(57)【要約】【課題】本発明は、表面欠陥や変形の発生を抑制しつつ徴小な導電性ボールを電子部品製造装置の所定の被供給領域に供給可能な導電性ボールの供給装置および供給方法を提供することを目的ている。【解決手段】本発明の導電性ボールの供給装置は、電子部品製造装置において設定される被供給領域に導電性ボールを供給する供給装置であって、前記導電性ボールが支給されるボール支給位置において前記導電性ボールを支給するボール支給手段と、前記ボール支給位置で支給された導電性ボールを分散し保持しつつ前記被供給領域に前記導電性ボールを供給するボール供給位置まで搬送するボール供給手段とを有し、前記ボール供給手段は、前記被供給領域の上方に少なくとも前記導電性ボールが通過可能な間隔を隔てて配設されていることを特徴とする供給装置である。【選択図】図１
2005183423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品製造装置において設定される被供給領域に導電性ボールを供給する供給装置であって、
前記導電性ボールが支給されるボール支給位置において前記導電性ボールを支給するボール支給手段と、
前記ボール支給位置で支給された導電性ボールを分散し保持しつつ前記被供給領域に前記導電性ボールを供給するボール供給位置まで搬送するボール供給手段とを有し、
前記ボール供給手段は、前記被供給領域の上方に少なくとも前記導電性ボールが通過可能な間隔を隔てて配設されていることを特徴とする導電性ボールの供給装置。
【請求項２】
前記ボール供給手段はボール保持部を有し、前記ボール保持部は、凸部で離隔された前記導電性ボールを受容可能な複数の凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の導電性ボールの供給装置。
【請求項３】
前記ボール供給手段は回転体とし、その外周部に前記ボール保持部を有することを特徴とする請求項２に記載の導電性ボールの供給装置。
【請求項４】
前記ボール供給装置は、前記回転体に連結された回転制御手段を有し、該回転制御手段はその回転数が可変であることを特徴とする請求項３に記載の導電性ボールの供給装置。
【請求項５】
電子部品製造装置において設定される被供給領域に導電性ボールを供給する供給方法であって、
ボール支給位置で支給された前記導電性ボールをボール供給位置まで分散し保持しつつ搬送し、
前記ボール供給位置から前記被供給領域へ落下させて供給することを特徴とする導電性ボールの供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ボールの供給装置および供給方法に係るものであり、特に半導体部品や基板、パッケージなどの電子部品の突起状電極として採用される徴小な導電性ボールを該電子部品に搭載する搭載装置に組込むのに好適な供給装置および供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータや携帯電話等の高速化及び高機能化、小型軽量化が進むにつれ、それらに内蔵される半導体部品や該半導体部品が実装される基板などの電子部品にも、同様なことが要求されている。その要求に応えるものとして、エリアアレイ型の突起状電極を有するＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型又はＦＣ（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ）型の電子部品がある。
【０００３】
このエリアアレイ型電子部品の突起状電極として採用される導電性ボールを該電子部品に搭載する搭載装置において組込まれるボール供給装置の一例が下記特許文献１、２に開示されている。
図７（ａ）に示すように、特許文献１のボール供給装置９ａは、すり鉢状のボール貯溜部を有するとともに中央部に貫通孔を有するストッカ部９１と、上下摺動可能に前記貫通孔に嵌着され上部にボール受部を有する押上軸９２と、前記ボール受部が挿入される供給ホッパ９３と、該供給ホッパ９３を通じるようにその両端に接合され流体通路を有する管体９４を備えており、該管体９４の末端にボール搭載装置が接続されている。このボール供給装置９ａによれば、押上軸９２が上昇することによりストッカ部に貯溜されたボール７が適量供給ホッパ９３に挿入され、流体通路を通じて矢印方向に流れる空気によりボール７が搬送されボール搭載装置の被供給領域に供給されることとなる。
【０００４】
図７（ｂ）に平面図で示すように、特許文献２のボール供給装置９ｂは、図示しないホッパと、該ホッパの下方に配設された末広がりの樋９５とを有し、該樋９５の下流側にはボール搭載装置の平板状の整列冶具９６が配設されている。このボール供給装置９ｂによれば、ホッパから落下したボール７は末広がり状に樋９５を搬送され、整列冶具の被供給領域に供給される。
【特許文献１】特開平９−１３４９２３号公報
【特許文献２】特開平２００２−８４０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２で例示されるボール供給装置によれば、多数のボール７をボール搭載装置へ供給できるという利点がある。しかしながら、流体通路や樋９５をボール７が搬送される際にボール同士が接触しボール７が変形する、或いは表面の損傷を起因として酸化物が生成するなどボール７の表面に欠陥が生じることがある。そのように変形したり表面に酸化物とうの欠陥の生じたボールを電子部品に搭載し、その後リフローして突起状電極を形成した場合には、突起状電極同士が短絡したり、その内部にボイドが発生し信号の伝送率が低下する可能性がある。
【０００６】
さらに、特許文献１，２で例示されるボール供給装置は、ボール７を搬送する管体９４や樋９５は比較的大型のものであり小型化することが難しい。
【０００７】
本発明は、表面欠陥や変形の発生を抑制しつつ徴小な導電性ボールを電子部品製造装置の所定の被供給領域に供給可能な導電性ボールの供給装置および供給方法を提供することを目的とし、さらに、小型化された導電性ボールの供給装置を提供することを別の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の導電性ボールの供給装置および供給方法について説明する。
本発明の導電性ボールの供給装置は、電子部品製造装置において設定される被供給領域に導電性ボールを供給する供給装置であって、前記導電性ボールが支給されるボール支給位置において前記導電性ボールを支給するボール支給手段と、前記ボール支給位置で支給された導電性ボールを分散し保持しつつ前記被供給領域に前記導電性ボールを供給するボール供給位置まで搬送するボール供給手段とを有し、前記ボール供給手段は、前記被供給領域の上方に少なくとも前記導電性ボールが通過可能な間隔を隔てて配設されていることを特徴とする供給装置である。
【０００９】
前記ボール供給手段はボール保持部を有し、前記ボール保持部は、凸部で離隔され前記導電性ボールを受容可能な複数の凹部を有する構成とすれば好ましい。
【００１０】
さらに、前記ボール供給手段は回転体とし、外周部に前記ボール保持部を有するものとすれば好ましい。
【００１１】
さらに加えて、前記ボール供給手段は、前記回転体に連結した回転制御手段を有し、該回転制御手段はその回転数が可変とすれば好ましい。
【００１２】
本発明の導電性ボールの供給方法は、電子部品製造装置において設定する被供給領域に導電性ボールを供給する供給方法であって、ボール支給位置で支給された前記導電性ボールをボール供給位置まで分散し保持しつつ搬送し、前記ボール供給位置から前記被供給領域へ落下させて供給することを特徴とする供給方法である。
【発明の効果】
【００１３】
かかる本発明の、電子部品製造装置において設定される被供給領域に導電性ボールを供給する導電性ボールの供給装置によれば、導電性ボールは、該導電性ボールが支給されるボール支給位置において導電性ボールを支給するボール支給手段によりボール供給手段に支給される。該ボール支給位置でボール供給手段に支給された導電性ボールは、該導電性ボールを分散し保持しつつ前記被供給領域に該導電性ボールを供給するボール供給位置まで搬送するボール供給手段によりボール供給位置まで搬送される。導電性ボールは分散保持されつつ搬送されるので、それぞれが搬送途中において衝突したり接触することが少ない。前記ボール供給手段は、前記被供給領域の上方に少なくとも前記導電性ボールが通過可能な間隔を隔てて配設され、前記ボール供給位置まで搬送された導電性ボールは被供給領域へ落下する。このとき、導電性ボールは分散した状態で落下するので互いに衝突する機会を少なくすることができる。また、ボール供給手段は被供給領域と導電性ボールが通過可能な間隔を隔てて配設されているので、ボール供給手段と被供給領域の間で導電性ボールが噛み込まれ変形することが防止される。このように、導電性ボールを被供給領域へ供給する行程において衝突や接触を抑制することにより表面欠陥や変形の少ない導電性ボールを電子部品製造装置に供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明について、その実施態様に基づき図面を参照して説明する。なお、電子部品製造装置として、半導体部品や基板などの電子部品に導電性ボールを搭載するボール搭載装置を揚げ、そのボール搭載装置に組込まれたボール供給装置を例として本発明を説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではない。
【００１５】
まず、以下の説明で使用する図面について説明する。
図１は、本発明の一態様のボール供給装置が組込まれたボール搭載装置の斜視図である。図２は、図１のｃ部の部分拡大斜視図である。図３は、図１の符号Ａで示す面のボール保持部を含む断面図である。図４は、図１の符号Ｂで示す面から下方を眺めた平面図である。図５は、図１で示されるスキージ１２の拡大図およびその変形態様を説明する図である。図６は、図１で示される供給ロール１３１の変形態様を説明する図である。
【００１６】
本態様のボール供給装置１３が組込まれたボール搭載装置１は、図２に示すように、所定のパターンで配列されたパッド電極８１を上面に有する基板８の該パッド電極８１に導電性ボールの一種である半田ボール（以下ボールと称する。）７を搭載するものである。なお、この基板８は、個片の基板を複数枚まとめた大型の基板（いわゆるウエハーと通称される。）である。したがって、基板８は、各個片基板におけるパッド電極８１の配列パターンの組を複数組有している。
【００１７】
ボール搭載装置１は、図１に示すように、前記パッド電極８１の配列パターンに対応しボール７を挿通可能な貫通孔１１１を有するマスク１１と、前記マスク１１の上面に設定した被供給領域にボール７を供給するボール供給装置１３と、前記被供給領域に供給されたボール７を前記貫通孔１１へ装入するスキージ１２とを備えている。
【００１８】
マスク１１の上方には、マスク１１と平行に配設したベースプレート１４１と、ベースプレート１４１に垂設した第１のサブプレート１４２と第２のサブプレート１４４とを有したフレーム１４が配設されている。その第１のサブプレート１４２と第２のサブプレート１４４にはボール供給装置１３とスキージ１２が取付けられている。フレーム１４は、図示しない移動手段で図１において矢印Ｈの方向に、具体的には貫通孔１１１の並びの方向に沿いながら水平に移動されるので、ボール供給装置１３とスキージ１２は、互いの位置関係を保ちながら一体に水平移動する。なお、このフレーム１４の構造は、適宜設計されうるものである。
【００１９】
図４に示すように、マスク１１は略平板状をなし、符号Ｓで示すブロックでまとめられる、パッド電極８１の配列パターンに対応した貫通穴１１１の組を複数組有している。マスク１１は、パッド電極８１に貫通孔１１１が対応するように位置合わせされ、基板８の上方に配設される。この状態において、貫通孔１１１にボール７を装入すれば、ボール７は、該貫通孔１１１を通してパッド電極８１に搭載される。
【００２０】
図５（ａ）に示すように、スキージ１２は、柔軟性を有する複数本の繊維状部材を密設したものである。図４に示す平面視において、スキージ１２は、ブロックＳを包含可能な大きさを有している。本態様のボール搭載装置１は、複数のブロックＳ（本態様の場合には紙面上下方向の並びの４個）に対応したスキージ１２を備えている。
【００２１】
図１に示すように、第１のサブプレート１４２の下部には、一対の角柱状のスキージホルダー１４３がそれぞれ対向しマスク１１と平行に固設されている。それぞれのスキージホルダー１４３の先端部には、スキージ１２の両端が固定されている。この状態におけるスキージ１２の形状は、図５（ｂ）に示すように、スキージホルダー１４３の間で撓んで略弓形状となる。スキージ１２は、その底部がマスク１１の上面に当接するように配設すると符号Ｆで示すように直線状の押圧部位が形成される。
【００２２】
スキージ１２は、側面視においてマスク１１の上面にその底部が当接する位置に配設し、平面視において押圧部位Ｆがマスク１１のブロックSを包含する位置に配設する。ここで、図４に示すように、前記マスク１１の上面に、ボール７を供給する被供給領域Ｇを設定する。この被供給領域Ｇは、ブロックＳに対応し、スキージ１２の移動方向においてスキージの前方に区画した領域である。したがって、被供給領域Ｇは、スキージ１２の移動とともに移動する。
【００２３】
かかるスキージ１２は、フレーム１４の移動にともない、前記被供給領域Ｇに供給したボール７をスキージ１２の押圧部位Ｆで押圧しながらマスク１１の上面を水平移動する。したがって、被供給領域Gに供給されたボール７は、各ブロックＳの貫通孔１１１に装入される。
【００２４】
なお、スキージは上記説明に限定されることなく、例えば図５（ｃ）に示すように、略コ字形状をなしていても良い。また、図５（ｄ）に示すように、全体として略直線状をなしていても良い。さらに、
図５（ｅ）に示すように、１つのブロックＳに対し複数のスキージを備えていても良い。さらに、図５（ｆ）に示すように、スキージの一端のみスキージホルダー１４３に固定していても良い。
【００２５】
ボール供給装置１３について説明する。
図３に示すように、ボール供給装置１３は、ボール７の搬送方向において上流側に設定したボール支給位置Ｄから下流側であって前記被供給領域Ｇの上方に設定したボール供給位置Ｅへボール７を搬送し該被供給領域Ｇへ供給するものであり、ボール支給位置Ｄからボール供給位置Ｅまでボール７を分散保持した状態で搬送可能なボール供給手段である供給ロール１３１と、ボール７を貯留するとともに貯溜したボール７を排出するボール収納容器であるホッパ１３３と該排出されたボール７を受け前記供給ローラ１３へ支給するボール受け部材１３２とを備えたボール支給手段１３７とを有している。
【００２６】
供給ロール１３１は略円柱形状の回転体であり、第２のサブプレート１４４に回転可能に軸支されている。この供給ローラ１３１は、ボール７を外周面に分散保持し、軸芯廻りに回転して搬送する。したがって、本態様における前記ボール支給位置Ｄは図において供給ローラ１３１の左側方に、ボール供給位置Ｅは該供給ローラ１３１の右側方に設定する。なお、ボール支給位置Ｄ及びボール供給位置Ｅは、ボール供給手段やボール支給手段、被供給領域Ｇなどの構成により適宜設定されうる。
【００２７】
供給ロール１３１は、例えば人手などで回転してもよいが、図４に示すように、回転制御装置であるモータＭを供給ロール１３１に連結し、モータＭで制御させながら回転することが望ましい。また、モータＭとして、回転数可変な例えばサーボモータやパルスモータなどを採用すればボール７の供給量を可変とできるので好ましい。
【００２８】
供給ロール１３１は、ボール７を分散した状態で保持するとともに前記被供給領域Ｇに対応し配設したボール保持部１３５と、該ボール保持部１３５以外に配設しボール７を保持しないボール非保持部１３６をその外周部に有している。したがって、本態様の供給ロール１３１は、複数のボール保持部１３５とボール非保持部１３６がその軸芯方向において交互に配設されている。なお、ボール保持部１３５とボール非保持部１３６を形成する位置や大きさは被供給領域Ｇにより適宜設定されるものであり、例えば個片基板にボール７を搭載する場合にはボール非保持部１３６は必ずしも必要ではなく、供給ローラ１３１の全てがボール保持部１３５であってもよい。
【００２９】
前記ボール保持部１３５は、凸部を介して離隔されボール７を受容可能な複数の凹部を有する凹凸状の外周面を有している。このボール保持部１３５の凹部は、例えば平滑に仕上げた供給ロール１３１の基材に、例えばショットブラスト加工やレーザ加工などを施して形成する。
【００３０】
ボール非保持部１３６の表面は平滑な面とする。したがって、ボール非保持部１３６に接触したボール７は滑るために保持されない。なお、ボール非保持部１３６に撥水性を付与しておけばボール７が水分で吸着されることがないので好ましい。また、ボール非保持部１３６に導電性を付与しておけば、ボール７が静電気で吸着されることがないので好ましい。
【００３１】
供給ロール１３１は、図３に示すように、被供給領域Ｇにボール保持部１３５が対応するようにマスク１１の上方に配設されている。なお、供給ローラ１３１とマスク１１の間で供給されたボール７が噛み込まれることを防止するため、供給ローラ１３１は、その底部とマスク１１の上面で画成される間隔がボール７が通過可能な大きさに配設されることが望ましい。
【００３２】
ホッパ１３３は、第２のサブプレート１４４に固設され、所定数量のボール７を貯留可能な容器１３３ａと容器部１３３ａの下部に一体に配設しボール７を排出する排出部１３３ｂとを有している。ホッパ１３３は、供給ロール１３１の長手方向とほぼ同じ長さを有し、その排出口１３３ｂから排出されるボール７は供給ロール１３１の長手方向全体へ支給される。
【００３３】
ボール支給手段１３７のボール受け部材１３２は、その先端に柔軟性を有する複数の繊維からなるブラシ１３４を有している。該ボール受け部材１３２は、ボール支給位置Ｄにおいてそのブラシ１３４の先端部が供給ロール１３１に略水平に当接するようにほぼ水平な姿勢で第２のサブプレート１４４へ固設される。ブラシ１３４としては、例えば樹脂や金属製の柔軟性のある繊維からなるものを採用すればよい。なお、ブラシ１３４に撥水性を付与しておけばボール７が水分でブラシ１３４に吸着されることがないので好ましい。さらに、ブラシ１３４に導電性を付与しておけば、ボール７が静電気でブラシ１３４に吸着されることがないので好ましい。
【００３４】
ここで、ホッパ１３３は、その排出口１３３ｂとブラシ１３４の上面とで形成される間隙ｔをボール７が通過可能なようにボール受け部材１３２の上方に配設される。なお、ボール７が必要量以上にホッパ１３３から排出されボール受け部材１３２からこぼれ出すことがないように、前記間隙ｔはボール７が１個程度通過可能な大きさであることが望ましい。
【００３５】
上記ボール供給装置１３の動作について説明する。
１）図３に示すように、ホッパ１３３に所定数量のボール７をホッパ１３３に貯溜する。ボール７は、ホッパ１３３の排出口１３３ｂから排出され、ブラシ１３４に受け止められる。ボール７は、一定量排出された後に排出口とブラシ１３４の間隙ｔの規制によりその排出が一時的に停止される。
２）モータＭにより供給ロール１３１を時計回りに回転される。
３）ボール支給位置Ｄにおいてボール保持部１３５に接触したボール７は、ボール保持部１３５の凹部に分散保持され、供給ロール１３１の回転とともに互いに接触することなくボール供給位置Ｅへ搬送される。ボール供給位置Ｅへ搬送されたボール７は、重力により落下し、被供給領域Ｇへのみ供給される。ボール非保持部１３６に接触したボール７は保持されないので、該被供給領域Ｇ以外にボール７が供給されることはない。
４）ここで、供給ロール１３１の回転にともないボール７は搬送され続けるが、ブラシ１３４の上のボール７が減少すると後続のボール７が排出口１３３ｂから排出されるブラシ１３４に渡される。したがって、ボール７は、連続的にマスク１１へ供給されることとなる。なお、ボール７の供給にともないホッパ１３３のボール貯溜量は減少するが適宜補給してやればよい。
【００３６】
上記ボール供給手段１３によれば、ボール支給位置Ｄにおいてボール支給手段１３から支給されたボール７はボール非保持部１３６には保持されず、ボール保持部１３５に接触したボール７のみがその凹部に受容され保持される。該凹部はそれぞれ凸部で離隔されているので凹部に保持されたボール７はそれぞれ分散した状態で保持される。ここで、モータＭで供給ローラ１３を回転させればボール７はボール供給位置Ｅへ搬送されるが、ボール７は分散保持されているので搬送中に互いに衝突したり擦れ合ったりする機会が減少される。また、供給ロール１３１で分散保持されてきたボール７は、被供給領域Ｇへ落下する際にも互いに衝突することがなく、ボール７のダメージが最小限に抑制される。
【００３７】
また、ボール受け部材１３２のブラシ１３４は柔軟性を有する繊維からなるので、該ブラシ１３４がボール７を受けた際にボール７に疵や変形を生じさせることがない。さらに、供給ローラ１３１の底部とマスク１１の上面の間隔をボール７が通過可能な大きさとなるようにすれば、相対的に移動する被供給領域Ｇと供給ローラ１３１の間にボール７が噛み込まれ変形することがない。さらに、ボール供給手段を回転体とすることにより、ボール７の搬送機構が単純化され、その結果ボール供給装置が小型化される。
【００３８】
次に、ボール搭載装置１の動作について説明する。
Ａ）ボール供給装置１３により被供給領域Ｇにボール７を供給させつつ、フレーム１４を矢印Ｈの方向へ移動させる。
Ｂ）フレーム１４の移動とともにスキージ１２が水平移動する。
Ｃ）供給されたボール７にスキージ１２が水平な状態で当接する。スキージ１２は、ボール７を押圧しつつ水平移動することで貫通孔１１１へ装入する。したがって、ボール７は、貫通孔１１１を通してパッド電極８１に搭載される。
【００３９】
なお、ボール７を分散保持するボール保持部の態様は上記説明に限定されることなく、図６（ａ）に第１変形例を示すように、供給ロール１３１ａの軸芯に平行な複数の溝部を有し、該溝部でボール７を分散保持するようにしてもよい。
【００４０】
また、図６（ｂ）に第２変形例を示すように、供給ロール１３１ｂの表面にボール７を挿入可能な複数の穴部を設け、該穴部でボール７を分散保持するようにしてもよい。
【００４１】
また、図６（ｃ）に第３変形例を示すように、供給ロール１３１ｃの表面下に印圧可能な複数の電極を設け、該電極に電圧を印加してボール７を電磁気的に吸引し分散保持するようにしてもよい。なお、第３変形例の場合には、電極に印加された極性を逆にする（例えば「＋」の時は「−」にする。）ことによりボール７はボール保持部１３５ｃから離脱される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、微小な球状体を取り扱う産業装置、例えばボールベアリング用ボールの製造装置や薬剤の製造装置などにおいても同様に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施態様のボール供給装置が組込まれたボール搭載装置の斜視図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図１の符号Ａで示す面の断面図である。
【図４】図１の符号Ｂで示す面から眺めた平面図である。
【図５】図１のボール搭載装置のスキージの変形例を説明する図である。
【図６】図１のボール供給装置の供給ロールの変形例を説明する図である。。
【図７】従来のボール供給装置の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１          ボール搭載装置
１１        マスク
１１１      貫通孔
１２        スキージ
１３        ボール供給装置
１３１      ボール供給手段（供給ロール）
１３２      ボール受け部
１３４      ブラシ 
１３３      ホッパ  
１３７      ボール支給手段
１４        フレーム
１４１      ベースプレート
１４２      第１のサブプレート
１４３      スキージホルダー  
１４４      第２のサブプレート
７          ボール
８          基板
８１        パッド電極
【図１】
2005183423.tif 000003
【図２】
2005183423.tif 000004
【図３】
2005183423.tif 000005
【図４】
2005183423.tif 000006
【図５】
2005183423.tif 000007
【図６】
2005183423.tif 000008
【図７】
2005183423.tif 000009