(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽と、このボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる傾斜手段と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させて導電性ボールの移動速度を制御する速度制御手段と、この配列部材に配列された導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドとを備えたことを特徴とする導電性ボールの移載装置。
【請求項２】
導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載方法であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる工程と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に所定の速度で移動させることにより前記凹部内に導電性ボールを配列する工程と、傾斜したボール槽の角度を復帰させて導電性ボールが配列し配列部材を水平にする工程と、水平となった配列部材から配列し導電性ボールを移載ヘッドによりピックアップして所定位置へ移載する工程とを含むことを特徴とする導電性ボールの移載方法。
【請求項３】
導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽と、このボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる傾斜手段と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させて導電性ボールの移動速度を制御する速度制御手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの供給装置。
【請求項４】
導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給方法であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽を水平面に対して傾斜させることにより前記ボール槽内の導電ボールを前記配列部材上へ転動させる工程と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に所定の速度で移動させることにより前記凹部内に導電性ボールを配列する工程と、傾斜したボール槽の角度を復帰させて導電性ボールが配列した配列部材を水平にする工程とを含むことを特徴とする導電性ボールの供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールを吸着して所定位置に移載する導電性ボールの移載装置および移載方法並びにこの移載ヘッドに対して導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給装置および供給方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板や電子部品の電極に金属バンプを形成する方法として、半田ボールなどの導電性ボールを電極上に移載して半田接合する方法が知られている。導電性ボールの移載には、移載ヘッドにより導電性ボールを真空吸着する方法が広く用いられている。この方法は、移載ヘッドの吸着ツールの下面に設けられた多数の吸着孔に導電性ボールを吸着させてこの吸着ツールを移動させ、真空吸着を解除することにより導電性ボールを所定位置に移載するものである。吸着ツールの下面に導電性ボールを吸着させる方法として、従来より多数の導電性ボールを貯溜したボール槽に対して吸着ツールを下降させ、吸着ツールの下面を導電性ボール層内に沈下させた状態で吸着孔から真空吸引する方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボール槽から直接吸着ツールに直接導電性ボールを吸着させる上記方法では、以下に述べるような問題があった。まず、ボール槽内の導電性ボールはランダムに投入された不規則な状態にあるため、吸着ツール下面の各吸着孔に速やかにもれなく導電性ボールを吸着させることが難しい。このため、導電性ボール層内に気体を吹き込んで導電性ボールを流動化させたり、吸着ツールを導電性ボール層に対して相対的に振動させるなど、導電性ボールの吸着を促進するための手段を必要としており、各吸着孔にもれなく導電性ボールが吸着されるまでには相当の時間を要していた。このように従来の導電性ボールの移載装置には、移載ヘッドへ導電性ボールを速やかに吸着させることが困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、移載ヘッドに導電性ボールを速やかに吸着させることができる導電性ボールの移載装置および導電性ボールの供給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】
請求項１記載の導電性ボールの移載装置は、導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽と、このボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる傾斜手段と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させて導電性ボールの移動速度を制御する速度制御手段と、この配列部材に配列された導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドとを備えた。
【０００６】
請求項２記載の導電性ボールの移載方法は、導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載方法であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる工程と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に所定の速度で移動させることにより前記凹部内に導電性ボールを配列する工程と、傾斜したボール槽の角度を復帰させて導電性ボールが配列し配列部材を水平にする工程と、水平となった配列部材から配列し導電性ボールを移載ヘッドによりピックアップして所定位置へ移載する工程とを含む。
【０００７】
請求項３記載の導電性ボールの供給装置は、導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽と、このボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる傾斜手段と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させて導電性ボールの移動速度を制御する速度制御手段と、この配列部材に配列された導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドとを備えた。
【０００８】
請求項４記載の導電性ボールの供給方法は、導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給方法であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽を水平面に対して傾斜させることにより前記ボール槽内の導電ボールを前記配列部材上へ転動させる工程と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に所定の速度で移動させることにより前記凹部内に導電性ボールを配列する工程と、傾斜したボール槽の角度を復帰させて導電性ボールが配列した配列部材を水平にする工程とを含む。
【０００９】
本発明によれば、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材を水平面に対して傾斜させ、導電性ボールをこの配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させる際に速度制御手段によって導電性ボールの移動速度を制御することにより、凹部内に迅速かつ確実に導電性ボールを配列することができる。
【００１０】
【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斜視図、図２は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の斜視図、図３、図４は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の断面図、図５、図６は同導電性ボールの移載装置の動作説明図、図７、図８、図９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。
【００１１】
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の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し位置決めする。この搬送路２は基板を保持する基板保持部として機能する。基台１の上面の両端部には２基のＹ軸テーブル５が配設されている。Ｙ軸テーブル５にはＸ軸テーブル６が架設されており、Ｘ軸テーブル６には吸着ツール８を備えた移載ヘッド７が装着されている。Ｘ軸テーブル６およびＹ軸テーブル５を駆動することにより移載ヘッド７は水平移動する。
【００１２】
搬送路２の前方には、導電性ボール４のボール供給部９が配設されている。ボール供給部９は導電性ボール４を所定の配列パターンで配列する配列部材１０を備えている。移載ヘッド７を配列部材１０の上方に位置させ、移載ヘッド７を配列部材１０に対して下降させることにより、移載ヘッド７は配列部材１０上に配列された導電性ボール４を吸着ツール８によって吸着してピックアップし、この導電性ボール４を基板３上の所定位置に移載する。なお移載ヘッド７としては、吸着ツール８で真空吸着するタイプの他に、静電力、粘着力等を利用して導電性ボール４をピックアップするタイプでもよい。
【００１３】
次に図２、図３、図４を参照してボール供給部９について説明する。図２において、ボール槽１１は導電性ボール４を貯溜する略箱状の容器である。ボール槽１１の内部には台形状断面（図４参照）を有する配列部材１０が配設されており、導電性ボール４は配列部材１０の斜面部とボール槽１１の側壁との間に貯溜されている。
【００１４】
配列部材１０の上面には複数の円形状の凹部１０ａが格子状に設けられている。凹部１０ａの径および深さは、導電性ボール４を１個収容可能な大きさに設定されており、凹部１０ａの配列ピッチは移載ヘッド７の吸着ツール８に設けられた吸着孔８ａ（図６参照）の配列ピッチと等しく設定されている。
【００１５】
図３は図２のＡＡ断面を示しており、ボール槽１１は両側に側壁１３ａを有した傾斜基部１３に固着されている。側壁１３ａの内面にはガイドレール１４が横方向に配設されており、ガイドレール１４にスライド自在に嵌着されたスライダ１５には、せき止め部材１２が結合されている。せき止め部材１２は、配列部材１０の上面に対して垂直姿勢で立設された板状部材であり、図４に示すように、せき止め部材１２の下端部は配列部材１０の上面との間にわずかな隙間を保った状態で配設されている。
【００１６】
図３に示すように、せき止め部材１２にはナット１７ａが結合されており、ナット１７ａにはモータ２１によって回転駆動される送りねじ１７ｂが螺入している。従ってモータ２１を駆動することにより、せき止め部材１２は配列部材１０の上面に沿って移動する。
【００１７】
傾斜基部１３の両側の側壁１３ａの外面には、水平方向の軸部材１６が結合されており、軸部材１６は軸受け部１８，１９によって軸支されている。一方側の軸部材１６は、傾斜機構部２０に結合されており、傾斜機構部２０を駆動することにより、傾斜基部１３は軸部材１６の周りに回転する。傾斜機構部２０の回転方向及び回転角度を調整することにより、傾斜基部１３に固着された配列部材１０を水平面に対して所定方向に所定角度だけ傾斜させることができる。傾斜機構部２０は配列部材１０を水平面に対して傾斜させる傾斜手段となっている。
【００１８】
図４は図２におけるボール槽１１のＢＢ断面を示している。配列部材１０の両端部には傾斜面１０ｂが設けられ、ボール槽１１の側壁と傾斜面１０ｂで形成される凹部１１ａは導電性ボール４を貯溜するボール貯溜部となっている。
【００１９】
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、以下動作について図５、図６を参照して説明する。まず、移載動作の開始に先立って、ボール供給部９に導電性ボール４の補給が行われる。このボール補給はボール槽１１の凹部１１ａに導電性ボール４を流し入れることにより行われる。図５（ａ）はボール補給後の状態を示している。せき止め部材１２は、導電性ボール４が入れられる凹部１１ａ側で待機させておく。
【００２０】
この後、傾斜機構部２０（図２）を駆動して、配列部材１０を水平面に対して所定角度だけ傾斜させる。このときの傾斜方向はボール補給が行われた方の凹部１１ａが傾斜の上側になるような傾斜方向、すなわち傾斜によりボール槽１１内の導電性ボール４が配列部材１０上を転動するような方向とする。
【００２１】
次いで、この状態からモータ２０を駆動して図５（ｂ）に示すようにせき止め部材１２を配列部材１０の上面に沿って傾斜方向に移動させる。このときせき止め部材１２の移動速度は、モータ２１の回転数を制御することにより所定速度に設定される。これにより、凹部１１ａ内の導電性ボール４はせき止め部材１２にせき止められた状態で配列部材１０の上面を傾斜に沿って転動しながら所定速度で移動する。
【００２２】
そしてこの移動の過程で導電性ボール４は配列部材１０の上面に形成された凹部１０ａ内に進入し、せき止め部材１２が配列部材１０上で右端まで移動することにより、全範囲の凹部１０ａ内に導電性ボール４が供給される。ここで、せき止め部材１２及びせき止め部材１２を移動させるモータ２１及び図示しないモータ制御手段、送りねじ１７ｂ、ナット１７ａは配列部材１０上での導電性ボール４の移動速度を制御する速度制御手段となっている。
【００２３】
図５（ｃ）に示すように、せき止め部材１２を反対側の凹部１１ａの上方まで移動させると、導電性ボール４はせき止め部材１２の下端と傾斜面１０ｂの間から凹部１１ａへ移動する。
【００２４】
そして配列部材１０への導電性ボール４の供給が完了したならば、回転機構２０を駆動して、傾斜基部１３の角度を復帰させる。これにより、凹部１０ａ内に導電性ボール４が配列された配列部材１０は水平姿勢となり、移載ヘッド７へのボール供給が可能な状態となる。
【００２５】
次いで、図６（ａ）に示すように移載ヘッド７を移動させ、吸着ツール８の吸着孔８ａを配列部材１０の凹部１０ａに位置合わせし、この状態で配列部材１０に対して吸着ツール８を下降させる。そして、吸着孔８ａから真空吸引することにより導電性ボール４を吸着孔８ａによって真空吸着する。次いで移載ヘッド７を上昇させることにより、図６（ｂ）に示すように導電性ボール４は移載ヘッド７によりピックアップされる。この後、移載ヘッド７を搬送路２上に移動させ、ここで移載ヘッド７が上下動作を行うことにより基板３上に導電性ボール４を移載する。
【００２６】
さらにこの後、移載ヘッド７はボール供給部９上に移動し同様なピックアップ動作が繰り返し行われる。このとき、導電性ボール４は前回の傾斜動作でボール槽１１内で移動し、当初の位置と反対側の凹部１１ａに位置している。このため、今回のボール供給のための傾斜動作は、図６（ｃ）に示すように前回の傾斜方向と反対側にボール槽１１を傾斜させることにより行われる。すなわち、配列部材１０上へのボール供給は、ボール槽１１を交互に反対方向へ傾斜させ、配列部材１０上でせき止め部材１２を往復動させることにより行われる。
【００２７】
このように、配列部材１０の凹部１０ａに導電性ボール４を供給する際に、配列部材１０を傾斜させ、さらに傾斜した配列部材１０の上面での導電性ボール４の移動速度をせき止め部材１２によって制御しながら移動させるようにしているため、導電性ボール４は安定した所定速度で移動する。従って、移動速度のばらつきによって導電性ボール４の挙動が不安定になることがなく、凹部１０ａ内への導電性ボール４の進入が安定する。これにより短時間で凹部１０ａに導電性ボール４を配列する事ができるとともに、ボール移動速度が適正に制御されることにより、導電性ボール４へのダメージが発生しない。
【００２８】
このボール配列動作において、配列部材１０上に余分な導電性ボール４が付着する場合がある。この対策として、図７に示すようにせき止め部材１２に後続して配列部材１０上で移動するスキージ１２’を設けることにより、このような余分な導電性ボール４を配列部材１０の上面から掻き落とすことができる。
【００２９】
また、図８（ａ）に示すように配列部材１０に形成される凹部１０ａの底部に吸引孔１０ｂを設け、導電性ボール４の配列の際には吸引孔１０ｂから真空吸引するようにしてもよい。これにより、導電性ボール４には吸引力による捕捉力が作用し、より速やかにボール配列動作を行うことができる。さらに、図８（ｂ）に示すように、凹部１０’ａの底部をテーパ形状とし、テーパの下部から真空吸引するようにすれば、導電性ボール４の位置安定性が増し、配列状態でのボール位置を正確に保つことができる。また、導電性ボール４の配列をスムーズに行う目的で、傾斜した配列部材１０に振動を加えるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材を水平面に対して傾斜させた状態で、導電性ボールをこの配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させる際に速度制御手段によって導電性ボールの移動速度を制御するようにしたので、導電性ボールの移動速度を安定させ、凹部内に迅速かつ確実に導電性ボールを配列することができる。
【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斜視図
【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斜視図
【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断面図
【図４】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断面図
【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図７】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８】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】
３  基板
４  導電性ボール
７  移載ヘッド
８  吸着ツール
９  ボール供給部
１０  配列部材
１０ａ  凹部
１１  ボール槽
１２  せき止め部材
２０  傾斜機構
２１  モータ
【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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