(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に導電性ボールを真空吸着する複数の吸着孔が形成された吸着ヘッドと、ワークを位置決めする位置決め部と、平坦な底面を有するフラックス貯溜部と、前記底面上に導電性ボールの半径以下の厚さでフラックスの膜を形成するフラックス膜形成手段と、前記吸着ヘッドを前記位置決め部と前記フラックス貯溜部との間を相対的に移動させる移動手段と、前記吸着ヘッドを前記フラックス貯溜部に対して上下動作を行わせる上下動手段と、前記吸着ヘッドが前記上下動手段によって下降し吸着ヘッドに真空吸着された導電性ボールが前記底面に当接したことを検出する当接検出手段とを備え、前記吸着ヘッドは、本体と、この本体の内部に収納されたブロックと、このブロックの下部に結合された吸着ツールから成り、且つ前記ブロックの側端部を前記本体のストッパ上に押し当てることにより前記吸着ツールの下降限度を規定するとともに前記吸着ツールの下面を水平面とするようにし、また前記本体と前記ストッパの接触が断たれたことを前記当接検出手段が検出することにより導電性ボールが前記底面に当接したことを検出するようにしたことを特徴とする導電性ボールの移載装置。
【請求項２】
請求項１記載の導電性ボールの移載装置を用いる導電性ボールの移載方法であって、吸着ヘッドの下面に真空吸着した複数の導電性ボールの下部にフラックスを付着させてワークの電極に移載する導電性ボールの移載方法であって、平坦な底面を有するフラックス貯溜部の底面に導電性ボールの半径以下の厚さのフラックスを塗布する工程と、前記吸着ヘッドを前記フラックス貯溜部に対して下降させる工程と、前記吸着ヘッドに吸着された導電性ボールが前記底面に当接したことを当接検出手段により検出する工程と、前記当接検出手段が当接を検出したならば前記吸着ヘッドを上昇させ、その後ワークの電極上にフラックスが塗布された導電性ボールを移載する工程とを含むことを特徴とする導電性ボールの移載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの電極上に導電性ボールを移載する導電性ボールの移載装置および移載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品が移載されるワークの電極上にバンプを形成する方法として、半田ボールなどの導電性ボールを用いる方法が知られている。この方法は、導電性ボールをワークの電極上に移載し、その後ワークを加熱することにより、導電性ボールを電極に半田付けしてバンプを形成するものである。このとき導電性ボールと電極の半田付けを良好に行うために一般にフラックスが用いられ、導電性ボールを電極上に移載する前に、導電性ボールまたは電極のいずれかにフラックスを塗布することが行われる。
【０００３】
フラックスを塗布する方法として、導電性ボールを真空吸着した吸着ヘッドを容器に貯溜されたフラックスの表面に下降させて導電性ボールをフラックスに着水させ、導電性ボールの先端部にフラックスを転写させて塗布する方法が実施されている。この方法は、吸着ヘッドの下降ストロークを制御することにより、導電性ボールの先端部のみにフラックスを付着させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導電性ボールの小径化が進むにしたがって、フラックスの塗布時の吸着ヘッドの下降ストロークの制御は高精度を要するようになってきている。その結果、制御用入力データのわずかな誤差によっても導電性ボールへの所定のフラックス塗布量が確保されず、塗布量のばらつきを生じるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、吸着ツールに真空吸着された半田ボールなどの導電性ボールに所定量のフラックスを確実に塗布することができる導電性ボールの移載装置および移載方法を提供することを目的する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の導電性ボールの移載装置は、下面に導電性ボールを真空吸着する複数の吸着孔が形成された吸着ヘッドと、ワークを位置決めする位置決め部と、平坦な底面を有するフラックス貯溜部と、前記底面上に導電性ボールの半径以下の厚さでフラックスの膜を形成するフラックス膜形成手段と、前記吸着ヘッドを前記位置決め部と前記フラックス貯溜部との間を相対的に移動させる移動手段と、前記吸着ヘッドを前記フラックス貯溜部に対して上下動作を行わせる上下動手段と、前記吸着ヘッドが前記上下動手段によって下降し吸着ヘッドに真空吸着された導電性ボールが前記底面に当接したことを検出する当接検出手段とを備え、前記吸着ヘッドは、本体と、この本体の内部に収納されたブロックと、このブロックの下部に結合された吸着ツールから成り、且つ前記ブロックの側端部を前記本体のストッパ上に押し当てることにより前記吸着ツールの下降限度を規定するとともに前記吸着ツールの下面を水平面とするようにし、また前記本体と前記ストッパの接触が断たれたことを前記当接検出手段が検出することにより導電性ボールが前記底面に当接したことを検出するようにした。
【０００７】
請求項２記載の導電性ボールの移載方法は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置を用いる導電性ボールの移載方法であって、吸着ヘッドの下面に真空吸着した複数の導電性ボールの下部にフラックスを付着させてワークの電極に移載する導電性ボールの移載方法であって、平坦な底面を有するフラックス貯溜部の底面に導電性ボールの半径以下の厚さのフラックスを塗布する工程と、前記吸着ヘッドを前記底面に対して下降させる工程と、前記吸着ヘッドに吸着された導電性ボールが前記底面に当接したことを当接検出手段により検出する工程と、前記当接検出手段が当接を検出したならば前記吸着ヘッドを上昇させ、その後ワークの電極上にフラックスが塗布された導電性ボールを移載する工程とを含む。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記構成によれば、導電性ボールを貯溜部に貯溜されたフラックスの液面に着水させて導電性ボールの下面にフラックスを付着させる際に、フラックス貯溜部に所定膜厚のフラックスを塗布して、この貯溜部に対して導電性ボールを吸着した吸着ツールを下降させ、フラックス貯溜部の底面に導電性ボールが当接したことを検出した後に吸着ヘッドを上昇させることにより、導電性ボールに確実に所定量のフラックスを転写して塗布することができる。
【０００９】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の斜視図、図２は同導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの断面図、図３は同導電性ボールの移載装置のフラックス貯溜部の側断面図、図４、図５は同導電性ボールの移載装置のフラックスの塗布動作の説明図、図６は同導電性ボールの移載装置の半田ボールの移載動作の説明図である。
【００１０】
図１において、１１はワークであり、ガイドレール１３に載置されている。ガイドレール１３は、ワーク１１をクランプして位置決めする位置決め部となっている。ワーク１１の上面には導電性ボールとしての半田ボール１が移載される電極１２が多数個形成されている。ガイドレール１３の側方には、半田ボール１の供給部１４と、フラックス２の貯溜部としての容器１６が設置されている。１７は容器１６に貯溜されたフラックス２の液面を平滑するスキージユニットである。容器１６の下方にはスキージユニット１７の駆動手段１８が配設されている。供給部１４はボックスから成り、その内部に半田ボール１が貯溜されている。
【００１１】
ガイドレール１３の上方には吸着ヘッド２０が設けられている。吸着ヘッド２０はガイドシャフト２１に沿ってＸ方向へ移動する。またガイドシャフト２１の両端部はスライダ２２を介してガイドシャフト２３に結合されており、ガイドシャフト２１はガイドシャフト２３に沿ってＹ方向へ移動する。すなわち、ガイドシャフト２１、２３は、吸着ヘッド２０をＸ方向やＹ方向へ移動させる移動手段となっている。なお吸着ヘッド２０をガイドシャフト２１、２３に沿って移動させるための動力系の説明は省略している。
【００１２】
次に、図２を参照して吸着ヘッド２０の構造を説明する。３０は本体としてのボックスである。ボックス３０は無底であって、その内部にはブロック３１が収納されている。ブロック３１の下部には箱型の吸着ツール３２が結合されている。吸着ツール３２はチューブ３３を介して吸引ユニット３６に接続されており、吸引ユニット３６が作動することにより、その下面に多数個形成された吸着孔３５に半田ボール１を真空吸着する。
【００１３】
図２において、ブロック３１の側端部を、ボックス３０の底板３０ａ上に押し当てることにより、吸着ツール３２の下面の水平面に対する平行度を確保している。すなわち底板３０ａは、吸着ツール３２の下降限度を規定するとともに、吸着ツール３２の下面を水平面とするためのストッパとなっている。また本実施の形態では、ブロック３１の両側部をストッパに当接させているので、吸着ツール３２の下面の平行度を再現性よく維持できる。
【００１４】
また、ボックス３０の底板３０ａ上のブロック３１の側端部との当接面にはタッチセンサ４３が設けられている。タッチセンサ４３は、ブロック３１の側端部とボックス３０の底板３０ａの接触が断たれたことを検出する。この当接面は通常時には常に当接して接触状態にあり、吸着ヘッド２０の下降動作中に吸着ツール３２の下面に吸着された半田ボール１が固定物に当接すると、当接面が非接触状態となる。すなわち、この当接面の接触・非接触を電気的に検出することにより、吸着ツール３２の下面に吸着された半田ボール１が固定物に当接したことを検出する。したがって、タッチセンサ４３は半田ボール１が後述する容器１６の底面１６ａに当接したことを検出する当接検出手段となっている。なお、当接検出手段としては、非接触式のギャップセンサを用いてもよい。
【００１５】
ボックス３０の上面にはシリンダ３８が設置されており、そのロッド３９の下端部にブロック３１は結合されている。４０はバネ材であって、ボックス３０の天井面とブロック３１の上面を結合している。バネ材４０はそのバネ力でブロック３１を上方へ弾発し、吸着ツール３２側の自重を軽減している。本実施の形態では、バネ材４０のバネ力は、ブロック３１および吸着ツール３２の自重と等しくしている。ブロック３１の両側面に設けられたスライダ４１は、ボックス３０の内面に設けられた垂直なレール４２にスライド自在に嵌合している。
【００１６】
次にボックス３０の上下動手段について説明する。５０はボックス３０の側部に設けられた縦長の駆動ケースであり、その内部には垂直なボールねじ５１が収納されている。ボールねじ５１にはナット５２が螺合しており、ナット５２はロッド５３を介してボックス３０に結合されている。駆動ケース５０の側面には垂直なレール５４が設けられており、ボックス３０の側面に設けられたスライダ５５はこのレール５４にスライド自在に嵌合している。モータ５６が駆動してボールねじ５１が回転すると、ナット５２はボールねじ５１に沿って上下動する。これにより、ボックス３０や吸着ツール３２は上下動作を行う。
【００１７】
６０は制御部であって、吸引ユニット３６、モータ駆動回路６１、押圧力制御部６２などを制御し、またタッチセンサ４３に接続されたタッチ検出回路６６から信号が入力される。６３は圧力源である。モータ駆動回路６１は、モータ５６を制御する。押圧力制御部６２はシリンダ３８を制御する。
【００１８】
次に、図３を参照してフラックスの貯溜部について説明する。図３において、吸着ヘッド２０の下方には、フラックス貯溜用の容器１６が水平に配設されている。容器１６の底面１６ａは平坦な面となっており、吸着ヘッド２０の吸着ツール３２の下面に対して平行になるように水平度が調整される。容器１６の上方にはスキージユニット１７が配設されている。スキージユニット１７は容器１６の下方に設けられた駆動手段１８によって底面１６ａ上で前後動する。
【００１９】
駆動手段１８について説明する。スキージユニット１７のブラケット７０はナット７７に結合されている。ナット７７には送りねじ７８が螺入している。送りねじ７８は軸受け７９によって支持されており、送りねじ７８にはプーリ８０が装着されている。モータ８１の軸端に装着されたプーリ８２と、送りねじ７８のプーリ８０の間にはベルト８３が調帯されており、モータ８１を正逆駆動することにより、スキージユニット１７は水平方向に前後動する。
【００２０】
スキージユニット１７には、２つのスキージ７５，７６が装着されており、スキージ７５，７６はそれぞれシリンダ７２，７３によって上下動する。スキージユニット１７の前進（図３において右方へ移動）時にはスキージ７５が下降し、また後進時には逆方向に傾いているスキージ７６が下降し、それぞれのスキージの先端が容器１６の底面１６ａ上で直進運動をすることにより、フラックス２を底面１６ａ上で延展して均一な膜厚で塗布する。
【００２１】
シリンダ７２，７３のロッド７３，７４の突出時の高さ位置を調整することにより、スキージ７５，７６の先端と底面１６ａの間のクリアランスが調整され、したがって底面１６ａ上に塗布されるフラックス２の厚さを任意の厚さ、例えば半田ボールの半径以下の厚さに設定することができる。したがって、容器１６とモータ８１およびスキージユニット１７は底面１６ａ上にフラックス２の膜を形成するフラックス膜形成手段となっている。
【００２２】
この導電性ボールの移載装置は上記のように構成されており、次に動作を説明する。図１において、吸着ヘッド２０は供給部１４の上方へ移動する。次にモータ５６（図２）が駆動することにより吸着ヘッド２０は下降・上昇し、吸着ツール３２の下面の吸着孔３５に半田ボール１を真空吸着してピックアップする。
【００２３】
吸着ヘッド２０はフラックス貯溜部の容器１６の上方へ移動し、そこで図４に示すように、モータ５６が駆動して吸着ヘッド２０がフラックス貯溜部の容器１６に対して下降する。このとき、図５に示すように、吸着ツール３２の下面に吸着された半田ボール１が容器１６の底面１６ａに当接してタッチセンサ４３により当接が検知されるまで下降動作が継続される。したがって、下降ストロークの途中で下降動作が中断することはなく、半田ボール１は底面１６ａに塗布されたフラックス２中に確実に埋入し、その結果底面１６ａに所定膜厚ｔで塗布されたフラックス２が確実に半田ボール１に転写され、常に所定量のフラックス２が半田ボール１に塗布される。
【００２４】
この場合、図３に示すようにブロック３１の側端下部３１ａは本体３０のストッパ３０ａに押し当てられているので、吸着ツール３２の下面は完全な水平面となっており、したがって吸着孔３５に真空吸着されたすべての半田ボール１をフラックス２に同じ深さで埋入させ、すべての半田ボール１にフラックス２を等量塗布することができる。
【００２５】
この後吸着ヘッド２０は上昇し、次いでワーク１１の上方へ移動する。そこで吸着ヘッドは下降・上昇動作を行い、図６に示すように半田ボール１をワーク１１の電極１２上に移載する。ワーク１１に半田ボール１が移載されたならば、ワーク１１はガイドレール１３に沿って次の工程へ送り出される。次に新たなワーク１１がガイドレール１３へ送られ、上述した動作が繰り返される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性ボールを貯溜部に貯溜されたフラックスの液面に着水させて導電性ボールの下面にフラックスを付着させる際に、フラックス貯溜部に所定膜厚のフラックスを塗布してこの貯溜部に対して導電性ボールを吸着した吸着ヘッドを下降させ、フラックス貯溜部の底面に導電性ボールが当接したことを検出した後に吸着ヘッドを上昇させるようにしているので、吸着ヘッドの下降ストロークの制御データの誤差に起因するフラックス塗布量のばらつきがなく、導電性ボールに確実に所定量のフラックスを転写して塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの断面図
【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のフラックス貯溜部の側断面図
【図４】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のフラックスの塗布動作の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のフラックスの塗布動作の説明図
【図６】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の半田ボールの移載動作の説明図
【符号の説明】
１  半田ボール
２  フラックス
１１  ワーク
１２  電極
１４  半田ボールの供給部
１６  容器
１６ａ  底面
１７  スキージユニット
２０  吸着ヘッド
３２  吸着ツール
４３  タッチセンサ
５６  モータ
８１  モータ
【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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