(57)【要約】      （修正有）【課題】ボール搭載装置で、ボール搭載ヘッドのボール整列面に付着した余剰ボールを確実に検出できるボール検出方法とボール搭載ヘッドを提供する。【解決手段】ボール搭載ヘッドは、ボール整列部４と、遮光部と、発光部１と受光部２からなる遮光型の光センサーからなる。遮光部は、ボール整列面５に整列された正規ボール６を遮光する遮光板１２と、遮光板を上下に駆動する駆動装置９からなる。この遮光板により光センサー出力の背景ノイズを大幅に低減できる。ボール検出方法は、受光部の出力を所定回数サンプリングし、それらの平均値を背景ノイズとし、サンプリングした受光部からの出力と差分する。この差分値と閾値を比較してボールの有無の判断を行う。【選択図】図１
2006019417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを発光部から出射する光を受光部で光電変換する光センサーにより検出するボール検出装置において、
正規ボールを上記光から遮光する遮光部材と、
上記遮光部材を移動する第１駆動機構と、
上記第１駆動機構を上記ボール整列部に固定する固定部材と、
上記ボール整列部を移動させる第２駆動機構と
からなることを特徴とするボール検出装置。
【請求項２】
ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを発光部と受光部からなる遮光型の光センサーにより検出するボール検出方法において、
遮光部材を余剰ボール測定位置に移動する工程と、
上記ボール整列面の近傍を走査する光を上記受光部で光電変換する工程と、
上記受光部からの出力電圧をサンプリングする工程と、
上記余剰ボールの有無を上記出力電圧により判断する工程と、
上記遮光部材を退避位置に移動する工程と
からなることを特徴とするボール検出方法。
【請求項３】
ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを発光部と受光部からなる遮光型の光センサーにより検出するボール検出方法において、
遮光部材をボール測定位置に移動する操作と、
ボールを搭載した上記ボール整列部が上記発光部から出射された光をよぎるように上記発光部と上記受光部との間を移動する操作と、
上記受光部からのｎ個の出力電圧と（ｎ＋１）番目の出力電圧をサンプリングする操作と、
ｎ個の出力電圧の平均値Ａを演算する操作と、
（ｎ＋１）番目の出力電圧を含むｍ個の出力電圧の平均値Ｂを演算する操作と、
上記平均値Ｂと上記平均値Ａとの差である差分値Ｄを演算する操作と、
上記差分値Ｄを所定の閾値と比較して、上記余剰ボールの有無を判定する操作と、
上記遮光部材を上記ボール測定位置から退避させる操作と
からなることを特徴とするボール検出方法。
【請求項４】
ｍ＝１であることを特徴とする請求項３記載のボール検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正規に整列しているボール以外に付着している余剰ボールを検出するボール検出方法とボール検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＢＧＡ（Ball Grid Array）製造方法として、半田ボールを整列させるボール整列面に設けられた吸着孔等に半田ボールを吸着して整列した後、回路基板に半田ボールを搭載する方法が広く実用されている。ボール整列面に付着した余剰ボールは、通常、ボール搭載ヘッドに振動を印加等して落下させて除去されているが、1回で搭載する半田ボールの個数が、数千〜数万個になり、且つボールの直径が小さくなると、余剰ボールを全ては除去できない場合が生じる。余剰ボールが付着した状態で回路基板に半田ボールを搭載すると高価な半導体集積回路を含む回路基板が不良となる重大な問題が発生する。
【０００３】
遮光型の光センサーでボールの有無を検出する方法は、特開平１１−１５４６９０号公報に開示されている。この方法は、吸着ヘッドの下面に付着したボールの有無を遮光型の光センサで検査するものであり、回路基板にボールを搭載した後にボール整列面に残る残留ボールの検出には大変有効である。
【０００４】
しかし、図３から分かるように、余剰ボールが遮光する面積は、余剰ボールが付着している位置により大幅（１５〜１００％）に変化する。更に、ボール整列面の水平度や、振動や、各種ドリフトなどによる誤差が加算される。加えて、ボール整列面に正規に整列しているボールといえども、吸着状態や振動等により、光を遮光する遮光量がサンプリング毎に変動する。このようなことから、余剰ボールの遮光に起因する電圧低下値とノイズの比であるＳ／Ｎ比は小さく（図９（ａ）参照）、更にボール径が小さくなるとＳ／Ｎ比は著しく低下して、余剰ボールの有無を誤って判断する問題が生じる。
【０００５】
一方、半田ボールを搭載する基板は、ボール搭載個所がディンプルとなっている場合が多い。ディンプルは、基板表面がレジストで被服されている外部接続端子を露出するために、外部接続端子領域のレジストをエッチング除去したために生じた凹部である。このような基板では、半田ボールを基板に搭載するとき遮光板が邪魔になり、半田ボールが外部接続端子まで届かない問題が生じる。
【特許文献１】特開平１１−１５４６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ボール整列面に付着した余剰ボールを確実に検出する方法と装置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】
【０００７】
本発明は、ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを、発光部から出射する光を受光部で光電変換する光センサーにより検出するボール検出装置において、正規ボールを光から遮光する遮光部材をボール整列部に設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを、発光部から出射する光を受光部で受光する光センサーにより検出するボール検出装置であって、正規ボールの一部または全体を光から遮光する遮光部材と、遮光部材を移動する第１駆動機構と、第１駆動機構をボール整列部に固定する固定部材と、ボール整列部を移動させる第２駆動機構とからなることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを発光部と受光部からなる遮光型の光センサーにより検出するボール検出方法であって、遮光部材を余剰ボール測定位置に移動させる工程と、ボール整列面の近傍を光で走査し、走査した光を受光部で光電変換する工程と、受光部からの出力電圧をサンプリングする工程と、余剰ボールの有無を出力電圧により判断する工程と、遮光部材を退避位置に移動する工程とからなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを発光部と受光部からなる遮光型の光センサーにより検出するボール検出方法であって、  遮光部材をボール測定位置に移動させる操作と、ボールを搭載したボール整列部を発光部と受光部との間を移動させる操作と、受光部からのｎ個の出力電圧と（ｎ＋１）番目の出力電圧をサンプリングする操作と、ｎ個の出力電圧の平均値Ａを演算する操作と、（ｎ＋１）番目の出力電圧を含むｍ個の出力電圧の平均値Ｂを演算する操作と、平均値Ｂと平均値Ａとの差である差分値Ｄを演算する操作と、差分値Ｄを所定の閾値と比較して、余剰ボールの有無を判断する操作と、遮光部材をボール測定位置から退避させる操作とからなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、ｍ＝１であることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明は、差分値Dを時系列に並べた差分値曲線を用いて余剰ボールの有無を判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以下の効果を奏する。
本発明のボール検出装置は、正規ボールを光から遮光する遮光部材を配設することにより正規ボールの影響を除くことができるので、余剰ボールの有無を高精度に判定することができる。
【００１４】
本発明は、遮光部材を上下に移動する駆動機構を設けることにより、他の工程（例えばボール整列工程やボール搭載工程）で遮光板が操作の邪魔になることのないボール検出装置を提供できる。
【００１５】
本発明のボール搭載装置は、遮光部材を余剰ボール測定位置に移動させた後、ボール整列面近傍を光で走査することにより、正規ボールに起因する変動を除去することが可能となり、余剰ボールの有無を確実に判定できる。
【００１６】
本発明のボール搭載方法は、遮光部材を用いて余剰ボールを光検出した後、遮光部材を退避位置に移動させるのことにより、ボールを基板の外部接続端子へ確実に搭載することができる。
【００１７】
本発明のボール検出方法は、受光部からのｎ個の出力電圧の平均値Ａと、（ｎ＋１）番目の出力を含むｍ個の出力の平均値Ｂとの差分値Ｄを用いるので、背景ノイズのドリフトを相殺して余剰ボールの有無を容易に判断することができる。
【００１８】
本発明のボール搭載方法は、ｍ＝１とすることにより、余剰ボールに対応する差分値Dを大きくすることができる。
【００１９】
本発明のボール検出方法は、差分値Dを時系列に連ねた差分値曲線を用いて余剰ボールの有無を判断するので、より正確に余剰ボールの有無の判断ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、余剰ボールの光検出において、光センサーの背景ノイズを低減する方法と装置を実現したものである。
【実施例１】
【００２１】
図１は、発光部１と受光部２からなる光センサーと、ボール整列部４に移動可能に取付けられた遮光板１２と、ボール整列面５に吸着又は付着された半田ボール（６，７，８）の関係を示す。図２は、それらの底面図である。図３は、ボール整列面５の断面の一部を拡大した図である。余剰ボールの遮光部を強調するために斜線を施してある。図４は、スリット板３の正面図で、半田ボールと光の関係を示した図である。図１、図２、図３と図４を参照しながら、本発明のボール検出装置について説明する。
【００２２】
発光部１は、レーザ素子を内蔵し、出射される光束１６を矢印１６で示してある。レーザ光の波長は６７０ｎｍで、光束の直径は１ｍｍである。受光部２は、フォトトランジスタを内蔵し、入射口付近にスリット板３が外付けされている。発光部１と受光部２は、ボール搭載ヘッドが移動してもそれに連動して移動しないようになっている。なお、ボール搭載ヘッドは、図１に示すボール整列部４等を含み、ボールを吸着して回路基板等に搭載する機能を有するものである。
【００２３】
スリット板３は、中央部にスリット１５が加工されている。レーザの光束１６と遮蔽板１２の下端１２ａを破線で示してある。正規ボール６は、遮光板下端１２ａの上に、余剰ボール７は、その一部が遮光板下端１２ａから露出している。ボールの直径は０．３ｍｍ、スリット巾は０．３ｍｍ、スリット長さは３ｍｍ、光束の直径は１ｍｍである。なお、ボール６の直径は、種々の大きさ（例えば、０．３、０．２，０．１，０．０５ｍｍ）をとることができ、ボールの直径が０．３、０．２，０．１，０．０５ｍｍの場合、スリット巾はそれぞれ０．３、０．２，０．１，０．０５ｍｍである。なお、スリットの巾は、ボール径の１／３以下になると出力電圧が小さくなる欠点がある。一方、スリット巾は、ボール直径より大き過ぎると背景ノイズが大きくなるので、ボール直径の２倍以下が好ましい。
【００２４】
エアシリンダ９は、ボール整列部４の側面に固定部材１１を介して固定されている。そして、遮光版１２は、エアシリンダ９のスライド部１０に固定され、空圧によって上下に移動できるようになっている。半田ボールの搭載基板が半導体ウエハで、8インチや１２インチ等の大型の場合、一回で半田ボールを搭載することが難しく、ボール搭載を複数回に分割して行わなければならない。この場合、遮光板１２を退避させないと、遮光板１２が半導体ウエハ上に既に搭載してある半田ボールと接触する問題を引き起こす。
【００２５】
ボール整列面５には、複数個の吸着孔１３が明けられていて、ボール６が吸着孔１３に吸着される。吸着孔１３の位置は、回路基板に半田バンプを形成する位置に対応している。ボール径が０．３ｍｍの場合、吸着孔は、直径が０．１３ｍｍ、面取１４の外径が０．３４ｍｍである。
【００２６】
吸着孔１３に吸着されているボール６を余剰ボール（７，８）と区別して呼称する場合、このボール６が正規の位置に吸着されていることに鑑み、正規ボールと呼ぶ。余剰ボールは、欠陥を有するボールではなく、運悪くボール整列面５の吸着孔１３以外の所に付着しているボールである。
【００２７】
正規ボール６は、面取りされた吸着孔１３に真空吸着されているので、ボール整列面５から少し凹んだ状態に図示されている。余剰ボール（７と８）は、正規の位置に吸着されたボールでなく、ボール整列面５上に付着しているので、余剰ボール７の端部は、正規ボール６より下に顔を出している。なお、余剰ボールは、正規ボールに付着したり、複数のボールが集合したり、いろいろモードで付着する場合もある。
【００２８】
エアシリンダ９は、スライダ部１０の停止位置を2箇所設定できるようになっている。１つの停止位置は、遮光版１２を退避する位置である。他の停止位置は、余剰ボール７を測定するための位置である。この位置は、ティーチングにより設定する。退避位置は、回路基板にボールを搭載する場合に遮光板１２が操作の邪魔にならないように退避させる位置である。従って位置精度は特段に要求されない。なお、エアシリンダ９は、退避位置の精度がラフでも良いので、停止位置を１箇所設定できる単動型エアシリンダでも良い。
【００２９】
余剰ボール８を検出する場合、遮光板から露出している余剰ボール８の高さは、ボール径が０．３ｍｍの場合、７５ミクロンで、更に、ボール径が０．２ｍｍ、０．１ｍｍの場合、露出高さは、それぞれ５０ミクロン、２５ミクロンで、いずれもボール径と比較して１／４程度と小さい。
【００３０】
このようなことから、ボール径が小さくなると、遮光板１２の高さ位置を正確に制御する必要がある。具体的に言及すると、遮光板の下端１２ａの高さ位置精度は、１０ミクロン以下が好ましく、更に５ミクロン以下がより好ましい。なお、ヘッドや光センサーの振動による揺れは、２ミクロン以下が好ましく、加えて、ボール整列面５の水平度も５ミクロン以下が好ましい。ボール整列面５の水平度は、ボール搭載ヘッドの移動方向でのボール整列面５の高低差である。
【００３１】
図1及び図2で示したボール６の寸法、個数や位置は、余剰ボールの検出を説明するために図示したもので実例とは異なる。半田ボールを搭載する回路基板の１例を図５に示す。回路基板１７は、６個のモジュール基板１８からなり、モジュール基板１８毎に切断されて実用に供される。なお、回路基板１７が半導体ウエハの場合、モジュール基板１８は、半導体集積回路チップとなり、半田ボール６は、半導体集積回路チップのバンプ上に搭載される。
【００３２】
図６は、ボールの個数が１８×１８個のＢＧＡの１例で、モジュール基板１８の裏面に搭載されている半田ボールを拡大して図示した図である。半田ボールを搭載する回路基板は、ボール搭載個所に延在するポリイミドテープやレジストが削除されディンプル（凹部）になっている。ディンプルの底には、外部接続端子が露出している。更に、ディンプルには、フラックスが塗布されている。ボールを搭載するとき搭載残りを防止することと、ボール搭載後にボールが移動することを防止するためにボールはディンプルの底に達するまでフラックスの中に十分押込むことが大切である。
【００３３】
半田ボールは、リフローされてモジュール基板の外部接続端子に半田バンプを形成する。モジュール基板１８の表面には、半導体集積回路チップがフェイスダウンで実装され、多層配線によりビアホールを介して、半田バンプと接続する。モジュール基板は、半田バンプを利用して他の電子回路基板に実装される。このような実装方式は、ＣＳP（Chip Size Package）に広く実用されている。
【００３４】
ボール搭載装置には、いろいろなボール整列方法とフラックス塗布方法が開発されている。ボール整列方法として、流動浸漬吸着方法、跳躍吸着方法、反転吸着方法、振込方法等がある。更に、フラックスの塗布方法として、スクリーン印刷方法、ディッピング方法、ピン転写方法等がある。
【００３５】
図７は、振動によりジャンプさせたボールを吸着孔に吸着する跳躍吸着方法と転写ピン先にフラックスを塗布し回路基板に転写するピン転写方法を組み合わせたボール搭載装置１例である。以下概要を説明する。
【００３６】
１５は回路基板、１９はローダ、２０は転写ヘッド、２１は転写ユニット、２３はボール搭載ヘッド、２４はボール供給ユニット、２５はボール吸着状態を検査するための照明装置、２６は発光部１と受光部２からなる光センサー、２７は回路基板にボールが正しく搭載されているかどうかを検査するボール搭載検査装置、２８はアンローダ、２９はリペアユニット、３０は回路基板の移動を案内する基板ガイド、３１はＹ軸スライダ、３２は転写ピンの先端部を加熱してクリーニングする転写ピン洗浄装置、３３はＸ軸スライダ、３４はＣＣＤカメラ、３５はスキージ、３６はパーツフィーダ、３７はボール振動容器、３８はボール量検出センサーである。
【００３７】
ボール搭載の代表的工程は、ボールをボール搭載ヘッドに吸着する工程と、ボールが全ての吸着孔に吸着されていることを検査する工程と、付着している余剰ボールを検出する余剰ボール検出工程と、フラックスが塗布された基板にボールを搭載する工程と、基板に搭載されたボールを検査する工程と、基板に搭載されたボールをリフローする工程とからなる。図８は、ボール搭載方法のフローチャートで、余剰ボールが付着しているかどうかを検出する操作を中心として記載してある。図７と図８を参照しながら余剰ボールの検出工程を中心にボール搭載方法を説明する。
【００３８】
ステップ１（Ｓ１）は、ボール振動容器３７を振動させてボールを１〜２ｃｍジャンプさせ、ボール搭載ヘッド２３をジャンプしているボール群の中に入れ、ボール整列面５に設けられた吸着孔１３にボール６を真空吸着する。ボール振動容器３７には、ボール量検出センサー３８が付設されていている。ボールがボール振動容器３７の底面の大凡半分を占めるように、ボール量検出センサー３８からの信号によりボールがパーツフィーダ３６から供給される。ボール振動容器３７の底面でボール同士が接触し干渉し合うとボールが正常にジャンプしなくなる。ボールの量は、ボールが全ての吸着孔に吸着される時間を短くするために、ボール同士が干渉し合わない最大値をとることが望ましい。ボール振動容器３７は、水平にセットされ、その下方に設けられたバイブレータにより上下に振動するので、ボールは、ボール振動容器３７の底面にほぼ均一に分布する。
【００３９】
ボールをボール搭載ヘッド２３に所定時間吸着させた後、ボール搭載ヘッド２３をＹ軸スライダ３１に沿って照明装置２５の上に移動させ、ボールが吸着孔の全てに吸着されているか否かを検査する。ボール搭載ヘッドは、その内部に配設された複数のフォトセンサにより吸着孔から漏れる光を検出するようになっている。光の漏洩が検出されない場合、余剰ボールの検出工程に移る。
【００４０】
ステップ２（Ｓ２）は、ボール搭載ヘッド２３の下部（ボール整列部４）の側面に取付けられているエアシリンダ９を作動させ、遮光板１２を測定位置（図４に示す遮光板下端１２ａ）まで移動させる。遮光板の下端１２ａより上部は光束１６が遮光される。余剰ボール７は、図４の斜線を施した領域で光を遮蔽する。遮光板１２を配設すると、ボール整列面５に付着している余剰ボール７は、付着位置に関係なく、遮光する面積はいずれも同じとなる。
【００４１】
ボール径が０．２ｍｍ以下となり、エアシリンダでは遮光板１２の位置精度が不十分となる場合、駆動装置にＡＣサーボモータとボールネジを用いると良い。
【００４２】
ステップ３（Ｓ３）は、ボール搭載ヘッドをＹ軸スライダ３１に沿って水平に移動させる。移動速度は、４０ｃｍ／秒である。発光部１から照射されるレーザ光の光束１６は、ボール７のほぼ中心を通るように設定されている。ボール整列面が発光部に対して移動するので、光束１６がボール整列面をスキャンしたことと実質的に同じに受光部から光電変換された出力電圧が発生する。
【００４３】
ステップ４（Ｓ４）は、受光部２からの出力電圧をサンプリングする。サンプリング時間（速度）は、５００μｓである。サンプリングデータ（受光部からの出力）は、最大で０．５ボルトである。このサンプル値をメモリに記憶させる。なお、ボール直径が０．３ｍｍと大きい場合、遮光板で遮光した出力電圧で余剰ボールの有無を誤り無く検出できる。
【００４４】
ステップ５（Ｓ５）は、検出精度を更に高めるため背景ノイズの除去を行う。連続した８個のサンプル値を演算の対象とする。先ず、７個のサンプル値の平均値Ａを演算し、背景（バックグランド）ノイズ値にする。次に、８番目のサンプル値Ｂから平均値Ａを差し引いて差分値Ｄを求める。上記例は、１例である。例えば、平均値Bを７番目のサンプル値と８番目のサンプル値の平均とし、同様にＢからＡを引いて差分値Dを算出しても良い。更に、平均値Ｂは、７個のサンプル値の平均でも良い。
【００４５】
ステップ６（Ｓ６）は、余剰ボールの有無を判断する。上記差分値Dを余剰ボール有無検出のデータとし、別に定めた閾値（０．１５ボルト）と比較して、余剰ボールの有無を判断する。余剰ボール１個に対して複数個の差分値Ｄが演算され、複数の余剰ボールがあると判断される場合も生じる。差分値Dが閾値を１回以上越えれば、余剰ボールがあると判断するので問題は生じない。
【００４６】
差分値Ｄの絶対値が閾値より小さく余剰ボールが無いと判断された場合、後続のボール搭載操作を続ける。余剰ボールが有ると判断された場合、ボール搭載ヘッドの真空をブレイクし、吸着した全てのボールを含めて廃棄する。そして、ステップ１に戻る。
【００４７】
ステップ７（Ｓ７）は、ボールを回路基板に搭載するステップで、遮光板１２が邪魔にならないように、遮光板１２をエアシリンダ９で退避位置へ移動させる。
【００４８】
ステップ８（Ｓ８）は、ボールを回路基板１５へ搭載する。ピン転写ヘッド２０のピン先端を転写ユニット２１に形成されているフラックス中に浸漬し、ピンに付着したフラックスが転写された回路基板を用いる。回路基板がボール搭載位置に移動される。ボールを吸着したボール搭載ヘッド２３を降下させて、ボールが回路基板に接するまで、ボールをフラックスの中に押し入れる。その後、ボール搭載ヘッドの真空をブレイクしてボール搭載ヘッドを上昇させ、ボールをボール搭載ヘッドから離間させ、回路基板に移載する。なお、ボール搭載ヘッドは、ばねにより自重がカウンターバランスされているので、ボールを回路基板に押し付けても大きな力がボールには掛からないようになっている。しかし、ボール搭載ヘッドは、移動時にはエアシリンダで固定部材に押圧固定され、移動に伴う外乱により振動しない仕組みとなっている。
【００４９】
ボールを搭載した回路基板にボールの欠落が有るかどうかをＣＣＤ画像処理装置で検査する。ボールが正しく搭載されていると判断されると、回路基板は、アンローダに送られ、更にリフロー処理に送られる。ボール搭載が不足であると判断された場合、リペア装置でボールの追加を行う。又、余剰ボールを光センサ−で検出する方法と同様に、ボール搭載ヘッドに残留したボールを検出しても良い。
【００５０】
図8のフローチャートでは、ステップ８の次に判断ステップを省略してステップ１に戻ると記載してあるが、ボール搭載を継続しない場合は、処理は終了する。なお、ステップ８の次工程は、リフロー工程である。
【００５１】
次に、受光部で光電変換された出力電圧について説明する。ボール搭載ヘッド２３を発光部１と受光部２の間を移動させるとき、ボール整列面にボールがないところの出力電圧を０ボルトとする。正規ボール又は余剰ボール等の遮光物があるところは、受光量が減少するので、センサーの出力電圧は低下し、マイナスとなる。
【００５２】
図９は、受光部で光電変換された電圧をサンプリングして縦軸に、時間を横軸にしたグラフである。測定に用いたボール整列面５は、図５に示す回路基板に対応するものである。ボール整列面５には、モジュール基板１８に対応して吸着孔３６群が形成されている。図９は、全ての吸着孔にボールを整列させ、それぞれの吸着孔群に余剰ボールを１個付着させて測定したものである。これらのモジュール基板は、図１及び図２で示したボール数とボール数を異にするが、その集合に相当する。なお、モジュール基板に付着させた余剰ボールの数は１個である。そして余剰ボールの位置は、特定位置に定められていない。図９（ａ）と図９（ｂ）では、余剰ボールの位置が実験誤差により正確には対応していない。
【００５３】
図９（ａ）は、遮光板１２を用いない場合の受光部の出力である。出力電圧の幅広い降下部３９は、ボールの一列一列を健全に分離した波形を示していないが、正規ボールの集合（モジュール１８）に対応している。出力電圧の狭い降下部４０は、余剰ボールに起因する電圧降下である。また、モジュール基板の間でボールが搭載されない領域４２は、遮光するものがないので、電圧は０ボルトで、最大である。
【００５４】
図９（ｂ）は、遮光板１２を配した場合である。遮光板１２により、正規ボールに起因する出力電圧の変化が除去されている。しかし、余剰ボールによる遮光効果に、装置の振動等に起因する背景ノイズ４２が重畳されている。出力電圧の狭い下降部４０は、余剰ボールによる遮光に対応する。なお、ボール搭載ヘッドの移動速度を１０ｃｍとすると、狭い下降部４０は、５〜６個のサンプリング電圧の集合となる。
【００５５】
このように、遮光板１２を用いることにより、受光部で光電変換された出力電圧から、正常ボールの有無による変動が削除されるので、余剰ボールに起因する出力電圧を小さい背景ノイズで検出することができる。しかし、ボール整列面がボール搭載ヘッド送り方向に対して傾いていると、遮光板１２を配しても、背景ノイズの水準がドリフトする。
【００５６】
本発明の１つである背景ノイズのドリフトを除去する方法について、一般化した方法について説明する。
順序立ててサンプリングしたサンプリング数を（ｎ＋１）とする。その中からｎ番目までのサンプルデータを平均して平均値Ａを求める。次に、（ｎ＋１）番目のサンプルデータを含むｍ（ｎ以下の整数）個の平均値Bを求める。平均値Ｂと平均値Ａの差分値Dを求める。差分値Dは、余剰ボールがレーザ光を遮蔽したことによる出力電圧降下に相当する。なお、余剰ボールがない場合、D=０ボルトであるが、背景ノイズが重畳されている。背景ノイズの水準は、いろいろな要因によりドリフトする。しかし、平均値を差分することにより殆んど除去することができる。
【００５７】
このように、上記多点平均値法を採用することにより、受光素子からの出力電圧のドリフトを消去できるので、ホール搭載ヘッド取り付けの水平度やボール搭載ヘッド移動の水平度は、高精度な設定が要求されなくなる。具体的に、余剰ボール検出の初めと終わりで遮光板下端１２ａが、光束１６に対して０．２ｍｍ移動していても、多点平均法により出力電圧のドリフトを消去することができる。一方、ボール径が１００μ以下と小さくなった場合、光束１６の径を０．３ｍｍ程度に小さくし、感度の向上を図っても良い。
【００５８】
差分値Dを時系列に連ねて差分値曲線を作成する。この曲線は、多点平均値処理をしているので、図9（ｂ）に類似しているが、均された電圧波形をしている。パルス整形回路にこの差分値曲線の電圧を通すことにより、余剰ボールに対応する電圧波形を矩形波のパルスに整形し、背景ノイズをカットできる。このパルス整形された差分値曲線を用いて余剰ボールの有無を判断する。
【００５９】
１個の余剰ボールで遮光されることにより低下した出力電圧をサンプリングする回数は、ボール搭載ヘッドの移動速度とサンプリング速度により異なるが、１回以上でなければならない。通常１回以上に設定され、より好ましくは、２回〜４回である。１０回を超えて多くなりすぎると精度はでるが、測定時間がかかり過ぎることと、又は測定器の感度を高める必要があり好ましくない。
【００６０】
余剰ボール有無の検出に要する時間を短縮するために、発光部と受光部からなる光センサを複数台配置すると良い。その場合、サンプリングする位相が異なるように光センサを配置し、又は適当は位相差になるタイミングでサンプリングする。光センサを複数台設置した場合、サンプリングされたデータを位相の順に並び替える。光センサの組数は、２〜４が良い。５組み以上では、効果が逓減する。
【００６１】
本発明において、ボールは、半田ボールや導電性ボールに限定されないことは、原理的に明らかである。また、ボール径は、ボール径が２０ミクロンより小さくなると検出が困難となる。３０ミクロンより大きい直径が好ましい。更に、発光部は、レーザダイオード以外に、レーザやＬＥＤでも良く、受光部は、フォトダイオードやフォトトランジスタで良い。
【００６２】
ボール整列は、吸着孔への吸着以外に、振込みにより配列する方法もあり、原理的に配列方法は限定されないことも自明である。この場合、回路基板上にボールが振り込まれるので、ボール整列面や基板の上にボールが仮固定される。上記で説明した遮光板１２の位置関係は上下反転する。本発明において、遮光部材を遮光板で説明したが、その形状は、板状に限定されないで、円柱や角柱等形状でも良い。
【００６３】
本発明において、ボール検出方法とボール検出装置は、必ずしもリンクするものではない。即ち、本発明のボール検出装置のボール検出方法は、本発明のボール検出方法を用いても良く、また他のボール検出方法を用いても良い。同様に本発明のボール検出方法を実施する装置は、本発明のボール搭載装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】光センサーとボール整列部の正面図である。
【図２】光センサーとボール整列部の底面図である。
【図３】ボール整列面の一部を拡大した断面である。
【図４】スリット板の正面図である。
【図５】回路基板の平面図である。
【図６】モジュール基板の図である。
【図７】ボール搭載装置の平面図である。
【図８】ボール検出工程を中心としたフローチャートである。
【図９】受光部の出力−時間曲線の図で、（ａ）は遮光板なし、（ｂ）は遮光板を配した場合の図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・発光部、２・・・受光部、３・・・スリット板、４・・・ボール整列部、５・・・ボール整列面、６・・・正規ボール、７，８・・・余剰ボール、９・・・エアシリンダ、１０・・・スライド部、１１・・・固定部材、１２・・・遮光板、１２ａ・・・遮光板下端、１３・・・吸着孔、１４・・・面取り、１５・・・スリット、１６・・・光束、１７・・・回路基板、１８・・・モジュール基板、１９・・・ローダ、２０・・・ピン転写ヘッド、２１・・・転写ユニット、２３・・・ボール搭載ヘッド、２４・・・ボール供給ユニット、２５・・・照明装置、２６・・・光センサー、２７・・・ボール搭載検査装置、２８・・・アンローダ、２９・・・リペアユニット、３０・・・基板ガイド、３１・・・Ｙ軸スライダ、３２・・・Ｘ軸スライダ、３３・・・スライダ、３４・・・ＣＣＤカメラ、３５・・・スキージ、３６・・・パーツフィーダ、３７・・・ボール振動容器、３８・・・ボール量検出センサー、３９・・・正常ボールによる出力電圧の低下部、４０・・・余剰ボールによる出力電圧の低下部、４１・・・出力電圧の背景ノイズ、４２・・・モジュール間の間隙
【図１】
2006019417.tif 000003
【図２】
2006019417.tif 000004
【図３】
2006019417.tif 000005
【図４】
2006019417.tif 000006
【図５】
2006019417.tif 000007
【図６】
2006019417.tif 000008
【図７】
2006019417.tif 000009
【図８】
2006019417.tif 000010
【図９】
2006019417.tif 000011