(57)【要約】【課題】電子部品を、低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板に半田接合することができる半田接合方法を提供する。【解決手段】本発明は、低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する半田接合方法であって、回路基板４に、電気回路６を形成する回路形成工程と、電気回路６に半田１０を形成する半田形成工程と、半田接合しようとする電子部品１４を半田１０上に配置する配置工程と、この電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面の側方を囲うコイル２６の誘導加熱により、半田１０を加熱する半田接合工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する半田接合方法であって、
上記回路基板に、上記電気回路を形成する回路形成工程と、
上記電気回路に半田を形成する半田形成工程と、
半田接合しようとする上記電子部品を上記半田上に配置する配置工程と、
この電子部品を配置している状態の上記回路基板の面の側方を囲うコイルの誘導加熱により、上記半田を加熱する半田接合工程とを備えることを特徴とする半田接合方法。
【請求項２】
さらに、上記回路基板の一つの面に対し上記半田接合工程を実行した後、上記回路基板を回転させる回転工程と、
次に半田接合しようとする電子部品を配置している状態の上記回路基板の面を、上記コイルの側方に位置決めする位置決め工程であって、既に半田接合された電子部品を備える上記回路基板の面を、上記コイルの側方からはずれるように位置決めする位置決め工程と、を備える、請求項１に記載の半田接合方法。
【請求項３】
さらに、上記半田接合工程を実行する間、既に半田接合された電子部品を備える上記回路基板の面を、冷却する冷却工程を備える、請求項１又は２に記載の半田接合方法。
【請求項４】
さらに、上記半田接合工程を実行する間、既に半田接合された電子部品を備える上記回路基板の面に作用する磁界を減少させるブロック工程を備える、請求項１又は２に記載の半田接合方法。
【請求項５】
さらに、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射することにより上記半田を加熱する面レーザー加熱工程を備える、請求項１又は２に記載の半田接合方法。
【請求項６】
低耐熱性材料により形成された回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する半田接合方法であって、
上記回路基板に、上記電気回路を形成する回路形成工程と、
上記電気回路に半田を形成する半田形成工程と、
半田接合しようとする上記電子部品を上記半田上に配置する配置工程と、
この電子部品を配置している状態の上記回路基板の面を、コイルの誘導加熱により、加熱する第一加熱工程と、
エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射することにより上記半田を加熱する第二加熱工程とを備えることを特徴とする半田接合方法。
【請求項７】
さらに、面レーザー光の投射範囲を変更する範囲変更工程を備える、請求項６に記載の半田接合方法。
【請求項８】
さらに、次に半田接合しようとする電子部品を配置している状態の上記回路基板の面を、上記コイルの上方又は下方に位置決めする位置決め工程を備える、請求項６に記載の半田接合方法。
【請求項９】
上記回路基板は、複数の面を有する立体の回路基板である、請求項６乃至８の何れか１項に記載の半田接合方法。
【請求項１０】
低耐熱性材料により形成された回路基板の電気回路に半田接合された電子部品の半田を溶融させる半田溶融方法であって、
上記電子部品が半田接合されている上記回路基板の面を、コイルの誘導加熱により、加熱する第一加熱工程と、
エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田を溶融しようとする領域に投射することにより上記半田を加熱する第二加熱工程とを備えることを特徴とする半田溶融方法。
【請求項１１】
さらに、面レーザー光の投射範囲を変更する範囲変更工程を備える、請求項１０に記載の半田溶融方法。
【請求項１２】
回路基板の電気回路に半導体フリップチップを接合する接合方法であって、
バンプを備えた半導体フリップチップを準備する工程と、
上記回路基板に、電極を含む上記電気回路を準備する工程と、
接合しようとする上記半導体フリップチップの上記バンプを上記電気回路の上記電極上に配置する配置工程と、
上記半導体フリップチップの上記バンプをコイルの誘導加熱により加熱する第一加熱工程と、
エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を接合しようとする領域に投射することにより上記バンプを加熱する第二加熱工程とを備えることを特徴とする接合方法。
【請求項１３】
さらに、上記配置工程の実行中のいずれかの期間において、上記半導体フリップチップの上記バンプを、上記コイルの誘導加熱により、加熱する第三加熱工程を備える、請求項１２に記載の接合方法。
【請求項１４】
上記第三加熱工程と上記第一加熱工程とが連続して実行される、請求項１３に記載の接合方法。
【請求項１５】
上記第一加熱工程を省略して上記第三加熱工程を実行し、上記第三加熱工程は、上記半導体フリップチップの上記バンプを、上記回路基板の上方において、上記コイルの誘導加熱により加熱し、さらに、上記第二加熱工程は、上記コイルの下方に位置する上記電気回路に上記半導体フリップチップを配置した状態で、上記バンプを加熱して上記半導体フリップチップを接合する、請求項１３に記載の接合方法。
【請求項１６】
低耐熱性材料により形成された回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する半田接合装置であって、
半田接合しようとする上記電子部品を上記半田上に配置した状態で上記回路基板を支持する支持機構と、
この電子部品を上記半田上に配置している状態の上記回路基板の面を、コイルによる電磁誘導により加熱する誘導加熱装置と、
エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射する面レーザー光装置とを備えることを特徴とする半田接合装置。
【請求項１７】
回路基板の電気回路に半導体フリップチップを接合する接合方法であって、
バンプを備えた半導体フリップチップを準備する工程と、
上記回路基板に、電極を含む上記電気回路を準備する工程と、
接合しようとする上記半導体フリップチップの上記バンプを上記電気回路の上記電極上に配置する配置工程と、
上記半導体フリップチップの上記バンプをコイルの誘導加熱により加熱する第一加熱工程と、
エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を接合しようとする領域に投射することにより上記回路基板上の非導電性部材を加熱する第二加熱工程とを備える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、半田接合方法、半田溶融方法、接合方法及び半田接合装置に係り、特に、低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する半田接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気回路に電子部品を半田接合する方法として、電気回路上に、ペースト状のはんだを印刷または塗布し、その上に電子部品を実装した回路基板をリフロー炉に投入し、半田接合する方法が知られている。
【０００３】
また、特許文献１に示すように、電気回路が低耐熱性材料上に形成されている場合、低耐熱性材料を加熱せずに、配線、電極、半田パッド、半田等の金属部分のみを加熱できる高周波誘導加熱による半田接合方法が知られている。
【０００４】
また、特許文献２に示すように、電気回路に電子部品を半田接合する方法として、レーザー光を基板の部品に照射してハンダボールを溶融させ半田接合を行う半田接合方法も知られている。
【０００５】
また、電気回路に電子部品を半田接合する方法として、スポットレーザーを電子部品の電極に投射し、各電極を一つずつ半田接合を行うスポットレーザー半田接合方法も知られている。
【０００６】
また、特許文献３に示すように、実装済の電子部品を電気回路から取り外すリワーク装置において、温風機による予備加熱後にレーザー光を照射して半田を溶融温度以上に加熱する加熱方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−３７９３１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０１９６号公報
【特許文献３】特開２０１７−１７２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
回路基板の電気回路上には様々な電子部品、例えばコンデンサ、ＩＣ、チップ部品等が混在して実装される。電子部品は様々な形状を有する。また、回路基板の材質も様々に異なり、低耐熱性材料で形成される場合がある。さらに、回路基板が、複数の面が形成される立体形状を形成する場合もある。
【０００９】
リフロー炉を用いて半田接合する場合、すべての異なる材料（回路基板、電子部品、半田など）を同じ温度雰囲気に投入して半田接合するため、個々の素材に最適の温度を加えることができず、半田接合が不良となる、又は電子部品や低耐熱性材料で形成された回路基板が熱で溶けてしまう等の課題があった。
【００１０】
低耐熱性材料で形成された回路基板は、安価であるため、このような回路基板を用いて電気回路を作成し、電子部品を接合できれば、大幅にコストダウンが図れる。しかしながら、低耐熱性材料で形成された回路基板は、熱で溶けやすく、リフロー炉を用いて半田接合できないという課題があった。
【００１１】
仮に特許文献１に示すような高周波誘導加熱により、電気回路上に電子部品を接合しようとしても、様々な形状の電子部品を電気回路上に接合しようとする場合には、様々な電子部品に対し、金属体積、コイルとの距離、半田量、材質、など、様々な要素を組み合わせて加熱量を決定する必要があり、加熱量の決定が難しいという課題があった。従って、様々な形状、素材の電子部品が混在している状態で、高周波誘導加熱により半田接合を行うと、半田接合が不良となる、又は低耐熱性材料で形成された回路基板や電子部品が熱で溶けてしまう等の課題があった。
【００１２】
特許文献２に示すようなレーザー光を回路基板に照射して半田接合を行う場合にも、低耐熱性材料の回路基板には、レーザー光を透過せずに、レーザーエネルギーを吸収蓄積するものがあるため、回路基板が溶けてしまうという課題があった。また、回路基板の電気回路上に様々な電子部品を接合しようとする場合に、レーザー光の照射を増やすと回路基板が溶ける課題がより顕著となる。なお、特許文献２では、レーザー光として１０６０ｎｍ以上４０００ｎｍ以下の波長を有する近赤外線レーザーを使用することに限定されている。また、特許文献２では、レーザー光を所定の断面形状に絞るための円盤状のマスクホルダを使用し、このマスクホルダを通過した収束性のあるレーザー光を拡散させるための拡散レンズを使用する必要があった。
【００１３】
また、レーザー光に関し、スポットレーザーリフロー方式を採用した場合には、電子部品の各電極を一点一点スポットレーザー光により投射することとなるため、生産性が悪くなるという課題があった。また、レーザー光に焦点があり、レーザー光の中心部分のエネルギーが高すぎるので、半田が飛散するという課題も生じていた。
【００１４】
さらに、電気回路を、立体的な成型品の回路基板（３Ｄ実装デバイス）上に形成することが検討されている。このような立体的な回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する場合、多面体の一面を水平に支持し、その一面の上に電子部品を実装し、その後他の一面を水平になるように回転させ、他の一面の上に電子部品を実装する。このような実装を多面の数だけ繰り返し、電子部品の実装が全て完成した後、半田接合を行う半田接合工程が実行される。しかしながら、水平でない面に実装された電子部品が、半田接合工程前や半田接合行程中に落下してしまうという課題があった。
【００１５】
このような電子部品の落下を防ぐために、接着剤などで電子部品を仮止めすることが提案されている。しかしながら、接着剤の塗布工程が追加されるため、生産性が低下するという課題があった。また、接着剤で電子部品を仮止めすれば、半田接合時に溶融した半田の表面張力により、電子部品を正しい位置に戻すセルフアライメント効果を奏することができなくなるという課題もあった。
【００１６】
また、リフロー炉は、基本的に、板状で平面の回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する目的で開発されているので、立体的な電気回路への電子部品の半田接合に適用できないという課題もあった。
【００１７】
さらに、立体的な成型品の回路基板は、低耐熱性材料を使用して形成されることが検討されている。例えば、回路基板は、例えば、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）のような耐熱温度が２６０℃のような低耐熱性材料で形成される。このような低耐熱性材料の回路基板の耐熱温度は半田の溶融温度に近い温度である。回路基板を溶かさずに、電子部品を半田接合するためには、立体的な回路基板に与える温度のコントロールを厳しく管理する必要があるという課題がある。
【００１８】
半田接合温度を正確に管理するために、立体的な成型品の回路基板への電子部品の半田接合には、ベーパーフェーズリフロー炉（ＶＰＳ）が使用される場合がある。ベーパーフェーズリフロー炉は、沸点が半田融点に決められた、化学溶剤を沸騰させた蒸気雰囲気に、立体的な回路基板を投入し、半田接合する。このようなベーパーフェーズリフロー炉は、インライン化すると高価な化学溶剤が漏れ出してしまうため、実装ラインとのインライン化が難しく、量産するシステムの生産ラインに組み込みにくいという課題がある。
【００１９】
また、特許文献３に示すようなリワーク装置においては、温風機による温風を使用するため、加熱範囲を限定することが難しく、取り外す電子部品の周辺にある電子部品や回路基板も加熱してしまう課題がある。
【００２０】
また、従来のＴＣボンダーは、セラミックヒーターを使用し、フリップチップを加圧しながら熱伝導によりフリップチップに熱を伝えている。よって、フリップチップに熱が伝わるのに時間がかかり、フリップチップと回路基板とを接合するための所要時間が長く、生産性が悪いという問題があった。
【００２１】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、電子部品を、低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板に半田接合することができる半田接合方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した目的を達成するために、本発明は、低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する半田接合方法であって、上記回路基板に、上記電気回路を形成する回路形成工程と、上記電気回路に半田を形成する半田形成工程と、半田接合しようとする上記電子部品を上記半田上に配置する配置工程と、この電子部品を配置している状態の上記回路基板の面の側方を囲うコイルの誘導加熱により、上記半田を加熱する半田接合工程とを備えることを特徴としている。
このように構成された本発明においては、複数の面を有する立体の回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する場合において、半田接合しようとする電子部品を配置している状態の回路基板の面の側方を囲うコイルの誘導加熱により、電子部品、電極及び半田の金属部分を加熱し、半田を溶融させて電子部品を半田接合することができる。よって、立体的な回路基板の接合しようとする面の側方を囲うコイルの誘導加熱により、電子部品を、低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板に半田接合することができる。
【００２３】
本発明において、好ましくは、さらに、上記回路基板の一つの面に対し上記半田接合工程を実行した後、上記回路基板を回転させる回転工程と、次に半田接合しようとする電子部品を配置している状態の上記回路基板の面を、上記コイルの側方に位置決めする位置決め工程であって、既に半田接合された電子部品を備える上記回路基板の面を、上記コイルの側方からはずれるように位置決めする位置決め工程と、を備える。
このように構成された本発明においては、複数の面を有する立体の回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する場合において、回転工程により、回路基板の一つの面に対し半田接合工程を実行した後、回路基板を回転させることができる。さらに、位置決め工程により、次に半田接合しようとする電子部品を配置している状態の回路基板の面を、コイルの側方に位置決めすることができる。この位置決め工程において、既に半田接合された電子部品を備える回路基板の面は、コイルの側方からはずれるように位置決めされる。よって、接合しようとする面の側方を囲うコイルの誘導加熱により、電子部品を、複数の面を有する立体の回路基板に半田接合することができる。さらに、既に半田接合された電子部品は、コイルの誘導加熱により、半田が溶融するまで加熱されないようにすることができる。
【００２４】
本発明において、好ましくは、さらに、上記半田接合工程を実行する間、既に半田接合された電子部品を備える上記回路基板の面を、冷却する冷却工程を備える。
このように構成された本発明においては、半田接合工程を実行する間、冷却工程により、既に半田接合された電子部品を備える回路基板の面を、半田が溶融するまで加熱されないように冷却することができる。
【００２５】
本発明において、好ましくは、さらに、上記半田接合工程を実行する間、既に半田接合された電子部品を備える上記回路基板の面に作用する磁界を減少させるブロック工程を備える。
このように構成された本発明においては、半田接合工程を実行する間、ブロック工程により、既に半田接合された電子部品を備える回路基板の面に作用する磁界を減少させ、半田が溶融するほど加熱されないようにすることができる。
【００２６】
本発明において、好ましくは、さらに、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射することにより上記半田を加熱する面レーザー加熱工程を備える。
このように構成された本発明においては、複数の面を有する立体の回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する際に、半田接合工程とレーザー加熱工程とを併用して、半田を溶融させて電子部品を半田接合することができる。
【００２７】
本発明において、好ましくは、低耐熱性材料により形成された回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する半田接合方法であって、上記回路基板に、上記電気回路を形成する回路形成工程と、上記電気回路に半田を形成する半田形成工程と、半田接合しようとする上記電子部品を上記半田上に配置する配置工程と、この電子部品を配置している状態の上記回路基板の面を、コイルの誘導加熱により、加熱する第一加熱工程と、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射することにより上記半田を加熱する第二加熱工程とを備える。
このように構成された本発明においては、第二加熱工程より先に第一加熱工程が実行開始される場合には、第一加熱工程により、半田接合しようとする電子部品を配置している状態の回路基板の面をコイルの誘導加熱により、電子部品、電極及び半田の金属部分を予め加熱することができる。また、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射することにより半田を加熱して電子部品を半田接合することができる。よって、半田の金属部分が予め加熱されている状態から、面レーザー光により短時間で効率的に半田接合することができる。また、半田を予め加熱することにより、面レーザー光の出力を抑えることができ、レーザー設備を小型で安価なものとすることができる。さらに、低耐熱性材料により形成された回路基板に電子部品を半田接合する場合であっても、面レーザー光の回路基板への吸収による回路基板の温度上昇を抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程より先に、第二加熱工程が実行開始される場合には、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射することにより半田を予め加熱することができる。また、第一加熱工程により、半田接合しようとする電子部品を配置している状態の回路基板の面をコイルの誘導加熱により、電子部品、電極及び半田の金属部分を加熱して電子部品を半田接合することができる。よって、半田が予め加熱されている状態から、コイルの誘導加熱により短時間で効率的に半田接合することができる。また、低耐熱性材料により形成された回路基板に電子部品を半田接合する場合であっても、コイルの誘導加熱による回路基板の温度上昇を抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程と第二加熱工程とが並行して実行される場合には、半田接合の時間が短縮され、生産性を向上させることができる。
【００２８】
本発明において、好ましくは、さらに、面レーザー光の投射範囲を変更する範囲変更工程を備える。
このように構成された本発明においては、範囲変更工程により、半田接合しようとする電子部品の配置状態及び半田接合しようとする範囲に応じて、面レーザー光の投射範囲を変更することができる。よって、半田接合しようとする範囲のみを効率的に加熱でき、半田接合の効率をより向上させることができる。また、回路基板の加熱したくない領域を避けながら半田接合しようとする領域を加熱することができる。従って、回路基板及び電子部品の溶融を抑制し、より信頼性の高い半田接合を行うことができる。
【００２９】
本発明において、好ましくは、さらに、次に半田接合しようとする電子部品を配置している状態の上記回路基板の面を、上記コイルの上方又は下方に位置決めする位置決め工程を備える。
このように構成された本発明においては、位置決め工程によって、半田接合しようとする電子部品を配置している状態の回路基板の面を、コイルの上方又は下方に位置決めすることができる。よって、接合しようとする面の上方又は下方に位置決めされたコイルの誘導加熱により、電子部品を、回路基板に効率よく半田接合することができる。
【００３０】
本発明において、好ましくは、上記回路基板は、複数の面を有する立体の回路基板である。
このように構成された本発明においては、電子部品を、複数の面を有する立体的な回路基板に半田接合することができる。
【００３１】
本発明において、好ましくは、低耐熱性材料により形成された回路基板の電気回路に半田接合された電子部品の半田を溶融させる半田溶融方法であって、上記電子部品が半田接合されている上記回路基板の面を、コイルの誘導加熱により、加熱する第一加熱工程と、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田を溶融しようとする領域に投射することにより上記半田を加熱する第二加熱工程とを備える。
このように構成された本発明においては、第二加熱工程より先に第一加熱工程が実行開始される場合には、第一加熱工程により、半田溶融させようとする電子部品を配置している状態の回路基板の面をコイルの誘導加熱により、電子部品、電極及び半田の金属部分を予め加熱することができる。また、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田溶融させようとする領域に投射することにより半田を加熱して半田溶融させ電子部品を取外すことができる。よって、半田の金属部分が予め加熱されている状態から、面レーザー光により短時間で効率的に半田溶融することができる。また、半田を予め加熱することにより、面レーザー光の出力を抑えることができ、レーザー設備を小型で安価なものとすることができる。さらに、低耐熱性材料により形成された回路基板の電子部品を半田溶融する場合であっても、面レーザー光の回路基板への吸収による回路基板の温度上昇を抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程より先に、第二加熱工程が実行開始される場合には、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田溶融させようとする領域に投射することにより半田を予め加熱することができる。また、第一加熱工程により、半田溶融させようとする電子部品を配置している状態の回路基板の面をコイルの誘導加熱により、電子部品、電極及び半田の金属部分を加熱して半田溶融させ電子部品を取外すことができる。よって、半田が予め加熱されている状態から、コイルの誘導加熱により短時間で効率的に半田溶融させることができる。また、低耐熱性材料により形成された回路基板の電子部品を半田溶融する場合であっても、コイルの誘導加熱による回路基板の温度上昇を抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程と第二加熱工程とが並行して実行される場合には、半田の溶融までの時間が短縮され、半田溶融の作業効率を向上させることができる。
【００３２】
本発明において、好ましくは、さらに、面レーザー光の投射範囲を変更する範囲変更工程を備える。
このように構成された本発明においては、範囲変更工程により、半田溶融しようとする電子部品の配置状態及び半田溶融しようとする範囲に応じて、面レーザー光の投射範囲を変更することができる。よって、半田接合しようとする範囲のみを効率的に加熱でき、半田溶融の効率をより向上させることができる。また、回路基板の加熱したくない領域を避けながら半田溶融しようとする領域を加熱することができる。従って、回路基板及び電子部品の溶融を抑制し、より信頼性の高い半田溶融を行うことができる。
【００３３】
本発明において、好ましくは、回路基板の電気回路に半導体フリップチップを接合する接合方法であって、バンプを備えた半導体フリップチップを準備する工程と、上記回路基板に、電極を含む上記電気回路を準備する工程と、接合しようとする上記半導体フリップチップの上記バンプを上記電気回路の上記電極上に配置する配置工程と、上記半導体フリップチップの上記バンプをコイルの誘導加熱により加熱する第一加熱工程と、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を接合しようとする領域に投射することにより上記バンプを加熱する第二加熱工程とを備える。
このように構成された本発明においては、第二加熱工程より先に第一加熱工程が実行開始される場合には、第一加熱工程により、接合しようとする半導体フリップチップのバンプを、コイルの誘導加熱により、予め加熱することができる。また、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を接合しようとする領域に投射することによりバンプを加熱して半導体フリップチップを接合することができる。よって、バンプが予め加熱されている状態から、面レーザー光により短時間で効率的にバンプを加熱して接合することができる。よって、第一加熱工程と第二加熱工程とを併用することにより、より多様な最適温度プロファイルを作ることができ、バンプのより広範囲な工法及び材料を広くカバーして、バンプの接合を良好に実現することが可能となる。さらに、バンプの接合にかかる時間を短縮でき、タクトタイムを向上させることができる。また、バンプを予め加熱することにより、面レーザー光の出力を抑えることができ、レーザー設備を小型で安価なものとすることができる。さらに、回路基板に半導体フリップチップを接合する場合に、面レーザー光の回路基板への吸収による回路基板の温度上昇を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程より先に、第二加熱工程が実行開始される場合には、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を接合しようとする領域に投射することによりバンプを予め加熱することができる。また、第一加熱工程により、接合しようとする半導体フリップチップのバンプを、コイルの誘導加熱により、加熱して半導体フリップチップを接合することができる。よって、バンプが予め加熱されている状態から、コイルの誘導加熱により短時間で効率的にバンプを加熱して接合することができる。よって、第一加熱工程と第二加熱工程とを併用することにより、より多様な最適温度プロファイルを作ることができ、バンプのより広範囲な工法及び材料を広くカバーして、バンプの接合を良好に実現することが可能となる。さらに、バンプの接合にかかる時間を短縮でき、タクトタイムを向上させることができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程と第二加熱工程とが並行して実行される場合には、接合の時間が短縮され、タクトタイムを向上させ、生産性を向上させることができる。
【００３４】
本発明において、好ましくは、さらに、上記配置工程の実行中のいずれかの期間において、上記半導体フリップチップの上記バンプを、上記コイルの誘導加熱により、加熱する第三加熱工程を備える。
このように構成された本発明においては、第三加熱工程により、配置工程の実行中のいずれかの期間において、半導体フリップチップのバンプを、コイルの誘導加熱により、加熱する。よって、半導体フリップチップのバンプを、予め予備加熱しておくことができ、第一加熱工程及び第二加熱工程における加熱を低減させることができる。
【００３５】
本発明において、好ましくは、上記第三加熱工程と上記第一加熱工程とが連続して実行される。
このように構成された本発明においては、第三加熱工程と第一加熱工程とが連続して実行されるので、第三加熱工程後に半導体フリップチップのバンプの温度が低下することを抑制し、第一加熱工程及び第二加熱工程における加熱をより低減させることができる。
【００３６】
本発明において、好ましくは、上記第一加熱工程を省略して上記第三加熱工程を実行し、上記第三加熱工程は、上記半導体フリップチップの上記バンプを、上記回路基板の上方において、上記コイルの誘導加熱により加熱し、さらに、上記第二加熱工程は、上記コイルの下方に位置する上記電気回路に上記半導体フリップチップを配置した状態で、上記バンプを加熱して上記半導体フリップチップを接合する。
このように構成された本発明においては、第三加熱工程により、回路基板の上方において、半導体フリップチップのバンプを、コイルの誘導加熱により、加熱する。よって、半導体フリップチップのバンプを、予め予備加熱しておくことができると共に、回路基板の加熱を抑制することができる。さらに、第二加熱工程により、コイルの下方に位置する電気回路に半導体フリップチップを配置した状態で、面レーザー光を接合しようとする領域に投射することによりバンプを加熱して半導体フリップチップを接合することができる。
また、面レーザー光は光学系の設定によりコイルよりも離れた位置からバンプを加熱することができるので、面レーザー光装置を自由な位置に配置してコイルの下方で面レーザー光による接合を行うことができる。
【００３７】
本発明において、好ましくは、低耐熱性材料により形成された回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する半田接合装置であって、半田接合しようとする上記電子部品を上記半田上に配置した状態で上記回路基板を支持する支持機構と、この電子部品を上記半田上に配置している状態の上記回路基板の面を、コイルによる電磁誘導により加熱する誘導加熱装置と、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射する面レーザー光装置とを備える。
このように構成された本発明においては、回路基板の電気回路に電子部品を半田接合する場合において、半田接合しようとする電子部品を配置している状態の回路基板の面を、誘導加熱装置のコイルの誘導加熱により、電子部品、電極及び半田の金属部分を加熱することができる。また、面レーザー光装置により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域に投射することにより半田を加熱することができる。よって、コイルの誘導加熱と面レーザー光の加熱とを併用して半田を溶融させて電子部品を半田接合することができる。また、半田が予め加熱されている状態からコイルの誘導加熱又は面レーザー光の加熱により短時間で効率的に半田接合することができる。
【００３８】
本発明において、好ましくは、回路基板の電気回路に半導体フリップチップを接合する接合方法であって、バンプを備えた半導体フリップチップを準備する工程と、上記回路基板に、電極を含む上記電気回路を準備する工程と、接合しようとする上記半導体フリップチップの上記バンプを上記電気回路の上記電極上に配置する配置工程と、上記半導体フリップチップの上記バンプをコイルの誘導加熱により加熱する第一加熱工程と、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を接合しようとする領域に投射することにより上記回路基板上の非導電性部材であるノンコンダクティブペーストを加熱する第二加熱工程とを備える。
このように構成された本発明においては、第一加熱工程により、接合しようとする半導体フリップチップのバンプを、コイルの誘導加熱により、予め加熱することができる。また、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を接合しようとする領域に投射することにより回路基板上の非導電性部材のノンコンダクティブペーストを予め加熱することができる。よって、バンプ及びノンコンダクティブペーストを予め加熱しておくことができ、バンプの接合にかかる時間を短縮でき、タクトタイムを向上させることができる。また、バンプを予め加熱することにより、面レーザー光の出力を抑えることができ、レーザー設備を小型で安価なものとすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の半田接合方法によれば、電子部品を、低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板に半田接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態による半田接合装置を備えた半田接合システムを説明する概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半田接合装置において、誘導加熱装置のコイルを、回路基板の側方に配置している状態を支持機構を省略して示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による半田接合装置において、回路基板がコイルの高さに到達する前の状態を、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す断面図である。
【図４】図３に示す半田接合装置において、回路基板がコイルの側方に到達した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による半田接合装置において、コイルを螺旋状に延びるように形成した変形例を、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による半田接合装置を備えた半田接合システムを説明する概略図である。
【図７】本発明の第２実施形態による半田接合装置において、電子部品を配置している状態の回路基板、誘導加熱装置のコイルを示す平面図である。
【図８ａ】ガウシアン形状のエネルギー分布特性を有するレーザー光を説明する図である。
【図８ｂ】ビームシェイパーにより形成された面レーザー光を説明する図である。
【図９】本発明の第２実施形態による半田接合装置の変形例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による半田溶融装置を備えた半田溶融システムを説明する概略図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置を備えたフリップチップ接合システムを説明する概略図であり
【図１２】本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置を備えたフリップチップ接合システムの変形例を説明する概略図である。
【図１３】本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置を備えたフリップチップ接合システムのさらなる変形例を説明する概略図である。
【図１４】本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置の変形例を説明する概略図である。
【図１５】図１４の半導体フリップチップ接合装置において第二加熱工程を実行する様子を示す概略図である。
【図１６】本発明の第４実施形態による半田接合装置の変形例を説明する概略図である。
【図１７】本発明の第４実施形態による半田接合装置の変形例を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
つぎに、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による半田接合装置について説明する。
図１は本発明の第１実施形態による半田接合装置を備えた半田接合システムを説明する概略図であり、図２は本発明の第１実施形態による半田接合装置において、誘導加熱装置のコイルを、回路基板の側方に配置している状態を支持機構を省略して示す概略斜視図であり、図３は本発明の第１実施形態による半田接合装置において、回路基板がコイルの高さに到達する前の状態を、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す断面図であり、図４は図３に示す半田接合装置において、回路基板がコイルの側方に到達した状態を示す断面図であり、図５は本発明の第１実施形態による半田接合装置において、コイルを螺旋状に延びるように形成した変形例を、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す断面図である。
【００４２】
図１に示すように、本発明の第１実施形態による半田接合装置２は、半田接合システム１に備えられている。半田接合システム１は、複数の面を有する立体の回路基板４に電気回路６を形成する回路形成装置８と、回路基板４上の電気回路６に半田１０を形成する半田塗布装置１２と、半田接合しようとする電子部品１４を半田１０上に配置する配置装置１６と、電子部品１４を回路基板４に半田接合する半田接合装置２と、回路形成装置８、半田塗布装置１２、配置装置１６及び半田接合装置２と電気的に接続され、これらの各々を制御する制御部２０と、を備えている。回路形成装置８、半田塗布装置１２、配置装置１６及び半田接合装置２の全部又は一部がＸ−Ｙ軸移動型のヘッド装置として形成され、一つの装置が移動されることにより、別の装置と切り替わるように形成されていてもよい。制御部２０はこのような切替制御も実行することができる。
【００４３】
図２に示すように、回路基板４は、複数の面を形成するような立体形状に形成され、第１面４ａ、第２面４ｂ及び第３面４ｃを備えている。回路基板４は、樹脂材料、例えば、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）のような低耐熱性材料で形成されている。ポリフタルアミド（ＰＰＡ）で形成された回路基板４の耐熱温度は、概ね２６０℃である。低耐熱性材料は、例えば、耐熱温度が約２３０℃〜約３００℃の範囲である材料である。なお、回路基板４は、他の樹脂材料で形成されていてもよい。回路基板４の耐熱温度は、半田１０の溶融温度である２３０℃から数十度程度と比較的近い温度範囲にあるため、回路基板４の温度を耐熱温度以下に保つ必要がある。電気回路６は、立体の回路基板４上の複数の面、例えば第１面４ａ及び第２面４ｂにわたって形成されている。
【００４４】
半田１０は、半田融点（溶融温度）が１８３℃である共晶半田（有鉛ハンダ）、半田融点（溶融温度）が２１７℃である鉛フリー半田（無鉛ハンダ）、又はさらに融点の低い低温半田であってもよい。例えば、鉛フリー半田（無鉛ハンダ）の半田接合に最適な温度は約２５０度とされているため、従来のリフロー炉のピーク温度は約２６５度に設定されている。
【００４５】
電子部品１４は、ＩＣチップ、例えば、ＳＯＰ、ＱＦＰ、ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＰＬＣＣ等の略称のＩＣを含む。これ以外にも、電子部品１４は、チップ部品、電解コンデンサー、コネクター、タンタルコンデンサー等、様々な形状、大きさの電子部品として、回路基板４に半田接合するものを含む。様々な形状の電子部品１４として、例えば、ＳＯＰ、ＱＦＰ等のＩＣはリードがパッケージの外にガルウィング形状に形成されている。ＢＧＡのようなＩＣチップは、パッケージの裏面にグリッド上に半田ボールを配置している。
制御部２０は、本実施形態の半田接合方法の各工程を各装置に実行させる機能を有する。制御部２０は、ＣＰＵ及びメモリ等を内蔵し、所定の制御プログラム等に基づいて他の機器の制御を行うことができる。
【００４６】
半田接合装置２は、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する。半田接合装置２は、半田接合しようとする電子部品１４を半田１０上に配置した状態で回路基板４を支持する支持機構２２と、半田１０を加熱して電子部品１４を半田接合する高周波誘導加熱装置２４とを備えている。
【００４７】
支持機構２２は、回路基板４の任意の面を上面として水平に支持できる機能を有する。支持機構２２は、回路基板４を任意の姿勢で支持した状態で回路基板４を移動できると共に、回路基板４を任意の姿勢に回転させることができる。よって、回路基板４が立体形状に形成されていても、電子部品１４を半田接合しようとする面を上面として水平に保つことができる。
【００４８】
図２に示すように、高周波誘導加熱装置２４は、電子部品１４を配置している状態の回路基板４の第２面４ｂを、コイル２６による電磁誘導により加熱するようになっている。高周波誘導加熱装置２４は、交流電流を生じさせる交流電源装置２８と、概ねワークの形状に合わせて、作成された形状、例えば四角形状の輪を形成するようなコイル２６と、を備えている。高周波誘導加熱装置２４は、コイル２６に交流電流を流すことにより、その周りに向き、強度の変化する磁力線を発生させる。磁力線の中に金属などの電気を通す物質を配置すると、この変化する磁力線の影響を受けて、金属の中に渦電流が流れる。金属には通常電気抵抗があるため、金属に電流が流れると、金属が自己発熱する。高周波誘導加熱装置２４は、このメカニズムを利用して、半田１０を加熱する。
【００４９】
コイル２６は、回路基板４の半田接合しようとする第２面４ｂの側方を囲うような大きさに形成されている。後述するように、コイル２６は、第２面４ｂとほぼ同じ高さに位置する状態で半田接合を行う。コイル２６は、交流電源装置２８と電気的に接続されている。コイル２６に交流電流が流れると、コイル２６を通る磁界が発生する。この磁界によりコイル２６と離れた回路基板４上における金属部分、例えば電気回路６の半田パッド３０、半田１０及び電子部品１４の電極３２に誘導電流が発生し、ジュール熱により金属が発熱する。高周波誘導加熱装置２４は、非接触で、半田接合を行うことができる。高周波誘導加熱装置２４は、誘導加熱により金属部分のみを加熱するので、金属部分以外は加熱しないようにすることができる。コイル２６は、第２面４ｂの側方を囲うような位置に位置することにより、効率的に誘導加熱を行うことができる。
【００５０】
次に、図１乃至図５を参照して、本発明の第１実施形態による半田接合方法について説明する。本実施形態の半田接合方法は、複数の面を有する立体の回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する方法である。
半田接合方法は、回路基板４に、電気回路６を形成する回路形成工程と、電気回路６に半田１０を形成する半田形成工程と、半田接合しようとする電子部品１４を半田１０上に配置する配置工程と、半田接合工程とを備えている。
【００５１】
先ず、回路形成工程において、回路形成装置８により複数の面を有する立体の回路基板４に電気回路６を形成する。電気回路６には半田パッド３０が形成されている。回路形成工程終了後、回路基板４は回路形成装置８から半田塗布装置１２に移送される。なお、回路基板４が回路形成装置８から半田塗布装置１２に移送される代わりに、回路基板４が配置された状態で、回路形成装置８及び半田塗布装置１２がそれぞれ移動して、回路形成装置８から半田塗布装置１２に切り替わるようにし、回路形成工程及び半田形成工程を順に行うようにしてもよい。  次に、半田形成工程において、半田塗布装置１２により回路基板４上の電気回路６に半田１０を形成する。半田１０が半田パッド３０条に印刷または配置される。半田形成工程終了後、回路基板４は半田塗布装置１２から配置装置１６に移送される。回路基板４が配置された状態で、半田塗布装置１２及び配置装置１６がそれぞれ移動して、半田塗布装置１２から配置装置１６に切り替わるようにし、半田形成工程及び配置工程を順に行うようにしてもよい。
次に、配置工程において、配置装置１６により半田接合しようとする電子部品１４を半田１０上に配置する。配置工程終了後、回路基板４及び電子部品１４は配置装置１６から半田接合装置２に移送される。回路基板４が配置された状態で、配置装置１６及び半田接合装置２がそれぞれ移動して、配置装置１６から半田接合装置２に切り替わるようにし、配置工程及び半田接合工程を順に行うようにしてもよい。半田接合装置２のコイル２６が支持されている複数の電子部品１４上をＸＹ平面方向に順次移動しながら電子部品１４を順次半田接合していくことができる。
【００５２】
図３に示すように、半田接合工程においては、半田接合装置２の支持機構２２（図１参照）は、電子部品１４を配置している状態の回路基板４の第２面４ｂを上面として支持している。図４に示すように、支持機構２２（図１参照）は、回路基板４を回路基板４の側方をコイル２６が囲う位置まで上昇して位置決めする。この位置で、半田接合装置２は、コイル２６の誘導加熱により、半田１０を加熱して電子部品１４を半田接合する。支持機構２２は、回路基板４の高さ位置を調整できるので、立体形状の回路基板４の最適な位置を調整しながら、多様な電子部品１４の半田接合に対応することができる。支持機構２２は、回路基板４をコイル２６の下方の中央位置に支持する位置決めを行い、コイル２６が回路基板４の上方に位置する状態としてもよい。この位置で、半田接合装置２は、電子部品１４を半田接合することができる。
【００５３】
半田接合工程は、さらに、回路基板４の一つの第２面４ｂに対し半田接合工程を実行した後、回路基板４を支持機構２２により回転させる回転工程と、次に半田接合しようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の第３面４ｃを、支持機構２２によりコイル２６の側方に位置決めする位置決め工程であって、既に半田接合された電子部品１４を備える回路基板４の第１面４ａ及び第２面４ｂを、コイル２６の側方からはずれるように位置決めする位置決め工程とを備える。
このようにして、半田接合工程において、第２面４ｂへの電子部品１４の半田接合が終了した後、回路基板４を回転させ、第３面４ｃを上面にする。第３面４ｃが上面となった後、電子部品１４を配置し、電子部品１４を第３面４ｃに半田接合する。電子部品１４の半田接合が終了した後に回路基板４を回転させるので、３次元的な多面体の各面において電子部品１４を接着剤により仮止めする必要をなくすことができる。なお、図２においては、第２面４ｂへの半田接合が行われる前に、電子部品１４の半田接合が終了した第１面４ａが示されている。
なお、変形例として、位置決め工程において支持機構２２が回路基板４のコイル２６の側方までの上下動を省略するように形成される場合、支持機構２２は回路基板４をコイル２６の下方に位置させた状態で、回路基板４の回転のみを行い、支持機構２２を単純化して、効率的に電子部品１４の半田接合を行うことができる。
【００５４】
半田接合工程は、さらに、電子部品１４を第３面４ｃに半田接合する半田接合工程を実行する間、既に半田接合された電子部品１４を備える回路基板４の第１面４ａ及び第２面４ｂを、冷却する冷却工程を備える。半田接合装置２は、回路基板４の上面以外の面の冷却を行う冷却装置（図示せず）を備えていてもよい。このような冷却装置は例えば立体形状の回路基板４の側面に向けて空気等のガスを噴出する装置であってもよい。
【００５５】
半田接合工程は、さらに、電子部品１４を第３面４ｃに半田接合する半田接合工程を実行する間、既に半田接合された回路基板４の第１面４ａ及び第２面４ｂに作用する磁界を減少させるブロック工程を備えている。ブロック工程は、コイル２６と、回路基板４の側面となっている面、例えば第２面４ｂとの間に遮蔽板（図示せず）を配置することにより、コイル２６から第１面４ａ及び第２面４ｂに作用する磁界を減少させる。遮蔽板（図示せず）は、コイル２６の近傍の下方に配置される。
【００５６】
なお、変形例として、支持機構２２による移動に代わり、コイル２６を移動して回路基板４の側方をコイル２６が囲うように位置決めしてもよい。
また、他の変形例として、図５に示すように、コイル２６を螺旋状に延びるように形成してもよい。例えば、コイル２６は４周程度巻かれている。コイル２６が螺旋状に形成されることにより、コイル２６の内側に生じる磁界の強度が上昇し、より強力な誘導加熱を行うことができる。このような螺旋状のコイル２６が、回路基板４の側方に配置された状態で、コイル２６の誘導加熱を行う。
【００５７】
つぎに、上述した本発明の第１実施形態による半田接合方法における作用について説明する。
まず、本発明の第１実施形態による半田接合方法によれば、複数の面を有する立体の回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する場合において、半田接合しようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面の側方を囲うコイル２６の誘導加熱により、電子部品１４、電極３２及び半田１０の金属部分を加熱し、半田１０を溶融させて電子部品１４を半田接合することができる。よって、立体的な回路基板４の接合しようとする面の側方を囲うコイル２６の誘導加熱により、電子部品１４を、低耐熱性材料により複数の面を有する立体の回路基板４に半田接合することができる。
【００５８】
つぎに、本実施形態による半田接合方法によれば、複数の面を有する立体の回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する場合において、回転工程により、回路基板４の一つの面に対し半田接合工程を実行した後、回路基板４を回転させることができる。さらに、位置決め工程により、次に半田接合しようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面を、コイル２６の側方に位置決めすることができる。この位置決め工程において、既に半田接合された電子部品１４を備える回路基板４の面は、コイル２６の側方からはずれるように位置決めされる。よって、接合しようとする面の側方を囲うコイル２６の誘導加熱により、電子部品１４を、複数の面を有する立体の回路基板４に半田接合することができる。さらに、既に半田接合された電子部品１４は、コイル２６の誘導加熱により、半田１０が溶融するまで加熱されないようにすることができる。
【００５９】
また、本実施形態による半田接合方法によれば、半田接合工程を実行する間、冷却工程により、既に半田接合された電子部品１４を備える回路基板４の面を、半田１０が溶融するまで加熱されないように冷却することができる。
【００６０】
また、本実施形態による半田接合方法によれば、半田接合工程を実行する間、ブロック工程により、既に半田接合された電子部品１４を備える回路基板４の面に作用する磁界を減少させ、半田１０が溶融するほど加熱されないようにすることができる。
【００６１】
つぎに、図６〜図９を参照して、本発明の第２実施形態による半田接合装置について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態による半田接合装置を備えた半田接合システムを説明する概略図であり、図７は、本発明の第２実施形態による半田接合装置において、電子部品を配置している状態の回路基板、誘導加熱装置のコイルを示す平面図であり、図８ａは、ガウシアン形状のエネルギー分布特性を有するレーザー光を説明する図であり、図８ｂは、ビームシェイパーにより形成された面レーザー光を説明する図であり、図９は本発明の第２実施形態による半田接合装置の変形例を示す概略図である。図８ａの縦軸においてレーザー光のエネルギー分布を示し、横軸において位置を示している。図８ｂの縦軸においてレーザー光のエネルギー分布を示し、横軸において位置を示している。
第２実施形態による半田接合システム１０１は、上述した第１実施形態による半田接合システム１と構造がほぼ同じであるため、同様な部分については図面に同じ参照符号を付して説明を省略し、ここでは、第２実施形態の第１実施形態とは異なる部分等を主に説明する。
【００６２】
図６に示すように、本発明の第２実施形態による半田接合装置１０２は、半田接合システム１０１に備えられている。半田接合システム１０１は、電子部品１４を回路基板４に半田接合する半田接合装置１０２と、回路形成装置８、半田塗布装置１２、配置装置１６及び半田接合装置１０２と電気的に接続されてこれらの各々を制御する制御部１２０と、を備えている。半田接合装置１０２は、複数の面を有する立体の回路基板４の電気回路６に対してのみならず、単一の面を形成する平板上の回路基板４の電気回路６に対しても、電子部品１４を短時間で回路基板４を溶かすことなく良好に半田接合することができる。また、回路基板４がレーザー光を吸収しやすい材料で形成されている場合においても、回路基板４を溶かすことなく良好に半田接合することができる。
【００６３】
本発明の第２実施形態による半田接合装置１０２においては、第１実施形態による半田接合装置２において半田接合できなかった又は半田接合がしにくい電子部品１４又は電子部品１４の配置についても半田接合を行いやすくなっている。例えば、電気回路６上には、電解コンデンサー、コネクター、タンタルコンデンサー等の非常に多くの電子部品が混載されて実装されている。また、電気回路６上には、チップ部品、例えば通称０２０１と呼ばれる、極小チップ部品（サイズ０．２５ｍｍ  ×  ０．１２５ｍｍ）や、通称３２１６と呼ばれるチップ部品（サイズ３．２ｍｍ  ×  １．６ｍｍ）等のような非常に多くのサイズ、種類のチップ部品が混載されて実装される。半田接合装置１０２は、例えば、様々な電子部品１４が混在する電気回路６においても半田接合を行いやすくなっている。
【００６４】
半田接合装置１０２は、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する。半田接合装置１０２は、半田接合しようとする電子部品１４を半田１０上に配置した状態で回路基板４を支持する支持機構２２と、半田１０を加熱して電子部品１４を半田接合する高周波誘導加熱装置２４と、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田接合しようとする領域Ａに投射する面レーザー光装置１３４と、を備えている。エネルギー分布の平滑化には、頂部を比較的なだらかにした状態や、エネルギー分布の頂部を比較的平らにした状態も含まれる。
【００６５】
高周波誘導加熱装置２４は、概ねワークの形状に合わせて作成された形状、例えば四角形状の輪を形成するようなコイル１２６を備えている。コイル１２６は、回路基板４の上方に配置されている。コイル１２６は、上面視で回路基板４の半田接合しようとする第２面４ｂの領域を囲うような大きさに形成されている。コイル１２６は、環状に形成され、その内側において後述する面レーザー光１４２を通過させる空間を形成する。コイル１２６が回路基板４の上方に配置されているので、コイル１２６を水平移動するのみで、冶具上に並べられた多数の回路基板４を、連続して半田接合することができる。
【００６６】
図９に示すように、変形例として、コイル１２６は、回路基板４の下方に配置されていてもよい。このとき、面レーザー光１４２をコイル１２６の内側だけでなく、外側の領域まで拡大して投射することができる。
さらに別の変形例として、コイル１２６は、第２面４ｂとほぼ同じ高さにおいて第２面４ｂの側方に配置されていてもよい。
さらに別の変形例として、コイル１２６は回路基板４の上方と下方の両方に配置されていてもよい。面レーザー光１４２をコイル１２６の内側に投射することにより、さらに半田接合時間を短縮することができる。
【００６７】
面レーザー光装置１３４は、レーザー光源１３６と、光ファイバー１３８と、ビームシェイパー１４０とを備えている。レーザー光源１３６は、半田接合に必要な出力のレーザー光を発生させる。レーザー光源１３６は、ガウシアン形状のエネルギー分布特性を有するスポットビームを生じさせるレーザー光発生装置である。レーザー光源１３６は、９００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長の赤外線レーザーを発する。図８ａに示すように、ガウシアン形状のエネルギー分布特性を有するレーザー光１４１は、中心部にエネルギーが集中した高エネルギー焦点１４１ａが存在する。光ファイバー１３８は、レーザー光源１３６からビームシェイパー１４０まで延び、レーザー光１４１を導くようになっている。
【００６８】
ビームシェイパー１４０は、コイル２６より上方に配置され、回路基板４に対してコイル２６より離れた位置に配置されている。ビームシェイパー１４０は、ガウシアン形状のエネルギー分布特性を有するスポットビームであるレーザー光１４１を、光学的に、焦点のない、面レーザー光１４２（図６及び図８ｂ参照）に変換する機能を有する。面レーザー光１４２は、面レーザー光１４２が投射される平面上の一定の面積の範囲内においてほぼ均一な熱分布及びエネルギー分布を形成する。面レーザー光１４２は、投射される平面において四角形状の投射領域Ａを形成する。投射領域Ａは、円形状に形成されてもよい。ビームシェイパー１４０により形成される面レーザー光１４２は、コイル２６の内側空間を通過して、コイル１２６の下方の回路基板４に投射される。ビームシェイパー１４０は、制御部１２０の制御プログラムにより光学系が変更され、回路基板４上の面レーザー光１４２の投射範囲（領域）の大きさ、形状を制御することができる。制御部１２０は、ビームシェイパー１４０を制御することにより、レーザー投射範囲を変更しながら、電子部品１４ごと、複数の電子部品１４をまとめて、又は任意の電子部品１４のみ等の半田接合を行うことができる。投射領域Ａは、図７に示すように電子部品１４の一つを覆うような領域として形成されていてもよく、また、図６に示すように複数の電子部品１４をまとめて覆うような領域として形成されていてもよい。
また、複数の面を有するような立体の回路基板４において、電子部品１４が配置される面が複数段に高さがずれて形成されていても、面レーザー光１４２は、所定の領域ごとに、或いはまとめた領域を加熱することができる。
【００６９】
次に、本発明の第２実施形態による半田接合方法について説明する。本実施形態の半田接合方法は、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する方法である。
半田接合方法は、回路基板４に、電気回路６を形成する回路形成工程と、電気回路６に半田１０を形成する半田形成工程と、半田接合しようとする電子部品１４を半田１０上に配置する配置工程と、位置決め工程と、第一加熱工程と、第二加熱工程と、範囲変更工程と、を備えている。
【００７０】
第２実施形態による半田接合方法の回路形成工程、半田形成工程及び配置工程は、第１実施形態による半田接合方法の回路形成工程、半田形成工程及び配置工程とほぼ同じであるため説明を省略する。
配置工程終了後、回路基板４は配置装置１６から半田接合装置１０２に移送され、位置決め工程が実行される。位置決め工程において、次に半田接合しようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面が、支持機構２２により、コイル１２６の中心の鉛直上方又は鉛直下方に位置決めされる。支持機構２２は、電子部品１４を配置している状態の回路基板４の第２面４ｂを上面として支持する。
【００７１】
図６に示すように、第一加熱工程においては、電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面及び半田１０を、コイルの誘導加熱により、予備加熱する。第一加熱工程においては、半田接合装置１０２は、コイル１２６の誘導加熱により、半田１０を、回路基板４の耐熱温度より低い温度、より好ましくは半田１０の溶融温度、さらに好ましくは半田１０の溶融温度である２３０℃よりわずかに低い温度領域まで加熱させる。例えば、半田接合装置１０２は、半田１０を、２００℃から２６０℃より低い温度範囲、より好ましくは２００℃から２４０℃の範囲、さらに好ましくは２００℃から２３０℃の範囲、さらに好ましくは２３０℃に加熱させる。
なお、第一加熱工程において、半田１０を、コイルの誘導加熱により、少なくとも一部の半田１０の溶融温度まで加熱してもよい。この場合、第一加熱工程において溶融できなかった半田１０を第二加熱工程において確実に溶融させることができる。第２実施形態の面レーザー光装置１３４を第１実施形態の半田接合装置２に適用することにより、第１実施形態の半田接合装置２において、第２実施形態の第二加熱工程を実行することが可能である。
【００７２】
制御部１２０は、第一加熱工程の実行開始に続いて、第二加熱工程を実行する。第二加熱工程においては、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光１４２を半田接合しようとする領域Ａに投射することにより半田１０を加熱して電子部品１４を半田接合する。第二加熱工程は、第一加熱工程の終了後に実行されてもよいし、第一加熱工程と並行して実行されてもよい。
第二加熱工程においても、半田接合装置１０２は、面レーザー光１４２の投射により、半田１０を、半田１０の溶融温度以上且つ回路基板４の耐熱温度より低い温度の温度範囲まで加熱させる。第二加熱工程において、半田接合装置１０２の制御部１２０は、回路基板４の半田１０の温度、面レーザー光１４２の投射範囲、出力、投射時間等に基づいて、半田１０の温度上昇を制御することができる。第一加熱工程において、半田１０が既に溶融温度近傍まで加熱されているので、面レーザー光１４２を投射する時間を非常に短時間に短縮しても、半田１０を溶融して電子部品１４を半田接合することができる。よって、面レーザー光１４２の加熱量は抑制されるため、面レーザー光１４２の出力を抑えることができ、レーザー光源１３６を小型で安価なものとすることができる。さらに、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する場合であっても、面レーザー光１４２により回路基板４を耐熱温度まで上昇させてしまうことを抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。また、面レーザー光１４２は、半田接合しようとする領域Ａのみを加熱するので、領域Ａ以外の回路基板４の部分に配置される電子部品１４及び回路基板４を加熱することを防ぐことができる。また、第一加熱工程と並行して第二加熱工程が実行されるので、半田接合の時間が短縮され、生産性を向上させることができる。
【００７３】
第二加熱工程の実行に際し、制御部１２０は、範囲変更工程を実行することができる。範囲変更工程は、第二加熱工程の実行前、実行後又は実行中に実行される。
範囲変更工程においては、コイル１２６の内側領域において、面レーザー光１４２の投射範囲を変更する。制御部１２０は、範囲変更工程において、ビームシェイパー１４０を制御し、コイル１２６の内側領域において、面レーザー光１４２の投射範囲の大きさ、形状を変更することができる。半田接合しようとする電子部品１４の配置状態及び半田接合範囲に応じて、面レーザー光１４２の投射範囲を変更することができる。よって、半田接合しようとする範囲のみを効率的に加熱でき、半田接合の効率をより向上させることができる。
【００７４】
なお、変形例として、第一加熱工程と第二加熱工程とが逆の順に実行開始されてもよい。制御部１２０は、第一加熱工程の実行開始の前に、第二加熱工程を実行する。第二加熱工程において、面レーザー光１４２を領域Ａに投射することにより半田１０を予備加熱する。第二加熱工程において、半田１０は、回路基板４の耐熱温度より低い温度、より好ましくは半田１０の溶融温度、さらに好ましくは半田１０の溶融温度である２３０℃よりわずかに低い温度領域まで加熱される。なお、第二加熱工程において、半田１０を、面レーザー光１４２により、少なくとも一部の半田１０の溶融温度まで加熱してもよい。この場合、第二加熱工程において溶融できなかった半田１０を第一加熱工程において確実に溶融させることができる。
制御部１２０は、第二加熱工程の実行開始に続いて、第一加熱工程を実行する。半田接合装置１０２は、コイル１２６の誘導加熱により、半田１０を、半田１０の溶融温度以上且つ回路基板４の耐熱温度より低い温度の温度範囲まで加熱させる。第二加熱工程において、半田１０が既に溶融温度近傍まで加熱されているので、コイル１２６の誘導加熱を実行する時間を短時間に短縮する又は出力を低減しても、半田１０を溶融して電子部品１４を半田接合することができる。よって、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する場合であっても、コイル１２６の誘導加熱により回路基板４を耐熱温度まで上昇させてしまうことを抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
【００７５】
また、さらなる変形例として、第一加熱工程と第二加熱工程とを並行して実行又はほぼ同時に実行開始してもよい。制御部１２０は、第一加熱工程及び第二加熱工程を並行して実行する。第一加熱工程と並行して第二加熱工程が実行されるので、半田接合の時間が短縮され、生産性を向上させることができる。
【００７６】
つぎに、上述した本発明の第２実施形態による半田接合方法における作用について説明する。
まず、本発明の第２実施形態による半田接合方法によれば、複数の面を有する立体の回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する際に、半田接合工程とレーザー加熱工程とを併用して、半田１０を溶融させて電子部品１４を半田接合することができる。
【００７７】
つぎに、本実施形態による半田接合方法によれば、第二加熱工程より先に第一加熱工程が実行開始される場合には、第一加熱工程により、半田接合しようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面をコイル１２６の誘導加熱により、電子部品１４、電極３２及び半田１０の金属部分を予め加熱することができる。また、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光１４２を半田接合しようとする領域に投射することにより半田１０を加熱して電子部品１４を半田接合することができる。よって、半田１０の金属部分が予め加熱されている状態から、面レーザー光１４２により短時間で効率的に半田接合することができる。また、半田１０を予め加熱することにより、面レーザー光１４２の出力を抑えることができ、レーザー設備を小型で安価なものとすることができる。さらに、低耐熱性材料により形成された回路基板４に電子部品１４を半田接合する場合であっても、面レーザー光１４２の回路基板４への吸収による回路基板４の温度上昇を抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程より先に、第二加熱工程が実行開始される場合には、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光１４２を半田接合しようとする領域に投射することにより半田１０を予め加熱することができる。また、第一加熱工程により、半田接合しようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面をコイル１２６の誘導加熱により、電子部品１４、電極３２及び半田１０の金属部分を加熱して電子部品１４を半田接合することができる。よって、半田１０が予め加熱されている状態から、コイル１２６の誘導加熱により短時間で効率的に半田接合することができる。また、低耐熱性材料により形成された回路基板４に電子部品１４を半田接合する場合であっても、コイル１２６の誘導加熱による回路基板４の温度上昇を抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程と第二加熱工程とを並行して実行される場合には、半田接合の時間が短縮され、生産性を向上させることができる。
【００７８】
また、本実施形態による半田接合方法によれば、範囲変更工程により、半田接合しようとする電子部品１４の配置状態及び半田接合しようとする範囲に応じて、面レーザー光１４２の投射範囲を変更することができる。よって、半田接合しようとする範囲のみを効率的に加熱でき、半田接合の効率をより向上させることができる。また、回路基板４の加熱したくない領域を避けながら半田接合しようとする領域を加熱することができる。従って、回路基板４及び電子部品１４の溶融を抑制し、より信頼性の高い半田接合を行うことができる。
【００７９】
また、本実施形態による半田接合方法によれば、位置決め工程によって、半田接合しようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面を、コイル１２６の上方又は下方に位置決めすることができる。よって、接合しようとする面の上方又は下方に位置決めされたコイル１２６の誘導加熱により、電子部品１４を、回路基板４に効率よく半田接合することができる。
【００８０】
また、本実施形態による半田接合方法によれば、電子部品１４を、複数の面を有する立体的な回路基板４に半田接合することができる。
【００８１】
また、本実施形態による半田接合装置１０２によれば、回路基板４の電気回路６に電子部品１４を半田接合する場合において、半田接合しようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面を、誘導加熱装置のコイル１２６の誘導加熱により、電子部品１４、電極３２及び半田１０の金属部分を加熱することができる。また、面レーザー光装置１３４により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光１４２を半田接合しようとする領域に投射することにより半田１０を加熱することができる。よって、コイル１２６の誘導加熱と面レーザー光１４２の加熱とを併用して半田１０を溶融させて電子部品１４を半田接合することができる。また、半田１０が予め加熱されている状態からコイル１２６の誘導加熱又は面レーザー光１４２の加熱により短時間で効率的に半田接合することができる。
【００８２】
つぎに、図１０を参照して、本発明の第３実施形態による半田溶融装置について説明する。
図１０は、本発明の第３実施形態による半田溶融装置を備えた半田溶融システムを説明する概略図である。
第３実施形態による半田溶融システム２０１は、上述した第２実施形態による半田接合システム１０１と構造がほぼ同じであるため、同様な部分については図面に同じ参照符号を付して説明を省略し、ここでは、第３実施形態の第２実施形態とは異なる部分等を主に説明する。
【００８３】
図１０に示すように、本発明の第３実施形態による半田溶融装置２０２は、半田溶融システム２０１に備えられている。半田溶融システム２０１は、回路基板４の電気回路６に半田接合された電子部品１４の半田１０を溶融させる半田溶融装置２０２と、半田溶融装置２０２と電気的に接続され、半田溶融装置２０２を制御する制御部２２０と、を備えている。
【００８４】
半田溶融装置２０２は、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路６に半田接合された電子部品１４の半田１０を溶融させる。半田溶融装置２０２は、電子部品１４が半田接合されている回路基板４を支持する支持機構２２と、電子部品１４を半田接合している半田１０を加熱する高周波誘導加熱装置２４と、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光を半田を溶融させようとする領域Ａに投射する面レーザー光装置１３４とを備えている。
【００８５】
次に、本発明の第３実施形態による半田溶融方法について説明する。本実施形態の半田溶融方法は、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路６に半田接合された電子部品１４の半田１０を溶融させる方法である。
半田溶融方法は、半田１０を溶融させようとする電子部品１４を備えた回路基板４を準備する準備工程と、位置決め工程と、第一加熱工程と、第二加熱工程と、範囲変更工程とを備えている。
【００８６】
先ず、準備工程において、リワーク対象の電子部品１４と半田接合された回路基板４を準備する。
準備工程終了後、電子部品１４及び回路基板４は半田溶融装置２０２に移送され、位置決め工程が実行される。位置決め工程において、次に半田溶融させようとする回路基板４の面が、支持機構２２により、コイル１２６の上方又は下方に位置決めされる。支持機構２２は、電子部品１４が半田接合されている回路基板４の第２面４ｂを上面として支持する。
【００８７】
図１０に示すように、第一加熱工程においては、電子部品１４が半田接合されている回路基板４の面及び半田１０を、コイル１２６の誘導加熱により、予備加熱する。第一加熱工程においては、半田溶融装置２０２は、コイル１２６の誘導加熱により、半田１０を、回路基板４の耐熱温度より低い温度、より好ましくは半田１０の溶融温度、さらに好ましくは半田１０の溶融温度である２３０℃よりわずかに低い温度領域まで加熱させる。例えば、半田溶融装置２０２は、半田１０を、２００℃から２６０℃より低い温度範囲、より好ましくは２００℃から２４０℃の範囲、さらに好ましくは２００℃から２３０℃の範囲、さらに好ましくは２３０℃に加熱させる。
【００８８】
制御部２２０は、第一加熱工程に続いて、第二加熱工程を実行する。第二加熱工程においては、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光１４２を半田を溶融しようとする領域Ａに投射することにより半田１０を加熱して溶融させる。半田１０を溶融させることにより、電子部品１４を取り外すことができる。第二加熱工程は、第一加熱工程の終了後に実行されてもよいし、第一加熱工程と並行して実行されてもよい。
【００８９】
第二加熱工程においても、半田溶融装置２０２は、面レーザー光１４２の投射により、半田１０を、半田１０の溶融温度以上且つ回路基板４の耐熱温度より低い温度の温度範囲まで加熱させる。第二加熱工程において、半田溶融装置２０２の制御部２２０は、回路基板４の半田１０の温度、面レーザー光１４２の投射範囲、出力、投射時間等に基づいて、半田１０の温度上昇を制御することができる。第一加熱工程において、半田１０が既に溶融温度近傍まで加熱されているので、面レーザー光１４２を非常に短時間の間投射することにより、半田１０を溶融して電子部品１４を早期に且つ簡単に取り外すことができる。よって、面レーザー光１４２の加熱量は抑制されるため、面レーザー光１４２の出力を抑えることができ、レーザー光源１３６を小型で安価なものとすることができる。さらに、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路の半田１０を溶融させる場合であっても、面レーザー光１４２により回路基板４を耐熱温度まで上昇させてしまうことを抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。また、面レーザー光１４２は、半田を溶融しようとする領域Ａのみを加熱するので、領域Ａ以外の回路基板４の部分に配置される電子部品１４及び回路基板４を加熱することを防ぐことができる。
【００９０】
第二加熱工程の実行に際し、制御部２２０は、範囲変更工程を実行することができる。範囲変更工程は、第二加熱工程の実行前、実行後又は実行中に実行される。
範囲変更工程においては、コイル１２６の内側領域において、面レーザー光１４２の投射範囲を変更する。制御部２２０は、範囲変更工程において、ビームシェイパー１４０を制御し、コイル１２６の内側領域において、面レーザー光１４２の投射範囲の大きさ、形状を変更することができる。半田１０を溶融させようとする半田１０の配置状態及び半田接合範囲に応じて、面レーザー光１４２の投射範囲を変更することができる。よって、半田１０を溶融しようとする範囲のみを効率的に加熱でき、半田溶融の効率をより向上させることができる。
【００９１】
なお、変形例として、第一加熱工程と第二加熱工程とが逆の順に実行開始されてもよい。制御部２２０は、第一加熱工程の実行開始の前に、第二加熱工程を実行開始する。第二加熱工程において、面レーザー光１４２を領域Ａに投射することにより半田１０を予備加熱する。第二加熱工程において、半田１０は、回路基板４の耐熱温度より低い温度、より好ましくは半田１０の溶融温度、さらに好ましくは半田１０の溶融温度である２３０℃よりわずかに低い温度領域まで加熱される。なお、第二加熱工程において、半田１０を、面レーザー光１４２により、少なくとも一部の半田１０の溶融温度まで加熱してもよい。この場合、第二加熱工程において溶融できなかった半田１０を第一加熱工程において確実に溶融させることができる。
制御部２２０は、第二加熱工程の実行開始に続いて、第一加熱工程を実行する。半田溶融装置２０２は、コイル１２６の誘導加熱により、半田１０を、半田１０の溶融温度以上且つ回路基板４の耐熱温度より低い温度の温度範囲まで加熱させる。第二加熱工程において、半田１０が既に溶融温度近傍まで加熱されているので、コイル１２６の誘導加熱を実行する時間を短時間に短縮する又はコイル１２６の出力を低減しても、半田１０を加熱して溶融させることができる。半田１０を溶融させることにより、電子部品１４を取り外すことができる。よって、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電気回路の半田１０を溶融させる場合であっても、コイル１２６の誘導加熱により回路基板４を耐熱温度まで上昇させてしまうことを抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
【００９２】
また、さらなる変形例として、第一加熱工程と第二加熱工程とを並行して実行又はほぼ同時に実行開始してもよい。制御部２２０は、第一加熱工程及び第二加熱工程を並行して実行する。第一加熱工程と並行して第二加熱工程が実行されるので、半田の溶融までの時間が短縮され、半田溶融の作業効率を向上させることができる。
【００９３】
つぎに、上述した本発明の第３実施形態による半田溶融方法における作用について説明する。
まず、本発明の第３実施形態による半田溶融方法によれば、第二加熱工程より先に第一加熱工程が実行開始される場合には、第一加熱工程により、半田溶融させようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面をコイル１２６の誘導加熱により、電子部品１４、電極３２及び半田１０の金属部分を予め加熱することができる。また、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光１４２を半田溶融させようとする領域に投射することにより半田１０を加熱して半田溶融させ電子部品１４を取外すことができる。よって、半田１０の金属部分が予め加熱されている状態から、面レーザー光１４２により短時間で効率的に半田溶融することができる。また、半田１０を予め加熱することにより、面レーザー光１４２の出力を抑えることができ、レーザー設備を小型で安価なものとすることができる。さらに、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電子部品１４を半田溶融する場合であっても、面レーザー光１４２の回路基板４への吸収による回路基板４の温度上昇を抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程より先に、第二加熱工程が実行開始される場合には、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光１４２を半田溶融させようとする領域に投射することにより半田１０を予め加熱することができる。また、第一加熱工程により、半田溶融させようとする電子部品１４を配置している状態の回路基板４の面をコイル１２６の誘導加熱により、電子部品１４、電極３２及び半田１０の金属部分を加熱して半田溶融させ電子部品１４を取外すことができる。よって、半田１０が予め加熱されている状態から、コイル１２６の誘導加熱により短時間で効率的に半田溶融させることができる。また、低耐熱性材料により形成された回路基板４の電子部品１４を半田溶融する場合であっても、コイル１２６の誘導加熱による回路基板４の温度上昇を抑制することができる。よって、低耐熱性材料の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程と第二加熱工程とを並行して実行される場合には、半田１０の溶融までの時間が短縮され、半田溶融の作業効率を向上させることができる。
【００９４】
つぎに、本実施形態による半田溶融方法によれば、範囲変更工程により、半田溶融しようとする電子部品１４の配置状態及び半田溶融しようとする範囲に応じて、面レーザー光１４２の投射範囲を変更することができる。よって、半田接合しようとする範囲のみを効率的に加熱でき、半田溶融の効率をより向上させることができる。また、回路基板４の加熱したくない領域を避けながら半田溶融しようとする領域を加熱することができる。従って、回路基板４及び電子部品１４の溶融を抑制し、より信頼性の高い半田溶融を行うことができる。
【００９５】
つぎに、図１１〜図１５を参照して、本発明の第４実施形態による接合装置について説明する。
図１１は、本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置を備えたフリップチップ接合システムを説明する概略図であり、図１２は、本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置を備えたフリップチップ接合システムの変形例を説明する概略図であり、図１３は、本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置を備えたフリップチップ接合システムのさらなる変形例を説明する概略図であり、図１４は、本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置の変形例を説明する概略図であり、図１５は、図１４の半導体フリップチップ接合装置において第二加熱工程を実行する様子を示す概略図であり、図１６は、本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置の変形例を説明する概略図であり、図１７は、本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置の変形例を説明する概略図である。
第４実施形態によるフリップチップ接合システム３０１は、上述した第２実施形態による接合システム１０１と構造がほぼ同じであるため、同様な部分については図面に同じ参照符号を付して説明を省略し、ここでは、第４実施形態の第２実施形態とは異なる部分等を主に説明する。
【００９６】
図１１に示すように、本発明の第４実施形態による半導体フリップチップ接合装置３０２は、フリップチップ接合システム３０１に備えられている。フリップチップ接合システム３０１は、回路基板４の電気回路６に半導体チップを接合する半導体フリップチップ接合装置３０２と、バンプ３１０を備えた半導体フリップチップ３１４を準備する半導体フリップチップ形成装置３０７と、回路基板４に、電極を含む電気回路６を準備する回路形成装置３０８と、接合しようとする半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を電気回路６の電極上に配置するように半導体フリップチップ３１４を移送する配置装置３１６と、半導体フリップチップ形成装置３０７、回路形成装置３０８、配置装置３１６、加熱ステージ３１７及び半導体フリップチップ接合装置３０２と電気的に接続され、これらの各々を制御する制御部３２０と、を備えている。半導体フリップチップ形成装置３０７、回路形成装置３０８、配置装置３１６及び半導体フリップチップ接合装置３０２の全部又は一部がＸ−Ｙ軸移動型のヘッド装置として形成され、一つの装置が移動されることにより、別の装置と切り替わるように形成されていてもよい。制御部３２０はこのような切替制御も実行することができる。
【００９７】
配置装置３１６は、半導体フリップチップ３１４を吸着した状態で移動できるノズル３２１を備えている。配置装置３１６と半導体フリップチップ接合装置３０２とが、半導体フリップチップ３１４を移送、配置するため、共通のノズル３２１を使用してもよく、また、別個のノズルをそれぞれ使用してもよい。
【００９８】
半導体フリップチップ接合装置３０２は、回路基板４の電気回路６に半導体フリップチップ３１４を接合する。
半導体フリップチップ接合装置３０２は、接合しようとする半導体フリップチップ３１４を吸着した状態で移動でき且つ半導体フリップチップ３１４を配置できるノズル３２１と、接合しようとする半導体フリップチップ３１４を配置した状態で回路基板４を支持する支持機構２２と、バンプ３１０を加熱する高周波誘導加熱装置２４と、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光３４２を接合しようとする領域Ａに投射する面レーザー光装置１３４と、を備えている。
【００９９】
ノズル３２１には、半導体フリップチップ３１４を真空吸着できるような吸着孔３２３が形成されている。ノズル３２１は、面レーザー光３４２を透過できる石英などで形成されている。よって、ノズル３２１が半導体フリップチップ３１４を吸着している状態で、面レーザー光３４２は、ノズル３２１を透過し、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を加熱することができる。ノズル３２１は、加圧しながらヒーターの熱伝導でフリップチップ接合する方式をとっていない。よって、ノズル３２１は、半導体フリップチップ３１４の反りを抑える程度の加圧を行い、強力に加圧しないので、加圧によりバンプ３１０がはみ出す問題の発生を抑制することができる。
【０１００】
コイル１２６は、回路基板４の上方に配置されている。コイル１２６は、上面視で回路基板４の接合しようとする第２面４ｂの領域を囲うような大きさに形成されている。なお、変形例として、コイル１２６は、回路基板４の下方に配置されていてもよく、また、さらに別の変形例として、コイル１２６は、第２面４ｂとほぼ同じ高さにおいて第２面４ｂの側方に配置されていてもよい。
【０１０１】
レーザー光源１３６は、接合に必要な出力のレーザー光を発生させる。ビームシェイパー１４０を通過した面レーザー光３４２は、半導体フリップチップ３１４の上面及びノズル３２１のいずれに対しても斜めの角度から半導体フリップチップ３１４に投射される。
【０１０２】
次に、本発明の第４実施形態による接合方法について説明する。本実施形態の接合方法は、回路基板４の電気回路６に半導体フリップチップ３１４を接合する方法である。
接合方法は、バンプ３１０を備えた半導体フリップチップ３１４を準備する半導体フリップチップ形成工程と、回路基板４に、電極を含む電気回路６を準備する回路形成工程と、接合しようとする半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を電気回路６の電極上に配置する配置工程と、位置決め工程と、第一加熱工程と、第二加熱工程と、第三加熱工程と、範囲変更工程とを備えている。
【０１０３】
先ず、半導体フリップチップ形成工程において、半導体フリップチップ形成装置３０７により、端子電極３０９上にバンプ３１０を備えた半導体フリップチップ３１４を準備する。半導体フリップチップ形成工程終了後、半導体フリップチップ３１４は半導体フリップチップ形成装置３０７から配置装置３１６に移送される。
また、回路形成工程において、回路形成装置３０８によりシリコンウェハ等の回路基板４に電気回路６を形成する。回路形成工程終了後、回路基板４は回路形成装置３０８から配置装置３１６に移送される。
【０１０４】
次に、配置工程において、配置装置３１６により接合しようとする半導体フリップチップ３１４を電気回路６上に配置する。配置工程終了後、回路基板４及び半導体フリップチップ３１４は配置装置１６から半導体フリップチップ接合装置３０２に移送される。
配置工程終了後、回路基板４は配置装置１６から半導体フリップチップ接合装置３０２に移送され、位置決め工程が実行される。位置決め工程において、次に接合しようとする半導体フリップチップ３１４を配置している状態の回路基板４の面が、支持機構２２により、コイル１２６の上方又は下方に位置決めされる。支持機構２２は、電子部品１４を配置している状態の回路基板４の第２面４ｂを上面として支持する。
【０１０５】
図１１に示すように、第一加熱工程においては、半導体フリップチップ３１４を配置している状態の回路基板４の面及びバンプ３１０を、コイル１２６の誘導加熱により、予備加熱する。第一加熱工程においては、半導体フリップチップ接合装置３０２は、コイル１２６の誘導加熱により、バンプ３１０を、回路基板４の耐熱温度より低い温度、さらに好ましくはバンプ３１０の溶融温度である２３０℃よりわずかに低い温度領域まで加熱させる。例えば、半導体フリップチップ接合装置３０２は、バンプ３１０を、２００℃から２６０℃より低い温度範囲、より好ましくは２００℃から２４０℃の範囲、さらに好ましくは２００℃から２３０℃の範囲、さらに好ましくは２３０℃に加熱させる。
【０１０６】
なお、本実施形態においてはバンプ３１０として半田バンプを例示しているが、フリップチップ接合には様々な方法、材料がある。バンプ３１０は、SnAgバンプ、SnBiバンプ、Snバンプ、AuSnバンプなどSnを主体とした合金めっき等であってもよい。バンプ３１０の溶融温度は、SnAgバンプやAuSnバンプ（高融点）などの材料により異なる。また、バンプ３１０の工法も様々な工法が可能であり、バンプ３１０の工法は、例えば、ボールバンプ、印刷バンプ、スタッドバンプ、又はめっきバンプなどが適用可能である。このように、バンプ３１０の材料や工法に応じて、バンプを接合するための温度、加圧、又は時間などの条件を変更することが要求される。よって、第一加熱工程と第二加熱工程を併用することにより、第一加熱工程又は第二加熱工程単独で十分にバンプを接合できない又はしにくい場合においても、バンプ３１０のより広範囲な工法及び材料を広くカバーして、バンプの接合を良好に実現することが可能となる。
仮に、従来のように半田バンプの加熱にセラミックヒーターを使用し、熱伝導でフリップチップ接合を行う場合、セラミックヒーターの温度はおよそ４００度、フリップチップのピーク温度を２５０度程度にしている。このような従来の接合方法ではバンプのより広範囲な工法及び材料を広くカバーして、バンプの接合を良好に実現することが困難であった。さらに、このような従来の接合方法ではフリップチップ接合工程に数十秒かかるため、タクトタイムの向上が課題となっている。
【０１０７】
制御部３２０は、第一加熱工程の実行開始に続いて、第二加熱工程を実行する。第二加熱工程においては、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光３４２を接合しようとする領域Ａに投射することによりバンプ３１０を加熱して半導体フリップチップ３１４を接合する。第二加熱工程は、第一加熱工程の終了後に実行されてもよいし、第一加熱工程と並行して実行されてもよい。第二加熱工程においても、半導体フリップチップ接合装置３０２は、面レーザー光３４２の投射により、バンプ３１０を、バンプ３１０の溶融温度以上且つ回路基板４の耐熱温度より低い温度の温度範囲まで加熱させる。第二加熱工程において、半導体フリップチップ接合装置３０２の制御部３２０は、回路基板４のバンプ３１０の温度、面レーザー光３４２の投射範囲、傾斜角度、出力、投射時間等に基づいて、バンプ３１０の温度上昇を制御することができる。第一加熱工程において、バンプ３１０が既に溶融温度近傍まで加熱されているので、面レーザー光３４２を非常に短時間の間投射することにより、バンプ３１０を溶融して半導体フリップチップ３１４を接合することができる。よって、第一加熱工程と第二加熱工程とを併用することにより、より多様な最適温度プロファイルを作ることができ、バンプ３１０のより広範囲な工法及び材料を広くカバーして、バンプ３１０の接合を良好に実現することが可能となる。さらに、バンプ３１０の接合にかかる時間を短縮でき、タクトタイムを向上させることができる。また、面レーザー光３４２による加熱量が抑制できるため、面レーザー光３４２の出力を抑えることができ、レーザー光源１３６を小型で安価なものとすることができる。さらに、本発明の第４実施形態においても、第２実施形態と同様に、第二加熱工程の実行に際し、制御部３２０は、範囲変更工程を実行することができる。
【０１０８】
制御部３２０は、配置工程の実行中のいずれかの期間において、半導体フリップチップ３１４を配置する前の状態において、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル１２６の誘導加熱により、加熱する第三加熱工程を実行することができる。また、制御部３２０は、第三加熱工程と第一加熱工程とを連続して実行させることができる。
【０１０９】
なお、変形例として、制御部３２０は、第一加熱工程を省略して第三加熱工程を実行し、第三加熱工程は、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、回路基板４の上方において、コイル１２６の誘導加熱により加熱し、さらに、第二加熱工程は、コイル１２６の下方に位置する電気回路６に半導体フリップチップ３１４を配置した状態で、バンプ３１０を加熱して半導体フリップチップ３１４を電気回路６に接合してもよい。
このように構成された変形例によれば、第三加熱工程により、回路基板４の上方において、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル１２６の誘導加熱により、加熱する。よって、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、予め予備加熱しておくことができると共に、回路基板４の加熱を抑制することができる。さらに、第二加熱工程により、コイル１２６の下方に位置する電気回路６に半導体フリップチップ３１４を配置した状態で、面レーザー光３４２を接合しようとする領域に投射することによりバンプ３１０を加熱して半導体フリップチップ３１４を接合することができる。面レーザー光３４２は光学系の設定によりコイル１２６よりも離れた位置からバンプ３１０を加熱することができ、レーザー光源１３６を自由な位置に配置してコイル１２６の下方で接合を行うことができる。
【０１１０】
さらに別の変形例として、図１２に示すように、フリップチップ接合システム３０１は、さらに、加熱ステージ３１７を備えていてもよい。加熱ステージ３１７は、固定ステージを形成し、高周波誘導加熱装置２４を備えている。高周波誘導加熱装置２４のコイル１２６は固定ステージ中に配置されている。加熱ステージ３１７は、加熱ステージ３１７上に配置された半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル１２６の誘導加熱により、加熱する。制御部３２０は、配置工程の実行中のいずれかの期間において、半導体フリップチップ３１４を半導体フリップチップ接合装置３０２に配置する前の状態において、加熱ステージ３１７上に配置された半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル１２６の誘導加熱により、加熱する第三加熱工程を実行することができる。
配置装置３１６が、その移送過程で半導体フリップチップ３１４を一旦加熱ステージ３１７上に移送する。加熱ステージ３１７は、半導体フリップチップ３１４をコイル１２６の誘導加熱により、加熱する第三加熱工程を実行する。半導体フリップチップ３１４を加熱した後、配置装置３１６が、半導体フリップチップ３１４を半導体フリップチップ接合装置３０２まで移送する。配置装置３１６は、フリップ前のフリップ前チップ３１１を反転するフリップ装置３１５を含んでいてもよい。配置装置３１６のフリップ装置３１５は、反転前のフリップ前チップ３１１をウェハ３１３から移送すると共に反転させる機能を有する。配置装置３１６のフリップ装置３１５は、ウェハ３１３から移送される半導体フリップチップ３１４を、加熱ステージ３１７を省略して、回路基板４まで移送してもよい。このとき、配置装置３１６のフリップ装置３１５は、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル１２６の誘導加熱により、加熱する第三加熱工程を実行することができる。なお、前述のように、半導体フリップチップ３１４が回路基板４上に配置された後は、面レーザー光３４２の投射により、バンプ３１０を加熱する第二加熱工程が実行される。
【０１１１】
さらに別の変形例として、図１３に示すように、フリップチップ接合システム３０１の配置装置３１６が、高周波誘導加熱装置２４のコイル１２６を備えるように形成されていてもよい。配置装置３１６が、ノズル３２１が高周波誘導加熱装置２４のコイル１２６と共に移動できるように構成される。よって、配置装置３１６は、移送中に半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル１２６の誘導加熱により、加熱する。制御部３２０は、配置工程の実行中のいずれかの期間において、半導体フリップチップ３１４を半導体フリップチップ接合装置３０２に配置する前の状態において、ノズル３２１に吸着されている半導体フリップチップ３１４を、コイル１２６の誘導加熱により、加熱する第三加熱工程を実行することができる。配置装置３１６が、コイル１２６を備えているので、半導体フリップチップ３１４を半導体フリップチップ接合装置３０２に配置するまで加熱を実行することができる。また、配置装置３１６が、半導体フリップチップ３１４を半導体フリップチップ接合装置３０２に配置した状態で、配置装置３１６のコイル１２６の誘導加熱により、第一加熱工程を実行してもよい。また、フリップチップ接合システム３０１は、この変形例の配置装置３１６を別の変形例の加熱ステージ３１７と組合せてもよい。
【０１１２】
さらに別の変形例として、図１７に示すように、フリップチップ接合システム３０１の配置装置３１６が、半導体フリップチップ３１４を移送しているときに、面レーザー光３４２を回路基板４に投射して回路基板４上のノンコンダクティブペースト３４４を予め加熱していてもよい。面レーザー光３４２によりノンコンダクティブペースト３４４を予め加熱しておくことでバンプ３１０が回路基板４上の非導電性部材であるノンコンダクティブペースト３４４に配置されたときにバンプ３１０を間接的に加熱する第二加熱工程を実行することができる。このように、面レーザー光３４２により回路基板４と共に回路基板４上のノンコンダクティブペースト以外の非導電性部材も加熱することができる。
このように、フリップチップ接合システム３０１では、接合後の半導体フリップチップ３１４がずれないように、非導電性部材であるノンコンダクティブペースト３４４を、半導体フリップチップ３１４と回路基板４の隙間に、挿入し、硬化させて機械的強度を増すアンダーフィルという工程が設けられている場合がある。しかしながら、半導体フリップチップ３１４が薄くなり、バンプ３１０の高さも低くなる場合、接合後において、半導体フリップチップ３１４と回路基板４との隙間がほとんどなくなり、アンダ―フィルが入らない場合がある。そこで、半導体フリップチップ３１４の接合前に、非導電性部材のノンコンダクティブペースト３４４を事前配置し、面レーザー光３４２により、ノンコンダクティブペースト３４４及び電気回路６を予備加熱することで、半導体フリップチップ３１４の接合時にノンコンダクティブペースト３４４の硬化時間を短縮させることができる。  なお、前述のように半導体フリップチップ３１４が回路基板４上に配置された後は、面レーザー光３４２の投射により、バンプ３１０を加熱する第二加熱工程が実行される。
【０１１３】
さらに別の変形例として、図１４及び図１５に示すように、高周波誘導加熱装置２４は、回路基板４の所定距離上方に配置されているコイル３２６を備えていてもよい。コイル３２６は、螺旋状に延びるように形成され、複数周にわたって巻かれている。コイル３２６が螺旋状に形成されることにより、コイル３２６の内側に生じる磁界の強度が上昇し、より強力な誘導加熱を行うことができる。コイル３２６は、その電磁誘導の回路基板４への影響が少なくなる所定距離まで回路基板４から上方に離れて配置されている。半導体フリップチップ接合装置３０２又は配置装置３１６のノズル３２１は、半導体フリップチップ３１４を吸着した状態で回路基板４の上空に一旦停止する。このとき、ノズル３２１に吸着されている半導体フリップチップ３１４を、コイル３２６の誘導加熱により、加熱する。複数巻きのコイル３２６により短時間で強力に予備加熱を行うことができる。よって、制御部３２０は、配置工程の実行中のいずれかの期間において、半導体フリップチップ３１４を半導体フリップチップ接合装置３０２に配置する前の状態において、ノズル３２１に吸着されている半導体フリップチップ３１４を、コイル３２６の誘導加熱により、加熱する第三加熱工程を実行することができる。
【０１１４】
図１５に示すように、制御部３２０は、第三加熱工程終了後、ノズル３２１を下降させ、半導体フリップチップ３１４を回路基板４上に配置する。制御部３２０は、続いて、第二加熱工程を実行する。第二加熱工程により、コイル３２６の下方に位置する電気回路６に半導体フリップチップ３１４を配置した状態で、面レーザー光３４２を接合しようとする領域に投射することによりバンプ３１０を加熱して半導体フリップチップ３１４を接合することができる。
【０１１５】
なお、図１６に示すように、図１４の半導体フリップチップ接合装置３０２におけるさらなる変形例として、半導体フリップチップ接合装置３０２は、半導体フリップチップ３１４が回路基板４の上方に位置しているときに、面レーザー光３４２を回路基板４に投射して回路基板４を予め加熱していてもよい。例えば、非導電性部材であるノンコンダクティブペースト（ＮＣＰ）３４４が回路基板４上に予め塗布又は添付されている場合には、ノンコンダクティブペースト（ＮＣＰ）３４４を面レーザー光３４２により予め加熱することもできる。制御部３２０は、第二加熱工程において、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光３４２を接合しようとする領域Ａに投射することにより回路基板４上のノンコンダクティブペースト３４４を加熱する。よって、面レーザー光３４２により、ノンコンダクティブペースト３４４及び電気回路６を予備加熱することで、半導体フリップチップ３１４の接合時にノンコンダクティブペースト３４４の硬化時間を短縮させることができる。また、バンプ３１０が回路基板４又はノンコンダクティブペースト３４４上に配置されたときにバンプ３１０を間接的に加熱する第二加熱工程を実行することができる。
【０１１６】
なお、第４実施形態におけるさらなる別の変形例として、第一加熱工程と第二加熱工程とが逆の順に実行開始されてもよい。制御部３２０は、第一加熱工程の前に、第二加熱工程を実行開始する。第二加熱工程において、面レーザー光３４２を領域Ａに投射することによりバンプ３１０を予備加熱する。第二加熱工程において、バンプ３１０は、回路基板４の耐熱温度より低い温度、より好ましくはバンプ３１０の溶融温度、さらに好ましくはバンプ３１０の溶融温度である２３０℃よりわずかに低い温度領域まで加熱される。なお、第二加熱工程において、バンプ３１０を、面レーザー光３４２により、少なくとも一部のバンプ３１０の溶融温度まで加熱してもよい。この場合、第二加熱工程において溶融できなかったバンプ３１０を第一加熱工程において確実に溶融させることができる。
制御部３２０は、第二加熱工程の実行開始に続いて、第一加熱工程を実行する。半導体フリップチップ接合装置３０２は、コイル１２６の誘導加熱により、バンプ３１０を、バンプ３１０の溶融温度以上且つ回路基板４の耐熱温度より低い温度の温度範囲まで加熱させる。第二加熱工程において、バンプ３１０が既に溶融温度近傍まで加熱されているので、コイル１２６の誘導加熱を実行する時間を短時間に短縮する又は出力を低減しても、バンプ３１０を溶融して半導体フリップチップ３１４を接合することができる。よって、第一加熱工程と第二加熱工程とを併用することにより、より多様な最適温度プロファイルを作ることができ、バンプ３１０のより広範囲な工法及び材料を広くカバーして、バンプ３１０の接合を良好に実現することが可能となる。さらに、バンプ３１０の接合にかかる時間を短縮でき、タクトタイムを向上させることができる。
【０１１７】
また、さらなる変形例として、第一加熱工程と第二加熱工程とを並行して実行又はほぼ同時に実行開始してもよい。制御部３２０は、第一加熱工程及び第二加熱工程を並行して実行する。第一加熱工程と並行して第二加熱工程が実行されるので、接合の時間が短縮され、生産性を向上させることができる。
【０１１８】
つぎに、上述した本発明の第４実施形態による接合方法における作用について説明する。
まず、本発明の第４実施形態による接合方法によれば、第二加熱工程より先に第一加熱工程が実行開始される場合には、第一加熱工程により、接合しようとする半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル３２６の誘導加熱により、予め加熱することができる。また、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光３４２を接合しようとする領域に投射することによりバンプ３１０を加熱して半導体フリップチップ３１４を接合することができる。よって、バンプ３１０が予め加熱されている状態から、面レーザー光３４２により短時間で効率的にバンプ３１０を加熱して接合することができる。よって、第一加熱工程と第二加熱工程とを併用することにより、より多様な最適温度プロファイルを作ることができ、バンプのより広範囲な工法及び材料を広くカバーして、バンプの接合を良好に実現することが可能となる。さらに、バンプの接合にかかる時間を短縮でき、タクトタイムを向上させることができる。また、バンプ３１０を予め加熱することにより、面レーザー光３４２の出力を抑えることができ、レーザー設備を小型で安価なものとすることができる。回路基板４に半導体フリップチップ３１４を半田接合する場合に面レーザー光３４２の回路基板４への吸収による回路基板４の温度上昇を抑制することができる。よって、回路基板４の熱変形を抑制することができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程より先に、第二加熱工程が実行開始される場合には、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光３４２を接合しようとする領域に投射することによりバンプ３１０を予め加熱することができる。また、第一加熱工程により、接合しようとする半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル３２６の誘導加熱により、加熱して半導体フリップチップ３１４を接合することができる。よって、バンプ３１０が予め加熱されている状態から、コイル３２６の誘導加熱により短時間で効率的にバンプ３１０を加熱して接合することができる。よって、第一加熱工程と第二加熱工程とを併用することにより、より多様な最適温度プロファイルを作ることができ、バンプのより広範囲な工法及び材料を広くカバーして、バンプの接合を良好に実現することが可能となる。さらに、バンプの接合にかかる時間を短縮でき、タクトタイムを向上させることができる。
また、このように構成された本発明においては、第一加熱工程と第二加熱工程とが並行して実行される場合には、接合の時間が短縮され、タクトタイムを向上させ、生産性を向上させることができる。
【０１１９】
つぎに、本実施形態による接合方法によれば、第三加熱工程により、配置工程の実行中のいずれかの期間において、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル３２６の誘導加熱により、加熱する。よって、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、予め予備加熱しておくことができ、第一加熱工程及び第二加熱工程における加熱を低減させることができる。
【０１２０】
つぎに、本実施形態による接合方法によれば、第三加熱工程と第一加熱工程とが連続して実行されるので、第三加熱工程後に半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０の温度が低下することを抑制し、第一加熱工程及び第二加熱工程における加熱をより低減させることができる。
【０１２１】
つぎに、本実施形態による接合方法によれば、第三加熱工程により、回路基板４の上方において、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル３２６の誘導加熱により、加熱する。よって、半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、予め予備加熱しておくことができると共に、回路基板４の加熱を抑制することができる。さらに、第二加熱工程により、コイル３２６の下方に位置する電気回路６に半導体フリップチップ３１４を配置した状態で、面レーザー光３４２を接合しようとする領域に投射することによりバンプ３１０を加熱して半導体フリップチップ３１４を接合することができる。また、面レーザー光３４２は光学系の設定によりコイル３２６よりも離れた位置からバンプ３１０を加熱することができるので、面レーザー光装置１３４を自由な位置に配置してコイル３２６の下方で面レーザー光３４２による接合を行うことができる。
【０１２２】
つぎに、本実施形態による接合方法によれば、第一加熱工程により、接合しようとする半導体フリップチップ３１４のバンプ３１０を、コイル３２６の誘導加熱により、予め加熱することができる。また、第二加熱工程により、エネルギー分布を平滑化した面レーザー光３４２を接合しようとする領域に投射することにより回路基板４上のノンコンダクティブペースト３４４を予め加熱することができる。よって、バンプ及びノンコンダクティブペースト３４４を予め加熱しておくことができ、バンプ３１０の接合にかかる時間を短縮でき、タクトタイムを向上させることができる。また、バンプ３１０及びノンコンダクティブペースト３４４を予め加熱することにより、面レーザー光３４２の出力を抑えることができ、レーザー設備を小型で安価なものとすることができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１        半田接合システム
２        半田接合装置
４        回路基板
４ａ      第１面
４ｂ      第２面
６        電気回路
８        回路形成装置
１０      半田
１２      半田塗布装置
１４      電子部品
１６      配置装置
２０      制御部
２２      支持機構
２４      高周波誘導加熱装置
２６      コイル
２８      交流電源装置
３０      半田パッド
３２      電極
１０１    半田接合システム
１０２    半田接合装置
１２０    制御部
１２６    コイル
１３４    面レーザー光装置
１３６    レーザー光源
１３８    光ファイバー
１４０    ビームシェイパー
１４１    レーザー光
１４１ａ  高エネルギー焦点
１４２    面レーザー光
２０１    半田溶融システム
２０２    半田溶融装置
２２０    制御部
３０１    接合システム
３０２    接合装置
３０７    半導体フリップチップ形成装置
３０８    回路形成装置
３０９    端子電極
３１０    バンプ
３１４    半導体フリップチップ
３１６    配置装置
３１７    加熱ステージ
３２０    制御部
３２１    ノズル
３２３    吸着孔
３２６    コイル
３４２    面レーザー光
Ａ        領域
【図１】
2019145617.tif 000003
【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８ａ】
2019145617.tif 000010
【図８ｂ】
2019145617.tif 000011
【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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