(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ボールを吸着保持する保持面を有し、保持した導電性ボールを被搭載物に搭載するマウントヘッドの、保持面上の不要な導電性ボールを除去する導電性ボール除去装置であって、保持面を複数のエリアに分割し、分割したエリア毎に保持面の画像取込を行い、不要な導電性ボールの位置を判定する認識手段と、不要な導電性ボールを除去する除去手段と、認識手段により得られた認識データに基づいて除去手段の動作を制御する制御手段を備え、制御手段が、既に認識を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させる制御を行うことを特徴する導電性ボールの除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールの除去装置の改良に関するもので、主としてマウント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、搭載前のマウント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）を認識（画像取込、判定）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マウントヘッドに残された不要導電性ボール（リメインボール等）を認識（画像取込、判定）して除去する方法は存在した。
【０００３】
この搭載前の不要導電性ボールの除去処理にしても、又、搭載後の不要導電性ボールの除去処理にしても、マウントヘッドのボール保持面全面を認識してから除去処理を行うものであった。更に、その工程も、全面画像取込、全面判定、全面除去という３行程を要するものであった。
【０００４】
しかし、全面画像取込及び全面判定には、除去動作に比べ時間がかかるので、マウントヘッドのボール保持面全面を認識してから除去するようにすると不要導電性ボール除去に要する全体処理時間が長くなってしまうことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、マウントヘッドのボール保持面を複数のエリアに分割し、分割したエリア毎に保持面の画像取込を行い、エリア毎に不要な導電性ボールの位置を判定し、既に認識（画像取込、判定）を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させることにより不要導電性ボール除去に要する全体処理時間を短縮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、導電性ボール除去装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールを吸着保持する保持面を有し、保持した導電性ボールを被搭載物に搭載するマウントヘッドの、保持面上の不要な導電性ボールを除去する導電性ボール除去装置とする。
第２に、保持面を複数のエリアに分割し、分割したエリア毎に保持面の画像取込を行い、不要な導電性ボールの位置を判定する認識手段を設ける。
第３に、不要な導電性ボールを除去する除去手段を設ける。
第４に、認識手段により得られた認識データに基づいて除去手段の動作を制御する制御手段を備える。
第５に、制御手段が、既に認識を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させる制御を行う。
【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マウントヘッド４と、多数の半田ボール２が保持されているマウントヘッド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、マウントヘッド４のＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、マウントヘッド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の位置を認識（画像取込、判定）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ー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】
マウントヘッド４のＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、マウントヘッド４のＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）とが、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との間でマウントヘッド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でのマウントヘッド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主たるものであるが、検査カメラ８での画像取込のための移動及びボール除去のための移動も含まれる。
【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１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】
マウントヘッド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、マウントヘッド４の下面に形成されている。マウントヘッド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、マウントヘッド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全体吸引ノズル５１が設けられたもので、全体吸引ノズル５１は、幅方向横長、すなわち、図１前後方向にボール保持面１１の幅に対応する横長（図２中上下方向横長）なノズルで構成されたものである。尚、実施例では該全体吸引ノズル５１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の上昇とマウントヘッド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の上方をマウントヘッド４が全体吸引ノズル５１の長尺方向と交差する方向に横移動することにより、マウントヘッド４のボール保持面１１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マウントヘッド４の横移動の速度は３０ｍｍ／秒であって、幅２ｍｍの全体吸引ノズル５１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、図３に示されるようにマウントヘッド４のボール保持面１１を３つ（勿論、複数であれば足り、３つに限定されるものではない。）のエリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に分割し、分割したエリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）毎に該ボール保持面１１の画像取込を行い、不要な半田ボール２２，２３の位置を判定するものである。尚、図３中、縦の点線は、エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の分割を示す仮想線を示している。
【００１７】
ここで言う不要半田ボール２２，２３の位置とは、ボール供給装置３で半田ボール２を吸着保持したマウントヘッド４に余分に保持されれている半田ボール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を搭載した後のマウントヘッド４に搭載されずに保持されている半田ボール２３の位置を言う。
【００１８】
すなわち、検査カメラ８による不要半田ボール２２，２３の認識（画像取込、判定）は、マウントヘッド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での認識（画像取込、判定）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上に認識（画像取込、判定）されている。他方図４（Ｂ）は、復路での検査カメラ８での認識（画像取込、判定）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上に認識（画像取込、判定）されている。尚、図４中方形の実線がボール保持面１１を示し、縦の点線は、エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の分割を示す仮想線を示し、符号１５は、吸着孔を示している。
【００１９】
検査カメラ８には、図２に示されるように、マウントヘッド４の下面の幅方向、すなわち、マウントヘッド４の移動方向と直行する方向（図１中前後方向、図２中上下方向）へ移動する移動装置１７が、装備されている。該移動装置１７には、図示されていないが、検査カメラ用の検査光源も装備されいている。
【００２０】
図３では、点線矢印が、カメラの相対的走行方向を示すのものであるが、実施例では検査カメラ８は、エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）をカバーできる左、中、右の３ポジションに移動して停止し、該位置で検査カメラ８の上方をマウントヘッド４が移動することでボール保持面１１の各エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の全体の画像取込を行い、不要な半田 ボール２２，２３の位置を判定するものである。勿論、マウントヘッド４が、該当位置で停止し、検査カメラ８が走行して、ボール保持面１１の各エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の画像取込を行い、不要な半田ボール２２，２３の位置を判定するよう構成することも可能である。
【００２１】
部分除去装置９は、上面に円形の吸引口１６が開口した円筒状の部分吸引ノズル１０を有し、該部分吸引ノズル１０は、図示していないが吸引通路を介して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の全体吸引ノズル５１のように短尺方向からの外気流入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の全体吸引ノズル５１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の全体吸引ノズル５１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。
【００２２】
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が装備されている。
【００２３】
部分吸引ノズル１０での除去動作は次のように行う。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。
【００２４】
尚、部分除去装置９自体は、検査カメラ８の移動装置１７上に設置されており、該移動装置１７により、図１中前後方向に移動可能とされている。勿論、部分除去装置９専用の移動機構を設けても良い。
【００２５】
図１中基台１９内部に方形に示されているのが、制御装置１８である。制御装置１８は、検査カメラ８により得られた認識データに基づいて全面除去装置５及び部分除去装置９の動作を制御する。具体的には、動作説明の中で詳細に説明するが、既に認識を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させる制御を行うのである。
【００２６】
次に、半田ボール搭載装置１の動作と共に部分除去装置９でのボール除去動作について説明する。先ず、Ｘ軸移動装置６が作動し、マウントヘッド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、マウントヘッド４は下降し、ボール供給装置３より半田ボール２をマウントヘッド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。
【００２７】
上昇後、マウントヘッド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の全体吸引ノズル５１の上方に至る。ここで全面除去装置５の昇降装置が作動して、マウントヘッド４下面に接近し、マウントヘッド４が、全体吸引ノズル５１の上方を所定間隔を保って移動することで、マウントヘッド４下面のボール保持面１１全面を対象とした不要な半田ボール２２（余剰ボール）の除去が行われる。
【００２８】
全面除去装置５の除去動作の後、マウントヘッド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上方に至る。ここで、検査カメラ８は、マウントヘッド４のボール保持面１１の分割されたエリア（Ａ）の画像を取込可能な位置に、移動装置１７により移動し待機している。ここで検査カメラ８の上方をマウントヘッド４が移動することでエリア（Ａ）の画像取込が行われる。実施例での、この一つのエリアの画像取込処理時間は７秒である。
【００２９】
画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ａ）における不要半田ボール（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。実施例での一つのエリアの判定に要する時間は５４秒である。尚、本発明における認識は、上記画像取込とこの判定を含むものである。
【００３０】
上記判定作業中に検査カメラ８を分割されたエリア（Ｂ）の画像取込可能な位置に位置させると共にマウントヘッド４を所定量後退させ、再度、検査カメラ８の上方をマウントヘッド４が移動することにより、エリア（Ｂ）の画像取込が行われる。エリア（Ｂ）の画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ｂ）における不要半田ボール２２（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。
【００３１】
エリア（Ａ）で、不要半田ボール２２が判定された場合、図５の下段の処理手順に示されるように該エリア（Ｂ）の判定作業中に、移動装置１７とＸ軸移動装置６による相対的なＸ軸方向及びＹ軸方向の移動により、部分除去装置９による不要半田ボール２２の除去作業が行われる。具体的には検査カメラ８の判定結果より、不要半田ボール２２の下方に部分除去装置９が移動し、部分吸引ノズル１０を、エアーシリンダ１２により所定間隔まで上昇させ、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。実施例での除去作業に要する時間は５秒である。
【００３２】
エリア（Ａ）の除去作業が終了したら、検査カメラ８を分割されたエリア（Ｃ）の画像取込可能な位置に位置させると共にマウントヘッド４を所定位置まで後退させ、再度、検査カメラ８の上方をマウントヘッド４が移動することにより、エリア（Ｃ）の画像取込が行われる。エリア（Ｃ）の画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ｃ）における不要半田ボール２２（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。
【００３３】
該判定作業中に、エリア（Ｂ）に不要半田ボール２２が、判定されている場合、上記除去作業と同様に不要半田ボール２２の除去が行われる。検査カメラ８と部分除去装置９が同じ移動装置１７により移動するものであるため、後の認識エリア（Ｂ）の判定中に、前の認識エリア（Ａ）の除去動作を行うのであるが、両者の移動機構を独立したものとすれば、検査カメラ８の取込動作中に除去動作を行うこともできる。尚、エリア（Ｃ）に不要半田ボール２２が判定された場合には、その後に除去作業が行われる。
【００３４】
不要半田ボール２２の除去作業が完了したら、マウントヘッド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によりマウントヘッド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。
【００３５】
ボール搭載動作の後、マウントヘッド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、マウントヘッド４に残存する不要半田ボール２３のボール保持面１１上の位置を往路における方法と同様の方法で認識する。各エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で、残存半田ボール２３が認識（画像取込、判定）された場合、往路と同様の方法で残存半田ボール２３を除去するのである。
【００３６】
その後、ボール供給装置３にマウントヘッド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の認識（画像取込、判定）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。
【００３７】
続いて、半田ボール搭載装置１の動作と共に、部分除去装置９を備えない場合の全面除去装置５でのボール除去動作について説明する。先ず、マウントヘッド４はボール供給装置３上方に移動し、下降し、ボール供給装置３より半田ボール２をマウントヘッド４のボール保持面１１に設けられた吸着孔１５に吸着し、上昇する。
【００３８】
上昇後、マウントヘッド４は、移動して全面除去装置５の全体吸引ノズル５１の上方に至る。ここで全面除去装置５でマウントヘッド４下面のボール保持面１１全面を対象とした不要な半田ボール２２（余剰ボール）の除去が行われる。ここまでの工程は部分除去装置９の動作説明の場合と同様である。
【００３９】
マウントヘッド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上方で検査カメラ８が、ボール保持面１１の分割されたエリア（Ａ）の画像を取込可能な位置で停止する。ここで検査カメラ８が、移動装置１７によりエリア（Ａ）の長尺方向（図１中前後方向、図２中上下方向）に移動することで、エリア（Ａ）の画像取込が行われる。
【００４０】
画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ａ）における不要半田ボール（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。上記判定作業中に、検査カメラ８が分割されたエリア（Ｂ）の画像取込可能な位置に位置にマウントヘッド４が移動し、検査カメラ８をエリア（Ｂ）の長尺方向（図１中前後方向、図２中上下方向）に移動することで、エリア（Ｂ）の画像取込が行われる。エリア（Ｂ）の画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ｂ）における不要半田ボール２２（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。
【００４１】
エリア（Ａ）で不要半田ボール２２が、判定された場合、該エリア（Ｂ）の判定作業中に、マウントヘッド４を全面除去装置５の位置まで移動させ、エリア（Ａ）の領域のみマウントヘッド４の移動による不要半田ボール２２の除去作業が行われる。尚、実施例でのマウントヘッド４の移動速度は、単なる送り動作の場合、毎秒２００ｍｍであり、ボール除去動作の場合、毎秒３０ｍｍである。
【００４２】
エリア（Ａ）の除去作業が終了したら、検査カメラ８が分割されたエリア（Ｃ）の画像取込可能な位置に、マウントヘッド４が移動して停止し、検査カメラ８をエリア（Ｃ）の長尺方向（図１中前後方向、図２中上下方向）に移動することで、エリア（Ｃ）の画像取込が行われる。エリア（Ｃ）の画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ｃ）における不要半田ボール２２（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。
【００４３】
エリア（Ｂ）で不要半田ボール２２が、判定された場合、該エリア（Ｃ）の判定作業中に、マウントヘッド４を全面除去装置５の位置まで移動させ、エリア（Ｂ）の領域のみマウントヘッド４の移動による不要半田ボール２２の除去作業が行われる。尚、エリア（Ｃ）に不要半田ボール２２が判定された場合には、その後に除去作業が行われる。全面除去装置５でこのように分割エリア毎の除去動作をさせる場合には、常に全面移動させるのではなく、不要半田ボール２２が判定されたエリア部分だけ除去動作を行えば良いため、全体としての除去処理時間の短縮になる。
【００４４】
不要半田ボール２２の除去作業が完了したら、マウントヘッド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によりマウントヘッド４を下降させてウエハ３１上にボール搭載動作を行う。
【００４５】
ボール搭載動作の後、マウントヘッド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、マウントヘッド４に残存する半田ボール２３のボール保持面１１上の位置を往路における方法と同様の方法で認識する。各エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で、残存半田ボール２３が認識（画像取込、判定）された場合、往路と同様の方法で残存半田ボール２３を除去するのである。
【００４６】
その後、ボール供給装置３にマウントヘッド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の認識（画像取込、判定）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。
【００４７】
以上、全面除去装置５及び部分除去装置９の実施例として、吸引して取り除く吸引ノズルを用いる場合を示したが、本発明では、不要な半田ボール２２，２３を取り除く除去装置として、不要半田ボール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、不要な半田ボール２２，２３に直接作用させて取り除く接触部材を用いる場合にも利用できるものである。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、ボール保持面を複数のエリアに分割し、分割したエリア毎にボール保持面の画像取込を行い、不要な導電性ボールの位置を判定し、認識手段により得られた認識データに基づいて除去手段の動作を制御する制御手段を備えたものであるので正確なる不要導電性ボールの除去が可能となった。
【００４９】
更に、制御手段が、既に認識を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させる制御を行うことを特徴する導電性ボールの除去装置としたので、不要導電性ボール除去全体の処理時間の短縮ができる装置となった。すなわち、従来の処理手順に従えば、図５上段に示すように３分割した場合でも、９工程が必要になるが、図５下段に示すように並行処理を行うことにより、その工程を減らすことができ、不要導電性ボール除去に要する全体処理時間が短縮できるのである。
【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正面図
【図２】同平面図
【図３】エリア分割例と検査カメラの装置の相対的移動方向を示す説明図
【図４】検査カメラでの取込画像を示す平面説明図で、（Ａ）はボール搭載前の取込画像を示す図であり、（Ｂ）は、搭載後の取込画像を示す図である。
【図５】順次処理と並行処理の手順比較説明図
【符号の説明】
１．．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．．半田ボール
３．．．．．．ボール供給装置
４．．．．．．マウントヘッド
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
３１．．．．．．ウエハ
３２．．．．．．ＹーΘテーブル
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
１５．．．．．吸着孔
１６．．．．．吸引口
１７．．．．．移動装置
１８．．．．．制御装置
１９．．．．．基台
２２、２３．．不要半田ボール
５１．．．．．全体吸引ノズル
【図１】
0003921607.tif 000002
【図２】
0003921607.tif 000003
【図３】
0003921607.tif 000004
【図４】
0003921607.tif 000005
【図５】
0003921607.tif 000006