JP2003152323A - はんだボール搭載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだボールを吸着して搬送するときに誤っ
て落下することを防止するために、吸着口に吸着された
はんだボールを下方から押さえ付けて保持する押さえ部
材を設けることにより、はんだボールの搬送中の落下を
防止する。 【解決手段】 吸引により吸着口36に保持したはんだボ
ール32を所定位置に位置させてから基板34に搭載させる
はんだボール搭載装置30において、吸着口36に吸着され
たはんだボール32を吸着口36に押圧可能な押さえ部材43
を備える。押さえ部材43は、例えばはんだボール32を吸
着口36に押圧した状態と、はんだボール32と基板34との
間から退避した状態とに回転アクチュエータ45により回
転変位される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、吸引により吸着
口に保持したはんだボールを所定位置に位置させてから
被搭載部材に搭載させるはんだボール搭載装置に関し、
特にはんだボールの数が多い場合に、はんだボールを吸
着口から離脱させるのに適したはんだボール搭載装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】基板にＬＳＩ素子をはんだ付けして成る
ＬＳＩパッケージとして、ボール・グリッド・アレイ
（Ball Grid Array 、以下ＢＧＡという）タイプのもの
が採用されることがある。このＢＧＡタイプのＬＳＩパ
ッケージを組み立てる際は、ＬＳＩ素子を固定した基板
にフラックスを塗布して、ＬＳＩ素子の端子部分にはん
だボールを搭載させる。そして、リフローはんだによる
はんだ付けと同様の方法で、ＬＳＩ素子を基板にはんだ
付けする。

【０００３】ここで、図９に示すようにＬＳＩパッケー
ジの基板１の所定位置にはんだボール２を搭載させる装
置16の一例としては、水平な基板１の上側に対向すると
共に、基板１との距離を変更可能な中空形状の吸着部材
18と、吸着部材18の底部に形成された吸着口20と、各吸
着口20から突出可能なパイプ状の突き出し部材22と、各
突き出し部材22を保持しながら管路として連通する連結
部材24と、連結部材24を介して各突き出し部材22から空
気を吸引する吸引ポンプ26と、突き出し部材22を吸着口
20に対して出没させるシリンダピストン機構から成る昇
降機構28とを備えたものが知られている（特開平8−250
35号公報参照）。

【０００４】この装置16では、吸引ポンプ26により各突
き出し部材22の先端にはんだボール２を吸着させてお
き、吸着部材18を基板１に対向させて所定位置に位置さ
せる。この状態で昇降機構28を作動させて、図10に示す
ように突き出し部材22を基板１に向けて突き出させる。
そして、はんだボール２を基板１上のフラックス29に押
し付けて基板１に搭載させる。

【０００５】そして、はんだボール２の基板１への搭載
後に、突き出し部材22を各吸着口20に引き込む。これに
より、はんだボール２と突き出し部材22とがフラックス
29や埃等のごみの付着、あるいは静電気の帯電によりく
っついていても、はんだボール２が吸着口20の縁に当た
って突き出し部材22から離隔して基板１に落下して搭載
される。

【０００６】ところで、従来は基板１としては 600ピン
以下のクラスのＢＧＡパッケージで主流あったが、近年
では超多ピン（1200ピン以上）のＢＧＡパッケージが開
発されるようになっている。これに伴い、はんだボール
２の取り付け間隔（ピンのピッチ）やはんだボール２の
直径が小さくなってきている。このため、この様な状況
に対応するためにパイプ状の突き出し部材22の外径や内
径の縮小、その取り付けピッチの高密度化が求められて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たはんだボール搭載装置では、はんだボール２は吸引力
のみにより突き出し部材22に保持されているので、はん
だボール２を保持させてから基板１の上方まで移動させ
るときにはんだボール２が落下してしまうおそれがあ
る。特に突き出し部材22の近年の高密度化に伴い吸着口
20の数が増えていることから、はんだボール２を吸引す
る時にリークが発生し易く確実にはんだボールを吸着す
ることが困難になってきており、はんだボール２が落下
し易くなっている。

【０００８】また、パイプ状の突き出し部材22を使用し
ているので、取り付けピッチの高密度化によって突き出
し部材22およびこれを連結する連結部材24が細かく複雑
な形状になってしまう。突き出し部材22の取り付けピッ
チはＬＳＩパッケージの搭載ピッチに依存するので、Ｌ
ＳＩパッケージへのはんだボール２の搭載数が増加して
搭載ピッチが狭くなると、突き出し部材22および連結部
材24の製作や加工が非常に困難になってしまう。このた
め、部品コストが高くなってしまう。しかも、場合によ
っては、部品構成の複雑化・薄肉化により剛性が弱くな
ってしまうおそれがある。

【０００９】さらに、鉛とスズが主材料の軟らかいはん
だボール２を金属製の吸着部材18の吸着口20に接触して
落下させるため、はんだボール２に傷が付くことがあ
る。

【００１０】そして、はんだボール２を突き出し部材22
により吸着口20から基板１まで下降させるので、はんだ
ボール２と突き出し部材22とが静電気の帯電やごみの付
着によりくっつき易く、またはんだボール２の搭載後に
は突き出し部材22を各吸着口20に引き込んでいるので、
はんだボール２と突き出し部材22とがくっついていた場
合にはんだボール２が吸着口20の縁に衝突して傷付いて
しまうおそれがある。

【００１１】また、吸着口20の形状によっては、はんだ
ボール２が衝突して変形して、吸着口20に食い込んでし
まい、基板１に搭載されずに帰ってしまうおそれがあ
る。さらに、吸着口20にフラックスや埃などのごみが付
着して粘着材として作用したり、はんだボール２に静電
気が帯電していると、はんだボール２が吸着口20にくっ
ついて基板１に搭載されずに基板から帰ってしまうおそ
れがある。

【００１２】そこで、本発明は、多数の吸着口を有して
いても確実にはんだボールを保持でき、はんだボールの
損傷を抑えながら確実かつ安価にはんだボールを被搭載
部材に搭載できるはんだボール搭載装置を提供すること
を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの技術的手段として、この発明に係るはんだボール搭
載装置は、吸引により吸着口に保持したはんだボールを
所定位置に位置させてから被搭載部材に搭載させるはん
だボール搭載装置において、前記吸着口に吸着された前
記はんだボールを前記吸着口に押圧可能な押さえ部材を
備えることを特徴としている。

【００１４】すなわち、吸着口にはんだボールを吸引し
て保持してから、このはんだボールを押さえ部材によっ
て吸着口に押圧する。この状態で、はんだボールをはん
だボール搭載装置ごと移動させて被搭載部材に対向する
所定位置に位置させる。このため、はんだボール搭載装
置を移動させるときにはんだボールが押さえ部材により
吸着口に押圧されているので、その落下が防止される。
そして、押さえ部材を退避してから吸引を解除して、は
んだボールを被搭載部材に搭載させる。

【００１５】また、請求項２の発明に係るはんだボール
搭載装置は、前記押さえ部材は、前記はんだボールを前
記吸着口に押圧した状態と、前記はんだボールと前記被
搭載部材との間から退避した状態とに回転により変位可
能であることを特徴としている。

【００１６】すなわち、押さえ部材の回転により、はん
だボールを保持した状態と被搭載部材に搭載可能な状態
に変位する。このため、押さえ部材の変位のための機構
が簡素なものとなる。

【００１７】さらに、請求項３の発明に係るはんだボー
ル搭載装置は、前記押さえ部材を回転させる回転アクチ
ュエータを備えることを特徴としている。

【００１８】このため、押さえ部材の変位が自動化され
る。

【００１９】また、請求項４の発明に係るはんだボール
搭載装置は、前記押さえ部材は複数に分割されているこ
とを特徴としている。

【００２０】すなわち、単一の押さえ部材で全てのはん
だボールを押圧するのではなく、いくつかの押さえ部材
を利用して各々異なる領域ではんだボールを押圧するよ
うにする。

【００２１】また、請求項５の発明に係るはんだボール
搭載装置は、前記押さえ部材は板状であることを特徴と
している。

【００２２】このため、押さえ部材を設けるために必要
な空間が最小限に抑えられる。

【００２３】また、請求項６の発明に係るはんだボール
搭載装置は、前記吸着口から圧縮気体を吹き出して前記
はんだボールを前記被搭載部材に向けて吹き出す吹き出
し手段と、前記吸着口に付着した前記はんだボールを突
き出す突き出し手段とを備えることを特徴としている。

【００２４】すなわち、はんだボールを保持するはんだ
ボール搭載装置を所定位置に位置させ、押さえ板を退避
させて、吹き出し手段により吸着口から圧縮気体を吹き
出す。これにより、はんだボールが被搭載部材に向けて
吹き出される。さらに、突き出し手段により、吸着口に
付着したはんだボールを突き出す。このため、圧縮気体
の吹き出し後に吸着口にはんだボールがごみや静電気に
より付着していたとしても、突き出し手段により突き出
されて被搭載部材に確実に搭載される。

【００２５】また、請求項７の発明に係るはんだボール
搭載装置は、前記被搭載部材をボール・グリッド・アレ
イタイプのＬＳＩパッケージの基板としたことを特徴と
している。

【００２６】すなわち、ボール・グリッド・アレイタイ
プのＬＳＩパッケージの基板にはんだボールが搭載され
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図示した好ましい実施の形
態の一例に基づいて、この発明に係るはんだボール搭載
装置を具体的に説明する。

【００２８】図１ないし図８に本発明のはんだボール搭
載装置30の実施形態を示す。本実施形態では、はんだボ
ール32が搭載される被搭載部材を、超多ピンのＢＧＡタ
イプのＬＳＩパッケージの基板34としてある。このはん
だボール搭載装置30は、吸引により吸着口36に保持した
はんだボール32を所定位置に位置させてから、被搭載部
材としての基板34に搭載させるようにしたものである。
すなわち、該はんだボール搭載装置30は、底部38a に吸
着口36が形成された吸着部材38と、この吸着部材38に形
成された吸い出し口40から空気を吸引して吸着口36には
んだボール32を吸着する吸引ポンプ42とを備えている。
そして、吸着部材38は、保持したはんだボール32が基板
34での搭載位置の真上になるように水平方向に位置決め
された状態で昇降される。また、吸着口36は、はんだボ
ール36の直径よりも小さい径であると共に、基板34にお
けるはんだボール32の搭載位置に対応して形成されてい
る。

【００２９】そして、このはんだボール搭載装置30で
は、吸着口36に吸着されたはんだボール32を吸着口36に
押圧可能な押さえ部材43が具備されている。このため、
はんだボール搭載装置30を移動させるときにはんだボー
ル32が押さえ部材43により吸着口36に押圧された状態に
あり、その落下が防止される。この押さえ部材43は、は
んだボール32を吸着口36に押圧した状態（図１中、実線
で示す）と、はんだボール32と基板34との間から退避し
た状態（同図中、二点鎖線で示す）とに回動することに
より変位可能にされている。

【００３０】また、押さえ部材43は板状で、２枚に分割
されている。すなわち、２枚の押さえ部材43によりはん
だボール32を半分ずつ押圧するようにしている。そし
て、吸着部材38の側部には、この押さえ部材43を回転さ
せる回転アクチュエータ45が設けられている。回転アク
チュエータ45としては、シリンダ及びピストンを備えて
空気圧等で作動するものが用いられている。

【００３１】さらに、はんだボール搭載装置30は、吸着
口36から圧縮気体を吹き出してはんだボール32を基板34
に向けて吹き出す吹き出し手段44と、吸着口36に付着し
たはんだボール32を突き出す突き出し手段46とを備えて
いる。このため、吹き出し手段44による圧縮気体の吹き
出し後に吸着口36にはんだボール32が付着していたとし
ても、突き出し手段46により突き出されて基板34に搭載
させることができる。

【００３２】吹き出し手段44は、吸着部材38に形成され
た吹き込み口48から圧縮空気等の圧縮気体を吹き込む、
例えば吐出ポンプ44により構成されている。突き出し手
段46は、それぞれの吸着口36で吸着部材38の内側から外
側に出没可能なピン状の突き出し部材50と、吸着部材38
の内部で全ての突き出し部材50を連結する連結部材52
と、連結部材52に取り付けられる昇降機構54とにより構
成されている。

【００３３】昇降機構54は、シリンダ及びピストンを備
えて空気圧等で作動するようにしてあると共に、その作
動によって各吸着口36から突き出し部材50を突出させ、
または引き込ませることができるようにしてある。ま
た、昇降機構54と連結部材52とは、ロッド56により連結
されている。ロッド56は吸着部材38の一部を摺動可能に
貫通しており、当該貫通部分には吸着部材38内を気密に
維持するためのＯリング58が設けられている。

【００３４】以上により構成されたこの発明の実施形態
に係るはんだボール搭載装置30の実施形態ついて、その
動作を以下に説明する。

【００３５】図１上二点鎖線で示すように、押さえ部材
43を退避状態にして、突き出し部材50を吸着部材38の内
部に引き込んだ状態とし、吸引ポンプ42を作動させて、
はんだボール32を吸着部材38の各吸着口36のそれぞれに
吸着させる。そして、同図上実線で示すように、回転ア
クチュエータ45を作動させて、押さえ部材43によっては
んだボール32を吸着口36に下方から押圧する。

【００３６】一方、はんだボール32の搭載箇所にフラッ
クス60を塗布した基板34を、所定位置に水平に保持して
設置する。そして、はんだボール32を保持したはんだボ
ール搭載装置30を搬送して基板34に対向する真上に位置
させる。このとき、各はんだボール32が基板34での搭載
位置の真上に位置する所定位置に、吸着部材38と基板34
とを位置決めする。なお、上記搬送時において、はんだ
ボール32は押さえ部材43によって吸着口36に押圧されて
いるから、はんだボール32が吸着口36から脱落すること
がない。

【００３７】はんだボール搭載装置30が所定位置に位置
した状態で、図２に示すように、回転アクチュエータ45
を作動させて、押さえ部材43を退避させる。このとき、
吸着口36の内側は真空吸着の残圧が残っているため、吸
着口36に吸引されていたはんだボール32は落下せずに保
持されたままとなる。そして、図３に示すように、はん
だボール搭載装置30の全体を下降させ、はんだボール32
がフラックス60に接触する寸前に位置させる。

【００３８】次に、吸引ポンプ42を停止すると共に、吐
出ポンプ44を作動させる。これにより、圧縮空気が吸着
部材38に供給され、吸着口36から吹き出されて、図４に
示すように、はんだボール32を基板34のフラックス60に
付着させて搭載させる。このとき、大部分のはんだボー
ル32は搭載されるが、吐出ポンプ44による圧縮空気の吹
き出しを行った後でも、吸着口36にごみや静電気によっ
てはんだボール62が付着している場合がある。

【００３９】さらに、図５に示すように、昇降機構54を
作動させ、ロッド56を下降させて連結部材52を介して突
き出し部材50を各吸着口36から突出させる。これによ
り、吸着口36に付着していたはんだボール62が、突き出
し部材50によって突き出されて基板34に搭載される。

【００４０】そして、図６に示すように、昇降機構54を
作動させ、ロッド56を上昇させて連結部材52を介して突
き出し部材50を各吸着口36に引き込む。さらに、図７に
示すように、はんだボール搭載装置30の全体を上昇させ
る。これにより、図８に示すように、はんだボール32の
基板34への搭載作業が終了する。

【００４１】上述した実施形態によれば、はんだボール
搭載装置30を移動させるときにはんだボール32が押さえ
部材43により吸着口36に押圧されているので、その落下
を防止することができる。このため、超多ピンのＢＧＡ
タイプのＬＳＩパッケージの基板34であっても、はんだ
ボール32を確実に搭載させることができる。

【００４２】また、押さえ部材43の回転によりはんだボ
ール32の保持と解放とを変更するので、押さえ部材43の
変位のための機構を簡素なものにすることができる。さ
らに、押さえ部材43を回転させるために回転アクチュエ
ータ45を使用しているので、押さえ部材43の変位の自動
化を容易に図ることができる。

【００４３】しかも、２枚の押さえ部材43を使用してい
るので、１枚の押さえ部材で全てのはんだボール32を押
圧する場合に比べて、押さえ部材43の回転半径を小さく
することができる。このため、はんだボール搭載装置30
を基板34に十分に接近させてから押さえ部材43を開くよ
うにでき、はんだボール32の保持をより確実に行うこと
ができる。また、押さえ部材43は板状であるので、押さ
え部材43を設けるために必要な空間を最小限に抑えるこ
とができる。

【００４４】さらに、吐出ポンプ44による圧縮空気の吹
き出しを行った後に吸着口36にはんだボール32が付着し
ていても、突き出し部材50により突き出されて基板34に
搭載されるので、搭載の確実性を向上させることができ
る。しかも、突き出し部材50によりはんだボール32を押
し出すだけなので、はんだボール32が損傷することを防
止できる。また、突き出し部材50をパイプ状にする必要
がないので、突き出し手段46のコストの増大を防止でき
る。

【００４５】なお、ここに説明した実施形態は本発明の
好ましい一形態であって、本発明はこれに限定されるも
のではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々変形し
て実施できることは勿論である。例えば、上述した実施
形態では、回転アクチュエータ45には空気圧等で作動す
るシリンダピストン機構を使用しているが、これには限
られず電動モータを使用しても良い。あるいは、回転ア
クチュエータ45を設けずに手動で押さえ部材43を回転さ
せるようにすることもできる。

【００４６】また、本実施形態では、押さえ部材43は回
転することにより変位するものとしてあるが、これには
限られず摺動することにより変位するものとしても良
い。この場合、押さえ部材43の変位に要するスペースを
より小さくすることができる。

【００４７】さらに、本実施形態では、押さえ部材43を
２枚設けた構成を示しているが、これには限られず３枚
以上設けられていても良い。いずれの場合も、単一の押
さえ部材で全てのはんだボール32を押圧するのに比べ
て、各押さえ部材43の移動量を小さくすることができ
る。また、押さえ部材43を１枚だけにしても良いことは
勿論である。そして、本実施形態では、押さえ部材43を
板状にしているが、これには限られずブロック状等であ
っても良い。

【００４８】また、上述した実施形態では吸い出し口40
と吹き込み口48とを別個に設けた構造として説明してあ
るが、これには限られず単一の出入口を設けて管路の切
替により吸い出しと吹き込みとに共用するようにしても
良い。また、上述した実施形態では、吸引ポンプ42と吐
出ポンプ44とを使用しているが、これには限られずこれ
らを兼用した単一のポンプを適宜切り替えて使用するよ
うにしても良い。いずれの場合も、圧縮空気の吹き出し
を行った後に吸着口36にはんだボール32が付着していて
も突き出し部材50により突き出されて基板34に搭載され
るので、搭載の確実性を向上することができる。

【００４９】さらに、上述した実施形態では、昇降機構
54としてピストンおよびシリンダを有する機構を使用し
ているが、これには限られずモータやソレノイドを駆動
源とする機構を使用しても良い。

【００５０】また、上述した実施形態では、被搭載部材
を超多ピンのＢＧＡタイプのＬＳＩパッケージの基板34
としているが、これには限られず他の半導体をはんだ付
けする基板等にしても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るは
んだボール搭載装置によれば、はんだボール搭載装置を
搬送するときに、はんだボールが押さえ部材により吸着
口に押圧されているので、搬送時の落下が防止される。
このため、超多ピンのＢＧＡタイプのＬＳＩパッケージ
の基板であっても、はんだボールの搭載を確実に行うこ
とができる。

【００５２】また、請求項２の発明に係るはんだボール
搭載装置によれば、押さえ部材の回転によりはんだボー
ルを保持した状態と被搭載部材に搭載可能な状態に変位
するので、押さえ部材の変位のための機構が簡素なもの
となる。

【００５３】また、請求項３の発明に係るはんだボール
搭載装置によれば、押さえ部材を回転させる回転アクチ
ュエータを備えているので、押さえ部材の変位を自動化
することができる。したがって、はんだボール搭載作業
の全自動化を容易に図ることができる。

【００５４】また、請求項４の発明に係るはんだボール
搭載装置によれば、押さえ部材が複数に分割されている
ので、単一の押さえ部材で全てのはんだボールを押圧す
る構造に比べて、各押さえ部材の移動量を小さく抑える
ことができる。このため、はんだボール搭載装置の作動
に必要な空間を小さくすることができる。

【００５５】また、請求項５の発明に係るはんだボール
搭載装置によれば、押さえ部材を板状としてあるので、
押さえ部材を設けるために必要な空間を最小限に抑える
ことができる。

【００５６】また、請求項６の発明に係るはんだボール
搭載装置によれば、圧縮気体の吹き出し後に吸着口には
んだボールがごみや静電気により付着していたとして
も、突き出し手段により突き出されて被搭載部材に搭載
される。したがって、はんだボールの被搭載部材への搭
載の確実性を向上することができる。しかも、突き出し
手段により、はんだボールを押し出すだけなので、はん
だボールを吸着口の縁に衝突させることが無くはんだボ
ールの損傷を防止することができる。さらに、突き出し
手段をパイプ状にする必要がないので、コストの増大を
防止できる。

【００５７】また、請求項７の発明に係るはんだボール
搭載装置によれば、ボール・グリッド・アレイタイプの
ＬＳＩパッケージの基板にはんだボールを搭載させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るはんだボール搭載装置を示す縦
断面側面図である。

【図２】押さえ部材が退避した状態のはんだボール搭載
装置を示す縦断面側面図である。

【図３】吸着部材が基板に対して近接した状態のはんだ
ボール搭載装置を示す縦断面側面図である。

【図４】はんだボールを吹き出した状態のはんだボール
搭載装置を示す縦断面側面図である。

【図５】突き出し部材を突き出した状態のはんだボール
搭載装置を示す縦断面側面図である。

【図６】突き出し部材を引き込んだ状態のはんだボール
搭載装置を示す縦断面側面図である。

【図７】吸着部材が基板から離れた状態のはんだボール
搭載装置を示す縦断面側面図である。

【図８】超多ピンＬＳＩパッケージの基板と、これに搭
載したはんだボールとを示す斜視図である。

【図９】従来のはんだボール搭載装置の一例を示す縦断
面側面図である。

【図１０】図９に示すはんだボール搭載装置の突き出し
部材を突き出した状態を示す突き出し部材周辺の縦断面
側面図である。

【符号の説明】

30 はんだボール搭載装置 32 はんだボール 34 基板（被搭載部材） 36 吸着口 38 吸着部材 43 押さえ部材 44 吐出ポンプ（吹き出し手段） 45 回転アクチュエータ 46 突き出し手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸引により吸着口に保持したはんだボー
   ルを所定位置に位置させてから被搭載部材に搭載させる
   はんだボール搭載装置において、 前記吸着口に吸着された前記はんだボールを前記吸着口
   に押圧可能な押さえ部材を備えることを特徴とするはん
   だボール搭載装置。
2. 【請求項２】 前記押さえ部材は、前記はんだボールを
   前記吸着口に押圧した状態と、前記はんだボールと前記
   被搭載部材との間から退避した状態とに回転により変位
   可能であることを特徴とする請求項１に記載のはんだボ
   ール搭載装置。
3. 【請求項３】 前記押さえ部材を回転させる回転アクチ
   ュエータを備えることを特徴とする請求項２に記載のは
   んだボール搭載装置。
4. 【請求項４】 前記押さえ部材は複数に分割されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに
   記載のはんだボール搭載装置。
5. 【請求項５】 前記押さえ部材は板状であることを特徴
   とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のはん
   だボール搭載装置。
6. 【請求項６】 前記吸着口から圧縮気体を吹き出して前
   記はんだボールを前記被搭載部材に向けて吹き出す吹き
   出し手段と、 前記吸着口に付着した前記はんだボールを突き出す突き
   出し手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし請
   求項５のいずれかに記載のはんだボール搭載装置。
7. 【請求項７】 前記被搭載部材をボール・グリッド・ア
   レイタイプのＬＳＩパッケージの基板としたことを特徴
   とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のはん
   だボール搭載装置。