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JP4584031B2 - Joining apparatus and joining method - Google Patents

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JP4584031B2
JP4584031B2 JP2005154213A JP2005154213A JP4584031B2 JP 4584031 B2 JP4584031 B2 JP 4584031B2 JP 2005154213 A JP2005154213 A JP 2005154213A JP 2005154213 A JP2005154213 A JP 2005154213A JP 4584031 B2 JP4584031 B2 JP 4584031B2
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Description

本発明は、対象物同士を接合する接合装置及び接合方法に関する。   The present invention relates to a bonding apparatus and a bonding method for bonding objects together.

従来、対象物同士を接合する装置では様々な接合方法が利用されており、金属部を有する対象物同士を比較的低温にて接合する方法の1つとして、金属部にプラズマを照射し、吸着物質の除去、表面の活性化等の洗浄を施した上で金属部同士を接合する方法が知られている。   Conventionally, various joining methods have been used in apparatuses for joining objects, and as one method for joining objects having metal parts at a relatively low temperature, the metal parts are irradiated with plasma and adsorbed. A method is known in which metal parts are joined to each other after cleaning such as removal of a substance and activation of a surface.

例えば、特許文献1では、プリント基板等の回路基板に電子部品を実装する装置において、回路基板の電極にプラズマを照射して洗浄した上で電子部品の電極と接合する技術が提案されており、特許文献2では、2つのICチップのアルミ電極上に形成された金スタッドバンプにプラズマによる洗浄処理を施し、バンプ表面の汚れを除去した後に互いのバンプ同士を加熱状態にて加圧して接合する技術が開示されている。
特開2001−60602号公報 特開2002−368039号公報
For example, in Patent Document 1, in an apparatus for mounting an electronic component on a circuit board such as a printed circuit board, a technique has been proposed in which the electrode of the circuit board is cleaned by irradiating with plasma and bonded to the electrode of the electronic component. In Patent Document 2, the gold stud bumps formed on the aluminum electrodes of the two IC chips are subjected to a cleaning process using plasma, and after removing the dirt on the bump surface, the bumps are pressed and bonded together in a heated state. Technology is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-60602 JP 2002-368039 A

このような従来におけるプラズマを用いて電子部品と回路基板との接合を行う装置では、減圧状態とされた処理空間において高周波電圧を印加することにより発生させたプラズマを、電子部品または回路基板に照射して電極の洗浄処理が行われる。このため、電極の洗浄処理に係る構成として、プラズマ処理用の処理空間を形成するチャンバやプラズマを発生させる機構等、高価かつ複雑な構成が必須となり、装置の構成を簡素化することが困難となるという問題がある。   In an apparatus for joining an electronic component and a circuit board using such conventional plasma, the electronic component or the circuit board is irradiated with plasma generated by applying a high-frequency voltage in a decompressed processing space. Then, an electrode cleaning process is performed. For this reason, as a configuration related to the electrode cleaning process, an expensive and complicated configuration such as a chamber for forming a processing space for plasma processing or a mechanism for generating plasma is essential, and it is difficult to simplify the configuration of the apparatus. There is a problem of becoming.

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、対象物同士の接合において、当該対象物の洗浄処理を行う構成を簡素化し、金属接合を容易に実現することができる接合装置及び接合方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem, and in the joining of the objects, the structure for performing the cleaning process of the objects can be simplified and the metal joining can be easily realized. And providing a joining method.

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

本発明の第1態様によれば、第1の対象物の第1金属部と第2の対象物の第2金属部とを接合する接合装置において、
上記第1の対象物を保持する第1保持部と、
上記第1の対象物の上記第1金属部に上記第2金属部が対向するように上記第2の対象物を保持する第2保持部と、
上記第1保持部により保持された上記第1の対象物の上記第1金属部と、上記第2保持部により保持された上記第2の対象物の上記第2金属部とに紫外線を照射して、当該第1金属部及び第2金属部のそれぞれの表面より接合阻害物質の除去を行う紫外線照射部と、
上記第1保持部と上記第2保持部とを相対的に近づけて、上記紫外線照射により上記接合阻害物質の除去が行われた上記第1金属部と上記第2金属部とを互いに接触させながら、当該第1金属部又は当該第2金属部に超音波振動又は熱を付与して金属接合を行う金属接合部とを備え
上記紫外線照射部による上記第1金属部及び上記第2金属部に対する紫外線の照射が大気雰囲気中において行われることを特徴とする接合装置を提供する。
According to the first aspect of the present invention, in the joining device for joining the first metal part of the first object and the second metal part of the second object,
A first holding unit for holding the first object;
A second holding part for holding the second object such that the second metal part faces the first metal part of the first object;
The first metal part of the first object held by the first holding part and the second metal part of the second object held by the second holding part are irradiated with ultraviolet rays. An ultraviolet irradiation unit that removes a bonding inhibitor from each surface of the first metal part and the second metal part,
The first holding part and the second holding part are brought closer to each other, and the first metal part and the second metal part from which the bonding inhibitor has been removed by the ultraviolet irradiation part are brought into contact with each other. However, the first metal part or the second metal part is provided with a metal joint part that applies ultrasonic vibration or heat to perform metal joining ,
Providing a welding apparatus irradiating ultraviolet to said first metal part and the second metal part by the ultraviolet irradiation unit is characterized Rukoto carried out in an air atmosphere.

本発明の第2態様によれば、上記紫外線照射部は、紫外線発生源として、160〜180nmの範囲の波長の紫外線を照射するエキシマ紫外線ランプを備える第1態様に記載の接合装置を提供する。   According to the 2nd aspect of this invention, the said ultraviolet irradiation part provides the joining apparatus as described in a 1st aspect provided with the excimer ultraviolet lamp which irradiates the ultraviolet-ray of the wavelength of the range of 160-180 nm as an ultraviolet-ray generation source.

本発明の第3態様によれば、上記紫外線照射部は、上記第1保持部と上記第2保持部との間における紫外線照射位置と、当該第1保持部と当該第2保持部との間より退避された退避位置との間で、上記エキシマ紫外線ランプを移動させるランプ移動装置を備え、
当該ランプ移動装置により上記エキシマ紫外線ランプが上記退避位置に位置された状態にて、上記金属接合部による金属接合が行われる第2態様に記載の接合装置を提供する。
According to the third aspect of the present invention, the ultraviolet irradiation unit includes an ultraviolet irradiation position between the first holding unit and the second holding unit, and between the first holding unit and the second holding unit. A lamp moving device that moves the excimer ultraviolet lamp between the retreated position and the retreated position;
The bonding apparatus according to the second aspect, in which metal bonding by the metal bonding portion is performed in a state where the excimer ultraviolet lamp is positioned at the retracted position by the lamp moving device.

本発明の第態様によれば、上記紫外線照射部は、上記紫外線の照射により、上記第1金属部及び上記第2金属部を加熱する機能を有している第1態様から第態様のいずれか1つに記載の接合装置を提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, the ultraviolet irradiation unit, the irradiation of the ultraviolet from the first embodiment has a function of heating the first metal part and the second metal part of the third aspect The joining apparatus as described in any one is provided.

本発明の第態様によれば、上記第1の対象物及び上記第2の対象物は、上記金属接合によりその内部に電子部品が収容される空間を形成する容器部材である第1態様から第態様のいずれか1つに記載の接合装置を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, from the first aspect, the first object and the second object are container members that form a space in which an electronic component is accommodated by the metal joint. The joining apparatus as described in any one of 4th aspect is provided.

本発明の第態様によれば、上記第1の対象物が、上記第1金属部として電極部を有する電子部品であって、
上記第2の対象物が、上記第2金属部として基板電極を有する回路基板である第1態様から第態様のいずれか1つに記載の接合装置を提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, the first object is an electronic component having an electrode part as the first metal part,
The bonding apparatus according to any one of the first to fifth aspects, in which the second object is a circuit board having a substrate electrode as the second metal part.

本発明の第態様によれば、第1の対象物の第1金属部と第2の対象物の第2金属部とを接合する接合方法において、
上記第1の対象物を保持するとともに、当該第1の対象物の上記第1金属部に上記第2金属部が対向するように上記第2の対象物を保持して、
大気雰囲気中において、上記第1金属部と上記第2金属部とに紫外線を照射して、当該第1金属部及び第2金属部のそれぞれの表面より接合阻害物質の除去を行い、
その後、上記第1の対象物と上記第2の対象物とを近づけて、上記第1金属部と上記第2金属部とを互いに接触させながら、当該第1金属部又は当該第2金属部に超音波振動又は熱を付与して金属接合を行うことを特徴とする接合方法を提供する。
According to the seventh aspect of the present invention, in the joining method of joining the first metal part of the first object and the second metal part of the second object,
While holding the first object, holding the second object so that the second metal part faces the first metal part of the first object,
In the air atmosphere, the first metal part and the second metal part are irradiated with ultraviolet rays to remove the bonding inhibitor from the respective surfaces of the first metal part and the second metal part,
Thereafter, the first object and the second object are brought close to each other and the first metal part and the second metal part are brought into contact with each other while the first metal part and the second metal part are brought into contact with each other. Provided is a joining method characterized by applying ultrasonic vibration or heat to perform metal joining.

本発明によれば、対象物の洗浄処理に係る構成を簡素化し、金属接合を容易に実現することができる。さらに、金属接合を行う前に、上記それぞれの対象物における金属部の表面に対して紫外線を照射し、接合阻害物質の除去を行うことで清浄面を露呈させた状態とさせ、その後両金属部を接触させて金属接合を行っているため、その接合強度を向上させることができる。また、洗浄処理に用いられる紫外線として、160nm〜180nmの範囲の波長の紫外線を用いることにより、上記接合阻害物質の除去を効果的に行うことが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure which concerns on the cleaning process of a target object can be simplified and metal joining can be implement | achieved easily. Furthermore, before performing the metal bonding, the surface of the metal part in each of the above objects is irradiated with ultraviolet rays to remove the bonding inhibitor, and the clean surface is exposed, and then both metal parts are exposed. Since the metal bonding is performed by bringing them into contact with each other, the bonding strength can be improved. Further, by using ultraviolet light having a wavelength in the range of 160 nm to 180 nm as the ultraviolet light used for the cleaning treatment, it is possible to effectively remove the bonding inhibitor.

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
本発明の第1の実施形態にかかる接合装置の一例である接合装置101の模式構成図を図1に示す。接合装置101は、第1の対象物の一例である電子部品1を、第2の対象物一例である回路基板2における所定の位置に接合して、回路基板2への電子部品1の実装を行う装置である。
(First embodiment)
The schematic block diagram of the joining apparatus 101 which is an example of the joining apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention is shown in FIG. The joining apparatus 101 joins the electronic component 1 that is an example of the first object to a predetermined position on the circuit board 2 that is an example of the second object, and mounts the electronic component 1 on the circuit board 2. It is a device to perform.

図1に示すように、接合装置101は、複数の電子部品1が供給可能に配置された部品トレイ3を複数収容する部品マガジン4と、部品マガジン4から選択的に取り出された部品トレイ3を装置架台5上に配置された部品供給ステージ6上に配置させるように搬送するトレイ搬送装置7とが備えられている。また、接合装置101は、それぞれの電子部品1が接合されて実装される回路基板2を複数収容する基板マガジン8と、回路基板2を解除可能に保持する第2保持部の一例である基板ステージ9と、基板マガジン8に収容されている回路基板2を基板ステージ9上に載置可能に搬送する基板搬送装置10とを備えている。   As shown in FIG. 1, the bonding apparatus 101 includes a component magazine 4 that houses a plurality of component trays 3 in which a plurality of electronic components 1 can be supplied, and a component tray 3 that is selectively removed from the component magazine 4. There is provided a tray transfer device 7 that transfers the components so as to be placed on the component supply stage 6 placed on the device stand 5. The bonding apparatus 101 includes a substrate magazine 8 that stores a plurality of circuit boards 2 on which the respective electronic components 1 are bonded and mounted, and a substrate stage that is an example of a second holding unit that releasably holds the circuit boards 2. 9 and a substrate transfer device 10 that transfers the circuit board 2 accommodated in the substrate magazine 8 so as to be placed on the substrate stage 9.

さらに、図1に示すように、接合装置101には、電子部品1を解除可能に吸着保持する第1保持部の一例である吸着ノズル11を備え、回路基板2に対する電子部品1の接合動作を行う接合ヘッド12と、この接合ヘッド12を回路基板2の大略表面沿いの方向である図示Y軸方向に進退移動させるヘッド移動装置13と、上記大略表面沿いの方向であってY軸方向と直交する方向であるX軸方向に基板ステージ9を進退移動させる基板移動装置14とが備えられている。なお、ヘッド移動装置13や基板移動装置14は、ボールネジ軸機構等を用いて構成することができ、例えば、ヘッド移動装置13は、接合ヘッド12に固定された図示しないナット部と螺合され、接合ヘッド12のY軸方向の移動を案内するヘッド移動ガイド13aと、このヘッド移動ガイド13aをその軸心回りに回転駆動させることで上記ナット部の移動を駆動するモータ13bとを備えている。なお、吸着ノズル11は、中心部に真空吸引用の吸引路を有しており、先端に形成された吸引口から吸引を行うことにより、電子部品1の吸着保持を行うことが可能となるとともに、当該吸引を停止することにより吸着保持の解除を行うことが可能となっている。   Furthermore, as shown in FIG. 1, the bonding apparatus 101 includes a suction nozzle 11 that is an example of a first holding unit that holds the electronic component 1 in a releasable manner, and performs a bonding operation of the electronic component 1 to the circuit board 2. A joining head 12 to be performed, a head moving device 13 for moving the joining head 12 forward and backward in the Y-axis direction in the figure, which is a direction along the surface of the circuit board 2, and a direction substantially along the surface and perpendicular to the Y-axis direction. And a substrate moving device 14 that moves the substrate stage 9 forward and backward in the X-axis direction, which is the direction in which the substrate moves. The head moving device 13 and the substrate moving device 14 can be configured by using a ball screw shaft mechanism or the like. For example, the head moving device 13 is screwed with a nut portion (not shown) fixed to the joining head 12, A head movement guide 13a that guides the movement of the joining head 12 in the Y-axis direction and a motor 13b that drives the movement of the nut portion by rotating the head movement guide 13a around its axis. The suction nozzle 11 has a suction path for vacuum suction at the center, and suction and holding of the electronic component 1 can be performed by performing suction from a suction port formed at the tip. It is possible to release the suction hold by stopping the suction.

また、接合ヘッド12は、図示Z軸方向に沿って吸着ノズル11を昇降させる昇降装置15と、ホーン16を介して吸着ノズル11に超音波振動を付与する発振部である超音波振動子17を備えている。   The joining head 12 includes an elevating device 15 that raises and lowers the suction nozzle 11 along the Z-axis direction in the figure, and an ultrasonic transducer 17 that is an oscillation unit that applies ultrasonic vibration to the suction nozzle 11 via a horn 16. I have.

さらに、図1に示すように、接合装置101には、基板ステージ9により保持された回路基板2における電子部品1が接合される位置(接合位置)を認識する認識カメラ18が備えられている。この認識カメラ18は、図示しない移動装置により回路基板2の上方へ移動され、上記接合位置の画像を撮像することにより当該接合位置を認識することが可能となっている。また、上記画像の撮像を行わない場合には、上記移動装置により回路基板2の上方から退避された位置に移動される。   Further, as shown in FIG. 1, the bonding apparatus 101 includes a recognition camera 18 that recognizes a position (bonding position) where the electronic component 1 is bonded on the circuit board 2 held by the substrate stage 9. The recognition camera 18 is moved above the circuit board 2 by a moving device (not shown), and can recognize the bonding position by taking an image of the bonding position. When the image is not picked up, the moving device moves to a position retracted from above the circuit board 2.

ここで、接合装置101において取り扱われる電子部品1及び回路基板2の構成について図2及び図3の模式断面図を用いて説明する。図2に示すように、電子部品1の図示下面には、複数の電極パターン1aが形成されており、それぞれの電極パターン1aには金属部の一例である電極部として金(Au)バンプ1bが形成されている。なお、この金バンプ1bは、ボールバンプやメッキバンプとして形成することができる。また、本第1実施形態においては、金バンプ1bが形成されているような場合について説明するが、その形成材料は金のみに限定されるものではなく、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、スズ(Sn)等の金属が用いられるような場合であってもよい。また、図3に示すように、回路基板2におけるそれぞれの電子部品1が接合される側の表面には、それぞれの電子部品1の電極パターン1aの配置と合致するように、金属部の一例である複数の基板電極2aが、例えば金(Au)により形成されている。なお、回路基板2の基板電極2aの形成材料は、金により形成される場合のみならず、電子部品1と同様に様々な金属材料により形成することができる。また、このような電子部品1としては、比較的熱に弱いという特性を有する電子部品、例えば、LEDチップ、半導体ベアチップ部品、SAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)フィルタ等の電子部品が用いられ、例えば、長さ2mm×幅2mm程度の大きさを有する比較的小型の電子部品が用いられる。   Here, the configuration of the electronic component 1 and the circuit board 2 handled in the bonding apparatus 101 will be described with reference to the schematic cross-sectional views of FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 2, a plurality of electrode patterns 1 a are formed on the lower surface of the electronic component 1, and each electrode pattern 1 a has gold (Au) bumps 1 b as electrode parts which are examples of metal parts. Is formed. The gold bump 1b can be formed as a ball bump or a plated bump. In the first embodiment, the case where the gold bump 1b is formed will be described. However, the material for forming the bump is not limited to gold. For example, copper (Cu), aluminum (Al ) Or a metal such as tin (Sn) may be used. In addition, as shown in FIG. 3, the surface of the circuit board 2 on the side where each electronic component 1 is bonded is an example of a metal portion so as to match the arrangement of the electrode patterns 1 a of each electronic component 1. A plurality of substrate electrodes 2a are formed of, for example, gold (Au). In addition, the formation material of the board | substrate electrode 2a of the circuit board 2 can be formed not only when forming with gold | metal | money but with various metal materials similarly to the electronic component 1. FIG. In addition, as such an electronic component 1, an electronic component having a characteristic of being relatively weak against heat, for example, an electronic component such as an LED chip, a semiconductor bare chip component, or a SAW (Surface Acoustic Wave) filter is used. For example, a relatively small electronic component having a size of about 2 mm in length × 2 mm in width is used.

また、図1に示すように、接合装置101には、電子部品1の金バンプ1bと、回路基板2の基板電極2aに対して、紫外線を照射することで、それぞれの金バンプ1bと基板電極2aの表面に形成されている接合阻害物質の除去を行う紫外線照射装置20が備えられている。紫外線照射装置20は、上記紫外線として、160〜180nmの範囲の波長を有する紫外線、例えば172nmの波長を有する紫外線を照射する紫外線発生源としてエキシマ紫外線ランプ21と、回路基板2の上方に位置であって、回路基板2の上記接合位置と当該接合位置との位置合わせが行われた吸着ノズル11により保持された電子部品1との間の位置であり、かつ、回路基板2及び電子部品1に対する紫外線の照射位置P1と、回路基板2の上方より退避された位置である退避位置P2との間で、このエキシマ紫外線ランプ21を図示Y軸方向に沿って進退移動させるランプ移動装置22とを備えている。なお、このランプ移動装置22は、例えば、ボールネジ軸部22a、ナット部22b、及びモータ22cにより構成されるボールネジ軸機構を用いて構成することができる。   Further, as shown in FIG. 1, the bonding apparatus 101 irradiates the gold bump 1b of the electronic component 1 and the substrate electrode 2a of the circuit board 2 with ultraviolet rays, so that each gold bump 1b and the substrate electrode are irradiated. An ultraviolet irradiation device 20 is provided for removing the bonding inhibitor formed on the surface of 2a. The ultraviolet irradiation device 20 is positioned above the circuit board 2 and the excimer ultraviolet lamp 21 as an ultraviolet ray generation source that emits ultraviolet rays having a wavelength in the range of 160 to 180 nm, for example, ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm. The position between the bonding position of the circuit board 2 and the electronic component 1 held by the suction nozzle 11 where the bonding position is aligned, and the ultraviolet rays for the circuit board 2 and the electronic component 1 And a lamp moving device 22 for moving the excimer ultraviolet lamp 21 forward and backward along the Y-axis direction in the drawing between the irradiation position P1 and the retracted position P2, which is a position retracted from above the circuit board 2. Yes. The ramp moving device 22 can be configured using, for example, a ball screw shaft mechanism including a ball screw shaft portion 22a, a nut portion 22b, and a motor 22c.

また、エキシマ紫外線ランプ21は、例えば、X軸方向に延在するように配置された直径約20mmの円柱形状を有しており、その円柱状の周面全体より放射状に上記波長を有する紫外線を出射する機能を有している。   In addition, the excimer ultraviolet lamp 21 has, for example, a columnar shape with a diameter of about 20 mm arranged so as to extend in the X-axis direction, and ultraviolet rays having the above-mentioned wavelength are radially emitted from the entire circumferential surface of the columnar shape. It has a function to emit light.

また、図1に示すように、接合装置101には、それぞれの構成部の動作制御を、互いの動作を関連付けながら統括的に行う制御装置19が備えられている。制御装置19は、例えば、吸着ノズル11により吸着保持される電子部品1のデータや、回路基板2におけるそれぞれの接合位置のデータ、さらに、電子部品1や回路基板2に対する紫外線の照射時間やその後の接合処理の時間などのデータが予め入力されており、これらのデータに基づいて、接合処理に対する統括的な制御を行うことが可能となっている。   As shown in FIG. 1, the joining apparatus 101 is provided with a control device 19 that performs overall operation control of each component while associating the operations with each other. For example, the control device 19 may include data on the electronic component 1 sucked and held by the suction nozzle 11, data on the respective bonding positions on the circuit board 2, the irradiation time of ultraviolet rays on the electronic component 1 and the circuit board 2, and the subsequent time. Data such as the time of the joining process is input in advance, and based on these data, it is possible to perform comprehensive control over the joining process.

次に、このような構成を有する接合装置101を用いて、回路基板2における所定の接合位置に電子部品1の接合を行う接合処理の具体的な手順について、図4に示すフローチャート及び図5〜図9に示す接合装置101の模式説明図を用いて以下に説明する。なお、以下に説明するそれぞれの動作は、接合装置101が備える制御装置19により互いの動作が関連付けられながら統括的に制御されて行われる。   Next, a specific procedure of a joining process for joining the electronic component 1 to a predetermined joining position on the circuit board 2 using the joining apparatus 101 having such a configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This will be described below with reference to a schematic explanatory view of the bonding apparatus 101 shown in FIG. In addition, each operation | movement demonstrated below is controlled by the control apparatus 19 with which the joining apparatus 101 is provided, and is controlled by performing comprehensive control.

まず、図4のフローチャートのステップS1において、接合装置101にて、部品マガジン4から所定の部品トレイ3が取り出され、トレイ搬送装置7により搬送されて部品供給ステージ6の上方に配置される。それとともに、基板マガジン8から回路基板2が取り出され、基板搬送装置10により搬送されて基板ステージ9の上方に配置され、基板ステージ9により回路基板2の保持が行われる。その後、ヘッド移動装置13により接合ヘッド12がY軸方向沿いに移動されて、部品供給ステージ6上に配置された部品トレイ3における1つの電子部品1と吸着ノズル11との位置合わせが行われる。当該位置合わせの後、昇降装置15により吸着ノズル11が下降されて当該1つの電子部品1の吸着保持が行われ、その後、上昇されることで、部品トレイ3より電子部品1が取り出される。この状態が図1に示す状態である。なお、部品トレイ3においては、それぞれの電子部品1は金バンプ1bが形成されている側の表面を図示下向きとして収容配置されており(すなわち、フェースダウンセットされている)、金バンプ1bが形成されていない側の表面(図示上面)を吸着ノズル11により吸着保持されることとなる。   First, in step S <b> 1 of the flowchart of FIG. 4, a predetermined component tray 3 is taken out from the component magazine 4 by the joining device 101, transported by the tray transport device 7, and placed above the component supply stage 6. At the same time, the circuit board 2 is taken out from the substrate magazine 8, transported by the substrate transport device 10, placed above the substrate stage 9, and the circuit board 2 is held by the substrate stage 9. Thereafter, the joining head 12 is moved along the Y-axis direction by the head moving device 13, and alignment of one electronic component 1 and the suction nozzle 11 in the component tray 3 arranged on the component supply stage 6 is performed. After the alignment, the suction nozzle 11 is lowered by the lifting device 15 to suck and hold the one electronic component 1, and then lifted to take out the electronic component 1 from the component tray 3. This state is the state shown in FIG. In the component tray 3, each electronic component 1 is accommodated and disposed with the surface on which the gold bump 1 b is formed facing downward in the figure (that is, face-down set), and the gold bump 1 b is formed. The surface (the upper surface in the figure) on the side that is not formed is sucked and held by the suction nozzle 11.

次に、ステップS2において、吸着ノズル11により吸着保持された状態の電子部品1と、基板ステージ9に保持された状態の回路基板2における接合位置との位置合わせが行われる。具体的には、図5に示すように、図示しない移動装置により認識カメラ18を回路基板2の接合位置の上方に移動させ、当該接合位置の画像を撮像取得する。その後、当該画像の認識処理を行い、回路基板2における上記接合位置の位置認識を行う。さらにその後、当該認識結果に基づいて、ヘッド移動装置13により接合ヘッド12を図示Y軸方向に移動させるとともに、基板移動装置14により基板ステージ9を図示X軸方向に移動させて、吸着ノズル11により吸着保持された状態の電子部品1と回路基板2の接合位置との位置合わせを行う。   Next, in step S <b> 2, alignment is performed between the electronic component 1 that is sucked and held by the suction nozzle 11 and the bonding position on the circuit board 2 that is held by the substrate stage 9. Specifically, as shown in FIG. 5, the recognition camera 18 is moved above the bonding position of the circuit board 2 by a moving device (not shown), and an image of the bonding position is captured and acquired. Thereafter, recognition processing of the image is performed, and position recognition of the joint position on the circuit board 2 is performed. Further, based on the recognition result, the bonding head 12 is moved in the Y-axis direction by the head moving device 13 and the substrate stage 9 is moved in the X-axis direction by the substrate moving device 14. The electronic component 1 held by suction and the circuit board 2 are aligned with the bonding position.

当該位置合わせの完了後、認識カメラ18を図示しない移動装置により回路基板2の上方より退避させるとともに、紫外線照射装置20において、ランプ移動装置22によりエキシマ紫外線ランプ21を退避位置P2から紫外線の照射位置P1へと移動させる。当該移動により図6に示すように、エキシマ紫外線ランプ21が、上記位置合わせが行われた状態の電子部品1と回路基板2の接合位置との間に位置されることとなる。その後、ステップS3において、エキシマ紫外線ランプ21より上記所定の波長の紫外線が出射され、電子部品1のそれぞれの金バンプ1bの表面及び回路基板2における上記接合位置のそれぞれの基板電極2bの表面に対する当該紫外線の照射が大気雰囲気中において同時的に行われる。   After completion of the alignment, the recognition camera 18 is retracted from above the circuit board 2 by a moving device (not shown), and in the ultraviolet irradiation device 20, the excimer ultraviolet lamp 21 is moved from the retracted position P2 to the ultraviolet irradiation position by the lamp moving device 22. Move to P1. As shown in FIG. 6, the excimer ultraviolet lamp 21 is positioned between the electronic component 1 and the circuit board 2 in the aligned state. Thereafter, in step S3, the ultraviolet light having the predetermined wavelength is emitted from the excimer ultraviolet lamp 21, and the surface of the gold bump 1b of the electronic component 1 and the surface of the substrate electrode 2b at the bonding position on the circuit board 2 are applied. Ultraviolet irradiation is performed simultaneously in the air atmosphere.

このような紫外線の照射が行われると、紫外線のエネルギにより、電子部品1のそれぞれの金バンプ1bの表面及び回路基板2のそれぞれの基板電極2aの表面(以下金属部表面と総称する場合もある)に付着している有機物等の不要物質が除去され、さらに、両金属部表面の励起や表面極近傍における吸着物質の除去、すなわち接合阻害物質の除去等の改質が行われ、両金属部にいわゆる紫外線洗浄処理が行われる。両金属部表面の吸着物質は、例えば、表面から7〜10nm程度の厚さで吸着している炭素(C)等の接合阻害物質(金属接合を阻害する物質である)であり、紫外線のエネルギにより原子同士の結合が切断され、あるいは、紫外線のエネルギにより生成された酸素ラジカルにより一酸化炭素や二酸化炭素等に酸化されてガス化されることにより除去される。   When such ultraviolet irradiation is performed, the surface of each gold bump 1b of the electronic component 1 and the surface of each substrate electrode 2a of the circuit board 2 (hereinafter may be collectively referred to as a metal part surface) due to the energy of the ultraviolet rays. ) And other unnecessary substances such as organic substances adhering to the surface are removed, and further improvements such as excitation of the surfaces of both metal parts and removal of adsorbed substances in the vicinity of the surface poles, that is, removal of bonding inhibitory substances, are performed. In addition, a so-called ultraviolet cleaning process is performed. The adsorbing substance on the surfaces of both metal parts is, for example, a bonding inhibiting substance such as carbon (C) adsorbed at a thickness of about 7 to 10 nm from the surface (which is a substance that inhibits metal bonding), and the energy of ultraviolet rays. The bonds between atoms are broken, or they are removed by being oxidized and gasified by carbon radicals or carbon dioxide by oxygen radicals generated by the energy of ultraviolet rays.

また、電子部品1の金バンプ1b及び回路基板2の基板電極2aは、エキシマ紫外線ランプ21から放出される熱線の照射により加熱される。これにより、専用のヒータを設けることなく金バンプ1b及び基板電極2aをある程度加熱することができ、後述する両者の接合をより好適に行うことができる。なお、紫外線洗浄処理時におけるエキシマ紫外線ランプ21と両金属部表面との間の距離は、紫外線の減衰を抑制して洗浄処理の質を向上させるという観点からは、1mm以下とすることが好ましい。例えば、当該距離が50mm程度であるような場合にあっては、金属部表面に照射される紫外線エネルギは略完全に減衰されることになってしまう。   Further, the gold bump 1 b of the electronic component 1 and the substrate electrode 2 a of the circuit board 2 are heated by irradiation of heat rays emitted from the excimer ultraviolet lamp 21. Thereby, it is possible to heat the gold bump 1b and the substrate electrode 2a to some extent without providing a dedicated heater, and it is possible to more suitably perform the joining of both described later. The distance between the excimer ultraviolet lamp 21 and the surfaces of both metal parts during the ultraviolet cleaning process is preferably set to 1 mm or less from the viewpoint of suppressing the attenuation of ultraviolet rays and improving the quality of the cleaning process. For example, in the case where the distance is about 50 mm, the ultraviolet energy irradiated on the surface of the metal part is almost completely attenuated.

その後、エキシマ紫外線ランプ21より電子部品1の金バンプ1b及び回路基板2の基板電極2aに対して所定の時間だけ紫外線の照射が行われると、この紫外線洗浄処理が完了する。具体的には、図7に示すように、紫外線照射位置P1に位置されていた状態のエキシマ紫外線ランプ21が、ランプ移動装置22により図示Y軸方向に移動されて、退避位置P2へと移動される(ステップS4)。これにより、エキシマ紫外線ランプ21が、回路基板2の上方より退避されたこととなる。   Thereafter, when the excimer ultraviolet lamp 21 irradiates the gold bump 1b of the electronic component 1 and the substrate electrode 2a of the circuit board 2 for a predetermined time, the ultraviolet cleaning process is completed. Specifically, as shown in FIG. 7, the excimer ultraviolet lamp 21 that has been positioned at the ultraviolet irradiation position P1 is moved in the Y axis direction by the lamp moving device 22 and moved to the retracted position P2. (Step S4). As a result, the excimer ultraviolet lamp 21 is retracted from above the circuit board 2.

続いて、図8に示すように、接合ヘッド12において、昇降装置15により吸着ノズル11が下降され、吸着ノズル11に保持された電子部品1のそれぞれの金バンプ1bと、回路基板2の上記接合位置におけるそれぞれの基板電極2aとが互いに接触され、さらに金バンプ1bが基板電極2aに対して押圧される。次に、超音波振動子17によりホーン16及び吸着ノズル11を介して、吸着ノズル11により吸着保持された状態の電子部品1に対して超音波振動が付与される。これにより、それぞれの金バンプ1bと基板電極2aとが、大気雰囲気中にて金属接合される(ステップS5)。   Subsequently, as shown in FIG. 8, in the bonding head 12, the suction nozzle 11 is lowered by the lifting device 15, and the gold bump 1 b of the electronic component 1 held by the suction nozzle 11 and the above-described bonding of the circuit board 2. The respective substrate electrodes 2a at the positions are brought into contact with each other, and the gold bump 1b is pressed against the substrate electrode 2a. Next, ultrasonic vibration is applied to the electronic component 1 held by the suction nozzle 11 via the horn 16 and the suction nozzle 11 by the ultrasonic vibrator 17. Thereby, each gold bump 1b and the board | substrate electrode 2a are metal-bonded in air | atmosphere atmosphere (step S5).

この接合装置101では、それぞれの金バンプ1b及び基板電極2aの表面に対して、上記金属接合が行われる直前に紫外線洗浄処理が施されていることから、両金属部表面において接合阻害物質が除去されて露呈された清浄面同士が接合されることとなる。従って、当該両金属部間において、金属原子同士の原子間力による強い結合が生じ、電子部品1が回路基板2に強固に接合されることとなる。   In this bonding apparatus 101, since the surface of each gold bump 1b and substrate electrode 2a is subjected to the ultraviolet cleaning process immediately before the metal bonding is performed, the bonding inhibitor is removed on both metal surface surfaces. Then, the exposed clean surfaces are joined together. Therefore, strong coupling due to atomic force between metal atoms occurs between the two metal parts, and the electronic component 1 is firmly bonded to the circuit board 2.

電子部品1の回路基板2への接合が完了すると、図9に示すように、吸着ノズル11による電子部品1の吸着保持が解除され、昇降装置15により吸着ノズル11が上昇されて、回路基板2に接合された電子部品1より吸着ノズル11が離間される。なお、回路基板2において、さらに別の電子部品1が接合されるような場合にあっては、上述のステップS1からS5までのそれぞれの動作が順次行われることにより、当該電子部品1が回路基板2における別の接合位置に接合されることとなる。その後、回路基板2への電子部品1の接合が完了すると、基板ステージ9による回路基板2の保持が解除されて、図示しない搬送装置等により電子部品1が接合された状態の回路基板2が、基板ステージ9上より搬出される。なお、本第1実施形態においては、超音波振動子17、ホーン16、及び昇降装置15により、上記両金属部の金属接合を行う金属接合部が構成されている。   When the joining of the electronic component 1 to the circuit board 2 is completed, as shown in FIG. 9, the suction holding of the electronic component 1 by the suction nozzle 11 is released, and the suction nozzle 11 is raised by the lifting device 15, so that the circuit board 2 The suction nozzle 11 is separated from the electronic component 1 bonded to the surface. In addition, in the case where another electronic component 1 is bonded to the circuit board 2, the respective operations from the above-described steps S <b> 1 to S <b> 5 are sequentially performed, so that the electronic component 1 is connected to the circuit board. 2 will be joined to another joining position. Thereafter, when the joining of the electronic component 1 to the circuit board 2 is completed, the holding of the circuit board 2 by the substrate stage 9 is released, and the circuit board 2 in a state where the electronic component 1 is joined by a transport device (not shown), It is unloaded from the substrate stage 9. In the first embodiment, the ultrasonic transducer 17, the horn 16, and the lifting device 15 constitute a metal joint that performs metal joining of the two metal parts.

ここで、エキシマ紫外線ランプ21よりの紫外線の照射による紫外線洗浄処理について、さらに詳細に説明する。当該説明にあたって、金バンプ1bや基板電極2a等の金属部表面(Au表面)の状態の原子レベルでの拡大模式図として、紫外線洗浄処理前の状態を図10に示し、当該紫外線洗浄処理後の状態を図11に示す。なお、図10及び図11においては、Au原子(原子半径=0.144nm)をAuと示し、水素原子(原子半径=0.037nm)をHと示し、炭素原子(原子半径=0.077nm)をCと示し、酸素原子(原子半径=0.061nm)をOと示している。   Here, the ultraviolet cleaning process by the irradiation of ultraviolet rays from the excimer ultraviolet lamp 21 will be described in more detail. In the description, as an enlarged schematic diagram at the atomic level of the metal part surface (Au surface) such as the gold bump 1b and the substrate electrode 2a, the state before the ultraviolet cleaning process is shown in FIG. The state is shown in FIG. 10 and 11, Au atoms (atomic radius = 0.144 nm) are shown as Au, hydrogen atoms (atomic radius = 0.037 nm) are shown as H, and carbon atoms (atomic radius = 0.077 nm) are shown. Is represented as C, and an oxygen atom (atomic radius = 0.061 nm) is represented as O.

図10に示すように、Au表面には原子間力により、自然な状態にて接合阻害物質のコンタミネーションが存在している。具体的には、Au表面近傍においては、水素原子、炭素原子、及び酸素原子等の様々な原子が接合阻害物質として吸着されたり剥離されたりしており、原子間力(分子間力)が及ぶ範囲であるAu表面より7〜10nmの範囲においては、吸着及び剥離が平衡状態となることにより、上記それぞれの原子(あるいは分子)が結合されて接合阻害物質として吸着された状態となっている。このような状態にAu表面に対して、紫外線洗浄処理として紫外線を照射、例えば、波長172nm、エネルギ721kJ/molの紫外線を照射することにより、原子間の結合を分解させて、Au表面より除去することができる。このように接合阻害物質が除去された状態が図11に示す状態である。図11に示すように、紫外線洗浄処理が行われることにより、Au表面においては、7〜10nmの範囲において存在していたほとんどの水素原子、炭素原子、及び酸素原子が除去されており、当該Au表面より部分的にAu原子が露呈、あるいはより露呈に近い状態とされ、清浄面が露呈された状態となっている。このようにAu表面より接合阻害物質が除去されて清浄面が露呈された状態においては、よりAu原子同士の金属接合を強固に行い易い状態となっている。従って、当該清浄面同士を接触させることにより、より強固な金属接合を実現することが可能となる。   As shown in FIG. 10, contamination of the bonding inhibitor exists in the natural state on the Au surface due to atomic force. Specifically, in the vicinity of the Au surface, various atoms such as hydrogen atoms, carbon atoms, and oxygen atoms are adsorbed or separated as bonding inhibitors, and an atomic force (intermolecular force) is exerted. In the range of 7 to 10 nm from the Au surface which is the range, the adsorption and delamination are in an equilibrium state, so that the respective atoms (or molecules) are bonded and adsorbed as a bonding inhibitor. In this state, the Au surface is irradiated with ultraviolet rays as an ultraviolet cleaning treatment, for example, by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm and energy of 721 kJ / mol, so that the bonds between atoms are decomposed and removed from the Au surface. be able to. Thus, the state from which the joining inhibitor was removed is a state shown in FIG. As shown in FIG. 11, most of the hydrogen atoms, carbon atoms, and oxygen atoms existing in the range of 7 to 10 nm are removed on the Au surface by performing the ultraviolet cleaning process. Au atoms are partially exposed or closer to the surface than the surface, and the clean surface is exposed. Thus, in the state where the bonding inhibitor is removed from the Au surface and the clean surface is exposed, the metal bonding between the Au atoms is more easily performed. Therefore, it is possible to realize stronger metal bonding by bringing the clean surfaces into contact with each other.

また、ここで紫外線洗浄処理の効果を示すデータとして、紫外線洗浄処理時間(紫外線照射時間、横軸)と、金属接合における接合強度(縦左軸)と、金属部表面に付着している炭素(C)量(縦右軸)との関係を示すグラフを図12に示す。図12に示すように、10秒程度の紫外線洗浄処理によって、金属接合における接合強度が大幅に向上するとともに、金属部表面に付着している炭素濃度を大幅に低減させることができることが判る。   In addition, as data showing the effect of the ultraviolet cleaning process, the ultraviolet cleaning process time (ultraviolet irradiation time, horizontal axis), the bonding strength in metal bonding (vertical left axis), and the carbon ( C) A graph showing the relationship with the amount (vertical right axis) is shown in FIG. As shown in FIG. 12, it can be seen that the UV cleaning treatment for about 10 seconds can significantly improve the bonding strength in the metal bonding and can significantly reduce the carbon concentration attached to the surface of the metal part.

また、このような紫外線洗浄処理を実施後、そのまま洗浄された金属部表面を放置しておくと、時間の経過とともに接合阻害物質の再吸着が進行し、例えば、5〜10分程度経過すれば、金属部表面の状態は洗浄前の状態へと戻ってしまうこととなる。従って、紫外線洗浄処理の実施後、3分程度以内に金属接合を実施することが好ましく、2分以内に実施することがより好ましい。このような観点より、本第1実施形態の接合装置101においては、吸着ノズル11に吸着保持された電子部品1と回路基板2における接合位置との位置合わせの実施後、当該位置合わせが行われた状態においてエキシマ紫外線ランプ21による紫外線洗浄処理を行い、当該処理の実施後直ぐに金属接合を実施できるような工程を採用している。   Further, if the cleaned metal part surface is left as it is after such an ultraviolet cleaning process, the re-adsorption of the bonding inhibitor progresses over time. For example, if about 5 to 10 minutes elapses. The state of the metal part surface will return to the state before cleaning. Therefore, it is preferable to perform metal bonding within about 3 minutes, and more preferably within 2 minutes after the ultraviolet cleaning process. From such a viewpoint, in the bonding apparatus 101 of the first embodiment, the alignment is performed after the alignment between the electronic component 1 sucked and held by the suction nozzle 11 and the bonding position on the circuit board 2 is performed. In this state, an ultraviolet cleaning process using the excimer ultraviolet lamp 21 is performed, and a process is adopted in which metal bonding can be performed immediately after the execution of the process.

なお、上述の本第1実施形態の接合装置101における接合方法の説明においては、接合ヘッド12に昇降装置15が備えられ、昇降装置15により吸着ノズル11が上昇又は下降されることにより、基板ステージ9に対して吸着ノズル11が相対的に近接又は離間されるような構成について説明したが、本第1実施形態はこのような構成についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、基板ステージ9を上昇又は下降させるような構成が採用されるような場合であってもよい。   In the description of the bonding method in the bonding apparatus 101 of the first embodiment described above, the lifting / lowering device 15 is provided in the bonding head 12, and the suction nozzle 11 is raised or lowered by the lifting / lowering device 15. Although the configuration in which the suction nozzle 11 is relatively close to or separated from 9 has been described, the first embodiment is not limited only to such a configuration. Instead of such a case, for example, a configuration in which the substrate stage 9 is raised or lowered may be adopted.

また、接合ヘッド12において超音波振動子17が備えられるような構成について説明したが、このような構成についてのみ限定されるものではなく、例えば、基板ステージ9に超音波振動子が備えられ、基板ステージ9を介して超音波振動が回路基板2の基板電極2aに付与されるような構成を採用することもできる。   Further, the configuration in which the ultrasonic transducer 17 is provided in the bonding head 12 has been described. However, the configuration is not limited only to such a configuration. For example, the substrate stage 9 includes an ultrasonic transducer, and the substrate A configuration in which ultrasonic vibration is applied to the substrate electrode 2 a of the circuit board 2 through the stage 9 can also be adopted.

また、紫外線照射装置20において、エキシマ紫外線ランプ21を照射位置P1と退避位置P2との間で進退移動させるランプ移動装置22が備えられているような構成について説明したが、このような構成に代えて、接合ヘッド12及び基板ステージ9が図示Y軸方向に一体的に移動することで、エキシマ紫外線ランプ21を基板ステージ9の上方より退避させるような構成を採用することもできる。   Moreover, although the ultraviolet irradiation apparatus 20 has been described with respect to the configuration in which the excimer ultraviolet lamp 21 is provided with the lamp moving device 22 for moving the excimer ultraviolet lamp 21 back and forth between the irradiation position P1 and the retracted position P2, the configuration is replaced with such a configuration. Thus, the excimer ultraviolet lamp 21 may be retracted from above the substrate stage 9 by integrally moving the bonding head 12 and the substrate stage 9 in the Y-axis direction in the figure.

以上に説明したように、接合装置101では、エキシマ紫外線ランプ21により、電子部品1の金バンプ1bと回路基板2の基板電極2aとに対して同時に紫外線を照射して洗浄処理を行うことにより、電子部品1と回路基板2の洗浄処理を行う構成を簡素化し、両金属部の金属接合を容易かつ高い接合強度でもって行うことができる。また、両金属部に対する紫外線洗浄処理が大気雰囲気中にて行われるため、従来の洗浄処理を行う構成と比して洗浄処理を行うためのチャンバ等の構成を省略して、接合装置101の構造をより簡素化することができる。   As described above, in the bonding apparatus 101, the excimer ultraviolet lamp 21 irradiates the gold bumps 1b of the electronic component 1 and the substrate electrode 2a of the circuit board 2 with ultraviolet rays at the same time, thereby performing a cleaning process. The configuration for cleaning the electronic component 1 and the circuit board 2 can be simplified, and metal bonding of both metal parts can be performed easily and with high bonding strength. Further, since the ultraviolet cleaning process for both metal parts is performed in the air atmosphere, the configuration of the bonding apparatus 101 is omitted by omitting the configuration of the chamber for performing the cleaning process compared to the configuration of performing the conventional cleaning process. Can be further simplified.

また、接合装置101では、紫外線発生源としてエキシマ紫外線ランプ21が用いられていることにより、当該ランプ21より非常に短い波長の紫外線(すなわち、エネルギが高い紫外線)を照射することができ、吸着物(接合阻害物質)の除去効率を低下させるオゾン(O)の発生を抑制することができるとともに、酸素ラジカルを効率的に生成することができるため、両金属部表面に対する紫外線洗浄処理を効率的に行うことができる。さらに、このエキシマ紫外線ランプ21により両金属部を加熱することができるため、当該加熱により金属接合を促進するという効果を得ることができる。 In addition, since the excimer ultraviolet lamp 21 is used as the ultraviolet ray generation source in the bonding apparatus 101, ultraviolet rays having a wavelength much shorter than that of the lamp 21 (that is, ultraviolet rays having high energy) can be irradiated. It is possible to suppress the generation of ozone (O 3 ), which lowers the removal efficiency of (bonding inhibitor), and to efficiently generate oxygen radicals, so that the ultraviolet cleaning process for both metal surface surfaces is efficient. Can be done. Furthermore, since both the metal parts can be heated by the excimer ultraviolet lamp 21, it is possible to obtain an effect of promoting metal bonding by the heating.

さらに、接合装置101においては、電子部品1がプラズマ洗浄処理等の高エネルギの照射に不向きな種類(すなわち、紫外線洗浄処理に比べて強いエネルギの照射により損傷する恐れがある種類)であっても、電子部品1を損傷させることなく洗浄処理を行うことができる。   Further, in the bonding apparatus 101, even if the electronic component 1 is of a type unsuitable for high energy irradiation such as plasma cleaning processing (that is, a type that may be damaged by irradiation of strong energy compared to the ultraviolet cleaning processing). The cleaning process can be performed without damaging the electronic component 1.

(変形例)
なお、本第1実施形態の接合装置101においては、紫外線洗浄処理を施した後、回路基板2における接合位置に電子部品1が金属接合により接合されるような場合について説明したが、このような接合の対象物は、電子部品1や回路基板2に限定されるものではない。このような場合に代えて、第1の対象物の一例として第1容器部材、第2の対象物として第2容器部材が用いられるような場合を、本第1実施形態の変形例として以下に説明する。なお、本変形例にかかる接合方法は、上述した接合装置101において行うことができるため、接合装置の構成の説明については省略するものとする。
(Modification)
In the bonding apparatus 101 according to the first embodiment, the case where the electronic component 1 is bonded by metal bonding to the bonding position on the circuit board 2 after performing the ultraviolet cleaning process has been described. The object to be joined is not limited to the electronic component 1 or the circuit board 2. Instead of such a case, a case where the first container member is used as an example of the first object and the second container member is used as the second object is described below as a modification of the first embodiment. explain. In addition, since the joining method concerning this modification can be performed in the joining apparatus 101 mentioned above, it shall abbreviate | omit about description of the structure of a joining apparatus.

まず、接合装置101において、第1容器部材31と第2容器部材32に対して、エキシマ紫外線ランプ21より出射された紫外線が照射されている状態を示す模式説明図を図13に示す。なお、図13では図示の都合上、接合ヘッド12及び基板移動装置14を他の構造と比べて大幅に縮小して示している。また、第1容器部材31及び第2容器部材32(以下、「両容器部材」と総称する場合もある。)、並びに、両容器部材とエキシマ紫外線ランプ21との間隔を、エキシマ紫外線ランプ21に比べて大きく描いている。   First, in the joining apparatus 101, a schematic explanatory view showing a state in which ultraviolet rays emitted from the excimer ultraviolet lamp 21 are irradiated to the first container member 31 and the second container member 32 is shown in FIG. In FIG. 13, for convenience of illustration, the bonding head 12 and the substrate moving device 14 are greatly reduced as compared with other structures. In addition, the first container member 31 and the second container member 32 (hereinafter sometimes collectively referred to as “both container members”), and the distance between the two container members and the excimer ultraviolet lamp 21 are referred to as the excimer ultraviolet lamp 21. Compared to larger illustrations.

図13に示すように、吸着ノズル11に吸着保持される第1容器部材31は、(−Z)軸側に開口31bを有する略直方体状の部材であり、開口31bの周囲の(−Z)軸側を向く面上には金(Au)で形成された第1金属部31aが設けられる。また、基板ステージ9に保持される第2容器部材32は、第1容器部材31と接合されて開口31bを閉塞する平板状の部材である。第2容器部材32の(+Z)軸側の主面上には、第1容器部材31の第1金属部31aと対応する位置(すなわち、第2容器部材32の周縁部近傍)に金で形成された第2金属部32aが設けられ、また、中央部近傍に電子部品33が実装されている。なお、第1金属部31a及び第2金属部32aは、必ずしも金には限定されず、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、スズ(Sn)等の金属により形成されてもよい。また、両容器部材31、32の水平方向における形状は、長さ及び幅が2mm程度の矩形形状である。エキシマ紫外線ランプ21の(+X)軸側および(−X)軸側には、エキシマ紫外線ランプ21を図13中のY軸方向に移動するランプ移動装置22が備えられている。   As shown in FIG. 13, the first container member 31 sucked and held by the suction nozzle 11 is a substantially rectangular parallelepiped member having an opening 31b on the (−Z) axis side, and (−Z) around the opening 31b. A first metal portion 31a made of gold (Au) is provided on the surface facing the shaft side. The second container member 32 held by the substrate stage 9 is a flat plate member that is joined to the first container member 31 and closes the opening 31b. On the main surface of the second container member 32 on the (+ Z) axis side, gold is formed at a position corresponding to the first metal portion 31a of the first container member 31 (that is, near the peripheral edge of the second container member 32). The second metal portion 32a is provided, and the electronic component 33 is mounted in the vicinity of the center portion. The first metal part 31a and the second metal part 32a are not necessarily limited to gold, and may be formed of a metal such as copper (Cu), aluminum (Al), tin (Sn), or the like. Moreover, the shape in the horizontal direction of both the container members 31 and 32 is a rectangular shape whose length and width are about 2 mm. On the (+ X) axis side and the (−X) axis side of the excimer ultraviolet lamp 21, a lamp moving device 22 that moves the excimer ultraviolet lamp 21 in the Y axis direction in FIG. 13 is provided.

このような接合装置101において、第1容器部材31と第2容器部材32とが接合される際には、まず、エキシマ紫外線ランプ21が吸着ノズル11と基板ステージ9との間から予め退避した状態、すなわち退避位置P2に位置された状態において、部品トレイ3から第1容器部材31が取り出されて吸着ノズル11により吸着保持される。第1容器部材31の保持動作に続いて、または、保持動作と並行して、図示省略の部品トレイから第2容器部材32が取り出されて基板ステージ9により保持される。その後、ヘッド移動装置13と基板移動装置14とにより両者の相対的な位置合わせが行われ、第2金属部32aと第1金属部31aとの位置合わせが行われる。なお、図13においては、第1容器部材31の確実な吸着保持を実現するため、吸着ノズル11は、棒状部分であるシャフト部11aと、このシャフト部11aに接続され、その下面に吸着用の開口が形成された板状部材である保持部11bとにより構成されている。   In such a joining apparatus 101, when the first container member 31 and the second container member 32 are joined, first, the excimer ultraviolet lamp 21 is first retracted from between the suction nozzle 11 and the substrate stage 9. In other words, the first container member 31 is taken out from the component tray 3 and sucked and held by the suction nozzle 11 in the state where it is located at the retracted position P2. Following the holding operation of the first container member 31 or in parallel with the holding operation, the second container member 32 is taken out from a component tray (not shown) and held by the substrate stage 9. Thereafter, the head moving device 13 and the substrate moving device 14 perform relative alignment between them, and the second metal portion 32a and the first metal portion 31a are aligned. In FIG. 13, the suction nozzle 11 is connected to the shaft portion 11a which is a rod-shaped portion and the shaft portion 11a, and the lower surface thereof is used for suction in order to realize the reliable suction holding of the first container member 31. It is comprised by the holding | maintenance part 11b which is a plate-shaped member in which opening was formed.

第1容器部材31及び第2容器部材32の位置合わせが完了すると、ランプ移動装置22によりエキシマ紫外線ランプ21がY軸方向に移動され、第1容器部材31と第2容器部材32との間の位置である照射位置P1に位置される。続いて、エキシマ紫外線ランプ21から波長約172nmの紫外線が出射され、エキシマ紫外線ランプ21に近接して配置された第1容器部材31(特に、第1金属部31a)、および、第2容器部材32(特に、第2金属部32a)に対する紫外線の照射が大気雰囲気中において同時に行われる。   When the alignment of the first container member 31 and the second container member 32 is completed, the excimer ultraviolet lamp 21 is moved in the Y-axis direction by the lamp moving device 22, and the gap between the first container member 31 and the second container member 32 is reached. It is located at the irradiation position P1, which is a position. Subsequently, ultraviolet light having a wavelength of about 172 nm is emitted from the excimer ultraviolet lamp 21, and the first container member 31 (particularly, the first metal portion 31 a) disposed in proximity to the excimer ultraviolet lamp 21 and the second container member 32. (In particular, the irradiation of ultraviolet rays onto the second metal part 32a) is performed simultaneously in the air atmosphere.

この紫外線の照射により、第1金属部31a及び第2金属部32aの表面に吸着されている接合阻害物質の除去が行われ、清浄面が露呈された状態とされる(紫外線洗浄処理)。   By this ultraviolet irradiation, the bonding inhibitor adsorbed on the surfaces of the first metal part 31a and the second metal part 32a is removed, and the clean surface is exposed (ultraviolet cleaning process).

第1金属部31a及び第2金属部32aに対する紫外線洗浄処理が完了すると、ランプ移動装置22によりエキシマ紫外線ランプ21がY軸方向に移動して第1容器部材31と第2容器部材32との間から退避位置P2へと移動される。続いて、吸着ノズル11が昇降装置15により下降して基板ステージ9に近づき、吸着ノズル11に吸着保持された第1容器部材31の第1金属部31aと基板ステージ9に保持された第2容器部材32の第2金属部32aとが互いに接触し、さらに、第1容器部材31が第2容器部材32に対して押圧される。次に、超音波振動子17によりホーン16及び吸着ノズル11を介して第1容器部材31及び第1金属部31aに超音波振動が付与されることにより、第1金属部31a及び第2金属部32aが大気雰囲気中にて金属接合される。   When the ultraviolet cleaning process for the first metal part 31 a and the second metal part 32 a is completed, the excimer ultraviolet lamp 21 is moved in the Y-axis direction by the lamp moving device 22, and between the first container member 31 and the second container member 32. To the retracted position P2. Subsequently, the suction nozzle 11 is lowered by the elevating device 15 and approaches the substrate stage 9, and the first metal portion 31 a of the first container member 31 held by the suction nozzle 11 and the second container held by the substrate stage 9. The second metal portion 32 a of the member 32 comes into contact with each other, and the first container member 31 is pressed against the second container member 32. Next, ultrasonic vibration is applied to the first container member 31 and the first metal part 31a via the horn 16 and the suction nozzle 11 by the ultrasonic vibrator 17, whereby the first metal part 31a and the second metal part. 32a is metal-bonded in an air atmosphere.

接合装置101では、第1金属部31a及び第2金属部32aに紫外線洗浄処理が施されていることから、両金属部間において金属原子同士の原子間力による強い結合が生じ、第1容器部材31が第2容器部材32に強固に取り付けられ、内部に電子部品33が収納される空間を有する電子部品パッケージが形成される。   In the bonding apparatus 101, since the first metal portion 31a and the second metal portion 32a are subjected to the ultraviolet cleaning process, strong bonding due to the atomic force between the metal atoms occurs between the two metal portions, and the first container member 31 is firmly attached to the second container member 32, and an electronic component package having a space in which the electronic component 33 is accommodated is formed.

第1容器部材31及び第2容器部材32の接合が完了すると、吸着ノズル11による第1容器部材31の吸着保持が解除され、吸着ノズル11が第1容器部材31から離れて上昇し、電子部品パッケージは図示省略の搬送装置により基板ステージ9上から搬出される。   When the joining of the first container member 31 and the second container member 32 is completed, the suction holding of the first container member 31 by the suction nozzle 11 is released, and the suction nozzle 11 is lifted away from the first container member 31, and the electronic component The package is unloaded from the substrate stage 9 by a transfer device (not shown).

このように、接合される対象物が電子部品や回路基板以外の対象物、例えば上述のように電子部品パッケージを形成するための容器部材であるような場合であっても、紫外線洗浄処理後の金属接合の効果を得ることができる。特に、第2容器部材32に実装されている電子部品33が、プラズマ洗浄処理等の高エネルギの照射に不向きな種類であっても、第2金属部32aに対する洗浄処理を行うことができる。   As described above, even if the object to be joined is an object other than an electronic component or a circuit board, for example, a container member for forming an electronic component package as described above, The effect of metal bonding can be obtained. In particular, even if the electronic component 33 mounted on the second container member 32 is of a type unsuitable for high energy irradiation such as a plasma cleaning process, the cleaning process for the second metal part 32a can be performed.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態にかかる接合装置の一例である接合装置201の部分的な構成を示す模式構成図を図14に示す。この接合装置201は、上記第1実施形態と同様に回路基板2に対する電子部品1の装着および電気的接合(すなわち、実装)を行う装置である。図14に示すように、接合装置201では、図1の接合装置101が備える超音波振動子17及びホーン16に代えて、吸着ノズル11を加熱するヒータ45がシャフト41に設けられる。その他の構成は図1の接合装置101と同様であり、以下の説明において同符号を付す。なお、図14では、図1と同様に、接合ヘッド12及び基板ステージ9を他の構造と比べて大幅に縮小して描いており、電子部品1及び回路基板2とエキシマ紫外線ランプ21との間隔を、エキシマ紫外線ランプ21に比べて大きく描いている。
(Second Embodiment)
Next, FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a partial configuration of a bonding apparatus 201 which is an example of the bonding apparatus according to the second embodiment of the present invention. The bonding apparatus 201 is an apparatus that mounts and electrically bonds (that is, mounts) the electronic component 1 to the circuit board 2 as in the first embodiment. As shown in FIG. 14, in the joining device 201, a heater 45 that heats the suction nozzle 11 is provided on the shaft 41 in place of the ultrasonic transducer 17 and the horn 16 included in the joining device 101 of FIG. 1. Other configurations are the same as those of the bonding apparatus 101 of FIG. 1, and the same reference numerals are given in the following description. In FIG. 14, as in FIG. 1, the bonding head 12 and the substrate stage 9 are drawn to be greatly reduced compared to other structures, and the distance between the electronic component 1 and the circuit board 2 and the excimer ultraviolet lamp 21 is illustrated. Is drawn larger than the excimer ultraviolet lamp 21.

接合装置201による電子部品1の回路基板2に対する実装動作は、上記第1実施形態の接合装置101による接合動作(図4参照)とほぼ同様である。以下、図4に示す接合手順のフローチャートを用いて、接合装置201の接合動作(実装動作)を説明する。   The operation of mounting the electronic component 1 on the circuit board 2 by the bonding apparatus 201 is substantially the same as the bonding operation (see FIG. 4) by the bonding apparatus 101 of the first embodiment. Hereinafter, the joining operation (mounting operation) of the joining apparatus 201 will be described using the flowchart of the joining procedure shown in FIG.

接合装置201では、まず、エキシマ紫外線ランプ21が照射位置P1から退避位置P2に退避した状態で、吸着ノズル11により電子部品1が吸着保持され、基板ステージ9により回路基板2が保持される(図4:ステップS1)。   In the bonding apparatus 201, first, the electronic component 1 is sucked and held by the suction nozzle 11 and the circuit board 2 is held by the substrate stage 9 in a state where the excimer ultraviolet lamp 21 is retracted from the irradiation position P1 to the retracted position P2. 4: Step S1).

吸着ノズル11では、金属部である金バンプ1bを有する電子部品1が、金バンプ1bを下側に向けて吸着保持されており、基板ステージ9では、回路基板2が基板電極2aを上側に向けて保持されている。   In the suction nozzle 11, the electronic component 1 having the gold bump 1 b that is a metal part is held by suction with the gold bump 1 b facing downward. In the substrate stage 9, the circuit board 2 faces the substrate electrode 2 a upward. Is held.

また、接合ヘッド12においては、吸着ノズル11に保持される電子部品1が、予め加熱されているヒータ45により継続的に加熱される。また、ヘッド移動装置13及び基板移動装置14により、電子部品1の金バンプと回路基板2の基板電極2aとの位置合わせが行われる(図4のステップS2)。続いて、ランプ移動装置22によりエキシマ紫外線ランプ21が電子部品1と回路基板2との間に移動し、エキシマ紫外線ランプ21から紫外線が出射されて金バンプ1b及び基板電極2aに対する紫外線の照射が大気雰囲気中において行われ、両電極部に対する紫外線洗浄処理が行われる(ステップS3)。なお、エキシマ紫外線ランプ21から放出される熱線により、回路基板2もある程度加熱される。   In the joining head 12, the electronic component 1 held by the suction nozzle 11 is continuously heated by the heater 45 that is heated in advance. Further, the gold bumps of the electronic component 1 and the substrate electrodes 2a of the circuit board 2 are aligned by the head moving device 13 and the substrate moving device 14 (step S2 in FIG. 4). Subsequently, the excimer ultraviolet lamp 21 is moved between the electronic component 1 and the circuit board 2 by the lamp moving device 22, the ultraviolet light is emitted from the excimer ultraviolet lamp 21, and the ultraviolet irradiation to the gold bump 1b and the substrate electrode 2a is performed in the atmosphere. It is performed in an atmosphere, and an ultraviolet cleaning process is performed on both electrode portions (step S3). The circuit board 2 is also heated to some extent by the heat rays emitted from the excimer ultraviolet lamp 21.

両電極部に対する紫外線洗浄処理が完了すると、エキシマ紫外線ランプ21が電子部品1と回路基板2との間から退避し(ステップS4)、吸着ノズル11が下降して基板ステージ9に近づき、ヒータ45により予め熱が付与されている電子部品1の金バンプ1bを回路基板2上の基板電極2aに接触させた状態で電子部品1が回路基板2に対して押圧される。これにより、電子部品1及び回路基板2の両電極部が大気雰囲気中にて金属接合され、電子部品1の回路基板2に対する実装(金属接合)が完了する(ステップS5)。   When the ultraviolet cleaning process for both electrode portions is completed, the excimer ultraviolet lamp 21 is retracted from between the electronic component 1 and the circuit board 2 (step S4), the suction nozzle 11 is lowered and approaches the substrate stage 9, and is heated by the heater 45. The electronic component 1 is pressed against the circuit board 2 in a state where the gold bump 1b of the electronic component 1 to which heat is applied in advance is in contact with the substrate electrode 2a on the circuit board 2. Thereby, both electrode parts of the electronic component 1 and the circuit board 2 are metal-bonded in the air atmosphere, and the mounting (metal bonding) of the electronic component 1 to the circuit board 2 is completed (step S5).

なお、接合装置201では、吸着ノズル11により回路基板2が保持され、基板ステージ9により電子部品1が保持されてもよく、また、回路基板2の基板電極2aがヒータ45により予め加熱されていてもよい。   In the bonding apparatus 201, the circuit board 2 may be held by the suction nozzle 11, the electronic component 1 may be held by the substrate stage 9, and the substrate electrode 2a of the circuit board 2 is preheated by the heater 45. Also good.

以上に説明したように、接合装置201では、エキシマ紫外線ランプ21により電子部品1の金バンプ1b及び回路基板2の基板電極2aに同時に紫外線を照射して洗浄処理を施すことにより、電子部品1及び回路基板2の洗浄処理に係る構成を簡素化し、両電極部の金属接合を容易に実現することができる。また、両金属部に対する紫外線洗浄処理が大気雰囲気中にて行われるため、接合装置201の構造をより簡素化することができる。   As described above, in the bonding apparatus 201, the excimer ultraviolet lamp 21 simultaneously irradiates the gold bumps 1 b of the electronic component 1 and the substrate electrode 2 a of the circuit board 2 with ultraviolet rays to perform a cleaning process, whereby the electronic component 1 and It is possible to simplify the configuration related to the cleaning process of the circuit board 2 and easily realize metal bonding between both electrode portions. Further, since the ultraviolet cleaning process for both metal parts is performed in the air atmosphere, the structure of the bonding apparatus 201 can be further simplified.

また、接合装置201では、回路基板2の加熱用のヒータを設けることなく、エキシマ紫外線ランプ21により回路基板2の基板電極2aをある程度加熱することができる。その結果、金バンプ1bと基板電極2aとのより適切な接合が実現される。なお、電子部品1の金バンプ1bの加熱が、エキシマ紫外線ランプ21からの熱線の照射のみにより行われてもよく、この場合、ヒータ45を省略して接合装置201の構成をさらに簡素化することができる。   Further, in the bonding apparatus 201, the substrate electrode 2a of the circuit board 2 can be heated to some extent by the excimer ultraviolet lamp 21 without providing a heater for heating the circuit board 2. As a result, more appropriate bonding between the gold bump 1b and the substrate electrode 2a is realized. The heating of the gold bumps 1b of the electronic component 1 may be performed only by irradiation with heat rays from the excimer ultraviolet lamp 21, and in this case, the heater 45 is omitted and the configuration of the bonding apparatus 201 is further simplified. Can do.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態にかかる接合装置の一例である接合装置301の構成を示す模式構成図を図15に示し、図15の接合装置301の構成を(−X)軸側から(+X)軸方向を向いて見た更なる模式図を図16に示す。
(Third embodiment)
Next, FIG. 15 shows a schematic configuration diagram showing a configuration of a joining device 301 which is an example of a joining device according to a third embodiment of the present invention, and the configuration of the joining device 301 in FIG. A further schematic diagram viewed in the (+ X) axial direction is shown in FIG.

接合装置301は、上記第1実施形態の接合装置101と同様に、第1容器部材31と第2容器部材32とを接合して、内部に電子部品33を収容する電子部品パッケージを形成する装置である。図15及び図16に示すように、接合装置301では、吸着ノズル11及び基板ステージ9に保持される第1容器部材31及び第2容器部材32に対して不活性ガスの一例として窒素(N2)ガスを供給するガス供給装置53が、エキシマ紫外線ランプ21の(+Y)軸側に備えられている。ガス供給装置53の(−Y)軸側には、Z軸方向の幅がエキシマ紫外線ランプ21の直径よりも大きい供給口53aが形成されている。その他の構成は図1の接合装置101と同様であり、以下の説明において同符号を付す。   The joining apparatus 301 is an apparatus that joins the first container member 31 and the second container member 32 to form an electronic component package that houses the electronic component 33 therein, similarly to the joining device 101 of the first embodiment. It is. As shown in FIGS. 15 and 16, in the bonding apparatus 301, nitrogen (N 2) as an example of an inert gas with respect to the first container member 31 and the second container member 32 held by the suction nozzle 11 and the substrate stage 9. A gas supply device 53 that supplies gas is provided on the (+ Y) axis side of the excimer ultraviolet lamp 21. A supply port 53 a having a width in the Z-axis direction larger than the diameter of the excimer ultraviolet lamp 21 is formed on the (−Y) axis side of the gas supply device 53. Other configurations are the same as those of the bonding apparatus 101 of FIG. 1, and the same reference numerals are given in the following description.

また、接合装置301による第1容器部材31及び第2容器部材32の接合動作は、上記第1実施形態の接合装置101とほぼ同様であり、エキシマ紫外線ランプ21により第1容器部材31及び第2容器部材32に紫外線が照射される際に、ガス供給装置53の供給口53aから両容器部材の周囲に窒素ガスが供給され、両容器部材の周囲の酸素濃度を低下させる点のみが異なる。   Further, the joining operation of the first container member 31 and the second container member 32 by the joining device 301 is substantially the same as that of the joining device 101 of the first embodiment, and the first container member 31 and the second container member 31 are driven by the excimer ultraviolet lamp 21. When the container member 32 is irradiated with ultraviolet rays, the only difference is that nitrogen gas is supplied from the supply port 53a of the gas supply device 53 to the periphery of both container members to reduce the oxygen concentration around both container members.

また、接合装置301では、ガス供給装置53から供給される窒素ガスにより、エキシマ紫外線ランプ21の上方および下方に位置する第1容器部材31及び第2容器部材32の周囲が酸素濃度10%以下(より好ましくは1%以下、さらに好ましくは100ppm以下)の低酸素雰囲気とされた状態で、エキシマ紫外線ランプ21による第1金属部31a及び第2金属部32aへの紫外線の照射、すなわち、紫外線洗浄処理が同時に行われる。このため、両容器部材の周囲においてオゾンの発生が抑制されて酸素ラジカルが効率的に生成され、簡素な構造で紫外線の照射による両金属部に対する洗浄処理の質をより向上することができる。その結果、第1容器部材31及び第2容器部材32を金属接合により強固かつ高い質にて容易に接合することができる。また、上記第1実施形態の接合装置101と同様に、両容器部材の洗浄処理に係る構成を簡素化することができる。なお、このような酸素濃度を確実に保持した状態にて紫外線の照射を行うために、接合装置301においては、酸素濃度検出センサ54が備えられており、当該酸素濃度センサ54により所定の酸素濃度が確保された状態にて、上記紫外線洗浄処理が行われる。   Moreover, in the joining apparatus 301, the surroundings of the first container member 31 and the second container member 32 positioned above and below the excimer ultraviolet lamp 21 are 10% or less in oxygen concentration by the nitrogen gas supplied from the gas supply apparatus 53 ( More preferably 1% or less, and even more preferably 100 ppm or less) In the state of low oxygen atmosphere, the excimer ultraviolet lamp 21 irradiates the first metal part 31a and the second metal part 32a with ultraviolet rays, that is, ultraviolet cleaning treatment. Are performed simultaneously. For this reason, generation | occurrence | production of ozone is suppressed in the circumference | surroundings of both container members, oxygen radicals are produced | generated efficiently, and the quality of the washing process with respect to both metal parts by irradiation of an ultraviolet-ray can be improved more with a simple structure. As a result, the first container member 31 and the second container member 32 can be easily joined to each other with a strong and high quality by metal joining. Moreover, the structure which concerns on the cleaning process of both container members can be simplified similarly to the joining apparatus 101 of the said 1st Embodiment. In order to perform irradiation with ultraviolet rays in such a state that the oxygen concentration is reliably maintained, the bonding apparatus 301 is provided with an oxygen concentration detection sensor 54, and the oxygen concentration sensor 54 provides a predetermined oxygen concentration. The UV cleaning process is performed in a state in which is secured.

また、接合装置301では、第1容器部材31及び第2容器部材32の接合時にも、両容器部材の周囲に窒素ガスが供給されて低酸素雰囲気とされる。その結果、紫外線洗浄処理後の第1金属部31a及び第2金属部32aに対する接合阻害物質の再吸着を抑制して、両容器部材をより確実に接合することができる。なお、ガス供給装置53により供給されるガスは窒素ガスには限定されず、アルゴン等の他の不活性ガスが用いられてもよい。   Further, in the joining apparatus 301, also when joining the first container member 31 and the second container member 32, nitrogen gas is supplied around both container members to create a low oxygen atmosphere. As a result, re-adsorption of the bonding inhibitor to the first metal part 31a and the second metal part 32a after the ultraviolet cleaning process can be suppressed, and both container members can be bonded more reliably. The gas supplied by the gas supply device 53 is not limited to nitrogen gas, and other inert gas such as argon may be used.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態にかかる接合装置401の構成を示す模式構成図を図17〜図19に示す。接合装置401は、上記第1実施形態の接合装置101と同様に、電子部品1を回路基板2に接合する装置である。なお、以下においては説明しないが、上記第1実施形態の変形例と同様に、接合装置401においては、第1容器部材31と第2容器部材32とを接合して電子部品パッケージを形成するような接合動作も行うことができる。
(Fourth embodiment)
Next, FIGS. 17 to 19 are schematic configuration diagrams showing the configuration of the bonding apparatus 401 according to the fourth embodiment of the present invention. The joining device 401 is a device that joins the electronic component 1 to the circuit board 2 in the same manner as the joining device 101 of the first embodiment. Although not described below, in the joining apparatus 401, the first container member 31 and the second container member 32 are joined to form an electronic component package, as in the modification of the first embodiment. Can also be performed.

図17に示すように、接合装置401では、吸着ノズル11、基板ステージ9、エキシマ紫外線ランプ21等の各構成を内部に収容するチャンバ60が設けられ、チャンバ60には部品トレイ3及び回路基板2をチャンバ60に搬出入する開口61、62が形成されている。また、開口61、62は、ゲート63、64により開閉可能とされており、それぞれのゲート63、64を閉止することにより、チャンバ60内の空間を密閉することができる。さらに、チャンバ60にはチャンバ60内の空間を減圧するための減圧装置の一例である真空ポンプ65が接続されており、チャンバ60内空間を減圧環境とすることが可能となっている。その他の構成は図1の接合装置101と同様であり、以下の説明において同符号を付す。   As shown in FIG. 17, the bonding apparatus 401 is provided with a chamber 60 that accommodates each component such as the suction nozzle 11, the substrate stage 9, the excimer ultraviolet lamp 21, and the chamber 60 includes the component tray 3 and the circuit board 2. Are formed in the chamber 60. The openings 61 and 62 can be opened and closed by gates 63 and 64. By closing the gates 63 and 64, the space in the chamber 60 can be sealed. Further, a vacuum pump 65, which is an example of a decompression device for decompressing the space in the chamber 60, is connected to the chamber 60, so that the space in the chamber 60 can be a decompressed environment. Other configurations are the same as those of the bonding apparatus 101 of FIG.

なお、接合装置401による電子部品1の回路基板2への接合動作は、両金属部に対する紫外線洗浄処理がチャンバ60の内部の減圧環境下において行われる点を除いては、上記第1実施形態に係る接合装置101の接合動作とほぼ同様である。   The bonding operation of the electronic component 1 to the circuit board 2 by the bonding apparatus 401 is the same as that in the first embodiment except that the ultraviolet cleaning process for both metal parts is performed in a reduced pressure environment inside the chamber 60. This is almost the same as the joining operation of the joining apparatus 101.

接合装置401により電子部品1の回路基板2への接合が行われる際には、まず、トレイ搬送装置7により部品トレイ3が開口61を通してチャンバ60の内部に搬入されるとともに、基板搬送装置10により回路基板2が開口62を通してチャンバ60の内部に搬入される。当該搬入が行われると、それぞれのゲート63、64が閉止されてチャンバ60内の空間が密閉されるとともに、真空ポンプ65による真空排気が開始され、チャンバ60内の減圧が開始される。この状態が図17に示す状態である。   When the electronic device 1 is joined to the circuit board 2 by the joining device 401, first, the component tray 3 is carried into the chamber 60 through the opening 61 by the tray carrying device 7, and at the same time by the substrate carrying device 10. The circuit board 2 is carried into the chamber 60 through the opening 62. When the carry-in is performed, the gates 63 and 64 are closed to seal the space in the chamber 60, and the vacuum pump 65 starts evacuation and pressure reduction in the chamber 60 is started. This state is shown in FIG.

次に、吸着ノズル11により部品トレイ3から電子部品1が吸着取り出しされ、回路基板2が基板ステージ9により保持される。その後、図示しないヘッド移動装置13及び基板移動装置14により電子部品1と回路基板2の接合位置の位置合わせが行われる。それとともにチャンバ60内の空間が、所定の減圧環境に保たれる。   Next, the electronic component 1 is sucked out from the component tray 3 by the suction nozzle 11, and the circuit board 2 is held by the substrate stage 9. Thereafter, the bonding position of the electronic component 1 and the circuit board 2 is aligned by the head moving device 13 and the substrate moving device 14 (not shown). At the same time, the space in the chamber 60 is maintained in a predetermined reduced pressure environment.

その後、減圧環境とされたチャンバ60の内部では、上記第1実施形態と同様に、エキシマ紫外線ランプ21が吸着ノズル11と基板ステージ9との間に移動され、減圧環境下において電子部品1の金バンプ1bと回路基板2の基板電極2aに紫外線が照射されて両金属部の紫外線洗浄処理が行われる。この状態が図18に示す状態である。   Thereafter, in the chamber 60 in a reduced pressure environment, the excimer ultraviolet lamp 21 is moved between the suction nozzle 11 and the substrate stage 9 in the same way as in the first embodiment, and the gold of the electronic component 1 is placed in the reduced pressure environment. The bumps 1b and the substrate electrode 2a of the circuit board 2 are irradiated with ultraviolet rays, and ultraviolet cleaning processing of both metal parts is performed. This state is shown in FIG.

紫外線洗浄処理が完了すると、エキシマ紫外線ランプ21が退避位置P2へ移動され、その後、吸着ノズル11が下降されて電子部品1の金バンプ1bが回路基板2の基板電極2aに対して押圧される。さらに、両金属部に超音波振動が付与されることにより、減圧環境下にて金属接合されて、電子部品1が回路基板2に接合される。この状態が図19に示す状態である。   When the ultraviolet cleaning process is completed, the excimer ultraviolet lamp 21 is moved to the retracted position P2, and then the suction nozzle 11 is lowered to press the gold bump 1b of the electronic component 1 against the substrate electrode 2a of the circuit board 2. Furthermore, by applying ultrasonic vibration to both metal parts, metal bonding is performed under a reduced pressure environment, and the electronic component 1 is bonded to the circuit board 2. This state is shown in FIG.

この金属接合が完了すると、吸着ノズル11が基板ステージ9から離れて上昇するとともにチャンバ60の処理空間にエアが供給されて大気圧へと戻され、開口61、62が開放されて、電子部品1が接合された回路基板2が図示省略の搬送装置により搬出される。   When this metal bonding is completed, the suction nozzle 11 is lifted away from the substrate stage 9 and air is supplied to the processing space of the chamber 60 to return to the atmospheric pressure, the openings 61 and 62 are opened, and the electronic component 1 is opened. The circuit board 2 to which is bonded is carried out by a transport device (not shown).

以上に説明したように、接合装置401では、チャンバ60内部の減圧環境下において、エキシマ紫外線ランプ21により両金属部表面に対する紫外線洗浄処理が同時に行われるため、両金属部の周囲においてオゾンの生成を防止することができるとともに、エキシマ紫外線ランプ21からの紫外線の大気中への吸収による減衰(大気中において8mm伝播する間に約90%が吸収される。)を防止することができる。その結果、紫外線の照射による両金属部に対する洗浄処理の質をより向上することができる。また、プラズマ処理用のチャンバやプラズマ発生機構等の高価かつ複雑な構成を設ける必要もないため、両金属部の洗浄処理を行う構成を簡素化し、両金属部を金属接合により強固かつ高い質にて容易に接合することができる。さらには、両金属部の接合が減圧環境下において行われることにより、紫外線洗浄処理後においてそれぞれの金属部表面に対する接合阻害物質の再吸着を防止することができる。   As described above, in the bonding apparatus 401, the excimer ultraviolet lamp 21 simultaneously performs the ultraviolet cleaning process on the surfaces of both metal parts in a reduced pressure environment inside the chamber 60, so that ozone is generated around both metal parts. In addition to being able to prevent, attenuation by absorption of ultraviolet rays from the excimer ultraviolet lamp 21 into the atmosphere (about 90% is absorbed while propagating 8 mm in the atmosphere) can be prevented. As a result, it is possible to further improve the quality of the cleaning process for both metal parts by ultraviolet irradiation. In addition, since it is not necessary to provide an expensive and complicated structure such as a plasma processing chamber or a plasma generation mechanism, the structure for cleaning both metal parts is simplified, and both metal parts are made strong and high quality by metal bonding. Can be easily joined. Furthermore, by joining the two metal parts in a reduced pressure environment, it is possible to prevent re-adsorption of the bonding inhibitor on the surface of each metal part after the ultraviolet cleaning process.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記それぞれの実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said each embodiment, A various change is possible.

例えば、エキシマ紫外線ランプ21による対象物の金属部(第1金属部31a及び第2金属部32a、並びに、金バンプ1b及び基板電極2a等)の加熱が必要ない場合には、エキシマ紫外線ランプ21を冷却する冷却装置が設けられてもよい。また、対象物の金属部に対する紫外線の照射は、洗浄処理の効率向上という観点からは、短波長の紫外線を照射するエキシマ紫外線ランプ21により行われることが好ましいが、他の紫外線ランプや紫外線照射デバイス等の紫外線発生源により行われてもよい。   For example, when it is not necessary to heat the metal parts (the first metal part 31a and the second metal part 32a, the gold bump 1b, the substrate electrode 2a, etc.) of the object by the excimer ultraviolet lamp 21, the excimer ultraviolet lamp 21 is used. A cooling device for cooling may be provided. In addition, from the viewpoint of improving the efficiency of the cleaning process, the irradiation of the ultraviolet rays on the metal part of the object is preferably performed by the excimer ultraviolet lamp 21 that irradiates the ultraviolet rays of a short wavelength, but other ultraviolet lamps or ultraviolet irradiation devices. It may be performed by an ultraviolet ray generation source such as.

また、上記第3及び第4実施形態に係る接合装置301、401では、上記第2実施形態と同様に、それぞれの金属部がヒータにより加熱されて金属接合が促進されてもよい。   Moreover, in the joining apparatuses 301 and 401 according to the third and fourth embodiments, similarly to the second embodiment, each metal part may be heated by a heater to promote metal joining.

上述のように、本発明に係る接合装置は、高エネルギの照射に不向きな種類の電子部品を収容する電子部品パッケージの形成や、LEDチップ等の実装に特に適しているが、それ以外の様々な種類の電子部品、例えば、半導体のベアチップ部品やSAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)フィルタ等を収容する電子部品パッケージの形成や、これら電子部品の実装にも利用されてよい。   As described above, the bonding apparatus according to the present invention is particularly suitable for forming an electronic component package that accommodates an electronic component of a type unsuitable for high-energy irradiation, and for mounting an LED chip or the like. It may also be used to form various types of electronic components, for example, a semiconductor bare chip component, an electronic component package that accommodates a SAW (Surface Acoustic Wave) filter, and the like, and to mount these electronic components.

また、接合装置は、第1容器部材31及び第2容器部材32の接合や電子部品1の回路基板2に対する実装以外にも様々な対象物同士の金属接合に利用されてよい。なお、対象物に対する紫外線洗浄処理は、処理の質に対する要求レベルが比較的高くない場合には、装置の簡素化の観点から大気雰囲気中において行われることが好ましく、また、高品質な紫外線洗浄処理が要求される場合には、低酸素雰囲気中や減圧環境下において行われることが好ましい。   Moreover, the joining apparatus may be used for metal joining of various objects other than the joining of the first container member 31 and the second container member 32 and the mounting of the electronic component 1 on the circuit board 2. It should be noted that the UV cleaning treatment for the object is preferably performed in the air atmosphere from the viewpoint of simplification of the apparatus when the required level for the quality of the processing is not relatively high, and the high quality UV cleaning treatment is performed. Is required in a low-oxygen atmosphere or a reduced pressure environment.

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。   It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the effects possessed by them can be produced.

本発明は、様々な対象物同士を金属接合する接合装置に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a joining device that joins various objects together.

本発明の第1実施形態にかかる接合装置の構成を示す模式構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the joining apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. 図1の接合装置において取り扱われる電子部品の構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the electronic component handled in the joining apparatus of FIG. 図1の接合装置において取り扱われる回路基板の構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the circuit board handled in the joining apparatus of FIG. 上記第1実施形態の接合方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the joining method of the said 1st Embodiment. 図1の接合装置において、電子部品と回路基板の位置決めが行われている状態を示す模式説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a state where the electronic component and the circuit board are positioned in the joining apparatus of FIG. 1. 図1の接合装置において、電子部品と回路基板のそれぞれの金属部に対する紫外線洗浄処理が行われている状態を示す模式説明図である。In the joining apparatus of FIG. 1, it is a schematic explanatory drawing which shows the state in which the ultraviolet-cleaning process is performed with respect to each metal part of an electronic component and a circuit board. 図1の接合装置において、エキシマ紫外線ランプが退避位置に位置された状態を示す模式説明図である。In the joining apparatus of FIG. 1, it is a schematic explanatory drawing which shows the state in which the excimer ultraviolet lamp was located in the retracted position. 図1の接合装置において、電子部品が回路基板に接合されている状態を示す模式説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a state where an electronic component is bonded to a circuit board in the bonding apparatus of FIG. 1. 図1の接合装置において、電子部品の回路基板への接合動作が完了した状態を示す模式説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a state in which a joining operation of an electronic component to a circuit board is completed in the joining device of FIG. 1. 紫外線洗浄処理を実施する前の金属部の表面状態を示す原子レベルの模式拡大図である。It is a model enlarged view of the atomic level which shows the surface state of the metal part before implementing an ultraviolet cleaning process. 図10の金属部の表面に対して紫外線洗浄処理が施された状態を示し原子レベルの模式拡大図である。FIG. 11 is a schematic enlarged view at an atomic level showing a state in which an ultraviolet cleaning process is performed on the surface of the metal part in FIG. 10. 紫外線洗浄処理における処理時間と接合強度及び炭素量との関係を示すグラフ形式の図である。It is a figure of the graph format which shows the relationship between the process time in a ultraviolet-ray cleaning process, joining strength, and carbon content. 上記第1実施形態の変形例にかかる接合装置の部分的な構成を示す模式構成図であって、それぞれの容器部材に対して紫外線洗浄処理が行われている状態を示す図である。It is a schematic block diagram which shows the partial structure of the joining apparatus concerning the modification of the said 1st Embodiment, Comprising: It is a figure which shows the state in which the ultraviolet-ray cleaning process is performed with respect to each container member. 本発明の第2実施形態にかかる接合装置の部分的な構成を示す模式構成図である。It is a schematic block diagram which shows the partial structure of the joining apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態にかかる接合装置の構成を示す模式構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the joining apparatus concerning 3rd Embodiment of this invention. 図15の接合装置の部分拡大模式説明図である。It is a partial expansion schematic explanatory drawing of the joining apparatus of FIG. 本発明の第4実施形態にかかる接合装置の構成を示す模式構成図であり、チャンバ内に電子部品と回路基板が搬入された状態を示す図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the joining apparatus concerning 4th Embodiment of this invention, and is a figure which shows the state by which the electronic component and the circuit board were carried in in the chamber. 上記第4実施形態の接合装置において、減圧雰囲気内にて紫外線洗浄処理が行われている状態を示す模式構成図である。In the joining apparatus of the said 4th Embodiment, it is a schematic block diagram which shows the state in which the ultraviolet-ray cleaning process is performed in a pressure-reduced atmosphere. 上記第4実施形態の接合装置において、減圧雰囲気内にて電子部品が回路基板に接合されている状態を示す模式構成図である。In the joining apparatus of the said 4th Embodiment, it is a schematic block diagram which shows the state by which the electronic component is joined to the circuit board in a pressure-reduced atmosphere.

符号の説明Explanation of symbols

1 電子部品
1a 電極パッド
1b 金バンプ
2 回路基板
2a 基板電極
3 部品トレイ
4 部品マガジン
5 装置架台
6 部品供給ステージ
7 トレイ搬送装置
8 基板マガジン
9 基板ステージ
10 基板搬送装置
11 吸着ノズル
12 接合ヘッド
13 ヘッド移動装置
14 基板移動装置
15 昇降装置
16 ホーン
17 超音波振動子
18 認識カメラ
19 制御装置
20 紫外線照射装置
21 エキシマ紫外線ランプ
22 ランプ移動装置
31 第1容器部材
31a 第1金属部
32 第2容器部材
32a 第2金属部
33 電子部品
101 接合装置
P1 照射位置
P2 退避位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic component 1a Electrode pad 1b Gold bump 2 Circuit board 2a Substrate electrode 3 Component tray 4 Component magazine 5 Device mount 6 Component supply stage 7 Tray conveyance device 8 Substrate magazine 9 Substrate stage 10 Substrate conveyance device 11 Adsorption nozzle 12 Joining head 13 Head Moving device 14 Substrate moving device 15 Lifting device 16 Horn 17 Ultrasonic vibrator 18 Recognition camera 19 Control device 20 Ultraviolet irradiation device 21 Excimer ultraviolet lamp 22 Lamp moving device 31 First container member 31a First metal part 32 Second container member 32a Second metal part 33 Electronic component 101 Joining device P1 Irradiation position P2 Retraction position

Claims (7)

第1の対象物の第1金属部と第2の対象物の第2金属部とを接合する接合装置において、
上記第1の対象物を保持する第1保持部と、
上記第1の対象物の上記第1金属部に上記第2金属部が対向するように上記第2の対象物を保持する第2保持部と、
上記第1保持部により保持された上記第1の対象物の上記第1金属部と、上記第2保持部により保持された上記第2の対象物の上記第2金属部とに紫外線を照射して、当該第1金属部及び第2金属部のそれぞれの表面より接合阻害物質の除去を行う紫外線照射部と、
上記第1保持部と上記第2保持部とを相対的に近づけて、上記紫外線照射により上記接合阻害物質の除去が行われた上記第1金属部と上記第2金属部とを互いに接触させながら、当該第1金属部又は当該第2金属部に超音波振動又は熱を付与して金属接合を行う金属接合部とを備え
上記紫外線照射部による上記第1金属部及び上記第2金属部に対する紫外線の照射が大気雰囲気中において行われることを特徴とする接合装置。
In the joining device for joining the first metal part of the first object and the second metal part of the second object,
A first holding unit for holding the first object;
A second holding part for holding the second object such that the second metal part faces the first metal part of the first object;
The first metal part of the first object held by the first holding part and the second metal part of the second object held by the second holding part are irradiated with ultraviolet rays. An ultraviolet irradiation unit that removes a bonding inhibitor from each surface of the first metal part and the second metal part,
The first holding part and the second holding part are brought closer to each other, and the first metal part and the second metal part from which the bonding inhibitor has been removed by the ultraviolet irradiation part are brought into contact with each other. However, the first metal part or the second metal part is provided with a metal joint part that applies ultrasonic vibration or heat to perform metal joining ,
Bonding apparatus ultraviolet irradiation to said first metal part and the second metal part by the ultraviolet irradiation unit is characterized Rukoto carried out in an air atmosphere.
上記紫外線照射部は、紫外線発生源として、160〜180nmの範囲の波長の紫外線を照射するエキシマ紫外線ランプを備える請求項1に記載の接合装置。   The said ultraviolet irradiation part is a joining apparatus of Claim 1 provided with the excimer ultraviolet lamp which irradiates the ultraviolet-ray of the wavelength of the range of 160-180 nm as an ultraviolet-ray generation source. 上記紫外線照射部は、上記第1保持部と上記第2保持部との間における紫外線照射位置と、当該第1保持部と当該第2保持部との間より退避された退避位置との間で、上記エキシマ紫外線ランプを移動させるランプ移動装置を備え、
当該ランプ移動装置により上記エキシマ紫外線ランプが上記退避位置に位置された状態にて、上記金属接合部による金属接合が行われる請求項2に記載の接合装置。
The ultraviolet irradiation unit is between an ultraviolet irradiation position between the first holding unit and the second holding unit and a retracted position retracted from between the first holding unit and the second holding unit. A lamp moving device for moving the excimer ultraviolet lamp,
The joining apparatus according to claim 2, wherein metal joining by the metal joining portion is performed in a state where the excimer ultraviolet lamp is positioned at the retracted position by the lamp moving device.
上記紫外線照射部は、上記紫外線の照射により、上記第1金属部及び上記第2金属部を加熱する機能を有している請求項1からのいずれか1つに記載の接合装置。 The said ultraviolet irradiation part is a joining apparatus as described in any one of Claim 1 to 3 which has a function which heats the said 1st metal part and the said 2nd metal part by irradiation of the said ultraviolet-ray. 上記第1の対象物及び上記第2の対象物は、上記金属接合によりその内部に電子部品が収容される空間を形成する容器部材である請求項1からのいずれか1つに記載の接合装置。 The joining according to any one of claims 1 to 4 , wherein the first object and the second object are container members that form a space in which an electronic component is accommodated by the metal joining. apparatus. 上記第1の対象物が、上記第1金属部として電極部を有する電子部品であって、
上記第2の対象物が、上記第2金属部として基板電極を有する回路基板である請求項1からのいずれか1つに記載の接合装置。
The first object is an electronic component having an electrode part as the first metal part,
The second object, the welding device according to claims 1, which is a circuit board to any one of 5 having a substrate electrode as the second metal portion.
第1の対象物の第1金属部と第2の対象物の第2金属部とを接合する接合方法において、
上記第1の対象物を保持するとともに、当該第1の対象物の上記第1金属部に上記第2金属部が対向するように上記第2の対象物を保持して、
大気雰囲気中において、上記第1金属部と上記第2金属部とに紫外線を照射して、当該第1金属部及び第2金属部のそれぞれの表面より接合阻害物質の除去を行い、
その後、上記第1の対象物と上記第2の対象物とを近づけて、上記第1金属部と上記第2金属部とを互いに接触させながら、当該第1金属部又は当該第2金属部に超音波振動又は熱を付与して金属接合を行うことを特徴とする接合方法。
In the joining method of joining the first metal part of the first object and the second metal part of the second object,
While holding the first object, holding the second object so that the second metal part faces the first metal part of the first object,
In the air atmosphere, the first metal part and the second metal part are irradiated with ultraviolet rays to remove the bonding inhibitor from the respective surfaces of the first metal part and the second metal part,
Thereafter, the first object and the second object are brought close to each other and the first metal part and the second metal part are brought into contact with each other while the first metal part and the second metal part are brought into contact with each other. A joining method characterized by applying ultrasonic vibration or heat to perform metal joining.
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