專利名稱：接合裝置以及用于該接合裝置的噴嘴單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用導(dǎo)電部件將第一部件接合到第二部件的接合裝置，以及一種用于其中的噴嘴單元。
背景技術(shù)：
在磁頭的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)利用焊球的釬焊/軟釬焊(soldering)將磁頭浮動(dòng)塊的電極和柔性軸的電極相接合。更具體的說(shuō)，這些電極這樣實(shí)現(xiàn)接合通過(guò)將電極以90°的角度定位、將焊球定位在電極之間和使用熱絲等使焊球熔化，從而電接合這些電極。在下文將參照


利用焊球的現(xiàn)有技術(shù)的釬焊裝置。
圖9是用于一釬焊過(guò)程的吸嘴的局部橫截面視圖，該釬焊過(guò)程利用現(xiàn)有技術(shù)的第一釬焊裝置300。該圖示出形狀大致為矩形平行六面體的浮動(dòng)塊309，和撓曲件311。浮動(dòng)塊電極313設(shè)置在該浮動(dòng)塊309的端部上。浮動(dòng)塊309安裝在薄板形的撓曲件311上，并且撓曲件311的撓曲件電極315延伸以便與該浮動(dòng)塊電極313形成大約90°的角度。用于釬焊這些物體的釬焊裝置具有以下結(jié)構(gòu)。
該釬焊裝置配備有圓錐管部件構(gòu)成的吸嘴301，用于將來(lái)自焊料貯存器的焊球307傳送到要被釬焊的電極。吸嘴301連接到未示出的吸力源，并通過(guò)噴嘴的內(nèi)部空間305和一吸孔303將來(lái)自該吸力源的吸力施加到焊球307，從而將焊球307吸引保持在吸嘴301的遠(yuǎn)端。被吸在吸嘴301上的焊球307在被支承在與浮動(dòng)塊電極313和撓曲件電極315接觸的位置的狀態(tài)下例如由未示出的激光束熔化。熔化的焊球在浮動(dòng)塊電極和撓曲件電極之間凝固，從而電接合兩個(gè)電極?？蓞⒁?jiàn)日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)No.2006-88192(圖3)。
但是，上述電極隨著磁頭的小型化而變得更小。在上述釬焊裝置300中，必須在吸引保持焊球307的狀態(tài)下穩(wěn)定地和可靠地使吸嘴301的遠(yuǎn)端接近電極，但是隨著電極尺寸的減小，難以在吸嘴301的遠(yuǎn)端不與電極接觸的情況下支承焊球307。因此，提出了另一種釬焊裝置。下文將說(shuō)明另一種釬焊裝置的結(jié)構(gòu)。
圖10是另一種釬焊裝置的局部橫截面視圖。在這種釬焊裝置400中，通過(guò)加熱使固體焊球407熔化，并且將熔化的焊球407噴射到基板上從而執(zhí)行釬焊。
釬焊裝置400包括噴嘴組件401，該噴嘴組件具有用于噴射焊球407的噴嘴402和用于支承噴嘴402的噴嘴主體413，用于存儲(chǔ)焊球407的貯存器415，以及用于熔化焊球407的激光器417。噴嘴402具有朝遠(yuǎn)端變尖的形狀。設(shè)置在噴嘴402內(nèi)的一容納部405的孔口403的內(nèi)徑小于焊球407的外徑，該噴嘴容納部405的其它部分的內(nèi)徑大于焊球407的外徑。因此，被引入噴嘴402的容納部405的固態(tài)焊球407在孔口403附近被支承在容納部405內(nèi)。
來(lái)自激光器417的激光束穿過(guò)噴嘴主體413的激光引入路徑419被引入噴嘴402的容納部405，并照射被支承在孔口403附近的焊球407，從而使焊球407熔化。然后，從未示出的壓縮氣體源向容納部405中供給壓縮氣體，從而噴射出熔化的焊球407。參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)No.2004-534409(圖1到4)。
在這里所公開(kāi)的釬焊裝置400中，由于焊球407在噴嘴402的容納部405內(nèi)熔化，所以熔化的焊球407可能部分地或全部地粘在容納部405的內(nèi)壁或粘在圍繞孔口403的外壁上。當(dāng)焊球407粘在容納部405的內(nèi)壁上時(shí)，在隨后被引入容納部405的焊球407和容納部405的內(nèi)壁之間形成間隙，并且壓縮氣體可能從該間隙泄漏，從而該容納部不能保持合適的內(nèi)壓，這會(huì)導(dǎo)致熔化的焊球的不充分噴射。
此外在噴射熔化的焊球407時(shí)，熔化的焊球407可能被粘在內(nèi)壁上的熔化的焊料部件的表面張力牽引，并且可能沿偏離預(yù)期噴射方向的方向噴射。此外，粘附的焊料部件會(huì)導(dǎo)致噴嘴402的孔口403堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述缺陷，必須更換被污染的噴嘴或除去粘在噴嘴402的內(nèi)壁或外壁上的釬焊材料。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種接合裝置和用于該接合裝置的噴嘴單元，其能夠可靠地噴射導(dǎo)電部件，并且導(dǎo)電部件例如熔化的焊料部件不會(huì)堵塞噴嘴組件例如噴嘴，或者熔化的導(dǎo)電部件不會(huì)粘在孔口的周圍。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種接合裝置和用于該接合裝置的噴嘴單元，其能夠執(zhí)行接合，并且該接合裝置或噴嘴單元的遠(yuǎn)端部分不會(huì)接觸要接合的第一部件和第二部件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠提高沉積精度的接合裝置以及用于該接合裝置的噴嘴單元。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明的接合裝置和噴嘴單元具有以下結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的噴嘴單元的第一方面是一種用于以下接合裝置的噴嘴單元，該接合裝置將熱熔化的導(dǎo)電部件放置在用于使第一部件和第二部件接合的接合位置，從而使第一部件和第二部件電接合，該噴嘴單元包括管狀噴嘴組件，該噴嘴組件具有容納導(dǎo)電部件的容納空間和與該容納空間連通的孔口，容納在該容納空間內(nèi)的導(dǎo)電部件通過(guò)該孔口噴射到接合位置，并且該孔口的直徑大于該導(dǎo)電部件的直徑；和用于將該導(dǎo)電部件可釋放地支承在該容納空間內(nèi)的支承部件；其中，該噴嘴組件在從該支承部件支承的導(dǎo)電部件的位置到該孔口的區(qū)域內(nèi)包括內(nèi)徑與該孔口的直徑相等的管狀導(dǎo)向區(qū)域。
本發(fā)明的接合裝置的第一方面是一種接合裝置，該接合裝置將熱熔化的導(dǎo)電部件放置在用于使第一部件和第二部件接合的接合位置，從而使第一部件和第二部件電接合，該接合裝置包括管狀噴嘴組件，該噴嘴組件具有容納導(dǎo)電部件的容納空間和與該容納空間連通的孔口，容納在該容納空間內(nèi)的導(dǎo)電部件通過(guò)該孔口噴射到接合位置，并且該孔口的直徑大于該導(dǎo)電部件的直徑；和用于將該導(dǎo)電部件可釋放地支承在該容納空間內(nèi)的支承部件；通過(guò)用熱射線照射向該導(dǎo)電部件提供熱量從而加熱該導(dǎo)電部件的加熱單元；以及使釋放該支承部件的支承的定時(shí)和加熱單元進(jìn)行加熱的定時(shí)同步的控制單元；其中，噴嘴組件在從該支承部件支承的導(dǎo)電部件的位置到該孔口的區(qū)域內(nèi)包括內(nèi)徑與該孔口的直徑相等的管狀導(dǎo)向區(qū)域。
在本說(shuō)明書中，釋放步驟(通過(guò)一保持釋放單元釋放)和加熱步驟(通過(guò)一加熱單元加熱)的同步是指使釋放步驟和加熱步驟的定時(shí)及時(shí)相關(guān)聯(lián)，更具體地是指以這樣的方式執(zhí)行加熱步驟，即，在熔化的焊料部件和該保持釋放單元形成不會(huì)造成相互干擾的位置關(guān)系的定時(shí)該焊料部件開(kāi)始熔化。因此，釋放定時(shí)和照射定時(shí)不需要同時(shí)，并且其中任何一個(gè)都可較早地執(zhí)行。
此外在本說(shuō)明書中，導(dǎo)電部件是指能夠使構(gòu)成接合物體的部件電連接的部件，例如金屬材料或合金，諸如焊料或金。
本發(fā)明的釬焊方法和釬焊裝置將固態(tài)焊料部件保持在與基板隔開(kāi)預(yù)定距離的位置，然后在該位置釋放保持，并向空氣中的焊料部件提供熱射線，并且不會(huì)保持熔化的焊料部件，從而可避免在焊料保持單元例如噴嘴內(nèi)造成污染。
此外，由于在焊料保持-釋放部件與電極分離的狀態(tài)下執(zhí)行釬焊，所以可防止焊料保持-釋放部件接觸構(gòu)成釬焊物體的電極，從而可避免電極或焊料保持-釋放部件損壞。
而且，在從焊料部件被支承部件支承的位置到孔口的范圍內(nèi)，噴嘴組件的內(nèi)徑與孔口的直徑基本相同，從而可限定在焊料部件從支承部件釋放之后的噴射方向。因此，可提高焊料部件的沉積位置的精度。

圖1A是在止動(dòng)件處于關(guān)閉位置的狀態(tài)下實(shí)施例1的釬焊裝置的局部橫截面視圖；圖1B是在止動(dòng)件處于打開(kāi)位置的狀態(tài)下實(shí)施例1的釬焊裝置的局部橫截面視圖；圖2是釬焊過(guò)程的流程圖；圖3是實(shí)施例2的釬焊裝置的局部橫截面視圖；圖4是具有電磁螺線管類型的致動(dòng)器的打開(kāi)/關(guān)閉單元的正視圖；圖5是示出利用打開(kāi)/關(guān)閉單元的噴嘴組件的橫截面視圖，該打開(kāi)/關(guān)閉單元使用壓電致動(dòng)器；圖6是示出使用壓電致動(dòng)器的另一個(gè)打開(kāi)/關(guān)閉單元的正視圖；圖7A是實(shí)施例3的釬焊裝置的局部橫截面視圖，圖7B是從方向VIIB看到的仰視圖；圖8A是實(shí)施例4的釬焊裝置的局部橫截面視圖，圖8B是部分VIIIB的放大視圖；圖9是第一現(xiàn)有技術(shù)的釬焊裝置的局部橫截面視圖；以及圖10是另一種釬焊裝置的局部橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照

本發(fā)明的釬焊裝置的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1A和1B是體現(xiàn)本發(fā)明的釬焊裝置的局部橫截面視圖，其中圖1A示出止動(dòng)件處于關(guān)閉位置的狀態(tài)，圖1B示出止動(dòng)件處于打開(kāi)位置的狀態(tài)。圖1A和1B示出的實(shí)施例是用焊料部件進(jìn)行釬焊以便將磁頭的大致為矩形的浮動(dòng)塊109與薄板形撓曲件111電連接的裝置，該焊料部件是球形焊球107，浮動(dòng)塊109將安裝在該撓曲件111上。
首先將說(shuō)明要釬焊的浮動(dòng)塊109和撓曲件111的結(jié)構(gòu)。浮動(dòng)塊109在其一個(gè)端面上具有由金屬板形成的浮動(dòng)塊電極113。在撓曲件111上設(shè)置有由金屬板形成的撓曲件電極115，并且浮動(dòng)塊電極113和撓曲件電極115構(gòu)成大約90°的角度部分114。通過(guò)在角度部分114附近沉積熔化的焊球107a，使浮動(dòng)塊電極113和撓曲件電極115電連接(圖1B)。
為了進(jìn)行釬焊，必須將焊料部件沉積在浮動(dòng)塊電極113和撓曲件電極115兩者上。因此，為了將焊料部件可靠地沉積在浮動(dòng)塊電極113和撓曲件電極115兩者上，利用角度部分114作為定位V形凹槽。這樣，即使在焊料部件的噴射位置偏離預(yù)定位置時(shí)，焊球仍可被浮動(dòng)塊電極113和撓曲件電極115的表面引導(dǎo)到角度部分114。從而，熔化的焊球以自對(duì)準(zhǔn)的方式定位在角度部分114內(nèi)。
釬焊裝置100包括保持-釋放單元，向焊球107提供熱射線從而熱熔化焊球107的加熱單元或激光器117，以及控制單元135，該保持-釋放單元將固態(tài)焊球107可釋放地保持在一個(gè)位置，該位置與焊料部件要沉積在撓曲件電極115上的預(yù)定位置(角度部分114)垂直向上地間隔預(yù)定距離，該控制單元使釋放該保持-釋放單元內(nèi)的保持的定時(shí)和通過(guò)加熱單元進(jìn)行加熱的定時(shí)同步。
本實(shí)施例的保持-釋放單元由噴嘴組件101和打開(kāi)/關(guān)閉單元122構(gòu)成。噴嘴組件101包括用于噴射焊球107的噴嘴102，以及噴嘴主體104，噴嘴102安裝在噴嘴主體上。此外，構(gòu)成保持-釋放單元的打開(kāi)/關(guān)閉單元122由止動(dòng)件123和用于驅(qū)動(dòng)止動(dòng)件123的驅(qū)動(dòng)單元125構(gòu)成，該止動(dòng)件123用于打開(kāi)/關(guān)閉稍后將說(shuō)明的噴嘴102的孔口106。
噴嘴組件101的噴嘴102是圓柱形部件，該噴嘴中包含用于容納焊球107的容納部105，并在沿縱向的兩端上具有孔口。噴嘴102的沿縱向的一端安裝在噴嘴主體104上，而另一端構(gòu)成用于將焊球107噴射到噴嘴外部的孔口106。此外，噴嘴102的容納部105的內(nèi)壁的直徑至少大于焊球107的外徑，從而焊球107可在噴嘴102內(nèi)自由地滾動(dòng)和移動(dòng)。孔口106的直徑稍大于焊球107的外徑，以便孔口106還具有沿橫向(圖1A內(nèi)的方向X和方向Y(相對(duì)于圖1B的平面的前后方向))限定焊球107的位置的作用。因此，噴嘴102的定位確定了孔口106內(nèi)的焊球的位置。
噴嘴主體104中設(shè)有激光引入路徑119，該路徑沿大致垂直的方向(重力方向)(附圖中的上下方向)延伸，并且用于引導(dǎo)激光束。激光引入路徑119的上端被激光引入部分127封閉，該激光引入部分由能夠透射激光束的玻璃材料形成。激光引入路徑119的下端連接到噴嘴102的一端，從而激光引入路徑119與容納部105連通。在本實(shí)施例中，激光引入路徑119、噴嘴容納部105和孔口106的中心軸線在一條直線上。
噴嘴主體104還設(shè)有焊球引入路徑121，用于將來(lái)自稍后將說(shuō)明的貯存器128的焊球107引導(dǎo)到噴嘴102的容納部105。焊球引入路徑121在其一端連接到貯存器128的焊料供給口129，并在另一端連接到噴嘴主體104的激光引入路徑119。因此，貯存器128和激光引入路徑119通過(guò)焊球引入路徑121連接。焊球引入路徑121的內(nèi)徑大于焊球107的外徑，以便焊球107能夠滾動(dòng)。
在噴嘴組件101的激光透射部127上方設(shè)置有加熱部件即激光器117，該加熱部件向焊球107提供熱射線以便進(jìn)行熱熔化。激光器117由已知裝置形成，并且構(gòu)造成使得從激光器117發(fā)射的激光束的光軸與激光引入路徑119、噴嘴容納部105和孔口106的中心軸線對(duì)齊。因此，激光束穿過(guò)激光透射部127，進(jìn)入噴嘴主體104的激光引入路徑119，進(jìn)一步穿過(guò)噴嘴102的容納部105并通過(guò)孔口106行進(jìn)到噴嘴組件101的外部。
打開(kāi)/關(guān)閉單元122垂直地設(shè)置在噴嘴102的孔口106的下方。驅(qū)動(dòng)單元125使打開(kāi)/關(guān)閉單元122的止動(dòng)件123在關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)，該關(guān)閉位置正好位于孔口106的下方并關(guān)閉孔口106(圖1A中的位置)，該打開(kāi)位置從孔口106下方移動(dòng)到沿x方向的右手側(cè)從而打開(kāi)孔口106。當(dāng)止動(dòng)件123處于關(guān)閉位置時(shí)，被引入容納部105的焊球107由噴嘴102的內(nèi)壁和止動(dòng)件123的上表面保持。當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元125使止動(dòng)件123沿x方向向右移動(dòng)時(shí)，噴嘴102的孔口106打開(kāi)，從而從噴嘴102噴射出焊球107(圖1B內(nèi)的箭頭Y表示的方向)。由于噴嘴102設(shè)置在與焊球107要沉積的預(yù)定位置(角度部分114)垂直向上地間隔預(yù)定距離的位置，所以釋放的焊球被朝向該預(yù)定位置噴射。
本實(shí)施例的釬焊裝置100還包括控制單元135。該控制單元135輸出驅(qū)動(dòng)命令信號(hào)和照射命令信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)命令信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)用于打開(kāi)/關(guān)閉單元122的止動(dòng)件123的驅(qū)動(dòng)單元125，該照射命令信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)激光器117，從而使用于止動(dòng)件123到達(dá)打開(kāi)位置的驅(qū)動(dòng)開(kāi)始定時(shí)和由激光器117進(jìn)行激光照射的開(kāi)始定時(shí)同步。
釬焊裝置100還連接到用于存貯焊球107的貯存器128。貯存器128的焊料供給口129連接到釬焊裝置100中的噴嘴主體104的焊球引入路徑121的端部。因此，出自貯存器128的焊料供給口129的焊球107通過(guò)焊球引入路徑121被引導(dǎo)到激光引入路徑119和噴嘴容納部105中。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D1A、1B和2說(shuō)明體現(xiàn)本發(fā)明的釬焊方法，該方法利用具有上述結(jié)構(gòu)的釬焊裝置100。
首先，通過(guò)未示出的移動(dòng)機(jī)構(gòu)將噴嘴102移動(dòng)到一個(gè)位置，該位置與熔化的焊球107a要沉積在撓曲件電極上的預(yù)定位置垂直向上地間隔預(yù)定距離(步驟1(S1))。該移動(dòng)機(jī)構(gòu)使用例如能夠沿三個(gè)軸線(x軸，y軸和z軸)移動(dòng)的已知結(jié)構(gòu)。此外，通過(guò)使用定位像機(jī)例如CCD像機(jī)和用于確認(rèn)來(lái)自該定位像機(jī)的圖像的監(jiān)控器對(duì)噴嘴和要釬焊的物體成像，來(lái)識(shí)別在該預(yù)定位置的定位。
然后，通過(guò)焊料引入路徑121和激光引入路徑119，將焊球107從貯存器128引入容納部105(步驟2(S2))。在此情況下，打開(kāi)/關(guān)閉單元122處于關(guān)閉狀態(tài)，并且噴嘴102的孔口106被止動(dòng)件123封閉。從而，在容納部105中，焊球107在孔口106附近被放置在止動(dòng)件123的上表面上，從而完成將固態(tài)焊料部件保持在一個(gè)位置的保持步驟，該位置與焊料部件的沉積位置垂直向上地間隔預(yù)定距離(步驟3(S3))。
在隨后的釋放步驟中，使止動(dòng)件123沿x方向向右移動(dòng)，以釋放對(duì)焊球107的保持，從而在附圖中垂直向下地執(zhí)行噴射，從孔口106噴射到撓曲件電極115上的預(yù)定位置(步驟4(S4))。
與該釋放步驟同步地執(zhí)行加熱步驟，該加熱步驟通過(guò)從激光器117向已經(jīng)通過(guò)孔口106的焊球107提供激光束以便進(jìn)行熱熔化來(lái)執(zhí)行(步驟5(S5))。激光束穿過(guò)激光透射部127、激光引入路徑119、容納部105和孔口106，并熱熔化存在于空氣中的焊球107。
在空氣中熔化的焊球107a沉積在由撓曲件電極115和浮動(dòng)塊電極113限定的角度部分114上(步驟6(S6))，從而完成釬焊。
上述釬焊方法在焊球107被噴射到噴嘴102外部的空氣中之后執(zhí)行焊球的熱熔化，從而可防止熔化的焊球粘在噴嘴的內(nèi)壁上或孔口106的周邊上。
上述實(shí)施例1具有這樣的構(gòu)造，即，整個(gè)焊球在通過(guò)孔口之后且到達(dá)由撓曲件電極和浮動(dòng)塊電極限定的角度部分之前被熔化，但是本發(fā)明并不局限于這種構(gòu)造。例如，還可采用部分熔化焊球的構(gòu)造。還可以僅使焊料部件的將與要釬焊的物體接觸的部分熔化，并且在焊球停止在預(yù)定位置之后，繼續(xù)進(jìn)行激光照射從而使整個(gè)焊球完全熔化。
在專利參考文獻(xiàn)2所公開(kāi)的并且參照?qǐng)D10描述的釬焊裝置400的情況下，為了執(zhí)行熔化在容納部405內(nèi)的焊球107然后進(jìn)行噴射的釬焊方法，考慮到熔化的焊料部件(熔化的焊球)的粘滯性，必須選擇用于噴射焊球407的壓縮氣體的壓力。例如，由于熔化的焊料部件的粘滯性，低于預(yù)定值的壓縮氣體壓力可能導(dǎo)致焊料部件在噴嘴內(nèi)堵塞。
另一方面，大于預(yù)定值的壓縮氣體壓力能夠避免粘滯性的影響，但是可能導(dǎo)致熔化的焊料部件分散在空氣中，或散布在釬焊物體的表面上或從該表面彈回。噴射固態(tài)焊料部件并且不利用壓縮氣體的本發(fā)明可避免由熔化的焊料部件導(dǎo)致的這些缺陷。
為了防止焊料部件氧化，在上述實(shí)施例中，還可添加用于供給壓縮氣體的已知?dú)怏w供應(yīng)源，并向容納部105供給惰性氣體(壓縮氣體)例如氮，從而在提供壓縮氣體的情況下噴射焊料部件。即使在這種構(gòu)造中，從噴嘴噴出的焊料部件仍是固態(tài)的，從而可以在無(wú)需考慮熔化的焊料部件的粘滯性的情況下選擇適合于在基板上沉積的壓縮氣體壓力。因此，在焊料部件的沉積中不會(huì)造成困難。
(實(shí)施例2)
下面說(shuō)明釬焊裝置的實(shí)施例2，該實(shí)施例2具有向焊料部件供給壓縮氣體從而噴射焊料部件的構(gòu)造。圖3是本發(fā)明的實(shí)施例2的釬焊裝置的局部橫截面視圖。
要釬焊的浮動(dòng)塊1151和撓曲件1155定位成使得浮動(dòng)塊電極1153和撓曲件電極1157形成大約90°的向上角度，并且每種電極設(shè)置成至少四個(gè)的組。焊料噴嘴1107定位成對(duì)應(yīng)于大約90°的凹槽1159的寬度方向(相對(duì)于圖3平面的前后方向)的大約中心位置，該凹槽由利用粘合材料或保持機(jī)構(gòu)臨時(shí)定位的浮動(dòng)塊1151和撓曲件1155的電極限定，并且焊球1131被噴射和熔化以執(zhí)行電極的電接合。與實(shí)施例1不同，與浮動(dòng)塊1151安裝在一起的撓曲件定位成基本水平。
釬焊裝置1100包括用于將焊料部件從未示出的貯存器傳送到容納部-即蓋部件-的焊料供給單元1101，和用于噴射焊料部件的噴嘴組件1103。釬焊裝置1100設(shè)置成相對(duì)于水平方向(點(diǎn)劃線H)具有沿噴射方向(點(diǎn)劃線Y)的傾角α。可根據(jù)用于釬焊的物體的釬焊位置合適地改變?cè)搩A角。更具體地說(shuō)，該傾角可選擇為從0°(沿基本水平的方向噴射)到360°的任何角度。
基本為圓柱形的焊料供給部1101是可拆卸地安裝在噴嘴組件1103上的部件，并且還用作噴嘴組件1103的蓋部件。焊料供給部1101具有熱射線路徑，用于熔化焊料部件的激光束穿過(guò)該路徑。熱射線路徑由激光引入路徑1119和激光束透射部分1127構(gòu)成。激光引入路徑1119在對(duì)應(yīng)于焊料供給部1101的較短方向的面1101a和1101b之間穿過(guò)。在激光引入路徑1119的上表面1101a處的孔口被激光束透射部分1127封閉，該激光束透射部分由可透射激光束的玻璃材料形成，從而只有激光束可通過(guò)。激光引入路徑1119在下表面1101b一側(cè)開(kāi)口。當(dāng)焊料供給部1101安裝在噴嘴組件1103上時(shí)，激光引入路徑1119與稍后將說(shuō)明的噴嘴主體1105的內(nèi)部空間1109連通。因此，在實(shí)施例1中，激光引入路徑和焊球引入路徑分離地設(shè)置，但是在實(shí)施例2中，激光引入路徑和焊球引入路徑構(gòu)造成同一個(gè)引入路徑。
焊料供給部1101在激光引入路徑1119的沿徑向向外位置具有抽吸路徑1129，該抽吸路徑在上表面1101a和下表面1101b之間穿過(guò)。抽吸部分1129在上表面1101a一側(cè)與抽吸部1133連接。抽吸路徑1129在下表面1101b一側(cè)連接到向下開(kāi)口的單個(gè)凹部1131。凹部1131是具有空心內(nèi)部的圓柱形凹槽。凹部1131的內(nèi)部周邊壁的直徑稍大于焊球1117的外徑，而凹部1131的沿垂直于下表面1101b的方向的長(zhǎng)度選擇成等于或小于焊球1117的外徑。此外，連接到凹部1131的抽吸路徑1129的直徑制成小于凹部1131的內(nèi)部周邊壁的直徑。因此，當(dāng)從抽吸部1133向抽吸路徑1129施加吸力時(shí)，該吸力通過(guò)凹部1131施加在焊球1117上，從而將焊球保持在凹部1131內(nèi)。
抽吸路徑1129的在上表面1101a一側(cè)的端部還連接到用于供給壓縮氣體的氣體供給部1135。因此，抽吸路徑1129還用作氣體供給路徑。用于將氣體供給部1135提供的壓縮氣體供給焊料部件的氣體供給路徑由抽吸路徑1129、凹部1131、以及稍后將說(shuō)明的內(nèi)部空間1109和容納部1113構(gòu)成。通過(guò)氣體供給路徑將壓縮氣體施加在焊球上，從而噴射焊球。使用惰性氣體例如氮?dú)庾鳛閴嚎s氣體。
現(xiàn)在將說(shuō)明噴嘴組件1103。噴嘴組件1103包括用于噴射焊料部件的噴嘴1107，和用于保持噴嘴1107的噴嘴主體1105。噴嘴主體1105大致為圓錐管形，并且設(shè)置在其中的內(nèi)部空間1109具有朝端部變尖的形狀。
焊料引入口1109a-它是噴嘴主體1105的上表面1105a上的孔口-具有這樣的直徑，即，在焊料供給部1101安裝在噴嘴主體1105的上表面1105a上的狀態(tài)下，凹部1131定位在焊料引入口1109a的孔口區(qū)域內(nèi)。因此，凹部1131與焊料引入口1109a直接連通。從而，被保持在凹部1131內(nèi)的焊球1117被釋放，并且當(dāng)施加壓縮氣體時(shí)，焊球從焊料引入口1109a移動(dòng)到噴嘴主體1105的內(nèi)部空間1109。因此，內(nèi)部空間1109用作焊料部件的供給路徑。
噴嘴主體1105的內(nèi)部空間1109還用作激光束從中通過(guò)的激光束路徑。
O形環(huán)1121安裝在噴嘴主體1105的上表面1105a上。當(dāng)焊料供給部1101的下表面1101b安裝在噴嘴主體1105的上表面1105a上時(shí)，噴嘴主體1105和焊料供給部1101通過(guò)O形環(huán)1121密封。此外，為了將焊料供給部1101固定在噴嘴組件1103上，使用已知的裝置例如這樣的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)向焊料供給部1101提供大于內(nèi)部空間1109的內(nèi)部壓力的負(fù)荷從而將其壓向噴嘴組件。
噴嘴1107是尖頭形管狀部件，其內(nèi)部包含容納部1113并在沿縱向方向的兩端開(kāi)口。噴嘴1107的上端安裝在噴嘴主體1105上，而下端構(gòu)成用于朝噴嘴外部噴射焊球1117的孔口1115。
此外，噴嘴1107的容納部1113的內(nèi)壁和孔口1115的直徑至少大于焊球1117的外徑，從而焊球1117可在噴嘴1107內(nèi)自由地滾動(dòng)和移動(dòng)。
另外，實(shí)施例2的釬焊裝置1100包括保持-釋放單元，向焊球1117提供熱射線從而熱熔化焊球1117的加熱單元或激光器1118，以及控制部1235，該保持-釋放單元將固態(tài)焊球1117可釋放地保持在一個(gè)位置，該位置與焊料部件要沉積在撓曲件電極1157上的釬焊位置(角度部分1159)間隔預(yù)定距離，該控制部使釋放該保持-釋放單元的保持的定時(shí)和通過(guò)加熱單元進(jìn)行加熱的定時(shí)同步。
該保持-釋放單元由噴嘴組件1103和打開(kāi)/關(guān)閉單元1222構(gòu)成。打開(kāi)/關(guān)閉單元1222由用于打開(kāi)/關(guān)閉噴嘴1107的孔口1115的止動(dòng)件1223和用于驅(qū)動(dòng)止動(dòng)件1223(沿x方向移動(dòng))的驅(qū)動(dòng)單元1225構(gòu)成。
噴嘴1107的容納部1113的內(nèi)部還構(gòu)成用于使激光束通過(guò)的激光束路徑。在實(shí)施例2中，各部件以這樣的方式設(shè)置，使得焊料供給部1101的激光束引入路徑1119、噴嘴主體1105的內(nèi)部空間1109、噴嘴1107的容納部1113和孔口1115的中心軸線設(shè)置在一條直線上。因此，穿過(guò)激光引入路徑1119的激光束進(jìn)入內(nèi)部空間1109，然后穿過(guò)噴嘴1107的容納部1113并照射焊球1117。
然后，當(dāng)焊料供給部安裝在噴嘴組件上時(shí)，除了孔口1115之外，激光引入路徑1119、內(nèi)部空間1109和容納部1113被封閉。
在具有上述結(jié)構(gòu)的釬焊裝置中，焊球1117的傳送步驟按以下方式執(zhí)行。致動(dòng)抽吸部1133以便在吸力下將焊球1117保持在凹部1131內(nèi)。使處于吸力保持焊球1117狀態(tài)的焊料供給部1101沿x方向移動(dòng)，從而將焊料供給部1101安裝在噴嘴組件1103上。此狀態(tài)如圖4所示。然后，釋放抽吸部1133對(duì)焊球1117的吸力。然后，致動(dòng)氣體供給部1135以便將壓縮氣體施加在焊球1117上，從而將焊球1117引入內(nèi)部空間1109。焊球1117穿過(guò)內(nèi)部空間1109和噴嘴1107的容納部1113，從而到達(dá)孔口1115附近并由止動(dòng)件1223和噴嘴1107保持。
使用具有上述結(jié)構(gòu)的焊料供給部1101的釬焊裝置以如下方式作用。
在焊球1117的傳送狀態(tài)之后，對(duì)容納這樣裝載的焊球1117的釬焊裝置1100進(jìn)行定位操作。
移動(dòng)該釬焊裝置，以便將噴嘴的孔口1115放置在與凹槽1159的寬度方向的大約中心位置間隔預(yù)定距離的位置，該預(yù)定距離是沿與水平方向H成傾角α的方向，該凹槽1159是由浮動(dòng)塊電極1153和撓曲件電極1157限定的，熔化的焊球1117將沉積在該凹槽內(nèi)。該移動(dòng)機(jī)構(gòu)使用例如能夠沿三個(gè)軸線(x軸、y軸和z軸)移動(dòng)的已知結(jié)構(gòu)。
當(dāng)由抽吸部1133施加在焊球1117上的吸力終止時(shí)，從氣體供給部1135通過(guò)抽吸路徑1129將壓縮氣體施加在焊球1117上。被保持在凹部1131內(nèi)的焊球1117朝孔口1115移動(dòng)，并且被定位在封閉孔口1115的止動(dòng)件1223上。
然后，致動(dòng)用于止動(dòng)件1223的驅(qū)動(dòng)部1225以便移動(dòng)止動(dòng)件1223，從而打開(kāi)孔口1115。在打開(kāi)孔口1115之后，執(zhí)行激光照射以使焊球1117熔化?？稍诖蜷_(kāi)止動(dòng)件之前和之后合適地施加壓縮氣體。更具體的說(shuō)，在打開(kāi)止動(dòng)件之前，施加壓縮氣體以將焊球定位在止動(dòng)件上，在打開(kāi)止動(dòng)件之后，焊球被壓縮氣體從孔口1115噴射到噴嘴1107外部。
從激光器1118振蕩出的激光束通過(guò)激光透射部1127、激光引入路徑1119和內(nèi)部空間1109，并照射和熔化從孔口1115噴射出的固態(tài)焊球。
熔化的焊球1117沉積在預(yù)定位置(角度部分1159)上，從而完成釬焊。
配備有上述焊料供給部的釬焊裝置可將焊球保持在封閉空間內(nèi)，從而能夠容易地和可靠地選擇用于噴射的壓縮氣體的壓力，并且能夠可靠地噴射焊球。
另外，不管焊球從釬焊裝置的噴射方向如何，焊球都可沉積在預(yù)定的釬焊位置上。
(打開(kāi)/關(guān)閉單元的結(jié)構(gòu))現(xiàn)在，將參照

可應(yīng)用于實(shí)施例1和2的打開(kāi)/關(guān)閉單元的結(jié)構(gòu)的特定示例。
(結(jié)構(gòu)示例1)結(jié)構(gòu)示例1提供了利用電磁螺線管類型的致動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)源的打開(kāi)/關(guān)閉單元。圖4是在孔口被關(guān)閉的狀態(tài)下，配備有電磁螺線管類型的致動(dòng)器的打開(kāi)/關(guān)閉單元的正視圖。在附圖中，結(jié)構(gòu)示例1的打開(kāi)/關(guān)閉單元2122包括用于封閉噴嘴2102的孔口2116的止動(dòng)件2123，用于通過(guò)使止動(dòng)件2123沿x方向移動(dòng)來(lái)執(zhí)行打開(kāi)/關(guān)閉操作的驅(qū)動(dòng)部或電磁螺線管類型的致動(dòng)器2125，用于保持止動(dòng)件2116和電磁螺線管類型的致動(dòng)器2125的打開(kāi)/關(guān)閉單元主體2201，以及被該打開(kāi)/關(guān)閉單元主體2201可水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)地支承的臂部件2203。
電磁螺線管類型的致動(dòng)器包括管狀殼體，設(shè)置在該殼體內(nèi)的未示出的電磁線圈，設(shè)置在該電磁線圈內(nèi)的未示出的固定鐵心，未示出的活動(dòng)鐵心，該活動(dòng)鐵心設(shè)置成可與該固定鐵心接觸和分離，以及安裝在該活動(dòng)鐵心上的桿2205。
此外，臂部件2203沿水平方向(圖4中的橫向方向)延伸，并且其一端連接到打開(kāi)/關(guān)閉單元主體2201。臂部件2203的另一端通過(guò)連接件連接到致動(dòng)器2125的活塞2205的一端和止動(dòng)件2123。因此，當(dāng)桿2205往復(fù)運(yùn)動(dòng)(沿x方向)時(shí)，止動(dòng)件2123通過(guò)臂2203沿x方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
具有上述結(jié)構(gòu)的打開(kāi)/關(guān)閉單元2122在接收到來(lái)自控制部的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)沿x方向(向圖中的右側(cè))移動(dòng)，從而打開(kāi)孔口2116，或者移動(dòng)到左側(cè)從而關(guān)閉孔口2116。
(結(jié)構(gòu)示例2)結(jié)構(gòu)示例2提供了一種使用壓電致動(dòng)器的打開(kāi)/關(guān)閉單元。圖5是使用配備有壓電致動(dòng)器的打開(kāi)/關(guān)閉單元的噴嘴組件的橫截面視圖。該圖示出在孔口3115關(guān)閉的狀態(tài)下的打開(kāi)/關(guān)閉單元3222。由于噴嘴組件3103的結(jié)構(gòu)與圖3中所示的噴嘴組件1103類似，所以將僅說(shuō)明不同的部分。
在噴嘴主體3105的外周邊上安裝有構(gòu)成打開(kāi)/關(guān)閉單元3222的止動(dòng)件3223，以及構(gòu)成用于驅(qū)動(dòng)該止動(dòng)件3223的驅(qū)動(dòng)部的壓電致動(dòng)器3225。
止動(dòng)件3223具有L形結(jié)構(gòu)，包括用于關(guān)閉噴嘴3107的孔口3115的平坦部分3223a，以及從該平坦部分3223a經(jīng)由一彎曲部分繼續(xù)延伸的止動(dòng)件主體部分3223b。該止動(dòng)件主體部分3223b具有孔口3223c，稍后將說(shuō)明的固定塊3237的銷3237a適配在該孔口中。
用于將止動(dòng)件3223固定在噴嘴主體3105上的第一固定塊3237由兩個(gè)塊部件3237a(圖中僅示出一個(gè))構(gòu)成，該塊部件具有沿噴嘴主體3105的外周邊設(shè)置的彎曲部分和例如通過(guò)螺釘固定的凸緣部分。在塊部件3237a的凸緣上設(shè)置有銷3237b，該銷的直徑稍小于止動(dòng)件3223的孔口3223c的直徑，從而止動(dòng)件3223可圍繞銷3237b旋轉(zhuǎn)。止動(dòng)件3223通過(guò)銷3237b安裝在塊部件3237a上，并且兩個(gè)塊部件圍繞噴嘴主體3105定位。從而，塊部件例如通過(guò)螺釘安裝在噴嘴主體3105上。
止動(dòng)件3223連接到驅(qū)動(dòng)部即壓電致動(dòng)器3225的一端。致動(dòng)器3225是所謂的彎曲致動(dòng)器，它是通過(guò)將壓電元件3233、3235粘附在板形陶瓷部件3231的兩側(cè)上構(gòu)造成的。致動(dòng)器的另一端通過(guò)第二固定塊3239固定在噴嘴主體3105上，該固定塊3239固定在噴嘴主體3105的上部?jī)?nèi)。
在致動(dòng)器的靜止?fàn)顟B(tài)(圖5所示的狀態(tài))下，止動(dòng)件3223關(guān)閉孔口3115。為了打開(kāi)孔口3115，向壓電元件3233、3235施加電壓以使壓電元件3233收縮和使另一個(gè)壓電元件3235伸展，從而使致動(dòng)器3225沿靠近噴嘴主體3105的方向(箭頭Y的方向)彎曲。連接到致動(dòng)器3225的止動(dòng)件3223圍繞銷3223c(方向z)旋轉(zhuǎn)，從而打開(kāi)孔口3115。
(結(jié)構(gòu)示例3)
結(jié)構(gòu)示例3提供了一種使用另一種壓電致動(dòng)器的打開(kāi)/關(guān)閉單元。圖6是該打開(kāi)/關(guān)閉單元的正視圖。圖6示出孔口4107被止動(dòng)件4223關(guān)閉的狀態(tài)。在圖中，噴嘴組件的噴嘴4107由虛線示出，并且由于該噴嘴組件的結(jié)構(gòu)與圖5內(nèi)的噴嘴組件3103相同，所以不對(duì)該噴嘴組件進(jìn)行說(shuō)明。
打開(kāi)/關(guān)閉單元4222包括止動(dòng)件4223，和構(gòu)成用于驅(qū)動(dòng)止動(dòng)件4223的驅(qū)動(dòng)部的壓電致動(dòng)器4225。止動(dòng)件4223具有大致為L(zhǎng)形的結(jié)構(gòu)，其包括用于關(guān)閉孔口4107的平坦部分4223a和連接到稍后將說(shuō)明的板簧4229的固定部分4223b。
致動(dòng)器4225是所謂的堆疊式壓電致動(dòng)器。致動(dòng)器4225由在一端具有孔口的圓柱形殼體4227、設(shè)置在該殼體4227內(nèi)的堆疊式壓電元件(未示出)、以及連接到該壓電元件并從該殼體4227的孔口可移動(dòng)地突出的突出部分4231構(gòu)成。殼體4227的與該孔口相對(duì)的另一個(gè)封閉端固定在打開(kāi)/關(guān)閉單元的主體4235上。一螺旋彈簧4233沿致動(dòng)器4225的縱向設(shè)置在板簧4229的彎曲部分4229a和打開(kāi)/關(guān)閉單元的主體4235之間。螺旋彈簧4233向壓電元件施加壓力。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)向壓電元件加電壓時(shí)，壓電元件伸展以使突出部分4231向左擠壓板簧的彎曲部分4229a，從而板簧的彎曲部分4229a朝左側(cè)傾斜(彎曲)，并且所連接的止動(dòng)件4223朝右側(cè)旋轉(zhuǎn)，從而打開(kāi)孔口4107。在沒(méi)有加電壓的狀態(tài)下，壓電元件返回靜止?fàn)顟B(tài)(收縮狀態(tài))，從而關(guān)閉孔口4107。
下文將說(shuō)明使用實(shí)施例2的釬焊裝置的釬焊操作的示例。
釬焊的物體是具有0.95mm×0.6mm的平坦表面的金制電極部件。使用的焊球是直徑為110μm的球形部件。使用氮?dú)庾鳛閴嚎s氣體。此外，噴嘴端部到工件的釬焊位置的距離是0.5mm。使用的激光是波長(zhǎng)為1064nm的YAG激光，并且激光束的照射時(shí)間選定為從開(kāi)始照射算起0.3msec。
激光束光點(diǎn)在釬焊位置的直徑為φ200μm。
下面示出釬焊操作的示例1到3的結(jié)果，這些釬焊操作是通過(guò)改變從打開(kāi)擋板到開(kāi)始激光照射的時(shí)間和改變壓縮氣體的壓力執(zhí)行的。

如上表所示，在示例1到3的任何一個(gè)中，在預(yù)定位置均令人滿意地執(zhí)行釬焊。
(實(shí)施例3)圖1A、1B和3所示的實(shí)施例1和2的止動(dòng)件以及圖4的結(jié)構(gòu)示例1的止動(dòng)件這樣構(gòu)造，即，通過(guò)沿垂直于噴射方向的方向運(yùn)動(dòng)來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉噴嘴的孔口。
在圖1B所示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)孔口106被止動(dòng)件123完全打開(kāi)時(shí)，沿x方向移動(dòng)的止動(dòng)件123向止動(dòng)件123上的焊球107施加朝右的分力，從而焊球107的噴射方向可能偏離到從垂直方向傾斜的方向。必須消除噴射方向的這種波動(dòng)，以便提高焊球的沉積位置的精度，這是電子元件的較高密度布置所要求的。
另一方面，圖3所示的實(shí)施例2的釬焊裝置具有通過(guò)壓縮氣體噴射焊球的結(jié)構(gòu)。因此，與基于焊球噴射的實(shí)施例1的釬焊裝置相比，實(shí)施例2的釬焊裝置可在x方向上相對(duì)減小止動(dòng)件運(yùn)動(dòng)對(duì)噴射方向偏離的影響，但是不能完全消除這種影響。
因此，需要這樣一種構(gòu)造，該構(gòu)造能夠防止打開(kāi)孔口時(shí)的止動(dòng)件運(yùn)動(dòng)向焊球施加分力，該分力的方向與止動(dòng)件的移動(dòng)方向相同，從而導(dǎo)致焊球的噴射方向波動(dòng)。下文將說(shuō)明為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)提出的實(shí)施例3的釬焊裝置。
圖7A是實(shí)施例3的釬焊裝置的噴嘴的橫截面視圖，圖7B是從圖7A中的方向VII看到的噴嘴的仰視圖。這些圖示出止動(dòng)件關(guān)閉并且焊球被止動(dòng)件支承在容納空間內(nèi)的狀態(tài)。圖7A和7B僅示出實(shí)施例3的釬焊裝置內(nèi)的噴嘴和止動(dòng)件而省略了其它結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)與圖1A、1B和3所示的釬焊裝置的結(jié)構(gòu)相似。
構(gòu)成管狀噴嘴組件的噴嘴5102具有直徑大于焊球5107的外徑的孔口5106，以及用于容納焊球5107的容納空間5105，并且在噴嘴5102的周邊壁5102a上設(shè)有槽縫5102b(或凹槽)，該槽縫沿徑向方向穿透并且從噴嘴的端部沿軸向延伸。
用于支承焊球5107的支承部件是止動(dòng)件5123，止動(dòng)件5123通過(guò)連接到未示出的驅(qū)動(dòng)部(例如圖1A和1B內(nèi)的125)而能夠移動(dòng)。止動(dòng)件5123由大致為矩形的薄板部件形成。此外止動(dòng)件5123的寬度(沿圖7B內(nèi)的垂直方向)稍小于槽縫5102b的寬度，以便止動(dòng)件5123可插入槽縫5102b。因此，止動(dòng)件5123穿過(guò)槽縫5102b延伸到容納空間5105內(nèi)。處于延伸狀態(tài)的止動(dòng)件5123在孔口5106的沿噴射方向的上游側(cè)支承焊球5107。可通過(guò)驅(qū)動(dòng)部使止動(dòng)件5123插入容納空間5105或從該空間抽出(沿圖中的橫向方向運(yùn)動(dòng))。
此外，噴嘴5102的槽縫5102b在導(dǎo)向區(qū)域5102c內(nèi)延伸，該導(dǎo)向區(qū)域的內(nèi)徑與孔口5106的內(nèi)徑相同。因此，在從止動(dòng)件5123上的焊球5107的支承位置到孔口5106的導(dǎo)向區(qū)域5102c內(nèi)，噴嘴5102的內(nèi)徑與孔口5106的內(nèi)徑相同。導(dǎo)向區(qū)域5102c用作引導(dǎo)焊球沿預(yù)定噴射方向的導(dǎo)向件。因此，需要將孔口5106和導(dǎo)向區(qū)域5102c的內(nèi)徑選擇成稍大于焊球5107，從而使得導(dǎo)向區(qū)域5102c和孔口5106能夠引導(dǎo)焊球5107沿預(yù)定噴射方向。
在本實(shí)施例中，導(dǎo)向區(qū)域5102c形成為從焊球的支承位置到孔口5102a，但是這種結(jié)構(gòu)不是限制性的。導(dǎo)向區(qū)域可在從焊球的支承位置到孔口的區(qū)域的一部分內(nèi)形成。
在上述結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)部(例如圖1A和1B內(nèi)的125)使止動(dòng)件5123沿x方向移動(dòng)，從而將止動(dòng)件5123移動(dòng)到容納空間5105外部，即移動(dòng)到導(dǎo)向區(qū)域5102c的內(nèi)周邊的徑向外部，并釋放對(duì)焊球5107的支承。當(dāng)止動(dòng)件5123移動(dòng)時(shí)，焊球5107通過(guò)其重量或通過(guò)壓縮氣體朝噴嘴5102下方被噴射。在此操作中，焊球5107被導(dǎo)向區(qū)域5102c引導(dǎo)到預(yù)定噴射方向。因此，可提高焊球5107的沉積精度。
在上述實(shí)施例中，止動(dòng)件被完全抽出到導(dǎo)向區(qū)域5102c的內(nèi)周邊的外部，但是還可以移動(dòng)直到止動(dòng)件5123的端面5123a到達(dá)與導(dǎo)向區(qū)域5102c的內(nèi)周邊的共面的位置，并且將止動(dòng)件5123的垂直長(zhǎng)度(沿圖7A內(nèi)的垂直方向)選擇成與槽縫5102b的垂直長(zhǎng)度基本相同。在這種結(jié)構(gòu)中，槽縫的端面5123a和導(dǎo)向區(qū)域5102c用作焊球5107的導(dǎo)向件，從而即使在焊球被止動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)沿x方向偏壓的情況下，焊球仍能夠被可靠地糾正到預(yù)定噴射方向。
實(shí)施例3中所述的止動(dòng)件5123不僅可應(yīng)用于圖1A、1B和3，而且當(dāng)然還可用作結(jié)構(gòu)示例1到3中的止動(dòng)件。
此外，止動(dòng)件和槽縫的形狀和位置也不局限于上述實(shí)施例。例如，在使用桿形部件作為止動(dòng)件的情況下，還可在高于該孔口的位置(沿噴射方向的上游側(cè))設(shè)置沿徑向穿透周邊壁的穿孔，并通過(guò)將桿形部件插入該穿孔或從該穿孔抽出以執(zhí)行焊球的支承和釋放。
(變型)下文將說(shuō)明第三實(shí)施例的一種變型，其中止動(dòng)件插入形成在噴嘴的周邊壁內(nèi)的穿孔或從該穿孔抽出。圖8A是實(shí)施例3的一種變型的釬焊裝置的橫截面視圖，圖8B是圖8A內(nèi)的部分VIIIB的放大視圖。這些附圖示出止動(dòng)件關(guān)閉并且焊球被止動(dòng)件保持在容納空間內(nèi)的狀態(tài)。圖8A和8B內(nèi)所示的變型的釬焊裝置配備有使用壓電致動(dòng)器的打開(kāi)/關(guān)閉單元。
該釬焊裝置包括噴嘴組件和打開(kāi)/關(guān)閉單元。構(gòu)成管狀噴嘴組件的噴嘴6102具有直徑大于焊球6107的外徑的孔口6106，以及與孔口6106連通并容納焊球6107的容納空間6105，噴嘴6102的周邊壁6102a具有沿徑向方向穿透的穿孔6102b。打開(kāi)/關(guān)閉單元6222設(shè)置在噴嘴6102的遠(yuǎn)端附近。
打開(kāi)/關(guān)閉單元6222包括止動(dòng)件6223和壓電致動(dòng)器6225，該壓電致動(dòng)器用作驅(qū)動(dòng)止動(dòng)件6223的驅(qū)動(dòng)部。致動(dòng)器6225是堆疊式壓電致動(dòng)器。致動(dòng)器6225的結(jié)構(gòu)與圖6所示的致動(dòng)器相同。一未示出的螺旋彈簧沿致動(dòng)器6225的縱向設(shè)置，并位于板簧6229的彎曲部分6229a和打開(kāi)/關(guān)閉單元主體6235之間。螺旋彈簧向壓電元件施加壓力，并且在壓電元件沒(méi)有被致動(dòng)時(shí)保持板簧6229處于收縮狀態(tài)。
用作支承焊球6107的支承部件的止動(dòng)件6223連接到用于移動(dòng)止動(dòng)件的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部6225并連接到板簧6229。止動(dòng)件6223具有大致為L(zhǎng)形的結(jié)構(gòu)，包括通過(guò)穿孔6102b延伸到容納空間6105內(nèi)以便支承焊球6107的平坦部分6223a，以及連接到板簧6229的固定部分6223b。此外，止動(dòng)件6223的寬度稍小于穿孔6102b的寬度(沿圖8A和8B內(nèi)的前后方向)，從而止動(dòng)件6223可插入具有豎直長(zhǎng)形橫截面(橢圓形)的穿孔6102b。因此，止動(dòng)件6223經(jīng)由穿孔6102b延伸到容納空間6105內(nèi)。處于延伸狀態(tài)的止動(dòng)件6223在孔口6106的沿噴射方向的上游側(cè)支承焊球6107。驅(qū)動(dòng)部6222可使位于止動(dòng)件6223遠(yuǎn)端的平坦部分6223a插入容納空間6105或者從該空間抽回。
此外噴嘴6102的穿孔6102b在導(dǎo)向區(qū)域6102c內(nèi)延伸。在從止動(dòng)件6123上的焊球6107的支承位置到孔口6106的導(dǎo)向區(qū)域6102c內(nèi)，噴嘴6102的內(nèi)徑與孔口6106的內(nèi)徑相同。導(dǎo)向區(qū)域6102c用作將焊球引導(dǎo)到預(yù)定噴射方向的導(dǎo)向件。因此，需要將孔口6106和導(dǎo)向區(qū)域6102c的內(nèi)徑選擇成稍大于焊球6107，從而使導(dǎo)向區(qū)域6102c和孔口6106能夠?qū)⒑盖?107引導(dǎo)到預(yù)定噴射方向。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)向壓電元件加電壓時(shí)，壓電元件伸展以使突出部分6231朝左擠壓板簧的彎曲部分6229a，從而板簧的彎曲部分6229a朝右(由箭頭1表示)傾斜(彎曲)，并且所連接的止動(dòng)件6223朝右旋轉(zhuǎn)，從而打開(kāi)孔口6106。在沒(méi)有加電壓的狀態(tài)下，壓電元件返回靜止?fàn)顟B(tài)(收縮狀態(tài))，從而平坦部分6223a伸入容納空間6105。
驅(qū)動(dòng)部6222使止動(dòng)件6223沿x方向移動(dòng)，從而將止動(dòng)件6223移動(dòng)到容納空間6105外部，即導(dǎo)向區(qū)域6102c的外部，并釋放對(duì)焊球6107的支承。當(dāng)止動(dòng)件6223移動(dòng)時(shí)，焊球6107通過(guò)其重量或通過(guò)壓縮氣體被朝噴嘴6102下方噴射。在此操作中，焊球6107被導(dǎo)向區(qū)域6102c引導(dǎo)到預(yù)定噴射方向。因此，可提高焊球6107的沉積精度。
上述實(shí)施例1、2和3使用激光器，但是焊球即焊料部件可以被鹵素?zé)舻墓饩€或熱空氣熱熔化。此外，可使用球形焊球作為焊料部件，但是焊球的形狀并不特別局限于球形。
此外，除了其中激光束的光軸、激光引入路徑的中心軸線、容納部的中心軸線和孔口的中心軸線沿相同方向?qū)R的結(jié)構(gòu)之外，還可采用能夠使激光束沿從孔口噴射出的焊球的軌跡進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)的激光器，從而不必使激光束的光軸與焊球在噴射之后的噴射路徑對(duì)齊。
保持-釋放部件也不局限于前述實(shí)施例。例如，噴嘴的打開(kāi)/關(guān)閉機(jī)構(gòu)可由隔膜結(jié)構(gòu)或多個(gè)翅片構(gòu)成的拼合結(jié)構(gòu)(divided structure)形成。
在本發(fā)明的接合裝置中，激光束的照射方向可與導(dǎo)電部件的噴射方向相同。
本發(fā)明的接合裝置是這樣的接合裝置，其將熱熔化的導(dǎo)電部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，從而電接合該第一部件和第二部件，該接合裝置可構(gòu)造成包括管狀噴嘴組件，該噴嘴組件具有容納導(dǎo)電部件的容納空間和與該容納空間連通的孔口，容納在該容納空間內(nèi)的導(dǎo)電部件通過(guò)該孔口噴射到接合位置，并且該孔口的直徑大于該導(dǎo)電部件的直徑；和支承部件，該支承部件用于在與該接合位置隔開(kāi)預(yù)定距離的位置將該導(dǎo)電部件可釋放地支承在該容納空間內(nèi)；將導(dǎo)電部件噴射到接合位置的噴射單元；加熱單元，該加熱單元通過(guò)用熱射線照射向該導(dǎo)電部件供熱從而加熱該導(dǎo)電部件；以及控制單元，該控制單元使釋放保持部件的保持的定時(shí)和加熱單元進(jìn)行加熱的定時(shí)同步；其中，噴嘴組件在從該支承部件支承的導(dǎo)電部件的位置到該孔口的區(qū)域內(nèi)包括管狀導(dǎo)向區(qū)域，該導(dǎo)向區(qū)域的內(nèi)徑與該孔口的直徑相同。
用于本發(fā)明的噴射單元的壓縮氣體可以是惰性氣體(例如氮)或能夠還原導(dǎo)電部件的氣體(例如氫)。
本發(fā)明可以多種形式實(shí)現(xiàn)而不會(huì)背離本發(fā)明的基本原理。因此，上述實(shí)施例僅用于示例性說(shuō)明，當(dāng)然不是限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于接合裝置的噴嘴單元，該接合裝置將熱熔化的導(dǎo)電部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，從而使第一部件和第二部件電接合，該噴嘴單元包括具有容納該導(dǎo)電部件的容納空間和與該容納空間連通的孔口的管狀噴嘴組件，容納在該容納空間內(nèi)的導(dǎo)電部件通過(guò)該孔口噴射到該接合位置，并且該孔口的直徑大于該導(dǎo)電部件的直徑；和用于將該導(dǎo)電部件可釋放地支承在該容納空間內(nèi)的支承部件；其中，該噴嘴組件在從該支承部件支承的導(dǎo)電部件的位置到該孔口的區(qū)域內(nèi)包括管狀導(dǎo)向區(qū)域，該導(dǎo)向區(qū)域的內(nèi)徑與該孔口的直徑相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴嘴單元，其特征在于，該噴嘴組件具有穿透該噴嘴組件的周邊壁并且與該容納空間連通的孔或槽縫；并且，該支承部件具有用于通過(guò)該孔或槽縫支承該導(dǎo)電部件的止動(dòng)件。
3.一種接合裝置，該接合裝置將熱熔化的導(dǎo)電部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，從而使第一部件和第二部件電接合，該接合裝置包括具有容納該導(dǎo)電部件的容納空間和與該容納空間連通的孔口的管狀噴嘴組件，容納在該容納空間內(nèi)的導(dǎo)電部件通過(guò)該孔口噴射到該接合位置，并且該孔口的直徑大于該導(dǎo)電部件的直徑；和用于將該導(dǎo)電部件可釋放地支承在該容納空間內(nèi)的支承部件；通過(guò)用熱射線照射來(lái)向該導(dǎo)電部件供熱從而加熱該導(dǎo)電部件的加熱單元；以及使釋放該支承部件的支承的定時(shí)和加熱單元進(jìn)行加熱的定時(shí)同步的控制單元；其中，該噴嘴組件在從該支承部件支承的導(dǎo)電部件的位置到該孔口的區(qū)域內(nèi)包括管狀導(dǎo)向區(qū)域，該導(dǎo)向區(qū)域的內(nèi)徑與該孔口的直徑相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的接合裝置，其特征在于，該加熱單元是激光器，并且該熱射線是激光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的接合裝置，其特征在于，該激光束的照射方向與該導(dǎo)電部件的噴射方向相同。
6.一種接合裝置，該接合裝置將熱熔化的導(dǎo)電部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，從而使第一部件和第二部件電接合，該接合裝置包括具有容納導(dǎo)電部件的容納空間和與該容納空間連通的孔口的管狀噴嘴組件，容納在該容納空間內(nèi)的導(dǎo)電部件通過(guò)該孔口噴射到接合位置，并且該孔口的直徑大于該導(dǎo)電部件的直徑；和用于將該導(dǎo)電部件可釋放地支承在一個(gè)位置的支承部件，該位置位于容納空間內(nèi)且與該接合位置相距預(yù)定距離；將該導(dǎo)電部件噴射到該接合位置的噴射單元；通過(guò)用熱射線照射來(lái)向該導(dǎo)電部件供熱從而加熱該導(dǎo)電部件的加熱單元；以及使釋放該支承部件的支承的定時(shí)和加熱單元進(jìn)行加熱的定時(shí)同步的控制單元；其中，該噴嘴組件在從該支承部件支承的導(dǎo)電部件的位置到該孔口的區(qū)域內(nèi)包括管狀導(dǎo)向區(qū)域，該導(dǎo)向區(qū)域的內(nèi)徑與該孔口的直徑相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的接合裝置，其特征在于，該加熱單元是激光器，并且該熱射線是激光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的接合裝置，其特征在于，該噴射單元是壓縮氣體供給單元，該單元向該容納空間內(nèi)的導(dǎo)電部件施加壓縮氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求3到7中任何一項(xiàng)的接合裝置，其特征在于，該支承部件由壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的接合裝置，其特征在于，該支承部件由壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
一種用于接合裝置的噴嘴單元，該接合裝置將熱熔化的導(dǎo)電部件放置在用于接合第一部件和第二部件的接合位置，從而使第一部件和第二部件電接合，該噴嘴單元包括具有容納該導(dǎo)電部件的容納空間和與該容納空間連通的孔口的管狀噴嘴組件，容納在該容納空間內(nèi)的導(dǎo)電部件通過(guò)該孔口噴射到該接合位置，并且該孔口的直徑大于該導(dǎo)電部件的直徑；和用于將該導(dǎo)電部件可釋放地保持在該容納空間內(nèi)的保持部件；其中該噴嘴組件在從支承部件支承的導(dǎo)電部件的位置到該孔口的區(qū)域內(nèi)包括內(nèi)徑與該孔口的直徑相同的管狀導(dǎo)向區(qū)域。
文檔編號(hào)G11B5/39GK101038986SQ20071008834
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者和合達(dá)也, 進(jìn)藤修, 水野亨 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社