JP2010129724A - 微小球の供給機構 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、一定量の微小球を高精度で安定して供給できる供給機構を提供することを第１の目的としている。更に本発明は、上記第１の目的と併せ、供給過程において微小球の品質を維持できる供給機構を提供することを第２の目的としている。
【解決手段】本発明は、微小球の供給機構において、微小球が導入される第１開口と前記第１開口から導入された微小球が排出される第２開口とを備えた貫通孔状の導入孔部と、前記第２開口が内周面に開口する貫通孔状の供給孔部と、前記供給孔部の中を一定量移動可能に前記供給孔部の一端から挿入されているとともに前記供給孔部の他端側に押出端を有する押出部とを有することを特徴としている。前記第２開口は、前記供給孔部に供給された微小球の当該供給孔部の他端側における先端が当該供給孔部の他端開口と同一の又は他端開口から離間する位置となるように配置されていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、微小球の供給機構に係わり、特に、微小球を高精度で定量供給可能なバッチ式の供給機構に関するものである。

プラスティック、ガラス、セラミックス、金属等の微小球は様々な分野で使用されており、それらを定量供給可能な技術が求められている。例えばフラットパネルディスプレイの一種である液晶型ディスプレイでは、そのガラスパネルを構成するためのスペーサとして微小なプラスティック球が用いられており、組立工程においてそれを定量供給する必要がある。また、半導体分野において例えば半導体パッケージを構成する半導体素子を基板に接続するため接続端子として導電性を有する例えば半田ボール、銅ボール等の金属球が使用されており、実装工程などにおいてそれを定量供給することが必要である。特に、近年の情報機器の小型化・多機能化の要請にともないこれらの分野でに使用される微小球は年々小さくなる傾向にあり、供給量の重量変化が僅かであっても、含まれる微小球の個数変化は多くなる。このため微小球を従来より更に高精度で定量供給可能な技術が要求されている。

この要求に対応する技術として、微小球が置かれるとともに一端から排出される樋状のトレイとトレイに振動を印加する加振手段を備え、微小球を連続的に供給する振動フィーダが周知である。この振動フィーダでは、加振手段からトレイへ印加される振動の周波数又は振幅、微小球の供給時間によって供給量が制御されるが、微小球の供給量はトレイ上に置かれた微小球の重量変化の影響を受けるため、一定量の微小球を安定して供給することが困難である。この問題は、例えば微小球の供給量を計量する計量機構を振動フィーダに付加し、この計量機構からの信号により加振手段をフィードバック制御すれば解消できる可能性もあるが、供給機構が複雑化するとともに高コストになるという問題が招来する。

上記連続式の微小球の供給機構の問題点を解消する技術の一例が、例えば下記特許文献１に開示されている。なお、以下、本発明の課題を明らかにするために、特許文献１の供給機構が対象としている半田ボールを供給する場合を中心に従来技術及びその問題点を説明するが、本発明は半田ボールに限定されることはない。

特許文献１に開示された供給機構は、微小球としての半田ボールの集合体をバッチ式で一定量供給する供給機構であり、「チップや基板に半田ボール等をマウントする装置に半田ボール等を受け渡す受渡部と、半田ボール等を受渡部へと供給する供給部と、受渡部及び供給部間の搬送部とを設けてなる半田ボール等の供給」機構「において、供給部を、内側で仕切りにより半田ボール等の貯留部と排出部とに区分し、貯留部及び排出部との間に半田ボール等の定量貯留部を設けた供給容器とし、該供給容器を少なくとも半田ボール等が排出部より排出される半田ボール排出ポジションと半田ボール等が定量貯留部に集合する供給ポジションを通過するよう回動又は揺動可能に装着したことを特徴とするマウント装置における半田ボール等の供給」機構である。かかる供給機構によれば、貯留部に貯留された所定量の微小球のみが供給部の回転又は揺動により供給部から排出されるので、貯留部の容量に応じた一定量の半田ボールを供給可能であるという利点がある。
特開平９−３０６９１９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された供給機構には以下の問題がある。まず、第１の問題は微小球の供給安定性の問題である。すなわち、特許文献１の供給機構では、供給部の回転又は揺動により貯留部から排出された半田ボールは重力のみの作用により送路中を移動するとともに、その送路が折り返し構造となっていることから、半田ボールが貯留部や送路に付着し・堆積する可能性がある。この付着し・堆積した半田ボールはその後に貯留部や送路を移動する半田ボールの円滑な移動を阻害するため、供給動作の経過とともに一回当たりの半田ボールの供給量が変動し、もって半田ボールの供給が不安定になる。

次に、第２の問題は供給過程で生じる微小球の品質悪化の問題である。すなわち、特許文献１の供給機構では、供給部の回転や揺動により半田ボールを供給するが、供給部の回転や揺動の際に、半田ボールと送路とが又は半田ボール同士が擦りあったり衝突するため、半田ボールが損傷したり、半田ボールの表面を酸化させてしまうため供給過程において半田ボールの品質が悪化する。

なお、特許文献１の供給機構では、供給動作１回ごとの半田ボールの供給量は貯留部の容量で決まるため、半田ボールの供給量を変える場合には貯留部が設けられる供給部自体を交換する必要がある。そのため、供給量を変更するたびに供給部を交換する手間がかかるという工業生産上効率の面での問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決しようとするものであり、一定量の微小球を高精度で安定して供給できる供給機構を提供することを第１の目的としている。更に本発明は、上記第１の目的と併せ、供給過程において微小球の品質を維持できる供給機構を提供することを第２の目的としている。

上記第１の目的を達成する本発明の態様は、微小球の供給機構において、微小球が導入される第１開口と前記第１開口から導入された微小球が排出される第２開口とを備えた貫通孔状の導入孔部と、前記第２開口が内周面に開口する貫通孔状の供給孔部と、前記供給孔部の中を一定量移動可能に前記供給孔部の一端から挿入されているとともに前記供給孔部の他端側に押出端を有する押出部とを有することを特徴としている。かかる構成の供給機構によれば、導入孔部の第１開口から装入された微小球は、導入孔部を通じて第２開口から供給孔部へ導入される。この第２開口から導入され供給孔部に貯留された微小球は微小球ごとに特有の安息角を有しており、もって供給孔部の所定の位置にほぼ一定の量の微小球が貯留される。そして、常に一定の量だけ供給孔部に貯留された微小球は、供給孔部の一端から挿入され供給孔部の中を移動する押出部の押出端で押出され、供給孔部の他端開口から排出され外部へ供給される。ここで、押出部は、供給孔部の中を一定量移動可能に構成されているので、押出端の停止位置を常に一定の位置とすることで、供給孔部の他端開口から排出される微小球の量を常に一定とすることができる。このように、本発明においては、（１）供給孔部における微小球の貯留量を一定とする構成、及び（２）押出部による押出量を一定とする構成の相乗により、一定量の微小球を高精度で安定して供給できる供給機構を提供するという本発明の第１目的が達成される。

なお、上記導入孔部や供給孔部の直径、若しくは押出部の移動量を適宜設定することにより、押出部の１回の移動において供給される微小球の供給量を設定できる。具体的には、導入孔部の直径や供給孔部の直径を小径化する、若しくは供給孔部に貯留された微小球を少量押し出すことが可能な位置で押出端を停止させることで少量の微小球を供給することができる。

更に、前記第２開口は、前記供給孔部に供給された微小球の当該供給孔部の他端側における先端が当該供給孔部の他端開口と同一の又は他端開口から離間する位置となるように配置されていることが好ましい。かかる好ましい構成によれば、第２開口より導入され一定の安息角で供給孔部に貯留された微小球は供給孔部の他端開口から流出しないので、より高精度で安定した微小球の供給を実現することができる。

更に加えて、前記第２開口の辺縁にＲ面またはＣ面を形成することが好ましい。このようにＲ面またはＣ面を形成することで第２開口の辺縁における微小球の流動が円滑になり、第２開口の辺縁に微小球が引っ掛かりブリッジが形成され閉塞状態となることが抑制され、導入孔部から供給孔部へ導入される微小球の導入量が安定する。その結果、供給孔部に貯留される微小球の量も安定することとなり、一定量の微小球を安定して供給することが可能となる。

上記本発明の第１目的に併せて第２目的を達成するためには、更に、前記押出部は、前記第２開口と接する前記押出端の辺縁が前記第２開口の領域、あるいは前記第２開口の領域に至る前で停止するよう構成されていることが望ましく、更に加えて前記第２開口の平面視における形状は、前記供給孔部の軸心に直交する開口幅が、前記供給孔部の軸心と直行する前記供給孔部の水平幅以下の寸法であることが望ましい。かかる構成により、第２開口近傍の導入孔部の内面と押出端との間に微小球が挟み込まれることを回避でき、供給過程における微小球の損傷が防止され、更に挟み込みを回避できる結果として押出部の円滑な移動が可能となり微小球を更に安定して供給することが可能となる。

更に加えて、前記押出端を前記供給孔部の軸心に対して垂直に設けられた平面とすることが望ましい。その理由は以下のとおりである。すなわち、押出端の外周縁部に傾斜面を形成した場合には、供給孔部の他端側へ押出部を移動させ押出端により微小球を押し出す時、押出端の傾斜した外周縁部に存在する微小球に対し供給孔部の内壁面方向へ移動するような推力が働く。そのため、押出端の外周部の傾斜面と供給孔部の内面との間に微小球が噛み込まれる恐れがある。しかしながら、押出端を平面とし、かつその平面は供給孔部の軸心に対して垂直に設けられているので、押出部の移動にともなう押出端から微小球に対し作用する推力の働く方向は供給孔部の軸心とほぼ平行となる。しかして、押出端の外周縁部において微小球に作用する推力は供給孔部の内面方向には作用し難く、もって押出端の外周縁部と供給孔部の内面との間に微小球が噛み込まれる恐れが少なく、供給過程における微小球の損傷による品質悪化が防止される。

更に加えて、前記押出端は凹部を有し、前記押出部の軸心に沿ういずれの断面視においても、前記押出端の外周縁部は鋭角状であることが望ましい。その理由は以下のとおりである。すなわち、上記構成における凹部の内面は供給孔部の軸心を望む状態で配置される。したがって、押出部の移動にともない押出端の外周縁部において微小球に作用する推力は供給孔部の軸心方向に働くため、供給孔部の内面方向に推力は作用し難く、供給孔部の内面への微小球の面圧が低減される。その結果、押出端の外周縁部と供給孔部の内面との間に微小球が噛み込まれる恐れが少なく、供給過程における微小球の損傷による品質悪化が防止されるとともに、供給孔部内での押出部の円滑な移動が可能となる。

なお、上記したように本発明に係わる供給機構を構成する要素のうち可動する要素は押出部のみである。そして、供給過程における微小球の品質悪化に実質的に影響する微小球の押出部の動作は、供給孔部に貯留した微小球に押出端が触れてから押出端の停止位置に至る間だけである。したがって、供給過程において余分な外力や振動を微小球に与えることが極めて少ない。もって、外力に対して損傷し易く、酸化し易い半田ボールを供給する場合、上記供給機構を適用することが望ましい。さらに、上記押出端に凹部を形成した供給機構は、例えば半田ボールのように表面の摩擦係数が低くかつ真球度の高い微小球を供給する場合には好適である。

上記説明のとおり本発明に係わる供給機構によれば、本発明の第１目的である一定量の微小球を高精度で安定して供給できる供給機構を提供することが達成され、更に、本発明の第２目的である供給過程において微小球の品質を維持できる供給機構を提供することが達成される。更に加えて、本発明に係わる供給機構は比較的構造が簡素で安価に製造できる。また更に加えて、本発明に係わる供給機構によれば、押出部の移動量を制御することにより押出端の停止位置を適宜設定して微小球の供給量を任意に変更することが可能であり、部材の交換等に手間がかからず工業生産上効率的に微小球を供給することができる。

以下、本発明について、いくつかの実施形態に基づき図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態の説明においては、電子部品の接続端子等に用いられる直径が０．０５〜０．３０ｍｍ程度の半田ボールの集合体を微小球の例として説明するが、この大きさの範囲以外の半田ボールやその他の金属や樹脂、あるいはセラミックスなどのボール、顆粒状の薬品や粉末状の食品その他の微小球へも本発明は適用できる。また、下記説明する供給機構等の構成要素は、本発明の目的に沿い適宜組み合わせて実施することが可能である。

〔第１実施形態〕
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施態様に係わる供給機構が組み込まれた半田ボール供給装置の概略構成図、図２は図１の供給機構の斜視図と断面図、図３は図２の供給機構が動作する状態を示す図である。

本発明に係わる第１態様の供給機構が組み込まれた半田ボール供給装置について図１を参照して説明する。図１に示すように、半田ボール供給装置１は、大略、供給機構２０、収納容器３及び押出部駆動手段４とで構成され、一定量の半田ボール７をバッチ式で容器５に供給する構成となっている。以下、供給機構２０、収納容器３及び押出部駆動手段４の順に、その構成を説明する。

＊供給機構
供給機構２０を示す図１・２において符号２１は基体である。符号２２は、基体２１の上部に鉛設された直径が１〜３ｍｍの円形断面を有する貫通孔状の導入孔部であり、上端に半田ボール７が装入される第１開口（以下装入口と言う。）２２１と下端に半田ボール７が排出される第２開口（以下導入口と言う。）２２２を有している。符号２３は、基体２１の下部に略水平に形成された直径が２〜５ｍｍの円形断面を有する貫通孔状の供給孔部であり、図２に示す奥側の右端（一端）開口２３１と手前側の左端（他端）開口（以下排出口と言う。）２３２とを有している。そして、導入孔部２２と供給孔部２３は、それぞれの軸心が同一平面内で直行するとともに、導入口２２２が供給孔部２３の内周面に開口するよう配置されている。しかして、装入口２２１から装入された半田ボール７は、貫通孔状の導入孔部２２の中を流下して導入口２２２から供給孔部２３に導入され、供給孔部２３の底面に貯留されることとなる。ここで、半田ボール７が貯留される導入口２２２の下方に存する供給孔部２３の底面の一領域を貯留部２３３と定義する。

本態様の供給機構２０では、本発明の第１目的を達成するための好ましい構成として、図３に示すように、貯留部２３３に貯留された半田ボール７の先端が排出口２３２よりも右側に位置するよう、貯留部２３３に貯留された半田ボール７の安息角θや供給孔部２３の直径等を考慮し、排出口２３２に対する導入口２２２の配置位置が設定されている。これにより、貯留部２３３に貯留された半田ボール７が排出口２３２から流出することを防止でき、導入孔部２２から導入され貯留部２３３に貯留された半田ボール７は押出部２４の移動に伴って押出部２４で押し出される量だけ排出口２３２から排出されるので、その結果として半田ボールを安定して定量供給することが可能となる。また、供給機構２０には、排出口２３２から半田ボールが円滑に外部に供給されるように、当該他端開口２３２に連なり下方に傾斜した斜面２５が設けられている。

また、本態様の供給機構２０では、本発明の第２目的を達成するための好ましい構成として、図２（ａ）に示す供給機構２０の水平断面Ｄを上方から眺めた平面図である図２（ｂ）に示す（理解のため断面ハッチングは省略している。）ように、導入孔部２２を平面視における形状を、供給孔部２３の軸心に直行するの開口幅Ｌ２が供給孔部２３の水平幅であるＬ３以下の寸法となるように形成してある。その理由は、供給孔部２３の幅Ｌ３に対して導入口２２２の幅Ｌ２が狭い方が導入口２２２と供給孔部２３とが交わる稜線が短くなるため、排出口２３２の方向（この方向を以下押出方向と言い、押出方向と逆方向を以下引戻方向と言う。）へ押出部２４が移動する際に導入口２２２の辺縁と押出端２４１の辺縁との間で半田ボール７を挟み込む確率が低くなるからである。

上記基体２１は、供給過程において半田ボール７が静電気を帯びないよう、半田ボール７が直接接触する導入孔部２２や供給孔部２３の少なくとも内面に導電性を付与するため金属又は表面が帯電防止処理されたセラミックスや硬質プラスティック等で形成されていることが望ましい。また、上記導入孔部２２及び供給孔部２３は、基体２１にドリル加工や放電加工を施すことで形成することができるが、導入孔部２２及び供給孔部２３の中における半田ボールの移動を円滑にするため、それらの内面は平滑に加工されていることが望ましく、更に、導入口２２２の辺縁に対する半田ボールの付着を回避して導入口２２２の閉塞を防止し導入孔部２２における半田ボールの流通を円滑にして本発明の第１目的を達成するためには、図３に示すように、導入口２２２の辺縁にはＣ面が形成されていることが望ましい。このＣ面はＲ面に替えても同様な効果を奏することができる。

供給孔部２３の軸心に垂直な断面形状は円形に限定されず、供給孔部２３の中を押出部２４がスムーズに摺動すれば、例えば水平方向に長軸を有する楕円形状や長穴形状でも良く、導入孔部２２の断面形状も供給孔部２３の断面形状に即して選定することができる。更に、導入孔部２２や供給孔部２３は上記態様に限定されず、例えばその所定の形状に加工された円管状のパイプを基体２１に組み込んだ態様や、当該パイプのみで構成する態様とすることもできる。

符号２４は柱状の押出部である。この押出部２４の動作を概説すると、押出部２４は、図１（ａ）に示す後退位置から押出方向へ移動し、貯留部２３３の領域中に設定された図１（ｂ）に示す前進位置で停止し、排出口２３２の側に形成された押出端２４１で貯留部２３３に貯留された半田ボール７を一定量押出すよう動作する。上記押出端２４１は、供給孔部２３の内面と摺り合いつつ移動可能なよう、供給孔部２３と同様に断面が円形状であり、その外周面が供給孔部２３の内面に密接するよう構成してあり、両者の間に形成された隙間に半田ボール７が噛み込まれることを防止している。なお、装置構成を簡素化するため本態様の押出部２４は軸心方向全体に渡り同一の直径となるよう形成されているが、押出端２４１の部分のみ大径で他の部分を小径とした段付構造でも構わない。

なお、押出部２４は、例えば金属やプラスチックス等で構成することができるが、特に押出端２４１の外周面は供給孔部２３の内面に密着しつつ摺動するので、押出部２４の移動を妨げないように円滑面に仕上げられていることが望ましく、更に押出端２４１で押出す半田ボール７が帯電しないよう少なくともその表面には導電性が付与されていることが望ましい。

本態様の供給機構２０では、本発明の第２目的を達成するための好ましい構成として、押出端２４１を平面とし、供給孔部２２の軸心に対して当該平面を垂直に配置している。その理由を以下説明する。すなわち、図７に示すように、押出端９４１の外周に傾斜面が形成されていると、押出端９４１の傾斜面９４２と供給孔部２３の内面との間には楔状の角部９４３が形成される。この押出端９４１を有する押出部９４を押出方向へ移動させると、図示Ｃのように角部９４３に入り込んだ半田ボール７は傾斜面９４２と供給孔部２３の内面との間に噛み込まれ損傷し、更に半田ボール７の噛み込みにより押出部９４の円滑な移動を妨げてしまう。ここで、半導体チップなどの電子部品の接続部材として用いられる半田ボール７には接続信頼性の観点から電子部品への搭載時に高い品質（例えば表面損傷や表面酸化物その他の表面品質、真球度等の形状品質）が求められるため、供給過程における半田ボール７の品質悪化を防止できる上記構成とすることが望ましい。

更に、本態様の供給機構２０では、本発明の第２目的を達成するための好ましい構成として、下記詳述する押出部移動手段４による押出部２４の押出方向への移動制御により、押出端２４１は導入孔部２２の軸心と同位置が停止位置となるよう構成されている。なお、この好ましい構成では、押出端２４１の停止位置は、本態様のように導入口２２２と接する押出端２４１の辺縁が導入口２２の領域内に設定してもよく、導入口２２２の領域に至る前に設定してもよい。これにより、押出端２４１と導入口２２２との辺縁の間で半田ボール７を挟み込み、半田ボール７が損傷・変形することを回避できる。

＊収納容器
図１において符号３が収納容器である。収納容器３は、多数の半田ボール７を収納する容器部３１と、導入孔部２２の装入口２２１に挿着される管状の供給部３２とを有しており、容器部３１に格納された半田ボール７は供給部３２を流下して導入孔部２２へ連続的に装入される。したがって、図１に示すように、導入孔部２２は、供給容器３から供給される半田ボール７で満たされている状態となり、供給孔部２３に安定して半田ボール７を導入することができる。なお、導入孔部２２へ半田ボール７を装入する構成としては、上記収納容器に限定されることなく、例えば上記の従来技術で説明した振動フィーダを用いて半田ボールを導入孔部２２へ連続的に供給するように構成してもよく、また、連続的に供給する必要がなければバッチ式で供給するよう構成してもよい。

＊押出部駆動手段
図１において符号４が押出部駆動手段である。押出部駆動手段４は、外周面が所定のプロファイルを有する偏心カム４１と、水平方向において偏心カム４１の外周面と外周面が相対するよう配置された回転ローラ４２と、回転ローラ４１を偏心カム４１の方向に押圧する圧縮バネ４４とを基本的な要素として有し、これらの協業により押出部２４の水平方向における移動を制御する。
偏心カム４１は、短径部と長径部とが相対して配置され１８０度の位相を有するカムであり、図示しないエア駆動式の回転アクチュエータにより回転速度及び回転角が制御される。
また、回転ローラ４２は、基体２１から突出した押出部２４の右端に設けられた支持部材４３に回転自在に軸支されており、その外周面は、押出部２４の軸心上において偏心カム４１の外周面とその外周面とが接触可能なよう配置されている。

圧縮バネ４４は、基体２１から突出した押出部２４がその穴部を貫通するよう軸支され、さらに支持部材４３の左側面と基体２１の右側面との間に装着されている。そして、圧縮バネ４４としては、図１（ａ）に示す押出部２４が後退位置に位置決めされた状態における支持部材４３と基体２１との距離Ｌよりも自由長の長いものが選択されているので、支持部材４３と基体２１と間で常に圧縮された状態で圧縮バネ４４は装着されていることとなる。しかして、圧縮バネ４４の圧縮力は支持部材４３を介して回転ローラ４２へ推力として作用し、押出部２４の後退位置〜前進位置いずれの位置においても回転ローラ４２の外周面と偏心カム４１の外周面とは常に接している状態となる。

上記偏心カム４１、回転ローラ４２及び圧縮バネ４４の協業による押出部２４の水平方向の位置決め動作について説明する。偏心カム４１は、図１（ａ）に示す後退位置に押出部２４が位置決めされているときは、外周面において短径部に近い図示点Ａが押出部２４の軸心上に位置するよう偏心カム４１の回転角度は設定されており、偏心カム４１は回転ローラ４２と点Ａにおいて接している。そして、その状態から、図１（ｂ）に示す前進位置に位置決めする場合には、長径部に近い図示点Ｂが押出部２４の軸心上に位置するよう回転アクチュエータにより所定の角度だけ回転される。ここで、圧縮バネ４４からの推力により回転ローラ４２の外周面は軸心上において偏心カム４１の外周面と常に接しているので、圧縮バネ４４の推力に抗しつつ、偏心カム４１の外周面のプロファイルに沿い点Ａと点Ｂとの半径の偏差に応じたストロークだけ押出方向へ押出部２４は移動し、偏心カム４１の点Ｂが軸心上に至ったとき押出端２４１は所望の位置（本態様においては導入孔部２２の軸心上の位置）で停止することとなる。さらに、前進位置に位置決めされた押出部２４を再び後退位置に位置決めする場合には、偏心カム４１を上記と逆方向に回転させて押出部２４を引戻方向に水平移動させる。かかる構成によれば、回転アクチュエータによる偏心カム４１の回転角度を適宜設定することにより貯留部２３３の領域中における押出端２４１の停止位置を変更することが可能で、その結果押出端２４１による半田ボール７の押出量、すなわち半田ボール７の供給量を容易に変更することができる。

なお、本態様の半田ボール供給装置では、装置のコンパクト化、低コスト化及び位置制御の容易性の観点から好ましい構成として上記押出部駆動手段４を組み込んであるが、例えばボールネジ式の直動アクチュエータやリニアモータ等で押出部駆動手段を構成することもできる。

上記供給機構２０の動作について上記半田ボール供給装置１の動作も含め図１〜３を参照して説明する。
まず、半田ボールの導入工程である。図１（ａ）に示すように少なくとも導入孔部２２を満たす量の半田ボール７を準備し、収納容器３の容器部３１へ投入する。容器部３１に投入された半田ボール７は供給部３２を通じて装入口２２１から導入孔部２２に装入される。そして、図１（ａ）に示すように、半田ボール７は、導入孔部２２の中を自重で流下し、導入口２２２から供給孔部２３に導入される。供給孔部２３に導入された半田ボール７は、図３（ａ）に示すように、導入口２２２の直下である貯留部２３３に所定の安息角θをもって堆積し、一定量だけ貯留する。なお、最初の導入工程では、図１（ａ）に示すように、押出部２４が後退位置に位置決めされた状態となっている。

次いで押出部の押出工程である。半田ボール供給装置１は、不図示の回転アクチュエータを駆動し、図１（ｂ）に示すように点Ｂが押出部２４の軸心上に位置するよう偏心カム４１を所定の角度だけ図示矢印方向へ回転させる。すると、偏心カム４１の外周面と接する回転ローラ４２に接続された押出部２４は、圧縮バネ４４の推力に抗しつつ、偏心カム４１の外周面のプロファイルに沿い押出方向へ移動する。そして、一定のストロークだけ押出方向へ押出部２４は移動し、偏心カム４１の点Ｂが押出部２４の軸心上に至ったとき押出部２４は前進位置へ位置決めされ、もって押出端２４１は導入孔部２２の軸心上の位置で停止する。

ここで、上記押出端２４１の停止位置は、一定量の半田ボール７が貯留されている貯留部２３３の領域内に設定されているので、図３（ｂ）に示すように、貯留された半田ボール７の右端から導入穴部２２の軸心までの右側部分に存する一定量の半田ボール７は押出端２４１で押出される。それに応じて貯留された半田ボール７の左側部分、すなわち排出口２３２の側の半田ボール７は排出口２３２へ押され、排出口２３２に達した半田ボール７は排出口２３２から排出されて傾斜面２５に沿って転がり落ち、傾斜面２５の下方に配置された容器５へ一定量の半田ボール７が高精度に安定して供給される。さらに、本態様の供給機構２０は、上記説明のとおり好ましく構成されているので、供給過程において半田ボール７の品質が低下する恐れが少ない。

次いで押出部の引戻工程である。この工程では、半田ボール供給装置１は上記押出工程と逆の動作を行う。すなわち、半田ボール供給装置１は、回転アクチュエータを駆動し、図１（ａ）に示すように点Ａが押出部２４の軸心上に位置するよう偏心カム４１を所定の角度だけ図示矢印方向へ回転させ、上記前進位置に位置決めされた押出部２４を引戻方向へ移動させ後退位置へ位置決めする。すると、押出端２４１が後退した後の貯留部２３３には導入孔部２２から半田ボール７が導入され、図３（ａ）で示すように所定の安息角θで再び半田ボール７が堆積し、一定量だけ貯留する。

そして、上記押出工程及び引戻工程を繰り返すことにより、毎回一定量の半田ボール７を容器５に供給される。なお、押出部２４が後退位置に位置決めされた状態で最初の導入工程を行うと上記説明したが、本態様のように導入孔部２２に充填された半田ボール７が連続的に供給孔部２３へ導入される場合には、その後の導入工程と押出工程及び引戻工程とを併行して行っても供給安定性は阻害されず、例えば押出工程や引戻工程において押出部２４が稼動している最中に収納容器３へ半田ボール７を追装してもよい。他方、バッチ式で半田ボール７を供給孔部２３へ導入する場合には、導入工程、押出工程及び引戻工程をこの順に行うことが供給安定性の観点から望ましい。

上記第１態様の供給機構の変形例について図４を参照して説明する。ここで、図４は、第１態様の供給機構の変形例における排出口２３２の周囲の要部拡大断面図であり、収納容器・押出部移動手段の表示は省略している。なお、第１態様の供給機構２０と同一の構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する（以下の態様の供給機構においても同様とする。）。

図４に示す供給機構は、導入孔部２２に充填された半田ボール７がブリッジを形成した場合に、そのブリッジを解消可能なよう押出部５４が構成されている点を特徴とし、その他の構成は上記第１態様の供給機構と基本的に同様である。すなわち、図４に示すように、本変形例おける押出部８４の押出端８４１は、排出口２３２の方向に向かい下方へ傾斜した傾斜面８４２を下部に、傾斜面８４２の上端縁から水平方向に伸びる水平面８４３と水平面の後端縁から垂直に伸びた垂直面８４４とで構成される段付部分を上部に有している。

かかる構成の押出部８４によれば、押出工程において、図４（ａ）に示す後退位置から押出部８４を押出方向へ移動させると、貯留部２３３に貯留された半田ボール７には、傾斜面８４２及び垂直面８４４から図示矢印で示すように押出方向に成分の力が作用し、上記第１態様の供給機構の場合と同様に半田ボール７は押されて排出口２３２から排出される。一方で、貯留部２３３に貯留された半田ボール７には導入孔部２２に向かう鉛直成分の力も傾斜面８４２から作用し、導入孔部２２に向い鉛直方向にも半田ボール７は移動しようとする。したがって、導入孔部２２において半田ボール７がブリッジを形成し滞留した場合でも、この鉛直成分の力によって半田ボール７のブリッジが崩されるので、導入孔部２２における半田ボール７の流通が円滑化され、供給孔部２３への半田ボール７の導入が安定する。なお、水平面８４３の長さ、すなわち傾斜面８４２と垂直面８４４との距離を適宜設定することにより、押出部８４を排出口２３２方向へ移動させた際、図４（ｂ）に示すように、貯留部２３３に貯留された半田ボール７の大部分を排出口２３２から排出することができる。これにより、貯留部２３３に貯留された半田ボール７の入れ替えが促進され半田ボール７の品質悪化を防止できる。

〔第２実施形態〕
本発明に係わる第２実施態様の供給機構について図５を参照して説明する。ここで、図５は、第２態様の供給機構おける排出口２３２の周囲の要部拡大断面図であり、収納容器・押出部移動手段の表示は省略している。

図５に示す供給機構は、押出部３４の押出端３４１で半田ボール７が押出される際の半田ボール７の損傷を抑制し、供給過程における品質悪化を防止できるよう構成されている点を特徴とし、その他の構成は上記第１態様の供給機構と基本的に同様である。すなわち、第２態様の押出部３４は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、凹部３４２を有し、押出部３４の軸心に沿ういずれの断面視においても外周縁部が鋭角状となるよう形成されている。なお、凹部３４２は、押出部３２の軸心方向へ向い半田ボール７を導くような傾斜面を有すればよく、図５（ａ）（ｂ）に示すように略円錐形状に形成してもよいし、図５（ｃ）に示すように略半球形状に形成してもよく、さらに略円錐台形状としても良い。

図５（ｃ）に示す押出端３４１ｂの場合でも基本的な作用は同様であるので、押出端３４１の近傍に有る半田ボール７の挙動を示した図５（ｂ）を例として、上記構成の押出部３４の作用を説明する。すなわち、半田ボール供給装置は、押出工程において押出部３４を押出方向へ移動させる。すると、押出端３４１は半田ボール７に触れ半田ボール７を押出すが、その際、押出端３４１の近傍の供給孔部２３の内面に接触している半田ボール７は凹部３４２の傾斜した内面に乗り上げる。そして、押出部３４の押出方向への移動にともない半田ボール７は、凹部３４２の傾斜した内面に沿って自転しながら矢印Ｖの方向、すなわち押出部３４の軸心方向へと移動する。よって、押出端３４１の外周縁と供給孔部２３の内面との間に半田ボール７が引っ掛かったり噛み込んだりすることがなく、半田ボール７の損傷を防止できるとともに、半田ボール７を介して生じる押出部３４と供給孔部２３の間の摺動抵抗を低減できる。

〔第３実施形態〕
図６を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、上記の第１あるいは第２の実施形態における導入孔部２２、供給孔部２３、および押出部２４（３４）を半田ボール７の押出方向に対して幅の広い形状で形成し、半田ボール７を広幅で供給するようにしたものであり、それ以外は上記の実施形態と同じ構成である。

図６において、基体２１に形成された導入孔部６２の平面形状は、半田ボール７の押出方向に２ｍｍ、それと直角な幅方向に１４０ｍｍの寸法を有する長孔スリット形状であり、また、供給孔部６３の断面は開口高さ３ｍｍ、開口幅１５０ｍｍの長孔スリット形状である。そして、押出部６４は、半田ボール７の押出方向から臨んだ形状が供給孔部６３に嵌合するＲ面取りを施された直方形である。また、供給孔部６３に交わる導入口６２２の幅は供給孔部６３の幅より狭く設定されており、導入口６２２の辺縁と押出端６４１の間に半田ボール７が挟まれるリスクを低減している。なお、導入口６２２の辺縁に面取り加工を施し、導入口６２２近傍の半田ボール７の流動性を向上させると更に良い。また、押出端６４１の形状を第２の実施形態と同様に、外周縁部から厚みの中心方向に向かって傾斜を有する凹形状にすると良い。以上の構成により、半田ボール７を供給孔部６３の幅寸法に近い幅に広げて定量供給することが可能となり、半田ボール７を広い面に拡散して供給する場合などに有効である。以上のように、導入孔部６２や供給孔部６３、押出部６４の形状を変えることにより、半田ボール７を定量供給しつつ用途に見合った形態で供給することが可能である。なお、上記の第１の実施形態の供給機構を複数個連結した構造においても、半田ボール７を広幅で供給する点において本実施形態と同様の機能を得ることができる。

本発明に係わる第１態様の供給機構が組み込まれた半田ボール供給装置の構成図である。 図１の供給機構の概略構成図である。 図２の供給機構の動作を説明する図である。 図１の供給機構の変形例に関する部分拡大断面図である。 本発明に係わる第２態様の供給機構の部分拡大断面図である。 本発明に係る第３態様の供給機構の概略構成図である。 半田ボールが噛み込まれる状況を説明する図である。

符号の説明

１：半田ボール供給装置
２０：供給機構
２１：基体
２２：導入孔部
２２１：装入口
２２２：導入口
２３：供給孔部
２３２：排出口
２３３：貯留部
２４：押出部
２４１：押出端
２５：傾斜面
２６：回転ローラ
２７：圧縮バネ
３：収納容器
４：押出部駆動手段
４１：偏心カム
５：容器
７：半田ボール

Claims (8)

1. 微小球の供給機構であって、微小球が導入される第１開口と前記第１開口から導入された微小球が排出される第２開口とを備えた貫通孔状の導入孔部と、前記第２開口が内周面に開口する貫通孔状の供給孔部と、前記供給孔部の中を一定量移動可能に前記供給孔部の一端から挿入されているとともに前記供給孔部の他端側に押出端を有する押出部とを有することを特徴とする微小球の供給機構。
2. 前記第２開口は、前記供給孔部に供給された微小球の当該供給孔部の他端側における先端が当該供給孔部の他端開口と同一の又は他端開口から離間する位置となるよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載の微小球の供給機構。
3. 前記第２開口の辺縁にＲ面またはＣ面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の微小球の供給機構。
4. 前記押出部は、前記第２開口と接する前記押出端の辺縁が前記第２開口の領域内、又は前記第２開口の領域に至る前で停止するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の微小球の供給機構。
5. 前記第２開口の平面視における形状は、前記供給孔部の軸心に直交する開口幅が前記供給孔部の軸心と直行する前記供給孔部の水平幅以下の寸法であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の微小球の供給機構。
6. 前記押出端は前記供給孔部の軸心に対して垂直に設けられた平面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の微小球の供給機構。
7. 前記押出端は凹部を有し、前記押出部の軸心に沿ういずれの断面視においても前記押出端の外周縁部は鋭角状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の微小球の供給機構。
8. 前記粒体が半田ボールであるの請求項１乃至７のいずれかに記載の微小球の供給機構。

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