(57)【要約】  細線の一端を球状に加工する際に球径を精度よく制御できる球状物の形成方法、細線の接合方法及びレーザ処理装置を提供する。本発明に係る球状物の形成方法は、細線３の先端から距離ｓだけ離れた該細線３上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線３を加熱溶融し、前記細線３の先端に球状物３ａを形成する方法であって、前記距離ｓを下記式（ａ）によって決定することを特徴とする。  ｓ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／（３ｄ２Ａ）−Ｂ／Ａ  ・・（ａ）  ただし、Ａ，Ｂ，ｋは係数であり、Ｄは球状物の球径であり、ｄは細線の線径である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線を加熱溶融し、前記細線の先端に球状物を形成する方法であって、
前記距離ｓを下記式（ａ）によって決定することを特徴とする球状物の形成方法。
ｓ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／（３ｄ２Ａ）−Ｂ／Ａ  ・・（ａ）
ただし、Ａ，Ｂ，ｋは係数であり、Ｄは球状物の球径であり、ｄは細線の線径である。
【請求項２】
請求項１において、下記式（ｂ）から溶融長Ｌを求め、この溶融長Ｌと下記式（ｃ）からレーザパルス幅下限値を求め、前記レーザ光を照射する照射時間を前記レーザパルス幅下限値以上にすることを特徴とする球状物の形成方法。
Ｌ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／３ｄ２    ・・・（ｂ）
（レーザパルス幅下限値［ｍｓ］）＝ＰＬ２＋ＱＬ＋Ｒ    ・・・（ｃ）
ただし、Ｐ，Ｑ，Ｒは係数である。
【請求項３】
請求項１又は２において、複数の細線の先端に球状物を形成する場合であって、既に実際に形成した球状物の球径を計測し、次に球状物を形成するために前記距離ｓを決定する際に前記計測した球径をフィードバックして距離ｓの決定に反映させることを特徴とする球状物の形成方法。
【請求項４】
請求項３において、前記距離ｓの決定に反映させる方法は、前記計測した球径と前記距離ｓを決定する際に用いた球径との差を計算し、この差を前記式（ａ）の係数Ａ，Ｂ，ｋに反映させる方法であることを特徴とする球状物の形成方法。
【請求項５】
細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線を加熱溶融し、前記細線の先端に球状物を形成し、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め求めることにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測しておき、前記細線の先端に形成された球状物が凝固する前に、前記予測した位置と接合対象物を重ね合わせて前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とする細線の接合方法。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。
【請求項６】
請求項５において、前記細線上に前記レーザ光を照射する際、前記細線に前記球状物が形成されると前記球状物が前記接合対象物に接触するように前記接合対象物を配置しておき、前記照射中心を通る前記レーザ光の光軸が前記接合対象物を通るように前記光軸を傾斜させることを特徴とする細線の接合方法。
【請求項７】
請求項６において、前記球状物の中心から前記接合対象物の表面に下ろした垂線と前記接合対象物との接点を前記光軸が通るように、前記レーザ光を前記細線上に照射することを特徴とする細線の接合方法。
【請求項８】
細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線を加熱溶融し、前記細線の先端に球状物を形成し、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め求めることにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測しておき、前記予測した位置の前記球状物を接合対象物上に移動させ、
前記球状物にレーザ光を照射することにより、前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とする細線の接合方法。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。
【請求項９】
レーザ光を用いて細線の先端に球状物を形成するレーザ処理装置であって、
レーザ光を細線に照射するレーザ光照射機構と、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上にレーザ光の照射中心が当たるように、前記細線を保持する保持機構と、
を具備し、
前記距離ｓを下記式（ａ）によって決定することを特徴とするレーザ処理装置。
ｓ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／（３ｄ２Ａ）−Ｂ／Ａ  ・・（ａ）
ただし、Ａ，Ｂ，ｋは係数であり、Ｄは球状物の球径であり、ｄは細線の線径である。
【請求項１０】
請求項９において、下記式（ｂ）から溶融長Ｌを求め、この溶融長Ｌと下記式（ｃ）からレーザパルス幅下限値を求め、前記レーザ光を照射する照射時間を前記レーザパルス幅下限値以上にすることを特徴とするレーザ処理装置。
Ｌ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／３ｄ２    ・・・（ｂ）
（レーザパルス幅下限値［ｍｓ］）＝ＰＬ２＋ＱＬ＋Ｒ    ・・・（ｃ）
ただし、Ｐ，Ｑ，Ｒは係数である。
【請求項１１】
請求項９又は１０において、細線の先端に形成された球状物の球径を計測する計測機構をさらに具備し、この計測機構によって既に実際に形成した球状物の球径を計測し、次に球状物を形成するために前記距離ｓを決定する際に前記計測した球径をフィードバックして距離ｓの決定に反映させることを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記距離ｓの決定に反映させる方法は、前記計測した球径と前記距離ｓを決定する際に用いた球径との差を計算し、この差を前記式（ａ）の係数Ａ，Ｂ，ｋに反映させる方法であることを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項１３】
レーザ光を照射するレーザ光照射機構と、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上にレーザ光の照射中心が当たるように、前記細線を保持する第１保持機構と、
接合対象物を保持する第２保持機構と、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め計算することにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測する演算部と、
を具備し、
前記レーザ光を用いて前記細線の先端に球状物を形成し、前記球状物が凝固する前に、前記演算部により予測した位置と接合対象物を重ね合わせて前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とするレーザ処理装置。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。
【請求項１４】
請求項１３において、前記第２保持機構は、前記細線に前記球状物が形成されると前記球状物が前記接合対象物に接触するように前記接合対象物を保持するものであり、
前記第１保持機構は、前記照射中心を通る前記レーザ光の光軸が前記接合対象物を通るように前記細線を保持することを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記第１保持機構は、前記球状物の中心から前記接合対象物の表面に下ろした垂線と前記接合対象物との接点を前記光軸が通るように前記細線を保持することを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項１６】
レーザ光を照射するレーザ光照射機構と、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上にレーザ光の照射中心が当たるように、前記細線を保持する第１保持機構と、
接合対象物を保持する第２保持機構と、
前記第１保持機構又は前記第２保持機構を移動させる移動機構と、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め計算することにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測する演算部と、
を具備し、
前記レーザ光を用いて前記細線の先端に球状物を形成し、前記移動機構を用いて前記第１保持機構又は前記第２保持機構を移動させることにより、前記演算部によって予測した位置の前記球状物を前記接合対象物に接触させ、前記レーザ光照射機構を用いて前記球状物にレーザ光を照射することにより前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とするレーザ処理装置。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状物の形成方法、細線の接合方法及びレーザ処理装置に係わり、特に、細線の一端を球状に加工する際に球径を精度よく制御できる球状物の形成方法、細線の接合方法及びレーザ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工方法には、金属細線の一端をレーザ溶融することにより球状加工し、この球状加工された溶融部分を陰極構体にボンディングするというものがある（例えば特許文献１参照）。
また、放電を用いて金属細線の一端を球状に成形する方法も知られている。【０００３】
【特許文献１】特開平６−３１００３２号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のレーザ加工方法では、金属細線の一端を球状に加工する際、球径を精度よく制御することは極めて困難である。
また、上記従来の放電を用いた方法では、金属細線の一端を球状に加工する際、放電エネルギーの総量を一定にするように放電電圧、電流、放電時間等のパラメータを制御することにより球径を精度よく制御することが考えられる。しかし、前記パラメータを安定して制御することは困難であり、そのため放電が不安定になることがあり、所望の球径が得られないことがある。【０００５】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、細線の一端を球状に加工する際に球径を精度よく制御できる球状物の形成方法、細線の接合方法及びレーザ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る球状物の形成方法は、細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線を加熱溶融し、前記細線の先端に球状物を形成する方法であって、
前記距離ｓを下記式（ａ）によって決定することを特徴とする。
ｓ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／（３ｄ２Ａ）−Ｂ／Ａ  ・・（ａ）
ただし、Ａ，Ｂ，ｋは係数であり、Ｄは球状物の球径であり、ｄは細線の線径である。【０００７】
上記球状物の形成方法によれば、上記式（ａ）からレーザ光照射位置（細線の先端から距離ｓだけ離れた位置）を導出することができ、この照射位置にレーザ光を照射することにより、細線の先端に形成する球状物の球径を所望の値に精度よく制御することができる。
また、前記細線は、金属細線に限られず、撚り線であっても良い。【０００８】
また、本発明に係る球状物の形成方法において、下記式（ｂ）から溶融長Ｌを求め、この溶融長Ｌと下記式（ｃ）からレーザパルス幅下限値を求め、前記レーザ光を照射する照射時間を前記レーザパルス幅下限値以上にすることも可能である。
Ｌ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／３ｄ２    ・・・（ｂ）
（レーザパルス幅下限値［ｍｓ］）＝ＰＬ２＋ＱＬ＋Ｒ    ・・・（ｃ）
ただし、Ｐ，Ｑ，Ｒは係数である。【０００９】
また、本発明に係る球状物の形成方法において、複数の細線の先端に球状物を形成する場合であって、既に実際に形成した球状物の球径を計測し、次に球状物を形成するために前記距離ｓを決定する際に前記計測した球径をフィードバックして距離ｓの決定に反映させることも可能である。【００１０】
また、本発明に係る球状物の形成方法において、前記距離ｓの決定に反映させる方法は、前記計測した球径と前記距離ｓを決定する際に用いた球径との差を計算し、この差を前記式（ａ）の係数Ａ，Ｂ，ｋに反映させる方法であることも可能である。【００１１】
本発明に係る細線の接合方法は、細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線を加熱溶融し、前記細線の先端に球状物を形成し、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め求めることにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測しておき、前記細線の先端に形成された球状物が凝固する前に、前記予測した位置と接合対象物を重ね合わせて前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とする。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。【００１２】
本発明に係る細線の接合方法は、細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線を加熱溶融し、前記細線の先端に球状物を形成し、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め求めることにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測しておき、前記細線の先端に形成された球状物が凝固する前に、前記予測した位置から接合対象物に接触する位置まで前記球状物を移動させて前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とする。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。【００１３】
本発明に係る細線の接合方法は、レーザ光を照射する位置である細線の先端からの距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め求めることにより、前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に球状物が形成されると計算し、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線を加熱溶融し、前記細線の先端に球状物を形成しながら、前記計算した位置から接合対象物に接触する位置まで前記球状物を移動させ、
前記球状物が凝固する前に、前記接合対象物に前記球状物を接触させて接合することを特徴とする。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。【００１４】
また、本発明に係る細線の接合方法において、前記細線上に前記レーザ光を照射する際、前記細線に前記球状物が形成されると前記球状物が前記接合対象物に接触するように前記接合対象物を配置しておき、前記照射中心を通る前記レーザ光の光軸が前記接合対象物を通るように前記光軸を傾斜させることも可能である。この場合、前記球状物の中心から前記接合対象物の表面に下ろした垂線と前記接合対象物との接点を前記光軸が通るように、前記レーザ光を前記細線上に照射することが好ましい。【００１５】
本発明に係る細線の接合方法は、細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上に、レーザ光の照射中心が当たるように該レーザ光を照射することにより、前記細線を加熱溶融し、前記細線の先端に球状物を形成し、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め求めることにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測しておき、前記予測した位置の前記球状物を接合対象物上に移動させ、
前記球状物にレーザ光を照射することにより、前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とする。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。【００１６】
本発明に係るレーザ処理装置は、レーザ光を用いて細線の先端に球状物を形成するレーザ処理装置であって、
レーザ光を細線に照射するレーザ光照射機構と、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上にレーザ光の照射中心が当たるように、前記細線を保持する保持機構と、
を具備し、
前記距離ｓを下記式（ａ）によって決定することを特徴とする。
ｓ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／（３ｄ２Ａ）−Ｂ／Ａ  ・・（ａ）
ただし、Ａ，Ｂ，ｋは係数であり、Ｄは球状物の球径であり、ｄは細線の線径である。【００１７】
また、本発明に係るレーザ処理装置において、下記式（ｂ）から溶融長Ｌを求め、この溶融長Ｌと下記式（ｃ）からレーザパルス幅下限値を求め、前記レーザ光を照射する照射時間を前記レーザパルス幅下限値以上にすることも可能である。
Ｌ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／３ｄ２    ・・・（ｂ）
（レーザパルス幅下限値［ｍｓ］）＝ＰＬ２＋ＱＬ＋Ｒ    ・・・（ｃ）
ただし、Ｐ，Ｑ，Ｒは係数である。【００１８】
また、本発明に係るレーザ処理装置において、細線の先端に形成された球状物の球径を計測する計測機構をさらに具備し、この計測機構によって既に実際に形成した球状物の球径を計測し、次に球状物を形成するために前記距離ｓを決定する際に前記計測した球径をフィードバックして距離ｓの決定に反映させることも可能である。【００１９】
また、本発明に係るレーザ処理装置において、前記距離ｓの決定に反映させる方法は、前記計測した球径と前記距離ｓを決定する際に用いた球径との差を計算し、この差を前記式（ａ）の係数Ａ，Ｂ，ｋに反映させる方法であることも可能である。【００２０】
本発明に係るレーザ処理装置は、レーザ光を照射するレーザ光照射機構と、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上にレーザ光の照射中心が当たるように、前記細線を保持する第１保持機構と、
接合対象物を保持する第２保持機構と、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め計算することにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測する演算部と、
を具備し、
前記レーザ光を用いて前記細線の先端に球状物を形成し、前記球状物が凝固する前に、前記演算部により予測した位置と接合対象物を重ね合わせて前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とする。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。【００２１】
本発明に係るレーザ処理装置は、レーザ光を用いて細線の先端に球状物を形成し、接合対象物に前記球状物を接合するレーザ処理装置であって、
レーザ光を照射するレーザ光照射機構と、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上にレーザ光の照射中心が当たるように、前記細線を保持する第１保持機構と、
接合対象物を保持する第２保持機構と、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め計算することにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測する演算部と、
前記細線の先端に球状物を形成し、前記球状物が凝固する前に、前記演算部により予測した位置から接合対象物に接触する位置まで前記球状物が移動するように前記第１保持機構を移動させる移動機構と、
を具備することを特徴とする。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。【００２２】
本発明に係るレーザ処理装置は、レーザ光を用いて細線の先端に球状物を形成し、接合対象物に前記球状物を接合するレーザ処理装置であって、
レーザ光を照射するレーザ光照射機構と、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上にレーザ光の照射中心が当たるように、前記細線を保持する第１保持機構と、
接合対象物を保持する第２保持機構と、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め計算することにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測する演算部と、
前記細線の先端に球状物を形成しながら、前記演算部により予測した位置から接合対象物に接触する位置まで前記球状物を移動させ、前記球状物が凝固する前に、前記接合対象物に前記球状物を接触させて接合するように、前記第１保持機構を移動させる第１移動機構と、
前記レーザ光を照射している際に前記第１移動機構に追従するように前記レーザ光照射機構を移動させる第２移動機構と、
を具備することを特徴とする。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。【００２３】
また、本発明に係るレーザ処理装置において、前記第２保持機構は、前記細線に前記球状物が形成されると前記球状物が前記接合対象物に接触するように前記接合対象物を保持するものであり、前記第１保持機構は、前記照射中心を通る前記レーザ光の光軸が前記接合対象物を通るように前記細線を保持することも可能である。この場合、前記第１保持機構は、前記球状物の中心から前記接合対象物の表面に下ろした垂線と前記接合対象物との接点を前記光軸が通るように前記細線を保持することが好ましい。【００２４】
本発明に係るレーザ処理装置は、レーザ光を照射するレーザ光照射機構と、
前記細線の先端から距離ｓだけ離れた該細線上にレーザ光の照射中心が当たるように、前記細線を保持する第１保持機構と、
接合対象物を保持する第２保持機構と、
前記第１保持機構又は前記第２保持機構を移動させる移動機構と、
前記距離ｓと下記式（ｄ）から溶融長Ｌを予め計算することにより前記細線の先端から距離Ｌだけ離れた該細線上の位置に前記球状物が形成されると予測する演算部と、
を具備し、
前記レーザ光を用いて前記細線の先端に球状物を形成し、前記移動機構を用いて前記第１保持機構又は前記第２保持機構を移動させることにより、前記演算部によって予測した位置の前記球状物を前記接合対象物に接触させ、前記レーザ光照射機構を用いて前記球状物にレーザ光を照射することにより前記接合対象物に前記球状物を接合することを特徴とする。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（ｄ）
ただし、Ａ，Ｂは、係数である。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、細線の一端を球状に加工する際に球径を精度よく制御できる球状物の形成方法、細線の接合方法及びレーザ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、実施の形態１による球状物の形成方法説明する模式図である。
【図２】実施の形態１によるレーザ処理装置を模式的に示す構成図である。
【図３】レーザ光照射位置と溶融長Ｌとの関係を示すグラフである。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２のレーザ処理装置を用いて細線端部に球状物を形成する様子を模式的に示す図である。
【図５】溶融長Ｌと球状物の球径Ｄとの関係を示すグラフである。
【図６】パルス幅と溶融長との関係、即ち溶融長のパルス幅依存性を示すグラフである。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態２による球状物の形成方法を説明する模式図である。
【図８】（Ａ）は、細線の傾き角度と溶融長及び球径それぞれの関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、細線が傾いた状態及びその場合の溶融長を示す図である。
【図９】実施の形態３による保持機構を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。
【図１０】実施の形態４によるレーザ処理装置を模式的に示す構成図である。
【図１１】フィードバック制御系が行うフィードバック制御フローを示す図である。
【図１２】実施の形態５によるレーザ処理装置の保持機構等を模式的に示す構成図である。
【図１３】実施の形態５の第１変形例によるレーザ処理装置の保持機構等を示す構成図である。
【図１４】実施の形態５の第２変形例によるレーザ処理装置の保持機構等を示す構成図である。
【図１５】実施の形態５の第３変形例によるレーザ処理装置の保持機構等を示す構成図である。
【図１６】実施の形態５の第４変形例によるレーザ処理装置の保持機構等を示す構成図である。
【図１７】（Ａ），（Ｂ）は、実施の形態５の第５変形例によるレーザ処理装置の保持機構等を示す構成図である。
【図１８】実施の形態５の第６変形例によるレーザ処理装置の保持機構等を示す構成図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態６によるレーザ処理装置の保持機構等を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…ＹＡＧレーザ
１ａ…ファイバ
２，６…光学系
２ａ，２ｂ，８…レンズ
３…金属細線
４…台座部
４ａ…窪み
５…押さえ部
７…ハーフミラー
９…ＣＣＤカメラ
１０…電子回路基板
１１…電極パッド
１２…溶融長
１３…レーザ光の光軸
１４…球状物の中心から電極パッドの表面に下ろした垂線
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による細線の先端に球状物を形成する方法を説明する模式図であり、図１（Ａ）はレーザ光照射前の金属細線を示し、図１（Ｂ）はレーザ光照射後の金属細線を示している。図２は、本発明の実施の形態１によるレーザ処理装置を模式的に示す構成図である。
【００２９】
図２に示すように、レーザ処理装置は、直径４００μｍのファイバ１ａを備えたＹＡＧレーザ１を有しており、ファイバ１ａの先端から発射されるレーザ光は光学系２を通って集光されて金属細線３に照射されるようになっている。光学系２はレンズ２ａ，２ｂなどの光学素子を備えている。尚、図２中のｆは焦点距離を示している。また、金属細線３は図示せぬ保持機構によって保持されている。
【００３０】
次に、図２に示すレーザ処理装置を用いて金属細線３の一端を球状に加工する方法について図１を参照しつつ説明する。
【００３１】
図１（Ａ）に示すように、金属細線３の端部から距離ｓだけ離れた位置にレーザ光を照射する。詳細には、距離ｓだけ離れた位置にレーザ光の照射中心が当たるように、金属細線３にレーザ光を照射する。これにより、図１（Ｂ）に示すように、金属細線３の端部がレーザ光によって加熱されて溶融され、溶融された材料が表面張力によって球状に凝固する。その結果、線径ｄの金属細線３の端部には球径Ｄの球状物３ａが形成される。尚、レーザ光を照射した際に金属細線３の溶融される端部の長さ（溶融長）はＬとする。また、球状物３ａは、真球だけでなく、球に近いものも含む意味である。
【００３２】
上述したレーザ光照射位置（即ち、金属細線の端部から距離ｓだけ離れた位置）を制御することにより、球状物３ａの球径Ｄを精度よく制御することができる。以下、これについて詳述する。
【００３３】
金属細線の端部からレーザ光照射中心までの距離ｓと球径Ｄとの関係は下記式（１）、（２）から求められ、この関係式を用いることにより球径Ｄを所望の大きさに制御することができる。
【００３４】
レーザ光照射位置を表わす距離ｓと溶融長Ｌとの関係は下記式（１）のとおりである。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（１）
Ａ，Ｂは、係数で細線の材質、メッキ、レーザの種類、レーザ照射密度（Ｗ／ｃｍ２）、レーザ照射径などにより一意に決まる定数である。
例えば、細線としてメッキなしの銅線を用い、ＹＡＧレーザでレーザ照射密度を１．８ＭＷ／ｃｍ２とし、レーザ照射径を２００μｍとすると、Ａが１．０７［μｍ／μｍ］、Ｂが２３０［μｍ］となる。
【００３５】
溶融長Ｌと球径Ｄと金属細線の線径ｄとの関係は下記式（２）のとおりである。
Ｌ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／３ｄ２    ・・・（２）
ｋは、金属細線の材質、メッキ、雰囲気に依存する定数である。
【００３６】
次に、上記式（１）を求めた方法について説明する。
図３は、レーザ光照射位置（細線端からの距離ｓ）と溶融長（レーザ光照射前の金属細線の端部とレーザ光照射後の球状物の球中心との間の距離）Ｌとの関係を示すグラフである。このグラフを作成するにあたり、図２に示すレーザ処理装置を用いて種々の金属細線にレーザ光照射位置及びレーザスポット径を種々変更して球状物を形成する実験を行った。この実験結果を図３に示している。
【００３７】
実験で用いた金属細線及びレーザスポット径は下記のとおりである。
（１）線径１００μｍの銅線にスポット径２００μｍのレーザ光照射を行った。
（２）線径７０μｍのエナメル被覆銅線にスポット径２００μｍのレーザ光照射を行った。
（３）線径５０μｍの銅線にスポット径２００μｍのレーザ光照射を行った。
（４）線径１２５μｍの銅線にスポット径２００μｍのレーザ光照射を行った。
（５）線径１００μｍの銅線にスポット径１４０μｍのレーザ光照射を行った。
【００３８】
レーザ光照射位置と溶融長は、ほぼ線形の関係になり、一次式で近似できる（図３参照）。一次式で近似化できる範囲は、細線の材質や線径によって異なるが、例えば、線径５０μｍの銅線ではｓ＜８００の範囲で一次式近似できる。
【００３９】
次に、上記式（１）の内容について図４を参照しつつ説明する。図４（Ａ）〜（Ｃ）は、図２に示すレーザ処理装置を用いて金属細線の端部に球状物を形成する様子を模式的に示す図である。
【００４０】
図４（Ａ）に示すように、金属細線３にレーザ光を照射すると、レーザ光が照射された部分及びその近傍が加熱溶融される。次いで、図４（Ｂ）に示すように、加熱溶融された部分が表面張力によって球状物に変化していき、図４（Ｃ）に示すように、金属細線３の先端がレーザ光の照射位置から外れたときから凝固が始まり、最終的には金属細線３の先端に球状物３ａが形成される。つまり、溶融長Ｌはレーザ光の照射位置と殆ど等しくなる。実際には加熱溶融される範囲は広がりがあるためオフセット分（係数Ｂ）を生じ、また、距離ｓに応じて加熱時間が変化し、照射位置から左側（金属細線の先端とは逆側）の溶融部分が増えるため係数Ａは１より大きくなる。ただし、ｓが大きい場合は、加熱されている時間が長くなるため左側に伝わる熱も多くなるので線形近似できなくなる。以上のように考えると、レーザ光照射位置と溶融長の関係式（１）は妥当なものであるといえる。
【００４１】
次に、前述した溶融長Ｌと球径Ｄと金属細線の線径ｄとの関係式（２）の内容について説明する。
この関係式（２）は、図５に示す実験結果から求めたものである。図５は、溶融長Ｌと球状物の球径Ｄとの関係を示すグラフである。このグラフを作成するにあたり、図２に示すレーザ処理装置を用いて種々の金属細線に溶融長及び線径を種々変更して球状物を形成する実験を行った。この実験結果を図５に示している。
【００４２】
実験で用いた金属細線及びレーザスポット径は下記のとおりである。
（１）線径１００μｍの銅線にスポット径２００μｍのレーザ光照射を行った。
（２）線径７０μｍのエナメル被覆銅線にスポット径２００μｍのレーザ光照射を行った。
（３）線径５０μｍの銅線にスポット径２００μｍのレーザ光照射を行った。
（４）線径１２５μｍの銅線にスポット径２００μｍのレーザ光照射を行った。
【００４３】
図５に示すように、各々の線径によって線を引くことができ、この線から上記の関係式（２）を導くことができる。常温大気雰囲気下で、線径が１２５μｍ、１００μｍ、５０μｍの銅線の場合はｋ＝１．２となり、線径が７０μｍのエナメル線の場合はｋ＝１．１５となった。
【００４４】
ここで、関係式（２）において、ｋ＝１とした場合、
Ｌ＝｛Ｄ３＋（Ｄ２−ｄ２）３／２｝／３ｄ２
は、溶融した部分の体積と球の体積が等しくなるとして幾何学的に求めた式である。尚、係数ｋは金属の酸化などによる体積増加を吸収するためのファクターである。
例えば、２００μｍの銅球が表面から深さ４０μｍ酸化したとすると、球径が１５％増加する計算になるが、それらを係数ｋで吸収できる。
【００４５】
上記実施の形態１によれば、金属細線の先端に球状物を形成する際、その球状物の球径を所望の値に制御しようとする場合、前述した関係式（１）、（２）を用いることにより、球状物の球径を精度良く制御することができる。
【００４６】
詳細には、関係式（１）、（２）から、下記式（３）を導くことができる。
ｓ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／（３ｄ２Ａ）−Ｂ／Ａ  ・・（３）
【００４７】
Ａ，Ｂ，ｋは定数であり、処理対象の金属細線の線径ｄ及び球径Ｄを決めると、上記式（３）からレーザ光照射位置（金属細線の端部から距離ｓだけ離れた位置）を導出することができる。この照射位置にレーザ光を照射することにより、金属細線の先端に形成する球状物の球径を所望の値に制御することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２による細線の先端に球状物を形成する方法を説明する模式図であり、図７(Ａ)はレーザ光照射前の金属細線を示しており、図７(Ｂ)はレーザ光照射後の金属細線であって安定したプロセスを示しており、図７(Ｃ)はレーザ光照射後の金属細線であって不安定なプロセスを示している。図６は、レーザパルス幅と溶融長との関係、即ち溶融長のパルス幅依存性を示すグラフである。
【００４９】
レーザ光照射により細線３が溶融し、表面張力により球状物３ａになるまでの過程は、レーザ光照射位置、レーザ出力密度、レーザ光照射径、細線３の材質、線径などにもよるが、数ｍｓ程度の現象である。そのため、長時間レーザ光の照射を行うと、細線３は溶融して球状化することによって収縮する。その結果、レーザ光照射中でも細線３にレーザ光が当たらなくなる。レーザ光照射開始から、確実に細線３が収縮し、細線３にレーザ光が当たらなくなるまでの時間をここではパルス幅下限値と呼ぶことにする。尚、レーザ照射のエネルギーは、レーザ出力（Ｗ）にレーザパルス幅（ｍｓ）をかけたものに等しい。
【００５０】
このパルス幅下限値は、以下の２次の近似式（４）から求めることができる。
（パルス幅下限値［ｍｓ］）＝Ｐｘ２＋Ｑｘ＋Ｒ    ・・・（４）
ただし、ｘは所望の溶融長［μｍ］である。Ｐ，Ｑ，Ｒは、レーザの種類、レーザ照射密度、レーザ光照射径、細線の材料、細線のメッキの有無、メッキの材質、線径などで決まる定数である。
例えば、線径が１００μｍの銅細線（メッキなし）を用い、ＹＡＧレーザでレーザ照射密度を１．８ＭＷ／ｃｍ２とし、レーザ照射径を２００μｍとすると、Ｐが１．６×１０−６、Ｑが１．６×１０−４、Ｒが１．４となる。
【００５１】
次に、上記式（４）を求めた方法について図６を参照しつつ説明する。
図６のグラフを作成するにあたり、図２に示すレーザ処理装置を用いてレーザ光照射位置及びパルス幅を種々変更して球状物を形成した場合の溶融長を測定する実験を行った。この実験結果を図６に示している。
【００５２】
図６に示すように、安定した溶融長を得るために必要なパルス幅は溶融長によって異なり、安定部分と不安定部分の境界は２次関数で近似できる。従って、図６に示す２次関数曲線から上記式（４）を導くことができる。
【００５３】
上述したように、パルス幅下限値以上のレーザ光照射を行うことにより安定した溶融長が得られ、安定したプロセスを実現できる。つまり、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、パルス幅下限値を超えた時間のレーザ光照射は細線の収縮により該細線に当たらないので、レーザ照射時間をパルス幅下限値以上にすることにより、溶融長はレーザの照射位置で決まることになる。
【００５４】
一方、パルス幅下限値未満のレーザ光照射では、レーザ光照射時間や細線に吸収される単位時間当たりのエネルギーに依存した溶融長となるが、傷や酸化などの細線の表面状態により細線のレーザ吸収率がばらつくため細線に吸収される単位時間当たりのエネルギーがばらつき、細線の溶融長がばらつくことになる。つまり、図７（Ｃ）に示すように、パルス幅下限値未満のレーザ照射では、細線がレーザエネルギーをどれだけ吸収できるかによって溶融長が決まり、吸収の状態が変わると溶融長も変わることになる。従って、パルス幅下限値未満のレーザ光照射を行うことにより溶融長が不安定となり、安定したプロセスを実現することができない。
【００５５】
また、実施の形態１で示した溶融長Ｌと球径Ｄと細線の線径ｄとの関係式（２）から所望の球径を得るために必要な溶融長を求め、その溶融長を安定して得るためのレーザ照射時間を上述した溶融長ｘとパルス幅下限値の関係式（４）から求める。そして、レーザ照射時間をパルス幅下限値以上にすることにより、細線の先端に所望の球径の球状物を安定して形成することができる。
Ｌ＝［（Ｄ／ｋ）３＋｛（Ｄ／ｋ）２−ｄ２｝３／２］／３ｄ２    ・・・（２）
ｋは、金属細線の材質、メッキ、雰囲気に依存する定数である。
【００５６】
上記実施の形態２によれば、レーザ照射時間をパルス幅下限値以上にすることにより、所望の球径の球状物を安定して形成でき、その結果、所望の球径に対して実際に形成される球径のばらつきを抑えることができる。
【００５７】
（実施の形態３）
細線は腰がないためレーザ照射にあたってハンドリングが難しいが、細線が傾いていた場合に溶融長が変化するため球径が変わってしまう。つまり、図２に示すレーザ処理装置では図示せぬ保持機構によって細線を保持しているが、細線は腰がないためレーザ光の光軸に対して垂直に細線を保持することは難しい。そこで、本実施の形態は、細線が傾くのを極力抑え、細線の傾きによる球径のばらつきを抑えるために、レーザ光の光軸に対して垂直になるように細線を固定するものである。
【００５８】
図８（Ａ）は、細線の傾き角度と溶融長及び球径それぞれの関係を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、細線が傾いた状態及びその場合の溶融長を示す図である。
【００５９】
線径が１００μｍの銅線の先端に２８２μｍの球径の球状物を形成するために、実施の形態１の方法を用いてレーザ光照射位置（距離ｓ）を４３１μｍとし、細線の傾きを種々変更して球状物を形成した場合の溶融長と球径を計算し、その計算結果（細線が傾いた場合の球径の変化）を図８（Ａ）に示している。図８によれば、細線が３０°傾いた場合、球径が１２．５μｍ大きくなってしまうことがわかる。
【００６０】
図９（Ａ）は、本発明の実施の形態３による保持機構（図２に示すレーザ処理装置における保持機構）を正面から視た図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す保持機構を横から視た図であり、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）に示す保持機構を上から視た図である。
【００６１】
図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、保持機構は台座部４を有しており、台座部４の上面には細線３を固定する窪み４ａが設けられている。また、保持機構は、細線３を窪み４ａに押さえつける押さえ部５を有している。
【００６２】
保持機構は、押さえ部５によって細線３を保持しつつ細線３の先端近傍を台座部４の窪み４ａに押さえつけることにより、細線３のレーザ光照射位置がレーザ光の光軸に対して略垂直になるように細線を保持するようになっている。これにより、細線が傾くのを極力抑え、細線の傾きによる球径のばらつきを抑えることができる。
【００６３】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４によるレーザ処理装置を模式的に示す構成図である。図１１は、図１０に示すレーザ処理装置のフィードバック制御系が行うフィードバック制御フローを示す図である。
【００６４】
図１０に示すように、レーザ処理装置は、直径４００μｍのファイバ１ａを備えたＹＡＧレーザ１を有しており、ファイバ１ａの先端から発射されるレーザ光は光学系６を通って集光されて金属細線３に照射されるようになっている。光学系６はレンズ２ａ，２ｂ，８及びハーフミラー７などの光学素子を備えている。また、レーザ処理装置はＣＣＤカメラ９を有しており、このＣＣＤカメラ９は光学系６を通して金属細線３のレーザ光照射位置及びその近傍を撮像するものである。尚、図２中のｆは焦点距離を示している。また、金属細線３は図示せぬ保持機構（例えば実施の形態３の保持機構）によって保持されている。
【００６５】
次に、図１０に示すレーザ処理装置を用いてフィードバック制御を行いながら複数の金属細線３の一端を球状に加工する方法について図１１を参照しつつ説明する。
【００６６】
まず、最初の金属細線の先端に実施の形態１と同様の方法により球状物を形成する。すなわち、実施の形態１と同様の方法によりレーザ光照射位置（距離ｓ）を計算する（図１１のＳ１）。次いで、この計算した照射位置に図１０に示す金属細線（ｎ−１本目）を移動させる（図１１のＳ２）。次いで、レーザ光を照射してｎ−１本目の金属細線の先端に球状物を形成する（図１１のＳ３）。
【００６７】
次に、ｎ本目の金属細線の先端に球状物を形成する。この際は、フィードバック制御を行いながら実施の形態１と同様の方法により球状物を形成する。
【００６８】
以下にフィードバック制御について図１１を参照しつつ詳細に説明する。
ｎ本目（ｎは自然数）の金属細線の先端に球状物を形成する場合、ｎ−１本目までの結果、即ち実際に形成された球状物の球径をフィードバックしてｎ本目の金属細線のレーザ光照射位置の計算に反映させる。
【００６９】
具体的には、まず、球状物を形成した後に、この球状物の球径をＣＣＤカメラ９によって計測する（図１１のＳ４）。この計測の方法としては、ＣＣＤカメラを用いて球状物を撮像し、その撮像データから球径を直接計測する方法、又は、前記撮像データから溶融長を直接計測し、この溶融長と実施の形態１における溶融長と球径の関係式（２）から球径を間接的に計測する方法を用いることができる。
【００７０】
次に、ｎ−１本目の金属細線に実際に形成された球径とｎ−１本目の金属細線のレーザ光照射位置を決める際に用いた球径との間の差を計算する。この差は、レーザ光照射位置（距離ｓ）を決定する際に用いた実施の形態１の関係式（３）における係数Ａ，Ｂ，ｋが実際のレーザ照射条件と一致していなかったことから発生しているものと考えられる。従って、前記差から係数Ａ，Ｂ，ｋをより適切な値に修正する。
【００７１】
次に、上記の修正したＡ，Ｂ，ｋと関係式（３）を用いてｎ本目の金属細線のレーザ光照射位置（距離ｓ）を計算する（図１１のＳ１）。次いで、この決定した照射位置に図１０に示す金属細線（ｎ本目）を移動させる（図１１のＳ２）。次いで、レーザ光を照射してｎ本目の金属細線の先端に球状物を形成する。
【００７２】
上記実施の形態４によれば、フィードバック制御を行いながら実施の形態１と同様の方法により球状物を形成するため、球状物の球径のばらつきをより抑制することができる。
【００７３】
（実施の形態５）
本実施の形態は、電子回路基板のパターンなどの接合対象物上に細線を接合させるワイヤボンディング方法及びその装置に関するものである。
細線を電子回路基板のパターンなどの接合対象物に接触させてレーザ光照射を行うと、レーザ光の直接的な影響や細線の温度上昇などにより接合相手である電子回路基板にダメージを与えてしまうことがある。このため、細線を接合対象物に接触させないで、レーザ光照射を行って細線を溶融させ、細線の先端に球状物を形成し、この球状物が完全に凝固する前に移動させて接合対象物に接触させることにより、接合対象物に細線の球状物を接合することが好ましい。
【００７４】
図１２は、本発明の実施の形態５によるレーザ処理装置の一部であって、図２に示すレーザ処理装置の保持機構及びその近傍を模式的に示す構成図である。
【００７５】
本実施の形態によるレーザ処理装置は、細線３を保持する保持機構に加えて、この保持機構を平行移動させる平行移動機構をさらに具備している。また、このレーザ処理装置は電子回路基板１０を保持する保持機構も有している。また、レーザ処理装置は、後述する計算などを行う演算部をさらに有している。
【００７６】
次に、図１２に示すレーザ処理装置を用いて細線３の先端を電子回路基板１０の電極パッド１１に接合する方法について説明する。
【００７７】
実施の形態１と同様の方法によりレーザ光照射位置（距離ｓ）を決定し、その照射位置にレーザ光を照射して細線３の先端に球状物３ａを形成する。そして、予め球状物３ａが形成される位置を予測しておき、球状物３ａが完全に凝固する前に、この予測した位置にある球状物３ａを電子回路基板１０の電極パッド１１に接触する位置まで前記平行移動機構により移動させる。その後、球状物３ａは凝固しながら電極パッド１１に接合される。
【００７８】
前記球状物３ａが形成される位置の予測方法は次のとおりである。レーザ光照射位置（距離ｓ）が決定されると、その距離ｓと溶融長Ｌとの関係式（１）から溶融長Ｌを演算部により計算する。この計算結果により、細線に形成される球状物３ａの中心位置（図１（Ｂ）参照）を予測することができる。
Ｌ＝Ａｓ＋Ｂ    ・・・（１）
Ａ，Ｂは、係数で細線の材質、メッキ、レーザの種類、レーザ照射密度（Ｗ／ｃｍ２）、レーザ照射径などにより一意に決まる定数である。
【００７９】
上記実施の形態５によれば、電子回路基板１０の電極パッド１１から離れた位置で細線３にレーザ光照射を行って細線３を溶融させ、細線３の先端に球状物３ａを形成し、その後に細線の球状物３ａを電極パッド１１に接合している。このため、レーザ光の熱的な影響を電子回路基板１０に及ぼすことがなく、電子回路基板にダメージを与えることを防止できる。
【００８０】
また、本実施の形態では、上記関係式（１）から球状物３ａが形成される位置（場所）を予測できるため、球状物３ａを電極パッド１１上まで移動させる移動量を正確に計算することができる。従って、電子回路基板の電極パッド１１のような微細なパターン領域に細線３を精度良く接合することが可能となる。
【００８１】
また、本実施の形態では、球状物３ａが形成される位置を予測して細線の移動量を決定する方法を採用するため、レーザ処理装置の機構を簡略化することができる。つまり、細線の移動量を予測する方法を採用しない場合は、球状物が形成された後に、その球状物の位置を検出し、その検出された位置情報から移動量を計算し、電極パッド１１との位置合わせを行って電極パッド１１上に球状物を接触させるという方法を採ることになる。このような方法を実現する場合、レーザ処理装置の機構は複雑なものとなるが、本実施の形態の場合は、位置合わせのための計測を省くことができたり、比較的簡単な機構を用いてすばやく接合対象物上に移動させることができるため、装置の簡素化が実現できる。
【００８２】
図１３は、実施の形態５の第１変形例によるレーザ処理装置の一部であって、図２に示すレーザ処理装置の保持機構及びその近傍を模式的に示す構成図であり、図１２と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８３】
本実施の形態によるレーザ処理装置は、細線３を保持する保持機構に加えて、この保持機構を回転移動させる回転移動機構をさらに具備している。
【００８４】
次に、図１３に示すレーザ処理装置を用いて細線３の先端を電子回路基板１０の電極パッド１１に接合する方法について説明する。
実施の形態１と同様の方法によりレーザ光照射位置（距離ｓ）を決定し、その照射位置にレーザ光を照射して細線３の先端に球状物３ａを形成する。そして、予め球状物３ａが形成される位置を予測しておき、球状物３ａが完全に凝固する前に、この予測した位置にある球状物３ａを電子回路基板１０の電極パッド１１に接触する位置まで前記回転移動機構により移動させる。即ち、溶融長１２を予め計算できるため、レーザ光照射前に移動の方法を決定し、移動できる。その後、球状物３ａは凝固しながら電極パッド１１に接合される。
【００８５】
上記第１変形例においても実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
図１４は、実施の形態５の第２変形例によるレーザ処理装置の一部であって、図２に示すレーザ処理装置の保持機構及びその近傍を模式的に示す構成図であり、図１２と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８７】
凝固速度が速い材料からなる細線３を用いた場合、図１２に示す方法では球状物３ａを電極パッド１１に接触させた時には既に凝固がかなり進んでいるため細線と電極パッドを確実に接合できないことも考えられる。そこで、第２変形例は、レーザ照射系と細線とをともに移動しながらレーザ光照射を行うことにより、球状物３ａの凝固が進む前に球状物３ａを接合対象物に接触させるものである。
【００８８】
図１４に示すレーザ処理装置は、保持機構を平行移動させる平行移動機構に加えて、レーザ照射系を移動させる移動機構をさらに具備している。
【００８９】
次に、図１４に示すレーザ処理装置を用いて細線３の先端を電子回路基板１０の電極パッド１１に接合する方法について説明する。
【００９０】
実施の形態１と同様の方法によりレーザ光照射位置（距離ｓ）を決定し、その照射位置にレーザ光を照射して細線３の先端に球状物３ａを形成する。この際、レーザ照射系を前記移動機構により移動させるとともに、細線３を保持した前記保持機構を前記平行移動機構により前記レーザ照射系の移動に追従させながら移動させる。即ち、細線の先端に球状物３ａを形成する過程を、細線３を移動させながら行う。そして、予め球状物３ａが形成される位置を予測しておき、球状物３ａが完全に凝固する前に、この予測した位置にある球状物３ａを電子回路基板１０の電極パッド１１に接触する位置まで前記平行移動機構により移動させる。ただし、球状物３ａが電極パッド１１に接触する前にレーザ光の照射を終了させるようにする。その後、球状物３ａは凝固しながら電極パッド１１に接合される。
【００９１】
上記第２変形例においても実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
さらに、上記第２変形例では、レーザ照射系と細線とをともに移動しながらレーザ光照射を行うため、凝固速度が速い材料からなる細線３を用いても、球状物３ａの凝固が進む前に球状物３ａを電極パッド１１上に移動させて接触させることができる。従って、細線と電極パッドを確実に接合することができる。
【００９２】
図１５は、実施の形態５の第３変形例によるレーザ処理装置の一部であって、図２に示すレーザ処理装置の保持機構及びその近傍を模式的に示す構成図であり、図１２と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００９３】
実施の形態１と同様の方法によりレーザ光照射位置（距離ｓ）を決定し、その照射位置にレーザ光を照射して細線３の先端に球状物３ａを形成する。この際、電極パッド１１から僅かに浮かせた位置に細線３を保持しておく。これにより、レーザ光を照射して球状物３ａが形成されると電極パッド１１に球状物３ａが自然に接合される。換言すれば、レーザ光を照射して球状物３ａが形成されると電極パッド１１に球状物３ａが自然に接合されるように、細線３を保持する位置及びレーザ光照射位置を合わせておく。
【００９４】
上記第３変形例によれば、電子回路基板１０の電極パッド１１から浮かせた位置で細線３にレーザ光照射を行って細線３の先端に球状物３ａを形成し、その後に球状物３ａの自重によって電極パッド１１に球状物３ａを接合している。このため、レーザ光の熱的な影響を電子回路基板１０に及ぼすことがなく、電子回路基板にダメージを与えることを防止できる。
【００９５】
また、本変形例では、実施の形態５と同様に球状物３ａが形成される位置（場所）を予測できるため、上述した方法であっても、電子回路基板の電極パッド１１のような微細なパターン領域に細線３を精度良く接合することが可能となる。また、実施の形態５とほぼ同様の理由によりレーザ処理装置の機構を簡略化することができる。
【００９６】
図１６は、実施の形態５の第４変形例によるレーザ処理装置の一部であって、図２に示すレーザ処理装置の保持機構及びその近傍を模式的に示す構成図であり、図１２と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００９７】
実施の形態１と同様の方法によりレーザ光照射位置（距離ｓ）を決定し、その照射位置にレーザ光を照射して細線３の先端に球状物３ａを形成する。この際、電極パッド１１よりやや上の位置に細線３を保持しておく。これにより、レーザ光を照射して球状物３ａが形成されると球状物３ａの自重によって球状物３ａが垂れ下がり、その結果、電極パッド１１に球状物３ａが自然に接合される。換言すれば、レーザ光を照射して球状物３ａが形成されると電極パッド１１に球状物３ａが垂れ下がって接合されるように、細線３を保持する位置及びレーザ光照射位置を合わせておく。
【００９８】
上記第４変形例においても第３変形例と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
図１７（Ａ），（Ｂ）は、実施の形態５の第５変形例によるレーザ処理装置の一部であって、図２に示すレーザ処理装置の保持機構及びその近傍を模式的に示す構成図であり、図１５と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１００】
実施の形態１と同様の方法により図１７（Ａ）に示すようにレーザ光照射位置（距離ｓ）を決定し、その照射位置にレーザ光を照射して図１７（Ｂ）に示すように細線３の先端に球状物３ａを形成する。この際、図１７（Ａ）に示すように電極パッド１１から僅かに浮かせた位置に細線３を保持しておき、レーザ光の光軸１３が細線３の端部から距離ｓだけ離れた位置を通り且つ接合対象物である電極パッド１１を通るようにレーザ光の光軸１３を傾斜させる。これにより、レーザ光を照射して球状物３ａが形成されると電極パッド１１に球状物３ａが自然に接合される。
【０１０１】
上記第５変形例においても変形例３と同様の効果を得ることができる。
さらに、第５変形例では、レーザ光の光軸１３が電極パッド１１を通るため、レーザ光を照射した結果、細線先端部に球状物３ａが形成された後、接合対象物である電極パッド１１にレーザ光が照射される。これにより、電極パッド１１が加熱され、球状物３ａと溶接接合されやすくなるという効果が得られる。
【０１０２】
図１８は、実施の形態５の第６変形例によるレーザ処理装置の一部であって、図２に示すレーザ処理装置の保持機構及びその近傍を模式的に示す構成図であり、図１７と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１０３】
レーザ光を照射して細線３の先端に球状物３ａを形成する際、レーザ光の光軸１３が細線３の端部から距離ｓだけ離れた位置を通り且つ球状物３ａの中心から電極パッド１１の表面に下ろした垂線１４と電極パッド１１との接点を通るようにレーザ光の光軸１３を傾斜させる。
【０１０４】
上記第６変形例においても変形例３と同様の効果を得ることができ、しかも、レーザ光の光軸１３が垂線１４と電極パッド１１との接点を通るようにレーザ光の光軸１３を傾斜させているため、球状物３ａと溶接接合されやすくなるという効果を第５変形例より大きくすることができる。つまり、第６変形例のようにレーザ光の光軸を傾斜させるのが最も好適である。
【０１０５】
（実施の形態６）
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施の形態６によるレーザ処理装置の一部であって、図２に示すレーザ処理装置の保持機構及びその近傍を模式的に示す構成図であり、図１２と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１０６】
実施の形態５のように球状物３ａが完全に凝固する前に移動させて接合対象物である電極パッド１１に接触させることにより、電極パッド１１に細線の球状物を接合することが好ましい。しかし、凝固速度が速い材料からなる細線３を用いた場合などの理由から、図１２に示す方法では球状物３ａを電極パッド１１に接触させた時には既に凝固してしまっており、球状物が凝固する前に接合対象物に接触させることができない場合がある。そこで、本実施の形態は、球状物３ａを電極パッド１１上に移動させた後、球状物３ａにレーザ光照射を行うことにより球状物３ａを再度溶融させて電極パッド１１に接合させるものである。
【０１０７】
図１９に示すレーザ処理装置は、保持機構を平行移動させる平行移動機構に加えて、レーザ照射系を移動させる移動機構をさらに具備している。
【０１０８】
次に、図１９に示すレーザ処理装置を用いて細線３の先端を電子回路基板１０の電極パッド１１に接合する方法について説明する。
【０１０９】
図１９（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様の方法によりレーザ光照射位置（距離ｓ）を決定し、その照射位置にレーザ光を照射して細線３の先端に球状物３ａを形成する。そして、予め球状物３ａが形成される位置を予測しておき、この予測した位置の球状物３ａを電子回路基板１０の電極パッド１１に接触する位置まで前記平行移動機構により移動させる。これと同時に、レーザ照射系を前記移動機構により移動させる。その直後に、図１９（Ｂ）に示すように球状物３ａにレーザ光照射を行うことにより球状物３ａを再度溶融させ、図１９（Ｃ）に示すように溶融した球状物３ａを電極パッド１１に接合させる。
【０１１０】
上記実施の形態６においても実施の形態５と同様に、球状物３ａが形成される位置を予測して細線の移動量を決定する方法を採用するため、電子回路基板の電極パッド１１のような微細なパターン領域に細線３を精度良く接合することが可能となり、またレーザ処理装置の機構を簡略化することができる。
【０１１１】
さらに、上記実施の形態６では、細線の移動と同時にレーザ照射系を移動させ、球状物３ａを電極パッド１１上に移動させた直後にレーザ光照射を行うことにより球状物３ａを再度溶融させているため、凝固速度が速い材料からなる細線３を用いても、球状物３ａを確実に電極パッド１１に接合することができる。
【０１１２】
尚、上記実施の形態６では、細線の保持機構を移動させる平行移動機構を備え、この平行移動機構により細線３を移動させて球状物３ａを電極パッド１１に接触させているが、電子回路基板１０の保持機構を移動させる平行移動機構を備え、この平行移動機構により電子回路基板１０を移動させて電極パッド１１を球状物３ａに接触させることも可能である。また、細線の保持機構を移動させる第１の平行移動機構と、電子回路基板１０の保持機構を移動させる第２の平行移動機構とを備え、第１及び第２の平行移動機構により細線と電子回路基板を移動させることにより、レーザ照射系は移動させずに実施の形態６と同様の接合方法を実施することも可能である。
【０１１３】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、下記素材の細線、あるいはこれらの表面に下記のメッキを施した細線を用いることも可能である。
（素材）
１．金、銅、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、タングステン、チタン、鉄などの金属及びそれらの合金
２．シリコン、ゲルマニウムなどの半導体
３．熱可塑性樹脂
４．ガラス
５．セラミックス
（メッキ）
金、銀、錫、ニッケルなどの金属及びそれらの合金
【０１１４】
また、上記実施の形態では、金属細線を用いているが、これに限られず、撚り線を用いることも可能である。
【０１１５】
また、上記実施の形態１〜５は、コンタクトプローブ、ワイヤボンディングなどに適用することが可能である。
【０１１６】
また、上記実施の形態１〜５では、ＹＡＧレーザを用いているが、他のレーザを用いることも可能であり、例えばＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザなどの固体レーザ及びそれらの第２高調波、第３高調波、第４高周波を用いることも可能であり、またＣＯ２レーザ、半導体レーザ、アルゴンレーザ、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＦエキシマレーザを用いることも可能である。
【０１１７】
また、実施の形態１〜５を互いに組み合わせて実施することも可能であり、例えば、実施の形態５に他の実施の形態を組み合わせて実施することも可能である。
【図１】
2007004609.tif 000002
【図２】
2007004609.tif 000003
【図３】
2007004609.tif 000004
【図４】
2007004609.tif 000005
【図５】
2007004609.tif 000006
【図６】
2007004609.tif 000007
【図７】
2007004609.tif 000008
【図８】
2007004609.tif 000009
【図９】
2007004609.tif 000010
【図１０】
2007004609.tif 000011
【図１１】
2007004609.tif 000012
【図１２】
2007004609.tif 000013
【図１３】
2007004609.tif 000014
【図１４】
2007004609.tif 000015
【図１５】
2007004609.tif 000016
【図１６】
2007004609.tif 000017
【図１７】
2007004609.tif 000018
【図１８】
2007004609.tif 000019
【図１９】
2007004609.tif 000020
【国際調査報告】
2007004609.tif 000021
2007004609.tif 000022
2007004609.tif 000023
2007004609.tif 000024
2007004609.tif 000025
2007004609.tif 000026