JP2012231016A - 球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載対象体に対して球状体を確実に搭載させる。
【解決手段】先端部側に開口部４２ａを有する箱状に形成された本体部２１と、開口部４２ａを閉塞するように本体部２１に配設される板状の多孔質体２２と、球状体を整列させる挿通孔５１が形成されて多孔質体２２の外面側に配設される整列シート２３とを備えて、本体部２１と多孔質体２２とによって形成される内部空間４２が減圧されたときに多孔質体２２を介して行われる吸気によって挿通孔５１の形成部位に球状体を吸着可能に構成され、本体部２１は、内部空間４２において多孔質体２２の内面に当接して多孔質体２２を支持する隔壁３３を備えて構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、球状体を吸着する球状体吸着ヘッド、およびその球状体吸着ヘッド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。

この種の球状体吸着ヘッドとして、特許第３２２８１３１号公報に開示された導電性ボールの搭載装置に備えられている搭載ヘッドが知られている。この搭載ヘッドは、本体、多孔質体および穴開きプレートを備えて構成されている。この場合、本体の下面側には、下部が開口した真空吸引空間が形成され、本体の中央部には、真空吸引空間に連通する吸引孔が形成されている。また、多孔質体は、板状に構成され、本体に形成されている真空吸引空間の開口部を閉塞するように本体部に装着されている。また、穴開きプレートは、多孔質体の下面に装着されている。この搭載ヘッドでは、吸引孔を介して真空吸引空間が真空吸引されたときに、多孔質体の微細な連通孔を通して吸気が行われ、これによって穴開きプレートに形成されている穴に導電性ボールが吸着される。また、真空吸引を停止することにより、導電性ボールの吸着が解除される。

特許第３２２８１３１号公報（第２−３頁、第２図）

ところが、上記の搭載ヘッドには、以下の問題点があることを本願発明者は見出した。すなわち、この搭載ヘッドでは、真空吸引空間を真空吸引することにより、真空吸引空間の開口部を閉塞するように装着された板状の多孔質体を通して行われる吸気によって導電性ボールを吸着している。この場合、この搭載ヘッドでは、板状の多孔質体が１つの大きな真空吸引空間の開口部を閉塞するように装着されている。つまり、この搭載ヘッドでは、多孔質体の外周縁部だけが、真空吸引空間の開口部の縁部によって支持されている。このため、真空吸引空間が真空吸引されて負圧となったときには、多孔質体に加わる外部の大気圧により、真空吸引空間の内部側に向けて中央部が凹むようにして多孔質体が変形（湾曲）するおそれがある。このように多孔質体が変形したときには、導電性ボールが収容されている容器の上方に搭載ヘッドを位置させて導電性ボールの吸着を行わせる際に、穴開きプレートの中央部が導電性ボールから離間し、これに起因して、中央部の穴に導電性ボールが吸着されないおそれがある。また、中央部の穴に導電性ボールが吸着されたとしても、搭載対象体（ワーク）の上部に搭載ヘッドを位置させた状態において、穴開きプレートの中央部が基板から離間することとなるため、吸着を解除したときに、中央部に吸着されていた導電性ボールが、搭載対象体における電極の上に正しく落下しないおそれもある。したがって、この搭載ヘッドを用いて導電性ボールの搭載を行ったときには、搭載対象体における電極の一部に導電性ボールが搭載されない欠陥が生じるおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、搭載対象体に対して球状体を確実に搭載させ得る球状体吸着ヘッド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記載の球状体吸着ヘッドは、先端部側に開口部を有する箱状に形成された本体部と、前記開口部を閉塞するように前記本体部に配設された板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記多孔質体の外面側に配設された整列シートとを備えて、前記本体部と前記多孔質体とによって形成される内部空間が減圧されたときに当該多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドであって、前記本体部は、前記内部空間において前記多孔質体の内面に当接して当該多孔質体を支持する支持部を備えて構成されている。

また、請求項２記載の球状体吸着ヘッドは、請求項１記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記支持部は、前記本体部の側壁部から前記開口部の中央部に向けて延出するように形成されて前記内部空間における当該開口部側を複数の領域に区画する隔壁で構成されている。

また、請求項３記載の球状体吸着ヘッドは、請求項２記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記隔壁は、前記内部空間における前記本体部の基端部側を区画せずに、当該内部空間の前記開口部側を区画するように当該本体部の前記先端部側に形成されている。

また、請求項４記載の球状体吸着ヘッドは、請求項１から３のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドにおいて前記本体部の先端部側の端面との間で段差を有すると共に、前記多孔質体を位置決めし、かつ当該多孔質体の外周縁部を支持する段部が前記開口部の縁部に形成されている。

また、請求項５記載の球状体吸着ヘッドは、請求項１から４のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドにおいて、互いに重ね合わせた状態で配設された複数の前記多孔質体を備え、前記整列シートに隣接する多孔質体は、当該多孔質体の平均空孔径が他の前記多孔質体の平均空孔径よりも短くなるように形成されている。

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ヘッドと、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記球状体吸着ヘッドを搬送すると共に前記球状体を吸着している前記球状体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記載の球状体吸着ヘッドによれば、内部空間において多孔質体の内面に当接して多孔質体を支持する支持部を備えて本体部を構成したことにより、支持部を内部空間の中央部に配置することで、多孔質体の中央部分を支持することができる。このため、この球状体吸着ヘッドによれば、本体部の内部空間の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体の変形を十分に少なく抑えることができる。したがって、この球状体吸着ヘッドによれば、多孔質体の外周縁部だけが支持されて多孔質体が変形するおそれのある従来の吸着ヘッドとは異なり、多孔質体の変形によって中央部が吸着対象の球状体が収容されている収容容器から離間することに起因して整列シートにおける中央部の挿通孔に球状体が吸着されない事態を防止して、整列シートにおける全ての挿通孔に球状体を確実に吸着させることができる。また、この球状体吸着ヘッドによれば、多孔質体の変形が十分に少なく抑えられているため、整列シートにおける全ての挿通孔に球状体が吸着されている球状体吸着ヘッドを搭載対象体としての基板の端子に向けて降下させた際に、全ての球状体を各端子に対して十分に近接させることができる。したがって、この球状体吸着ヘッドによれば、全ての球状体が各端子の上に正しく落下して、全ての端子に球状体を確実に搭載することができる。

また、請求項２記載の球状体吸着ヘッドによれば、本体部の側壁部から開口部の中央部に向けて延出するように形成されて内部空間における開口部側を複数の領域に区画する隔壁で支持部を構成したことにより、本体部の剛性を高めることができるため、内部空間の減圧に伴って本体部に大気圧が加わったときの本体部の変形を十分に少なく抑えることができる。したがって、この球状体吸着ヘッドによれば、内部空間の減圧に伴う多孔質体の変形をさらに少なく抑えることができる結果、搭載対象体としての基板の端子に対する球状体の搭載をさらに確実に行うことができる。

また、請求項３記載の球状体吸着ヘッドによれば、内部空間における本体部の基端部側を区画せずに、内部空間の開口部側を区画するように本体部の先端部側に隔壁を形成したことにより、隔壁によって区画された各領域を形成する各空間が、区画されていない非区画領域を形成する空間を介して繋がっているため、非区画領域に連通する排気孔から空気を吸引することで、区画された各領域を均等に減圧することができる。したがって、この球状体吸着ヘッドによれば、区画された各領域のうちの特定の領域だけが他の領域よりも低圧となって、多孔質体におけるその領域に対向する部位が局所的に変形する事態を確実に防止することができる結果、搭載対象体としての基板の端子に対する球状体の搭載を一層確実に行うことができる。

また、請求項４記載の球状体吸着ヘッドによれば、段部を備えて本体部を構成したことにより、段部に多孔質体をはめ込むだけで、開口部を確実に閉塞するように多孔質体を位置決めすることができると共に、平面方向への多孔質体の移動を確実に規制することができ、かつ多孔質体の外周縁部を段部によって確実に支持させることができる。

また、請求項５記載の球状体吸着ヘッドによれば、互いに重ね合わせた状態で配設された複数の多孔質体を備え、整列シートに隣接する多孔質体を、その多孔質体の平均空孔径が他の多孔質体の平均空孔径よりも短くなるように形成することにより、例えば、原料粒子を焼成（焼結）して作製されるセラミックス製の複数の多孔質体を用いるときに、整列シート側に配設される多孔質体（整列シートに隣接する多孔質体）の平均空孔径を短く規定すると共にその多孔質体の厚みを薄く形成して十分な通気性を確保し、本体部の基端部側に配設される多孔質体（他の多孔質体）の平均空孔径を長く規定すると共にその多孔質体の厚みを厚く形成して十分な剛性を確保することで、複数の多孔質体によって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。したがって、この球状体吸着ヘッドによれば、整列シートにおける全ての挿通孔に球状体をより確実に吸着させることができる結果、全ての端子に球状体をより確実に搭載することができる。

また、請求項６記載の球状体搭載装置は、上記の球状体吸着ヘッドを備えたことにより、上記球状体吸着ヘッドが有する効果と同様の効果を実現することができる。

半田ボール搭載装置１の構成を示す構成図である。 吸着ヘッド１１の構成を示す斜視図である。 図２における面Ａで切断した吸着ヘッド１１の断面図である。 半田ボール３００の直径Ｌ１、挿通孔５１の直径Ｌ２、規制用プレート６１の厚みＬ３、および挿通孔６２の直径Ｌ４の関係を説明する説明図である。 吸着ヘッド１１の分解斜視図である。 半田ボール３００の搭載工程を説明する第１の説明図である。 半田ボール３００の搭載工程を説明する第２の説明図である。 半田ボール３００の搭載工程を説明する第３の説明図である。 半田ボール３００の搭載工程を説明する第４の説明図である。 半田ボール３００の搭載工程を説明する第５の説明図である。 吸着ヘッド１１１の構成を示す断面図である。 本体部１２１の構成を示す斜視図である。 吸着ヘッド２１１の構成を示す分解斜視図である。

以下、球状体吸着ヘッド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１の構成について説明する。半田ボール搭載装置１は、球状体搭載装置の一例であって、同図に示すように、吸着ヘッド１１、吸引機構１２、収容容器１３、搬送装置１４および制御部１５を備え、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の端子４０１に搭載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８０μｍ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。

吸着ヘッド１１は、球状体吸着ヘッドの一例であって、図２，３に示すように、全体として直方体状に形成され、半田ボール３００を吸着可能に構成されている。具体的には、吸着ヘッド１１は、図３，５に示すように、本体部２１、多孔質体２２および整列シート２３を備えて構成されている。

本体部２１は、図３，５に示すように、側壁部３１ａ〜３１ｄ（以下、区別しないときには「側壁部３１」ともいう）、および基端部側壁部３２を備えて、開口部４２ａを有する箱状に形成されている。また、開口部４２ａの縁部には、本体部２１における先端部２１ａ側の端面（両図における上側の端面）との間で段差を有すると共に、多孔質体２２を位置決めし、かつ多孔質体２２の外周縁部を支持する機能を有する段部４１が形成されている。

また、本体部２１は、図３，５に示すように、支持部に相当する隔壁３３を備えて構成されている。この場合、隔壁３３は、本体部２１の各側壁部３１ａ〜３１ｄから開口部４２ａの中央部に向けて延出するように形成されている。また、隔壁３３の先端部（図３，５における上端部）には、多孔質体２２の内面２２ｂに線的に当接するリブ３３ａ（一例として、断面円弧状のリブ）が形成されている。さらに、隔壁３３は、図３に示すように、その高さが各側壁部３１ａ〜３１ｄの段部４１から基端部側壁部３２の内面３２ａまでの長さ（深さ）の２／３程度に規定されている。つまり、隔壁３３は、本体部２１の先端部２１ａ側（開口部４２ａ側）に形成されている。この構成により、本体部２１と多孔質体２２とによって形成される内部空間４２の開口部４２ａ側のみが隔壁３３によって４つの区画領域４３ａ〜４３ｄ（図５参照：以下、区別しないときには「区画領域４３」ともいう）に区画され、内部空間４２における基端部２１ｂ側の部分は区画されない状態となっている（以下、内部空間４２における区画されていない領域を「非区画領域４４」ともいう：図３参照）。また、以上の構成により、この本体部２１では、非区画領域４４を形成する空間と内部空間４２における開口部４２ａ側の空間とが、各区画領域４３をそれぞれ形成する各空間を介して連通している。

また、図３に示すように、基端部側壁部３２の中央部には、内部空間４２（この例では、非区画領域４４）に連通して、内部空間４２内の空気を排出するための排気孔３２ｂが形成されている

多孔質体２２は、一例として、連続気泡構造のセラミックスによって形成されて、図５に示すように長方形の薄板状に構成されている。また、多孔質体２２は、図３に示すように、本体部２１の開口部４２ａを閉塞するようにして、本体部２１の先端部２１ａ側に配設されている。この場合、多孔質体２２は、本体部２１における各側壁部３１ａ〜３１ｄの段部４１にはめ込まれるように配設されている。この多孔質体２２が本体部２１に配設された状態では、同図に示すように、各側壁部３１ａ〜３１ｄの段部４１の上面、および各隔壁３３におけるリブ３３ａの先端部が、多孔質体２２の内面２２ｂに当接した状態となり、多孔質体２２は段部４１および各隔壁３３によって支持されている。また、この状態では、段部４１の側面４１ａに多孔質体２２の端面が当接（または近接）しており、これにより、多孔質体２２が本体部２１に対して位置決めされると共に、平面方向への多孔質体２２の移動が規制されている。

整列シート２３は、図５に示すように、多孔質体２２よりも大きい長方形の薄板状に形成され、図３に示すように、多孔質体２２を覆うようにして多孔質体２２の外面２２ａ側に配設されている。また、整列シート２３は、搭載対象体としての基板４００における端子４０１の配列と同じ配列で形成されて、半田ボール３００を整列させる機能を有する複数の挿通孔５１を備えている。この場合、図４に示すように、挿通孔５１の直径Ｌ２は、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、８０μｍ）よりも短い４０μｍ程度に規定されている。また、整列シート２３は、一例として、樹脂シートで形成されている。

この吸着ヘッド１１では、本体部２１と多孔質体２２とによって形成される内部空間４２が排気によって減圧され、それに伴って多孔質体２２を介して行われる吸気により、多孔質体２２の外面２２ａ側に配設されている整列シート２３における挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００を吸着する（この例では、挿通孔５１の縁部に吸着する：図４参照）と共に、内部空間４２が常圧に復帰したとき（減圧が解除されたとき）に半田ボール３００の吸着を解除することが可能となっている。

吸引機構１２は、配管を介して吸着ヘッド１１の排気孔３２ｂに接続された図外の真空ポンプおよび電磁弁等を備えて構成され、制御部１５の制御に従って吸着ヘッド１１の内部空間４２の空気を吸引する。

収容容器１３は、図６に示すように、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１３は、図外の給気機構からの空気の供給によって収容している半田ボール３００を浮遊させることが可能となっている。また、収容容器１３の上部には、吸着ヘッド１１による余剰な半田ボール３００の吸着を規制するための（規制作用を有する）規制用プレート６１が取り付けられている。この場合、規制用プレート６１は、その厚みＬ３（図４参照）が半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、８０μｍ）よりも薄い７５μｍ程度に規定された板状に構成されている。

また、規制用プレート６１には、吸着ヘッド１１における整列シート２３を規制用プレート６１に近接（または、接触）させた状態（図６参照）において、吸着ヘッド１１における整列シート２３の各挿通孔５１に対向する位置に挿通孔６２が形成されている。この場合、挿通孔６２の直径Ｌ４は、図４に示すように、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、８０μｍ）よりも長く、かつ直径Ｌ１の２倍よりも短い１００μｍ程度となるように形成されている。

搬送装置１４は、制御部１５の制御に従い、収容容器１３の配置位置（吸着位置）、および基板４００の配置位置に吸着ヘッド１１を搬送する。

制御部１５は、半田ボール搭載装置１を構成する各構成要素を制御する。具体的には、制御部１５は、搬送装置１４を制御して吸着ヘッド１１を収容容器１３の配置位置、およびに基板４００の配置位置に搬送させる。また、制御部１５は、吸引機構１２を制御して吸着ヘッド１１の内部空間４２の空気を吸引させる。

次に、半田ボール搭載装置１を用いて半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する方法、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、この例では、吸着ヘッド１１における本体部２１の先端部２１ａ側を下向きにした状態で半田ボール３００を吸着するものとする。

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１５が、搬送装置１４を制御して、吸着ヘッド１１を収容容器１３の上方に搬送させ、次いで、図６に示すように、吸着ヘッド１１における整列シート２３と収容容器１３の規制用プレート６１とが近接（または、接触）するように吸着ヘッド１１を降下させる。続いて、制御部１５は、吸引機構１２を制御して、吸着ヘッド１１の内部空間４２の空気を吸引させる。この際に、内部空間４２が減圧され、これに伴って多孔質体２２内の通気経路（連続気泡）を通って多孔質体２２の外面２２ａ側の空気が吸引（吸気）される。なお、各図では、多孔質体２２および後述する多孔質体２２２ａ，２２２ｂにおける通気経路（連続気泡）の図示を省略する。

ここで、この吸着ヘッド１１では、図３に示すように、多孔質体２２における外周縁部の内面２２ｂが各側壁部３１ａ〜３１ｄの段部４１に当接して、外周縁部が各側壁部３１ａ〜３１ｄによって支持されると共に、多孔質体２２における中央部分の内面２２ｂが支持部としての各隔壁３３の先端部に当接して、中央部分が各隔壁３３によって支持されている。つまり、この吸着ヘッド１１では、多孔質体２２の外周縁部だけではなく中央部分も支持されている。このため、この吸着ヘッド１１では、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体２２の変形が十分に少なく抑えられている。

また、この吸着ヘッド１１では、本体部２１の側壁部３１から延出するように形成されて内部空間４２を複数の区画領域４３に区画する隔壁３３で支持部が構成されている。このため、隔壁３３によって本体部２１の剛性が高められており、この結果、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って本体部２１に大気圧が加わったときの本体部２１の変形が十分に少なく抑えられて、本体部２１の変形に伴う多孔質体２２の変形も十分に少なく抑えられている。

また、この吸着ヘッド１１では、内部空間４２の開口部４２ａ側のみを区画するように本体部２１の先端部２１ａ側に隔壁３３が形成されているため、隔壁３３によって区画された各区画領域４３を形成する各空間が、区画されていない非区画領域４４を形成する空間を介して繋がっている。このため、非区画領域４４に連通する排気孔３２ｂから空気を吸引することで、各区画領域４３を均等に減圧することが可能となっている。

次いで、制御部１５は、図外の給気機構から収容容器１３内に空気を供給させる。この際に、空気の供給によって収容容器１３に収容されている半田ボール３００が浮遊させられる。また、図７に示すように、収容容器１３内で浮遊している半田ボール３００が、吸着ヘッド１１の多孔質体２２を介して行われる吸気に伴う吸引力によって多孔質体２２の外面２２ａ側に引き寄せられて、収容容器１３の規制用プレート６１に形成されている挿通孔６２を通って吸着ヘッド１１の整列シート２３における挿通孔５１の形成部位（挿通孔５１の縁部）に吸着される。

この場合、この吸着ヘッド１１では、上記したように、本体部２１の内部空間４２が減圧されている状態における中央部分が凹むような多孔質体２２の変形が十分に少なく抑えられている。このため、この吸着ヘッド１１では、多孔質体２２の外周縁部だけが支持されて多孔質体２２が変形するおそれのある従来の吸着ヘッドとは異なり、多孔質体２２の変形によって中央部が収容容器１３の規制用プレート６１から離間し、これに起因して整列シート２３における中央部の挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されない事態が防止されて、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位（挿通孔５１の縁部）に半田ボール３００が確実に吸着される。

一方、半田ボール３００が微小なため、半田ボール３００同士が互いに引き合う力が重量に対して相対的に大きく、この結果、図７に示すように、整列シート２３における挿通孔５１の形成部位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）に他の半田ボール３００（以下、この半田ボール３００を「余剰の半田ボール３００」ともいう）が付着する。

続いて、制御部１５は、収容容器１３に対する空気の供給を停止させることにより、半田ボール３００の浮遊を停止させる。次いで、制御部１５は、搬送装置１４を制御して、図８に示すように、吸着ヘッド１１を上方に移動させる。この際に、吸着ヘッド１１の整列シート２３が収容容器１３の規制用プレート６１から離間するため、挿通孔５１の形成部位に吸着されている搭載対象の半田ボール３００と余剰の半田ボール３００との間に介在している規制用プレート６１の規制作用により、余剰の半田ボール３００が搭載対象の半田ボール３００から引き離される結果、同図に示すように、余剰の半田ボール３００が自重によって落下する。

続いて、制御部１５は、搬送装置１４を制御して、図９に示すように、基板４００の配置位置の上方に吸着ヘッド１１を移動させ、次いで、図１０に示すように、吸着ヘッド１１に吸着されている半田ボール３００の先端部が基板４００の端子４０１に近接する位置に吸着ヘッド１１を降下させる。続いて、制御部１５は、吸引機構１２を制御して、吸引を停止させる。これにより、吸着ヘッド１１の内部空間４２が常圧に復帰し（減圧が解除される）、多孔質体２２を介して行われる吸気が停止する結果、吸着ヘッド１１による半田ボール３００の吸着が解除される。

ここで、多孔質体２２の外周縁部だけが支持されて多孔質体２２が変形するおそれのある従来の吸着ヘッドでは、基板４００の端子４０１に向けて吸着ヘッドを降下させた際に、多孔質体２２の変形によって中央部に吸着されていた半田ボール３００が端子４０１から離間しているため、吸着が解除されたときに半田ボール３００が端子４０１の上に正しく落下しないことに起因して、端子４０１の一部に半田ボールが搭載されない欠陥が生じるおそれがある。

これに対して、この吸着ヘッド１１では、上記したように、多孔質体２２の変形が十分に少なく抑えられているため、基板４００の端子４０１に向けて吸着ヘッド１１を降下させた際に、吸着ヘッド１１によって吸着されている全ての半田ボール３００が各端子４０１に対して十分に近接する。このため、全ての半田ボール３００が各端子４０１の上に正しく落下して、全ての端子４０１に半田ボール３００が確実に搭載される。

次いで、制御部１５は、搬送装置１４を制御して、同図に示すように、吸着ヘッド１１を上方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の端子４０１への半田ボール３００の搭載が完了する。

このように、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、内部空間４２において多孔質体２２の内面２２ｂに先端部が当接して多孔質体２２を支持する隔壁３３を備えて本体部２１を構成したことにより、隔壁３３を内部空間４２の中央部に配置することで、多孔質体２２の中央部分を支持することができる。このため、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体２２の変形を十分に少なく抑えることができる。したがって、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、多孔質体２２の外周縁部だけが支持されて多孔質体２２が変形するおそれのある従来の吸着ヘッドとは異なり、多孔質体２２の変形によって中央部が収容容器１３の規制用プレート６１から離間することに起因して整列シート２３における中央部の挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されない事態を防止して、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００を確実に吸着させることができる。また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、多孔質体２２の変形が十分に少なく抑えられているため、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されている吸着ヘッド１１を基板４００の端子４０１に向けて降下させた際に、全ての半田ボール３００を各端子４０１に対して十分に近接させることができる。したがって、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、全ての半田ボール３００が各端子４０１の上に正しく落下して、全ての端子４０１に半田ボール３００を確実に搭載することができる。

また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、本体部２１の側壁部３１から延出するように形成されて内部空間４２を複数の区画領域４３に区画する隔壁３３で支持部を構成したことにより、本体部２１の剛性を高めることができるため、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って本体部２１に大気圧が加わったときの本体部２１の変形を十分に少なく抑えることができる。したがって、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、内部空間４２の減圧に伴う多孔質体２２の変形をさらに少なく抑えることができる結果、搭載対象体としての端子４０１に対する半田ボール３００の搭載をさらに確実に行うことができる。

また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、内部空間４２における本体部２１の基端部２１ｂ側を区画せずに、内部空間４２の開口部４２ａ側を区画するように本体部２１の先端部２１ａ側に隔壁３３を形成したことにより、隔壁３３によって区画された各区画領域４３を形成する空間が、区画されていない非区画領域４４を形成する空間で繋がっているため、非区画領域４４に連通する排気孔３２ｂから空気を吸引することで、各区画領域４３を均等に減圧することができる。したがって、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、特定の区画領域４３だけが他の区画領域４３よりも低圧となって、多孔質体２２におけるその区画領域４３に対向する部位が局所的に変形する事態を確実に防止することができる結果、搭載対象体としての端子４０１に対する半田ボール３００の搭載を一層確実に行うことができる。

また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、段部４１を備えて本体部２１を構成したことにより、段部４１に多孔質体２２をはめ込むだけで、開口部４２ａを確実に閉塞するように多孔質体２２を位置決めすることができると共に、平面方向への多孔質体２２の移動を確実に規制することができ、かつ多孔質体２２の外周縁部を段部４１によって確実に支持させることができる。

なお、球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、隔壁３３の高さを側壁部３１の段部４１から基端部側壁部３２の内面３２ａまでの長さの２／３程度に規定して、隔壁３３を本体部２１における開口部４２ａ側（先端部２１ａ側）に形成し、これによって内部空間４２の開口部４２ａ側のみを隔壁３３によって区画するように吸着ヘッド１１を構成した例について上記したが、隔壁３３の高さを側壁部３１の段部４１から基端部側壁部３２の内面３２ａまでの長さと同じ長さに規定して、内部空間４２を複数に完全に区画する構成を採用することもできる。この場合、この構成では、隔壁３３によって区画された各区画領域を構成する基端部側壁部３２の各部分に排気孔３２ｂをそれぞれ形成して、この各排気孔３２ｂを介して吸引することで、各区画領域を均等に減圧することができる。

また、隔壁３３によって内部空間４２を４つの区画領域４３ａ〜４３ｄに区画した例について上記したが、区画領域４３の数はこれに限定されず、２つ以上の任意の数に区画することができる。この場合、数多くの区画領域４３に区画するときには、１つの区画領域４３の大きさを中央部分ほど小さく外周部ほど大きく規定する（つまり、隔壁３３の密度を中央部分ほど密に外周部ほど疎にする）ことで、中央部のみに排気孔３２ｂを設けたときにおける多孔質体２２を介して行われる吸気の際の吸引力をより均一にすることができる。

また、挿通孔５１の直径Ｌ２が半田ボール３００の直径Ｌ１よりも短く規定され、挿通孔５１の縁部で半田ボール３００を吸着する構成例について上記したが、挿通孔５１の直径Ｌ２を半田ボール３００の直径Ｌ１よりも長く規定して、挿通孔５１内（挿通孔５１の形成部位の他の一例）で半田ボール３００を吸着する構成を採用することもできる。

また、上記した吸着ヘッド１１に代えて、図１１に示す吸着ヘッド１１１を採用することもできる。なお、以下の説明において、上記した各構成要素と同様の構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。この吸着ヘッド１１１は、同図および図１２に示すように、上記した隔壁３３に代えて、支持部としての複数の支柱１３３が形成された本体部１２１を備えて構成されている。この場合、支柱１３３は、基端部側壁部３２の内面３２ａから内部空間４２の開口部４２ａに向けて突出するように形成されている。また、支柱１３３は、その先端部に形成されている突起部１３３ａが多孔質体２２の内面２２ｂに点的に当接することにより、多孔質体２２を支持する。

この吸着ヘッド１１１では、図１１に示すように、多孔質体２２における外周縁部の内面２２ｂが各側壁部３１ａ〜３１ｄの段部４１の上面に当接して、外周縁部が各側壁部３１ａ〜３１ｄによって支持されると共に、多孔質体２２における中央部分の内面２２ｂが各支柱１３３における突起部１３３ａの先端部に当接して、中央部分が各支柱１３３によって支持されている。つまり、この吸着ヘッド１１１では、多孔質体２２の外周縁部だけではなく中央部分も支持されている。このため、この吸着ヘッド１１１においても、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体２２の変形が十分に少なく抑えられる結果、上記した吸着ヘッド１１と同様の効果を実現することができる。

また、図１３に示す吸着ヘッド２１１を採用することもできる。なお、以下の説明において、上記した各構成要素と同様の構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。この吸着ヘッド２１１は、同図に示すように、互いに重ね合わせた状態で配設される２つ（複数の一例）の多孔質体２２２ａ，２２２ｂ（以下、区別しないときには「多孔質体２２２」ともいう）を備えて構成されている。多孔質体２２２ａ，２２２ｂは、連続気泡構造のセラミックスによってそれぞれ形成されて、同図に示すように長方形の薄板状に構成されている。また、この例では、整列シート２３側に配設される多孔質体２２２ａの厚みが、本体部２１の基端部２１ｂ側に配設される多孔質体２２２ｂの厚みよりも薄く形成されている。また、この例では、多孔質体２２２ａの平均空孔径（多孔質体２２２内に形成されている通気経路（連続気泡）の直径の平均値）が多孔質体２２２ｂの平均空孔径よりも短くなるように形成されている。つまり、各多孔質体２２２の平均空孔径が互いに異なるように形成されている。

ここで、セラミックス製のこの種の多孔質体は、ケイ素や金属の酸化物、ケイ素や金属の炭化物、およびケイ素や金属の窒化物などを主成分とする原料粒子を焼成（焼結）して作製される。このようにして作製される多孔質体は、原料粒子の平均粒径が長いほど平均空孔径が長く、原料粒子の平均粒径が短いほど平均空孔径が短く形成される。また、このようにして作製される多孔質体は、原料粒子の平均粒径が長いほど剛性が高く（ヤング率が大きく）、原料粒子の平均粒径が短いほど剛性が低く（ヤング率が小さく）形成される。つまり、この種の多孔質体は、平均空孔径が長いほど剛性が高く形成され、平均空孔径が短いほど剛性が低く形成される。

一方、整列シート２３に形成されている全ての挿通孔５１の形成部位において半田ボール３００を吸着させるには、整列シート２３に隣接する多孔質体２２２ａの外面における多孔質体２２２ａの通気経路の開口部の少なくとも１つ（または、その一部）を整列シート２３の挿通孔５１に対向させ、この通気経路の開口部を通して吸気を行わせる必要がある。このためには、平均空孔径を短く（例えば、挿通孔５１の直径Ｌ２よりも短い５μｍ〜２０μｍ程度に）規定した通気経路が高い密度で隣接するように（例えば、隣接する通気経路同士の間隔が、平均空孔径の１／２〜２倍程度となるように）多孔質体２２２ａを形成する必要があり、この結果、多孔質体２２２ａの剛性が低下する。

この場合、多孔質体２２を１つだけ備えた構成では、多孔質体２２の厚みを厚くすることで剛性を高める方法も考えられるが、この方法では、連続気泡の平均空孔径が短くかつその連続気泡長が長くなるため、多孔質体２２２を介して行われる吸気の際の抵抗が大きくなり、これに起因して吸引力が低下することとなる。これに対して、この吸着ヘッド２１１では、２つの多孔質体２２２ａ，２２２ｂを備えているため、整列シート２３側に配設される多孔質体２２２ａ（整列シート２３に隣接する多孔質体２２２）の平均空孔径を短く規定すると共に多孔質体２２２ａの厚みを薄く形成して十分な通気性を確保し、本体部２１の基端部２１ｂ側に配設される多孔質体２２２ｂ（他の多孔質体２２２）の平均空孔径を長く規定すると共に多孔質体２２２ｂの厚みを厚く形成して十分な剛性を確保することで、２つの多孔質体２２２ａ，２２２ｂによって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。

また、この構成では、平均空孔径が異なる複数種類の多孔質体２２２ａを予め用意し、半田ボール３００の直径Ｌ１に応じて多孔質体２２２ａや整列シート２３を交換することで、直径Ｌ１の異なる複数種類の半田ボール３００の吸着を行うことができる。なお、上記の例では２つの多孔質体２２２を備えているが、３つ以上の多孔質体２２２を備えた構成を採用することもできる。また、このように互いに重ね合わせた複数の多孔質体２２２を備えたときには、重ね合わせた状態における各多孔質体２２２の全体としての剛性を十分に高めることができるため、支持部としての隔壁３３や支柱１３３を備えていない構成を採用することもできる。

１ 半田ボール搭載装置
１１，１１１，２１１ 吸着ヘッド
１４ 搬送装置
２１，１２１ 本体部
２１ａ 先端部
２２，２２２ａ，２２２ｂ 多孔質体
２２ａ 外面
２２ｂ 内面
２３ 整列シート
３１ａ〜３１ｄ 側壁部
３３ 隔壁
４２ 内部空間
４２ａ 開口部
４３ａ〜４３ｄ 区画領域
４４ 非区画領域
５１ 挿通孔
１３３ 支柱
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子

Claims (6)

1. 先端部側に開口部を有する箱状に形成された本体部と、前記開口部を閉塞するように前記本体部に配設された板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記多孔質体の外面側に配設された整列シートとを備えて、前記本体部と前記多孔質体とによって形成される内部空間が減圧されたときに当該多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドであって、
   前記本体部は、前記内部空間において前記多孔質体の内面に当接して当該多孔質体を支持する支持部を備えて構成されている球状体吸着ヘッド。
2. 前記支持部は、前記本体部の側壁部から前記開口部の中央部に向けて延出するように形成されて前記内部空間における当該開口部側を複数の領域に区画する隔壁で構成されている請求項１記載の球状体吸着ヘッド。
3. 前記隔壁は、前記内部空間における前記本体部の基端部側を区画せずに、当該内部空間の前記開口部側を区画するように当該本体部の前記先端部側に形成されている請求項２記載の球状体吸着ヘッド。
4. 前記本体部の先端部側の端面との間で段差を有すると共に、前記多孔質体を位置決めし、かつ当該多孔質体の外周縁部を支持する段部が前記開口部の縁部に形成されている請求項１から３のいずれかに記載の球状体吸着ヘッド。
5. 互いに重ね合わせた状態で配設された複数の前記多孔質体を備え、前記整列シートに隣接する多孔質体は、当該多孔質体の平均空孔径が他の前記多孔質体の平均空孔径よりも短くなるように形成されている請求項１から４のいずれかに記載の球状体吸着ヘッド。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドと、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記球状体吸着ヘッドを搬送すると共に前記球状体を吸着している前記球状体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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