(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電性ボールを吸着保持するボール保持面を下面に有するマウントヘッドの下面に接近し、ボール保持面上の不要な導電性ボールを取り除く導電性ボール除去装置において、マウントヘッドのボール保持面の幅方向に向けて長尺に形成された除去手段と、除去手段の長尺方向における傾斜角度を変化させる駆動機構と、マウントヘッド下面と除去手段の距離を求める検出手段とを備え、検出手段の検出結果に基づき除去手段の傾斜角度を変化させて、除去手段とマウントヘッドの下面を所定間隔に保つことを特徴とする導電性ボール除去装置。
【請求項２】
複数の導電性ボールを吸着保持するボール保持面を下面に有するマウントヘッドの、ボール保持面上の不要な導電性ボールを取り除く導電性ボール除去装置において、マウントヘッドのボール保持面の幅方向に向けて長尺に形成された除去手段と、マウントヘッド下面の傾斜角度を変化させる駆動機構と、マウントヘッド下面と除去手段の距離を求める検出手段とを備え、検出手段の検出結果に基づきマウントヘッド下面の傾斜角度を変化させて、除去手段とマウントヘッドの下面を所定間隔に保つことを特徴とする導電性ボール除去装置。
【請求項３】
検出手段が、除去手段の長尺方向の両側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の導電性ボール除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボール搭載装置におけるマウントヘッドの導電性ボール保持面に保持された不要な導電性ボールを除去する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より導電性ボール搭載装置におけるマウントヘッドの導電性ボール保持面に保持された余剰ボール等の不要な導電性ボールを、除去する手段として吸引ノズルで除去する装置が存在した。しかし、マウントヘッドの導電性ボールの保持面は必ずしも水平ではなく、Ｘ軸方向（前後方向）、Ｙ軸方向（左右方向）、Ｚ軸方向（上下方向）及びこれらの複合方向に傾いている場合がある。
【０００３】
そこで、不要な導電性ボールを除去するため、ボール除去装置の吸引ノズルの傾きをマウントヘッドのボール保持面の傾きと合致させる必要が生じる。これには事前に上記吸引ノズル又はマウントヘッドを機械的に調整するという方法で対応していた。
【０００４】
しかし、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び複合方向に傾いたマウントヘッドのボール保持面の傾きに合わせて、ボール除去装置の吸引ノズルを機械的に調整することや、マウントヘッドの保持面の機械的調整は困難で面倒な作業であった。又、導電性ボールが微小、例えば直径０．１ｍｍ程度の半田ボールの場合には、マウントヘッドのボール保持面とボール除去装置の吸引ノズルの間隔が広くなると、ボール保持面に存在する不要な半田ボールの除去ができない場合が生じてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向又はこれらの複合方向に傾いたマウントヘッドのボール保持面に対してもボール除去装置における吸引ノズルのような除去手段を一定の間隔を保って移動させることにより、微妙な調整を行うことなく、ボール保持面の不要な導電性ボールを確実に除去することのできる導電性ボール除去装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記課題を解決するため、導電性ボール除去装置に次の手段を採用する。
第１に、複数の導電性ボールを吸着保持するボール保持面を下面に有するマウントヘッドの下面に接近し、ボール保持面上の不要な導電性ボールを取り除く導電性ボール除去装置とする。
第２に、マウントヘッドのボール保持面の幅方向に向けて長尺に形成された除去手段を設ける。
第３に、除去手段の長尺方向における傾斜角度を変化させる駆動機構を設ける。
第４に、マウントヘッド下面と除去手段の距離を求める検出手段を設ける。
第５に、検出手段の検出結果に基づき除去手段の傾斜角度を変化させて、除去手段とマウントヘッドの下面を所定間隔に保つ。
【０００７】
第２の発明は、導電性ボール除去手段に次の手段を採用する。
第１に、複数の導電性ボールを吸着保持するボール保持面を下面に有するマウントヘッドの、ボール保持面上の不要な導電性ボールを取り除く導電性ボール除去装置とする。
第２に、マウントヘッドのボール保持面の幅方向に向けて長尺に形成された除去手段を設ける。
第３に、マウントヘッド下面の傾斜角度を変化させる駆動機構を設ける。
第４に、マウントヘッド下面と除去手段の距離を求める検出手段を設ける。
第５に、検出手段の検出結果に基づきマウントヘッド下面の傾斜角度を変化させて、除去手段とマウントヘッドの下面を所定間隔に保つ。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略説明図であり、第１実施例では、本発明における導電性ボールとして、直径０．１ｍｍの半田ボール２が用いられている。勿論、本発明における導電性ボールが上記半田ボール２に限定されるものではない。又、実施例では被搭載物としてウエハ８を使用しているが、他にＢＧＡ基板などのプリント配線基板であっても良いことは勿論である。
【０００９】
該半田ボール搭載装置１は、図１中左方より、半田ボール２が多数貯留されているボール供給装置３と、半田ボール２を真空吸引して保持するマウントヘッド４と、不要な半田ボール２を除去するボール除去装置５と、マウントヘッド４のＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、マウントヘッド４のＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）と、半田ボール２が搭載されるウエハ８が載置されるＹ−Θテーブル９とが設けられている。
【００１０】
尚、Ｘ軸移動装置６及びＺ軸移動装置７は、マウントヘッド４のボール供給装置３上方への移動、ボール吸着のための下降及びＹ−Θテーブル９上方への移動、ボール搭載動作のための下降の駆動力となっている。
【００１１】
Ｙ−Θテーブル９は、Ｙ軸駆動テーブル上にΘ軸駆動部が設置されており、平面移動可能に構成されており、半田ボール２をウエハ８上に搭載する際の位置合わせに用いられる。
【００１２】
マウントヘッド４は、複数の半田ボール２を吸着保持するボール保持面１１が、マウントヘッド４の下面に形成されている。マウントヘッド４は、図示されていないバキューム源と接続されており、バキューム源からの負圧によりボール保持面１１に半田ボール２をマトリックス状に整列させた状態で吸着保持する。図２が、半田ボール２を吸着保持した状態を示すマウントヘッド４の下面を示す底面説明図である。
【００１３】
図２中、中央の円形部分がマウントヘッド４下面に形成された吸着プレート１２であり、吸着プレート１２の外側がマウントヘッド４下面のフレーム１３である。尚、図２には、適正に吸着保持された半田ボール２と余剰ボールである不要な半田ボール２２が示されている。
【００１４】
図３は、ボール除去装置５の１実施例を示す側面説明図であり、図４が、同正面断面説明図である。図３及び図４に示されるように、本第１実施例では本発明における除去手段として吸引ノズル１４を用いる。ボール除去装置５は、マウントヘッド４のボール保持面１１の不要な半田ボール２２を吸引して取り除く吸引ノズル１４が設けられている。
【００１５】
吸引ノズル１４は、図３中左右方向に吸着プレート１２の幅に対応する横長なノズルで、上端部に横長の吸引スリット２５が形成され、内部に図示されていない真空源と接続された空部２６が形成されたものである。
【００１６】
第１実施例における吸引ノズル１４は、図３に示されるように、支持部材２７，２７′に傾斜角度変化可能に支持される。具体的に説明すると、吸引ノズル１４は、ホルダ１５に固定ねじ１６にて固定され、該ホルダ１５を、吸引ノズル１４下方の両側に配置された支持部材２７，２７′となる伸縮式モータ１７、１７′の伸縮ロッド１８、１８′の先端に設けられた支点軸１９、１９′に、支点軸１９、１９′を支点として回動可能に装着したものである。尚、支点軸１９，１９′は、吸引ノズル１４の下方で長手方向の両側に設けられている。従って、吸引ノズル１４もホルダ１５と共に両支点軸１９，１９′を支点として揺動する。このため支点軸１９，１９′が貫通するホルダ１５の軸支孔は、伸縮ロッド１８，１８′の伸縮量が異なるときの横方向への軸支位置の移動を吸収するため、横方向に長い孔として形成されている。この横方向に長い軸支孔は、支点軸１９，１９′のいずれか一方に対応するものであればよい。
【００１７】
吸引ノズル１４の下方両側に支持部材として設置された伸縮式モータ１７，１７′は、吸引ノズル１４の昇降機構となると共に、角度調節機構ともなる。該伸縮式モータ１７、１７′は、ボールねじからなる伸縮ロッド１８，１８′と図示されていないナットを備えたもので、ナットは伸縮式モータ１７，１７′のロータ（回転子）と一体となっており、ロータの回転によりナットを回転させ、ボールねじである伸縮ロッド１８，１８′を伸縮させるものである。この左右の伸縮式モータ１７，１７′の伸縮ロッド１８，１８′の伸縮量を微妙に変化させて吸引ノズル１４揺動させ角度を調節するのである。
【００１８】
尚、該伸縮式モータ１７、１７′は、第１実施例における、マウントヘッド４のボール保持面１１と除去手段（吸引ノズル１４）を相対的に移動させて接近隔離させる移動機構となる。従って、移動機構及び角度調節機構をマウントヘッド４側に、もたせれば、支持部材２７、２７′側に設ける必要はない。
【００１９】
吸引ノズル１４の長尺方向の両側端部には、マウントヘッド４下面、より詳しくは、吸着プレート１２と平行面となるフレーム１３下面と吸引ノズル１４の距離を求める検出手段である検出センサ２１、２１′が設けられている。該検出センサ２１，２１′として、静電容量センサ、レーザー変位センサ、接触式センサなどが用いられる。検出センサ２１，２１′は、マウントヘッド４との相対移動（横移動、この移動に関しては後述）方向と交差する方向に長い横長な吸引ノズル１４の長尺方向の両側端部に配置され、吸引ノズル１４の両側端部とマウントヘッド４下面の間隔を把握するようになっているので、相対的な横移動によって刻々と変化する移動方向及び移動方向と交差する方向への、吸引ノズル１４に対するマウントヘッド４下面の傾きを正確に把握することができ、間隔の変化に追従させることで吸引ノズル１４の全長にわたってマウントヘッド４下面との間隔を所定間隔に保つことができる。
【００２０】
該検出センサ２１，２１′により求められたマウントヘッド４下面と除去手段の距離は、基台２０内部に設置された制御装置１０に送られ、制御装置１０により、ボール除去装置５の伸縮式モータ１７，１７′の移動量を変化させて、吸引ノズル１４とマウントヘッド４の下面を所定間隔に保つ。
【００２１】
次に、半田ボール搭載装置１の動作と共に第１実施例のボール除去装置の動作について説明する。先ず、Ｘ軸移動装置６が作動し、マウントヘッド４はボール供給装置３上方に移動する。次に、Ｚ軸移動装置７の作動により、マウントヘッド４は下降し、ボール供給装置３より半田ボール２を吸着プレート１２に設けられた吸着孔に吸着し、半田ボール２を吸着したら、再びＺ軸移動装置７により上昇する。
【００２２】
半田ボールを吸着したマウントヘッド４は、吸引ノズル１４の上方を所定間隔を保って、Ｘ軸移動装置６により、図１中右方へ移動し、吸着孔に正常に吸着されていない余剰ボールである不要半田ボール２２を除去する。このとき検出センサ２１，２１′により吸引ノズル１４とマウントヘッド４下面の距離が検出され、これに基づいて制御装置１０は、両側の伸縮式モータ１７，１７′を作動させ、微妙に昇降させてマウントヘッド４の下面の傾きに追従させる。実施例ではマウントヘッド４を横移動させているが、吸引ノズル１４が横移動するものであっても良い。
【００２３】
不要な半田ボール２２を除去した後、マウントヘッド４は、更に図中右方へ移動し、Ｙ−Θテーブル９のボール搭載位置上方に移動する。次に、Ｚ軸移動装置７によりマウントヘッド４を下降させてボール搭載動作を行うのである。尚、上記動作説明におけるボール除去装置５は、半田ボール搭載装置１がボール搭載前に動作する場合について説明したが、ボール搭載後にボール保持面１１に保持されたままとなっているリメインボール（持ち帰り半田ボール２）の除去に対しても用いることができるこは当然である。
【００２４】
次に、図５に示す半田ボール除去の第２実施例ついて説明する。第２実施例の基本的構成は、第１実施例と共通するが、第２実施例は、第１実施例とは逆に、ボール除去装置５の吸引ノズル１４は傾斜角度変化機能を有さず固定されており、マウントヘッド４が傾斜角度変化可能に支持されている点で異なる。
【００２５】
すなわち、Ｚ軸移動装置７に取り付けられた支持部材３７の下方部に球体軸受け２８を形成し、該球体軸軸受け２８に継ぎ手２９の球体３０を摺動及び固定自在に嵌合し、該継ぎ手２９にマウントヘッド４が取り付けられている。従って、球面軸受け２８の固定解除時に駆動機構が動作し、マウントヘッド４が傾斜角度を変化させる。該駆動機構としては、継ぎ手２９を取り巻くように少なくとも３カ所に配置された伸縮式モータ３１，３１′が利用され、該伸縮式モータ３１，３１′の伸縮ロッド３２，３２′先端が、マウントヘッド４に回動自在に連結されている。該伸縮式モータ３１，３１′は、ボールねじからなる伸縮ロッド３２，３２′と図示されていないナットを備えたもので、ナットは伸縮式モータ３１，３１′のロータ（回転子）と一体となっており、ロータの回転によりナットを回転させ、ボールねじである伸縮ロッド３２，３２′を伸縮させるものである。この少なくとも３個の伸縮式モータ３１，３１′の伸縮ロッド３２，３２′の伸縮量を微妙に変化させてマウントヘッド４下面を揺動させ角度を調節するのである。
【００２６】
この第２実施例でのボール除去動作について説明すれば、以下の通りである。半田ボール２を吸着したマウントヘッド４が、Ｘ軸移動装置６により、吸引ノズル１４の上方を一定間隔を保って、図１中右方へ移動し、余剰ボールである不要半田ボール２２を除去する。このとき吸引ノズル１４の長尺方向の両側端部に配置した検出センサ２１，２１′により、マウントヘッド４の下面と吸引ノズル１４の距離が検出され、制御装置１０に制御されてマウントヘッド４上部に装備された伸縮式モータ３１，３１′によりマウントヘッド４下面が、吸引ノズル１４と等間隔になるよう微妙に角度変化しながら移動する。これにより、マウントヘッド４下面のボール保持面１１と吸引ノズル１４は、何れの位置でも等間隔となり適正に不要な半田ボール２２の除去が行われる。実施例ではマウントヘッド４を横移動させているが、吸引ノズル１４が横移動するものであっても良い。尚、第２実施例でもボール供給動作及びボール搭載動作は第１実施例と同様である。
【００２７】
尚、第２実施例では、マウントヘッド４のＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）が、ボール保持面１１と除去手段に相当する吸引ノズル１４を相対的に移動させて接近隔離させる移動機構となる。勿論、相対的に移動可能であれば良いので、第１実施例に示されるように伸縮式モータ１７、１７′が吸引ノズル１４をボール保持面１１に接近隔離させる移動機構となって、ボール除去装置５が上昇移動するものであっても、両者が移動するものであっても良い。
【００２８】
以上、第１実施例及び第２実施例とも、ボール除去装置５の例として、吸引して取り除く吸引ノズル１４を２を用いる場合を示したが、本発明では、不要な導電性ボールを取り除くボール除去装置として、不要導電性ボールに噴射圧を作用させて取り除くエアーブローノズル等の噴射ノズルを用いる場合や、不要な導電性ボールに直接作用させて取り除く除去ブラシ、除去治具、除去突起等の接触部材を用いる場合にも利用できるものである。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、マウントヘッドのボール保持面の幅方向に向けて長尺に形成された除去手段と、除去手段の長尺方向における傾斜角度を変化させる駆動機構と、マウントヘッド下面と除去手段の距離を求める検出手段とを備え、検出手段の検出結果に基づき除去手段の傾斜角度を変化させて、除去手段とマウントヘッドの下面を所定間隔に保つことを特徴とする導電性ボール除去装置であるので、マウントヘッドのボール保持面が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向又はこれらの複合方向に傾いていても、微妙な調整を必要とせず、マウントヘッドのボール保持面に対してボール除去装置の除去手段を一定の間隔を保って相対的に移動させることができ、ボール保持面の不要な導電性ボールを確実に除去することのできるものとなった。
【００３０】
請求項２記載の発明は、マウントヘッドのボール保持面の幅方向に向けて長尺に形成された除去手段と、マウントヘッド下面の傾斜角度を変化させる駆動機構と、マウントヘッド下面と除去手段の距離を求める検出手段とを備え、検出手段の検出結果に基づきマウントヘッド下面の傾斜角度を変化させて、除去手段とマウントヘッドの下面を所定間隔に保つことを特徴とする導電性ボール除去装置としたので、請求項１記載の発明と同様、マウントヘッドのボール保持面が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向又はこれらの複合方向に傾いていても、微妙な調整を必要とせず、マウントヘッドのボール保持面に対してボール除去装置の除去手段を一定の間隔を保って相対的に移動させることができ、ボール保持面の不要な導電性ボールを確実に除去することのできるものとなった。
【００３１】
請求項３の発明の効果ではあるが、  検出手段が、除去手段の長尺方向の両側に配置されているため、マウントヘッドのボール保持面の傾きを正確に把握することができ、不要な導電性ボールを確実に除去することのできるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る半田ボール搭載装置の全体を示す概略説明図
【図２】マウントヘッド下面を示す底面説明図
【図３】ボール除去装置の第１実施例を示す側面説明図
【図４】同正面断面説明図
【図５】角度調整可能なマウントヘッド利用の第２実施例を示す概略説明図
【符号の説明】
１．．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．．半田ボール
３．．．．．．ボール供給装置
４．．．．．．マウントヘッド
５．．．．．．ボール除去装置
６．．．．．．Ｘ軸移動装置
７．．．．．．Ｚ軸移動装置
８．．．．．．ウエハ
９．．．．．．Ｙ−Θテーブル
１０．．．．．制御装置
１１．．．．．ボール保持面
１２．．．．．吸着プレート
１３．．．．．フレーム
１４．．．．．吸引ノズル
１５．．．．．ホルダ
１６．．．．．固定ねじ
１７，１７′．伸縮式モータ
１８，１８′．伸縮ロッド
１９，１９′．支点軸
２０．．．．．基台
２１，２１′．検出センサ
２２．．．．．不要半田ボール
２３．．．．．回転支軸
２５．．．．．吸引スリット
２６．．．．．空部
２７，２７′．支持部材
２８．．．．．球面軸受け
２９．．．．．継ぎ手
３０．．．．．球体
３１，３１′．伸縮式モータ
３２，３２′．伸縮ロッド
３７．．．．．支持部材
【図１】
0003697666.tif 000002
【図２】
0003697666.tif 000003
【図３】
0003697666.tif 000004
【図４】
0003697666.tif 000005
【図５】
0003697666.tif 000006