(57)【要約】  基板（Ｂ）と電子部品（Ｃ）との間にアンダーフィル（ＵＦ）が充填された電子装置（１０）の製造に使用される超音波接合装置（１００）であって、チップ（Ｃ）を搭載可能なツール面（１０５）を有するヘッド（１０４）と、チップ（Ｃ）を基板（Ｂ）に超音波接合する超音波接合部（１１２、１２０、１２２）と、ヘッド（１０４）のツール面（１０５）に付着した未硬化のアンダーフィル（ＵＦ）をワイピング材（Ｗ）で拭き取るワイピングユニット（１４０）とを有することを特徴とする超音波接合装置を提供する。
2008126211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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材で拭き取るワイピングユニットとを有することを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
前記超音波接合部は、  前記電子部品を前記基板に加圧する第１の方向に前記ヘッドを駆動する第１の駆動部と、  前記第１の方向と直交する第２の方向に超音波を印加する超音波発振器とを有し、  前記ワイピングユニットは、  前記ツール面を拭き取るワイピング台と、  当該ワイピング台上にワイピング材を供給すると共に前記ワイピング材の前記ワイピング台上で露出する露出部分が変化するように前記ワイピング材を巻き取る送り機構と、  前記ワイピング台と前記送り機構を収納するカートリッジと、  前記第２の方向に前記カートリッジを駆動する第２の駆動部とを有し、  前記第１の駆動部は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であることを特徴とする請求項１記載の超音波接合装置。
【請求項３】
前記ツール面の拭き取り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のワイピング動作を制御する制御部とを更に有することを特徴とする請求項２記載の超音波接合装置。
【請求項４】
前記ワイピング動作は、前記第２の駆動部が前記カートリッジを揺動させる振幅であることを特徴とする請求項３記載の超音波接合装置。
【請求項５】
前記ワイピング動作は、前記第２の駆動部が前記カートリッジを揺動させる時間であることを特徴とする請求項３記載の超音波接合装置。
【請求項６】
前記ワイピングユニットは、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更に有し、  前記ワイピング動作は、前記溶剤供給部が供給する前記溶剤の供給量であることを特徴とする請求項３記載の超音波接合装置。
【請求項７】
前記ワイピング動作は、前記第１の駆動部が前記ワイピング材に加える加圧力であることを特徴とする請求項３記載の超音波接合装置。
【請求項８】
前記制御部は前記第１の駆動部による駆動を制御することを特徴とする請求項３記載の超音波接合装置。
【請求項９】
前記ワイピングユニットは、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更に有することを特徴とする請求項２記載の超音波接合装置。
【請求項１０】
前記アンダーフィルはエポキシ系樹脂であり、前記溶剤は純水又はアルコールを含むことを特徴とする請求項９記載の超音波接合装置。
【請求項１１】
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方法であって、  前記電子部品を搭載可能なツール面を有するヘッドを介して前記電子部品を前記基板に超音波接合するステップと、  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材で拭き取るステップとを有することを特徴とする超音波接合方法。
【請求項１２】
前記超音波接合ステップは、  第１の駆動部を使用して前記電子部品を前記基板に加圧する第１の方向に前記ヘッドを駆動するステップと、  前記第１の方向と直交する第２の方向に超音波を印加するステップとを有し、  前記拭き取りステップは、  前記ツール面を拭き取るワイピング台上にワイピング材を供給すると共に前記ワイピング材の前記ワイピング台上で露出する露出部分が変化するように前記ワイピング材を巻き取るステップと、  前記ワイピング台と前記送り機構を収納するカートリッジを前記第２の方向に駆動するステップと、  前記第１の駆動部を使用して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するステップとを有することを特徴とする請求項１１記載の超音波接合方法。
【請求項１３】
前記ツール面の拭き取り状態を検出するステップと、  前記検出ステップによる検出結果に基づいて前記拭き取りステップによる拭き取り動作を制御するステップとを更に有することを特徴とする請求項１２記載の超音波接合方法。
【請求項１４】
前記拭き取り動作は、前記第２の駆動部が前記カートリッジを揺動させる振幅であることを特徴とする請求項１３記載の超音波接合方法。
【請求項１５】
前記拭き取り動作は、前記第２の駆動部が前記カートリッジを揺動させる時間であることを特徴とする請求項１３記載の超音波接合方法。
【請求項１６】
前記拭き取りステップは、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ステップを更に有し、  前記拭き取り動作は、前記溶剤供給ステップが供給する前記溶剤の供給量であることを特徴とする請求項１３記載の超音波接合方法。
【請求項１７】
前記拭き取り動作は、前記第１の駆動部が前記ワイピング材に加える加圧力であることを特徴とする請求項１３記載の超音波接合方法。
【請求項１８】
前記制御ステップは前記第１の駆動部による駆動を制御することを特徴とする請求項１３記載の超音波接合方法。
【請求項１９】
前記拭き取りステップは、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ステップを更に有することを特徴とする請求項１２記載の超音波接合方法。
【請求項２０】
前記アンダーフィルはエポキシ系樹脂であり、前記溶剤は純水又はアルコールを含むことを特徴とする請求項１９記載の超音波接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、一般には、超音波接合装置に係り、特に、チップ（電子部品）と基板の間にアンダーフィルを充填して接合する超音波接合装置に関する。本発明は、例えば、ベアチップ（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】
【０００２】  ワイヤボンディングの代わりにアレイ状に配列されたバンプによってチップと基板を電気的に接続するフリップチップ実装は従来から知られている。チップと基板の間にはアンダーフィルが充填され、外部応力を軽減して接続の信頼性を高めている。近年、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＦＣとチップサイズが縮小するにつれてチップと基板の間隔も縮小してきた。このため、実装後のアンダーフィルの充填（かかるプロセスを、以下、アンダーフィルの「後入れ」と呼ぶ。）は困難になり、アンダーフィルを塗布した後に実装を行うプロセス（かかるプロセスを、以下、アンダーフィルの「先入れ」と呼ぶ。）が必要となる。
【０００３】  超音波接合装置は、超音波ヘッドの基板側の面（ツール面）にチップを搭載し、それを基板に加圧しながら超音波を印加して接合する。
【０００４】  従来技術としては、例えば、特許文献１乃至１６がある。【特許文献１】特開平０８−１９５０６３号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４６５号公報
【特許文献３】特開昭５６−３４４７号公報
【特許文献４】特開平０５−３４５４１１号公報
【特許文献５】特開２００２−５３１１０号公報
【特許文献６】特開昭６０−２３４２８２号公報
【特許文献７】実公平０６−３８８２８号公報
【特許文献８】実用新案２５６２８９７号明細書
【特許文献９】特開２００２−３１３８３７号公報
【特許文献１０】特開平０２−２６０５５２号公報
【特許文献１１】特許２９８７３８６号明細書
【特許文献１２】特開２００４−３４２８４７号公報
【特許文献１３】特開２００４−２０７２９４号公報
【特許文献１４】特開２００５−３０２７５０号公報
【特許文献１５】特開２００５−７２０３３号公報
【特許文献１６】特開平０８−２６４５８４号公報
【発明の開示】
【０００５】  先入れは、アンダーフィルが基板上にある状態でチップを加圧して接合する。このため、加圧時にチップの下のアンダーフィルがチップからはみ出てツール面に付着してツール面を汚す。ヘッドが高温になると、ツール面に付着したアンダーフィルが硬化してツール面の平坦度が低下して超音波振動の伝達率が低下する。この結果、チップと基板間の平行度が悪化し、接合品質が低下する。
【０００６】  超音波接合装置は、ツール面の平坦度を維持するためにツール面を研磨するため、硬化したアンダーフィルを研磨で除去することは可能である。しかし、硬化前のアンダーフィルは研磨の砥石を目詰まりさせるため研磨装置を使用してそれを除去することはできない。この点、アンダーフィルがツール面に付着しないように、実装時にフィルムをツール面とチップの間に挟み込んだ状態で超音波を印加する方法が提案されている。しかし、この方式は超音波振動の伝達が不十分になりやすく、また、介在物両面にスベリが発生して接合品質が不安定になる。
【０００７】  本発明は、ツール面の清浄を維持する超音波接合装置に関する。
【０００８】  本発明の一実施例としての超音波接合装置は、基板と、当該基板に実装された電子部品と、前記電子部品と前記基板との間に充填されたアンダーフィルとを有する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材で拭き取るワイピングユニットとを有することを特徴とする。かかる超音波接合装置は、ワイピングユニットがアンダーフィルを拭き取ってツール面を清浄に維持する。
【０００９】  前記超音波接合部は、前記電子部品を前記基板に加圧する第１の方向に前記ヘッドを駆動する第１の駆動部と、前記第１の方向と直交する第２の方向に超音波を印加する超音波発振器とを有し、前記ワイピングユニットは、前記ツール面を拭き取るワイピング台と、当該ワイピング台上にワイピング材を供給すると共に前記ワイピング材の前記ワイピング台上で露出する露出部分が変化するように前記ワイピング材を巻き取る送り機構と、前記ワイピング台と前記送り機構を収納するカートリッジと、前記第２の方向に前記カートリッジを駆動する第２の駆動部とを有し、前記第１の駆動部は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であることが好ましい。第１の駆動部が超音波接合とワイピングの補助を行うので多機能化により部品点数を削減することができる。
【００１０】  前記ツール面の拭き取り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のワイピング動作を制御する制御部とを更に有することが好ましい。これにより、ワイピングユニットによる拭き取り不良を防止する。ワイピング動作は、振幅、時間、溶剤供給量、加圧力などである。前記検出部は、例えば、前記ヘッドの発振インピーダンスを検出する前記超音波発振器であったり、前記第１の駆動部が前記ヘッドを前記ワイピング台に加圧している状態で前記第２の方向に前記カートリッジを駆動する際の荷重を検出する荷重センサである。
【００１１】  前記制御部は前記第１の駆動部による駆動を制御してもよい。制御部が第１の駆動部の動作制御も行うので多機能化により部品点数を削減することができる。
【００１２】  前記ワイピングユニットは、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更に有してもよい。これにより、アンダーフィルを粉化することによって拭き取りが容易になる。例えば、ワイピング材を布として構成すれば、繊維の間にアンダーフィルの粉を取り込むことができる。例えば、前記アンダーフィルはエポキシ系樹脂であり、前記溶剤は純水又はアルコールを含む。
【００１３】  上述の超音波接合装置が実行する超音波接合方法も本発明の一側面を構成する。
【００１４】  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しい実施例によって明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例の超音波接合装置のブロック図である。
【図２】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３】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４】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５】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】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７】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）に示すワイピング台にヘッドを加圧して揺動した状態を示す概略断面図である。
【図８】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９】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１０】図８に示すワイピングユニットの平面図である。
【図１１】図８に示すワイピングユニットの断面図である。
【図１２】図８に示すワイピングユニットの断面図である。
【図１３】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／クランプ解除機構のクランプ解除状態を示す概略部分断面図である。図１３（ｂ）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／クランプ解除機構のクランプ状態を示す概略部分断面図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すクランプ／クランプ解除機構の一例を示す概略断面図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すクランプ／クランプ解除機構の別の例を示す概略断面図である。
【図１６】図３に示す送りリールにおけるワイピング材の残量又は巻取りローラにおける巻き径とモータのトルクとの関係を示すグラフである。
【図１７】図１７（ａ）は、連結軸と巻き取りリールの軸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）に示す両軸が係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１８】図３に示すワイピングユニットの張力印加機構の概略断面図である。
【図１９】図３に示すワイピングユニットの状態検出系の一例を示す概略断面図である。
【図２０】図３に示すワイピングユニットの状態検出系の別の例を示す概略断面図である。
【図２１】図１９に示すガイドローラを使用した状態検出系の概略断面図である。
【図２２】図３に示す送り系の変形例の概略部分断面図である。
【図２３】チップＣの実装回数と超音波の発振インピーダンスとの関係を示すグラフである。
【図２４】図１に示す超音波接合装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】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】図２６（ａ）は、図２５に示すステップ１３２８の加圧力制御の有無でワイピング材に加わる加圧力を比較するグラフである。図２６（ｂ）は、加圧力制御のブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  以下、図１及び図２を参照して、本発明の一実施例の超音波接合装置１００について説明する。ここで、図１は、超音波接合装置１００のブロック図である。図２は、電子装置１０の概略断面図である。【００１７】  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る。電子装置１０は、基板Ｂと、基板ＢにバンプＮを介して実装又は電気的に接続されたチップＣと、チップＣと基板Ｂとの間に充填されたアンダーフィル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。【００１８】  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。【００１９】  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、その他、各種制御部に接続されており、各部を制御する。メインコントローラ１０２は、ＭＰＵやＣＰＵなどの処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどのメモリ、キーボードやマウスなどの入力部、ディスクプレイなどの表示部も含む概念である。他の後述する制御部も同様にメモリを有する。【００２０】  ヘッド１０４は、チップ（電子部品）Ｃを搭載するツール面１０５を底面側に有する。ヘッド１０４の底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。ヘッド１０４には、超音波振動子１２２が設けられているが、ヘッド１０４に接続された部材に設けられていてもよい。ヘッド１０４のツール面１０５とは反対の上面１０６には加圧機構１１２が取り付けられている。ヘッド１０４はチップＣの種類によっては交換される場合がある。【００２１】  超音波接合部は、チップＣを基板Ｂに超音波接合する機能を有し、加圧部と超音波印加部とを有する。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り、加圧制御部１１０と、加圧機構１１２とを有する。【００２２】  加圧制御部１１０は、メインコントローラ１０２に接続されて、メインコントローラ１０２によって動作を制御される。加圧制御部１１０は、加圧機構１１２を制御する。【００２３】  加圧機構１１２は、本体１１３と駆動軸１１５とを有する。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は一端が本体１１３に直接又は検出部としての荷重センサ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り、ヒータの温度は加圧制御部１１０によって制御される。【００２４】  超音波接合部は、Ｚ方向と直交するＸＹ平面上で超音波をチップ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や３５ｋＨｚの電気信号に変換する。超音波振動子１２２は電気信号を機械的な振動エネルギーに変換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。【００２５】  なお、超音波接合部は、当業界で周知の構造を適用することができ、ここでは詳しい説明は省略する。【００２６】  アライメント部は、チップＣと基板Ｂとの位置合わせを行い、アライメント機構制御部１３１と、撮像ユニット１３２と、移動機構１３３と、画像処理部１３４と、移動機構制御部１３５と、アライメント機構１３６とを有する。【００２７】  アライメント機構制御部１３１、画像処理部１３４、移動機構制御部１３５はメインコントローラ１０２によって制御される。アライメント機構制御部１３１は、画像処理部１３４の結果に基づいてアライメント機構１３６の動作を制御する。【００２８】  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に対して位置合わせがされている図示しないマークと、基板Ｂのチップ搭載位置近傍に形成されてチップ搭載位置に対して位置合わせがされている図示しないマークとを撮像する。【００２９】  撮像ユニット１３２は移動機構１３３によって駆動される。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。画像処理部１３４は、撮像ユニット１３２が撮影した両マーク画像を処理して両マークをＺ方向から見たように重ね合わせる。【００３０】  移動機構制御部１３５は移動機構１３３の駆動を制御する。具体的には、マーク撮像時には撮像ユニット１３２を撮像位置まで移動させ、アライメント終了時には撮像ユニット１３２を退避させる。【００３１】  アライメント機構１３６は基板Ｂを搭載した３次元ステージであり、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。【００３２】  なお、アライメント部は、当業界で周知の構造を適用することができ、ここでは詳しい説明は省略する。【００３３】  ワイピングユニット１４０は、ヘッド１０４のツール面１０５に付着したアンダーフィルＵＦをワイピング材Ｗによって拭き取る機能を有する。本実施例の超音波接合装置１００は、アンダーフィルＵＦを予め基板Ｂ上に塗布した状態でヘッド１０４を基板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に加圧すると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の清浄を維持する。【００３４】  ワイピング材Ｗは、アンダーフィルＵＦを拭き取るためのテープ又は帯状部材である。本実施例では、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。【００３５】  ワイピングユニット１４０は、図１、図３乃至図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、正面側から見たワイピングユニット１４０の分解斜視図であり、図４は、裏面側から見たワイピングユニット１４０の斜視図である。【００３６��  本体は、ワイピングユニット制御部１４１、カートリッジ１４２、カートリッジ支持部１４４、カートリッジ姿勢調整部１４５、駆動ステージ１４６、駆動ステージ姿勢調整部１４７、シャッター１４８、ワイピング台１４９を有する。【００３７】  ワイピングユニット制御部１４１は、駆動ステージ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。【００３８】  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においてカートリッジ支持部１４４と分離可能に係合する。カートリッジ１４２は、カートリッジ支持部１４４と分離可能であるので、カートリッジ１４２の単位で着脱や交換が可能である。この結果、ワイピング材Ｗの交換や保守を容易に行うことができ、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。【００３９】  後述するように、溶剤を使用すること、更に、溶剤にアルコールなどの可燃性溶液を使用する場合があるので更に、カートリッジ１４２は防水構造及び防爆構造にすることが好ましい。防水構造の観点からカートリッジ１４２は後述するような機密構造を有する。防爆構造の観点から、カートリッジ１４２内にはモータやセンサは設けられておらず、外部から内部の状態を検出する。【００４０】  カートリッジ１４２は、箱型のフレーム形状を有し、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は取り外されているが、後述する図６にはカバー１４３がカートリッジ１４２に取り付けられてカートリッジ１４２を密閉する。【００４１】  カートリッジ１４２は、カートリッジ支持部１４４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は一体として駆動ステージ１４６によってワイピング位置まで移動し、ワイピング位置から退避される。また、ワイピング時にも、同様に、カートリッジ１４２とカートリッジ支持部１４４は一体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るように、カートリッジ１４２が収納する部材の一部、例えば、ワイピング台１４９のみが揺動してもよい。【００４２】  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している。カートリッジ支持部１４４は、Ｌ字形状の底板の底面において駆動ステージ１４６と接続され、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字形状の起立部の一面である面１４４ａにおいてカートリッジ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や検出系が取り付けられる。【００４３】  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との接触圧を面内で均一にすることができる。【００４４】  カートリッジ姿勢調整部１４５は、カートリッジ１４２の個体差によるズレを調整することができ、ヘッド１０４の交換時及びカートリッジ１４２の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。カートリッジ姿勢調整部１４５は、ワイピング時のワイピング材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を確実に拭き取ってヘッド１０４の寿命を延ばすことができる。カー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軸周り（θｙ）に独立して回転可能なステージである。【００４５】  駆動ステージ１４６は、カートリッジ支持部１４４に固定され、ワイピング位置までカートリッジ支持部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、超音波振動の方向であるＺ方向に垂直な方向である。【００４６】  ある実施例では、ワイピング時にはワイピングユニット制御部１４１は駆動ステージ１４６を制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、図５は、ワイピングユニット１４０の概略断面図である。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１４６ａ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は実線の位置の前後の点線の位置の範囲で揺動する。【００４７】  このように、ツール面１０５のワイピングを行うために、駆動ステージ１４６によりカートリッジ１４２全体がツール面１０５と平行にワイピングする。カートリッジ１４２をワイピング位置まで移動させる手段とワイピングのための揺動させる手段を同一のアクチュエータが兼ねることにより、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。【００４８】  駆動ステージ姿勢調整部１４７は、駆動ステージ１４６の下部に固定され、駆動ステージ１４６の姿勢（θｘ、θｙ）を調整する倣い機構である。駆動ステージ姿勢調整部１４７は、ワイピングのストロークに亘ってワイピング材Ｗとツール面１０５との間の加圧力がツール面１０５の面内で一定となるように、駆動ステージ１４６の姿勢を調整する。駆動ステージ姿勢調整部１４７は、ヘッド１０４の個体差によるズレを調整することができ、ヘッド１０４の交換時に駆動ステージ１４６の姿勢を調整する。かかる調整は、手動でも自動でもよい。駆動ステージ姿勢調整部１４７は、ワイピング時のツール面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を確実に拭き取ってヘッド１０４の寿命を延ばすことができる。駆動ステージ姿勢調整部１４７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軸周り（θｙ）に独立して回転可能なステージである。【００４９】  シャッター１４８は、ワイピング台１４９上に設けられる。シャッター１４８が開かれるとワイピング台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を下にして挿入される。ワイピング台１４９をカートリッジ１４２の凸部に形成してヘッド１０４の底部が平坦であってもよい。【００５０】  シャッター１４８が閉じられるとワイピング台１４９上のワイピング材がシャッター１４８によって遮蔽される。シャッター１４８の開閉はワイピングユニット制御部１４１と、シャッター１４８又はこれに接続された図示しないシャッター開閉機構によって行われる。【００５１】  ワイピング台１４９は、その上にワイピング材Ｗが供給され、ワイピング材Ｗを介してツール面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が供給され、ワイピング台１４９上の汚れたワイピング材Ｗは巻き取られる。なお、加圧機構１１２は、ワイピング台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１０５に搭載されていない。【００５２】  図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ワイピング台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い。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。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。【００５３】  ワイピング台１４９の上面とツール面１０５を完全に平坦に加工し、両者を完全に平行に維持す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がないとツール面１０５の圧力分布は均一でなくなり易い。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１０４の寿命を延ばすことができる。【００５４】  ワイピング台１４９の表面を凹凸形成したワイピング台１４９Ａを使用してもよい。図７（ａ）は、凹凸面１４９Ａ１を有するワイピング台１４９Ａにヘッド１０４を加圧する前の状態を示す概略断面図である。図７（ｂ）は、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１４９Ａ１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。【００５５】  ワイピング台１４９の表面が平面でツール面１０５と面接触する場合は、ツール面１０５の微小な凹凸に追従できない場合がある。そこで、凹凸面１４９Ａ１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の寿命を延ばすことができる。【００５６】  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を有するワイピングユニット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囲で揺動する。【００５７】  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近傍の概略平面図である。図１１は、ワイピング台１９０近傍の概略断面図である。図１２は、ワイピング台１９０近傍の概略断面図である。【００５８】  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。【００５９】  揺動機構は、カートリッジ１４２に対してワイピング台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を有する偏心カム１９３と、二対のガイド１９４と、一対の側板１９５とを有する。【００６０】  図１２に示すように、偏心カム１９３は、ワイピング台１９０の空隙部１９０ａに収納されている。偏心カム１９３はＸ方向において空隙部１９０ａの内壁とほぼ接触した状態にある。ワイピング台１９０は二対のガイド１９４に貫通され、ガイド１９４に対してガイド１９４に沿って移動することができる。二対のガイド１９４の両端はカートリッジ１４２に固定された一対の側板１９５に固定されている。偏心カム１９３が軸１９３ａの周りに回転すると、ワイピング台１９０がガイド１９４に沿ってＸ方向に揺動する。【００６１】  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。クランプ機構は、図９乃至図１２に示すように、押さえ板１９６ａと、一対の支持柱１９６ｂと、底板１９６ｃと、クランプ用バネ１９６ｄとを有する。【００６２】  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の上面に接触している。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）の力を加えている。この弾性力は支持柱１９６ｂを介して押さえ板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。【００６３】  このように、ワイピング時は、クランプ機構でワイピング材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及びクランプ機構を同時に揺動させる。カートリッジ１４２とカートリッジ支持部１４４の全体を揺動させるよりも被揺動物の質量が小さくなる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��を小さくすることができ、コスト削減に寄与する。【００６４】  クランプ解除機構は、ワイピングが終了す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を有する偏心カム１９８とを有する。クランプ解除機構は、ワイピング時は図１２に示す状態にある。一方、ワイピング材Ｗの送り時には、図１２に示す状態からモータ１９７が偏心カム１９８を軸１９８ａ周りに１８０度回転する。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、支持柱１９６ｂと共に押さえ板１９６ａがＺ方向上向きに変位し、ワイピング材Ｗから離れてクランプが解除される。【００６５】  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とシャッター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。【００６６】  図１３（ａ）は、クランプ解除状態におけるシャッター１４８とワイピング材Ｗ及びワイピング台１９０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とワイピング材Ｗ及びワイピング台１９０の関係を示す概略断面図である。図１３（ｂ）に示すように、シャッター１４８の開口部１４８ａがカートリッジ１４２の開口部１４２ｃの真下に位置すると開口状態となる。【００６７】  図１３（ａ）において、シャッター１４８はクランプ解除位置にあると共にカートリッジ１４２の開口部１４２ｃを閉じる閉位置にある。図１３（ｂ）において、シャッター１４８はクランプ位置にあると共にカートリッジ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／クランプ解除機構の一例を図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示し、他の例を図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示す。【００６８】  図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すクランプ／クランプ解除機構は、リンク機構を利用し、支持板１４８ｂと、一対のロッド１４８ｃとを有する。【００６９】  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もよい。本実施例では、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１４８ｂに固定されている。【００７０】  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設けられて安定性のために支持板の裏面において同様に接続される。ロッド１４８ｃの一端は、支持板１４８ｂに軸１４８ｄを介して回転可能に取り付けられ、他端は、軸１４８ｅを介してカートリッジ１４２又はこれに接続された部材に回転可能に取り付けられている。【００７１】  図１４（ａ）は図１３（ａ）���対応し、図１４（ｂ）は図１３（ｂ）に対応する。図示しないシャッター１４８の開閉手段がシャッター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れに対応して軸１４８ｄで接続された支持板１４８ｂがシャッター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。【００７２】  図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すクランプ／クランプ解除機構は、カム機構を利用し、カートリッジ１４２又はこれに接続された部材に設けられた一対のカム溝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。【００７３】  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に固定されている。一対のカム溝１４２ｄは同一形状を有し、水平部１４２ｄ１と円弧部１４２ｄ２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が板状部材でも箱状部材でもよいことは支持板１４８ｂと同様である。【００７４】  図１５（ａ）は図１３（ａ）に対応し、図１５（ｂ）は図１３（ｂ）に対応する。図示しないシャッター１４８の開閉手段がシャッター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がカム溝１４２ｄに沿って移動し、円弧部１４２ｄ２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る。【００７５】  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を巻き取って回収する。この結果、シャッター１４８が開いたときにワイピング台１４９又は１９０（以下、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、ワイピングユニット制御部１４１、モータ１５０、巻取りリール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。【００７６】  ワイピングユニット制御部１４１は、ワイピング材の張力と送り量を調節し、残量が少なくなればメインコントローラ１０２にその旨を知らせる。これに応答してメインコントローラ１０２は、表示部にその旨を表示してユーザに巻取りリール１５２と送りリール１５４又はカートリッジ１４２の交換を促すメッセージを表示する。【００７７】  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を回転する。モータ１５０のトルクを、トルク検出器１７２を使用して監視することによってワイピング材Ｗの張力や残量を検出することができる。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に示す関係がある。横軸は巻取りリール１５４におけるワイピング材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。縦軸は巻取りリール１５２に接続されたモータ１５０のトルクである。即ち、巻き径が大きくなるか残量が小さくなるとモータ１５０のトルクは増加する。交換時期は残量が０になる前のニアエンドであることが好ましい。また、モータ���５０にエンコーダ１７０を付加することによって回転量が分かるため、ワイピング材の送り量検出を行うこともできる。【００７８】  巻取りリール１５２は、（汚れた）ワイピング材を巻き取るリールであり、中心軸１５２ａを有する。送りリール１５４は、きれいなワイピング材が搭載されてワイピング台１４９に供給するリールであり、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路を規定する。ガイドローラ１５６はカートリッジ１４２内部の状態を検出する検出部の一部として使用される場合がある。【００７９】  連結軸１５８は、巻取りリール１５２、送りリール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に結合される連結軸１５８ｂとを含む。【００８０】  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構のブレーキ板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の右斜め下のガイドローラ１５６に対応する連結軸１５８は設けられていない。一方、後述する状態検出系で説明するように、ガイドローラ１５６が検出系の一部となる場合にはその出力軸を連結軸１５８を介して取り出す必要がある。かかる理由から、図３に示すワイピング台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。【００８１】  ワイピング材Ｗは、例えば、図５に示すように巻取りリール１５２と送りリール１５４に巻かれ、ここでは巻取りリール１５２のみが駆動部であり、送りリール１５４や他のガイドローラ１５６は従動部である。巻取りリール１５２が巻取り方向に回転すると送りリール１５４からワイピング材Ｗがワイピング台１４９に送られる。【００８２】  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の構造について説明する。ここで、図１７（ａ）は、連結軸１５８ａ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断面図である。図１７（ｃ）は、軸１５２ａに挿入された連結軸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。【００８３】  軸１５２ａは、図１７（ｃ）に示すように、中空円筒形状を有し、１２０度間隔で円周方向に配置された突起１５２ｂを有する。但し、突起１５２ｂの数や間隔は限定されない。【００８４】  突起１５２ｂは、三角柱形状を有し、斜面１５２ｃ及び１５２ｄを有する。するが紙面に垂直な方向に対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と軸１５２ａとの境界線は中空円筒の母線に対して傾斜している。【００８５】  連結軸１５８ａは、図１７（ａ）乃至図１７（ｃ）に示すように、円錐部１５８ａ１と円筒部１５８ａ２とが結合された形状を有する。円筒部１５８ａ２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。【００８６】  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１５９ｂは、軸１５２ａの突起１５２ｂの斜面１５２ｄと面接触し、斜面１５９ａよりも傾斜角度が小さい。Ａ−Ａ断面図に示すように、斜面１５９ｂと円筒部１５８ａ２の境界線は円筒部１５８ａ２の母線に対して傾斜している。【００８７】  カートリッジ１４２とカートリッジ支持部１４４を結合するとき、若しくは、巻取りリール１５２をカートリッジ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、連結軸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の張力が増加する場合にはなおさらである。【００８８】  また、連結軸１５８ｂは連結軸１５８ａと同様に、後述するブレーキ板１５１ｂに固定されて張力調整機構１５１ａにより荷重Ｍが加えられているので回転しない。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。【００８９】  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にかかる張力が小さくなる方向、即ち、図５に示す反時計回りに設定すれば軸１５２ａと連結軸１５８ａとの連結時にワイピング材Ｗに余分な張力が加わって切れるなどする問題を発生しない。この結果、カートリッジ１４２やリール１５２の取り付けが容易になる。【００９０】  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、反時計回りに回転するとワイピング材Ｗの張力を緩める。一方、送りリール１５４は反時計回りに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を送り出す。このように、巻取りリール１５２と送りリール１５４とはワイピング材Ｗを緩める方向が逆なので、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。【００９１】  一方、モータ１５０の回転時には斜面１５２ｃと１５９ａが面接触してモータの駆動力は連結軸１５８ａ及び軸１５２ａを介して巻取りリール１５２に伝達される。【００９２】  なお、連結部の構造はこれに限定されない。例えば、軸１５２ａと１５８ａとの結合に軸継手（カップリング）その他の結合手段を使用してもよい。【００９３】  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、溶剤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ことができなくなり、ヘッド１０４の寿命を短くして交換頻度を増加する。張力印加機構は、図１８に示すように、張力調整機構１５１ａと、ブレーキ板１５１ｂとを有する。【００９４】  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１４４ｃに搭載され、ブレーキ板１５１ｂに荷重Ｍを印加する。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することができる。【００９５】  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、その中心軸である連結軸１５８はカートリッジ支持部１４４の面１４４ａに突出している。連結軸１５８は、送りリール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、送りリール１５４も時計回りに回転するが、ブレーキ板１５１ｂは送りリール１５４が回転する方向に巻取りリール１５２の回転力よりも弱い抵抗力を加える。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による抵抗力の差に応じた張力を加えることができる。【００９６】  張力印加機構によって、ワイピング時のワイピング材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を確実に拭き取ってヘッド１０４の寿命を延ばすことができる。ワイピング材Ｗの巻取り時にワイピング材Ｗの撚れや弛みを抑制でき、巻き取りを安定にすることができる。【００９７】  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に、残量検出部１５１ｃを設け、ワイピングユニット制御部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、後述するトルク検出器１７２やカンチレバー１７６を使用することができる。【００９８】  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。【００９９】  カートリッジ１４２の機密構造を達成するために、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を介してモータ１５０のモータ軸に連結されている。連結部は凹凸の機械的係合、磁気的係合など限定されない。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を含む。図１９では、モータ１５０は省略されている。【０１００】  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の気密を維持している。エンコーダ１７０にはインクリメント形やアブソリ���ート形など当業界で周知のいかなる構造をも適用できるので詳しい説明は省略する。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。【０１０１】  もちろん状態検出系はエンコーダ１７０やトルク検出器１７２に限定されない。図２０は、状態検出系としてガイドローラ１５６ａ、カンチレバー１７６、レバー１７８を使用する。【０１０２】  ガイドローラ１５６ａは、ワイピング材Ｗの移動と共に回転するので、ガイドローラ１５６ａを図１９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の送り量を検出することができる。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である。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と回転角検出用の円板１７１ｂに対応し、ロータリエンコーダを構成する。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。【０１０３】  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の残量が多ければ図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と同様の機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周りに回転可能に構成され、ワイピング材Ｗがなくなれば図１９の時計回りに変位する。軸１７８ａを図１９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の終端を検出することができる。【０１０４】  このように、状態検出系は、カートリッジ１４２内部の気密を維持し、内部で揮発性の溶液を使用しても外部に漏れることがなく、防水及び防爆構造とすることができる。また、カートリッジ１４２毎にセンサやアクチュエータを設けずに全てのカートリッジ１４２に対して共通のセンサ及びアクチュエータを使用するため、低コスト化、構造の単純化、ワイピング材の交換容易性、カートリッジ１４２の保守・交換の容易性、作業工数の削減などの効果を与える。【０１０５】  図２２を参照して、送り系の変形例について説明する。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に示す送り系はシャッター１４８の開口動作に連動してワイピング材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。【０１０６】  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にピニオンが結合し、ピニオンはラックに係合する。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。【０１０７】  シャッター１４８を矢印方向に開口すると、連結ロッド１５３ｃを介してラック及びピニオン１５３ｂが矢印方向に移動してワンウェイクラッチ１５３ａ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。【０１０８】  一方、シャッター１４８を閉じてもワンウェイクラッチ１５３ａは軸１５２ａを回転しない。このように、シャッター１４８の開口動作に連動してワイピング材Ｗを送り出す送り系を設けるとワイピング材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。【０１０９】  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の露出部分にアンダーフィルＵＦを粉化させる溶剤を供給する機能を有し、ワイピングユニット制御部１４１と、溶剤供給ユニット制御部１６０と、溶剤供給ユニット１６２と、継手１６４と、チューブ１６６とを有する。【０１１０】  アンダーフィルＵＦは、一般に、エポキシ系樹脂であり、粘性のある液体を布などに吸収されにくい。溶剤は、例えば、純水やアルコールを含む。粉化することによってワイピング材を布として構成した場合に繊維の隙間に入りやすくなる。【０１１１】  溶剤供給ユニット１６２は、溶剤を貯蔵して継手１６４と継手１６４に接続されたチューブを介して溶剤をワイピング材に供給する。溶剤供給ユニット１６２による溶剤供給量及びタイミングは溶剤供給ユニット制御部１６０によって制御される。溶剤供給ユニット制御部１６０はワイピングユニット制御部１４１によって制御される。【０１１２】  その他、超音波接合装置１００は、図示しない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のヘッド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において省略されている。【０１１３】  タイミング制御系は、ワイピングのタイミングを制御する機能を有し、ワイピングユニット制御部１４１と、汚れ状態検出部とを有する。【０１１４】  ワイピングユニット制御部１４１は、検出部の検出結果に基づいて、ツール面１０５がワイピン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に代えてメインコントローラ１０２又はこれに接続されたその他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。）。【０１１５】  汚れ状態検出部は、ツール面１０５の汚れ状態を検出し、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、クロックのいずれか一つを含む。超音波振幅変動検出系とインピーダンス変動検出系はどちらか一方で足り、これに代えて若しくはこれと共に撮像系が使用される。【０１１６】  撮像系は、基板Ｂに実装されたチップＣの裏面を基板Ｂが搬出される際に撮像してその汚れ状態を検出し、撮像ユニット１８０と、移動機構１８２と、画像処理部１８４とを有する。撮像ユニット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。【０１１７】  超音波振幅変動検出系は、超音波振幅の変動を検出し、超音波発振器１２０から構成される。インピーダンス変動検出系は、発振インピーダンスの変動を検出し、超音波発振器１２０から構成される。発振インピーダンスや振幅はアンダーフィルＵＦがツール面１０５に付着する又はその層厚が増加するにつれて低下する。【０１１８】  インピーダンスを���断因子とする場合、制御部は、図２３に示すような、チップＣの実装回数とインピーダンスとの関係を予め取得しておく。制御部は、超音波発振器１２０から取得したインピーダンスの値から汚れがひどい、即ち、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断する。チップ裏面の画像の場合には、制御部は、チップ裏面に付着したアンダーフィルＵＦの面積の閾値を予め取得しておき、閾値より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。【０１１９】  カウンタは、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。クロックは、ワイピングなしに実装されたチップＣの実装時間を測定する。【０１２０】  以下、図２４を参照して、超音波接合装置１００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（ステップ１１００）。アンダーフィルＵＦの塗布は超音波接合装置１００の外部で行うため、図２４では破線で示している。【０１２１】  超音波接合装置１００においては、図示しない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搭載する（ステップ１２０２）。次に、図示しないロボットアームなどを利用してチップＣをヘッド１０４のツール面１０５に搭載する（ステップ１２０４）。次に、移動機構制御部１３５は移動機構１３３を制御して撮像ユニット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の画像処理結果から基板ＢとチップＣの位置を両者のアライメントマークを認識することによって認識する（ステップ１２０８）。【０１２２】  次に、アライメント機構制御部１３１はアライメント機構１３６を制御して両者のアライメント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のチップ搭載領域と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を制御して撮像ユニット１３２を退避させる（ステップ１２１２）。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を降下させる（ステップ１２１４）。【０１２３】  チップＣが、アンダーフィルＵＦが塗布されているチップ搭載領域の表面に当接してから加圧制御部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を制御して所定の超音波を振動子１２２に印加する（ステップ１２１６）。この結果、チップＣのバンプＮは基板Ｂの（パッド）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ッド１０４を上昇させる（ステップ１２１８）。【０１２４】  次に、メインコントローラ１０２又はそれに接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があるかどうかを判断する（ステップ１２２０）。制御部は、他の搭載すべきチップがないと判断すれば（ステップ１２２０）、汚れ状態検出部の検出結果に基づ���てツール面１０５がワイピングを必要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プ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に示すグラフの破線の閾値Ｔと比較して大きければワイピングが必要と判断する。若しくは、制御部は、超音波発振器１２０が検出した振幅値を予め格納されているグラフの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。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ク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。【０１２５】  制御部は、ワイピングが必要ではないと判断すれば（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用して超音波接合装置１００から排出する（ステップ１２２４）。【０１２６】  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、これ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）。【０１２７】  一方、メインコントローラ１０２又はそれに接続されたいずれかの制御部は、他の搭載すべきチップがると判断すれば（ステップ１２２０）、ステップ１２０４に帰還する。【０１２８】  また、メインコントローラ１０２又はそれに接続されたいずれかの制御部は、ワイピングが必要であると判断すれば（ステップ１２２２）、ワイピングユニット１４０によるアンダーフィルＵＦの拭き取りを行う（ステップ１３００）。その後、処理はステップ１２０４に帰還する。【０１２９】  以下、図２５を参照して、ステップ１３００の詳細について説明する。ここで、図２５は、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。【０１３０】  まず、メインコントローラ１０２又はワイピングユニット制御部１４１若しくはその他の制御部（以下、単に「制御部」という。）のメモリにワイピング条件を設定又は再設定する（ステップ１３０２）。初期設定はユーザが入力部から設定するが再設定はメインコントローラ１０２又はそれに接続されたいずれかの制御部が自動的に行う。ワイピング条件はワイピングユニット１４０が行うワイピング動作を規定する。ワイピング条件は、ワイピング振幅、ワイピング時間、溶剤供給量、加圧力を含む。【０１３１】  ワイピング振幅は、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揺動させる時間である。溶剤供給量は、溶剤供給ユニット１６２が供給する溶剤の供給量である。加圧力は、加圧機構１１２が加える、ワイピング台１４９上のワイピング材Ｗとツール面１０５との間の圧力である。【０１３２】  次に、ワイピングユニット制御部１４１は駆動ステージ１４６を制御してワイピングユニット１４０を移動する（ステップ１３０４）。次に、ワイピングユニット制御部１４１は、張力印加機構を制御してワイピング材Ｗに張力を加える（ステップ１３０６）。【０１３３】  次に、ワイピングユニット制御部１４１はモータ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（ステップ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る（ステップ１３１０）。次に、ワイピングユニット制御部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ステージを制御してヘッド１０４を降下させる（ステップ１３１４）。【０１３４】  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は加圧機構１１２のＺステージを制御してツール面１０５に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は駆動ステージ１４６を制御してワイピングユニット１４０又はワイピング台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）。【０１３５】  また、ワイピング中の加圧力の制御を行う。加圧機構１１２が設定された加圧力を加え続けた場合、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）に示すように、実際の加圧力は設定された加圧力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に加わる加圧力が設定された加圧力になるように、加圧機構１１２が加える加圧力を調節する必要がある（図２６（ａ）に示す「加圧力制御有り」のグラフを参照）。【０１３６】  そこで、制御部は、荷重センサ１１４の検出結果に基づいて、ワイピング中の加圧力が設定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の加圧力が設定された加圧力であると判断すると（ステップ１３２０）、ワイピングが終了したかどうかを判断する（ステップ１３２２）。なお、荷重センサ１１４はワイピングユニット１４０に設けられてもよい。【０１３７】  制御部は、ワイピングが終了していないと判断すると（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（ステップ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。この結果、加圧制御部１１０は加圧機構１１２による加圧力を調節（通常は徐々に増加）して設定された加圧力を維持する（ステップ１３２８）。その後、処理はステップ１３２０に帰還する。【０１３８】  制御部は、ワイピングが終了したと判断すると（ステップ１３２２）、次回の溶剤供給量の制御を行う（ステップ１３２４）。即ち、上述したように、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。【０１３９】  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、それに基づいて同一面での次回ワイピング時のワイピング材Ｗの潰れ量を推定し、ステップ１３０２に帰還してステップ１３１０における溶剤供給ユニット１６２による溶剤供給量を再設定する。かかる制御では、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。【０１４０】  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（ステップ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方向にカートリッジ１４２を駆動する際の荷重を検出することができる。超音波発振器１２０は、ヘッド１０４の発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側に設けられていてもよい。【０１４１】  制御部は、拭き取り状態が良好であると判断すると（ステップ１３３０）、シャッター１４８を閉じて（ステップ１３３２）、ワイピングユニット制御部１４１は駆動ステージ１４６を制御してワイピングユニット１４０を退避させる（ステップ１３３４）。【０１４２】  次いで、制御部は、トルク検出器１７２やレバー１７８の検出結果とメモリに格納した図１６に示す情報などに基づいてワイピング材の残量が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プ１３３６はステップ１３０８の後で行われてもよい。【０１４３】  制御部は、ワイピング材の残量がニアエン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を介してユーザにワイピング材の交換を促すメッセージを表示する（ステップ１３３８）。なお、ユーザへの通知はメッセージの表示に限らず、ランプの点滅、ブザーによる警告音など限定されない。【０１４４】  一方、制御部は、拭き取り状態が良好ではないと判断すると（ステップ１３３０）、ステップ１３０２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、発振インピーダンス変動からワイピング動作による拭き取り状態を推定し、最適なワイピング条件を再設定する。例えば、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方向の水平力がある規定値以下の場合、ワイピング振幅を増加する。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合、加圧機構１１２による加圧力を増加する。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方向の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。【０１４５】  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可能である。例えば、本実施例の超音波接合装置１００はフリップチップ実装を行うが、ＢＧＡやＣＳＰなど他の電子装置の実装にも適用することができる。
【産業上の利用の可能性】
【０１４６】  本発明によれば、ツール面の清浄を維持する超音波接合装置を提供することができる。
【図１４】
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【図１５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年9月17日(2009.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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材で拭き取るワイピングユニットと、
を有し、
前記超音波接合部は、
前記電子部品を前記基板に加圧する方向に前記ヘッドを駆動する第１の駆動部と、
前記方向と直交する平面内で超音波を印加する超音波発振器と、
を有し、
前記ワイピングユニットは、
前記ツール面を拭き取るワイピング台と、
当該ワイピング台上にワイピング材を供給すると共に前記ワイピング材の前記ワイピング台上で露出する露出部分が変化するように前記ワイピング材を巻き取る送り機構と、
前記ワイピング台と前記送り機構を収納するカートリッジと、
前記平面内で前記カートリッジを駆動する第２の駆動部と、
を有し、
前記第１の駆動部は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であることを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
前記ツール面の拭き取り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拭き取り不良を防止するように前記ワイピングユニットのワイピング動作を制御する制御部と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の超音波接合装置。
【請求項３】
前記第２の駆動部は前記カートリッジを揺動させ、
前記制御部は、前記第２の駆動部が前記カードリッジを揺動させる振幅を制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項４】
前記第２の駆動部は前記カートリッジを揺動させ、
前記制御部は、前記第２の駆動部が前記カードリッジを揺動させる時間を制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項５】
前記ワイピングユニットは、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更に有し、
前記制御部は、前記溶剤供給部が供給する前記溶剤の供給量を制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の駆動部が前記ワイピング材に加える加圧力を制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項７】
前記制御部は前記第１の駆動部による駆動を制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波接合装置。
【請求項８】
前記ワイピングユニットは、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更に有することを特徴とする請求項１に記載の超音波接合装置。
【請求項９】
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方法であって、
前記電子部品を搭載可能なツール面を有するヘッドを介して前記電子部品を前記基板に超音波接合するステップと、
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材で拭き取るステップと、
を有することを特徴とする超音波接合方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記超音波接合部は、前記電子部品を前記基板に加圧する方向に前記ヘッドを駆動する第１の駆動部と、前記方向と直交する平面内で超音波を印加する超音波発振器とを有し、前記ワイピングユニットは、前記ツール面を拭き取るワイピング台と、当該ワイピング台上にワイピング材を供給すると共に前記ワイピング材の前記ワイピング台上で露出する露出部分が変化するように前記ワイピング材を巻き取る送り機構と、前記ワイピング台と前記送り機構を収納するカートリッジと、前記平面内で前記カートリッジを駆動する第２の駆動部とを有し、前記第１の駆動部は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であることが好ましい。第１の駆動部が超音波接合とワイピングの補助を行うので多機能化により部品点数を削減することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記ツール面の拭き取り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拭き取り不良を防止するように前記ワイピングユニットのワイピング動作を制御する制御部と、を更に有することが好ましい。これにより、ワイピングユニットによる拭き取り不良を防止する。この場合、制御部は、振幅、時間、溶剤供給量、加圧力などを制御する。前記検出部は、例えば、前記ヘッドの発振インピーダンスを検出する前記超音波発振器であったり、前記第１の駆動部が前記ヘッドを前記ワイピング台に加圧している状態で前記平面内で前記カートリッジを駆動する際の荷重を検出する荷重センサである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例の超音波接合装置のブロック図である。
【図２】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３】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４】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５】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】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７】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）に示すワイピング台にヘッドを加圧して揺動した状態を示す概略断面図である。
【図８】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９】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１０】図８に示すワイピングユニットの平面図である。
【図１１】図８に示すワイピングユニットの断面図である。
【図１２】図８に示すワイピングユニットの断面図である。
【図１３】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／クランプ解除機構のクランプ解除状態を示す概略部分断面図である。図１３（ｂ）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／クランプ解除機構のクランプ状態を示す概略部分断面図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すクランプ／クランプ解除機構の一例を示す概略断面図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すクランプ／クランプ解除機構の別の例を示す概略断面図である。
【図１６】図３に示す送りリールにおけるワイピング材の残量又は巻取りローラにおける巻き径とモータのトルクとの関係を示すグラフである。
【図１７】図１７（ａ）は、連結軸と巻き取りリールの軸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）に示す両軸が係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１８】図３に示すワイピングユニットの張力印加機構の概略断面図である。
【図１９】図３に示すワイピングユニットの状態検出系の一例を示す概略断面図である。
【図２０】図３に示すワイピングユニットの状態検出系の別の例を示す概略断面図である。
【図２１】図１９に示すガイドローラを使用した状態検出系の概略断面図である。
【図２２】図３に示す送り系の変形例の概略部分断面図である。
【図２３】チップＣの実装回数と超音波の発振インピーダンスとの関係を示すグラフである。
【図２４】図１に示す超音波接合装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】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】図２６（ａ）は、図２５に示すステップ１３２８の加圧力制御の有無でワイピング材に加わる加圧力を比較するグラフである。図２６（ｂ）は、加圧力制御のブロック図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
超音波印可部は、Ｚ方向と直交するＸＹ平面上で超音波をチップ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、５０Ｈｚの電気信号を２０ｋＨｚや３５ｋＨｚの電気信号に変換する。超音波振動子１２２は電気信号を機械的な振動エネルギーに変換する圧電素子から構成される。超音波振動子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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
なお、超音波印可部は、当業界で周知の構造を適用することができ、ここでは詳しい説明は省略する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
後述するように、溶剤を使用すること、更に、溶剤にアルコールなどの可燃性溶液を使用する場合があるので更に、カートリッジ１４２は防水構造及び防爆構造にすることが好ましい。防水構造の観点からカートリッジ１４２は後述するような気密構造を有する。防爆構造の観点から、カートリッジ１４２内にはモータやセンサは設けられておらず、外部から内部の状態を検出する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
駆動ステージ１４６は、カートリッジ支持部１４４に固定され、ワイピング位置までカートリッジ支持部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、超音波振動の方向であるＹ方向に垂直な方向である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
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を巻き取って回収する。この結果、シャッター１４８が開いたときにワイピング台１４９又は１９０（以下、単に「１４９」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、ワイピングユニット制御部１４１、モータ１５０、巻取りリール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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
突起１５２ｂは、三角柱形状を有し、斜面１５２ｃ及び１５２ｄを有し、紙面に垂直な方向に対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と軸１５２ａとの境界線は中空円筒の母線に対して傾斜している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
状態検出系は、図１９及び図２０に示すように、気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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
カートリッジ１４２の気密構造を達成するために、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を介してモータ１５０のモータ軸に連結されている。連結部は凹凸の機械的係合、磁気的係合など限定されない。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を含む。図１９では、モータ１５０は省略されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
軸１５２ａとカートリッジ１４２との間にも気密シール１４３ａが設けられ、カートリッジ１４２の気密を維持している。エンコーダ１７０にはインクリメント形やアブソリュート形など当業界で周知のいかなる構造をも適用できるので詳しい説明は省略する。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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
アンダーフィルＵＦは、一般に、エポキシ系樹脂であり、粘性のある液体で布などに吸収されにくい。溶剤は、例えば、純水やアルコールを含む。粉化することによってワイピング材を布として構成した場合に繊維の隙間に入りやすくなる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
溶剤供給ユニット１６２は、溶剤を貯蔵して継手１６４と継手１６４に接続されたチューブ１６６を介して溶剤をワイピング材Ｗに供給する。溶剤供給ユニット１６２による溶剤供給量及びタイミングは溶剤供給ユニット制御部１６０によって制御される。溶剤供給ユニット制御部１６０はワイピングユニット制御部１４１によって制御される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
ワイピングユニット制御部１４１は、汚れ状態検出部の検出結果に基づいて、ツール面１０５がワイピン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に代えてメインコントローラ１０２又はこれに接続されたその他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。）。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
次に、制御部は、他の搭載すべきチップがあるかどうかを判断する（ステップ１２２０）。制御部は、他の搭載すべきチップがないと判断すれば（ステップ１２２０）、汚れ状態検出部の検出結果に基づいてツール面１０５がワイピングを必要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プ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に示すグラフの破線の閾値Ｔと比較して大きければワイピングが必要と判断する。若しくは、制御部は、超音波発振器１２０が検出した振幅値を予め格納されているグラフの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。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ク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。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
一方、制御部は、他の搭載すべきチップがると判断すれば（ステップ１２２０）、ステップ１２０４に帰還する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
また、制御部は、ワイピングが必要であると判断すれば（ステップ１２２２）、ワイピングユニット１４０によるアンダーフィルＵＦの拭き取りを行う（ステップ１３００）。その後、処理はステップ１２０４に帰還する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３０】
まず、メインコントローラ１０２又はワイピングユニット制御部１４１若しくはその他の制御部（以下、単に「制御部」という。）のメモリにワイピング条件を設定又は再設定する（ステップ１３０２）。初期設定はユーザが入力部から設定するが再設定は制御部が自動的に行う。ワイピング条件はワイピングユニット１４０が行うワイピング動作を規定する。ワイピング条件は、ワイピング振幅、ワイピング時間、溶剤供給量、加圧力を含む。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
一方、制御部は、拭き取り状態が良好ではないと判断すると（ステップ１３３０）、ステップ１３０２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、発振インピーダンス変動からワイピング動作による拭き取り状態を推定し、最適なワイピング条件を再設定する。例えば、発振インピーダンス又は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方向の水平力がある規定値以下の場合、ワイピング振幅を増加する、加圧機構１１２による加圧力を増加する、溶剤供給量を増加する、あるいは、ワイピング時間を延ばす。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008126211.tif 000029
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2008126211.tif 000030
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2008126211.tif 000031
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２５】
2008126211.tif 000032
【国際調査報告】
2008126211.tif 000033
2008126211.tif 000034