つの通気孔である冷却部１３００が、ヒータ１６００と超音波振動子１４００との間に設けられている。

これによって、超音波振動子１４００に伝達されるはずの熱が通気孔を流通する空気によって放散され、ヒータ１６００によって発生した熱による超音波振動子１４００への悪影響は低減される。

特開２００５−３４７５０５号公報

しかしながら、上述した従来のボンディングツールでは、より質の高い超音波接合を行うには不都合なことが判明した。

すなわち、本発明者は、ホーン１２００はヒータ１６００によって加熱されると膨張するが、その加熱時の膨張の仕方がホーン１２００の長手方向であるＸ方向について非対称的になってしまうことがその不都合の原因であると分析した。

より具体的に説明すると、ヒータ１６００とホーン１２００の（−Ｘ）側の一端との間では、冷却部１３００が設けられており、熱が通気孔を流通する空気によって放散されるので、加熱時の膨張の程度が小さい。

しかしながら、ヒータ１６００とホーン１２００の（＋Ｘ）側の他端との間では、冷却部は設けられておらず、熱が放散されにくいので、加熱時の膨張の程度が大きい。

その結果、ホーン１２００の加熱時の膨張の仕方がホーン１２００の長手方向であるＸ方向について非対称的になると、電子部品１９１０が回路基板１９２０に対して傾いてしまい、保持された電子部品１９１０が振動する方向や振幅が本来の設計値からずれてしまったり、振動モードが変化してしまったりする。

本発明は、上述した従来の課題を考慮し、より質の高い超音波接合を行うことが可能な、ボンディングツール、電子部品装着装置、および電子部品装着方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の本発明は、
超音波振動を伝達するホーンと、
前記ホーンの一端に設けられ、前記超音波振動を発生する超音波振動子と、
前記ホーンの前記一端と前記ホーンの他端との間に設けられ、ヒータが配置されるヒータ配置部と、
前記ホーンの前記一端と前記ホーンの前記他端との間に設けられ、電子部品を保持し、前記ヒータによって加熱される接合作用部と、
前記ヒータ配置部と前記ホーンの前記一端との間に設けられ、流体が流通する第一冷却部と、
前記ヒータ配置部と前記ホーンの前記他端との間に設けられ、流体が流通する第二冷却部と、
を備えた、ボンディングツールである。

また、第２の本発明は、
前記ヒータ配置部は、前記超音波振動が伝達される方向と直交する方向に前記ホーンを貫通するヒータ挿入孔である、第１の本発明のボンディングツールである。

また、第３の本発明は、
前記ヒータは、前記ヒータ挿入孔の壁部と所定のクリアランスを隔てて、外部に設けられている押圧ユニットに連結され、前記ホーンの外側に配置されたヒータ保持ブロックに固定される、第２の本発明のボンディングツールである。

また、第４の本発明は、
前記接合作用部が、前記ホーンの下面に設けられ、
前記ヒータ配置部は、前記接合作用部の直上に設けられる、第１の本発明のボンディングツールである。

また、第５の本発明は、
前記ヒータ配置部と前記第一冷却部との間の距離は、前記ヒータ配置部と前記第二冷却部との間の距離に等しい、第１の本発明のボンディングツールである。

また、第６の本発明は、
前記第一冷却部および前記第二冷却部は、前記超音波振動が伝達される方向と直交する方向に前記ホーンを貫通し、気体が流通する通気孔である、第１の本発明のボンディングツールである。

また、第７の本発明は、
前記通気孔の開口部の形状は、前記超音波振動が伝達される方向を長手方向とする細幅の矩形である、第６の本発明のボンディングツールである。

また、第８の本発明は、
前記ホーンの形状は、角柱であり、
前記接合作用部は、前記ホーンの下面に設けられ、
前記ホーンを保持するためのホーン保持ブロックが、前記ホーンの両側面にそれぞれ設けられている、第１の本発明のボンディングツールである。

また、第９の本発明は、
前記ホーン保持ブロックは、前記ホーンの側面に設けられたリブと、前記リブに接合された本体と、を有し、
前記リブの長手方向は、前記超音波振動が伝達される方向と直交する方向であって、前記ホーンの前記下面と直交する方向である、第８の本発明のボンディングツールである。

また、第１０の本発明は、
前記本体は、前記リブに隣接して、前記リブの前記長手方向に形成された溝を有する、第９の本発明のボンディングツールである。

また、第１１の本発明は、
前記ホーン保持ブロックは、前記ホーンの前記両側面にそれぞれ二個ずつ設けられており、
前記第一冷却部は、二個の前記ホーン保持ブロックの内の、前記ホーンの前記一端により近い前記ホーン保持ブロックと、前記ホーンの前記一端と、の間に設けられ、
前記第二冷却部は、二個の前記ホーン保持ブロックの内の、前記ホーンの前記他端により近い前記ホーン保持ブロックと、前記ホーンの前記他端と、の間に設けられている、第８の本発明のボンディングツールである。

また、第１２の本発明は、
前記超音波振動は、二個のノーダルポイントを有し、
前記第一冷却部は、前記二個のノーダルポイントの内の、前記ホーンの前記一端により近い前記ノーダルポイントと、前記ホーンの前記一端と、の間に設けられ、
前記第二冷却部は、前記二個のノーダルポイントの内の、前記ホーンの前記他端により近い前記ノーダルポイントと、前記ホーンの前記他端と、の間に設けられている、第１の本発明のボンディングツールである。

また、第１３の本発明は、
前記第一冷却部および前記第二冷却部の内の少なくとも一方に前記流体を流通させる流体流通ユニットが、外部に設けられている、第１の本発明のボンディングツールである。

また、第１４の本発明は、
前記電子部品を吸引によって保持するための吸引路の吸引口が、前記接合作用部に形成され、
前記吸引路の排気口が、前記ホーンの上面の、前記ホーンの前記他端よりも前記ホーンの前記一端により近い部分に形成され、
前記吸引路の形状は、Ｔ字形であり、
前記吸引路の一部は、前記ホーンの前記一端の、前記超音波振動子が当接する部分から穿掘された穴である、第１の本発明のボンディングツールである。

また、第１５の本発明は、
対象物を保持する保持部と、
電子部品を供給する供給部と、
前記保持された対象物に、前記供給された電子部品を装着する装着ユニットと、
を備え、
前記装着ユニットは、部品装着部を有し、
前記部品装着部は、押圧ユニットと、第１の本発明のボンディングツールと、を有し、
前記押圧ユニットは、前記ボンディングツールの前記接合作用部を介し、前記対象物に対して、前記電子部品を押圧する、電子部品装着装置である。

また、第１６の本発明は、
第１５の本発明の電子部品装着装置を使用して、前記対象物に対して前記電子部品を装着するための電子部品装着方法であって、
前記接合作用部を利用して前記電子部品を保持する電子部品保持ステップと、
前記押圧ユニットを利用して前記対象物に対して前記電子部品を押圧する押圧ステップと、
前記超音波振動子を利用して前記超音波振動を発生する超音波振動発生ステップと、
前記ヒータを利用して前記接合作用部を加熱する加熱ステップと、
前記第一冷却部と第二冷却部とを利用して前記流体を流通させる流体流通ステップと、
を備えた、電子部品装着方法である。

本発明の構成により、より質の高い超音波接合を行うことが可能な、ボンディングツール、電子部品装着装置、および電子部品装着方法を提供することができる。

本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置の概略的な正面図 本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置の概略的な平面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの概略的な正面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの概略的な平面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、ヒータ配置部の近傍の概略的な斜視図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、吸引路等の概略的な正面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、吸引路等の概略的な正面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、吸引路等の概略的な正面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、ホーン保持ブロックの近傍の概略的な斜視図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、ホーン保持ブロックの近傍の概略的な断面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、ホーン保持ブロックの近傍の概略的な断面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、ホーン保持ブロックの近傍の概略的な断面図 本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツールの、第一冷却部の概略的な断面図 （Ａ）本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置の動作原理を説明するための説明図（その１）、（Ｂ）本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置によって超音波振動が印加された電子部品の振動軌跡を説明するための説明図（その１） （Ａ）本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置の動作原理を説明するための説明図（その２）、（Ｂ）本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置によって超音波振動が印加された電子部品の振動軌跡を説明するための説明図（その２） 従来のボンディングツールの概略的な正面図

以下、図面を参照しながら本発明にかかる実施の形態について詳細に説明する。

はじめに、図１および２を主として参照しながら、本実施の形態における電子部品装着装置１の全体構成について説明する。

なお、図１は、本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置１の概略的な正面図である。また、図２は、本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置１の概略的な平面図である。

電子部品装着装置１は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などに利用される微細な電子部品８（図３参照、以下同様）を反転し、対象物であるプリント基板などの回路基板９に対するその反転された電子部品８の装着と接合とを同時に行う、いわゆるフリップチップ実装装置である。

電子部品装着装置１は、基板保持部２と、部品装着ユニット３と、部品供給部４と、撮像部１１と、を備えている。

基板保持部２の（＋Ｚ）側、すなわち上方側には、基板保持部２に保持された回路基板９に電子部品８を装着するための部品装着ユニット３が設けられている。

基板保持部２の（−Ｘ）側には、部品装着ユニット３に電子部品８を供給する部品供給部４が設けられている。

基板保持部２と部品供給部４との間には、部品供給部４により部品装着ユニット３に供給された電子部品８を撮像する撮像部１１が設けられている。

これらの機構が制御部１０により制御され、回路基板９に対する電子部品８の装着が行われる。

ここで、基板保持部２、部品装着ユニット３、部品供給部４、および撮像部１１の構成について順により詳しく説明する。

まず、基板保持部２は、回路基板９を保持するステージ２１と、ステージ２１をＹ方向に移動するステージ移動機構２２と、を備えている。

つぎに、部品装着ユニット３は、押圧ユニット３３、およびボンディングツール５を有する部品装着部３１と、部品装着部３１をＸ方向に移動させる装着部移動機構３２と、を備えている。

押圧ユニット３３は、接合作用部５３（図３参照、以下同様）を介し、対象物である回路基板９に対して、電子部品８を押圧するユニットである。この押圧ユニット３３は、モータ（図示省略）を有する昇降機構を利用してＺ方向に移動させられるシャフト３５を有している。

ボンディングツール５は、後述するようにして、押圧ユニット３３に取り付けられており、回路基板９に対して相対的に昇降される。

なお、ボンディングツール５の構成については、後に詳述する。

つぎに、部品供給部４は、所定の位置に電子部品８を配置する部品配置部４１と、部品配置部４１から電子部品８を取り出して保持する供給ヘッド４２と、供給ヘッド４２をＸ方向に移動する供給ヘッド移動機構４３と、供給ヘッド４２を回動および僅かに昇降する回動機構４４と、を備えている。

部品配置部４１は、多数の電子部品８が載置される部品トレイ４１１と、部品トレイ４１１を保持するステージ４１２と、部品トレイ４１１をステージ４１２とともにＸ方向およびＹ方向に移動するトレイ移動機構４１３と、を備えている。

部品トレイ４１１には、回路基板９に装着される予定の多数の電子部品８が、実装後の状態における下面、すなわち回路基板９に接合される電極部が形成された接合面を上側に向けて、回路基板９に装着される向きとは反対向きで載置されている。

供給ヘッド４２は、先端部に形成された吸引口を利用する吸着により保持した電子部品８をボンディングツール５に供給する供給コレット４２１を、備えている。

なお、電子部品８は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップ、半導体レーザなどの半導体発光素子、パッケージされたＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、抵抗、コンデンサ、微細な半導体ベアチップなどの半導体、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ、およびカメラモジュールなどの半導体以外の電子部品、の何れであってもよい。

また、回路基板９は、樹脂により形成された回路基板、およびガラスおよび半導体などの樹脂以外の材料により形成された回路基板、の何れであってもよい。

また、電子部品８の電極部は、電子部品８の電極パターンに金（Ａｕ）で形成された突起バンプであってもよいし、電子部品８によってはメッキバンプなどであってもよいし、電極パターン自体であってもよい。

また、電子部品８の電極パターンに形成される突起バンプの代わりの突起バンプが、回路基板９の電極に設けられていてもよい。

そして、撮像部１１は、装着部移動機構３２によって移動される部品装着部３１、特にボンディングツール５、の移動経路の真下に設置され、ボンディングツール５に保持された電子部品８を（−Ｚ）側から撮像するユニットである。

撮像部１１は、移動される部品装着部３１と干渉しない位置に設けられている。

なお、回路基板９の（＋Ｘ）側には、電子部品８を保持するための、ボンディングツール５の先端部５３１（図３参照、以下同様）を研磨する研磨部７が設けられている。

なお、研磨部７は、ステージ２１の（＋Ｘ）側に取り付けられており、ステージ移動機構２２によりステージ２１と一体的にＹ方向に移動される。

また、研磨部７は、平らで水平な研磨面７１１を有するシート状の研磨部材７１と、研磨部材７１を保持する研磨部材保持部７２と、を備えている。

ここで、図３および４を主として参照しながら、ボンディングツール５の構成について詳細に説明する。

なお、図３は、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５の概略的な正面図である。また、図４は、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５の概略的な平面図である。

ボンディングツール５は、ホーン５１と、超音波振動子５２と、接合作用部５３と、ヒータ配置部５７０と、第一冷却部５１５と、第二冷却部５１６と、を備えている。

さらに、ボンディングツール５は、上面に配置された板状のホルダ５４と、ホルダ５４に固定されるホルダブロック５４１および５４２と、ヒータ保持ブロック５７１および５７２と、を備えている。

板状のホルダ５４は、押圧ユニット３３の最下端に位置するツール支持部３４に連結されている。そのツール支持部３４は、押圧ユニット３３のシャフト３５の下端に固定されている。

ホーン５１は、超音波振動を伝達するユニットである。ホーン５１は、超音波振動の所定の周波数で共振状態となる構造を有している。ホーン５１の形状は、実質的に、Ｘ方向を長手方向として長さＬをもち、ＹＺ平面に平行な対称面（すなわち、長さＬの角柱を二等分する平面、以下同様）Ｓ１、およびＸＹ平面に平行な対称面Ｓ２をもつ角柱である。

なお、ホーン５１の形状は、上述の通り、角柱である。しかしながら、ホーン５１の形状は、円柱などであってもよい。

超音波振動子５２は、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端に設けられ、圧電素子（図示省略）を利用して超音波振動を発生するユニットである。

超音波振動子５２によって発生させられた超音波振動は、Ｘ方向を進行方向とし、媒質の振動が同進行方向に対して平行な縦振動として、角柱の底面の中央に位置する接合作用部５３まで伝達される。

ポイントＰ１は、超音波振動の振幅が共振状態において最大である腹に対応する、Ｘ方向の位置を示すポイントである。本実施の形態における超音波振動は二個のノーダルポイントを有しており、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端により近いポイントＰ２、およびホーン５１の（＋Ｘ）側の他端により近いポイントＰ３は、超音波振動の振幅が共振状態においてほぼ零である節に対応する、Ｘ方向の位置を示すポイントである。ポイントＰ１は対称面Ｓ１の上に存在し、ポイントＰ２およびＰ３は対称面Ｓ１についてほぼ面対称に存在する。

超音波振動子５２によって発生させられた超音波振動はホーン５１によってＸ方向に伝達され、超音波振動が接合作用部５３を介して電子部品８に印加される。

ここで、図３、４および図５を主として参照しながら、ヒータ配置部５７０の構成について詳細に説明する。

なお、図５は、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５の、ヒータ配置部５７０の近傍の概略的な斜視図である。

ヒータ配置部５７０は、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端とホーン５１の（＋Ｘ）側の他端との間に設けられ、ヒータ５７が挿入配置される部分である。

ヒータ配置部５７０は、対称面Ｓ１についても、対称面Ｓ２についてもほぼ面対称に設けられている。より具体的には、ヒータ配置部５７０は、ヒータ５７によって加熱されるべき接合作用部５３の直上、すなわち（＋Ｚ）側に設けられており、超音波振動が伝達されるＸ方向と直交するＹ方向にホーン５１を貫通するヒータ挿入孔である。

ヒータ５７によって発生された２５０℃程度の熱はホーン５１によって伝達され、熱が接合作用部５３を介して電子部品８に印加される。

そして、ヒータ５７は、上記のヒータ挿入孔の壁部と所定のクリアランスδを隔てて配置されている。

ヒータ５７の両端は、ヒータ保持ブロック５７１および５７２にヒータ固定ネジ５８によって固定されている。このヒータ保持ブロック５７１および５７２は、外部の押圧ユニット３３に連結されているホルダ５４の下面に固定されている。その際、ヒータ保持ブロック５７１および５７２は、ホーン５１に対して所定の間隔Ｇ１およびＧ２をそれぞれおいて、ホルダ５４の下面に固定されている。

この構造によって、ヒータ５７はホーン５１に接触することはなく、従って、ヒータ５７は、超音波振動の伝達方向に配置されず、代わりにその伝達方向に直交する方向に配置されていても、超音波振動の特性に悪影響を与える心配が無い。

より具体的に説明すると、上述した従来のボンディングツールにおいては、ホーン１２００の形状は超音波振動が伝達されるＸ方向を長手方向とする角柱であり、ヒータ１６００はＸ方向にホーン１２００を貫通するヒータ装着空洞部１６１０の内部に（＋Ｘ）側から挿入されている。

このような従来のボンディングツールの構成には、ヒータ１６００がホーン１２００と直接的に接触しているにもかかわらず、ヒータ１６００の挿入そのものが振動特性を変動させる恐れはあまりない。その理由は、ヒータ装着空洞部１６１０の内径はヒータ１６００の外径とほぼ等しく、超音波振動によって摺動されるヒータ１６００の変位はヒータ装着空洞部１６１０がホーン１２００を貫通するＸ方向にほぼ束縛されているので、Ｘ方向に伝達される超音波振動はヒータ１６００の変位による影響をあまり受けないからである。もちろん、上述した従来のボンディングツールの構成には、ヒータ１６００の交換が容易ではないなどの短所がある。しかしながら、ヒータ１６００の挿入そのものが振動特性を変動させてしまう恐れを回避するためには、ヒータ１６００は超音波振動が伝達されるＸ方向にホーン１２００を貫通するヒータ装着空洞部１６１０の内部に挿入されている構成を採用することが必須であるというのが、当業者の常識であった。

なお、このような従来の構成を採用した場合には、ヒータ装着空洞部１６１０が存在するので、ヒータ１６００とホーン１２００の（＋Ｘ）側の他端との間には冷却部を設けるスペースがないことはいうまでもない。

ここで、クリアランスδの大きさについて具体的に説明する。

すなわち、加熱が行われたときには、ホーン５１およびヒータ５７は膨張するので、クリアランスδは減少する。

そこで、クリアランスδは、ホーン５１およびヒータ５７が加熱時に膨張することを見越して、非加熱時に０．０５ｍｍ程度となるように設定されている。

より具体的に説明すると、加熱時の膨張によるクリアランスδの減少は、ホーン５１およびヒータ５７の側で大きくてもそれぞれ０．０１ｍｍ程度、すなわち合計で大きくても０．０２ｍｍ程度にすぎない。そして、超音波振動の振幅は、大きくても０．００３ｍｍ程度である。したがって、クリアランスδが非加熱時に０．０５ｍｍ程度に設定されていれば、超音波振動および加熱を利用して回路基板９に対して電子部品８を装着するときにも、ヒータ５７がホーン５１に衝突してしまうことはない。

もちろん、加熱はクリアランスδが存在しても熱輻射や熱対流によって支障なく行われるが、クリアランスδが大きくなりすぎると、加熱が非効率的になることがある。

そこで、安価なカートリッジヒータがヒータ５７として利用される場合には、クリアランスδは現状のカートリッジヒータの製作精度も考慮して０．０２〜０．２ｍｍ程度となるように設定することが望ましい。

もちろん、クリアランスδには、液だれが発生したり振動モードが変化したりする恐れがないジェル状の物質などが装填されていてもよい。あるいは弾力性が大きいゴムなどの材料を装填させてもよい。

本実施の形態では、ホーン５１の形状がＸ方向を長手方向とする角柱であり、ヒータ挿入孔がＸ方向と直交するＹ方向にホーン５１を貫通する構成を採用することで、故障などにともなうヒータ５７の交換がかなり容易となっている。

また、ヒータ配置部５７０が対称面Ｓ１についてほぼ面対称に設けられている構成を採用することで、加熱時の温度分布をＸ方向について、より対称的にすることができている。

なお、熱電対固定プレート５５により固定された熱電対５９は、高精度な温度制御を行うために接合作用部５３の温度を測定するユニットである。

接合作用部５３は、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端とホーン５１の（＋Ｘ）側の他端との間に設けられ、電子部品８を保持し、ヒータ５７によって加熱されるユニットである。接合作用部５３は、ホーン５１の対称面Ｓ１についてほぼ面対称に設けられている。より具体的には、接合作用部５３は、Ｘ方向に関してポイントＰ１の位置で、ホーン５１の、ＸＹ平面に平行な二面の内で（−Ｚ）側の下面に設けられている。

接合作用部５３は、好適な振動特性および振動伝達特性を有するステンレス鋼により形成されており、吸引路６００を利用して電子部品８を吸引によって保持するための先端部５３１を有している。先端部５３１の形状は、撓み振動を発生させない程度の大きさに設計されたＺ方向の高さｈ_Ｚをもつ、電子部品８のサイズおよび種類に最適な断面形状をもつ柱体である。

ここで、図６を主として参照しながら、吸引路６００の構成について詳細に説明する。

なお、図６は、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５の、ホルダ５４やホルダブロック５４１、５４２、ヒータ保持ブロック５７１、５７２を除いた、概略的な正面図である。

吸引路６００は、ホーン５１の上面に設けられた排気口６０２と、先端部５３１に設けられた吸引口６０１と、吸引路６００の一部である横穴６００ａ、吸引口６０１を横穴６００ａに連結する縦穴６００ｂ、および排気口６０２を横穴６００ａに連結する縦穴６００ｃを有している。吸引路６００の形状は、短い縦穴６００ｂを無視すれば、実質的にＴ字形である。

吸引路６００の一部である横穴６００ａは、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端の、超音波振動子５２が当接する部分から穿掘された穴である。なお、この実施の形態では、超音波振動子５２が上記の横穴の開口部分６００ｄに当接するので、真空性を確保するための栓などの部材は不要である。

電子部品８を吸引によって保持するための吸引路６００の吸引口６０１は、接合作用部５３の、電子部品８を吸引によって保持するための先端部５３１のＸＹ平面に平行な下面のほぼ中央に形成されている。

吸引路６００の排気口６０２は、ホーン５１の、ＸＹ平面に平行な二面の内で、（＋Ｚ）側の上面の、ホーン５１の（＋Ｘ）側の他端よりもホーン５１の（−Ｘ）側の一端により近い部分に形成されている。

排気口６０２は、耐熱性の高いチューブ６４に連結されたシリコーン樹脂などの吸着パッド６１を介し、ホルダ５４およびツール支持部３４を通って真空ポンプ（図示省略）に連結されている。

第一冷却部５１５がホーン５１の（−Ｘ）側の一端により近い部分に設けられており、縦穴６００ｃは第一冷却部５１５の近傍を通過しているので、吸着パッド６１およびチューブ６４がヒータ５７によって発生された熱のために劣化してしまう恐れが低減される。

なお、吸引路６００の排気口６０２は、上述の通り、ホーン５１の、ＸＹ平面に平行な二面の内で（＋Ｚ）側の上面の、ホーン５１の（＋Ｘ）側の他端よりもホーン５１の（−Ｘ）側の一端により近い部分に形成されている。

しかしながら、図７に示すように、吸引路６００′の排気口６０２′は、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５のホーン５１′の、ＸＹ平面に平行な二面の内で（＋Ｚ）側の上面の、ホーン５１′の（−Ｘ）側の一端よりもホーン５１′の（＋Ｘ）側の他端により近い部分に形成されていてもよい。第二冷却部５１６がホーン５１′の（＋Ｘ）側の他端により近い部分に設けられており、縦穴６００ｃ′は第二冷却部５１６の近傍を通過しているので、吸着パッド６１およびチューブ６４がヒータ５７によって発生された熱のために劣化してしまう恐れが同様に低減される。ただし、横穴６００ａ′はその長さが短いほど穿掘が容易であることはいうまでもないので、そのような構成を採用する場合には横穴６００ａ′の長さが大きくなりすぎないように注意する必要がある。

なおまた、吸引路６００′の一部である横穴６００ａ′は、上述の通り、ホーン５１′の（−Ｘ）側の一端の、超音波振動子５２′が当接する部分から穿掘された穴である。しかしながら、図８に示すように、吸引路６００″の一部である横穴６００ａ″が、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５のホーン５１″の（＋Ｘ）側の他端から穿掘された穴であってもよい。ただし、そのような構成を採用する場合には、真空性を確保するための栓６０３などの部材が必要である。

次に、押圧ユニット３３がホーン５１を保持しながら押圧するために必要な構造を説明する。

ホーン保持ブロック５１１、５１２、５１３および５１４は、押圧ユニット３３がホーン５１を保持し押圧するためのユニットであり、ホーン５１のＸＺ平面に平行な左右側面にそれぞれ二個ずつ設けられている。より具体的には、ホーン保持ブロック５１１および５１２が、ホーン５１の、ＸＺ平面に平行な二面の内で（−Ｙ）側の側面に設けられており、ホーン保持ブロック５１３および５１４が、ホーン５１の、ＸＺ平面に平行な二面の内で（＋Ｙ）側の側面に設けられている。

そして、ホーン保持ブロック５１１および５１３はＸ方向に関してポイントＰ２の位置を基準として設けられており、ホーン保持ブロック５１２および５１４はＸ方向に関してポイントＰ３の位置を基準として設けられている。

ホーン保持ブロック５１１および５１３はホルダブロック５４１に固定されており、ホーン保持ブロック５１２および５１４はホルダブロック５４２に固定されている。ホルダブロック５４１、５４２は、上述のとおりホルダ５４の下面に固定されている。

なお、ホルダブロック５４１および５４２は、超音波振動が伝達されるＸ方向と直交するＹ方向にホルダブロック５４１および５４２を貫通し、空気が流通するスリット形状のホルダブロック通気孔５４３および５４４をそれぞれ有している。ホルダブロック通気孔５４３および５４４は、ヒータ５７によって発生された熱を放散するとともに、押圧時の荷重および温度変化などによるノーダルポイントの位置の変動を吸収するための構造である。

ここで、ホーン保持ブロック５１１、５１２、５１３および５１４は同様な構成を有しているので、図９および図１０を主として参照しながら、ホーン保持ブロック５１１の構成について詳細に説明する。

なお、図９は、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５の、ホーン保持ブロック５１１の近傍の概略的な斜視図である。また、図１０は、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５の、ホーン保持ブロック５１１の近傍の概略的な横断面図である。

ホーン保持ブロック５１１は、ホーン５１の、ＸＺ平面に平行な二面の内で（−Ｙ）側の側面に、ポイントＰ２の位置を基準として設けられたリブ５１１２と、リブ５１１２に接合された本体５１１３と、を有している。本体５１１３は、リブ５１１２に隣接して、リブ５１１２の長手方向に形成された溝５１１４を有する。ホーン保持ブロック５１１は、本体５１１３を縦方向に貫通する孔に挿入されたホーン固定ネジ５１１１によって、ホルダブロック５４１に固定されている。

リブ５１１２の長手方向は、超音波振動が伝達されるＸ方向と直交するＺ方向であって、ホーン５１の、ＸＹ平面に平行な二面の内で（−Ｚ）側の下面に直交する方向である。リブ５１１２は、ホーン５１に対向する、本体５１１３の面Ｆ１の（−Ｘ）側の端部に設けられている。

そして、リブ５１１２の形状は、実質的に、Ｚ方向を上記の長手方向として高さｈをもち、Ｘ方向を幅方向として幅ｗをもつ細角柱である。

ここで、高さｈおよび幅ｗの大きさについて具体的にそれぞれ説明する。

はじめに、高さｈは、ホーン５１の物性等も考慮して十分に大きく設定することが望ましい。その理由は、押圧ユニット３３が電子部品８を押圧するＺ方向に関しては、押圧時の荷重に耐えながら、押圧力を伝達するに十分な剛性を確保する必要があるからである。本実施の形態においてはホーン保持ブロック５１１、５１２、５１３および５１４がホーン５１のＸＺ平面に平行な両側面にそれぞれ二個ずつ設けられており、リブ５１１２と同様な構成をもつ十分な個数のリブが設けられているため、電子部品８のサイズや個数の増加に応じた押圧時の荷重に十分に耐えられる剛性を確保することができる。

つぎに、幅ｗは、ホーン５１の物性等も考慮して十分に小さく設定することが望ましい。その理由は、超音波振動が伝達されるＸ方向に関しては、電子部品８が超音波振動により振動するための十分な自由度を確保する必要があるからである。もちろん、溝５１１４はこのような自由度をさらにより大きく確保するための構造である。

なお、リブ５１１２は、上述の通り、面Ｆ１の（−Ｘ）側の端部に設けられている。しかしながら、図１１に示すように、リブ５１１２′が、本体５１１３の面Ｆ１の中央部に設けられていてもよい。ただし、リブ５１１２′もポイントＰ２の位置を基準として設けることが望ましいことはいうまでもないので、そのような構成を採用する場合にはホーン保持ブロック５１１′が第一冷却部５１５の通気孔の開口部分を大きく覆ってしまわないように注意しつつ同開口部分の面積を十分に確保する必要がある。

もちろん、ヒータ５７によって発生された熱が遠くまで伝達されることを回避するためには第一冷却部５１５がポイントＰ２とヒータ５７との間に設けられている構成も有効であるので、そのような構成を採用することが設計上において可能である場合にはリブ５１１２′と同様な構成をもつリブが面Ｆ１の（＋Ｘ）側の端部に設けられていてもよい。

また、溝５１１４は、上述の通り、面Ｆ１に隣接する、本体５１１３の面Ｆ２の端部に設けられている。しかしながら、図１２に示すように、溝５１１４′が、本体５１１３の面Ｆ１の端部に設けられていてもよい。電子部品８がＸ方向に関して超音波振動により振動するための十分な自由度を確保することが、同様に可能である。

次に、第一、第二冷却部５１５、５１６について説明する。図３、図４に示すように、第一冷却部５１５は、ヒータ配置部５７０とホーン５１の（−Ｘ）側の一端との間に設けられ、空気が流通するユニットである。より具体的には、第一冷却部５１５は、超音波振動が伝達されるＸ方向と直交するＹ方向にホーン５１を貫通し、空気が流通する四つのスリット形状の通気孔であって、対称面Ｓ２についてほぼ面対称に設けられている。

第二冷却部５１６は、ヒータ配置部５７０とホーン５１の（＋Ｘ）側の他端との間に設けられ、空気が流通するユニットである。より具体的には、第二冷却部５１６も、超音波振動が伝達されるＸ方向と直交するＹ方向にホーン５１を貫通し、空気が流通する四つのスリット形状の通気孔であって、対称面Ｓ２についてほぼ面対称に設けられている。

そして、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６は、対称面Ｓ１についてほぼ面対称に設けられている。より具体的には、ヒータ配置部５７０と第一冷却部５１５との間の距離Ｄ１は、ヒータ配置部５７０と第二冷却部５１６との間の距離Ｄ２に等しい。

なお、第一冷却部５１５は、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端により近いホーン保持ブロック５１１および５１３と、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端と、の間に設けられ、第二冷却部５１６は、ホーン５１の（＋Ｘ）側の他端により近いホーン保持ブロック５１２および５１４と、ホーン５１の（＋Ｘ）側の他端と、の間に設けられている。

また、第一冷却部５１５は、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端により近いポイントＰ２と、ホーン５１の（−Ｘ）側の一端と、の間に設けられ、第二冷却部５１６は、ホーン５１の（＋Ｘ）側の他端により近いポイントＰ３と、ホーン５１の（＋Ｘ）側の他端と、の間に設けられている。

要するに、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６は、ヒータ配置部５７０とホーン５１の（−Ｘ）側の一端との間、およびヒータ配置部５７０とホーン５１の（＋Ｘ）側の他端との間にそれぞれ分かれて、独立的に、そして対称面Ｓ２についてほぼ面対称に設けられている。

このため、ホーン５１の加熱時の膨張の仕方が、ホーン５１の長手方向であるＸ方向に関して非対称的になることがかなり抑制されるので、保持された電子部品８が振動する方向や振幅が本来の設計値から変化してしまったり、振動モードが変化してしまったりする恐れが低減される。

したがって、電子部品装着装置１は、安定した電子部品の接合を行うことができる。

ここで、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６の内部構造は同様な構成を有しているので、図１３を主として参照しながら、第一冷却部５１５の構成について詳細に説明する。

なお、図１３は、本発明にかかる実施の形態におけるボンディングツール５の、第一冷却部５１５の概略的な断面図である。

空気が流通する四つのスリット形状の通気孔は、左右側面に直交する方向に穿設された貫通孔に、ワイヤを挿入しそのワイヤを利用して、超音波振動の伝達方向にスリットを穿設する、ワイヤカッタ加工によりそれぞれ形成されている。

そして、縦穴５１５ａが、空気が流通する四つのスリット形状の通気孔と、外部に設けられた流体流通ユニット５１７が空気を流通させるための通気口５２５と、を連結している。

通気孔の開口部の形状は、実質的に、超音波振動が伝達されるＸ方向を長手方向とする細幅の矩形である。

上記の矩形は四つともＺ方向を幅方向として幅Ｗをもつが、（１）ホーン５１の、ＸＹ平面に平行な二面に近接する二つの矩形は、Ｘ方向を上記の長手方向として長さＬ１をもち、（２）これらの矩形の間にある残りの二つの矩形は、Ｘ方向を同長手方向として長さＬ２（＜Ｌ１）をもつ。

もちろん、ヒータ５７によって発生された熱を効率よく放散するためには、矩形の面積Ｗ×Ｌ１およびＷ×Ｌ２をある程度は大きく設定することが望ましい。

なお、前述されたように、本実施例では、リブ５１１２が面Ｆ１の（−Ｘ）側の端部に設けられている構成が採用されているので、ホーン保持ブロック５１１が第一冷却部５１５の通気孔の開口部分を覆ってしまう恐れはなしに長さＬ１およびＬ２を十分に大きく設定することが可能である。

しかしながら、矩形の面積Ｗ×Ｌ１およびＷ×Ｌ２は、振動特性を変動させてしまったりホーン剛性を低下させてしまったりすることはないように、あまり大きすぎないように設定することが望ましい。

そこで、幅Ｗ、ならびに長さＬ１およびＬ２の大きさについてより具体的にそれぞれ説明する。

はじめに、幅Ｗは、ホーン５１の物性等も考慮してあまり大きすぎないように設定することが望ましい。その理由は、ヒータ５７によって発生された熱を効率よく放散するために通気孔を流通する空気の流速をある程度は確保する必要があるからである。すなわち、あまり幅が大きすぎると空気の流れが遅くなりすぎ、空気の流れが遅くなりすぎると外部への放熱の効率が落ちる。

つぎに、長さＬ１およびＬ２も、ホーン５１の物性等も考慮してあまり大きすぎないように設定することが望ましい。具体的には、長さＬ１およびＬ２は、ホーン５１の全長に当たる長さＬの２０％以下に設定することが望ましい。その理由は、長さＬ１およびＬ２があまり大きすぎると、超音波振動の共振点が増加し、副共振がそのような共振点に近い位置で発生するので、振動特性の制御が困難になってしまうからである。なお、長さＬ２を長さＬ１よりも小さくとるのは、ホーン５１の、ＸＹ平面に平行な二面から離れた位置（中央寄り）では上記の副共振が発生する現象が顕著になるからである。

なお、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６に空気を流通させる流体流通ユニット５１７が、外部に設けられている。

図３に示すように、流体流通ユニット５１７は、耐熱性の高いチューブ６５に連結されたシリコーン樹脂などの吸着パッド６２、および耐熱性の高いチューブ６６に連結されたシリコーン樹脂などの吸着パッド６３をそれぞれ介して第一冷却部５１５および第二冷却部５１６に連結されている。

このため、ヒータ５７によって発生された熱はより効率よく放散され、ホーン５１の加熱時の膨張の仕方がホーン５１の長手方向であるＸ方向について非対称的になることがより少なくなるので、保持された電子部品８が振動する方向や振幅が本来の設計値から変化してしまったり、振動モードが変化してしまったりする恐れがより低減される。

したがって、電子部品装着装置１は、より安定した電子部品の接合を行うことができる。

なお、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６には、上述の通り、空気が流通させられる。しかしながら、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６には、水などの液体の冷却媒体が、放熱器の接続された循環経路を利用して流通させられてもよい。

また、流体流通ユニット５１７は、上述の通り、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６に空気を流通させる共通のユニットとして外部に設けられている。しかしながら、流体流通ユニット５１７と同様な構成をもつ流体流通ユニットを別個独立して設け、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６を別々に独立して流体を流通させてもよい。

つぎに、図１〜図３を主として参照しながら、本実施の形態における電子部品装着装置の動作について説明する。なお、本実施の形態における電子部品装着装置の動作について説明しながら、本発明の電子部品装着方法の一実施の形態についても説明する。

トレイ移動機構４１３が、多数の電子部品８が接合面を（＋Ｚ）側に向けて載置された部品トレイ４１１を（−Ｘ）側に位置している供給ヘッド４２の下方へ移動させ、供給コレット４２１は電子部品８の接合面を吸引によって吸着する。

そして、供給ヘッド移動機構４３は供給ヘッド４２を反転させながら（＋Ｘ）方向へ移動させ、供給コレット４２１は、部品装着部３１のボンディングツール５と、電子部品８の受渡をするための位置で、対向する。

続いて、押圧ユニット３３はシャフト３５を僅かに下降させ、接合作用部５３が先端部５３１で電子部品８の上面を吸引によって吸着すると、供給コレット４２１は吸引を停止し、接合作用部５３が供給コレット４２１から電子部品８を受け取る。

かくして、接合作用部５３は、電子部品８を保持する（電子部品保持ステップ）。

電子部品８が受け取られると、押圧ユニット３３はシャフト３５を僅かに上昇させ、供給ヘッド４２が元の位置へと退避する。

そして、供給ヘッド４２の退避と並行して、部品装着部３１が撮像部１１の真上へと移動し、撮像部１１は、先端部５３１で保持されている電子部品８を撮像する。

撮像部１１が出力した画像データは制御部１０に送られ、制御部１０は、送られてきた画像データに基づいて部品装着部３１を制御し、電子部品８の姿勢を補正する。

なお、制御部１０が電子部品８の姿勢が吸着エラーなどのために補正不可能な状態であると判断した場合には、電子部品８の装着動作が中止され、部品装着部３１が部品回収機構（図示省略）の上方へ移動し、電子部品８が回収される。

装着部移動機構３２は、部品装着部３１を、基板保持部２に保持される回路基板９における、電子部品８が装着される予定の位置の上方へ、移動させる。

次に、ボンディングツール５が回路基板９に向けて下降し、電子部品８の接合面に形成されたバンプと回路基板９における電極とが接触する。

続いて、押圧ユニット３３は、シャフト３５を下降させる。

かくして、押圧ユニット３３は、電子部品８を押圧する（押圧ステップ）。

そして、超音波振動子５２は超音波振動を発生し（超音波振動発生ステップ）、ヒータ５７は接合作用部５３を加熱し（加熱ステップ）、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６は空気を流通させる（流通ステップ）。

このようにして、電子部品８の接合面に形成されたバンプが回路基板９における電極と電気的に接合され、電子部品８の接合がその装着と同時に行われる。

電子部品８の装着が終了すると、接合作用部５３は電子部品８の吸引を停止し、押圧ユニット３３は接合作用部５３を電子部品８から離れて上昇させる。

続いて、先端部５３１の電子部品８に当接する面の研磨が必要であるか否かが、確認される。

研磨が必要であると判断された場合には、部品装着部３１は研磨部７の上方へ移動し、先端部５３１が研磨部材７１に押圧され、超音波振動子５２により研磨のための振動が付与される。

先端部５３１の研磨が終了した場合、または研磨が不要であると判断された場合には、電子部品８の装着を継続するか否かが確認される。

そして、電子部品８の装着を継続する場合には、部品装着部３１は供給コレット４２１と電子部品８の受渡をするための位置へ再び移動し、回路基板９に電子部品８を装着するための上記の装着動作が繰り返される。

そして、必要な全ての電子部品８が回路基板９に装着されると、装着動作は終了する。

さて、つぎに詳述するように、本実施の形態においては、保持された電子部品８が振動する方向や振幅が本来の設計値から変化してしまったり、振動モードが変化してしまったりする恐れが少ない。

すなわち、第一冷却部５１５および第二冷却部５１６が対称面Ｓ２についてほぼ面対称に設けられているので、ホーン５１の加熱時の膨張による長さや太さの増大の仕方がＸ方向についてほぼ対称的になる。すると、本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置１の動作原理を説明するための説明図（その１）である図１４（Ａ）に示されているように、押圧時においては、ホーン保持ブロック５１２側からの押圧時の荷重ｆ１２がホーン保持ブロック５１１側からの荷重ｆ１１とほぼ等しくなる。そのため、本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置１によって超音波振動が印加された電子部品８の振動軌跡を説明するための説明図（その１）である図１４（Ｂ）に示されているように、電子部品８の振動は、理想的なＸ方向の直線上の往復運動とはならないものの、長軸の方向がＸ方向と一致する、ＸＹ平面内における離心率が１に近い楕円上の運動となる。つまり、電子部品８の振動軌跡が、ヒータ５７による加熱のために大きく変化することはない。

しかしながら、もし仮に第一冷却部５１５のみが設けられているとすると、ホーン５１の加熱時の膨張による長さや太さの増大の仕方がＸ方向について対称的にはならない。すなわち、ヒータ配置部５７０とホーン５１の（＋Ｘ）側の他端との間では、ヒータ配置部５７０とホーン５１の（−Ｘ）側の一端との間よりもホーン５１の加熱時の膨張による長さや太さの増大の仕方が大きくなる。すると、本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置１の動作原理を説明するための説明図（その２）である図１５（Ａ）に示されているように、押圧時においては、ホーン保持ブロック５１２側からの押圧時の荷重ｆ２２が、ホーン５１の太さの増大にともなう反作用のために、ホーン保持ブロック５１１側からの荷重ｆ２１よりも大きくなる。そのため、本発明にかかる実施の形態における電子部品装着装置１によって超音波振動が印加された電子部品８の振動軌跡を説明するための説明図（その２）である図１５（Ｂ）に示されているように、電子部品８の振動は、長軸の方向がもはやＸ方向とは一致しない、ＸＹ平面内における楕円上の運動となってしまう。

なお、電子部品装着装置１は、ヒータ５７による非常に高い加熱の温度を維持するための高精度な温度制御を行うことが求められる、金と金との接合をともなう半導体フリップチップ実装などにおいては、非常に有効である。

また、電子部品装着装置１は、（１）電子部品８が、ホーン５１の長手方向であるＸ方向などについてサイズが大きいチップ、またはＺ方向に薄いチップである、および／または（２）回路基板９が、電気配線がシート状にされているテープ材、または電気配線が樹脂の上にされている機材である、半導体フリップチップ実装などにおいても、有効である。

なぜならば、そのような高度な半導体フリップチップ実装においては、保持された電子部品８が振動する方向や振幅が本来の設計値から変化してしまったり、振動モードが変化してしまったりする恐れを低減する必要性はより高くなるが、本発明の電子部品装着装置１に関しては上述した通りそのような恐れが少ない。したがって、本発明の電子部品装着装置１は、電子部品８が回路基板９に対して傾いてしまい、電子部品８または回路基板９の電極などにおけるダメージまたは接合不良が発生する現象などに対応して、装置の平行調整などを行う必要が、ほとんどない。

このように、対応できる電子部品８のデバイスサイズおよび品種が従来よりも多くなるので、本発明の電子部品装着装置１は様々な分野において有効である。

なお、本発明において、直交、平行などの数学的用語は、厳密に直交、平行な場合以外に、それらの機能を達成する上で支障の無い限りで、ほぼ直交、ほぼ平行などの場合も含む。
もちろん、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

本発明にかかる、ボンディングツール、電子部品装着装置、および電子部品装着方法は、より質の高い超音波接合を行うことができ、半導体フリップチップ実装等として有用である。

８ 電子部品
９ 回路基板
３３ 押圧ユニット
３４ ツール支持部
３５ シャフト
５ ボンディングツール
５１ ホーン
５１１、５１２、５１３、５１４ ホーン保持ブロック
５１１１ ホーン固定ネジ
５１５ 第一冷却部
５１６ 第二冷却部
５２ 超音波振動子
５３ 接合作用部
５３１ 先端部
５４ ホルダ
５４１、５４２ ホルダブロック
５４３、５４４ ホルダブロック通気孔
５５ 熱電対固定プレート
５７ ヒータ
５７０ ヒータ配置部
５７１、５７２ ヒータ保持ブロック
５８ ヒータ固定ネジ
５９ 熱電対
６１、６２、６３ 吸着パッド
６４、６５、６６ チューブ
６００ 吸引路
１０００ ボンディングツール
１１００ 昇降ブロック
１１１０ ブラケット
１２００ ホーン
１３００ 冷却部
１３１０ 吸着パッド
１４００ 超音波振動子
１５００ 接合作用部
１６００ ヒータ
１６１０ ヒータ装着空洞部
１７００ 熱電対
１８１０、１８２０ リード線
１９１０ 電子部品
１９２０ 回路基板

Claims (16)

1. 超音波振動を伝達するホーンと、
   前記ホーンの一端に設けられ、前記超音波振動を発生する超音波振動子と、
   前記ホーンの前記一端と前記ホーンの他端との間に設けられ、ヒータが配置されるヒータ配置部と、
   前記ホーンの前記一端と前記ホーンの前記他端との間に設けられ、電子部品を保持し、前記ヒータによって加熱される接合作用部と、
   前記ヒータ配置部と前記ホーンの前記一端との間に設けられ、流体が流通する第一冷却部と、
   前記ヒータ配置部と前記ホーンの前記他端との間に設けられ、流体が流通する第二冷却部と、
   を備えた、ボンディングツール。
2. 前記ヒータ配置部は、前記超音波振動が伝達される方向と直交する方向に前記ホーンを貫通するヒータ挿入孔である、請求項１記載のボンディングツール。
3. 前記ヒータは、前記ヒータ挿入孔の壁部と所定のクリアランスを隔てて、外部に設けられている押圧ユニットに連結され、前記ホーンの外側に配置されたヒータ保持ブロックに固定される、請求項２記載のボンディングツール。
4. 前記接合作用部が、前記ホーンの下面に設けられ、
   前記ヒータ配置部は、前記接合作用部の直上に設けられる、請求項１記載のボンディングツール。
5. 前記ヒータ配置部と前記第一冷却部との間の距離は、前記ヒータ配置部と前記第二冷却部との間の距離に等しい、請求項１記載のボンディングツール。
6. 前記第一冷却部および前記第二冷却部は、前記超音波振動が伝達される方向と直交する方向に前記ホーンを貫通し、気体が流通する通気孔である、請求項１記載のボンディングツール。
7. 前記通気孔の開口部の形状は、前記超音波振動が伝達される方向を長手方向とする細幅の矩形である、請求項６記載のボンディングツール。
8. 前記ホーンの形状は、角柱であり、
   前記接合作用部は、前記ホーンの下面に設けられ、
   前記ホーンを保持するためのホーン保持ブロックが、前記ホーンの両側面にそれぞれ設けられている、請求項１記載のボンディングツール。
9. 前記ホーン保持ブロックは、前記ホーンの側面に設けられたリブと、前記リブに接合された本体と、を有し、
   前記リブの長手方向は、前記超音波振動が伝達される方向と直交する方向であって、前記ホーンの前記下面と直交する方向である、請求項８記載のボンディングツール。
10. 前記本体は、前記リブに隣接して、前記リブの前記長手方向に形成された溝を有する、請求項９記載のボンディングツール。
11. 前記ホーン保持ブロックは、前記ホーンの前記両側面にそれぞれ二個ずつ設けられており、
    前記第一冷却部は、二個の前記ホーン保持ブロックの内の、前記ホーンの前記一端により近い前記ホーン保持ブロックと、前記ホーンの前記一端と、の間に設けられ、
    前記第二冷却部は、二個の前記ホーン保持ブロックの内の、前記ホーンの前記他端により近い前記ホーン保持ブロックと、前記ホーンの前記他端と、の間に設けられている、請求項８記載のボンディングツール。
12. 前記超音波振動は、二個のノーダルポイントを有し、
    前記第一冷却部は、前記二個のノーダルポイントの内の、前記ホーンの前記一端により近い前記ノーダルポイントと、前記ホーンの前記一端と、の間に設けられ、
    前記第二冷却部は、前記二個のノーダルポイントの内の、前記ホーンの前記他端により近い前記ノーダルポイントと、前記ホーンの前記他端と、の間に設けられている、請求項１記載のボンディングツール。
13. 前記第一冷却部および前記第二冷却部の内の少なくとも一方に前記流体を流通させる流体流通ユニットが、外部に設けられている、請求項１記載のボンディングツール。
14. 前記電子部品を吸引によって保持するための吸引路の吸引口が、前記接合作用部に形成され、
    前記吸引路の排気口が、前記ホーンの上面の、前記ホーンの前記他端よりも前記ホーンの前記一端により近い部分に形成され、
    前記吸引路の形状は、Ｔ字形であり、
    前記吸引路の一部は、前記ホーンの前記一端の、前記超音波振動子が当接する部分から穿掘された穴である、請求項１記載のボンディングツール。
15. 対象物を保持する保持部と、
    電子部品を供給する供給部と、
    前記保持された対象物に、前記供給された電子部品を装着する装着ユニットと、
    を備え、
    前記装着ユニットは、部品装着部を有し、
    前記部品装着部は、押圧ユニットと、請求項１記載のボンディングツールと、を有し、
    前記押圧ユニットは、前記ボンディングツールの前記接合作用部を介し、前記対象物に対して、前記電子部品を押圧する、電子部品装着装置。
16. 請求項１５記載の電子部品装着装置を使用して、前記対象物に対して前記電子部品を装着するための電子部品装着方法であって、
    前記接合作用部を利用して前記電子部品を保持する電子部品保持ステップと、
    前記押圧ユニットを利用して前記対象物に対して前記電子部品を押圧する押圧ステップと、
    前記超音波振動子を利用して前記超音波振動を発生する超音波振動発生ステップと、
    前記ヒータを利用して前記接合作用部を加熱する加熱ステップと、
    前記第一冷却部と第二冷却部とを利用して前記流体を流通させる流体流通ステップと、
    を備えた、電子部品装着方法。