JP2006128537A - 半田ボール搭載方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
半田ボールが基板に着地する直前に吸着ヘッドの真空を解除することによって、フラックスが吸着ヘッドの吸引口などの吸着部に付着することを防止し、半田ボールが吸着ヘッドから離れないことを防止する半田ボール搭載方法及びその装置を提供することを目的とする。

【解決手段】
課題を解決するため、真空手段により内部が真空にされた吸着ヘッドの下端面に吸着された半田ボールを吸着ヘッドを昇降して、基板上の所定の位置に搭載する半田ボール搭載方法に、半田ボールを基板に載置するに際して、半田ボールが基板に着地する直前位置にて吸着ヘッド内の真空を解除する手段を採用する。

【選択図】 図４

Description

本発明は、半田ボール搭載方法及びその装置の改良に関するもので、詳しくは、真空手段により内部が真空にされた吸着ヘッドの下端面に吸着された半田ボールを基板上の所定の位置に搭載する半田ボール搭載方法及びその装置の改良に関するものである。

真空手段により内部が真空にされた吸着ヘッドの下端面に吸着された半田ボールを基板上の所定の位置に搭載する半田ボール搭載方法及びその装置は、特許文献１に示されるように従来より存在した。

しかし、特許文献１に示される従来の方法及び装置では、半田ボールが基板やパッドに着地した後に、基板やパッド上で停止待機し、そこで真空吸引を中止している。従って、着地したときに半田ボールと吸着ヘッドの吸引口とに隙間があると、エアー漏れが生じ、フラックスが半田ボールと吸着ヘッドの吸引口の隙間から吸引され、その隙間近傍に付着してしまうことがあった。これは半田ボール搭載後に吸着ヘッドが上昇する際に、半田ボールが吸着ヘッドから離れないという問題を伴っていた。

特許３２２８１４０号公報

本発明は、半田ボールが基板に着地する直前に吸着ヘッドの真空を解除して、フラックスが吸着ヘッドの吸引口などの吸着部に付着することを防止し、半田ボールが吸着ヘッドから離れないことを防止する半田ボール搭載方法及びその装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記課題を解決するため、真空手段により内部が真空にされた吸着ヘッドの下端面に吸着された半田ボールを吸着ヘッドを昇降して基板上の所定の位置に搭載する半田ボール搭載方法において、半田ボールを基板に載置するに際して、半田ボールが基板に着地する直前位置にて吸着ヘッド内の真空を解除することを特徴とする半田ボール搭載方法である。

第２の発明は、第１の発明における直前位置を、基板と吸着ヘッドの下端面との距離が半田ボールの直径以下の位置としたことを特徴とする半田ボール搭載方法である。

第３の発明は、第１または第２の発明に、吸着ヘッド内の真空を解除した後、吸着ヘッド内に正圧を付与するという手段を付加した半田ボール搭載方法である。

第４の発明は、第１または第２または第３の発明に、吸着ヘッドを下降端で所定時間待機させた後、吸着ヘッドを上昇させるという手段を付加した半田ボール搭載方法である。

第５の発明は、半田ボールを吸着するための吸引口を有する吸着ヘッドと、吸着ヘッド内に真空を付与する真空手段と、吸着ヘッドを昇降させる昇降手段とを備え、昇降手段によって吸着ヘッドを昇降させて吸着ヘッドに吸着された半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボール搭載装置において、半田ボールを基板に載置するに際して、半田ボールが基板に着地する直前に吸着ヘッド内に付与される真空手段からの真空を解除するように構成したことを特徴とする半田ボール搭載装置である。

第６の発明は、第５の発明の改良であって、第５の発明における吸着ヘッドを、吸着ヘッド内に正圧を付与する加圧手段が設けられたものとし、吸着ヘッド内の真空を解除した後、吸着ヘッド内に正圧を付与するように構成した手段を付加した半田ボール搭載装置である。

第１の発明では、半田ボールを吸着した吸着ヘッドが下降端まで下降して基板上に半田ボールを載置させるに際して、半田ボールが基板に着地する直前位置にて吸着ヘッド内の真空を解除することを特徴とする半田ボール搭載方法であるので、吸着ヘッドの吸引口にフラックスが吸引されてしまう可能性がある位置では、既に真空が解除されているためフラックスが吸引されて吸着ヘッドの吸引口などの吸着部に付着するおそれがなくなった。

第２の発明では、真空を解除する直前位置が、基板と吸着ヘッドの下端面との距離が半田ボールの直径以下の位置としたものであるので、真空解除により吸着ヘッドに吸着されていた半田ボールが吸着ヘッドより脱離してしまった場合でも、半田ボールの上端が吸引口の吸着面下端より上方に位置するため、吸引口の範囲内に止まり、半田ボールが転がっていってしまうことはないものとなった。

第３の発明では、吸着ヘッド内の真空が解除された後、吸着ヘッド内に正圧を付与するものであるので、たとえ真空解除により半田ボールが吸着ヘッドの吸引口より脱離しない場合でも、正圧により半田ボールを強制的に脱離させることが可能となった。これにより半田ボールを基板に載置した後に吸着ヘッドを上昇させる際には、半田ボールを吸着ヘッドから確実に離脱させることができるものとなった。

第４の発明では、吸着ヘッドを下降端で所定時間待機させた後、吸着ヘッドを上昇させるという手段を付加しているので、真空解除の効果を確実に発揮できるものとなった。

第５の発明では、半田ボールを吸着するための吸引口を有する吸着ヘッドと、吸着ヘッド内に真空を付与する真空手段と、吸着ヘッドを昇降させる昇降手段とを備え、昇降手段によって吸着ヘッドを昇降させて、吸着ヘッドに吸着された半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボール搭載装置において、半田ボールを基板に載置するに際して、半田ボールが基板に着地する直前に吸着ヘッド内に付与される真空手段からの真空を解除するように構成したものであるので、吸着ヘッドの吸引口にフラックスが吸引されてしまう可能性がある位置では、既に真空が解除されているためフラックスが吸引されて吸着ヘッドの吸引口などの吸着部に付着するおそれがない半田ボール搭載装置となった。

第６の発明では、吸着ヘッドを、吸着ヘッド内に正圧を付与する加圧手段が設けられたものとし、吸着ヘッド内の真空を解除した後、吸着ヘッド内に正圧を付与するように構成した半田ボール搭載装置であるため、たとえ真空解除により半田ボールが吸着ヘッドの吸引口より脱離しない場合でも、正圧により半田ボールを確実に脱離させることができる半田ボール搭載装置となった。

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。図１は、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略説明図であり、該半田ボール搭載装置１は、図１中左方より、半田ボール２が多数貯留されているボール供給装置３と、半田ボール２を真空吸引して吸着保持する吸引口４１を有する吸着ヘッド４と、吸着ヘッド４の横移動装置となるＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、やはり吸着ヘッド４の昇降装置となるＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）と、基板２１が所定の位置に位置決めされて載置されるテーブル２２とが設けられている。

尚、半田ボール搭載装置は、基板２１を載置するテーブル２２をＸＹ軸方向及びΘ軸方向に移動可能なものとして、基板２１の位置を上方のカメラで観察し、自動で位置合わせを行うなど別の構成であっても良い。

Ｘ軸移動装置６及びＺ軸移動装置７での吸着ヘッド４の移動は、ボール供給装置３上方への移動、ボール吸着のための上下移動、テーブル２２上方への移動、及びボール搭載動作のための上下移動がある。

図２は、吸着ヘッド４とＺ軸移動装置７の関係を示す拡大側面説明図である。 Ｚ軸移動装置７は、Ｚ軸駆動モータ５と、Ｚ軸駆動モータ５により回転させられる送りねじ８と、送りねじ８の回転により昇降させられるナット部材９からなるものである。

ナット部材９には、ベース１０が一体的に取り付けられており、昇降機構となるＺ軸移動装置７の動作部を構成している。該ベース１０には、吸着ヘッド４が取付具１１を介して吊り下げ保持されている。

吸着ヘッド４は、半田ボール２を吸引口４１で吸着保持し、基板２１に半田ボール２を搭載するもので、下面の所定位置に半田ボール２を直接吸着するための吸引口４１が多数整列して開けられている。各吸引口の下端側には、テーパ面４１ａが形成されており、吸着された半田ボール２は、テーパ面４１ａに接触するようになっている。また、吸着ヘッド４には、吸着ヘッド４の内部空間４３に真空を付与する真空手段１２と、吸着ヘッド４の内部空間４３に正圧付与する加圧手段１３とが接続されている。

真空手段１２は、真空源１４（たとえばブロアや真空ポンプ）と、真空源１４と内部空間４３の間に設けられる電磁開閉弁１５を備え、電磁開閉弁１５を開閉することで吸着ヘッド４の内部空間４３に真空を付与または解除するようになっている。更に、真空手段１２には真空源１４と電磁開閉弁１５との間から分岐して電磁開閉弁１６と絞り弁１７が設けられ、真空吸引時にこの電磁開閉弁１６を開くことによって吸着ヘッド４の内部空間４３に作用する真空圧を低減し、絞り弁１７によって真空圧を調節することができるようになっている。

加圧手段１３は、圧縮気体源１８（例えばコンプレッサ）と、圧縮気体源１８と内部空間４３との間に設けられる電磁開閉弁１９を備え、電磁開閉弁１９の開閉で内部空間４３に正圧を付与または解除するようになっている。そして、電磁開閉弁１５を開放させることにより、真空源１４により吸着ヘッド４の内部を真空吸引して半田ボール２を吸引口４１に吸着保持し、電磁開閉弁１５を閉じ、電磁開閉弁１９を開くことにより、吸着ヘッド４の内部に圧縮気体源１８にて圧縮気体を供給することにより正圧を付与し、半田ボール２を吸引口４１から確実に解放するようになっている。

尚、図２中符号２０は、制御装置であり、図示されていないタイマーを備えており、各々所定のタイミングでＺ軸駆動モータ５、電磁開閉弁１５，１６，１９に動作指令を与えている。

以下、実施例の動作について図３のフロー図及び図４の位置説明図に従って説明する。まず、第１工程として、図示されていない基板搬送装置にて搬送されてきた基板２１が、テーブル２２上の所定位置に保持される。

第２工程として、図示されていないフラックス塗布装置により、基板２１の所定位置にフラックス２３が塗布される。第２工程と並行して第３工程として、Ｘ軸移動装置６が作動し、吸着ヘッド４が、ボール溜まりであるボール供給装置３の上方に移動して停止し、Ｚ軸移動装置７の作動により下降し、ボール供給装置３内に入る。この際、電磁開閉弁１６が閉じた状態で電磁開閉弁１５が開き、真空源１４により吸着ヘッド４の内部空間４３には、真空が付与され、吸着ヘッド４の吸引口４１に半田ボール２を吸着保持する。

第４工程として、吸着ヘッド４の全ての吸引口４１が半田ボール２を吸着してしまうと、強い吸引力は必要なくなるため、電磁開閉弁１６を開いて吸着ヘッド４の内部空間４３の真空圧を低減する。

第５工程として、吸着ヘッド４は、Ｚ軸移動装置７により上昇し、Ｘ軸移動装置６により、テーブル２２に載置された基板２１の半田ボール搭載位置の上方に移動する。

第６工程として、吸着ヘッド４は、Ｚ軸移動装置７により、下降端に向かって下降を開始する。ここでの下降端とは、図４の二点鎖線で示される半田ボール２の最も下の位置が基板２１の電極２４に接すると設定した位置であり、半田ボール２のボール径の製造誤差などによってわずかに基板２１から離れる場合もある。このときの吸着ヘッド４の下端面４２と基板２１との距離をＬ１とする。

続いて、第７工程として、吸着ヘッド４に吸着している半田ボール２が、基板２１に着地する直前位置（図４中吸着ヘッド４の下端面４２と基板２１との距離がＬ２となる位置）で、電磁開閉弁１５が閉じて、真空源１４からの真空付与が停止され、吸着ヘッド４内の真空が解除される。真空を解除する直前位置とは、基板２１と吸着ヘッド４の下端面４２との距離Ｌ２が半田ボールの直径ｄ以下の位置としてある。尚、第７工程で真空が解除された際に、吸着ヘッド４から半田ボール２が脱落したとしても吸着ヘッド４の下端面４２と基板２１との距離Ｌ２が半田ボール２の直径ｄより小さいので、半田ボール２がどこかに転がっていくことはない。

第８工程として、吸着ヘッド４の下降が継続し、吸着されている半田ボール２が、基板２１に着地すると同時に、電磁開閉弁１９が開き、圧縮気体源１８から吸着ヘッド４の内部空間４３に正圧が付与される。この第８工程で吸着ヘッド４が、半田ボール２と基板２１とが接する位置まで、下降を継続することにより、第７工程で吸着ヘッド４から半田ボール２が脱落した際に正しい位置からずれていたとしても、吸引口４１のテーパ面４１aにより半田ボール２は所定の正しい位置に位置決めされる。

第９工程として、吸着ヘッド４は、吸着ヘッド４の内部空間４３が大気圧に戻るまで、下降端で待機する。続いて、第１０工程として、吸着ヘッド４の内部空間４３が大気圧に戻ると、吸着ヘッド４は、Ｚ軸移動装置７により上昇し、一つのサイクルを終了する。ここで吸着ヘッド４にはフラックス２３の付着がなく、次回の半田ボールの吸着時にダブルボールといった不要な半田ボールが付着することがなくなる。本実施例における半田ボール搭載装置１は、以上の工程からなるサイクルを繰り返し、半田ボール２の搭載が行われるのである。

本実施例では、複数の半田ボール２を搭載する半田ボール搭載装置１を前提としているが、本発明は、１個の半田ボール搭載装置においても利用可能であることは当然である。

本実施例に係る半田ボール搭載装置の全体を示す概略説明図 吸着ヘッドとＺ軸移動装置との関係を示す部分拡大側面説明図 半田ボール搭載動作を示すフロー図 直前位置を示す拡大説明図

符号の説明

１．．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．．半田ボール
３．．．．．．ボール供給装置
４．．．．．．吸着ヘッド
５．．．．．．Ｚ軸駆動モータ
６．．．．．．Ｘ軸移動装置
７．．．．．．Ｚ軸移動装置
８．．．．．．送りねじ
９．．．．．．ナット部材
１０．．．．．ベース
１１．．．．．取付具
１２．．．．．真空手段
１４．．．．．真空源
１５，１６，１９．．．．．電磁開閉弁
１７．．．．．絞り弁
１８．．．．．圧縮気体源
２０．．．．コントローラ
２１．．．．．．基板
２２．．．．．．テーブル
２３．．．．．．フラックス
４１．．．．．吸引口
４１ａ．．．．テーパ面
４２．．．．．下端面
４３．．．．．内部空間

Claims (6)

1. 真空手段により内部が真空にされた吸着ヘッドの下端面に吸着された半田ボールを吸着ヘッドを昇降して基板上の所定の位置に搭載する半田ボール搭載方法において、半田ボールを基板に載置するに際して、半田ボールが基板に着地する直前位置にて吸着ヘッド内の真空を解除することを特徴とする半田ボール搭載方法。
2. 直前位置を、基板と吸着ヘッドの下端面との距離が半田ボールの直径以下の位置としたことを特徴とする請求項１記載の半田ボール搭載方法。
3. 吸着ヘッド内の真空を解除した後、吸着ヘッド内に正圧を付与することを特徴とする請求項１または２記載の半田ボール搭載方法。
4. 吸着ヘッドを下降端で所定時間待機させた後、吸着ヘッドを上昇させることを特徴とする請求項１または２または３記載の半田ボール搭載方法。
5. 半田ボールを吸着するための吸引口を有する吸着ヘッドと、吸着ヘッド内に真空を付与する真空手段と、吸着ヘッドを昇降させる昇降手段とを備え、昇降手段によって吸着ヘッドを昇降させて吸着ヘッドに吸着された半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボール搭載装置において、半田ボールを基板に載置するに際して、半田ボールが基板に着地する直前に吸着ヘッド内に付与される真空手段からの真空を解除するように構成したことを特徴とする半田ボール搭載装置。
6. 吸着ヘッドを、吸着ヘッド内に正圧を付与する加圧手段が設けられたものとし、吸着ヘッド内の真空を解除した後、吸着ヘッド内に正圧を付与するように構成したことを特徴とする請求項５記載の半田ボール搭載装置。

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