(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を真空吸引することで導電性ボールを吸着保持する吸着ヘッドと吸着ヘッドを昇降させる昇降機構とを備え、保持した導電性ボールを被搭載物に載置させた状態で、吸着ヘッド内に正圧を付与して真空状態を破壊してから吸着ヘッドを上昇させて、保持していた導電性ボールを被搭載物に搭載する導電性ボール搭載装置において、上記昇降機構による上昇とは独立して、それよりも高速に吸着ヘッドを上昇動させる上昇手段を備え、吸着ヘッド内部が真空破壊されるとほぼ同時に上昇手段で吸着ヘッドを上昇させることを特徴とする導電性ボール搭載装置。
【請求項２】
昇降機構の駆動源がモータであり、上昇手段がエアーシリンダからなり、吸着ヘッドが昇降機構の動作部に上下動自在に支持されているとともに、動作部にエアーシリンダが取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の導電性ボール搭載装置。
【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の改良に関するもので、主として吸着ヘッドが被搭載物に導電性ボールを搭載する際の、吸着ヘッドの通常の昇降機構による上昇とは独立して、それよりも高速に吸着ヘッドを上昇動させる上昇手段に主眼をおいて開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、導電性ボール搭載装置において、導電性ボールを被搭載物に載置させた後、吸着ヘッドは下降したままの状態、すなわち載置状態のまま吸着ヘッド内に正圧が付与され、真空破壊が行われていた。そして、その後、吸着ヘッド内部が大気圧まで低下してから吸着ヘッドは上昇するものであった。
【０００３】
しかし、吸着ヘッドに圧縮空気を供給して、正圧にする場合、第１に吸着孔から吹き出す気体の噴射圧によって、吸着ヘッドが一瞬持ち上がって落下するため、搭載済みの導電性ボールは押し付けられ、吸着孔に嵌り込み、搭載されずに持ち帰ってしまうリメインボールとなるおそれがあった。又、第２に、吸着ヘッドの吸着面が薄い吸着プレートである場合、吸着プレートが圧力の上昇で膨らむため載置済みの導電性ボールを押し付けることになるので、導電性ボールが吸着孔に嵌り込み、リメインボールとなるおそれがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吸着ヘッドの真空破壊と、ほぼ同時に吸着ヘッドを上方に瞬時に上昇させることにより、導電性ボールが吸着孔に嵌り込み、リメインボールが発生することのない導電性ボール搭載装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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、導電性ボール搭載装置に次の手段を採用する。
第１に、内部を真空吸引することで導電性ボールを吸着保持する吸着ヘッドと吸着ヘッドを昇降させる昇降機構とを備え、保持した導電性ボールを被搭載物に載置させた状態で、吸着ヘッド内に正圧を付与して真空状態を破壊してから吸着ヘッドを上昇させて、保持していた導電性ボールを被搭載物に搭載する導電性ボール搭載装置とする。
第２に、上記昇降機構による上昇とは独立して、それよりも高速に吸着ヘッドを上昇動させる上昇手段を備える。
第３に、吸着ヘッド内部が真空破壊されるとほぼ同時に上昇手段で吸着ヘッドを上昇させる。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明の改良であって、次の手段を第１の発明に付加したものである。
第１に、昇降機構の駆動源をモータとし、前記上昇手段をエアーシリンダとする。
第２に、吸着ヘッドは、昇降機構の動作部に上下動自在に支持される。
第３に、動作部にエアーシリンダを取り付ける。
【０００７】
【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、実施例では、本発明における導電性ボールとして、直径１ｍｍ以下の微小な半田ボール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３１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よいことは勿論である。
【０００８】
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吸着ヘッド４と、吸着ヘッド４のＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、吸着ヘッド４のＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）と、ＹーΘ軸方向に移動するウエハ３１が載置されるＹーΘテーブル３２とが設けられている。
【０００９】
ＹーΘテーブル３２は、Ｙ軸駆動テーブル上にΘ軸駆動部が設置されており、Ｙ軸方向（図１中前後方向）及びΘ軸方向（回転方向）に平面移動可能に構成されており、搭載の際の位置合わせに用いられる。
【００１０】
Ｘ軸移動装置６及びＺ軸移動装置７での吸着ヘッド４の移動は、ボール供給装置３上方への移動、ボール吸着のための上下移動及びＹーΘテーブル３２上方への移動、ボール搭載動作のための上下移動がある。Ｚ軸移動装置７は、本発明における吸着ヘッド４を昇降させる昇降機構となる。
【００１１】
図２は、吸着ヘッド４とＺ軸移動装置７の関係を示す拡大側面説明図である。Ｚ軸移動装置７は、Ｚ軸駆動モータ５と、Ｚ軸駆動モータ５により回転させられる送りねじ８と、送りねじ８の回転により昇降させられるナット部材１９からなるものである。尚、実施例におけるＺ軸駆動モータ５にはサーボモータが用いられている。
【００１２】
ナット部材１９には、ベース９が一体的に取り付けられており、昇降機構となるＺ軸移動装置７の動作部を構成している。該ベース９には、アーム１０が取り付けられており、アーム１０には、エアーシリンダ１１が、ピストンロッド１２が下方へと進退するよう固着されていて、該ピストンロッド１２に、吸着ヘッド４が取付具１３を介して吊り下げ保持されている。この取付具１３は、ガイド１４により上下に案内されるようになっている。このエアーシリンダ１１が本発明における吸着ヘッド４の独立上昇手段となる。
【００１３】
すなわち、吸着ヘッド４は、Ｚ軸移動装置７の動作部に上下動自在に支持されると共に、動作部に取り付けられたエアーシリンダ１１により、昇降機構であるＺ軸移動装置７の昇降動とは独立して昇降可能となっている。このエアーシリンダ１１による上昇動の初速は、Ｚ軸駆動装置７による上昇動の初速より高速である。
【００１４】
吸着ヘッド４は、半田ボール２を吸着保持し、ウエハ３１に半田ボール２を搭載するもので、所定位置に吸着孔が多数整列して開けられており、別設の真空源１５及び圧縮気体源１６とに切換弁１７を介して接続されている。
【００１５】
そして、切換弁１７を動作させることにより、真空源１５により吸着ヘッド４の内部を真空吸引して半田ボール２を吸着孔に吸着保持すると共に、圧縮気体源１６にて圧縮気体を供給することにより正圧を付与し、真空破壊を行い半田ボール２をウエハ３１に搭載する。
【００１６】
尚、図２中符号１８は、制御装置であり、符号２０は、エアーシリンダ１１のコントローラである。制御装置１８は、図示されていないタイマーを備えており、各々所定のタイミングでＺ軸駆動モータ５、切換弁１７、コントローラ２０に動作指令を与えている。切換弁１７への動作指令（圧縮気体の供給指令）とコントローラ２０への指令（エアーシリンダ１１での上昇指令）のタイミングの設定は、圧縮気体が供給されてから吸着ヘッド４内部が実際に真空破壊されるまでのタイムラグと、エアーシリンダ１１の応答性を考慮して設定され、必ずしも切換弁１７、コントローラ２０の順に限らず、同時であったり、逆順となる場合もあり得る。要は、現象的に真空破壊されてから上昇するものであれば良く。できる限り真空破壊されるとほぼ同時に上昇動するよう設定することが好ましい。
尚、Ｚ軸駆動モータ５についても、同様であるが、Ｚ軸駆動モータ５による吸着ヘッド４の上昇動の初速は、エアーシリンダ１１による上昇動の初速より遙かに遅いので、両者同時に作動させれば、瞬時に必要な上昇動はエアーシリンダ１１より得られ、その後の上昇動をＺ軸駆動モータ５により継続するよう制御することができる。
【００１７】
以下、実施例の動作について説明する。吸着ヘッド４は、Ｘ軸移動装置６の作動により、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、吸着ヘッド４は下降し、ボール供給装置３より半田ボール２を吸着ヘッド４のボール保持面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。
【００１８】
半田ボール２を吸着した吸着ヘッド４は、Ｘ軸移動装置６により、更に図１中右方へ移動し、ウエハ３１の載置されているボール搭載位置上方に至る。ここまでの移動中、吸着ヘッド４は、エアーシリンダ１１のピストンロッド１２の下降端に保持されている。
【００１９】
Ｚ軸駆動モータ５が、動作し、吸着ヘッド４は、半田ボール２を搭載するためウエハ３１に向かって下降を開始する。この下降時は、エアーシリンダ１１の上方の圧力室に所定圧が掛けられており、吸着ヘッド４は、ピストンロッド１２の下降端に維持されている。
【００２０】
半田ボール２がウエハ３１に当接したら、エアーシリンダ１１の上下の圧力室に入るエアーを調節して、吸着ヘッド４の重力をバランスさせている。搭載時の荷重が適正である場合、吸着ヘッド４をピストンロッド１２の下降端に維持させたままで良いことは勿論である。吸着ヘッド４が所定位置まで下降したらＺ軸駆動モータ５による下降を停止させ、載置動作を終了する。
【００２１】
保持している半田ボール２がウエハ３１に載置されたら、載置された状態のまま、制御装置１８の指令により、切換弁１７が真空源１５との接続から、圧縮気体源１６に接続を切換えて、吸着ヘッド４内に正圧を付与して真空破壊を行い、その後、大気開放する。
【００２２】
このとき真空破壊されると同時に、エアーシリンダ１１の下方の圧力室にエアーを供給し、ピストンロッド１２を縮退させると共に、Ｚ軸駆動モータ５を駆動させることで吸着ヘッド４を上昇させる。この際、モータ駆動に対してエアーシリンダ１１による上昇動は初速が速いため、吸着ヘッド４は、エアーシリンダ１１により瞬時に若干量上方へ上昇してからモータ駆動による上昇に移る。
【００２３】
尚、吸着ヘッド４の真空破壊を、吸着ヘッド４の上昇後に行うと、半田ボール２を持ち上げて落下させることになり、正確な位置に搭載されない危険を有するため、エアーシリンダ１１による吸着ヘッド４の上昇は、真空破壊された後である必要がある。
【００２４】
如上のようにＺ軸駆動モータ５にサーボモータを用いることで搭載時の吸着ヘッド４の下降量を高精度に制御でき、他方エアーシリンダ１１を備えることで真空破壊とほぼ同時に、俊敏なる吸着ヘッド４の上昇ができるものとなった。
吸着ヘッド４は、上昇後、ボール供給部３へ移動し、次の搭載動作に移る。
【００２５】
本実施例でのエアーシリンダ１１は、複動式のエアーシリンダを用いているが、単動式のエアーシリンダを用い、エアー圧を掛けることで、吸着ヘッド４をピストンロッド１２の下降端に維持させておき、真空破壊と同時にエアーを排出させ、内蔵されたバネの圧縮状態からの復元力で瞬間的に上昇させるものであってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、通常の吸着ヘッドの昇降機構より高速に吸着ヘッドを上昇動させる上昇手段を備え、吸着ヘッド内部が真空破壊されるとほぼ同時に上昇手段で吸着ヘッドを上方へ上昇させることを特徴とする導電性ボール搭載装置であるので、吸着ヘッドの真空破壊と、ほぼ同時に吸着ヘッドを上方に瞬時に上昇させることができ、導電性ボールが吸着孔に嵌り込み、リメインボールが発生する危険を防止できる導電性ボール搭載装置となった。
【００２７】
請求項２記載の発明の効果ではあるが、昇降機構の駆動源をモータとし、上昇手段をエアーシリンダとすると共に、吸着ヘッドを昇降機構の動作部に上下動自在に支持されているとともに、動作部にエアーシリンダを取り付けることにより、吸着ヘッドを昇降機構より高速で、瞬時に上昇させることができ、導電性ボールが吸着孔に嵌り込み、リメインボールが発生する危険を防止できる導電性ボール搭載装置を容易に構成することができた。
【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】吸着ヘッドとＺ軸移動装置との関係を示す部分拡大側面説明図
【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．．．．．．吸着ヘッド
５．．．．．．Ｚ軸駆動モータ
６．．．．．．Ｘ軸移動装置
７．．．．．．Ｚ軸移動装置
８．．．．．．送りねじ
９．．．．．．ベース
１０．．．．．アーム
１１．．．．．エアーシリンダ
１２．．．．．ピストンロッド
１３．．．．．取付具
１４．．．．．ガイド
１５．．．．．真空源
１６．．．．．圧縮気体源
１７．．．．．切換弁
１８．．．．．制御装置
１９．．．．．ナット部
２０．．．．．コントローラ
３１．．．．．．ウエハ
３２．．．．．．ＹーΘテーブル
【図１】
0003728733.tif 000002
【図２】
0003728733.tif 000003