JP2010098154A - 保持ヘッド、球状粒体搭載装置および球状粒体保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載対象体に対する微小な球状粒体の過剰な搭載を確実に防止し得る保持ヘッドを提供する。
【解決手段】保持面３２ａに形成された開口部３３ａの縁部に球状粒体を保持可能なヘッド本体２１と、ヘッド本体２１に対して着脱可能に構成されると共に保持面３２ａに一面２２ａが接触するように装着された状態において開口部３３ａに連通する貫通孔４１が形成された移動プレート２２とを備え、装着状態の移動プレート２２の他面２２ｂにスキージ５１を接触または近接させつつスキージ５１を摺動させる摺動機構を備え、貫通孔４１は、移動プレート２２の装着状態において開口部３３ａの縁部に保持されている球状粒体を貫通孔４１における開口面４１ａから突出させることなく１つだけ収容可能な大きさに形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、保持面に形成された開口部の縁部に球状粒体を保持する保持ヘッド、その保持ヘッドを備えた球状粒体搭載装置、および保持ヘッドを用いて球状粒体を保持させる球状粒体保持方法に関するものである。

この種の球状粒体搭載装置として、特開２００３−１００７８９号公報に開示された半田（はんだ）ボール搭載装置が知られている。この半田ボール搭載装置は、複数の吸着穴が吸着面に形成された整列マスク、および整列マスクを移動させる移動部を備えて、整列マスクで吸着した半田ボールをパッケージの接続端子に搭載可能に構成されている。また、この半田ボール搭載装置は、半田ボールよりも大きい複数の貫通穴が整列マスクの吸着穴と同じ配列で形成されて、整列マスクに対して相対的に移動可能な離脱プレートを備えている。この半田ボール搭載装置を用いてパッケージの接続端子に半田ボールを搭載する際には、離脱プレートを整列マスクの吸着面に接触させた状態で、半田ボールが収容されている半田ボール容器内に離脱プレートおよび整列マスクを移動させる。この際に、離脱プレートの貫通穴を通って１つの半田ボールが整列マスクの吸着穴に吸着されると共に、その半田ボールと吸着穴との隙間から吸引される気流によってその半田ボール以外の不要な半田ボールが吸着される。次いで、離脱プレートを下方に移動させて整列マスクの吸着面から離反させる。この際に、上記した不要な半田ボールが、離脱プレートの移動に伴って整列マスクから引き離されて、半田ボール容器内に落下する。このため、この半田ボール搭載装置では、接続端子への不要な半田ボールの搭載を防止することが可能となっている。
特開２００３−１００７８９号公報（第３−４頁、第１−６図）

ところが、上記の半田ボール搭載装置には、以下の問題点がある。すなわち、この半田ボール搭載装置では、離脱プレートを下方に移動させて整列マスクの吸着面から離反させることで、不要な半田ボールを整列マスクから除去している（落下させている）。一方、近年のパッケージの高密度化に伴い、半田ボールの微少化が進んでいる。この場合、半田ボールが微少なほど、半田ボール間の静電気や分子間力に起因する半田ボール同士が互いに引き合う力が、半田ボールの重量に対して相対的に大きくなる。このため、図１６〜図１８に示すように、微少な半田ボールを整列マスク４３１に吸着させたときに、半田ボール同士が互いに引き合う力が半田ボールの重量に対して相対的に大きいことに起因して、離脱プレート４５０を下方に移動させただけでは、全ての不要な半田ボールを整列マスク４３１から除去できないことがある。したがって、上記の半田ボール搭載装置には、半田ボールが微少なときには、接続端子への不要な半田ボールの搭載（つまり、接続端子に対する半田ボールの過剰な搭載）を防止するのが困難となるという問題点が存在する。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、搭載対象体に対する微小な球状粒体の過剰な搭載を確実に防止し得る保持ヘッド、球状粒体搭載装置および球状粒体保持方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の保持ヘッドは、保持面に形成された開口部の縁部に球状粒体を保持可能なヘッド本体と、当該ヘッド本体に対して着脱可能に構成されると共に当該保持面にその一面が接触するように装着された状態において前記開口部に連通する貫通孔が形成された移動プレートとを備え、前記装着状態の前記移動プレートの他面に摺動部材を接触または近接させつつ当該摺動部材を摺動させる摺動機構を備え、前記貫通孔は、前記移動プレートの前記装着状態において前記開口部の前記縁部に保持されている前記球状粒体を当該貫通孔における前記他面側の開口面から突出させることなく１つだけ収容可能な大きさに形成されている。

また、請求項２記載の保持ヘッドは、請求項１記載の保持ヘッドにおいて、前記貫通孔は、前記移動プレートの前記装着状態において前記貫通孔に収容されている前記球状粒体の前記他面側の部位から当該貫通孔の前記開口面までの最短の長さが当該球状粒体の半径よりも短くなるように形成されている。

また、請求項３記載の保持ヘッドは、請求項１または２記載の保持ヘッドにおいて、前記ヘッド本体は、前記開口部からの吸気によって前記球状粒体を吸着して保持可能に構成されている。

また、請求項４記載の球状粒体搭載装置は、請求項１から３のいずれかに記載の保持ヘッドと、当該保持ヘッドを移動させる移動機構と、当該移動機構を制御して前記保持ヘッドを前記球状粒体の保持位置に移動させる処理、前記保持ヘッドを制御して前記摺動部材を摺動させる処理、前記保持ヘッドを制御して前記移動プレートを前記ヘッド本体に対して着脱させる処理、および前記移動機構を制御して前記球状粒体を保持している前記保持ヘッドを目標位置まで移動させる処理を実行する制御部とを備えて、前記球状粒体を搭載対象体に搭載可能に構成されている。

また、請求項５記載の球状粒体搭載装置は、請求項４記載の球状粒体搭載装置において、請求項３記載の保持ヘッドと、前記保持ヘッドの前記開口部からの吸気を行う吸気機構とを備え、前記制御部は、前記吸気機構を制御して前記開口部からの吸気を行わせる処理、および前記目標位置において前記吸気機構を制御して前記開口部からの吸気を停止させる処理を実行する。

また、請求項６記載の球状粒体保持方法は、保持面に形成された開口部の縁部に球状粒体を保持可能なヘッド本体と、当該ヘッド本体に対して着脱可能に構成されると共に当該保持面にその一面が接触するように装着された状態において前記開口部に連通する貫通孔が形成された移動プレートとを備えた保持ヘッドを用いて前記球状粒体を保持させる球状粒体保持方法であって、前記移動プレートの前記装着状態において前記開口部の前記縁部に前記球状粒体を保持させると共に当該球状粒体を前記貫通孔における前記他面側の開口面から突出させることなく当該貫通孔内に１つだけ収容させ、その状態において前記移動プレートの他面に摺動部材を接触または近接させつつ当該摺動部材を摺動させる処理を実行して、前記貫通孔内に収容させた前記球状粒体を除く他の前記球状粒体を前記保持ヘッドから除去する。

また、請求項７記載の球状粒体保持方法は、請求項６記載の球状粒体保持方法において、前記貫通孔内に収容させた前記球状粒体を除く他の前記球状粒体における体積的に半分を超える部分を前記貫通孔の前記開口面から突出させ、その状態において前記摺動部材を摺動させる処理を実行する。

また、請求項８記載の球状粒体保持方法は、請求項６または７記載の球状粒体保持方法において、前記開口部からの吸気によって前記球状粒体を吸着して保持させる。

また、請求項９記載の球状粒体保持方法は、請求項８記載の球状粒体保持方法において、前記他の球状粒体を前記保持ヘッドから除去した後に、前記貫通孔内に収容させた前記球状粒体を前記開口部からの吸気によって吸着して保持する。

請求項１記載の保持ヘッド、請求項４記載の球状粒体搭載装置、および請求項６記載の球状粒体保持方法では、移動プレートの装着状態において開口部の縁部に球状粒体を保持させると共にその球状粒体を貫通孔における移動プレートの他面側の開口面から突出させることなく貫通孔内に１つだけ収容させ、その状態において移動プレートの他面に摺動部材を接触または近接させつつその摺動部材を摺動させる処理を実行して、貫通孔内に収容させた球状粒体を除く他の不要な球状粒体を保持ヘッドから除去する。このため、この保持ヘッド、球状粒体搭載装置および球状粒体保持方法では、搭載対象の球状粒体だけを貫通孔内に収容させ、その球状粒体に付着している不要な球状粒体や、その不要な球状粒体にさらに付着している他の不要な球状粒体の一部分（体積的な一部分）または全体を貫通孔の開口面よりも外側に突出させることができる。この結果、この保持ヘッド、球状粒体搭載装置および球状粒体保持方法では、搭載対象の球状粒体と不要な球状粒体とが静電気や分子間力によって互いに強く引き合っているとしても、摺動部材を摺動させる処理を実行した際に、不要な球状粒体に摺動部材の先端部が当接してその球状粒体を搭載対象の球状粒体から強制的に引き離して保持ヘッドから確実に除去する（払い落とす）ことができる。したがって、この保持ヘッド、球状粒体搭載装置および球状粒体保持方法によれば、搭載対象の球状粒体だけを保持ヘッドによって保持させることができるため、搭載対象体への不要な球状粒体の搭載、つまり搭載対象体に対する微小な球状粒体の過剰な搭載を確実に防止することができる。

また、請求項２記載の保持ヘッド、請求項４記載の球状粒体搭載装置、および請求項７記載の球状粒体保持方法では、貫通孔内に収容されている球状粒体を除く他の不要な球状粒体における体積的に半分を超える部分を貫通孔の開口面から突出させた状態で摺動部材を摺動させる処理を実行する。したがって、この保持ヘッドおよび球状粒体保持方法によれば、摺動部材を摺動させる処理の際に、摺動部材を不要な球状粒体に確実に当接させことができるため、不要な球状粒体を保持ヘッドから一層確実に除去ことができる。

また、請求項３記載の保持ヘッド、請求項５記載の球状粒体搭載装置、および請求項８記載の球状粒体保持方法では、開口部からの吸気によって球状粒体を吸着して保持する。このため、この保持ヘッド、球状粒体搭載装置および球状粒体保持方法によれば、球状粒体を確実に保持することができる。

また、請求項９記載の球状粒体保持方法では、貫通孔内に収容させた球状粒体を除く他の球状粒体を保持ヘッドから除去した後に、貫通孔内に収容させた球状粒体を開口部からの吸気によって吸着して保持する。つまり、この球状粒体保持方法では摺動部材を摺動させる処理の実行中においては、貫通孔内に収容させた球状粒体が吸着されない状態に維持されている。このため、この球状粒体保持方法によれば、例えば、開口部と貫通孔内に収容させた球状粒体との間の隙間からの吸気による他の不要な球状粒体の吸着を、摺動部材を摺動させる処理の実行中において確実に防止することができる結果、不要な球状粒体を摺動部材の摺動によってさらに確実に除去することができる。

以下、本発明に係る保持ヘッド、球状粒体搭載装置および球状粒体保持方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、図１に示す半田ボール搭載装置１の構成について説明する。半田ボール搭載装置１は、本発明に係る球状粒体搭載装置の一例であって、同図に示すように、保持ヘッド１１、移動機構１２、吸気機構１３および制御部１４を備えて、本発明における球状粒体の一例としての半田ボール（マイクロボール）１００（図４参照）を搭載対象体としての基板２００の端子２０１（図９参照）に搭載（載置）可能に構成されている。この場合、半田ボール１００は、直径Ｌ１（図４参照）が７０μｍ程度の球状に構成されている。また、半田ボール１００は、半田ボール搭載装置１によって基板２００の端子２０１に搭載された後に加熱溶融されることにより、基板２００上にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を構成する。

保持ヘッド１１は、本発明に係る保持ヘッドの一例であって、図２に示すように、ヘッド本体２１、移動プレート２２、プレート移動部２３およびスキージング機構２４を備えて、本発明に係る球状粒体保持方法に従って半田ボール１００を保持可能に構成されている。ヘッド本体２１は、一例として、図３に示すように、内部に空隙３１が形成された箱状に構成されている。また、ヘッド本体２１における底壁３２には、底壁３２の外面（本発明における保持面として機能する面であって、以下「保持面３２ａ」ともいう）に開口すると共に空隙３１と連通する吸気孔３３が、底壁３２の厚み方向に沿って複数（同図では、そのうちの４個のみを図示している）形成されている。なお、保持面３２ａに開口した吸気孔３３の開口部３３ａが本発明における開口部に相当する。この場合、図４に示すように、吸気孔３３（つまり、開口部３３ａ）の直径Ｌ２は、半田ボール１００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い５０μｍ程度に規定されている。また、図３に示すように、ヘッド本体２１には、空隙３１内の空気を排気するための排気孔３４が形成されている。このヘッド本体２１では、空隙３１内の空気の排気によって空隙３１内が負圧状態となり、それに伴って開口部３３ａから吸気が行われることにより、ヘッド本体２１の保持面３２ａにおける開口部３３ａの縁部に半田ボール１００を吸着させて保持することも可能となっている（図５参照）。

移動プレート２２は、一例として、図３に示すように、ヘッド本体２１の底壁３２とほぼ同じ大きさで、かつその厚みＬ３（図４参照）が半田ボール１００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりもやや厚い９０μｍ程度に規定された板状に形成されると共に、ヘッド本体２１に対して着脱可能に構成されている。また、移動プレート２２には、底壁３２に形成されている吸気孔３３と同じ数の貫通孔４１が形成されている。この場合、各貫通孔４１は、ヘッド本体２１の保持面３２ａに移動プレート２２の一面２２ａ（同図における上面）が接触するようにして移動プレート２２がヘッド本体２１に装着されている状態（以下、この状態を「装着状態」ともいう）において底壁３２の開口部３３ａ（吸気孔３３）に連通するようにその形成位置が規定されている。つまり各貫通孔４１は、吸気孔３３の配置パターンと同じ配置パターンとなるように形成されている。また、図４に示すように、貫通孔４１の直径Ｌ４は、半田ボール１００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも長い１１０μｍ程度に規定されている。

ここで、この保持ヘッド１１では、上記したように、移動プレート２２の厚みＬ３が、半田ボール１００の直径Ｌ１よりもやや厚く規定されている。このため、貫通孔４１の長さ（深さ）も、半田ボール１００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりもやや長い９０μｍ程度となっている。したがって、図４に示すように、移動プレート２２の装着状態状態において、保持面３２ａにおける開口部３３ａの縁部に保持された半田ボール１００を貫通孔４１における移動プレート２２の他面２２ｂ（同図における下面）側の開口面４１ａから突出させることなく貫通孔４１内に１つだけ収容することが可能となっている。また、この保持ヘッド１１では、移動プレート２２の厚みＬ３（貫通孔４１の長さ）を上記のように規定したことで、同図に示すように、装着状態の移動プレート２２における貫通孔４１内に、開口部３３ａの縁部に保持された半田ボール１００が１つだけ収容されているときに、その半田ボール１００の他面２２ｂ側の部位から貫通孔４１の開口面４１ａまでの最短の長さＬ５が、半田ボール１００の半径Ｌ６（この例では、３５μｍ）よりも短くなっている（この例では、例えば、３０μｍ程度となっている）。

プレート移動部２３は、制御部１４の制御に従い、ヘッド本体２１に対する移動プレート２２の着脱を行う。具体的には、プレート移動部２３は、ヘッド本体２１の保持面３２ａに一面２２ａが接触するように移動プレート２２をヘッド本体２１に装着させる位置（以下、「装着位置Ｐ１」ともいう：図３参照）と、保持面３２ａと一面２２ａとが対向しないように移動プレート２２をヘッド本体２１から待避（離脱）させる位置（以下、「待避位置Ｐ２」ともいう：図８参照）との間で移動プレート２２を移動させる。

スキージング機構２４は、本発明における摺動機構に相当し、本発明における摺動部材の一例としてのスキージ５１を備え、制御部１４の制御に従い、図３，６に示すように、装着状態（装着位置Ｐ１に位置している状態）の移動プレート２２の他面２２ｂにスキージ５１の先端部を接触（または近接）させつつスキージ５１を他面２２ｂに沿って摺動（移動）させる処理（以下、この処理を「スキージング処理」ともいう）を実行する。この場合、スキージ５１としては、金属や硬質の樹脂等で形成された剛性の高い（硬い）ものを用いることもできるし、軟質の樹脂やゴム等で形成された剛性の低い（柔らかい）ものを用いることもできる。

移動機構１２は、制御部１４の制御に従い、半田ボール１００が収容されるトレイ３００（図１，５参照）の配置位置（本発明における保持位置）と基板２００の配置位置（本発明における目標位置）との間で保持ヘッド１１を移動させる。吸気機構１３は、例えば、配管を介して保持ヘッド１１におけるヘッド本体２１の排気孔３４に連結された真空ポンプ（図示せず）を備えて構成されて、制御部１４の制御に従い、ヘッド本体２１の空隙３１内を負圧状態とすることによって開口部３３ａからの吸気を行う。

制御部１４は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、保持ヘッド１１のプレート移動部２３およびスキージング機構２４を制御する。また、制御部１４は、移動機構１２を制御して保持ヘッド１１をトレイ３００の配置位置に移動させる処理（以下、「第１移動処理」ともいう）、吸気機構１３を制御して吸気を行わせる処理（以下、「吸気処理」ともいう）、移動機構１２を制御して半田ボール１００を保持している保持ヘッド１１を基板２００の配置位置まで移動させる処理（以下、「第２移動処理」ともいう）、および基板２００の配置位置において吸気機構１３を制御して吸気を停止させる処理（以下、「吸気停止処理」ともいう）を実行する。

次に、半田ボール搭載装置１を用いて、本発明に係る球状粒体保持方法に従って保持ヘッド１１に半田ボール１００を保持させ、その半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程、およびその際の半田ボール搭載装置１の動作について、図面を参照して説明する。なお、初期状態においては、図３に示すように、移動プレート２２が装着状態となっている（装着位置Ｐ１に位置している）ものとする。また、この例では、ヘッド本体２１の保持面３２ａを下向きにした状態で吸着ヘッド１１が半田ボール１００を吸着して保持するものとする。

この半田ボール搭載装置１では、開始操作がされたときに、制御部１４が、第１移動処理を実行する。この第１移動処理では、制御部１４は、移動機構１２を制御して、保持ヘッド１１をトレイ３００の配置位置の上方に移動させ、次いで、制御部１４はトレイ３００内に収容されている半田ボール１００に近接するように保持ヘッド１１を降下させる。続いて、制御部１４は、吸気処理を実行する。この吸気処理では、制御部１４は、吸気機構１３を制御して、保持ヘッド１１のヘッド本体２１における空隙３１内の空気を排気させて空隙３１内を負圧状態とさせることにより、開口部３３ａからの吸気を行わせる。この際に、図５に示すように、トレイ３００に収容されている半田ボール１００が、開口部３３ａからの吸気に伴う吸引力によって開口部３３ａに向けて引き寄せられる。次いで、同図に示すように、開口部３３ａに向けて引き寄せられた半田ボール１００が、移動プレート２２の貫通孔４１を通ってヘッド本体２１の保持面３２ａにおける開口部３３ａの縁部に保持される。

ここで、半田ボール１００は、上記したように微少なため、静電気や分子間力による半田ボール１００同士が互いに引き合う力が半田ボールの重量に対して相対的に大きくなっている。このため、図５に示すように、開口部３３ａの縁部に保持された半田ボール１００（以下、この半田ボール１００を「搭載対象の半田ボール１００」ともいう）に、他の半田ボール１００（以下、この半田ボール１００を「不要な半田ボール１００」ともいう）が付着する。この場合、この保持ヘッド１１では、上記したように、貫通孔４１内に半田ボール１００を１つだけ収容させることが可能となっているため、搭載対象の半田ボール１００だけが貫通孔４１内に収容され、不要な半田ボール１００は、その一部分（体積的な一部分）またはその全体が貫通孔４１の開口面４１ａよりも外側（下側）に突出した状態で半田ボール１００に付着している。また、この移動プレート２２では、上記したように、搭載対象の半田ボール１００における他面２２ｂ側の部位から貫通孔４１の開口面４１ａまでの最短の長さＬ５が半田ボール１００の半径Ｌ６よりも短くなっているため、不要な半田ボール１００は、その半分以上が開口面４１ａよりも外側に突出する。

続いて、制御部１４は、移動機構１２を制御して、保持ヘッド１１を上昇させ、次いで、スキージング機構２４を制御して、スキージング処理を実行させる。このスキージング処理では、スキージング機構２４は、図６に示すように、移動プレート２２の他面２２ｂにスキージ５１の先端部を接触（または近接）させつつスキージ５１を他面２２ｂの一端部（例えば、同図における左端部）から他端部（同図における右端部）まで移動プレート２２の他面２２ｂに沿って摺動させる。この際に、貫通孔４１の開口面４１ａよりも外側に突出した状態で搭載対象の半田ボール１００に付着している不要な半田ボール１００にスキージ５１の先端部が当接する。このため、搭載対象の半田ボール１００と不要な半田ボール１００とが互いに強く引き合っているとしても、全ての不要な半田ボール１００が搭載対象の半田ボール１００から強制的に引き離されて保持ヘッド１１から確実に除去される（払い落とされる）。この場合、不要な各半田ボール１００は、その体積の半分を超える部分が開口面４１ａよりも外側に突出しているため、スキージ５１の先端部が不要な半田ボール１００に当接した際に、その不要な半田ボール１００が変形して貫通孔４１内に入り込む事態が確実に防止される。

続いて、制御部１４は、保持ヘッド１１のプレート移動部２３を制御して、図７に示すように、ヘッド本体２１の保持面３２ａに対して離反する方向に沿って移動プレート２２を移動させる。次いで、制御部１４は、プレート移動部２３を制御して、図８に示すように、装着位置Ｐ１から待避位置Ｐ２に移動プレート２２を移動させる。これにより、同図に示すように、保持ヘッド１１によって（保持面３２ａにおける開口部３３ａの縁部に）保持されている搭載対象の半田ボール１００が露出した状態となる。

続いて、制御部１４は、第２移動処理を実行する。この第２移動処理では、制御部１４は、移動機構１２を制御して、保持ヘッド１１を基板２００の上方に移動させ、次いで、半田ボール１００の先端部が基板２００の端子２０１に近接する位置（基板２００の配置位置）に保持ヘッド１１を降下させる。続いて、制御部１４は、吸気停止処理を実行する。この吸気停止処理では、制御部１４は、吸気機構１３を制御して、保持ヘッド１１のヘッド本体２１における空隙３１内の空気の排気を停止させることにより、開口部３３ａからの吸気を停止させる。この際に、図９に示すように、開口部３３ａからの吸気による保持が解除されて、半田ボール１００が基板２００の端子２０１上（端子２０１の表面に塗布された半田フラックス上）に載置される。以上により、基板２００の端子２０１への半田ボール１００の搭載が完了する。この場合、この保持ヘッド１１では、上記したように、スキージング機構２４によって不要な半田ボール１００が確実に除去されて、搭載対象の半田ボール１００だけが保持ヘッド１１によって保持されているため、不要な半田ボール１００の端子２０１への搭載（つまり、端子２０１に対する半田ボール１００の過剰な搭載）が確実に防止される。

このように、この保持ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状粒体保持方法では、移動プレート２２の装着状態において開口部３３ａの縁部に半田ボール１００を保持させると共にその半田ボール１００を開口面４１ａから突出させることなく貫通孔４１内に１つだけ収容させ、その状態において移動プレート２２の他面２２ｂにスキージ５１を接触（または近接）させつつスキージ５１を摺動させるスキージング処理を実行して、貫通孔４１内に収容させた半田ボール１００に付着している不要な半田ボール１００を保持ヘッド１１から除去する（払い落とす）。このため、この保持ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状粒体保持方法では、搭載対象の半田ボール１００だけを貫通孔４１内に収容させ、その半田ボール１００に付着している不要な半田ボール１００や、その不要な半田ボール１００にさらに付着している他の不要な半田ボール１００の一部分（体積的な一部分）または全体を貫通孔４１の開口面４１ａよりも外側に突出させることができる。この結果、この保持ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状粒体保持方法では、搭載対象の半田ボール１００と不要な半田ボール１００とが静電気や分子間力によって互いに強く引き合っているとしても、スキージング処理を実行した際に、不要な半田ボール１００にスキージ５１の先端部が当接してその半田ボール１００を搭載対象の半田ボール１００から強制的に引き離して保持ヘッド１１から確実に除去する（払い落とす）ことができる。したがって、この保持ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状粒体保持方法によれば、搭載対象の半田ボール１００だけを保持ヘッド１１によって保持させることができるため、不要な半田ボール１００の端子２０１への搭載、つまり端子２０１に対する半田ボール１００の過剰な搭載を確実に防止することができる。

また、この保持ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状粒体保持方法では、貫通孔４１内に収容されている搭載対象の半田ボール１００における他面２２ｂ側の部位から移動プレート２２における貫通孔４１の開口面４１ａまでの最短の長さＬ５が半田ボール１００の半径Ｌ６よりも短くなるように貫通孔４１が形成されて、その搭載対象の半田ボール１００に付着している不要な半田ボール１００における体積的に半分を超える部分を貫通孔４１の開口面４１ａから突出させた状態でスキージング処理を実行する。したがって、この保持ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状粒体保持方法によれば、スキージング処理の際に、スキージ５１の先端部を不要な半田ボール１００に確実に当接させことができるため、不要な半田ボール１００を保持ヘッド１１から一層確実に除去ことができる。

また、この保持ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状粒体保持方法では、開口部３３ａからの吸気によって半田ボール１００を吸着して保持する。このため、この保持ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状粒体保持方法によれば、搭載対象の半田ボール１００を確実に保持することができる。

なお、本発明は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、ヘッド本体２１の保持面３２ａを下向きにした状態で保持ヘッド１１に半田ボール１００を吸着させて保持させる構成および方法について上記したが（以下、この構成および方法を「第１の構成および方法」ともいう）、保持面３２ａを上向きにした状態で保持ヘッド１１に半田ボール１００を保持させる構成および方法を採用することもできる（以下、この構成および方法を「第２の構成および方法」ともいう）。この第２の構成および方法では、制御部１４が、第１移動処理を実行して、保持面３２ａを上向きにした状態の保持ヘッド１１がトレイ３００の配置位置の上方に移動されたときに、図１０に示すように、保持ヘッド１１の上（移動プレート２２の上）に半田ボール１００が供給される。この際に、同図に示すように、保持ヘッド１１の上に供給された半田ボール１００が、移動プレート２２の貫通孔４１を通ってヘッド本体２１の保持面３２ａにおける開口部３３ａの縁部に保持（載置）される。また、開口部３３ａの縁部に保持された搭載対象の半田ボール１００に、不要な半田ボール１００がその一部分またはその全体が貫通孔４１の開口面４１ａよりも外側（上側）に突出した状態で半田ボール１００に付着する。なお、この第２の構成および方法では、上記した第１の構成および方法とは異なり、この時点では、制御部１４は、吸気処理を実行しない。

続いて、制御部１４は、スキージング機構２４を制御してスキージング処理を実行させることにより、図１１に示すように、移動プレート２２の他面２２ｂ（同図における上面）にスキージ５１の先端部を接触（または近接）させつつスキージ５１を他面２２ｂの一端部（例えば、同図における左端部）から他端部（同図における右端部）まで移動プレート２２の他面２２ｂに沿って摺動させる。この際に、貫通孔４１の開口面４１ａよりも外側に突出した状態で搭載対象の半田ボール１００に付着している不要な半田ボール１００にスキージ５１の先端部が当接する。このため、搭載対象の半田ボール１００と不要な半田ボール１００とが互いに強く引き合っているとしても、全ての不要な半田ボール１００が搭載対象の半田ボール１００から強制的に引き離されて保持ヘッド１１から確実に除去される（払い落とされる）。

次いで、制御部１４は、吸気処理を実行して、保持ヘッド１１のヘッド本体２１における空隙３１内の空気を排気させて空隙３１内を負圧状態とさせることにより、開口部３３ａからの吸気を行わせる。この際に、トレイ３００に収容されている半田ボール１００が、開口部３３ａからの吸気に伴う吸引力によって開口部３３ａに吸着されて保持される。続いて、制御部１４は、保持ヘッド１１のプレート移動部２３を制御して、図１２に示すように、ヘッド本体２１の保持面３２ａに対して離反する方向に沿って移動プレート２２を移動させる。次いで、制御部１４は、プレート移動部２３を制御して、図１３に示すように、装着位置Ｐ１から待避位置Ｐ２に移動プレート２２を移動させる。これにより、同図に示すように、保持ヘッド１１によって（保持面３２ａにおける開口部３３ａの縁部に）保持されている搭載対象の半田ボール１００が露出した状態となる。

続いて、制御部１４は、第２移動処理を実行して、保持ヘッド１１を基板２００の下方に移動させ、次いで、半田ボール１００の先端部が基板２００の端子２０１に接触する位置（基板２００の配置位置）に保持ヘッド１１を上昇させる。続いて、制御部１４は、吸気停止処理を実行して、保持ヘッド１１のヘッド本体２１における空隙３１内の空気の排気を停止されて開口部３３ａからの吸気を停止させる。この際に、図１４に示すように、開口部３３ａからの吸気による保持（吸着）が解除されて、半田ボール１００が基板２００の端子２０１上（端子２０１の表面に塗布された半田フラックス上）に搭載される。以上により、基板２００の端子２０１への半田ボール１００の搭載が完了する。なお、例えば移動プレート２２を待避位置Ｐ２に移動させた後に、図１５に示すように、保持ヘッド１１の上下を反転させて吸着（保持）している搭載対象の半田ボール１００を下向きにさせ、その状態で保持ヘッド１１を下降させて、基板２００の端子２０１上に半田ボール１００を搭載する構成および方法を採用することもできる。

以上説明した第２の構成および方法においても、上記の第１の構成および方法と同様の効果を実現することができる。また、この第２の構成および方法では、スキージング処理を実行して不要な半田ボール１００を保持ヘッド１１から除去した後に（スキージング処理が終了した後に）吸気処理を実行して、貫通孔４１内に収容させた搭載対象の半田ボール１００を吸着して保持する。つまり、スキージング処理の実行中においては、搭載対象の半田ボール１００が吸着されない状態に維持されている。このため、この第２の構成および方法によれば、例えば、開口部３３ａと搭載対象の半田ボール１００との間の隙間からの吸気による不要な半田ボール１００の吸着を、スキージング処理の実行中において確実に防止することができる結果、不要な半田ボール１００をスキージング処理によってさらに確実に除去することができる。

また、移動プレート２２の厚みＬ３を、半田ボール１００の直径Ｌ１よりもやや厚く規定することで、貫通孔４１内に収容された半田ボール１００における他面２２ｂ側の部位から移動プレート２２における貫通孔４１の開口面４１ａまでの最短の長さＬ５が半田ボール１００の半径Ｌ６よりも短くなるように貫通孔４１を形成した例について上記したが、貫通孔４１の開口面４１ａから突出させることなく搭載対象の半田ボール１００を１つだけ貫通孔４１内に収容可能な限り、貫通孔４１の長さ（深さ）、つまり移動プレート２２の厚みＬ３を任意に規定することができる。

また、摺動部材の一例としてのスキージ５１を用いてスキージング処理を行う例について上記したが、本発明における摺動部材には、ブラシ等の不要な半田ボール１００を除去可能な各種の部材が含まれる。また、基板２００における端子２０１の表面に塗布した半田フラックス上に半田ボール１００を落下（載置）させる構成に代えて、保持ヘッド１１によって保持された半田ボール１００の先端部をトレイに収容した半田フラックスに浸してその先端部に半田フラックスを付着させた後に、半田フラックスが塗布されていない端子２０１上にその半田ボール１００を落下（載置）させる構成を採用することもできる。

半田ボール搭載装置１の構成を示す構成図である。 保持ヘッド１１の構成を示す構成図である。 保持ヘッド１１の断面図である。 ヘッド本体２１の底壁３２および移動プレート２２の構成を示す保持ヘッド１１の拡大断面図である。 制御部１４によって吸気処理が実行されている状態における保持ヘッド１１の断面図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第１の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第２の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第３の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第４の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第５の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第６の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第７の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第８の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第９の説明図である。 半田ボール１００を基板２００の端子２０１に搭載する工程を説明するための第１０の説明図である。 従来の半田ボール搭載装置の動作を説明するための第１の説明図である。 従来の半田ボール搭載装置の動作を説明するための第２の説明図である。 従来の半田ボール搭載装置の動作を説明するための第３の説明図である。

符号の説明

１ 半田ボール搭載装置
１１ 保持ヘッド
１２ 移動機構
１３ 吸気機構
１４ 制御部
２１ ヘッド本体
２２ 移動プレート
２２ａ 上面
２２ｂ 下面
２３ プレート移動部
２４ スキージング機構
３２ａ 保持面
３３ａ 開口部
４１ 貫通孔
４１ａ 開口面
５１ スキージ
１００ 半田ボール
２００ 基板
２０１ 端子
Ｌ５ 長さ
Ｌ６ 半径
Ｐ１ 装着位置
Ｐ２ 待避位置

Claims (9)

1. 保持面に形成された開口部の縁部に球状粒体を保持可能なヘッド本体と、当該ヘッド本体に対して着脱可能に構成されると共に当該保持面にその一面が接触するように装着された状態において前記開口部に連通する貫通孔が形成された移動プレートとを備え、
   前記装着状態の前記移動プレートの他面に摺動部材を接触または近接させつつ当該摺動部材を摺動させる摺動機構を備え、
   前記貫通孔は、前記移動プレートの前記装着状態において前記開口部の前記縁部に保持されている前記球状粒体を当該貫通孔における前記他面側の開口面から突出させることなく１つだけ収容可能な大きさに形成されている保持ヘッド。
2. 前記貫通孔は、前記移動プレートの前記装着状態において前記貫通孔に収容されている前記球状粒体の前記他面側の部位から当該貫通孔の前記開口面までの最短の長さが当該球状粒体の半径よりも短くなるように形成されている請求項１記載の保持ヘッド。
3. 前記ヘッド本体は、前記開口部からの吸気によって前記球状粒体を吸着して保持可能に構成されている請求項１または２記載の保持ヘッド。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の保持ヘッドと、
   当該保持ヘッドを移動させる移動機構と、
   当該移動機構を制御して前記保持ヘッドを前記球状粒体の保持位置に移動させる処理、前記保持ヘッドを制御して前記摺動部材を摺動させる処理、前記保持ヘッドを制御して前記移動プレートを前記ヘッド本体に対して着脱させる処理、および前記移動機構を制御して前記球状粒体を保持している前記保持ヘッドを目標位置まで移動させる処理を実行する制御部とを備えて、前記球状粒体を搭載対象体に搭載可能に構成されている球状粒体搭載装置。
5. 請求項３記載の保持ヘッドと、
   前記保持ヘッドの前記開口部からの吸気を行う吸気機構とを備え、
   前記制御部は、前記吸気機構を制御して前記開口部からの吸気を行わせる処理、および前記目標位置において前記吸気機構を制御して前記開口部からの吸気を停止させる処理を実行する請求項４記載の球状粒体搭載装置。
6. 保持面に形成された開口部の縁部に球状粒体を保持可能なヘッド本体と、当該ヘッド本体に対して着脱可能に構成されると共に当該保持面にその一面が接触するように装着された状態において前記開口部に連通する貫通孔が形成された移動プレートとを備えた保持ヘッドを用いて前記球状粒体を保持させる球状粒体保持方法であって、
   前記移動プレートの前記装着状態において前記開口部の前記縁部に前記球状粒体を保持させると共に当該球状粒体を前記貫通孔における前記他面側の開口面から突出させることなく当該貫通孔内に１つだけ収容させ、その状態において前記移動プレートの他面に摺動部材を接触または近接させつつ当該摺動部材を摺動させる処理を実行して、前記貫通孔内に収容させた前記球状粒体を除く他の前記球状粒体を前記保持ヘッドから除去する球状粒体保持方法。
7. 前記貫通孔内に収容させた前記球状粒体を除く他の前記球状粒体における体積的に半分を超える部分を前記貫通孔の前記開口面から突出させ、その状態において前記摺動部材を摺動させる処理を実行する請求項６記載の球状粒体保持方法。
8. 前記開口部からの吸気によって前記球状粒体を吸着して保持させる請求項６または７記載の球状粒体保持方法。
9. 前記他の球状粒体を前記保持ヘッドから除去した後に、前記貫通孔内に収容させた前記球状粒体を前記開口部からの吸気によって吸着して保持する請求項８記載の球状粒体保持方法。

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