(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成された吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置において、全半田ボールの吸着動作完了後に、吸着ヘッド内の真空圧力を吸着動作完了時の圧力より低圧の半田ボールが吸着穴に保持可能な所定圧力にする制御手段を有する半田ボールマウント装置。
【請求項２】
複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成された吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置において、半田ボール吸着動作中の吸着半田ボールの数の増加により吸着ヘッド内の真空圧力が設定された適正圧以上の高圧とならないよう半田ボール吸着動作中に適正圧になるように制御する手段を有するとともに、全半田ボールの吸着動作完了後に、吸着ヘッド内の真空圧力を吸着動作完了時の圧力より低圧の半田ボールが吸着穴に保持可能な所定圧力にする制御手段を有する半田ボールマウント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に半田ボールを搭載する半田ボールマウント装置に関するものであって、主としてＢＧＡ（ボールグリッドアレー）用半田ボールマウント装置における半田ボール吸着（バキューム吸着）時の圧力制御手段の改良を主眼に発明されたものである。
【０００２】
【従来技術】
半田ボールマウント装置において基板に複数個の半田ボールを搭載する場合、吸着ヘッドに複数の半田ボール吸着穴を開けた吸着プレートを設け、該吸着穴に半田ボールを真空吸着し、基板上に搭載する方法が一般的である。
【０００３】
図２が、従来の半田ボールマウント装置の吸引回路図である。図中１は、真空ポンプまたはブロアよりなる吸引装置１であり、吸引装置１は配管３（図２及至図５に実線で示されている。）により吸着ヘッド２と連結されている。該配管３の途中には、チャンバー７内の真空圧力（負圧）を決定するリリーフ弁６と吸引動作の開始と終了の制御を行うバルブ８が設けられている。
【０００４】
吸着ヘッド２には、負圧を蓄える部屋となるチャンバー７、その下面に半田ボール４が吸着される吸着穴５が多数形成された吸着プレート１２が形成されている。また、チャンバー７には圧力検出器９が設置され、別設の制御装置１０により、バルブ８の開閉を行なうものであった。図２中１１の点線で示す部分は配線である。
【０００５】
従来の半田ボールマウント装置での吸着ヘッド２の圧力制御は、最終到達圧（設定圧Ｐ１）のみをリリーフ弁６により設定するにすぎないものであった。図６に従って説明すれば、バルブ８が開となることにより、吸引が開始され、半田ボール４の吸着が開始される。吸着プレート１２には、吸着穴５が多数存在するので、半田ボール４の吸着数の増加により、逐次開口面積が減少し、吸着穴５の真空圧力は低真空から高真空へと変動することになる。設定圧Ｐ１に到達後、半田ボール４の吸着完了確認に要する設定時間ｔ１および、その後の吸着ヘッド２の移動の時間とも設定圧Ｐ１での吸引を継続するものであった。
【０００６】
吸着動作の初期時点と吸着動作終了時点では、吸着のための真空圧力が異なり、後半ほど半田ボール４の吸着は高い真空度となる。必要以上に高い真空圧力で半田ボール４を吸着保持することは、吸着穴５への喰付きを生じさせ、半田ボール４の搭載ミスを起こす要因ともなっていた。更に、後半ほど半田ボール４の吸着速度が速くなり、これは吸着プレート１２上に吸着する際の衝突エネルギー（力）が強くなることであって、半田ボール４が変形する原因となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、第１に、半田ボールの吸着穴への保持力を小さくして半田ボールの吸着穴への喰付きを減少させ、それにより半田ボールの基板への搭載ミスの少ない半田ボールマウント装置とすると同時に、第２に、半田ボールを吸着穴に吸着する際の衝突エネルギー（力）を小さくして、半田ボールの変形の要因の少ない半田ボールマウント装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、次の３つの手段が採用される。第１の発明は、複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成された吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置において、半田ボール吸着動作中の吸着半田ボールの数の増加により吸着ヘッド内の真空圧力が設定された適正圧以上の高圧とならないよう半田ボール吸着動作中に適正圧になるように制御する手段を有する半田ボールマウント装置である。
【０００９】
第２の発明は、複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成された吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置において、全半田ボールの吸着動作完了後に、吸着ヘッド内の真空圧力を吸着動作完了時の圧力より低圧の半田ボールが吸着穴に保持可能な所定圧力にする制御手段を有する半田ボールマウント装置である。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明と第２の発明の特色を併せ持つもので、複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成された吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置において、増加する吸着半田ボールの数により吸着ヘッド内の真空圧力が設定された適正圧以上に高圧とならないよう半田ボール吸着動作中に適正圧になるように制御する手段を有するとともに、全半田ボールの吸着動作完了後に、吸着ヘッド内の真空圧力を吸着動作完了時の圧力より低圧の半田ボールが吸着穴に保持可能な所定圧力にする制御手段を有する半田ボールマウント装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図示の実施例とともに発明の実施の形態につき説明する。図１は、本発明が実施される半田ボールマウント装置の概要を示す斜視図であり、図中２が吸着ヘッドであり、３が、真空吸引のため図１では示されていない吸引装置と吸着ヘッド２を連結するための配管である。尚、吸引装置としては、真空ポンプやブロアが利用される。
【００１２】
吸着ヘッド２は、半田ボール供給ボックス４１上方より下降し、半田ボール４を吸着する。他方、フラックス供給装置２１ではフラックス転写ピンにフラックスを供給した後、転写ピンにより基板２２にフラックスを転写する。その後、吸着ヘッド２は、図１に示すように基板２２上に移動し、更に下降して基板２２に半田ボール４を搭載するのである。本発明は、吸着ヘッド２への半田ボールの吸着から、半田ボール４を基板に搭載するまでの、吸着ヘッド２の真空圧力の制御に特徴を有するものである。
【００１３】
第１の発明の特徴は、増加する吸着半田ボール４の数による開口面積の減少により吸着ヘッド２内の真空圧力（負圧）が設定された適正圧以上の高圧とならないよう半田ボール吸着動作中に適正圧になるように制御する手段を有することである。
【００１４】
この発明の実施のため、第１の吸引回路が図３に示されている。すなわち、吸引装置１と吸着ヘッド２の間の配管３（図中実線で示される。）途中に、バルブ８と、バルブ８より吸引装置１側に比例制御圧力調整弁１３が設けられている。他方、吸着ヘッド２のチャンバー７には圧力検出器９が取り付けてあり、圧力検出器９は、制御装置１０と接続されている。更に、制御装置１０は、バルブ８及び比例制御圧力調整弁１３とも接続され、バルブ８及び比例制御圧力調整弁１３を制御している。図中点線で示される１１（図２乃至図５で共通する。）が、これらの接続のための配線である。
【００１５】
その制御方法は、図７のグラフに示される。バルブ８がＯＮで開となり、吸引が開始され、半田ボール４の吸着が開始される。半田ボール４の吸着数の増加により、開口面積は減少し、チャンバー７内の真空度は高くなる。チャンバー７内の真空圧力が通常の最終到達圧Ｐ１より真空度が低い設定圧Ｐ２になったらその設定圧Ｐ２を維持するようにする。すなわち、吸着ヘッド２のチャンバー７内の真空圧力が設定圧Ｐ２になるように圧力検出器９からの信号をもとにして比例制御圧力調整弁１３により圧力制御が行われる。その後、設定圧Ｐ２のまま半田ボール吸着完了確認に要する設定時間ｔ２の経過で、吸着ヘッド２は移動する。
【００１６】
第２の発明の特徴は、全半田ボール４の吸着動作完了後に、吸着ヘッド２内の真空圧力を吸着動作完了時の圧力より低圧の半田ボール４が保持可能な所定圧力にする制御手段を有することである。
【００１７】
第２の発明の実施のための吸引回路は、前記が第１の吸引回路で行うこともできるのであるが、比例制御圧力調整弁１３を用いずに、リリーフ弁６を有する従来の回路に、絞り弁１４とバルブ１８の組み合わせを加えた第２の吸引回路によっても良い。第２の吸引回路は、図４に示されている。
【００１８】
その制御方法は、図８のグラフに示される。バルブ８がＯＮで開となり、吸引が開始され、半田ボール４の吸着が開始される。半田ボール４の吸着数の増加により、開口面積は減少し、チャンバー７内の真空度は高くなり、リリーフ弁６で設定された最終到達圧である設定圧Ｐ１まで至る。設定圧Ｐ１で、吸着完了確認に要する設定時間ｔ１の経過を待ち、半田ボール４の吸着動作が完了する。吸着完了確認に要する設定時間ｔ１経過の後、バルブ１８がＯＮ（開）となり、絞り弁１４の設定により、半田ボール４の保持可能な設定圧Ｐ３に減圧され、同時に吸着ヘッド２は移動する。
【００１９】
第３の発明の特徴は、半田ボール吸着動作中の吸着半田ボールの数の増加による開口面積の減少により、吸着ヘッド内の真空圧力が設定された適正圧以上の高圧とならないよう半田ボール吸着動作中に適正圧になるように制御する手段を有するとともに、全半田ボールの吸着動作完了後に、吸着ヘッド内の真空圧力を吸着動作完了時の圧力より低圧の半田ボールを吸着穴に保持可能な所定圧力にする制御手段を有することである。すなわち第１の発明と第２の発明の特徴を併せ持つ。
【００２０】
第３の発明の実施のための吸引回路は、第１の吸引回路を用いて行う。その制御方法は、図９のグラフに示される。バルブ８がＯＮで開となり、吸引が開始され、半田ボール４の吸着が開始される。半田ボール４の吸着数の増加により、開口面積は減少し、チャンバー７内の真空度は高くなる。チャンバー７内の真空圧力が通常の最終到達圧Ｐ１より真空度が低い設定圧Ｐ２になったらその設定圧Ｐ２を維持するようにする。すなわち、吸着ヘッド２のチャンバー７内の真空圧力が設定圧Ｐ２になるように圧力検出器９からの信号をもとにして比例制御圧力調整弁１３により設定圧Ｐ２の圧力を維持する。
【００２１】
その後、比例制御圧力調整弁１３への電流値一定で設定圧Ｐ２のまま半田ボール吸着完了確認に要する設定時間ｔ２経過で半田ボール４の吸着動作を完了する。設定時間ｔ２経過後、比例制御圧力調整弁１３へ半田ボール保持可能な低圧である設定圧Ｐ３になるよう信号をおくる。同時に吸着ヘッド２移動は移動する。
【００２２】
第１の発明及び第３の発明の実施のため比例制御圧力調整弁１３を利用した第１の吸引回路を用いたが、絞り弁１４，２４、３４を組合わせたブリードオフ回路を構成してもよい。このための第３の吸引回路が図５に示される。図５では、絞り弁１４、２４、３４とそれに対応するバルブ１８，２８，３８を、３組利用した例を示したが、必要に応じｎ組利用する。
【００２３】
第３の吸引回路による第１の発明での制御方法は、バルブ８がＯＮで開となり、吸引が開始され、半田ボール４の吸着が開始される。半田ボール４の吸着数の増加により、開口面積は減少し、チャンバー７内の真空度は高くなり、最終到達圧Ｐ１より真空度が低い設定圧Ｐ２になったところでバルブ２８をＯＮにし、圧力制御を開始する。ｎ個のバルブが存在する場合、以後順にバルブ３８からバルブ（ｎ−１）までＯＮさせていく、設定圧Ｐ２になって設定時間ｔ２が経過したら半田ボール４の吸着動作は完了し、吸着ヘッド２は移動する。
【００２４】
第３の吸引回路による第３の発明での制御方法は、バルブ８がＯＮで開となり、吸引が開始され、半田ボール４の吸着が開始される。半田ボール４の吸着数の増加により、開口面積は減少し、チャンバー７内の真空度は高くなり、最終到達圧より真空度が低い設定圧Ｐ２になったところでバルブ２８をＯＮにし、圧力制御を開始する。ｎ個のバルブが存在する場合、以後順にバルブ３８からバルブ（ｎ−１）までＯＮさせていく、設定圧Ｐ２になって設定時間ｔ２が経過したら半田ボール４の吸着動作完了で、さらにバルブ（ｎ）をＯＮにすると半田ボールの保持に必要な設定圧Ｐ３にされ、同時に吸着ヘッド２は移動する。
【００２５】
【発明の効果】
第１の発明及び第３の発明にあっては、吸着及び移動中の半田ボールの保持力を小さくして吸着プレートへの喰付きを減少することができるので半田ボールの基板への搭載ミスを防止できるものとなった。更に、吸着プレート上に半田ボールを吸着する際の衝突エネルギー（力）を小さくすることができ、半田ボールの変形を有効に防止できるものとなった。
【００２６】
第２の発明にあっては、半田ボール吸着の際の衝突エネルギーは従来と同じものであるが、吸着後移動中の半田ボールの保持力を小さくできるので、吸着プレートへの喰付きを減少することができ、半田ボールの搭載ミスを有効に防止できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が利用される半田ボールマウント装置の概要を示す斜視図
【図２】従来の半田ボールマウント装置の吸引回路図
【図３】本発明に用いられる第１の吸引回路図
【図４】第２の発明に用いられる第２の吸引回路図
【図５】本発明に用いられる第３の吸引回路図
【図６】従来の圧力制御をしめすグラフ
【図７】第１の発明の圧力制御を示すグラフ
【図８】第２の発明の圧力制御を示すグラフ
【図９】第３の発明の圧力制御を示すグラフ
【符号の説明】
１．．．．．．．．．．吸引装置
２．．．．．．．．．．吸着ヘッド
３．．．．．．．．．．配管
４．．．．．．．．．．半田ボール
５．．．．．．．．．．吸着穴
６．．．．．．．．．．リリーフ弁
７．．．．．．．．．．チャンバー
８、１８、２８、３８．バルブ
９．．．．．．．．．．圧力検出器
１０．．．．．．．．．．制御装置
１１．．．．．．．．．．配線
１２．．．．．．．．．．吸着プレート
１３．．．．．．．．．．比例制御圧力制御弁
１４、２４、３４．．．．絞り弁
２１．．．．．．．．．．フラックス供給装置
２２．．．．．．．．．．基板
４１．．．．．．．．．．半田ボール供給装置
【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】
0003870363.tif 000009
【図９】
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