(57)【要約】【課題】基板上に他のチップがある場合でも、品質及び生産性を損なわず導電性ボールの搭載が可能になるボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置を提供する。【解決手段】導電性のボールが通り抜ける整列用孔の配設された整列マスクを有する整列手段と、整列されたボールを吸着する吸着孔の配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、ボール吸着ヘッドと整列マスクとを相対的に接近させ、ボール吸着ヘッドとボールの搭載される被搭載体とを相対的に接近させる移動手段と、ボール吸着ヘッドが上向きの状態でボールを吸着し、ボール吸着ヘッドが下向きの状態でボールを搭載するように、ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段とを備え、ボール吸着マスクおよび基台には基板のチップ搭載部に対応する部分に切り欠きが形成されている。【選択図】図２
2011077161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のボールを基板に搭載するボール搭載装置であって、
前記基板のボール搭載部に対応する部分にボール整列用孔を配設された整列マスクと、
前記ボール整列用孔に対応する部分に前記ボールを吸着するボール吸着孔を配設したボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、
前記ボール吸着ヘッドと前記整列マスクとを相対的に接近させ、前記ボール吸着ヘッドとボールの搭載される基板とを相対的に接近させる移動手段と、
前記ボール吸着ヘッドの前記ボール吸着面を反転させて前記ボールを前記基板に搭載するように、前記ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段と、を備え、
前記ボール吸着マスクは前記基板のチップ搭載部に対応する部分に切り欠きが形成されており、前記ボールを整列する時に前記整列マスクは前記切り欠きにふたをする構造となっていることを特徴とするボール搭載装置。
【請求項２】
導電性のボールを基板に搭載するボール搭載装置であって、
前記基板のボール搭載部に対応する部分にボール整列用孔を配設された整列マスクと、
前記ボール整列用孔に対応する部分に前記ボールを吸着するボール吸着孔を配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、
前記ボール吸着ヘッドと整列マスクとを相対的に接近させ、前記ボール吸着ヘッドとボールの搭載される基板とを相対的に接近させる移動手段と、
前記ボール吸着ヘッドの前記ボール吸着面を反転させて前記ボールを前記基板に搭載するように、前記ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段と、を備え、
前記ボール吸着マスクおよび前記基台には前記基板のチップ搭載部に対応する部分に切り欠きが形成されており、前記ボールを整列する時に前記整列マスクは前記切り欠きにふたをする構造となっていることを特徴とするボール搭載装置。
【請求項３】
導電性のボールを基板に搭載するボール搭載装置であって、
前記基板のボール搭載部に対応する部分に前記ボールを吸着するボール吸着孔を配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、
前記ボール吸着ヘッドとボールの搭載される基板とを相対的に接近させる移動手段と、を備え、
前記ボール吸着マスクは前記基板のチップ搭載部に対応する部分に切り欠きが形成されていることを特徴とするボール搭載装置。
【請求項４】
導電性のボールを基板に搭載するボール搭載装置であって、
前記基板のボール搭載部に対応する部分にボール整列用孔を配設された整列マスクと、
前記ボール整列用孔に対応する部分に前記ボールを吸着するボール吸着孔を配設したボール吸着ヘッドと、
前記ボール吸着ヘッドのボール吸着面が上向きの状態で、前記基板のボール搭載面が下向きの状態でボールを搭載するように、前記基板を反転させる反転手段と、を備え、
前記基板のチップ搭載部に対応する部分に前記ボール吸着マスクに切り欠きが形成されており、前記整列マスクは前記切り欠きにふたをする構造となっていることを特徴とするボール搭載装置。
【請求項５】
前記基台には凹部が形成されており、前記ボール吸着マスクと前記基台で周囲を囲まれる空間を減圧とすることで前記ボールを吸着することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のボール搭載装置。
【請求項６】
前記ボール吸着マスクのボール吸着面側は、前記吸着孔が放射状に広がっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のボール搭載装置。
【請求項７】
導電性のボールを基板に搭載するボール搭載方法であって、
前記ボールを整列させる整列マスクに、ボール吸着マスクおよび基台を有し前記ボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、
前記整列マスクの前記基板のボール搭載部に対応する部分に形成されたボールが通り抜けるボール整列用孔に前記ボールを振り込む工程と、
前記ボール吸着マスクに形成された前記整列用孔に対応したボール吸着孔に、前記ボール整列用孔に振り込まれたボールを吸着させる工程と、
前記ボール吸着ヘッドのボール吸着面の向きを反転させてから基板に接近させる工程と、
前記ボール吸着ヘッドの吸着を解除してボールを基板に搭載する工程と、を有し、
前記ボールを振り込む工程において、前記ボール吸着マスクの前記基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きに前記整列マスクがふたをするよう前記ボール吸着ヘッドと整列マスクを配置したことを特徴とするボール搭載方法。
【請求項８】
導電性のボールを基板に搭載するボール搭載方法であって、
前記ボールを整列させる整列マスクに、ボール吸着マスクおよび基台を有し前記ボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、
前記整列マスクの前記基板のボール搭載部に対応する部分に形成されたボールが通り抜けるボール整列用孔に前記ボールを振り込む工程と、
前記ボール吸着マスクに形成された前記整列用孔に対応したボール吸着孔に、前記ボール整列用孔に振り込まれたボールを吸着させる工程と、
前記ボール吸着ヘッドのボール吸着面の向きを反転させてから基板に接近させる工程と、
前記ボール吸着ヘッドの吸着を解除してボールを基板に搭載する工程と、を有し、
前記ボールを振り込む工程において、前記ボール吸着マスクおよび前記基台の前記基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きに前記整列マスクがふたをするよう前記ボール吸着ヘッドと整列マスクを配置したことを特徴とするボール搭載方法。
【請求項９】
導電性のボールを基板に搭載するボール搭載方法であって、
前記ボールを収容したボール槽にボール吸着マスクおよび基台を有し前記ボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、
前記ボール吸着マスクの前記基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠き前記ボール吸着マスクに形成されたボール吸着孔に、前記ボール槽内のボールを吸着させる工程と、
前記ボール吸着ヘッドの吸着を解除してボールを基板に搭載する工程と、を有し、
前記ボールを吸着する工程において、前記ボール吸着マスクの前記基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きが形成されていることを特徴とするボール搭載方法。
【請求項１０】
導電性のボールを基板に搭載するボール搭載方法であって、
前記ボールを整列させる整列マスクに、ボール吸着マスクおよび基台を有し前記ボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、
前記整列マスクの前記基板のボール搭載部に対応する部分に形成されたボールが通り抜けるボール整列用孔に前記ボールを振り込む工程と、
前記ボール吸着マスクに形成された前記整列用孔に対応したボール吸着孔に、前記ボール整列用孔に振り込まれたボールを吸着させる工程と、
前記ボール吸着ヘッドから前記整列マスクをはずし、前記基板のボール搭載面がボール吸着マスクのボール吸着面に対向するように前記基板の向きを反転させて接近させる工程と、
前記ボールを基板に搭載する工程と、を有し、
前記ボールを振り込む工程において、前記ボール吸着マスクの前記基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きに前記整列マスクがふたをするよう前記ボール吸着ヘッドと整列マスクを配置したことを特徴とするボール搭載方法。
【請求項１１】
基板のランドにフラックスを塗布するフラックス塗布装置、ランドに導電性のボールを搭載するボール搭載装置、及び、加熱によりボールをランドに接合させる加熱装置を有する電子部品の製造装置であって、
前記ボールを整列させる整列マスクに、ボール吸着マスクおよび基台を有し前記ボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、
前記整列マスクの前記基板のボール搭載部に対応する部分に形成されたボールが通り抜けるボール整列用孔に前記ボールを振り込む工程と、
前記ボール吸着マスクに形成された前記整列用孔に対応したボール吸着孔に、前記ボール整列用孔に振り込まれたボールを吸着させる工程と、
前記ボール吸着ヘッドのボール吸着面の向きを反転させてから基板に接近させる工程と、
前記ボール吸着ヘッドの吸着を解除してボールを基板に搭載する工程と、を有し、
前記ボールを振り込む工程において、前記ボール吸着マスクの前記基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きに前記整列マスクがふたをするよう前記ボール吸着ヘッドと整列マスクを配置したことを特徴とするボール搭載方法。
を備えたことを特徴とする電子部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベアチップ基板の接続端子に導電性ボールを搭載する工程において、パッケージの微細化にともなって接続端子の小ピッチ化や多ピン化が進んでいる。そのため、搭載するボールは微小化が進み、一度に基板に搭載するボールの数も増える傾向にある。
しかも、多様化する機能に対応するために、基板の同一面内には種々のチップが混在するようになった。現在、このような複雑化する基板に対応しながら、不具合のないボールの安定搭載技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許文献１には、エアー等によりボール層から吹き上げたボールを吸着ヘッドに吸着し、基板上で吸着を解除してボールを基板に搭載するボール搭載装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、整列マスクに収容されたボールを吸着ヘッドで吸い上げて基板に搭載するボール搭載装置において整列マスク内の導電性ボールを上下方向に躍動させながらボールを吸着する方法が記載されている。
【０００５】
その他、基板の搭載パターンに合わせて穴をあけた整列マスクに気体噴射手段を用いてボールを振り込みながら基板にボールを搭載するボール搭載装置が特許文献３に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４４９８４号公報
【特許文献２】特開２００２−９３８３８号公報
【特許文献３】特開２００６−３１８９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１記載の方式では、図１のように吸着ヘッドにボールを吸着させる時に、ボールの微小化が進むとボール抜けが生じたり、一つの吸着穴に２つのボールが吸引されてしまうなどのミスが発生しやすい。その結果、基板の所定位置に所定数のボールが搭載されず、バンプ未形成や半田ブリッジの原因となる。ボール吸着ヘッドでの吸着状態を検出している場合は、再度吸着動作を繰り返すため作業効率が低下する。
【０００８】
特許文献２記載の方式では、整列マスクからボール吸着ヘッドにボールを受け渡す際、ボール吸着ヘッド下面と整列側との平行度やボール径のばらつきを考慮しなければならない。ボール吸着ヘッドに受け渡す際、ボールはある程度、整列マスクの上面から十分飛び出している方が良好である反面、整列時には吸気室に入ったボールの飛び出し量が大きいと、振り込み整列時に他のボール移動の妨げになり、ある程度整列側吸気室に沈み込んでいる方が良好である。つまり、整列マスクの吸気室寸法決定が困難である。
【０００９】
特許文献３に示す整列マスクを使った振り込みの方式では、基板のボール搭載面にチップ等他の部品が搭載されている場合、振り込み搭載のための位置関係が保てなくなるため、十分な搭載ができないという問題がある。また、ボール搭載面に他のチップ等がすでに搭載されている場合には、この方式では対応できない。
【００１０】
本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、品質及び生産性を向上させることができ、さらに、基板上に他のチップがある場合でもボールの搭載が可能になるボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のボール搭載装置は基板のボール搭載部に対応する部分にボール整列用孔を配設された整列マスクと、ボール整列用孔に対応する部分にボールを吸着するボール吸着孔を配設したボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、ボール吸着ヘッドと整列マスクとを相対的に接近させ、ボール吸着ヘッドとボールの搭載される基板とを相対的に接近させる移動手段と、ボール吸着ヘッドのボール吸着面を反転させてボールを基板に搭載するように、ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段と、を備え、ボール吸着マスクは基板のチップ搭載部に対応する部分に切り欠きが形成されており、ボールを整列する時に整列マスクは切り欠きにふたをする構造となっている。
【００１２】
また、本発明のボール搭載装置は基板のボール搭載部に対応する部分にボール整列用孔を配設された整列マスクと、ボール整列用孔に対応する部分にボールを吸着するボール吸着孔を配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、ボール吸着ヘッドと整列マスクとを相対的に接近させ、ボール吸着ヘッドとボールの搭載される基板とを相対的に接近させる移動手段と、ボール吸着ヘッドのボール吸着面を反転させてボールを基板に搭載するように、ボール吸着ヘッドを回動させる回動手段と、を備え、ボール吸着マスクおよび基台には基板のチップ搭載部に対応する部分に切り欠きが形成されており、ボールを整列する時に整列マスクは切り欠きにふたをする構造となっている。
【００１３】
また、本発明のボール搭載装置は基板のボール搭載部に対応する部分にボールを吸着するボール吸着孔を配設されたボール吸着マスクを備えた基台を有するボール吸着ヘッドと、ボール吸着ヘッドとボールの搭載される基板とを相対的に接近させる移動手段と、を備え、ボール吸着マスクは基板のチップ搭載部に対応する部分に切り欠きが形成されている。
【００１４】
また、本発明のボール搭載装置は基板のボール搭載部に対応する部分にボール整列用孔を配設された整列マスクと、ボール整列用孔に対応する部分にボールを吸着するボール吸着孔を配設したボール吸着ヘッドと、ボール吸着ヘッドのボール吸着面が上向きの状態で、基板のボール搭載面が下向きの状態でボールを搭載するように、基板を反転させる反転手段と、を備え、
基板のチップ搭載部に対応する部分にボール吸着マスクに切り欠きが形成されており、整列マスクは切り欠きにふたをする構造となっている。
【００１５】
また、本発明のボール搭載方法は、ボールを整列させる整列マスクに、ボール吸着マスクおよび基台を有しボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、整列マスクの基板のボール搭載部に対応する部分に形成されたボールが通り抜けるボール整列用孔にボールを振り込む工程と、ボール吸着マスクに形成された整列用孔に対応したボール吸着孔に、ボール整列用孔に振り込まれたボールを吸着させる工程と、ボール吸着ヘッドのボール吸着面の向きを反転させてから基板に接近させる工程と、ボール吸着ヘッドの吸着を解除してボールを基板に搭載する工程と、を有し、ボールを振り込む工程において、ボール吸着マスクの基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きに整列マスクがふたをするようボール吸着ヘッドと整列マスクを配置した。
また、本発明のボール搭載方法は、ボールを整列させる整列マスクに、ボール吸着マスクおよび基台を有しボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、整列マスクの基板のボール搭載部に対応する部分に形成されたボールが通り抜けるボール整列用孔にボールを振り込む工程と、ボール吸着マスクに形成された整列用孔に対応したボール吸着孔に、ボール整列用孔に振り込まれたボールを吸着させる工程と、ボール吸着ヘッドのボール吸着面の向きを反転させてから基板に接近させる工程と、ボール吸着ヘッドの吸着を解除してボールを基板に搭載する工程と、を有し、ボールを振り込む工程において、ボール吸着マスクおよび基台の基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きに整列マスクがふたをするようボール吸着ヘッドと整列マスクを配置した。
また、本発明のボール搭載方法は、ボールを収容したボール槽にボール吸着マスクおよび基台を有しボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、ボール吸着マスクの基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きボール吸着マスクに形成されたボール吸着孔に、ボール槽内のボールを吸着させる工程と、ボール吸着ヘッドの吸着を解除してボールを基板に搭載する工程と、を有し、ボールを吸着する工程において、ボール吸着マスクの基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きが形成されている。
また、本発明のボール搭載方法は、ボールを整列させる整列マスクに、ボール吸着マスクおよび基台を有しボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、整列マスクの基板のボール搭載部に対応する部分に形成されたボールが通り抜けるボール整列用孔にボールを振り込む工程と、ボール吸着マスクに形成された整列用孔に対応したボール吸着孔に、ボール整列用孔に振り込まれたボールを吸着させる工程と、ボール吸着ヘッドから整列マスクをはずし、基板のボール搭載面がボール吸着マスクのボール吸着面に対向するように基板の向きを反転させて接近させる工程と、ボールを基板に搭載する工程と、を有し、ボールを振り込む工程において、ボール吸着マスクの基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きに整列マスクがふたをするようボール吸着ヘッドと整列マスクを配置した。
【００１６】
また、電子部品の製造装置は、基板のランドにフラックスを塗布するフラックス塗布装置、ランドに導電性のボールを搭載するボール搭載装置、及び、加熱によりボールをランドに接合させる加熱装置を有する電子部品の製造装置であって、ボールを整列させる整列マスクに、ボール吸着マスクおよび基台を有しボールを吸着するボール吸着ヘッドを相対的に接近させる工程と、整列マスクの基板のボール搭載部に対応する部分に形成されたボールが通り抜けるボール整列用孔にボールを振り込む工程と、ボール吸着マスクに形成された整列用孔に対応したボール吸着孔に、ボール整列用孔に振り込まれたボールを吸着させる工程と、ボール吸着ヘッドのボール吸着面の向きを反転させてから基板に接近させる工程と、ボール吸着ヘッドの吸着を解除してボールを基板に搭載する工程と、を有し、ボールを振り込む工程において、ボール吸着マスクの基板のチップ搭載部に対応する部分に形成された切り欠きに整列マスクがふたをするようボール吸着ヘッドと整列マスクを配置した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置によれば、品質及び生産性を向上させることができ、さらに、基板上に他のチップがある場合でもボールの搭載が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の先行例にかかるボール搭載方法のボール吸着ヘッドを説明するための概略図を示しており、ボールを吸着したときの概略拡大断面図およびボールを載置したときの概略拡大断面図を示している。
【図２】本発明の第一実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図およびボール搭載装置の吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図３】本発明の第二実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図およびボール搭載装置の吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図４】本発明の第三実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図およびボール搭載装置の吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図５】本発明の応用例にかかるボール吸着マスクを説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図６】本発明の第四実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図７】本発明の第四実施形態にかかるボール搭載装置の吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図８】本発明の先行例にかかるＢＧＡ製品基板の製造装置を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［ボール搭載装置の第一の実施形態］
本発明の第一実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図およびボール搭載装置の吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を図２に示す。
【００２０】
ボール搭載装置１は、ランドの配設された基板に導電性のボールを搭載する。基板は、ベアチップ、ＢＧＡ（ボールグリッドアレー）又はＣＳＰ（チップサイズパッケージ）などの基板であるが、これに限定されるものではない。また、ボールは、通常、微細導電性ボールであるが、これに限定されるものではない。
（整列手段）
整列手段は、整列マスク２及び一対のボールスキージ３などを有している。整列マスク２は、基板４のボール搭載ランド部５に対応した複数の整列用孔６が配設されている。各整列用孔６は円孔であり、整列用孔６の直径はボール７の直径より（数％〜十数％）大きい。整列マスク２の形状は、整列用孔以外は凹凸が無く平坦な形状になっている。このような構成を採用することにより、ボール７は整列用孔をスムーズに通り抜けることができ、ボールを整列させる時に、一つの整列用孔に一つのボールが収容される。
【００２１】
整列マスク２は金属製の薄板からなり、板厚はボールの直径より薄い（ボールの直径の４０％〜８０％の厚さ）。整列マスク２はエッチング技術などを用いて作製される。そのため、整列用孔の直径が微小（数十μｍ）であったり、整列用孔の数量が多い場合（数百〜数十万）であっても、精度よく作製することが可能である。また、製造原価のコストダウンでき、機械的な加工により作製する場合と比べると、短い期間で作製できる。
【００２２】
ボールスキージ３は、ボールスキージ用移動手段によって、整列マスク２上を水平方向に往復移動し、この動作によりボール７を整列マスク２の整列用孔６に振り込ませる。一対のボールスキージは対向するように整列マスク２の上方に取り付けられ、一対のボールスキージ３の間に多数のボール７が移動自在に収容されている。ボールスキージ３は、通常、整列マスク２から微小距離だけ浮いた状態になるよう設置している。この微小距離は、ボールの直径より短く、かつ、整列用孔６に収容されたボールの整列マスク２の上面からの突出量（突出高さ）より長い。ボールスキージの下端が浮いているので、整列用孔６に収容されたボール７とボールスキージ３は当接しない。そのため、ボールがボールスキージ３と擦れる不具合を回避でき、ボールスキージ３は、ボールを確実に収容することができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、ボールスキージ３を用いてボールを整列マスク２の整列用孔に振り込む構成としてあるが、これに限定されるものではない。
（ボール吸着ヘッド）
ボール吸着ヘッド８は、基台９の上面にボール吸着マスク１０が接着して貼り合わせて形成している。
【００２４】
ボール吸着マスク１０は、金属製の薄板であり、基板４のボール搭載ランド部５に対応して、複数の吸着孔１１が配設されている。各吸着孔１１は円孔であり、吸着孔１１の直径はボールの直径より小さい（ボールの直径の約３０％〜８０％）。このような構成により、ボール７が吸着孔１１に詰まるように入り込んでしまい吸着を解除しても吸着孔から離れなくなるといった不具合を回避することができる。ボール吸着マスク１０の板厚は特に限定されるものではないが、ボールを吸着する際、ほぼ湾曲しない程度の機械的強度を有しているとよい。このようにすると、吸着の信頼性や耐久性を向上させることができ、ボール７を搭載する際、搭載の位置精度を向上させることができる。
【００２５】
ボール吸着マスク１０は、エッチング技術を用いて作製されるので、吸着孔１１の直径が微小（数十μｍ程度）で吸着孔の数量が多い場合（数百〜数十万程度）であっても、精度よく作製することが可能である。
また、製造原価のコストダウンを図ることができ、機械的な加工により作製する場合と比べると、短い期間で作製することができる。
【００２６】
基台９にはボール吸着マスク１０の吸気孔１１の下方に該当する部分に吸気室１２が形成されている。吸気室１２の底板には吸気孔が形成されているので、ボール吸着ヘッド８は、基台９及びボール吸着マスク１０によって形成される吸気室を有している。この吸気室はチューブを介して吸気手段と連通しており、吸気孔から吸気されるとボール７が吸着孔１１に吸着されるよう構成されている。また、後述するように、吸気手段が吸気を解除すると、ボールがランド上に搭載される。
【００２７】
整列マスク２の整列用孔６の位置と吸着マスク１０の吸着孔１１の位置とが合うように、ボール吸着ヘッド８を整列マスク２の下方に吸着マスク１０が上面側になるように設置する。この状態で整列マスク２の整列用孔６にボールが入った場合、ボールが整列マスク２の上面からの飛び出しがあらかじめ想定した量になるよう、整列マスク２の厚みと、整列マスク２下面と吸着マスク１０の上面との隙間を調整する。
ボール吸着ヘッド８は、基板４にあらかじめ搭載されているチップ１３に相当する位置に切り欠き１４を有する。整列マスク２は整列用孔以外凹凸の無い平面の状態であり、ボール吸着ヘッド８に設けた切り欠き１４に整列マスク２でふたをして隠す構造となっている。
【００２８】
このような構成により、ボール吸着ヘッド８に切り欠き１４があってもスムーズにボール７を吸着孔１１へ振り込むことができ、また、基板４上にボール７より高さのあるチップ１３がある場合でもボールの搭載が可能になる。
基台９は、底板が固定部材を介して回動手段の回動軸１５と接合されている。
なお、ボール吸着マスク１０と基台９は別々に作製され組み立てられる構成としてあるが、これに限定されるものではなく、一体的に形成される構成としてもよい。
（回動手段）
回動手段１５は、回動軸及びこの回動軸と連結されたステッピングモータなどを有しており、ボール吸着ヘッド８を回動させる。すなわち、回動手段１５はボール吸着ヘッドが上向きの状態でボールを吸着し、ボール吸着ヘッドが下向きの状態でボールを搭載するようにボール吸着ヘッドを回動させる。
【００２９】
なお、本実施形態の回動手段１５はステッピングモータを有する構成としてあるが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、エアシリンダなどを用いてボール吸着ヘッド８を回動させる構成としてもよい。また、整列マスク２や基板４との平行度を微調整するための、角度調整機能を備えた構成としてもよい。
（昇降手段）
昇降手段１６は、スライド軸受、ボールねじ及びステッピングモータなどを有しており、回動手段１５を昇降させる。すなわち、昇降手段１６は、回動手段１５を上昇させることによって、ボール吸着ヘッド８を整列マスク２に接近させ、また、回動手段１５を降下させることによって、ボール吸着ヘッド８を基板４に接近させる。通常、上昇速度や降下速度は、制御されており、たとえば、ボール吸着ヘッド８が整列マスク２や基板４の近傍に位置するとき、低速となる。
【００３０】
また、本実施形態では、ボール吸着ヘッド８が上向き状態となると、ボール吸着マスク１０の吸着孔１１と対応する位置に、整列マスク２の整列用孔６が位置し、さらに、ボール吸着ヘッド８が下向き状態となると、ボール吸着マスク１０の吸着孔１１と対応する位置に、基板４のボール搭載ランド部５が位置する構成としてある。上述したように、移動手段を昇降手段１６とすることにより、構造を単純化することができるので、製造原価のコストダウンを図ることができるとともに、動作精度などを高めることができ、品質を向上させることができる。なお、昇降手段は、上記の構成に限定されるものではなく、ボール吸着ヘッド８と整列マスク２とを相対的に接近させ、ボール吸着ヘッド８と基板４とを相対的に接近させる移動手段であるとよい。したがって、たとえば、本発明の移動手段は、上向きの状態のボール吸着ヘッド８に整列手段を接近させる第一の移動手段と、下向きの状態のボール吸着ヘッドに基板４を接近させる第二の移動手段とを有する構成としてもよい。また、本発明の移動手段は、通常、上下方向及び水平方向への移動が可能である。
【００３１】
次に、上記構成のボール搭載装置の動作について説明する。
【００３２】
ボール搭載装置１は、所定の待機状態（たとえば、ボール吸着ヘッド８の吸着孔１１が鉛直上向きなるように配置する。整列手段と基板４のほぼ中間にボール吸着ヘッド８が位置する状態）から、ボール吸着マスク１０が整列マスク２とほぼ当接する位置まで、昇降手段によりボール吸着ヘッドを上昇させる。
【００３３】
整列マスク２の下方にボール吸着ヘッド８をボール吸着マスク１０の吸着孔１１が形成されている面を上面にして設置しておき、次に、一対のボールスキージ３が水平方向に移動する。この移動によって、一対のボールスキージ３の間に収容されていたボール７は整列マスク２上を移動し、整列マスク２の整列用孔６に振り込まれる。
【００３４】
この際、吸気手段による吸気は行われていない。ボール７は重力で整列用孔６内に落下する。この作業により、一つの整列用孔に一つのボールが確実に整列されるので、ダブルボール不良（一つのランドに、二つのボールを搭載してしまう不良）を確実に防止することができる。
【００３５】
次に、図２に示すように、吸気手段が吸気孔１７から吸気し、ボール７を吸着孔１１に吸着させる。
【００３６】
なお、ボール７を吸着孔１１に振り込む作業では、たとえば、吸気手段が吸気をしている状態で、一対のボールスキージ３を水平方向に移動させてもよい。この方式によれば、吸着力及び重力の作用によって、ボール７はより確実に整列用孔６内に収容される。この場合、整列用孔６に振り込まれたボール７は、順次、吸着孔１１に吸着されるので、ボールスキージを移動させているときの吸気力（真空引きの強さ）より、ボール７の振り込みを全て終了したときの吸気力を大きくすると、ボール７をより確実に吸着することができるので、たとえば、ボール欠品不良やダブルボール不良などに対して品質の信頼性をさらに向上させることができる。
【００３７】
整列マスク２の整列用孔６と吸着マスク１０の吸着孔１１とで作られる吸気室の形状は、ボール1個の形状よりわずかに大きいように寸法設定している。そのため、一つの吸気室に二個以上のボールが入ることはない。またボール振り込みの整列動作はボールの自重方向と同一であるため不足分なく吸気室に整列される。
【００３８】
なお、整列用孔６内にボールが全て整列されたことを、カメラなどを用いて検査してもよく、これにより、ボール欠品不良（ランドに、ボールが搭載されない不良）やダブルボール不良などに対しての品質の信頼性を向上させることができる。このような検査は、後述する各工程においても、適宜、行うことができ、整列漏れが発生した場合には、再度、一対のボールスキージを水平方向に移動させ、整列漏れが発生した箇所にボールを整列させる。
【００３９】
ボール７の振り込みが終了したあとは、ボールスキージ３を整列マスク２の整列用孔６位置から離れた状態に退避させる。このとき整列マスク２の整列用孔６周辺にはボールスキージの平行移動によって余分にボールが残ることはない。
【００４０】
次に、図２に示すように、昇降手段１６がボール吸着ヘッド８を降下させ、ボール吸着ヘッド８を整列手段からはずす。
【００４１】
その後、整列手段と基板４のほぼ中間において、回動手段１５が、ボール吸着ヘッドを上向きから下向きの状態まで回動させる。
【００４２】
続いて、図２に示すように、ボール吸着ヘッド８のボール吸着マスク１０の吸着孔１１位置と基板４のボール搭載位置が合うよう位置決めした状態で、ボール吸着ヘッド８を上下移動手段により、ボール７が基板４の上面に微小距離だけ浮いている状態になるまでボール吸着ヘッド８を下降する。この際、ボール吸着ヘッド８にはボール７が過不足なく吸引された状態を保っており、基板７のボール搭載ランド部５にはフラックスが塗布してある。
【００４３】
ボール吸着ヘッド８のボール吸着マスク１０の吸着孔１１位置と基板４のボール搭載ランド部５が合うよう位置決めした状態で、ボール吸着ヘッドを上下移動手段により、ボールが基板４の上面に接するまで下降させる。
【００４４】
次に、吸着手段が吸着を解除し、ボール７は基板４のボール搭載ランド部５に搭載する。この際、ボール７は吸着力から開放されると、重力の作用によってボール搭載ランド部５上に確実に搭載される。ボールは、ランド上のフラックスと接触しているので、その粘着力によって水平方向に容易にずれることはない。また、吸着を解除する際、振動発生手段などにより、振動や衝撃をボール吸着ヘッドに与えてもよく、このようにすると、搭載をより確実に行うことができる。ここで、ボール吸着ヘッド８は切り欠き１４を有するので、基板４上のチップ１３とボール吸着ヘッド８は干渉することなく、ボール７を基板４に搭載することができる。
【００４５】
その後ボール吸着ヘッド８の吸着を解除、真空を解除し、フラックスの粘着力も伴ってボール７が基板４に搭載される。
【００４６】
昇降手段１６がボール吸着ヘッド８を上昇させ、整列手段と基板４のほぼ中間において、回動手段１５が、ボール吸着ヘッド８を上向きの状態まで回動させ、サイクルの搭載動作が終了する。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態のボール搭載装置１は、整列マスク２によって確実にボール７を整列し、重力を利用可能な上向きの状態のボール吸着マスク１０によって確実にボール７を吸着し、下向きの状態のボール吸着ヘッド８が重力を利用してボールを搭載するので、ボール搭載の品質を大幅に向上させることができる。
【００４８】
さらに、ボール吸着マスク１０を用いることによりボール吸着ヘッド８を容易に製作することができるので、多品種少量生産に対応することができ、製造原価のコストダウンを図ることができる。
［ボール搭載装置の第二の実施形態］
本発明の第二実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図およびボール搭載装置の吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を図３に示す。
【００４９】
図３において、本実施形態のボール搭載装置１aは、第一実施形態のボール搭載装置１と比べると、切り欠きがボール吸着マスク１０aに形成されているところが相違する。なお、ボール搭載装置１aの他の構成は、ボール搭載装置１とほぼ同様である。
したがって、図３において、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
第二の実施形態のボール吸着ヘッド８aは、矩形箱状の基台９aの上面にボール吸着マスク１０aが蓋をするように貼り合わされて形成されている。
【００５１】
ボール吸着マスク１０aは、基板４にあらかじめ搭載されているチップ１３に相当する位置に切り欠き１４aの加工を有する。
【００５２】
ボール吸着ヘッド８aの基台９aは矩形箱状であり、四辺の側板の上面にボール吸着マスクが接着して取り付けられている。基台９aの底板のほぼ中央部には、吸気孔を有する。よって、ボール吸着ヘッド８aは、基台９a及びボール吸着マスク１０aによって形成される吸気室を有している。この吸気室１２aはチューブを介して吸気手段と連通しており、吸気孔から吸気されるとボールが吸着孔に吸着されるよう構成されている。
【００５３】
本実施形態では、切り欠き１４が吸着ヘッド８のボール吸着マスク１０に形成されているので、搭載パターンの異なる基板にボールを搭載することになっても、吸着ヘッドのマスク部だけを交換すれば対応することが可能になる。
【００５４】
ボールの振込み、整列、吸着および搭載の作業については第一実施形態のボール搭載装置と同じであるので、本実施形態のボール搭載装置は、第一実施形態のボール搭載装置と同様の効果を奏することができる。
［ボール搭載装置の第三の実施形態］
本発明の第三実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図およびボール搭載装置の吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を図４に示す。
【００５５】
図４において、本実施形態のボール搭載装置１ｂは、第一実施形態のボール搭載装置１と比べると、ボール整列手段がなく、ボールを吸着させる工程において、ボール槽１８から浮遊させたボール７を吸着マスクに直接吸着させる点が異なる。なお、ボール搭載装置の他の構成は、ボール搭載装置１とほぼ同様である。
したがって、図４において、図４と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
ボール吸着ヘッド８ｂは、基台９ｂにボール吸着マスク１０ｂが接着して貼り合わされるよう形成されており、基板４にあらかじめ搭載されているチップ１３に相当する位置に切り欠き１４ｂを有する。切り欠き１４ｂは、ボール吸着マスク１０ｂだけに形成されていても、ボール吸着マスク１０ｂおよび基板９ｂに形成されていてもどちらでも良い。ボール吸着ヘッド８ｂは、基台９ｂ及びボール吸着マスク１０ｂによって形成される吸気室１２ｂを有している。この吸気室１２ｂはチューブを介して吸気手段と連通しており、吸気孔から吸気されるとボールが吸着孔に吸着されるよう構成されている。
【００５７】
ボール槽１８は箱状であり、ボール７はボール槽に多数移動自在に収容されている。ボール層の底面には空気孔が形成されており、ボール槽底面から空気を噴出し、ボールを浮遊させている。
【００５８】
ボール吸着ヘッド８ｂは、下面に基板４のボール搭載ランド部５と対応するように吸着孔１１ｂが配設されており、吸気孔１１ｂから吸気することにより、ボール７を浮遊させた状態で吸気孔１１ｂに吸着させる。吹き上げられたボール７をボール吸着ヘッド８ｂが吸着した後、移動手段がボール吸着ヘッド８ｂを基板４の上方まで移動させ吸着を解除することにより、ボールを基板のランド上に搭載する。
【００５９】
ここで、ボール吸着マスク１０bのボール吸着面側は、図５に記載のとおり吸着孔が放射状に広がっており２０、ボールをより吸着しやすい構成になっている。
【００６０】
このような構成を採用したことにより、ボールの大きさに関わらず、より良く吸着することが可能になっているので、吸着漏れが発生しにくい。この吸着孔の構成は実施形態１〜４全てに適用してよい。
［ボール搭載装置の第四の実施形態］
図６には本発明の第四実施形態にかかるボール搭載装置を説明するための要部の概略拡大断面図を、図７には本発明の第四実施形態にかかるボール搭載装置の吸着したボールを搭載する動作を説明するための要部の概略拡大断面図を示す。
【００６１】
図６において、本実施形態のボール搭載装置１ｃは、第一実施形態のボール搭載装置１と比べると、ボール吸着ヘッドの吸気構造がなく、回動手段の代わりに基板反転手段１９を備えた点が相違する。なお、ボール搭載装置１ｃの他の構成は、ボール搭載装置１とほぼ同様である。
したがって、図５において、図５と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
ボール吸着ヘッド８ｃは、基台の上面にボール吸着マスク１０ｃが接着して貼り合わされるよう形成されている。
整列マスク２ｃの整列用孔６ｃの位置とボール吸着マスク１０ｃの吸着孔１１の位置とが合うように、整列マスク２ｃの下方にボール吸着ヘッド８ｃをボール吸着マスク１０ｃが上面側になるように設置する。
ボール７は、ボールスキージ３の動作によって、整列用孔６内に落下する。この状態で、ボールが整列マスク２ｃの上面からのボールの飛び出し部分があらかじめ想定した量になるよう、整列マスク２ｃの厚みと、整列マスク２ｃ下面とボール吸着マスク１０ｃの上面との隙間を調整する。
この動作でボールはボール吸着ヘッド８ｃと整列マスク２ｃに形成された吸気室に入ったままで整列マスク２ｃの穴を貫通して離れる。
次に水平移動手段によってボール吸着ヘッド８ｃは整列マスク２ｃから離れた位置に移動する。
ボール吸着ヘッド８ｃには、基板４にあらかじめ搭載されているチップ１３に相当する位置に切り欠き１４ｃの加工を設けられている。切り欠き１４ｃは、ボール吸着マスク１０ｃだけに形成されていても、ボール吸着マスク１０ｃおよび基台９ｃに形成されていてもどちらでも良い。整列マスク２ｃは整列用孔６ｃ以外凹凸の無い平面の状態であり、ボール吸着ヘッド８ｃに設けた切り欠き１４ｃを隠すようにふたをする構造となっている。
【００６２】
なお、ボール吸着マスク１０ｃと基台９ｃは別々に作製され組み立てられる構成としてあるが、これに限定されるものではなく、一体的に形成される構成としてもよい。
基台９ｃは、底板が固定部材を介して上下移動手段、水平移動手段および基板反転手段１９と接合されている。（図６）
基板反転手段１９は、回動軸ａ及びこの回動軸と連結されたステッピングモータなどを有しており、回動軸ａは、固定部材ａを介してボール吸着ヘッドの側板と接合されている。すなわち、基板反転手段１９は、基盤の側板の近傍に位置する回動軸ａを回動中心として、ランドの配設された基板を回動させる構成としてある。
【００６３】
なお、ボール搭載装置１ｃのその他の構成や動作は、ほぼ第一実施形態のボール搭載装置１とほぼ同様である。通常、上昇速度や降下速度は制御されており、たとえば、基板がボール吸着ヘッドの近傍に位置するとき低速となる。
【００６４】
あらかじめボール搭載ランド位置にフラックスが塗布された基板は、基板反転手段１９によって１８０度反転し、ボール搭載ランド位置が下向きになり、基板のボール搭載ランド位置にボール吸着ヘッド８ｃにあるボールが接触する。
【００６５】
その後、基板反転手段１９によって基板が反転し元の位置に戻り、ボールが基板に搭載された状態となる。つまりボール吸着ヘッド８ｃが反転せず、基板が反転する方式であってもよい。
以上説明したように、本実施形態のボール搭載装置は、第一実施形態のボール搭載装置とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００６６】
さらに、第一実施形態と比べると、ボール吸着ヘッドの吸気を必要としないので、動作を単純化することができる。
［電子部品の製造装置の一実施形態］
本発明は電子部品の製造装置の発明としても有効である。本実施形態の電子部品の製造装置は、基板のランドにフラックスを塗布するフラックス塗布装置、ランドに導電性のボールを搭載するボール搭載装置、及び、加熱によりボールをランドに接合させる加熱装置などを有し、ボール搭載装置を、上記のボール搭載装置とした構成としてある。
【００６７】
この電子部品の製造装置によれば、ボール搭載工程において、ボール吸着ヘッドに切り欠きを設けることで、被搭載物上にチップがある場合でもチップに干渉せずに容易にボールの搭載が可能になる。
【００６８】
以上、本発明のボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置について、好ましい実施形態や応用例を示して説明したが、本発明に係るボール搭載装置、ボール搭載方法及び電子部品の製造装置は、上述した実施形態や応用例にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
1、1a、1b、1c   ボール搭載装置
2、2a、2b、2c   整列マスク
3   ボールスキージ
4   基板
5   ボール搭載ランド部
6   整列用孔
7   ボール
8、8a、8b、8c   ボール吸着ヘッド
9、9a、9b、9c   基台
10、10a、10b、10c   吸着マスク
11   吸着孔
12、12a、12b   吸気室
13   チップ
14、14a、14b、14c   切り欠き
15   回動手段
16   昇降手段
17   吸気孔
18   ボール槽
19   反転手段
【図１】
2011077161.tif 000003
【図２】
2011077161.tif 000004
【図３】
2011077161.tif 000005
【図４】
2011077161.tif 000006
【図５】
2011077161.tif 000007
【図６】
2011077161.tif 000008
【図７】
2011077161.tif 000009
【図８】
2011077161.tif 000010