(57)【要約】【課題】導電性ボールの搭載時間を短縮できる装置を提供する。【解決手段】マスク１１０の表面１１０ａの一部分に複数の動区域Ａ１〜Ａ４をそれぞれ形成するための複数のヘッド４０ａ〜４０ｄを有する充填装置１０を提供する。ヘッド４０ａ〜４０ｄは、マスク１１０の表面１１０ａを第１の方向Ｙに沿って第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間を往復移動する。充填装置１０は、動区域Ａ１〜Ａ４の第１の位置Ｐ１の側を追尾して動き、複数の動区域の第１の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第１のボール回収手段２１と、複数の動区域Ａ１〜Ａ４の第２の位置Ｐ２の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第２のボール回収手段２２と、複数のヘッド４０ａ〜４０ｄ、第１および第２のボール回収手段２１および２２を同期して往復移動させる移動手段８０とを有する。【選択図】図２
2010080783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクと前記基板とを位置合わせした状態で、前記複数の開口に導電性ボールを充填するための装置であって、
前記マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される複数の動区域をそれぞれ形成するための複数のヘッドであって、前記マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動する複数のヘッドと、
前記複数のヘッドに対し前記第１の位置の側に配置され、前記複数の動区域の前記第１の位置の側を追尾して動き、前記複数の動区域の前記第１の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第１のボール回収手段と、
前記複数のヘッドに対し前記第２の位置の側に配置され、前記複数の動区域の前記第２の位置の側を追尾して動き、前記複数の動区域の前記第２の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第２のボール回収手段と、
前記複数のヘッド、前記第１のボール回収手段および前記第２のボール回収手段を同期して往復移動させる移動手段とを有する、装置。
【請求項２】
請求項１において、前記複数のヘッド、前記第１のボール回収手段および前記第２のボール回収手段を共通して支持するベースを有し、前記移動手段は前記ベースを駆動し、さらに、前記ベースには、少なくとも３つの前記ヘッドが支持されている、装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記複数のヘッドは、それぞれ、
ベース部材と、
前記ベース部材に固定され、前記マスクに対して垂直な軸を中心とする回転により、前記マスクの表面であって前記垂直な軸を中心とする円形の前記動区域に向けて、この動区域の周囲から導電性ボールを集める手段とを備えており、
当該装置は、さらに、前記複数のヘッドを回転する機構を有する、装置。
【請求項４】
請求項３において、前記導電性ボールを集める手段は、複数本の線状部材の両端部を結束してなる複数の結束線状部材を備えており、
前記複数の結束線状部材は、それぞれが捩じられた状態で、さらに前記マスクに接触した状態で円に沿って駆動されるように前記ベース部材に固定されている、装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記マスクの前記複数の開口は、マトリックス状に分散して設けられた複数の開口グループを含み、
前記複数のヘッドの数は、往復移動の方向に一連に並べられたいくつかの開口グループを含む複数の開口グループ列の数と同じであって、これら開口グループ列とそれぞれ対応するように設けられ、
当該装置は、さらに、前記移動手段を制御可能な制御ユニットを有し、
前記制御ユニットは、
前記マスクと第１の前記基板とを位置合わせし、前記複数のヘッドによって導電性ボールの複数の集団を前記マスクの表面の前記複数の動区域にそれぞれ保持させ、前記第１のボール回収手段を前記マスクの表面に接しさせた状態で、前記移動手段によって前記複数のヘッドを前記第１の方向に沿って前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させることにより、前記マスクの前記複数の開口を介して前記第１の基板の上に導電性ボールを搭載する第１の機能と、
続けて、前記マスクと第２の前記基板とを位置合わせし、前記第２のボール回収手段を前記マスクの表面に接しさせた状態で、前記移動手段によって前記複数のヘッドを前記第１の方向に沿って前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させることにより、前記マスクの前記複数の開口を介して前記第２の基板の上に導電性ボールを搭載する第２の機能とを含む、装置。
【請求項６】
請求項５において、当該装置は、さらに、前記複数のヘッドのそれぞれに対応して設けられ、前記複数のヘッドを介して前記複数の動区域のそれぞれに対し導電性ボールを補給するための複数のボール補給ユニットを有し、
前記制御ユニットは、さらに、前記複数のボール補給ユニットによって、それぞれの前記複数の動区域の内部に十分な数の導電性ボールが保持されるように、導電性ボールを補給する機能を含む、装置。
【請求項７】
導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクと前記基板とを位置合わせした状態で、前記複数の開口に導電性ボールを充填するための装置であって、
前記マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される複数の小サイズの動区域をそれぞれ形成するための複数のヘッドであって、前記マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動する複数の第１のヘッドと、
前記複数の小サイズの動区域を囲い、前記第１の方向に沿って往復移動する大サイズの動区域を形成するための第２のヘッドとを有し、
前記第２のヘッドは、
前記複数のヘッドに対し前記第１の位置の側に配置され、前記複数の小サイズの動区域の前記第１の位置の側を追尾して動く第１のボール回収手段と、
前記複数のヘッドに対し前記第２の位置の側に配置され、前記複数の小サイズの動区域の前記第２の位置の側を追尾して動く第２のボール回収手段とを含む、装置。
【請求項８】
基板に導電性ボールを搭載するための装置であって、
請求項１ないし７のいずれかに記載の装置と、
前記基板を保持し、前記マスクに位置合わせするために移動するステージとを有する装置。
【請求項９】
導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクと前記基板とを位置合わせした状態で、前記複数の開口に導電性ボールを充填するための装置により、前記基板に導電性ボールを搭載する方法であって、
前記装置は、
前記マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される複数の動区域をそれぞれ形成するための複数のヘッドであって、前記マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動する複数のヘッドと、
前記複数のヘッドに対し前記第１の位置の側に配置され、前記複数の動区域の前記第１の位置の側を追尾して動き、前記複数の動区域の前記第１の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第１のボール回収手段と、
前記複数のヘッドに対し前記第２の位置の側に配置され、前記複数の動区域の前記第２の位置の側を追尾して動き、前記複数の動区域の前記第２の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第２のボール回収手段とを有し、
前記マスクの前記複数の開口は、マトリックス状に分散して設けられた複数の開口グループを含み、
前記複数のヘッドの数は、往復移動の方向に一連に並べられたいくつかの開口グループを含む複数の開口グループ列の数と同じであって、これら開口グループ列とそれぞれ対応するように設けられ、
当該方法は、
前記マスクと第１の前記基板とを位置合わせし、前記複数のヘッドによって導電性ボールの複数の集団を前記マスクの表面の前記複数の動区域にそれぞれ保持させ、前記第１のボール回収手段を前記マスクの表面に接しさせた状態で、前記複数のヘッドを前記第１の方向に沿って前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させることにより、前記マスクの前記複数の開口を介して前記第１の基板の上に導電性ボールを搭載することと、
続けて、前記マスクと第２の前記基板とを位置合わせし、前記第２のボール回収手段を前記マスクの表面に接しさせた状態で、前記複数のヘッドを前記第１の方向に沿って前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させることにより、前記マスクの前記複数の開口を介して前記第２の基板の上に導電性ボールを搭載することとを含む、方法。
【請求項１０】
導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクと前記基板とを位置合わせした状態で、前記複数の開口に導電性ボールを充填するための装置を、制御ユニットにより制御する方法であって、
前記装置は、
前記マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される複数の動区域をそれぞれ形成するための複数のヘッドであって、前記マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動する複数のヘッドと、
前記複数のヘッドに対し前記第１の位置の側に配置され、前記複数の動区域の前記第１の位置の側を追尾して動き、前記複数の動区域の前記第１の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第１のボール回収手段と、
前記複数のヘッドに対し前記第２の位置の側に配置され、前記複数の動区域の前記第２の位置の側を追尾して動き、前記複数の動区域の前記第２の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第２のボール回収手段と、
前記複数のヘッド、前記第１のボール回収手段および前記第２のボール回収手段を同期して往復移動させる移動手段とを有し、
前記マスクの前記複数の開口は、マトリックス状に分散して設けられた複数の開口グループを含み、
前記複数のヘッドの数は、往復移動の方向に一連に並べられたいくつかの開口グループを含む複数の開口グループ列の数と同じであって、これら開口グループ列とそれぞれ対応するように設けられ、
当該方法は、
前記マスクと第１の前記基板とを位置合わせし、前記複数のヘッドによって導電性ボールの複数の集団を前記マスクの表面の前記複数の動区域にそれぞれ保持させ、前記第１のボール回収手段を前記マスクの表面に接しさせた状態で、前記移動手段によって前記複数のヘッドを前記第１の方向に沿って前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させることにより、前記マスクの前記複数の開口を介して前記第１の基板の上に導電性ボールを搭載することと、
続けて、前記マスクと第２の前記基板とを位置合わせし、前記移動手段によって前記複数のヘッドを前記第１の方向に沿って前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させることにより、前記マスクの前記複数の開口を介して前記第２の基板の上に導電性ボールを搭載することとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ボールを基板に搭載（配置）するための複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、マスクの複数の開口に導電性ボールを充填することにより、基板に導電性ボールを搭載（配置）する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを実装する際などの電気的な接続を得るために、半田ボールなどの導電性ボール（導電性微小粒子）が用いられることがある。特許文献１には、導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクを、基板にセットした状態で、複数の開口に導電性ボールを充填するための装置が開示されている。この装置は、マスクの表面の複数の部分に、独立した複数の導電性ボールの集団をそれぞれ保持するための複数のヘッドと、複数の導電性ボールの集団がマスクの表面を移動するように、複数のヘッドを移動させるためのヘッド移動機構とを有している。したがって、この装置においては、複数のヘッドにより、マスクの表面の複数の部分に、独立した複数の導電性ボールの集団が保持される複数の動区域が形成される。
【０００３】
また、この装置においては、典型的には、動区域の一部が重複するように、複数のヘッド（複数の動区域）を移動させながら、基板に導電性ボールを搭載（配列）する。例えば、導電性ボールを充填する領域において、動区域が２度通過する（５０％重複する）ように、複数のヘッド（複数の動区域）を移動させる。
【特許文献１】特開２００８−４２１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の装置では、複数のヘッドを用い、微小な導電性ボール、例えば直径が１ｍｍ以下、具体的には、１０〜５００μｍ程度の導電性ボールを、マスクの表面全体に分散させず、面積の限られた区域に保持しながら基板に搭載（配列）する。このため、微小な導電性ボールを無駄に使用せずに、導電性ボールを搭載するのに要する時間（タクトタイム）を短縮することができる。これに対し、近年、タクトタイムをさらに短縮できる装置や方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、複数の開口に導電性ボールを充填するための装置である。この装置は、マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される複数の動区域をそれぞれ形成するための複数のヘッドであって、マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動する複数のヘッドと、導電性ボールを回収する第１および第２のボール回収手段と、複数のヘッド、第１および第２のボール回収手段を同期して往復移動させる移動手段とを有する。第１のボール回収手段は、複数のヘッドに対し第１の位置の側に配置され、複数のヘッドによりそれぞれ形成される複数の動区域の第１の位置の側を追尾して動き、複数の動区域の第１の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する。第２のボール回収手段は、複数のヘッドに対し第２の位置の側に配置され、複数の動区域の第２の位置の側を追尾して動き、複数の動区域の第２の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する。
【０００６】
ヘッドによりマスクの表面の一部分に導電性ボールの集団を保持し、ヘッドを移動させてマスクの複数の開口に導電性ボールを充填する際、ヘッドから（ヘッドにより形成される動区域内）から導電性ボールが漏れるなどの要因により、マスク上に導電性ボールが残留する場合がある。したがって、ヘッドの移動方向（往復方向）の一方をホームポジションとし、基板毎にボールを搭載するためにヘッドはホームポジションから所定の軌跡で移動して再びホームポジションに戻り、ボール回収装置とヘッドとの干渉を避けてからボール回収装置がマスク上に残留した導電性ボール（残ボール）を回収することが行われる。
【０００７】
この装置によれば、残ボールが発生しても、第１のボール回収手段および／または第２のボール回収手段により、ヘッドの動きに追尾して残ボールを回収できる。すなわち、第１のボール回収手段および第２のボール回収手段により大サイズのボールを回収できる領域（大サイズの動区域）を形成でき、複数のヘッドにより形成される複数の動区域（小サイズの複数の動区域）とともに、これら小サイズの複数の動区域を実質的に囲うような大サイズの領域（大サイズの動区域）を移動させ、大サイズの動区域内に、残ボールを溜める（回収する）ことができる。
【０００８】
したがって、残ボールを回収するためにホームポジションを設定する必要はなく、導電性ボールを搭載するために複数のヘッドの移動を開始する位置および移動を終了する位置を、移動方向（往復動する方向）の第１の位置および第２の位置のいずれにも動的に選択あるいは設定できる。典型的には、第１の位置から第２の位置に移動させながら第１の基板に導電性ボールを搭載し、続けて、複数のヘッドを、第２の位置の側から第１の位置の側に移動させることにより、次の基板（第２の基板）に導電性ボールを搭載できる。
【０００９】
この装置では、典型的には、１つの基板に導電性ボールを搭載するために、ヘッドを一往復させる必要がなく、ヘッドを第１の位置の側から第２の位置の側に移動させることにより、すなわち、往路において最初の基板（第１の基板）に導電性ボールを搭載し、続けて、ヘッドを第２の位置の側から第１の位置の側に移動させる（戻す）ことにより、すなわち、復路において次の基板（第２の基板）に導電性ボールを搭載することが可能である。したがって、この装置によれば、基板に導電性ボールを搭載するために要するタクトタイムをさらに短縮することが可能であり、導電性ボールが搭載された基板を短時間に製造できる。
【００１０】
本発明の他の態様の、導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、複数の開口に導電性ボールを充填するための装置は、マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される複数の小サイズの動区域をそれぞれ形成するための複数のヘッドであって、マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動する複数の第１のヘッドと、複数の小サイズの動区域を囲い、第１の方向に沿って往復移動する大サイズの動区域を形成するための第２のヘッドとを有する。第２のヘッドは、複数のヘッドに対し第１の位置の側に配置され、複数の動区域の第１の位置の側を追尾して動く第１のボール回収手段と、複数のヘッドに対し第２の位置の側に配置され、複数の動区域の第２の位置の側を追尾して動く第２のボール回収手段とを含む。
【００１１】
この装置によれば、第２のヘッドにより形成される大サイズの動区域（すなわち、第１のボール回収手段および第２のボール回収手段により形成される大サイズの動区域）により、複数のヘッドにより形成される小サイズの複数の動区域を囲い、これら小サイズの複数の動区域と大サイズの動区域とを同期して動かす。このため、小サイズの複数の動区域から導電性ボールが漏れても大サイズの動区域内に、残ボールを溜める（回収する）ことができる。
【００１２】
したがって、この装置によれば、ヘッドを第１の位置の側から第２の位置の側に移動させることにより、最初の基板（第１の基板）に導電性ボールを搭載し、続けて、ヘッドを第２の位置の側から第１の位置の側に移動させることにより、次の基板（第２の基板）に導電性ボールを搭載することが可能である。この装置により、タクトタイムをさらに短縮することができる。
【００１３】
複数のスキージを回転することにより小サイズの複数の動区域に導電性ボールを集めたり、振動あるいはエアーの吹き出しなどにより動区域に導電性ボールを集めて導電性ボールの集合を維持するタイプ（収集維持タイプ）の第１のヘッドは、移動型の大サイズの動区域（回収区域）とともに使用するのに適している。移動型の回収区域により回収された導電性ボールは、回収区域の移動方向が変わるときにマスクの表面の所定の場所に置かれる。収集維持タイプの第１のヘッドは、回収区域に回収され、第１のヘッドの通過する場所に置かれた導電性ボールを動区域に集めて、マスクの開口の充填に使用できる。
【００１４】
これら装置においては、移動手段は、複数のヘッド、第１のボール回収手段および第２のボール回収手段を同期して往復移動させることが可能なものであればよい。すなわち、移動手段は、複数のヘッド、第１のボール回収手段および第２のボール回収手段を複数の装置により全てあるいは一部をそれぞれ独立して、さらに同期するように移動させてもよく、また、１つの装置により、複数のヘッド、第１のボール回収手段および第２のボール回収手段を同時に移動させることにより同期して移動させてもよい。
【００１５】
複数のヘッド、第１のボール回収手段および第２のボール回収手段を共通して支持するベースを有することが好ましい。そして、移動手段は、ベースを駆動することが好ましい。ベースを駆動させる（往復移動させる）１つの装置を含む移動手段により、複数のヘッド、第１のボール回収手段および第２のボール回収手段を同期して移動させることができる。さらに、この場合、ベースには、少なくとも３つのヘッドが支持されていることが好ましい。ベースに少なくとも３つのヘッドを支持させることにより、１つの基板に導電性ボールを搭載する際のヘッドの往復数を少なくすることができるため、タクトタイムの短縮に効果がある。
【００１６】
これらの導電性ボールを搭載する装置において、複数のヘッドは、それぞれ、ベース部材と、このベース部材に固定され、マスクに対して垂直な軸を中心とする回転により、マスクの表面であって垂直な軸を中心とする円形の動区域に向けて、この動区域の周囲から導電性ボールを集める手段とを備えているものを用いることができる。この場合、これら装置は、さらに、複数のヘッドを回転する機構を有することが好ましい。
【００１７】
回転型の複数のヘッドを用いることにより、それぞれ独立した複数の円形の動区域を形成することができる。円形の動区域は、移動方向によってボールを収集したり保持したりする能力に優劣が生じないため、動区域の移動方向を任意に選択できる点で優れている。
【００１８】
回転型のヘッドを用いる場合、導電性ボールを集める手段は、例えば、複数本の線状部材の両端部を結束してなる複数の結束線状部材を備えていることが好ましく、複数の結束線状部材は、それぞれ、捩じった状態（捩じられた状態）でベース部材に固定されていることが好ましい。このようなヘッドでは、複数の結束線状部材がマスクに接触した状態でベース部材を回転させることにより、円に沿って駆動され、動区域を形成する。
【００１９】
ヘッドが回転しながらヘッドの中心へ導電性ボールを集めて動区域を形成する回転型のヘッドにおいて、複数の結束線状部材を、それぞれ、捩じった状態でベース部材に固定した場合、線状部材の間に導電性ボールが入り込み難くすることができる。また、導電性ボールが結束線状部材を乗り越えてヘッド外に逸散し難くすることができる。このため、動区域内の導電性ボールの量（数、密度）の集中度（集積度）を上げることができるとともに、導電性ボールの逸散も抑制できる。したがって、導電性ボールのマスクの開口への充填効率を高めることができ、充填ミスを低減できるので、動区域の軌跡を重複させる要求をなくす、あるいは、少なくすることができる。
【００２０】
ボールを搭載する対象の基板としては、例えば、プリント配線板（プリント回路板）など、複数の半導体チップ（半導体デバイス）をマトリックス状あるいはアレイ状に実装する基板がある。そのような基板において、複数の電極は、マトリックス状（アレイ状）に分散して設けられた複数の電極グループを含む。したがって、そのような基板にボールを配置するためのテンプレートであるマスクの複数の開口は、基板の複数の電極グループに対応し、マトリックス状（アレイ状）に分散して設けられた複数の開口グループを含む。
【００２１】
これら装置において、上述のような基板に導電性ボールを搭載する場合、これら装置の複数のヘッドの数は、往復移動の方向に一連に並べられたいくつかの開口グループを含む複数の開口グループ列の数と同じであって、これら開口グループ列とそれぞれ対応するように設けられていることが好ましい。また、これら装置は、さらに、移動手段を制御可能であって、以下の機能を含む制御ユニットを有していることが好ましい。
（ａ１）マスクと第１の基板とを位置合わせし、複数のヘッドによって導電性ボールの複数の集団をマスクの表面の複数の動区域にそれぞれ保持させ、第１のボール回収手段をマスクの表面に接しさせた状態で、移動手段によって複数のヘッドを第１の方向に沿って第１の位置から第２の位置へ移動させることにより、マスクの複数の開口を介して第１の基板の上に導電性ボールを搭載する機能（第１の機能）。
（ａ２）第１の基板の上に導電性ボールを搭載することに続けて、マスクと第２の基板とを位置合わせし、第２のボール回収手段をマスクの表面に接しさせた状態で、移動手段によって複数のヘッドを第１の方向に沿って第２の位置から第１の位置へ移動させることにより、マスクの複数の開口を介して第２の基板の上に導電性ボールを搭載する機能（第２の機能）。
【００２２】
典型的には、第１の位置は、複数の開口グループ列の一端よりも外側の位置であり、第２の位置は、複数の開口グループ列の他端よりも外側の位置である。すなわち、第１の機能および第２の機能では、それぞれ、複数のヘッドを、複数の開口グループが設けられている領域の全長をカバーするように移動させる。
【００２３】
このような装置は、プリント配線板（プリント回路板）などの基板に導電性ボールを搭載する際に特に好適であり、複数のヘッドを第１の位置の側から第２の位置の側に移動させる往路において、最初の基板（第１の基板）に導電性ボールを搭載できる。続けて、複数のヘッドを第２の位置の側から第１の位置の側に移動させる復路において、次の基板（第２の基板）に導電性ボールを搭載できる。したがって、複数のヘッドを一往復させることにより２枚の基板に導電性ボールを搭載することができる。このため、ヘッドの移動方向の一方の端にホームポジションを設定し、そのホームポジションにヘッドを戻す必要があり、１枚の基板に導電性ボールを搭載するためにヘッドを少なくとも１往復させる必要のある装置に対し、短いタクトタイムで基板に導電性ボールを搭載することができる。
【００２４】
また、このような装置は、さらに、複数のヘッドのそれぞれに対応して設けられ、複数のヘッドを介して複数の動区域のそれぞれに対し導電性ボールを補給するための複数のボール補給ユニットを有することが好ましい。また、制御ユニットは、以下の機能を含むことが好ましい。
（ａ３）複数のボール補給ユニットによって、それぞれの複数の動区域の内部に十分な数の導電性ボールが保持されるように、導電性ボールを補給する機能。
【００２５】
それぞれのヘッド、すなわち、それぞれの動区域に一対一で対応するようにボール補給ユニットを設け、複数のボール補給ユニットによって、それぞれの複数の動区域の内部に十分な数の導電性ボールが保持されるように、導電性ボールを補給することにより、それぞれの動区域の内部の導電性ボールの数（密度）を精度よく制御できる。このため、各動区域内の導電性ボールの量（数、密度）を常に適当に集中した状態に保つことができる。すなわち、各動区域内の導電性ボールの量（数、密度）を、適度な流動性が維持でき、導電性ボールの漏れの発生も抑制でき、しかも、充填中に導電性ボールの不足が生じることもない程度に維持できる。
【００２６】
また、複数のヘッドを介して複数の動区域のそれぞれに対し導電性ボールを補給するための複数のボール補給ユニットを、複数のヘッドのそれぞれに対応して設けることにより、１つのボール補給ユニットから複数のヘッドに導電性ボールを分配する機構を省くことができ、分配する機構に関するいくつかの問題の発生、たとえば、分配精度、各ヘッドへの連通路と移動手段との干渉などを避けることができる。
【００２７】
本発明のさらに他の態様は、基板に導電性ボールを搭載するための装置であって、上記の導電性ボールを充填するための装置と、基板を保持し、マスクに位置合わせするために移動するステージとを有する装置である。
【００２８】
本発明のさらに他の態様は、導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、複数の開口に導電性ボールを充填するための装置により、基板に導電性ボールを搭載する方法である。装置は、マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される複数の動区域をそれぞれ形成するための複数のヘッドであって、マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動する複数のヘッドと、複数のヘッドに対し第１の位置の側に配置され、複数の動区域の第１の位置の側を追尾して動き、複数の動区域の第１の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第１のボール回収手段と、複数のヘッドに対し第２の位置の側に配置され、複数の動区域の第２の位置の側を追尾して動き、複数の動区域の第２の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第２のボール回収手段とを有する。マスクの複数の開口は、マトリックス状に分散して設けられた複数の開口グループを含む。複数のヘッドの数は、往復移動の方向に一連に並べられたいくつかの開口グループを含む複数の開口グループ列の数と同じであって、これら開口グループ列とそれぞれ対応するように設けられている。この方法は、以下の工程を含む。
（ｂ１）マスクと第１の基板とを位置合わせし、複数のヘッドによって導電性ボールの複数の集団をマスクの表面の複数の動区域にそれぞれ保持させ、第１のボール回収手段をマスクの表面に接しさせた状態で、複数のヘッドを第１の方向に沿って第１の位置から第２の位置へ移動させることにより、マスクの複数の開口を介して第１の基板の上に導電性ボールを搭載すること。
（ｂ２）第１の基板の上に導電性ボールを搭載することに続けて、マスクと第２の基板とを位置合わせし、第２のボール回収手段をマスクの表面に接しさせた状態で、複数のヘッドを第１の方向に沿って第２の位置から第１の位置へ移動させることにより、マスクの複数の開口を介して第２の基板の上に導電性ボールを搭載すること。
【００２９】
この方法によれば、複数のヘッドを第１の位置の側から第２の位置の側に移動させる往路において、最初の基板（第１の基板）に導電性ボールを搭載し、続けて、複数のヘッドを第２の位置の側から第１の位置の側に移動させる復路において、次の基板（第２の基板）に導電性ボールを搭載することができる。したがって、１枚の基板に導電性ボールを搭載するためにヘッドを少なくとも１往復させる必要のある従来の装置よりも、短いタクトタイムで基板に導電性ボールを搭載することができる。
【００３０】
本発明のさらに他の態様は、導電性ボールを基板に配置するための複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、複数の開口に導電性ボールを充填するための装置を、制御ユニットにより制御する方法（制御方法）である。装置は、マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される複数の動区域をそれぞれ形成するための複数のヘッドであって、マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動する複数のヘッドと、複数のヘッドに対し第１の位置の側に配置され、複数の動区域の第１の位置の側を追尾して動き、複数の動区域の第１の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第１のボール回収手段と、複数のヘッドに対し第２の位置の側に配置され、複数の動区域の第２の位置の側を追尾して動き、複数の動区域の第２の位置の側の全長にわたり導電性ボールを回収する第２のボール回収手段と、複数のヘッド、第１のボール回収手段および第２のボール回収手段を同期して往復移動させる移動手段とを有する。マスクの複数の開口は、マトリックス状に分散して設けられた複数の開口グループを含む。複数のヘッドの数は、往復移動の方向に一連に並べられたいくつかの開口グループを含む複数の開口グループ列の数と同じであって、これら開口グループ列とそれぞれ対応するように設けられている。この制御方法は、以下の工程を含む。
（ｃ１）マスクと第１の基板とを位置合わせし、複数のヘッドによって導電性ボールの複数の集団をマスクの表面の複数の動区域にそれぞれ保持させ、第１のボール回収手段をマスクの表面に接しさせた状態で、移動手段によって複数のヘッドを第１の方向に沿って第１の位置から第２の位置へ移動させることにより、マスクの複数の開口を介して第１の基板の上に導電性ボールを搭載すること。
（ｃ２）第１の基板の上に導電性ボールを搭載することに続けて、マスクと第２の基板とを位置合わせし、移動手段によって複数のヘッドを第１の方向に沿って第２の位置から第１の位置へ移動させることにより、マスクの複数の開口を介して第２の基板の上に導電性ボールを搭載すること。
【００３１】
この制御方法によれば、複数のヘッドを第１の位置の側から第２の位置の側に移動させる往路において、最初の基板（第１の基板）に導電性ボールを搭載し、続けて、複数のヘッドを第２の位置の側から第１の位置の側に移動させる復路において、次の基板（第２の基板）に導電性ボールを搭載することができる。したがって、１枚の基板に導電性ボールを搭載するためにヘッドを少なくとも１往復させる必要のある従来の装置よりも、短いタクトタイムで基板に導電性ボールを搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。図１は、ボール搭載装置（搭載装置、ボールマウントシステム、ボールマウンタ）の一例を示す平面図である。ボール搭載装置１は、基板１００上の所定の位置に導電性ボール（導電性微小粒子）Ｂを搭載するための装置である。
【００３３】
このボール搭載装置１は、導電性ボールＢを基板１００（典型的には基板１００の複数の電極１０１の上）に配置するための複数の開口１１１を備えたマスク（テンプレート）１１０を、基板１００に位置合わせした状態で、複数の開口１１１に導電性ボールＢを充填するための装置（ボール充填装置）１０を有する。そして、マスク１１０の複数の開口１１１に導電性ボールＢを充填することにより、マスク１１０を介して、基板１００（典型的には基板１００の複数の電極１０１の上）に導電性ボールＢが搭載（配置）される。
【００３４】
本例のボール搭載装置１は、プリント配線板を基板１００として、プリント配線板１００に所定のパターンで形成された複数の電極１０１の上に、導電性ボールＢを、その所定のパターンに合わせて搭載するものである（図７参照）。
【００３５】
プリント配線板１００は、プリント配線基板、プリント回路板、プリント回路基板、回路基板、あるいはプリント基板などとも呼ばれ、半導体が実装される半導体実装基板、ビルドアップ基板、多層基板などを含む。基板１００の電極１０１の上に搭載される導電性ボールＢは、電気的な接続を得るための電極（バンプ）として機能するものであり、その直径は、例えば１ｍｍ以下、具体的には、１０〜５００μｍ程度である。このような導電性ボールＢは、微小ボール、マイクロボール、微小粒子などと呼ばれることもある。導電性ボールＢには、半田ボール（銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などを含む、主成分が錫（Ｓｎ）からなるボール）、金あるいは銀などの金属製のボール、さらに、セラミックス製のボールあるいはプラスチック製のボールに導電性のメッキなどの処理が施されたものが含まれる。本例では、導電性ボールＢとして、直径９０μｍ程度の半田ボールを用いている。
【００３６】
以下の図４および図７に示すように、プリント配線板１００の一方の面１００ｂには、複数の半導体チップ（半導体デバイス）１０２がマトリックス状あるいはアレイ状に実装されており、プリント配線板１００の反対側の面１００ａには、それぞれの半導体チップ１０２に接続するための複数の電極１０１が、マトリックス状（アレイ状）に分散（離散）して設けられている。すなわち、プリント配線板１００の他方の面１００ａには、それぞれの半導体チップ１０２に対応した複数の電極グループがマトリックス状（アレイ状）に分散（離散）した状態で配置されている。本例のプリント配線板１００は、２行４列、合計８個の電極グループを含み、マスク１１０には、それらの電極グループに対応した位置に開口１１１の８個のグループ（開口グループ）Ｍが形成されている。具体的には、マスク１１０は、プリント配線板１００の複数の電極グループに対応するように、マトリックス状（アレイ状）に分散（離散）して設けられた複数（２行４列、合計８個）の開口グループＭを含む。すなわち、本例のマスク１１０は、開口グループＭを含む。本例では、ボール充填装置１０においては、外周が長方形のプリント配線板１００を、図１に示すように図面上、横方向（横長）に配置した状態で導電性ボールＢを搭載するものとする。
【００３７】
マスク１１０のそれぞれの開口１１１の直径は、導電性ボールＢの直径に依存するものであり、典型的には、導電性ボールＢの直径よりも１０％程度大きい。本例では、マスク１１０は、直径９０μｍの導電性ボールＢを基板１００に搭載するためのものであるため、直径１００μｍ程度の開口１１１が基板１００に形成された電極１０１に対応した位置にあけられている。それぞれの開口１１１の開口端は、面取りされていてもよい。また、マスク１１０の裏面（下面）１１０ｂの開口グループＭが形成されている領域には、凹部（裏逃がし）が形成されていてもよい。マスク１１０の厚さ（マスク厚）は、約１００μｍである。ボール充填装置１０においては、マスク１１０は、ある程度の張力（テンション）が与えられた状態でマスク枠１１２に固定され、マスク案内（マスク保持装置）１１に案内されて保持されている。
【００３８】
図１に示すように、このボール搭載装置１は、減圧吸引などの方法により基板１００の反りを矯正した状態で基板１００をセットするためのＸＹＺθステージ（移動ステージ）２と、基板１００をロード（供給）およびアンロード（収納）するためのローダ・アンローダ装置３と、基板１００の位置を微調整するためのプリアライメント装置（アライナ）４と、基板１００の反りを矯正するための矯正装置５と、印刷用マスク６ａを介して基板１００と導電性ボールＢとを結合させるための素材（フラックス）Ｆを塗布するためのフラックス塗布装置（フラックス印刷装置、スクリーン印刷装置）６と、基板１００に振込み用マスク（充填用マスク）１１０を介して導電性ボールＢを配列（搭載、配置）するためのボール充填装置（ボール振込み装置）１０と、Ｘ軸テーブル（レール）、Ｙ軸テーブル（レール）、Ｚ軸テーブル（レール）、およびθテーブル（レール）を備え、ステージ２を移送（搬送）するステージ移送装置７と、基板１００を搬送する基板搬送ロボット８とを有する。矯正装置５、フラックス塗布装置６、およびボール充填装置１０は、Ｘ方向に並んで配置されている。
【００３９】
ローダ・アンローダ装置３は、基板１００をロード（供給）する第１のパッケージ（第１のストッカ）３ａと、基板１００をアンロード（収納）する第２のパッケージ（第２のストッカ）３ｂとを有する。基板１００は、ローダ・アンローダ装置３の第１のパッケージ３ａから搬入され、ローダ・アンローダ装置３の第２のパッケージ３ｂに搬出される。搬送ロボット８は、ローダ・アンローダ装置３の第１のパッケージ３ａから基板１００をアライナ４の上方に搬入し、アライナ４から基板１００を移動ステージ２へ搬送し、移動ステージ２から基板１００をローダ・アンローダ装置３の第２のパッケージ３ｂに搬出する。
【００４０】
移動ステージ２は、減圧吸引などの方法により基板１００の反りを矯正した状態で、基板１００をその上面（本例ではＸ−Ｙ平面）の上に保持する。移動ステージ２は、ステージ移送装置７により、基板１００を、矯正装置５、フラックス塗布装置６、およびボール充填装置１０の間の任意の位置に移動させる。また、移動ステージ２は、基板１００の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向およびθ方向に調整することができる。したがって、ボール充填装置１０においては、移動ステージ２により基板１００の電極１０１の位置と、マスク１１０の開口１１１の位置とが一致するように、マスク１１０と基板１００とを位置合わせできる。
【００４１】
このボール搭載装置１では、矯正装置５において基板１００の反りを矯正し、フラックス塗布装置６において、マスク６ａを介して基板１００の複数の電極１０１の上にフラックスＦを塗布し、充填装置１０において、マスク１１０を介してフラックスＦが塗布された複数の電極１０１の上に導電性ボールＢを搭載するようになっている。
【００４２】
図２は、ボール充填装置１０の概略構成を平面図（上面図）により示している。図３は、ボール充填装置１０を側面図（右側面図）により示している。図４は、ボール充填装置１０を正面図により示している。図５は、ボール充填装置１０が備えるボール補給ユニットを側面図（左側面図）により示している。図６の（ａ）は、ボール充填装置１０が備えるヘッドを正面図により示している。図６の（ｂ）は、ボール充填装置１０が備えるヘッドを底面図により示している。図７は、ボール充填装置１０において、マスク１１０の複数の開口１１１に導電性ボールＢを充填している状態を端面図により示している。なお、図３においては、後述する、Ｙ軸レール８１ｙ１、前後フレーム２４ａ、マスク枠１１２の一部を切り欠いて示している。また、図４においては、後述する第１のボール回収装置（第１のボール回収手段）２１、横フレーム２３ａ、前後フレーム２４ａおよび２４ｂなどを省略して示している。
【００４３】
ボール充填装置１０は、上述のように、導電性ボールＢを基板１００に配置するための複数の開口（開孔、アパーチャ）１１１を備えたマスク１１０を、この基板１００にセットした状態（重ねて位置合わせした状態）で、マスク１１０の複数の開口１１１に導電性ボールＢを充填するための装置である。ボール充填装置１０は、ボール保持装置２０と、ボール保持装置２０を往復移動させるための移動装置（移動手段）８０と、ボール保持装置２０および移動装置８０を制御する機能を含む制御部（制御ユニット）９０とを備えている。
【００４４】
ボール保持装置２０は、複数（４つ）のヘッドユニット３０ａ〜３０ｄと、第１のボール回収装置（第１のボール回収手段）２１と、第２のボール回収装置（第２のボール回収手段）２２とを備えている。ヘッドユニット３０ａ〜３０ｄは、それぞれ、ヘッド（ディスペンサ）４０ａ〜４０ｄと、ボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄとを備えている。すなわち、ボール保持装置２０は、４つのヘッド４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄと、それぞれに対応した４つのボール補給ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとを備えている。なお、ヘッドユニットの数は、これに限定されるものではない。ヘッドユニットの数は、後述するように、例えば、導電性ボールＢを搭載する基板１００の開口グループ列１２０の数などにより、任意に決定することができる。
【００４５】
ボール保持装置２０は、Ｘ方向に伸びる一対の横フレーム（横桟）２３ａおよび２３ｂと、Ｙ方向に伸びる一対の前後フレーム（縦桟）２４ａおよび２４ｂとを有し、これらのフレーム２３ａ、２３ｂ、２４ａおよび２４ｂにより１つの一体で動く枠が形成されている。一方の横フレーム（後方の横フレーム）２３ａには、横方向に離間した状態で配置された２つのエアシリンダ２６ａを含む高さ調整治具２７ａが設けられている。２つのエアシリンダ２６ａは、それぞれ、シリンダロッド２６ａｒが下向きの状態で配置されている。これら２つのエアシリンダ２６ａを介して、一方の横フレーム２３ａに第１のボール回収装置２１が上下に動くように固定されている。
【００４６】
他方の横フレーム（前方の横フレーム）２３ｂには、横方向に離間した状態で配置された２つのエアシリンダ２６ｂを含む高さ調整治具２７ｂが設けられている。２つのエアシリンダ２６ｂは、それぞれ、シリンダロッド２６ｂｒが下向きの状態で配置されている。これら２つのエアシリンダ２６ｂを介して、他方の横フレーム２３ｂに第２のボール回収装置２２が上下に動くように固定されている。したがって、第１のボール回収装置２１および第２のボール回収装置２２は、上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。
【００４７】
また、本例の第１のボール回収装置２１は、ボールを回収する手段として、Ｘ方向に延びるブラシ状のスキージ２８ａを備えている。スキージ２８ａは、後述する４つの動区域Ａ１〜Ａ４の後側（Ｙ＋方向の側）を全長にわたり連続してカバーできる長さを有している。したがって、この第１のボール回収装置２１は、複数の動区域Ａ１〜Ａ４の第１の位置Ｐ１の側を追尾して動き、複数の動区域Ａ１〜Ａ４の第１の位置Ｐ１の側の全長にわたり導電性ボールを回収する。すなわち、この第１のボール回収装置２１は、複数の動区域Ａ１〜Ａ４の第１の位置Ｐ１の側（後側）を連続的にカバーし、残ボールを回収する。また、このスキージ２８ａは、上側に対して下側が後側に開く（傾く）ように取り付けられており、前方（Ｙ−方向）に進むのに適した形状になっている。
【００４８】
本例の第２のボール回収装置２２もまた、ボールを回収する手段として、Ｘ方向に延びるブラシ状のスキージ２８ｂを備えている。スキージ２８ｂは、後述する４つの動区域Ａ１〜Ａ４の前側（Ｙ−方向の側）の全長（全辺）にわたり連続してカバーできる長さを有している。したがって、この第２のボール回収装置２２は、複数の動区域Ａ１〜Ａ４の第２の位置Ｐ２の側を追尾して動き、複数の動区域Ａ１〜Ａ４の第２の位置Ｐ２の側の全長にわたり導電性ボールを回収する。すなわち、この第２のボール回収装置２２は、複数の動区域Ａ１〜Ａ４の第２の位置Ｐ２の側（後側）を連続的にカバーし、残ボールを回収する。また、このスキージ２８ｂは、上側に対して下側が前側に開く（傾く）ように取り付けられており、後方（Ｙ＋方向）に進むのに適した形状になっている。
【００４９】
したがって、このボール保持装置２０においては、４つの動区域Ａ１〜Ａ４の前後を全長（全辺）にわたり第１また第２のボール回収装置２１または２２のスキージ２８ａまたは２８ｂが追尾して動き、ボールを回収する。このため、第１および第２のボール回収装置２１および２２により、マスク１１０の表面１１０ａに、４つの動区域Ａ１〜Ａ４を含め、４つの動区域Ａ１〜Ａ４の前後に若干離れた位置に、スキージ２８ａおよび２８ｂにより境界が設定される大きな動区域（回収区域）ＬＡを設定できる。そして、マスク１１０の表面１１０ａを、４つの動区域Ａ１〜Ａ４とともに、４つの動区域Ａ１〜Ａ４の移動方向の後側（尾側）の全長を囲うように回収区域ＬＡを移動させることができる。
【００５０】
スキージ２８ａおよび２８ｂの材料は、特に限定されるものではないが、例えば、金属（アルミ、銅合金、鉄合金等）や導電性プラスチック（ナイロン、シリコン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ゴム等）のプレート、ブラシ、ワイヤー、細いワイヤーを束ねたものなどであって、導電性を有するものとすることが好ましい。スキージ２８ａおよび２８ｂは、これらに限定されず、必要に応じてマスク１１０の表面１１０ａと接し、導電性ボールＢを回収することができるものであればよい。
【００５１】
これらのボール回収装置２１および２２は、ヘッド４０ａ〜４０ｄと干渉しない範囲で、その間隔が狭くなるように配置することによりボール保持装置２０をコンパクトに設計できる。
【００５２】
上述のように、それぞれのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄは、マスク１１０の表面（本例ではＸ−Ｙ平面）１１０ａの独立した（区別された、異なる）一部分に、導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４が保持される動区域（囲い込み領域）Ａ１〜Ａ４をそれぞれ形成するためのヘッド４０ａ〜４０ｄと、ヘッド４０ａ〜４０ｄと対応するように設けられ、ヘッド４０ａ〜４０ｄを介して動区域Ａ１〜Ａ４に対し導電性ボールＢを補給するためのボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄとを備えている。
【００５３】
図４に示すように、これらヘッドユニット３０ａ〜３０ｄにより、４つの導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４が４つの領域（動区域）Ａ１〜Ａ４に保持され、移動装置８０によりボール保持装置２０が移動することにより、これらの動区域Ａ１〜Ａ４がマスク１１０の表面１１０ａを移動する。この充填装置１０では、それぞれのヘッド４０ａ〜４０ｄがマスク１１０の上面１１０ａの上の限られた領域（動区域）Ａ１〜Ａ４に導電性ボールＢを保持しながら、マスク１１０の複数の開口１１１に導電性ボールＢを充填する（振り込む）。したがって、それぞれの動区域（囲い込み領域）Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４はマスク１１０の独立した一部の表面をカバーしながら移動し、それぞれの動区域Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４に保持される導電性ボールＢの集団Ｂｇ１、Ｂｇ２、Ｂｇ３およびＢｇ４も分割された集団（区別された集団）として移動しながら導電性ボールＢが開口１１１に振り込まれる。
【００５４】
さらに、図２および図３に示すように、第１および第２のボール回収装置２１および２２をヘッドユニット３０ａ〜３０ｄとともに移動することにより、すべての動区域Ａ１〜Ａ４を含む回収領域ＬＡを動区域Ａ１〜Ａ４と同期して移動させることができ、動区域Ａ１〜Ａ４からそれぞれ漏れた導電性ボールＢを回収区域ＬＡにより一括で、動区域Ａ１〜Ａ４の移動と同期して動区域Ａ１〜Ａ４の移動方向へ回収できる。
【００５５】
図２および図３に示すように、移動装置８０は、Ｘ軸レール８１ｘと、一対のＹ軸レール８１ｙ１および８１ｙ２と、ヘッドスタンド８６とを有している。Ｘ軸レール８１ｘは、Ｘ軸モータ８２ｘを備えており、Ｙ軸レール８１ｙ１は、Ｙ軸モータ８２ｙを備えている。ヘッドスタンド８６には、Ｚ軸モータ８２ｚが設けられている。Ｘ軸レール８１ｘは、スライド板８７を介して、一対のＹ軸レール８１ｙ１および８１ｙ２を跨ぐように配置されており、ヘッドスタンド８６の下端は、Ｘ軸レール８１ｘに支持されている。ヘッドスタンド８６には、スライド板８８を介して、Ｘ方向に延びるヘッド間隔調整治具（ヘッド連結板）８４が取り付けられており、ヘッド間隔調整治具８４には、４つのヘッド固定板３１ａ〜３１ｄを介して、４つのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄがスライド可能に取り付けられている。それぞれのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄは、ヘッド間隔調整治具８４にＸ方向に移動可能（スライド可能）に取り付けられている。このため、それぞれのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄの間隔は、所定の幅で自在に調整できるようになっている。
【００５６】
なお、ヘッド間隔調整治具８４に対してすべてのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄがＸ方向にスライド可能であってもよい。また、最左端および最右端のヘッドユニット３０ａおよび３０ｄは、ヘッド間隔調整治具８４に対してスライドしなくてもよい。さらに、４つのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄは、それぞれ、ヘッド間隔調整治具８４に着脱自在に取り付けられていてもよい。基板１００に導電性ボールＢを搭載する際、ヘッドユニット３０ａ〜３０ｄの数が多い場合には取り外して削減し、ヘッドユニットの数を増やしたい場合は、新たなヘッドユニットをヘッド間隔調整治具８４に装着できるようにしてもよい。
【００５７】
また、一対の前後フレーム２４ａおよび２４ｂは、それぞれ、スライド板８９を介して、一対のＹ軸レール８１ｙ１および８１ｙ２に支持（固定）されている。このため、一対の横フレーム２３ａおよび２３ｂは、一対のＹ軸レール８１ｙ１および８１ｙ２を跨ぐように配置される。
【００５８】
したがって、この充填装置１０によれば、４つのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄ（４つのヘッド４０ａ〜４０ｄ）、第１のボール回収装置２１および第２のボール回収装置２２は、移動装置８０のＹ軸レール８１ｙ１および８１ｙ２により、同期してＹ方向に往復移動可能である。また、４つのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄ（４つのヘッド４０ａ〜４０ｄ）は、ヘッド間隔調整治具８４によりＸ方向の間隔を所望の間隔を所定の間隔に保たれた状態で、移動装置８０のＸ軸レール８１ｘにより、Ｘ方向に移動可能である。さらに、４つのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄ（４つのヘッド４０ａ〜４０ｄ）は、ヘッド間隔調整治具８４により所定の間隔に保たれた状態で、移動装置８０のヘッドスタンド８６により、Ｚ方向に移動可能（上下動可能）である。また、上述のように、第１のボール回収装置２１および第２のボール回収装置２２は、それぞれ、エアシリンダ２６ａおよび２６ｂにより、Ｚ方向に移動可能（上下動可能）となっている。
【００５９】
この移動装置８０により、マスク１１０の表面１１０ａにおいて、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄを、Ｘ方向の間隔を所定の間隔を保った状態でＹ方向に沿って第１の位置（Ｙ＋側の位置）と第２の位置（Ｙ−側の位置）との間を往復移動させることができる。したがって、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄにより形成される４つの動区域Ａ１〜Ａ４を、Ｘ方向の間隔を所定の間隔を保った状態で、マスク１１０の表面（上面）１１０ａに沿い、表面１１０ａを横切る方向（Ｙ方向）に連動して移動させることができる。４つの動区域Ａ１〜Ａ４が移動することにより、動区域Ａ１〜Ａ４に保持される独立した４つの導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４も、マスク１１０の表面１１０ａの異なる場所に連動して移動する。それとともに、移動装置８０により第１のボール回収装置２１および第２のボール回収装置２２も移動でき、第１のボール回収装置２１および第２のボール回収装置２２により形成される回収区域ＬＡが移動する。したがって、４つの導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４に連動して回収区域ＬＡも、マスク１１０の表面１１０ａの異なる場所に連動して移動する。
【００６０】
なお、移動装置８０の構成は上記に限定されるものではなく、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄをマスク１１０の表面１１０ａを横切るようにＹ方向に往復移動させることができるものであればよい。
【００６１】
図４に示すように、ヘッドユニット３０ａ〜３０ｄは、ヘッド４０ａ〜４０ｄと、ボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄと、ヘッド回転用のモータ３２ａ〜３２ｄと、Ｚ方向に延びる軸（シャフト）３３ａ〜３３ｄとをそれぞれ備えている。ヘッドユニット３０ａ〜３０ｄは、それぞれ、ベース（取り付け台、ヘッド固定板）３１ａ〜３１ｄを介して、ヘッド間隔調整治具８４にそれぞれ取り付けられている。
【００６２】
それぞれのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄは共通した構成である。ここでは、ヘッドユニット３０ｄを代表して説明する。軸（シャフト）３３ｄは垂直方向に伸び、モータ３２ｄとヘッド４０ｄとを接続している。このため、ヘッド回転用のモータ３２ｄによりヘッド４０ｄ（具体的にはヘッド４０ｄのベース（ヘッドプレート）４１）を、シャフト３３ｄを中心として回転駆動させることができる。本例では、シャフト３３ｄの中心軸がヘッド４０ｄの回転軸（マスク１１０に対して垂直な軸）となり、ヘッド４０ｄは、それぞれ、垂直な軸を中心として回転（自転）する。
【００６３】
ヘッドユニット３０ｄのボール補給ユニット５０ｄは、ボール容器（ボールタンク）５１を含む計量装置５２と、柔軟性を有する第１のボール案内管５３と、剛性を有する第２のボール案内管５４とを備えている。ボール補給ユニット５０ｄは、ヘッド４０ｄの内部（動区域Ａ４内）に、シャフト３３ｄとヘッド４０ｄ（後述するヘッド４０ｄのベース部材４１）とを介して、導電性ボールＢを補給する。本例では、シャフト３３ｄの内部が中空となっており、ボール容器５１とシャフト３３ｄの上端部とが、第１のボール案内管５３と第２のボール案内管５４とを介して接続されている。すなわち、シャフト３３ｄは、ボール案内管を兼ねている。
【００６４】
図５では、ボール補給ユニット５０ｄの計量装置５２を抜き出して示している。計量装置５２は、それぞれ、所定量の導電性ボールＢを、ヘッド４０ｄを介して動区域Ａ４に補給するためのものである。計量装置５２は、ボール容器（ボールタンク、計量器）５１と、計量器駆動機構６９とを有している。計量器駆動機構６９は、エアシリンダ５５と、シリンダロッド５６と、上下板５７と、スライド台５８と、回転板５９と、ピン６０と、ピン案内板６１とを備えている。シリンダロッド５６の上端部は、上下板５７と接続されている。上下板５７は、スライド台５８に支持された状態で、スライド台５８に沿って上下に移動するようになっている。上下板５７と回転板５９とは、ピン案内板６１に案内されるピン６０により接続されている。回転板５９は、ボール容器５１と接続されている。
【００６５】
したがって、エアシリンダ５５を駆動させ、シリンダロッド５６を上下に動かすと、シリンダロッド５６を介して上下板５７がスライド台５８に沿って上下に移動する。上下板５７が上下に移動すると回転板５９も上下に移動し、この動きがピン６０およびピン案内板６１によって回転板５９の回転運動となる。回転板５９に連動してボール容器５１も所定の角度（この例では約４５度）に傾く。この機構では、ボール容器５１が下がりながら傾斜（回転、旋回）し、ボール容器５１が上がりながら垂直に戻る。したがって、第１のボール案内管５３の長さは変わらずに、撓むだけで、ボール容器５１と第２のボール案内管５４との間を連通できる。
【００６６】
ボール容器５１の傾斜（回転、旋回）により、ボール容器５１から所定の量（数）の導電性ボールＢが、第１のボール案内管５３、第２のボール案内管５４、シャフト３３ｄ、ヘッド４０ｄのベース部材４１を介して、ヘッド４０ｄにより形成される動区域Ａ４に補給される。ボール補給ユニット５０ｄにより導電性ボールＢを補給するタイミングは、制御ユニット９０によりエアシリンダ５５を操作することで制御できる。したがって、ボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄにより、それぞれの動区域Ａ１〜Ａ４に対して、所定の量（数）の導電性ボールＢを同時に補給することが可能であり、また、異なるタイミングで導電性ボールＢを補給することも可能である。
【００６７】
このボール充填装置１０では、ヘッド４０ａ〜４０ｄの移動とともに、動区域Ａ１〜Ａ４が移動し、動区域Ａ１〜Ａ４に保持された導電性ボールＢは、マスク１１０の開口１１１に順次充填され、消費される。このため、消費されるボール量に基づいて、ボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄから適当な数の導電性ボールＢを動区域Ａ１〜Ａ４内に投入（補給、供給）することにより、動区域Ａ１〜Ａ４のそれぞれに保持される導電性ボールＢの量（数）を適量に維持できる。例えば、時間当たりに消費されるボール量に基づいて、所定時間間隔で導電性ボールＢを補給することにより、動区域Ａ１〜Ａ４内に、常に適当な量の導電性ボールＢを存在させておくことができる。光学センサーなどにより、それぞれの動区域に保持されている導電性ボールの量（数）を監視して、ボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄを制御してもよい。
【００６８】
ボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄにより、動区域Ａ１〜Ａ４の導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４の密度、集中度（集積度、数、量）を適切に維持できる。このため、動区域Ａ１〜Ａ４のそれぞれにおいて導電性ボールＢの密度（数）が低下することによりマスク１１０の開口１１１に導電性ボールＢが充填されなくなることを抑制できる。また、動区域Ａ１〜Ａ４のそれぞれにおいて導電性ボールの密度（数）が大幅に増加することにより導電性ボールの流動性が低下したりアーチ状にスタックしたりして、マスク１１０の開口１１１に導電性ボールＢが充填されなくなることも抑制できる。
【００６９】
なお、１つのボール補給ユニットから４つの動区域Ａ１〜Ａ４内に、それぞれ導電性ボールＢを補給することも可能である。しかしながら、１つのボール補給ユニットから各動区域Ａ１〜Ａ４への距離が異なったり、配管のアレンジが異なることなどにより、所定の量の導電性ボールを各動区域Ａ１〜Ａ４に分配することは難しい。その点、本例では、４つのボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄから４つの動区域Ａ１〜Ａ４にそれぞれ導電性ボールＢが補給されるようになっているので、導電性ボールＢを分配する必要がなく、精度よく各動区域Ａ１〜Ａ４に保持される導電性ボールＢの数（量）を制御できる。
【００７０】
次に、ボール保持装置２０のヘッド４０ａ〜４０ｄについて詳しく説明する。これらのヘッド４０ａ〜４０ｄは構造が共通するので、ヘッド４０ａを例に説明する。図６の（ａ）は、ヘッド４０ａを正面から見た図である。図６（ｂ）は、ヘッド４０ａを底面から見た図である。図７は、ヘッド４０ａによりマスク１１０の複数の開口１１１に導電性ボールＢが充填されている様子を拡大して示す図である。
【００７１】
ボール保持装置２０のヘッド４０ａは、それぞれ、マスク１１０の上面１１０ａの上で導電性ボールＢを押し払いながら動区域Ａ１に導電性ボールＢを集め、マスク１１０の複数の開口１１１に導電性ボールＢを充填するためのものである。ヘッド４０ａは、ベース部材（スキージサポート、固定部材）４１と複数の結束線状部材（スキージ）４３とを備えている。本例では、ヘッド４０ａは、６本（６組）の結束線状部材４３を備えている。また、本例の結束線状部材４３は、それぞれ、複数本の線状部材４２の両端部をかしめなどの方法で結束してなるものである。ベース部材４１の中心は、マスク１１０に対して垂直方向に延びるシャフト３３ａに繋がっており、モータ３２ａにより回転駆動される。結束線状部材４３を構成する線状部材４２の直径は、導電性ボールＢの直径より小さく、線状部材４２を形成する材料の材質や導電性ボールＢの直径などによるが、３０〜１００μｍ程度が好ましい。また、線状部材４２は、導電性で比較的剛性が低い材料により形成することが好ましい。
【００７２】
なお、結束線状部材（スキージ）４３は、マスク１１０の上面１１０ａに比較的柔らかく接し、マスク１１０の上面１１０ａ上の導電性ボールＢを掃き集めることができるものであればよい。好ましくは、結束線状部材（スキージ）４３は、一旦マスク１１０の開口１１１に充填された導電性ボールＢを掻き出さない程度の弾性を備えたものであるとよい。
【００７３】
複数のスキージ４３を回転することにより動区域Ａ１に導電性ボールＢを集めたり、振動あるいはエアーの吹き出しなどにより動区域Ａ１に導電性ボールＢを集めて導電性ボールＢの集合を維持するタイプ（収集維持タイプ）のヘッド（第１のヘッド）４０ａは、第１および第２のボール回収装置（第２のヘッド）２１および２２により形成される移動型の回収区域ＬＡとともに使用するのに適している。移動型の回収区域ＬＡに回収された導電性ボールＢは、回収区域ＬＡの移動方向が変わるときにマスク１１０の表面１１０ａの所定の場所に置かれる。ヘッド４０ａは収集維持タイプであるので、回収区域ＬＡに回収され、置かれた導電性ボールＢは、ヘッド４０ａの通過する領域にあれば動区域Ａ１に集められて、マスク１１０の開口１１１の充填に使用される。
【００７４】
また、スキージとして本例のような結束線状部材４３を用いる場合、結束線状部材４３は、それぞれ、その水平部分（結束線状部材４３の水平部分）４３ａとベース部材４１の下面４１ａとが密着しないように、且つ、これらを構成する線状部材４２が捩じられた状態で、マスク１１０の上面１１０ａに向かって突き出るように、ベース部材４１の下面４１ａに略逆Ｕ字状に着脱可能に取り付けられていることが好ましい。
【００７５】
６本の結束線状部材４３は、図６（ｂ）に示すように、略放射状に取り付けることが好ましい。より詳しくは、６本の結束線状部材４３は、それぞれ、回転シャフト３３ａと同心円状の内円（すなわち破線で示した動区域）Ａ１の回りに、円周方向に均等なピッチで、内円Ａ１の接線方向（あるいは、内円Ａ１よりも若干内側の仮想円の接線方向）であって、本例では底面から見て反時計方向に、ベース部材４１の外周近傍まで、直線的に延びるように配置されていることが好ましい。
【００７６】
また、本例のヘッド４０ａにおいては、ベース部材４１の下面４１ａには、導電性ボールＢを結束線状部材４３の固定部分（結束部分）に付着させないなどの目的で、押え板４４が設けられている。このヘッド４０ａは、回転用モータ３２ａによりシャフト３３ａを中心として、ベース部材４１の底面４１ａの側から見て、反時計方向に回転駆動される。
【００７７】
なお、結束線状部材４３の配置を反転（鏡面対称）させることにより、ヘッド４０ａの回転方向（ヘッド４０ａの自転方向）を時計回りにすることが可能である。また、ベース部材４１に取り付けられる結束線状部材４３の本数は、動区域Ａ１の大きさなどによって決まり、２本〜５本、あるいは７本以上であってもよい。さらに、結束線状部材４３の一方の端をベース部材４１の側面に取り付けてもよい。結束線状部材４３の一方の端をベース部材４１の側面に取り付けることにより、水平部分４３ａをより長くすることができる。いずれの場合も、結束線状部材４３の水平部分４３ａとベース部材４１の下面４１ａとが密着しないように、それらの間に空間が設けられるように取り付けることが好ましい。
【００７８】
本例のヘッド４０ａは、結束線状部材４３がマスク１１０の上面１１０ａの上で導電性ボールＢを押し払ったときに、線状部材４２の間に導電性ボールＢが入り込み難い。また、本例のヘッド４０ａは、導電性ボールＢが結束線状部材４３を乗り越えてヘッド４０ａの外に逸散し難い。したがって、結束線状部材４３の下向きのＵ字状の中央部分（腹の部分）４３ａがマスク１１０の上面１１０ａに接した状態でヘッド４０ａを下方から見て反時計方向に回転させると、結束線状部材４３の進行方向（回転方向）にある導電性ボールＢは内円Ａ１に向けて集められる。このため、ヘッド４０ａが回転することにより、マスク１１０の上面１に残った過剰な導電性ボールＢは、逸散しないように、内円Ａ１の周辺から、それぞれ、内円Ａ１に集められる。このため、ヘッド４０ａを回転駆動することにより、導電性ボールＢの集団Ｂｇ１をマスク１１０の上面１１０ａの限られた面積の動区域Ａ１に保持できる。そして、ヘッド４０ａを移動することにより動区域Ａ１を移動させることができる。なお、内円（動区域）Ａ１〜Ａ４は、仮想的または設計的なものである。
【００７９】
図７に示すように、導電性ボールＢは、結束線状部材４３に押されて動区域Ａ１に集められ、その過程で導電性ボールＢがマスク１１０の未充填の開口１１１を通過するときにマスク１１０の開口１１１へ自然落下して、基板１００に設けられた電極１０１上に搭載される（振り込まれる）。なお、図７中符号１０９は保護膜であり、半導体素子１０２の能動面を保護するためのものであって、電極１０１の外周部を覆うように形成される。フラックスＦは、保護膜１０９が被覆していない電極１０１面に印刷されている。フラックスＦは、保護膜１０９の孔の中で、中央が少し盛り上がるように印刷される。ボールが転がらないように、フラックスは、その中央が凹んだ形状が好ましい。
【００８０】
また、一旦充填された導電性ボールＢが開口１１１に安定して保持されるように、充填されたボールＢの頂点がマスク１１０の上面１１０ａより下となるように、マスク１１０の厚みが決定されていることが好ましい。導電性ボールＢの頂点がマスク１１０の上面１１０ａより上に出ると、開口１１１に充填された導電性ボールＢが、結束線状部材４３により掻き出され易くなる。導電性ボールＢの頂点がマスク１１０の上面１１０ａから下がる距離は、導電性ボールＢの直径の２〜１０％程度が好ましく、より好ましくは、５％程度である。このように、導電性ボールＢがマスク１１０の上面１１０ａより沈み込む場合、マスク１１０の開口１１１に振り込まれた導電性ボールＢが結束線状部材４３により掻き出されることが少なくなる。
【００８１】
結束線状部材４３が図７において左から右へ移動すると、導電性ボールＢは押されて次々と開口１１１へ振り込まれる。結束線状部材４３を構成する線状部材４２は、その直径が３０〜１００μｍ程度であって、小さく且つ剛性が低いので、マスク１１０の開口１１１の部分ではマスク１１０の表面１１０ａから下方へ少々曲がり、開口１１１の中へ少々入り込む。したがって、開口１１１に充填された導電性ボールＢは、結束線状部材４３により、電極１０１上に印刷されたフラックスＦの中に押し込まれて、基板１００に大きな衝撃を与えなければ移動しない程度に固定される。このような効果を得るため、線状部材４２は、少々ではあるが、開口１１１に充填された導電性ボールＢを上から押圧する程度に変形することが好ましい。充填された導電性ボールＢがフラックスＦ中に押し込まれないと、後工程（基板搬送、検査、リフロー等）において導電性ボールＢが所定位置から離脱することが生じ易くなる。
【００８２】
結束線状部材４３は、捩られた線状部材４２に沿ってボールＢが内円Ａ１の方向へ移動するように捩る向き（方向）が決められている。結束線状部材４３は線状部材４２の集合であり、マスク１１０と接触する部分で押し潰されて、断面形状が略楕円形（擬似楕円形）となりマスク１１０との接触面積が増える。線状部材４２自身は潰れず、導電性ボールＢとマスク１１０とに当たり、捩られた方向に沿って導電性ボールＢを導く。したがって、線状部材４２は、結束線状部材４３の進行方向に対して、導電性ボールＢが結束線状部材４３の下に潜らないように、導電性ボールＢをマスク１１０の上方に導き、かつ、円運動の内側（動区域）の方向へ導くように捩られていることが望ましい。
【００８３】
このため、捩じった状態の結束線状部材４３をベース部材４１に固定すると、動区域Ａ１内に比較的多くの導電性ボールＢを保持でき、逸散を抑制できる。このようなヘッド４０ａを用いることにより、動区域Ａ１内の導電性ボールＢの密度（集積度）を向上できるので、充填効率を向上でき、動区域Ａ１を重複させなくとも、マスク１１０のすべての開口１１１に導電性ボールＢを良好に充填できる。
【００８４】
図２に戻り、制御ユニット（制御部、制御手段）９０は、ボール保持装置２０および移動装置８０と制御情報を送受信できる状態に接続されており、これらの動作を制御する機能（充填装置１０を制御する機能）９５を含む。
【００８５】
この制御ユニット９０は、ボール搭載装置１全体を制御する機能、すなわち、ステージ２および装置４、５、６および８を制御する機能を含んでいてもよい。ステージ２および装置４、５、６および８を制御する制御ユニット９０は、この制御ユニット９０と別体であってもよい。制御ユニット９０の多くは、コンピュータあるいはマイクロコンピュータを用いて構成される。制御ユニット９０はメモリを含み、そのメモリには、制御用のプログラム９０ｐが格納されており、マイクロコンピュータはプログラム９０ｐを実行することにより所定の機能を果たす。
【００８６】
制御用のプログラム（プログラム製品）９０ｐは、例えば、ＲＯＭなどの適当な記録媒体に記録して提供される。本例のボール搭載装置１や、本例のボール充填装置１０は、ＬＡＮなどのコンピュータネットワークを介して制御することも可能であり、プログラム９０ｐをネットワーク上のサーバなどから提供することも可能である。
【００８７】
この制御ユニット９０の充填装置を制御する機能９５は、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄによって導電性ボールＢの４つの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４をマスク１１０の表面１１０ａの４つの動区域Ａ１〜Ａ４にそれぞれ保持させる機能９１を含む。
【００８８】
また、この制御ユニット９０の充填装置を制御する機能９５は、マスク１１０と最初の基板（第１の基板）１００とを位置合わせし、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄによって導電性ボールＢの４つの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４をマスク１１０の表面１１０ａの４つの動区域Ａ１〜Ａ４にそれぞれ保持させた状態であって、第１のボール回収装置２１をマスク１１０の表面１１０ａに接しさせた状態で、移動装置８０によって４つのヘッド４０ａ〜４０ｄを第１の方向（本例ではＹ方向）に沿って第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へ（装置１０の後側から前側（Ｙ−方向、往路方向）へ、図２において上側から下側へ）移動させることにより、マスク１１０の複数の開口１１１を介して最初の基板（第１の基板）１００の上に導電性ボールＢを搭載する機能（第１の機能）９２を含む。第１の機能９２により、４つの動区域Ａ１〜Ａ４とともに、それらを含めた、より大きな回収区域ＬＡを往路方向へ移動できる。
【００８９】
さらに、この制御ユニット９０の充填装置を制御する機能９５は、機能９２に続けて、マスク１１０と次の基板（第２の基板）１００とを位置合わせし、第２のボール回収装置２２をマスク１１０の表面１１０ａに接しさせた状態で、移動装置８０によって４つのヘッド４０ａ〜４０ｄを第１の方向（本例ではＹ方向）に沿って第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ（装置１０の前側から後側（Ｙ＋方向、復路方向）へ、図２において下側から上側へ）移動させることにより、マスク１１０の複数の開口１１１を介して次の基板（第２の基板）１００の上に導電性ボールＢを搭載する機能（第２の機能）９３を含む。第２の機能９２により、４つの動区域Ａ１〜Ａ４とともに、それらを含めた、より大きな回収区域ＬＡを復路方向へ移動できる。
【００９０】
典型的には、第１の位置Ｐ１は、複数の開口グループ列１２０の後端（図２において上端）よりも外側の位置であり、第２の位置Ｐ２は、複数の開口グループ列１２０の前端（図２において下端）よりも外側の位置である。すなわち、第１の機能９２および第２の機能９３では、それぞれ、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄを、複数の開口グループＭが設けられている領域の全長をカバーするように移動させる。以下、Ｙ方向に沿って第１の位置Ｐ１から第２の位置へ移動させることを往路という。また、Ｙ方向に沿って第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動させることを復路という。加えて、この制御ユニット９０の充填装置を制御する機能９５は、４つのボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄによって、それぞれの動区域Ａ１〜Ａ４の内部に十分な数の導電性ボールＢが保持されるように、導電性ボールＢを補給する機能（ボール補給機能）９４を含む。
【００９１】
図８は、本例のボール充填装置１０において、マスク１１０の複数の開口１１１に導電性ボールＢを充填する際の、４つの動区域Ａ１〜Ａ４の中心の軌跡の一例を示している。また、回収区域ＬＡが４つの動区域Ａ１〜Ａ４とともに移動する様子を示している。
【００９２】
プリント配線板１００では、上述のように、複数の電極１０１は、マトリックス状（アレイ状）に分散して設けられた、２行４列、合計８個の電極グループを含む。したがって、このようなプリント配線板１００に導電性ボールＢを配置するためのマスク１１０の複数の開口１１１は、プリント配線板１００の複数の電極グループに対応し、マトリックス状（アレイ状）に分散して設けられた、２行４列、合計８個の開口グループＭを含む。すなわち、このようなプリント配線板１００に導電性ボールＢを配置するためのマスク１１０は、４つ（４列）の開口グループ列１２０を含み、これら開口グループ列１２０は、それぞれが前後に並んだ２つの開口グループＭを含む。
【００９３】
この充填装置１０は、導電性ボールＢを基板１００に配列する際に、動区域Ａ１〜Ａ４を重複の無いワンパスの経路（軌跡、領域）を移動させ、動区域Ａ１〜Ａ４を往復させることなく１つの基板１００に導電性ボールＢを搭載（配列）する。このため、導電性ボールＢを搭載するために要する時間（タクトタイムという）を短縮できる。すなわち、この充填装置１０においては、往路において１つの基板１００に導電性ボールＢを搭載し、復路において異なる基板１００に導電性ボールＢを搭載することによりタクトタイムを短縮させている。
【００９４】
この充填装置１０を用いてマスク１１０の開口１１１にボールを充填する方法についてさらに詳しく説明する。まず、互いに隣り合う動区域Ａ１〜Ａ４の中心間の間隔が、マスク１１０の互いに隣り合う開口グループ列１２０の中心間の間隔に保たれるように、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄの間隔をセットする。
【００９５】
次に、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄを、それらのスキージ４３がマスク１１０の表面１１０ａに接触している状態で回転させ、ボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄにより適当な量（数）の導電性ボールＢを供給することにより、マスク１１０の表面１１０ａに動区域Ａ１〜Ａ４に導電性ボールＢを保持させる（保持させる工程）。これにより、４つの導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４がマスク１１０の限られた面積に独立して形成される。
【００９６】
次に、マスク１１０と第１の基板（１枚目の基板）１００とを位置合わせする。そして、後側（移動方向の尾側）に配置された第１のボール回収装置２１を下降させてマスク１１０の表面１１０ａに接しさせるとともに、前側（移動方向の先側）に配置された第２のボール回収装置２２を上昇させてマスク１１０の表面１１０ａとの接触を解除する。この状態で、移動装置８０により、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄをＹ方向に沿って第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へ移動させる（第１の移動させる工程）。４つの動区域Ａ１〜Ａ４が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動し、それとともに回収区域ＬＡが第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動する。これにより、４つの導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動し、さらに、これらの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４から漏れ落ちた導電性ボール（残ボール）も回収区域ＬＡを形成する第１のボール回収装置２１とともに第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動する。
【００９７】
なお、図８に示すように、第１の位置Ｐ１は、４つの開口グループ列１２０の後端よりも外側（後側）の位置であり、第２の位置Ｐ２は、４つの開口グループ列１２０の前端よりも外側（前側）の位置である。これにより、マスク１１０の複数の開口１１１を介して第１の基板（１枚目の基板）１００の上に導電性ボールＢを搭載する。
【００９８】
続けて、マスク１１０と第２の基板（２枚目の基板）１００とを位置合わせする。そして、前側（移動方向の尾側）に配置された第２のボール回収装置２２を下降させてマスク１１０の表面１１０ａに接しさせるとともに、後側（移動方向の先側）に配置された第１のボール回収装置２１を上昇させてマスク１１０の表面１１０ａとの接触を解除する。この状態で、移動装置８０により、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄをＹ方向に沿って第２の位置から第１の位置へ移動させる（第２の移動させる工程）。４つの動区域Ａ１〜Ａ４が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動し、それとともに回収区域ＬＡが第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動する。これにより、４つの導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動し、さらに、これらの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４から漏れ落ちた導電性ボール（残ボール）も回収区域ＬＡを形成する第２のボール回収装置２２とともに第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に移動する。これにより、マスク１１０の複数の開口１１１を介して第２の基板（２枚目の基板）１００の上に導電性ボールＢを搭載する。
【００９９】
第１の移動させる工程において第１のボール回収装置２１により回収された残ボールは、第１のボール回収装置２１とともに回収区域ＬＡの尾側に集められて移動し、第２の位置Ｐ２の後側（第１の位置Ｐ１）の側に溜まる。第２の移動させる工程において、４つのヘッド４０ａ〜４０ｄは、残ボールが溜まった領域を通過し、第１のボール回収装置２１により回収された残ボールを４つの導電性ボールＢの集団Ｂｇ１〜Ｂｇ４に取り込む。したがって、残ボールによる導電性ボールＢのロスを低減できる。第２の移動させる工程から第１の移動させる工程に移行するときも同様である。
【０１００】
また、ボール回収装置により回収領域ＬＡの尾側で且つＸ方向に延在する集団として集められた導電性ボールは、ヘッドの中心をその集団まで移動し、その後Ｘ方向に移動することにより、動区域が離間して配設されている場合でも、全て回収される。
【０１０１】
このように、この充填装置１０においては、第１の移動させる工程（往路の工程）において、第１のボール回収装置２１により回収領域ＬＡを形成して移動することによりヘッド４０ａ〜４０ｄの残ボールを回収することができる。したがって、続けて、第２の移動させる工程（復路の工程）において、他の第２の基板（２枚目の基板）１００の上に導電性ボールＢを搭載することができる。第２の移動させる工程（復路の工程）においても、第２のボール回収装置２２により回収領域ＬＡを形成して移動することによりヘッド４０ａ〜４０ｄの残ボールを回収できる。したがって、第１の移動させる工程（往路の工程）と第２の移動させる工程（復路の工程）とを繰り返し、第３の基板（３枚目の基板）、第４の基板（４枚目の基板）、と続けて導電性ボールＢを搭載できる。
【０１０２】
なお、第１の移動させる工程（往路の工程）においては、前側（移動方向の先側）に配置された第２のボール回収装置２２をマスク１１０の表面１１０ａとの接触させた状態としてもよい。しかしながら、移動方向の先側で残ボールを回収することはほとんどなく、第２のボール回収装置２２とマスク１１０との摩擦によるスキージの磨耗や移動装置８０の動力ロスを考慮すると、第１の移動させる工程（往路の工程）においては、第２のボール回収装置２２は、マスク１１０の表面１１０ａとの非接触とすることが好ましい。第２の移動させる工程（復路の工程）おいても同様であり、後側（移動方向の先側）に配置された第１のボール回収装置２１は、マスク１１０の表面１１０ａとの非接触とすることが好ましい。
【０１０３】
このように、この充填装置１０を用いた搭載方法により導電性ボールＢが搭載された基板を製造することにより、１往復で２枚の基板１００に導電性ボールＢを搭載（配列）することができる。このため、１つの基板１００に導電性ボールＢを搭載（配列）するために要するタクトタイムを短縮でき、導電性ボールＢが搭載された基板１００を製造するための時間を短縮できる。なお、動区域の数は、基板１００のサイズ、電極グループ（開口グループＭ）の数に合わせて任意に設定でき、ヘッドの数も変更可能である。動区域の具体的な軌跡は、ボール充填装置１０を制御する制御ユニット９０内に記憶されたプログラム９０ｐにおいて、適当な関数あるいはルックアップテーブルなどのデータとして与えられる。
【０１０４】
ヘッド４０ａ〜４０ｄとして、上述のような回転ヘッドを用いる場合、動区域Ａ１〜Ａ４の直径は、１０ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましい。動区域Ａ１〜Ａ４のより好ましい範囲は、２０〜６０ｍｍである。また、ヘッド４０ａ〜４０ｄの回転速度は、１２０ｒｐｍ以下が好ましい。さらに好ましいヘッド４０ａ〜４０ｄの回転速度の範囲は、３０〜９０ｒｐｍである。また、動区域Ａ１〜Ａ４の移動速度（本例では、ヘッド４０ａ〜４０ｄの移動速度と実質的に同義）は遅過ぎるとタクトタイムが長くなり、速過ぎると充填ミスにつながる。この充填装置１０および充填方法においては、移動速度を抑えてもタクトタイムを短縮できる。たとえば、動区域Ａ１〜Ａ４の移動速度は、２〜１２０ｍｍ／ｓの範囲が好ましく、さらに、５〜８０ｍｍ／ｓの範囲であることが好ましい。本例の充填装置においては、ヘッド４０ａ〜４０ｄの移動速度は２０〜８０ｍｍ／ｓとなるように制御されている。導電性ボールの集団Ｂｇのボール量は、動区域Ａの直径が２０ｍｍで、導電性ボールの直径が３０〜１００μｍの場合、導電性ボールの直径等により最適値を異にするが、５〜２００万個が好ましく、２０〜８０万個がより好ましい。５万個を下回ると導電性ボールの充填率が低下し、２００万個を超えると導電性ボールが動区域から逸散し易くなるとともに導電性ボールが干渉し合って充填率が低下する。
【０１０５】
図９は、本例のボール充填装置１０におけるボール搭載方法を説明するためのフローチャートを示している。
【０１０６】
ステップ２０１において、複数（本例では４つ）の動区域Ａ１〜Ａ４に導電性ボールＢを保持させる。ステップ２０２において、マスク１１０と基板（第１の基板、１枚目の基板）１００とを位置合わせする。ステップ２０３において、複数（本例では４つ）のヘッド４０ａ〜４０ｄを後側から前側に移動させる。これにより、マスク１１０の開口１１１を介して、第１の基板（１枚目の基板）１００に導電性ボールＢが搭載される。
【０１０７】
続けて、ステップ２０４において、マスク１１０と基板（第２の基板、２枚目の基板）１００とを位置合わせする。ステップ２０５において、複数（本例では４つ）のヘッド４０ａ〜４０ｄを前側から後側に移動させる。これにより、マスク１１０の開口１１１を介して、第２の基板（２枚目の基板）１００に導電性ボールＢが搭載される。必要に応じて、ステップ２０２〜ステップ２０５を繰り返す。これにより、３枚目の基板１００、４枚目の基板１００、と続けて導電性ボールＢを搭載できる。
【０１０８】
本例のボール充填装置１０、導電性ボール搭載方法、ボール充填装置１０の制御方法によれば、残ボールは、第１のボール回収装置２１および／または第２のボール回収装置２２により形成される回収区域（回収領域）ＬＡによりトラップされ、４つの動区域Ａ１〜Ａ４の移動方向に残ボールを回収できる。したがって、残ボールを回収するための特別な工程あるいは分離された工程は不要であり、ヘッド４０ａ〜４０ｄを特定のポジション（ホームポジション、典型的には第１の位置）まで戻す必要がない。したがって、典型的には、一往復で２枚の基板１００に導電性ボールＢを搭載することが可能である。このように、本例のボール充填装置１０、導電性ボール搭載方法、ボール充填装置１０の制御方法によれば、導電性ボールＢを搭載（配列）するために要する時間（タクトタイム）を従来よりも短縮することができる。
【０１０９】
さらに、それぞれの動区域Ａ１〜Ａ４に保持される導電性ボールＢの量（数）を、それぞれ、ボール補給ユニット５０ａ〜５０ｄにより制御することにより、導電性ボールＢが保持される量を、動区域Ａ１〜Ａ４からの漏れ出しが発生しない程度、また、動区域Ａ１〜Ａ４内における導電性ボールＢの流動性の低下により充填率が低下しない程度の限界に近い値で保持できる。このため、動区域Ａ１〜Ａ４に保持される導電性ボールＢの量（数）を上限に近い程度まで増加でき、充填効率を向上し、充填ミスを低減することができる。したがって、動区域Ａ１〜Ａ４が通過する領域を重複させずに、それぞれの動区域Ａ１〜Ａ４の経路をワンパスの経路としても、マスク１１０のすべての開口１１１に効率よく、短時間で導電性ボールを充填できる。そして、導電性ボールが搭載された基板１００を短時間で製造できる。
【０１１０】
図１０は、ボール充填装置の他の例を平面図により示している。図１１は、図１０のボール充填装置において好適に導電性ボールを搭載できる基板の一例を平面図により示している。図１０に示すボール充填装置１０ａは、例えば、図１１に示すような基板３００に導電性ボールＢを搭載する際に好適である。
【０１１１】
すなわち、基板３００では、５行７列、合計３５個の電極グループＮを含む。したがって、一往復で２枚の基板３００に導電性ボールＢを搭載する場合には、ボール充填装置１０ａは、７つのヘッドユニット３０ａ〜３０ｇ、すなわち、７つのヘッド４０ａ〜４０ｇおよび７つのボール補給ユニット５０ａ〜５０ｇを備えていることが好ましい。
【０１１２】
また、本例のように、５個の電極グループＮを含む電極グループ列３０９の間隔が比較的狭く、ヘッド４０ａ〜４０ｇを１列に配置すると、互いに隣り合うヘッド同士が干渉する場合には、図１０に示すように、ヘッド４０ａ〜４０ｇを２列に千鳥状に配置することが好ましい。
【０１１３】
このような充填装置１０ａは、例えば、ヘッド間隔調整治具（ヘッド連結板）８４に、Ｙ方向に延びる一対の連結部材３１０を介して、もう一つのヘッド間隔調整治具（ヘッド連結板）８４ａを固定し、一方のヘッド間隔調整治具８４に、４つのヘッド固定板３１ａ〜３１ｄを介して、４つのヘッドユニット３０ａ〜３０ｄをスライド可能に取り付けるとともに、他方のヘッド間隔調整治具８４ａに、３つのヘッド固定板３１ｅ〜３１ｇを介して、４つのヘッドユニット３０ｅ〜３０ｇをスライド可能に取り付けることにより実現可能である。
【０１１４】
なお、ヘッドは、３列以上となるように配置してもよい。また、電極グループ列３０９の間隔が比較的広く、ヘッドを１列に配置しても、互いに隣り合うヘッド同士が干渉しない場合には、ヘッドを１列に配置してもよい。
【０１１５】
図１２（ａ）は、ボール回収装置の他の例を正面図により示している。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のボール回収装置に含まれる回転ブラシを側面図により示している。
【０１１６】
上述のように、第１のボール回収装置２１および第２のボール回収装置２２が備えるボールを回収する手段は、複数の動区域Ａの尾側を全長にわたりカバーすればよく、一本のスキージにより複数の動区域Ａの尾側を全長にわたりカバーするものに限定されない。第１および第２のボール回収装置２１および２２としては、上述したスキージ２８ａおよび２８ｂを備えたものと置換して、図１２（ａ）および（ｂ）に示したようなものを用いることもできる。
【０１１７】
このボール回収装置３２０は、横断面形状が正六角形状の回転ロッド（芯棒）３２１と１５個のスキージ３２２とを備え、水平方向の軸を中心に縦方向に回転する回転スキージ３２３を有している。ロッド３２１の第１の辺３２１ａには、３個のスキージ３２２が互いに並んで配置されている。ロッド３２１の第１の辺３２１ａの次ぎの第２の辺３２１ｂには、第１の辺３２１ａの３個のスキージ３２２の間を埋めるように、２個のスキージ３２２が互いに並んで配置されている。同様に、第３の辺３２１ｃおよび第５の辺３２１ｅには、３つのスキージ３２２、第４の辺３２１ｄおよび第６の辺３２１ｆには、２つのスキージ３２２が互いに並んで配置されている。１５個のスキージ３２２は、それぞれ、接線方向に延びるように配置されている（図１２（ｂ）参照）。それぞれのスキージには、ブラシ、ワイヤー、ワイヤーの束、プレートなどを採用できる。
【０１１８】
回転スキージ３２３の回転ロッド３２１の一端は、継ぎ手３２４を介してモータ３２５と接続されている。モータ３２５は、取り付け板３２６に固定されている。回転ブラシ３２３の回転ロッド３２１の他端は、取り付け板３２７が有するベアリング３２７ａに支持されている。取り付け板３２６および３２７を、それぞれ、例えば、前後フレーム２４ａおよび２４ｂに固定することにより、回転ブラシ３２３を有するボール回収装置３２０は、第１のボール回収装置２１や第２のボール回収装置２２と置換して、装置１０や装置１０ａに搭載することができる。
【０１１９】
図１３（ａ）は、ボール充填装置１０および１０ａに使用可能なヘッドの他の例を正面図により示している。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のヘッドを底面図により示している。
【０１２０】
このヘッド３３０は、横断面形状が正方形状であって、下方が開放している、カップ型（逆Ｕ字型）のヘッドである。このヘッド３３０は、ヘッド４０ａと同様に、回転駆動させながら使用することが好ましい。図１３（ａ）および（ｂ）中の符号３３２は、シャフト（回転軸）を示している。
【０１２１】
すなわち、このヘッド３３０は、回転しながら空間（ボール保持区域）３３１内に導電性ボールＢの集団を保持するものであり、これにより、導電性ボールＢの集団をマスク１１０の表面１１０ａの一部分に動区域を形成する。ヘッド３３０を回転させると、空間（ボール保持区域）３３１内での導電性ボールＢの移動量が大きくなるため、ボールの充填ミス（振込みミス）が少なくなる。なお、カップ型のヘッド３３０の横断面形状は、正方形状に限定されるものではない。カップ型のヘッド３３０は、５角形、６角形、８角形、１２角形、円形などであってもよい。
【０１２２】
図１４（ａ）は、ボール充填装置１０および１０ａに使用可能なヘッドのさらに他の例を正面図により示している。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のヘッドを底面図により示している。
【０１２３】
このヘッド３４０は、横断面形状が正方形状であって、下方が開放している、カップ型（逆Ｕ字型）のヘッドである。このヘッド３４０は、空間（ボール保持区域）３４１内に導電性ボールＢの集団を保持した状態で、振動装置３５０によりヘッド３４０を振動させながら、マスク１１０上を移動させ、マスク１１０の開口１１１に導電性ボールＢを充填するものである。本例では、振動装置３５０として、例えば、超音波振動装置を用いている。周波数は、４０Ｋｈｚ程度であって、振幅は、導電性ボールＢを飛び越えないように、導電性ボールＢの直径の半分以下、例えば、０．２〜５μｍ程度であることが好ましい。また、ヘッド３４０の振動方向は、ヘッド３４０の移動方向、すなわちＹ方向であること好ましい。
【０１２４】
なお、振動装置３５０は、超音波振動装置に限定されるものではない。振動装置３５０は、例えば、コイルを用いた電磁駆動の振動装置などであってもよい。また、ヘッド３４０は、振動させるとともに、回転させながら、空間（ボール保持区域）３４１内に導電性ボールＢの集団を保持した状態で、振動装置３５０によりヘッド３４０を振動させながら、マスク１１０上を移動させ、マスク１１０の開口１１１に導電性ボールＢを充填するものであってもよい。
【０１２５】
なお、本発明の導電性ボール搭載方法および充填装置の制御方法を実現する際に使用するボール充填装置は、上述の装置１０に限定されるものではない。例えば、ボール充填装置が備えるボール保持装置２０は、少なくとも２つのヘッド、好ましくは、少なくとも３つのヘッドを備えるものであればよい。また、ヘッドは、上述した実施形態に限定されるものではない。ヘッドは、マスクの表面の一部分に導電性ボールの集団が保持される動区域を形成でき、マスクの表面を第１の方向に沿って第１の位置と第２の位置との間を往復移動するものであればよい。
【０１２６】
上述した実施形態は、本発明に含まれる導電性ボール搭載方法、ボール充填装置の制御方法、ボール充填装置を実現するための一例に過ぎない。例えば、移動装置は、Ｘ−Ｙレールを用いた移動装置に限らず、アームを用いた移動装置であってもよい。
【０１２７】
本実施形態の目的の１つは、タクトタイムを短縮できる、装置、装置の制御方法、ボール搭載方法を提供することである。しかしながら、当業者にとって自明な部分的な変更やバリエーションは、本発明の範囲内であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】ボール搭載装置の一例を示す平面図。
【図２】図１のボール搭載装置が備えるボール充填装置の一例を示す平面図。
【図３】図２のボール充填装置を示す側面図。
【図４】図２のボール充填装置を示す正面図。
【図５】図２のボール充填装置が備えるボール補給ユニットを示す側面図。
【図６】（ａ）は、図２のボール充填装置が備えるヘッドを示す正面図。（ｂ）は、図２のボール充填装置が備えるヘッドを示す底面図。
【図７】図２のボール充填装置において、マスクの複数の開口に導電性ボールを充填している状態を示す図。
【図８】図２のボール充填装置において、マスクの複数の開口に導電性ボールを充填する際の、４つの動区域の中心の軌跡の一例を示す図。
【図９】図２のボール充填装置におけるボール搭載方法を説明するためのフローチャート。
【図１０】ボール充填装置の他の例を示す平面図。
【図１１】図１０のボール充填装置において好適に導電性ボールを搭載できる基板の一例を示す平面図。
【図１２】（ａ）は、ボール回収手段の他の例を示す正面図。（ｂ）は、図１２（ａ）のボール回収手段に含まれる回転ブラシを示す側面図。
【図１３】（ａ）は、ボール充填装置に使用可能なヘッドの他の例を示す正面図。（ｂ）は、図１３（ａ）のヘッドの底面図。
【図１４】（ａ）は、ボール充填装置に使用可能なヘッドのさらに他の例を示す正面図。（ｂ）は、図１４（ａ）のヘッドの底面図。
【符号の説明】
【０１２９】
１    ボール搭載装置、  １０、１０ａ    ボール充填装置
２１    第１のボール回収装置（第１のボール回収手段）
２２    第２のボール回収装置（第２のボール回収手段）
４０ａ〜４０ｇ    ヘッド、  ４１    ベース部材
４２    線状部材、  ４３    スキージ（結束線状部材）
５０ａ〜５０ｇ    ボール補給ユニット
８０    移動装置（移動手段）、  ９０    制御ユニット
１００    基板、  １０１    電極
１１０    マスク、  １１１    開口
１２０    開口グループ列
３００    基板、  ３２０    ボール回収装置（ボール回収手段）
Ａ１〜Ａ４    動区域、  Ｂ    導電性ボール
Ｂｇ１〜Ｂｇ４    導電性ボールの集団、  Ｍ    開口グループ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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