JP2010212659A - 球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法、球状体搭載方法、球状体搭載済基板および電子部品搭載済基板 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載対象体に対する微小な球状体の過剰な搭載を確実に防止する。
【解決手段】吸着面２２ａにおける吸気口の縁部に半田ボール３００を吸着する吸着ヘッド１１と、半田ボール３００を収容する収容容器１２と、収容容器１２に収容されている半田ボール３００を先端部１３ａで吸着して保持する吸着保持部１３と、吸着保持部１３を移動させる移動機構と、移動機構を制御する制御部とを備え、制御部は、移動機構を制御して、半田ボール３００を保持している吸着保持部１３を吸着面２２ａに近接させた状態で吸着面２２ａに沿って移動させて吸着ヘッド１１に対して半田ボール３００を供給する供給処理を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着する吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置、その球状体吸着装置を備えて球状体を搭載対象体に搭載する球状体搭載装置、吸着ヘッドに球状体を吸着させる球状体吸着方法、その球状体吸着方法によって吸着した球状体を搭載対象体に搭載する球状体搭載方法、その球状体搭載装置または球状体搭載方法を用いて製造される球状体搭載済基板、およびその球状体搭載済基板に電子部品が搭載された電子部品搭載済基板に関するものである。

この種の球状体搭載装置として、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、整列マスクの吸着面に離脱プレートを接触させ、その状態の整列マスクおよび離脱プレートを、半田ボールが多めに収容されている半田ボール容器に嵌合させて半田ボールを供給する。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余剰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、上記した余剰な半田ボールが、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、接続端子への余剰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、上記した従来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、半田ボールが多めに収容されている半田ボール容器に整列マスクおよび離脱プレートを嵌合させて半田ボールを供給している。また、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、余剰な半田ボールを整列マスクから落下させて除去している。一方、近年のパッケージの高密度化に伴い、半田ボールの微小化が進んでいる。この場合、半田ボールが微小なほど、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１７〜図１９に示すように、上記の方法で半田ボールを供給したときに、半田ボール同士が引き合う力によって余剰な半田ボールが大量に付着して、離脱プレート５５０を下方に移動させただけでは、余剰な半田ボールの全てを整列マスク５３１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、半田ボールが微小なときには、接続端子への余剰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体の過剰な搭載を確実に防止し得る球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法、球状体搭載方法、およびその球状体搭載装置または球状体搭載方法を用いて製造される球状体搭載済基板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記載の球状体吸着装置は、吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着する吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置であって、開口部を有して前記球状体を収容する収容容器と、当該収容容器に収容されている前記球状体をその先端部で吸着して保持する吸着保持部と、移動機構と、当該移動機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記移動機構を制御して、前記先端部に前記球状体を保持している前記吸着保持部と前記吸着ヘッドの前記吸着面とを相対的に近接させた状態で当該吸着保持部が当該吸着面に沿って相対的に移動するように当該吸着ヘッドおよび当該吸着保持部の少なくとも一方を移動させて前記吸気口から吸引している状態の前記吸着ヘッドに対して当該球状体を供給する供給処理を実行する。

また、請求項２記載の球状体吸着装置は、請求項１記載の球状体吸着装置において、前記吸着保持部を回動させる回動機構を備え、前記吸着保持部は、前記収容容器の前記開口部側に配設されて、前記球状体を前記先端部で保持した状態で基端部を中心として前記回動機構によって回動可能に構成され、前記制御部は、前記供給処理の実行時において、前記回動機構を制御して前記球状体を保持している前記先端部が前記吸着面に対向するように前記吸着保持部を回動させる。

また、請求項３記載の球状体吸着装置は、請求項１または２記載の球状体吸着装置において、前記球状体を吸引可能な吸引部を備え、前記制御部は、前記移動機構を制御して、前記吸着保持部に続いて前記吸引部が前記吸着面に沿って相対的に移動するように前記吸着ヘッドおよび当該吸引部の少なくとも一方を移動させて前記吸気口の縁部に吸着されている前記球状体を除く余剰な前記球状体を吸引させて除去する除去処理を実行する。

また、請求項４記載の球状体吸着装置は、請求項３記載の球状体吸着装置において、前記収容容器、前記吸着保持部および前記吸引部が一体に構成されている。

また、請求項５記載の球状体吸着装置は、請求項１から４のいずれかに記載の球状体吸着装置において、前記吸着ヘッドに対して着脱可能に構成されると共に前記吸着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吸気口に連通しかつ前記球状粒体が通過可能な貫通孔が形成された整列用プレートを備え、前記制御部は、前記整列用プレートが前記吸着ヘッドに装着された状態において前記供給処理を行う。

また、請求項６記載の球状体搭載装置は、請求項１から５のいずれかに記載の球状体吸着装置と、当該球状体吸着装置の前記吸着ヘッドを前記供給処理が実行される位置に搬送すると共に前記球状体を吸着している前記吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置まで搬送する搬送装置とを備えて、前記球状体を前記搭載対象体に搭載する。

また、請求項７記載の球状体吸着方法は、吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着する吸着ヘッドに当該球状体を吸着させる球状体吸着方法であって、開口部を有する収容容器に収容されている前記球状体を吸着保持部の先端部で吸着させて保持させ、前記先端部に前記球状体を保持している前記吸着保持部と前記吸着ヘッドの前記吸着面とを相対的に近接させた状態で当該吸着保持部が当該吸着面に沿って相対的に移動するように当該吸着ヘッドおよび当該吸着保持部の少なくとも一方を移動させて前記吸気口から吸引している状態の前記吸着ヘッドに対して当該球状体を供給する供給処理を実行する。

また、請求項８記載の球状体吸着方法は、請求項７記載の球状体吸着方法において、前記収容容器の前記開口部側に配設されて前記球状体を前記先端部で保持した状態で基端部を中心として回動可能な前記吸着保持部の当該先端部に当該球状体を保持させ、前記供給処理の実行時において、前記球状体を保持している前記先端部が前記吸着面に対向するように前記吸着保持部を回動させる。

また、請求項９記載の球状体吸着方法は、請求項７または８記載の球状体吸着方法において、前記球状体を吸引可能な吸引部が前記吸着保持部に続いて前記吸着面に沿って相対的に移動するように前記吸着ヘッドおよび当該吸引部の少なくとも一方を移動させて前記吸気口の縁部に吸着されている前記球状体を除く余剰な前記球状体を吸引させて除去する除去処理を実行する。

また、請求項１０記載の球状体吸着方法は、請求項９記載の球状体吸着方法において、一体に構成された前記収容容器、前記吸着保持部および前記吸引部を用いて前記供給処理および前記除去処理を実行する。

また、請求項１１記載の球状体吸着方法は、請求項７から１０のいずれかに記載の球状体吸着方法において、前記吸着ヘッドに対して着脱可能に構成されると共に前記吸着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吸気口に連通しかつ前記球状粒体が通過可能な貫通孔が形成された整列用プレートを当該吸着ヘッドに装着させた状態において前記供給処理を行う。

また、請求項１２記載の球状体搭載方法は、請求項７から１１のいずれかに記載の球状体吸着方法で前記吸着ヘッドに前記球状体を吸着させ、当該球状体を吸着している前記吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置まで搬送して当該球状体を前記搭載対象体に搭載する。

また、請求項１３記載の球状体搭載済基板は、請求項６記載の球状体搭載装置によって前記搭載対象体としての基板に搭載された前記球状体が溶融されて当該基板に固着されている。

また、請求項１４記載の球状体搭載済基板は、請求項１２記載の球状体搭載方法によって前記搭載対象体としての基板に搭載された前記球状体が溶融されて当該基板に固着されている。

また、請求項１５記載の電子部品搭載済基板は、請求項１３または１４記載の球状体搭載済基板に固着された前記球状体を介して接続された電子部品が当該球状体搭載済基板に搭載されている。

請求項１記載の球状体吸着装置、請求項６記載の球状体搭載装置、請求項７記載の球状体吸着方法、および請求項１２記載の球状体搭載方法では、球状体を吸着保持部の先端部で吸着させて保持させ、球状体を保持している吸着保持部と吸着ヘッドの吸着面とを相対的に近接させた状態で着保持部が吸着面に沿って相対的に移動するように吸着ヘッドおよび吸着保持部の少なくとも一方を移動させて吸着ヘッドに対して球状体を供給する供給処理を実行する。このため、この球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、適量の球状体を先端部に保持させることで、その球状体を吸着保持部の移動に伴って分散させつつ徐々に供給させることができるため、球状体の過剰な供給を確実に防止することができる結果、余剰な球状体の付着を少なく抑えることができる。したがって、この球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、搭載対象の球状体だけを吸着ヘッドによって保持させることができるため、余剰な球状体の搭載対象体への搭載、つまり搭載対象体に対する球状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記載の球状体吸着装置、請求項６記載の球状体搭載装置、請求項８記載の球状体吸着方法、および請求項１２記載の球状体搭載方法では、収容容器の開口部側に配設されて球状体を先端部で保持した状態で基端部を中心として回動可能な吸着保持部の先端部に球状体を保持させ、供給処理の実行時において球状体を保持している先端部が吸着面に対向するように吸着保持部を回動させる。このため、この球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、吸着保持部を回動させるだけの簡易な構成でありながら、適量の球状体を吸着ヘッドに確実に供給することができる。

また、請求項３記載の球状体吸着装置、請求項６記載の球状体搭載装置、請求項９記載の球状体吸着方法、および請求項１２記載の球状体搭載方法では、吸着保持部に続いて吸引部が吸着面に沿って相対的に移動するように吸着ヘッドおよび吸引部の少なくとも一方を移動させて吸気口の縁部に吸着された球状体を除く余剰な球状体を除去する除去処理を実行する。このため、この球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、搭載対象の球状体と余剰な球状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たとしても、吸引部による吸引によって余剰な球状体の全てを搭載対象の球状体から強制的に引き離して吸着ヘッドから確実に除去することができる。したがって、この球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、搭載対象の球状体だけをより確実に吸着ヘッドによって保持させることができるため、余剰な球状体の搭載対象体への搭載、つまり搭載対象体に対する球状体の過剰な搭載を一層確実に防止することができる。

また、請求項４記載の球状体吸着装置、請求項６記載の球状体搭載装置、請求項１０記載の球状体吸着方法、および請求項１２記載の球状体搭載方法では、一体に構成された収容容器、吸着保持部および吸引部を用いて供給処理および除去処理を実行する。このため、この球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、別体に構成された収容容器、吸着保持部および吸引部を用いて、これらを複数の移動機構を用いて個別に移動させる構成および方法と比較して、１つの移動機構でこれらを一度に移動させることができる結果、球状体吸着装置および球状体搭載装置を簡易に構成することができると共に処理効率を向上することができる。

また、請求項５記載の球状体吸着装置、請求項６記載の球状体搭載装置、請求項１１記載の球状体吸着方法、および請求項１２記載の球状体搭載方法では、吸気口に連通しかつ球状体が通過可能な貫通孔が形成された整列用プレートを吸着ヘッドに装着させた状態において供給処理および除去処理を行う。このため、この球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、供給処理の際に吸着ヘッドの各吸気口に球状体を１つずつ確実に供給することができる。

また、請求項１３，１４記載の球状体搭載済基板では、上記の球状体搭載装置または上記の球状体搭載方法によって搭載対象体としての基板に搭載された球状体が溶融されて基板に固着されている。このため、この球状体搭載済基板では、搭載対象体としての基板に対する球状体の過剰な搭載が確実に防止される結果、球状体を溶融して基板に固着させる際に、過剰に搭載された球状体が溶融に伴って互いに接続される事態が回避されている。したがって、この球状体搭載済基板によれば、電子部品を実装する際に、接続された球状体（半田）を介して電子部品の端子同士が短絡する不良の発生を確実に防止することができる。

また、請求項１５記載の電子部品搭載済基板では、上記の球状体搭載済基板に固着された球状体を介して接続された電子部品が球状体搭載済基板に搭載されている。このため、この電子部品搭載済基板では、過剰に搭載された球状体が溶融に伴って互いに接続される事態が回避されている結果、電子部品を実装する際に、接続された球状体（半田）を介して電子部品の端子同士が短絡する不良の発生が確実に防止されている。したがって、この電子部品搭載済基板によれば、この電子部品搭載済基板を用いた製品における不良の発生を確実に防止することができる。

半田ボール搭載装置１の構成を示す構成図である。 半田ボール吸着装置２の構成を示す構成図である。 半田ボール吸着装置２の構成を示す断面図である。 吸着ヘッド１１の底壁２２および整列用プレート１７の構成を示す断面図である。 収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４で構成される本体部１００の斜視図である。 収容容器１２、吸着保持部１３、吸引部１４で構成される本体部１００の分解斜視図である。 半田ボール搭載装置１の動作を説明する第１の説明図である。 半田ボール搭載装置１の動作を説明する第２の説明図である。 半田ボール搭載装置１の動作を説明する第３の説明図である。 半田ボール搭載装置１の動作を説明する第４の説明図である。 半田ボール搭載装置１の動作を説明する第５の説明図である。 半田ボール搭載装置１の動作を説明する第６の説明図である。 半田ボール搭載装置１の動作を説明する第７の説明図である。 半田ボール搭載装置１の動作を説明する第８の説明図である。 半田搭載済基板６００の構成を示す断面図である。 電子部品実装済基板７００の構成を示す断面図である。 従来の半田ボール搭載装置の動作を説明する第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第３の説明図である。

以下、本発明に係る球状体吸着装置、球状体搭載装置、球状体吸着方法、球状体搭載方法および球状体搭載済基板の実施の形態について、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、本発明に係る球状体搭載装置の一例であって、同図に示すように、半田ボール吸着装置２および搬送装置３を備えて、本発明に係る球状体搭載方法に従い、本発明における球状体の一例としての微小な球状粒体である半田ボール（マイクロボール）３００（図４参照）を搭載対象体としての基板４００（基板４００に形成された図外の端子上）に搭載（載置）可能に構成されている。この場合、半田ボール３００は、直径Ｌ１（同図参照）が７０μｍ程度の球状に構成されている。また、半田ボール３００は、図１５に示すように、半田ボール搭載装置１によって基板４００に搭載された後に加熱溶融されて半球状（同図に示す半田３０１）となった状態で基板４００の表面（図外の端子上）に固着されて基板４００上にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を構成し、これによって半田搭載済基板（球状体搭載済基板）６００が製造される。また、図１６に示すように、このようにして製造された半田搭載済基板６００には、集積回路等の電子部品７０１が搭載され、その電子部品７０１における図外の端子が半田搭載済基板６００における基板４００に固着された半田ボール３００（半田３０１）を介して基板４００（図外の端子）に接続され、これによって電子部品実装済基板７００が製造される。

半田ボール吸着装置２は、本発明に係る球状体吸着装置の一例であって、図２に示すように、吸着ヘッド１１、収容容器１２、吸着保持部１３、吸引部１４、駆動機構１５、吸気装置１６、整列用プレート１７および制御部１８を備えて構成されて、本発明に係る球状体吸着方法に従い、後述する供給処理および除去処理を実行して半田ボール３００を吸着する。

吸着ヘッド１１は、図３に示すように、一例として、内部に空隙２１が形成された箱状に構成されている。また、図４に示すように、吸着ヘッド１１における底壁２２には、底壁２２の外面（本発明における吸着面として機能する面であって、以下「吸着面２２ａ」ともいう）に開口すると共に空隙２１と連通する吸気孔２３が、底壁２２の厚み方向に沿って複数（同図では、そのうちの１個のみを図示している）形成されている。なお、吸着面２２ａにおける吸気孔２３の開口部が本発明における吸気口（以下、「吸気口２３ａ」ともいう）に相当する。

この場合、図４に示すように、吸気孔２３（つまり、吸気口２３ａ）の直径Ｌ２は、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い４０μｍ程度に規定されている。また、図３に示すように、吸着ヘッド１１には、空隙２１内の空気を排気するための排気孔２４が形成されている。この吸着ヘッド１１では、空隙２１内の空気の排気によって空隙２１内が負圧状態となり、それに伴って吸気口２３ａからの吸気が行われることにより、吸着ヘッド１１の吸着面２２ａにおける吸気口２３ａの縁部に半田ボール３００を吸着することが可能となっている（図４参照）。

収容容器１２は、図３，６に示すように、その内面が断面半円状に湾曲した容器本体３１と、容器本体３１の両側部に配設された２枚の側壁３２ａ，３２ｂとを備えて、容器本体３１および側壁３２ａ，３２ｂによって形成される収容部１２ａ（図３参照）内に半田ボール３００を収容可能に構成されている。また、収容容器１２の開口部１２ｂ（同図参照）側には、側壁３２ａ，３２ｂに両端部が支持されたワイパー３３が配設されている。また、側壁３２ａ，３２ｂには、吸着保持部１３を回動可能に支持するためのベアリング３４（図６参照）が配設されている。この場合、収容容器１２は、後述する供給処理の実行時において開口部１２ｂが吸着ヘッド１１の吸着面２２ａに対向するように配置される。

吸着保持部１３は、図６に示すように、全体として直方体状に形成されると共に、図３に示すように、基端部１３ｂ側から先端部１３ａに至る吸気経路１３ｃが内部に形成されて、収容容器１２の収容部１２ａ内に収容されている半田ボール３００をその先端部１３ａで吸着して保持可能に構成されている。また、吸着保持部１３の先端部１３ａには、通気性シート４３が取り付けられている。また、吸着保持部１３は、基端部１３ｂ側に配設された軸４１および吸気管４２が収容容器１２の側壁３２ａ，３２ｂに配設されたベアリング３４によって回転可能に支持されることで、収容容器１２の開口部１２ｂ側において基端部１３ｂを中心として回動可能に配設されている。

この場合、吸着保持部１３は、図３に示すように、先端部１３ａが収容容器１２の容器本体３１の底部側に対向しているときに、収容容器１２の収容部１２ａに収容されている半田ボール３００を先端部１３ａで吸着して保持する。また、吸着保持部１３は、後述する供給処理の実行時において、図８に示すように、半田ボール３００を保持している先端部１３ａが吸着ヘッド１１の吸着面２２ａに対向するように駆動機構１５によって回動させられる。

吸引部１４は、図３，６に示すように、２枚の区画壁５１ａ，５１ｂを備えて構成されて、収容容器１２における２枚の側壁３２ａ，３２ｂと区画壁５１ａ，５１ｂとによって形成される吸引経路１４ａ（図３参照）を介して半田ボール３００を吸引可能に構成されている。この場合、この半田ボール吸着装置２では、収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４が上記のように構成されることで、図５に示すように、これらが一体に構成されている（以下、一体化された収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４を全体として「本体部１００」ともいう）。

駆動機構１５は、本発明における移動機構として機能し、制御部１８の制御に従って本体部１００（収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４）を移動させる。また、駆動機構１５は、本発明における回動機構として機能し、制御部１８の制御に従って吸着保持部１３を回動させる。吸気装置１６は、吸気ポンプおよび電磁バルブ（いずれも図示せず）を備えて構成されている。また、吸気装置１６は、吸気管６１（図２参照）を介して、吸着ヘッド１１の排気孔２４、吸着保持部１３の吸気経路１３ｃに連通する吸気管４２、および吸引部１４の吸引経路１４ａに繋がれている。この場合、吸気装置１６は、制御部１８の制御に従って作動して、吸着ヘッド１１の空隙２１内を負圧状態とすることによる吸気口２３ａからの吸気、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気、吸引部１４における吸引経路１４ａからの吸気（吸引）を行う。

整列用プレート１７は、吸着ヘッド１１に対して着脱可能に構成されると共に、図４に示すように、吸着ヘッド１１の吸着面２２ａに上面１７ａが接触するように装着された状態において吸着ヘッド１１の吸気口２３ａに連通する貫通孔７１が形成されている。この場合、同図に示すように、整列用プレート１７の厚みＬ３は、吸気口２３ａの縁部に吸着された半田ボール３００が下面１７ｂから突出しない８０μｍ程度に規定されている。また、貫通孔７１の直径Ｌ４は、半田ボール３００が通過可能な９０μｍ程度に規定されている。また、整列用プレート１７は、本体部１００の配置位置の上方の位置（本発明における供給処理および除去処理が実行される位置）に配置されている。

制御部１８は、駆動機構１５、吸気装置１６および搬送装置３を制御する。この場合、制御部１８は、駆動機構１５を制御して、半田ボール３００を保持した吸着保持部１３の先端部１３ａを整列用プレート１７（整列用プレート１７が装着された吸着ヘッド１１の吸着面２２ａ）に近接させた状態で、吸着保持部１３および吸引部１４（つまり、本体部１００）を整列用プレート１７（吸着面２２ａ）に沿って移動させることにより、吸着ヘッド１１に対して半田ボール３００を供給する供給処理、および吸着面２２ａにおける吸気口２３ａの縁部に吸着された半田ボール３００（以下、この半田ボール３００を「搭載対象の半田ボール３００」ともいう）を除く半田ボール３００（以下、この半田ボール３００を「余剰な半田ボール３００」ともいう）を除去する除去処理を実行する。

搬送装置３は、半田ボール吸着装置２における制御部１８の制御に従い、整列用プレート１７の配置位置（本体部１００の配置位置の上方の位置であって、本発明における供給処理および除去処理が実行される位置）と基板４００の配置位置との間で吸着ヘッド１１を搬送する。

次に、半田ボール搭載装置１を用いて、本発明に係る球状体吸着方法に従って半田ボール吸着装置２に半田ボール３００を吸着させ、その半田ボール３００を基板４００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、初期状態では、半田ボール吸着装置２における吸着保持部１３の先端部１３ａが、収容容器１２における容器本体３１の底部側に対向している（先端部１３ａが下向きとなっている）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１８が、搬送装置３を制御して、図３に示すように、整列用プレート１７の配置位置に吸着ヘッド１１を搬送させる。この際に、図４に示すように、吸着ヘッド１１の吸着面２２ａと整列用プレート１７の上面１７ａとが接触する。次いで、制御部１８は、吸気装置１６を作動させる。この際に、吸着ヘッド１１の空隙２１内が負圧状態となって吸気口２３ａからの吸気が開始される。また、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気、および吸引部１４における吸引経路１４ａからの吸気が開始される。

続いて、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気に伴い、収容容器１２の収容部１２ａに収容されている半田ボール３００が吸着保持部１３の先端部１３ａに吸着されて保持される。次いで、制御部１８は、駆動機構１５を制御して、吸着保持部１３の基端部１３ｂに取り付けられている吸気管４２を回転させることにより、図７に示すように、基端部１３ｂを中心として吸着保持部１３を回動させる。この際に、先端部１３ａに保持されている半田ボール３００が吸着保持部１３の回動に伴い、収容容器１２の開口部１２ｂ側に移動させられる。また、開口部１２ｂ側に移動させられた半田ボール３００の一部が、開口部１２ｂ側に配設されているワイパー３３によって払い落とされる。このため、吸着ヘッド１１に供給される半田ボール３００の量（数）が適正な量に制限される。

続いて、制御部１８は、図８に示すように、吸着保持部１３の先端部１３ａが吸着ヘッド１１の吸着面２２ａに対向した時点（吸着保持部１３が１８０°回動した時点）で、駆動機構１５を制御して、吸気管４２の回転を停止させる。次いで、制御部１８は、供給処理を実行する。この供給処理では、制御部１８は、駆動機構１５を制御して、図９に示すように、吸着ヘッド１１の吸着面２２ａ（整列用プレート１７）に向けて（同図における上方に向けて）本体部１００を移動させて、先端部１３ａを整列用プレート１７（吸着面２２ａ）の一端側（同図における左側）に近接させる。この際に、整列用プレート１７に近接させられた先端部１３ａに保持されている半田ボール３００のうちの整列用プレート１７側（上部）に位置している半田ボール３００が、吸着ヘッド１１の吸気口２３ａからの吸気に伴う吸引力によって吸着保持部１３の吸引力に抗して吸着ヘッド１１に引き寄せられて、吸着ヘッド１１に供給される。また、供給された半田ボール３００の一部が、吸気口２３ａに引き寄せられて、整列用プレート１７の各貫通孔７１を通って吸着ヘッド１１の吸着面２２ａにおける吸気口２３ａの縁部に吸着される。

続いて、制御部１８は、駆動機構１５を制御して、図１０に示すように、先端部１３ａを整列用プレート１７に近接させた状態で、本体部１００を整列用プレート１７（吸着面２２ａ）に沿って整列用プレート１７の他端側（同図における右側）に向けて（同図に矢印で示す方向に）移動させる。この際に、上記したように、先端部１３ａに保持されている半田ボール３００のうちの整列用プレート１７側に位置している半田ボール３００が、吸着ヘッド１１の吸引力によって吸着保持部１３の吸引力に抗して吸着ヘッド１１に引き寄せられて、吸着ヘッド１１に供給され、その一部が整列用プレート１７の各貫通孔７１を通って吸着ヘッド１１の吸着面２２ａにおける吸気口２３ａの縁部に吸着される。このようにして、吸着保持部１３の先端部１３ａに保持されている半田ボール３００が、吸着保持部１３の移動に伴って徐々に（分散されつつ）吸着ヘッド１１に供給されると共に、供給された半田ボール３００の一部が吸着ヘッド１１の吸着面２２ａにおける各吸気口２３ａの縁部に１つずつ吸着される。

ここで、半田ボール３００は、上記したように微小なため、静電気や分子間力による半田ボール３００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、吸気口２３ａの縁部に吸着された搭載対象の半田ボール３００に、他の余剰な半田ボール３００が付着する。この場合、この半田ボール吸着装置２では、上記したように、整列用プレート１７の厚みＬ３が半田ボール３００の直径Ｌ１よりもやや厚い８０μｍ程度に規定され、貫通孔７１の直径Ｌ４が、半田ボール３００の直径Ｌ１よりもやや大きい９０μｍ程度に規定されている。このため、搭載対象の半田ボール３００だけが貫通孔７１内に収容され、余剰な半田ボール３００は、その一部分（体積的な一部分）またはその全体が貫通孔７１の下面１７ｂよりも外側（下側）に突出した状態で付着している。また、この半田ボール吸着装置２では、上記したように、先端部１３ａに保持されている半田ボール３００が分散されつつ供給されるため、半田ボール３００の過剰な供給が防止されて、余剰な半田ボール３００の付着が少なく抑えられている。

次いで、制御部１８は、除去処理を実行する。この除去処理では、制御部１８は、駆動機構１５を制御して、図１１に示すように、本体部１００を整列用プレート１７に沿って（同図に矢印で示す方向に）さらに移動させる。この際に、同図に示すように、吸着保持部１３に続いて吸引部１４が移動させられて、吸引部１４における吸引経路１４ａからの吸気によって余剰な半田ボール３００が吸引される。このため、搭載対象の半田ボール３００と余剰な半田ボール３００とが互いに強く引き合っていたとしても、余剰な半田ボール３００の全てが搭載対象の半田ボール３００から強制的に引き離されて吸着ヘッド１１または整列用プレート１７から確実に除去される。

続いて、制御部１８は、搬送装置３を制御して、図１２に示すように、吸着ヘッド１１が整列用プレート１７から離反するように、吸着ヘッド１１を同図に示す矢印の向きに移動させる。次いで、制御部１８は、搬送装置３を制御して、吸着ヘッド１１を基板４００の配置位置に搬送させ、続いて、図１３に示すように、吸着ヘッド１１によって吸着されている半田ボール３００が基板４００の表面に接触するように吸着ヘッド１１を基板４００に向けて（同図に示す矢印の向きに）移動させる。次いで、制御部１８は、吸気装置１６を制御して、吸着ヘッド１１における吸気口２３ａからの吸気を停止させる。この際に、図１４に示すように、吸着ヘッド１１による吸着が解除されて、半田ボール３００が基板４００の表面に塗布された半田フラックス上に載置される。続いて、制御部１８は、搬送装置３を制御して、同図に示すように、吸着ヘッド１１を上方に向けて（同図に示す矢印の向きに）移動させた後に、初期位置に搬送させる。以上により、基板４００への半田ボール３００の搭載が完了する。この場合、この半田ボール吸着装置２では、上記した供給処理を実行することで半田ボール３００の過剰な供給が防止されると共に、上記した除去処理を実行することで余剰な半田ボール３００が確実に除去されている。このため、この半田ボール搭載装置１では、余剰な半田ボール３００の基板４００への搭載（つまり、基板４００に対する半田ボール３００の過剰な搭載）が確実に防止される。

続いて、制御部１８は、駆動機構１５、吸気装置１６および搬送装置３に対する制御を繰り返すことにより、他の基板４００に対する半田ボール３００の搭載が連続して行われる。一方、半田ボール３００の搭載が完了した基板４００は、図外の取り出し装置によって取り出されて、図外の搭載状態検査装置に搬送され、搭載状態検査装置によって半田ボール３００が過不足なく搭載されているか否かの搭載状態検査が行われる。この場合、搭載状態検査において不良と判別された基板４００は、不良品のストック場所に搬送される。また、搭載状態検査において良好と判別された基板４００は、図外のリフロー処理装置に搬送され、リフロー処理装置によってリフロー処理（溶融処理）が行われることにより、図１５に示すように、基板４００に搭載された各半田ボール３００が溶融されて半球状（同図に示す半田３０１）となった状態で、基板４００の表面（図外の端子上）に固着する。また、固着された半田３０１によって基板４００上にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が構成される。以上により、同図に示すように、半田搭載済基板（球状体搭載済基板）６００が製造される。次いで、半田搭載済基板６００は、図外の電子部品搭載装置に搬送され、続いて、電子部品搭載装置によって半田搭載済基板６００に電子部品７０１が搭載される。次いで、例えばリフロー処理により、半田搭載済基板６００における基板４００に固着された半田ボール３００（半田３０１）が溶融されることで、搭載された電子部品７０１における図外の端子が、溶融された半田ボール３００（半田３０１）を介して基板４００（図外の端子）に接続される。これにより、図１６に示すように、電子部品実装済基板７００が製造される。

このように、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法では、半田ボール３００を吸着保持部１３の先端部１３ａで吸着させて保持させ、先端部１３ａを吸着面２２ａに近接させた状態で吸着保持部１３を吸着面２２ａに沿って移動させて吸着ヘッド１１に対して半田ボール３００を供給する供給処理を実行する。このため、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、適量の半田ボール３００を先端部１３ａに保持させることで、その半田ボール３００を吸着保持部１３の移動に伴って分散させつつ徐々に供給させることができるため、半田ボール３００の過剰な供給を確実に防止することができる結果、余剰な半田ボール３００の付着を少なく抑えることができる。

また、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法では、収容容器１２の開口部１２ｂ側に配設された吸着保持部１３の先端部１３ａを収容容器１２における容器本体３１の底部側に対向させて半田ボール３００を先端部１３ａで吸着して保持させ、供給処理の実行時において先端部１３ａが吸着ヘッド１１の吸着面２２ａに対向するように吸着保持部１３を回動させる。このため、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、吸着保持部１３を回動させるだけの簡易な構成でありながら、適量の半田ボール３００を吸着ヘッド１１に確実に供給することができる。

また、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法では、半田ボール３００を吸引する吸引部１４を吸着保持部１３に続いて移動させて吸気口２３ａの縁部に吸着された半田ボール３００を除く余剰な半田ボール３００を除去する除去処理を実行する。このため、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、搭載対象の半田ボール３００と余剰な半田ボール３００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たとしても、吸引部１４による吸引によって余剰な半田ボール３００の全てを搭載対象の半田ボール３００から強制的に引き離して吸着ヘッド１１（または整列用プレート１７）から確実に除去することができる。したがって、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、搭載対象の半田ボール３００だけを吸着ヘッド１１によって保持させることができるため、余剰な半田ボール３００の基板４００への搭載、つまり基板４００に対する半田ボール３００の過剰な搭載を確実に防止することができる。

また、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法では、収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４を一体に構成した本体部１００を用いて供給処理および除去処理を実行する。このため、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、別体に構成された収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４を用いて、これらを複数の駆動機構を用いて個別に移動させる構成および方法と比較して、１つの駆動機構１５でこれらを一度に移動させることができる結果、半田ボール吸着装置２および半田ボール搭載装置１を簡易に構成することができると共に処理効率を向上することができる。

また、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法では、吸気口２３ａに連通しかつ半田ボール３００が通過可能な貫通孔７１が形成された整列用プレート１７を吸着ヘッド１１に装着させた状態において供給処理および除去処理を行う。このため、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１、球状体吸着方法および球状体搭載方法によれば、供給処理の際に吸着ヘッド１１の各吸気口２３ａに半田ボール３００を１つずつ確実に供給することができる。

また、この半田搭載済基板６００では、上記の半田ボール搭載装置１（球状体搭載方法）によって基板４００に搭載された半田ボール３００が溶融されて基板４００に固着されている。このため、この半田搭載済基板６００では、基板４００に対する半田ボール３００の過剰な搭載が確実に防止される結果、半田ボール３００を溶融して基板４００に固着させる際に、過剰に搭載された半田ボール３００が溶融に伴って互いに接続される事態が回避されている。したがって、この半田搭載済基板６００によれば、電子部品を実装する際に、接続された半田ボール３００（半田３０１）を介して電子部品の端子同士が短絡する不良の発生を確実に防止することができる。

また、この電子部品実装済基板７００では、上記の半田搭載済基板６００における基板４００に固着された半田ボール３００（半田３０１）を介して接続された電子部品７０１半田搭載済基板６００に搭載されている。このため、この電子部品実装済基板７００では、過剰に搭載された半田ボール３００が溶融に伴って互いに接続される事態が回避されている結果、電子部品７０１を実装する際に、接続された半田ボール３００（半田３０１）を介して電子部品７０１の端子同士が短絡する不良の発生が確実に防止されている。したがって、この電子部品実装済基板７００によれば、この電子部品実装済基板７００を用いた製品における不良の発生を確実に防止することができる。

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、収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４を一体に構成した本体部１００を用いる構成および方法について上記したが、別体にした収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４を用いて、これらを個別に駆動する構成および方法を採用することもできる。また、収容容器１２および吸着保持部１３を一体に構成すると共に、吸引部１４を別体に構成し、一体に構成した収容容器１２および吸着保持部１３と、別体に構成した吸引部１４とを個別に駆動する構成および方法を採用することもできる。また、静止状態の吸着ヘッド１１に対して本体部１００を移動させて供給処理および吸引処理を実行する構成および方法について上記したが、静止状態の本体部１００に対して吸着ヘッド１１（または、吸着ヘッド１１および整列用プレート１７の双方）を移動させて供給処理および吸引処理を実行する構成および方法を採用することもできる。また、吸着ヘッド１１および本体部１００の双方を移動させて供給処理および吸引処理を実行する構成および方法を採用することもできる。さらに、収容容器１２、吸着保持部１３および吸引部１４を別体にしたときには、収容容器１２および吸着保持部１３の一方または双方（つまり、両者の１つ以上）を移動させて吸着保持部１３に半田ボール３００を保持させた後に、吸着ヘッド１１および吸着保持部１３の一方または双方（つまり、両者の１つ以上）を移動させて供給処理を行い、吸着ヘッド１１および吸引部１４の一方または双方（つまり、両者の１つ以上）を移動させて吸引処理を行う構成および方法を採用することができる。また、収容容器１２および吸着保持部１３を一体に構成すると共に（以下、両者による構成体を「一体構成体」という）、吸引部１４を別体に構成したときには、吸着ヘッド１１および一体構成体の一方または双方（つまり、両者の１つ以上）を移動させて供給処理を行い、吸着ヘッド１１および吸引部１４の一方または双方（つまり、両者の１つ以上）を移動させて吸引処理を行う構成および方法を採用することができる。

また、整列用プレート１７を用いる構成および方法について上記したが、整列用プレート１７を用いない構成および方法を採用することもできる。また、基板４００の表面に塗布した半田フラックス上に半田ボール３００を載置する構成に代えて、吸着ヘッド１１によって吸着された半田ボール３００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基板４００の上にその半田ボール３００を載置する構成を採用することもできる。

１ 半田ボール搭載装置
２ 半田ボール吸着装置
３ 搬送装置
１１ 吸着ヘッド
１２ 収容容器
１２ｂ 開口部
１３ 吸着保持部
１３ａ 先端部
１３ｂ 基端部
１４ 吸引部
１５ 駆動機構
１７ 整列用プレート
１７ａ 上面
１８ 制御部
２２ａ 吸着面
２３ａ 吸気口
７１ 貫通孔
１００ 本体部
３００ 半田ボール
３０１ 半田
４００ 基板
６００ 半田搭載済基板
７００ 電子部品実装済基板
７０１ 電子部品

Claims (15)

1. 吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着する吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置であって、
   開口部を有して前記球状体を収容する収容容器と、当該収容容器に収容されている前記球状体をその先端部で吸着して保持する吸着保持部と、移動機構と、当該移動機構を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記移動機構を制御して、前記先端部に前記球状体を保持している前記吸着保持部と前記吸着ヘッドの前記吸着面とを相対的に近接させた状態で当該吸着保持部が当該吸着面に沿って相対的に移動するように当該吸着ヘッドおよび当該吸着保持部の少なくとも一方を移動させて前記吸気口から吸引している状態の前記吸着ヘッドに対して当該球状体を供給する供給処理を実行する球状体吸着装置。
2. 前記吸着保持部を回動させる回動機構を備え、
   前記吸着保持部は、前記収容容器の前記開口部側に配設されて、前記球状体を前記先端部で保持した状態で基端部を中心として前記回動機構によって回動可能に構成され、
   前記制御部は、前記供給処理の実行時において、前記回動機構を制御して前記球状体を保持している前記先端部が前記吸着面に対向するように前記吸着保持部を回動させる請求項１記載の球状体吸着装置。
3. 前記球状体を吸引可能な吸引部を備え、
   前記制御部は、前記移動機構を制御して、前記吸着保持部に続いて前記吸引部が前記吸着面に沿って相対的に移動するように前記吸着ヘッドおよび当該吸引部の少なくとも一方を移動させて前記吸気口の縁部に吸着されている前記球状体を除く余剰な前記球状体を吸引させて除去する除去処理を実行する請求項１または２記載の球状体吸着装置。
4. 前記収容容器、前記吸着保持部および前記吸引部が一体に構成されている請求項３記載の球状体吸着装置。
5. 前記吸着ヘッドに対して着脱可能に構成されると共に前記吸着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吸気口に連通しかつ前記球状粒体が通過可能な貫通孔が形成された整列用プレートを備え、
   前記制御部は、前記整列用プレートが前記吸着ヘッドに装着された状態において前記供給処理を行う請求項１から４のいずれかに記載の球状体吸着装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の球状体吸着装置と、当該球状体吸着装置の前記吸着ヘッドを前記供給処理が実行される位置に搬送すると共に前記球状体を吸着している前記吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置まで搬送する搬送装置とを備えて、前記球状体を前記搭載対象体に搭載する球状体搭載装置。
7. 吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着する吸着ヘッドに当該球状体を吸着させる球状体吸着方法であって、
   開口部を有する収容容器に収容されている前記球状体を吸着保持部の先端部で吸着させて保持させ、前記先端部に前記球状体を保持している前記吸着保持部と前記吸着ヘッドの前記吸着面とを相対的に近接させた状態で当該吸着保持部が当該吸着面に沿って相対的に移動するように当該吸着ヘッドおよび当該吸着保持部の少なくとも一方を移動させて前記吸気口から吸引している状態の前記吸着ヘッドに対して当該球状体を供給する供給処理を実行する球状体吸着方法。
8. 前記収容容器の前記開口部側に配設されて前記球状体を前記先端部で保持した状態で基端部を中心として回動可能な前記吸着保持部の当該先端部に当該球状体を保持させ、前記供給処理の実行時において、前記球状体を保持している前記先端部が前記吸着面に対向するように前記吸着保持部を回動させる請求項７記載の球状体吸着方法。
9. 前記球状体を吸引可能な吸引部が前記吸着保持部に続いて前記吸着面に沿って相対的に移動するように前記吸着ヘッドおよび当該吸引部の少なくとも一方を移動させて前記吸気口の縁部に吸着されている前記球状体を除く余剰な前記球状体を吸引させて除去する除去処理を実行する請求項７または８記載の球状体吸着方法。
10. 一体に構成された前記収容容器、前記吸着保持部および前記吸引部を用いて前記供給処理および前記除去処理を実行する請求項９記載の球状体吸着方法。
11. 前記吸着ヘッドに対して着脱可能に構成されると共に前記吸着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吸気口に連通しかつ前記球状粒体が通過可能な貫通孔が形成された整列用プレートを当該吸着ヘッドに装着させた状態において前記供給処理を行う請求項７から１０のいずれかに記載の球状体吸着方法。
12. 請求項７から１１のいずれかに記載の球状体吸着方法で前記吸着ヘッドに前記球状体を吸着させ、当該球状体を吸着している前記吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置まで搬送して当該球状体を前記搭載対象体に搭載する球状体搭載方法。
13. 請求項６記載の球状体搭載装置によって前記搭載対象体としての基板に搭載された前記球状体を溶融して当該基板に固着させた球状体搭載済基板。
14. 請求項１２記載の球状体搭載方法によって前記搭載対象体としての基板に搭載された前記球状体を溶融して当該基板に固着させた球状体搭載済基板。
15. 請求項１３または１４記載の球状体搭載済基板に固着された前記球状体を介して接続された電子部品が当該球状体搭載済基板に搭載されている電子部品搭載済基板。

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