JP2011009591A - 球状体吸着装置および球状体搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】球状体を搭載対象体に過不足なく搭載すると共にフラックスの付着を防止する。
【解決手段】吸着板２２における吸気孔２３の縁部で半田ボール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、吸着板２２は、吸気孔２３を構成する第１貫通孔がエッチング処理によってそれぞれ形成された複数の板体を拡散接合することによって構成され、制御部は、移動機構を制御して、先端部１３ａに半田ボール３００を保持している吸着保持部１３を吸着ヘッド１１の吸着板２２に近接させた状態で吸着保持部１３を吸着板２２に沿って移動させて吸気孔２３から吸引している状態の吸着ヘッド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、球状体を吸着する吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置、および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、整列マスクを移動させる移動部、および半田ボールが収容されている半田ボール容器などを備えて、整列マスクにおける吸着穴（吸着穴の縁部）で吸着した半田ボールをパッケージの接続端子（搭載対象体）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、半田ボールが収容されている半田ボール容器に嵌合させる。この場合、半田ボール容器に対して送風したり半田ボール容器を振動させることによって半田ボールを浮遊させる。これにより、半田ボールが供給されて、その半田ボールが離脱プレートの貫通穴を通って整列マスクの吸着穴に吸着される。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。続いて、整列マスクをパッケージに向けて下降させてフラックスが塗布されている接続端子に半田ボールを接触させ、次いで、整列マスクによる吸着を解除して整列マスクを上昇させる。これにより、接続端子に半田ボールが搭載される。

特開２００３−１００７８９号公報（第３−４頁、第１−６図）

ところが、上記した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、半田ボール容器に収容されている半田ボールを浮遊させて供給し、その半田ボールを整列マスクの吸着穴で吸着している。しかしながら、この構成では、半田ボールが全ての吸着穴には行き渡らずに（全ての吸着穴に半田ボールが満遍なく供給されずに）、半田ボールを吸着していない吸着穴が生じ、この結果、接続端子の一部に半田ボールが搭載されない（半田ボールが欠落する）おそれがある。

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おり、これに伴って整列マスクに形成する吸着穴の直径も微小化させる必要がある。ここで、例えば、図１８に示す従来の整列マスク５３１の吸着板５３２は、ドリルを用いた穿孔加工によって板状体５２０に吸着穴５２１を形成することによって作製される。この場合、微小な吸着穴５２１の穿孔加工に用いられる極細のドリルでは、強度的な制約から、深穴を穿孔するのが困難である。このため、図１９に示すように、目的の穴径よりも大径のドリル５１１を用いて吸着面の裏面側から穿孔加工を行うと共に、目的の穴径のドリル５１０を用いて吸着面側から穿孔加工を行うことで、吸着穴５２１形成している。

しかしながら、樹脂等の軟質の材料で形成されている板状体５２０にこの方法で穿孔加工を行う場合であっても、その穴の深さはドリル径の直径の２〜３倍程度が限度である。このため、従来の半田ボール搭載装置には、整列マスク５３１の厚みを十分に厚くすることができないことに起因して整列マスク５３１の剛性が不足して、図２０に示すように、吸着の際に整列マスク５３１が撓んで整列マスク５３１と離脱プレート５５０との間に隙間が生じ、１つの吸着穴５２１に複数の半田ボール３００が吸着され（ダブルボールが発生し）、この結果、パッケージ５６０の接続端子５６１（図２１参照）に半田ボール３００が過剰に搭載されるおそれがある。また、図２１に示すように、整列マスク５３１が撓むことにより、整列マスク５３１をパッケージ５６０に向けて下降させた際に、接続端子５６１の一部に半田ボール３００が接触せずに、その接続端子５６１に半田ボール３００が搭載されない（半田ボールが欠落する）おそれもある。さらに、ドリルを用いた穿孔加工では、吸着穴が真円とならずに歪んだり、吸着穴の周囲にバリが生じることがあるため、これらに起因して吸着穴の縁部と半田ボール３００との間に隙間が生じてその隙間から吸着穴内にフラックスが侵入して付着し、次の吸着の際に支障を来すおそれもある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、球状体を搭載対象体に過不足なく搭載すると共にフラックスの付着を防止し得る球状体吸着装置および球状体搭載装置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、球状体吸着用の第１吸気孔が形成された吸着板における当該第１吸気孔の縁部で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、前記吸着保持部を移動させる移動機構と、当該移動機構を制御する制御部とを備え、前記吸着ヘッドの前記吸着板は、前記第１吸気孔を構成する第１貫通孔がエッチング処理によってそれぞれ形成された複数の板体を拡散接合することによって構成され、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を前記吸着ヘッドの前記吸着板に近接させた状態で当該吸着保持部を当該吸着板に沿って移動させて前記第１吸気孔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、その基端部を中心として前記回動機構によって回動されると共に、前記先端部が前記収容容器の底部側に対向しているときに当該収容容器に収容されている前記球状体を当該先端部で吸着して保持し、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板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、前記吸着ヘッドに対して接離可能に構成されると共に前記吸着板に密着している状態において前記第１吸気孔に連通しかつ前記球状粒体が通過可能な挿通孔が形成された整列用プレートを備え、前記吸着板は、エッチング処理によって前記各板体に形成された第２貫通孔によって構成されて前記整列用プレートが密着したときに当該整列用プレートによってその開口部が閉塞される第２吸気孔を備え、前記制御部は、前記整列用プレートが前記吸着ヘッドに密着している状態において前記供給処理を行う。

また、請求項４記載の球状体搭載装置は、請求項１から３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。

請求項１記載の球状体吸着装置、および請求項４記載の球状体搭載装置によれば、先端部に球状体を保持している吸着保持部を吸着ヘッドの吸着板に近接させた状態で吸着保持部を吸着板に沿って移動させて吸着ヘッドに対して球状体を供給することにより、吸着板に形成されている複数の第１吸気孔に球状体を満遍なく供給することができる。このため、全ての第１吸気孔の縁部に球状体を確実に吸着させることができる結果、その球状体を搭載対象体に搭載する際の球状体の欠落を確実に防止することができる。また、この球状体吸着装置および球状体搭載装置によれば、第１吸気孔を構成する貫通孔がエッチング処理によってそれぞれ形成された複数の板体を拡散接合することによって吸着板を構成したことにより、吸着板の剛性を所望の剛性まで高めることができるため、吸着板の撓みを確実に防止することができる。このため、この球状体吸着装置および球状体搭載装置によれば、球状体を吸着する際におけるダブルボール（１つの第１吸気孔による複数の球状体の吸着）の発生を確実に防止することができる結果、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、この球状体吸着装置および球状体搭載装置によれば、吸着板の撓みを確実に防止することができるため、吸着ヘッドを搭載対象体に向けて下降させた際の搭載対象体と球状体との非接触による球状体の欠落を確実に防止することができる。さらに、この球状体吸着装置および球状体搭載装置によれば、第１吸気孔の開口縁部における歪みやバリの発生を極めて少なく抑えることができるため、歪みやバリに起因して第１吸気孔の開口縁部と球状体との間に隙間が生じてその隙間から第１吸気孔内にフラックスが侵入して付着する事態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、および請求項４記載の球状体搭載装置では、収容容器の開口部側に配設された吸着保持部の先端部を収容容器の底部側に対向させて球状体を先端部で吸着して保持させ、供給処理の実行時において先端部が吸着板に対向するように回動機構が吸着保持部を回動させる。このため、この球状体吸着装置および球状体搭載装置によれば、吸着保持部を回動させる簡易な構成でありながら、吸着ヘッドに形成されている複数の第１吸気孔に球状体を満遍なく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、および請求項４記載の球状体搭載装置によれば、第１吸気孔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密着させた状態において供給処理を行うことにより、供給処理の際に吸着ヘッドの各第１吸気孔に球状体を１つずつ確実に供給することができる。また、この球状体吸着装置および球状体搭載装置によれば、吸着板に第２吸気孔を形成したことにより、吸着板と整列用プレートとの相対的な位置ずれを確実に規制することができるため、両者の間の隙間に起因するダブルボールの発生を一層確実に防止することができる。また、エッチング処理によって各板体に形成された第２貫通孔によって第２吸気孔を構成することにより、第２吸気孔を吸着板における任意の位置に任意の大きさで設けることができる。

また、請求項４記載の球状体搭載装置によれば、上記の球状体吸着装置と、球状体吸着装置の吸着ヘッドを供給処理が実行される位置に搬送すると共に球状体を吸着している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たことにより、球状体吸着装置が有する上記の各効果を実現することができるため、フラックスの付着を防止しつつ球状体を搭載対象体に過不足なく搭載することができる。

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の構成を示す断面図である。 吸着ヘッド１１の底面図である。 吸着板２２の構成を説明する説明図である。 吸着ヘッド１１の吸着板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、吸引部１４で構成される本体部１００の分解斜視図である。 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。 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。 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。 従来の半田ボール搭載装置の動作を説明する第４の説明図である。

以下、本発明に係る球状体吸着装置および球状体搭載装置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（球状体搭載装置）１の構成について説明する。半田ボール搭載装置１は、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、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７参照）を搭載対象体としての基板４００の端子４０１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、半田ボール搭載装置１によって基板４００の端子４０１に搭載された後に加熱溶融されることにより、基板４００上にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を構成する。

半田ボール吸着装置２は、図２，３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、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４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４，５に示すように、吸着ヘッド１１の吸着板２２には、吸着板２２の外面（以下「吸着面２２ａ」ともいう）に開口すると共に空隙２１と連通する複数の吸気孔２３（第１吸気孔）が形成されている（以下、吸着面２２ａにおける吸気孔２３の開口部を「吸気口２３ａ」ともいう）。また、両図に示すように、吸着板２２には、吸着面２２ａに開口すると共に空隙２１と連通する吸気孔（第２吸気孔）２４が形成されている（以下、吸着面２２ａにおける吸気孔２４の開口部を「吸気口２４ａ」ともいう）。この場合、吸気孔２４は、整列用プレート１７が吸着面２２ａに密着したときに整列用プレート１７によって吸気口２４ａ開口部が閉塞される。

この場合、図７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４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２５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７参照）。

また、この吸着ヘッド１１では、図６に示すように、硬質の材料（一例として、ステンレス等の金属）によって薄板状に形成された複数（この例では５枚）の板体６１を積層することによって吸着板２２が構成されている。この場合、各板体６１には、吸気孔２３を構成する貫通孔６２（第１貫通孔）、および吸気孔２４を構成する貫通孔６３（第２貫通孔）が形成されている。ここで、吸着板２２は、次のようにして作製される。まず、エッチング処理（一例として、ドライエッチング処理やイオンミリング）によって金属の薄板に貫通孔６２，６３を形成して各板体６１を作製する。次いで、各板体６１を拡散接合によって接合する。具体的には、各板体６１を重ね合わせて所定の圧力で加圧した状態で、所定の温度に加熱する。この際に、各板体６１の接合面（互いに接触している面）において原子の拡散が生じ、これによって各板体６１が互いに接合する。以上により吸着板２２が完成する。この吸着板２２では、エッチング処理を行うことで、金属等の硬質の材料に対して貫通孔６２を形成することができ、しかも貫通孔６２の開口部（つまり、吸気孔２３の吸気口２３ａ）における歪みやバリの発生を極めて少なく抑えることが可能となっている。また、板体６１の数を増やしたり、板体６１の厚みを厚くすることで、吸着板２２の剛性を所望の剛性まで高めることが可能となっている。

収容容器１２は、図３，８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８参照）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８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（図８参照）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１１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３，８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９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、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、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１１０（図２参照）を介して、吸着ヘッド１１の排気孔２５、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に対して接離可能（着脱可能）に構成されると共に、図７に示すように、吸着ヘッド１１における吸着板２２の吸着面２２ａと上面１７ａとが密着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に連通する挿通孔１７ｃ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、挿通孔１７ｃ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、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、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、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の端子４０１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７に示すように、吸着ヘッド１１における吸着板２２の吸着面２２ａと整列用プレート１７の上面１７ａとが密着する。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、吸着板２２の吸着面２２ａに密着している整列用プレート１７によって吸気孔２４の吸気口２４ａが閉塞されているため、空隙２１内が負圧状態となることによって整列用プレート１７と吸着板２２とが固定されて、両者の相対的な位置ずれが規制される。また、吸気装置１６の作動に伴い、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１０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１１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１２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の各挿通孔１７ｃ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１３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の各挿通孔１７ｃ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の各吸気口２３ａに満遍なく供給されて、吸着ヘッド１１の吸着面２２ａにおける全ての吸気口２３ａの縁部に１つずつ確実に吸着される。

この場合、この半田ボール吸着装置２では、吸着ヘッド１１の吸着板２２が硬質の材料（この例では、金属）で構成されて高い剛性を有しているため、剛性の不足による吸着板２２の撓みが防止されている。また、吸着板２２に形成されている吸気孔２４の存在により、整列用プレート１７と吸着板２２との相対的な位置ずれが規制される。このため、図４に示すように、吸着板２２と整列用プレート１７との間における隙間の発生が確実に防止されて吸着板２２と整列用プレート１７とが密着した状態に維持される。この結果、この半田ボール吸着装置２では、ダブルボール（１つの吸気孔２３による複数の半田ボール３００の吸着）が確実に防止され、この結果、端子４０１に半田ボール３００が過剰に搭載される事態を確実に防止することが可能となっている。

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、挿通孔１７ｃ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だけが挿通孔１７ｃ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）またはその全体が挿通孔１７ｃ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１４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１５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１６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における各端子４０１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１７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における端子４０１の表面に塗布された半田フラックス上に載置される。

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、吸着ヘッド１１の各吸気口２３ａに半田ボール３００が満遍なく供給されて、吸着ヘッド１１の吸着面２２ａにおける全ての吸気口２３ａの縁部に半田ボール３００が１つずつ確実に吸着される。このため、端子４０１の一部に半田ボール３００が搭載されない事態の発生（半田ボール３００の欠落）を確実に防止することが可能となっている。また、この半田ボール吸着装置２では、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が確実に除去されると共に、吸着板２２の撓みが確実に防止されているためダブルボールの発生が確実に防止されている。このため、この半田ボール搭載装置１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ている。また、吸着板２２の撓みが確実に防止されているため、吸着ヘッド１１を基板４００に向けて下降させた際の端子４０１と半田ボール３００との非接触による半田ボール３００の欠落が確実に防止されている。さらに、この半田ボール吸着装置２では、吸気孔２３の吸気口２３ａにおける歪みやバリの発生を極めて少なく抑えられているため、歪みやバリに起因して吸気口２３ａの縁部と半田ボール３００との間に隙間が生じてその隙間から吸気孔２３内にフラックスが侵入して付着する事態を確実に防止することが可能となっている。

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における端子４０１への半田ボール３００の搭載が完了する。

このように、この半田ボール吸着装置２および半田ボール搭載装置１によれば、先端部１３ａに半田ボール３００を保持している吸着保持部１３を吸着ヘッド１１の吸着板２２に近接させた状態で吸着保持部１３を吸着板２２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を供給することにより、吸着板２２の各吸気口２３ａに半田ボール３００を満遍なく供給することができるため、基板４００の端子４０１に半田ボール３００を搭載する際の半田ボール３００の欠落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および半田ボール搭載装置１によれば、吸気孔２３を構成する貫通孔６２がエッチング処理によってそれぞれ形成された複数の板体６１を拡散接合することによって吸着板２２を構成したことにより、吸着板２２の剛性を所望の剛性まで高めることができるため、吸着板２２の撓みを確実に防止することができる。このため、この半田ボール吸着装置２および半田ボール搭載装置１によれば、半田ボール３００を吸着する際におけるダブルボールの発生を確実に防止することができる結果、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および半田ボール搭載装置１によれば、吸着板２２の撓みを確実に防止することができるため、吸着ヘッド１１を基板４００に向けて下降させた際の端子４０１と半田ボール３００との非接触による半田ボール３００の欠落を確実に防止することができる。さらに、この半田ボール吸着装置２および半田ボール搭載装置１によれば、吸気孔２３の吸気口２３ａにおける歪みやバリの発生を極めて少なく抑えることができるため、歪みやバリに起因して吸気口２３ａの縁部と半田ボール３００との間に隙間が生じてその隙間から吸気孔２３内にフラックスが侵入して付着する事態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および半田ボール搭載装置１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を駆動機構（回動機構）１５が回動させる。このため、この半田ボール吸着装置２および半田ボール搭載装置１によれば、吸着保持部１３を回動させる簡易な構成でありながら、吸着ヘッド１１の各吸気口２３ａに半田ボール３００を満遍なく供給することができる。

また、この半田ボール吸着装置２および半田ボール搭載装置１によれば、吸気口２３ａに連通しかつ半田ボール３００が通過可能な挿通孔１７ｃが形成された整列用プレート１７を吸着ヘッド１１に密着させた状態において供給処理を行うことにより、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、この半田ボール吸着装置２および半田ボール搭載装置１によれば、吸着板２２に吸気孔２４を形成したことにより、吸着板２２と整列用プレート１７とを確実に密着させることができるため、両者の間の隙間に起因するダブルボールの発生を一層確実に防止することができる。また、エッチング処理によって各板体６１に形成された貫通孔６３によって吸気孔２４を構成することにより、吸気孔２４を吸着板２２における任意の位置に設けることができる。

また、この半田ボール搭載装置１によれば、上記の半田ボール吸着装置２と、半田ボール吸着装置２の吸着ヘッド１１を供給処理が実行される位置に搬送すると共に半田ボール３００を吸着している吸着ヘッド１１を基板４００の配置位置まで搬送する搬送装置３とを備えたことにより、半田ボール吸着装置２が有する上記の各効果を実現することができるため、フラックスの付着を防止しつつ半田ボール３００を端子４０１に過不足なく搭載することができる。

なお、硬質の材料（上記の例では、ステンレス等の金属）によって形成された板体６１を用いて吸着板２２を構成した例について上記したが、板体６１の材料は任意に選択することができる。また、５枚の板体６１を積層して吸着板２２を構成した例について上記したが、板体６１の数は任意の複数に規定することができる。また、この半田ボール吸着装置２では、エッチング処理によって貫通孔６２，６３を形成しているため、貫通孔６２，６３の大きさ、形状および形成位置を任意に規定することができる。このため、貫通孔６２，６３によって構成される吸気孔２３，２４の形状や大きさも任意に規定することができる。

また、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。さらに、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
１２ａ 収容部
１２ｂ 開口部
１３ 吸着保持部
１３ａ 先端部
１５ 駆動機構
１７ 整列用プレート
１７ｃ 貫通孔
１８ 制御部
２２ 吸着板
２３，２４ 吸気孔
２３ａ，２４ａ 吸気口
６１ 板体
６２，６３ 貫通孔
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子

Claims (4)

1. 球状体吸着用の第１吸気孔が形成された吸着板における当該第１吸気孔の縁部で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、前記吸着保持部を移動させる移動機構と、当該移動機構を制御する制御部とを備え、
   前記吸着ヘッドの前記吸着板は、前記第１吸気孔を構成する第１貫通孔がエッチング処理によってそれぞれ形成された複数の板体を拡散接合することによって構成され、
   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を前記吸着ヘッドの前記吸着板に近接させた状態で当該吸着保持部を当該吸着板に沿って移動させて前記第１吸気孔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、その基端部を中心として前記回動機構によって回動されると共に、前記先端部が前記収容容器の底部側に対向しているときに当該収容容器に収容されている前記球状体を当該先端部で吸着して保持し、
   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板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. 前記吸着ヘッドに対して接離可能に構成されると共に前記吸着板に密着している状態において前記第１吸気孔に連通しかつ前記球状粒体が通過可能な挿通孔が形成された整列用プレートを備え、
   前記吸着板は、エッチング処理によって前記各板体に形成された第２貫通孔によって構成されて前記整列用プレートが密着したときに当該整列用プレートによってその開口部が閉塞される第２吸気孔を備え、
   前記制御部は、前記整列用プレートが前記吸着ヘッドに密着している状態において前記供給処理を行う請求項１または２記載の球状体吸着装置。
4. 請求項１から３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。

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