(57)【要約】【課題】多品種少量生産に対応することができ、さらに、品質及び生産性を向上させることができるボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置の提供を目的とする。【解決手段】  ボール搭載装置１は、ボール１０の通り抜ける整列用孔２２の配設された整列マスク２１を有する整列手段２と、整列されたボール１０を吸着する吸着孔３２の配設されたボール吸着マスク３１、及び、ボール吸着マスク３１の取り付けられる基台３５を有するボール吸着ヘッド３と、昇降手段４と、ボール吸着ヘッド３が上向きの状態でボール１０を吸着し、ボール吸着ヘッド３が下向きの状態でボール１０を搭載するように、ボール吸着ヘッド３を回動させる回動手段５とを備えている。【選択図】  図１
2010140921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のボールが通り抜ける整列用孔の配設された整列マスクを有する整列手段と、
整列された前記ボールを吸着する吸着孔の配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、
前記ボール吸着ヘッドと前記整列マスクとを相対的に接近させ、前記ボール吸着ヘッドと前記ボールの搭載される被搭載体とを相対的に接近させる移動手段と、
前記ボール吸着ヘッドが上向きの状態で前記ボールを吸着し、前記ボール吸着ヘッドが下向きの状態で前記ボールを搭載するように、前記ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段と
を備えたことを特徴とするボール搭載装置。
【請求項２】
前記移動手段を、前記回動手段を昇降させる昇降手段としたことを特徴とする請求項１に記載のボール搭載装置。
【請求項３】
前記ボール吸着マスクに、複数の前記被搭載体に対応する前記吸着孔が配設され、前記整列マスクに、複数の前記被搭載体に対応する前記整列用孔が配設されていることを特徴とする請求項２に記載のボール搭載装置。
【請求項４】
前記基台が、隣接する前記被搭載体どうしの境界に対応する位置に、前記ボール吸着マスクを支持する支持部を有することを特徴とする請求項３に記載のボール搭載装置。
【請求項５】
前記基台が、隣接する一又は二以上の前記被搭載体に対応する位置に、前記支持部を側壁とする吸気室を有することを特徴とする請求項４に記載のボール搭載装置。
【請求項６】
前記ボール吸着マスクの外面及び内面の少なくとも一方の前記吸着孔の周囲に、凹部が形成されたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のボール搭載装置。
【請求項７】
ボール吸着ヘッドが、上向きの状態で、導電性のボールが通り抜ける整列用孔の配設された整列マスクに相対的に接近する工程と、
整列手段が、前記ボールを前記整列用孔に振り込み、吸着孔の配設されたボール吸着マスクを有する前記ボール吸着ヘッドが、振り込まれた前記ボールを吸着する工程と、
前記ボール吸着ヘッドが、前記ボールの搭載される被搭載体に相対的に接近するとともに、下向きの状態となるように回動する工程と、
前記ボール吸着ヘッドが、吸着した前記ボールを前記被搭載体に搭載する工程と
を有することを特徴とするボール搭載方法。
【請求項８】
前記ボール吸着ヘッドが、上昇することによって、前記整列マスクに接近し、降下することによって、前記被搭載体に接近することを特徴とする請求項７に記載のボール搭載方法。
【請求項９】
基板のランドにフラックスを塗布するフラックス塗布装置、前記ランドに導電性のボールを搭載するボール搭載装置、及び、加熱により前記ボールを前記ランドに接合させる加熱装置を有する電子部品の製造装置において、
前記ボール搭載装置が、
前記ボールが通り抜ける整列用孔の配設された整列マスクを有する整列手段と、
整列された前記ボールを吸着する吸着孔の配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、
前記ボール吸着ヘッドと前記整列マスクとを相対的に接近させ、前記ボール吸着ヘッドと前記ボールの搭載される被搭載体とを相対的に接近させる移動手段と、
前記ボール吸着ヘッドが上向きの状態で前記ボールを吸着し、前記ボール吸着ヘッドが下向きの状態で前記ボールを搭載するように、前記ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段と
を備えたことを特徴とする電子部品の製造装置。
【請求項１０】
前記移動手段を、前記回動手段を昇降させる昇降手段としたことを特徴とする請求項９に記載の電子部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板等（たとえば、ベアチップの基板）の接続端子に導電性ボール（適宜、ボールと略称する。）を搭載する工程において、パッケージの微細化に伴う接続端子の狭ピッチ化及び多ピン化が進んでいる。このため、搭載すべきボールが微小化し、また、一括搭載数が増大する傾向にある。すなわち、より多くの基板に、一括して（まとめて）ボールを搭載することによって、ボールの一括搭載数は増大するものの、生産性を大幅に向上させることができる。
また、上記の導電性ボールを搭載する工程は、たとえば、ベアチップなどの半導体装置（電子部品）を製造する上で、極めて重要な工程であることから、様々な技術が開発されている。
【０００３】
（第一従来例）
図８は、本発明の従来例にかかるボール搭載方法のボール吸着ヘッドを説明するための概略図を示しており、（ａ）はボールを吸着したときの概略拡大断面図を示しており、（ｂ）はボールを載置したときの概略拡大断面図を示している。
図８において、ボール搭載装置１０１は、従来の代表的なボール搭載装置であり、ボール槽１２０及びボール吸着ヘッド１３０などを備えている。このボール搭載装置１０１は、被搭載体としての基板１１の接続端子（ランド１２）に導電性のボール１０を搭載する。
【０００４】
ボール槽１２０は、箱状としてあり、導電性のボール１０を収容する。このボール槽１２０は、底面からエアーが噴出し、ボール１０を上方に吹き上げる。
また、ボール吸着ヘッド１３０は、下面に、基板１１のランド１２と対応するように、吸着孔１３１が配設されており、吸気孔１３６から吸気することにより、ボール１０が、吸着孔１３１に吸着される。
【０００５】
上記のボール搭載装置１０１は、ボール槽１２０がボール１０を吹き上げ、ボール吸着ヘッド１３０がボール１０を吸着した後、移動手段（図示せず）がボール吸着ヘッド１３０を基板１１の上方に移動させ、吸着破壊することにより、ボール１０を基板１１のランド１２上に搭載する。
【０００６】
（第二従来例）
図９は、特許文献１にかかるＢＧＡ製品基板の製造装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
図９において、ＢＧＡ製品基板の製造装置１０１ａは、半田ボール整列板１２１及び回動手段１５０などを備えている（特許文献１参照）。
【０００７】
半田ボール整列板１２１は、上面に半田ボール整列穴１２２が配設されており、半田ボール整列マスク及び半田ボール収納スキージなどを有する半田ボール整列手段（図示せず）によって、半田ボール整列穴１２２にボール１０が整列される。
また、基板１１は、フラックス搭載手段（図示せず）によって、ランド１２上にフラックス（図示せず）が塗布されている。
さらに、回動手段１５０は、回転アーム１５１及び回動軸１５２などを有しており、回転アーム１５１にフラックスの塗布された基板１１が着脱自在に取り付けられている。
【０００８】
ＢＧＡ製品基板の製造装置１０１ａは、回転アーム１５１を回動軸１５２を起点に１８０度回転させ、回転アーム１５１に取り付けられた基板１１のランド１２と半田ボール整列板１２１の半田ボール整列穴１２２に整列されたボール１０とが向かい合うように接触させ、フラックス（図示せず）を介して、ボール１０をランド１２に付着させる。その後、回転アーム１５１を元の状態まで回転させることにより、ボール１０をランド１２に搭載する。
【０００９】
また、上述した技術の他にも本発明に関連する技術として、たとえば、特許文献２には、微細導電性ボールの配列搭載装置の技術が開示されている。この配列搭載装置は、吸引孔の形成された配列板及び配列板支持部などを有する配列ヘッドを備えている。
さらに、特許文献３には、減圧吸引部に取り付けられた配列基板が記載されている。この配列基板には、複数の配列孔が形成されており、これらの配列孔に微小導電性ボールが吸着される。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３０３９２６公報
【特許文献２】特開２００５−０４４９８４号公報
【特許文献３】特開平０９−２７５１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、第一従来例のボール搭載装置１０１は、ボール１０を吸着するボール吸着ヘッド１３０の製作に多額の費用と日数を必要とした。また、一般的に、製品種類の多様化から、一つの製品を大量に生産するのではなく、多品種少量の生産になってきている。したがって、ボール吸着ヘッド１３０は、製品の種類ごとに製作する必要があった。すなわち、ボール搭載装置１０１は、ボール吸着ヘッド１３０の製作に多額の費用と日数を必要とするため、特に、多品種少量生産には適さない装置であるといった問題があった。
【００１２】
また、第二従来例のＢＧＡ製品基板の製造装置１０１ａは、ランド１２が下向きの状態で、基板１１がボール１０に接し、ランド１２が上向きの状態となるまで、基板１１を回転させる。この間、ボール１０の自重に逆らってボール１０を保持する力は、フラックス（図示せず）の粘着力のみであった。また、基板１１と半田ボール整列板１２１の平行度や平坦度によっては、ランド１２上のフラックスとボール１０とが、全て均一に接することができない場合も想定された。すなわち、ボール１０がランド１２に搭載されない場合があるといった問題があった。
【００１３】
特に、上述したように、搭載すべきボールが微小化し、また、一括搭載数が増大する傾向にあることから、大量の微小化されたボールを、極めて高い信頼性を有する状態で一括して搭載する技術が要望されている。
なお、特許文献２、３の技術は、空中に跳躍させたボールを吸着しており、上記の要望を実現することはできないといった問題があった。
【００１４】
本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、多品種少量生産に対応することができ、さらに、品質及び生産性を向上させることができるボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明のボール搭載装置は、導電性のボールが通り抜ける整列用孔の配設された整列マスクを有する整列手段と、整列されたボールを吸着する吸着孔の配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、ボール吸着ヘッドと整列マスクとを相対的に接近させ、ボール吸着ヘッドとボールの搭載される被搭載体とを相対的に接近させる移動手段と、ボール吸着ヘッドが上向きの状態でボールを吸着し、ボール吸着ヘッドが下向きの状態でボールを搭載するように、ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段とを備えている。
【００１６】
また、本発明のボール搭載方法は、ボール吸着ヘッドが、上向きの状態で、導電性のボールが通り抜ける整列用孔の配設された整列マスクに相対的に接近する工程と、整列手段が、ボールを整列用孔に振り込み、吸着孔の配設されたボール吸着マスクを有するボール吸着ヘッドが、振り込まれたボールを吸着する工程と、ボール吸着ヘッドが、ボールの搭載される被搭載体に相対的に接近するとともに、下向きの状態となるように回動する工程と、ボール吸着ヘッドが、吸着したボールを被搭載体に搭載する工程とを有する方法としてある。
【００１７】
また、本発明の電子部品の製造装置は、基板のランドにフラックスを塗布するフラックス塗布装置、ランドに導電性のボールを搭載するボール搭載装置、及び、加熱によりボールをランドに接合させる加熱装置を有する電子部品の製造装置において、ボール搭載装置が、ボールが通り抜ける整列用孔の配設された整列マスクを有する整列手段と、整列されたボールを吸着する吸着孔の配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、ボール吸着ヘッドと整列マスクとを相対的に接近させ、ボール吸着ヘッドとボールの搭載される被搭載体とを相対的に接近させる移動手段と、ボール吸着ヘッドが上向きの状態でボールを吸着し、ボール吸着ヘッドが下向きの状態でボールを搭載するように、ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段とを備えた構成としてある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置によれば、多品種少量生産に対応することができ、さらに、品質及び生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［ボール搭載装置の第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
図１において、本実施形態のボール搭載装置１は、整列手段２、ボール吸着ヘッド３、昇降手段４及び回動手段５などを備えている。なお、図１においては、理解しやすいように、ボール搭載装置１の筐体、基板１１の載置台、吸気手段、検査手段及び制御手段などを省略してある。
このボール搭載装置１は、ランド１２の配設された基板１１に、導電性のボール１０を搭載する。
なお、基板１１は、通常、ベアチップ、ＢＧＡ（ボールグリッドアレー）又はＣＳＰ（チップサイズパッケージ）などの基板であるが、これに限定されるものではない。また、ボール１０は、通常、半田ボールであるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
（整列手段）
整列手段２は、整列マスク２１及び一対のボールスキージ２３などを有している。
整列マスク２１は、通常、金属製の薄板であり、この板厚は、ボール１０の直径より薄くしてある（たとえば、ボール１０の直径の４０％〜８０％の厚さとしてある。）。また、整列マスク２１は、基板１１のランド１２に対応して、複数の整列用孔２２が配設されている。各整列用孔２２は、円孔としてあり、整列用孔２２の直径は、ボール１０の直径より（たとえば、数％〜十数％）大きくしてある。このようにすると、ボール１０は、整列用孔２２をスムースに通り抜けることができ、また、ボール１０を整列させる際、一つの整列用孔２２に一つのボール１０が収容される。
【００２１】
上記整列マスク２１は、エッチング技術などを用いて作製されるので、整列用孔２２の直径が微小（たとえば、数十μｍ）であったり、整列用孔２２の数量が多い場合（たとえば、数百〜数十万）であっても、精度よく作製される。また、製造原価のコストダウンを図ることができ、機械的な加工により作製する場合と比べると、短い期間で作製することができる。
【００２２】
一対のボールスキージ２３は、対向するように整列マスク２１の上方に取り付けられ、これらの間に、多数のボール１０が移動自在に収容される。また、ボールスキージ２３は、ボールスキージ用移動手段（図示せず）によって、整列マスク２１上を水平方向に往復移動し、これにより、ボール１０が、整列マスク２１の整列用孔２２に振り込まれる。
【００２３】
ボールスキージ２３は、通常、整列マスク２１から微小距離だけ浮かせた状態としてある。この微小距離は、ボール１０の半径より短く、かつ、整列用孔２２に収容されたボール１０の、整列マスク２１の上面からの突出量（突出高さ）より長い距離である。このようにすると、ボールスキージ２３は、ボール１０を確実に収容することができる。また、ボールスキージ２３の下端が、整列用孔２２に収容されたボール１０と当接しないので、ボール１０がボールスキージ２３と擦れるといった不具合を回避することができる。
なお、本実施形態では、ボールスキージ２３などを用いて、ボール１０を整列マスク２１の整列用孔２２に振り込む構成としてあるが、これに限定されるものではない。
【００２４】
（ボール吸着ヘッド）
ボール吸着ヘッド３は、ボールを吸着するための薄板としてのボール吸着マスク３１及び基台３５などを有している。
ボール吸着マスク３１は、通常、金属製の薄板であり、この板厚は、特に限定されるものではない。ただし、たとえば、ボール１０を吸着する際、ほぼ湾曲しない程度の機械的強度を有しているとよい。このようにすると、吸着の信頼性や耐久性を向上させることができる。また、ボール１０を搭載する際、搭載の位置精度を向上させることができる。
【００２５】
また、ボール吸着マスク３１は、基板１１のランド１２に対応して、複数の吸着孔３２が配設されている。各吸着孔３２は、円孔としてあり、吸着孔３２の直径は、ボール１０の直径より小さくしてある（たとえば、ボール１０の直径の３０％〜８０％としてある。）。このようにすると、整列マスク２１によって整列されたボール１０を確実に吸着することができる。また、ボール１０が吸着孔３２に詰まるように入り込んでしまい、吸着を解除しても、吸着孔３２から離れなくなるといった不具合を回避することができる。
【００２６】
上記ボール吸着マスク３１は、エッチング技術などを用いて作製されるので、吸着孔３２の直径が微小（たとえば、数十μｍ）であったり、吸着孔３２の数量が多い場合（たとえば、数百〜数十万）であっても、精度よく作製される。また、製造原価のコストダウンを図ることができ、機械的な加工により作製する場合と比べると、短い期間で作製することができる。
【００２７】
基台３５は、矩形箱状としてあり、底板のほぼ中央部に、吸気孔３６が形成されている。この基台３５は、四つの側板の上面に、接着などによって、ボール吸着マスク３１が取り付けられている。すなわち、ボール吸着ヘッド３は、基台３５及びボール吸着マスク３１によって形成される吸気室を有している。この吸気室は、図示してないが、チューブなどを介して吸気手段と連通しており、吸気孔３６から吸気されると、ボール１０が、吸着孔３２に吸着される。また、後述するように、吸気手段が吸気を解除すると、ボール１０がランド１２上に搭載される。
また、基台３５は、底板が、固定部材３７を介して、回動手段５の回動軸５１と接合されている。
なお、ボール吸着マスク３１と基台３５は、別々に作製され、組み立てられる構成としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、一体的に形成される構成としてもよい。
【００２８】
（回動手段）
回動手段５は、回動軸５１及びこの回動軸５１と連結されたステッピングモータなどを有しており、ボール吸着ヘッド３を回動させる。すなわち、回動手段５は、ボール吸着ヘッド３が上向きの状態でボール１０を吸着し、ボール吸着ヘッド３が下向きの状態でボール１０を搭載するように、ボール吸着ヘッド３を回動させる。
なお、本実施形態の回動手段５は、ステッピングモータを有する構成としてあるが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、エアシリンダなどを用いて、ボール吸着ヘッド３を回動させる構成としてもよい。
また、図示してないが、整列マスク２１や基板１１との平行度を微調整するための、角度調整機能を備えた構成としてもよい。
【００２９】
（昇降手段）
昇降手段４は、図示してないが、スライド軸受、ボールねじ及びステッピングモータなどを有しており、回動手段５を昇降させる。すなわち、昇降手段４は、回動手段５を上昇させることによって、ボール吸着ヘッド３を整列マスク２１に接近させ、また、回動手段５を降下させることによって、ボール吸着ヘッド３を基板１１に接近させる。通常、上昇速度や降下速度は、制御されており、たとえば、ボール吸着ヘッド３が整列マスク２１や基板１１の近傍に位置するとき、低速となる。
また、本実施形態では、ボール吸着ヘッド３が上向き状態となると、ボール吸着マスク３１の吸着孔３２と対応する位置に、整列マスク２１の整列用孔２２が位置し、さらに、ボール吸着ヘッド３が下向き状態となると、ボール吸着マスク３１の吸着孔３２と対応する位置に、基板１１のランド１２が位置する構成としてある。上述したように、移動手段を昇降手段４とすることにより、構造を単純化することができるので、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、動作精度などを高めることができ、品質を向上させることができる。
【００３０】
なお、昇降手段４は、上記の構成に限定されるものではなく、ボール吸着ヘッド３と整列マスク２１とを相対的に接近させ、ボール吸着ヘッド３と基板１１とを相対的に接近させる移動手段であるとよい。
したがって、たとえば、本発明の移動手段は、上向きの状態のボール吸着ヘッド３に整列手段２を接近させる第一の移動手段と、下向きの状態のボール吸着ヘッド３に基板１１を接近させる第二の移動手段とを有する構成としてもよい。また、本発明の移動手段は、通常、上下方向及び水平方向への移動が可能である。
【００３１】
次に、上記構成のボール搭載装置１の動作について説明する。
ボール搭載装置１は、所定の待機状態（たとえば、ボール吸着ヘッド３が、上向きの状態で、整列手段２と基板１１のほぼ中間に位置する状態）から、ボール吸着マスク３１が整列マスク２１とほぼ当接する位置まで、昇降手段４がボール吸着ヘッド３を上昇させる。
【００３２】
次に、一対のボールスキージ２３が水平方向に移動する。この移動によって、一対のボールスキージ２３の間に収容されていたボール１０は、整列マスク２１の整列用孔２２に振り込まれる。
この際、吸気手段による吸気は行われておらず、ボール１０は、重力の作用によって、整列用孔２２内に落下する。すなわち、重力を利用して、ボール１０を整列用孔２２内に収容するので、ボール１０を確実に整列させることができる。これにより、一つの整列用孔２２に一つのボール１０が整列されるので、ダブルボール不良（一つのランド１２に、二つのボール１０を搭載してしまう不良）を確実に防止することができる。
また、この方式に限定されるものではなく、たとえば、吸気手段が吸気をしている状態で、一対のボールスキージ２３を水平方向に移動させてもよい。この方式によれば、吸着力及び重力の作用によって、ボール１０は、整列用孔２２内に収容される。すなわち、吸着力及び重力を利用して、重力に逆らうことなく、ボール１０を整列用孔２２内に収容するので、ボール１０を確実に整列させることができる。
【００３３】
なお、図示してないが、整列用孔２２内にボール１０が全て整列されたことを、カメラなどを用いて検査してもよく、これにより、たとえば、ボール欠品不良（ランド１２に、ボール１０が搭載されない不良）やダブルボール不良などに対しての品質の信頼性を向上させることができる。
また、整列漏れが発生した場合には、再度、一対のボールスキージ２３を水平方向に移動させ、整列漏れが発生した箇所に、ボール１０を整列させる。
さらに、上記のような検査は、後述する各工程において、適宜、行うことができる。
【００３４】
次に、図１に示すように、吸気手段が吸気孔３６から吸気し、ボール１０は、吸着孔３２に吸着される。
なお、上述したように、たとえば、吸気手段が吸気をしている状態で、一対のボールスキージ２３を水平方向に移動させる場合、整列用孔２２に振り込まれたボール１０は、順次、吸着孔３２に吸着される。この場合、ボールスキージ２３を移動させているときの吸気力（真空引きの強さ）より、ボール１０の振り込みを全て終了したときの吸気力を大きくしてもよい。このように、吸気力を制御することにより、ボール１０をより確実に整列でき、また、ボール１０をより確実に吸着することができるので、たとえば、ボール欠品不良やダブルボール不良などに対して品質の信頼性をさらに向上させることができる。
したがって、
【００３５】
次に、図２に示すように、昇降手段４がボール吸着ヘッド３を降下させ、整列手段２と基板１１のほぼ中間において、回動手段５が、ボール吸着ヘッド３を下向きの状態まで回動させ、さらに、昇降手段４がボール吸着ヘッド３を降下させる。この際、ボール１０は、吸着孔３２に吸着されている。
【００３６】
続いて、図３に示すように、昇降手段４がボール吸着ヘッド３を降下させ、吸着しているボール１０が基板１１のランド１２と当接する高さ、あるいは、ボール１０がランド１２から微小距離だけ上方に浮いている高さで、ボール吸着ヘッド３が停止する。この際、ボール１０は、ランド１２に吸着されており、また、ランド１２上のフラックス（図示せず）と接触している。
【００３７】
次に、吸着手段が吸着を解除し、ボール１０は、基板１１のランド１２に搭載される。この際、ボール１０は、吸着力から開放されると、重力の作用によって、ランド１２上に確実に搭載される。すなわち、ボール１０は、ランド１２上のフラックス（図示せず）と接触しているので、その粘着力によって、水平方向に容易にずれることはない。また、吸着を解除する際、振動発生手段など（図示せず）により、振動や衝撃をボール吸着ヘッド３に与えてもよく、このようにすると、搭載をより確実に行うことができる。
続いて、昇降手段４がボール吸着ヘッド３を上昇させ、整列手段２と基板１１のほぼ中間において、回動手段５が、ボール吸着ヘッド３を上向きの状態まで回動させ、１サイクルの搭載動作が終了する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態のボール搭載装置１は、整列マスク２１によって確実にボール１０を整列し、重力を利用可能な上向きの状態のボール吸着マスク３１によって確実にボール１０を吸着し、下向きの状態のボール吸着ヘッド３が重力を利用してボール１０を搭載するので、ボール搭載の品質を大幅に向上させることができる。
さらに、ボール吸着マスク３１を用いることによりボール吸着ヘッド３を容易に製作することができるので、多品種少量生産に対応することができ、製造原価のコストダウンを図ることができる。
【００３９】
［ボール搭載装置の第二実施形態］
図４は、本発明の第二実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
図４において、本実施形態のボール搭載装置１ａは、第一実施形態のボール搭載装置１と比べると、回動手段５の代わりに、回動手段５ａを備えた点などが相違する。なお、ボール搭載装置１ａの他の構成は、ボール搭載装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図４において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４０】
回動手段５ａは、回動軸５１ａ及びこの回動軸５１ａと連結されたステッピングモータなどを有しており、回動軸５１ａは、固定部材３７ａを介して基台３５の側板と接合されている。すなわち、回動手段５ａは、基台３５の側板の近傍に位置する回動軸５１ａを回動中心として、ボール吸着ヘッド３を回動させる構成としてある。
なお、ボール搭載装置１ａのその他の構成や動作は、ほぼ第一実施形態のボール搭載装置１とほぼ同様としてある。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態のボール搭載装置１ａは、第一実施形態のボール搭載装置１とほぼ同様の効果を奏することができる。
さらに、第一実施形態と比べると、ボール吸着ヘッド３を降下させ、続いて、回動させることにより、ボール１０をランド１２に搭載することができるので、動作を単純化することができる。なお、この動作に限定されるものではなく、たとえば、第一実施形態とほぼ同様に、降下させ、回動させ、さらに降下させることにより、ボール１０をランド１２に搭載してもよい。
【００４２】
［ボール搭載装置の第三実施形態］
図５は、本発明の第三実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
図５において、本実施形態のボール搭載装置１ｂは、第一実施形態のボール搭載装置１と比べると、１サイクルの搭載動作で、複数の基板１１に一括してボール１０を搭載する構成とした点などが相違する。なお、ボール搭載装置１ｂの他の構成は、ボール搭載装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図５において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
ボール搭載装置１ｂは、Ｘ方向にｍ（ｍは２以上の自然数）×Ｙ方向にｎ（ｎは自然数）個の基板１１に、１サイクルの搭載動作で、ボール１０を搭載する。
このため、整列手段２ｂの整列マスク２１ｂは、ｍ×ｎ個の基板１１のランド１２に対応して、複数の整列用孔２２が配設されている。
なお、本実施形態では、複数の被搭載体を、ｍ×ｎ個の基板１１としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、複数の被搭載体には、分割前の一枚のウエハ（図示せず）も含まれるものとする。
【００４４】
ボール吸着ヘッド３ｂは、ボール吸着マスク３１ｂ及び基台３５ｂなどを有している。
ボール吸着マスク３１ｂは、ｍ×ｎ個の基板１１のランド１２に対応して、複数の吸着孔３２が配設されている。
また、基台３５ｂは、矩形箱状としてあり、四つの側板の上面に、接着などによって、ボール吸着マスク３１ｂが取り付けられている。
【００４５】
ここで、好ましくは、基台３５ｂが、隣接する基板１１どうしの境界に対応する位置に、ボール吸着マスク３１ｂを支持する支持部３５１を有するとよい。このようにすると、ボール吸着マスク３１ｂが大型化する場合（たとえば、一辺の長さが十数ｃｍ〜数十ｃｍとなる場合）であっても、ボール吸着マスク３１ｂの平坦度を向上させることができるので、ボール１０をさらに確実に吸着することができ、また、ボール１０をさらに確実に搭載することができる。
本実施形態の支持部３５１は、格子状に突設されており、これらの上面に接着などによって、ボール吸着マスク３１ｂが取り付けられている。ただし、支持部３５１の構造は、これに限定されるものではなく、たとえば、柱状部材を配設したような構造としてもよい。
【００４６】
また、基台３５ｂは、各基板１１に対応する位置に、支持部３５１を側壁とする吸気室３５２を有するとよい。すなわち、ボール吸着ヘッド３ｂは、基台３５ｂの底板に、ｍ×ｎ個の吸気孔３６が形成されており、各基板１１に対応するボール１０ごとに吸着することができる。このようにすると、一括して吸着するボール１０の数量が多い場合（たとえば、数百〜数十万）であっても、吸着力を精度よく制御することができるので、吸着の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、各基板１１に対応してｍ×ｎ個の吸気室３５２を設けているが、これに限定されるものではない。たとえば、Ｙ方向のｎ個の吸気室３５２を連通し、Ｘ方向にｍ個の吸気孔３６を形成する構成（すなわち、Ｙ方向に長い吸気室３５２を、Ｘ方向にｍ個設ける構成）としてもよい。このようにすると、ボールスキージ２３の移動に合わせて、ｍ個の吸気室３５２を順番に吸気することが可能となるので、吸着する際の信頼性を向上させることができる。また、ボール１０を搭載する際、ｍ個の吸気室３５２に対して、順番に吸気を解除することが可能となるので、搭載手順の自由度を高めることができ、より優れた搭載手順を実現することができる。
【００４８】
昇降手段４ｂ及び回動手段５ｂは、一対の上述した昇降手段４及び回動手段５からなり、各昇降手段４及び回動手段５を、基台３５ｂのＸ方向の両側に設けてある。すなわち、基台３５ｂの底板は、Ｘ方向の両端部が、固定部材３７を介して、回動手段５の回動軸５１と接合されている。このようにすると、大型化されたボール吸着ヘッド３ｂを、スムースにかつ精度よく昇降させたり回動させたりすることができる。
なお、ボール搭載装置１ｂのその他の構成や動作は、ほぼ第一実施形態のボール搭載装置１とほぼ同様としてある。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態のボール搭載装置１ｂは、第一実施形態のボール搭載装置１とほぼ同様の効果を奏することができ、さらに、複数の基板１１に一括してボール１０を搭載することができるので、生産性を大幅に向上させることができる。
また、上述した各実施形態は、様々な応用例を有している。
次に、これらの応用例の一つについて、図面を参照して説明する。
【００５０】
＜ボール搭載装置の応用例＞
図６は、本発明の応用例にかかるボール吸着マスクを説明するための概略拡大であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示しており、（ｃ）はＢ部拡大図を示している。
図６において、ボール吸着マスク３１´は、上述したボール搭載装置１のボール吸着マスク３１の代わりに用いられる。このボール吸着マスク３１´は、基板１１のランド１２に対応して、複数の外面用凹部３２１、吸着孔３２´及び内面用凹部３２２が配設されている。
【００５１】
外面用凹部３２１は、ボール吸着マスク３１´の外面の吸着孔３２´の周囲に形成されており、直径がφｄ２であり、深さがｔ１の円板状としてある。
また、吸着孔３２´は、直径がφｄ１であり、深さがｔ２の円柱状としてある。
さらに、内面用凹部３２２は、ボール吸着マスク３１´の内面の吸着孔３２´の周囲に形成されており、直径がφｄ３であり、深さがｔ３の円板状としてある。
なお、ボール１０の直径は、φｄであり、整列マスク２１の整列用孔２２の直径は、φＤであり、ボール吸着マスク３１´の板厚ｔは、ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３である。また、上述したように、整列用孔２２及びボール１０における各寸法は、φＤ>φｄとしてあり、ボール１０が整列用孔２２を通り抜けることができる。
【００５２】
整列用孔２２、外面用凹部３２１及び吸着孔３２´における各寸法は、φＤ>φｄ２>φｄ１としてあり、ボール１０を吸着する際、吸着孔３２´の上方の周縁部がボール１０と当接する。また、外面用凹部３２１の上方の周縁部は、ボール１０と当接しないが、ボール１０に接近している。
このようにすると、整列マスク２１にボール吸着マスク３１´を当接させることができるので、ボールスキージ２３を移動させる際、整列マスク２１の撓みなどを抑制でき、ボール１０をより確実に振り込むことができる。また、外面用凹部３２１の上方の周縁部は、整列用孔２２に振り込まれたボール１０が吸着孔３２´の真上に位置するように、ボール１０をガイドすることができるので、ボール１０の吸着の信頼性を向上させることができる。さらに、ボール１０をランド１２に搭載する際、外面用凹部３２１の上方の周縁部は、吸着力から開放されたボール１０が水平方向に移動することを抑制することができるので、搭載位置の精度を向上させることができる。
【００５３】
内面用凹部３２２及び吸着孔３２´における各寸法は、φｄ３>φｄ２としてあり、吸着孔３２´が微小径かつ深い孔となる場合に、吸着孔３２´の下方を広げる効果を有する。すなわち、ボール吸着マスク３１´の機械的強度を高めるために、板厚ｔを厚くした場合であっても、吸着孔３２´に異物が詰まる危険性を低減するとともに、気体が流れやすくなるので、吸着の信頼性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、外面用凹部３２１、吸着孔３２´及び内面用凹部３２２を配設した構成としてあるが、外面用凹部３２１及び吸着孔３２´だけを配設した構成、あるいは、吸着孔３２´及び内面用凹部３２２だけを配設した構成としてもよい。
【００５４】
以上説明したように、本応用例によれば、上述した実施形態とほぼ同様の効果を奏することができ、さらに、ボール１０の吸着及び搭載の信頼性を向上させることができる。
なお、図示した形状は、角部がほぼ直角としてあるが、ボール吸着マスク３１´を製作する際、エッチング条件等を調整して、角部に丸み（面取り）を持たせてもよい。このようにすると、ボール１０の動作がスムースとなり、さらに吸着及び搭載の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
［ボール搭載方法の一実施形態］
本発明は、ボール搭載方法の発明としても、有効である。
本実施形態のボール搭載方法は、上記のボール搭載装置１を用いたボール搭載方法としてある。
図７は、本発明の一実施形態にかかるボール搭載方法を説明するための概略フローチャート図を示している。
図７において、本実施形態のボール搭載方法は、まず、ボール吸着ヘッド３が、上向きの状態で、上昇し、導電性のボール１０が通り抜ける整列用孔２２の配設された整列マスク２１に接近し、停止する（ステップＳ１）。
【００５６】
次に、整列手段２が、ボール１０を整列用孔２２に振り込み、吸着孔３２の配設されたボール吸着マスク３１を有するボール吸着ヘッド３が、振り込まれたボール１０を吸着する（ステップＳ２）。
ここで、上述したように、ボール１０は、重力によって、あるいは、重力に逆らうことなく、整列用孔２２内に収容されるので、ボール１０を確実に整列させることができ、また、整列されたボール１０を確実に吸着することができる。
【００５７】
次に、ボール吸着ヘッド３が、上向きの状態で降下し、整列手段２と基板１１のほぼ中間において、下向きの状態まで回動させ、さらに、基板１１に接近し、停止する（ステップＳ３）。
【００５８】
次に、吸着手段が吸着を解除し、ボール吸着ヘッド３は、吸着したボール１０を基板１１のランド１２上に搭載する（ステップＳ４）。この際、ボール１０は、吸着力から開放されると、重力の作用によって、ランド１２上に確実に搭載される。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態のボール搭載方法によれば、整列マスク２１によって確実にボール１０を整列し、重力を利用してボール吸着マスク３１によって確実にボール１０を吸着し、重力を利用してボール吸着ヘッド３が下向きの状態でボール１０を搭載するので、ボール搭載の品質を向上させることができる。
また、本実施形態のボール搭載方法は、様々な応用例を有しており、たとえば、上記のボール搭載装置１ｂを用いたボール搭載方法としてもよく、このようにすると、複数の基板１１に一括してボール１０を搭載することができるので、生産性を大幅に向上させることができる。
【００６０】
［電子部品の製造装置の一実施形態］
本発明は、電子部品の製造装置の発明としても、有効である。
本実施形態の電子部品の製造装置は、図示してないが、基板のランドにフラックスを塗布するフラックス塗布装置、ランドに導電性のボールを搭載するボール搭載装置、及び、加熱によりボールをランドに接合させる加熱装置などを有し、ボール搭載装置を、上記のボール搭載装置１とした構成としてある。
【００６１】
この電子部品の製造装置によれば、ボール搭載装置１が、整列マスク２１によって確実にボール１０を整列し、重力を利用してボール吸着マスク３１によって確実にボール１０を吸着し、重力を利用してボール吸着ヘッド３が下向きの状態でボール１０を搭載するので、ボール搭載の品質を向上させることができる。したがって、ＢＧＡなどの電子部品を製造する際、品質を向上させることができる。
また、本実施形態の電子部品の製造装置は、様々な応用例を有しており、たとえば、ボール搭載装置として、上記のボール搭載装置１ｂを用いた構成としてもよく、このようにすると、複数の基板１１に一括してボール１０を搭載することができるので、生産性を大幅に向上させることができる。
【００６２】
以上、本発明のボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置について、好ましい実施形態や応用例を示して説明したが、本発明に係るボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置は、上述した実施形態や応用例にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、ボール搭載装置の応用例におけるボール吸着マスク３１´は、ボール搭載装置１のボール吸着マスク３１の代わりに用いられる場合に限定されるものではなく、たとえば、ボール搭載装置１ｂのボール吸着マスク３１ｂの代わりに用いられる構成としてもよい。このようにすると、大型化された整列マスク２１ｂに、外面用凹部３２１の形成されたボール吸着マスク３１ｂを当接させることができるので、ボールスキージ２３を移動させる際の整列マスク２１ｂの撓みを効果的に排除することができ、より確実にボール１０を整列させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図２】図２は、本発明の第一実施形態にかかるボール搭載装置の、吸着したボールを搬送する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図３】図３は、本発明の第一実施形態にかかるボール搭載装置の、吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図４】図４は、本発明の第二実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図５】図５は、本発明の第三実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図６】図６は、本発明の応用例にかかるボール吸着マスクを説明するための概略拡大であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示しており、（ｃ）はＢ部拡大図を示している。
【図７】図７は、本発明の一実施形態にかかるボール搭載方法を説明するための概略フローチャート図を示している。
【図８】図８は、本発明の従来例にかかるボール搭載方法のボール吸着ヘッドを説明するための概略図を示しており、（ａ）はボールを吸着したときの概略拡大断面図を示しており、（ｂ）はボールを載置したときの概略拡大断面図を示している。
【図９】図９は、特許文献１にかかるＢＧＡ製品基板の製造装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【符号の説明】
【００６４】
１、１ａ、１ｂ、１´  ボール搭載装置
２、２ｂ  整列手段
３、３ｂ  ボール吸着ヘッド
４、４ｂ  昇降手段
５、５ａ、５ｂ  回動手段
１０  ボール
１１  基板
１２  ランド
２１、２１ｂ  整列マスク
２２  整列用孔
２３  ボールスキージ
３１、３１ｂ  ボール吸着マスク
３２、３２´  吸着孔
３５、３５ｂ  基台
３６  吸気孔
３７、３７ａ  固定部材
５１、５１ａ  回動軸
１０１  ボール搭載装置
１０１ａ  ＢＧＡ製品基板の製造装置
１２０  ボール槽
１２１  半田ボール整列板
１２２  半田ボール整列穴
１３０  ボール吸着ヘッド
１３１  吸着孔
１３６  吸気孔
１５０  回動手段
１５１  回転アーム
１５２  回動軸
３２１  外面用凹部
３２２  内面用凹部
３５１  支持部
３５２  吸気室
【図１】
2010140921.tif 000003
【図２】
2010140921.tif 000004
【図３】
2010140921.tif 000005
【図４】
2010140921.tif 000006
【図５】
2010140921.tif 000007
【図６】
2010140921.tif 000008
【図７】
2010140921.tif 000009
【図８】
2010140921.tif 000010
【図９】
2010140921.tif 000011