JP2010528871A - 半田ボール配列群を取り出して移送するための移送装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、半田ボール配列群（２８）を取り出して移送するための半田ボール移送装置（１０）に関する。前記移送装置は、吸引される半田ボールを溜めておくための半田ボール分散容器（１１）と、フラットな半田ボール配列群を取り出すために該分散容器と相互に連携する、負圧をかけることが可能な移送用吸引支持板（１２）とを備える。前記半田ボール分散容器の底面部（１４）は少なくとも１部が多孔状であり、前記移送用吸引支持板には半田ボール配列群を取り出すために所定配列に分布する開口のパターンが設けられる。また、前記半田ボール分散容器には、該分散容器に超音波振動が付与するための超音波振動を付与させる機体（３７）が備えられる。

Description

本発明は、吸引される半田ボールを溜めておくための半田ボール分散容器と、半田ボール配列群をフラットに配列するために半田ボール分散容器と相互に連携する、負圧をかけることが可能な移送用吸引支持板と、を備えた半田ボール配列群を取り出して移送するための半田ボール移送装置（半田ボール分散容器多孔板状の底面に半田ボールが多層状に分散配列されており、該半田ボール配列群より空隙を介して移送用吸引支持板と対面している。）に関し、前記半田ボール分散容器の底面部は少なくとも１部が多孔状であり、前記移送用吸引支持板には半田ボール配列群を取り出すために所定配列に分布する開口が設けられている。

前記した類の装置は、特許文献１（ＤＥ１０ ２００４ ０５１ ９８３Ａ１）により公知である。公知の装置において、テンプレート状の開口を備える移送用吸引支持板（規定口径の穴をくりぬいたプラスチック状板）が半田ボール分散容器の上に配置されており、負圧をかけると半田ボール分散容器内の移送用吸引支持板の下にランダムに分散している半田ボールが吸引されて、テンプレート状の開口の配列に対応して半田ボールが配列される。負圧をかけることによる効果を促進するために半田ボール分散容器の底面部が多孔板状となっている。空気流が底面部の孔から均一に分布しながら流入すると通風状態が均等になるので、分散容器内に半田ボールが均等に分散していれば移送用吸引支持板に負圧をかけても容器内の半田ボール分布状態が悪くなることはない。もし、半田ボール分散容器内の中央部に半田ボールが集中して堆積されていると、移送用吸引支持板上に半田ボールが一様に配列されないという現象が起きてしまうが、半田ボール容器内に半田ボールがそのように集中して堆積されるということがない。

このように従来の装置では移送用吸引支持板に負圧をかける段階の容器内の半田ボール分布状態を半田ボールの取出し工程全体に渡って維持することはおよそ可能である。しかし、分布状態を維持できるということは負圧をかける前の段階、例えば分散容器内に半田ボールを充填する工程などで既に半田ボールが不均一に分布されているとその状態が維持されてしまう。そうすると、半田ボールが充填される入口の領域に半田ボールが局所的に堆積することが頻繁に起こる。このため、公知の装置でも容器に半田ボールを充填する工程の後にまず容器内の半田ボール層の高さをフラットにする必要がある。このために例えばドクターブレードなどを使用して半田ボール層表面をフラットにしている。

ＤＥ１０ ２００４ ０５１ ９８３Ａ１

本発明の目的は半田ボール分散容器内で半田ボール層をフラットにする工程を簡単に実行できる装置を提供することである。

この目的を達成するために本発明の半田ボール移送装置には請求項１の特徴が備えられている。

本発明の移送装置においては、半田ボール分散容器には該容器に超音波振動を与える超音波振動を付与させる機体が設けられている。

半田ボール分散容器に超音波振動を与えることによって、半田ボールの充填工程で起こり得る現象である局所的に半田ボールが集中して堆積するという現象が全くなくなる、若しくは発生したとしてもすぐに除去される。こうして、半田ボール層を確実にフラットにすることができる。結果として半田ボール層に負圧をかける時に容器内の半田ボール分布状態が最適となるので、規定された配列で半田ボール群を移送用吸引支持板に吸引することができる。特に、超音波振動を付与させる機体に使用により、手動などで作動させることによる機械的複雑を伴うドクターブレードを使用する必要がなくなる。また、移送用吸引支持板に負圧がかかった状態や、半田ボール配列群が偏りなく移送用吸引支持板上に配列されている場合に、半田ボール分散容器へ超音波振動を与えても問題はない。また、半田ボール分散容器に超音波振動を与えることにより、移送用吸引支持板上での半田ボール配列群の形成が容易になる。

好ましくは、シール部材を移送用吸引支持板と半田ボール分散容器の間に配置して、該容器から半田ボールが漏れないようにする。

イオンガス（好ましくは空気）を供給する供給器具を容器底面部の下に設けると、半田ボールの帯電が防止できる。

本発明における移送装置の好ましい実施例では、半田ボール分散容器と半田ボール貯留部は半田ボール繰出部を介して連結されている。半田ボール繰出部を介して半田ボール貯留部と分散容器を連通させたことにより、容器への半田ボールの充填が自動的若しくは自己作動で行われる。また、半田ボール分散容器に超音波振動を与えて半田ボール層をフラットにすると、半田ボール繰出部から容器への半田ボール充填工程若しくは再充填工程の直後に容器内の充填レベルの計測を行うことができる。

特に好ましい実施例では、超音波振子から生起された超音波振動が付与される排出ノズルを半田ボール貯留部の下端面に取り付けて半田ボール繰出部を構成する。半田ボール繰出部に「バルブ機能」を持たせるために機械的な可動バルブ部材を使用する必要はない。排出ノズルに超音波振動が付与されないと、半田ボールが排出ノズルの排出通路に詰まって通路が遮断されるので、バルブとしての閉塞機能が得られる。排出ノズルに超音波振動を与えることにより、排出通路内で相互接触している半田ボールが振動によって上の方から滑り落ちる。こうして排出通路の詰まりが解消され、次に半田ボール貯留部の排出ノズルよりも上にある半田ボールが排出ノズルを通って排出される。

排出ノズルへの超音波振動の付与は、超音波振動を付与させる機体（例えば超音波振動子）を排出ノズルに直接的に（例えば超音波振動体を排出ノズルに接続する等）取り付けて実行されても良いし、半田ボール貯留部の他の領域若しくは他の部材に超音波振動子を接続した輻射版を取り付けて超音波が間接的に伝搬されてもよい。

半田ボール繰出部がフレキシブル供給導管で半田ボール分散容器に接続されている場合、必要に応じて、半田ボール分散容器（に例えば超音波振動子を接続した輻射版を取り付けて）を超音波振動させた後で排出ノズルを超音波振動させてもよいし、その逆の順番でもよい。また、当然のことであるが、容器の超音波振動と排出ノズルの超音波振動を同時に行ってもよい。

排出ノズルとして構成される「バルブ」が容易に開放できるように、半田ボール貯留部には減圧装置が備えられることが好ましい。

半田ボールを半田ボール貯留部から分散容器へと自動的若しくは自己作動により充填する工程をより簡単にするために、充填レベルを監視するための半田ボール繰出部と相互連携するセンサ器具を半田ボール分散容器に設け、必要に応じて半田ボール繰出部を作動させて「バルブ」としての排出ノズルを開放させることが好ましい。

センサ器具として光電子境界検知器具を半田ボール分散容器の充填レベルの高さに設けると費用効率が高くなる。

半田ボール分散容器の構造の単純化に関して言えば、容器は多孔状の底面部と環状外周壁を備えていることが好ましい。

金網で（メッシュ状の）多孔状の底面部を形成すると、機能的にも信頼があり費用効率の高い半田ボール分散容器になる。

シール部材をシールリングとして形成して外周壁と移送用吸引支持板との間、好ましくは外周壁の前端面に取り付けることによってシール部材を簡単に構成することができる。

半田ボール分散容器内に移送用吸引支持板が配置された移送装置の概略図である。 図１に示される容器を図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図である。 半田ボール分散容器の別の実施例を示す。 図３に示される容器を図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図であり、容器に半田ボール貯留部が接続された状態を示す。 図４に示す半田ボール分散容器の上に移送用吸引支持板が配置された状態を示す。

本発明による装置の好ましい実施例を図面を参照して以下に詳細に説明する。

図１には、半田ボール分散容器１１内に移送用吸引支持板１２が配置された移送装置１０が示されている。分散容器１１は環状外周壁１３とその下端面に面する底面部１４を備える。本実施例によれば、底面部１４は網目状の金網で構成されており、その網目のサイズは分散容器１１内に配置され全体で半田ボール層１７を形成する半田ボール１６の直径よりも少なくとも僅かには小さいこととする。

本実施例では湾曲形状の半田ボール供給導管１８によって、半田ボール層１７を収納する半田ボール取出し空間１９が半田ボール貯留部２０に接続されている。供給導管１８と半田ボール貯留部２０の中間部材として排出ノズル２１が該貯留部２０の下端に設けられている。半田ボール貯留部２０内に形成される半田ボール貯留空間２２は減圧装置との接続部２３を介して減圧装置（詳細説明は省略）と連通している。半田ボール貯留部２０は重量付加部（重量バランサ）２５を介して支持構造２４に連結されており、重量付加部２５により必要に応じて半田ボール貯留部２０への充填工程が再開される。

図１では半田ボール取出し空間１９に配置されている移送用吸引支持板１２は、操作デバイス２７の接続部材２６の下端面に取り付けられている。操作デバイス２７及びその支持手段には、減圧装置及び減圧装置への接続部３０が備えられており、移送用吸引支持板１２に形成される所定パターンの開口（詳細には図示せず）から容器１１の半田ボール取出し空間１９の後方に吸引する負圧がかけられる。操作デバイス２７が動いて移送用吸引支持板１２が下方向に動くと、移送用吸引支持板１２が図１に記載される取出位置に配置されて分散容器１１から半田ボール配列群を取り出したり、移送用吸引支持板１２へと吸引された半田ボール配列群２８（詳細については説明を省略）を接触吸引支持板の接触位置と同じ位置に移動させたりできる。半田ボール配列群２８の接触位置への配置と接触吸引支持板と半田ボール配列群２８との熱結合を一連の作業で行うことができるように、操作デバイス２７は半田ボールに熱エネルギーを照射可能な所謂「ボンディングヘッド」として設計してもよい。

図１に記載した移送装置の作動工程では、半田ボール分散容器１１の半田ボール取出し空間１９に移送用吸引支持板１２を移動させた後に半田ボール取出し空間１９が減圧装置接続部３０を通して減圧される。分散容器１１の多孔状底面部１４を通過して通気が行われることにより個々の半田ボール１６が負圧に反応して半田ボール層から吸引されて、図１のように移送用吸引支持板１２に形成された開口に対応して配列された半田ボール配列群２８を形成することができる。この工程において、移送用吸引支持板１２が取り付けられる接続部材２６に超音波振動を付与することにより半田ボール配列群２８の形成が更に容易になる。

半田ボール取出し空間１９に充分な量の半田ボールを存在させるために、供給導管１８を通して半田ボール貯留部２０から半田ボール取出し空間１９へと半田ボール１６が充填されるようにしてもよい。供給導管１８と半田ボール貯留部２０との間に配置される半田ボール繰出部３１によって半田ボール貯留部２０からの半田ボールの供給を必要量に調整する。半田ボール繰出部３１は基本的に排出ノズル２１と排出ノズル２１に超音波振動を与える超音波振動体３２で構成される。図１に記載の実施例では超音波振動体３２を半田ボール貯留部２０の上端部に配置しているが、例えば排出ノズル２１に直接取り付けてもよい。

半田ボール繰出部３１の作動及び制御を行うために、図２に記載のように半田ボール分散容器１１に光電子境界検知器具３３を設ける。本実施例の光電子境界検知器具３３は、送信器３４と受信器３５が対向するように半田ボール分散容器１１の外周壁１３に配置したものである。分散容器１１の半田ボール取出し空間１９に形成される半田ボール層１７の高さが光電子境界検知器具３３で定められた充填レベルｈに満たない時は、送信器３４と受信器３５との連絡が行われ、それによって半田ボール繰出部３１が作動する。層表面３６を略平面平行若しくは底面部と平行にするために、分散容器１１に超音波振動を付与する超音波振動を付与させる機体３７が容器の外周壁１３に設けられる。こうして半田ボール１６がほぼ均一に分散することになる。すなわち、半田ボール層１７の層表面３６が容器底面部１４と原則的には平行になる。

排出ノズル２１に超音波振動を与える超音波振動体３２を作動させることによって半田ボール繰出部３１を作動させる。排出ノズル２１は排出通路（詳細説明は省略）を備え、その開口断面は周囲のパラメーターとの相互作用により半田ボール１６が詰まるような形状に設計する。このような詰まりは、例えば半田ボール貯留部２０内の空気の湿気や酸化によって起こるものである。半田ボール貯留部２０及び／又は排出通路内に窒素を流すことによって酸素が減少し空気湿度が調整されて好ましくは一定レベルに維持できるので、より効果的に詰まりを発生させることができる。更に、排出通路の開口断面はノズル２１の交換によって様々な直径の半田ボールに簡単に適応させることができるので、半田ボールの直径が変わってもバルブ効果が得られる。

排出ノズル２１に超音波振動を与えると、排出ノズル２１の排出通路内に詰まっている半田ボールが振動によって相対移動する。振動が起こることにより排出通路内の半田ボール１６の詰まりが解消され、半田ボール貯留部の中の半田ボール１６がノズル２１及び供給導管１８を通って分散容器１１の半田ボール取出し空間１９へと流動可能となる。超音波振動体３２を再度停止させるとすぐに詰まりが発生するように直径が調整された排出ノズル２１の排出通路により、半田ボール１６が再び詰まることになる。

図３は図２に記載の分散容器１１に対応する環状外周壁１３を備えた分散容器４０を示しており、その底面部１４は外周壁１３の下端面に面しており、上部には半田ボール層１７を備えている。分散容器４０は図２に記載の分散容器１１と同様に、外周壁１３の上に配置される超音波振動を付与させる機体３７を備えることにより、分散容器４０に超音波振動を与えることができる。

図２に記載の分散容器１１と４０との相違点は、分散容器４０は外周壁１３の上端面４１にシールリング４２が備えられている点である。本実施例においては、シールリングを弾力性のある材質で形成する。

図４は、図３に記載の分散容器４０を記載したものであり、本実施例では湾曲して設けられた供給導管１８によって分散容器４０に半田ボール貯留部４３が連結される。半田ボール貯留部２０に対応する半田ボール貯留部４３の半田ボール貯留空間２２には窒素流入口４４が設けられている。半田ボール貯留部４３は、半田ボール貯留部２０とは異なり、超音波振動を付与させる機体４６による超音波振動がブラケット４５を介して行われる。こうして、図１の説明で既に述べたように半田ボール繰出部３１に接続されている排出ノズル２１に超音波振動が与えられる。

半田ボール貯留部４３の上端面には半田ボールの充填工程を実行可能に構成されたリッド４７が設けられている。リッド４７に設けられた充填レベル検知センサ４８により充填の再開が指示される、すなわち半田ボール貯留部４３の所定レベルに達していない時には充填工程の再開を指示する信号が出力される。

図５には半田ボール分散容器４０と、該容器４０の半田ボール取出し空間１９から半田ボール配列群２８を取り出すための移送用吸引支持板１２が共に記載されている。

図１を参照して既に説明した通り、減圧装置接続部３０からの負圧によって半田ボール層１７の減圧が行われる。その結果、半田ボール１６は移送用吸引支持板１２の方へと吸引され、半田ボール配列群２８（図１）のように移送用吸引支持板１２に形成された開口パターンで並べられる。こうして半田ボール配列群２８の取り出しが行われる。

図５に記載したように、半田ボール層１７に負圧がかかると移送用吸引支持板１２が分散容器４０の外周壁１３の上端面４１と接触するように移動してシール作用が起きる。こうして外周壁１３が支持部材５１と接触してシールリング４２が多かれ少なかれ圧縮されることになる。シール作用によって減圧装置接続部３０からの負圧が高くなり、また半田ボール１６が半田ボール取出し空間１９から分散容器４０の外側へと溢れてしまうことも回避できる。特に図５に記載した実施例のように、半田ボール取出し空間１９の中の半田ボール層１７に負圧をかけた時にイオン空気流（電荷を持つ空気流）５０が供給手段４９から底面部１４を通過して半田ボール取出し空間１９へと導入されるようにすれば、半田ボール取出し空間１９から半田ボールが意図せず漏れ出すことがない。また、外周壁１３の上端面４１と移送用吸引支持板１２の間に形成される隙間から周囲空気が漏れ出して、イオン空気流５０の利点である帯電防止効果が少なくとも部分的に消滅したり弱められたりすることがない。

取り出した半田ボール配列群２８を同じ配列のウェーハのチップ接触部に載置することが図に記載した移送装置１０の主な役割であることを考えると、半田ボール分散容器１１、４０の両方において環状外周壁１３をウェーハ（プリント基板）のサイズに適合させることによって様々なウェーハサイズに簡単に適合させることができるので都合が良い。この点において、移送用吸引支持板１２はウェーハのサイズと関係なく同じサイズでよい。というのは、図５に記載の実施例では、移送用吸引支持板１２が中間のシールリング４２を介して半田ボール分散容器４０に接触することにより、半田ボール配列群２８の占有面積が移送用吸引支持板１２上に規定されるからである。

Claims (13)

1. 吸引される半田ボールを溜めておくための半田ボール分散容器（１１）と、フラットな半田ボール配列群を取り出すために該分散容器と相互に連携する、負圧をかけることが可能な移送用吸引支持板（１２）とを備え、前記半田ボール分散容器の底面部（１４）は少なくとも１部が多孔状であり、前記移送用吸引支持板には半田ボール配列群を取り出すために所定配列に分布する開口のパターンが設けられた、半田ボール配列群（２８）を取り出して移送するための半田ボール移送装置において、
   前記半田ボール分散容器に超音波振動を付与させる機体（３７）を備えて、該分散容器に超音波振動が付与されるようにしたことを特徴とする移送装置。
2. 前記移送用吸引支持板（１２）と前記半田ボール分散容器（４０）の間にシール部材（４２）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の移送装置。
3. 前記分散容器（４０）には前記底面部（１４）の下に、イオンガス（５０）を供給するための供給器具（４９）が割り当てられることを特徴とする請求項１又は２に記載の移送装置。
4. 前記分散容器（１１、４０）は半田ボール繰出部（３１）を介して半田ボール貯留部（２０、４３）に接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の移送装置。
5. 前記半田ボール繰出部（３１）は、超音波振動を付与させる機体（３２、４６）により超音波振動を与えることが可能な排出ノズル（２１）を前記半田ボール貯留部（２０、４３）の下端面に設けて構成されることを特徴とする請求項４記載の移送装置。
6. 前記半田ボール繰出部（３１）はフレキシブル供給導管（１８）を介して前記半田ボール分散容器（１１、４０）に接続されることを特徴とする請求湖得４又は５に記載の移送装置。
7. 前記半田ボール貯留部（２０、４３）には前記半田ボール貯留部に負圧をかけるための減圧装置が備えられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移送装置。
8. 前記半田ボール分散容器（１１、４０）には、前記半田ボール繰出部（３１）と相互に連携して充填レベルｈを監視するためのセンサ器具が設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の移送装置。
9. 前記センサ器具は、前記半田ボール分散容器（１１、４０）の充填レベルｈの高さに配置された光電子境界検知器（３３）であることを特徴とする請求項８記載の移送装置。
10. 前記半田ボール分散容器（１１、４０）は、多孔状の底面部（１４）と環状外周壁（１３）とで形成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の移送装置。
11. 前記底面部（１４）は金網で形成されることを特徴とする請求項１０記載の移送装置。
12. 前記シール部材は、前記外周壁（１３）と前記移送用吸引支持板（１２）の間に介在させたシールリング（４２）であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の移送装置。
13. 前記シールリング（４２）は前記移送用吸引支持板（１２）に面する外周壁（１３）の端面に配置されることを特徴とする請求項１２記載の移送装置。

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