(57)【要約】【課題】搭載面の高さの検出を別途独立の工程で行うのではなく、フラックス転写工程時に検出することにより、生産効率の悪化を防ぎ、搭載面の高さを制御しながら搭載を行い、微小ワークに極力荷重のかからない搭載方法を提供する。【解決手段】第１の発明は、上記課題を解決するため、微小ワーク搭載方法に次の手段を採用する。第１に、先端にフラックスを装着させた転写ピンにより被搭載物の搭載面の所定位置にフラックスを転写した後、搭載ヘッドにより微小ワークを搭載する微小ワーク搭載方法とする。第２に、フラックスの転写ピンが搭載面にフラックスを転写した時に、搭載面の高さを検出する。第３に、その検出高さを基に微小ワークの搭載時の搭載ヘッドの下降位置を制御する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にフラックスを装着させた転写ピンにより被搭載物の搭載面の所定位置にフラックスを転写した後、搭載ヘッドにより微小ワークを搭載する微小ワーク搭載方法において、前記フラックスの転写ピンが搭載面にフラックスを転写した時に、搭載面の高さを検出し、その検出高さを基に微小ワークの搭載時の搭載ヘッドの下降位置を制御することを特徴とする微小ワーク搭載方法。
【請求項２】
先端にフラックスを装着させて被搭載物の搭載面の所定位置にフラックスを転写する転写ピンと、フラックス転写位置に微小ワークを搭載する搭載ヘッドとを備える微小ワーク搭載装置において、前記フラックスの転写ピンが搭載面に接してフラックスを転写した時の転写ピンの高さを検出する検出手段を設け、該検出手段からの測定値を基に微小ワークの搭載時の搭載ヘッドの下降位置を制御することを特徴とする微小ワーク搭載装置。
【請求項３】
前記フラックスの転写ピンは、昇降動する転写ピン支持部材に軸方向に摺動可能に支持され、前記検出手段は転写ピンが下降したときに搭載面に接する直前に転写ピンと係合するとともに、係合した後、転写ピンの摺動方向と同じ方向に移動可能な係合部材と、係合部材の高さを測定するセンサとからなる請求項２記載の微小ワーク搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小ワークの搭載方法及びその装置に関するものであって、詳しくは基板などの搭載面に、半田ボール等の微小ワークを搭載する装置における搭載ヘッドの下降位置制御に関するものである。
【０００２】
半田ボール搭載装置で１個の半田ボールを基板に搭載する場合、半田ボールにかけられる荷重は非常に微小にしなければならない。もし、その荷重が大きければ、搭載時に半田ボール搭載ヘッドの吸引口から半田ボールが離れず、搭載ミスを起こすことになる。更に、半田ボールが搭載される基板が図６に示すように上方へ湾曲していると、基板がフラットとして搭載ヘッドの下降が制御されている場合には、半田ボールにかかる荷重が大きくなってしまう。また、搭載ヘッドの下降を予め基板の湾曲分を考慮して高い位置に設定した場合には、設定値によっては、半田ボールが浮いた状態で吸引を停止することになり、半田ボールの落下位置が所定の位置とずれるという問題がある。
【０００３】
よって、半田ボール搭載ヘッドにバッファ機構を設け、ロードセルやシリンダ等で荷重制御を行い、ボール搭載をしていた。しかし、半田ボール１個載せ搭載機では、上記の微小荷重制御が難しく、半田ボール径が小さくなるほど荷重制御はシビアになり、困難であった。
【０００４】
他方、半田ボール搭載装置ではないが、従来技術として、特許文献１に示されるワイヤボンディング方法及び装置や特許文献２に示される電子部品装着装置に、搭載面の高さを検出する技術が採用され、高さを制御しながら搭載を行い、電子部品等に極力荷重のかからない搭載方法が提供されていた。しかし、何れも搭載面の高さを検出する工程が別途入るために、生産効率が悪くなるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１４４９６号公報
【特許文献２】特公昭６２−４６９７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、搭載面の高さの検出を別途独立の工程で行うのではなく、フラックス転写工程時に検出することにより、生産効率の悪化を生じさせず、搭載面の高さを制御しながら搭載を行い、微小ワークに極力荷重のかからない搭載方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記課題を解決するため、微小ワーク搭載方法に次の手段を採用する。
第１に、先端にフラックスを装着させた転写ピンにより被搭載物の搭載面の所定位置にフラックスを転写した後、搭載ヘッドにより微小ワークを搭載する微小ワーク搭載方法とする。
第２に、フラックスの転写ピンが搭載面にフラックスを転写した時に、搭載面の高さを検出する。
第３に、その検出高さを基に微小ワークの搭載時の搭載ヘッドの下降位置を制御する。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明を装置化したものであって、次の手段を採用する。
第１に、先端にフラックスを装着させて被搭載物の搭載面の所定位置にフラックスを転写する転写ピンと、フラックス転写位置に微小ワークを搭載する搭載ヘッドとを備える微小ワーク搭載装置とする。
第２に、フラックスの転写ピンが搭載面に接してフラックスを転写した時の転写ピンの高さを検出する検出手段を設ける。
第３に、該検出手段からの測定値を基に微小ワークの搭載時の搭載ヘッドの下降位置を制御する。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明の改良に関するものであって、次の手段を付加したものである。
第１に、フラックスの転写ピンが、昇降動する転写ピン支持部材に軸方向に摺動可能に支持される。
第２に、前記検出手段が、転写ピンが下降したときに搭載面に接する直前に転写ピンと係合するとともに、係合した後、転写ピンの摺動方向と同じ方向に移動可能な係合部材と、係合部材の高さを測定するセンサとからなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明が利用される半田ボール搭載装置の一例を示す概略配置図であり、半田ボール搭載装置１は、図２に示される半田ボール２を吸着保持して基板３に搭載する半田ボール搭載ヘッド４と、フラックス５を基板３に転写するフラックス転写ヘッド６と、図１に示される半田ボール搭載ヘッド４に半田ボール２を供給する半田ボール供給装置７と、フラックス転写ヘッド６にフラックス５を供給するフラックス供給装置８と、フラックス５の転写及び半田ボール２の搭載のため基板３が吸着支持されるＸ−Ｙステージ９と、図５に示されるフラックス５を転写する時の転写ピン１０の高さを検出する高さ検出装置１１と、搭載ミス検出装置１２とを有する。
【００１１】
フラックス転写ヘッド６と半田ボール搭載ヘッド４は、図１及び図２に示されるように回転軸１３に交互に２組配備されている。各々は独立した昇降装置１４を有しており、図１の矢印が示す方向に回転しながら、必要位置で停止し、各動作が行われる。
【００１２】
各動作の基本的なものについて説明する。先ず、フラックス供給装置８のエリアではフラックス転写ヘッド６が下降し、転写ピン１０にフラックス５を装着し、半田ボール供給装置７のエリアでは、半田ボール搭載ヘッド４が下降し、半田ボール２を吸着保持する。次に、フラックス転写ヘッド６が、Ｘ−Ｙステージ９上の基板３にフラックス５を転写する。ここで搭載面の高さが検出される。続いて半田ボール搭載ヘッド４が、検出された搭載面の高さを基に制御されながら基板３に半田ボール２を搭載し、その後搭載ミス検出装置１２上にて、半田ボール搭載ヘッド４に搭載ミスボールが存在しないか否かを検査するのである。
【００１３】
本発明の構成において、特徴となるのはフラックス転写ヘッド６と高さ検出装置１１にある。
【００１４】
フラックス転写ヘッド６には、下端部に転写ピン支持部材１６が設けられ、転写ピン１０は、転写ピン支持部材１６に軸方向に摺動可能に支持されている。これによりフラックス転写ヘッド６の下降が継続しても、転写ピン１０がボール搭載面２２に到達した時点で転写ピン１０の停止が可能となる。転写ピン１０は、スプリング１５により下方に付勢して上下移動可能に装着されており、更に、転写ピン１０には、転写ピン１０と一体的に上下動する鍔１７が装着されている。
【００１５】
高さ検出装置１１は、ブラケットを介してフレーム側に下向きに固定される変位センサ１８と、その下に水平に配置される平板状のドグ１９とよりなる。ドグ１９は、ガイド２０によって上下移動可能な構造で、スプリング２１によって上方に付勢されている。ドグ１９は、転写ピン１０に取り付けられた鍔１７の下方に位置し、転写ピン１０が下降したとき、ボール搭載面２２に接する直前に鍔１７と係合するとともに、係合した後、鍔１７、すなわち転写ピン１０の摺動方向と同じ方向に移動する。なお、スプリング２１の付勢力は転写ピン１０、鍔１７の重力とスプリング１５の付勢力を合わせた下方への力より弱くなっている。
【００１６】
以下、高さ検出装置１１での検出動作について説明する。基板３のボール搭載面２２にフラックスを転写するために、フラックス転写ヘッド６が下降する。転写ピン１０がボール搭載面２２に到達する少し上から、転写ピン１０の鍔１７が、高さ検知装置１１のドグ１９の上面に当接し、さらに下降することによりドグ１９を押し下げる。
【００１７】
フラックス転写ヘッド６は、設定した値まで下降する。転写ピン１０が下降したときに下端がフラットな基板３上に接するように制御されている。もし、基板３が図６に示すように歪んでいた場合には、フラックス転写ヘッド６の下降は継続しても、転写ピン１０が基板３上のボール搭載面２２に到達した時点で、転写ピン１０の下降は停止する。同時に鍔１７の下降が停止し、ドグ１９の下降も停止する。その時のドグ１９の高さを変位センサ１８で測定する。これにより転写ピン１０の高さ、すなわち、ボール搭載面２２の高さが検出される。
【００１８】
他方、基準面に対して、ボール搭載不良（リメイン等）の起こらない半田ボール搭載ヘッド４の搭載高さ（基準搭載高さ）を設定し、その時の、転写ピン１０の高さ（基準転写高さ）を記憶させておく。転写ピン１０の高さは、転写ピン１０の下降により下降させられるドグ１９の高さでもある。
【００１９】
そして、ボール搭載面２２にフラックスを転写した時に検出された転写高さと基準転写高さの差を基準搭載高さにフィードバックし、常にボール搭載面２２とボール搭載高さが一定の間隔になるように高さ制御を行うのである。
【００２０】
すなわち、半田ボール搭載ヘッド４は、半田ボール２を吸着した状態で半田ボール２の下端がちょうどフラットな基板３の上面と同じ高さになるように設定される。そこで、基板３が湾曲しており、通常より高いボール搭載面２２の高さが転写ピン１０により検出されると、その高さ分だけボール搭載時の半田ボール搭載ヘッド４が高い位置で停止するように制御されるのである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、先端にフラックスを装着させた転写ピンにより被搭載物の搭載面の所定位置にフラックスを転写した後、搭載ヘッドにより微小ワークを搭載する微小ワーク搭載方法において、前記フラックスの転写ピンが搭載面にフラックスを転写した時に、搭載面の高さを検出し、その検出高さを基に微小ワークの搭載時の搭載ヘッドの下降位置を制御する微小ワーク搭載方法としたので、従来、搭載の難しかった反りのある基板に対して、安定した微小ワークの搭載が行えることとなった。更に、装置運転中（フラックス転写時）に測定を行うので、測定のためのタイムロスが生じない方法となった。
【００２２】
更に、請求項２記載の発明の効果ではあるが、フラックスの転写ピンが搭載面に接してフラックスを転写した時の転写ピンの高さを検出する検出手段を設け、該検出手段からの測定値を基に微小ワークの搭載時の搭載ヘッドの下降位置を制御する微小ワーク搭載装置としたので、従来、搭載の難しかった反りのある基板に対して、安定したボール搭載が行える上、接触式の測定方法のため、基板表面の状態の違いによる測定誤差が生じない装置となった。更に、方法同様、装置運転中（フラックス転写時）に測定を行う為、測定の為のタイムロスが生じない装置となった。
【００２３】
請求項３記載の発明の効果ではあるが、前記フラックスの転写ピンは、昇降動する転写ピン支持部材に軸方向に摺動可能に支持され、前記検出手段は転写ピンが下降したときに搭載面に接する直前に転写ピンと係合するとともに、係合した後、転写ピンの摺動方向と同じ方向に移動可能な係合部材と、係合部材の高さを測定するセンサとからなるので、安価なシステムで反りのある基板における搭載面の高さ測定を行える装置となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が利用される半田ボール搭載装置の一例を示す概略配置図
【図２】半田ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドの斜視図
【図３】高さ検出機構を示す側面説明図
【図４】フラックス転写ヘッドの斜視図
【図５】高さ検出装置の斜視図
【図６】反りのある基板の説明図
【符号の説明】
１．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．半田ボール
３．．．．．基板
４．．．．．半田ボール搭載ヘッド
５．．．．．フラックス
６．．．．．フラックス転写ヘッド
７．．．．．半田ボール供給装置
８．．．．．フラックス供給装置
９．．．．．Ｘ−Ｙステージ
１０．．．転写ピン
１１．．．高さ検出装置
１２．．．搭載ミス検出装置
１３．．．回転軸
１４．．．昇降装置
１５．．．スプリング
１６．．．転写ピン支持部材
１７．．．鍔
１８．．．変位センサ
１９．．．ドグ
２０．．．ガイド
２１．．．スプリング
２２．．．ボール搭載面
【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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