(57)【要約】【課題】  プラズマ処理等の高エネルギの照射に不向きな対象物の金属接合を実現する。【解決手段】  接合装置は、回路基板にプラズマ洗浄処理を行うプラズマ処理装置、部品供給装置により搬送される複数の電子部品に紫外線を照射する紫外線照射装置、及び、回路基板に電子部品を接合する接合ヘッドを備える。紫外線洗浄処理が施された電子部品の金属部とプラズマ洗浄処理が施された回路基板の金属部とを互いに接触させた状態で電子部品に超音波振動が付与されることにより、金属接合による電子部品の回路基板に対する実装が行われる。電子部品がプラズマ洗浄処理等の高エネルギの照射に不向きな種類であっても金属部の表面の洗浄を行うことが可能となり、電子部品を金属接合により強固に実装することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の対象物の第１金属部と第２の対象物の第２金属部とを接合する接合装置において、
上記第１の対象物の上記第１金属部に紫外線を照射して、当該第１金属部の表面より接合阻害物質の除去を行う紫外線照射部と、
上記紫外線照射部により上記接合阻害物質の除去が行われた上記第１金属部と、上記第２金属部とを互いに接触させながら、当該第１金属部又は第２金属部に超音波振動又は熱を付与して金属接合を行う金属接合部とを備えることを特徴とする接合装置。
【請求項２】
上記第２の対象物の上記第２金属部にエネルギ波を照射して、当該第２金属部の表面より接合阻害物質の除去を行うエネルギ波照射部をさらに備え、
上記金属接合部は、上記紫外線照射部により上記接合阻害物質の除去が行われた上記第１金属部と、上記エネルギ波照射部により上記接合阻害物質の除去が行われた上記第２金属部とを互いに接触させながら上記金属接合を行う請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
上記紫外線照射部による上記第１金属部に対する紫外線の照射が大気雰囲気中において行われる請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項４】
上記紫外線照射部による上記第１金属部に対する紫外線の照射が酸素濃度１０％以下の低酸素雰囲気中において行われる請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項５】
上記紫外線照射部及び上記金属接合部がその内部に配置され、当該内部空間を密閉可能なチャンバと、
当該チャンバ内空間を減圧する減圧装置とを備え、
上記紫外線照射部による上記第１金属部に対する紫外線の照射が減圧環境において行われる請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項６】
上記紫外線照射部は、紫外線発生源として、１６０〜１８０ｎｍの範囲の波長の紫外線を照射するエキシマ紫外線ランプを備える請求項１から５のいずれか１つに記載の接合装置。
【請求項７】
その搬送方向に沿って配列された上記第１の対象物を当該搬送方向に沿って搬送して、当該それぞれの第１の対象物を上記金属接合部に供給する部品供給装置をさらに備え、
上記紫外線照射部において、上記エキシマ紫外線ランプが上記搬送方向に沿って配置され、
上記それぞれの第１の対象物の上記第１金属部の表面に対して、上記エキシマ紫外線ランプにより上記紫外線が照射されながら、上記部品供給装置により当該それぞれの第１の対象物の上記金属接合部への供給位置に搬送される請求項６に記載の接合装置。
【請求項８】
上記部品供給装置は、
複数の上記第１の対象物が配列されて収容されたテープ状部品供給部材を巻き回して保持するリール部と、
当該リール部より上記エキシマ紫外線ランプに沿って上記テープ状部品供給部材を送り出し、上記金属接合部への上記供給位置へ搬送するテープ状部材搬送部とを備える請求項７に記載の接合装置。
【請求項９】
上記部品供給装置は、
複数の上記第１の対象物が配列されて収容された複数のリードフレームを、上記エキシマ紫外線ランプに沿って上記金属接合部への上記供給位置へ搬送するリードフレーム搬送部を備える請求項７に記載の接合装置。
【請求項１０】
上記部品供給装置は、
複数の上記第１の対象物が配列されて収容された部品供給トレイを、上記エキシマ紫外線ランプに沿って上記金属接合部への上記供給位置へ搬送するトレイ搬送部を備える請求項７に記載の接合装置。
【請求項１１】
上記エネルギ照射部は、上記エネルギ波としてプラズマを照射することで、上記第２の対象物の上記第２金属部の表面より上記接合阻害物質の除去を行う請求項１から１０のいずれか１つに記載の接合装置。
【請求項１２】
上記第１の対象物が、上記第１金属部として電極部を有する半導体発光素子であり、
上記第２の対象物が、上記第２金属部として基板電極を有する回路基板である請求項１から１１のいずれか１つに記載の接合装置。
【請求項１３】
第１の対象物の第１金属部と第２の対象物の第２金属部とを接合する接合方法において、
上記第２の対象物の上記第２金属部にエネルギ波を照射して、当該第２金属部の表面より接合阻害物質の除去を行うとともに、上記第１の対象物の上記第１金属部に紫外線を照射して、当該第１金属部の表面より接合阻害物質の除去を行い、
その後、上記接合阻害物質の除去が行われた上記第１金属部と上記第２金属部とを互いに接触させながら、当該第１金属部又は第２金属部に超音波振動又は熱を付与して金属接合を行うことを特徴とする接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物同士を接合する接合装置および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物同士を接合する装置では様々な接合方法が利用されており、金属部を有する対象物同士を比較的低温にて接合する方法の１つとして、金属部にプラズマを照射し、吸着物質の除去、表面の活性化等の洗浄を施した上で金属部同士を接合する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、プリント基板等の回路基板に電子部品を実装する装置において、回路基板の電極にプラズマを照射して洗浄した上で電子部品の電極と接合する技術が提案されており、特許文献２では、２つのＩＣチップのアルミ電極上に形成された金スタッドバンプにプラズマによる洗浄処理を施し、バンプ表面の汚れを除去した後に互いのバンプ同士を加熱状態にて加圧して接合する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−６０６０２号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来におけるプラズマを用いて電子部品と回路基板との接合を行う装置では、減圧状態とされた処理空間において高周波電圧を印加することにより発生させたプラズマを、電子部品または回路基板に照射して電極の洗浄処理が行われる。このため、回路基板に接合（実装）される電子部品が、プラズマ処理等の高エネルギの照射に不向きな電子部品である場合には、プラズマ等による洗浄処理により電子部品が損傷する恐れがあるという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、対象物同士の接合において、当該対象物がプラズマ処理等の高エネルギの照射に不向きな対象物であっても、その表面の洗浄処理を確実に行って金属接合を実現することができる接合装置及び接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００７】
本発明の第１態様によれば、第１の対象物の第１金属部と第２の対象物の第２金属部とを接合する接合装置において、
上記第１の対象物の上記第１金属部に紫外線を照射して、当該第１金属部の表面より接合阻害物質の除去を行う紫外線照射部と、
上記紫外線照射部により上記接合阻害物質の除去が行われた上記第１金属部と、上記第２金属部とを互いに接触させながら、当該第１金属部又は第２金属部に超音波振動又は熱を付与して金属接合を行う金属接合部とを備えることを特徴とする接合装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２態様によれば、上記第２の対象物の上記第２金属部にエネルギ波を照射して、当該第２金属部の表面より接合阻害物質の除去を行うエネルギ波照射部をさらに備え、
上記金属接合部は、上記紫外線照射部により上記接合阻害物質の除去が行われた上記第１金属部と、上記エネルギ波照射部により上記接合阻害物質の除去が行われた上記第２金属部とを互いに接触させながら上記金属接合を行う第１態様に記載の接合装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３態様によれば、上記紫外線照射部による上記第１金属部に対する紫外線の照射が大気雰囲気中において行われる第１態様又は第２態様に記載の接合装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４態様によれば、上記紫外線照射部による上記第１金属部に対する紫外線の照射が酸素濃度１０％以下の低酸素雰囲気中において行われる第１態様又は第２態様に記載の接合装置を提供する。
【００１１】
本発明の第５態様によれば、上記紫外線照射部及び上記金属接合部がその内部に配置され、当該内部空間を密閉可能なチャンバと、
当該チャンバ内空間を減圧する減圧装置とを備え、
上記紫外線照射部による上記第１金属部に対する紫外線の照射が減圧環境において行われる第１態様又は第２態様に記載の接合装置を提供する。
【００１２】
本発明の第６態様によれば、上記紫外線照射部は、紫外線発生源として、１６０〜１８０ｎｍの範囲の波長の紫外線を照射するエキシマ紫外線ランプを備える第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の接合装置を提供する。
【００１３】
本発明の第７態様によれば、その搬送方向に沿って配列された上記第１の対象物を当該搬送方向に沿って搬送して、当該それぞれの第１の対象物を上記金属接合部に供給する部品供給装置をさらに備え、
上記紫外線照射部において、上記エキシマ紫外線ランプが上記搬送方向に沿って配置され、
上記それぞれの第１の対象物の上記第１金属部の表面に対して、上記エキシマ紫外線ランプにより上記紫外線が照射されながら、上記部品供給装置により当該それぞれの第１の対象物の上記金属接合部への供給位置に搬送される第６態様に記載の接合装置を提供する。
【００１４】
本発明の第８態様によれば、上記部品供給装置は、
複数の上記第１の対象物が配列されて収容されたテープ状部品供給部材を巻き回して保持するリール部と、
当該リール部より上記エキシマ紫外線ランプに沿って上記テープ状部品供給部材を送り出し、上記金属接合部への上記供給位置へ搬送するテープ状部材搬送部とを備える第７態様に記載の接合装置を提供する。
【００１５】
本発明の第９態様によれば、上記部品供給装置は、
複数の上記第１の対象物が配列されて収容された複数のリードフレームを、上記エキシマ紫外線ランプに沿って上記金属接合部への上記供給位置へ搬送するリードフレーム搬送部を備える第７態様に記載の接合装置を提供する。
【００１６】
本発明の第１０態様によれば、上記部品供給装置は、
複数の上記第１の対象物が配列されて収容された部品供給トレイを、上記エキシマ紫外線ランプに沿って上記金属接合部への上記供給位置へ搬送するトレイ搬送部を備える第７態様に記載の接合装置を提供する。
【００１７】
本発明の第１１態様によれば、上記エネルギ照射部は、上記エネルギ波としてプラズマを照射することで、上記第２の対象物の上記第２金属部の表面より上記接合阻害物質の除去を行う第１態様から第１０態様のいずれか１つに記載の接合装置を提供する。
【００１８】
本発明の第１２態様によれば、上記第１の対象物が、上記第１金属部として電極部を有する半導体発光素子であり、
上記第２の対象物が、上記第２金属部として基板電極を有する回路基板である第１態様から第１１態様のいずれか１つに記載の接合装置を提供する。
【００１９】
本発明の第１３態様によれば、第１の対象物の第１金属部と第２の対象物の第２金属部とを接合する接合方法において、
上記第２の対象物の上記第２金属部にエネルギ波を照射して、当該第２金属部の表面より接合阻害物質の除去を行うとともに、上記第１の対象物の上記第１金属部に紫外線を照射して、当該第１金属部の表面より接合阻害物質の除去を行い、
その後、上記接合阻害物質の除去が行われた上記第１金属部と上記第２金属部とを互いに接触させながら、当該第１金属部又は第２金属部に超音波振動又は熱を付与して金属接合を行うことを特徴とする接合方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明よれば、プラズマ処理等の高エネルギの照射に不向きな対象物であっても、当該対象物に対して紫外線洗浄処理を施して、その表面に付着している接合阻害物質の除去を行うことで清浄面を露呈させ、当該清浄面を接合することで金属接合を実現することができる。それとともに、当該対象物に対しては紫外線の照射による洗浄処理を行うため、従来のプラズマ処理設備等と比べて簡素化された構造の接合装置を提供することができる。また、低酸素雰囲気や減圧雰囲気中にて紫外線洗浄処理を行うことにより、上記対象物に対する洗浄処理の質を向上させることができる。
【００２１】
また、上記対象物が供給位置へと搬送される過程において、上記紫外線洗浄処理を行うことにより、接合動作を効率的なものとすることができるとともに、装置構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる接合装置の一例である接合装置５０１の模式構成図を図１に示す。接合装置５０１は、第１の対象物の一例である電子部品１を、第２の対象物一例である回路基板２における所定の位置に接合して、回路基板２への電子部品１の実装を行う装置である。なお、接合装置５０１は、部品実装装置５０１であるということもできる。
【００２４】
図１に示すように、接合装置５０１は、複数の電子部品１が供給可能に配置された部品トレイ５０３を複数収容する部品マガジン５０４と、部品マガジン５０４から選択的に取り出された部品トレイ５０３を装置架台５０５上に配置された部品供給ステージ５０６上に配置させるように搬送する部品搬送部の一例であるトレイ搬送装置５０７とが備えられている。また、接合装置５０１は、それぞれの電子部品１が接合されて実装される回路基板２を複数枚収容する基板マガジン５０８と、回路基板２を解除可能に保持するとともに、当該保持された状態にて回路基板２への電子部品１の接合動作が行われる基板ステージ５０９と、基板マガジン５０８に収容されている回路基板２を基板ステージ５０９上に載置可能に搬送する図示しない基板搬送装置とを備えている。なお、本第１実施形態の接合装置５０１においては、部品マガジン５０４、トレイ搬送装置５０７、及び部品供給ステージ５０６により、電子部品１の接合のための供給を行う部品供給装置５１０が構成されている。
【００２５】
さらに、図１に示すように、接合装置５０１には、電子部品１を解除可能に吸着保持する吸着ノズル５１１を備え、回路基板２に対する電子部品１の接合動作を行う接合ヘッド５１２と、この接合ヘッド５１２を回路基板２の大略表面沿いの方向である図示Ｙ軸方向に進退移動させるヘッド移動装置５１３と、上記大略表面沿いの方向であってＹ軸方向と直交する方向であるＸ軸方向に基板ステージ５０９を進退移動させる基板移動装置５１４とが備えられている。なお、ヘッド移動装置５１３や基板移動装置５１４は、ボールネジ軸機構等を用いて構成することができ、例えば、ヘッド移動装置５１３は、接合ヘッド５１２に固定された図示しないナット部と螺合され、接合ヘッド５１２のＹ軸方向の移動を案内するヘッド移動ガイド５１３ａと、このヘッド移動ガイド５１３ａをその軸心回りに回転駆動させることで上記ナット部の移動を駆動するモータ５１３ｂとを備えている。なお、吸着ノズル５１１は、中心部に真空吸引用の吸引路を有しており、先端に形成された吸引口から吸引を行うことにより、電子部品１の吸着保持を行うことが可能となるとともに、当該吸引を停止することにより吸着保持の解除を行うことが可能となっている。
【００２６】
また、接合ヘッド５１２は、図示Ｚ軸方向に沿って吸着ノズル５１１を昇降させる昇降装置５１５と、ホーン５１６を介して吸着ノズル５１１に超音波振動を付与する発振部である超音波振動子５１７を備えている。
【００２７】
また、接合装置５０１には、部品供給ステージ５０６上に配置された部品トレイ５０３に収容されている電子部品１を（＋Ｚ）軸側から吸着して保持する供給コレット５２１と、この供給コレット５２１を１８０度回転して吸着保持されている電子部品１を反転させる回転装置５２２と、供給コレット５２１をＺ軸方向に移動（昇降）させるコレット昇降装置５２３とを有する反転装置５２０が備えられている。この反転装置５２０は、部品トレイ５０３に配置収容されている電子部品１を吸着保持して取り出すとともに、この電子部品１を上下反転させて、当該反転させた姿勢にて接合ヘッド５１２の吸着ノズル５１１へ受け渡す役割を担っている。
【００２８】
さらに、図１に示すように、接合装置５０１には、基板ステージ５０９により保持された回路基板２における電子部品１が接合される位置（接合位置）を認識する認識カメラ５１８が備えられている。この認識カメラ５１８は、図示しない移動装置により吸着ノズル５１１の下方へと移動され、吸着ノズル５１１により吸着保持された電子部品１の画像を撮像することにより当該電子部品１の吸着保持姿勢を認識することが可能となっている。また、上記画像の撮像を行わない場合には、上記移動装置により回路基板２の上方から退避された位置に移動される。
【００２９】
ここで、接合装置５０１において取り扱われる電子部品１及び回路基板２の構成について図２及び図３の模式断面図を用いて説明する。図２に示すように、電子部品１の図示下面には、複数の電極パターン１ａが形成されており、それぞれの電極パターン１ａには第１金属部の一例である電極部として金（Ａｕ）バンプ１ｂが形成されている。なお、この金バンプ１ｂは、ボールバンプやメッキバンプとして形成することができる。また、本第１実施形態においては、金バンプ１ｂが形成されているような場合について説明するが、その形成材料は金のみに限定されるものではなく、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）等の金属が用いられるような場合であってもよい。また、図３に示すように、回路基板２におけるそれぞれの電子部品１が接合される側の表面には、それぞれの電子部品１の電極パターン１ａの配置と合致するように、第２金属部の一例である複数の基板電極２ａが、例えば金（Ａｕ）により形成されている。なお、回路基板２の基板電極２ａの形成材料は、金により形成される場合のみならず、電子部品１と同様に様々な金属材料により形成することができる。また、このような電子部品１としては、比較的熱に弱いという特性を有する電子部品、例えば、ＬＥＤチップ、半導体ベアチップ部品、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタ等の電子部品が用いられ、例えば、長さ２ｍｍ×幅２ｍｍ程度の大きさを有する比較的小型の電子部品が用いられる。
【００３０】
また、図１に示すように、接合装置５０１には、回路基板２におけるそれぞれの基板電極２ａに対してエネルギ波の一種であるプラズマを照射して、それぞれの基板電極２ａの表面の洗浄処理を行うプラズマ処理装置５２４（エネルギ照射部の一例である）が、基板マガジン５０８と基板ステージ５０９との間における装置架台５０５上に備えられている。プラズマ処理装置５２４は、密閉可能であって、プラズマ処理の対象とされる回路基板２が配置されるプラズマ処理空間をその内側に有するプラズマ処理室５２５と、プラズマ処理室５２５内に配置されて、プラズマ処理室５２５内への回路基板２の搬入、及びプラズマ処理が施された回路基板２の基板ステージ５０９への搬出を行う基板搬出入ガイド部５２６とを備えている。なお、図１においては図示しないが、プラズマ処理装置５２４には、プラズマ処理空間においてプラズマを発生させるために必要な装置が備えられており、また、プラズマ処理室５２５内への回路基板２の搬入、及び搬出を行うための開閉可能な開口部が設けられている。
【００３１】
このようなプラズマ処理装置５２４において、プラズマ処理空間内に配置された回路基板２に対して、プラズマを照射することにより、プラズマが有する物理的なエネルギをそれぞれの基板電極２ａの表面に衝突させて、当該それぞれの表面に吸着されている接合阻害物質を除去することができる。このようなプラズマの照射による接合阻害物質の除去をプラズマ洗浄処理という。また、このようなプラズマ処理は、プラズマ処理室５２５を減圧雰囲気とした状態にて行われる。なお、接合装置５０１においては、回路基板２は、それぞれの基板電極２ａが形成されている側の面を図示上面とした状態にて取り扱われる。
【００３２】
また、図１に示すように、接合装置５０１には、部品供給トレイ５０３に収容配置された状態のそれぞれの電子部品１の金バンプ１ｂに対して、紫外線を照射することで、それぞれの金バンプ１ｂの表面に吸着している接合阻害物質の除去を行う紫外線照射装置５２７が備えられている。紫外線照射装置５２７は、上記紫外線として、１６０〜１８０ｎｍの範囲の波長を有する紫外線、例えば１７２ｎｍの波長を有する紫外線を照射する紫外線発生源としてエキシマ紫外線ランプ５２８を備えている。また、このエキシマ紫外線ランプ５２８は、部品供給装置５１０におけるトレイ搬送装置５０７による部品トレイ５０３の搬送方向（Ｙ軸方向）に沿って延在するように配置されている。なお、このエキシマ紫外線ランプ５２８は、例えば、直径約２０ｍｍの円柱形状の断面を有する長い棒状形状を有しており、トレイ搬送装置５０７又は部品供給ステージ５０６上に配置された部品トレイ５０３に収容配置されているそれぞれの電子部品１の上面より、約１ｍｍの間隔を空けて上方に配置されている。
【００３３】
紫外線照射装置５２７がこのような構成を有することにより、部品供給装置５１０において、部品トレイ５０３により搬送されるそれぞれの電子部品１の金バンプ１ｂに対して、エキシマ紫外線ランプ５２８より出射される紫外線を照射して、それぞれの金バンプ１ｂの表面に吸着している接合阻害物質の除去を行い、当該表面より清浄面を露呈させる処理、すなわち紫外線洗浄処理を行うことができる。従って、部品供給ステージ５０６上に載置された状態において、部品トレイ５０３上に収容配置されているそれぞれの電子部品１は上記紫外線洗浄処理が施された状態とすることができる。なお、このような紫外線洗浄処理を行うために、部品トレイ５０３においては、それぞれの金バンプ１ｂが形成されている側の表面（回路基板２に対向して接合される側の面であり、以下、「接合面」という。）を図示上面とした状態にて、それぞれの電子部品１が収容配置されている。
【００３４】
また、図１に示すように、接合装置５０１には、それぞれの構成部の動作制御を、互いの動作を関連付けながら統括的に行う制御装置５１９が備えられている。制御装置５１９は、例えば、吸着ノズル５１１により吸着保持される電子部品１のデータや、回路基板２におけるそれぞれの接合位置のデータ、さらに、電子部品１や回路基板２に対する紫外線の照射時間やその後の接合処理の時間などのデータが予め入力されており、これらのデータに基づいて、接合処理に対する統括的な制御を行うことが可能となっている。
【００３５】
次に、このような構成を有する接合装置５０１を用いて、回路基板２における所定の接合位置に電子部品１の接合（実装）を行う接合動作の具体的な手順について、図４に示すフローチャート及び図５〜図１０に示す接合装置５０１の模式説明図を用いて以下に説明する。なお、以下に説明するそれぞれの動作は、接合装置５０１が備える制御装置５１９により互いの動作が関連付けられながら統括的に行われる。
【００３６】
まず、図４のフローチャートのステップＳ１１において、接合装置５０１にて、部品マガジン５０４から所定の部品トレイ５０３が取り出され、トレイ搬送装置５０７により搬送されて部品供給ステージ５０６の上方に配置される。それとともに、当該搬送の過程において、部品トレイ５０３上に収容配置されているそれぞれの電子部品１が紫外線照射装置５２７のエキシマ紫外線ランプ５２８の下方を通過する際に、エキシマ紫外線ランプ５２８より出射される波長約１７２ｎｍの紫外線が、それぞれの電子部品１の接合面に照射、すなわちそれぞれの金バンプ１ｂの表面に照射される。
【００３７】
この紫外線の照射により、紫外線エネルギによって電子部品１の金バンプ１ｂ（金属部）の表面に付着している有機物等の不要物質が除去され、さらに、当該金属部表面の励起や表面極近傍における吸着物質の除去等の改質が行われ、電子部品１の金バンプ１ｂに対して紫外線洗浄処理が行われる。このような金属部表面の吸着物質は、例えば、表面から７〜１０ｎｍ程度の厚さで吸着している炭素（Ｃ）等の接合阻害物質（金属接合を阻害する不要な物質）であり、紫外線のエネルギにより原子同士の結合が切断され、あるいは、紫外線エネルギにより生成された酸素ラジカルにより一酸化炭素や二酸化炭素等に酸化されてガス化されることにより除去される。
【００３８】
なお、紫外線洗浄処理時におけるエキシマ紫外線ランプ５２８と、金属部表面との間の距離は、紫外線の減衰を抑制して洗浄処理の質を向上させるという観点からは、１ｍｍ以下とすることが好ましい。例えば、当該距離が５０ｍｍ程度もあるような場合にあっては、金属部表面に照射される紫外線エネルギは略完全に減衰されることとなってしまい、紫外線洗浄処理を行うことができなくなってしまう。また、この紫外線洗浄処理は、所定の強度の紫外線を所定時間照射することにより行われる、すなわち、所定のエネルギ量が金属部表面に付与されることにより行われるため、トレイ搬送装置５０７による搬送速度は、エキシマ紫外線ランプ５２８の長さや照射される紫外線の強度等を考慮して決定することが好ましい。なお、このように紫外線洗浄処理が施された電子部品１を収容配置する部品トレイ５０３が部品供給ステージ５０６上に載置された状態が、図１に示す接合装置５０１の状態である。
【００３９】
次に、ステップＳ１２において、電子部品１を吸着保持する供給コレット５２１が、回転装置５２２により１８０度回転されて反転され、部品トレイ５０３の上方に移動されて、さらに、コレット昇降装置５２３により供給コレット５２１が下降されて、一の電子部品１の接合面を供給コレット５２１により吸着保持する。接合装置５０１において、このような状態が図５に示す状態である。
【００４０】
その後、コレット昇降装置５２３により電子部品１を吸着保持した状態の供給コレット５２１が上昇され、回転装置５２２により供給コレット５２１が反転される（ステップＳ１３）。その結果、供給コレット５２１により吸着保持されている電子部品１の接合面が、上下反転され、図示下面側に配置された状態となる。接合装置５０１において、このような状態が図６に示す状態である。
【００４１】
次に、反転された状態の供給コレット５２１と、接合ヘッド５１２における吸着ノズル５１１との位置合わせが、ヘッド移動装置５１３により接合ヘッド５１２の移動が行われることにより行われる。当該位置合わせが完了した後、接合ヘッド５１２の昇降装置５１５により吸着ノズル５１１が僅かに下降されて、供給コレット５２７により吸着保持された状態の電子部品１が吸着ノズル５１１によっても吸着保持され、さらに、供給コレット５２７による吸着保持が解除されることにより、電子部品１が吸着ノズル５１１に受け渡される（ステップＳ１４）。その後、昇降装置５１５により電子部品１を吸着保持した状態の吸着ノズル５１１が僅かに上昇される。接合装置５０１におけるこの状態が図７に示す状態である。
【００４２】
一方、図７に示すように、プラズマ処理装置５２４において、基板搬出入ガイド５２６により、基板マガジン５０８から１枚の回路基板２が取り出されて、図示しない開口部を通してプラズマ処理室５２５内に配置される（ステップＳ２１）。その後、上記開口部を閉止してプラズマ処理室５２５を密閉するとともに、プラズマ処理室５２５内の空間の減圧を開始する。なお、このような減圧は、例えば図示しない真空ポンプ等を用いて行うことができる。また、このようなプラズマ処理室５２５内において回路基板２がプラズマ処理のために配置される位置をプラズマ処理位置というものとする。このような状態を示すのが図７に示す模式説明図である。
【００４３】
その後、プラズマ処理装置５２４においては、回路基板２に対するプラズマ洗浄処理が開始される（ステップＳ２２）。具体的には、プラズマ処理室５２５において、約１Ｐａまで減圧され、アルゴン（Ａｒ）ガス等の処理ガスが供給されて処理空間が所定の減圧雰囲気とされる。このとき、処理空間の圧力は約１０Ｐａとされる。続いて、処理空間内の処理ガスに高周波電圧が印加されてプラズマが発生し、処理空間内に収容された回路基板２にプラズマが照射される。このプラズマの照射により、回路基板２のそれぞれの基板電極２ａの表面に付着している水、有機物等の接合阻害物質が除去され、さらに、紫外線洗浄よりも強いエネルギで、基板電極表面の励起や表面極近傍における吸着物質（例えば、表面から１０ｎｍ程度の厚さに渡って吸着している炭素（Ｃ）や酸素（Ｏ）等の接合阻害物質）の除去等の改質が行われ、回路基板２の基板電極２ａに対するいわゆるプラズマ洗浄処理が行われる。
【００４４】
その後、プラズマ洗浄処理が完了すると、プラズマ処理室５２５の処理空間が大気圧に開放され、図示しない開口部が開放され、基板搬入出ガイド５２６により当該開口部を通して回路基板２が搬出されて、基板ステージ５０９上に配置される。このように配置された回路基板２は、基板ステージ５０９により保持される（ステップＳ２３）。
【００４５】
一方、吸着ノズル５１１に電子部品１が受け渡された後、ヘッド移動装置５１３により接合ヘッド５１２が基板ステージ５０９の上方へと移動される（ステップＳ１５）。基板ステージ５０９の上方では、予め待機されている認識カメラ５１８により電子部品１の画像が撮像され、当該電子部品１の吸着保持姿勢が認識される。この認識結果に基づいて、吸着ノズル５１１による電子部品の吸着保持姿勢が補正される。
【００４６】
それとともに、あるいは、その後、ヘッド移動装置５１３により接合ヘッド５１２が図示Ｙ軸方向に移動され、また、基板移動装置５１４により基板ステージが図示Ｘ軸方向に移動されて、電子部品１と回路基板２における接合位置（あるいは実装（装着）位置）との位置合わせが行われる。接合装置５０１におけるこの状態が図８に示す状態である。
【００４７】
その後、図９に示すように、認識カメラ５１８が回路基板２の上方より退避された位置に移動され、接合ヘッド５１２における昇降装置５１５により吸着ノズル５１１が下降され、回路基板２の上記接合位置において、回路基板２に対して電子部品１が押圧される。続いて、超音波振動子５１７によりホーン５１６及び吸着ノズル５１１を介して電子部品１及びその金バンプ１ｂに超音波振動が付与されることにより、電子部品１の金バンプ１ｂと回路基板２の基板電極２ａとが、大気中にて金属接合される。この結果、電子部品１が回路基板２に電気的に接合（すなわち、実装）される。
【００４８】
この接合装置５０１においては、電子部品１の金バンプ１ｂ（金属部）の表面に対して紫外線洗浄処理が施され、回路基板２の基板電極２ａ（金属部）の表面に対してプラズマ洗浄処理が施されているため、両金属部表面において接合阻害物質が除去されて露呈された清浄面同士が接合されることとなる。従って、当該両金属部間において、金属原子同士の原子間力による強い結合が生じ、電子部品１が回路基板２に強固に接合されることとなる。
【００４９】
その後、図１０に示すように、吸着ノズル５１１による電子部品１の吸着保持が解除され、接合ヘッド５１２の昇降装置５１５により吸着ノズル５１１が上昇され、回路基板２に接合された電子部品１より離間される。なお、回路基板２において、さらに別の電子部品１が接合されるような場合にあっては、上述のステップＳ１２からＳ１６までのそれぞれの動作が順次行われることにより、当該電子部品１が回路基板２における別の接合位置に接合されることとなる。その後、回路基板２への全ての電子部品１の接合が完了すると、基板ステージ５０９による回路基板２の保持が解除されて、図示しない搬送装置等により電子部品１が接合された回路基板２が、基板ステージ５０９より搬出される。なお、本第１実施形態においては、超音波振動子５１７、ホーン５１６、及び昇降装置５１５により、上記両金属部の金属接合を行う金属接合部が構成されている。
【００５０】
ここで、エキシマ紫外線ランプ５２８よりの紫外線の照射による紫外線洗浄処理について、さらに詳細に説明する。当該説明にあたって、金バンプ１ｂや基板電極２ａ等の金属部表面（Ａｕ表面）の状態の原子レベルでの拡大模式図として、紫外線洗浄処理前の状態を図１１に示し、当該紫外線洗浄処理後の状態を図１２に示す。なお、図１１及び図１２においては、Ａｕ原子（原子半径＝０．１４４ｎｍ）をＡｕと示し、水素原子（原子半径＝０．０３７ｎｍ）をＨと示し、炭素原子（原子半径＝０．０７７ｎｍ）をＣと示し、酸素原子（原子半径＝０．０６１ｎｍ）をＯと示している。
【００５１】
図１１に示すように、Ａｕ表面には原子間力により、自然な状態にて接合阻害物質のコンタミネーションが存在している。具体的には、Ａｕ表面近傍においては、水素原子、炭素原子、及び酸素原子等の様々な原子が接合阻害物質として吸着されたり剥離されたりしており、原子間力（分子間力）が及ぶ範囲であるＡｕ表面より７〜１０ｎｍの範囲においては、吸着及び剥離が平衡状態となることにより、上記それぞれの原子（あるいは分子）が結合されて接合阻害物質として吸着された状態となっている。このような状態にＡｕ表面に対して、紫外線洗浄処理として紫外線を照射、例えば、波長１７２ｎｍ、エネルギ７２１ｋＪ／ｍｏｌの紫外線を照射することにより、原子間の結合を分解させて、Ａｕ表面より除去することができる。このように接合阻害物質が除去された状態が図１２に示す状態である。図１２に示すように、紫外線洗浄処理が行われることにより、Ａｕ表面においては、７〜１０ｎｍの範囲において存在していたほとんどの水素原子、炭素原子、及び酸素原子が除去されており、当該Ａｕ表面より部分的にＡｕ原子が露呈、あるいはより露呈に近い状態とされ、清浄面が露呈された状態となっている。このようにＡｕ表面より接合阻害物質が除去されて清浄面が露呈された状態においては、よりＡｕ原子同士の金属接合を強固に行い易い状態となっている。従って、当該清浄面同士を接触させることにより、より強固な金属接合を実現することが可能となる。
【００５２】
また、ここで紫外線洗浄処理の効果を示すデータとして、紫外線洗浄処理時間（紫外線照射時間、横軸）と、金属接合における接合強度（縦左軸）と、金属部表面に付着している炭素（Ｃ）量（縦右軸）との関係を示すグラフを図１３に示す。図１３に示すように、１０秒程度の紫外線洗浄処理によって、金属接合における接合強度が大幅に向上するとともに、金属部表面に付着している炭素濃度を大幅に低減させることができることが判る。
【００５３】
また、このような紫外線洗浄処理を実施後、そのまま洗浄された金属部表面を放置しておくと、時間の経過とともに接合阻害物質の再吸着が進行し、例えば、５〜１０分程度経過すれば、金属部表面の状態は洗浄前の状態へと戻ってしまうこととなる。従って、紫外線洗浄処理の実施後、３分程度以内に金属接合を実施することが好ましく、２分以内に実施することがより好ましい。
【００５４】
なお、上述の本第１実施形態の接合装置５０１における接合方法の説明においては、接合ヘッド５１２に昇降装置５１５が備えられ、昇降装置５１５により吸着ノズル５１１が上昇又は下降されることにより、基板ステージ５０９に対して吸着ノズル５１１が相対的に近接又は離間されるような構成について説明したが、本第１実施形態はこのような構成についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、基板ステージ５０９を上昇又は下降させるような構成が採用されるような場合であってもよい。
【００５５】
また、接合ヘッド５１２において超音波振動子５１７が備えられるような構成について説明したが、このような構成についてのみ限定されるものではなく、例えば、基板ステージ５０９に超音波振動子が備えられ、基板ステージ５０９を介して超音波振動が回路基板２の基板電極２ａに付与されるような構成を採用することもできる。
【００５６】
また、部品トレイ５０３上に収容配置された電子部品１の接合面に対して、紫外線洗浄処理が施された後、当該接合面を反転装置５２０の供給コレット５２１により吸着保持するような電子部品１の取り出し動作について説明したが、供給コレット５２１による電子部品１の吸着保持の際に、洗浄処理された上記接合面の汚染を防止するため、供給コレット５２１の構造を図１４の模式構成図に示すような構造とすることもできる。具体的には、図１４に示すように、供給コレット５２１における電子部品１の吸着端部５２１ａに凹部５２１ｂを形成して、吸着端部５２１ａと電子部品１の接合面との接触面積を必要最小限度に減らすような構成を採用することができる。
【００５７】
以上に説明したように、接合装置５０１では、電子部品１の金バンプ１ｂに対する洗浄処理が紫外線照射により行われた後、回路基板２の基板電極２ａに接触した電子部品１の金バンプ１ｂに超音波が付与されることにより、電子部品１が回路基板２に実装される。このため、電子部品１がプラズマ洗浄処理等の高エネルギの照射に不向きな種類（すなわち、高エネルギの照射により損傷する恐れがある種類）であっても金バンプ１ｂの表面の洗浄を行うことが可能とされ、電子部品１を金属接合により強固に実装することができる。特に、接合装置５０１は、耐電圧が低くプラズマ等の照射により損傷の恐れがある発光ダイオードのベアチップ（いわゆる、ＬＥＤの光軸チップ）等の半導体発光素子の金属接合による実装に適している。
【００５８】
また、電子部品１の金バンプ１ｂに対する紫外線洗浄処理が大気雰囲気中にて行われるため、電子部品１の洗浄処理を行うためのチャンバ等の構成を省略して、接合装置５０１の構造をより簡素化することができる。
【００５９】
また、接合装置５０１では、紫外線発生源としてエキシマ紫外線ランプ５２８が用いられていることにより、当該ランプ５２８より非常に短い波長の紫外線（すなわち、エネルギが高い紫外線）を照射することができ、吸着物（接合阻害物質）の除去効率を低下させるオゾン（Ｏ３）の発生を抑制することができるとともに、酸素ラジカルを効率的に生成することができるため、金属部表面に対する紫外線洗浄処理を効率的に行うことができる。また、エキシマ紫外線ランプ５２８は、部品トレイ５０３の搬送方向に沿って延在するように長い棒状の形状を有し、かつ、搬送途中の電子部品１に近接するように配置されているため、電子部品１を搬送しつつ効率的に紫外線を照射することができる。その結果、紫外線洗浄処理完了直後（好ましくは、洗浄処理後１０秒以内）の電子部品１を順次接合することができるため、大気中における金属接合による実装において、金属部表面への接合阻害物質の再吸着を抑制して電子部品１を確実に実装することができるとともに、効率の良い電子部品１の実装によりサイクルタイムを短縮することもできる。特に、電子部品１の搬送過程において、紫外線の照射を行うという構成は、紫外線洗浄処理と電子部品の搬送とを並行して行うことができるため、効率的な接合動作の実現に大きく寄与することとなる。
【００６０】
一方、接合装置５０１においては、電子部品１に比べて比較的高エネルギの付与により損傷を受け難いという特性を有する回路基板２に対しては、プラズマ処理装置５２４によりプラズマ洗浄処理を施して確実な洗浄を行うことができる。
【００６１】
さらに、接合装置５０１では、紫外線及びプラズマによる洗浄処理を行わない通常の超音波接合と比べて、電子部品１及び回路基板２のそれぞれの金属部の接合性が向上されるため、吸着ノズル５１１に付与される超音波振動（超音波エネルギ）を小さくすることができる。その結果、吸着ノズル５１１のメンテナンス頻度を低減することができる。
【００６２】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる接合装置の一例である接合装置（部品実装装置）６０１の構成を示す模式構成図を図１５に示す。図１５に示すように、接合装置６０１は、供給されるそれぞれの電子部品１を回路基板２の接合位置に順次実装する装置であり、上記第１実施形態の接合装置５０１と比べて、電子部品１の供給形態が異なっている。ただし、その他の構成については、上記第１実施形態の接合装置５０１と実質的には同様であり、実質的に同じ構成を有する部分には、同じ参照番号を付してその説明を省略するものとする。
【００６３】
図１５に示すように、接合装置６０１は、回路基板２にエネルギ波の一種であるプラズマを照射して洗浄処理を行うプラズマ処理装置５２４、プラズマ処理装置５２４への回路基板２の搬入及び搬出を行う基板搬送装置６４０、回路基板２を保持する基板ステージ５０９、基板ステージ５０９に保持された回路基板２に対する電子部品１の電気的接合を行う接合ヘッド５１２、図示Ｙ方向に配列された複数の電子部品１を保持しながら、（−Ｙ）軸方向へと搬送して反転装置５２０及び接合ヘッド５１２に供給する部品供給装置６１０、並びに、部品供給装置６１０に保持された複数の電子部品１に紫外線を照射する紫外線照射装置５２７を備える。
【００６４】
プラズマ処理装置５２４は、プラズマを発生する処理空間を形成するプラズマ処理室５２５を備えており、さらにプラズマ処理室５２５の（＋Ｙ）軸側には回路基板２を搬出入する開口５２５ａが設けられている。基板搬送装置６４０は、回路基板２を保持して水平方向に移動するアーム６４１を備えている。
【００６５】
図１６は、吸着ノズル５１１を部分的に拡大して示す図である。吸着ノズル５１１は、中心部に真空吸引用の吸引路６３１を備え、先端に形成された吸引口から吸引を行うことにより電子部品１を吸着して保持する。吸着ノズル５１１には、ホーン５１６を介して吸着ノズル５１１に超音波振動を付与する発振部である超音波振動子５１７が取り付けられる。吸着ノズル５１１、ホーン５１６及び超音波振動子５１７は、ブロック６３２を介してシャフト６３３に取り付けられており、昇降機構５１５（図１５参照）によりシャフト６３３がＺ方向に移動することにより、吸着ノズル５１１を昇降させることが可能となっている。
【００６６】
部品供給装置６１０は、複数の電子部品１を保持するとともにその長手方向をＹ軸方向として供給されるテープ部材６０５（テープ状部品供給部材の一例である）、接合ヘッド５１２及び紫外線照射装置５２７の（＋Ｙ）軸側および（−Ｙ）軸側でテープ部材６０５の端部をそれぞれ保持する供給リール６０４及び回収リール６０８、並びに、供給リール６０４からエキシマ紫外線ランプ５２８に沿ってテープ部材６０５を送り出すテープ搬送装置６０６を備える。
【００６７】
テープ部材６０５は、接合ヘッド５１２及び紫外線照射装置５２７の下方（（−Ｚ）軸側）にて接合ヘッド５１２及び紫外線照射装置５２７に対向する側（すなわち、（＋Ｚ）軸側）の面に複数の電子部品１を保持し、テープ部材６０５の（＋Ｙ）軸側の部位（すなわち、電子部品１を保持している部位）は供給リール６０４に巻き付けられている。また、供給リール６０４から（−Ｙ）軸方向に伸びるテープ部材６０５の（−Ｙ）軸側の部位、すなわち、電子部品１を接合ヘッド５１２及び反転装置５２０に供給した後の使用済みの部位は回収リール６０８に巻き付けられる。
【００６８】
テープ搬送装置６０６はスプロケット６０７を備え、スプロケット６０７が有するラチェット機構により図１５中にて時計回りに一定角度繰り返し回動することにより、テープ部材６０５が（−Ｙ）軸方向へと順次送り出され、テープ部材６０５上に保持された複数の電子部品１がエキシマ紫外線ランプ５２８に近接した状態で搬送される。そして、テープ部材６０５の（−Ｙ）軸側の部位は、回収リール６０８により巻き取られて回収される。
【００６９】
このような構成の接合装置６０１においては、図４に示す上記第１実施形態の接合装置５０１における接合動作を実質的に同じ手順にて、電子部品１の接合動作が行われる。
【００７０】
まず、接合装置６０１により電子部品９１の実装が行われる際には、まず、テープ搬送装置６０６のスプロケット６０７が回転し、複数の電子部品１が供給リール６０４から（−Ｙ）軸方向へと一定の距離だけ搬送される。エキシマ紫外線ランプ５２８からは波長約１７２ｎｍの紫外線が出射されており、部品供給装置６１０により電子部品１がエキシマ紫外線ランプ５２８の下方を近接した状態で搬送されることにより、電子部品１の金バンプ１ｂに対する紫外線の照射（すなわち、紫外線洗浄処理）が大気雰囲気中において行われる（ステップＳ１１）。
【００７１】
接合装置６０１では、電子部品１が紫外線の照射を受けつつエキシマ紫外線ランプ５２８の下方を（＋Ｙ）軸側から（−Ｙ）軸側へと通過することにより（実際には、テープ搬送装置６０６の動作及び他の電子部品１の接合動作が繰り返されることにより、注目している電子部品１がランプ５２８の下方を通過する。）、電子部品１に対する紫外線洗浄処理が完了する。
【００７２】
テープ部材６０５上の電子部品１に対する紫外線洗浄処理が完了すると、この電子部品１が反転装置５２０の下方に位置（供給位置）される。続いて、昇降機構５２３により供給コレット５２１が下降し、電子部品１の接合面が供給コレット５２１により吸着保持された後、供給コレット５２１が上昇して電子部品１がテープ部材６０５から取り出される（ステップＳ１２）。その後、回転装置５２２により供給コレット５２１が反転され、電子部品１の接合面が図示下面側に配置される（ステップＳ１３）。また、反転された電子部品１は吸着ノズル５１１へと受け渡される（Ｓ１４）。
【００７３】
また、それとともに、図示省略のマガジンから基板搬送装置６４０のアーム６４１に保持された回路基板２が、開口５２５ａを通してプラズマ処理室５２５の内部に搬入される（ステップＳ２１）。続いて、アーム６４１がプラズマ処理室５２５から退避し、開口５２５ａが閉じられて内部に回路基板２が収容された処理空間が形成される。
【００７４】
プラズマ処理装置５２４においては、処理空間内のエアが排気されて減圧され、処理ガスが供給されて処理空間が所定の減圧雰囲気とされる。続いて、処理空間内の処理ガスに高周波電圧が印加されてプラズマが発生し、処理空間内に収容された回路基板２にプラズマが照射され、回路基板２のそれぞれの基板電極２ａの表面に対するプラズマ洗浄処理が行われる（ステップＳ２２）。
【００７５】
プラズマ洗浄処理が完了すると、プラズマ処理室５２５内部の処理空間にエアが供給されて大気圧へと戻され、開口５２５ａが開放され、基板搬送装置６４０のアーム６４１により回路基板２がプラズマ処理室５２５から搬出される。プラズマ洗浄処理が施された回路基板２は、アーム６４１により基板ステージ５０９へと搬送され、基板ステージ５０９により保持される（ステップＳ２３）。
【００７６】
電子部品１の金バンプ１ｂに対する紫外線洗浄処理、及び、回路基板２の基板電極２ａに対するプラズマ洗浄処理が完了すると、基板ステージ５０９に保持されている回路基板２の上方に位置する接合ヘッド５１２から吸着ノズル５１１が下降され、電子部品１の接合面に形成された金バンプ１ｂと回路基板２上の基板電極２ａとが互いに接触し、さらに、電子部品１が回路基板２に対して押圧される。続いて、超音波振動子５１７により吸着ノズル５１１を介して電子部品１に超音波振動が付与されることにより、電子部品１及び回路基板２の両金属部が大気中にて金属接合され、電子部品１の回路基板２に対する電気的接合（すなわち、実装）が完了する（ステップＳ１６）。
【００７７】
このように、部品供給装置６１０において、テープ部材６０５を用いて、一列に配列されたそれぞれの電子部品１を連続的に供給しながら、当該電子部品１の搬送過程にて紫外線洗浄処理を行うことにより、接合動作をより効率的なものとすることができる。
【００７８】
また、接合装置６０１においては、テープ部材６０５を用いて連続的な電子部品１の供給を実現しているが、例えばテープ部材６０５として樹脂材料等が用いられるような場合にあっては、紫外線の照射による熱の影響を抑制するために、テープ部材６０５の搬送下面に付与される熱を効果的に放熱する放熱板を設けることができる。また、このように放熱板を設けるような場合に代えて、テープ部材６０５自体を放熱性に優れた金属材料により構成するような場合であってもよい。
【００７９】
なお、上記第１実施形態の接合装置５０１においては、それぞれの電子部品１が部品トレイ５０３により供給されるような場合について説明し、本第２実施形態の接合装置６０１においては、それぞれの電子部品１がテープ部材６０５により供給されるような場合について説明したが、電子部品１の供給形態はこのような場合にのみ限られるものではない。このような場合に代えて、例えば図１７の模式説明図に示すように、ＬＥＤ等の電子部品１をリードフレーム６５０により順次供給し、当該供給のための搬送過程においてエキシマ紫外線ランプ５２８より紫外線が照射されて紫外線洗浄処理が行われるような場合であってもよい。なお、リードフレーム６５０には、例えば粘着シート等を介して、それぞれの電子部品１が離脱可能に固定されており、図示しないリードフレーム搬送装置により搬送される。
【００８０】
（第３実施形態）
図１８は、本発明の第３の実施の形態にかかる接合装置の吸着ノズル７１１の近傍を拡大して示す模式図である。本第３実施形態の接合装置では、図１６に示す超音波振動子５１７、ホーン５１６、及びブロック６３２に代えて、吸着ノズル７１１を加熱するヒータ７１７がシャフト７１８に設けられている。その他の構成は図１５と同様であり、以下の説明において同符号を付す。また、第３実施形態の接合装置による電子部品１の接合動作は、上記第２実施形態の接合装置６０１とほぼ同様である。
【００８１】
本第３実施形態の接合装置では、上記第２実施形態の接合装置６０１と同様に、テープ部材６０５に保持されてエキシマ紫外線ランプ５２８に近接した状態にて（−Ｙ）軸方向に搬送される電子部品１に、エキシマ紫外線ランプ５２８から大気雰囲気中にて紫外線が照射されて金属部の紫外線洗浄処理が行われる。紫外線洗浄処理が行われた電子部品１は、供給コレット５２１により吸着保持され、供給コレット５２１の反転により吸着ノズル７１１と対向し、吸着ノズル７１１により吸着保持される。吸着ノズル７１１はヘッド移動装置５１３により基板ステージ５０９の上方へと移動され、吸着ノズル７１１に保持された電子部品１は、当該移動中、予め加熱されているヒータ７１７により継続的に加熱される。
【００８２】
また、それとともに、回路基板２がプラズマ処理室５２５の内部に搬入され、プラズマ洗浄処理が施された後に搬出されて基板ステージ５０９により保持される。
【００８３】
電子部品１の金属部に対する紫外線洗浄処理、及び、回路基板２の金属部に対するプラズマ洗浄処理が完了すると、吸着ノズル７１１が回路基板２に向けて下降し、ヒータ７１７により予め熱が付与されている電子部品１の金バンプ１ｂを回路基板２上の基板電極２ａに接触させた状態で電子部品１が回路基板２に対して押圧される。これにより、電子部品１及び回路基板２の両金属部が大気中にて金属接合され、電子部品１の回路基板２に対する実装が完了する。なお、電子部品１の実装時における熱の付与は、基板ステージ５０９に保持された回路基板２に対して行われてもよい。
【００８４】
以上に説明したように、上記第３実施形態の接合装置では、電子部品１の金属部に対する紫外線洗浄処理が行われた後、ヒータ７１７により熱が付与された電子部品１の金属部と回路基板２の金属部とが金属接合されることにより電子部品１の実装が行われる。このため、耐電圧が低くプラズマ洗浄処理等の高エネルギの照射に不向きな電子部品であっても金属接合により強固に回路基板２に実装することができる。また、電子部品１に対する紫外線洗浄処理が大気中にて行われるため、接合装置の構造を簡素化することができる。
【００８５】
（第４実施形態）
図１９は、本発明の第４の実施形態にかかる接合装置の紫外線照射装置５２７の近傍を（−Ｙ）軸側から（＋Ｙ）軸方向を向いて見た拡大図である。図１９に示すように、本第４実施形態の接合装置では、エキシマ紫外線ランプ５２８の下方に位置される電子部品１に対して窒素（Ｎ２）ガスを供給するガス供給装置８６０が、エキシマ紫外線ランプ５２８（−Ｘ）軸側に設けられる。その他の構成は図１５と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００８６】
ガス供給装置８６０は、ガス供給管８６２を介して図示省略のガス供給源と接続され、ガス供給装置８６０の（＋Ｘ）側には、Ｙ軸方向に長い供給口８６１が形成される。供給口８６１のＹ軸方向における長さは、エキシマ紫外線ランプ５２８の長さとほぼ等しくされている。ガス供給装置８６０は、供給口８６１のほぼ全体がエキシマ紫外線ランプ５２８、及び、エキシマ紫外線ランプ５２８の下方に位置する複数の電子部品１に対向するように配置される。
【００８７】
本第４実施形態の接合装置による電子部品１の実装動作は、上記第２実施形態の接合装置６０１とほぼ同様であり、エキシマ紫外線ランプ５２８により電子部品１に紫外線が照射される際に、ガス供給装置８６０の供給口８６１から電子部品１の周囲に窒素ガスが供給され、電子部品１の周囲の酸素濃度を低下させる点のみが異なる。
【００８８】
本第４実施形態の接合装置では、ガス供給装置８６０から供給される窒素ガスにより、エキシマ紫外線ランプ５２８の下方に位置する電子部品１の周囲が酸素濃度１０％以下（より好ましくは１％以下、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下）の低酸素雰囲気とされた状態で、エキシマ紫外線ランプ５２８による電子部品１の金バンプ１ｂへの紫外線の照射、すなわち、紫外線洗浄処理が行われる。このため、電子部品１の周囲においてオゾンの発生が抑制されて酸素ラジカルが効率的に生成され、簡素な構造で紫外線の照射による電子部品１の金属部に対する洗浄処理の質をより向上することができる。その結果、耐電圧が低くプラズマ洗浄処理等の高エネルギの照射に不向きな電子部品を金属接合により強固かつ高い質にて回路基板２に実装することができる。
【００８９】
なお、ガス供給装置８６０により供給されるガスは窒素ガスには限定されず、アルゴン等の不活性ガスが用いられてもよい。また、上記第３実施形態と同様に、電子部品１の金バンプ１ｂがヒータにより加熱されて金属接合が促進されてもよい。
【００９０】
（第５実施形態）
図２０は、本発明の第５の実施形態にかかる接合装置９０１の構成を示す模式構成図である。図２０に示すように、接合装置９０１では、紫外線照射装置９２７にエキシマ紫外線ランプ９２８をその内部に収容するチャンバ９２９が設けられ、チャンバ９２９の（−Ｙ）軸側には、電子部品１が保持されたパレット（部品トレイ）９０３を搬出入する開口９２９ａが設けられる。また、チャンバ９２９へのパレット９０３の搬入及び搬出を行うパレット搬送装置９０７、及び、供給位置に位置する接合ヘッド５１２の下方にてパレット９０３を保持するパレット保持部９０６が設けられている。また、パレット搬送装置９０７は、パレット９０３を保持して水平方向に移動するアーム９０７ａを備える。その他の構成は図１５と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００９１】
また、図２１は、接合装置９０１による電子部品１の接合動作の手順の一部を示すフローチャートである。接合装置９０１では、図４中のステップＳ１１〜Ｓ１５に示す動作に代えて、図２１中のステップＳ３１〜Ｓ３５に示す動作が行われる。接合装置９０１では、まず、電子部品１の接合面を（＋Ｚ）側に向けて保持するパレット９０３が、パレット搬送装置９０７のアーム９０７ａに保持され、開口９２９ａを通してチャンバ９２９の内部に搬入される（ステップＳ３１）。続いて、アーム９０７ａがチャンバ９２９の内部から退避し、開口９２９ａが閉じられてその内部に、電子部品１を配置するパレット９０３が収容された処理空間が形成される。次に、チャンバ９２９の処理空間内のエアが排気され、減圧環境下においてエキシマ紫外線ランプ９２８から電子部品１（及びその金バンプ１ｂ）に紫外線が照射されて紫外線洗浄処理が行われる（ステップＳ３２）。
【００９２】
紫外線洗浄処理が完了すると、チャンバ９２９の処理空間にエアが供給されて大気圧へと戻された後に開口９２９ａが開放され、パレット搬送装置９０７のアーム９０７ａにより電子部品１を配置したパレット９０３がチャンバ９２９から搬出される。パレット９０３はアーム９０７ａによりパレット保持部９０６へと搬送され、紫外線洗浄処理が施された電子部品１を配置するパレット９０３がパレット保持部９０６により保持される（ステップＳ３３）。
【００９３】
続いて、図示しない反転装置によりパレット９０３上の電子部品９１が吸着保持されて、その後反転され、接合ヘッド５１２の吸着ノズル５１１に電子部品１が受け渡されて吸着保持される（ステップＳ３４）。吸着ノズル５１１は、電子部品９１の吸着保持姿勢を補正した後、ヘッド移動装置５１３により基板ステージ５０９の上方へと移動する（ステップＳ３５）。
【００９４】
接合装置９０１では、上記第１実施形態の接合装置５０１と同様に、プラズマ処理装置５２４により回路基板２の基板電極２ａに対するプラズマ洗浄処理が行われ、その後、回路基板２が基板ステージ５０９に保持される。さらにその後、吸着ノズル５１１が回路基板２に向けて下降し、電子部品１の金バンプ１ｂと回路基板２の基板電極２ａとを互いに接触させた状態で電子部品１の金バンプ１ｂに超音波振動が付与されて、電子部品１及び回路基板２の両金属部が大気中にて金属接合され、電子部品１の回路基板２に対する実装が完了する。
【００９５】
以上に説明したように、接合装置９０１では、チャンバ９２９内部の減圧環境下において電子部品１の金属部に対する紫外線洗浄処理が行われるため、電子部品１の周囲においてオゾンの生成を防止することができ、また、エキシマ紫外線ランプ９２８からの紫外線の大気中への吸収による減衰（大気中において８ｍｍ伝播する間に約９０％が吸収される。）を防止することができる。その結果、紫外線の照射による電子部品１の金属部に対する洗浄処理の質をより向上することができる。
【００９６】
また、上記第１実施形態の接合装置５０１と同様に、耐電圧が低くプラズマ洗浄処理等の高エネルギの照射に不向きな電子部品であっても金属接合により強固に回路基板２に実装することができる。さらには、エキシマ紫外線ランプ９２８により紫外線を照射することにより、電子部品１の金属部に対する紫外線洗浄処理をより効率的に行うことができ、また、プラズマ処理装置５２４により回路基板２の基板電極２ａに対するプラズマ洗浄処理を効率良く行うことができる。なお、上記第３実施形態と同様に、超音波振動に代えてヒータによる加熱が利用されてもよい。
【００９７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００９８】
例えば、エキシマ紫外線ランプ５２８は、電子部品１を搬送しつつ効率良く紫外線を照射するという観点からは、電子部品１の搬送方向に長い棒状であることが好ましいが、電子部品１の供給装置の構成等、装置の構成に合わせて他の様々な形状とされてもよい。
【００９９】
また、電子部品１の金属部に対する紫外線洗浄処理は、処理の効率向上という観点からは、短波長の紫外線を照射するエキシマ紫外線ランプ５２８により行われることが好ましいが、他の紫外線ランプや紫外線照射デバイスにより行われてもよい。なお、電子部品１の紫外線洗浄処理は、処理の質に対する要求レベルが比較的高くない場合には、装置の簡素化の観点から大気雰囲気中において行われることが好ましく、また、高品質な紫外線洗浄処理が要求される場合には、低酸素雰囲気中や減圧環境下において行われることが好ましい。
【０１００】
プラズマ処理装置５２４において、回路基板２の基板電極２ａに対するプラズマ洗浄処理に利用される処理ガスが、窒素や酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）等の他のガスであってもよい。また、回路基板２の基板電極２ａに対する洗浄処理は、必ずしもプラズマの照射により行われる必要はなく、アルゴン等の高速原子ビームや紫外線等の他のエネルギ波の照射により行われてもよい。
【０１０１】
また、上記それぞれの実施形態にかかる接合装置は、電子部品の回路基板に対する実装以外にも様々な対象物同士の金属接合に利用されてよい。例えば、キャビティ（凹部）の底面に電子部品が実装されたキャビティ基板の開口周辺に設けられた金属部と、キャビティの開口を塞ぐ蓋部材の金属部とを金属接合することにより、内部に電子部品を収容して封止する電子部品パッケージを形成する装置として利用されてもよい。この場合、キャビティ基板の金属部に紫外線洗浄処理を行うことにより、耐電圧が低くプラズマ洗浄処理等の高エネルギの照射に不向きな電子部品が収容される電子部品パッケージであっても、キャビティ基板と蓋部材とを金属接合により強固に接合して形成することができる。なお、キャビティ基板と蓋部材との接合時における超音波振動または熱の付与は、キャビティ基板または蓋部材のいずれに対して行われてもよい。
【０１０２】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、様々な対象物同士を金属接合する接合装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる接合装置の構成を示す模式構成図である。
【図２】図１の接合装置において取り扱われる電子部品の構造を示す模式断面図である。
【図３】図１の接合装置において取り扱われる回路基板の構造を示す模式断面図である。
【図４】上記第１実施形態の接合方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】図１の接合装置において、反転装置により電子部品が保持取出しされている状態を示す模式説明図である。
【図６】図１の接合装置において、反転装置により電子部品が反転された状態を示す模式説明図である。
【図７】図１の接合装置において、反転装置より吸着ノズルへ電子部品が受け渡され、かつ、プラズマ処理装置において回路基板に対するプラズマ洗浄処理が施されている状態を示す模式説明図である。
【図８】図１の接合装置において、電子部品と回路基板との位置合わせが行われている状態を示す模式説明図である。
【図９】図１の接合装置において、回路基板に対する電子部品の金属接合が行われている状態を示す模式説明図である。
【図１０】図１の接合装置において、電子部品の回路基板への接合が完了した状態を示す模式説明図である。
【図１１】紫外線洗浄処理を実施する前の金属部の表面状態を示す原子レベルの模式拡大図である。
【図１２】図１１の金属部の表面に対して紫外線洗浄処理が施された状態を示す原子レベルの模式拡大図である。
【図１３】紫外線洗浄処理における処理時間と接合強度及び炭素量との関係を示すグラフ形式の図である。
【図１４】図１の接合装置における反転装置の部分拡大模式図である。
【図１５】本発明の第２実施形態にかかる接合装置の構成を示す模式構成図である。
【図１６】図１５の接合装置における吸着ノズルの模式拡大図である。
【図１７】上記第１実施形態及び第２実施形態の接合装置における電子部品の供給形態の変形例を示す模式説明図である。
【図１８】本発明の第３実施形態にかかる接合装置が備える吸着ノズルの模式拡大図である。
【図１９】本発明の第４実施形態にかかる接合装置が備える紫外線照射装置近傍の模式拡大図である。
【図２０】本発明の第５実施形態にかかる接合装置の構成を示す模式構成図である。
【図２１】上記第５実施形態の接合装置における接合動作の手順の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
１  電子部品
１ａ  電極パッド
１ｂ  金バンプ
２  回路基板
２ａ  基板電極
５０３  部品トレイ
５０４  部品マガジン
５０５  装置架台
５０６  部品供給ステージ
５０７  トレイ搬送装置
５０８  基板マガジン
５０９  基板ステージ
５１０  部品供給装置
５１１  吸着ノズル
５１２  接合ヘッド
５１３  ヘッド移動装置
５１４  基板移動装置
５１５  昇降装置
５１６  ホーン
５１７  超音波振動子
５１８  認識カメラ
５１９  制御装置
５２０  反転装置
５２１  供給コレット
５２４  プラズマ処理装置
５２５  プラズマ処理室
５２７  紫外線照射装置
５２８  エキシマ紫外線ランプ
５０１  接合装置
【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１４】
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【図１５】
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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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