(57)【要約】  多数の金属ボールの中に含まれた形状不良品を除去し、異形含有率を低減し得る異形除去装置および異形除去方法を提供することを目的とする。異形除去装置（1）では、移動面（2b）に半田ボール（B）を接触させることにより半田ボール（B）を回転させ、半田ボール（B）のボール形状により生じる転がり挙動の違いからボール形状が異形化した形状不良品（B2）だけを除去でき、かくして多数の半田ボールの中に含まれた形状不良品（B2）を除去し、異形含有率を低減し得る。
2014069131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に移動面が移動する移動体と、
前記一方向の逆方向側から前記移動面に向けて金属ボールを供給する供給手段とを備え、
前記移動面に前記金属ボールを接触させることにより該金属ボールを回転させ、前記金属ボールのボール形状により生じる転がり挙動の違いから前記ボール形状が異形化した形状不良品を除去する
ことを特徴とする異形除去装置。
【請求項２】
前記金属ボールの分級作業が行なわれる作業空間を湿度調整し、該金属ボールの凝集を抑制させる湿度調整手段を備える
ことを特徴とする請求項1記載の異形除去装置。
【請求項３】
前記湿度調整手段は、前記作業空間を相対湿度20［％RH］以下とする
ことを特徴とする請求項2記載の異形除去装置。
【請求項４】
直径60［μm］以下の金属ボールと、該金属ボールが異形化した形状不良品とを分級し、該形状不良品を除去する
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の異形除去装置。
【請求項５】
前記移動体は円盤であり、前記移動面が回転し、
前記供給手段は、前記円盤の回転方向の逆方向側から前記金属ボールを供給する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の異形除去装置。
【請求項６】
移動体の移動面を一方向に移動させ、供給手段によって、前記一方向の逆方向側から前記移動面に向けて金属ボールを供給する供給ステップと、
前記移動面に前記金属ボールを接触させることにより該金属ボールを回転させ、前記金属ボールのボール形状により生じる転がり挙動の違いから前記ボール形状が異形化した形状不良品を除去する除去ステップと
を備えることを特徴とする異形除去方法。
【請求項７】
前記供給ステップおよび前記除去ステップは、湿度調整された雰囲気下で行われ、前記金属ボールの凝集が抑制されている
ことを特徴とする請求項6記載の異形除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異形除去装置および異形除去方法に関し、例えば直径10〜60[μm]の微小な半田ボールの集合でなるボール群の中からボール形状が異形化した形状不良品を除去する際に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化や高性能化に伴い、電子機器に実装される材料の小型化や、接合部の小面積化が加速しており、直径10〜60［μm］でなる微小な半田ボールに対するニーズも高まっている（例えば、特許文献1参照）。しかしながら、このような微小な半田ボールの製造過程でも、2〜3個の半田ボールが溶着（複数の半田ボールが接触したまま凝固して1つの塊となる現象を指す）し、ボール形状が異形化した形状不良品が生成されることがある。【０００３】
そこで、このように、ボール形状が異形化した形状不良品を効率良く除去し、最終製品時において異形含有率を低下させることが望まれている。ここで、このようなボール形状が異形化した形状不良品を除去する一般的な手法としては、ボール形状が異形化していない真球状の半田ボールの転がり挙動と、ボール形状が異形化した形状不良品の転がり挙動とが異なるという性質を利用し、良品の半田ボールと、異形化した形状不良品とを分級して、形状不良品を除去する手法が知られている。【０００４】
例えば、このような原理を利用した装置としては、所定の傾斜角度をもたせた傾斜板を設け、この傾斜板上に半田ボールを供給してゆき、自重によって半田ボールを傾斜板上で転がす異形除去装置が知られている。この場合、異形化してない良品の半田ボールは、傾斜板上を直線的に転がり、その一方で異形化した形状不良品は、直進できずに傾斜板の脇から脱落する。これにより異形除去装置は、直線的に転がった半田ボールだけを回収し、製造過程において生成された形状不用品を除去し得るようになされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９８７９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる構成でなる異形除去装置では、半田ボールが微小化すると、半田ボールの自重が軽いために、半田ボールの運動挙動が大きく変化してしまい、半田ボールを傾斜板上に供給しても転がらずに傾斜板上に留まってしまう。そのため、従来の異形除去装置では、多数の半田ボールの中から形状不良品を除去できないという問題があった。また、この際、半田ボールを強制的に転がすために傾斜板の傾斜角度を大きくしても、傾斜板上の半田ボールは真球な正常品と形状不良品のいずれも転がることなく単に滑り落ちてゆくだけであり、これら半田ボールのボール群の中から形状不良品を除去することができず、異形含有率を低減し得ないという問題があった。【０００７】
そこで、本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、多数の金属ボールの中に含まれた形状不良品を除去し、異形含有率を低減し得る異形除去装置および異形除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項1に係る異形除去装置は、一方向に移動面が移動する移動体と、前記一方向の逆方向側から前記移動面に向けて金属ボールを供給する供給手段とを備え、前記移動面に前記金属ボールを接触させることにより該金属ボールを回転させ、前記金属ボールのボール形状により生じる転がり挙動の違いから前記ボール形状が異形化した形状不良品を除去することを特徴とする。【０００９】
本発明の請求項2に係る異形除去装置は、請求項1において、前記金属ボールの分級作業が行なわれる作業空間を湿度調整し、該金属ボールの凝集を抑制させる湿度調整手段を備えることを特徴とする。【００１０】
本発明の請求項3に係る異形除去装置は、請求項2において、前記湿度調整手段は、前記作業空間を相対湿度20［％RH］以下とすることを特徴とする。【００１１】
本発明の請求項4に係る異形除去装置は、請求項1〜3のうちいずれか1項において、直径60［μm］以下の金属ボールと、該金属ボールが異形化した形状不良品とを分級し、該形状不良品を除去することを特徴とする。【００１２】
本発明の請求項5に係る異形除去装置は、請求項1〜4のいずれか1項において、前記移動体は円盤であり、前記移動面が回転し、前記供給手段は、前記円盤の回転方向の逆方向側から前記金属ボールを供給することを特徴とする。【００１３】
本発明の請求項6に係る異形除去方法は、移動体の移動面を一方向に移動させ、供給手段によって、前記一方向の逆方向側から前記移動面に向けて金属ボールを供給する供給ステップと、前記移動面に前記金属ボールを接触させることにより該金属ボールを回転させ、前記金属ボールのボール形状により生じる転がり挙動の違いから前記ボール形状が異形化した形状不良品を除去する除去ステップとを備えることを特徴とする。【００１４】
本発明の請求項7に係る異形除去方法は、請求項6において、前記供給ステップおよび前記除去ステップは、湿度調整された雰囲気下で行われ、前記金属ボールの凝集が抑制されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の異形除去装置および異形除去方法によれば、移動面に金属ボールを接触させることにより金属ボールを回転させ、金属ボールのボール形状により生じる転がり挙動の違いからボール形状が異形化した形状不良品を除去でき、かくして多数の金属ボールの中に含まれた形状不良品を除去し、異形含有率を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】微小な半田ボールの造粒から実装までの工程を示す概略図である。
【図２】本発明の異形除去装置の構成を示す概略図である。
【図３】異形除去装置の傾斜板と円盤との配置構成を示す概略図である。
【図４】他の実施の形態による異形除去装置の構成（１）を示す概略図である。
【図５】他の実施の形態による異形除去装置の構成（２）を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここでは、先ず始めにフリップチップ実装、或いはTSV（Through-Silicon Via：Si貫通電極）構造に適用する直径60［μm］以下の微小な半田ボールに用いる異形除去装置について以下説明する。図１は、例えばTSVに用いる直径10〜60［μm］の微小な半田ボールについて、造粒から実装するまでの一連の工程を概略的に示したものである。この場合、製造業者にて行われる製造工程と、取引業者にて行われる実装工程とに大きく分けることができる。製造工程は、微小な半田ボールを造粒する造粒工程SP1、多数の半田ボールの中からボール形状が異形化した形状不良品を除去する分級工程SP2、および形状不良品を取り除いたボール群を容器に封入して梱包する梱包工程SP3に分けることができる。一方、搬送・実装工程は、例えば梱包工程SP3にて梱包された製品を製造現場から実装現場まで搬送した後、容器に封入された半田ボールを実装現場にてTSVデバイスに実装する実装工程SP4を備える。
【００１８】
ここで、この実施の形態の場合、造粒工程SP1では、ワイヤーカット法やUDS（Uniform Droplet Spray method）法、アトマイズ法（ペースト用粉のみ）によって微小な半田ボールを造粒する。なお、この実施の形態においては、金属ボールとして、例えばSn-Ag-Cu系、Sn-Bi系、Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Zn系等のSn基合金（Sn量が40[％]以上の合金をいう）でなる半田ボールを用いるようにした場合について述べるが、本発明はこれに限らず、Au基合金、Cu基合金、Ag基合金、Ni基合金、またはPb基合金（いずれも基合金とは、元素（Au,Cu,Ag,Ni,Pb）量が40[％]以上の合金をいう）のいずれかからなる他の金属ボールを用いるようにしても良い。
【００１９】
因みに、半田ボールを含め、この種の金属ボールは、微小化されることで凝集（多数の金属ボールが集団化し、あたかも一つの塊のように振る舞うような現象の他、半田ボールが周辺部材にへばりついてしまう（付着してしまう）現象を指す）し易くなる。そのため、この実施の形態の場合には、造粒工程SP1のときだけでなく、分級工程SP2や、梱包工程SP3、さらには実装工程SP4に亘って半田ボールの凝集を防ぐ必要がある。
【００２０】
そこで、凝集し易い半田ボールの場合には、分級工程SP2、梱包工程SP3および実装工程SP4に亘って半田ボールを取り扱う環境の相対湿度を調整し、各工程の雰囲気を乾燥化させることで、微小な半田ボールの凝集を抑制し得る。相対湿度としては、20［％RH］以下、好ましくは15［％RH］以下が望ましい。すなわち、分級工程SP2、梱包工程SP3および実装工程SP4では、造粒工程SP1から継続して相対湿度を20［％RH］以下に保つことで半田ボールが凝集し難くなり、半田ボールの凝集によってボール形状が異形化した形状不良品の生成や、半田ボールの周辺部材への付着を抑制し得る。また、相対湿度を15［％RH］以下とした場合には、粒径40[μm]以下の微小な半田ボールでも凝集し難くなり、凝集による形状不良品の生成や、半田ボールの周辺部材への付着を抑制し得る。その一方で、相対湿度が20［％RH］を超えると、半田ボールが次第に凝集してゆき、複数の半田ボールがくっついて一体化した凝集物が増え、また半田ボールが周辺部材に付着し易くなる。
【００２１】
なお、相対湿度の調整は、これら分級工程SP2、梱包工程SP3および実装工程SP4を行う作業空間である室内自体を湿度調整手段で湿度調整してもよく、或いは分級工程SP2で用いる異形除去装置や、梱包工程SP3で用いる梱包装置、実装工程SP4で用いる実装装置の各装置本体内の作業空間だけを湿度調整手段によって湿度調整するようにしてもよい。作業空間のみを湿度調整する場合は乾燥空気やアルゴン、窒素、ヘリウムなどのガスを使用しても良く、また真空ポンプで減圧排気することにより作業空間の湿度を調整するようにしても良い。
【００２２】
図２は、分級工程SP2にて用いられる本発明の異形除去装置1を示す。この異形除去装置1は、図示しない駆動手段により回転軸2aを中心に回転する円盤2と、造粒工程SP1にて造粒した半田ボールBを円盤2上に供給してゆく傾斜板3と、円盤2の外周から落下する異形化してない良品の半田ボールB1のみを回収する回収容器4とを備えている。
【００２３】
これに加えて、この実施の形態の場合、異形除去装置1は、図示しない湿度調整手段を備えており、円盤2、傾斜板3および回収容器4を設置した装置本体内の湿度調整を行え得るようになされている。この場合、湿度調整手段は、例えば、円盤2、傾斜板3および回収容器4を収容して外気と隔離させる箱状のボックスと、ボックス内に窒素等のガスを供給して作業空間となるボックス内の相対湿度を調整する気体供給部とを備えている。
【００２４】
なお、この実施の形態の場合においては、異形除去装置1の装置本体に湿度調整手段を設置した場合について述べるが、本発明はこれに限らず、異形除去装置1の装置本体とは別体に湿度調整手段を設け、異形除去装置1が設置された作業空間たる室内自体を湿度調整手段によって湿度調整してもよい。
【００２５】
この実施の形態の場合、移動体としての円盤2は、例えば表面が平坦な板部材により形成されており、薄肉状で直径1〜200［cm］の円形状に形成されている。なお、円盤2は、移動面2bの平坦性が高い素材であればよく、例えばガラス板、金属板、プラスティック板等その他種々の部材により形成され得る。円盤2における移動面2bの平滑性は、一般的な算術平均粗さRaで5〜1000[nm]であればよく、好ましくは5〜500[nm]、最も好ましくは5〜100[nm]であれば平滑性が充分確保される。また、この円盤2は、駆動手段によって、例えば反時計周り方向に回転数5〜500［rpm]、好ましくは30〜120[rpm]で回転され得るようになされている。この実施の形態の場合、円盤2は、円形状の移動面2bがほぼ水平に配置され、当該移動面2bを水平に維持したまま回転軸2aを中心に回転し得るようになされている。因みに、図示しない駆動手段は、円盤2の上方または下方に配置され、回転軸2aに連結させた軸部を回転させ、当該軸部に連動させて円盤2を回転させ得る。
【００２６】
回収容器4は、有底筒状からなり、直径が円盤2の直径よりも一回り大きく形成されており、壁部および底部にて囲まれた空間ER1に円盤2から落下してくる良質の半田ボールB1を回収し得るようになされている。
【００２７】
円盤2の上方に配置された傾斜板3は、長方形状で平滑な傾斜面3aを有しており、傾斜面3aが円盤2の移動面2bに対し傾斜するように所定角度を設けて配置されている。これにより、傾斜板3は、上端側から連続的に多数の半田ボールBが供給されると、当該傾斜面3aを半田ボールBが滑り落ち、下端から下方に落下させて移動面2b上に半田ボールBを供給し得るようになされている。
【００２８】
実際上、この実施の形態の場合、傾斜板3は、円盤2の移動面2bに対し20〜80度の角度で配置され、好ましくは40度以上の角度で配置されることが望ましく、40度以上とすることで傾斜面3a上の半田ボールBを確実に滑り落とすことができる。なお、傾斜板3は、良品の半田ボール、形状不良品を問わず傾斜面3aを滑り落ちる程度に初速を与えて落下させるようにしてもよく、この場合、確実に半田ボールを円盤2まで到達させることができる。また、半田ボールが1個ずつ円盤2に到達するように、パーツフィーダー等の振動供給手段によって傾斜板3に振動を与えて半田ボールBを円盤2に供給する構成としても良い。
【００２９】
また、傾斜板3は、半田ボールBが排出される下端と、円盤2の移動面2bとの間に1〜30[mm]の隙間を設けて配置されており、傾斜面3aを滑り落ちてくる半田ボールBのボール群を移動面2b上に落下させ得る。さらに、傾斜板3は、図３に示すように、移動面2bに対してボール群を供給する供給方向x2が、移動面2bの移動方向x1と逆方向となるように配置されている。
【００３０】
傾斜板3は、移動面2bの移動方向x1と逆方向で、かつ所定の角度で半田ボールBを移動面2bに対し供給することにより、半田ボールBを移動面2bに接触させ、移動方向x1へ向かう移動面2bから与えられる力によって半田ボールBの挙動を変えさせて、移動面2b上で半田ボールBを強制的に回転させ得るようになされている。
【００３１】
因みに、この実施の形態の場合、傾斜板3は、傾斜板3の長手方向H1が、円盤2の半径方向H2に対し直交するように配置されており、傾斜面3aを滑り落ちてくる半田ボールBの供給方向x2と、半田ボールBの供給位置での移動面2bの移動方向x1とが逆方向で、かつ平行になるよう配置されている。これにより、供給方向x2に向かう半田ボールBは、移動面2bと接触した際、移動面2bとの接触面に供給方向x2とは真逆方向に力が加わることで回転力が与えられ、移動面2b上で確実に回転し得るようになされている。
【００３２】
なお、この上述した実施の形態においては、傾斜板3の長手方向H1が円盤2の半径方向H2と直交するように配置し、供給方向x2と移動方向x1とが逆向きで平行になるように傾斜板3を配置させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、移動方向x1に対して逆方向側から半田ボールを移動面2bに供給できれば、例えば傾斜板3の長手方向H1を、円盤2の半径方向H2に対し30度や60度など種々の方向に配置させてもよい。
【００３３】
因みに、半田ボールBが供給される円盤2は、移動面2bに適度な摩擦抵抗を有していることが望ましく、移動面2bに半田ボールBが摺接したとき、当該移動面2bの摩擦抵抗と、移動面2bの回転力とによって良品の半田ボールB1を回転させ得るように構成されている。
【００３４】
以上の構成において、この異形除去装置1では、傾斜板3の上端側から多数の半田ボールBが供給されると、傾斜面3a上を半田ボールBが滑り落ちてゆき、傾斜板3の下端下方に配置された円盤2の移動面2b上に半田ボールBを落下させてゆく。これにより、異形除去装置1は、回転している円盤2の移動面2bに半田ボールBを摺接させることにより半田ボールBに回転力を与え、半田ボールBを回転させる。この際、円盤2は、真球状に形成された良品の半田ボールB1が外周へ向けて転がり、ボール形状が異形化した形状不良品B2が移動面2b上に滞留するように回転している。
【００３５】
これにより、図２および図３に示すように、ボール形状が真球状に形成された良品の半田ボールB1は、円盤2の回転方向に沿って転がってゆき、遠心力により円盤2の外周から飛び出して落下する。かくして、回収容器4では、真球状でなる良品の半田ボールB1を回収することができる。一方、半田ボールBのうちボール形状が異形化した形状不良品B2は、良品の半田ボールB1とボール形状が異なることから良品の半田ボールB1とは転がり挙動が異なり、良品の半田ボールB1のように円盤2の外周から飛び出すことなく、円盤2上の一定箇所を周回し続け、円盤2上の中心領域に滞留する。
【００３６】
このように異形除去装置1では、移動面2bに半田ボールBを接触させることにより半田ボールBを回転させ、半田ボールBのボール形状により生じる転がり挙動の違いからボール形状が異形化した形状不良品B2だけを除去でき、かくして多数の半田ボールBの中に含まれた形状不良品B2を除去し、異形含有率を低減し得る。
【００３７】
因みに、円盤2の移動方向x1と同じ方向側から移動面2bに向けて半田ボールBを供給した場合（すなわち、半田ボールBの供給方向と、半田ボールBの供給位置での移動面2bの移動方向x1とが同じ方向の場合）には、供給方向に向けて飛び出した半田ボールBを移動面2bが同じ方向の移動方向x1へそのまま搬送するだけとなり、半田ボールBを回転させるような回転力が半田ボールBに生じ難くなる。その結果、良品の半田ボールB1と形状不良品B2は、遠心力によっていずれも円盤2の外周から落下し、ボール形状の違いから生じる転がり挙動の変化が現れ難くなる。よって、本発明の異形除去装置1のように、移動面2bの回転方向x1の逆方向側から移動面2bに向けて半田ボールBを供給することが望ましく、この場合、ボール形状の違いに応じて転がり挙動が変化し、ボール群から形状不良品B2を除去し得る。
【００３８】
また、この異形除去装置1では、相対湿度を調整した雰囲気下で分級作業が行われることにより、造粒工程SP1にて造粒した微小な半田ボールが凝集することなくそのまま分散した状態を維持させることができ、分級工程SP2にて半田ボールBが凝集することにより生じるボール形状の異形化を抑制し、異形含有率を低減し得る。
【００３９】
因みに、微小な半田ボールBは、分級工程SP2のみならず、その後の梱包工程SP3から実装工程SP4に亘って湿度調整を行うことが望ましい。この場合、異形除去装置1にて選定された良品の半田ボールB1は、相対湿度20[％RH]以下の雰囲気下で気密性の高い容器に封入される。良品の半田ボールB1のみが封入された容器は、密閉状態が維持されたまま梱包され、当該半田ボールを実装部品として使用する各取引業者に搬送された後、実装工程SP4にて使用される。なお、実装工程SP4でも相対湿度を20[％RH]以下の雰囲気に維持し続けることで、容器の開封や、容器内部からの半田ボールB1の取り出し作業、半田ボールB1の実装作業にて、半田ボールB1の凝集を防止することができる。
【００４０】
ところで、従来、微小な半田ボールの製造過程において半田ボールの凝集を抑制する手法としては、造粒工程中に半田ボールの表面を分散剤でコーティングし、半田ボールの凝集を抑制することが一般的であった。しかしながら、このような分散剤を用いた場合には、半田ボールの表面が分散剤によって汚染されることから、半田ボールの接合性が低下してしまうという問題がある。特に微小な半田ボールでは、基板同士を接合させる実装部品として用いる際、径が小さいことからその接合面積も小さいため、接合性が低下により接合不良が発生し易くなってしまう。
【００４１】
これに対して、この実施の形態においては、異形除去装置1を用いた分級工程SP2時や、梱包工程SP3時、実装工程SP4時において、相対湿度を調整することで、分散剤を用いることなく微小な半田ボールの凝集を抑制するようにした。これにより本発明の異形除去装置1にて分級される半田ボールは、分散剤を用いない分、接合性が低下することなく、基板同士を確実に接合させることができる。
【００４２】
なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、例えば円盤2の中心領域に集まった形状不良品B2を回収するような構成を備えた異形除去装置を適用してもよい。
【００４３】
この場合、図２との対応部分に同一符号を付して示す図４は、上述した実施の形態とは円盤12の構成が異なる異形除去装置11を示す。実際上、円盤12は、中心領域に円形状に凹んだ収容部14が形成されており、回転した円盤12に対し傾斜板3から半田ボールBが供給されることで中心領域に集まる形状不良品B2を収容部14にて回収し得るようになされている。なお、この収容部14は、円盤12の厚みを貫通した貫通孔としてもよい。この場合、円盤12下方に配置される回収容器は、円盤12の外周に沿って配置され外周から飛び出す良品の半田ボールB1を回収する環状の第1容器と、中心領域の貫通孔下方に配置され貫通孔から落下する形状不良品B2を回収する有底筒状の第2容器とを設ける。
【００４４】
これにより、異形除去装置では、形状不良品を貫通孔から円盤12下方に落下させ、そのまま第2容器にて回収することができ、円盤12上に形状不良品B2が貯まることがないのでその分、形状不良品B2を円盤12から除去する除去作業を行う必要がなく、そのまま連続して分級作業を続けることができる。
【００４５】
また、他の実施の形態としては、図２との対応部分に同一符号を付した図５のような異形除去装置21を適用するようにしても良い。実際上、この異形除去装置21は、円柱状に形成された円柱回転体22と、円柱回転体22に半田ボールBを供給する傾斜板3と、円柱回転体22の下方に配置された傾斜台25とを備えている。この場合、円柱回転体22は、回転軸22aが水平に配置されており、図示しない駆動手段によって回転軸22aを中心に移動面22bが時計周り方向に回転し得るようになされている。
【００４６】
傾斜板3は、円柱回転体22の回転方向とは逆方向側から半田ボールBを移動面22bに対し供給する傾斜面3aを有しており、半田ボールBを移動面22bに接触させることにより半田ボールBに回転力を与え得る。実際上、この実施の形態の場合、傾斜板3は、下端が円柱回転体22の回転軸22aよりも上方に配置され、かつ下端が回転軸22aを通る垂線P1よりも回転後方側に位置しており、傾斜面3aが移動面22bに向かうように斜め下方向に傾斜している。これにより、傾斜板3は、円柱回転体22の回転方向とは逆方向側から半田ボールBを移動面22bに対し供給し得るようになされている。
【００４７】
この際、ボール形状が真球状でなる良品の半田ボールB1は、時計周り方向に回転する移動面22bと接触することで、例えば反時計周り方向へ回転してそのまま傾斜台25に落下してゆく。一方、ボール形状が異形化した形状不良品B2は、一方向に回転する移動面22bと接触しても、ボール形状が異形化して非真球状のために回転し難く、非回転のまま傾斜台25に落下してゆく。
【００４８】
円柱回転体22の下方に配置された傾斜台25は、円柱回転体22の回転後方側に下端側が配置され、円柱回転体22の回転前方側に上端側が配置された傾斜面25aを有しており、円柱回転体22から落下してくる半田ボールBを傾斜面25aにて受け止める。これにより、円柱回転体22によって例えば反時計周り方向に回転された良品の半田ボールB1は、傾斜台25に落下すると、円柱回転体22から与えられた反時計周り方向の回転力でそのまま傾斜面25aを転がり落ちてゆく。
【００４９】
ここで、傾斜台25は、真球状でなる良品の半田ボールB1が傾斜面25a上を回転しながら下端まで転がり、その一方で非回転状態の形状不良品B2が滑り落ちることなくそのまま傾斜面25a上に滞留し得るように、その傾斜面25aの角度が調整されている。これにより、異形除去装置21は、真球状でなる良品の半田ボールB1を傾斜台25の下端に配置された回収容器（図示せず）に回収し得、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、このような異形除去装置21でも、上述と同様に湿度調整手段を設けることで、微小な半田ボールBの凝集を防止しつつ、形状不良品B2を除去することができる。
【００５０】
また、その他の実施の形態としては、例えば図１に示した異形除去装置1を複数段上下に積層させた構成を有する異形除去装置としても良い。この場合、異形除去装置では、上から下に向かうに従って円盤の径が次第に大きくなるようにして複数の円盤を配置し、上方に配置した円盤から下方に配置した円盤上に半田ボールを落下させるようにする。
【００５１】
これによりこの異形除去装置では、各段の円盤毎に形状不良品を除去することができ、上方の傾斜板3にボール群を単に供給させるだけで、形状不良品を除去する除去作業を一度に円盤の数だけ複数回行うことができる。なお、図２に示す異形除去装置1や、図４に示す異形除去装置11、図５に示す異形除去装置21を必要に応じて複数段上下に積層させて組み合わせるようにした異形除去装置としてもよい。なお、これら各種異形除去装置についても、上述と同様に湿度調整手段を設けることで、微小な半田ボールBの凝集を防止しつつ、形状不良品B2を除去することができる。
【００５２】
また、上述した実施の形態においては、供給手段として、板状の傾斜板3を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、傾斜板3の一端から他端までの両側辺に側壁を設けてもよく、この場合、傾斜板の一端から他端までの間に半田ボールが側辺から落下してしまうことを防止できる。また、供給手段としては傾斜板だけでなく、内部空間を半田ボールが滑り落ちる筒状体を適用してもよい。
【００５３】
さらに、上述した実施の形態においては、移動体として、円盤2,12を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々外郭形状を備えた回転体を適用してもよく、また、回転して移動面2bが一方向に回転移動する回転体のみならず、移動面2bが直線的に一方向へ移動する移動体を適用してもよい。
【００５４】
具体的にこの種の移動体としては、無端状のベルト部材が第1ローラおよび第2ローラ間に架け渡され、当該ベルト部材が回転する移動体を適用してもよい。この場合、ベルト部材は、移動面が上述と同様に水平状に配置され、ベルト部材の移動方向となる一方向とは逆方向で、かつ移動面の上方から傾斜板3によって半田ボールBが供給される。このような構成であっても、半田ボールBは、ベルト部材によって強制的に回転させられ、そのボール形状により生じる転がり挙動の違いからボール形状が異形化した形状不良品B2を除去することができる。
【００５５】
なお、上述した実施の形態においては、異形除去装置1に湿度調整手段（図示せず）を設け、湿度調整手段によって湿度調整した雰囲気下で半田ボールBを凝集させずに形状不良品を除去する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば分散剤によって凝集を抑制した半田ボールを用いれば、湿度調整手段によって湿度調整することなく、異形除去装置1によって半田ボールを凝集させずに形状不良品を除去することができる。
【００５６】
また、上述した実施の形態においては、傾斜板3から円盤2に供給する微小な金属ボールとして、直径10〜60[μm]の半田ボールBを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば直径200[μm]以下の金属ボールや、直径100[μm]以下の金属ボールを用いるようにしても良い。
【実施例】
【００５７】
次に、図２に示した異形除去装置1を用いて実際に半田ボールの分級作業を行い、回収容器4にて回収したボール群の異形含有率を調べた。この検証試験では、φ33[μm]のSAC305組成（Sn-3.0Ag-0.5Cu：Sn-Ag-Cu系）、低銀組成（Sn-1.2Ag-0.5Cu：Sn-Ag-Cu系）、Sn-Bi組成（Sn-58Bi：Sn-Bi系）、Sn-Ag組成（Sn-3.5Ag：Sn-Ag系）、Sn-Cu組成（Sn-0.7Cu：Sn-Cu系）、Sn-Zn組成（Sn-3Zn：Sn-Zn系）の半田ボールをそれぞれ100万個造粒し、異形除去装置1によってこれら半田ボールのボール群を分級していった。実際上、この検証試験では、グローブボックス中に異形除去装置1を設置し、25℃±5℃の温度において、グローブボックス内の相対湿度を5、15、20、50[％RH]に変えてゆき、各相対湿度の雰囲気下で異形除去装置1を用いてボール群を分級した。相対湿度は、グローブボックス内に設置した湿度計（株式会社チノー ポケットサイズ温湿度計 NH-CHP）にて測定した。【００５８】
因みに、この異形除去装置1では、直径10[cm]の平坦なウェハ（移動面2bの算術平均粗さRa=20[nm]）を円盤2として用い、回転軸2aを中心にして移動面2bを水平に維持したまま回転するように円盤2を駆動機構に設置した。円盤2の上方に配置する傾斜板3は、平坦なウェハを長方形状に加工して作製し、平滑な傾斜面3aが円盤2の移動面2bに対し40度の角度になるように配置した。また、傾斜板3は、移動面2bから上方10[mm]の位置に下端が配置されるようにし、円盤2と非接触状態とした。さらに、この傾斜板3は、その長手方向H1が円盤2の半径方向H2に対し直交するよう配置した。【００５９】
円盤2の下方には、円盤2の外周から落下した半田ボールを回収する回収容器4を、円盤と接触しないように設置した。このような異形除去装置1を用意して、造粒工程SP1にて造粒したボール群を傾斜板3に落下させていった。異形除去装置1は、傾斜板3上を半田ボールが滑り落ちてゆき、回転している円盤2の移動面2b上に半田ボールを落下させていった。この際、この検証試験では、傾斜板3からの半田ボールを円盤2の回転方向とは逆方向から落下させてゆき、半田ボールを移動面2bに対して接触させ、半田ボールに回転力を与えて回転させた。【００６０】
これにより、異形除去装置1では、傾斜板3から円盤2に供給したボール群を、円盤2の回転方向に沿って転がり最終的に円盤2の外周から円盤2下方に落下する半田ボールと、そのまま円盤2の中心領域に滞留し続ける半田ボールとに分級できた。そして、円盤2の外周から落下し、回収容器4にて回収した半田ボールB1のボール群の異形含有率を調べた。【００６１】
この検証試験では、表1の実施例1〜実施例30に示すように、分級作業を行う相対湿度と、円盤2の回転数とを変え、このときの回収率と異形含有率とをそれぞれ調べた。また、比較例1および比較例2では、上述した異形除去装置1による分級作業を行わずに、相対湿度を変えて造粒直後のボール群の回収率および異形含有率について調べた。【００６２】
なお、ここで、実施例1〜実施例30での回収率とは、異形除去装置1によって回収容器4にて回収したボール群の量を回収量とし、異形除去装置1の傾斜板3へ投入したボール群の量を投入量として、「回収量／投入量」にて算出した数値である。一方、比較例1および比較例2での回収率は、静止させた円盤2に対し傾斜板3からボール群を供給してゆき、円盤2の移動面2bを滑ってそのまま回収容器4に落下したボール群の量を回収量として、「回収量／投入量」にて算出した数値である。また、異形含有率は、回収容器4により回収したボール群を市販の粉体測定装置で調べて、母数100万個当たりの異形ボール数から算出した数値である。【００６３】
【表１】
2014069131.tif 000003
【００６４】
表1に示すように、相対湿度50[％RH]とした比較例1では、半田ボールが凝集し易くなっており、円盤2から回収容器4まで到達する半田ボールが少なく回収率が2[％]であった。一方、相対湿度20[％RH]とした比較例2では、半田ボールの凝集が抑制されており、回収率が80[％RH]まで上がった。このことから相対湿度を下げて乾燥化させることで半田ボールの凝集を抑制できることが確認できた。なお、比較例1および比較例2は異形除去装置1を用いた分級作業を行っておらず、このときのボール形状が異形化した形状不良品の異形含有率はいずれも10[％]であった。【００６５】
実施例1〜実施例30は、本発明の異形除去装置1を用いて分級作業を行ったものであり、傾斜板3から円盤2に供給したボール群が、回収容器4内に回収される半田ボールと、円盤2の中心領域に滞留する半田ボールとに分かれ、2種のボール群に分級できることが確認できた。また、相対湿度を5[％RH]以上とした雰囲気下で異形除去装置1を用いて分級作業を行った実施例1〜実施例30では、回収率がいずれも90[％]以上となった。【００６６】
また、相対湿度を20[％RH]とした雰囲気下で異形除去装置1を用いて分級作業を行った実施例13〜実施例18よりも、相対湿度を5[％RH]とした雰囲気下で異形除去装置1を用いて分級作業を行った実施例1〜実施例6、実施例19〜24のほうが、回収率が上がり、良好な結果が得られた。このことから、異形除去装置1を用いて分級作業を行う際には、相対湿度を低くしたほうが、回収率が良くなることが確認できた。【００６７】
実施例1〜実施例30において、回収容器4にて回収したボール群の異形含有率を調べたところ、10[ppm]以下まで下がることが確認できた。以上より本発明の異形除去装置1では、多数の半田ボールの中に含まれた形状不良品を除去し、異形含有率を低減し得ることが確認できた。【００６８】
また、例えば相対湿度が同じ5[％RH]であっても、異形除去装置1での円盤2の回転数を5[rpm]とした実施例1〜実施例6よりも、回転数を上げて120[rpm]とした実施例19〜実施例24のほうが、全体的に異形含有率が下がり、良好な結果が得られた。このことから、異形除去装置1を用いて分級作業を行う際には、円盤2の回転数を大きくしたほうが、異形含有率が小さくなることが確認できた。【００６９】
因みに、実施例1〜実施例30に示した異形含有率が10[ppm]以下となったボール群については、再びこの異形除去装置1に投入して形状不良品を除去する除去作業を更に複数回行うことで、最終的には異形含有率を0[ppm]まで下げることができた。かくして、この異形除去装置1は、最終的に良品の半田ボールのみからなるボール群を生成できることが確認できた。
【符号の説明】
【００７０】
1,11,21  異形除去装置
2  円盤（移動体）
3  傾斜板（供給手段）
4  回収容器
B  半田ボール（金属ボール）
22  円柱回転体（移動体）
【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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【国際調査報告】
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2014069131.tif 000011
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