(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールを位置決めするための孔部が複数個形成されたボール整列具と、これらの孔部に対応する吸着孔が下面に形成された搭載ヘッドとを備え、この搭載ヘッドの吸着孔に前記ボール整列具の孔部に収納されたボールを吸着してワークに搭載するようにしたボールの搭載装置であって、前記搭載ヘッドと前記ボール整列具の何れか一方に光源を設けるとともに他方に光センサを設け、この光源の光が前記吸着孔及び前記孔部を通過して前記光センサで検出された光量情報を表示する光量情報表示部と、前記搭載ヘッドと前記ボール整列具の水平方向の相対的な位置を調整する位置調整手段を備えたことを特徴とするボールの搭載装置。
【請求項２】
請求項１記載のボールの搭載装置における搭載ヘッドの位置調整方法であって、搭載ヘッドをボール整列具の上方に位置させ、搭載ヘッドをボール整列具に対して相対的に水平方向へ移動させながら、光源を点灯して孔部と吸着孔を通過した光を光センサで検出し、検出された光量が大になった位置を搭載ヘッドによるボールの吸着位置として設定することを特徴とする搭載ヘッドの位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボールなどの導電性を有するボールを基板やチップなどのワークに搭載するボールの搭載装置および搭載ヘッドの位置調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半田ボールなどの導電性を有するボールを基板やチップなどのワークに搭載するボールの搭載装置として、ボール整列具を用いるものが知られている（例えば特開平９−８２７４８号公報）。このものは、ボール整列具上にボールを予め位置決めして整列させておき、これらの整列状態のボールを搭載ヘッドの吸着孔に真空吸着してピックアップして基板などのワークに搭載するものであり、ボール整列具にはワークのパッドに対応する位置にボール位置決め部としての孔部が形成されている。このような方法によれば、複数個のボールを速やかに搭載ヘッドによりピックアップしてワークに搭載できるので、ボール搭載のタクトタイムを短縮し、作業能率を上げられる等の利点がある。
【０００３】
上記方法において、ボール整列具上の多数個のボールを搭載ヘッドにより確実に吸着してピックアップするためには、搭載ヘッドの下面の吸着孔とボール整列具の孔部を正確に合致・整合させたうえで、搭載ヘッドをボール整列具に対して相対的に上下動させねばならない。このため、従来は、例えばボール整列具に位置決め用のピンを立設するとともに、搭載ヘッドの下面にピン孔を形成する方法が知られている。
【０００４】
この方法は、搭載ヘッドがボールをピックアップするためにボール整列具へ向って下降する際に、ピンをピン孔に嵌入させることにより搭載ヘッドとボール整列具の水平方向の相対的な位置を調整し、これにより搭載ヘッドの下面の吸着孔とボール整列具の孔部を完全に合致させて、孔部に収納されたボールを吸着孔に真空吸着するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ワークに搭載されるボールの直径は益々小さくなっており、直径７０μｍ以下のものもあらわれている。搭載ヘッドはこのように微小なボールを多数個（多い場合は１００個以上）一括してピックアップし、ワークに搭載しなければならない。
【０００６】
このようにボールの直径が微小化すると、ボール整列具に対する搭載ヘッドの水平方向の位置精度も益々厳しくなり、上記のようにピンやピン孔による位置調整方法では吸着孔と孔部の位置を十分に合致させることは困難であり、ピックアップミスが多発しやすいという問題点があった。
【０００７】
したがって本発明は、ボール整列具のボール位置決め部と搭載ヘッドの下面の吸着孔を正確に合致させてボールをピックアップすることができるボールの搭載装置および搭載ヘッドの位置調整方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボールを位置決めするための孔部が複数個形成されたボール整列具と、これらの孔部に対応する吸着孔が下面に形成された搭載ヘッドとを備え、この搭載ヘッドの吸着孔に前記ボール整列具の孔部に収納されたボールを吸着してワークに搭載するようにしたボールの搭載装置であって、前記搭載ヘッドと前記ボール整列具の何れか一方に光源を設けるとともに他方に光センサを設け、この光源の光が前記吸着孔及び前記孔部を通過して前記光センサで検出された光量情報を表示する光量情報表示部と、前記搭載ヘッドと前記ボール整列具の水平方向の相対的な位置を調整する位置調整手段を備えた。
【０００９】
また本発明は、請求項１記載のボールの搭載装置における搭載ヘッドの位置調整方法であって、搭載ヘッドをボール整列具の上方に位置させ、搭載ヘッドをボール整列具に対して相対的に水平方向へ移動させながら、光源を点灯して孔部と吸着孔を通過した光を光センサで検出し、検出された光量が大になった位置を搭載ヘッドによるボールの吸着位置として設定するようにした。
【００１０】
上記構成の各発明によれば、搭載ヘッドをボール整列具の上方で相対的に水平移動させながら、光センサで検出される光を測定することにより、搭載ヘッドの吸着孔とボール整列具の孔部が合致する位置を迅速・的確に求めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施の形態におけるボールの搭載装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態における搭載ヘッドとボール整列具の断面図、図３は本発明の一実施の形態における制御系のブロック図、図４は本発明の一実施の形態における位置調整動作のフローチャート、図５は本発明の一実施の形態における表示部の表示画面図である。
【００１２】
まず、図１を参照してボールの搭載装置の全体構造を説明する。図１において、基台１上にはワークの位置決め部２とボールの供給部３が設けられている。位置決め部２にはボールの搭載対象物であるワークとしての基板２２が位置決めされている。なお、ボールの搭載対象物となるワークとしては、基板２２以外にも、チップやウェハなどがある。
【００１３】
ボールの供給部３は薄箱型の受台から成り、その両側部は大量のボール４が貯溜されたボール貯溜部３ａ，３ｂとなっており、その略中央部にはボール整列具５が設けられている。ボール整列具５は暗箱である箱体から成り、ボール４を収納して位置決めするボール位置決め部としての孔部６がマトリクス状に多数個形成されている。孔部６は、基板２２のパッド（図示せず）に対応する位置に形成されており、基板２２のパッド上にボール４が搭載される。７はボールの供給部３に傾斜運動をさせる駆動手段である。ボールの供給部３を左右に傾斜させることによりボール貯溜部３ａとボール貯溜部３ｂの間をボール４は転動し、その途中で、ボール整列具５の孔部６にボール４は入って位置決めされる。すなわち駆動手段７は、孔部６にボール４を供給して１個ずつ収納するためのボール供給手段となっている。
【００１４】
基台１の側方には移動テーブル８が設けられている。移動テーブル８には可動ユニット９が装着されており、可動ユニット９の先端部には搭載ヘッド１０が装着されている。したがって搭載ヘッド１０は移動テーブル８の駆動によりＸ方向へ移動する。可動ユニット９の内部には、搭載ヘッド１０を上下動させる機構やθ回転（水平回転）させる機構、Ｘ方向と直交するＹ方向へ微動させる機構等が備えられている。したがって移動テーブル８の駆動により、搭載ヘッド１０は位置決め部２とボールの供給部３の間を水平方向（Ｘ方向）に移動し、可動ユニット９に内蔵している駆動機構の駆動により、搭載ヘッド１０をＹ方向，Ｚ方向，θ方向へ移動する。移動テーブル８及び可動ユニット９が、搭載ヘッド１０とボール整列具５の水平方向の相対的な位置を調整する位置調整手段となっている。
【００１５】
図２において、搭載ヘッド１０の下面には、ボール４の吸着孔２３が多数形成されている。この吸着孔２３は、基板２２のパッドやボール整列具５の孔部６に対応する位置に形成されている。
【００１６】
搭載ヘッド１０とボール整列具５は、共に外光が入らない暗箱構造である。搭載ヘッド１０の内部には光源３０が設けられている。この光源３０は、好ましくは面光源である。搭載ヘッド１０は、管体２４を通して真空吸引手段（図外）に接続されており、その真空吸引力により、ボール４を吸着孔２３に真空吸着する。またボール整列具５の内部には光センサ３１と集光素子３２が設けられている。集光素子３２は凸レンズであって、すべての孔部６をカバーする大きさを有しており、その下方の光センサ３１へ集光させる。
【００１７】
次に図３を参照して制御系を説明する。搭載ヘッド１０の光源３０は照明制御部３３を介して入出力部１２に接続されている。また光センサ３１はＡ／Ｄ変換器３４を介して入出力部１２に接続されている。また入出力部１２には機構制御部１３、表示部１４、操作部１５が接続されている。機構制御部１３は、移動テーブル８や可動ユニット９等の制御や、本ボール搭載装置に備えられた図示しないモータ、シリンダなどのアクチュエータの制御等を行う。操作部１５は、例えばキーボードやマウス、さらには、表示部１４の画面に表示される操作ボタンなどである。
【００１８】
入出力部１２はバス１６に接続されている。バス１６にはＣＰＵなどの制御部１７、第１の記憶部１８、第２の記憶部１９などが接続されている。第１の記憶部１８は、搭載ヘッド１０の吸着位置調整プログラムや、ボール４をワークに搭載する通常運転プログラム等が記憶されている。また第２の記憶部１９は吸着位置データなどの装置運転に必要なデータが記憶されている。なお、吸着位置とは、搭載ヘッド１０が孔部６内のボール４を吸着するときの搭載ヘッド１０とボール整列具５の相対的な位置のことであり、吸着位置データは、この位置に関するデータである。制御部１７は、各プログラムの実行することにより、後述する搭載ヘッド１０とボール整列具５の位置調整作業などの様々な制御や、装置の運転に必要な演算・判断などを行う。
【００１９】
図５は吸着位置調整プログラム実行時の表示部１４の表示画面を示している。表示部１４の表示画面には、光センサ３１の受光量の大きさ（明るさ）を示す光量情報表示部としての明るさ表示部Ｗ１、搭載ヘッド１０のＸ方向，Ｙ方向，Ｚ方向の現在値（現在位置）や設定値（現時点で第２の記憶部１９に登録されている吸着位置データ）を示す吸着位置表示部Ｗ２が設けられている。また表示画面には−ＸボタンＢ１，＋ＸボタンＢ２，−ＹボタンＢ３，＋ＹボタンＢ４，−ＺボタンＢ５，＋ＺボタンＢ６，−θボタンＢ７，＋θボタンＢ８が表示されており、これらの各ボタン（操作ボタン）にタッチするなどして操作することにより、搭載ヘッド１０を−Ｘ，＋Ｘ，−Ｙ，＋Ｙ，−Ｚ，＋Ｚ，−θ，＋θの各方向へ動かすことができる。なおＺは高さ方向、θは水平回転方向である。
【００２０】
表示画面の右上には、さらに２つの操作ボタン（Ｂ１０，Ｂ１１）が表示されている。このうち、更新ボタンＢ１０は、吸着位置表示部の設定値を現在値に更新するための操作ボタンである。また終了ボタンＢ１１は、吸着位置調整プログラムを終了させるための操作ボタンである。
【００２１】
このボール４の搭載装置は上記のような構成より成り、次に図４、図５を参照して、搭載ヘッド１０のボール整列具５に対する相対的な位置調整を行う方法を説明する。この動作は、ボール４をワークに搭載する通常運転に先立って行うものである。
【００２２】
図４の吸着位置調整プログラムにおいて、搭載ヘッド１０を第２の記憶部１９に記憶される吸着位置データで示される予想位置（吸着孔２３が孔部６に合致すると設計上予想される位置）へ移動させる（ステップ１）。次に照明（光源３０）を点灯させる（ステップ２）。その後、表示部１４の表示画面が図５のように切替えられる（ステップ３）。吸着孔２３と孔部６を通過して光センサ３１で検出された光量は、図５の表示画面の明るさ表示部Ｗ１に表示される。そこで表示画面の各操作ボタンＢ１〜Ｂ８を操作しながら、搭載ヘッド１０をボール整列具５に対してＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向へ微動させる（ステップ４，ステップ５）。この微動により光センサ３１に検出されて明るさ表示部Ｗ１に示される光量は変動する。
【００２３】
この微動にともない、搭載ヘッド１０の現在位置を示す現在値は吸着位置表示部Ｗ２の現在値の欄に数値表示される。この操作ボタンＢ１〜Ｂ８の操作をくり返して光量が大、好ましくは極大となる搭載ヘッド１０の位置を探す。そして光量が十分得られる位置を見つけたならば、更新ボタンＢ１０を押してこの位置を設定値、すなわち新たな吸着位置データとして第２の記憶部１９に登録する（ステップ４，ステップ６）。
【００２４】
以上のようにして搭載ヘッド１０の位置調整が終了したならば、終了ボタンＢ１１を押して吸着位置プログラムを終了させる（ステップ４）。その後搭載ヘッド１０により基板２２にボール４を搭載する通常運転プログラムが開始される。通常運転プログラムでは、新たに設定された吸着位置データで示される吸着位置に搭載ヘッド１０が移動し、そこで孔部６よりボール４を吸着孔２３に吸引して保持する動作が行われる。
【００２５】
なお上記実施の形態では、表示画面の操作ボタンＢ１〜Ｂ８を操作することにより、搭載ヘッド１０をＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向へ移動させて最大光量位置を求めていたが、ステップ４〜ステップ６の工程、すなわち光量が大（望ましくは極大）となるような搭載ヘッド１０とボール整列具５との相対的な位置を検出して吸着位置として登録する処理をコンピュータのプログラムで実行してもよく、このようにすれば、吸着位置を自動的に求めることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、搭載ヘッドのボール整列具に対する相対的な位置調整を簡単・迅速・的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるボールの搭載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における搭載ヘッドとボール整列具の断面図
【図３】本発明の一実施の形態における制御系のブロック図
【図４】本発明の一実施の形態における位置調整動作のフローチャート
【図５】本発明の一実施の形態における表示部の表示画面図
【符号の説明】
２  ワークの位置決め部
３  ボールの供給部
４  ボール
５  ボール整列具
６  孔部
８  移動テーブル
９  可動ユニット
１０  搭載ヘッド
２３  吸着孔
３０  光源
３１  光センサ
３２  集光素子
【図１】
0004110735.tif 000002
【図２】
0004110735.tif 000003
【図３】
0004110735.tif 000004
【図４】
0004110735.tif 000005
【図５】
0004110735.tif 000006