図をもって本発明の方法および装置につ� ��て詳細に説明する。なお、本発明は本実施� ��態によって限定されるものではない。

 図1から図3は本発明の第1の実施形態の半� ��接合装置を示す説明図であり、図1のように 配置されている第1の枠体1および第2の枠体2� �、図2の状態を経て図3のように合体し、外気 から密閉されたチャンバーを形成する。第2� �枠体2を移動して反転させる機構は、ロボッ� ��を用いてもよいし、移動および反転機能を� ��える専用の機構を用いてもよい。

 チャンバーを形成する第1の枠体1は電極11 aが形成された基板11を保持し、同じくチャン バーを形成する第2の枠体2は半田バンプ21aが� ��成された素子21を保持する。図1に示すよう� ��第1の枠体1および第2の枠体2は近接した位置 に配置される。図5Aに示すように素子21には� �田バンプ21aが整列して形成されており、そ� �配列は基板11の電極11aの配列に対応する配列 となっている。素子21に形成されている半田� ��ンプ21aと基板11の電極11aとを対向させて半� �バンプ21aを溶融することにより半田接合を� �成する。図5Aでは、基板11に対して1個の素子 21のみ表示しているが、1枚の基板11に対して� ��数個の素子が半田接合される。

 図5Bに、素子21の位置決め用の素子位置決 め治具35を設けた例を示す。ここで示す素子� ��置決め治具35は、平板に素子21を収容する窓 を設けた構造であり、後述する静電チャック 22に取り付けて、この窓に素子21を嵌め込む� �とにより素子21の位置決めが行われる。図5B� ��示すように、素子位置決め治具35が静電チ� �ック22に取り付けられた状態で、素子21の半� ��バンプ21aが素子位置決め治具35の上面から� �方へ突出するようになっている。その突出� �は、半田バンプ21aが基板11と接触して潰れた ときに、隣接するバンプ21a同士が接触しない ように設定されている。

 図2は、第2の枠体2を反転させた状態で移� ��し、第1の枠体1に重ね合わせる直前の状態� �示すものである。ここで、枠体1には静電チ� ��ック12、加熱部13と断熱材14が取り付けられ� ��おり、静電チャック12によって基板11が保持 される。静電チャック12は、内部に電極を有� ��ており、この電極に電圧を印加することに� ��り静電力を発生させて基板を吸着する型式� ��チャック装置である。加熱部13は静電チャ� �ク12に保持されている基板11を加熱し、加熱� ��13で発生した熱が効率よく基板11に伝わるよ うに断熱材14を設けている。

 図2に示すように、第2の枠体2には軸受26� �介して移動可能に移動台25が設けられており 、移動台25には静電チャック22、加熱部23と断 熱材24が取り付けられている。加熱部23は静� �チャック22に保持されている素子21を加熱し� ��枠体1と同様に、加熱部23で発生した熱が効� ��よく素子21に伝わるように断熱材24が設けら れる。

 上述の実施形態では、第1の枠体1と第2の� ��体2の双方に加熱部を設けて、それぞれの加 熱部により基板11と素子21を加熱する構成と� �ているが、これに限るものではなく、素子21 に搭載されている半田バンプ21aを溶融するに 十分な熱が伝わり半田バンプ21aが溶融できる ならば、いずれか一方の枠体にのみ加熱部を 設ける構成としてもよい。

 第1の枠体1と第2の枠体2の少なくともいず れか一方に溶融した半田の冷却部を設けるこ とが望ましい。例えば加熱部13、23に冷却用� �体が流れる通路を設けて、素子11が基板21に� ��装された後に冷却用の液体を流すことによ� ��溶融した半田の温度を下げる機構とするこ� ��ができる。

 また本実施形態では、静電チャック12,22� �は別に加熱部13、23を設けているが、静電チ� ��ックと加熱部が一体となった構造のものを� ��いてもよい。また、保持チャックとしては� ��静電チャックの他、真空チャックあるいは� ��械的なチャックなどを用いることができる� ��

 第2の枠体2には移動台25の移動台駆動機構 3が取り付けられており、移動台25を上下方向 に移動させるとともに、静電チャック22など� ��部材も含む移動台25の全重量とバランスを� �る機能も備えている。即ち、駆動レバー31の 一端は移動台25の先端に設けられている係合� ��材27と係合しており、もう一端は回転アク� �ュエータ32の回転軸に取り付けられているア ーム33と軸により結合されている。また、ア� ��ム33の先端には、静電チャック22などの部材 も含む移動台25の全重量と釣り合うウエイト3 4が設けられており、移動台25は小さな力で移 動させることができる。

 図3に、枠体2を枠体1に重ね合わせて密閉� ��ャンバーを形成した状態を示す。枠体2の先 端部にはパッキンが装填されていて、枠体1� �枠体2とを重ね合わせた際に密閉チャンバー� ��気密性を維持している。尚、このパッキン� ��、枠体1と枠体2のいずれか一方に設けられ� �いればよい。さらに静電チャック12、22、加� ��部13,23および断熱材14,24あるいは軸受部など 部位において、外気との間に気密性を損なう 部位があれば、パッキンなどの機構により気 密性を保つための機構を配置するものとする 。

 枠体1には、図示しない還元性物質充填部 と接続される還元性物質の注入口15が設けら� ��、半田バンプ21aを溶融する際に密閉チャン� ��ー内に還元性物質が充満するように注入す� ��。また、排出口を別に設けることにより、� ��填および排気がスムースに行われるように� ��成してもよい。チャンバー内に注入する還� ��性物質としては、蟻酸を含む気体や水素ガ� ��を用いることが望ましいが、これらに限る� ��のではなく、例えば還元性を有する遊離基� ��スなどを用いてもよい。

 次に、第1の実施形態の半田接合装置にお いて基板と素子を半田を介して電気的に接合 する工程について説明する。この工程は、枠 体1と枠体2とを合体させて密室チャンバーを� ��成するチャンバー形成工程と、密室チャン� ��ーに還元性物質を充填する還元性物質充填� ��程と、半田を介して基板11と素子21を電気的 に接合する半田接合工程とから構成される。

 チャンバー形成工程では、次に示す手順� ��より基板11と素子21をそれぞれ枠体に載置し 、枠体1と枠体2とを合体させることにより、� ��ャンバーを形成する。図1に示すように枠体 1と枠体2が近接した位置に配置されている。� ��板11を枠体1に設けられている静電チャック1 2上に位置決めを行って載置し、静電チャッ� �12を動作させて基板11を保持する。

 素子21は枠体2に設けられている静電チャ� ��ク22上に位置決めして載置され、静電チャ� �ク22を動作させて素子21を保持する。図2に示 すように枠体2を移動させ、かつ反転させて� �3に示すように枠体1に重ね合わせる。枠体2� �移動反転機構は、ロボットを用いてもよい� �、移動および反転機能を備える専用機構を� �いてもよい。

 図2の状態から枠体2を下降させて図3に示� ��ようにチャンバーを形成する。枠体2の先端 部に設けられているパッキンとその他の部位 に設けられているパッキンにより、基板11お� ��び素子21を収容する密閉チャンバーが形成� �れる。即ち、枠体1および枠体2とこれらの枠 体に設けられているパッキン並びにその他の 外気と通じる可能性のある箇所に設けられる パッキンによりチャンバー形成部が構成され る。

 次に還元性物質充填工程について説明す� ��。図3に示すように基板11と素子21との間に� �僅かな隙間がある状態で注入口15から還元性 物資を密室チャンバー内に充填する。このと き還元性物質としては蟻酸を含む気体や水素 ガスを用いることができる。基板11の電極11a� ��半田バンプ21aなどの金属ではその表面に酸� ��膜が出来やすく、溶融した半田の濡れ性を� ��ない、半田と金属の接合状態を悪くする。� ��酸や水素ガスなどの還元性を有している物� ��が金属表面に形成されている酸化膜に触れ� ��と酸化膜が還元されて清浄な金属表面が現� ��る。

 素子21に形成されている半田バンプ21aと� �板11との間に間隙がある状態で還元性物質が 密室チャンバー内に入ってくると、半田バン プ21a及び基板11の電極11aの表面に還元性物質� ��満遍なく触れることになり、半田バンプ21a� ��よび基板11の電極11aに形成されている酸化� �を除去し、半田の濡れ性を向上させる効果� �果たす。

 還元性物質充填工程において、チャンバ� ��が形成された状態のままで還元性物質を充� ��すると、チャンバー内の酸素の影響で還元� ��物質の還元力が低下する恐れがある。不活� ��気体を充填する機構を設けて、還元性物質� ��充填する前にチャンバー内を不活性気体で� ��たした後に、還元性物質を充填することが� ��ましい。これにより、還元性物質の還元力� ��低下させることなく半田バンプ21aを溶融す� ��ことが可能になる。あるいは、真空装置を� ��り付けてチャンバー内を真空にした後に還� ��性物質充填部を駆動して還元性物質をチャ� ��バー内に充満させるようにしてもよい。

 また、還元性物質を充填する際に加熱部� ��用いてチャンバー内の温度を高めておくこ� ��により、充填される還元性物質を活性化さ� ��て、還元力を一層高める効果が期待できる� ��この際に用いる加熱部は、加熱部13、23を用 いることができる。

 還元性物質が密室チャンバーに充填され� ��と、半田接合工程が開始される。回転アク� ��ュエータ32を駆動して移動台25を下降させ、 図4に示すように半田バンプ21aと基板11の電極 11aが接触する状態とする。ここで、素子位置 決め治具35から半田バンプ21aが突出している� ��とから、この段階では素子位置決め治具35� �基板11とは接触せずに、半田バンプ21aが基板 11の電極11aと接触する。そして、前記密閉チ� ��ンバーに還元性気体が充満している状態を� ��ちながら加熱部を作動させて半田バンプ21a� ��溶融する。この時に素子21が搭載されてい� �移動台25は常に下方に圧力がかかっている状 態であるので、半田バンプ21aは常に基板11の� ��極11aに接触した状態で溶融される。半田バ� ��プ21aが溶融すると、半田バンプ21aが圧力に� ��することができなくなり、素子位置決め治� ��35が基板11と接触する。このように、素子位 置決め治具35が各静電チャック12,22の間に介� �し、各静電チャック12,22同士が相対的に位置 決めされ、基板11と素子21との間には僅かな� �間がある状態で基板11と素子21が対向する。� ��静電チャック12,22から加わる圧力は、素子� �置決め治具35に作用し、基板11と素子21との� �には圧力が殆ど加わっていない。

 密室チャンバー内に充填されている還元� ��物質により半田バンプ21aおよび基板11の電� �11aに形成されている酸化膜が除去されるの� �、半田の濡れ性により基板11の電極11a上に溶 融した半田が広がる。このとき、基板11と素� ��21の間には殆ど圧力が加わっていないので� �半田が潰れて隣接する端子同士で電気的に� �ョートするようなことはない。そして、還� �性気体を排気するとともに、冷却用の不活� �気体を注入して基板11の電極11a上に形成され た半田を固化させることにより半田接合工程 が完了となる。このように、不活性気体を注 入することにより半田表面に酸化膜が形成さ れることを防いでいる。

 次いで、枠体2の静電チャック22による素� ��21の保持を解除した後、図示しない移動機� �により枠体2と枠体1とを分離し、さらに反転 させてから図1に示す元の位置に戻し、半田� �介して素子21が実装された基板11は静電チャ� ��ク12から外して後工程に移送する。

 上述の半田接合工程では、基板11を下側に� �素子21を上側に配置して半田バンプ21aの溶融 を行うことにより基板11に素子21を実装して� �るが、図6に示すようにその配置を逆転させ� ��、基板11を上側に、素子21を下側に配置して 半田バンプ21aの溶融を行ってもよい。
 また、静電チャック22による素子21の保持の 解除を半田が固化した後に行っているが、半 田溶融時に素子21の保持を解除し、半田接合� ��に基板11にストレスがかからないようにし� �もよい。

 図7および図8に第2の実施形態の半田接合� ��置の構成を示す。図7はチャンバーが形成さ れる前の半田接合装置を示し、図8はチャン� �ーが形成された状態の半田接合装置を示し� �いる。

 第1の枠体4と第2の枠体5とは水平に配置さ れている回転軸6により連結されており、枠� �5はモーター等の駆動部により回動可能に構� ��されている。図7に示す配置から枠体5を回� �させることにより図8に示すように枠体4と枠 体5とを合体させて密閉チャンバーを形成す� �。

 第1の実施形態の半田接合装置と同様に、 チャンバーを形成する第1の枠体4は基板11を� �持し、同じくチャンバーを形成する第2の枠� ��5は素子21を保持する。素子21には半田バン� �21aが整列して形成されている。

 図8に示すように、枠体4には静電チャッ� �12、加熱部13と断熱材14が取り付けられてお� �、静電チャック12によって基板11が保持され� ��。加熱部13は静電チャック12に保持されてい る基板11を加熱し、加熱部13で発生した熱が� �率よく基板11に伝わるように断熱材14を設け� ��いる。

 また、第2の枠体5には軸受26を介して移動 可能に移動台25が設けられており、移動台25� �は静電チャック22、加熱部23と断熱材24が取� �付けられる。加熱部23は静電チャック22に保� ��されている素子21を加熱し、枠体1と同様に� ��加熱部23で発生した熱が効率よく素子21に伝 わるように断熱材24が設けられる。

 上述の実施形態では、第1の枠体1と第2の� ��体の双方に加熱部を設けて、それぞれの加� ��部により基板11と素子21を加熱する構成とし ているが、これに限るものではなく、素子21� ��形成されている半田バンプ11aに溶融するに� ��分な熱が伝わり半田バンプ11aが溶融できる� ��らば、いずれか一方の枠体にのみ加熱部を� ��ける構成としてもよい。

 第2の実施形態の半田を介して基板と素子 を電気的に接合する工程は、第1の実施形態� �半田接合装置と同様にチャンバー形成工程� �、還元性物質充填工程と、半田接合工程と� �ら成る。第2の実施形態のチャンバー形成工� ��においては、枠体4の静電チャック12に基板1 1を位置決めして保持する。一方、枠体5の静� ��チャック22上に素子21を位置決めして保持す る。

 モーター等の図示しない駆動機構により� ��体5を回動させて図8のように枠体4に枠体5を 重ね合わせることにより基板11と素子21を収� �する密閉チャンバーを形成する。

 第1の実施形態と同様にして還元性物質充 填工程と半田接合工程を実施することにより 基板11の電極11a上に半田バンプ21aを接合した� ��に、静電チャック22を開放し、枠体5を図示� ��ない回動手段により回動して図7の配置に戻 す。次いで、静電チャック12を解放して基板1 1および素子21を半田接合装置の外に排出する 。

 上述の半田接合工程では、基板11を下側� �、素子21を上側に配置して半田バンプ21aの溶 融を行うことにより基板11の電極11a上に半田� ��接合しているが、その配置を逆転させて、� ��板11を上側に、素子21を下側に配置して半田 バンプ21aの溶融を行ってもよい。

 図9および図10に第3の実施形態の半田接合 装置の構成を示す。図9はチャンバーが形成� �れる前の半田接合装置を示し、図10はチャン バーが形成された状態の半田接合装置を示し ている。

 第1の枠体7と第2の枠体8とは上下に配置さ れており、枠体8はモーター等の駆動機構に� �りリニアガイド9に案内されて上下に移動す� ��。図9に示す位置からから枠体8を上昇させ� �ことにより、図10に示すように枠体7と枠体8� ��を合体させて密閉チャンバーを形成する。

 第1の実施形態の半田接合装置と同様に、 チャンバーを形成する第1の枠体7は基板11を� �持し、同じくチャンバーを形成する第2の枠� ��8は素子21を保持する。素子21には半田バン� �21aが整列して形成されている。

 図10に示すように、枠体7には静電チャッ� ��12、加熱部13と断熱材14が取り付けられてお� ��、静電チャック12によって基板11が保持され る。加熱部13は静電チャック12に保持されて� �る基板11を加熱し、加熱部13で発生した熱が� ��率よく基板11に伝わるように断熱材14を設け ている。

 また、第2の枠体8には軸受26を介して移動 可能に移動台25が設けられており、移動台25� �は静電チャック22、加熱部23と断熱材24が取� �付けられる。加熱部23は静電チャック22に保� ��されている素子21を加熱し、枠体1と同様に� ��加熱部23で発生した熱が効率よく素子21に伝 わるように断熱材24が設けられる。

 上述の実施形態では、第1の枠体7と第2の� ��体8の双方に加熱部を設けて、それぞれの加 熱部により基板11と素子21を加熱する構成と� �ているが、これに限るものではなく、素子21 に搭載されている半田バンプ21aに溶融するに 十分な熱が伝わり半田バンプ21aが溶融できる ならば、いずれか一方の枠体に加熱部を設け る構成としてもよい。

 第3の実施形態の半田を介して基板と素子 を電気的に接合する工程は、第1の実施形態� �半田接合装置と同様にチャンバー形成工程� �、還元性物質充填工程と、半田接合工程と� �ら成る。第2の実施形態のチャンバー形成工� ��は、枠体7の静電チャック12に基板11を位置� �めして載置する。一方、枠体8の静電チャッ� ��22上に素子21を位置決めして保持する。

 図示しないモーター等の駆動機構により� ��体7を上昇させて図10のように枠体7に枠体8� �合体させることにより基板11と素子21を収容� ��る密閉チャンバーを形成する。

 第1の実施形態と同様にして還元性物質充 填工程と半田接合工程を実施することにより 基板11の電極11a上に半田を接合した後に、静� ��チャック22を開放し、枠体7を図9の配置に戻 す。次いで、静電チャック12を解放して基板1 1および素子21を半田接合装置の外に排出する 。

 上述の半田接合工程では、基板11が下側� �素子21を上側に配置して半田バンプ21aの溶融 を行うことにより基板11の電極11a上に半田を� ��合しているが、その配置を逆転させて、基� ��11を上側、素子21を下側に配置して半田バン プ21aの溶融を行ってもよい。

 上述の第1から第3の実施形態では、基板� �素子とを離間させる移動機構は第2の枠体に� ��けたが、これに限るものではなく、第1の枠 体に設けてもよい。また、第1の枠体と第2の� ��体の両方に設けてもよい。

 図11は本発明の第4の実施形態である半田� ��合装置を説明する概略図であり、外気と完� ��に遮断するように構成されているチャンバ� ��101に、基板保持部102が収容されている状態� ��示しており、基板保持部102はチャンバー101� ��のテーブル111上に載置される。扉112はチャ� ��バー101内を外気から遮断しチャンバー101内� ��密閉空間とする。

 図12は、チャンバー101に隣接して設けら� �ているスライド機構107上に載置されている� �板保持部102を示しており、基板保持部102に� �基板11を保持する保持部である保持チャック 122、加熱部123、断熱材124が基台125上に設けら れ、基板11は正確に位置決めされて保持チャ� ��ク122に保持される。基板11上には、半田接� �する電子部品や半導体素子などの素子21が配 置されており、チャンバー101への収容時およ び取り出し時に素子21が位置ずれを起こさな� ��ように素子位置決め治具35により位置決め� �れている。

 また、断熱材124を加熱部123と基台125との� ��に設けることにより加熱部123から発生する� ��エネルギーが基板11に効率よく伝わるよう� �構成されている。

 スライド機構107は、基板保持部102を載置� ��た状態で水平移動させてチャンバー101内の� ��ーブル111上に移動させる機構であり、図13� �、スライド機構107がチャンバー101の方向に� �動した状態を示すものである。また、スラ� �ド機構107は半田接合作業が終了した場合に� �チャンバー101内から図12に示すように基板保 持部102を引き出す。

 基板保持部102には溶融した半田の冷却部� ��設けることが望ましい。例えば加熱部123に� ��却用液体が流れる通路を設けて、半田バン� ��が溶融された後に冷却用の液体を流すこと� ��より溶融した半田の温度を下げる手段とす� ��ことができる。

 チャンバー101には、還元性物質供給部104� ��接続されており、チャンバー101内部に還元� ��を有する物質が充満するように供給する。� ��た、不活性ガス供給部105が接続されており� ��チャンバー101内部に不活性ガスを供給する� ��また、排気部106を設けることにより、還元� ��物質あるいは不活性ガスの充填および排気� ��スムースに行われるように構成してもよい� ��チャンバー101内に注入する還元性物質とし� ��は、蟻酸を含む気体や水素ガスを用いるこ� ��が望ましいが、これらに限るものではなく� ��例えば還元性を有する遊離基ガスなどを用� ��てもよい。

 基板保持部102の保持チャック122のチャッ� ��方法は、基板11を安定して保持できる保持� �法であれば良く、静電チャック、真空チャ� �クあるいは機械的な保持部を用いることが� �きる。

 次に、第4の実施例の半田結合装置におい て基板11の電極部に素子21を半田接合する過� �について説明する。まず、基板保持部102の� �持チャック122に半導体素子などの素子21が素 子位置決め治具35により位置決めされている� ��板11を載置しておき、この状態の基板保持� �102を図12に示すようにスライド機構107に載せ る。

 次いで図13に示すようにスライド機構107� �用いて基板保持部102をチャンバー101のテー� �ル111上に移動させて、扉112を閉めることに� �りチャンバー101の内部を外気から遮断され� �密閉空間とする。この時に、加熱部123のた� �の電源用のコードあるいは冷却部のための� �アチューブなどは、扉112に設けられたパッ� �ンなどの密閉手段によりチャンバー101の内� �に引き込むものとし、チャンバー101の機密� �を維持する。

 還元性物質供給部104によりチャンバー101� ��に還元性物質を供給する。還元性物質がチ� ��ンバー101内に入ってくると、素子21の半田� �ンプ21a及び基板11の電極11aの表面に還元性物 質が満遍なく触れることになり、素子21の半� ��バンプ21aおよび基板11の電極11aに形成され� �いる酸化膜を除去し、半田の濡れ性を向上� �せる効果を果たす。

 還元性物質をチャンバー101内に充填する� ��に、チャンバー101内に酸素を含んだ空気が� ��ると、酸素の影響で還元性物質の還元力が� ��下する恐れがある。不活性ガス供給部105に� ��りチャンバー101内を不活性気体で満たした� ��に、還元性物質供給部104により還元性物質� ��充填することが望ましい。これにより、還� ��性物質の還元力を低下させることなく半田� ��ンプを溶融することが可能になる。あるい� ��、真空装置を取り付けてチャンバー101内を� ��空にした後に還元性物質供給部104を駆動し� ��還元性物質をチャンバー101内に充満させる� ��うにしてもよい。

 また、還元性物資を充填する際にチャン� ��ー101内の温度を高めておくと、充填される� ��元性物質を活性化させて、還元力を一層高� ��る効果が期待できる。この際に用いる加熱� ��は、基板保持部102に搭載されている加熱部1 23を用いることができる。

 還元性物資がチャンバー101内に満たされ� ��いる状態で、加熱部123を作動させ半田バン� ��を溶融する。このとき、基板11と素子21の間 には殆ど圧力が加わっていないので、半田が 潰れて隣接する端子同士で電気的にショート するようなことはない。そして、還元性物資 の還元力により基板11に設けられている電極1 1aは酸化皮膜が除去される結果、良好な半田� ��濡れ性が確保されて品質のよい半田結合が� ��成される。

 溶融した半田を適切な速度で冷却するた� ��に、冷却された不活性ガスをチャンバー101� ��に送って溶融している半田を冷却し、半田� ��合の形成を促す。基板保持部102に冷却部を� ��えておけば、さらに良好な半田結合を得る� ��とが可能となる。

 図14は第5の実施例の半田接合装置を示す� ��略図であり、基板11は基板保持部102の保持� �ャック122に保持されるが、素子21は素子保持 部103の保持チャック132に保持された状態でチ ャンバー101に収容されることを示している。

 図15は、チャンバー101に隣接して設けら� �ているスライド機構107上に載置されている� �板保持部102を示しており、基板保持部102に� �基板11を保持する保持チャック122、加熱部123 、断熱材124が基台125上に設けられ、基板11は� ��確に位置決めされて保持チャック122に保持� ��れる。図15から分かるように第4の実施例と� ��異なり、この状態では基板11上に素子21は配 置されない。

 図16は素子21を保持する素子保持部103を示 すものであり、素子21の保持部である保持チ� ��ック132が基台133上に設けられる。保持チャ� ��ク132は素子21を安定して保持できる保持部� �あれば良く、機械的な保持手段やエアチャ� �クなどの保持手段を用いることができる。� �た、位置決め用のガイド孔134が基台133に設� �られる。

 次に、第5の実施例の半田接合装置の半田 接合の過程を説明する。まず素子保持部103に 図16に示すように、素子位置決め治具35を用� �て素子21を位置決めして保持する。素子保持 部103は、基板保持部102のガイド軸126と係合し て位置決めされるために、基板11の電極11aと� ��子21の半田バンプ21aとの位置あわせが重要� �あり、素子保持部103における素子21の位置決 めは正確に行われる必要がある。素子21を位� ��決め治具35により正確に位置決めされた状� �で保持チャック132により素子21を保持する。

 素子21を保持した素子保持部103を基板保� �部102のガイド軸126と素子保持部103のガイド� �134とを係合させて基板11の電極11aと素子21の� ��田バンプ21aを対向させて配置し、次いでス� ��イド機構107によりチャンバー101内のテーブ� ��111に載置する。

 第4の実施例の半田バンプを溶融する過程 と同様にして半田バンプを溶融するが、この 際に素子21を保持する保持チャック132の保持� ��を解除しておくことにより、半田接合が形� ��される際に基板11にストレスが掛からない� �うにする。

 半田接合を形成した後にスライド機構107� ��よりチャンバー101から引き出し、素子保持� ��103を基板保持部102から外して、半田結合の� ��程が完了となる。

 上述の第5の実施例では、基板保持部102に のみ加熱部を設けているが、これに限るもの ではなく、基板保持部102と素子保持部103の少 なくとも一方に加熱部を設ければよい。

 また、実施例では基板保持部102と素子保� ��部103との係合にはガイド軸126をガイド孔134� ��係合する構成としているが、これに限るも� ��ではなく、突起と溝などの組合せによる係� ��方式などを採用してもよい。

 上述の第4及び第5の実施例では、保持チ� �ックとは別に加熱部を設ける構成としてい� �が、保持チャックと加熱部が一体となった� �造のものを用いてもよい。

 また、第4及び第5の実施例のチャンバ-内に� ��17及び図18に示す装置を設置してもよい。図 17及び図18は、第6の実施形態を示す図である� ��
 基板保持部302は回動軸351により回動可能に� ��成されており、図17に示す回動機構305によ� �基板保持部302の開閉が行われる。
 基板保持部302には保持チャック322と加熱部3 23及び断熱材324が基台325上に設けられる。断� ��材324を加熱部323と基台325との間に設けるこ� ��により加熱部323から発生する熱エネルギー� ��半田ボールあるいは半田バンプなどの加熱� ��象に効率よく伝わるように構成されている� ��

 一方、素子保持部303には、保持チャック3 32と加熱部333および断熱材334が移動台335上に� ��けられる。断熱材334を加熱部333と移動台335� ��の間に設けることにより加熱部333から発生� ��る熱エネルギーが半田ボールあるいは半田� ��ンプなどの加熱対象に効率よく伝わるよう� ��構成されている。

 基台336には移動機構304が設けられる。移� ��台335は移動機構304を構成するガイド軸341及� ��駆動板343に連結されていて、軸受342を介し� ��移動可能に構成されており、アクチュエー� ��344により上下方向に駆動される。移動台335� ��設けられている素子保持部303を反転機構306� ��より上下反転させることができるようにな� ��ている。加熱部323、333のための電源用のコ� ��ドあるいはアクチュエータなどの駆動手段� ��のエアチューブなどは、回動軸351あるいは� ��転軸361を中空に形成し、パッキンなどの密� ��手段によりチャンバー101の内部に引き込む� ��のとし、チャンバー101の機密性を維持する� ��のとする。

 図17に示すように基板保持部302を開けた� �態で、素子保持部303に素子位置決め治具35を 利用して素子21の半田バンプ21aを上にして素� ��21を載置し、その上に基板11を位置決めして 重ねた後に回動機構305を作動させて基板保持 部302を閉じる。この時に移動台335は下降させ ておく。そして、移動台335を上昇させて保持 チャック322と基板11とを接触させ、保持チャ� ��ク322を駆動して保持チャック322に基板11を� �持させる。

 この後、還元性物質を含む気体をチャン� ��ー101内に充満させた後に加熱部323、333を動� ��させて素子21の半田バンプ21aを溶融する。� �のとき、素子位置決め治具35により移動台335 の下降が制限され、基板11と素子21との間に� �度な隙間が設けられることにより、基板11と 素子21との間に適正な半田接合を形成するこ� ��ができる。

 図18から図25は本発明の第5の実施形態を示� �もので、図18は半田接合装置の正面説明図、 図19はチャンバを外した状態の基板側ユニッ� ��の平面図である。
 図18に示すように、半田接合装置201は、電� �11aが形成された基板11が固定される基板側ユ ニット202と、複数の半田バンプ21aが整列して 搭載された素子21が固定される素子側ユニッ� ��203と、基板側ユニット202と素子側ユニット2 03とを回動自在に連結するヒンジ部204と、を� ��えている。基板11及び素子21は、前記実施形 態で説明したものと同様であるのでここでは 詳述しない。基板側ユニット202と素子側ユニ ット203は、ヒンジ部204により回動自在である が、装置の説明にあたっては、図18のように� ��板側ユニット202のチャック220と素子側ユニ� ��ト203のチャック230が上側に位置する初期状� ��を基準とする。本実施形態においては、各� ��ャック220,230は、静電式のチャックである。

 第1の枠体としての基板側ユニット202は、 上面にて基板11を固定する円板状の配列板保� ��部としてのチャック220と、チャック220の下� ��を支持する概略円板状のディスク221と、チ� ��ック220及びディスク221の位置決めピン222a及 び回転抑止ピン222b(図19参照)と、を有する。� ��ャック220は、加熱部としてのヒータを内蔵� ��、温度センサが設けられ、チャック用、ヒ� ��タ用及び温度センサ用の配線220fが接続され ている。また、基板側ユニット202は、チャッ ク220とディスク221を外縁にて上下から押さえ 込む機構220aを有している。この機構220aは、� ��方向に所定の間隔をおいて複数設けられ、� ��ャック220の上側と当接する押さえ部材220bと 、ディスク221を挿通して押さえ部材220bに固� �されるねじ220cと、ねじ220cに設けられたディ スク221をチャック220側へ付勢するばね220dと� �を有している。チャック220とディスク221と� �間には、ディスク221に形成された凹部に収� �されるOリング220eが介在している。本実施形 態においては、Oリング220eは、位置決めピン2 22aの近傍と、外縁近傍とに設けられる。各O� �ング220eは、チャック220とディスク221が押さ� ��込まれることにより弾性変形し、チャック2 20とディスク221の間の気密を確保する。

 位置決めピン222aは、上下に延び、上端が チャック220の下面中央に嵌め込まれるととも に、下側がディスク221の中央を挿通している 。回転抑止ピン222bは、上下に延び、上端が� �ャック220の下面外縁側に嵌め込まれるとと� �に、下端がディスク221の上面外縁側に形成� �れた径方向へ延びる長穴に嵌め込まれてい� �。位置決めピン222aは、上下に延びる中央軸2 23の上端に下端が接続されている。中央軸223� ��、位置決めピン222aよりも大径に形成され、 上端に位置決めピン222aの下端を受容する凹� �223aを有している。位置決めピン222a及び中央 軸223は、それぞれ内部を気体が流通可能に構 成されており、凹部223aには位置決めピン222a� ��び中央軸223の間に介在する気密用のOリング 223bが配置されている。このOリング223bが弾性 変形することにより、位置決めピン222a及び� �央軸223の相対的な傾きが吸収されるように� �っている。

 中央軸223の上端外周には、他部位よりも� ��径の大径部223cが形成されている。大径部223 cの下側には、ワッシャ223dを介してディスク2 21の固定リング221aが当接している。中央軸223 には、大径部223cと間隔をおいてばね受け223e� ��固定され、ディスク221とばね受け223eの間に は抑えばね223fが介在している。抑えばね223f� ��、中央軸223を巻回するコイル状のばねであ� ��、固定リング221aとワッシャ223dが当接した� �態を維持するようにし、中央軸223のバック� �ッシュを除去している。

 ディスク221は、環状の板ばね224を介して� ��筒状の支持部225に弾性的に支持されている� ��また、基板側ユニット202は、ディスク221と� ��持部225を相対的に変位しないようクランプ� ��るクランプ部226を有している。支持部225は� ��板ばね224を固定するための第1突出部225aと� �クランプ部226を取り付けるための第2突出部2 25bと、ボールねじ241により上下に移動可能な 取付部225cと、を有している。

 第1突出部225aは、上面視にて120°間隔で3� �形成され、板ばね224とボルト224aにより固定� ��れる。図19に示すように、板ばね224は、第1� ��出部225aとの固定部と互い違いとなるよう、 上面視にて120°間隔の3箇所でディスク221とボ ルト224bにより固定されている。これにより� �ディスク221と支持部225とは、互いに水平方� �について拘束され、上下方向の変位及び傾� �が許容されるようになっている。これによ� �、後述するように基板側ユニット202と素子� �ユニット203を重ねたときに、基板11と素子21� ��上下方向に相対的に移動し、これらの面を� ��わせることができる。図18に示すように、� �ルト224bには、フローティングばね224cの上端 が接続され、フローティングばね224cの下端� �は第2突出部225bとフローティングばね224cと� �間に介在する調整ねじ224dが接続されている� ��この調整ねじ224dにより、後述するように基 板側ユニット202と素子側ユニット203とを重ね 合わせた際に、接触部の接触圧を調整するこ とができる。

 第2突出部225bは、第1突出部225aよりも下方 に周方向にわたって形成され、上面視にて等 間隔で複数のクランプ部226が取り付けられる 。クランプ部226の上側には、チャック220側か らの熱を遮断するための遮熱板226eが設けら� �ている。図20Aに示すように、クランプ部226� �、ディスク221及び第2突出部225bに形成された 孔を挿通し上下に延びる軸状のプランジャ226 aと、プランジャ226aを収容するV溝が形成され 支持部225に固定されるブロック226bと、プラ� �ジャ226aをV溝へ押し付け可能な板部材226cと� �板部材226c及びブロック226bを挿通し水平方向 へ移動自在なタイロッド226dと、を有してい� �。図20Bに示すように、タイロッド226dは、一� ��に偏心軸(図示せず)が挿入される孔226d1を有 し、偏心軸の回動により水平方向へ移動する 。タイロッド226dの他端には頭226d2が形成され 、頭226d2と板部材226cの間には皿ばね226eが介� �している。偏心軸にはロータリアクチュエ� �タの駆動により回動するギヤが接続されて� �る。すなわち、ロータリアクチュエータの� �動によって、図20Cに示すように板部材226cに� ��りプランジャ226aがV溝に押し付けられると� �ィスク221と支持部225の相対移動が規制され� �図20Aに示すように板部材226cによるプランジ� ��226aのV溝への押付が解除されるとディスク22 1と支持部225の相対移動が許容される。

 取付部225cは、第2突出部225bよりも下方に� ��成され、ヒンジ部204側に接続されるボール� ��じ241に取り付けられる。ボールねじ241は、� ��クチュエータ241aによりプーリ241b等を介し� �回動され、取付部225cのナットと螺合し、支� ��部225を上下動させる。また、取付部225cは、 ヒンジ部204側のブラケット204aに固定された� �イドレール204bにより上下方向へ案内される� ��

 また、基板側ユニット202は、支持部225に� ��して回動自在に設けられるレバー228aと、レ バー228aの一端に設けられるウエート本体228b� ��、を有するバランスウエート228を有してい� ��。レバー228aの他端は、中央軸223の連結部223 dに回動自在に接続されている。これにより� �チャック220、ディスク221等の重量は、ウエ� �ト本体228bの重量とレバー228aにより相殺され て、残りの重量がフローティングばね224cに� �り支持されることとなる。尚、基板側ユニ� �ト220が素子側ユニット230と接触し、上下反� �した状態では、相殺された残りの重量とフ� �ーティングばね224cの付勢力が両者の接触圧� ��寄与することとなる。

 また、基板側ユニット202は、チャック220� ��びディスク221の外縁に取り付けられチャン� ��ー形成部の一部をなす基板側チャンバー227� ��有している。本実施形態においては、基板� ��チャンバー227は、ディスク221の外側に気密� ��のOリング227aを介して配置されている。基� �側チャンバー227は、ディスク221との間に介� �するプレート227bに固定されている。プレー� ��227bは、ボルト227cにより基板側チャンバー22 7及びディスク221の下側に固定されている。� �レート227bと基板側チャンバー227及びディス� ��221との間には、ボルト227cが挿通するカラー 227d及び断熱ワッシャ227eが介在している。基� ��側チャンバー227の上端には、径方向外側へ� ��びるシール部材227fが設けられる。

 図21に示すように、ボールねじ241は、ヒ� �ジ部204の第1基台242a側に取り付けられている 。また、第1基台242aには、水平方向へ延びる� ��1アーム243aが固定され、第1アーム243aに検出 センサが固定されている。基板側ユニット220 は、バランスウエート228の移動量を検出する 検出部244を有しており、検出部244の検出セン サは、レバー228aに設けられた被検出部の位� �を検出する。図18に示すように、アーム243a� �先端には上方へ延び基板側チャンバー227の� �側に離間して配置される基板側ストッパ245a� ��固定されている。ヒンジ部240にはアクチュ� ��ータが内蔵されており、基板側ユニット202� ��び素子側ユニット203をそれぞれ任意の角度� ��置へ移動させることができる。

 図18に示すように、素子側ユニット203は� �上面にて素子21を固定する円板状のチャック 230と、チャック230の下面を支持する概略円板 状のディスク231と、チャック230及びディスク 231を位置決めする位置決めピン232及び回転抑 止ピン(不図示)と、を有する。チャック230は� ��加熱部としてのヒータを内蔵し、温度セン� ��が設けられ、チャック用、ヒータ用及び温� ��センサ用の配線230fが接続されている。また 、素子側ユニット203は、チャック230とディス ク231を外縁にて上下から押さえ込む機構230a� �有している。この機構230aは、周方向に所定� ��間隔をおいて複数設けられ、チャック230の� ��側と当接する押さえ部材230bと、ディスク231 を挿通して押さえ部材230bに固定されるねじ23 0cと、ねじ230cに設けられたディスク231をチャ ック230側へ付勢するばね230dと、を有してい� �。チャック230とディスク231との間には、デ� �スク231に形成された凹部に収容されるOリン� ��230eが介在している。本実施形態においては 、Oリング230eは、位置決めピン232の近傍と、� ��縁近傍とに設けられる。各Oリング230eは、� �ャック230とディスク231が押さえ込まれるこ� �により弾性変形し、チャック230とディスク23 1の間の気密を確保する。位置決めピン232は� �上下に延び、上端がチャック230の上端に接� �されるとともに、下側がディスク231の中央� �挿通している。位置決めピン232及び中央軸23 3は、それぞれ内部を気体が流通可能に構成� �れている。

 ディスク231は、環状の板ばね234を介して� ��筒状の支持部235に弾性的に支持されている� ��支持部235は、板ばね234を固定するための第1 突出部235aと、支持ピン231aを取り付けるため� ��第2突出部235bと、ヒンジ部204の第2基台242bに 取り付けられるための取付部235cと、を有し� �いる。

 第1突出部235aは、上面視にて120°間隔で3� �形成され、板ばね234とボルト234aにより固定� ��れる。また、板ばね234は、第1突出部235aと� �固定部と互い違いとなるよう、上面視にて12 0°間隔の3箇所でディスク231とボルト234bによ� ��固定されている。第2突出部235bは、第1突出� ��235aよりも下方に周方向にわたって形成され 、上面視にて60°おきに6つの支持ピン231aが取 り付けられる。各支持ピン231aにはばね234cが� ��回されている。取付部235cは、第2突出部235b� ��りも下方に形成され、ヒンジ部204の基台242b に取り付けられる。

 また、素子側ユニット203は、チャック230� ��びディスク231の外縁に取り付けられチャン� ��ー形成部の一部をなす素子側チャンバー237� ��有している。本実施形態においては、素子� ��チャンバー237は、ディスク231の外側に気密� ��のOリング237aを介して配置されている。素� �側チャンバー237は、ディスク231との間に介� �するプレート237bに固定されている。プレー� ��237bは、ボルト237cにより素子側チャンバー23 7及びディスク231の下側に固定されている。� �レート237bと素子側チャンバー237及びディス� ��231との間には、ボルト237cが挿通するカラー 237d及び断熱ワッシャ237eが介在している。素� ��側チャンバー237の上端には、基板側チャン� ��ー202のシール部材227fと当接するための当接 部237fが設けられる。当接部237fには、吸引機� ��が接続されており、吸引機構の駆動時に先� ��から気体を吸引することができる。

 また、図24に示すように、素子側チャン� �ー237の水平方向一端にガス導入口238が形成� �れ、他端にはガス排出口239が形成される。� �ス導入口238には還元性物質充填部としての� �入配管205が接続可能であり、ガス排出口239� �は排出配管206が接続可能となっている。

 また、ヒンジ部204の第2基台242bには、水� �方向へ延びる第2アーム243bが固定されている 。アーム243bの先端には上方へ延び素子側チ� �ンバー237の外側に離間して配置される素子� �ストッパ245bが固定されている。

 以上のように構成された半田接合装置201� ��用いた半田接合方法について説明する。こ� ��半田接合方法は、基板側ユニット202と素子� ��ユニット203とを合体させて密室チャンバー� ��形成するチャンバー形成工程と、密室チャ� ��バーに還元性物質を充填する還元性物質充� ��工程と、半田を介して基板11と素子21を電気 的に接合する半田接合工程と、を含んでいる 。

 まず、電極11aが配列された基板11を基板� �ユニット202のチャック220に載置して固定す� �。静電式のチャック220により基板11が保持さ れた後、クランプ部226を緊締状態とする。チ ャックの方式によっては、予めクランプ部226 を緊締状態としておいてもよい。一方、半田 バンプ21aが形成された素子21を素子側ユニッ� ��203のチャック230に、素子位置決め治具35を� �用して固定する。

 次いで、図22Aに示すように、ヒンジ部240� ��駆動して、素子側ユニット203を180°回動さ� �て上下反転し、素子側ユニット203の素子側� �トッパ245bと、基板側ユニット202の基板側ス� ��ッパ245aとを当接させる。当接後、一旦、ク ランプ部226を弛緩状態とする。この状態では 、図22Bに示すように、基板側チャンバー227の シール部材227fと、素子側チャンバー237の当� �部237fとは当接していない。このとき、シー� ��部材227fと当接部237fとが当接するようにし� �もよい。また、基板11と素子21とは所定の間� ��をおいて離間している。基板11と素子21の隙 間は、シール部材227fと当接部237fの隙間より� ��きい。

 この後、当接部237fに接続された吸引機構 を駆動する。また、各チャック220,230に内蔵� �れたヒータを作動させて、基板11及び素子21� ��予熱を加える。そして、図23Aに示すように� ��ボールねじ241を駆動して支持部225を上昇さ� ��、基板側ユニット202を全体的に素子側ユニ� ��ト203へ押し付ける。これにより、各半田バ� ��プ21aが基板11の電極11aと接触し、各半田バ� �プ21aが拘束される。このとき、ボールねじ� �送り量は、前述の基板11と素子21の隙間より� ��きい。このときのボールねじの送り量は、� ��持部225に設けられた被検出部と、第1アーム 243aに設けられた検出部により検出する。各� �田バンプ21aと基板11の電極11aが接触した後は 、板ばね224,234が変形することにより、各半� �バンプ21aと基板11が互いに適度な圧力で押圧 された状態が実現される。また、図23Bに示す ように、シール部材227fは、当接部237fに押し� ��けられて変形するとともに、当接部237fに吸 引されるため、基板側チャンバー227と素子側 チャンバー237を密に接触させるとともに、チ ャンバーの内部と外部とを的確に遮断するこ とができる。この後、クランプ部226を緊締状 態とする。以上により、チャンバー形成工程 が完了する。

 ここで、ディスク221と支持部225は、クラ� ��プ部226により相対的に移動しないように固� ��されているので、ディスク221と支持部225の� ��勢が保持され、チャンバー内の圧力が変化� ��ても、ディスク221及び支持部225が相対的に� ��動するようなことはない。

 この後、図24に示すように、素子側チャ� �バー237のガス導入口238に導入配管205を接続� �、素子側チャンバー237のガス排出口239に排� �配管206を接続する。そして、導入配管205か� �還元性物質としての蟻酸ガスをチャンバー� �に導入し、空気を排出配管206から排出する� �本実施形態においては、蟻酸ガスは、不活� �ガスである窒素と混合してチャンバー内へ� �出される。尚、蟻酸ガスの導入にあたって� �、チャンバー内に予め不活性ガスを導入し� �空気を排出しておくことが好ましい。また� �気体を流通させる方法は任意に選択するこ� �ができ、ポンプ等を用いて直接的に気体に� �力を加えてもよいし、排出配管206に負圧を� �じさせて間接的に気体が流通するようにし� �もよい。また、位置決めピン222a,232及び中央 軸223,233は、内部に気体が流通可能であるの� �、ガス導入及びガス排出に際し、これらに� �ス流通させるようにしてもよい。以上によ� �、還元性物質充填工程が完了する。

 そして、クランプ部226を弛緩状態とした� ��、ヒータにより基板11及び素子21を、半田バ ンプ21aが溶融する温度まで上昇させ、基板11� ��半田バンプ21aを付着させる。ここで、半田� ��ンプ21aが溶融した後、基板側チャンバー227� ��び素子側チャンバー237は、両者に介在する� ��子位置決め治具35により位置決めされるの� �、基板11と素子21とが所定の距離を有した状� ��に保持される。これにより、基板11と素子21 とが近接しすぎることにより、半田バンプ21a が潰れて、隣接する端子同士がショートする ようなことはない。このとき、チャンバー内 は、大気圧に対して減圧された雰囲気でもよ いし、加圧された雰囲気でもよい。基板11へ� ��田が接合された後、ヒータの加熱を停止し� ��、ガス導入口238から冷却用の不活性ガスを� ��入し、半田を固化することにより、基板11� �半田が接合される。以上により、半田接合� �程が完了する。

 次いで、チャック230による素子21の保持� �解除してクランプ部226を緊締状態とした後� �ボールねじを戻して支持部225を下降させ、� �板11から素子21を離間する。この後、図25に� �すように、当接部237fに接続された吸引機構� ��駆動を停止し、ボールねじ241を戻して支持� ��225を下降させて、支持部225を初期の状態と� ��る。これにより、シール部材227fと当接部237 fの当接が解除され、基板側チャンバー227及� �素子側チャンバー237が開放される。次いで� �導入配管205及び排出配管206を素子側チャン� �ー237から外し、クランプ部226を弛緩状態と� �て初期の状態に復帰する。

 本実施形態によれば、フラックスを用い� ��に半田バンプを溶融するので、フラックス� ��用いた場合に発生する煙や燃えカスが発生� ��ず、作業後の洗浄工程が不要となるととも� ��、燃えカスにより半田バンプ内に不純物が� ��入することはない。

 また、半田接合工程において、半田バン� ��21aが溶融した後、素子位置決め治具35によ� �基板11と素子21とが所定の距離に保たれるよ� ��にしたので、半田バンプ21aが潰れることは� ��く、端子同士でショートするようなことは� ��い。さらに、各半田バンプ21aが溶融するま� ��の間は、半田バンプ21aと素子21との間に一� �の圧力がかかっているようにし、基板11の電 極11aに半田バンプ21aが拘束されるようにした ので、電極11aと半田バンプ21aが位置ずれを起 こすことはなく、溶融した半田が素子11の電� ��11aに確実に接合される。

 尚、第4の実施形態においては、半田接合 装置201を用いて基板11の電極11aに素子21の半� �バンプ21aを接合するものを示したが、半田� �合装置201は素子21の半田バンプ21aの形成に用 いることもできる。また、各チャック220,230� �して静電式チャックを用いたものを示した� �、これを機械式チャック、真空式チャック� �してもよい。この場合、位置決めピン222a,232 及び中央軸223,233から吸引を行うことができ� �。

 また、チャンバーの気密をシール部材227f と当接部237fとで図るものでなく、Oリングで� ��るものであってもよい。この場合、治具側� ��ャンバーとワーク側チャンバーをチャック� ��と別個にチャック等から離隔して外側に配� ��した上で、治具側チャンバーとワーク側チ� ��ンバーの一方の当接箇所にOリングを設置す ることが望ましい。このとき、フローティン グばねを、チャックの外側と治具側チャンバ ーとの間に設ける構成が望ましい。この構成 によれば、チャンバー内の雰囲気が過度に加 圧状態となっても、気密状態を保つことがで きる。

 以上、本発明の実施形態を説明したが、� ��記に記載した実施の形態は特許請求の範囲� ��係る発明を限定するものではない。また、� ��施の形態の中で説明した特徴の全ての組合� ��が発明の課題を解決するための手段に必須� ��あるとは限らない点に留意すべきである。