JP2013244495A - 球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本体部や整列シートの変形を防止する。
【解決手段】開口部３１ｃを有する本体部２１と、開口部３１ｃにはめ込まれた板状の多孔質体２２と、球状体を整列させる挿通孔５１が形成されて開口部３１ｃおよび多孔質体２２の外面２２ａを覆った状態で本体部２１の一面に配設された整列シート２３とを備えて球状体を吸着可能に構成され、整列シート２３は、本体部２１における一面側の表層および整列シート２３における一面に対向する対向面側の表層がレーザ光の照射によって互いに溶着されて一面に固定され、多孔質体２２は、外面２２ａが一面よりも外側に突出するように押し出された状態で本体部２１および整列シート２３によって保持されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、球状体を吸着する球状体吸着ヘッド、その球状体吸着ヘッドを備えて球状体を搭載対象に搭載する球状体搭載装置、および球状体を吸着する球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法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、本体の底面側には、下部が開口した真空吸引空間が形成されている。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と共に、多孔質体の下面と本体の底面とがフラットとなるように本体にはめ込まれて固定されている。また、穴開きプレートは、一端部が本体の底面に固定されると共に、他端部がノブ付きのねじに連結され、ノブを回転させることによってテンションが加えられた状態で、多孔質体の下面および本体の底面に沿って本体に装着されている。

ここで、上記の搭載ヘッドでは、導電性ボールが吸着される多孔質体の下面と本体の底面とがフラットな状態に構成されて、導電性ボールが吸着される多孔質体の下面の周囲に、その下面と面一の本体の底面が存在している。このため、例えば、搭載対象としての基板の端子の近傍に電子部品などの突起物が配設されているときには、本体の底面における多孔質体の周囲の部分が突起物に接触して導電性ボールの搭載が困難となるおそれがある。このような問題点を解決する手段として、発明者は、多孔質体の下面が本体の底面よりも外側（下側）に突出するように構成した搭載ヘッドを既に開発している。この搭載ヘッドでは、複数の押圧ねじで構成した押圧部が本体に配設され、上記の穴開きプレートに相当する整列シートの外周部が本体の底面における開口部の外周部に接着剤で固定され、本体の開口部にはめ込まれた多孔質体の背面を各押圧ねじのねじ込みによって押圧して、本体の底面よりも外側に多孔質体を突出させている。このように多孔質体を突出させることで、整列シートにおける多孔質体（開口部）に対向する部分と本体の底面の外周部に対向する部分との間における段差を生じさせ、これによって基板の端子の近傍に突起物が配設されている場合においても、整列シートにおける本体の底面の外周部に対向する部分を突起物に接触させることなく、導電性ボールを端子に搭載することが可能となっている。

特許第３２２８１３１号公報（第２−３頁、第２図）

ところが、押圧部による押圧によって多孔質体を突出させる上記の搭載ヘッドにも改善すべき以下の課題が存在する。すなわち、この搭載ヘッドでは、整列シートの外周部が本体の底面における開口部の外周部に接着剤で固定されている。この場合、接着剤の厚みを均一に塗布するのは比較的困難なため、接着剤の厚みにばらつきが生じて、整列シートにおける本体との固定部分に凹凸が生じることがある。このようなときには、整列シートにおける多孔質体（開口部）に対向する部分と本体の底面の外周部に対向する部分との段差の高さが所望の高さよりも低くなって十分な機能を果たさないおそれがある。このため、この搭載ヘッドでは、整列シートにこのような凹凸が生じたとしても段差の高さとして所望の高さを確保するため、多孔質体を所望の段差の高さよりも大きく突出させている。この結果、この搭載ヘッドには、必要以上に大きな張力が整列シートに加わることに起因して、整列シートが変形するおそれがある。また、接着剤を用いて整列シートを確実に固定するためには、本体に載置した整列シートに対して高い熱や大きな圧力を加える必要がある。このため、この搭載ヘッドには、高い熱や大きな圧力が加わることに起因して本体が変形するおそれもある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、本体部や整列シートの変形を防止し得る球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置、並びにその球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法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、開口部を有する本体部と、前記開口部にはめ込ま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開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面に配設された整列シートとを備え、前記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、前記整列シートは、前記本体部における前記一面側の表層および当該整列シートにおける当該一面に対向する対向面側の表層がレーザ光の照射によって互いに溶着されて当該一面に固定され、前記多孔質体は、前記外面が前記一面よりも外側に突出するように押し出された状態で前記本体部および前記整列シートによって保持されている球状体吸着ヘッド。

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、前記本体部は、前記レーザ光のエネルギーを吸収する吸収率が前記整列シートよりも高い材料で形成されている。

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、前記本体部および前記整列シートは、互いに同種類の素材を用いて形成され、前記本体部は、前記素材に対する着色によって前記整列シートを形成する前記材料よりも前記吸収率が高められた前記材料で形成されている。

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に搭載する。

また、請求項５記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、開口部を有する本体部と、前記開口部にはめ込ま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開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面に配設された整列シートとを備えて前記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を製造する球状体吸着ヘッド製造方法であって、前記本体部の一面に前記整列シートを配置して当該整列シートの外側から当該整列シートを介して当該本体部にレーザ光を照射して、当該本体部における前記一面側の表層および当該整列シートにおける当該一面に対向する対向面側の表層を互いに溶着させて当該一面に当該整列シートを固定し、前記開口部に前記多孔質体をはめ込み、前記外面が前記一面よりも外側に突出するように前記多孔質体を押し出した状態で前記本体部および前記整列シートによって当該多孔質体を保持させて前記球状体吸着ヘッドを製造する。

また、請求項６記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、請求項５記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、前記レーザ光のエネルギーを吸収する吸収率が前記整列シートよりも高い材料で形成されている前記本体部を用いて前記球状体吸着ヘッドを製造する。

また、請求項７記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、請求項６記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、前記本体部を形成するのに用いられる素材と同種類の素材を用いて形成されている前記整列シートと、前記素材に対する着色によって前記整列シートを形成する前記材料よりも前記吸収率が高められた前記材料で形成されている前記本体部とを用いて前記球状体吸着ヘッドを製造する。

請求項１記載の球状体吸着ヘッド、請求項４記載の球状体搭載装置、および請求項５記載の球状体吸着ヘッド製造方法では、本体部における一面側の表層と整列シートにおける対向面側の表層とをレーザ光の照射によって互いに溶着させて一面に整列シートを固定し、外側に押し出した状態の多孔質体を本体部および整列シートによって保持させる。この場合、単位面積当りのレーザ光の照射時間（照射量）を一定にすることで、レーザ光の照射によって溶着される一面側の表層および対向面側の表層の厚みを均一にすることができるため、整列シートにおける溶着範囲を十分に平坦な状態とすることができる。したがって、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、整列シートと本体部の一面との固定部分に凹凸が生じるおそれのある接着剤を用いて整列シートを固定する構成および方法とは異なり、凹凸の分だけ多孔質体を大きく突出させて整列シートに必要以上に大きな張力が加わることに起因して整列シートが変形する事態を確実に防止することができる。また、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、本体部および整列シートに対して高い熱や大きな圧力を加えることなく整列シートを本体部に確実に固定することができるため、高い熱や大きな圧力が加わることに起因する本体部や整列シートの変形を確実に防止することができる。

また、請求項２記載の球状体吸着ヘッド、請求項４記載の球状体搭載装置、および請求項６記載の球状体吸着ヘッド製造方法によれば、レーザ光のエネルギーを吸収する吸収率が整列シートよりも高い材料で形成されている本体部を用いることにより、照射したレーザ光の大部分を整列シートを透過させることができると共に、透過したレーザ光のエネルギーを本体部の一面側の表層において十分に吸収させて発熱させることができる。このため、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、本体部における一面側の表層および整列シートにおける対向面側の表層のみをレーザ光の照射によって溶融させて互いに溶着させることができる結果、整列シートが厚み方向の全域において溶融して整列シートに凹凸が生じる事態を確実に防止することができる

また、請求項３記載の球状体吸着ヘッド、請求項４記載の球状体搭載装置、および請求項７記載の球状体吸着ヘッド製造方法によれば、同種類の素材を用いて形成した本体部および整列シートを用いることにより、本体部の素材と整列シートの素材とを同じ温度（または、ほぼ同じ温度）で溶融させることができるため、溶融した各素材同士を確実に混じり合わせて、整列シートを本体部に対してより確実に固定することができる。

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。 溶着装置５００の構成を示す構成図である。 吸着ヘッド１１の製造方法を説明する第１の説明図である。 吸着ヘッド１１の製造方法を説明する第２の説明図である。 吸着ヘッド１１の製造方法を説明する第３の説明図である。 吸着ヘッド１１の製造方法を説明する第４の説明図である。 吸着ヘッド１１の製造方法を説明する第５の説明図である。 吸着ヘッド１１の製造方法を説明する第６の説明図である。 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。

以下、球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法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（図４参照）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、後述する製造方法（球状体吸着ヘッド製造方法）によって製造される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、整列シート２３および固定ねじ２４（図３参照）を備えて構成されている。なお、吸着ヘッド１１は、図３に示す本体部２１における下側の面（一面に相当する）を下向きにして、同図に示す本体部２１の上側の面を上向きにした状態で使用されるが、図２，５および後述する図７，８では、上下を逆にした状態で図示している。

本体部２１は、図３，５に示すように、第１部材３１および第２部材３２を備えて構成されている。第１部材３１は、本体部２１の一面側（図３における下側であって、図５における上側）を構成する。また、第１部材３１は、図５に示すように、上面３１ｂから下面３１ａ（本体部２１の一面に相当する）に連通する平面視が略矩形の開口部３１ｃ（本体部の開口部に相当する）を中央部に有して、枠状に形成されている。

この場合、開口部３１ｃは、多孔質体２２をはめ込み可能に構成されている。具体的には、開口部３１ｃは、多孔質体２２をはめ込んだ状態において（図９参照）、開口部３１ｃを構成する内周面３１ｄと多孔質体２２の側面２２ｃとの間に僅かな（一例として、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度）隙間が生じるようにその大きさが規定されている。また、図３，５に示すように、第１部材３１の外周部には、固定ねじ２４をねじ込み可能な複数（一例として、１０個）のねじ穴３１ｅが形成されている。この場合、この吸着ヘッド１１では、隣接するねじ穴３１ｅ同士の離間距離が互いに等しくなるように各ねじ穴３１ｅの形成位置が規定されている。

第２部材３２は、本体部２１の他面側（図３における上側であって、図５における下側）を構成する。また、第２部材３２は、図５に示すように、第１部材３１の開口部３１ｃに嵌合可能な突出部３２ｃを下面３２ａ（同図における上面）の中央部に有して板状に形成されている。この突出部３２ｃは、後述するように、多孔質体２２を押圧して多孔質体２２を第１部材３１の下面３１ａ（本体部２１の一面）よりも外側に突出させる機能を有しており、図１１に示すように、その高さＬ７が、第１部材３１の厚みＬ５（開口部３１ｃの深さ）と多孔質体２２の厚みＬ６との差分値よりも高く（下面３２ａからの突出長が長く）なるように形成されている。この場合、同図に示すように、多孔質体２２の突出長Ｌ８は、多孔質体２２の厚みＬ６および突出部３２ｃの高さＬ７の合計値と、第１部材３１の厚みＬ５との差分値となり、この突出長Ｌ８が予め決められた長さとなるように、厚みＬ５，Ｌ６および高さＬ７が規定されている。

また、図３，５に示すように、突出部３２ｃの中央部には、凹部３２ｄが形成されている。さらに、第２部材３２には、上面３２ｂから凹部３２ｄに連通する吸気口３２ｆが形成されている。また、第２部材３２の外周部には、固定ねじ２４が挿通可能な複数（第１部材３１のねじ穴３１ｅと同数）の挿通孔３２ｅが形成されている。この場合、各挿通孔３２ｅは、第１部材３１と第２部材３２とを重ね合わせた状態において第１部材３１の各ねじ穴３１ｅにそれぞれ連通するようにその形成位置が規定されている。つまり、この吸着ヘッド１１では、隣接する挿通孔３２ｅ同士の離間距離が互いに等しくなるように各挿通孔３２ｅの形成位置が規定されている。

多孔質体２２は、一例として、連続気泡構造のセラミックスで形成され、図５に示すように、長方形の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の第１部材３１に形成されている開口部３１ｃの下側（図５に示す第１部材３１の下面３１ａ側）にはめ込まれている。また、多孔質体２２は、図３に示すように、外面２２ａが第１部材３１の下面３１ａよりも外側（同図における下側）に位置するように、第２部材３２の突出部３２ｃによって押圧される（押し出される）ことで外側に突出させられており、突出部３２ｃおよび整列シート２３（突出部３２ｃからの押圧力および整列シート２３の張力）によってその状態（外側に突出した状態）に保持されている。

整列シート２３は、柔軟性を有するシート体であって、図３，５に示すように、本体部２１の開口部３１ｃ（図５参照）よりも大きい（この例では、第１部材３１の下面３１ａと同じ程度の大きさの）長方形の薄板状に形成されている。また、整列シート２３は、本体部２１の開口部３１ｃにはめ込まれた多孔質体２２の外面２２ａ、および開口部３１ｃ（多孔質体２２と開口部３１ｃの内周面３１ｄ（図９参照）との間の隙間）を覆うように本体部２１の下面３１ａ側に配設されている。また、整列シート２３は、後述する球状体吸着ヘッド製造方法に従って吸着ヘッド１１を製造する際に行われる溶着工程において、その外周部２３ｅが第１部材３１の下面３１ａにおける開口部３１ｃの外周部３１ｆ（図３，５，８参照）に固定される。具体的には、整列シート２３は、第１部材３１における下面３１ａ側の表層および整列シート２３の内面２３ｂ（対向面に相当する）の表層が整列シート２３の外側（外面２３ａ側）からのレーザ光Ｌ（図６参照）の照射によって互いに溶着されることで第１部材３１の下面３１ａに固定される。

また、図３〜図５に示すように、整列シート２３には、搭載対象としての基板４００における端子４０１の配列位置に合わせて半田ボール３００を整列させる機能を有する複数の挿通孔５１が形成されている。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、この整列シート２３は、後述する製造方法によって吸着ヘッド１１を製造する際において、多孔質体２２が本体部２１の外側に突出させられるときに、多孔質体２２の外面２２ａを覆う部分が多孔質体２２と共に外側に突出させられて、この結果、図３に示すように、外面２２ａを覆う部分がその突出長分だけ伸びることとなる。このため、この整列シート２３では、伸びに起因する挿通孔５１の位置のずれを防止するため、本体部２１の下面３１ａ側に配設する以前の状態における挿通孔５１の配列位置が、外側に突出させる状態における整列シート２３の伸びに相当する分だけ端子４０１の配列位置を縮小した位置に規定されている。

この吸着ヘッド１１では、本体部２１（第１部材３１および第２部材３２）と整列シート２３とが、同種類の素材を用いて（主たる素材として用いて）構成された材料で形成されている。具体的には、本体部２１および整列シート２３は、一例として、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）、およびＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂素材（素材の一例）を用いて構成された樹脂材料（材料の一例）で形成されている。

また、この吸着ヘッド１１では、整列シート２３は、上記の素材に対して着色がされていない樹脂材料（つまり、素材自体の色の樹脂材料）で形成されている。この場合、上記の各樹脂素材自体の色は半透明（または透明）であり、このような半透明の樹脂素材で構成した樹脂材料は、溶着工程において照射されるレーザ光Ｌ（図６，８参照）のエネルギーを吸収する吸収率が比較的低い物性を有している。

一方、本体部２１は、上記の素材に加工顔料やマスターバッチなどの着色剤を添加して着色した樹脂材料で形成されている。この場合、本体部２１を形成する樹脂材料は暗色（一例として、黒色）に着色されて、そのエネルギー吸収率が整列シート２３を形成する樹脂材料のエネルギー吸収率よりも高められている。つまり、本体部２１は、そのエネルギー吸収率が整列シート２３のエネルギー吸収率よりも高く形成されている。

固定ねじ２４は、第２部材３２の挿通孔３２ｅおよび第１部材３１のねじ穴３１ｅと共に固定部を構成し、重ね合わせた状態の第１部材３１と第２部材３２とを固定するために用いられる。

この吸着ヘッド１１では、多孔質体２２の内面２２ｂ（図３参照）と第２部材３２の突出部３２ｃに形成されている凹部３２ｄとによって形成される空間が吸気口３２ｆからの吸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、上記の空間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における第２部材３２の吸気口３２ｆ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の制御に従い、多孔質体２２の内面２２ｂと第２部材３２の凹部３２ｄとによって形成される空間の空気を吸気口３２ｆから吸引する。

収容容器１３は、図１３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１３参照）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の内部空間の空気を吸引させる。

次に、吸着ヘッド１１の製造方法（球状体吸着ヘッド製造方法）について図面を参照して説明する。

まず、本体部２１に整列シート２３を固定する。ここで、この製造方法では、後述するように、多孔質体２２が本体部２１の外側に突出させられるときに、整列シート２３における多孔質体２２の外面２２ａを覆う部分が多孔質体２２と共に外側に突出させられ、その部分が突出長分だけ伸びることとなる。このため、この製造方法に用いられる整列シート２３では、挿通孔５１の配列位置が、伸びに相当する分（つまり、多孔質体２２の突出長に相当する分）だけ搭載対象としての端子４０１の配列位置を縮小した位置に規定されている。

一方、この製造方法では、まず、図６に示す溶着装置５００を用いた溶着工程を行って本体部２１に整列シート２３を固定する。この溶着工程では、図７に示すように、溶着装置５００の保持台５０１に下面３１ａを上向きにした状態の第１部材３１を載置して保持させる。次いで、第１部材３１における下面３１ａの上に整列シート２３を載置（配置）して、図外の固定具で整列シート２３を固定する。この場合、整列シート２３に張力を加えることにより、弛みの発生を防止する。

次いで、図６に示す溶着装置５００の照射部５０２を作動させて、整列シート２３の外側から（整列シート２３の上方から）整列シート２３および第１部材３１に向けてレーザ光Ｌを照射させる。この場合、照射部５０２は、一例として、図８に示すように、帯状（ライン状）の照射範囲にレーザ光Ｌを照射可能に構成され、レーザ光Ｌの射出角度（照射角度）を変化させて照射範囲を移動させることで、整列シート２３の全領域にレーザ光Ｌを照射する。

この場合、レーザ光Ｌのエネルギーを吸収するエネルギー吸収率が比較的低い半透明の樹脂素材で構成した樹脂材料で整列シート２３が形成されている。このため、整列シート２３によるレーザ光Ｌのエネルギーの吸収が少なく抑えられて、エネルギーの吸収による整列シート２３の発熱も少なく抑えられる。また、エネルギーの吸収が少なく抑えられるため、レーザ光Ｌの大部分が整列シート２３を透過する。また、整列シート２３を透過したレーザ光Ｌは、第１部材３１の下面３１ａにおける外周部３１ｆ（図８において斜線を付した部分）に照射される（到達する）。

この場合、第１部材３１は、エネルギー吸収率が高い黒色に着色した樹脂材料で形成されている。このため、下面３１ａに照射されたレーザ光Ｌのエネルギーが下面３１ａ側の表層で吸収されて、このエネルギーの吸収によって下面３１ａ側の表層が発熱して溶融する。また、下面３１ａ側の表層の熱が、整列シート２３の内面２３ｂにおける外周部３１ｆに対向する部分（図８において斜線を付した部分：整列シート２３における外周部２３ｅの内面２３ｂであって、以下、この部分を「溶着範囲２３ｃ」ともいう）に伝導して、この熱によって内面２３ｂ側の表層も溶融する。次いで、溶融した各表層の樹脂同士が混ざり合う。続いて、レーザ光Ｌが通過した（レーザ光Ｌの照射が終了した）部分では、溶融して混ざり合った樹脂が冷却されて固化し、これによって下面３１ａ側の表層および内面２３ｂ側の表層が互いに溶着される。以上により溶着工程が終了する。

この場合、このレーザ光Ｌを用いた溶着工程では、単位面積当りのレーザ光Ｌの照射時間（照射量）を一定にする（上記の例では、レーザ光Ｌの照射範囲を移動させる速度を一定する）ことで、レーザ光Ｌの照射によって溶着される（溶融する）下面３１ａ側の表層および内面２３ｂ側の表層の厚みを均一にすることが可能となっている。このため、この溶着工程では、接着剤を用いて整列シート２３を第１部材３１に固定する方法とは異なり、接着剤の厚みのばらつきに起因する固定部分における凹凸の発生が防止されて、この部分に相当する溶着範囲２３ｃを十分に平坦な状態とすることが可能となっている。

また、この溶着工程では、本体部２１の上に配置した整列シート２３に対して高い熱や大きな圧力を加えることなく整列シート２３を本体部２１に確実に固定することが可能なため、高い熱や大きな圧力が加わることに起因する本体部２１（第１部材３１）や整列シート２３の変形を確実に防止することが可能となっている。

次いで、図９に示すように、第１部材３１の上面３１ｂ側から開口部３１ｃに多孔質体２２を挿入し、開口部３１ｃ内における第１部材３１の下面３１ａ側に多孔質体２２をはめ込む。

続いて、第１部材３１の上に第２部材３２を重ね合わせる。具体的には、図１０に示すように、第１部材３１の上面３１ｂ側から開口部３１ｃに第２部材３２の突出部３２ｃを嵌合させつつ、第１部材３１の上面３１ｂと第２部材３２の下面３２ａとを近接させる。この際に、突出部３２ｃが多孔質体２２の内面２２ｂに当接して、多孔質体２２が突出部３２ｃによって下向きに押圧される。

続いて、第１部材３１の上面３１ｂと第２部材３２の下面３２ａとを当接させる。この際に、図１１に示すように、多孔質体２２の外面２２ａが第１部材３１の下面３１ａ（本体部２１の一面）よりも外側に突出するように、多孔質体２２が突出部３２ｃによって第１部材３１の外側に押し出される。また、多孔質体２２の突出に伴って整列シート２３における多孔質体２２を覆う部分が外側に突出させられる。この場合、同図に示すように、第１部材３１の下面３１ａからの多孔質体２２の突出長Ｌ８は、多孔質体２２の厚みＬ６および突出部３２ｃの高さＬ７の合計値と、第１部材３１の厚みＬ５との差分値となる。

次いで、重ね合わせた状態（上面３１ｂと下面３２ａとを当接させた状態）の第１部材３１と第２部材３２とを固定する。具体的には、図１２に示すように、第２部材３２の各挿通孔３２ｅに固定ねじ２４をそれぞれ挿通させる。次いで、固定ねじ２４を回転させてその先端部を第１部材３１のねじ穴３１ｅにねじ込んで締め付ける。

この場合、この吸着ヘッド１１では、隣接するねじ穴３１ｅ同士の離間距離が互いに等しく、また、隣接する挿通孔３２ｅ同士の離間距離が互いに等しく、かつ第１部材３１と第２部材３２とを重ね合わせたときにねじ穴３１ｅと挿通孔３２ｅとが互いに連通する（対向し合う）位置（吸着ヘッド１１の上下方向において同じ位置）となるように各々の形成位置が規定されているため、重ね合わせた状態の第１部材３１および第２部材３２の外周縁部に沿って各固定ねじ２４が等間隔に配置される。このため、この吸着ヘッド１１では、固定ねじ２４を単に締め付けるだけで、第１部材３１の上面３１ｂと第２部材３２の下面３２ａとが均一に（両面３１ｂ，３２ａが平行な状態で）当接して、突出部３２ｃの先端面と第１部材３１の下面３１ａとが平行な状態となる。この結果、突出部３２ｃによって押し出された多孔質体２２の外面２２ａ（つまり、整列シート２３の表面）と第１部材３１の下面３１ａ（本体部２１の一面）とを平行な状態とすることが可能となっている。なお、各固定ねじ２４を単に締め付けるだけでも、第１部材３１の上面３１ｂと第２部材３２の下面３２ａとを均一に当接させることができるが、トルクレンチを用いて各固定ねじ２４を同じトルク（締め付け力）でねじ込むことで、上面３１ｂと下面３２ａとをさらに均一に当接させることができる。

ここで、この状態では、整列シート２３の張力によって多孔質体２２が本体部２１の内側（第２部材３２の突出部３２ｃ）に向けて押圧され、この整列シート２３の張力による押圧力と突出部３２ｃによる押圧力とが釣り合う結果、多孔質体２２が外側に突出した状態に保持される。また、この吸着ヘッド１１では、上記したように、整列シート２３の伸びの分だけ縮小した位置に挿通孔５１が形成されている。このため、多孔質体２２の突出に伴って整列シート２３が伸びることにより、各挿通孔５１の配列位置（形成位置）と搭載対象の端子４０１の配列位置とが一致する。

以上により、吸着ヘッド１１の製造が完了する。この吸着ヘッド１１および製造方法では、第１部材３１と第２部材３２とを重ね合わせるだけで、突出部３２ｃによって多孔質体２２を押し出して、多孔質体２２の外面２２ａを第１部材３１の下面３１ａよりも予め決められた突出長Ｌ８分だけ外側に位置させる（多孔質体２２を外側に突出させる）ことが可能となっている。このため、この吸着ヘッド１１および球状体吸着ヘッド製造方法では、複数の押圧ねじをねじ込むことによって多孔質体を突出させる構成および方法とは異なり、各押圧ねじのねじ込み量を調整する煩雑な作業を行うことなく、多孔質体２２を予め決められた突出長Ｌ８分だけ確実かつ容易に突出させることが可能となっている。

また、この吸着ヘッド１１および製造方法では、上記したように、整列シート２３の溶着範囲２３ｃが十分に平坦な状態となっている。このため、この部分に凹凸が生じるおそれのある従来の構成（接着剤を用いて整列シート２３を本体部２１に固定する構成）とは異なり、多孔質体２２を必要以上に大きく突出させなくてもよいため、必要以上に大きな張力が整列シート２３に加わることに起因して整列シート２３が変形する事態が確実に防止されている。

次に、上記のようにして製造された吸着ヘッド１１を備えた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。

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１３に示すように、吸着ヘッド１１における整列シート２３の下面と収容容器１３の規制用プレート６１とが当接（または、近接）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、多孔質体２２の内面２２ｂと第２部材３２の凹部３２ｄとによって形成される空間の空気を第２部材３２の吸気口３２ｆから吸引（吸気）させる。この際に、その空間が減圧され、これに伴って多孔質体２２内の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。

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１４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。

また、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１３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１５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、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１６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。

この場合、この吸着ヘッド１１では、多孔質体２２の外面２２ａが第１部材３１の下面３１ａよりも外側に位置するように突出している。このため、図１６に示すように、基板４００に電子部品４０２などの突起物が配設されている場合においても、その突起物と吸着ヘッド１１との接触を回避しつつ、吸着ヘッド１１に吸着されている半田ボール３００の先端部を基板４００の端子４０１に十分に近接させることができる。

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、多孔質体２２の内面２２ｂと第２部材３２の凹部３２ｄとによって形成される空間が常圧に復帰し（減圧が解除され）、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の吸着が解除されて、半田ボール３００が端子４０１上に搭載される。

次いで、制御部１５は、搬送装置１４を制御して、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、半田ボール搭載装置１および球状体吸着ヘッド製造方法では、第１部材３１の下面３１ａ側の表層と整列シート２３の内面２３ｂ側の表層とをレーザ光Ｌの照射によって互いに溶着させて整列シート２３を下面３１ａに固定し、外側に押し出した状態の多孔質体２２を本体部２１および整列シート２３によって保持させる。この場合、単位面積当りのレーザ光Ｌの照射時間（照射量）を一定にすることで、レーザ光Ｌの照射によって溶着される下面３１ａ側の表層および内面２３ｂ側の表層の厚みを均一にすることができるため、溶着範囲２３ｃを十分に平坦な状態とすることができる。

したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、整列シート２３と第１部材３１の下面３１ａとの固定部分に凹凸が生じるおそれのある接着剤を用いて整列シート２３を固定する構成および方法とは異なり、凹凸の分だけ多孔質体２２を大きく突出させて整列シート２３に必要以上に大きな張力が加わることに起因して整列シート２３が変形する事態を確実に防止することができる。また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、本体部２１および整列シート２３に対して高い熱や大きな圧力を加えることなく整列シート２３を本体部２１に確実に固定することができるため、高い熱や大きな圧力が加わることに起因する本体部２１（第１部材３１）や整列シート２３の変形を確実に防止することができる。

また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、エネルギー吸収率が整列シート２３よりも高い材料で形成されている本体部２１を用いることにより、照射したレーザ光Ｌの大部分を整列シート２３を透過させることができると共に、透過したレーザ光Ｌのエネルギーを第１部材３１の下面３１ａ側の表層において十分に吸収させて発熱させることができる。このため、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、第１部材３１における下面３１ａ側の表層および整列シート２３における内面２３ｂ側の表層のみをレーザ光Ｌの照射によって溶融させて互いに溶着させることができる結果、整列シート２３が厚み方向の全域において溶融して整列シート２３に凹凸が生じる事態を確実に防止することができる。

また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、同種類の素材を用いて形成した本体部２１および整列シート２３を用いることにより、本体部２１の素材と整列シート２３の素材とを同じ温度（または、ほぼ同じ温度）で溶融させることができるため、溶融した各素材同士を確実に混じり合わせて、整列シート２３を本体部２１に対してより確実に固定することができる。

なお、球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、同種類の素材を用いて本体部２１および整列シート２３を形成する構成および方法について上記したが、異なる素材（例えば、異なる種類の樹脂素材）を用いて本体部２１および整列シート２３を形成する構成および方法を採用することもできる。この場合、本体部２１を形成する材料を構成する素材自体のエネルギー吸収率が、整列シート２３を形成する材料を構成する素材自体のエネルギー吸収率よりも高いときには、本体部２１を形成する材料を着色する加工を不要とすることができる。

また、溶着工程においてレーザ光Ｌを照射する帯状の照射範囲を移動させる例について上記したが、点状や円形状の照射範囲を移動させる構成および方法を採用することもできる。また、整列シート２３の全領域に対してレーザ光Ｌを一度に照射する構成および方法を採用することもできる。

また、挿通孔５１が予め（本体部２１への固定に先立って）形成されている整列シート２３を用いる構成および方法について上記したが、挿通孔５１が形成されていない状態の整列シート２３を本体部２１に固定した後に、レーザ（上記したレーザ光Ｌとは異なる穿孔用のレーザ）やドリルを用いて挿通孔５１を形成する構成および方法や、挿通孔５１が形成されていない状態の整列シート２３を本体部２１に固定して多孔質体２２を突出させた後に、レーザやドリルを用いて挿通孔５１を形成する構成および方法を採用することもできる。

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。

１ 半田ボール搭載装置
１１ 吸着ヘッド
１４ 搬送装置
２１ 本体部
２２ 多孔質体
２２ａ 外面
２３ 整列シート
２３ｂ 内面
２３ｃ 溶着範囲
３１ 第１部材
３１ａ 下面
３１ｃ 開口部
３１ｆ 外周部
３２ 第２部材
５１ 挿通孔
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子
Ｌ レーザ光

Claims (7)

1. 開口部を有する本体部と、前記開口部にはめ込ま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開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面に配設された整列シートとを備え、前記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、
   前記整列シートは、前記本体部における前記一面側の表層および当該整列シートにおける当該一面に対向する対向面側の表層がレーザ光の照射によって互いに溶着されて当該一面に固定され、
   前記多孔質体は、前記外面が前記一面よりも外側に突出するように押し出された状態で前記本体部および前記整列シートによって保持されている球状体吸着ヘッド。
2. 前記本体部は、前記レーザ光のエネルギーを吸収する吸収率が前記整列シートよりも高い材料で形成されている請求項１記載の球状体吸着ヘッド。
3. 前記本体部および前記整列シートは、互いに同種類の素材を用いて形成され、
   前記本体部は、前記素材に対する着色によって前記整列シートを形成する前記材料よりも前記吸収率が高められた前記材料で形成されている請求項２記載の球状体吸着ヘッド。
4. 請求項１から３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に搭載する球状体搭載装置。
5. 開口部を有する本体部と、前記開口部にはめ込ま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開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面に配設された整列シートとを備えて前記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を製造する球状体吸着ヘッド製造方法であって、
   前記本体部の一面に前記整列シートを配置して当該整列シートの外側から当該整列シートを介して当該本体部にレーザ光を照射して、当該本体部における前記一面側の表層および当該整列シートにおける当該一面に対向する対向面側の表層を互いに溶着させて当該一面に当該整列シートを固定し、
   前記開口部に前記多孔質体をはめ込み、
   前記外面が前記一面よりも外側に突出するように前記多孔質体を押し出した状態で前記本体部および前記整列シートによって当該多孔質体を保持させて前記球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法。
6. 前記レーザ光のエネルギーを吸収する吸収率が前記整列シートよりも高い材料で形成されている前記本体部を用いて前記球状体吸着ヘッドを製造する請求項５記載の球状体吸着ヘッド製造方法。
7. 前記本体部を形成するのに用いられる素材と同種類の素材を用いて形成されている前記整列シートと、前記素材に対する着色によって前記整列シートを形成する前記材料よりも前記吸収率が高められた前記材料で形成されている前記本体部とを用いて前記球状体吸着ヘッドを製造する請求項６記載の球状体吸着ヘッド製造方法。

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