JP2003282619A - 微小ボール吸着保持装置 - Google Patents

微小ボール吸着保持装置

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JP2003282619A
JP2003282619A JP2002088468A JP2002088468A JP2003282619A JP 2003282619 A JP2003282619 A JP 2003282619A JP 2002088468 A JP2002088468 A JP 2002088468A JP 2002088468 A JP2002088468 A JP 2002088468A JP 2003282619 A JP2003282619 A JP 2003282619A
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hole
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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸着孔にボールが吸着されているか否か(ボー
ルの有無)の差圧を容易に検出できる微小ボール吸着保
持装置を提供すること。 【解決手段】微小ボール保持装置に以下の手段を採用し
た。第1に、微小ボールを吸着保持する吸着孔が形成さ
れた吸着ヘッドと、吸着ヘッドに吸引通路にて接続され
て吸着孔に吸引力を発生させる真空源と、吸着孔の吸引
圧力の変動を検出する圧力検出手段を備えた微小ボール
保持装置とする。第2に、上記圧力検出手段の検出結果
に基づいて吸着ヘッドへの微小ボール保持の有無を検出
する。第3に、真空源と吸着孔を接続する吸引通路の途
中に、吸引通路の断面積を縮小させる絞り部材を設け
る。第4に、絞り部材と吸着孔の間の圧力を圧力検出手
段により検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小ボールを被搭
載物の搭載面に搭載する装置における微小ボール吸着保
持装置の改良に関するもので、微小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を正確に検出する
ことを主眼に開発されたものである。
【0002】
【従来の技術】微小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た半田ボールの有無を検出す
る手段として、従来よりレーザーセンサ等の光学センサ
が使用されていた。しかし、上記手段にてボールの有無
を検出する場合、検出装置の構成及び動作制御が複雑な
ものとなり、より簡単に吸着ヘッドのボール吸着の有無
を検出する手段が模索されていた。
【0003】そこで吸着ヘッド先端に吸着されたボール
の有無を検出するために吸引通路内の圧力の変化に着目
し、該圧力を検出する手段が考えられる。しかし、半田
ボールは近年微小化してきており、かようにボールが微
小の場合、ボール吸着による吸引通路内の圧力変動を検
出することが難しいと言う問題点を有していた。すなわ
ち、ボール径が直径1mm以下と微小な場合、吸着ヘッ
ドの吸着孔の穴径(直径)は、これより小さく0.5m
m以下となり、吸着孔が開放されても吸引通路内の真空
度は高く、ボールにより吸着孔が塞がれても圧力変動の
差は極小さく検出できない場合が生じるのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、真空源と吸
着ヘッドの吸着孔を接続する吸引通路の途中に、吸引通
路の断面積を縮小させる絞り部材を設けることにより、
吸着孔にボールが吸着されているか否か(ボールの有
無)に基づく圧力変動を容易に検出できる微小ボール吸
着保持装置を提供しようとするものである。
【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、微小ボール保持装置に以下の手段を採用し
た。第1に、微小ボールを吸着保持する吸着孔が形成さ
れた吸着ヘッドと、吸着ヘッドに吸引通路にて接続され
て吸着孔に吸引力を発生させる真空源と、吸着孔の吸引
圧力の変動を検出する圧力検出手段を備えた微小ボール
保持装置とする。第2に、上記圧力検出手段の検出結果
に基づいて吸着ヘッドへの微小ボール保持の有無を検出
する。第3に、真空源と吸着孔を接続する吸引通路の途
中に、吸引通路の断面積を縮小させる絞り部材を設け
る。第4に、絞り部材と吸着孔の間の圧力を圧力検出手
段により検出する。
【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、
本発明における微小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1
mm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
明における微小ボールが上記半田ボールに限定されるも
のではない。
【0007】図3は、本発明の1実施例である微小半田
ボール搭載装置の全体を示す斜視説明図であり、該微小
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を載置するX−Yテーブル4と、半田ボー
ル5を一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。
【0008】X−Yテーブル4は、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、本発
明における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1
7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】微小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1
0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、本実施例における微小半田ボール搭
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2
4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10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
解放する。
【0025】その後、開閉弁25を閉じ、大気開放弁2
6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、吸着
孔につながる吸引通路内の圧力変化に注目し、圧力変化
で微小ボールの保持の有無を判定するものであるため、
装置構成及び動作制御を簡素化することが可能となっ
た。
【0028】更に、真空源と吸着孔を接続する吸引通路
の途中に、吸引通路の断面積を縮小させる絞り部材を設
け、絞り部材と吸着孔の間の圧力を圧力検出手段により
検出するものであるので、圧力検出手段が圧力変動を容
易に検出することができ、正確なボール吸着の有無を判
断できるもののとなった。
【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】本実施例に係る微小半田ボール搭載装置の全体
を示す斜視説明図
【図4】微小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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微小ボールを吸着保持する吸着孔が形成さ
    れた吸着ヘッドと、吸着ヘッドに吸引通路にて接続され
    て吸着孔に吸引力を発生させる真空源と、吸着孔の吸引
    圧力の変動を検出する圧力検出手段を備え、圧力検出手
    段の検出結果に基づいて吸着ヘッドへの微小ボール保持
    の有無を検出する微小ボール吸着保持装置において、真
    空源と吸着孔を接続する吸引通路の途中に、吸引通路の
    断面積を縮小させる絞り部材を設け、絞り部材と吸着孔
    の間の圧力を圧力検出手段により検出することを特徴と
    する微小ボール吸着保持装置。
  2. 【請求項2】絞り部材で縮小される断面積が、上記吸着
    孔の開口断面積とほぼ同じか、それ以上に大きいことを
    特徴とする請求項1記載の微笑ボール吸着保持装置。
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