(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吸着孔が１個形成された吸着ヘッドと、吸着ヘッドに導電性ボールを供給するボール供給手段と、吸着ヘッドで保持した導電性ボールが搭載される被搭載物を支持する支持手段と、吸着ヘッドによる導電性ボールの保持の有無を検出する検出手段と、ボール供給手段と支持手段の間で吸着ヘッドを相対的に移動させる移動機構と、吸着ヘッドに導電性ボールを吸着保持させ、保持した導電性ボールを被搭載物に搭載させる制御手段とを備えた導電性ボール搭載装置において、被搭載物への導電性ボールの搭載動作の後、吸着ヘッドを上昇させて、上昇位置で吸着ヘッドへの導電性ボールの保持の有無を検出し、導電性ボールの保持が検出された場合には、吸着ヘッドを下降させて、再度搭載動作を行う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、導電性ボールを被搭載物の搭載面に搭載する装置の改良に関するもので、主として半田ボールマウント装置における吸着ヘッドの吸着ボールの搭載動作後の動作制御を主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半田ボールマウント装置において、吸着ヘッド先端に吸着されている半田ボールの有無を検出する手段は採用されていた。特にボール搭載動作後の吸着ヘッドに保持されている半田ボールは、ウエハ等の搭載物の搭載面に搭載されなかった搭載ミスボールであるので、残ったボールはボール廃棄箱に破棄し、新たな半田ボールを吸着し、再度搭載するのが常であった。
【０００３】
しかし、搭載ミスボールを発見したとき、すなわちボール搭載動作後の吸着ヘッドのボール有りを検出したとき、残ったボールを破棄し、新たなボールを吸着するのは時間的無駄が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、搭載部での導電性ボールの搭載動作の後、吸着ヘッドへの導電性ボールの保持の有無を検出し、導電性ボールの保持が検出された場合には、直接、再度の搭載動作を行うこととして、ボールの破棄箱への破棄、再度のボール供給動作を省くことのできる導電性ボール搭載装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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以下の手段を採用した。
第１に、導電性ボールを吸着保持する吸着孔が１個形成された吸着ヘッドと、吸着ヘッドに導電性ボールを供給するボール供給手段と、吸着ヘッドで保持した導電性ボールが搭載される被搭載物を支持する支持手段と、吸着ヘッドによる導電性ボールの保持の有無を検出する検出手段と、ボール供給手段と支持手段の間で吸着ヘッドを相対的に移動させる移動機構と、吸着ヘッドに導電性ボールを吸着保持させ、保持した導電性ボールを被搭載物に搭載させる制御手段とを備えた導電性ボール搭載装置とする。
第２に、被搭載物への導電性ボールの搭載動作の後、吸着ヘッドを上昇させて、上昇位置で吸着ヘッドへの導電性ボールの保持の有無を検出する。
第３に、導電性ボールの保持が検出された場合には、吸着ヘッドを下降させて、再度搭載動作を行う。
【０００６】
【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。実施例では、本発明における導電性ボールとして半田ボール５、被搭載物としてウエハ１が選択されている。実施例では直径１ｍｍ以下の半田ボール５が用いられている。具体的には０．１ｍｍの半田ボールが用いられている。勿論、本発明における導電性ボールが上記半田ボールに限定されるものではなく、被搭載物もウエハ１に限定されるものでもない。
【０００７】
図３は、本発明の１実施例である半田ボール搭載装置の全体を示す斜視説明図であり、該半田ボール搭載装置には、本発明における吸着ヘッドとなる半田ボール５を真空吸引して保持する吸着ノズル６と、ウエハ１が載置され、支持されるＸ−Ｙテーブル４と、半田ボール５を１個ずつ繰り出すボール供給装置８と、図示されていない真空源が設けられている。本実施例での半田ボール搭載装置は、吸着孔が一個だけ形成された吸着ノズル６に１個の半田ボール５を吸着し、搭載する装置としているが、吸着ノズル６に相当する吸着ヘッドが、複数個の半田ボール５を吸着し、搭載する半田ボール搭載装置にも利用可能であることは勿論である。
【０００８】
Ｘ−Ｙテーブル４は、被搭載物であるウエハ１が載置支持されるもので、Ｘ軸駆動テーブル２及びＹ軸駆動テーブル３上に設置されており、平面移動可能に構成され、搭載位置に位置する半田ボール５を保持した吸着ノズル６に対して、ウエハ１を位置合わせするようになっている。
【０００９】
真空源としては、真空ポンプ２２が用いられている。該真空ポンプ２２は、開閉弁２４により切り替えられ、半田ボール５を吸着ノズル６の吸着孔１４に吸引保持するための必要十分な吸引力を発生させるための負圧源となる。尚、図中２３は、吸着ノズル６が半田ボール５を搭載した後に、開閉弁２５にて接続され真空を破壊するための圧縮エアー源である。又、図中２６は、上記真空破壊後に吸着ノズル６内を大気圧とするための大気開放弁である。
【００１０】
吸着ノズル６は、一個の半田ボール５を吸着保持するよう吸着孔１４が一個だけ形成されたノズルである。実施例での吸着孔１４の穴径（直径）は、半田ボール５の直径より小さく、具体的には直径０．１ｍｍの半田ボール５で、吸着孔１４の穴径（直径）は、０．０５６ｍｍ（単位ミリメートル）である。
【００１１】
吸着ノズル６は、真空ポンプ２２と、吸引通路の一部となるエアーホース１２により接続されている。実施例でのエアーホース１２は、外径１．８ｍｍで、内径１．０ｍｍのものが用いられている。尚、吸引通路は、エアーホース１２及び吸着ノズル６内の吸引通路２８、及び後述する連結金具１７内の吸引通路１８を含むものである。
【００１２】
真空ポンプ２２と吸着孔１４を接続する吸引通路の途中には、吸引通路の断面積を縮小させる絞り部材として、図２に示されるように吸着孔１４と同程度の開口断面積を有する絞り穴１５を穿設した絞りプレート１６を設けている。
【００１３】
絞り部材を設けることにより、絞り部材から吸着孔１４までの吸引通路内からの吸引流量は低下する。絞り部材により縮小された吸引通路の断面積が、上記例のように吸着孔１４の開口断面積とほぼ同じであれば、絞り部材からの吸引流量と吸着孔１４からの吸引流量は近似してその間の真空度は低下するので、真空源である真空ポンプ２２から絞り部材までの吸引通路内の内部圧力に対して顕著な差圧を生じる。この状態で吸着孔１４が半田ボール５によって塞がれると、絞り部材から吸着孔１４までの吸引通路内の圧力は真空源から絞り部材までの吸引通路内の真空度と等しくなるので、吸引圧力の変動を検出することにより吸着孔１４に半田ボール５が吸着保持されているか否かを検出することが可能となる。
【００１４】
実施例での絞りプレート１６の板厚は０．０５ｍｍで、絞り穴１５の穴径（直径）も、吸着孔１４の穴径（直径）０．０５６ｍｍに近似した０．０５ｍｍとされている。ボール吸着保持のため真空源の吸引力を有効に作用させるためには、絞り穴１５の開口面積は吸着孔１４の開口断面積とほぼ同じかそれ以上に大きくすることが望ましい。勿論、絞り穴１５の開口面積は、吸着孔１４より小さくてもボール吸着に支障がなければ問題はなく、又、絞り穴１５の開口面積が吸着孔１４より大きくても、ボール吸着の有無による圧力変動を検出できるレベルで有れば問題はない。尚、絞り部材は、実施例では絞りプレート１６という別部材を準備しているが、同じ大きさの吸着孔１４を有する吸着ノズルを利用することもできる。
【００１５】
絞りプレート１６は、吸着ノズル６の吸着孔１４の穴径に合わせて、交換可能なるよう連結金具１７間に交換可能に挟持されている。連結金具１７には、当然吸引通路１８が形成されると共に、押さえ金具１９と受け金具２０に分割され、両者を止めボルト２１で着脱自在に固定したものとされている。押さえ金具１９は吸引通路１８が直径４ｍｍで下流側に向かってテーパ状に直径１ｍｍに絞られ、その下流側に絞りプレート１６が配置されている。受け金具２０の吸引通路１８の直径は２ｍｍである。尚、上記吸着ノズルを絞り部材として利用する場合には、連結金具１７の受け金具２０の吸引通路１８にねじ込んで固定する。
【００１６】
更に、吸着孔１４と絞りプレート１６の間の吸引通路の途中に、吸着ノズル６の内部圧力の変化を検出する圧力センサ７が接続されている。図示の実施例では絞りプレート１６より若干吸着ノズル６側によった連結金具１７に装着されている。
【００１７】
圧力センサ７は、絞りプレート１６と吸着孔１４の間の圧力を検出するのである。該検出結果に基づいて吸着孔１４への半田ボール５の保持の有無を検出する。実施例では、半田ボール吸着有りで、内部圧力マイナス１１．７ｋｐａ（単位キロパスカル）、半田ボール吸着無しで内部圧力マイナス６．４ｋｐａとなった。
【００１８】
半田ボール搭載装置には、吸着ノズル６の移動装置として、Ｚ軸移動装置９とＸ軸移動装置１０を有している。Ｚ軸移動装置９は、吸着ノズル６をウエハ１の搭載面に接近隔離させる昇降装置であり、Ｘ軸移動装置１０は、水平移動装置である。このＺ軸移動装置９とＸ軸移動装置１０により、吸着ノズル６を、ボール供給装置８がボールを供給する位置とＸーＹテーブル４上のウエハ１のボール搭載位置に移動させて、供給動作及び搭載動作を行う。勿論吸着ノズル６の位置の移動は、相対的なものであっても良いこと勿論である。
【００１９】
図１及び図３中符号１３は、吸着ノズル６をＸ軸移動装置１０に取り付けるための取付アームである。そして、このＺ軸移動装置９及びＸ軸移動装置１０は、制御装置１１により制御されている。
【００２０】
実施例で吸着ノズル６をウエハ１に接近させるためには、Ｚ軸移動装置９を用いている。従って、ウエハ１への接近離隔の方向は実施例では上下方向であるが、これに限定されるものではない。
【００２１】
尚、Ｘ軸移動装置１０は、吸着ノズル６がボール供給装置８へ半田ボール５を取りに行くために用いられるもので、Ｘ軸方向のみの移動装置である。
【００２２】
次に、本実施例における半田ボール搭載装置の動作手順について、図４のフロー図に従って説明する。
先ず、Ｘ軸移動装置１０が作動し、吸着ノズル６はボール供給装置８上方に移動する。次に、開閉弁２４を開いて吸着孔１４に吸引力を発生させると共に、Ｚ軸移動装置９の作動により、吸着ノズル６は下降し、ボール供給装置８より半田ボール５を吸着孔１４に吸着し、半田ボール５を吸着したら、再びＺ軸移動装置９により上昇する。
【００２３】
上昇位置で圧力センサ７の信号を入力してボール吸着保持の有無を検出する。半田ボール５の吸着有り（ＹＥＳ）を検出した場合、吸着ノズル６は、Ｘ軸移動装置によりウエハ１上のボール搭載位置上方に移動する。圧力センサ７が吸着無し（ＮＯ）を検出した場合、Ｚ軸移動装置９により吸着ノズル６を下降させて、再度、ボール吸着動作を繰り返す。
【００２４】
ボール搭載位置上方に移動した吸着ノズル６が、Ｚ軸移動装置９の作動によりウエハ１上のボール搭載位置に下降し、半田ボール５をウエハ１上に搭載し、開閉弁２４を閉じ、開閉弁２５を開き、圧縮エアーを供給して真空破壊し、吸着保持していた半田ボール５を開放する。
【００２５】
その後、開閉弁２５を閉じ、大気開放弁２６を開き、大気開放してから吸着ノズル６をＺ軸移動装置９により上昇させる。上昇位置で大気開放弁２６を閉じ、開閉弁２４を開き、吸着ノズル６の吸着孔１４に吸引力を発生させてから、圧力センサ７の信号を入力し、ボール吸着保持の有無を検出する。このとき、吸着有り（吸着ＯＦＦに対しＮＯ）が検出されたら、吸着ノズル６をＺ軸移動装置９により下降させて、再度、ボール搭載動作を繰り返す。
【００２６】
吸着無し（吸着ＯＦＦに対してＹＥＳ）が検出された場合、開閉弁２４を閉じて吸引を解除し、一連の動作を完了する。尚、搭載動作と吸着有無の検出は、数回繰り返すようにしても良いし、２回目の搭載動作で成功しなかった場合には動作を停止させて警報信号を出力するようにしても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、如上のように構成され、被搭載物への導電性ボールの搭載動作の後、吸着ヘッドへの導電性ボールの保持の有無を検出し、導電性ボールの保持が検出された場合には、再度搭載動作を行うことを特徴とする導電性ボール搭載装置としたので、導電性ボールの廃棄箱への廃棄動作、及び再度のボール供給動作を行うことなく、再度の搭載動作に移行できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】絞りプレート装着位置を示す説明図
【図２】吸着孔と絞りプレートの関係を示す説明図
【図３】本実施例に係る半田ボール搭載装置の全体を示す斜視説明図
【図４】半田ボール搭載装置の動作手順を示すフロー図
【符号の説明】
１．．．．．．ウエハ
２．．．．．．Ｘ軸駆動テーブル
３．．．．．．Ｙ軸駆動テーブル
４．．．．．．Ｘ−Ｙテーブル
５．．．．．．半田ボール
６．．．．．．吸着ノズル
７．．．．．．圧力センサ
８．．．．．．ボール供給装置
９．．．．．．Ｚ軸移動装置
１０．．．．．Ｘ軸移動装置
１１．．．．．制御装置
１２．．．．．エアーホース
１３．．．．．取付アーム
１４．．．．．吸着孔
１５．．．．．絞り穴
１６．．．．．絞りプレート
１７．．．．．連結金具
１８，２８．．吸引通路
１９．．．．．押さえ金具
２０．．．．．受け金具
２１．．．．．ボルト
２２．．．．．真空ポンプ
２３．．．．．圧縮エアー源
２４，２５．．開閉弁
２６．．．．．大気開放弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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