(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に複数の吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールの供給部から導電性ボールを真空吸着してピックアップしワークに移載する導電性ボールの移載装置であって、前記供給部に、導電性ボールを貯溜し前記吸着ヘッドが下降してこの貯溜された導電性ボールを真空吸着するボール吸着部と、このボール吸着部の下部と連通したボール補給部とを設け、このボール補給部に補給された導電性ボールが前記ボール吸着部の下部を経由して上方に向かって移動することを特徴とする導電性ボールの移載装置。
【請求項２】
前記ボール吸着部内の導電性ボールに対して下方から気体を吹込むブロー手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの移載装置。
【請求項３】
前記ボール供給部を揺動させる揺動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの移載装置。
【請求項４】
前記ボール供給部を上下方向に振動させる振動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの移載装置。
【請求項５】
下面に複数の吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールの供給部から導電性ボールを真空吸着してピックアップしワークに移載する導電性ボールの移載方法であって、前記供給部に設けられ導電性ボールを貯溜するボール吸着部に対して前記吸着ヘッドを下降させて貯溜された導電性ボールを真空吸着し、このボール吸着部の下部と連通したボール補給部に導電性ボールを補給することにより、補給された導電性ボールを前記ボール吸着部の下部を経由して上方に移動させ、補給の順序に従って導電性ボールをピックアップすることを特徴とする導電性ボールの移載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板などのワークに導電性ボールを移載する導電性ボールの移載装置および移載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板や電子部品などのワークに突出電極であるバンプを形成する方法として、導電性ボールを用いる方法が知られている。この方法はワークの電極上に半田ボールなどの導電性ボールを移載し、電極に接合することによりバンプを形成するものである。導電性ボールを移載する方法としては、吸着ヘッドにより導電性ボールを真空吸着してピックアップする方法が広く用いられている。この方法では、導電性ボールを貯溜する供給部に対して吸着ヘッドを下降させ、貯溜された導電性ボール層に吸着ヘッドの下面を沈み込ませて真空吸着が行われる。そして導電性ボールが消費されて導電性ボール層の上面が低下すると、供給部には新たな導電性ボールが補給される。この補給は、供給部の導電性ボール層の上方から導電性ボールを投入することにより行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導電性ボールを長時間供給部内で貯溜状態に置くと、表面に導電性ボールの相互の摩擦により傷が発生し、黒色外観を呈するようになる。このような状態の導電性ボールは、ワークの電極上に移載された後の半田接合性が低下し、バンプ形成不良を発生し易い。このため、導電性ボールは所定時間内で消費されるよう、供給部内での滞留時間を管理することが望ましい。
【０００４】
しかしながら従来の導電性ボールの移載装置においては、前述のように導電性ボールの補給は上方から供給部内に投入されることにより行われていたため、先に投入されて導電性ボール層の下層に位置している導電性ボールはピックアップされない場合が生じていた。そして順次その上に新たな導電性ボールが補給される結果、相当量の導電性ボールはピックアップされないまま長時間滞留することになっていた。このような導電性ボールは前述のように半田接合性が低下し使用不適として廃棄されるため、導電性ボールの歩留まりを低下させるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、バンプ形成不良を防止し、導電性ボールの歩留りを向上させることができる導電性ボールの移載装置および移載方法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】
請求項１記載の導電性ボールの移載装置は、下面に複数の吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールの供給部から導電性ボールを真空吸着してピックアップしワークに移載する導電性ボールの移載装置であって、前記供給部に、導電性ボールを貯溜し前記吸着ヘッドが下降してこの貯溜された導電性ボールを真空吸着するボール吸着部と、このボール吸着部の下部と連通したボール補給部とを設け、このボール補給部に補給された導電性ボールが前記ボール吸着部の下部を経由して上方に向かって移動するようにした。
【０００７】
請求項２記載の導電性ボールの移載装置は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール吸着部内の導電性ボールに対して下方から気体を吹込むブロー手段を備えた。
【０００８】
請求項３記載の導電性ボールの移載装置は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール供給部を揺動させる揺動手段を備えた。
【０００９】
請求項４記載の導電性ボールの移載装置は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール供給部を上下方向に振動させる振動手段を備えた。
【００１０】
請求項５記載の導電性ボールの移載方法は、下面に複数の吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールの供給部から導電性ボールを真空吸着してピックアップしワークに移載する導電性ボールの移載方法であって、前記供給部に設けられ導電性ボールを貯溜するボール吸着部に対して前記吸着ヘッドを下降させて貯溜された導電性ボールを真空吸着し、このボール吸着部の下部と連通したボール補給部に導電性ボールを補給することにより、補給された導電性ボールを前記ボール吸着部の下部を経由して上方に移動させ、補給の順序に従って導電性ボールをピックアップするようにした。
【００１１】
各請求項記載の発明によれば、導電性ボールを貯溜するボール吸着部に対して吸着ヘッドを下降させて導電性ボールを真空吸着し、このボール吸着部の下部と連通したボール補給部に導電性ボールを補給することにより、導電性ボールがピックアップされないまま長時間滞留することがなく、補給の順序に従って導電性ボールをピックアップすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の正面図、図２は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図、図３は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の平面図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図である。
【００１３】
まず図１を参照して導電性ボールの移載装置の構造を説明する。図１において、基台１上には位置決めテーブル２が設けられている。位置決めテーブル２はＹテーブル３、Ｘテーブル４から構成される。Ｘテーブル４上にはホルダ５が設けられており、ホルダ５はワーク６を保持する。位置決めテーブル２を駆動することにより、ワーク６は所定位置に位置決めされる。
【００１４】
基台１上の位置決めテーブル２の側方には、導電性ボールの供給部１０が配設されている。供給部１０は箱部材１１を支持部１５（後述）によって支持して構成されており、箱部材１１の上部には導電性ボール７を貯溜するボール槽１２が設けられている。ボール槽１２の構造については後述する。ボール槽１２の下方には２層のメッシュプレート１３が水平方向に展張されている。メッシュプレート１３は導電性ボール７が通過できない大きさの開孔を無数に設けたものである。箱部材１１の底部にはブロー手段であるノズル１４が配設されており、ノズル１４に図外のガス供給源からガスを供給することにより、ノズル１４から上方に吹き出されたガスはメッシュプレート１３の開孔を通過してボール槽１２の内部に下方から吹き込まれる。
【００１５】
次に導電性ボール７を移載する吸着ヘッド３１について説明する。図１において、吸着ヘッド３１の下面には複数の吸着孔３１ａが設けられており、図外の吸引手段により吸着ヘッド３１の内部を真空吸引することにより、吸着孔３１ａに導電性ボール７を真空吸着する。吸着ヘッド３１はブロック３０に保持されており、ブロック３０はブラケット２４の前面に設けられた垂直なガイドレール２５に上下動自在に装着されている。ブロック３０にはナット２８が１体的に設けられており、ナット２８は垂直の送りねじ２６が螺合している。したがってＺ軸モータ２７が正逆駆動することにより、吸着ヘッド３１はガイドレール２５にガイドされて上下動する。Ｚ軸モータ２７、送りねじ２６は吸着ヘッド３１を上下動させる上下動手段となっている。
【００１６】
移動テーブル２０の保持部材２１には送りねじ２２が水平方向に配設されており、送りねじ２２は、ブラケット２４の背面に設けられたナット（図外）に螺合している。Ｘ軸モータ２３によって送りねじ２２を回転駆動することにより、ブラケット２４に保持された吸着ヘッド３１は供給部１０と位置決めテーブル２の間を移動する。
【００１７】
次に図２、図３を参照してボール供給部１０について説明する。図２、図３において、ボール槽１２は箱状の容器であり、内部には矩形の枠部材１２ａが設けられており、ボール槽１２の内部は枠部材１２ａによって枠部材１２ａの内部Ａと枠部材１２ａ外周部Ｂとに区分されている。枠部材１２ａの下端部とボール槽１２の底面は隙間ｃによって隔てられ、上述の空間Ａと空間Ｂは隙間ｃによって連通している。また、ボール槽１２の底面の空間Ａに相当する範囲は開口部となっており、メッシュプレート１２ｃが展張されている。
【００１８】
空間Ｂの上面には、プレート１２ｂが設けられており、プレートｂには複数の開口部１２ｄが設けられている。開口部１２ｄは空間Ｂ内に導電性ボール７を投入するためのものであり、空間Ｂ内に導電性ボール７が連続的に投入されることにより、空間Ｂ内の導電性ボールは順次隙間ｃを介して空間Ａ内に移動し、メッシュプレート１２ｃ上に貯溜される。この空間Ａ内の導電性ボール７の層に対して吸着ヘッド３１を下降させ吸着孔３１ａから真空吸引することにより、吸着ヘッド３１は導電性ボール７を真空吸着する。すなわち空間Ａはボール吸着部となっている。また空間Ｂは、ボール吸着部Ａの下部と連通して導電性ボール７を補給するボール補給部Ｂとなっている。
【００１９】
次に箱部材１１を支持する支持部１５について説明する。図２において、箱部材１１の底面にはＸＹ水平揺動機構１６が配設されている。ＸＹ水平揺動機構１６の下面には振動子１７が装着されており、ＸＹ水平揺動機構１６は複数の板ばね１８によって支持されている。ＸＹ水平揺動機構１６を駆動することにより、箱部材１１全体が水平面内で円運動などの揺動動作を行う。したがって、ＸＹ水平揺動機構１６は揺動手段となっている。また、振動子１７を駆動することにより上下方向の振動が発生し、この振動と板ばね１８との組合せにより箱部材１１全体が上下振動する。したがって、振動子１７および板ばね１８は振動手段となっている。この水平揺動および上下振動の作用効果については後述する。
【００２０】
この導電性ボールの移載装置は上記のように構成されており、以下動作について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、ボール槽１２のボール補給部Ｂの開口部１２ｄから導電性ボール７を投入する。これにより、導電性ボール７は隙間ｃよりボール吸着部Ａに移動する。このとき振動子１７を駆動してボール槽１２に上下振動を与えることにより、ボール補給部Ｂに投入された導電性ボール７の上面は均され、部分的な偏りなくボール吸着部Ａに移動して貯溜される。そしてボール吸着部Ａの導電性ボール層の上面が所定高さになった後に導電性ボール移載作業が開始される。
【００２１】
まず図１において吸着ヘッド３１をボール供給部１０の上方に移動させる。そこでＺ軸モータ２７を駆動して吸着ヘッド３１を下降させ、図４（ｂ）に示すように吸着ヘッド３１の下面をボール槽１２のボール吸着部Ａ内の導電性ボール７の層に幾分沈み込ませる。このとき、ノズル１４より気体が上方に向って吹き出されており（図１参照）、ボール吸着部Ａ内の導電性ボール７は下方から吹き込まれる気体により流動化している。
【００２２】
このため導電性ボール７は上方に吹き上げられ、吸着ヘッド３１の下面に突き当り、吸着孔３１ａの真空吸引力に捕捉されて真空吸着される。このとき、ＸＹ水平揺動機構１６が駆動され、ボール吸着部Ａ内の導電性ボール７は水平方向に揺動している。これにより１つの吸着孔３１ａに複数の導電性ボール７が吸着されたまま吸着ヘッド３１の下面に付着した状態で上昇する吸着ミスを減少させることができる。
【００２３】
このようにして導電性ボール７を真空吸着によってピックアップした吸着ヘッド３１は位置決めテーブル２まで移動し、ここで吸着ヘッド３１をワーク６上に下降させ、真空吸着を解除することにより、導電性ボール７はワーク６に移載される。このようにして導電性ボール７の移載作業を繰り返すことにより、ボール吸着部Ａ内の導電性ボール７は消費されて貯溜量が減少する。そしてボール上面の高さが所定高さ以下になったならば、図４（ｃ）に示すようにボール補給作業が行われる。
【００２４】
ボール補給部Ｂに上方の開口部１２ｄから投入された導電性ボール７は、ボール補給部Ｂ内での上方から下方に移動し、隙間ｃを経由して移動しボール吸着部Ａに貯溜される。すなわち、導電性ボール７の移動経路は、図４（ｃ）に示すようにボール群（イ）がボール群（ロ）の位置まで下降し、その後横方向に移動した後にボール吸着部Ａ内の上面のボール群（ハ）の位置に到る。したがって、ボール槽１２に補給された導電性ボール７は補給の順序に従ってピックアップされて消費され、導電性ボール７が所定時間以上ボール槽１２内に滞留することがない。このため、導電性ボール７同士が長時間擦り合わされることによる表面の傷が発生せず、これらの傷に起因する接合不良を防止することができるとともに、従来やむを得ず廃棄処理されていた傷付の導電性ボール７を減少させ、歩留まりを向上させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性ボールを貯溜するボール吸着部に対して吸着ヘッドを下降させて導電性ボールを真空吸着し、このボール吸着部の下部と連通したボール補給部に導電性ボールを補給するようにしたので、導電性ボールが長時間ピックアップされずに滞留することがなく、補給の順序に従って導電性ボールを真空吸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の平面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図
（ｃ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図
【符号の説明】
２  位置決めテーブル
６  ワーク
１０  供給部
１２  ボール槽
１２ａ  仕切枠
１４  ノズル
１６  ＸＹ水平揺動機構
１７  振動子
１８  板ばね
３１  吸着ヘッド
Ａ  ボール吸着部
Ｂ  ボール補給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003680584.tif 000004
【図４】
0003680584.tif 000005