(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サポート部材と、前記サポート部材の下部に一部が差し込まれた複数のスウィープ部材とを有し、
前記複数のスウィープ部材は、それぞれ、複数の線状部材の両端を束ねたものであり、前記複数の線状部材の一部が導電性ボールをワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクの上面と接触し、前記サポート部材が前記マスクに対して垂直な軸を回転軸として回転することにより、前記スウィープ部材が前記マスクの上において導電性ボールを回転中心の方向に移動させるヘッドであって、
前記サポート部材の下部に、前記複数のスウィープ部材の前記束ねられた両端をそれぞれ差し込むための複数の挿入穴が設けられており、前記複数の挿入穴は、前記サポート部材の下面に対して傾いた方向に延び、内側の挿入穴の開口端と、それに対応する外側の挿入穴の開口端との距離は、前記スウィープ部材よりも短く、前記スウィープ部材の前記束ねられた両端のそれぞれを前記内側の挿入穴およびそれに対応する前記外側の挿入穴に差し込むと、前記スウィープ部材の前記束ねられた両端を含む部分が、それぞれ前記サポート部材の下面に対して傾くように前記サポート部材に差し込まれ、前記スウィープ部材は前記サポート部材の下側にＵ字型に前記サポート部材の下面に対して傾いて装着され、前記複数の線状部材の、前記サポート部材の前記マスクの上面に対峙する下面から現れる部分は、前記サポート部材の下面に対して初期勾配を有している、ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、前記内側の挿入穴の開口端の中心と、それに対応する前記外側の挿入穴の開口端の中心とは、それぞれ、前記内側の挿入穴の開口端の中心よりも内側の仮想円の接線の上に位置しており、
前記内側の挿入穴およびそれに対応する前記外側の挿入穴は、前記接線と直交する方向に、前記サポート部材の下面に対して傾いてあけられている、ヘッド。
【請求項３】
請求項１において、前記複数のスウィープ部材の複数の線状部材は、前記束ねられた両端が、前記複数の線状部材の前記マスクに接触する部分が放射状になるように、前記サポート部材の下部に差し込まれている、ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記スウィープ部材の前記サポート部材の下面に対する初期勾配は、１０°〜８０°である、ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記スウィープ部材は、前記サポート部材に着脱可能に差し込まれている、ヘッド。
【請求項６】
導電性ボールをワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクを、ワークにセットした状態で、前記複数の開口に導電性ボールを充填する装置であって、
請求項１ないし５のいずれかに記載のヘッドと、
前記ヘッドの前記サポート部材を回転させるための手段と、
前記ヘッドを移動させるためのヘッド移動手段とを有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの複数の開口に導電性ボールを充填可能な装置に好適に用いることができるヘッド、およびヘッドを備えた装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを実装するなどの際の電気的な接続を得るために、ワークあるいはフレームの所定の位置に半田ボールなどの導電性微小粒子（導電性ボール）を配置することがある。特許文献１には、フレームとマスクとスキージとを備え、導電性微小粒子をフレームの意図する位置に配列させる微小粒子配列装置が開示されている。マスクには、導電性微小粒子の径の２倍未満の径を有し、導電性微小粒子を配列させるための開孔部が形成されている。マスクは、フレーム上に載置されるとともに、導電性微小粒子がその上部に載置される。スキージは、所定の柔らかさを有し、マスク上で移動して、導電性微小粒子をマスク上で移動させる。スキージの一例は、直径１００μｍで長さが１ｍｍの導電繊維が植毛されたブラシ状のものである。このスキージは、例えば、ビロード布のようなものを、その先端に張り付けることで形成される。
【０００３】
この微小粒子配列装置では、スキージを、その先端がマスクの上面に接触する状態で、マスク上を、一方端から他方端に向かって移動させる。これにより、導電性微小粒子がマスクに形成された開孔部内に挿入され、フレーム上に導電性微小粒子が配列・吸着される。
【特許文献１】特開平９−１４８３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スキージをマスクに接触させると、スキージにはマスクから鉛直上向きに力が与えられる。したがって、上述のようなスキージを用いると、スキージをマスクに接触させたときに、導電繊維がマスクに押されて、先端が広がったり、離散したりしやすい。導電繊維の先端が広がったり離散したりすると、微小粒子を押し払うときに、微小粒子が導電繊維の間から後方に漏れやすくなる。
【０００５】
マスクの複数の開口（開孔、アパーチャ）に微小粒子（ボール）を充填するための装置（微小粒子配列装置、ボール充填装置）の分野においては、微小粒子が後方に漏れにくいスキージ（squeegee）を備えたヘッド（ディスペンサ）が求められている。そのために、導電繊維などの導電性ボールを押し払う部材の、マスクに接する部分が、広がったり、離散したりし難いヘッドが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、サポート部材と、サポート部材の下部（下側内部）に一部が差し込まれた複数の線状部材を含むスウィープ部材とを有するヘッドである。このヘッドは、複数の線状部材の一部が導電性ボール（導電性微小粒子）をワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクの上面（表面）と接触し、サポート部材がマスクに対して垂直な軸を回転軸として回転することにより、スウィープ部材がマスクの上において導電性ボールを回転中心の方向に移動させる。このヘッドでは、複数の線状部材のサポート部材のマスクの上面に対峙する下面から現れる部分は、サポート部材の下面に対して初期勾配を有している。
【０００７】
このヘッドによれば、複数の線状部材の一部が、初期勾配がある状態でマスクの上面と接触する。したがって、複数の線状部材のマスクと接する部分がマスクに押されても、その接する部分は一様な方向（回転方向の後方）へ押され、接する部分は広がりにくく、離散し難い。したがって、線状部材の間から導電性ボールが漏れ難くなり、サポート部材をマスクに対して垂直な軸を回転軸として回転させることにより、線状部材を有するスウィープ部材によって、導電性ボールをマスクの上において回転中心の方向に良好に移動させることができる。
【０００８】
すなわち、スウィープ部材の複数の線状部材をマスクに接触させると、複数の線状部材にはマスクから鉛直上向きに力が与えられる。複数の線状部材のサポート部材の下面に対する初期勾配が鉛直方向（鉛直下向き）であると、線状部材をマスクに接触させたときに、線状部材の先端がマスクに押され、先端が広がったり離散しやすい。線状部材の先端の広がりや散けが大きいと、マスクの上面（表面）と接触させた状態でヘッドを回転させても、線状部材の先端は広がったり離散したままとなり、一方向に揃い難い。そのような状態の線状部材で導電性ボールを移動させる（押し払う）と、導電性ボールが線状部材の間から後方に漏れやすい。
【０００９】
このヘッドによれば、複数の線状部材のサポート部材のマスクの上面に対峙する下面から現れる部分が、サポート部材の下面に対して初期勾配を有している。したがって、スウィープ部材をマスクに接触させたときに、複数の線状部材の側部（側面）がマスクに接触する。このため、スウィープ部材の複数の線状部材をマスクに接触させ、複数の線状部材にマスクから鉛直上向きに力が与えられても、線状部材は、先端に向かうに従って回転方向に対して後方に傾くように、一方向に揃った状態で撓み、その先端が広がったり離散し難い。
【００１０】
このため、ヘッドの回転により、スウィープ部材がマスクの上において、導電性ボールを後方への漏れが少ないあるいはほとんどない状態で、回転中心の方向に押し払いながら移動させることができる。このため、マスクの上面に導電性ボールが自由に広がることを抑制でき、導電性ボールが存在する範囲を限定できる。すなわち、このヘッドによれば、ヘッド内部の限られた領域（以下、動区域という）に導電性ボールの集団を保持することができる。
【００１１】
したがって、ヘッドを移動させることにより、動区域が通過する部分のマスクの開口に対して、効率良く導電性ボールを充填できる。すなわち、このヘッドは、マスクの複数の開口に導電性ボールを充填するための装置（ボール充填装置、ボール搭載装置）に好適であり、このヘッドを用いることにより、マスクの開口への導電性ボールの充填ミスの発生率を低くできる。
【００１２】
複数の線状部材が初期勾配を有するヘッドの一形態は、複数の線状部材を、勾配を有するように加工した（折り曲げた）後、サポート部材に差し込むものである。初期勾配を有するように加工した複数の線状部材を用いる場合は、それらの差し込まれた部分は、サポート部材の下面に対して略垂直であってもよい。
【００１３】
このヘッドの他の一形態は、複数の線状部材のサポート部材に差し込まれた部分がサポート部材の下面に対して傾いているものである。すなわち、このヘッドの一形態は、複数の線状部材の差し込まれた部分が、サポート部材の下面に対して傾くようにサポート部材に差し込まれているものであり、複数の線状部材が初期勾配を有するようにするための加工を省略できる。
【００１４】
このヘッドでは、サポート部材の下部に、複数のスウィープ部材が差し込まれていることが好ましい。複数のスウィープ部材を備えたヘッドを回転することにより、動区域の周囲にある導電性ボールに対して、より効率良く動区域の方向に力を加えることができる。さらに、複数のスウィープ部材を、それらの移動方向、すなわち、ヘッドの回転により移動する方向に多重に配置することにより、他のスキージから漏れた導電性ボールを捕らえて、動区域の方向に確実に回収できる。
【００１５】
この場合、複数のスウィープ部材は、複数の線状部材のマスクに接触する部分が放射状になるように、サポートの下部に差し込まれていることが好ましい。なお、複数の線状部材のマスクに接触する部分が放射状になるとは、複数の線状部材のマスクに接触する部分が四方八方にひろがるように位置している状態をさしており、複数の線状部材のマスクに接触する部分を延長させたときに、その線（延長線）が必ず一点で交わるといったことを意味するものではない。また、放射状の線とは、中央部分の任意の点から線同士が交差しない外周方向へ伸びる線をも意味する。
【００１６】
スウィープ部材は、複数の線状部材の少なくとも一方の端を束ねたものであり、少なくとも一方の束ねられた端がサポート部材の下面に対して傾くようにサポート部材に差し込まれていることが好ましい。束ねられた複数の線状部材がほぼ同じ初期勾配を有するので、複数の線状部材のマスクと接触する部分は、さらに離散しにくい。さらに、束ねることにより、複数の線状部材は、サポート部材への装着が容易となる。
【００１７】
スウィープ部材は、複数の線状部材の両端を束ねたものである。両端を束ねた部材を用いた場合、スウィープ部材はサポート部材の下側にＵ字型となるように、サポート部材に取り付ける。束ねられた両端がそれぞれサポート部材の下面に対して傾いており、複数の線状部材のそれぞれが、サポート部材に、下側にＵ字型となるように取り付けられたヘッドである。
【００１８】
このヘッドにおいては、サポート部材の下部に、複数のスウィープ部材の束ねられた端をそれぞれ差し込むための複数の挿入穴を設ける。この場合、複数の挿入穴は、サポート部材の下面に対して傾いた方向に延びるように設ける。スウィープ部材の束ねられた端を挿入穴に差し込むだけで、初期勾配を得ることができる。
【００１９】
束ねられた両端がそれぞれサポート部材の下面に対して傾くように、複数のスウィープ部材がサポート部材に差し込まれているヘッドにおいては、サポート部材の下部に、複数のスウィープ部材の束ねられた両端をそれぞれ差し込むための複数の内側の挿入穴と複数の外側の挿入穴とを設ける。複数の内側の挿入穴と、複数の外側の挿入穴とは、それらの開口端が回転軸の周りに同心円状に配置されるように設ける。複数の内側の挿入穴および複数の外側の挿入穴は、それぞれ、サポート部材の下面に対して傾いた方向に延びるように設ける。内側の挿入穴の開口端と、それに対応する外側の挿入穴の開口端との距離を、スウィープ部材よりも短くすることにより、スウィープ部材の束ねられた両端のそれぞれを内側の挿入穴およびそれに対応する外側の挿入穴に差し込むと、スウィープ部材は、サポート部材の下側にＵ字型に、サポート部材の下面に対して傾いて装着される。
【００２０】
また、この場合、内側の挿入穴の開口端の中心と、それに対応する外側の挿入穴の開口端の中心とは、それぞれ、内側の挿入穴の開口端の中心よりも内側の仮想円の接線の上に位置していることが好ましい。内側の挿入穴およびそれに対応する外側の挿入穴は、接線と直交する方向に、サポート部材の下面に対して傾いてあけられていることが好ましい。
【００２１】
ところで、スウィープ部材がマスクおよび導電性ボールに与える圧力（スウィープ部材の弾性力がマスクおよび導電性ボールに与える力）が大きすぎると、導電性ボールを必要以上に圧迫したり、マスクの開口に充填された導電性ボールを掻き出してしまうおそれがある。このヘッドによれば、複数の線状部材が初期勾配を有しているので、初期勾配により、スウィープ部材がマスクおよび導電性ボールに与える圧力（スウィープ部材の弾性力がマスクおよび導電性ボールに与える力）を調整できる。
【００２２】
スウィープ部材のサポート部材の下面に対する初期勾配が８０°を超えると、スウィープ部材が導電性ボールを傷つけたり、マスクの開口に充填された導電性ボールを掻き出したりしやすくなる。一方、スウィープ部材のサポート部材の下面に対する初期勾配が小さすぎると、スウィープ部材がマスクおよび導電性ボールを押す力が小さくなりすぎ、導電性ボールの漏れが生じるおそれがある。スウィープ部材のサポート部材の下面に対する初期勾配が１０°未満であると、導電性ボールの漏れが生じやすくなる。
【００２３】
したがって、このヘッドにおいて、スウィープ部材のサポート部材の下面に対する初期勾配は、１０°〜８０°（鉛直方向（サポート部材の下面の垂線、回転軸）に対して１０°〜８０°）であることが好ましい。このようにすることにより、導電性ボールを傷つけたり、マスクの開口に充填された導電性ボールを掻き出したりしにくく、しかも、導電性ボールの漏れの少ないヘッドが得られる。スウィープ部材のサポート部材の下面に対する初期勾配は、さらに好ましくは４０°〜７０°（鉛直方向（サポート部材の下面の垂線、回転軸）に対して２０°〜５０°）である。
【００２４】
スウィープ部材は消耗品であることが多いため、このヘッドにおいては、スウィープ部材は、サポート部材に着脱可能に差し込まれていることが好ましい。スウィープ部材を簡単に取り換えることができる。また、使用する導電性ボールの大きさなどにより、スウィープ部材を変更することもできる。このような場合、ヘッドは、スウィープ部材を取り外した状態で流通させることができる。
【００２５】
下部（下側内部）に、複数の線状部材を含むスウィープ部材の一部が着脱可能に差し込まれるサポート部材を有するヘッドは、サポート部材にスウィープ部材を差し込むことにより、複数の線状部材の一部が導電性ボールをワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクの上面と接触し、サポート部材がマスクに対して垂直な軸を回転軸として回転することにより、スウィープ部材がマスクの上において導電性ボールを回転中心の方向に移動させる。このヘッドでは、サポート部材の下部に、スウィープ部材の一部を差し込むための挿入穴が設けられている。挿入穴は、サポート部材の下面に対して傾いた方向に延びている。
【００２６】
これらのヘッドは、導電性ボールをワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクを、ワークにセットした状態で、複数の開口に導電性ボールを充填可能な装置（ボール充填装置、ボール搭載装置）に好適である。すなわち、本発明のさらに他の態様は、上述のようなヘッドと、ヘッドのサポート部材を回転させるための手段と、ヘッドを移動させるためのヘッド移動手段とを有する、ボール充填装置である。このボール充填装置は、少なくとも１つのヘッドを備えていればよい。すなわち、ヘッドの数は、１つであっても、複数であってもよい。
【００２７】
導電性ボールをワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクを、ワークにセットした状態で、複数の開口に導電性ボールを充填可能な装置であって、サポート部材と、サポート部材の下部に一部が差し込まれた複数の線状部材を含むスウィープ部材とを有する装置においては、複数の線状部材の一部が導電性ボールをワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクの上面と接触し、サポート部材がマスクに対して垂直な軸を回転軸として回転することにより、スウィープ部材がマスクの上において導電性ボールを回転中心の方向に移動させるヘッドと、ヘッドのサポート部材を回転させるための手段と、ヘッドを移動させるためのヘッド移動手段とを有し、複数の線状部材の差し込まれた部分が、複数の線状部材のマスクに接触する部分よりも回転方向に対して前方になるように、複数の線状部材の、サポート部材のマスクの上面に対峙する下面から現れる部分が、マスクの上面の垂線に対して傾いてもよい。
【００２８】
また、導電性ボールをワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクを、ワークにセットした状態で、複数の開口に導電性ボールを充填可能な装置であって、下部に、複数の線状部材を含むスウィープ部材の一部が着脱可能に差し込まれるサポート部材を有する装置においては、サポート部材にスウィープ部材を差し込むことにより、複数の線状部材の一部が導電性ボールをワークの所定の位置に配置するための複数の開口を備えたマスクの上面と接触し、サポート部材がマスクに対して垂直な軸を回転軸として回転することにより、スウィープ部材がマスクの上において導電性ボールを回転中心の方向に移動させるヘッドと、ヘッドのサポート部材を回転させるための手段と、ヘッドを移動させるためのヘッド移動手段とを有し、サポート部材の下部に、スウィープ部材の一部を差し込むための挿入穴が設けられており、挿入穴は、マスクの上面の垂線に対して傾いた方向に延びていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、ボール搭載装置（搭載装置、ボールマウントシステム、ボールマウンタ）の一例を示している。ボール搭載装置１は、ワーク（ワークピース、対象物、基板）１００上の所定の位置に導電性ボールを搭載するための装置である。本例のボール搭載装置１は、所定のパターンで複数のランド状（凸状）の電極（ランド）１０１が設けられた、公称８インチまたは１２インチの円形の半導体ウエハ（以下、単にウエハという）をワーク１００として、このウエハ１００の複数の電極１０１の上に複数の導電性ボールＢを所定のパターンで搭載する。本例のウエハ１００は、その表面に絶縁コート膜１０２が形成されているが、複数の電極１０１に対応する部分の絶縁コート膜１０２が除去されており、複数の電極１０１が露出している（図９参照）。ウエハ１００の複数の電極１０１は、例えば、２次元的にマトリックス状に設けられている。本例のボール搭載装置１では、ウエハ１００の複数の電極１０１の上に、複数の導電性ボールＢを２次元的に配列する。
【００３０】
なお、導電性ボールＢを搭載するワーク１００は、上記に限定されるものではない。導電性ボールＢを搭載するワーク１００としては、例えば、プリント配線板などの電子回路基板が用いられることもある。プリント配線板は、プリント配線基板、プリント回路板、プリント回路基板、回路基板、あるいはプリント基板などとも呼ばれ、半導体が実装される半導体実装基板、ビルドアップ基板、多層基板などを含む。
【００３１】
ウエハ１００の電極１０１の上に搭載される導電性ボールＢは、電気的な接続を得るために機能するものであり、その直径は、例えば１ｍｍ以下、具体的には、１０〜５００μｍ程度である。このような導電性ボールＢは、微小ボール（マイクロボール、微小粒子）と呼ばれることもある。導電性ボールＢには、半田ボール（銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などを含む、主成分が錫（Ｓｎ）からなるボール）、金あるいは銀などの金属製のボール、さらに、セラミックス製のボールあるいはプラスチック製のボールに導電性のメッキなどの処理が施されたものが含まれる。本例では、導電性ボールＢとして、直径９０μｍ程度の半田ボールを用いている。
【００３２】
このボール搭載装置１は、ウエハ１００をロード（供給）およびアンロード（収納）するローダ・アンローダ装置２と、ウエハ１００を搬送する搬送装置３と、ウエハ１００の粗位置合わせ（プリアライメント）を行うアライナ４と、ウエハ１００の反りを矯正する矯正装置５と、ウエハ１００の複数の電極１０１の上にウエハ１００と導電性ボールＢとを結合させるための素材（フラックス）を塗布するフラックス塗布装置（フラックス印刷装置、スクリーン印刷装置）６と、ウエハ１００の複数の電極１０１にマスク１１０を介して複数の導電性ボールＢを搭載（配列）するボール充填装置１０とを有する。矯正装置５、フラックス塗布装置６、およびボール充填装置１０は、Ｘ方向に並んで配置されている。
【００３３】
ローダ・アンローダ装置２は、ウエハ１００をロード（供給）する第１のパッケージ２ａと、ウエハ１００をアンロード（収納）する第２のパッケージ２ｂとを有する。ウエハ１００は、ローダ・アンローダ装置２から搬入および搬送される。なお、ローダ・アンローダ装置２が備えるパッケージは１つであってもよい。搬送装置３は、ＸＹＺθ移動ステージ（搬送ステージ）３ａと、搬送ロボット３ｂとを含んでいる。移動ステージ３ａは、Ｘ軸テーブル、Ｙ軸テーブル、Ｚ軸テーブル、およびθテーブルを備えている。移動ステージ３ａは、減圧吸引などの方法によりウエハ１００の反りを矯正した状態で、ウエハ１００をその上面（本例ではＸ−Ｙ平面）の上に保持する。移動ステージ３ａは、ウエハ１００を、矯正装置５、フラックス塗布装置６、およびボール充填装置１０の間の任意の位置に移動させる。また、移動ステージ３ａは、ウエハ１００の位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向およびθ方向に調整することができる。ウエハ１００を移動ステージ３ａに保持する方法の一例は、減圧吸引であるが、ウエハ１００を移動ステージ３ａに保持する方法は、減圧吸引に限定されるものではなく、静電チャックのようなものであってもよく、また、それらを併用することも可能である。搬送ロボット３ｂは、ローダ・アンローダ装置２の第１のパッケージ２ａからウエハ１００をアライナ４の上方に搬入し、アライナ４からウエハ１００を移動ステージ３ａへ搬送し、移動ステージ３ａからウエハ１００をローダ・アンローダ装置２の第２のパッケージ２ｂに搬出する。
【００３４】
ボール充填装置１０は、導電性ボールＢをウエハ１００に配置するための複数の開口（開孔、アパーチャ）１１１を備えたマスク１１０を、このウエハ１００にセットした状態（重ねた状態）で、マスク１１０の複数の開口１１１に導電性ボールＢを充填する。マスク１１０の複数の開口１１１は、導電性ボールＢをウエハ１００の所定の場所に配置するためのものであり、それぞれの開口１１１の径は、導電性ボールＢのサイズに対応したものである。
【００３５】
図２は、ボール充填装置１０の一例を模式的に示している。ボール充填装置１０は、ボール保持装置（ボールディスペンサ、ディスペンサ）３０と、ボール保持装置３０を移動させるヘッド移動装置（ヘッド移動手段）４０と、導電性ボールＢを補給するボール補給装置（ボール供給装置）５０とを備えている。ボール保持装置３０は、第１および第２のヘッド２０ａおよび２０ｂを備え、これら２つのヘッド２０ａおよび２０ｂによってマスク１１０の表面（例えば上面１１０ａ（本例ではＸ−Ｙ平面））に独立した２つの部分（以下、動区域Ａ１およびＡ２という）を形成する。ヘッド移動装置４０は、ボール保持装置３０を移動し、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂを移動し、２つの動区域Ａ１およびＡ２を移動させる。ボール補給装置５０は、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂの内部（２つの動区域Ａ１およびＡ２内）にそれぞれ導電性ボールＢを補給する。なお、ボール充填装置１０が備えるヘッドの数は２つに限らず、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。
【００３６】
この例では、ボール保持装置３０は、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂからなり、それぞれのヘッド２０ａおよび２０ｂが支持装置６０に支持され、支持装置６０は、移動装置４０に移動可能に支持されている。したがって、ボール保持装置３０の２つのヘッド２０ａおよび２０ｂは、移動装置４０により、並行して動かされる。支持装置６０は、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂにそれぞれ対応するヘッド回転用の２つのモータ６１ａおよび６１ｂと、モータ６１ａおよび６１ｂとヘッド２０ａおよび２０ｂとをそれぞれ接続するためにＺ方向に延びる２本のシャフト（軸、回転軸）６２ａおよび６２ｂとを備えている。ヘッド２０ａおよび２０ｂは、それぞれ、シャフト６２ａおよび６２ｂの先端部に、着脱可能に取り付けられている。
【００３７】
支持装置６０は、さらに、ベース６０ａと、このベース６０ａに設けられ、第１のヘッド２０ａとの間隔が変わるように第２のヘッド２０ｂをスライド支持する一対のレール６３と、第２のヘッド２０ｂのベース６０ａに対するスライドを固定するストッパ６４とを備えている。第１のヘッド２０ａは、シャフト６２ａに着脱可能に取り付けられ、モータ６１ａ、およびシャフト６２ａなどは、支持部材６５ａを介して、ベース６０ａに固定されている。第２のヘッド２０ｂは、シャフト６２ｂに着脱自在に取り付けられ、モータ６１ｂ、およびシャフト６２ｂなどは、支持部材６５ｂおよびレール６３を介して、Ｘ方向にスライド可能となるようにベース６０ａに支持されている。
【００３８】
ストッパ６４は、ベース６０ａに設けられた２つのネジ孔６６ａおよび６６ｂと、支持部材６５ｂをベース６０ａに固定するためのネジ（ボルト）６７とを備えている。支持部材６５ｂを挟んで、ネジ６７をネジ孔６６ａまたは６６ｂにねじ込むことにより、第２のヘッド２０ｂのベース６０ａに対する位置が固定される。本例では、第１のネジ孔６６ａにネジ６７をねじ込むことにより、第１のヘッド２０ａと第２のヘッド２０ｂとの間隔（Ｘ方向）が４インチに保たれる。第２のネジ孔６６ｂにネジ６７をねじ込むことにより、第１のヘッド２０ａと第２のヘッド２０ｂとの間隔（Ｘ方向）が６インチに保たれる。なお、本例では、ネジ孔の数を２つとし、設定できる間隔を２つとしているが、ネジ孔の数を増やすことにより、設定できる間隔の数を増やすことも可能である。
【００３９】
この支持装置６０は、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂをそれぞれ支持するとともに、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂを、シャフト６２ａおよび６２ｂを中心として、それぞれ回転させることが可能である。すなわち、本例では、これらのシャフト６２ａおよび６２ｂの中心軸が、それぞれ、ヘッド２０ａおよび２０ｂの回転軸（マスク１１０に対して垂直な軸）となり、ヘッド２０ａおよび２０ｂは、それぞれ、回転軸を中心として、上方から見て反時計回り（下方から見て時計回り）に回転（自転）する。なお、図中符号Ｄｒは、ヘッド２０ａおよび２０ｂの回転方向である。
【００４０】
また、支持装置６０は、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂにそれぞれ対応する、２つのヘッド用Ｚ軸テーブル６８ａおよび６８ｂを備えている。ヘッド用Ｚ軸テーブル６８ａおよび６８ｂは、それぞれ、モータ（図示せず）を備えている。したがって、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂは、Ｘ方向に所定の間隔（本例では、４インチまたは６インチの間隔）で並んだ状態で、Ｚ方向（本例では上下方向）に沿ってそれぞれの高さを調整できる。
【００４１】
ヘッド２０ａおよび２０ｂを含むボール保持装置３０を移動させるための移動装置４０は、Ｘ軸テーブル４１と、一対のＹ軸テーブル４２ａおよび４２ｂとを有している。Ｘ軸テーブル４１は、モータ４３を備えており、一対のＹ軸テーブル４２ａおよび４２ｂは、それぞれ、モータ４４ａおよび４４ｂを備えている。Ｘ軸テーブル４１は、Ｙ軸テーブル４２ａおよび４２ｂを跨ぐように配置されている。支持装置６０がＸ軸テーブル４１によってＸ方向に動かされ、Ｘ軸テーブル４１が一対のＹ軸テーブル４２ａおよび４２ｂによってＹ方向に動かされることにより、ヘッド２０ａおよび２０ｂは、Ｘ方向に所定の間隔（本例では、４インチまたは６インチの間隔）を保った状態で、支持装置６０を介して、マスク１１０の表面（上面）１１０ａを２次元方向の任意の方向に移動する。
【００４２】
補給装置５０は、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂの内部、すなわち、動区域Ａ１およびＡ２内に、導電性ボールＢを補充するためのものである。本例では、シャフト６２ａおよび６２ｂの内部が中空となっているとともに、それぞれのシャフト６２ａおよび６２ｂの上端部にボールタンク５１ａおよび５１ｂが設けられており、フレキシブルチューブ５２ａおよび５２ｂを介して、ボールタンク５１ａおよび５１ｂの内部とシャフト６２ａおよび６２ｂの内部とが繋がっている。フレキシブルチューブ５２ａおよび５２ｂとシャフト６２ａおよび６２ｂとにより、ボールタンク５１ａおよび５１ｂからヘッド２０ａおよび２０ｂの内部（ヘッド２０ａおよび２０ｂにより規定される動区域Ａ１およびＡ２）のそれぞれにボールＢを供給するための経路（ボール供給路）５３が構成されている。すなわち、シャフト６２ａおよび６２ｂは、それぞれ、ヘッド２０ａおよび２０ｂの回転軸として機能するとともに、ボール供給路５３の一部をなす。ボールタンク５１ａおよび５１ｂおよびボール供給路５３を含む補給装置５０は、ボール保持装置３０（ヘッド２０ａおよび２０ｂ）とともに、支持装置６０を介して、移動装置４０により移動する。
【００４３】
このボール充填装置１０では、以下のようにして、ウエハ１００にボールＢを搭載する。まず、マスク１１０をウエハ１００の上にセットする（重ねる）。マスク１１０上に、２つのヘッド２０ａおよび２０ｂをセットする。マスク１１０とヘッド２０ａおよび２０ｂとの上下の間隔は、ヘッド用Ｚ軸テーブル６８ａおよび６８ｂにより調整でき、ヘッド２０ａおよび２０ｂ同士の間隔は、ベース６０ａをレール６３によりスライドさせることにより調整できる。２つのヘッド２０ａおよび２０ｂの内部にそれぞれ複数の導電性ボールＢを保持させる。２つのヘッド２０ａおよび２０ｂの間隔を所定の間隔に保った状態で、これらのヘッド２０ａおよび２０ｂを移動装置４０により移動させる。より具体的には、ヘッド２０ａおよび２０ｂを、動区域Ａ１およびＡ２がマスク１１０の上面１１０ａのうちの導電性ボールＢを充填する領域の全域をカバーするように、所定のルートで移動させる（所定の軌跡を有するように移動させる）。これらの処理により、ヘッド２０ａおよび２０ｂにより形成される動区域Ａ１およびＡ２がマスク１１０の開口１１１を通過するときに、導電性ボールＢはマスク１１０の開口１１１に充填され、ウエハ１００の電極１０１の上に搭載される。
【００４４】
マスク１１０の開口１１１への充填により導電性ボールＢが消費されるため、ヘッド２０ａおよび２０ｂを移動させながら、ヘッド２０ａおよび２０ｂを介して（後述するサポート部材２１の開口部２１ａを介して）、動区域Ａ１およびＡ２内に、補給装置５０から導電性ボールＢをそれぞれ補給する。動区域Ａ１およびＡ２への導電性ボールＢの補給は、充填により消費されるボール量に基づいて行われる。例えば、時間当たりに消費されるボール量に基づいて、所定時間間隔で導電性ボールＢを供給することにより、動区域Ａ１およびＡ２内に、常に適当な量の導電性ボールＢを存在させておくことができる。
【００４５】
次に、ヘッド２０ａおよび２０ｂについて説明する。本例の充填装置１０に採用されているヘッド２０ａとヘッド２０ｂおよびこれらを回転させる機構（シャフト６２ａとシャフト６２ｂ、モータ６１ａとモータ６１ｂなど）は同形状である。したがって、以下、図面を含め、ヘッドをヘッド２０、動区域を動区域Ａ、ヘッド回転用モータをヘッド回転用モータ６１、シャフトをシャフト６２と記載する。
【００４６】
図３は、第１の実施形態にかかるヘッド２０を斜め上方から見た図である。図４は、ヘッド２０を側面図により示している。図５は、ヘッド２０を下面図により示している。図６は、ヘッド２０に取り付けられるスウィープ部材を、ヘッド２０から取り外した状態で、模式的に示している。図７は、ヘッド２０が有するサポート部材を下面図により示している。図８は、図７中のVIII-VIII線に沿って切断して示す断面図である。図９は、ヘッド２０の使用状態を模式的に示している。
【００４７】
本例のヘッド２０は、サポート部材２１と、サポート部材２１の下面２１ｂから下側に、マスク１１０の上面１１０ａに向かって突き出た１２組のスウィープ部材（スキージ、スキージ部材）２２と、円盤状の第１の固定金具２３ａと、リング状の第２の固定金具２３ｂとを有している。それぞれのスウィープ部材２２は、マスク１１０の上面１１０ａに向かって突き出た、複数の線状部材２８を含む。サポート部材２１は、円盤状であり、中央部に開口部２１ａが設けられている。サポート部材２１の上部には、ヘッド２０をシャフト６２に着脱自在に取り付けるための取付具２９が設けられている。取付具２９の中央部には、サポート部材２１の開口部２１ａと連続するように、開口部２９ａが設けられている。したがって、ヘッド２０をシャフト６２に取り付けることにより、ヘッド２０の内部（複数のスウィープ部材２２で囲まれた領域、動区域Ａ）とシャフト６２との内部が連通する。また、ヘッド２０をシャフト６２に取り付けることにより、サポート部材２１の下面２１ｂがマスク１１０の上面１１０ａと対峙し、サポート部材２１の下面２１ｂとマスク１１０の上面１１０ａとの間隔はヘッド用Ｚ軸テーブル６８ａ（６８ｂ）により制御できる。
【００４８】
スウィープ部材２２は、それぞれ、複数の線状部材（ワイヤ）２８の両端を、金属製のリングでかしめる方法、両端を樹脂や半田などの接合材で固定する方法などによって束ねたものである。線状部材２８としては、ステンレス製の線状部材、帯電を抑制する機能をもつ樹脂（樹脂自体が導電性を有する樹脂、炭素や金属などの導電物質を含んだ樹脂、Ｃｕなどで表面がコートされた樹脂）製の線状部材、アモルファスを含む線状部材など、使用する導電性ボールＢの大きさ・材質や、マスク１１０の材質などを鑑み、種々の線状部材から選択することができる。本例では、線状部材２８として、直径５０μｍのステンレスワイヤを６００本使用し、両端を金属性の部材２５ａおよび２５ｂを用いてかしめることで束ねて、直径が大凡３ｍｍのスウィープ部材２２としている。スウィープ部材２２は、線状部材２８が弾性を有しているため、中央部分を略Ｕ字状に湾曲させることができるが、図６に示したように、サポート部材２１から取り外した状態では、かしめ部分２５ａおよび２５ｂを含めてストレートな形状が基本形状である。また、スウィープ部材２２の装着は、スウィープ部材２２を紐等で束ねた状態で、サポート部材２１に設けられた挿入穴７１、７２（図７参照）に差し込む方法でも良い。
【００４９】
このヘッド２０では、１２組のスウィープ部材２２を、サポート部材２１の下部に、束ねられた両端２５ａおよび２５ｂをそれぞれ着脱可能に差し込むことにより、スウィープ部材を備えたヘッド２０が形成される。このヘッド２０では、１２組のスウィープ部材２２は、それぞれ、サポート部材２１の下側にＵ字型に取り付けられる。このため、サポート部材２１の下面２１ｂとマスク１１０の上面１１０ａとの間隔を適当に設定することにより、スウィープ部材２２の中央部分（腹の部分）２６ａがマスク１１０に接触する。
【００５０】
また、このヘッド２０では、複数の線状部材２８のサポート部材２１の下面２１ｂから現れる部分２６が、サポート部材２１の下面２１ｂに対して初期勾配αを有している。より具体的には、本例では、複数の線状部材２８の根元部分２６ｂが、サポート部材２１の下面２１ｂに対して初期勾配αを有している。このヘッド２０では、かしめ部分（束ねられた端）２５ａおよび２５ｂが、複数の線状部材２８の差し込まれる部分となり、このかしめ部分２５ａおよび２５ｂが、サポート部材２１の下面２１ｂに対して、初期勾配αだけ傾くように、サポート部材２１に差し込まれている。
【００５１】
このヘッド２０は、１２組のスウィープ部材２２を、かしめ部分２５ａおよび２５ｂをサポート部材２１の下部に対して傾くように差し込むために、サポート部材２１の下部に、複数の挿入穴７１および７２が設けられている。１２個の内側の挿入穴７１は、１２組のスウィープ部材２２の束ねられた一方の端２５ａをそれぞれ差し込むためのものである。１２個の外側の挿入穴７２は、１２組のスウィープ部材２２の束ねられた他方の端２５ｂをそれぞれ差し込むためのものである。これらの挿入穴７１および７２は、サポート部材２１の下面２１ｂに対して６０°の方向に形成されている。したがって、それぞれの線状部材２８の両端２５ａおよび２５ｂを挿入穴７１および７２に差し込むことにより、複数の線状部材２８のサポート部材２１の下面２１ｂから現れる部分２６の根元部分２６ｂが、サポート部材２１の下面２１ｂに対して初期勾配６０°を有する。
【００５２】
内側の挿入穴７１および外側の挿入穴７２は、例えば、ドリルなどを用いた切削により形成することができる。なお、ドリルなどを用いた切削では、穴７１および／または７２の底７１ａおよび／または７２ａの形状が、図８などのように先細（とがったような形状）となることがあるが、穴７１および／または７２の底７１ａおよび／または７２ａの形状は、任意であり、平坦であってもよい。
【００５３】
図７などに示すように、１２組のスウィープ部材２２の束ねられた両端２５ａおよび２５ｂをそれぞれ差し込むための１２個の内側の挿入穴７１と１２個の外側の挿入穴７２とは、サポート部材２１の下部に、それらの開口端７１ｂおよび／または７２ｂが回転軸の周りに同心円状に配置されるように設けられている。１２個の内側の挿入穴７１は、仮想的な内円７３に沿うように、等ピッチ（３０°毎）で設けられている。１２個の外側の挿入穴７２は、内側の挿入穴７１と対応し、かつ、仮想的な外円７４に沿うように、等ピッチ（３０°毎）で設けられている。複数の内側の挿入穴７１および複数の外側の挿入穴７２は、それぞれ、サポート部材２１の下面２１ｂに対して、６０°の方向に傾いた方向に延びている。
【００５４】
より具体的には、内側の挿入穴７１の開口端７１ｂの中心と、それに対応する外側の挿入穴７２の開口端７２ｂの中心とは、それぞれ、内側の挿入穴７１の開口端７１ｂの中心よりも内側の仮想円７５の接線７６の上に位置するように、内側の挿入穴７１とそれに対応する外側の挿入穴７２との位置が決められている。そして、内側の挿入穴７１およびそれに対応する外側の挿入穴７２は、上記接線７６と直交する方向に、サポート部材２１の下面２１ｂに対して６０°傾くようにあけられている。
【００５５】
また、本例のヘッド２０は、サポート部材２１がマスク１１０に対して垂直な軸６２を回転軸として回転することにより、スウィープ部材２２の複数の線状部材２８の一部がマスク１１０の上面１１０ａと接触し、スウィープ部材２２がマスク１１０の上において導電性ボールＢを回転中心の方向に移動させるために用いられる。したがって、スウィープ部材２２が、マスク１１０の表面１１０ａに接しながらスムーズに回転するためには、スウィープ部材２２のマスク１１０に接する部分２６ａを、サポート部材２１により引っ張るようにスウィープ部材２２をアレンジすることが望ましい。したがって、複数の線状部材２８がサポート部材２１に付いた部分（根元部分）２６ｂおよび複数の線状部材２８の差し込まれた部分２５ａおよび２５ｂは、複数の線状部材２８のマスク１１０に接触する部分２６ａよりも回転方向に対して前方になるように、サポート部材２１の下面２１ｂに対して初期勾配αを有している必要がある。
【００５６】
したがって、サポート部材２１の下部に形成される内側の挿入穴７１および外側の挿入穴７２は、それぞれ、底の部分７１ａおよび７２ａが開口端７１ｂおよび７２ｂに対し、回転方向、すなわち、回転方向の前方に位置するような穴となっている。本例では、ヘッド２０の回転方向は、上方から見て反時計回り（下方から見て時計回り）であるため、下側から見ると、底の部分７１ａおよび７２ａは開口端７１ｂおよび７２ｂよりも時計回りの方向、すなわち前方に位置するように、複数の内側の挿入穴７１および複数の外側の挿入穴７２は、それぞれ、サポート部材２１の下面２１ｂに対して、６０°の方向に傾いた方向に延びている。
【００５７】
さらに、内側の挿入穴７１の開口端７１ｂと、それに対応する外側の挿入穴７２の開口端７２ｂとの距離を、スウィープ部材２２よりも短くなるように設定し、スウィープ部材２２のかしめ部分２５ａおよび２５ｂのそれぞれを、内側の挿入穴７１およびそれに対応する外側の挿入穴７２に差し込むことにより、複数のスウィープ部材２２は、サポート部材２１の下側にＵ字型に、サポート部材２１の下面２１ｂに対して傾いて装着される。また、内側の挿入穴７１および外側の挿入穴７２が、上述のように、均等なピッチで穿孔されているため、複数のスウィープ部材２２は、全体として、複数の線状部材２８のマスク１１０に接触する部分が放射状になるように、均等なピッチで、サポート部材２１の下部に装着される。
【００５８】
このヘッド２０を充填装置１０に取り付けると、挿入穴７１および７２は、マスク１１０の上面１１０ａの垂線Ｌに対して傾いた方向に延びる。このため、複数の線状部材２８のマスク１１０に接触する部分２６ａは、複数の線状部材２８の差し込まれた部分（かしめ部分）２５ａおよび２５ｂよりも回転方向に対して後方になるように、複数の線状部材２８のサポート部材２１の下面２１ｂから現れる部分２６が、マスク１１０の上面１１０ａの垂線Ｌに対して傾く。
【００５９】
サポート部材２１の下面２１ｂには、外縁に沿って円盤状（リング状）の第２の固定金具２３ｂが取り付けられている。また、下面２１ｂの内側にも、円盤状（リング状）の第１の固定金具２３ａが取り付けられている。これら第１および第２の固定金具２３ａおよび２３ｂは、挿入穴７１および７２に両端が挿入されたスウィープ部材２２がサポート部材２１から不用意に脱落するのを抑制するためのものである。第１および第２の固定金具２３ａおよび２３ｂは、それぞれ、内側の挿入穴７１および外側の挿入穴７２と対応する部分２３ｃおよび２３ｄが切り欠かれている。１２組のスウィープ部材２２の両端（かしめ部分）２５ａおよび２５ｂを、それぞれ、第１および第２の固定金具２３ａおよび２３ｂの切り欠き２３ｃおよび２３ｄを通して、挿入穴７１および７２に差し込む。その後、第１および第２の固定金具２３ａおよび２３ｂを若干回転させ、固定ネジ９０により第１および第２の固定金具２３ａおよび２３ｂを固定する。これにより、スウィープ部材２２の一方の端（かしめ部分）２５ａは、第１の固定金具２３ａの切り欠き部分２３ｃと挿入穴７１の縁（開口端）７１ｂとに挟み込まれた状態となり、脱落し難くなる。同様に、スウィープ部材２２の他方の端（かしめ部分）２５ｂは、第２の固定金具２３ｂの切り欠き部分２３ｄと挿入穴７２の縁（開口端）７２ｂとに挟み込まれた状態となり、脱落し難くなる。
【００６０】
図中、符号９０は固定金具２３ａおよび２３ｂを取り付けるためのネジであり、符号９１はネジ孔である。なお、スウィープ部材２２の脱落防止は、固定金具２３ａおよび２３ｂの代わりに、あるいは、固定金具２３ａおよび２３ｂと共に、挿入穴７１および７２に挿入されたリング状のシール部材を用いてもよい。挿入穴７１および７２において、スウィープ部材２２の両端（かしめ部分）２５ａおよび２５ｂがシール部材に挟み込まれるので、脱落し難くなる。さらに、スウィープ部材２２を構成する線状部材２８は弾性を備えており、両端２５ａおよび２５ｂは、挿入穴７１および７２に対して線状部材２８がほぼＵ字型に歪むように挿入される。したがって、線状部材２８の弾性力と、Ｕ字型の形状により、両端２５ａおよび２５ｂは、挿入穴７１および７２の穴側壁に強く押し付けられる。このため、両端２５ａおよび２５ｂを、挿入穴７１および７２に挿入しておくだけでも、十分な脱落防止効果が得られる。
【００６１】
スウィープ部材２２は、マスク１１０の上面１１０ａに比較的柔らかく接し、マスク１１０の上面１１０ａの上の導電性ボールＢを掃き集めることができるものであればよい。好ましくは、スウィープ部材２２は、いったんマスク１１０の開口１１１に充填（挿入）された導電性ボールＢを掻き出さない程度の弾性を備えたものであるとよい。線状部材２８を用いたスウィープ部材２２において、スウィープ部材２２がマスク１１０に与える力は、線状部材２８の弾性と、サポート部材２１の下面２１ｂとマスク１１０の上面１１０ａとの間隔と、初期勾配αなどの要因に依存して変わる。
【００６２】
一般に、サポート部材２１の下面２１ｂとマスク１１０の上面１１０ａとの間隔が広すぎると、スウィープ部材２２がマスク１１０を押す力（圧力）が小さく、スウィープ部材２２とマスク１１０との接地（接触）面積も小さくなるので好ましくない。一方、サポート部材２１の下面２１ｂとマスク１１０の上面１１０ａとの間隔が狭くなると、スウィープ部材２２とマスク１１０との接地（接触）面積が大きくなるので、導電性ボールＢを集めるためには好ましい。しかしながら、スウィープ部材２２がマスク１１０を押す力（圧力）が大きくなりすぎるので、マスク１１０の歪みが大きくなりすぎたり、マスク１１０の開口１１１にいったん収まった導電性ボールＢを吐き出させる可能性がある。スウィープ部材２２に初期勾配αを持たせることで、スウィープ部材２２の接触面積を十分に大きくし、さらに、スウィープ部材２２がマスク１１０を押す力（圧力）が大きくなりすぎるのを抑止できる。
【００６３】
スウィープ部材２２のサポート部材２１の下面２１ｂに対する初期勾配αが８０°を超えると、スウィープ部材２２が導電性ボールＢを傷つけたり、マスク１１０の開口１１１に充填された導電性ボールＢを掻き出したりしやすくなる。一方、スウィープ部材２２のサポート部材２１の下面２１ｂに対する初期勾配αが１０°未満であると、スウィープ部材２２がマスク１１０および導電性ボールＢを押す力が小さくなりすぎ、ヘッド２０から導電性ボールＢが漏れやすくなる。
【００６４】
したがって、スウィープ部材２２のサポート部材２１の下面２１ｂに対する初期勾配α、すなわち、サポート部材２１の下面２１ｂに対する複数の線状部材２８の根元部分２６ｂ（現れる部分２６）の傾斜角度は、１０°〜８０°（鉛直方向（サポート部材２１の下面２１ｂの垂線、回転軸）に対して１０°〜８０°）であることが好ましい。より好ましくは、サポート部材２１の下面２１ｂに対する複数の線状部材２８の根元部分２６ｂの傾斜角度は、４０°〜７０°（鉛直方向（サポート部材２１の下面２１ｂの垂線、回転軸）に対して２０°〜５０°）である。本例では、スウィープ部材２２のサポート部材２１の下面２１ｂに対する初期勾配α（サポート部材２１の下面２１ｂに対する複数の線状部材２８の根元部分２６ｂの小さい方の傾斜角度）が６０°となるようにしている。
【００６５】
さらに、初期勾配αは、線状部材２８のマスク１１０と接触する部分２６ａが広がったり、離散したりするのを防止する。すなわち、このヘッド２０によれば、スウィープ部材２２をマスク１１０に接触させたときに、接触する部分２６ａは、少なくとも初期勾配αで傾いた状態でマスク１１０に接触し、接触する部分２６ａでは、複数の線状部材２８の側部（側面）がマスク１１０に接触する。このため、スウィープ部材２２の複数の線状部材２８をマスク１１０に接触させ、複数の線状部材２８にマスク１１０から鉛直上向きに力が与えられても、線状部材２８は、先端に向かうに従って回転方向に対して後方に傾くように、一方向に揃った状態で撓み、その先端が広がったり散けたりし難い。
【００６６】
複数の線状部材は、その先端側（マスクと接触する部分）を束ねることにより、先端が広がったり離散したりすることを避けることができる。しかしながら、線状部材のマスクに接している部分を、リング、接着剤などを含む何らかの手段で束ねることになる。このため、束ねるための手段がマスクと干渉してマスクと線状部材との間に隙間が形成されたり、線状部材を束ねた部分のフレキシビリティが低下したり線状部材の広がりが極端に拘束されたりするために、返って導電性ボールが後方に漏れやすくなる可能性がある。
【００６７】
このヘッド２０は、初期勾配αを設定しておくことにより、線状部材２８がマスク１１０と接触する部分（先端）２６ａは自律的に広がったり離散したりすることが防げるので、先端を束ねるための手段は不要となる。したがって、線状部材２８とマスク１１０とが接触する部分２６ａは少なくとも束ねず、例えば、線状部材２８の両端２５ａおよび２５ｂのみを、かしめたり、接着剤などを用いて束ねるだけで良く、多数の線状部材２８を用いたスウィープ部材２２において、導電性ボールＢの漏えいを抑制できる。線状部材２８の先端部分２６ａの広がりをさらに抑制するために、線状部材２８の根元部分２６ｂ（サポート部材から現れる部分２６）を適当な方法で拘束してもよい。
【００６８】
それぞれのスウィープ部材２２がマスク１１０の上面１１０ａに接した状態で、サポート部材２１を上方から見て反時計方向に回転させると、スウィープ部材２２の進行方向（回転方向）にある導電性ボールＢは、それぞれ、回転中心の方向、すなわち仮想的な円（動区域）Ａの内部に向けて押し払われる。また、このヘッド２０では、複数のスウィープ部材２２が、回転する方向（進行方向）に多重に配置されている。このため、ヘッド２０が移動することにより、動区域Ａの周囲にはみ出した導電性ボールＢは、次々と移動先の動区域Ａの方向に集められる。したがって、動区域Ａに、複数の導電性ボールＢからなる導電性ボールＢの集団Ｂｇを保持することができる。すなわち、このヘッド２０を用いることにより、導電性ボールＢの集団Ｂｇをマスク１１０の上面１１０ａの一部に保持することができる。
【００６９】
そして、ヘッド２０を移動装置４０により移動させることによって、動区域Ａはマスク１１０の上を移動し、これに伴い、動区域Ａ内に保持された導電性ボールＢの集団Ｂｇも移動する。動区域Ａに保持された導電性ボールＢは、この動区域Ａが開口１１１を通過するときに、開口１１１に順次充填される。
【００７０】
また、ヘッド２０の回転により動区域Ａ内の導電性ボールＢを集めながら、ヘッド２０を移動させると、動区域Ａの内部に、導電性ボールが存在する領域Ｅ１と、導電性ボールが存在しない領域Ｅ２とが存在するようになる。さらに、導電性ボールが存在する領域Ｅ１と導電性ボールが存在しない領域Ｅ２との境界部分に、導電性ボールが一層となる部分（一層で存在する部分）Ｅができる（図９参照）。導電性ボールが一層となる部分Ｅでは、導電性ボールＢが一層に敷き詰められているとは限らず、導電性ボールＢが疎密に存在することもあり、基本的には、導電性ボールＢの大部分が多層に重なっておらず、また、積層されていない状態で存在する。
【００７１】
動区域Ａは、導電性ボールＢが不均一に分布した状態で、ヘッド２０とともにマスク１１０上を移動する。導電性ボールＢが一層となる部分Ｅが、マスク１１０の開口１１１を通過するときに、導電性ボールＢはマスク１１０の開口１１１に最も効率良く充填される。そして、充填により導電性ボールＢが消費された部分には、導電性ボールＢが多層あるいは積層された状態で存在する部分からボールＢが補充されやすい。本例のヘッド２０は、導電性ボールＢが一層となる部分Ｅを形成することができるため、導電性ボールＢをマスク１１０の開口１１１に効率良く充填できる。
【００７２】
以上に説明したように、本実施形態のヘッド２０およびこのヘッド２０を備えるボール充填装置１０によれば、複数の線状部材２８の一部をマスク１１０の上面１１０ａと接触させ、サポート部材２１をマスク１１０に対して垂直な軸６２を回転軸として回転させることにより、スウィープ部材２２によって導電性ボールＢをマスク１１０の上において回転中心の方向に移動させることができる。しかも、複数の線状部材２８の差し込まれた部分２５ａおよび２５ｂが、複数の線状部材２８のマスク１１０に接触する部分２６ａよりも回転方向に対して前方になるように、複数の線状部材２８のサポート部材２１の下面２１ｂから現れる部分２６（本例では根元部分２６ｂ）が、サポート部材２１の下面２１ｂに対して初期勾配αを有している。
【００７３】
本例では、サポート部材２１の下面２１ｂが平坦面であり、サポート部材２１の下面２１ｂとマスク１１０の上面１１０ａとが略平行に対向する。複数の線状部材２８の差し込まれた部分２５ａおよび２５ｂは、複数の線状部材２８のマスク１１０に接触する部分２６ａよりも回転方向に対して前方になるように、複数の線状部材２８のサポート部材２１の下面２１ｂから現れる部分２６が、マスク１１０の上面１１０ａの垂線Ｌに対して傾いている。したがって、スウィープ部材２２をマスク１１０に接触させたときに、複数の線状部材２８の側部（側面）がマスク１１０に接触する。このため、スウィープ部材２２の複数の線状部材２８をマスク１１０に接触させ、複数の線状部材２８にマスク１１０から鉛直上向きに力が与えられても、線状部材２８は、先端（本例では中央部分（マスク１１０に接触する部分、腹の部分）２６ａ）に向かうに従って、回転方向に対して後方に傾くように、一方向に揃った状態で撓み、その先端が広がったり散けたりし難い。
【００７４】
本実施形態のヘッド２０、およびこのヘッド２０を備えるボール充填装置１０およびボール搭載装置１によれば、サポート部材２１を、マスク１１０に対して垂直な軸（シャフト）６２を回転軸として、複数の線状部材２８のマスク１１０に接触する部分２６ａが複数の線状部材２８の差し込まれた部分２５ａおよび２５ｂよりも回転方向に対して後方になるように回転させることにより、スウィープ部材２２がマスク１１０の上において、導電性ボールＢを後方への漏れが少ないあるいはほとんどない状態で、回転中心の方向に押し払いながら移動させることができる。このため、マスク１１０の上面１１０ａに導電性ボールＢが自由に広がることを抑制でき、ヘッド２０の内部の限られた領域（動区域）Ａに導電性ボールＢの集団Ｂｇを保持できる。したがって、動区域Ａに導電性ボールＢの集団を保持させた状態で、ヘッド２０を移動させることにより、動区域Ａが通過する部分のマスク１１０の開口１１１に対して、効率良く導電性ボールＢを充填できる。
【００７５】
また、本例では、サポート部材２１の下部に、複数のスウィープ部材２２を、放射状に、多重に配置されるように、差し込んでいる。複数のスウィープ部材２２を備えたヘッド２０を回転させることにより、動区域Ａの全周囲にある導電性ボールＢに対して、効率良く動区域Ａの方向に力を加えることができ、また、動区域Ａの移動速度を向上できる。さらに、本例では、スウィープ部材２２の端部をかしめ、このかしめた部分２５ａおよび２５ｂをサポート部材２１の下部に差し込んでいるため、スウィープ部材２２のサポート部材２１への装着が容易である。また、スウィープ部材２２はサポート部材２１に着脱自在になっており、交換も容易である。さらに、固定金具２３ａおよび２３ｂをサポート部材２１に取り付けているため、スウィープ部材２２が不用意に脱落しにくい。また、固定金具２３ａおよび２３ｂはサポート部材２１にネジ止めされているため、スウィープ部材２２をリリースできる状態に簡単に移行できる。したがって、この点でも、上記のヘッド２０は、スウィープ部材２２の交換が容易である。
【００７６】
また、本例では、サポート部材２１の下部に、複数のスウィープ部材２２の束ねられた端２５ａおよび２５ｂをそれぞれ差し込むための複数の挿入穴７１および７２を、サポート部材２１の下面２１ｂに対して傾いた方向に延びるようにあけている。このため、スウィープ部材２２の束ねられた端２５ａおよび２５ｂを挿入穴７１および７２に差し込むだけで、スウィープ部材２２のサポート部材２１の下面２１ｂに対し、所望の初期勾配αを得ることができる。
【００７７】
複数のスウィープ部材２２の束ねられた両端２５ａおよび２５ｂをそれぞれ差し込むための複数の内側の挿入穴７１および複数の外側の挿入穴７２は、サポート部材２１の下面２１ｂに対して傾いた方向に延び、かつ、それらの開口端が回転軸の周りに同心円状に配置されている。本例では、内側の挿入穴７１の開口端７１ｂと、それに対応する外側の挿入穴７２の開口端７２ｂとの距離よりも長いスウィープ部材２２が採用されている。このようにすることにより、スウィープ部材２２の束ねられた両端２５ａおよび２５ｂのそれぞれを内側の挿入穴７１およびそれに対応する外側の挿入穴７２に差し込むだけで、スウィープ部材２２は、サポート部材２１の下側にＵ字型に、サポート部材２１の下面２１ｂに対して傾いて装着される。
【００７８】
このように、両端を束ねたスウィープ部材２２を用い、サポート部材２１の下側にＵ字型となるように、サポート部材２１に取り付けてなるヘッド２０では、中央部分（腹の部分）２６ａがマスク１１０に接触して導電性ボールＢを押し払う。束ねられた両端２５ａおよび２５ｂがそれぞれサポート部材２１の下面２１ｂに対して傾いており、サポート部材２１の下側にＵ字型となるように、複数のスウィープ部材２２をサポート部材２１に差し込んでなるヘッド２０は、本発明の好適な一例である。なお、ヘッド２０は、本例に限定されるものではない。スウィープ部材２２の数は、任意であり、１２組に限定されるものではない。
【００７９】
図１０は、第２の実施形態にかかるヘッド２０の使用状態を模式的に示している。このヘッド２０においては、スウィープ部材２２の束ねた端（かしめの部分）２５ａおよび２５ｂ（図１０では端２５ａのみ図示）を所望の角度に曲げ加工しておき、サポート部材２１に鉛直方向にあけられた挿入穴７１および７２（図１０では穴７１のみ図示）に、束ねて折り曲げた端２５ａおよび２５ｂを差し込んでいる。このような構成によっても、スウィープ部材２２のサポート部材２１の下面２１ｂから現れる部分２６、より具体的には、根元部分２６ｂを、サポート部材２１の下面２１ｂに対して傾けることができ、所望の初期勾配αを得ることができる。他の構成は同じであるから、重複する説明は、図面に同符号を付して省略する。
【００８０】
図１１は、第３の実施形態にかかるヘッド２０を側面図により示している。図１２は、図１１のヘッド２０を下面図により示している。図１３は、図１１のヘッド２０が有するサポート部材２１を下面図により示している。図１４は、図１３中のXIV-XIV線に沿って切断して示している。
【００８１】
このヘッド２０は、６組のスウィープ部材２２を備えている。これは、比較的小型のヘッド（形成される動区域Ａが狭いヘッド）を実現する場合などに好適である。なお、他の構成は同じであるから、重複する説明は、図面に同符号を付して省略する。
【００８２】
図１５は、第４の実施形態にかかるヘッド２０を下面図により示している。図１６は、図１５のヘッド２０の使用状態を模式的に示している。
【００８３】
このヘッド２０では、複数の線状部材２８の一方の端２５を束ねてブラシ状にしたスウィープ部材２２を採用している。このヘッド２０は、ブラシ状のスウィープ部材２２を６組備えている。サポート部材２１には、サポート部材２１の下面２１ｂに対して傾いた方向に延びる、細長形状の挿入穴８０が、放射状に形成されている。線状部材２８の束ねられた一端２５がスウィープ部材２２の差し込み部分となりサポート部材２１の放射状の挿入穴８０に挿入され、スウィープ部材２２はサポート部材２１の下面２１ｂに放射状に装着されている。挿入穴８０にはＯリング状のシール部材８１が挿入されており、差し込み部分２５を挿入穴８０に差し込むと、挿入穴８０と差し込み部分２５との間には、シール部材８１が設けられており、スウィープ部材２２がサポート部材２１から不用意に脱落しないようになっている。なお、他の構成は同じであるから、重複する説明は、図面に同符号を付して省略する。
【００８４】
以上にヘッド２０のいくつかの例を示したが、ヘッド２０の構造および形状はこれらに限定されない。たとえば、サポート部材２１は円盤状の部材に限定されるものではない。サポート部材２１は、多角形状の部材であってもよい。また、サポート部材２１の上面および下面は、必ずしも平坦でなくてもよい。サポート部材２１の下面２１ｂの少なくとも一部を傾け、この傾いた部分の表面と直交するようにスウィープ部材２２を差し込むことにより、サポート部材２１の下面２１ｂに対して傾くようにサポート部材２１に差し込まなくても、複数の線状部材２８のサポート部材２１の下面２１ｂから現れる部分２６が、マスク１１０の上面１１０ａの垂線Ｌに対して傾くようにすることが可能である。
【００８５】
複数の線状部材２８のサポート部材２１の下面２１ｂから現れる部分２６を、マスク１１０の上面１１０ａの垂線Ｌに対して傾かせることにより、スウィープ部材２２をマスク１１０に接触させたときに、複数の線状部材２８の側部（側面）をマスク１１０に接触させることができる。この場合、複数の線状部材２８にマスク１１０から鉛直上向きに力が与えられても、線状部材２８は、先端（マスク１１０側）に向かうに従って回転方向に対して後方に傾くように、一方向に揃った状態で撓むため、その先端が広がったり散けたりし難いため、マスク１１０の上において、導電性ボールＢを、後方への漏れが少ない、あるいはほとんどない状態で、回転中心の方向に押し払いながら移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】ボール搭載装置の一例を示す平面図。
【図２】ホール充填装置の一例を模式的に示す図。
【図３】第１の実施形態にかかるヘッドを斜め上方から見た図。
【図４】図３のヘッドを示す側面図。
【図５】図３のヘッドを示す下面図。
【図６】図３のヘッドに適用可能なスウィープ部材を模式的に示す図。
【図７】図３のヘッドが有するサポート部材の下面図。
【図８】図７中のVIII-VIII線に沿って切断して示す断面図。
【図９】図３のヘッドの使用状態を模式的に示す図。
【図１０】第２の実施形態にかかるヘッドの使用状態を模式的に示す図。
【図１１】第３の実施形態にかかるヘッドを示す側面図。
【図１２】図１１のヘッドを示す下面図。
【図１３】図１１のヘッドが有するサポート部材の下面図。
【図１４】図１３中のXIV-XIV線に沿って切断して示す断面図。
【図１５】第４の実施形態にかかるヘッドを示す下面図。
【図１６】図１５のヘッドの使用状態を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００８７】
１０    ボール充填装置、  ２０、２０ａ、２０ｂ    ヘッド
２１    サポート部材、  ２１ｂ    サポート部材の下面、  ２２    スウィープ部材
２５、２５ａ、２５ｂ    差し込まれた部分（束ねた端）
２６    現れる部分、    ２６ａ    マスクに接触する部分
４０    移動装置（ヘッド移動手段）
７１    内側の挿入穴、  ７１ｂ    内側の挿入穴の開口端
７２    外側の挿入穴、  ７２ｂ    外側の挿入穴の開口端
７５    仮想円、  ７６    接線
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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