(57)【要約】【課題】本発明は、導電性ボールが複数の電極に既に搭載された基板の非搭載電極に、直径が３００μｍ以下の補充用ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置及び搭載方法を提供することを目的としている。【解決手段】本発明は、補充用ボールを１個吸着可能な吸着口を有する吸着ノズルと、吸着ノズルの中を真空吸引する真空源と、吸着ノズルの中へ空気を供給する空気供給源とを備え、空気供給源は、真空源による吸着ノズルの中の真空状態を破壊した後でも補充用ボールが吸着口に付着した状態を維持できる所定量の空気を供給可能に設定された第１の空気量制御手段と、吸着口から補充用ールを分離させる所定量の空気を瞬間的に供給可能に設定された第２の空気量制御手段とを介して吸着ノズルに接続されており、第２の空気量制御手段は第１の空気量制御手段の動作後に動作する導電性ボールの搭載装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ボールが複数の電極に既に搭載された基板の非搭載電極に直径が３００μｍ以下の補充用導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記補充用導電性ボールを１個吸着可能な吸着口を有する吸着ノズルと、前記吸着ノズルの中を真空吸引する真空源と、前記吸着ノズルの中へ空気を供給する空気供給源とを備え、前記空気供給源は、前記真空源による前記吸着ノズルの中の真空状態を破壊した後でも前記補充用導電性ボールが前記吸着口に付着した状態を維持できる所定量の空気を供給可能に設定された第１の空気量制御手段と、前記吸着口から前記補充用導電性ボールを分離させる所定量の空気を瞬間的に供給可能に設定された第２の空気量制御手段とを介して前記吸着ノズルに接続されており、前記第２の空気量制御手段は前記第１の空気量制御手段の動作後に動作する導電性ボールの搭載装置。
【請求項２】
前記第１の空気量制御手段は、前記補充用導電性ボールが前記吸着口に真空吸着された状態で前記吸着ノズルの中をほぼ大気圧又は大気圧よりやや負圧にすることが可能な所定の空気量を供給可能に設定されている請求項１に記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項３】
前記第１の空気量制御手段は、前記空気供給源に代えて大気と接続されている請求項１に記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項４】
前記基板の非搭載電極にフラックスが塗布されている場合には、前記吸着ノズルは、前記補充用導電性ボールを前記非搭載電極に搭載するとき、前記吸着口に吸着した前記補充用導電性ボールが前記フラックスとは接触するが、前記非搭載電極の表面とは接触しない状態に位置決めされる請求項１乃至３のいずれかに記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項５】
前記非搭載電極の高さを測定する第1の測定手段を備える請求項４に記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項６】
前記フラックスの高さを測定する第２の測定手段を備える請求項４又は５のいずれかに記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項７】
前記吸着ノズルは、前記第２の空気量制御手段の動作と同時に上昇する構成である請求項４乃至６のいずれかに記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項８】
導電性ボールが複数の電極に既に搭載された基板の非搭載電極に直径が３００μｍ以下の補充用導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載方法であって、吸着ノズルの吸着口で補充用導電性ボールを真空吸着する吸着工程と、前記吸着工程の後に補充用導電性ボールが非搭載電極の上に位置するよう吸着ノズルを位置決めする位置決め工程と、前記位置決め工程の後に吸着ノズルの中の真空状態は破壊するが補充用導電性ボールが吸着口に付着した状態を維持できる所定量の空気を吸着ノズルの中へ供給する第１の空気供給工程と、第１の空気供給工程の後に吸着口から補充用導電性ボールを分離可能な所定量の空気を瞬間的に供給する第２の空気供給工程とを有する導電性ボールの搭載方法。
【請求項９】
前記位置決め工程の前に前記非搭載電極にフラックスを塗布するフラックス塗布工程を備え、前記位置決め工程において、吸着ノズルを、その吸着口に吸着した補充用導電性ボールは前記フラックス供給工程で供給されたフラックスとは接触するが、前記非搭載電極の表面とは接触しない状態に位置決めする請求項８に記載の導電性ボールの搭載方法。
【請求項１０】
前記位置決め工程の前に、非搭載電極の高さを測定する第1の測定工程を備える請求項９に記載の導電性ボールの搭載方法。
【請求項１１】
前記位置決め工程の前に、非搭載電極に塗布されたフラックスの高さを測定する第２の測定工程を備える請求項９又は１０のいずれかに記載の導電性ボールの搭載方法。
【請求項１２】
前記第２の空気供給工程と同時に吸着ノズルを上昇させる請求項９乃至１１のいずれかに記載の導電性ボールの搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ボールの搭載装置及び搭載方法に係わり、特に導電性ボールが電極に既に搭載された基板のうち導電性ボールが欠落した非搭載電極に直径が３００μｍ以下の補充用導電性ボールを搭載するために好適な導電性ボールの搭載方法及び搭載装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末機器やノート型パソコンの高速化と高機能化、及び軽量化、小型化と薄型化が進むにつれ、それらに内蔵される半導体部品や半導体部品を実装する基板の電気的接続には、半田ボールや銅ボールなど微小な導電性ボールを用い形成されたバンプが使用されるようになっている。例えば半田ボールを用いてバンプを基板に形成する場合には、基板に形成された電極に半田ボールを搭載し、半田ボールを加熱して溶融しバンプを形成する。ここで、半田ボールを電極に搭載する方法としては、半田ボールを一個づつ電極に搭載する個別搭載法と、全ての電極に半田ボールを一括して搭載するいわゆる一括搭載法とがある。
【０００３】
一括搭載法としては吸着ヘッドを用いる吸着方式と振込マスクを用いた振込方式が知られているが、いずれの方式であっても、一部の電極に半田ボールが搭載されず半田ボールが欠落した非搭載電極が生じる場合が多く、個別搭載法を用いて非搭載電極に補充用の半田ボールを搭載（この操作をリペアという。）することは基板の生産において必須の工程となっている。そして、このリペア技術は特許文献１〜４に例示されるように従来から多数提案され、本願出願人も特許文献５において導電性ボールの搭載の確実性を向上させることを目的としたリペア技術を提案している。
【特許文献１】特開平７−２４５４７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１７６８７７号公報
【特許文献３】特開２００３−５１６６８号公報
【特許文献４】特開２００７−１２３４４１号公報
【特許文献５】特開２００６−４９４３３号公報
【０００４】
上記説明したように個別搭載法は半田ボールを１個づつ採取して電極に搭載していく方式である。すなわち、上記特許文献１〜５の搭載技術は、いずれも吸着ノズル（キャピラリーや真空ピンセットと言われる場合もある。）という管状部材の先端の吸着口に半田ボールを真空吸着し、吸着ノズルの真空を破壊することで吸着口から半田ボールを分離し電極に搭載する構成である。
【０００５】
ここで、半田ボールの直径が大きな場合、具体的には３００μｍを越える直径である場合には、吸着ノズルの中を単に内部圧を大気圧の状態とすれば半田ボールはその自重で吸着口から分離するので、電極に載置することが可能であった。しかしながら、近年、電子部品の高密度実装化の要請によりバンプ形成に使用される直径が３００μｍ以下の半田ボールが使用されるようになってきている。このような微小な自重の軽い半田ボールは、単に大気圧の状態としただけでは、半田ボールと吸着口のバリとのかじり、半田ボールに生じた静電気力又は半田ボールの表面に付着した微量な水分などの影響のため吸着口から分離されない場合がある。そこで、吸着ノズルの中に空気を供給して積極的に真空破壊し、そして正圧の空気が噴射されるときの圧力で吸着口に保持された半田ボールを押し出し、分離する技術が下記特許文献６〜８に記載されている。
【特許文献６】特開平１１−８３６号公報（段落番号００１９〜００２１）
【特許文献７】特開２０００−３２３８２２号公報（段落番号０００８）
【特許文献８】特開２０００−１４１２６０号公報（段落番号００１８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献６・７に開示された技術は一括搭載法において多数の半田ボールを吸着した吸着ヘッドから半田ボールを分離するための技術であり、半田ボールを１個づつ非搭載電極に搭載するというリペア操作に直接適用することは困難である。さらに、特許文献６〜８に開示された技術は、半田ボールを分離して非搭載電極へ搭載する際、単に吸着ノズルの中に所定量の空気を供給するのみであり、吸着していた補充用の半田ボールの搭載安定性や周囲の電極に搭載されている半田ボールへの影響、電極に塗布されたフラックスへの影響など、吸着口から放出された空気が及ぼす影響については十分に考慮されていない。すなわち、吸着口から放出された過剰な空気は、補充用半田ボールの搭載位置を不安定にしたり、適正に配置された既搭載半田ボールの配列を乱すおそれがあるばかりか電極から離脱させる可能性があるという問題がある。また、過剰な空気は、電極に塗布されたフラックスを飛散させるおそれがあり、フラックスが隣接する電極まで飛散すると半田ボールをリフローした後にバンプ同士が連結するブリッジが生じる可能性があるという問題がある。特に、電子部品の高密度実装が要請される微小なバンプが高密度で形成される基板は、隣接するバンプの間隔を数百μｍ〜数十μｍレベルと非常に狭く形成する必要があるので、上記問題が顕著となる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題について本願発明者らが鋭意検討のうえ完成されたものであり、導電性ボールが複数の電極に既に搭載された基板の非搭載電極に、上記の問題を生じさせることなく直径が３００μｍ以下の補充用導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置及び搭載方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、導電性ボールが複数の電極に既に搭載された基板の非搭載電極に直径が３００μｍ以下の補充用導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記補充用導電性ボールを１個吸着可能な吸着口を有する吸着ノズルと、前記吸着ノズルの中を真空吸引する真空源と、前記吸着ノズルの中へ空気を供給する空気供給源とを備え、前記空気供給源は、前記真空源による前記吸着ノズルの中の真空状態を破壊した後でも前記補充用導電性ボールが前記吸着口に付着した状態を維持できる所定量の空気を供給可能に設定された第１の空気量制御手段と、前記吸着口から前記補充用導電性ボールを分離させる所定量の空気を瞬間的に供給可能に設定された第２の空気量制御手段とを介して前記吸着ノズルに接続されており、前記第２の空気量制御手段は前記第１の空気量制御手段の動作後に動作する導電性ボールの搭載装置である。
【０００９】
かかる態様の搭載装置によれば、真空源により吸着ノズルの中を真空吸引された吸着ノズルはその吸着口に補充用導電性ボールを１個吸引する。吸着口に補充用導電性ボールが吸着された吸着ノズルの中はその後真空状態となる。そして、その補充用導電性ボールを非搭載電極に搭載するときには、まず空気供給源と吸着ノズルとの間に設けられた第１の空気量制御手段が動作し、空気供給源から吸着ノズルの中に空気を供給して真空状態を破壊するが、その空気量は真空破壊された後でも補充用導電性ボールが吸着口に付着した状態を維持できる量に設定されているので、補充用導電性ボールは依然として吸着口に付着した状態を維持する。次いで、上記第１の空気量制御手段の動作後に、やはり空気供給源と吸着ノズルとの間に設けられた第２の空気量制御手段が動作する。そしてこの動作のときに吸着ノズルに供給される空気は吸着口から補充用導電性ボールを分離可能な量だけ供給され、更にその空気は瞬間的に供給されるよう設定されている。ここで、上記のように補充用導電性ボールは、第１の空気量制御手段により吸着ノズルの吸着口に付着した状態を維持しているが、その付着力は低く抑えることができるので、第２の空気量制御手段により瞬間的に空気を供給することで容易に吸着口から分離し、非搭載電極に搭載される。一方で、第２の空気量制御手段の動作により吸着ノズルに供給される空気量、すなわち補充用導電性ボールが分離された後に吸着口から放出される空気量は極めて少なくすることができるので、補充用導電性ボールを高い位置精度で搭載できるとともに、非搭載電極に隣接する電極に搭載されている導電性ボールや電極に塗布されたフラックスに及ぼす気流の影響を低減することが可能となる。
【００１０】
上記のように、第１の空気量制御手段は、真空源による吸着ノズルの中の真空状態を破壊した後でも補充用導電性ボールが吸着口に付着した状態を維持できる所定量の空気を供給可能に設定されている必要があるが、具体的には補充用導電性ボールが吸着口に真空吸着された状態で吸着ノズルの中をほぼ大気圧又は大気圧よりやや負圧にすることが可能な所定の空気量を供給可能に設定されていることが望ましい。すなわち、補充用導電性ボールの直径が１５０μｍ以下と極めて微小な場合には、静電気力などの効果により吸着ノズルの中がほぼ大気圧の状態であっても補充用導電性ボールは吸着口に付着した状態を維持でき、それ以上の直径の場合には吸着ノズルの中を大気圧よりやや負圧とすることにより吸着口に付着した状態を維持することができる。このように補充用導電性ボールが微小な場合には吸着ノズルの中を大気圧の状態とすればよいので、第１の空気量制御手段は、前記空気供給源に代えて大気と接続した構成としてもよい。
【００１１】
上記基板の非搭載電極にフラックスが塗布されている場合には、吸着ノズルは、補充用導電性ボールを非搭載電極に搭載するとき、吸着口に吸着した補充用導電性ボールがフラックスとは接触するが、非搭載電極の表面とは接触しない状態に位置決めされるよう構成することが望ましい。このように構成することで、フラックスの粘着力により導電性ボールは保持され確実に電極に搭載されるうえに、吸着口から分離・放出された補充用導電性ボールによるフラックスの飛散を抑制でき、更に電極へ押付けによる補充用導電性ボールの変形を回避することができる。
【００１２】
なお上記構成において、導電性ボールの搭載装置は、非搭載電極の表面と補充用導電性ボールの接触を回避するために非搭載電極の高さを測定する第１の測定手段を備えることが望ましく、更に補充用導電性ボールが確実にフラックスに接触した状態とするためにフラックスの高さを測定する第２の測定手段を備えることが望ましい。なお、非搭載電極の高さとフラックスの高さを共に測定可能であれば測定手段は１つで良い。
【００１３】
さらに、吸着ノズルは、第２の空気量制御手段の動作と同時に上昇する構成であることが望ましい。このような構成とすることにより、吸着ノズルの吸着口からの導電性ボールの分離性が高まり、電極への搭載確度が向上する。
【００１４】
本発明の別の態様は、上記導電性ボールの搭載装置により好適に実施可能な導電性ボールの搭載方法であり、導電性ボールが複数の電極に既に搭載された基板の非搭載電極に直径が３００μｍ以下の補充用導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載方法であって、吸着ノズルの吸着口で補充用導電性ボールを真空吸着する吸着工程と、前記吸着工程の後に補充用導電性ボールが非搭載電極の上に位置するよう吸着ノズルを位置決めする位置決め工程と、前記位置決め工程の後に吸着ノズルの中の真空状態は破壊するが補充用導電性ボールが吸着口に付着した状態を維持できる所定量の空気を吸着ノズルの中へ供給する第１の空気供給工程と、第１の空気供給工程の後に吸着口から補充用導電性ボールを分離可能な所定量の空気を瞬間的に供給する第２の空気供給工程とを有する導電性ボールの搭載方法である。
【００１５】
なお、上記と同様な理由により、位置決め工程の前に非搭載電極にフラックスを塗布するフラックス塗布工程を備え、位置決め工程において、吸着ノズルを、その吸着口に吸着した補充用導電性ボールは前記フラックス供給工程で供給されたフラックスとは接触するが、前記非搭載電極の表面とは接触しない状態に位置決めすることが望ましい。
【００１６】
上記と同様な理由により、位置決め工程の前に、非搭載電極の高さを測定する第1の測定工程を備え、更に位置決め工程の前に、非搭載電極に塗布されたフラックスの高さを測定する第２の測定工程を備えることが望ましい。
【００１７】
また更に、上記と同様な理由により、第２の空気供給工程と同時に吸着ノズルを上昇させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上記において説明したように、本発明によれば従来技術の問題を解決し、導電性ボールが複数の電極に既に搭載された基板の中の非搭載電極に直径が３００μｍ以下の補充用導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置及び搭載方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について、その実施形態に基づき図１〜５を参照しつつ説明する。ここで、図１は本発明の一実施態様に係わる導電性ボールの搭載装置の概略構成を示す図、図２は図１の搭載装置のエア回路群の詳細構成を示す図、図５は図１の搭載装置の動作を説明する図であり、図３・４はエア回路群の変形例を示す図である。
【００２０】
なお、以下の実施形態においては導電性ボールとして半田ボールを例として説明しているが、例えば、Ｓｎ又はＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｌなど金属を主体とした導電性ボールは本発明に含まれる。同様に、ポリプロピレン又はポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、酢酸セルロース、ポリエステル系などの樹脂を主体としたボールの表面に半田などの導電性金属をコーティングした導電性ボールは本発明に含まれる。
【００２１】
まず、図１を参照し、導電性ボールの搭載装置（以下ボール搭載装置と言う場合がある。）１０の構成について説明する。符号４０は、補充用半田ボール（以下補充用ボールという場合がある。）ｂが整列収納されたボール整列テーブルである。ボール整列テーブル４０は、ベース５０の上面を水平面内（紙面に水平な方向をＸ軸方向と紙面に垂直な方向をＹ軸方向とする。）に自在に移動可能に構成されている。ボール整列テーブル４０の移動は移動制御部８１により数値制御されμｍオーダーの精度で正確に位置決めされる。また、ボール搭載テーブル４０のボール整列部材４１には、図５（ａ）に示すように、補充用ボールｂが１個づつ格納可能な有底のボール格納孔４２が一定のピッチで複数個形成されている。このボール格納孔４２は、複数個の補充用ボールｂが同一のボール格納孔４２に格納されないよう、補充用ボールｂの直径よりやや大きな直径で、かつ直径とほぼ同じ深さで形成されている。
【００２２】
符号６０は、既に導電性ボールＢが電極Ｐ２に搭載された基板Ｔを吸引固定し、ボール整列テーブル４０と同様に、ベース５０の上面において移動制御部８１により数値制御されつつＸ軸方向及びＹ軸方向に自在に移動可能な基板固定テーブルである。ここで、基板Ｔには、搭載されるべき半田ボールＢが欠落した電極、すなわち補充用ボールｂを搭載すべき非搭載電極Ｐ１が存在する。そして、基板Ｔは、基板固定テーブル６０の上面に、非搭載電極Ｐ１のボール搭載面を上方に向けた水平な姿勢で固定されている。なお、非搭載電極Ｐ１の上面には、基板固定テーブル６０にセットする前に、フラックスｆが既に塗布されている（図５（ｃ）を参照）。
【００２３】
符号３０は、吸着ノズル３１を備えたピックアップヘッドである。ピックアップヘッド３０は、ベース５０に垂設された支柱２０に鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に設けられ、移動制御部８１により数値制御されμｍオーダーの精度で正確に位置決めされるキャリッジ２１に固定されている。吸着ノズル３１は略中空円筒状に形成され、その下端開口は補充用ボールｂの直径よりも小さな口径の吸着口３２となっており、補充用ボールｂを１個だけ吸着口３２で吸着可能なよう構成されている。
【００２４】
符号７１は、レーザ式変位計である。レーザ式変位計７１は、基板Ｔを跨ぐように設置されたフレーム７０の上腕に設置され、基板Ｔの上方からレーザを非搭載電極Ｐ１及びフラックスｆに照射する。レーザ式変位計７１は、基板固定テーブル６０で基板ＴをＸ軸及びＹ軸方向に移動させることで、非搭載電極Ｐ１の高さ（ｔ１）及びフラックスｆの高さｔ２（図５（ｃ）を参照）を例えばレーザ式変位計７１の設置高さを基準として計測可能に構成されている。このレーザ変位計７１が計測した非搭載電極Ｐ１の高さ（ｔ１）及びフラックスｆの高さ（ｔ２）のデータは、信号伝送回路を介して高さ解析部８２に伝送され、後に説明するように移動制御部８１による吸着ノズル３１の高さ制御に利用される。なお、レーザ式変位計に代えて、非接触式のオートフォーカス距離計や超音波変位計などを使用することもできる。
【００２５】
符号７２は、撮像手段であるＣＣＤカメラであり、レーザ式変位計７１と同様にフレーム７０に設置され、基板Ｔの上方から基板Ｔの上面を撮像する。そして、ＣＣＤカメラ７２は、基板固定テーブル６０で基板ＴをＸ軸及びＹ軸方向に移動させることで基板Ｔの上面の所定領域を撮像し、撮像した画像データを信号伝送回路を介して画像解析部８３に伝送する。画像解析部８３は、上記画像データを解析して非搭載電極Ｐ１が存在するか否か、及び存在する場合にはＸ軸及びＹ軸方向における非搭載電極Ｐ１の位置データ（中心座標、大きさに関するデータ）を算出する。そして、移動制御部８１は、この非搭載電極Ｐ１の位置データを利用し、補充用ボールｂを非搭載電極Ｐ１に搭載するときに基板固定テーブル６０の位置制御を行い、また上記レーザ式変位計７１による非搭載電極Ｐ１やフラックスｆの高さ計測のときに基板固定テーブル６０の位置制御を行う構成となっている。
【００２６】
なお、レーザ式変位計７１及びＣＣＤカメラ７２は必ずしも必要な構成要素ではないが、補充用ボールｂの搭載の自動化や搭載不良を回避する観点からボール搭載装置１０に備えておくことが好ましい構成要素である。
【００２７】
符合９０は、真空吸引により吸着ノズル３１に補充用ボールｂを吸着し、空気供給により真空を破壊して吸着ノズル３１から補充用ボールｂを分離するためのエア回路群である。エア回路群９０は、下記のように複数の電磁弁、真空源及び空気供給源から構成されており、これらの動作は脱着制御部８４により制御されている。
【００２８】
エア回路群９０は、図２に示すように、真空回路Ａと空気供給回路Ｂで構成されている。真空回路Ａは、真空源９０６と、真空源９０６から延びるエア供給路９０４ａにＢポートが接続された２位置２ポートの電磁弁９０３とから構成され、電磁弁９０３のＰポートはエア供給路９０４ａを介して吸着ノズル３１と接続されている。
【００２９】
空気供給回路Ｂは、空気供給源９０５と、第１の空気供給回路Ｂ１と第２の空気供給回路Ｂ２とで構成されている。そして、第１の空気供給回路Ｂ１は、第１の空気量制御手段である、空気供給源９０５から延びたエア供給路９０４ｂに一端が接続された減圧弁９０７及び減圧弁９０７の他端から延びたエア供給路９０４ｂにＢポートが接続された２位置２ポートの電磁弁９０１とを有している。
【００３０】
第２の空気供給回路Ｂ２は、第２の空気量制御手段である、空気供給源９０５から延びたエア供給路９０４ｃに一端が接続された減圧弁９０８及び減圧弁９０８の他端から延びたエア供給路９０４ｃにＢポートが接続された２位置２ポートの電磁弁９０２とを有している。そして、電磁弁９０１と電磁弁９０２の各々のＰポートはエア供給路９０４ｂ及び９０４ｃを介して吸着ノズル３１と接続されている。
【００３１】
なお、第１の空気量制御手段である減圧弁９０７と電磁弁９０１は、電磁弁９０１の切替時間の制御により真空源９０６による吸着ノズル３１の中の真空状態を破壊した後でも補充用ボールｂが吸着口３２に付着した状態を維持できる、具体的には吸着ノズル３１の内部を大気圧か大気圧よりやや負圧程度に維持可能な所定量の空気を供給可能に設定されている。また、第２の空気量制御手段である減圧弁９０８と電磁弁９０２は、電磁弁９０２の切替時間の制御により吸着口３２から補充用ボールｂを分離させる所定量の空気を瞬間的に供給可能に設定されている。なお、この空気の供給時間は電磁弁９０２の調整により適宜設定されるが、概ね１００ｍ秒以下とすることが望ましい。
【００３２】
かかる構成のエア回路群９０は以下のように動作する。すなわち、補充用ボールｂを吸着するときには、脱着制御部８４の指示により図示のとおり電磁弁９０３のＢポートとＰポートが連通し、吸着ノズル３１の内部を真空源９０６で真空吸引することにより、吸着ノズル３１の吸着口３２は半田ボールｂを吸着する。
【００３３】
次に、吸着口３２から半田ボールｂを切り離すときには、エア回路群９０は次のように動作する。まず、脱着制御部８４の指示により電磁弁９０３の位置が矢印の方向に切り替わりそのＢポートとＰポートの連通が解除され、その後電磁弁９０１の位置が矢印の方向に所定時間だけ切り替わり、そのＢポートとＰポートが連通することで所定量の空気が吸着ノズル３１へ供給される。その結果、吸着ノズル３１の内部は大気圧か大気圧よりやや負圧程度に維持され、補充用ボールｂの吸着口３２での吸着状態は保持される。
【００３４】
次いで、電磁弁９０２の位置が矢印の方向に所定時間だけ切り替わり、そのＢポートとＰポートが連通することで吸着口３２から補充用ボールｂを分離可能な加圧された所定量の空気が瞬間的に吸着ノズル３１へ供給される。この結果、吸着口３２に吸着されている補充用ボールｂは、吸着口３２から瞬時に分離される。
【００３５】
なお、符合８０は、上記説明のように、吸着ノズル３１等の移動動作を制御する移動制御部８１と、レーザ式変位計７１による高さ計測を解析する高さ解析部８２と、撮像手段７２により撮像された画像データを解析する画像解析部８３と、吸着ノズル３１による補充用ボールｂの脱着を制御する脱着制御部８４とで構成された制御手段である。制御手段８０は、具体的にはコンピュータ上に構成されており、各部の処理はＣＰＵで、各処理に用いるプログラムやデータはメモリーに記憶されている。
【００３６】
上記構成のボール搭載装置の動作について図１・２・５を参照し以下説明する。
まず、図１に示すように、非搭載電極Ｐ１の生じた基板Ｔを基板固定テーブル６０の所定位置に固定する。そして、移動制御部８１は、移動制御部８１に設定された基板Ｔの大きさや電極Ｐ１の配置寸法等のデータに基づき基板固定テーブル６０をＸ軸・Ｙ軸方向に水平移動する。その間、ＣＣＤカメラ７２は基板Ｔの上面を撮像し、その撮像データが伝送された画像解析部８３は撮像された基板Ｔの画像データに基づいて非搭載電極Ｐ１の位置や大きさなどを演算する。
【００３７】
その後、移動制御部８１は、上記演算された非搭載電極Ｐ１の位置や大きさのデータに基づき、レーザ式変位計７１から照射されるレーザの下方に非搭載電極Ｐ１が位置するよう基板搭載テーブル６０を水平移動する。その間、レーザ式変位計７１は、非搭載電極Ｐ１の上面の高さ、及び非搭載電極Ｐ１に塗布されたフラックスｆの高さを計測し、その計測データが伝送された高さ解析部８２は非搭載電極Ｐ１の高さｔ１及びフラックスｆの高さｔ２を、例えば基板Ｔの上面を基準として演算する（図５（ｃ）参照）。
【００３８】
次いで、移動制御部８１は、ボール整列テーブル４０を水平移動し、図５（ａ）に示すように、ボール格納孔４２に１個づつ格納された補充用ボールｂのうち所定の補充用ボールｂの上方に吸着ノズル３１が位置するようＸ・Ｙ軸方向に位置決めする。その後、図５（ｂ）に示すように、移動制御部８１は吸着ノズル３１を下降させる。そして補充用ボールｂに吸着口３２が近接したとき、脱着制御部８４は、図２に示す状態に電磁弁９０３の位置を切替えて吸着ノズル３１の内部を真空吸引し、吸着口３２に補充用ボールｂを真空吸着させる（吸着工程）。
【００３９】
次いで、移動制御部８１は、ボール整列テーブル４０を水平移動し吸着ノズル３１の下方から退避させるとともに、基板固定テーブル６０を吸着ノズル３１の下方へ水平移動する。このとき、移動制御部８１は、上記画像解析部８３で演算された非搭載電極Ｐ１の位置データに基づき、図５（ｃ）に示すように、吸着ノズル３１の下方に非搭載電極Ｐ１が位置するよう基板搭載テーブル６０をＸ・Ｙ軸方向に位置決めする（位置決め工程）。
【００４０】
そして、移動制御部８１は、吸着ノズル３１を下降する。このとき、移動制御部８１は、上記高さ解析部８２で算出した非搭載電極Ｐ１及びフラックスｆの高さデータに基づき、図５（ｄ）に示すように、吸着口３２に吸着された補充用ボールｂがフラックスｆには接触するが、非搭載電極Ｐ１の上面には接触しないようにＺ軸方向に吸着ノズル３１の位置を位置決めする。
【００４１】
次いで、脱着制御部８４は、真空回路Ａの電磁弁９０３の位置を切り替えてＢポートとＰポートの連通を解除し、そして第１の空気供給回路Ｂ１の電磁弁９０１の位置を所定時間だけ切り替えてＢポートとＰポートを連通させて所定量の空気を吸着ノズル３１へ供給する（第１の空気供給工程）。吸着ノズル３１の内部は大気圧か大気圧よりやや負圧程度に維持されるので、図５（ｅ）に示すように、補充用ボールｂの吸着状態は保持される。
【００４２】
その後、脱着制御部８４は、第２の空気供給回路Ｂ２の電磁弁９０２の位置を所定時間だけ切り替えてＢポートとＰポートを連通し、吸着口３２から補充用ボールｂを分離可能な加圧された所定量の空気を瞬間的に吸着ノズル３１へ供給する（第２の空気供給工程）。吸着口３２に吸着された補充用ボールｂは、図５（ｆ）に示すように、吸着口３２から瞬時に真下へ分離される。
【００４３】
そして、移動制御部８１は、図５（ｇ）に示すように、吸着ノズル３１を上昇し、初期の設定位置に退避させる（ノズル退避工程）。なお、このノズル退避工程と上記第２の空気供給工程の動作を同時に行うようにすれば、補充用ボールｂを吸着口３２からより確実に分離させることができる。
【００４４】
基板Ｔに非搭載電極Ｐ１が複数存在する場合には、上記吸着工程からノズル退避工程を複数回繰り返すことにより、複数の非搭載電極Ｐ１に補充用ボールｂを搭載することができる。
【００４５】
上記エア回路群９０の変形例について図３・４を参照し説明する。
図３に示すエア回路群９１は、基本的にはエア回路群９０と同様であるが、第１の空気供給回路Ｂ３において電磁弁９０１のＢポートから伸びるエア供給路９０４ｄの端９１５が、空気供給源９０５に接続されず、大気と接続されている点で異なっている。この回路によれば、電磁弁９０１の位置の切替時間を適宜調整することで９０４ｄの大気に接続された端から所定量の空気を吸着ノズル３１の中に導入することができ、吸着ノズル３１の中を大気圧又は大気圧よりやや負圧にすることができる。この回路は、補充用ボールｂの直径が３００μｍ以下で比較的自重が軽く、第１の空気供給工程において吸着ノズル３１の中を大気圧に維持すれば補充用ボールｂを吸着口３２に保持できる場合に、エア回路群９１の構成や制御を簡素化できるので好ましい。
【００４６】
図４に示すエア回路群９２は、空気供給源９０５のみを用いて、上記エア回路群９０と同様な機能を発揮させる回路系である。すなわち、エア回路群９２は、空気供給源９０５から伸びたエア供給路９０４ｅにＢポートが接続した２位置２ポート弁である電磁弁９２３と、電磁弁９２３のＰポートから伸びたエア供給路９０４ｅが一端に接続する真空発生器９２６と、真空発生器９２６の他端から伸びたエア供給路９０４ｅがＢポートに接続する３位置４ポート弁である電磁弁９２１とから構成される回路Ｂ４、及び、空気供給源９０５から伸びたエア供給路９０４ｆにＢポートが接続した２位置２ポート弁である電磁弁９２２と、電磁弁９２２のＰポートから伸びたエア供給路９０４ｅが一端に接続する絞り弁９２８と、絞り弁９２８の他端から伸びたエア供給路９０４ｅがＡポートに接続する電磁弁９２１とから構成される回路Ｂ５を有しており、電磁弁９２１のＰ及びＲポートから伸びたエア供給路９０４ｅ及び９０４ｆの端は吸着ノズル３１に接続されている。そして、以下説明するとおり、回路Ｂ４は電磁弁９２１、真空発生器９２６及び電磁弁９２３の組合せにより上記真空回路及び第１の空気供給回路と同一の機能を発揮し、回路Ｂ５は、電磁弁９２１と電磁弁９２２の組合せにより、第２の空気供給回路と同一の機能を発揮するよう構成されている。なお、符号９２９は、真空発生器９２６に組み込まれたサイレンサーである。
【００４７】
回路Ｂ４の動作について以下説明する。回路Ｂ４が吸着工程において真空回路として動作する場合には、脱着制御部は、各電磁弁が図４に示す位置、すなわち電磁弁９２１のＢポートとＰポートが連通し、電磁弁９２３のＢポートとＰポートが連通し、電磁弁９２２のＢポートとＰポートの連通が解除された位置に設定する。このように各電磁弁の位置が設定されると、空気供給源９０５から供給された空気は電磁弁９２３を通じて真空発生器９２６へ流通する。ここで、真空発生器９２６にはオリフィスが組込まれており、真空発生器９２６に供給されオリフィスの先絞りの先端から流出する空気は負圧を生じさせる。したがって、真空発生器９２６は、電磁弁９２１を介して接続されたエア供給路９０４ｅを通じ吸着ノズル３１の中の空気を吸引し、吸着ノズル３１の中を真空状態とする。なお、吸着ノズル３１の中の真空状態を維持するためには上記電磁弁の設定状態を維持してもよいし、吸着時間が短時間である場合には電磁弁９２１の位置を中心位置に切り替え各ポートの連通を解除した状態としてもよい。
【００４８】
また、回路Ｂ４が第１の空気供給工程において第１の空気供給回路として動作する場合には、脱着制御部は、電磁弁９２３の位置のみを図の矢印の方向に切り替え、ＢポートとＰポートの連通を解除する。すると、エア供給路９０４ｅの端は真空発生器９２６を介して大気と接続された状態となるので、吸着ノズル３１の内部に空気を導入することができ、吸着ノズル３１の中を大気圧又は大気圧よりやや負圧にすることができる。なお、上記動作後に吸着ノズル３１の中の圧力を維持する場合には、上記と同様に電磁弁９２１を中心位置へと切り替えればよい。
【００４９】
次に、回路Ｂ５が第２の空気供給工程において第２の空気供給回路として動作する場合について説明する。この場合には、脱着制御部は、電磁弁９２２の位置を矢印の方向に切り替えるとともに電磁弁９２１の位置を図４の矢印の方向に所定時間だけ切り替えてＡポートとＲポートを連通する。これにより、空気供給源９０５から加圧された所定量の空気が瞬間的に吸着ノズル３１へ供給され、補充用ボールｂは吸着口３２から分離される。
【００５０】
（実施例１）
樹脂基板Ｔに縦横のピッチが５００μｍで配列された直径３２０μｍの電極Ｐ２に直径が３００μｍの半田ボールＢを一括搭載法で搭載した。その後、一括搭載法で半田ボールＢが搭載されなかった非搭載電極Ｐ１の表面に２０μｍの厚みでフラックスｆを塗布し、直径が３００μｍの補充用ボールｂを図３に示すエア回路群９２を有する図１のボール搭載装置１０で搭載した。吸着ノズル３１は、吸引口径６０μｍのものを用い、吸着ノズル３１と電磁弁９２１のＰ・Ｒポートは内径が２ｍｍの配管で接続した。そして、吸着工程における吸着ノズル３１の中の圧力は−３００ｋＰａ（ゲージ圧）、第１の空気供給工程における電磁弁９２１の動作時間（ＢポートとＰポートの連通を保持する時間）は１００ｍ秒とし、第２の空気供給工程における減圧弁９２８の設定は３００ｋＰａ（ゲージ圧）で電磁弁９２２の動作時間（ＢポートとＰポートの連通を保持する時間）は６０ｍ秒とした。補充用ボールｂは非搭載電極Ｐ１に搭載され、フラックスｆの飛散や非搭載電極Ｐ１の周囲に既に搭載されていた半田ボールＢの移動は生じなかった。
【００５１】
（実施例２）
樹脂基板Ｔの縦横のピッチが１５０μｍで配列された直径９０μｍの電極Ｐ２に直径が８０μｍの補充用ボールｂを基本的には上記実施例１と同様な方法で搭載した。
吸着工程における吸着ノズル３１の中の圧力は−８０ｋＰａ（ゲージ圧）、第１の空気供給工程における吸着ノズル３１の中の圧力は大気圧、第２の空気供給工程における減圧弁９２８の設定は２００ｋＰａで電磁弁９２２の動作時間は３０ｍ秒とした。補充用ボールｂは非搭載電極Ｐ１に搭載され、フラックスｆの飛散や非搭載電極Ｐ１の周囲に既に搭載されていた半田ボールＢの移動は生じなかった。
【００５２】
（比較例）
基本的には上記実施例１と同様な条件で、吸着工程後に第２の空気供給工程のみを行い補充用ボールｂを分離した。この第２の空気供給工程における減圧弁９２８の設定は５００ｋＰａで電磁弁９２２の動作時間は１４０ｍ秒とした。補充用ボールｂは非搭載電極Ｐ１に搭載されたが、フラックスｆが飛散し、非搭載電極Ｐ１の周囲に既に搭載されていた半田ボールＢの一部がやや移動した。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施態様に係わる半田ボールの搭載装置の概略構成図である。
【図２】図１の搭載装置のエア回路群の詳細構成を示す図である。
【図３】図１の搭載装置のエア回路群の変形例を示す図である。
【図４】図１の搭載装置のエア回路群の別の変形例を示す図である。
【図５】図１の搭載装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｂ：半田ボール
ｂ：補充用半田ボール
Ｐ１：非搭載電極
Ｐ２：搭載済み電極
Ｔ：基板
１０：搭載装置
２０：支柱
３０：ピックアップヘッド、３１：吸着ノズル、３２：吸着口
４０：ボール搭載テーブル、４１：ボール搭載部材、４２：ボール格納孔
５０：ベース
６０：基板搭載テーブル
７０：フレーム、７１：レーザ式変位計、７２：ＣＣＤカメラ
８０：制御手段
９０：エア回路群
【図１】
2009206336.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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