(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ボールの供給部と、複数の吸着孔に導電性ボールを吸着保持する保持面を有する搭載ヘッドと、導電性ボールが搭載される被搭載物を支持する搭載部と、供給部と搭載部の間で搭載ヘッドを相対的に移動させる移動機構とを備え、搭載ヘッドにより供給部にて保持した導電性ボールを搭載部の被搭載物に搭載する導電性ボール搭載装置において、保持面上の不要な導電性ボールの位置を検出する検出手段と、検出手段にて検出された位置に部分的に作用して、不要な導電性ボールを除去する部分除去手段とを、供給部と搭載部の間の搭載ヘッドの相対的移動経路中に設け、上記部分除去手段は、吸引力または噴射圧を作用させるノズルと、該ノズルを搭載ヘッドに対し相対的に横移動させる移動機構とを備え、導電性ボール搭載前は、吸引力または噴射圧を作用させて不要な導電性ボールを除去し、導電性ボール搭載後は、上記移動機構により不要な導電性ボールに上記ノズルを当接させて除去することを特徴とする導電性ボール搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボール搭載装置の改良に関するもので、主として搭載ヘッドの導電性ボール保持面に保持された不要な導電性ボールを除去する装置を主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より導電性ボール搭載装置において、搭載前の搭載ヘッドに吸着保持された不要導電性ボール（エキストラボール、ダブルボール等）を検出手段で検査して除去する方法や、導電性ボールを被搭載物に搭載した後の搭載ヘッドに残された不要導電性ボール（リメインボール等）を検出して除去する方法は存在した。
【０００３】
しかし、搭載前の不要導電性ボールの検出にしても、又、搭載後の不要導電性ボールの検出にしても、不要導電性ボールの有無に関する検出のみであって、その位置を検出して除去するものは存在しなかった。
【０００４】
又、不要導電性ボールの除去手段もいくつか開示されているが、搭載ヘッド全体を対象に吸引、振動付与、真空破壊、圧縮空気の吹き出し等の除去手段を作用させるものに過ぎなかった。その上、これらの除去手段では、適正吸着の導電性ボールに影響を与えないようにするため、不要導電性ボールに作用させる除去力が、搭載ヘッドの不要導電性ボールの保持力を上回ることができず、不要導電性ボールのみを確実に除去できなかった。更に、リメインボールにあっては、導電性ボールが搭載ヘッドの吸着孔に嵌り込んでいるため、上記従来の除去手段では取り除くことができなかった。従って、導電性ボール搭載装置を停止させ人手による除去作業が必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、検出手段に、供給部で導電性ボールを吸着保持した搭載ヘッドに余分に保持されている不要な導電性ボールの保持面上の位置、若しくは搭載部で被搭載物に導電性ボールを搭載した後の搭載ヘッドに搭載されずに保持されている不要な導電性ボールの保持面上の位置を検出させるとともに、除去手段も部分的除去手段とすることにより、検出手段にて検出された不要な導電性ボールの位置に部分的に作用して除去するものとし、導電性ボール搭載装置を停止することなく、正確、確実に不要導電性ボールを除去することが可能な導電性ボール搭載装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、導電性ボール搭載装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールの供給部と、複数の吸着孔に導電性ボールを吸着保持する保持面を有する搭載ヘッドと、導電性ボールが搭載される被搭載物を支持する搭載部と、供給部と搭載部の間で搭載ヘッドを相対的に移動させる移動機構とを備えたものとする。
第２に、搭載ヘッドにより供給部にて保持した導電性ボールを搭載部の被搭載物に搭載する導電性ボール搭載装置とする。
第３に、保持面上の不要な導電性ボールの位置を検出する検出手段を設ける。
第４に、検出手段にて検出された位置に部分的に作用して、不要な導電性ボールを除去する部分除去手段を設ける。
第５に上記検出手段及び部分除去手段を、供給部と搭載部の間の搭載ヘッドの相対的移動経路中に設ける。
第６に、上記部分除去手段は、吸引力または噴射圧を作用させるノズルと、該ノズルを搭載ヘッドに対し相対的に横移動させる移動機構とを備える。
第７に、導電性ボール搭載前は、吸引力または噴射圧を作用させて不要な導電性ボールを除去し、導電性ボール搭載後は、上記移動機構により不要な導電性ボールに上記ノズルを当接させて除去する。
【０００７】
【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、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略説明図であり、実施例では、本発明における導電性ボールとして、直径０．１ｍｍの半田ボール２が用いられている。勿論、本発明における導電性ボールが上記半田ボール２に限定されるものではない。又、実施例では被搭載物としてウエハ３１を使用しているが、他にＢＧＡ基板などのプリント配線基板であっても良いことは勿論である。
【０００８】
該半田ボール搭載装置１は、図１中左方より、半田ボール２が多数貯留されているボール供給装置３と、半田ボール２を真空吸引して保持する搭載ヘッド４と、多数の半田ボール２が保持されている搭載ヘッド４の下面全体を範囲として全体的に作用して、不要な半田ボール２２，２３を除去する全面除去装置５と、搭載ヘッド４のＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、搭載ヘッド４のＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）と、不要半田ボール２２，２３の位置を検出する検査カメラ８と、不要半田ボール２２，２３に直接的に作用して全面除去装置５より高い除去作用を発揮する部分除去装置９と、Ｙ−Θ軸方向に移動するウエハ３１が載置されるＹーΘテーブル３２とが設けられている。
【０００９】
搭載ヘッド４のＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、搭載ヘッド４のＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）とが、本発明における供給部、すなわちボール供給装置３と、搭載部、すなわちＹーΘテーブル３２との間で搭載ヘッド４を相対的に移動させる移動機構となる。勿論、相対的に移動可能であれば良いので、ＹーΘテーブル３２等が移動するものであっても、両者が移動するものであっても良い。
【００１０】
Ｘ軸移動装置６及びＺ軸移動装置７での搭載ヘッド４の移動は、ボール供給装置３上方への移動、ボール吸着のための上下移動及びＹーΘテーブル３２上方への移動、ボール搭載動作のための上下移動がある。
【００１１】
ＹーΘテーブル３２は、Ｙ軸駆動テーブル上にΘ軸駆動部が設置されており、Ｙ軸方向（図中前後方向）及びΘ軸方向（回転方向）に平面移動可能に構成されており、搭載の際の位置合わせに用いられる。
【００１２】
搭載ヘッド４は、半田ボール２を吸着保持する吸着孔１５が複数マトリックス状に整列して形成されたボール保持面１１が、搭載ヘッド４の下面に形成されている。搭載ヘッド４は、図示されていないバキューム源と接続されており、バキューム源からの負圧によりボール保持面１１に多数形成された吸着孔１５に半田ボール２を吸着保持する。
【００１３】
全面除去装置５は、搭載ヘッド４のボール保持面１１の不要な半田ボール２２を吸引して取り除く吸引ノズルが設けられたもので、吸引ノズルは、図１前後方向にボール保持面１１の幅に対応する横長なノズルで構成されたものである。尚、実施例では該吸引ノズルの吸引開口の寸法はボール保持面１１の幅の長さ、具体的にはウエハ３１が８インチである場合２２０ｍｍの長さであり、開口幅は２ｍｍである。
【００１４】
全面除去装置５には図示されていない昇降装置が装備されている。該昇降装置による全面除去装置５の上昇と搭載ヘッド４の下降により、両者は相対的に接近し、該全面除去装置５の上方を搭載ヘッド４が、吸引ノズルの長尺方向と交差する方向に横移動することにより、搭載ヘッド４のボール保持面１１に全面に存在する不要半田ボール２２に作用し、不要半田ボール２２を除去しようとするものである。
【００１５】
尚、実施例では、全面除去装置５によるボール除去動作中の搭載ヘッド４の横移動の速度は３０ｍｍ／秒であって、幅２ｍｍの吸引ノズルが１個の不要半田ボール２２に直接作用できる時間が概ね０．０７秒である。この条件での吸引で、実施例では、全面除去装置５の吸引力が吸着孔１５の吸引力を上回ることはなく、適正に吸着孔１５に吸着された半田ボール２を除去することはない。
【００１６】
検査カメラ８は、不要半田ボール２２の位置を検出するもので、正確には、ボール供給装置３で半田ボール２を吸着保持した搭載ヘッド４に余分に保持されている不要な半田ボール２２のボール保持面１１上の位置、若しくは搭載部でウエハ３１に半田ボール２を搭載した後の搭載ヘッド４に搭載されずに保持されている不要な半田ボール２３のボール保持面１１上の位置を検出するものである。
【００１７】
すなわち、検査カメラ８による不要半田ボール２２，２３の検出は、搭載ヘッド４の往路（ボール搭載前の移動経路）及び復路（ボール搭載後の移動経路）の両方で行われる。図４（Ａ）は、往路での検査カメラ８での検出した検査画像であり、適正に吸着保持された半田ボール２と余剰ボールである不要な半田ボール２２がボール保持面１１上に検出されている。他方図４（Ｂ）は、復路での検査カメラ８での検出した検査画像であり、搭載されなかった残存ボールが不要な半田ボール２３としてボール保持面１１上に検出されている。尚、図中符号１５は、吸着孔である。
【００１８】
ボール保持面１１上の不要な半田ボール２２，２３の位置を対象として部分的に作用する部分除去装置９は、上面に円形の吸引口を開口した円筒形状の部分吸引ノズル１０を有し、該部分吸引ノズル１０は、吸引通路１６を介して図示されていないバキューム源と接続されている。部分吸引ノズル１０の吸引開口径は０．８ｍｍであって、不要半田ボール２２を取り囲むように位置することで不要半田ボール２２のほぼ全周から流入する外気が作用するので、全面除去装置５の吸引ノズルのように短尺方向から外気が流入する場合と比較して強い除去力を得ることができる。従って、停止した状態で全面除去装置５より長く（１秒以上）吸引を行うことにより、全面除去装置５の吸引ノズルと比較して吸引開口が小さいこともあって、全面除去装置５の吸引ノズルより高い吸引力で除去でき、全面除去装置５より高い除去作用を発揮する。
【００１９】
部分吸引ノズル１０での、不要半田ボール２２，２３の除去作業は次のように行われる。往路におけるエキストラボールやダブルボール等の不要半田ボール２２に対しては吸引除去が行われ、復路のリメインボール等の不要半田ボール２３に対しては部分吸引ノズル１０を当接させて除去する。尚、部分除去装置９には、部分吸引ノズル１０の昇降のためのエアーシリンダ１２と、図２中前後方向への移動のためのＹ軸移動機構１３とが装備されている。
【００２０】
図３（Ａ）は、ボール搭載前の部分吸引ノズル１０での除去動作を示す図である。同図に示されるように部分吸引ノズル１０の先端は不要半田ボール２２の下方を取り囲むよう位置し、吸着孔１５に正規に保持されている半田ボール２のボール突出量が直径１００ミクロンの半田ボール２で９０ミクロン程度であるので、部分吸引ノズル１０も先端を、これに干渉しない程度にできるだけボール保持面１１に近づけて吸引することにより、部分吸引ノズル１０先端周囲からの外気の流入速度を高めることにより確実に不要半田ボール２２を除去しようとする。勿論、吸着孔１５に正規に保持されている半田ボール２を除去しないため、部分吸引ノズル１０の除去力は、吸着孔１５の吸引力より弱くなるように設定されている。
【００２１】
図３（Ｂ）は、ボール搭載後の部分吸引ノズル１０での除去動作を示す図であり、ボール保持面１１から突出している不要半田ボール２３の上下方向において、ボール径の直径が最大となる高さ以上（ボール保持面１１に当接しても良い。）に部分吸引ノズル１０のノズル先端を上昇させ、部分吸引ノズル１０の吸引開口の内縁で不要半田ボール２３を取り囲み、吸引開口の直径分の距離を相対的に横移動させ、部分吸引ノズル１０内縁に不要半田ボール２３を当接させて除去する。
【００２２】
実施例では、全面除去装置５、検査カメラ８、部分除去装置９は、ボール供給装置３とＹーΘテーブル３２の間で、搭載ヘッド４の移動経路中に設けられている。但し、本発明においては、上記移動経路は相対的なもので良い。
【００２３】
次に、半田ボール搭載装置１の動作と共に部分除去装置の動作について説明する。先ず、Ｘ軸移動装置６が作動し、搭載ヘッド４はボール供給装置３上方に移動する。次に、Ｚ軸移動装置７の作動により、搭載ヘッド４は下降し、ボール供給装置３より半田ボール２を搭載ヘッド４のボール保持面１１に設けられた吸着孔１５に吸着し、半田ボール２を吸着したら、再びＺ軸移動装置７により上昇する。
【００２４】
上昇後、搭載ヘッド４は、Ｘ軸移動装置６により、図１中右方への移動を開始し、全面除去装置５上方に至る。ここで全面除去装置５の昇降装置が作動して、搭載ヘッド４下面に接近し、ボール保持面１１全面を対象とした不要な半田ボール２２の除去が行われる。
【００２５】
全面除去装置５の除去動作の後、搭載ヘッド４は、Ｘ軸移動装置６により、更に図１中右方への移動を継続し、検査カメラ８の上方に至る。ここで、検査カメラ８は、ボール保持面１１を撮影し、、撮影データに基づく画像処理によって、ボール供給装置３で半田ボール２を吸着保持した搭載ヘッド４に余分に保持されれている不要半田ボール２２のボール保持面１１上の位置を認識し、検出する。
【００２６】
かようにして全面除去装置５で除去できなかった不要半田ボール２２が発見されると、搭載ヘッド４は部分除去装置９の上方に至り、部分除去装置９による不要半田ボール２２のボール保持面１１に対する部分的な除去作業が行われる。具体的には検査カメラ８の検出結果より、Ｘ軸移動装置６により搭載ヘッド４を移動させ、Ｙ軸移動機構１３により部分吸引ノズル１０を移動させることで、不要半田ボール２２の下方に部分吸引ノズル１０を位置合わせし、部分吸引ノズル１０を、エアーシリンダ１２により上昇させ、不要半田ボール２２に近づけ吸引力を作用させて除去するのである。
【００２７】
不要半田ボール２２を除去した後、搭載ヘッド４は、更に図中右方へ移動し、ＹーΘテーブル３２のボール搭載位置上方に移動する。次に、Ｚ軸移動装置７により搭載ヘッド４を下降させてウエハ３１上にボール搭載動作を行うのである。
【００２８】
ボール搭載動作の後、搭載ヘッド４はボール供給装置３へ向かう復路に入るが、復路中、検査カメラ８上方に至ったとき、検査カメラ８で認識し、搭載ヘッド４に残存する不要半田ボール２３のボール保持面１１上の位置を検出する。ここで、残存する不要半田ボール２３が検出された場合、搭載ヘッド４が部分除去装置９上方へ移動し、部分除去装置９による不要半田ボール２３のボール保持面１１に対する部分的な除去作業が行われる。具体的には検査カメラ８の検出結果により、往路で行ったのと同様の動作により不要半田ボール２３の位置の下方に部分吸引ノズル１０を位置合わせし、エアーシリンダ１２により上昇させ、残存する不要半田ボール２３をその先端開口で取り囲み、Ｘ軸移動装置６により搭載ヘッド４を移動させることで、部分吸引ノズル１０を残存する不要半田ボール２３に当接させて除去するのである。
【００２９】
その後、ボール供給装置３に搭載ヘッド４が戻り、半田ボール搭載装置１の一連の動作が完了する。一連の動作中、実施例では検査カメラ８による不要半田ボール２２，２３の検出を往路及び復路の２度行うものであったが、本発明は、目的に応じ何れか一方を選択しても良い。又、全面除去装置５を利用した除去動作を省略したものであっても良い。
【００３０】
以上、部分除去装置９の実施例として、吸引して取り除く部分吸引ノズル１０を用いる場合を示したが、本発明では、不要な導電性ボール２２，２３を取り除く部分除去装置９として、不要導電性ボール２２，２３に噴射圧を作用させて取り除く噴射ノズルを用いる場合や、不要な導電性ボール２２，２３に直接作用させて取り除く吸着部材や把持部材を用いる場合にも利用できるものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、検出手段に、供給部で導電性ボールを吸着保持した搭載ヘッドに余分に保持されれている不要な導電性ボールの保持面上の位置、若しくは搭載部で被搭載物に導電性ボールを搭載した後の搭載ヘッドに搭載されずに保持されている不要な導電性ボールの保持面上の位置を検出させるので、部分除去手段を直接作用させることができるものとなった。
【００３２】
不要導電性ボールの除去手段として部分的除去手段を採用できたので、検出手段にて検出された導電性ボールの位置に部分的に作用させることができ、導電性ボール搭載装置を停止することなく、正確、確実に不要導電性ボールを除去することが可能な導電性ボール搭載装置となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る半田ボール搭載装置の全体を示す概略説明図
【図２】部分除去装置を示す正面説明図
【図３】不要半田ボールと部分吸引ノズルとの関係を示す説明図で、（Ａ）はボール搭載前の状態での除去動作を示し、（Ｂ）は、搭載後の除去動作を示す図である。
【図４】検出カメラでの検査画像を示す平面説明図で、（Ａ）はボール搭載前の検査画像を示す図であり、（Ｂ）は、搭載後の検査画像を示す図である。
【符号の説明】
１．．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．．半田ボール
３．．．．．．ボール供給装置
４．．．．．．搭載ヘッド
５．．．．．．全面除去装置
６．．．．．．Ｘ軸移動装置
７．．．．．．Ｚ軸移動装置
８．．．．．．．検査カメラ
９．．．．．．部分除去装置
１０．．．．．部分吸引ノズル
１１．．．．．ボール保持面
１２．．．．．エアーシリンダ
１３．．．．．Ｙ軸移動機構
１４．．．．．吸引通路
１５．．．．．吸着孔
１６．．．．．吸引通路
２２、２３．．不要半田ボール
３１．．．．．．ウエハ
３２．．．．．．ＹーΘテーブル
【図１】
0003931215.tif 000002
【図２】
0003931215.tif 000003
【図３】
0003931215.tif 000004
【図４】
0003931215.tif 000005