(57)【要約】【課題】平板状のマスクを用いて、マスクと基板との間隔を一定に保つことが可能なボール搭載装置を提供する。【解決手段】ボール搭載装置１は、導電性ボールＢが充填される複数の孔２１を備えた、磁性体または磁性体を含む材料からなるマスク２０を介して、基板１００の上面１００ａの所定の位置に導電性ボールＢを配置する。ボール搭載装置１は、マスク２０の上で導電性ボールＢを移動させるためのヘッド３０であって、マスク２０に対して磁力により吸着した状態で移動する吸着部３４を備えたヘッド３０と、吸着部３４と基板１００の上面１００ａとの間隔が一定になるようにヘッド３０を移動させる移動装置４０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小ボールが充填される複数の孔を備えた、磁性体または磁性体を含む材料からなるマスクを介して、基板の一方の面の所定の位置に微小ボールを配置するためのボール搭載装置であって、
前記マスクの上で微小ボールを移動させるためのヘッドであって、前記マスクに対して磁力により吸着した状態で移動する吸着部を備えたヘッドと、
前記吸着部と前記基板の一方の面との間隔が一定になるように前記ヘッドを移動させる移動装置とを有する、ボール搭載装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ヘッドは、磁界を発生させるための手段をさらに備えている、ボール搭載装置。
【請求項３】
請求項１において、前記ヘッドは、前記吸着部により、および／または前記吸着部の動きにより、マスクの上の一部を囲い、その囲った区域内に微小ボールの集団を保持する、ボール搭載装置。
【請求項４】
請求項３において、前記ヘッドは、前記マスクに面した側が開口端となった中空のボール保持部を含み、前記開口端が前記吸着部を含む、ボール搭載装置。
【請求項５】
請求項３において、前記ヘッドは、前記マスクに対して垂直な軸を中心に回転可能であり、この回転により、微小ボールが逸散しないように前記マスクの上の一部に微小ボールの集団を保持可能である、ボール搭載装置。
【請求項６】
請求項１において、前記マスクの前記基板に対向した面は平坦面である、ボール搭載装置。
【請求項７】
請求項１において、前記吸着部は多極磁化されている、ボール搭載装置。
【請求項８】
請求項１において、前記マスクの孔に充填された微小ボールを前記基板に向けて押圧するためのプレスヘッドをさらに有する、ボール搭載装置。
【請求項９】
請求項８において、前記プレスヘッドを移動させるプレスヘッド移動装置をさらに有し、当該ボール搭載装置は、前記ヘッドと前記プレスヘッドとを独立に移動可能である、ボール搭載装置。
【請求項１０】
微小ボールが充填される複数の孔を備えた、磁性体または磁性体を含む材料からなるマスクを介して、基板の一方の面の所定の位置に微小ボールを搭載する方法であって、
前記マスクの上で微小ボールを移動させるためのヘッドであって、前記マスクに対して磁力により吸着した状態で移動する吸着部を備えたヘッドを、前記吸着部と前記基板の一方の面との間隔が一定になるように移動させることを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０において、前記マスクと前記基板との間に隙間が形成されるように、前記マスクを前記基板に対向させることをさらに含む、方法。
【請求項１２】
請求項１０において、前記マスクの孔に充填された微小ボールを前記基板に向けて押圧することをさらに含む、方法。
【請求項１３】
マスクを介して基板の一方の面の所定の位置に微小ボールを配置するためのボール搭載装置の制御方法であって、
前記ボール搭載装置は、微小ボールが充填される複数の孔を備えた、磁性体または磁性体を含む材料からなるマスクの上で微小ボールを移動させるためのヘッドであって、前記マスクに対して磁力により吸着した状態で移動する吸着部を備えたヘッドと、
前記ヘッドを移動させる移動装置とを有し、
当該制御方法は、前記移動装置により、前記吸着部と前記基板の一方の面との間隔が一定になるように前記ヘッドを移動させることを含む、制御方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記ヘッドを移動させることは、前記ヘッドを水平方向に移動させることを含む、制御方法。
【請求項１５】
請求項１３において、前記ボール搭載装置は、前記マスクの孔に充填された微小ボールを前記基板に向けて押圧するためのプレスヘッドと、
前記プレスヘッドを移動させるプレスヘッド移動装置とをさらに有し、
当該制御方法は、前記プレスヘッド移動装置により、前記ヘッドの移動に追従するように、前記プレスヘッドを移動させることをさらに含む、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小ボールを基板の所定の位置に配置するためのボール搭載装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ（Large Scale Integration）を始めとする半導体デバイスなどを実装する際、電気的な接続を得るために、導電性の微小ボールが用いられている。導電性の微小ボールを半導体ウエハ上または電子回路基板上に搭載する方法としては、微小ボールが貫通する程度の径の複数の孔を備えたマスクを用いる方法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、軟磁性を有するマスクを用いた配列装置が開示されている。マスクは、開口部と非開口部とを備えている。開口部は、導電性ボールが挿通可能な大きさに形成されている。非開口部の下面（ウエハ側となる面）には、マスクをウエハに重ね合わせたときに、マスクにフラックスが付着し難いように、凸部が形成されている。
【０００４】
一方、ウエハを搭載するための載置台の下方には、永久磁石が設けられている。この配列装置では、真空ポンプを動作させて載置台にウエハを固定する。さらに、永久磁石の磁力によりマスクをウエハの上面に凸部を介して密着固定し、その状態で、マスクを介してウエハに導電性ボールを配列させる。
【特許文献１】特開２００６−５２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、たとえば直径が１ｍｍ以下となるような微小ボールを基板の所定の位置に配置するためのボール搭載装置およびその制御方法であって、特に、半導体デバイス、光学デバイス、集積回路装置、あるいは表示装置などを製造する際に、基板上に導電性の微小ボールを配置するのに好適なボール搭載装置およびその制御方法を提供することである。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、マスクの下面を、凸部を介して基板の上面に吸着固定させている。すなわち、マスクの下面、さらには基板と接している凸部の下端を基準にして、マスクの高さ調整（マスクと基板との位置合わせ）を行なっている。このため、極端なケースでは、マスクの上面が凹んでいたり、凸になっていたりする可能性がある。したがって、マスクを介して基板に微小ボールを振り込む場合には、マスクの上面を基板に搭載される微小ボールのトップレベルに合わせることも重要である。例えば、マスクの上面が凹んでいると、微小ボールのトップがマスクから食み出し、微小ボールを移動させるためのスキージに掻き出されてしまう可能性がある。マスクの上面が凸になっていると、微小ボールがマスクと基板との間に入り込んで迷いボールになる可能性がある。したがって、マスクの上面を基準にして、マスクの高さ調整（マスクと基板との位置合わせ）を行なうことが可能なボール搭載装置が求められている。
【０００７】
また、近年、デバイスの集積化が進んできており、これに伴い、電極となる導電性の微小ボールはますます小型化する傾向にある。したがって、基板に微小ボールを搭載する際のミスを減らすためには、マスクの精度を確保することが重要な要素の一つとなっている。一方、近年、マスクにフラックスを付着させたくないなどの理由から、マスクと基板との間にある程度の隙間を設けたいという要望もある。その１つの方法は、特許文献１に記載されているように、マスクの下面に所定のパターンで凸部を形成するという方法である。下面に所定のパターンで凸部を形成してなるマスクは、上面を平坦にすることが難しいことに加えて、下側に不均一な構造を設けるために、その構造の精度の信頼性の確保が難しい。また、複雑な構造のマスクは、コストが高くなりやすく、さらに、その裏側（下側）をクリーニングすることが難しいという問題も含んでいる。コストの点、クリーニングの点では、上記と異なり、マスクは、上面および下面がそれぞれ平坦面であるような平板状であることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、微小ボールが充填される複数の孔を備えた、磁性体または磁性体を含む材料からなるマスクを介して、基板の一方の面の所定の位置に微小ボールを配置するためのボール搭載装置である。このボール搭載装置は、マスクの上で微小ボールを移動させるためのヘッドであって、マスクに対して磁力により吸着した状態で移動する吸着部を備えたヘッドと、吸着部と基板の一方の面との間隔が一定になるようにヘッドを移動させる移動装置とを有する。
【０００９】
このボール搭載装置によれば、ヘッドの吸着部がマスクの上面に磁気的に吸着している状態を維持したまま、吸着部と基板の一方の面との間隔が一定になるようにヘッドを移動させる。このため、少なくともヘッドの近傍においては、マスクをヘッドにより支持し、このマスクの上面を、微小ボールを孔に充填するために予め設定（予定）した位置（高さ）に合わせることができる。微小ボールは、ヘッドに押されながら、ヘッドの通過と共にマスクの孔に充填され、マスクを介して基板に搭載される。したがって、このボール搭載装置によれば、マスクの上面を基準に、マスクと基板との高さ合わせが行なわれている状態において、このマスクを介して基板に微小ボールを搭載できる。
【００１０】
すなわち、このボール搭載装置によれば、基本的にマスクは基板により支持されず、マスクの高さ調整は、基板を支持の基礎として行なわれるものではない。このボール搭載装置によれば、ヘッドの吸着部と基板の一方の面との間隔が一定となるように移動するヘッドにより、マスクが磁気的に吸着支持される。このため、ヘッドによりマスクの高さ調整（マスクと基板との間の位置関係の管理）が行われる。したがって、このボール搭載装置によれば、ヘッドの吸着部と基板の一方の面との間隔を決定あるいは制御することにより、マスクの上面を所望の高さに保った状態で微小ボールを基板に搭載できる。
【００１１】
また、マスクとヘッドの吸着部との吸着は、磁力によるものである。複数の孔を備えたマスクであってもヘッドにより確実に吸着支持できる。さらに、マスクとヘッドの吸着部とを吸着させた状態で、マスクの上面に対してヘッドの吸着部を移動させても、磁力線にほぼ直交する方向の移動になり、マスクとヘッドとの間の抵抗（磁気抵抗）は変化しない。
【００１２】
したがって、このボール搭載装置によれば、磁力を用いているが、磁力にほとんど逆らわない方向に移動可能なヘッドにより、マスクの上で微小ボールを、小さな力で移動させることができる。そして、マスクの上の微小ボールを、このマスクを介して、基板に搭載することができる。
【００１３】
さらに、マスクの上に微小ボールを載せると、微小ボールの重さによりマスクが基板側に弛んだり歪んだりすることがあるが、このボール搭載装置によれば、マスクをヘッドにより引っ張る（持ち上げる）ことができるため、少なくとも、微小ボールが基板に搭載される（振り込まれる）領域においては、マスクの弛みや歪みを矯正することができる。
【００１４】
本明細書中において、基板とは、微小ボールが搭載される対象を示し、半導体ウエハ、回路基板、およびその他のワークピースを含むものである。また、基板には、その本体となる基体の一方の面に金属層、絶縁層、あるいはこれらを含む複数の層が形成されてなるものもある。したがって、基板の一方の面は、必ずしも平坦面であるとは限らない。さらに、基板には、その一方の面にフラックスなどが塗布される場合もある。
【００１５】
上述のような基板を用いる場合、このボール搭載装置においては、基板の本体となる基体の一方の面や、フラックスを塗布する前の基板の一方の面、基板を搭載する支持台の上面などといった、基板の基準となる面に対応するほぼ平坦な面を基準面とし、ヘッドの吸着部と、基板の基準面あるいはその基準面に相当する面との間隔が一定になるように、ヘッドを移動させてもよい。すなわち、本明細書において、吸着部と基板の一方の面との間隔が一定になるようにヘッドを移動させることは、吸着部と基板との間隔が実質的に一定になるようにヘッドを水平方向に移動させることを含む。
【００１６】
ヘッドの一例としては、全体またはその一部が永久磁石により形成されたものを挙げることができる。また、ヘッドとしては、磁界を発生させるための手段を備えているものを用いてもよい。磁界を発生させるための手段としては、たとえば、ヘッドの全体またはその一部を電磁石として機能させるためのコイルなどを挙げることができる。
【００１７】
また、マスクにパターニングされた複数の孔にミスなく微小ボールを充填するための条件の１つに、孔の数（開口密度）に対して十分に多い数の微小ボールをマスクの上に供給することが挙げられる。しかしながら、マスクの上に供給される微小ボールの数が多くなればなるほど、マスクが微小ボールの重さで歪みやすくなる。
【００１８】
したがって、ヘッドは、マスクに面した側が開口端となった中空のボール保持部を含むものであることが好ましい。このようなヘッドを用いる場合、開口端が吸着部を含むようにするとよい。このヘッドによれば、内部に微小ボールの集団を保持することができる。したがって、比較的少ない数の微小ボールであっても、ヘッドが通過する部分（微小ボールが振り込まれる部分）のボール密度を局所的に高くすることができる。このため、ヘッドが通過する部分のマスクの孔に対し、効率良く微小ボールを充填することができる。なお、ボール保持部には、開口端あるいはその近傍に、マスクの上において微小ボールを掃くためのスキージのような部材を設けることも可能である。
【００１９】
また、ヘッドは、マスクに対して垂直な軸を中心に回転可能であり、この回転により、微小ボールが逸散しないようにマスクの上の一部に微小ボールの集団を保持可能であることが好ましい。このヘッドによれば、マスクの一部に微小ボールの集団を集めることができる。このヘッドによれば、上述のような中空のボール保持部を含むヘッドと同様に、比較的少ない数の微小ボールであっても、マスクの一部における微小ボールの密度を高くすることができるため、ヘッドが通過する部分のマスクの孔に対し、効率良く微小ボールを充填することができる。
【００２０】
これらは、吸着部により、および／または吸着部の動きにより、マスクの上の一部を囲い、その囲った区域内に微小ボールの集団を保持可能なヘッドの好適な形態である。これらのヘッドによれば、吸着部により、および／または吸着部の動きにより、マスクの上の一部を囲った区域、すなわち、ヘッドの吸着部により、あるいは、吸着部の動きにより微小ボールが保持され、ヘッドの動きによりマスク上を動く領域を動区域としたときに、その動区域の周囲のマスクをヘッドの吸着部により支持できる。したがって、動区域の周囲のマスクのレベル（高さ）を所定の状態に設定することにより、動区域の内部のマスクのレベルを所定の状態に間接的に精度良く維持することができる。このため、微小ボールの充填効率を向上できる。
【００２１】
このボール搭載装置の一例としては、マスクとヘッドとを磁気カップリングさせることにより、磁気回路を形成することが可能なものを挙げることができる。この場合、マスクとヘッドとの磁気的なカップリングにより、磁気誘導閉回路が形成されるようにすると、マスクとヘッドとを磁気吸着することによる漏れ磁束を少なくできる。マスクとヘッドとにより磁気回路（閉回路）を形成する一例は、吸着部を多極磁化することである。この場合、磁極は、永久磁石により形成してもよく、また、電磁石により形成してもよい。異極が交互に配置された吸着部は、多極磁化の一例である。
【００２２】
また、このボール搭載装置によれば、マスクの上面と基板との間の間隔を精度良く制御できる。したがって、マスクと基板との間に隙間がほとんどない状態でマスクを支持しても良い。また、マスクと基板との間に隙間を設けた状態でマスクを支持し、基板に微小ボールを配列させることも可能である。この場合、ヘッドは、基板に対して、微小ボールを介して圧力を加える以外には、力を加えない。さらに、理想的には、マスクも基板に接しない。したがって、基板の微小ボールを搭載する側の面（一方の面）が、圧力などにより損傷を受ける可能性を排除できる。
【００２３】
さらに、マスクの孔に充填された微小ボールは、基板に対して若干浮いていたり、基板に塗布されたフラックスとの間の接着が弱いことがある。したがって、このボール搭載装置では、マスクの孔に充填された微小ボールを基板に向けて押圧するためのプレスヘッドをさらに有することが好ましい。このようなプレスヘッドを用いることにより、基板に微小ボールを確実に搭載することができる。また、プレスヘッドはマスクの孔に微小ボールが充填された後にプレスするので、微小ボールがスペーサとして機能し、マスクが基板に押し付けられることはない。
【００２４】
プレスヘッドは、たとえば、ヘッドに連結し、ヘッドとともに移動させるようにしてもよい。ヘッドが一方向にのみ動くものではないときは、プレスヘッドは、ヘッドとは独立して移動可能であることが好ましい。この場合、このボール搭載装置は、プレスヘッドを移動させるプレスヘッド移動装置をさらに有し、ヘッドとプレスヘッドとを独立に移動させることが好ましい。このようにすることにより、ヘッドがどのような動作軌跡をたどっても、ヘッドが通過した後のマスクの上（上面、表面、基板とは反対側の面）に沿って、ヘッドに追随して動くように、プレスヘッドを制御できる。
【００２５】
本発明の他の態様は、微小ボールが充填される複数の孔を備えた磁性体または磁性体を含む材料からなるマスクを介して基板の一方の面の所定の位置に微小ボールを搭載する方法である。この方法は、以下の工程を含む。
（ａ１）マスクの上で微小ボールを移動させるためのヘッドであって、マスクに対して磁力により吸着した状態で移動する吸着部を備えたヘッドを、吸着部と基板の一方の面との間隔が一定になるように移動させる。
【００２６】
この方法によれば、ヘッドの吸着部と基板の一方の面との間隔が一定になるようにヘッドを移動させた状態で、マスクの上の微小ボールを、このマスクを介して、基板に搭載することができる。
【００２７】
また、この方法によれば、マスクはヘッドにより支持されるため、基板に対向した面が平坦面となるような簡易な構成のマスクを用いても、必要に応じて、マスクと基板との間に隙間を設けることができる。したがって、この方法は、以下の工程をさらに含むことが好ましい。
（ａ０）マスクと基板との間に隙間が形成されるように、マスクを基板に対向させる。
【００２８】
この場合、マスクの基板側の面と基板のマスク側の面との間に微小ボールが迷い込まない程度（微小ボールの直径未満）の隙間が設けられるように、吸着部と基板の一方の面との間隔を決定することがさらに好ましい。このようにすることにより、簡易な構成のマスクを用いても、マスクの基板側の面にフラックスなどが付着することを抑制できる。
【００２９】
また、この方法は、以下の工程をさらに含むことが好ましい。
（ａ２）マスクの孔に充填された微小ボールを基板に向けて押圧する。
【００３０】
このようにすることにより、マスクと基板との間に隙間を設けた状態で、マスクの孔を介して、基板にボールを配列させる場合であっても、マスクの孔に充填された微小ボールを基板に確実に搭載することができる。
【００３１】
本発明のさらに他の態様は、マスクを介して基板の一方の面の所定の位置に微小ボールを配置するためのボール搭載装置の制御方法である。ボール搭載装置は、微小ボールが充填される複数の孔を備えた、磁性体または磁性体を含む材料からなるマスクの上で微小ボールを移動させるためのヘッドであって、マスクに対して磁力により吸着した状態で移動する吸着部を備えたヘッドと、ヘッドを移動させる移動装置とを有する。そして、当該制御方法は、移動装置により、吸着部と基板の一方の面との間隔が一定になるように、ヘッドを移動させることを含む。
【００３２】
この制御方法によれば、マスクをヘッドにより支持した状態で、このマスクの上の微小ボールを、このマスクを介して、基板に搭載することができる。
【００３３】
また、この制御方法によれば、ヘッドの吸着部と基板の一方の面との間隔を一定に保つことが可能である。すなわち、この制御方法によれば、基板に対向した面が平坦面となるような簡易な構成のマスクを用いても、必要に応じて、マスクと基板との間に隙間を設けた状態で、このマスクを介して、基板に微小ボールを搭載することができる。この制御方法において、ヘッドを移動させることは、ヘッドを水平方向に移動させることを含んでもよい。
【００３４】
この場合、マスクの基板側の面と基板のマスク側の面との間に微小ボールが迷い込まない程度（微小ボールの直径未満）の隙間が設けられるように、吸着部と基板の一方の面との間隔を決定することがさらに好ましい。このようにすることにより、簡易な構成のマスクを用いても、マスクの基板側の面にフラックスなどが付着することを抑制できる。
【００３５】
また、この制御方法では、マスクの孔に充填された微小ボールを基板に向けて押圧するためのプレスヘッドと、プレスヘッドを移動させるプレスヘッド移動装置とをさらに有するボール搭載装置を用いることが好ましい。そして、この制御方法は、さらに、プレスヘッド移動装置により、ヘッドの移動に追従するように、プレスヘッドを移動させることが好ましい。
【００３６】
このようにすることにより、マスクと基板との間に隙間を設けた状態で、マスクの孔を介して、基板にボールを配列させる場合であっても、ヘッドが通過し、マスクの孔に充填された微小ボールを、基板に確実に搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態に係るボール搭載装置は、微小ボールが充填される複数の孔を備えた磁性体または磁性体を含む材料からなるマスクであって、基板側の面に凸部が形成されたような既存のマスクを用いるものである。本発明の他の実施形態に係るボール搭載装置は、平板状のマスクが基板に密着するように、吸着部と基板の一方の面（上面）との間隔を設定するものである。
【００３８】
本発明のさらに他の実施形態に係るボール搭載装置は、マスクにフラックスを付着させたくないなどの理由により、マスクと基板との間に隙間を設けたものである。この実施形態に係るボール搭載装置においては、マスクの基板側の面（下面）と基板のマスク側の面（上面）との間に微小ボールが迷い込まない程度（微小ボールの直径未満）の隙間が設けられるように制御される。さらに、マスクの上面から微小ボールがほとんど突出しないように、ヘッドの吸着部と基板の一方の面（上面）との間隔が制御される。
【００３９】
また、この実施形態に係るボール搭載装置においては、ヘッドの吸着部によりマスクの上面の高さ（位置）が制御される。例えば、マスクが凹んだ状態に歪み、マスクと基板との間が近すぎれば、ヘッドの吸着部によりマスクが引っ張られる。マスクが凸状に歪み、マスクと基板との間が離れすぎる状態になっていればヘッドでマスクが押される。このため、マスクと基板との間隔が一定に保たれる。
【００４０】
したがって、マスクの孔に充填された微小ボールの上部がマスクの上面から突き出た状態となることを防ぐことができる。微小ボールの上部がマスクの上面から突き出た状態になると、マスクの上で、他の微小ボールを移動させるために微小ボールを押すスキージと干渉し、いったんマスクの孔に充填された微小ボールがスキージにより掻き出される可能性がある。また、マスクと基板との間が離れすぎていると、マスクの孔に充填された微小ボールがマスクと基板との間に入り込んで迷いボールになるが、マスクと基板との間を一定に保持することにより、その迷いボールの発生を防止できる。
【００４１】
この実施形態に係るボール搭載装置においては、必ずしもマスクの基板側の面（下面）に所定のパターンで凸部などを形成する必要がない。したがって、下面も含めて平板状のマスクを用いて、マスクの下面が基板の上面から離れた状態に維持できる。下面も含めて平板状のマスクを用いることにより、下面にボールあるいはフラックスが付いても、下面を簡単にクリーニングすることが可能となる。
【００４２】
基板側の面（下面）に凸部などが設けられていないマスクを用いるボール搭載装置は、本発明の好適な実施形態の１つである。
【００４３】
好適な実施形態のボール搭載装置について、以下に詳しく説明する。
【００４４】
図１に、ボール搭載装置の一例を断面図により示している。図２に、図１のボール搭載装置が備えるヘッドの下端の形状を下方から見た図により示している。図３に、図１のボール搭載装置のヘッドの近傍を拡大して示している。図４に、図１のボール搭載装置のヘッド近傍およびプレスヘッドの近傍をさらに拡大して示している。なお、以下の説明においては、図１の紙面の左右に平行な方向をＸ方向（左から右を＋方向）、紙面に垂直な方向をＹ方向（手前から奥を＋方向）、紙面の上下（前後）に平行な方向をＺ方向（前（下）から後（上）を＋方向）として説明する。
【００４５】
本例のボール搭載装置（マイクロボールマウンタ）１は、基板（ワークピース）１００の上面１００ａの所定の位置に、微小ボールＢを実装（搭載）するためのものである。微小ボールＢは、電極として機能する導電性のボールである。微小ボールＢとしては、たとえば、直径が１ｍｍ以下、具体的には、直径３０〜３００μｍ程度の半田ボール（銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などを含む、主成分が錫（Ｓｎ）からなるボール）、金あるいは銅からなる金属製ボール、あるいは、プラスチック製のボールにメッキなどの処理が施された導電性ボールを挙げることができる。本例では、微小ボールＢとして、９０μｍ程度の半田ボールを用いている。
【００４６】
本例に示す基板１００は、８インチまたは１２インチ程度の平面円形状の半導体ウエハである。半導体ウエハ１００には、半田ボールＢの搭載に先立ち、電極となる領域１０１の上にフラックス１０２が塗布されている。本例では、厚さが３０μｍ程度、直径が９０μｍとなるように、ウエハ１００の電極となる領域１０１の上にフラックス１０２が塗布されている。
【００４７】
ボール搭載装置１は、吸引などの方法により基板１００の下面（裏面）１００ｂを吸着して基板１００を水平な状態で支持するステージ１０と、基板１００の上面１００ａに導電性ボールＢを搭載するためのマスク２０と、マスク２０の上で導電性ボールＢを移動させるためのヘッド３０と、ヘッド３０を移動させるためのヘッド移動装置４０と、マスク２０の孔に充填された導電性ボールＢを基板１００に向けて押圧するためのプレスヘッド５０と、プレスヘッド５０を移動させるためのプレスヘッド移動装置６０と、ヘッド移動装置４０およびプレスヘッド移動装置６０を制御する制御ユニット７０とを備えている。
【００４８】
ステージ１０は、基板１００を支持するプラットフォームであり、基板１００とほぼ同じ、または若干サイズが異なる円盤状の支持台１１と、この支持台１１の周囲に設けられたフレーム１２とを備えている。支持台１１の上面１１ａは、基板１００の下面１００ｂを支持する面となる。この支持面１１ａは、平坦に加工されており、基板１００の上面１００ａの高さを決める基準面ともなる。支持台１１は、支持面１１ａ上に基板１００を、空気の差圧による吸着によって支持するための複数の吸着用の孔１１ｂを備えている。この支持台１１は、図示しない外部のバキュームジェネレータにより、これら孔１１ｂを介して支持面１１ａ近傍を負圧にし、支持面１１ａに基板１００の下面１００ｂを密着させるように構成されている。このような支持台１１を用いることにより、基板１００の上面１００ａの平坦度を向上させることができる。
【００４９】
なお、支持面１１ａ上に基板１００を密着させる機構は、吸着にかぎらず、静電チャックなどであっても良い。また、支持面１１ａ上に基板１００を密着させる機構は、複数の機構を併用して構成することも可能である。
【００５０】
フレーム１２の上面（上端面）１２ａは、支持台１１の支持面１１ａの周囲に位置し、ほぼ正方形の外形を有している。フレーム１２の上端面１２ａは、マスク２０と接し、基板１００の外側の領域でマスク２０を支持する。
【００５１】
ステージ１０は、基板１００をマスク２０から離して上下に移動し、さらに、所定の場所に基板１００を搬送する機能を備えている。したがって、基板１００は、このボール搭載装置１に自動的に搬送されて、所定の位置に導電性ボールが搭載され、その後、再び所定の場所に自動的に搬送される。
【００５２】
マスク２０は、磁性体または磁性体を含む材料、たとえば、フェライト系ステンレススチールの薄板により形成することができる。フェライト系ステンレススチールは、一般に磁性体であり、耐久性に優れる点から、本例のボール搭載装置１のマスク２０を形成するために好適な材料の一例である。マスクは、他の磁性を有するステンレススチール、磁性材料を含有するプラスチックなどにより形成することも可能である。非導電性で磁性を有する素材からなるマスクは、マスクに対し磁力により密着した状態でヘッドを動かすときに発生する可能性のある渦電流を防止あるいは低減するのに適している。
【００５３】
このマスク２０は、平坦な上面２０ａおよび下面２０ｂを有する平板状に形成されている。なお、マスク２０は、一層構造に限らず、多層構造であっても良い。例えば、ヘッド３０と接触するマスク２０の上面２０ａを含フッ素樹脂などの低摩擦の薄膜素材によりコーティングすることにより、ヘッド３０がマスク２０に磁力により吸着している状態であっても、ヘッド３０を良好に移動させることができる。
【００５４】
このマスク２０は、基板１００の所定の位置に導電性ボールＢを配置するため、導電性ボールＢのほぼ貫通する程度の直径で、導電性ボールＢが充填される複数の孔２１を備えている。複数の孔２１は、繰り返しのあるデザイン（所定のパターン）で形成されることが多く、マスク孔、開口、開孔、パターン孔などとも称されている。また、これら孔２１をまとめて、開口パターンなどと称することもある。直径９０μｍ程度の半田ボールＢをウエハ１００に搭載するためのマスク２０の一例は、マスク厚が５０μ程度、孔２１の直径がそれぞれ１００μｍ程度である。このマスク２０は、ある程度の張力（テンション）が与えられた状態で、マスク枠２２に固定されている。
【００５５】
マスク２０の上面２０ａの上に導電性ボールＢを供給するためのヘッド３０は、マスク２０に面した下側に開口端３１を有する中空のボール保持部３２を備えている。ボール保持部３２は、鉄などの磁性体を主成分とする金属製であり、上側が閉塞された有底円筒状に形成されている。マスク２０と同様に、フェライト系ステンレススチールは、ボール保持部３２を形成するのに適した材料の一例である。
【００５６】
ボール保持部３２の外周には、磁界を発生させるためのコイル３３が設けられている。コイル３３は、ボール保持部３２の外周に絶縁された導線を巻きつけることにより形成されている。このヘッド３０では、コイル３３に電流を流すことにより、ボール保持部３２を電磁石とする磁界が生成され、ボール保持部３２の先端３１がＳ極またはＮ極に磁化される。したがって、ボール保持部３２の開口端（先端面）３１に、磁性体であるマスク２０を吸着させることができる。すなわち、このヘッド３０では、ボール保持部３２の開口端３１が吸着部３４となる。開口端３１は平坦である。このボール搭載装置１では、マスク２０に接する面が平坦な吸着部３４をマスク２０に磁力により吸着させ、その状態で、ヘッド３０を、ヘッド移動装置４０により、マスク２０の上面２０ａに沿って、この上面２０ａを横切るように移動させることができる。
【００５７】
ヘッド移動装置４０は、ヘッド３０のボール保持部３２をＸ−Ｙ平面（水平面）に沿ってマスク２０の上面２０ａの任意の位置に移動させるための装置である。その際、ヘッド移動装置４０は、保持部３２の吸着部３４と基板１００の上面１００ａとの間隔Ｓが一定になるように、ヘッド３０の位置（高さ）を制御する。さらに、ヘッド移動装置４０は、ボール保持部３２を、Ｘ−Ｙ平面（水平面）に沿って小さな幅で振動させる機能も備えている。
【００５８】
このヘッド移動装置４０は、Ｘ方向に水平に延びた第１のシャフト４１と、この第１のシャフト４１をＹ方向に水平に移動するための第２のシャフト４２と、第１のシャフト４１に沿ってＸ方向に移動するキャリッジ４５とを備えている。キャリッジ４５やシャフト４１および４２を駆動するためには様々な機構を採用することが可能である。タイミングベルトを用いた駆動機構、シャフトに設けられたスパイラル状のリードとピンとの組合せ、ボールねじを用いた駆動機構は、その一例である。キャリッジ４５は、ヘッド３０を支持すると共に、ヘッド３０のボール保持部３２をＸ−Ｙ平面に沿って振動させるためのモータを内蔵した駆動機構４３を備えている。
【００５９】
ヘッド３０は、これら第１および第２のシャフト４１および４２により水平に任意の方向に移動する。したがって、ヘッド３０は、吸着部３４と基板１００の上面１００ａとの間隔Ｓが一定になるようなＸ−Ｙ平面上の任意の方向に移動でき、マスク２０の上面２０ａの任意の位置にセットできる。ヘッド移動装置４０（ヘッド３０の動作）は、制御ユニット７０により制御されるようになっている。磁界を発生させるコイル３３をフォーカスコイルあるいはボイスコイルと同様に制御可能とし、吸着部３４の高さ、あるいは基板１００の上面１００ａに対して基準となる適当な面、例えば、支持台の支持面１１ａとの距離を、積極的に制御しても良い。吸着部３４と基板１００の上面１００ａとの間隔Ｓの精度をさらに向上できる。
【００６０】
なお、図２では、ヘッド３０の振動方向の一例として、Ｘ軸に沿う方向Ａ１およびＹ軸に沿う方向Ａ２を例示して矢印を付しているが、ヘッド３０の振動方向は、Ｘ−Ｙ平面に沿う方向であれば、Ｘ軸に沿う方向Ａ１や、Ｙ軸に沿う方向Ａ２に限定されるものではない。ヘッド３０の振動方向としては、Ｘ−Ｙ平面上の任意の一方向を選択することが可能である。
【００６１】
また、キャリッジ４５には、ボール保持部３２の内部Ｉに導電性ボールＢを補給するためのボール補給装置３６が搭載されている。ボール補給装置３６と、ボール保持部３２とは、Ｚ方向に延びる供給パイプ３５により接続されている。ボール補給装置３６から補給されるボール量は、制御ユニット７０により制御される。
【００６２】
ヘッド３０は、マスク２０の全体あるいは少なくともボールを振り込む全領域を漏れなくカバーするように移動させることが好ましい。このとき、ヘッド３０は、その軌跡の一部が重複するように移動させるとよい。このようにすることにより、基板１００に対する導電性ボールＢの充填ミスの発生率を低く抑えることができる。
【００６３】
ヘッド３０の軌跡としては、螺旋状または渦巻き状の軌跡や、ジグザグ、サインカーブまたは蛇行するような軌跡など、任意の軌跡を選択することができる。螺旋状または渦巻き状の軌跡は、基板１００が円形であったり、マスク２０が円形であったり、導電性ボールＢを充填する領域が円形である場合に適している。螺旋状の軌跡を選択する場合、ヘッド３０を、孔２１が設けられている領域の外からマスク２０の中心付近へ移動させた後、マスク２０の中央部から周辺部に向けて螺旋状に移動させることにより、マスク２０の中央部およびその近傍における導電性ボールＢの未充填を少なくすることができる。
【００６４】
ヘッド３０により保持された導電性ボールＢは、自重により、ボール保持部３２の開口端３１により囲まれた領域にあるマスク２０の孔２１に落下する（充填される）。特に、導電性ボールＢが一層で存在している部分（導電性ボールＢが積層していない部分）がマスク２０の孔２１を通過するときに、導電性ボールＢは孔２１に最も効率良く充填される。
【００６５】
この搭載装置１においては、吸着部３４を基板１００の上面１００ａに磁力により吸着した状態で、ボール保持部３２をＸ−Ｙ平面に沿って適当な方向に直線的に、または円形あるいは楕円形を描くように振動（揺動）させながら、ヘッド３０をマスク２０の上面２０ａの任意の位置に移動させる。このため、ボール保持部３２の開口端３１により囲まれた領域、すなわち、吸着部３４によりマスク２０の上の一部を囲った区域（動区域）では、マスク２０の上の一部の領域に、導電性ボールＢが不均一に分布し、導電性ボールＢが存在する領域と、導電性ボールＢが存在しない領域とが存在するようになる。さらに、導電性ボールＢが存在する領域と導電性ボールＢが存在しない領域との境界部分に、導電性ボールＢが一層となる部分ができる。したがって、ヘッド３０をＸ−Ｙ平面に沿って振動させることにより、マスク２０の孔２１に導電性ボールＢを良好に充填することができる。
【００６６】
プレスヘッド５０は、プレスヘッド移動装置６０により、充填用のヘッド３０の動きに追従するようにマスク２０の上面２０ａを動く。このプレスヘッド５０は、マスク２０の孔２１に充填された導電性ボールＢを基板１００に向けて押圧するためのものである。プレスヘッド５０は、移動装置６０のキャリッジ６５から下方に突き出たプレス部５１と、プレス部５１を下側（マスク２０側）に向けて付勢するコイルバネ５２と、コイルバネ５２の上側（マスク２０側とは反対側）をキャリッジ６５に対して支持する支持部材５３とを備えている。
【００６７】
プレスヘッド移動装置６０は、プレスヘッド５０をＸ−Ｙ平面に沿って移動させるための装置である。プレスヘッド移動装置６０は、Ｘ方向に水平に延びた第３のシャフト６１と、この第３のシャフト６１をＹ方向に水平に移動するための第４のシャフト６２と、第３のシャフト６１に沿ってＸ方向に動き、プレスヘッド５０を搭載したキャリッジ６５とを備えている。キャリッジ６５やシャフト６１および６２を駆動する機構は、ヘッド移動装置４０と同様のものを採用できる。プレスヘッド５０は、これら第３および第４のシャフト６１および６２により、充填用のヘッド３０とは独立して移動する。したがって、プレスヘッド５０は、基板１００に搭載された導電性ボールＢを押圧するのに適したＸ−Ｙ平面上の任意の方向に移動でき、任意の位置にセットできる。プレスヘッド移動装置６０は、制御ユニット７０により制御されるようになっている。
【００６８】
なお、プレスヘッド５０は、充填用のヘッド３０と連結するように設置し、ヘッド３０とともに移動するようにしてもよい。この場合、プレスヘッド移動装置６０は、省略することができるが、プレスヘッド５０の反力により充填用のヘッド３０の高さ制御が困難にならないようにすることが望ましい。
【００６９】
制御ユニット７０は、ヘッド移動装置４０により、ヘッド３０を水平に移動させる第１の機能と、プレスヘッド移動装置６０により、ヘッド３０の移動に追従するように、プレスヘッド５０を移動させる第２の機能とを有している。本例では、第１の機能は、吸着部３４と基板１００の上面１００ａとの間隔Ｓが一定になるようにヘッド３０を移動させる機能を含んでいる。
【００７０】
以下に、このボール搭載装置１を用い、基板１００の上面１００ａの所定の位置に導電性ボールＢを搭載する方法を説明する。図５に、このボール搭載装置の制御方法の一例を説明するためのフローチャートを示している。
【００７１】
まず、ステップ２０１において、基板１００を支持台１１にセットするとともに、マスク２０をフレーム１２にセットする。このとき、マスク２０と基板１００（マスク２０の下面２０ｂとフラックス１０２の表面）との間に、全体として略等しい隙間Ｓ１が形成されるように、マスク２０を基板１００に対向させる。導電性ボールＢを充填する領域では、ヘッド３０の吸着端３１によりマスク２０と基板１００との間の隙間は、充填に適した値に高い精度で制御される。また、導電性ボールＢは、保持部３２で囲われた領域内に基本的に留まるので、マスク２０を初期設定するときの、マスク２０の高さについての精度はそれほど要求されない。しかしながら、隙間Ｓ１は、導電性ボールＢが迷い込まない程度（導電性ボールＢの直径未満）となるように設定することが望ましい。
【００７２】
また、本例のボール搭載装置１は、導電性ボールＢを加圧するプレスヘッド５０を備えている。このため、マスク２０を、その上面２０ａの位置が上方にプラス公差になるように設定し、プレスヘッド５０により導電性ボールＢのみではなくマスク２０も押されるようにしている。例えば、マスク２０を、その上面２０ａの位置が、導電性ボールＢが基板１００の上面１００ａに搭載されるべき位置のトップレベルよりも、高さｄだけ高い位置となるようにセットしている。マスク２０と基板の表面１００ａとの隙間Ｓ１を広めにセットできるので、マスク２０に多少の撓みがあってもマスク２０が基板の表面１００ａに接してしまうことを防止できる。
【００７３】
ヘッド３０をマスク２０の上に移動させる。ステップ２０２において、コイル３３に電流を供給し、磁場を発生させてヘッド３０の吸着部３４とマスク２０とを吸着させる。この後、ヘッド３０のボール保持部３２の内部Ｉに導電性ボールＢを供給する。ヘッド３０とマスク２０とは磁気的に吸着している。このため、一旦ボール保持部３２とマスク２０とにより囲まれた領域に保持された導電性ボールＢは、この領域から漏れ出すことはない。したがって、導電性ボールＢは所望の領域に保持され、導電性ボールＢが移動する範囲はヘッド３０により制御される。また、マスク２０はヘッド３０により一定の高さに支持されるため、少なくともヘッド３０近傍におけるマスク２０の平坦度（面精度）が改善される。
【００７４】
ステップ２０３において、ヘッド移動装置４０により、吸着部３４と基板１００の上面１００ａとの間隔Ｓが一定となるように、また、ヘッド３０の軌跡の一部が重複するように、ヘッド３０を振動（揺動）させながら水平に移動させる。これにより、マスク２０の上の導電性ボールＢは、ボール保持部３２の内壁面Ｆにより押されながら移動し、その一部がヘッド３０の軌跡に沿ってマスクの孔２１に充填され（振り込まれ）、基板１００の所定の位置に配列される。残りの導電性ボールＢは、ヘッド３０により保持された状態でマスク２０の上を移動し、次々とマスクの孔２１に充填される（振り込まれる）。
【００７５】
このとき、マスク２０と基板１００との間Ｓが所望の値より離れていれば、ヘッド３０はマスクの上にあるので、ヘッド３０がマスク２０を押す。マスク２０と基板１００との間Ｓが所望の値より近ければ、ヘッド３０はマスク２０を磁力により吸着しているので、ヘッド３０がマスク２０を引っ張る。したがって、少なくとも微小ボールＢがマスク２０の上にあり、基板１００に搭載される（振り込まれる）領域においては、マスク２０の高さは所望の値に制御され、さらに、ヘッド３０によりマスク２０の弛みや歪みが矯正される。このため、導電性ボールＢは、マスク２０に形成された各孔２１に良好に充填され、このマスク２０を介して、基板１００の上面１００ａに配列される。
【００７６】
また、ステップ２０４において、このヘッド３０の移動に追従するように、プレスヘッド５０をヘッド３０とは独立して移動させる。ステップ２０４の開始は、ステップ２０３が開始してしばらくした後であっても、ステップ２０３の開始とほぼ同時であってもよい。
【００７７】
なお、本例では、マスク２０の上面２０ａの位置が、導電性ボールＢが基板１００の上面１００ａに搭載されるべき位置のトップレベルよりも、高さｄだけ高い位置となるように、マスク２０をセットしている。このため、図４に示すように、プレスヘッド５０により導電性ボールＢを押すと、マスク２０も一緒に押圧される。したがって、マスク２０の上面２０ａのうち、プレスヘッド５０により押された領域のみ、設定された位置から高さｄだけ下がる。しかしながら、プレスヘッド５０がマスク２０を押す領域では、導電性ボールＢが振り込まれているので、導電性ボールＢがスペーサとなる。したがって、マスク２０が基板の表面１００ａに接する可能性は少ない。
【００７８】
マスク２０の孔２１に充填された導電性ボールＢは、コイルバネ５２により付勢されたプレス部５１により、適度な力で基板１００に向けて押圧される。このプレスヘッド５０の動作により、導電性ボールＢは基板１００の上に良好に搭載される。例えば、何らかの要因で、導電性ボールＢがマスクの孔２１に充填されてはいるものの、基板の表面１００ａと接触していない導電性ボールＢは、基板の表面１００ａと確実に接触する。また、基板の表面１００ａにフラックスが塗布されている場合は、導電性ボールＢとフラックスとの接触面積を増大することにより、導電性ボールＢを基板の表面１００ａにより安定させることができる。
【００７９】
以上のように、このボール搭載装置１によれば、マスク２０と基板１００との間隔Ｓが一定に保たれる。そして、ヘッド３０の吸着部３４がマスク２０の上面２０ａに磁気的に吸着している状態を維持したまま、吸着部３４と基板１００の上面１００ａとの間隔Ｓが一定になるように、ヘッド３０を移動させる。このため、マスク２０の上面２０ａを基準にしてマスク２０と基板１００との位置合わせが行なわれている状態において、マスク２０を介して基板１００に導電性ボールＢを搭載することができる。
【００８０】
さらに、このボール搭載装置１によれば、平板状のマスク２０といった、簡易な構成のマスク２０を適用できる。下面２０ｂが平坦なマスク２０であっても、基板１００との間に隙間が開くよう保持されるので、その下面２０ｂにフラックス１０２が付着しにくい。また、基板１００に対向した面が平坦面となる、簡易な構成のマスクは、製造コストが低く、精度の信頼性の確保が容易であり、さらに、クリーニングも容易である。したがって、このボール搭載装置１によれば、基板１００への導電性ボールＢの搭載ミスを低減できる。
【００８１】
マスク２０とヘッド３０の吸着部３４との吸着は、磁力による。このため、マスク２０とヘッド３０の吸着部３４とを吸着させた状態で、ヘッド３０の吸着部３４を移動させても、マスク２０とヘッド３０との間の磁気抵抗は変化しない。したがって、このボール搭載装置１によれば、ヘッド３０により、マスク２０上において導電性ボールＢを移動させる際の抵抗が小さく、小さな力でヘッド移動装置４０によりヘッド３０をスムーズに移動できる。このため、ヘッド移動装置４０をコンパクトにできる。また、移動時にマスク２０とヘッド３０とが磁気的に吸着された状態を維持できる。このため、ボール保持部３２とマスク２０とにより囲まれた領域に保持された導電性ボールＢが、この領域から漏れ出し、マスク２０の上において迷いボールとなることが無い。
【００８２】
以下に、ボール搭載装置の他の一例を示す。図６に、ボール搭載装置の他の一例を断面図で示す。図７に、ヘッド下端の形状を示す。図８に、ヘッドの近傍を拡大して示す。図９に、ヘッドおよびプレスヘッドの関連を示す。
【００８３】
ボール搭載装置１は、減圧吸着した基板１００を移動させるステージ１０と、ボールＢを基板１００に充填する（搭載する、振込む、または自然落下させる）ためのマスク２０と、マスク２０上でボールＢを移動させるヘッド３０と、ヘッド３０を移動させるヘッド移動装置４０と、マスク２０の孔２１に充填されたボールＢをフラックス１０２中に押圧するプレスヘッド５０と、プレスヘッド５０を移動させるプレスヘッド移動装置６０と、ヘッド３０にボールＢを供給するボール補給装置３６と、制御ユニット７０と、を備えている。
【００８４】
ステージ１０は、基板の支持台１１と、フレーム１２とを備えている。さらに、Ｘ，Ｙ、Ｚとθ方向の駆動装置として、図示していないが常用されるＸ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、Ｚ軸テーブルとθテーブルを備えている。基板１００は、これらの駆動装置により、基板のローダー／アンローダー（図示略）、基板矯正装置（図示略）、フラックス印刷装置（図示略）と、ボール搭載装置１の間を移動する。更に、基板１００の高さ調整と、基板１００とマスク２０との角度ズレの調整も、これらの駆動装置で行う。
【００８５】
支持台１１は、基板１００を減圧吸着する吸着用の孔１１ｂを複数備えている。そして、支持台１１には、基板１００を上方へ押出す押出しピン（図示略）が設けられている。なお、支持面１１ａ上に基板１００を密着させる機構は、減圧吸着にかぎらず、静電チャックや、それらを併用することも可能である。
【００８６】
フレーム１２は、専用のＺ軸駆動装置（図示略）を備えている。そして、支持台１１と独立して上下に移動して、支持台１１とフレーム１２の高さの差を任意に設定できるようになっている。この機構により、厚さの異なる基板、反りのある基板に対応する。
【００８７】
マスク２０は、張力が付与された状態で、マスク枠２２に固定されている。そして、マスク枠２２は、ボール搭載装置１のフレームなどの固定部（図示略）に固定されている。
【００８８】
このマスク２０は、直径９０μｍのボールＢをウエハ１００に搭載するもので、マスク厚が５０μｍの箔で、直径が１００μｍの孔２１が電極１０１に対応した位置にあけられている。孔２１の開口端は面取りされていても良い。
【００８９】
ヘッド３０は、下部に開口端３１を有する中空のボール保持部３２を備えている。このボール保持部は、磁気発生部８０と連結部８２を有する。磁気発生部８０は、上ヨーク８０ａ、下ヨーク８０ｂ、スペーサ８１とコイル３３を備え、連結部８２にねじなどにより固定されている。上ヨークと下ヨークは、コイル３３を磁気発生部８０内に取付けるために、別体で構成される。上ヨーク８０ａは、ドーナツ状の円板で、下ヨーク８０ｂは、内ヨークと外ヨークに分けられている。これらのヨークは、残留磁束密度が小さく且つ高い透磁率の磁性材料（例えば、純鉄、軟鋼、低炭素鋼、パーマロイ、ソフトフェライト）からなる。大きな残留磁束が残ると、ヘッドとマスクが磁気吸着され続けるので、ヘッドをマスクから離すときにマスクの周辺部で外すなどの工夫が必要となる。
【００９０】
スペーサ８１は、円筒状で、その巾は、マスク厚と同じで、その高さは、マスク厚の１／２である。その材料は、常磁性材料で、銅合金や樹脂からなり、また、空隙でも良い。マスクを局所的に磁気吸引できるように、スペーサ８１の巾を薄くしてある。
【００９１】
コイル３３は、絶縁銅線を２０ターンした円環状コイルで、２本の電源線（図示略）が磁気発生部の外に延在している。コイル３３は、コイル枠８３に絶縁銅線を巻くことにより作られる。このコイル枠８３は、下ヨーク８０ｂ内ヨーク８４ａにはめ込まれる。また、コイル枠８３を用いないで、内ヨーク８４ａに絶縁銅線を直接巻き付けても良い。絶縁銅線は、接着剤で固定され、振動などにより動かないようになっている。また、コイル３３に流す電流は、コントローラ７０により制御し、ボールＢの振込み状態を見ながら調整できるようになっている。
【００９２】
また、磁界を発生させるコイル３３をフォーカスコイルあるいはボイスコイルと同様に制御可能とし、吸着部３４の高さ、あるいは基板の上面１００ａに対して基準となる適当な面、例えば、支持台の支持面１１ａとの距離を、積極的に制御できる。吸着部３４と基板１００の上面１００ａとの間隔Ｓの精度をさらに向上できる。
【００９３】
磁気発生部８０は、コイル３３を組込んだ状態で、スペーサ８１を加えて組み立てられ、連結部８２に連結される。コイル３３に流れる電流により発生する磁力線を図８に矢印で示している。磁力線の方向は、コイルに流す電流の方向により逆にもなる。
【００９４】
磁気回路について、以下に説明する。磁気回路は、円環状に連続した磁気ヘッドによるものである。コイル３３から発生した磁力線は、上ヨーク８０ａと、下ヨーク８０ｂと、スペーサ８１と、マスク２０の一部とを通る閉回路を構成する。上下ヨーク８０ａおよび８０ｂは、磁束が飽和しないように設計されているので、磁束は、上下ヨーク８０ａおよび８０ｂから空間へ殆ど漏れない。但し、スペーサ８１が配置された部分は、磁気抵抗が高いので、磁束が円環状に漏洩する。漏洩した円環状の磁束は、マスク２０を通り下ヨーク８０ｂに戻る。更に、下ヨーク８０ｂとマスク２０が当接している領域では、下ヨーク８０ｂから磁束がマスク２０に一部漏れ出し、マスク２０を通って再び下ヨーク８０ｂに戻る。マスク２０を通る磁束量が、ヘッド３０とマスク２０の吸着力を決め，その磁束量を距離微分した値が磁気吸着力に相当する。
【００９５】
また、磁気発生部８０で発生した磁束が基板１００に到達すると、実装されている半導体素子を劣化させたり、破損させたりする場合がある。本例では、漏れ磁束が基板に悪影響を与えないように、スペーサ８１の厚さ（高さ）と巾とを設定している。例えばスペーサ巾がマスク厚と同じ場合、マスク２０と基板１００の間に、マスク厚に匹敵する間隙が設けられるので、漏洩磁束が基板１００に及ぼす影響は小さい。
【００９６】
ボール補給装置３６は、キャリッジ４５に搭載されており、ヘッド３０と一緒に移動し、その中に貯留されているボールＢをボール保持部３２の内部Ｉへ補給する。ボール補給装置３６とボール保持部３２とは、Ｚ方向に延びる供給パイプ３５により連通している。ボール補給装置３６から補給されるボール量は、補給に関する設定データを予め記憶させた制御ユニット７０により制御される。また、ボールの充填により減少したボールの補給を制御するために、画像カメラや容量センサーなどのセンサーを設けても良い。
【００９７】
ヘッド３０は、キャリッジ４５を介してＸ軸テーブル４１に連結しているので、Ｘ軸テーブル４１とＹ軸テーブル４２によりＸ−Ｙ面を任意の位置に移動できるようになっている。さらに、Ｚ軸テーブル（図示略）により、ヘッド３０とマスク２０との間隔を任意に設定したり、制御したりできる。このように、ヘッド３０は、水平移動と垂直移動を任意にできるようになっている。また、ヘッド移動装置４０は、ボール保持部３２を、Ｘ−Ｙ面に沿って小さな幅で振動させる機能を備えても良い。さらに、キャリッジ４５は、ヘッド３０を支持すると共に、ヘッド３０のボール保持部３２をＸ−Ｙ面に沿って振動させるためのモータを内蔵した駆動機構４３を備えても良い。なお、図７では、ヘッド３０の振動方向の一例として、Ｘ軸に沿う方向Ａ１およびＹ軸に沿う方向Ａ２を例示して矢印を付しているが、ヘッド３０の振動方向は、方向Ａ１や、方向Ａ２に限定されるものではなく、任意の方向を選択できるようになっている。
【００９８】
プレスヘッド５０は、図９に示すように、キャリッジ６５の下方に配設されたプレス部５１と、プレス部５１を付勢するバネ５２と、バネ５２をキャリッジ６５に支持する支持部５３と、Ｚ軸駆動装置（図示略）を備えている。
【００９９】
孔２１に充填されたボールＢは、ヘッド３０により押圧されないとフラックス１０２上に乗っているだけで、フラックス１０２との粘着力が小さいので、移動し易い。プレスヘッド５０でボールＢをフラックス１０２の中に十分に押し込む必要がある。しかし、ボールＢを強く押し付け過ぎると、ボールＢが電極１０１に強く押し付けられるので、ボールの変形や位置ずれなどの問題が生じる。電極１０１の表面が平坦で且つボールＢがプレスヘッド５０の中央部で下方に押される場合、ボールＢは左右に移動しないが、電極１０１の表面が平らでない場合と、ボールＢの中央部から離れた部分をプレスヘッド５０が押す場合、ボールＢは左右に移動する。
【０１００】
プレスヘッド５０の押圧力は、バネ５２の付勢力と、プレス部５１の重量と、Ｚ軸駆動装置からの力が加算された値であるので、バネ５２の付勢力が大きく且つ下方を向いていると、ボールＢの大きさ、材質や数量などにより、ボールＢに損傷を与える場合が生じる。その場合、バネ５２の付勢力を上向きにし、バネ５２の付勢力とプレス部５１の重量とがカウンタバランスするように、プレス部５１の重量とバネ定数を設定すると良い。さらに好ましくは、プレス部５１を空圧シリンダ（図示略）に取付ける。そして、バネ５２の付勢力でプレス部５１を上方に持ち上げるようにバネ常数を大きく設定し、バネ５２の上向きの付勢力と空圧シリンダの力を釣り合わせると、プレスヘッド５０がＺ軸駆動装置により移動しても、カウンタバランスを保つことができる。この構造は、Ｚ軸駆動装置を降下させてプレスヘッド５０をボールＢに押し付けても、発生する応力を小さくできる。この場合、ボールＢは、フラックス１０２中に入るだけで、ボールＢの変形と移動が発生することはない。
【０１０１】
プレスヘッド５０の移動装置６０は、Ｘ軸テーブル６１と、Ｙ軸テーブル６２と、Ｚ軸テーブル（図示略）とを備える。さらに、独立して、プレス部５１を下方へ押圧する空圧シリンダ（図示略）を備えると良い。
【０１０２】
プレスヘッド５０は、充填用のヘッド３０とは独立して移動できる。プレスヘッド５０によりマスク２０が押し下げられた影響が、開口端３１によって囲まれた領域（以下、動区域という）に及ばないようになっている。図９にプレスヘッド５０をボール充填用のヘッド３０の近傍に図示しているが、ボール充填中、プレスヘッド５０は、退避位置に退避し、ボール充填が終わった後に降下してボールＢを押圧しても良い。この場合、プレスヘッド５０の先端は、板状など押圧面積を大きくできる。なお、プレスヘッド５０をボール充填用のヘッド３０と連結するように設置し、ヘッド３０とともに移動するようにしても良い。この場合、プレスヘッド移動装置６０は、省略することができるが、プレスヘッド５０の反力により充填用のヘッド３０の高さ制御が困難にならないようにすることが望ましい。また、制御ユニット７０は、ヘッド３０の移動に追従するように、プレスヘッド５０を移動させる機能を備える。
【０１０３】
さらに他の実施形態のボール搭載装置は、マスク２０の下面２０ｂに所定のパターンで凸部を形成したマスク２０にフラックスを付着させたくないなどの理由により、マスク２０と基板１００との間に隙間を設けたものである。この実施形態に係るボール搭載装置においては、マスク２０と基板１００との間にボールＢが迷い込まない程度の隙間が設けられるように制御される。さらに、マスク２０から微小ボールＢがほとんど突出しないように、ヘッド３０の吸着部３４と基板１００との間隔Ｓが制御される。
【０１０４】
また、この実施形態に係るボール搭載装置においては、ヘッド３０の吸着部３４によりマスク２０の高さが制御される。例えば、マスク２０が凹んだ状態に歪み、マスク２０と基板１００との間Ｓ１が近すぎれば、ヘッド１００の吸着部３４によりマスク２０が引っ張られる。マスク２０が凸状に歪み、マスク２０と基板１００との間Ｓ１が離れすぎる状態になっていれば、ヘッド１００でマスク２０が押される。このため、マスク２０と基板１００との間隔Ｓ１が一定に保たれる。
【０１０５】
したがって、マスク２０の孔２１に充填されたボールＢの上部がマスク２０から突き出た状態となることを防ぐことができる。ボールＢの上部がマスク２０の上面２０ａから突き出た状態になることを防止することにより、マスク２０の上で、他のボールＢを移動させるために微小ボールＢを押す部材、例えば開口端（先端）３１とボールＢとの干渉が抑制され、いったんマスク２０の孔２１に充填された微小ボールＢが掻き出される可能性を少なくできる。また、マスク２０と基板１００との間Ｓ１が離れすぎていると、マスク２０の孔２１に充填されたボールＢがマスク２０と基板１００との間Ｓ１に入り込んで迷いボールになるが、マスク２０と基板１００との間Ｓ１を一定に保持することにより、その迷いボールの発生を防止できる。
【０１０６】
以下に、ボール搭載装置１を用い、基板１００の所定位置にボールＢを搭載する方法を説明する。このボール搭載装置１を用いたボール搭載方法も、上述した実施形態と基本的には同様である。したがって、図５を参照して、このボール搭載装置の制御方法に関する主な工程を説明する。
【０１０７】
本例において、基板１００は、公称８インチまたは１２インチの半導体ウエハである。基板は、電極１０１にフラックス１０２が塗布されている。本例では、フラックスの厚さが、３０μｍ、直径が９０μｍである。ボールＢは、直径が９０μｍのはんだボールを用いた。また、ボール直径は、２０〜１，０００μｍが適し、より好ましくは、３０〜３００μｍである。また、基板１００は、矩形の実装基板でも良い。
【０１０８】
また、本実施形態において、ボールＢは、鉛フリーのはんだボール、鉛入りはんだボール、金ボール、銅ボールなどの導電性ボールを指す。さらに、樹脂ボール、セラミックボール等に導電性皮膜を形成したものでも良い。また、マスク２０の材質は、磁性材料からなり、例示すると、フェライト系ステンレス鋼、電鋳ニッケルなどである。また、マスク２０の構造は、磁性材料の積層、磁性材料と非磁性材料の積層、磁性材料と非磁性材料の混合材料でも良い。例えば、ヘッド３０と接触するマスク面２０ａを低摩擦材料である含フッ素樹脂などでコーティングする構造は、マスク２０とヘッド３０との間の摩擦が低減するので好ましい。さらに、耐摩耗性の材料を積層またはコーティングする構造は、微細塵の発生を防止できるので好ましい。また、搭載するボールが５０μｍ以下になると、マスク２０の厚さが２０〜３０μｍと薄くなるので、機械的強度の高い薄板と磁性薄膜の積層も好ましい。ステンレス鋼でマスクを製造する場合、機械加工法、放電加工法、エッチング法による。電鋳では、孔の断面形状を任意に製造することもできる。さらに、マスク２０の下面２０ｂで、フラックス１０２が付着し難い領域に横桟や縦桟を設けて、マスク２０を補強しても良い。
【０１０９】
マスク２０と同様に、ヘッド３０の開口端３１には、低摩擦係数の材料や耐摩耗性の材料などを複合すると良い。
【０１１０】
まず、ステップ２０１において、ボール搭載位置と離れた場所で、基板１００を支持台１１に減圧吸着した後、基板１００をボール搭載位置に移動する。その間に、基板１００の反りの矯正やフラックスの印刷の工程を設けても良い。次に、基板１００の位置マーク（図示略）と、マスク２０の下面２０ｂの位置マーク（図示略）の座標を計測し、支持台１１に載置された基板１００をマスク２０に位置合せする。また、マスク２０と基板１００との間隙が１１０μｍになるようにフレーム１２を支持台１１に対して相対移動させる。このフレーム１２の高さは、このステップ２０１に先立って予め所定の高さに移動させておいても良い。マスク２０と基板１００の間隔Ｓ１を、基板１００に搭載されたボールＢがヘッド３０の開口端３１に押されて少々（１０μｍ程度）フラックス１０２の中に押込まれるように設定しても良い。なお、マスク２０と基板１００の間隔Ｓ１は、マスク２０にフラックスが付着しない高さで、且つボールＢがマスク２０と基板１００の間に入り込まない高さである。ボールＢは、球形であるので、ボールＢの中心がマスク２０の下面２０ｂより低くなると、マスク２０と基板１００の間に入り込み易くなる。従って、マスク２０と基板１００の間隙Ｓ１は、ボール半径未満が好ましい。なお、基板によるが、電極１０１の厚さは、通常１μｍ以下と無視できるほど薄い。
【０１１１】
マスク２０と基板１００との間の隙間Ｓ１は、ボールＢを充填する領域では、ヘッド３０の吸着端３１により、充填に適した値に高い精度で制御される。また、ボールＢは、ボール保持部３２で囲われた領域内に基本的に留まるので、マスク２０を初期設定するときの、マスク２０の高さについての精度はそれほど要求されない場合もある。しかしながら、隙間Ｓ１は、ボールＢが迷い込まない程度（ボールＢの直径未満）となるように設定する。
【０１１２】
また、本例のボール搭載装置１は、ボールＢを加圧するプレスヘッド５０を備えている。このため、マスク２０を、その上面２０ａの位置が上方にプラス公差になるように設定し、プレスヘッド５０によりボールＢのみではなくマスク２０も押されるようにしても良い。例えば、マスク２０を、その上面２０ａの位置が、ボールＢが基板１００の上面１００ａに搭載されるべき位置のトップレベルよりも、高さｄだけ高い位置となるようにセットしても良い。マスク２０の下面２０ｂと基板の表面１００ａとの隙間Ｓ１を広めにセットできるので、マスク２０に多少の撓みがあってもマスク２０が基板１００の表面１００ａに接してしまうことを防止できる。
【０１１３】
ステップ２０２において、マスク２０の外周部に退避しているヘッド３０の下端が、マスク２０と接する高さになるようにヘッド３０を降下させる。ヘッド３０の高さの計測は、レベルゲージを用いるが、位置センサーによっても良い。次に、コイル３３に直流電流を流して、ヘッド３０とマスク２０を磁気吸着させて、ボールＢがヘッド３０とマスク２０との間から漏れ出さないようにする。その後、ボール補給装置３６から初期ボール量をヘッド内Ｉへ供給する。初期ボール量をはじめとし、ボール保持部３２内に保持されているボール量は、ヘッド３０が所定の軌跡を移動中に、動区域内にボールＢが存在する領域とボールＢが存在しない領域ができるように設定される。
【０１１４】
なお、ヘッド３０は、Ｚ方向に移動可能であるが大きな保持力で駆動装置４０に保持されているので、ヘッド３０とマスク２０の間に間隙がある場合、ヘッド３０は、移動しないで、マスク２０がヘッド３０に引付けられる。マスク２０はヘッド３０により一定の高さに支持されるため、少なくともヘッド３０近傍におけるマスク２０の平坦度（面精度）が改善される。また、ヘッド３０とマスク２０の吸着力を、ヘッド３０とマスク２０の間Ｉに入ったボールＢを損傷させないで、ヘッド３０の開口端３１から送出すことができる程度に、設定しても良い。
【０１１５】
ステップ２０３において、ヘッド３０をマスク２０の周辺部からボール充填開始位置（例えばマスクの中央部）に移動させる。引き続き、吸着部３４と基板１００との間隔Ｓを所定距離に設定し、予め設定された軌跡でヘッド３０を水平方向に移動させる。ヘッド３０の軌跡としては、螺旋状または渦巻き状の軌跡や、ジグザグ、サインカーブまたは蛇行するような軌跡など、任意の軌跡を選択することができる。螺旋状または渦巻き状の軌跡は、ボールを充填する領域が円形である場合に適している。螺旋状の軌跡を選択する場合、ヘッド３０を、孔２１が設けられている領域の外からマスク２０の中心付近へ移動させた後、マスク２０の中央部から周辺部に向けて螺旋状に移動させることにより、マスク２０の中央部およびその近傍におけるボールの未充填を少なくすることができる。
【０１１６】
ヘッド３０には、充填によって減少したボール量に相当するボールが、ボール補給装置３６から間欠的に補給される。ヘッド３０により保持されているボールＢは、自重により、動区域にあるマスク２０の孔２１に落下する（充填される）。特に、ボールＢが一層で存在している部分がマスクの孔２１を通過するときに、ボールは孔２１に最も効率良く充填される。
【０１１７】
ヘッド３０の軌跡は、動区域が５０％重複するようになっている。動区域の重複率は、１０〜９０％が良い。１０％未満では、ボールが充填されない孔２１が増加し、９０％以上では、充填時間が掛かり過ぎる。重複率は、更に好ましくは、２０〜８０％である。ヘッド３０の移動に伴い、ボールＢは、ボール保持部３２の内壁面Ｆにより押されながら移動し、その一部がヘッド３０の軌跡に沿ってマスク２０の孔２１に充填され、基板１００の所定の位置に配列される。残りのボールＢは、ヘッド３０により保持された状態でマスク２０の上を移動し、マスク２０の孔２１に次々と充填される。なお、ヘッド３０が所定の軌跡を移動して動区域が重複することは、マスク２０の孔２１上を動区域が重複して通過する回数に対応する。例えば、動区域が０％重複する軌跡は、マスクの孔２１の全てを動区域が１回通過する軌跡であり、同様に、５０％重複する軌跡は２回通過、そして７５％重複する軌跡は４回通過する軌跡である。ボール充填条件によって異なるが、多くの場合、動区域の周辺でのボール充填ミスは、中心部より高いので、動区域の周辺部は、軌跡を一部重複させると良い。
【０１１８】
ボールＢがフラックス１０２上に自然落下しても、ボール重量が軽く且つ落下距離が短いので、ボールＢは、フラックス１０２の中に入り込まず、移動し易い。このため一例として、ボールＢがフラックス１０２中に１０μｍ押し込まれるように、フラックス１０２とマスク下面２０ｂとの間隙を３０μｍに設定しても良い。ボールＢがフラックス１０２中に押込まれることにより、小さい力ではボールＢが移動しない程度には固定できる。さらにボールＢをフラックス１０２中に押込んで、大きな力でボールＢを固定させることもできる。一方、このステップ２０３は、ボールＢの充填率を高めることに主眼を置き、ボールＢの固定は、次のステップ２０４に任せるのも一法である。
【０１１９】
ステップ２０４において、ヘッド３０の移動に追従するように、プレスヘッド５０をヘッド３０とは独立して移動させ、振込まれたボールＢをフラックス１０２中に押込む。ステップ２０４の開始は、ステップ２０３の開始とほぼ同時であっても、ステップ２０３が開始してしばらくした後であっても、ステップ２０３が終了してからであっても良い。
【０１２０】
ボールＢが充填された領域の手前に、プレスヘッド５０を移動させ、プレスヘッド５０を降下させる。マスク２０の孔２１に充填されているボールＢは、バネ５２により付勢されたプレス部５１により、適度な力で基板１００に向けて押圧される。ボールＢはフラックス１０２中に押込まれ、フラックス１０２との接触面積が増大することにより、ボールは基板１００に良好に固定される。なお、ステップ２０３で、フラックス１０２がボールＢを固定する力が、工程上で問題が生じない程度に大きい場合、ステップ２０４を省略することができる。
【０１２１】
なお、マスク２０の上面２０ａの高さは、予め電極１０１上に搭載されるボールＢの頂点より高さｄだけ高い位置に、セットしておいても良い。この場合、図９に示すように、マスク２０と一緒にボールＢが押されるので、マスク２０の上面２０ａのうち、プレスヘッド５０により押された領域付近が、高さｄだけ下がる。従って、プレスヘッド５０がマスク２０を押す領域では、充填されたボールＢが、ボールＢの変形や移動の問題を考慮しなければ、フラックス１０２をマスク２０に付着させないスペーサとしても活用できる。
【０１２２】
また、ボールＢの充填と押圧を同時に行わないで、ボールＢの押圧工程をボールＢの充填工程の後に行うこともできる。この場合、マスク２０を下げてマスク２０とフラックス１０２の間隔（例えば、１０μｍ）を小さくし、プレスヘッド５０がマスク２０を押圧しないでボールＢのみを押圧するようにしても良い。
【０１２３】
以上のように、このボール搭載装置１は、吸着部３４と基板の間隔Ｓが所定距離になるように、マスク２０がヘッド３０の吸着部３４に磁気的に吸着している状態でヘッド３０を移動させるので、下面２０ｂが平坦なマスク２０であっても、基板１００との隙間Ｓ１を所望する間隔に保持できる。
【０１２４】
下面２０ｂが平坦なマスク２０は、フラックス１０２が付着し難く、また製造工数を削減できるメリットがあり、さらに、クリーニングの必要がなく、且つクリーニングする場合でも、容易にフラックスを取除くことができる。また、基板１００の反りが矯正できない状態で支持台１１に固定されている場合、ヘッド３０の高さを動区域の移動と共に制御することにより、吸着部３４と基板１００の間隔Ｓをより一定にすることができる。更に、吸着部３４と基板１００の間隔Ｓを基板１００の中央と周辺部などの位置によって意図的に変更することもできる。
【０１２５】
ボールの充填が終了すると、ヘッド３０を退避位置へ移動する。次に、ステージ１０を降下させて基板１００をマスク２０から分離する。基板１００を取出す位置（アンローダ）まで水平方向に移動させた後、減圧吸着を停止し押出しピンを押上げて、基板１００を支持台１１から分離して次の工程へ移動させる。次工程は、リペア工程やリフロー工程などである。なお、搭載したボールに搭載ミスがあるかどうかを検査する工程が基板１００を外す前に設けられても良い。
【０１２６】
また、ヘッド３０のボール保持部３２中にボールＢが残留しているので、ヘッド３０を上昇させ、このボールＢを取り除き、次回の充填操作で新規のボールが使用できるようにする。しかし、ボール充填後のボールＢの損傷が殆どないボール充填条件の場合、ボール保持部３２に残留するボールＢは交換しなくても良い。また、マスク２０上に残る残留ボールがある場合、スキージで取除く。スキージは、スキージがボールの掃除に使用されない間、上方へ退避できるようになっている。
【０１２７】
マスク２０がプレスヘッド５０により下方へ押されることによって生じる上方への反力は、マスク２０の中央部と周辺部で異なるので、ボールＢの押圧状態に場所によるバラツキを生じさせる。このバラツキを回避するためには、マスク２０がプレスヘッド５０に接触しないように設定した後、ボールＢのみを実質的に押圧できるように、ボールＢの押圧操作をする。この場合、カウンタバランスさせたプレスヘッド５０を用いると、フラックス１０２中へボールＢを良好に押圧することができる。
【０１２８】
次に、ヘッド３０を移動する時に発生するヘッド３０とマスク２０との磁気的吸引力と摩擦力について簡潔に説明する。この装置１は、複数の孔２１があっても減圧吸着とは異なり、ヘッド３０によりにマスク２０を安定して吸着支持できる。さらに、マスク２０とヘッド３０とを吸着させた状態でヘッド３０を移動させた場合、マスク２０とヘッド３０との間の抵抗（磁気抵抗）の変化は、大半の範囲で殆ど生じない。但し、基板１００の周辺では、ヘッド３０と磁気結合する領域に存在するマスク２０の孔２１の個数がヘッド３０の移動とともに変化するで、マスク２０は、磁気抵抗の小さい方向への力をヘッド３０より受ける。これらの磁気抵抗の変化は、比較的小さい。従って、ヘッド３０を移動させる時に生じる抵抗は、ヘッド３０とマスク２０間の摩擦抵抗が主なものである。このボール搭載装置１によれば、ヘッド３０に出入りする磁束が殆ど変化しない状態で移動するので、ヘッド３０がボールＢをマスク２０上で移動させるために必要とする力は、小さい。
【０１２９】
図１０に、さらに異なるヘッドの例を示す。ヘッド３０ａは、マスク２０に対して垂直な軸３７を中心に回転する。このヘッドの回転方向は、たとえば、図１０に矢印Ａ３で示すように下側から見て右回りや、下側から見て左回りであってもよく、途中で回転方向を変えても良い。
【０１３０】
回転型のヘッドを用いる場合には、ボール保持部３２ａの内壁面Ｆに、ボールを押し払う（掃く）ための突起９０を設けると良い。なお、この突起９０の数は２〜８個が良い。この突起９０の回転により生じるボール攪拌作用と、ヘッド３０ａの軌跡移動により生じるボール攪拌作用とを組合せることにより、ボールＢが動区域内に存在する領域と、ボールＢが存在しない領域とを形成することができる。そして、それらの領域の境界部分に、ボールが１層で、ボール同士で拘束し合わない部分を形成することができる。このボールＢが１層の部分は、ボールＢをマスク２０の孔２１に効率良く充填することができる領域である。突起９０は磁性材料で構成されることが望ましい。なお、突起９０の形状や材質は、同様の効果を奏するものであれば、上記に限定されるものでない。また、突起９０に代えて、気体を吐出するスリットや孔をボール保持部３２ａに設け、ヘッド内ＩでボールＢを攪拌させると、ボールの充填ミスや、ヘッド３０ａとマスク２０の間に噛むボールを減少させることができる。ボール保持部への気体の吐出は、本例に限定されず、他のヘッドにおいても有効である。吐出させる気体は、ブロアーや不活性ガス高圧ボンベ等（図示略）から供給する。
【０１３１】
図１１に、ヘッドのさらに異なる例を示している。ヘッド３０ｂは、４つの電磁石９２ａおよび９２ｂを備えるボール保持部３２ｂを有する。このヘッド３０ｂは、ボール保持部３２ｂの先端の吸着部３４が４極、例えば、Ｓ−Ｎ−Ｓ−Ｎに磁化される。また、このヘッド３０ｂでは、互いに隣り合う磁極が異なる磁極となるように設定されている。このヘッド３０ｂは、上述したヘッド３０と置換して、ボール搭載装置１に適用することができる。
【０１３２】
このようなヘッド３０ｂを用いることにより、マスク２０とヘッド３０ｂとにより磁気回路（閉回路）を形成することができる。磁気的な閉回路を形成することにより、マスク２０およびヘッド３０ｂからの磁束が外に漏れることを抑制することができる。したがって、基板１００が磁気的な影響を受ける可能性があるときは、それを低減できる。
【０１３３】
なお、磁界を発生させるための手段は、コイルに限定されるものではなく、永久磁石でもよい。また、吸着部の磁極は４極に限定されるものでない。吸着部の磁極数は、任意に決定可能である。また、図１１では、Ｘ−Ｙ面に沿って矢印Ａ４のように一方向に振動させるタイプのヘッドの吸着部を多極化させた例を示しているが、図１０に示すような回転するタイプのヘッドの吸着部を多極化させてもよい。
【０１３４】
ボール保持部３２の形状は、下側に開口端を有する有底円筒状に限定されるものではない。図１２に、ヘッドのさらに異なる例を示している。このヘッド３０ｃは、下側に開口端３１を有する平面長方形状の箱型のボール保持部３２ｃを備えている。ボール保持部３２ｃは、鉄を主成分とし、その外周に導線が巻きつけられている（コイル３３が設けられている）。この磁気回路は、ヘッド３０ｃ、マスク２０、ボール搭載装置１のフレームなどで構成される。
【０１３５】
このようなヘッド３０ｃを用いる場合、ヘッド３０ｃは、矢印Ａ５で示すように、短辺方向に沿って振動させるとよい。なお、このヘッド３０ｃは、矢印Ａ６で示すように、長辺方向に沿って移動させてもよい。また、このヘッド３０ｃは、コイル３３を省略するとともに、ボール保持部３２ｃの全部または一部（吸着部３４の近傍など）を永久磁石により形成してもよい。なお、このヘッド３０ｃは、図１１に示したヘッド３０ｂと同様に、吸着部３４を多極化させることも可能である。
【０１３６】
図１３に、ヘッドのさらに異なる例を示している。このヘッド３０ｄは、下側に開口端３１を有する平面正方形状の箱型のボール保持部３２ｄを備えている。ボール保持部３２ｄは、鉄を主成分とし、その外周に導線が巻きつけられている（コイル３３が設けられている）。このようなヘッド３０ｄを用いる場合、ヘッド３０ｄは、矢印Ａ７で示すように、任意の一辺に沿って振動させるとよい。なお、このヘッド３０ｄもまた、コイル３３の代わりに、ボール保持部３２ｄの全部または一部（吸着部３４の近傍など）を永久磁石で形成してもよい。磁気発生部に永久磁石を用いると、マスク２０とヘッド３０ｄが磁気吸着されるので、ヘッド３０ｄとマスク２０との離間は、マスク２０の周辺部で注意深く行う。さらに、このヘッド３０ｄもまた、図１１に示したヘッド３０ｂと同様に、吸着部３４を多極化させることが可能である。
【０１３７】
本発明において、ボール搭載装置１は、基板のローダー／アンローダー、基板矯正装置、フラックス印刷装置、搭載ミス検査装置、リペア装置等を備えるボール搭載システムも含むものである。また、本発明のボール搭載方法や制御方法は、ヘッドとマスクの間に磁気回路を形成させ、マスクの高さをヘッドにより任意に調整できる方法がその主旨であり、マスクやボールの相対的高さや、ボールの押圧方法などで限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】ボール搭載装置の一例を示す断面図。
【図２】図１のボール搭載装置が備えるヘッドを示す下面図。
【図３】図１のボール搭載装置を拡大して示す図。
【図４】図１のボール搭載装置をさらに拡大して示す図。
【図５】ボール搭載装置の制御方法の一例を説明するためのフローチャート。
【図６】ボール搭載装置の他の例を示す断面図。
【図７】図６のボール搭載装置が備えるヘッドを示す下面図。
【図８】図６のボール搭載装置を拡大して示す図。
【図９】図６のボール搭載装置をさらに拡大して示す図。
【図１０】ヘッドの他の例を示す下面図。
【図１１】ヘッドのさらに他の例を示す下面図。
【図１２】ヘッドのさらに他の例を示す下面図。
【図１３】ヘッドのさらに他の例を示す下面図。
【符号の説明】
【０１３９】
１    ボール搭載装置、  ２０    マスク
２０ｂ    マスクの下面、  ２１    マスクの孔
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ    ヘッド、  ３１    ヘッドの開口端
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ    ボール保持部
３３    コイル、  ３４    吸着部
４０    ヘッド移動装置、  ５０    プレスヘッド
６０    プレスヘッド移動装置、  ８０    磁気発生部、  ８０ａ    上ヨーク
８０ｂ  下ヨーク、  ８１    スペーサ、  ８２    連結部
１００    基板、  １００ａ    基板の上面
Ｂ    導電性ボール（ボール）、  Ｓ    吸着部と基板の上面との間隔
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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