(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引により吸着口に保持したはんだボールを所定位置に位置させてから被搭載部材に搭載させるはんだボール搭載装置において、前記吸着口に吸着された前記はんだボールを前記吸着口に押圧可能な押さえ部材と、前記押さえ部材を回転させる回転アクチュエータとを備え、前記押さえ部材が複数に分割された板状であって、前記回転アクチュエータが分割された前記押さえ部材毎に設けられ、前記押さえ部材が、前記はんだボールを前記吸着口に押圧した状態と、前記はんだボールと前記被搭載部材との間から退避した状態とに前記回転アクチュエータによる回転により変位可能であることを特徴とするはんだボール搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、吸引により吸着口に保持したはんだボールを所定位置に位置させてから被搭載部材に搭載させるはんだボール搭載装置に関し、特にはんだボールの数が多い場合に、はんだボールを吸着口から離脱させるのに適したはんだボール搭載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板にＬＳＩ素子をはんだ付けして成るＬＳＩパッケージとして、ボール・グリッド・アレイ（Ball Grid Array 、以下ＢＧＡという）タイプのものが採用されることがある。このＢＧＡタイプのＬＳＩパッケージを組み立てる際は、ＬＳＩ素子を固定した基板にフラックスを塗布して、ＬＳＩ素子の端子部分にはんだボールを搭載させる。そして、リフローはんだによるはんだ付けと同様の方法で、ＬＳＩ素子を基板にはんだ付けする。
【０００３】
ここで、図９に示すようにＬＳＩパッケージの基板１の所定位置にはんだボール２を搭載させる装置16の一例としては、水平な基板１の上側に対向すると共に、基板１との距離を変更可能な中空形状の吸着部材18と、吸着部材18の底部に形成された吸着口20と、各吸着口20から突出可能なパイプ状の突き出し部材22と、各突き出し部材22を保持しながら管路として連通する連結部材24と、連結部材24を介して各突き出し部材22から空気を吸引する吸引ポンプ26と、突き出し部材22を吸着口20に対して出没させるシリンダピストン機構から成る昇降機構28とを備えたものが知られている（特開平8−25035号公報参照）。
【０００４】
この装置16では、吸引ポンプ26により各突き出し部材22の先端にはんだボール２を吸着させておき、吸着部材18を基板１に対向させて所定位置に位置させる。この状態で昇降機構28を作動させて、図10に示すように突き出し部材22を基板１に向けて突き出させる。そして、はんだボール２を基板１上のフラックス29に押し付けて基板１に搭載させる。
【０００５】
そして、はんだボール２の基板１への搭載後に、突き出し部材22を各吸着口20に引き込む。これにより、はんだボール２と突き出し部材22とがフラックス29や埃等のごみの付着、あるいは静電気の帯電によりくっついていても、はんだボール２が吸着口20の縁に当たって突き出し部材22から離隔して基板１に落下して搭載される。
【０００６】
ところで、従来は基板１としては 600ピン以下のクラスのＢＧＡパッケージで主流あったが、近年では超多ピン（1200ピン以上）のＢＧＡパッケージが開発されるようになっている。これに伴い、はんだボール２の取り付け間隔（ピンのピッチ）やはんだボール２の直径が小さくなってきている。このため、この様な状況に対応するためにパイプ状の突き出し部材22の外径や内径の縮小、その取り付けピッチの高密度化が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したはんだボール搭載装置では、はんだボール２は吸引力のみにより突き出し部材22に保持されているので、はんだボール２を保持させてから基板１の上方まで移動させるときにはんだボール２が落下してしまうおそれがある。特に突き出し部材22の近年の高密度化に伴い吸着口20の数が増えていることから、はんだボール２を吸引する時にリークが発生し易く確実にはんだボールを吸着することが困難になってきており、はんだボール２が落下し易くなっている。
【０００８】
また、パイプ状の突き出し部材22を使用しているので、取り付けピッチの高密度化によって突き出し部材22およびこれを連結する連結部材24が細かく複雑な形状になってしまう。突き出し部材22の取り付けピッチはＬＳＩパッケージの搭載ピッチに依存するので、ＬＳＩパッケージへのはんだボール２の搭載数が増加して搭載ピッチが狭くなると、突き出し部材22および連結部材24の製作や加工が非常に困難になってしまう。このため、部品コストが高くなってしまう。しかも、場合によっては、部品構成の複雑化・薄肉化により剛性が弱くなってしまうおそれがある。
【０００９】
さらに、鉛とスズが主材料の軟らかいはんだボール２を金属製の吸着部材18の吸着口20に接触して落下させるため、はんだボール２に傷が付くことがある。
【００１０】
そして、はんだボール２を突き出し部材22により吸着口20から基板１まで下降させるので、はんだボール２と突き出し部材22とが静電気の帯電やごみの付着によりくっつき易く、またはんだボール２の搭載後には突き出し部材22を各吸着口20に引き込んでいるので、はんだボール２と突き出し部材22とがくっついていた場合にはんだボール２が吸着口20の縁に衝突して傷付いてしまうおそれがある。
【００１１】
また、吸着口20の形状によっては、はんだボール２が衝突して変形して、吸着口20に食い込んでしまい、基板１に搭載されずに帰ってしまうおそれがある。さらに、吸着口20にフラックスや埃などのごみが付着して粘着材として作用したり、はんだボール２に静電気が帯電していると、はんだボール２が吸着口20にくっついて基板１に搭載されずに基板から帰ってしまうおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、多数の吸着口を有していても確実にはんだボールを保持でき、はんだボールの損傷を抑えながら確実かつ安価にはんだボールを被搭載部材に搭載できるはんだボール搭載装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のはんだボール搭載装置は、吸引により吸着口に保持したはんだボールを所定位置に位置させてから被搭載部材に搭載させるはんだボール搭載装置において、前記吸着口に吸着された前記はんだボールを前記吸着口に押圧可能な押さえ部材と、前記押さえ部材を回転させる回転アクチュエータとを備え、前記押さえ部材が複数に分割された板状であって、前記回転アクチュエータが分割された前記押さえ部材毎に設けられ、前記押さえ部材が、前記はんだボールを前記吸着口に押圧した状態と、前記はんだボールと前記被搭載部材との間から退避した状態とに前記回転アクチュエータによる回転により変位可能であることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図示した好ましい実施の形態の一例に基づいて、この発明に係るはんだボール搭載装置を具体的に説明する。
【００２８】
図１ないし図８に本発明のはんだボール搭載装置30の実施形態を示す。本実施形態では、はんだボール32が搭載される被搭載部材を、超多ピンのＢＧＡタイプのＬＳＩパッケージの基板34としてある。このはんだボール搭載装置30は、吸引により吸着口36に保持したはんだボール32を所定位置に位置させてから、被搭載部材としての基板34に搭載させるようにしたものである。すなわち、該はんだボール搭載装置30は、底部38a に吸着口36が形成された吸着部材38と、この吸着部材38に形成された吸い出し口40から空気を吸引して吸着口36にはんだボール32を吸着する吸引ポンプ42とを備えている。そして、吸着部材38は、保持したはんだボール32が基板34での搭載位置の真上になるように水平方向に位置決めされた状態で昇降される。また、吸着口36は、はんだボール36の直径よりも小さい径であると共に、基板34におけるはんだボール32の搭載位置に対応して形成されている。
【００２９】
そして、このはんだボール搭載装置30では、吸着口36に吸着されたはんだボール32を吸着口36に押圧可能な押さえ部材43が具備されている。このため、はんだボール搭載装置30を移動させるときにはんだボール32が押さえ部材43により吸着口36に押圧された状態にあり、その落下が防止される。この押さえ部材43は、はんだボール32を吸着口36に押圧した状態（図１中、実線で示す）と、はんだボール32と基板34との間から退避した状態（同図中、二点鎖線で示す）とに回動することにより変位可能にされている。
【００３０】
また、押さえ部材43は板状で、２枚に分割されている。すなわち、２枚の押さえ部材43によりはんだボール32を半分ずつ押圧するようにしている。そして、吸着部材38の側部には、この押さえ部材43を回転させる回転アクチュエータ45が設けられている。回転アクチュエータ45としては、シリンダ及びピストンを備えて空気圧等で作動するものが用いられている。
【００３１】
さらに、はんだボール搭載装置30は、吸着口36から圧縮気体を吹き出してはんだボール32を基板34に向けて吹き出す吹き出し手段44と、吸着口36に付着したはんだボール32を突き出す突き出し手段46とを備えている。このため、吹き出し手段44による圧縮気体の吹き出し後に吸着口36にはんだボール32が付着していたとしても、突き出し手段46により突き出されて基板34に搭載させることができる。
【００３２】
吹き出し手段44は、吸着部材38に形成された吹き込み口48から圧縮空気等の圧縮気体を吹き込む、例えば吐出ポンプ44により構成されている。突き出し手段46は、それぞれの吸着口36で吸着部材38の内側から外側に出没可能なピン状の突き出し部材50と、吸着部材38の内部で全ての突き出し部材50を連結する連結部材52と、連結部材52に取り付けられる昇降機構54とにより構成されている。
【００３３】
昇降機構54は、シリンダ及びピストンを備えて空気圧等で作動するようにしてあると共に、その作動によって各吸着口36から突き出し部材50を突出させ、または引き込ませることができるようにしてある。また、昇降機構54と連結部材52とは、ロッド56により連結されている。ロッド56は吸着部材38の一部を摺動可能に貫通しており、当該貫通部分には吸着部材38内を気密に維持するためのＯリング58が設けられている。
【００３４】
以上により構成されたこの発明の実施形態に係るはんだボール搭載装置30の実施形態ついて、その動作を以下に説明する。
【００３５】
図１上二点鎖線で示すように、押さえ部材43を退避状態にして、突き出し部材50を吸着部材38の内部に引き込んだ状態とし、吸引ポンプ42を作動させて、はんだボール32を吸着部材38の各吸着口36のそれぞれに吸着させる。そして、同図上実線で示すように、回転アクチュエータ45を作動させて、押さえ部材43によってはんだボール32を吸着口36に下方から押圧する。
【００３６】
一方、はんだボール32の搭載箇所にフラックス60を塗布した基板34を、所定位置に水平に保持して設置する。そして、はんだボール32を保持したはんだボール搭載装置30を搬送して基板34に対向する真上に位置させる。このとき、各はんだボール32が基板34での搭載位置の真上に位置する所定位置に、吸着部材38と基板34とを位置決めする。なお、上記搬送時において、はんだボール32は押さえ部材43によって吸着口36に押圧されているから、はんだボール32が吸着口36から脱落することがない。
【００３７】
はんだボール搭載装置30が所定位置に位置した状態で、図２に示すように、回転アクチュエータ45を作動させて、押さえ部材43を退避させる。このとき、吸着口36の内側は真空吸着の残圧が残っているため、吸着口36に吸引されていたはんだボール32は落下せずに保持されたままとなる。そして、図３に示すように、はんだボール搭載装置30の全体を下降させ、はんだボール32がフラックス60に接触する寸前に位置させる。
【００３８】
次に、吸引ポンプ42を停止すると共に、吐出ポンプ44を作動させる。これにより、圧縮空気が吸着部材38に供給され、吸着口36から吹き出されて、図４に示すように、はんだボール32を基板34のフラックス60に付着させて搭載させる。このとき、大部分のはんだボール32は搭載されるが、吐出ポンプ44による圧縮空気の吹き出しを行った後でも、吸着口36にごみや静電気によってはんだボール62が付着している場合がある。
【００３９】
さらに、図５に示すように、昇降機構54を作動させ、ロッド56を下降させて連結部材52を介して突き出し部材50を各吸着口36から突出させる。これにより、吸着口36に付着していたはんだボール62が、突き出し部材50によって突き出されて基板34に搭載される。
【００４０】
そして、図６に示すように、昇降機構54を作動させ、ロッド56を上昇させて連結部材52を介して突き出し部材50を各吸着口36に引き込む。さらに、図７に示すように、はんだボール搭載装置30の全体を上昇させる。これにより、図８に示すように、はんだボール32の基板34への搭載作業が終了する。
【００４１】
上述した実施形態によれば、はんだボール搭載装置30を移動させるときにはんだボール32が押さえ部材43により吸着口36に押圧されているので、その落下を防止することができる。このため、超多ピンのＢＧＡタイプのＬＳＩパッケージの基板34であっても、はんだボール32を確実に搭載させることができる。
【００４２】
また、押さえ部材43の回転によりはんだボール32の保持と解放とを変更するので、押さえ部材43の変位のための機構を簡素なものにすることができる。さらに、押さえ部材43を回転させるために回転アクチュエータ45を使用しているので、押さえ部材43の変位の自動化を容易に図ることができる。
【００４３】
しかも、２枚の押さえ部材43を使用しているので、１枚の押さえ部材で全てのはんだボール32を押圧する場合に比べて、押さえ部材43の回転半径を小さくすることができる。このため、はんだボール搭載装置30を基板34に十分に接近させてから押さえ部材43を開くようにでき、はんだボール32の保持をより確実に行うことができる。また、押さえ部材43は板状であるので、押さえ部材43を設けるために必要な空間を最小限に抑えることができる。
【００４４】
さらに、吐出ポンプ44による圧縮空気の吹き出しを行った後に吸着口36にはんだボール32が付着していても、突き出し部材50により突き出されて基板34に搭載されるので、搭載の確実性を向上させることができる。しかも、突き出し部材50によりはんだボール32を押し出すだけなので、はんだボール32が損傷することを防止できる。また、突き出し部材50をパイプ状にする必要がないので、突き出し手段46のコストの増大を防止できる。
【００４５】
なお、ここに説明した実施形態は本発明の好ましい一形態であって、本発明はこれに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施できることは勿論である。例えば、上述した実施形態では、回転アクチュエータ45には空気圧等で作動するシリンダピストン機構を使用しているが、これには限られず電動モータを使用しても良い。あるいは、回転アクチュエータ45を設けずに手動で押さえ部材43を回転させるようにすることもできる。
【００４６】
また、本実施形態では、押さえ部材43は回転することにより変位するものとしてあるが、これには限られず摺動することにより変位するものとしても良い。この場合、押さえ部材43の変位に要するスペースをより小さくすることができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、押さえ部材43を２枚設けた構成を示しているが、これには限られず３枚以上設けられていても良い。いずれの場合も、単一の押さえ部材で全てのはんだボール32を押圧するのに比べて、各押さえ部材43の移動量を小さくすることができる。また、押さえ部材43を１枚だけにしても良いことは勿論である。そして、本実施形態では、押さえ部材43を板状にしているが、これには限られずブロック状等であっても良い。
【００４８】
また、上述した実施形態では吸い出し口40と吹き込み口48とを別個に設けた構造として説明してあるが、これには限られず単一の出入口を設けて管路の切替により吸い出しと吹き込みとに共用するようにしても良い。また、上述した実施形態では、吸引ポンプ42と吐出ポンプ44とを使用しているが、これには限られずこれらを兼用した単一のポンプを適宜切り替えて使用するようにしても良い。いずれの場合も、圧縮空気の吹き出しを行った後に吸着口36にはんだボール32が付着していても突き出し部材50により突き出されて基板34に搭載されるので、搭載の確実性を向上することができる。
【００４９】
さらに、上述した実施形態では、昇降機構54としてピストンおよびシリンダを有する機構を使用しているが、これには限られずモータやソレノイドを駆動源とする機構を使用しても良い。
【００５０】
また、上述した実施形態では、被搭載部材を超多ピンのＢＧＡタイプのＬＳＩパッケージの基板34としているが、これには限られず他の半導体をはんだ付けする基板等にしても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るはんだボール搭載装置によれば、はんだボール搭載装置を搬送するときに、はんだボールが押さえ部材により吸着口に押圧されているので、搬送時の落下が防止される。このため、超多ピンのＢＧＡタイプのＬＳＩパッケージの基板であっても、はんだボールの搭載を確実に行うことができる。
【００５２】
また、本発明に係るはんだボール搭載装置によれば、押さえ部材の回転によりはんだボールを保持した状態と被搭載部材に搭載可能な状態に変位するので、押さえ部材の変位のための機構が簡素なものとなる。
【００５３】
また、本発明に係るはんだボール搭載装置によれば、押さえ部材を回転させる回転アクチュエータを備えているので、押さえ部材の変位を自動化することができる。したがって、はんだボール搭載作業の全自動化を容易に図ることができる。
【００５４】
また、本発明に係るはんだボール搭載装置によれば、押さえ部材が複数に分割されているので、単一の押さえ部材で全てのはんだボールを押圧する構造に比べて、各押さえ部材の移動量を小さく抑えることができる。このため、はんだボール搭載装置の作動に必要な空間を小さくすることができる。
【００５５】
また、本発明に係るはんだボール搭載装置によれば、押さえ部材を板状としてあるので、押さえ部材を設けるために必要な空間を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るはんだボール搭載装置を示す縦断面側面図である。
【図２】押さえ部材が退避した状態のはんだボール搭載装置を示す縦断面側面図である。
【図３】吸着部材が基板に対して近接した状態のはんだボール搭載装置を示す縦断面側面図である。
【図４】はんだボールを吹き出した状態のはんだボール搭載装置を示す縦断面側面図である。
【図５】突き出し部材を突き出した状態のはんだボール搭載装置を示す縦断面側面図である。
【図６】突き出し部材を引き込んだ状態のはんだボール搭載装置を示す縦断面側面図である。
【図７】吸着部材が基板から離れた状態のはんだボール搭載装置を示す縦断面側面図である。
【図８】超多ピンＬＳＩパッケージの基板と、これに搭載したはんだボールとを示す斜視図である。
【図９】従来のはんだボール搭載装置の一例を示す縦断面側面図である。
【図１０】図９に示すはんだボール搭載装置の突き出し部材を突き出した状態を示す突き出し部材周辺の縦断面側面図である。
【符号の説明】
30  はんだボール搭載装置
32  はんだボール
34  基板（被搭載部材）
36  吸着口
38  吸着部材
43  押さえ部材
44  吐出ポンプ（吹き出し手段）
45  回転アクチュエータ
46  突き出し手段
【図１】
0003984818.tif 000002
【図２】
0003984818.tif 000003
【図３】
0003984818.tif 000004
【図４】
0003984818.tif 000005
【図５】
0003984818.tif 000006
【図６】
0003984818.tif 000007
【図７】
0003984818.tif 000008
【図８】
0003984818.tif 000009
【図９】
0003984818.tif 000010
【図１０】
0003984818.tif 000011