(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強弱運転切り換え可能なバイブレータが取り付けられているボールトレイとボールトレイ内に貯留される半田ボールを吸引吸着するマウントヘッドとボールトレイ内のボール残量を検出するセンサと検出結果に従いボール残量が充分か否かを判断する判断装置を具備するボールマウント装置の制御方法において、マウントヘッドにより半田ボールを吸着する際はボールトレイのバイブレータを半田ボールが跳ね上がるよう強運転し、判断装置によりボール残量を検出する際はボールトレイ内の半田ボールが分散運動する程度にバイブレータを弱運転することを特徴とするボールマウント装置の制御方法。
【請求項２】
ボール残量を検出するセンサが、ボールトレイ底面に向かって観察するセンサで、観察領域における半田ボールの量を認識するものである請求項１記載のボールマウント装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールマウント装置において利用されるマウントヘッドにボールを供給するボールトレイのボール残量の検出装置であって、主としてＢＧＡ（ボールグリッドアレー）基板やベアチップの回路面の端子となる半田ボールをマウントヘッドが吸着して、半田ボールをマウントする装置において、マウントヘッドへ供給する半田ボールが貯留されているボールトレイ内の半田ボールの残量を検出する装置を主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末などに多く使用されているＢＧＡ基板は、半田ボールを吸着したマウントヘッドで、基板上の配線パターンに合わせて半田ボールをマウントすることにより製作されている。このマウントヘッドの半田ボールの吸着は、多数の半田ボールが貯留されたボールトレイにマウントヘッドを接近させ、真空吸引により、マウントヘッドの吸着穴に半田ボールを吸着することにより行われている。
【０００３】
この時、ボールトレイ内の半田ボールが多すぎたり少なすぎたりすると、マウントヘッドの半田ボールの吸着効率が低下するので、従来よりボールトレイ内の半田ボールの残量の検出を行い、最適量の半田ボールがボールトレイ内に残存するようにしていた。半田ボールの残量の検出はマウント回数により算出する方法もあったが、半田ボールを直接検出しないので誤差が大きく実用的でなかった。
【０００４】
一般的に、半田ボールのマウントヘッドへの吸着は、ボールトレイ内の半田ボールを超音波による微振動や気流によりわずかに浮遊させて行っている。この場合、半田ボールの残量の検出は、ボールトレイの振動や気流を停止して、あるポイントにおける半田ボールの上端高さを光電管などによりセンシングして行われるが、センシング精度が劣るため、ボールトレイを傾けたりしている。
【０００５】
他方、強い振動を半田ボールに与え、半田ボールを跳ね上げてマウントヘッドへ吸着する方法も提案されている。跳ね上げるタイプのものはボールトレイ内の半田ボール密度が小さいため、振動を停止して半田ボールの上端をセンシングしようとしても、最適量と不足時の半田ボールの上端位置が変わらないため、センシングできない。又、振動を与える機構が大がかりなため、ボールトレイを傾けることは半田ボールマウント装置の大型化を招き、好ましくない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第１の発明は、如上のような問題点を解決するため、ボールトレイのバイブレータを弱運転することにより、大がかりな装置が不要で、ボールマウント装置の運転中もボール残量のセンシングが可能で、安価で、精度の高い半田ボール残量検出装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
しかし、第１に浮遊している半田ボールを横方向からＣＣＤカメラで検出して２値化処理し、半田ボールの密度を計測する方法では、半田ボール過多の場合、半田ボールの跳躍効率が低下するためＣＣＤカメラ認識エリア内の半田ボールが減少し、逆に少ないと誤判断する可能性がある。又、半田ボールの跳躍量が必要となるため、ボールトレイから半田ボールが飛び出すという問題点がある。
【０００８】
第２に浮遊している半田ボールの高さを横方向から検出し、半田ボールの残量を計測する方法では、半田ボールの跳躍量が、半田ボールの多少による変化が小さいので、半田ボールが少ないときの検出が不安定となる問題点がある。これらの問題点を解決するため、第２の発明を提供するものである。
【０００９】
【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、第１の発明として、強弱運転切り換え可能なバイブレータが取り付けられているボールトレイとボールトレイ内に貯留される半田ボールを吸引吸着するマウントヘッドとボールトレイ内のボール残量を検出するセンサと検出結果に従いボール残量が充分か否かを判断する判断装置を具備するボールマウント装置の制御方法において、マウントヘッドにより半田ボールを吸着する際はボールトレイのバイブレータを半田ボールが跳ね上がるよう強運転し、判断装置によりボール残量を検出する際はボールトレイ内の半田ボールが分散運動する程度にバイブレータを弱運転することを特徴とするボールマウント装置の制御方法を提供するものである。更に、第２の発明として、ボール残量を検出するセンサが、ボールトレイ底面に向かって観察するセンサで、観察領域における半田ボールの量を認識するものであるボールマウント装置の制御方法を提供するものである。
【００１０】
【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。本発明に係るＢＧＡ半田ボールマウント装置は、半田ボールを吸引吸着するマウントヘッド１と、バイブレータ５を取り付けられているボールトレイ３（バイブレータ５とボールトレイ３とによりボールフィーダを構成している）と、ボールトレイ３内の半田ボールの残量検出センサ２と、検出結果に従い半田ボールの残量が充分か否かを判断する判断装置（図示されていない）と、判断の結果が半田ボールの不足とでた場合にボールトレイ３内に半田ボールを補給する半田ボール補給装置６とによりなるものである。
【００１１】
本発明におけるマウントヘッド１は、従来のマウントヘッドと同等のものでよく、Ｚ軸駆動機構とＹ軸駆動機構とを有する。Ｚ軸駆動機構は、マウントヘッド１を、上方待避位置からボールトレイ３のわずか上方の半田ボール吸着位置の間、及び、上方待避位置からマウント位置の間を上下動可能としている。他方、Ｙ軸駆動機構は、マウントヘッド１をスライドガイド２０に沿って、両上方待避位置間で往復移動可能としている。
【００１２】
ボールフィーダは、図に示されるように、ボールトレイ３にバイブレータ５を取り付けたものである。バイブレータ５は、マウントヘッド１の半田ボール供給時の強運転と、半田ボール残量検出時の弱運転とが切り換え可能とされている。本実施例では、１つのバイブレータ５が強運転と弱運転を切り換えるものを用いているが、複数のバイブレータを用いて切り換えるものであっても良い。
【００１３】
バイブレータ５が強運転するとボールトレイ３が強振動し、バイブレータ５が弱運転するとボールトレイ３が弱振動するようボールトレイ３にバイブレータ５が取り付けられている。バイブレータ５を弱運転することによりボールトレイ３が弱振動したときの半田ボールの上下の振幅運動は、半田ボールの跳躍量が残量検出センサ２の検出距離（範囲）内になるよう設定されている。最大でもボールトレイ３から半田ボールが飛び出さない高さになるよう設定されている。
【００１４】
半田ボールの残量検出センサ２は、ボールトレイ３の上方に設ける。本実施例においては、図１乃至図６に表れるごとく、残量検出センサ２は、ボールトレイ３の上方に設けられたマウントヘッド１のスライドガイド２０にボールトレイ底面４に向かって観察するよう固定配置されている。残量検出センサ２は、図４乃至図６に示される状態、即ち、マウントヘッド１がボールトレイ３上方からマウント位置へ移動した後、ボールトレイ３内の半田ボール１２の残量を検出することができる。
【００１５】
残量検出センサ２の他実施例では、図１１及び図１２に表れるごとく、残量検出センサ２を、半田ボール補給装置６のボール補給路９の先端に下方に向かって観察するように取り付け、半田ボールの残量を検出するときボールトレイ３上方にボール補給路９と共に進入し、必要な場合には半田ボールを補給し、不必要な場合には半田ボールを補給することなく、ボールトレイ３上方からボール補給路９と共に待避可能としている。
【００１６】
残量検出センサ２はＣＣＤカメラ、カラーセンサ、又は反射型光電センサを用いる。ＣＣＤカメラを用いる場合には、スレッシュレベルをボールトレイ底面４と浮遊している半田ボール表面の中間に設定し、視野の中で半田ボールが存在する面積を検出できるようにする。
【００１７】
カラーセンサを用いる場合には、ボールトレイ底面４の色が占める面積を検出できるように設定する。半田ボール１２が存在しない時のボールトレイ底面４の色を一致度１００パーセントとした場合に、半田ボール１２がある時の色の一致度が何パーセントかを検出することにより、半田ボール１２の残量を算出する。
【００１８】
反射型光電センサを用いる場合には、ボールトレイ底面４からの反射量を検出して半田ボール１２の残量を算出する。
【００１９】
残量検出センサ２は、図示されていない判断装置と接続されている。判断装置は、残量検出センサ２の検出結果に従いボール残量が充分か否かを判断する装置である。予めボールトレイ３内の半田ボールの量とセンサ値の相関を取ることにより、センサ値から逆算して半田ボールの残量を算出することが可能である。これにより必要量を基準とした半田ボールの残量の制御が可能になる。即ち、必要最低限の半田ボールの量での管理が可能である。尚、２６，０００個の半田ボールをマウントヘッドに吸着する場合、ボールトレイ３内には７０，０００個以上の半田ボールがあれば安定した吸着が可能となる。
【００２０】
半田ボール補給装置６は、図８に示されるように、残量検出センサ２がボールトレイ３内の半田ボール１２の残量を検出し、判断装置が、残量の不足を検出した場合に、ボールトレイ３内に半田ボール１２を補給するための装置である。半田ボール１２を貯留するホッパ７とボール補給路９とを有するものである。
【００２１】
図７に表れるように、ボール補給路９の先端にはボール補給口１０が形成されている。ボール補給路９は回転軸２１に取り付けられている。エアーシリンダ１１も回転軸２１に取り付けられている。ボール補給路９は、エアーシリンダ１１によりボールトレイ３上方に移動し、エアーシリンダ１１によりボールトレイ３上方より待避される。図７及び図５は、ボール補給路９がボールトレイ３上方に配備されている状態を示す。尚、図１１及び図１２は、他実施例のボール補給路９が、ボールトレイ３上方に配備されている状態を示す。図１乃至図４及び図６は、ボール補給路９がボールトレイ３上方より待避した状態を示す。
【００２２】
半田ボール１２を補給する場合には、エアー又は窒素を利用して半田ボール１２がボールトレイ３内に補給される。本実施例においては、図８に示されるごとく、半田ボール１２を貯留するホッパ７の下方に設けられたボール補給路９のボール補給口１０と反対側に設けられたエアー通路８より、エアーを供給することにより、ホッパ７よりボール補給路９に送出された半田ボール１２をボール補給口１０側へ送り出し、ボールトレイ３内に落下させることにより半田ボール１２の補給が行われる。
【００２３】
以下、残量検出センサ２がボールトレイ３の上方に設けられたマウントヘッド１のスライドガイド２０に、ボールトレイ３の底面に向かって観察するよう固定配置された場合の、ボール残量検出装置を含む半田ボールマウント装置の作動手順について図１乃至図６に従って説明する。基板が搬送される前にマウントヘッド１は、図１に示されるようにボールトレイ３上に移動する。
【００２４】
マウントヘッド１は半田ボールを吸着するために図２に示されるようにボールトレイ３上に下降する。この際、下降完了手前に、バイブレータ５を強運転にし、ボールトレイ３を強振動させることにより半田ボールの跳ね上げを始める。半田ボール吸着の状態を判断するためマウントヘッド１内の圧力をセンシングし、所定圧力まで圧力が低下したら、タイマーを作動させる。
【００２５】
タイマーの設定時間完了後、マウントヘッド１を上昇させる。同時にバイブレータ５を弱運転にすることによりボールトレイ３を弱振動させる。この状態を示すのが図３である。
【００２６】
図４に示すごとく、マウントヘッド１がマウント位置へ移動する。ボールトレイ３上方からマウントヘッド１が待避したことを確認後、残量検出センサ２による半田ボールの残量の検出を実施する。この時、ボールトレイ３は弱振動をしている。半田ボールの残量検出はボールマウント毎に行うのが最良と思われる。
【００２７】
ボールトレイ３が無振動の時は、図９に示されるように、ボールトレイ３内に残った半田ボール１２は、ボールトレイ３内で、場所により不均一である。この場合に、残量検出センサ２がボールトレイ３内右端の４個の半田ボール１２を検出した場合に、判断装置は、ボールトレイ３内の半田ボール１２の残量は充分であると認識してしまう危険がある。そこで、図１０に示すように、半田ボール１２がボールトレイ３内を均等に分散運動するように、ボールトレイ３に弱振動を与えるのである。
【００２８】
半田ボールの残量検出センサ２の検出結果に従い、半田ボールの残量が充分か否かを判断する判断装置により、半田ボールの残量が不足と判断された場合には、図５に示されるごとく、半田ボール補給装置６のボール補給路９をエアーシリンダ１１により、ボールトレイ３上方に移動する。
【００２９】
移動完了後、一定時間、一定圧力でエアーをボール補給路９に吹き込み、半田ボール１２をボールトレイ３内に補給する。この時、バイブレータ５を弱運転させることによりボールトレイ３を弱振動させ、ボールトレイ３内の半田ボール１２の均一化を図る。尚、半田ボール１２の補給時にも残量検出センサ２にて半田ボール１２の残量を検出し、半田ボール１２の残量が充分か否かの判断を行い、補給する半田ボールの数を制御することも可能である。
【００３０】
ボールトレイ３内への半田ボール１２の補給を完了した後、図６に示されるごとく、エアーシリンダ１１により、ボール補給路９をボールトレイ３上方より待避させることにより一つの工程を終了する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は如上のように構成されるため、以下のような効果を発揮する。
第１に、バイブレータを有するボールトレイにより、ボールトレイ内の半田ボールを均一に分散することができる。このため、ボールトレイ内の任意のエリアを抽出検出しても、半田ボール残量の有無の検出確率が高い半田ボール残量検出装置を提供することができる。
【００３２】
第２に、ボールトレイ内の半田ボールを均一に分散するボールトレイの振動は、バイブレータを弱運転させることによる必要最小限の弱振動で良いため、半田ボールがボールトレイより飛び出す可能性が低い半田ボール残量検出装置を提供することができる。
【００３３】
第２請求項の効果として、ボール残量を検出するセンサがボールトレイ底面に向かって観察するセンサであるので、浮遊している半田ボールを横方向から観察する場合と異なり、半田ボール過多の場合でも、半田ボールの跳躍率の低下による誤判断の危険性のない半田ボール残量検出装置を提供することができる。
【００３４】
更に、半田ボールの高さを横方向から観察するのではなく、ボールトレイ底面に向かって観察領域における半田ボールの量を認識するものであるので、半田ボールの数がすくないときでも安定して検出することができる半田ボール残量検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半田ボールマウント装置の作動開始時を示す説明図
【図２】同マウントヘッドの半田ボール吸着時を示す説明図
【図３】同マウントヘッドの吸着後の上方待避時を示す説明図
【図４】同ボール残量検出時を示す説明図
【図５】同ボール補給時を示す説明図
【図６】同ボール補給路待避時を示す説明図
【図７】ボール補給装置とボールトレイの関係を示す平面図
【図８】同部分断面説明図
【図９】ボールトレイの無振動時を示す説明図
【図１０】ボールトレイの弱振動時を示す説明図
【図１１】ボール残量検出装置の他実施例を示す平面図
【図１２】同側面図
【符号の説明】
１．．．．．．．．．．マウントヘッド
２．．．．．．．．．．残量検出センサ
３．．．．．．．．．．ボールトレイ
４．．．．．．．．．．ボールトレイ底面
５．．．．．．．．．．バイブレータ
６．．．．．．．．．．半田ボール補給装置
７．．．．．．．．．．ホッパ
８．．．．．．．．．．エアー通路
９．．．．．．．．．．ボール補給路
１０．．．．．．．．．ボール補給口
１１．．．．．．．．．エアーシリンダ
１２．．．．．．．．．半田ボール
２０．．．．．．．．．スライドガイド
２１．．．．．．．．．回転軸
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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