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Patent Searching and Data


Title:
ULTRASONIC BONDING APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/126212
Kind Code:
A1
Abstract:
An ultrasonic bonding apparatus (100) used for production of an electronic device (10) wherein a gap between an electronic component (C) and a substrate (B) is filled with underfill (UF). The ultrasonic bonding apparatus comprises a head (104) having a tool surface (105) for mounting the electronic component; a wiping unit (140) for wiping off uncured underfill adhering to the tool surface of the head by means of a wiping material (W); ultrasonic bonding portions (112, 120, 122) performing ultrasonic bonding of the electronic component to the substrate and pressing the head against the wiping material on a wiping table (149); a detecting section (114) for detecting a pressing force being applied between the wiping material on the wiping table (149) and the tool surface when wiping is performed by the wiping unit; and a control section (110) for controlling the pressing force from the ultrasonic bonding portion based on the detection results.

Inventors:
MASUDA YASUYUKI (JP)
OZAKI YUKIO (JP)
MATSUEDA JUN (JP)
IKURA KAZUYUKI (JP)
KOBAYASHI TAIZAN (JP)
KASUGA TOSHINORI (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/056562
Publication Date:
October 23, 2008
Filing Date:
March 28, 2007
Export Citation:
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Assignee:
FUJITSU LTD (JP)
MASUDA YASUYUKI (JP)
OZAKI YUKIO (JP)
MATSUEDA JUN (JP)
IKURA KAZUYUKI (JP)
KOBAYASHI TAIZAN (JP)
KASUGA TOSHINORI (JP)
International Classes:
H01L21/60; B23K20/10; H01L21/607
Foreign References:
JP2003249793A2003-09-05
JP2002313837A2002-10-25
Attorney, Agent or Firm:
FUJIMOTO, Ryosuke (Yaesu Nagoya Building 6thFloor 2-10, Yaesu 2-chome, Chuo-k, Tokyo 28, JP)
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Claims:
 基板と電子部品との間にアンダーフィルが充填された電子装置の製造に使用される超音波接合装置であって、
 前記電子部品を搭載可能なツール面を有するヘッドと、
 前記ヘッドの前記ツール面に付着した未硬化の前記アンダーフィルをワイピング台上のワイピング材で拭き取るワイピングユニットと、
 前記電子部品を前記基板に超音波接合すると共に、前記ワイピング台上の前記ワイピング材に前記ヘッドを加圧可能な超音波接合部と、
 前記ワイピングユニットによるワイピング時に前記ワイピング台上の前記ワイピング材と前記ツール面との間に加わる加圧力を検出する検出部と、
 前記検出部による検出結果に基づいて前記超音波接合部による加圧力を制御する制御部とを有することを特徴とする超音波接合装置。
 基板と電子部品との間にアンダーフィルが充填された電子装置の製造に使用される超音波接合装置であって、
 前記電子部品を搭載可能なツール面を有するヘッドと、
 前記ヘッドの前記ツール面に付着した未硬化の前記アンダーフィルをワイピング台上のワイピング材で拭き取るワイピングユニットであって、前記ワイピング台上の前記ワイピング材に前記アンダーフィルを粉化させる溶剤を供給する溶剤供給部を有するワイピングユニットと、
 前記電子部品を前記基板に超音波接合すると共に、前記ワイピング台上の前記ワイピング材に前記ヘッドを加圧可能な超音波接合部と、
 前記ワイピングユニットによるワイピング時に前記ワイピング台上の前記ワイピング材と前記ツール面との間に加わる加圧力を検出する検出部と、
 前記検出部による検出結果に基づいて前記溶剤供給部による溶剤供給量を制御する制御部とを有することを特徴とする超音波接合装置。
 基板と電子部品との間にアンダーフィルが充填された電子装置の製造に使用される超音波接合装置であって、
 前記電子部品を搭載可能なツール面を有するヘッドと、
 前記ヘッドの前記ツール面に付着した未硬化の前記アンダーフィルをワイピング台上のワイピング材で拭き取るワイピングユニットであって、モータを有して当該ワイピング台上にワイピング材を供給及び巻き取る送り機構を有するワイピングユニットと、
 前記電子部品を前記基板に超音波接合する超音波接合部と、
 前記モータのトルクの変動を検出する検出部と、
 前記検出部による検出結果に基づいて前記ワイピング材の残量が十分かどうかを判断する制御部とを有することを特徴とする超音波接合装置。
 基板と電子部品との間にアンダーフィルが充填された電子装置の製造に使用される超音波接合装置であって、
 前記電子部品を搭載可能なツール面を有するヘッドと、
 前記ヘッドの前記ツール面に付着した未硬化の前記アンダーフィルをワイピング台上のワイピング材で拭き取るワイピングユニットと、
 前記電子部品を前記基板に超音波接合する超音波接合部と、
 前記ツール面の汚れ状態を検出する検出部と、
 前記検出部による検出結果に基づいて前記ワイピングユニットによるワイピングのタイミングを制御する制御部とを有することを特徴とする超音波接合装置。
 前記検出部は、前記基板に接合された後の前記電子部品の表面を撮像することを特徴とする請求項4記載の超音波接合装置。
 前記検出部は、前記超音波接合部による超音波振幅の変動又は発振インピーダンスの変動を検出することを特徴とする請求項4記載の超音波接合装置。
Description:
超音波接合装置

 本発明は、一般には、超音波接合装置に り、特に、チップ(電子部品)と基板の間に ンダーフィルを充填して接合する超音波接 装置に関する。本発明は、例えば、ベアチ プ(フリップチップ:FC)を実装する超音波接合 装置に好適である。

技術背景

 ワイヤボンディングの代わりにアレイ状 配列されたバンプによってチップと基板を 気的に接続するフリップチップ実装は従来 ら知られている。チップと基板の間にはア ダーフィルが充填され、外部応力を軽減し 接続の信頼性を高めている。近年、BGA(Ball  Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、FCとチップサ ズが縮小するにつれてチップと基板の間隔 縮小してきた。このため、実装後のアンダ フィルの充填(かかるプロセスを、以下、ア ンダーフィルの「後入れ」と呼ぶ。)は困難 なり、アンダーフィルを塗布した後に実装 行うプロセス(かかるプロセスを、以下、ア ダーフィルの「先入れ」と呼ぶ。)が必要と なる。

 超音波接合装置は、超音波ヘッドの基板 の面(ツール面)にチップを搭載し、それを 板に加圧しながら超音波を印加して接合す 。

 従来技術としては、例えば、特許文献1乃至 16がある。

特開平08-195063号公報

特開2001-30465号公報

特開昭56-3447号公報

特開平05-345411号公報

特開2002-53110号公報

特開昭60-234282号公報

実公平06-38828号公報

実用新案2562897号明細書

特開2002-313837号公報

特開平02-260552号公報

特許2987386号明細書

特開2004-342847号公報

特開2004-207294号公報

特開2005-302750号公報

特開2005-72033号公報

特開平08-264584号公報

 先入れは、アンダーフィルが基板上にあ 状態でチップを加圧して接合する。このた 、加圧時にチップの下のアンダーフィルが ップからはみ出てツール面に付着してツー 面を汚す。ヘッドが高温になると、ツール に付着したアンダーフィルが硬化してツー 面の平坦度が低下して超音波振動の伝達率 低下する。この結果、チップと基板間の平 度が悪化し、接合品質が低下する。

 超音波接合装置は、ツール面の平坦度を 持するためにツール面を研磨するため、硬 したアンダーフィルを研磨で除去すること 可能である。しかし、硬化前のアンダーフ ルは研磨の砥石を目詰まりさせるため研磨 置を使用してそれを除去することはできな 。この点、アンダーフィルがツール面に付 しないように、実装時にフィルムをツール とチップの間に挟み込んだ状態で超音波を 加する方法が提案されている。しかし、こ 方式は超音波振動の伝達が不十分になりや く、また、介在物両面にスベリが発生して 合品質が不安定になる。

 本発明は、ツール面の清浄を維持する超 波接合装置に関する。

 本発明の一実施例としての超音波接合装 は、基板と電子部品との間にアンダーフィ が充填された電子装置の製造に使用される 音波接合装置であって、前記電子部品を搭 可能なツール面を有するヘッドと、前記ヘ ドの前記ツール面に付着した未硬化の前記 ンダーフィルをワイピング台上のワイピン 材で拭き取るワイピングユニットと、前記 子部品を前記基板に超音波接合すると共に 前記ワイピング台上の前記ワイピング材に 記ヘッドを加圧可能な超音波接合部と、前 ワイピングユニットによるワイピング時に 記ワイピング台上の前記ワイピング材と前 ツール面との間に加わる加圧力を検出する 出部と、前記検出部による検出結果に基づ て前記超音波接合部による加圧力を制御す 制御部とを有することを特徴とする。かか 超音波接合装置によれば、最適に設定され 加圧力を維持することができるのでワイピ グ性能を向上してツール面の清浄を維持す ことができる。

 本発明の別の実施例としての超音波接合 置は、基板と電子部品との間にアンダーフ ルが充填された電子装置の製造に使用され 超音波接合装置であって、前記電子部品を 載可能なツール面を有するヘッドと、前記 ッドの前記ツール面に付着した未硬化の前 アンダーフィルをワイピング台上のワイピ グ材で拭き取るワイピングユニットであっ 、前記ワイピング台上の前記ワイピング材 前記アンダーフィルを粉化させる溶剤を供 する溶剤供給部を有するワイピングユニッ と、前記電子部品を前記基板に超音波接合 ると共に、前記ワイピング台上の前記ワイ ング材に前記ヘッドを加圧可能な超音波接 部と、前記ワイピングユニットによるワイ ング時に前記ワイピング台上の前記ワイピ グ材と前記ツール面との間に加わる加圧力 検出する検出部と、前記検出部による検出 果に基づいて前記溶剤供給部による溶剤供 量を制御する制御部とを有することを特徴 する。かかる超音波接合装置によれば、ワ ピング材の状態に最適な溶剤供給量を維持 ることができるのでワイピング性能を向上 てツール面の清浄を維持することができる

 本発明の更に別の実施例としての超音波 合装置は、基板と電子部品との間にアンダ フィルが充填された電子装置の製造に使用 れる超音波接合装置であって、前記電子部 を搭載可能なツール面を有するヘッドと、 記ヘッドの前記ツール面に付着した未硬化 前記アンダーフィルをワイピング台上のワ ピング材で拭き取るワイピングユニットで って、モータを有して当該ワイピング台上 ワイピング材を供給及び巻き取る送り機構 有するワイピングユニットと、前記電子部 を前記基板に超音波接合する超音波接合部 、前記モータのトルクの変動を検出する検 部と、前記検出部による検出結果に基づい 前記ワイピング材の残量が十分かどうかを 断する制御部とを有することを特徴とする かかる超音波接合装置によれば、ワイピン 材の残量を把握してワイピング材がない状 でワイピングを行うことを回避することが きるのでツール面の清浄を維持することが きる。

 本発明の更に別の実施例としての超音波 合装置は、基板と電子部品との間にアンダ フィルが充填された電子装置の製造に使用 れる超音波接合装置であって、前記電子部 を搭載可能なツール面を有するヘッドと、 記ヘッドの前記ツール面に付着した未硬化 前記アンダーフィルをワイピング台上のワ ピング材で拭き取るワイピングユニットと 前記電子部品を前記基板に超音波接合する 音波接合部と、前記ツール面の汚れ状態を 出する検出部と、前記検出部による検出結 に基づいて前記ワイピングユニットによる イピングのタイミングを制御する制御部と 有することを特徴とする。かかる超音波接 装置によれば、ツール面の汚れがひどい場 にワイピングを行わないことを回避するこ ができるのでツール面の清浄を維持するこ ができる。また、ツール面の汚れがひどく いときにはワイピングを行わないので超音 接合のスループットを維持することができ 。前記検出部は、例えば、前記基板に接合 れた後の前記電子部品の表面を撮像する撮 手段、前記超音波接合部による超音波振幅 変動又は発振インピーダンスの変動を検出 る超音波発振器である。

 本発明の更なる目的又はその他の特徴は 以下、添付図面を参照して説明される好ま い実施例によって明らかにされるであろう

本発明の一実施例の超音波接合装置の ロック図である。 図1に示す超音波接合装置が製造する電 子装置の概略断面図である。 図1に示すワイピングユニットの表面側 の分解斜視図である。 図3に示すワイピングユニットの裏面側 の斜視図である。 図3に示すワイピングユニットに適用可 能な揺動機構の一例を示す概略断面図である 。 図6(a)は、弾性体がない場合にヘッドを ワイピング台に加圧した場合のツール面の圧 力分布とその状態の概略断面図である。図6(b )は、弾性体がある場合にヘッドワイピング に加圧した場合のツール面の圧力分布とそ 状態の概略断面図である。 図7(a)は、凹凸面を有するワイピング台 にヘッドを加圧する前の状態を示す概略断面 図である。図7(b)は、図7(a)に示すワイピング にヘッドを加圧して揺動した状態を示す概 断面図である。 図5に示す揺動機構の変形例を有するワ イピングユニットの概略断面図である。 図8に示すワイピングユニットのワイピ ング台近傍の概略拡大斜視図である。 図8に示すワイピングユニットの平面 である。 図8に示すワイピングユニットの断面 である。 図8に示すワイピングユニットの断面 である。 図13(a)は、図8に示すワイピングユニッ トに適用可能なクランプ/クランプ解除機構 クランプ解除状態を示す概略部分断面図で る。図13(b)は、図8に示すワイピングユニッ に適用可能なクランプ/クランプ解除機構の ランプ状態を示す概略部分断面図である。 図14(a)及び図14(b)は、図13(a)及び図13(b) 示すクランプ/クランプ解除機構の一例を示 す概略断面図である。 図15(a)及び図15(b)は、図13(a)及び図13(b) 示すクランプ/クランプ解除機構の別の例を 示す概略断面図である。 図3に示す送りリールにおけるワイピ グ材の残量又は巻取りローラにおける巻き とモータのトルクとの関係を示すグラフで る。 図17(a)は、連結軸と巻き取りリールの との連結部近傍の拡大斜視図である。図17(b )は、図17(a)に示す連結軸の平面図とそのA-A断 面図である。図17(c)は、図17(a)に示す両軸が 合した状態の断面図である。図17(d)は、送り リールの軸に挿入された連結軸の断面図であ る。 図3に示すワイピングユニットの張力 加機構の概略断面図である。 図3に示すワイピングユニットの状態 出系の一例を示す概略断面図である。 図3に示すワイピングユニットの状態 出系の別の例を示す概略断面図である。 図19に示すガイドローラを使用した状 検出系の概略断面図である。 図3に示す送り系の変形例の概略部分 面図である。 チップCの実装回数と超音波の発振イ ピーダンスとの関係を示すグラフである。 図1に示す超音波接合装置の動作を説 するためのフローチャートである。 図24に示すステップ1300の詳細を説明す るためのフローチャートである。 図26(a)は、図25に示すステップ1328の加 力制御の有無でワイピング材に加わる加圧 を比較するグラフである。図26(b)は、加圧 制御のブロック図である。

 以下、図1及び図2を参照して、本発明の 実施例の超音波接合装置100について説明す 。ここで、図1は、超音波接合装置100のブロ ク図である。図2は、電子装置10の概略断面 である。

 超音波接合装置100は、図2に示す電子装置 10を製造に使用される装置であり、チップ(電 子部品)Cを基板に超音波接合する機能を有す 。電子装置10は、基板Bと、基板BにバンプN 介して実装又は電気的に接続されたチップC 、チップCと基板Bとの間に充填されたアン ーフィルUFとを有する。より詳細には、バン プNはチップCと基板Bに図示しないパッドを介 して結合されている。

 超音波接合装置100は、図1に示すように、 メインコントローラ102と、ヘッド104と、超音 波接合部と、アライメント部と、ワイピング ユニット140とを有する。

 メインコントローラ102は、超音波接合部 アライメント部、ワイピングユニット140、 の他、各種制御部に接続されており、各部 制御する。メインコントローラ102は、MPUやC PUなどの処理部、ROM、RAM、ハードディスクな のメモリ、キーボードやマウスなどの入力 、ディスクプレイなどの表示部も含む概念 ある。他の後述する制御部も同様にメモリ 有する。

 ヘッド104は、チップ(電子部品)Cを搭載す ツール面105を底面側に有する。ヘッド104の 部は平坦でも凸部が形成されていてもよい 図1では、ツール面105は見ることができない 。ツール面105は基板Bに対向している。ヘッ 104には、超音波振動子122が設けられている 、ヘッド104に接続された部材に設けられて てもよい。ヘッド104のツール面105とは反対 上面106には加圧機構112が取り付けられてい 。ヘッド104はチップCの種類によっては交換 れる場合がある。

 超音波接合部は、チップCを基板Bに超音 接合する機能を有し、加圧部と超音波印加 とを有する。加圧部は、チップCを基板Bに加 圧するZ方向にヘッドを駆動する駆動部であ 、加圧制御部110と、加圧機構112とを有する

 加圧制御部110は、メインコントローラ102 接続されて、メインコントローラ102によっ 動作を制御される。加圧制御部110は、加圧 構112を制御する。

 加圧機構112は、本体113と駆動軸115とを有 る。本体113は、駆動軸115をZ方向に伸縮移動 可能なZステージを内蔵している。駆動軸115 一端が本体113に直接又は検出部としての荷 センサ114を介して間接的に接続されており 他端がヘッド104の上面106に固定されている 駆動軸115は図示しないヒータを内蔵してお 、ヒータの温度は加圧制御部110によって制 される。

 超音波接合部は、Z方向と直交するXY平面 で超音波をチップCに印加し、超音波発振器 120と超音波振動子122とを有する。超音波発振 器120は、例えば、50乃至50Hzの電気信号を20kHz 35kHzの電気信号に変換する。超音波振動子12 2は電気信号を機械的な振動エネルギーに変 する圧電素子から構成される。振動子122は 図示しないホーン(共鳴体)を介してヘッド104 に振動を伝達する。

 なお、超音波接合部は、当業界で周知の 造を適用することができ、ここでは詳しい 明は省略する。

 アライメント部は、チップCと基板Bとの 置合わせを行い、アライメント機構制御部13 1と、撮像ユニット132と、移動機構133と、画 処理部134と、移動機構制御部135と、アライ ント機構136とを有する。

 アライメント機構制御部131、画像処理部1 34、移動機構制御部135はメインコントローラ1 02によって制御される。アライメント機構制 部131は、画像処理部134の結果に基づいてア イメント機構136の動作を制御する。

 撮像ユニット132はカメラを有して上下面 即ち、ツール面105と基板Bを撮像することが できる。より詳細には、撮像ユニット132は、 ツール面105に形成されてチップCに対して位 合わせがされている図示しないマークと、 板Bのチップ搭載位置近傍に形成されてチッ 搭載位置に対して位置合わせがされている 示しないマークとを撮像する。

 撮像ユニット132は移動機構133によって駆 される。移動機構133は3次元ステージを含み 、撮像ユニット132を3次元に移動する。画像 理部134は、撮像ユニット132が撮影した両マ ク画像を処理して両マークをZ方向から見た うに重ね合わせる。

 移動機構制御部135は移動機構133の駆動を 御する。具体的には、マーク撮像時には撮 ユニット132を撮像位置まで移動させ、アラ メント終了時には撮像ユニット132を退避さ る。

 アライメント機構136は基板Bを搭載した3 元ステージであり、基板Bを3次元方向に移動 することができる。動作において、アライメ ント機構制御部131は画像処理部134から撮像結 果を取得し、両マークが所定の位置関係で重 なるようにアライメント機構136の駆動を制御 する。

 なお、アライメント部は、当業界で周知 構造を適用することができ、ここでは詳し 説明は省略する。

 ワイピングユニット140は、ヘッド104のツ ル面105に付着したアンダーフィルUFをワイ ング材Wによって拭き取る機能を有する。本 施例の超音波接合装置100は、アンダーフィ UFを予め基板B上に塗布した状態でヘッド104 基板Bに対して加圧する先入れ方式を採用す る。このため、ヘッド104を基板Bに加圧する きにアンダーフィルUFがツール面105に付着す る可能性がある。ワイピングユニット140はこ のアンダーフィルUFを拭き取ってツール面105 清浄を維持する。

 ワイピング材Wは、アンダーフィルUFを拭 取るためのテープ又は帯状部材である。本 施例では、ワイピング材Wは布であるが、本 発明は、その材質を限定するものではない。

 ワイピングユニット140は、図1、図3乃至 20に示すように、本体と、送り系と、状態検 出系、溶剤供給系と、タイミング制御系とを 有する。ここで、図3は、正面側から見たワ ピングユニット140の分解斜視図であり、図4 、裏面側から見たワイピングユニット140の 視図である。

 本体は、ワイピングユニット制御部141、 ートリッジ142、カートリッジ支持部144、カ トリッジ姿勢調整部145、駆動ステージ146、 動ステージ姿勢調整部147、シャッター148、 イピング台149を有する。

 ワイピングユニット制御部141は、駆動ス ージ146のX方向の移動を制御し、加圧制御部 110によって制御されている。

 カートリッジ142は、例示的に略L字形状を 有する中空の筐体であり、面142aにおいてカ トリッジ支持部144と分離可能に係合する。 ートリッジ142は、カートリッジ支持部144と 離可能であるので、カートリッジ142の単位 着脱や交換が可能である。この結果、ワイ ング材Wの交換や保守を容易に行うことがで 、作業工数を削減することができる。また ワイピング材Wの交換をオフライン作業で実 行することができ、ワイピングユニット140の 稼動率は向上している。

 後述するように、溶剤を使用すること、 に、溶剤にアルコールなどの可燃性溶液を 用する場合があるので更に、カートリッジ1 42は防水構造及び防爆構造にすることが好ま い。防水構造の観点からカートリッジ142は 述するような機密構造を有する。防爆構造 観点から、カートリッジ142内にはモータや ンサは設けられておらず、外部から内部の 態を検出する。

 カートリッジ142は、箱型のフレーム形状 有し、内部にワイピング材W、ワイピング台 149、巻取りリール152、送りリール154、ガイド ローラ156を収納する。図3では、カバー143は り外されているが、後述する図6にはカバー1 43がカートリッジ142に取り付けられてカート ッジ142を密閉する。

 カートリッジ142は、カートリッジ支持部1 44を介して駆動ステージ146に取り付けられる カートリッジ142とカートリッジ支持部144は 体として駆動ステージ146によってワイピン 位置まで移動し、ワイピング位置から退避 れる。また、ワイピング時にも、同様に、 ートリッジ142とカートリッジ支持部144は一 として駆動ステージ146によって揺動される 但し、後述する別の実施例に記載されてい ように、カートリッジ142が収納する部材の 部、例えば、ワイピング台149のみが揺動し もよい。

 カートリッジ支持部144は図3に示すように L字形状を有し、各種駆動系や検出系を搭載 ている。カートリッジ支持部144は、L字形状 底板の底面において駆動ステージ146と接続 れ、駆動ステージ146によってX方向に駆動可 能である。カートリッジ支持部144は、L字形 の起立部の一面である面144aにおいてカート ッジ142と分離可能に係合し、L字形状の起立 部の他面である面144bにはモータ150や検出系 取り付けられる。

 カートリッジ姿勢調整部145は、図4に示す ように、カートリッジ支持部144と駆動ステー ジ146との間に配置され、ツール面105に平行に カートリッジ142のワイピング台149上のワイピ ング材Wの姿勢(θx、θy)を調整する倣い機構で ある。この結果、ワイピング時にワイピング 材Wによるツール面105の接触圧を面内で均一 することができる。

 カートリッジ姿勢調整部145は、カートリ ジ142の個体差によるズレを調整することが き、ヘッド104の交換時及びカートリッジ142 交換時にカートリッジ142の姿勢を調整する かかる調整は、手動でも自動でもよい。カ トリッジ姿勢調整部145は、ワイピング時の イピング材Wとツール面105との片当りを防止 し、ツール面105全面を平均的にワイピングす ることができる。この結果、拭き取り動作が 安定し、アンダーフィルUFを確実に拭き取っ ヘッド104の寿命を延ばすことができる。カ トリッジ姿勢調整部145は、図4の下の詳細な 斜視図にあるように、X軸周り(θx)及びY軸周 (θy)に独立して回転可能なステージである。

 駆動ステージ146は、カートリッジ支持部1 44に固定され、ワイピング位置までカートリ ジ支持部144をX方向に沿って移動すると共に ワイピング位置からカートリッジ支持部144を X方向に沿って退避させる。X方向は、超音波 動の方向であるZ方向に垂直な方向である。

 ある実施例では、ワイピング時にはワイ ングユニット制御部141は駆動ステージ146を 御してカートリッジ支持部144をX方向に揺動 させる。かかる状態を図5に示す。ここで、 5は、ワイピングユニット140の概略断面図で る。図5では、カートリッジ姿勢調整部145や 駆動ステージ姿勢調整部147は省略されている 。図5において、駆動ステージ146は、固定部14 6aと、固定部146aに対して矢印方向(X方向)に揺 動する可動部146bとを有する。可動部146bは実 の位置の前後の点線の位置の範囲で揺動す 。

 このように、ツール面105のワイピングを うために、駆動ステージ146によりカートリ ジ142全体がツール面105と平行にワイピング る。カートリッジ142をワイピング位置まで 動させる手段とワイピングのための揺動さ る手段を同一のアクチュエータが兼ねるこ により、カートリッジ142の機構を簡略化し コスト削減を図ることができる。

 駆動ステージ姿勢調整部147は、駆動ステ ジ146の下部に固定され、駆動ステージ146の 勢(θx、θy)を調整する倣い機構である。駆 ステージ姿勢調整部147は、ワイピングのス ロークに亘ってワイピング材Wとツール面105 の間の加圧力がツール面105の面内で一定と るように、駆動ステージ146の姿勢を調整す 。駆動ステージ姿勢調整部147は、ヘッド104 個体差によるズレを調整することができ、 ッド104の交換時に駆動ステージ146の姿勢を 整する。かかる調整は、手動でも自動でも い。駆動ステージ姿勢調整部147は、ワイピ グ時のツール面105との片当りを防止し、ツ ル面105全面を平均的にワイピングすること できる。この結果、拭き取り動作が安定し アンダーフィルUFを確実に拭き取ってヘッ 104の寿命を延ばすことができる。駆動ステ ジ姿勢調整部147は、図4の下の詳細な斜視図 あるように、X軸周り(θx)及びY軸周り(θy)に 立して回転可能なステージである。

 シャッター148は、ワイピング台149上に設 られる。シャッター148が開かれるとワイピ グ台149上のワイピング材Wを露出する。ワイ ピング台149は本実施例ではカートリッジ142の 内部に形成され、その上のワイピング材Wに ヘッド104の底部がツール面105を下にして挿 される。ワイピング台149をカートリッジ142 凸部に形成してヘッド104の底部が平坦であ てもよい。

 シャッター148が閉じられるとワイピング 149上のワイピング材がシャッター148によっ 遮蔽される。シャッター148の開閉はワイピ グユニット制御部141と、シャッター148又は れに接続された図示しないシャッター開閉 構によって行われる。

 ワイピング台149は、その上にワイピング Wが供給され、ワイピング材Wを介してツー 面105上のアンダーフィルUFを拭き取る。ワイ ピング台149にはきれいなワイピング材Wが供 され、ワイピング台149上の汚れたワイピン 材Wは巻き取られる。なお、加圧機構112は、 イピング台149上のワイピング材Wの露出部分 にヘッド104のツール面105を加圧することがで きる。ワイピング時にはチップCはツール面10 5に搭載されていない。

 図6(a)及び図6(b)に示すように、ワイピン 台149は弾性体149aで覆われて、弾性体149aを介 してワイピング材Wと接触することが好まし 。ここで、図6(a)は、弾性体149aがない場合に ヘッド104をワイピング台149に加圧した場合の ツール面105の圧力分布とその状態の概略断面 図である。図6(b)は、弾性体149aがある場合に ッド104をワイピング台149に加圧した場合の ール面105の圧力分布とその状態の概略断面 である。なお、図6(a)及び図6(b)においては ワイピング材Wは省略されている。

 ワイピング台149の上面とツール面105を完 に平坦に加工し、両者を完全に平行に維持 ることは困難である。このため、図6(a)の上 側のグラフに示すように、弾性体149aがない ツール面105の圧力分布は均一でなくなり易 。一方、弾性体149aを配置すると、図6(b)に示 すように、ツール面105の圧力分布が均一にな り易い。この結果、ツール面105を平均的に拭 き取ることができ、拭き取り動作が安定し、 アンダーフィルUFを確実に拭き取ってヘッド1 04の寿命を延ばすことができる。

 ワイピング台149の表面を凹凸形成したワイ ング台149Aを使用してもよい。図7(a)は、凹 面149A 1 を有するワイピング台149Aにヘッド104を加圧 る前の状態を示す概略断面図である。図7(b) 、ワイピング台149Aにヘッド104を加圧して揺 動した状態を示す概略断面図である。凹凸面 149A 1 の凸部の高さは同じであり、全ての凸部は同 一の三角柱形状を有している。しかし、本発 明は、円錐形状など凸部の形状を限定するも のではない。

 ワイピング台149の表面が平面でツール面105 面接触する場合は、ツール面105の微小な凹 に追従できない場合がある。そこで、凹凸 149A 1 のような点接触又は微小な領域での面接触と することによって、ツール面105全面に亘って 平均的にワイピングすることができる。この 結果、拭き取り動作が安定し、アンダーフィ ルUFを確実に拭き取ってヘッド104の寿命を延 すことができる。

 図5に示す例ではカートリッジ142全体が揺 動するが、ワイピング台149のみが揺動しても よい。かかるワイピング台190を有する実施例 を、図8乃至図12を参照して説明する。ここで 、図8は、ワイピング台190を有するワイピン ユニット140Aの概略断面図である。図8に示す ように、カートリッジ142は固定され、ワイピ ング台190のみがX方向に点線と実線で示す範 で揺動する。

 図9は、ワイピング台190近傍の概略斜視図 である。図10は、ワイピング台190近傍の概略 面図である。図11は、ワイピング台190近傍 概略断面図である。図12は、ワイピング台190 近傍の概略断面図である。

 ワイピングユニット140Aは、揺動機構と、 クランプ機構と、クランプ解除機構とを有す る。

 揺動機構は、カートリッジ142に対してワ ピング台190をX方向に揺動する。揺動機構は 、図9乃至図11に示すように、カートリッジ支 持部144側に設けられたモータ192と、モータ192 のモータ軸192aに連結された軸193aを有する偏 カム193と、二対のガイド194と、一対の側板1 95とを有する。

 図12に示すように、偏心カム193は、ワイ ング台190の空隙部190aに収納されている。偏 カム193はX方向において空隙部190aの内壁と ぼ接触した状態にある。ワイピング台190は 対のガイド194に貫通され、ガイド194に対し ガイド194に沿って移動することができる。 対のガイド194の両端はカートリッジ142に固 された一対の側板195に固定されている。偏 カム193が軸193aの周りに回転すると、ワイピ グ台190がガイド194に沿ってX方向に揺動する 。

 クランプ機構は、ワイピング材Wをワイピ ング台190の揺動に追従させるためにワイピン グ材Wをクランプする機構である。クランプ 構は、図9乃至図12に示すように、押さえ板19 6aと、一対の支持柱196bと、底板196cと、クラ プ用バネ196dとを有する。

 バネ196dは引っ張りバネであり、一端が、 ワイピング台190の内部に形成された一対の空 隙部190bの天井に接触し、他端が、底板196cの 面に接触している。このため、バネ196dは底 板196cに常に鉛直下向き(Z方向下向き)の力を えている。この弾性力は支持柱196bを介して さえ板196aに伝達される。この結果、押さえ 板196aは常に下向きにワイピング材Wを押圧し ワイピング材Wはワイピング台190の揺動に追 従する。

 このように、ワイピング時は、クランプ 構でワイピング材Wをクランプし、ヘッド104 をワイピング材Wに押し当てる。その状態で 揺動機構がワイピング台190、ワイピング材W びクランプ機構を同時に揺動させる。カー リッジ142とカートリッジ支持部144の全体を 動させるよりも被揺動物の質量が小さくな ので振動が低減する。また、図5と異なり、 駆動ステージ146は揺動する必要がないので電 力を小さくすることができ、コスト削減に寄 与する。

 クランプ解除機構は、ワイピングが終了 るなどしてワイピング材Wを送るときにクラ ンプ機構によるクランプを解除する機構であ る。クランプ解除機構は、カートリッジ支持 部144側に設けられたモータ197と、モータ197の モータ軸197aに連結された軸198aを有する偏心 ム198とを有する。クランプ解除機構は、ワ ピング時は図12に示す状態にある。一方、 イピング材Wの送り時には、図12に示す状態 らモータ197が偏心カム198を軸198a周りに180度 転する。すると、偏心カム198は底板196cの下 面をZ方向上向きに押し上げる。この結果、 持柱196bと共に押さえ板196aがZ方向上向きに 位し、ワイピング材Wから離れてクランプが 除される。

 以下、図13(a)乃至図15(b)を参照して、クラ ンプ/クランプ解除機構の変形例を説明する かかる変形例は、シャッター148とシャッタ 148の移動機構をワイピング材Wのクランプ/ク ランプ解除に使用している。シャッター148は 開口部148aを有する。

 図13(a)は、クランプ解除状態におけるシ ッター148とワイピング材W及びワイピング台1 90の関係を示す概略断面図である。図13(b)は クランプ状態におけるシャッター148とワイ ング材W及びワイピング台190の関係を示す概 断面図である。図13(b)に示すように、シャ ター148の開口部148aがカートリッジ142の開口 142cの真下に位置すると開口状態となる。

 図13(a)において、シャッター148はクラン 解除位置にあると共にカートリッジ142の開 部142cを閉じる閉位置にある。図13(b)におい 、シャッター148はクランプ位置にあると共 カートリッジ142の開口部142cを開位置にある 図13(a)状態と及び図13(b)に示す状態との間で シャッターを移動させるクランプ/クランプ 除機構の一例を図14(a)及び図14(b)に示し、他 例を図15(a)及び図15(b)に示す。

 図14(a)及び図14(b)に示すクランプ/クラン 解除機構は、リンク機構を利用し、支持板14 8bと、一対のロッド148cとを有する。

 支持板148bは本実施例では板状部材であり 、シャッター148の一側面に固定されているが 、上面の一部が開口した箱状部材であっても よい。また、板状部材であっても一対の支持 板148bがシャッター148の両側面に固定されて よい。本実施例では、支持板148bは上面にお てシャッター148に接続されている。また、 示しないシャッター148の開閉手段がシャッ ー148又は支持板148bに固定されている。

 一対のロッド148cは同一形状を有する。支 持板148bが箱状部材であれば二対のロッドが けられて安定性のために支持板の裏面にお て同様に接続される。ロッド148cの一端は、 持板148bに軸148dを介して回転可能に取り付 られ、他端は、軸148eを介してカートリッジ1 42又はこれに接続された部材に回転可能に取 付けられている。

 図14(a)は図13(a)に対応し、図14(b)は図13(b) 対応する。図示しないシャッター148の開閉 段がシャッター148を図14(a)に示す状態から開 口方向である左方向に力を加えると、ロッド 148cが軸148eの周りに反時計回りに回転してそ に対応して軸148dで接続された支持板148bが ャッター148と共に回転する。この結果、図14 (b)に示す開口状態となる。

 図15(a)及び図15(b)に示すクランプ/クラン 解除機構は、カム機構を利用し、カートリ ジ142又はこれに接続された部材に設けられ 一対のカム溝142dと、カム溝142dに接続された 一対の突起148gを有する支持板148fとを有する

 支持板148bは上面においてシャッター148に接 続されている。また、図示しないシャッター 148の開閉手段がシャッター148又は支持板148f 固定されている。一対のカム溝142dは同一形 を有し、水平部142d 1 と円弧部142d 2 とを有するが、全て円弧部又は曲線部で構成 されてもよい。支持板148fが板状部材でも箱 部材でもよいことは支持板148bと同様である

 図15(a)は図13(a)に対応し、図15(b)は図13(b)に 応する。図示しないシャッター148の開閉手 がシャッター148を図15(a)に示す状態から開口 方向である左方向に力を加えると、突起148g カム溝142dに沿って移動し、円弧部142d 2 を通過するにつれてシャッター148の位置が下 がり、最終的には図15(b)に示す開口状態とな 。

 送り系は、ワイピング材Wをワイピング台 149上に供給すると共に汚れたワイピング材W 巻き取って回収する。この結果、シャッタ 148が開いたときにワイピング台149又は190(以 、単に「148」とする)上で露出するワイピン グ材Wの露出部分は変化する。送り系は、ワ ピングユニット制御部141、モータ150、巻取 リール152、送りリール154、ガイドローラ156 連結軸158、張力(テンション)印加機構を有す る。

 ワイピングユニット制御部141は、ワイピ グ材の張力と送り量を調節し、残量が少な なればメインコントローラ102にその旨を知 せる。これに応答してメインコントローラ1 02は、表示部にその旨を表示してユーザに巻 りリール152と送りリール154又はカートリッ 142の交換を促すメッセージを表示する。

 モータ150は、そのモータ軸が連結軸158aに 結合し、連結軸158aを介して巻取りリール152 回転する。モータ150のトルクを、トルク検 器172を使用して監視することによってワイ ング材Wの張力や残量を検出することができ 。この場合、ワイピング材Wの巻き径又は残 量とモータ150のトルクとは図16に示す関係が る。横軸は巻取りリール154におけるワイピ グ材Wの巻き径若しくは送りリール154におけ るワイピング材Wの残量である。縦軸は巻取 リール152に接続されたモータ150のトルクで る。即ち、巻き径が大きくなるか残量が小 くなるとモータ150のトルクは増加する。交 時期は残量が0になる前のニアエンドである とが好ましい。また、モータ150にエンコー 170を付加することによって回転量が分かる め、ワイピング材の送り量検出を行うこと できる。

 巻取りリール152は、(汚れた)ワイピング を巻き取るリールであり、中心軸152aを有す 。送りリール154は、きれいなワイピング材 搭載されてワイピング台149に供給するリー であり、中心軸154aを有する。ガイドローラ 156は、ワイピング材Wを支持してその送り経 を規定する。ガイドローラ156はカートリッ 142内部の状態を検出する検出部の一部とし 使用される場合がある。

 連結軸158は、巻取りリール152、送りリー 154、ガイドローラ156に連結又は挿入される 連結軸158は、巻取りリール152の軸152aに結合 される連結軸158aと、送りリール154の軸154aに 合される連結軸158bとを含む。

 連結軸158aはモータ150のモータ軸に結合さ れており、連結軸158bは後述する張力印加機 のブレーキ板151bに結合されている。しかし ガイドローラ156が、単に、ワイピング材Wを ガイドする機能しか有しない場合には、それ に対応する連結軸158は不要である。かかる理 由で、図3の送りリール154の右斜め下のガイ ローラ156に対応する連結軸158は設けられて ない。一方、後述する状態検出系で説明す ように、ガイドローラ156が検出系の一部と る場合にはその出力軸を連結軸158を介して り出す必要がある。かかる理由から、図3に すワイピング台149の周りの4つのガイドロー ラ156には連結軸158が連結されている。

 ワイピング材Wは、例えば、図5に示すよ に巻取りリール152と送りリール154に巻かれ ここでは巻取りリール152のみが駆動部であ 、送りリール154や他のガイドローラ156は従 部である。巻取りリール152が巻取り方向に 転すると送りリール154からワイピング材Wが イピング台149に送られる。

 以下、図17(a)乃至図17(d)を参照して連結軸 158aと軸152a及びの連結軸158bと軸154aの構造に いて説明する。ここで、図17(a)は、連結軸158 aと軸152aとの連結部近傍の拡大斜視図である 図17(b)は、連結軸158aの平面図とそのA-A断面 である。図17(c)は、軸152aに挿入された連結 158aの断面図である。図17(d)は、軸154aに挿入 された連結軸158bの断面図である。

 軸152aは、図17(c)に示すように、中空円筒 状を有し、120度間隔で円周方向に配置され 突起152bを有する。但し、突起152bの数や間 は限定されない。

 突起152bは、三角柱形状を有し、斜面152c び152dを有する。するが紙面に垂直な方向に して斜めに延びている。斜面152cは、連結軸 158aの突起159の斜面159aと面接触する。斜面152d は、連結軸158aの突起159の斜面159bと面接触し 斜面152cよりも傾斜角度が小さい。斜面152d 軸152aとの境界線は中空円筒の母線に対して 斜している。

 連結軸158aは、図17(a)乃至図17(c)に示すよう 、円錐部158a 1 と円筒部158a 2 とが結合された形状を有する。円筒部158a 2 は、120度間隔で円周方向に配置された突起159 を有する。但し、突起159の数や間隔は限定さ れない。

 突起159は、突起152bと同様の三角柱形状を有 し、斜面159a及び159bを有する。斜面159aは、軸 152aの突起152bの斜面152cと面接触する。斜面159 bは、軸152aの突起152bの斜面152dと面接触し、 面159aよりも傾斜角度が小さい。A-A断面図に すように、斜面159bと円筒部158a 2 の境界線は円筒部158a 2 の母線に対して傾斜している。

 カートリッジ142とカートリッジ支持部144 結合するとき、若しくは、巻取りリール152 カートリッジ142に取り付ける時に、軸152aと 連結軸158aとの連結が円滑になる。例えば、 結軸158aの表面を歯車上にし、軸152aの内面を これに対応する凹凸形状にすると、挿入時に 両者の位相が合わないと挿入が困難又は不能 となる。特に、挿入によってワイピング材W 張力が増加する場合にはなおさらである。

 また、連結軸158bは連結軸158aと同様に、 述するブレーキ板151bに固定されて張力調整 構151aにより荷重Mが加えられているので回 しない。このため、連結軸158bと軸154aには、 連結軸158aと軸152aと同様の問題が生じる。

 図17(a)乃至図17(c)に示すように、連結部の 斜面形状が斜面152c及び152d間と、斜面159a及び 159a間で異なるようにすると、図17(c)に示すよ うに挿入時に巻取りリール152が回転方向に回 転する。かかる回転方向をワイピング材Wに かる張力が小さくなる方向、即ち、図5に示 反時計回りに設定すれば軸152aと連結軸158a の連結時にワイピング材Wに余分な張力が加 って切れるなどする問題を発生しない。こ 結果、カートリッジ142やリール152の取り付 が容易になる。

 図5を参照するに、巻取りリール152は時計 回りに回転するとワイピング材Wを巻取り、 時計回りに回転するとワイピング材Wの張力 緩める。一方、送りリール154は反時計回り 回転するとワイピング材Wの張力を強め、反 時計回りに回転するとワイピング材Wを送り す。このように、巻取りリール152と送りリ ル154とはワイピング材Wを緩める方向が逆な で、送りリール154は連結軸158bとの間に、巻 取りリール152とは逆向きの連結部の構成を形 成する必要がある。図17(d)かかる構成を示す

 一方、モータ150の回転時には斜面152cと159 aが面接触してモータの駆動力は連結軸158a及 軸152aを介して巻取りリール152に伝達される 。

 なお、連結部の構造はこれに限定されな 。例えば、軸152aと158aとの結合に軸継手(カ プリング)その他の結合手段を使用してもよ い。

 張力印加機構は、ワイピング材Wに所定の 張力を印加する機構である。張力を印加しな いとツール面105との摩擦によりワイピング材 Wは弛みを生じる。また、弛みがあると、溶 の浸透も均一にならなくなるおそれがある この結果、ツール面105を平均的に拭き取る とができなくなり、ヘッド104の寿命を短く て交換頻度を増加する。張力印加機構は、 18に示すように、張力調整機構151aと、ブレ キ板151bとを有する。

 張力調整機構151aは、カートリッジ支持部 144の面144bに設けられた断面L次形状の支持部1 44cに搭載され、ブレーキ板151bに荷重Mを印加 る。かかる荷重Mが張力を与える。張力調整 機構151aは、例えば、エアシリンダから構成 ることができる。

 ブレーキ板151bは、カートリッジ支持部144 の面144bに設けられた円盤であり、その中心 である連結軸158はカートリッジ支持部144の 144aに突出している。連結軸158は、送りリー 154の軸154aに連結されている。図5において 巻取りリール152が時計回りに回転すれば、 りリール154も時計回りに回転するが、ブレ キ板151bは送りリール154が回転する方向に巻 りリール152の回転力よりも弱い抵抗力を加 る。この結果、ワイピング材Wには巻取りリ ール152の回転力とブレーキ板151bによる抵抗 の差に応じた張力を加えることができる。

 張力印加機構によって、ワイピング時の イピング材Wの弛みを抑制し、拭き取り動作 が安定し、アンダーフィルUFを確実に拭き取 てヘッド104の寿命を延ばすことができる。 イピング材Wの巻取り時にワイピング材Wの れや弛みを抑制でき、巻き取りを安定にす ことができる。

 送りリール154のワイピング材Wの径によら ずワイピング材Wに一定の張力を加えるため 、残量検出部151cを設け、ワイピングユニッ 制御部141が径の変化に合わせて荷重Mを調整 してもよい。なお、張力の調整は、ワイピン グユニット制御部141以外の制御部が行っても よい。かかる残量検出部151cは、後述するト ク検出器172やカンチレバー176を使用するこ ができる。

 状態検出系は、図19及び図20に示すように 、機密構造を有するカートリッジ142の、ワイ ピング材の終端部、送り量、残量などの内部 状態を外部から検出する。状態検出系は、カ ートリッジ142の動作部の動作と連動して動作 する出力軸と、出力軸に外部出力部を連結す る連結部と、カートリッジ支持部144に設けら れた外部出力部と、カートリッジ支持部144に 設けられて外部出力部の変化を検出する検出 部とを有する。

 カートリッジ142の機密構造を達成するた に、カートリッジ142とカバー143はシール143a によって密封されている。動作部は、例えば 、巻取りリール152である。巻取りリール152の 中空軸(出力軸)152aは連結軸158aを介してモー 150のモータ軸に連結されている。連結部は 凸の機械的係合、磁気的係合など限定され い。検出部は、(ロータリ)エンコーダ170の場 合、光センサ171aと回転角検出用の円板171bを む。図19では、モータ150は省略されている

 軸152aとカートリッジ142との間にも機密シ ール143aが設けられ、カートリッジ142の気密 維持している。エンコーダ170にはインクリ ント形やアブソリュート形など当業界で周 のいかなる構造をも適用できるので詳しい 明は省略する。図19に示す状態検出系によれ ば、モータ150の回転角に対応するワイピング 材の送り量を知ることができる。状態検出系 がトルク検出器172であれば、ワイピング材の 終端部又は残量を知ることができる。

 もちろん状態検出系はエンコーダ170やト ク検出器172に限定されない。図20は、状態 出系としてガイドローラ156a、カンチレバー1 76、レバー178を使用する。

 ガイドローラ156aは、ワイピング材Wの移 と共に回転するので、ガイドローラ156aを図1 9に示す巻取りリール152とみなせば図19と同様 の機構によってワイピング材Wの送り量を検 することができる。かかる例を図21に示す。 図21は、図19に対応する状態検出系の断面図 ある。光センサ171cと回転角検出用の円板171d は、それぞれ光センサ171aと回転角検出用の 板171bに対応し、ロータリエンコーダを構成 る。これにより、ワイピング材Wの送り量を 一定に維持することができ、有効利用を通じ てコストや交換頻度を削減することができる 。

 同様にして、カンチレバー176は、軸176a周 りに回転可能に構成され、ワイピング材Wの 量が多ければ図19の反時計回りに変位し、少 なければ時計回りに変位する。軸176aを図19に 示す巻取りリール152とみなせば図19と同様の 構によってワイピング材Wの残量を検出する ことができる。レバー178は、軸178a周りに回 可能に構成され、ワイピング材Wがなくなれ 図19の時計回りに変位する。軸178aを図19に す巻取りリール152とみなせば図19と同様の機 構によってワイピング材Wの終端を検出する とができる。

 このように、状態検出系は、カートリッ 142内部の気密を維持し、内部で揮発性の溶 を使用しても外部に漏れることがなく、防 及び防爆構造とすることができる。また、 ートリッジ142毎にセンサやアクチュエータ 設けずに全てのカートリッジ142に対して共 のセンサ及びアクチュエータを使用するた 、低コスト化、構造の単純化、ワイピング の交換容易性、カートリッジ142の保守・交 の容易性、作業工数の削減などの効果を与 る。

 図22を参照して、送り系の変形例につい 説明する。ここで、図22は、送り系の変形例 を示す概略断面図である。図22に示す送り系 シャッター148の開口動作に連動してワイピ グ材Wを引き出す機構である。従って、巻取 り用モータも不要となる。

 巻取りリール152の軸152aにワンウェイクラ ッチ153aが係合し、ワンウェイクラッチ153aに ニオンが結合し、ピニオンはラックに係合 る。シャッター148はラックに連結ロッド153c を介して接続されている。

 シャッター148を矢印方向に開口すると、 結ロッド153cを介してラック及びピニオン153 bが矢印方向に移動してワンウェイクラッチ15 3aを介して軸152aを時計回りに回転させる。こ の結果、巻取りリール152が回転してワイピン グ材Wが送られる。

 一方、シャッター148を閉じてもワンウェ クラッチ153aは軸152aを回転しない。このよ に、シャッター148の開口動作に連動してワ ピング材Wを送り出す送り系を設けるとワイ ング材Wの巻き取り機構はモータを必要とし なくなり、ワイピングユニットの低価格化、 小型軽量化を図ることができる。

 再び図1及び図3に戻って、溶剤供給系は ワイピング台149上のワイピング材Wの露出部 にアンダーフィルUFを粉化させる溶剤を供 する機能を有し、ワイピングユニット制御 141と、溶剤供給ユニット制御部160と、溶剤 給ユニット162と、継手164と、チューブ166と 有する。

 アンダーフィルUFは、一般に、エポキシ 樹脂であり、粘性のある液体を布などに吸 されにくい。溶剤は、例えば、純水やアル ールを含む。粉化することによってワイピ グ材を布として構成した場合に繊維の隙間 入りやすくなる。

 溶剤供給ユニット162は、溶剤を貯蔵して 手164と継手164に接続されたチューブを介し 溶剤をワイピング材に供給する。溶剤供給 ニット162による溶剤供給量及びタイミング 溶剤供給ユニット制御部160によって制御さ る。溶剤供給ユニット制御部160はワイピン ユニット制御部141によって制御される。

 その他、超音波接合装置100は、図示しな ロボットアームなどの基板Bのアライメント 機構136のステージへの搭載手段やチップCの ッド104のツール面105への搭載手段を有する 但し、これらの搭載手段は図1において省略 れている。

 タイミング制御系は、ワイピングのタイ ングを制御する機能を有し、ワイピングユ ット制御部141と、汚れ状態検出部とを有す 。

 ワイピングユニット制御部141は、検出部 検出結果に基づいて、ツール面105がワイピ グを必要とするかどうかを判断する。なお ワイピングユニット制御部141に代えてメイ コントローラ102又はこれに接続されたその の制御部が使用されてもよい(以下、これを 総称して単に「制御部」という。)。

 汚れ状態検出部は、ツール面105の汚れ状 を検出し、撮像系、超音波振幅変動検出系 インピーダンス変動検出系、カウンタ、ク ックのいずれか一つを含む。超音波振幅変 検出系とインピーダンス変動検出系はどち か一方で足り、これに代えて若しくはこれ 共に撮像系が使用される。

 撮像系は、基板Bに実装されたチップCの 面を基板Bが搬出される際に撮像してその汚 状態を検出し、撮像ユニット180と、移動機 182と、画像処理部184とを有する。撮像ユニ ト180は、チップCの裏面を撮像する視野を有 するカメラを含む。移動機構182と画像処理部 184とはそれぞれ移動機構133と画像処理部134と 同様であり、詳しい説明は省略する。

 超音波振幅変動検出系は、超音波振幅の 動を検出し、超音波発振器120から構成され 。インピーダンス変動検出系は、発振イン ーダンスの変動を検出し、超音波発振器120 ら構成される。発振インピーダンスや振幅 アンダーフィルUFがツール面105に付着する はその層厚が増加するにつれて低下する。

 インピーダンスを判断因子とする場合、 御部は、図23に示すような、チップCの実装 数とインピーダンスとの関係を予め取得し おく。制御部は、超音波発振器120から取得 たインピーダンスの値から汚れがひどい、 ち、ワイピングが必要かどうかを判断する 振幅についても同様なグラフを取得して判 する。チップ裏面の画像の場合には、制御 は、チップ裏面に付着したアンダーフィルU Fの面積の閾値を予め取得しておき、閾値よ も高いアンダーフィルUFの面積を検出した場 合には汚れがひどい、即ち、ワイピングが必 要と判断する。

 カウンタは、ワイピングなしに実装され チップCの個数を計数する。クロックは、ワ イピングなしに実装されたチップCの実装時 を測定する。

 以下、図24を参照して、超音波接合装置10 0の動作について説明する。ここで、図24は、 超音波接合装置100の動作を説明するためのフ ローチャートである。まず、前段階としてア ンダーフィルUFを基板Bのチップ搭載領域に図 示しないディスペンサを使用して塗布する( テップ1100)。アンダーフィルUFの塗布は超音 接合装置100の外部で行うため、図24では破 で示している。

 超音波接合装置100においては、図示しな ロボットアームなどを利用して基板Bをアラ イメント機構136の3次元ステージに供給して 載する(ステップ1202)。次に、図示しないロ ットアームなどを利用してチップCをヘッド1 04のツール面105に搭載する(ステップ1204)。次 、移動機構制御部135は移動機構133を制御し 撮像ユニット132を撮像位置まで移動する(ス テップ1206)。次に、画像処理部134の画像処理 果から基板BとチップCの位置を両者のアラ メントマークを認識することによって認識 る(ステップ1208)。

 次に、アライメント機構制御部131はアラ メント機構136を制御して両者のアライメン マークが所定の位置関係になるように基板B を移動してチップCと基板Bのチップ搭載領域 のアライメントを行う(ステップ1210)。次に 移動機構制御部135は移動機構133を制御して 像ユニット132を退避させる(ステップ1212)。 に、加圧制御部110は加圧機構112のZステージ を制御してヘッド104を降下させる(ステップ12 14)。

 チップCが、アンダーフィルUFが塗布され いるチップ搭載領域の表面に当接してから 圧制御部110は加圧機構112のZステージを制御 してチップCに所定の加圧力を加える。また 加圧制御部110は超音波発振器120を制御して 定の超音波を振動子122に印加する(ステップ1 216)。この結果、チップCのバンプNは基板Bの( ッド)に超音波接合される。次に、加圧制御 部110は加圧機構112のZステージを制御してヘ ド104を上昇させる(ステップ1218)。

 次に、メインコントローラ102又はそれに 続されたいずれかの制御部(以下、単に「制 御部」という。)は、他の搭載すべきチップ あるかどうかを判断する(ステップ1220)。制 部は、他の搭載すべきチップがないと判断 れば(ステップ1220)、汚れ状態検出部の検出 果に基づいてツール面105がワイピングを必 としているかどうかを判断する(ステップ1222 )。即ち、制御部は、撮像系が撮像したチッ 裏面上におけるアンダーフィルUFの面積をメ モリに格納されている閾値と比較して大きけ ればワイピングが必要と判断する。あるいは 、制御部は、超音波発振器120が検出した発振 インピーダンスの値を図5に示すグラフの破 の閾値Tと比較して大きければワイピングが 要と判断する。若しくは、制御部は、超音 発振器120が検出した振幅値を予め格納され いるグラフの閾値と比較して大きければワ ピングが必要と判断する。また、制御部は ワイピングなしに実装されたチップCの個数 を計数するカウンタの値を取得してこれを閾 値と比較し、大きければワイピングが必要と 判断する。更に、制御部は、ワイピングなし に実装されたチップCの実装時間を測定する ロックの値を取得してこれを閾値と比較し 大きければワイピングが必要と判断する。

 制御部は、ワイピングが必要ではないと 断すれば(ステップ1222)、チップCが実装され た基板Bを、図示しないロボットアームを利 して超音波接合装置100から排出する(ステッ 1224)。

 次に、後工程として、チップCが実装され た基板Bを図示しない加熱装置に収納し、こ を加熱することによってアンダーフィルUFを 硬化する。この結果、図2に示す電子装置10を 製造する(ステップ1400)。

 一方、メインコントローラ102又はそれに 続されたいずれかの制御部は、他の搭載す きチップがると判断すれば(ステップ1220)、 テップ1204に帰還する。

 また、メインコントローラ102又はそれに 続されたいずれかの制御部は、ワイピング 必要であると判断すれば(ステップ1222)、ワ ピングユニット140によるアンダーフィルUF 拭き取りを行う(ステップ1300)。その後、処 はステップ1204に帰還する。

 以下、図25を参照して、ステップ1300の詳 について説明する。ここで、図25は、ステ プ1300の詳細を説明するためのフローチャー である。

 まず、メインコントローラ102又はワイピ グユニット制御部141若しくはその他の制御 (以下、単に「制御部」という。)のメモリ ワイピング条件を設定又は再設定する(ステ プ1302)。初期設定はユーザが入力部から設 するが再設定はメインコントローラ102又は れに接続されたいずれかの制御部が自動的 行う。ワイピング条件はワイピングユニッ 140が行うワイピング動作を規定する。ワイ ング条件は、ワイピング振幅、ワイピング 間、溶剤供給量、加圧力を含む。

 ワイピング振幅は、駆動ステージ146がカ トリッジ142又はワイピング台190をX方向に往 復運動又は揺動させる振幅である。ワイピン グ時間は、駆動ステージ146がカートリッジ142 又はワイピング台190をX方向に往復運動又は 動させる時間である。溶剤供給量は、溶剤 給ユニット162が供給する溶剤の供給量であ 。加圧力は、加圧機構112が加える、ワイピ グ台149上のワイピング材Wとツール面105との の圧力である。

 次に、ワイピングユニット制御部141は駆 ステージ146を制御してワイピングユニット1 40を移動する(ステップ1304)。次に、ワイピン ユニット制御部141は、張力印加機構を制御 てワイピング材Wに張力を加える(ステップ13 06)。

 次に、ワイピングユニット制御部141はモ タ150を制御してワイピング材Wを送りリール 154からワイピング台149の上に供給する(ステ プ1308)。次に、溶剤供給ユニット制御部160は 溶剤供給ユニット162を制御して溶剤を継手164 及びチューブ166を介してワイピング台149上で 露出するワイピング材Wの露出部分に供給す (ステップ1310)。次に、ワイピングユニット 御部141はシャッター148を開く(ステップ1312) 次に、加圧制御部110は加圧機構112のZステー を制御してヘッド104を降下させる(ステップ 1314)。

 ツール面105上のチップCが搭載される領域 及びその周囲の領域にワイピング台149上のワ イピング材Wに当接してから加圧制御部110は 圧機構112のZステージを制御してツール面105 所定の加圧力を加える(ステップ1316)。次に ワイピングユニット制御部141は駆動ステー 146を制御してワイピングユニット140又はワ ピング台190をX方向に揺動してツール面105の ワイピングを行う(ステップ1318)。

 また、ワイピング中の加圧力の制御を行 。加圧機構112が設定された加圧力を加え続 た場合、ワイピング材Wはワイピング中に徐 々に押し潰されていく。この結果、図26(a)に すように、実際の加圧力は設定された加圧 から徐々に低下する(「加圧力制御無し」の グラフ)。このため、ワイピング材Wに加わる 圧力が設定された加圧力になるように、加 機構112が加える加圧力を調節する必要があ (図26(a)に示す「加圧力制御有り」のグラフ 参照)。

 そこで、制御部は、荷重センサ114の検出 果に基づいて、ワイピング中の加圧力が設 された加圧力であるかどうかを判断する(ス テップ1320)。制御部は、ワイピング中の実際 加圧力が設定された加圧力であると判断す と(ステップ1320)、ワイピングが終了したか うかを判断する(ステップ1322)。なお、荷重 ンサ114はワイピングユニット140に設けられ もよい。

 制御部は、ワイピングが終了していない 判断すると(ステップ1322)、ステップ1320に帰 還する。一方、制御部は、ワイピング中の加 圧力が設定荷重でないと判断すると(ステッ 1320)、図26(b)に示すような加圧力制御を行い その結果を加圧制御部110に通知する。この 果、加圧制御部110は加圧機構112による加圧 を調節(通常は徐々に増加)して設定された 圧力を維持する(ステップ1328)。その後、処 はステップ1320に帰還する。

 制御部は、ワイピングが終了したと判断 ると(ステップ1322)、次回の溶剤供給量の制 を行う(ステップ1324)。即ち、上述したよう 、ワイピング材Wはワイピング中に徐々に押 し潰されていき、これに伴って、溶剤吸収力 も低下していく。溶媒供給量が多すぎると液 漏れを起こし、少なすぎると拭き取り性能が 低下するため、溶媒供給量は最適に制御され なければならない。

 そこで、制御部は、ステップ1328における 加圧力の変動(偏差)を記憶し、それに基づい 同一面での次回ワイピング時のワイピング Wの潰れ量を推定し、ステップ1302に帰還し ステップ1310における溶剤供給ユニット162に る溶剤供給量を再設定する。かかる制御で 、ワイピング材Wの潰れ量の増加に伴って溶 剤供給量を減少させる。

 次に、加圧制御部110は加圧機構112のZステ ージを制御してヘッド104を上昇させる(ステ プ1326)。次に、制御部は、拭き取り状態が良 好かどうかを検出部の検出結果から判断する (ステップ1330)。検出部は、本実施例では、荷 重センサ114又は超音波発振器120である。荷重 センサ114は、加圧機構112がヘッド104をワイピ ング台149に加圧している状態でX方向にカー リッジ142を駆動する際の荷重を検出するこ ができる。超音波発振器120は、ヘッド104の 振インピーダンスを検出することができる なお、検出部はワイピングユニット140側に けられていてもよい。

 制御部は、拭き取り状態が良好であると 断すると(ステップ1330)、シャッター148を閉 て(ステップ1332)、ワイピングユニット制御 141は駆動ステージ146を制御してワイピング ニット140を退避させる(ステップ1334)。

 次いで、制御部は、トルク検出器172やレ ー178の検出結果とメモリに格納した図16に す情報などに基づいてワイピング材の残量 十分あるかどうかを判断する(ステップ1336) トルク検出器172を利用する場合にはステッ 1336はステップ1308の後で行われてもよい。

 制御部は、ワイピング材の残量がニアエ ドなど不十分であると判断した場合(ステッ プ1336)、メインコントローラ102を介してユー にワイピング材の交換を促すメッセージを 示する(ステップ1338)。なお、ユーザへの通 はメッセージの表示に限らず、ランプの点 、ブザーによる警告音など限定されない。

 一方、制御部は、拭き取り状態が良好で ないと判断すると(ステップ1330)、ステップ1 302に帰還してワイピング条件を再設定する。 超音波駆動時の発振インピーダンスは未硬化 のアンダーフィルUFの層が薄くなる(除去され る)につれて増加する。制御部は、発振イン ーダンス変動からワイピング動作による拭 取り状態を推定し、最適なワイピング条件 再設定する。例えば、発振インピーダンス はX方向のX方向の水平力がある規定値以上に 達した場合、ワイピングを停止する。また、 発振インピーダンス又はX方向のX方向の水平 がある規定値以下の場合、ワイピング振幅 増加する。また、発振インピーダンス又はX 方向のX方向の水平力がある規定値以下の場 、加圧機構112による加圧力を増加する。ま 、発振インピーダンス又はX方向のX方向の水 平力がある規定値以下の場合、溶剤供給量を 増加する。また、発振インピーダンス又はX 向のX方向の水平力がある規定値以下の場合 ワイピング時間を延ばす。

 以上、本発明の実施の形態を説明したが 本発明はこれらの実施の形態に限定されず その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が 能である。例えば、本実施例の超音波接合 置100はフリップチップ実装を行うが、BGAやC SPなど他の電子装置の実装にも適用すること できる。

産業上の利用の可能性

 本発明によれば、ツール面の清浄を維持 る超音波接合装置を提供することができる