JP2013247305A - 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】整列シートに設けられている標識の位置を正確に特定する。
【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、その外周部２３ｅが本体部２１の一面における開口部３１ｃの外周部３１ｆに固定されると共に、整列シート２３における予め決められた基準位置を示す標識を備えて構成され、本体部２１の一面の外周部３１ｆには、貫通孔３１ｇが形成され、標識は、整列シート２３における貫通孔３１ｇに対向する対向領域内に形成された貫通孔２３ｆで構成されている。
【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、その状態の多孔質体を押圧ねじによる押圧力と整列シートの張力とで保持している。この場合、この搭載ヘッドは、整列シートの張力で多孔質体を保持するため、整列シートが伸縮性を有しているのが好ましい。また、導電性ボールを吸着するための挿通孔の形成作業を容易とするため、柔らかい素材で形成されたシート体を整列シートとして用いるのが好ましい。これらの観点から、この搭載ヘッドでは、樹脂製のシート体が整列シートとして用いられている。この搭載ヘッドでは、上記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、樹脂製のシート体が整列シートとして用いられている。また、この種の樹脂製のシート体は、一般的に半透明（または、透明）に形成されている。一方、この種の搭載ヘッドを用いて搭載対象に導電性ボールを搭載する際には、搭載前において搭載ヘッドの各挿通孔に導電性ボールが過不足なく吸着されているか否か、および搭載後において搭載ヘッドの各挿通孔に導電性ボールが付着（残留）しているか否かを判定するため、カメラを用いて搭載ヘッドの整列シートを撮像している。この場合、このような判定を行う際には、挿通孔５１の位置を正確に特定する必要がある。このため、この搭載ヘッドでは、整列シートの基準位置を示す標識としての貫通孔が整列シートにおける外周部に設けられており、整列シートを撮像した撮像画像からこの貫通孔の位置を特定して、貫通孔と各挿通孔との間の距離（予め決められた既知の距離）および特定した貫通孔の位置に基づいて各挿通孔の位置を特定している。しかしながら、この搭載ヘッドでは、整列シートが半透明に形成されているため、撮像に用いる照明用の光が整列シートの内面側に位置する本体の底面で反射して、その反射光が整列シートを透過することに起因して、撮像画像内において貫通孔が不鮮明となり（他の部分と区別できず）、この結果、貫通孔の位置を正確に特定するのが困難であるという課題が存在する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、整列シートに設けられている標識の位置を正確に特定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、その外周部が前記一面における前記開口部の外周部に固定されると共に、当該整列シートにおける予め決められた基準位置を示す標識を備えて構成され、前記一面の前記外周部には、凹部および孔の少なくとも一方が形成され、前記標識は、前記整列シートにおける前記少なくとも一方に対向する対向領域内に形成された貫通孔で構成されている。

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整列シートは、樹脂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１または２記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記貫通孔は、レーザの照射によって形成されている。

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、前記一面における前記開口部の外周部に凹部および孔の少なくとも一方が形成された前記本体部における当該外周部に前記整列シートの外周部を固定し、前記整列シートにおける予め決められた基準位置を示す標識としての貫通孔を当該整列シートにおける前記少なくとも一方に対向する対向領域内に形成し、前記開口部に前記多孔質体をはめ込んで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、樹脂材料で形成されている前記整列シートを用いる。

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５または６記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、レーザの照射によって前記貫通孔を形成する。

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、一面の外周部に凹部および孔の少なくとも一方が形成された本体部におけるその外周部に整列シートの外周部を固定し、整列シートにおける凹部および孔の少なくとも一方に対向する対向領域内に標識としての貫通孔を形成する。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、本体部から整列シート側へ向かう照明用の光の反射が少なく抑えられる結果、撮像画像内において貫通孔が鮮明に写し出される。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、鮮明に写し出された貫通孔の輪郭から貫通孔の位置（例えば、貫通孔における開口部の中心部の位置）を正確に特定することができる。

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、整列シートを樹脂材料で形成したことにより、貫通孔を容易に形成することができるため、球状体吸着ヘッドの製造効率を向上せることができる。

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、レーザの照射によって貫通孔を形成することにより、例えば、ドリルによって貫通孔を形成する構成および方法と比較して、貫通孔の開口部の縁部を凹凸のない滑らかな状態とすることができるため、撮像画像に写し出される貫通孔の開口部の輪郭から貫通孔の位置（例えば、開口部の中心の位置）を正確に特定することができる。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、レーザの照射によって貫通孔を形成することにより、ドリルによって貫通孔を形成する構成および方法と比較して、貫通孔をさらに短時間でさらに効率よく形成することができる。

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。 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。 吸着ヘッド１１の製造方法を説明する第７の説明図である。 吸着ヘッド１１の製造方法を説明する第８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。 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。

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、制御部１５および撮像部１６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６〜８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）を構成する部材であって、一例として、金属で形成されている。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１０参照）、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。

また、図３，５に示すように、第１部材３１の下面３１ａ（本体部２１の一面）における開口部３１ｃの外周部３１ｆには、上面３１ｂから下面３１ａまで貫通する貫通孔３１ｇ（凹部または孔の一例）が形成されている。この貫通孔３１ｇは、後述するように、撮像部１６によって撮像される整列シート２３の外面２３ａ側の撮像画像内において、整列シート２３に形成されている後述する貫通孔２３ｆを鮮明に写し出させる機能を有している。この場合、貫通孔３１ｇにおける開口部の面積（貫通孔３１ｇの直径）は、貫通孔２３ｆにおける開口部の面積（貫通孔２３ｆの直径）よりも大きく規定されている。つまり、第１部材３１の下面３１ａに整列シート２３を固定した状態で平面視したときに、貫通孔２３ｆの全域が貫通孔３１ｇ内に位置することになる

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）を構成する部材であって、一例として、金属で形成されている。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１２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（本体部２１の他面に相当する）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、透明性（光透過性）および柔軟性を有する樹脂材料で形成された樹脂シート１２３（挿通孔が形成されていないシート体の一例であって、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）樹脂、およびＰＥ（ポリエチレン）樹脂等で形成された半透明または透明のシート：図６参照）を用いて構成されている。また、整列シート２３は、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１０参照）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。この場合、整列シート２３は、図３に示すように、その外周部２３ｅが第１部材３１の下面３１ａ（本体部２１の一面）における開口部３１ｃの外周部３１ｆに固定されている。

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の形成位置のずれを防止するため、外側に突出させ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。また、挿通孔５１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穿孔工程において形成される。

また、図３，５に示すように、整列シート２３における外周部２３ｅには、２つの貫通孔２３ｆが形成されている。この場合、図８に示すように、貫通孔２３ｆにおける開口部の面積（貫通孔２３ｆの直径）は、第１部材３１における下面３１ａの外周部３１ｆに形成されている貫通孔３１ｇにおける開口部の面積（貫通孔３１ｇの直径）よりも大きく規定されている。また、各貫通孔２３ｆは、整列シート２３における貫通孔３１ｇに対向する対向領域２３ｇ内に形成されている。この貫通孔２３ｆは、整列シート２３における予め決められた基準位置を示す標識として機能する。また、貫通孔２３ｆは、上記した挿通孔５１と同様にして、吸着ヘッド１１を製造する際に行われる穿孔工程において形成される。

また、図３に示すように、整列シート２３の内面２３ｂ（多孔質体２２の外面２２ａに対向する面）には、着色層としての金属層２３ｄが形成されている。この金属層２３ｄは、撮像部１６によって撮像される整列シート２３の外面２３ａ側の撮像画像に対する多孔質体２２の外面２２ａ（多孔質体２２の気泡孔等によって外面２２ａに現れる模様）の映り込みを防止する機能有している。また、この金属層２３ｄは、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金属層形成工程において形成される。

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１４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１４参照）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。また、制御部１５は、撮像部１６を制御して整列シート２３の外面２３ａ側を撮像させる。また、制御部１５は、撮像部１６によって撮像された撮像画像に基づき、搭載対象に半田ボール３００を搭載する工程（以下、「搭載工程」ともいう）前において、整列シート２３の各挿通孔５１に半田ボール３００が過不足なく吸着されているか否かを判定する。さらに、制御部１５は、撮像部１６によって撮像された撮像画像に基づき、搭載工程後において、整列シート２３の挿通孔５１や挿通孔５１以外の部位に半田ボール３００、フラックスおよび埃等（以下、「付着物」ともいう）が付着しているか否かを判定する（以下、上記した半田ボール３００の過不足を判定する処理、および付着物の付着を判定する処理を「判定処理」ともいう）。

撮像部１６は、カメラおよび照明用の光源（いずれも図示せず）を備えて構成されて、制御部１５の制御に従って整列シート２３の外面２３ａ側を撮像する撮像処理を実行する。

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、図６に示すように、第１部材３１の下面３１ａにおける開口部３１ｃの外周部３１ｆに樹脂シート１２３（挿通孔が形成されていないシート体の一例）の外周部１２３ａを固定する。固定方法としては、接着剤を用いて固定する方法や、ねじを用いて固定する方法を採用することができる。この場合、樹脂シート１２３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、穿孔工程を行って樹脂シート１２３に挿通孔５１および貫通孔２３ｆを形成して整列シート２３を作製する。この穿孔工程では、図７に示すように、第１部材３１の下面３１ａに固定した樹脂シート１２３に対して穿孔用のレーザＬｂを照射して、その照射部分を溶融することによって挿通孔５１を形成する。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。

続いて、図８に示すように、整列シート２３（樹脂シート１２３）における貫通孔３１ｇ（貫通孔３１ｇは、第１部材３１における下面３１ａの外周部３１ｆに形成されている）に対向する対向領域２３ｇ内のいずれかの位置（一例として対向領域２３ｇの中心部）に向けて、整列シート２３の外面２３ａ側からレーザＬｂを照射して、その照射部分を溶融することによって貫通孔２３ｆを形成する。この場合、レーザＬｂの照射範囲を対向領域２３ｇよりも小さく規定することで、貫通孔３１ｇの直径よりも小さい直径の貫通孔２３ｆが形成される。また、このようにして貫通孔２３ｆを形成することにより、外面２３ａから見た貫通孔２３ｆの輪郭が貫通孔３１ｇの開口部の内側に位置している。

続いて、金属層形成工程を行い、図９に示すように、整列シート２３の内面２３ｂに金属層２３ｄを形成する。この金属層形成工程では、一例としてスパッタリングによって金属層２３ｄを形成する。この場合、スパッタリングとしては、２極スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、反応性スパッタリングなどの各種のスパッタリングを用いることができる。また、金属層２３ｄを構成する金属（スパッタリングにおいてターゲットとする金属）としては、タングステン、クロムおよびアルミニウムなどを用いることができる。

次いで、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１１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１２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１３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。

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１４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１５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、１４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１６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、撮像部１６の上方に吸着ヘッド１１を移動させる。次いで、制御部１５は、撮像部１６を制御して、撮像処理を実行させる。この撮像処理では、撮像部１６は、内部に備えている照明用の光源を発光させると共に、吸着ヘッド１１における整列シート２３の外面２３ａ側（吸着ヘッド１１の下面側）をカメラで撮像して、画像データを制御部１５に出力する。

次いで、制御部１５は、撮像部１６によって撮像された撮像画像（出力された画像データ）に基づいて判定処理を実行する。この判定処理では、制御部１５は、搭載対象に半田ボール３００を搭載する搭載工程前において、整列シート２３の各挿通孔５１に半田ボール３００が過不足なく吸着されているか否かを判定する。具体的には、制御部１５は、撮像画像に写し出されている貫通孔２３ｆの開口部の輪郭から貫通孔２３ｆの位置（具体的には、貫通孔２３ｆの開口部の中心部の位置）を特定する。

この場合、貫通孔３１ｇが設けられていない構成では、撮像部１６の光源から照射される照明用の光が整列シート２３の下に位置する第１部材３１の下面３１ａで反射して、その反射光が整列シートを透過することに起因して、撮像画像内において貫通孔２３ｆが不鮮明となり（他の部分と区別できず）この結果、貫通孔２３ｆの位置を正確に特定するのが困難となる。一方、この吸着ヘッド１１では、図１７に示すように、第１部材３１の外周部３１ｆに貫通孔３１ｇが形成され、整列シート２３における貫通孔３１ｇに対向する対向領域２３ｇ内に貫通孔２３ｆが形成されている。このため、この吸着ヘッド１１では、照明用の光の整列シート２３側への反射が少なく抑えられるため、撮像画像内において貫通孔２３ｆが鮮明に写し出される結果、鮮明に写し出された貫通孔２３ｆの輪郭から貫通孔２３ｆの開口部の中心を正確に特定することが可能となっている。

次いで、制御部１５は、貫通孔２３ｆの中心部と各挿通孔５１との間の距離（予め決められている既知の距離）、および特定した貫通孔２３ｆの中心部の位置に基づいて各挿通孔５１の位置を特定する。続いて、制御部１５は、特定した各挿通孔５１の位置における画像の階調（例えば、黒を「０」、白を「２５５」として黒から白に向かう無彩色の明度を２５６段階に分けて数値化した値）と階調の基準値とを比較して判定を行う。この場合、撮像画像における挿通孔５１の形成位置の階調が第１の基準値（例えば、「１５０」）以上のとき（つまり、明るいとき）には、その挿通孔５１に半田ボール３００が吸着されていると判定し、第１の基準値未満のとき（つまり、暗いとき）には、その挿通孔５１に半田ボール３００が吸着されていないと判定する。

制御部１５は、上記の判定処理を実行した結果、半田ボール３００を吸着していない挿通孔５１が存在したり、１つの挿通孔５１に複数の半田ボール３００が吸着されていたりすると判定したときには、その旨（過不足が生じている旨）を図外の表示部に表示させる表示処理を実行した後に、待機状態に移行する。この場合、このようなときには、吸着ヘッド１１に吸着されている各半田ボール３００を除去した後に、吸着ヘッド１１による半田ボール３００の吸着を再実行させる。

また、制御部１５は、上記の判定処理を実行した結果、各挿通孔５１に半田ボール３００が過不足なく吸着されていると判定したときには、搭載工程を行う。

ここで、この吸着ヘッド１１では、整列シート２３の内面２３ｂに金属層２３ｄが形成されているため、多孔質体２２の気泡等によって外面２２ａに現れる模様が整列シート２３を透過して撮像画像に映り込む事態が確実に防止されている。このため、このような外面２２ａの模様が半田ボール３００、フラックスおよび埃等の付着物であると制御部１５によって誤認される事態が確実に防止される結果、判定処理が十分正確に行われる。

一方、搭載工程では、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１８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１８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、吸着ヘッド１１を撮像部１６の上方に搬送させる。続いて、撮像部１６は、撮像部１６を制御して、撮像処理を実行させる。次に、制御部１５は、撮像部１６によって撮像された撮像画像に基づいて判定処理を実行する。この判定処理では、制御部１５は、搭載工程後において、整列シート２３の挿通孔５１や挿通孔５１以外の部位に半田ボール３００、フラックスおよび埃等の付着物が付着しているか否かを判定する。具体的には、制御部１５は、上記したように、撮像画像に写し出されている貫通孔２３ｆの開口部の輪郭から貫通孔２３ｆにおける開口部の中心部の位置を特定し、その位置に基づいて各挿通孔５１の位置を特定する。

続いて、制御部１５は、特定した各挿通孔５１の位置の階調が第２の基準値（例えば、「１０」）未満のとき、つまり第２の基準値よりも暗いときには、その挿通孔５１に付着物（半田ボール３００、フラックスおよび埃等のいずれか）が付着していないと判定する。また、撮像画像におけるいずれかの位置（つまり、撮像画像における挿通孔５１の形成位置および形成位置以外の位置）の階調が、上記した第１の基準値以上のとき、つまり第１の基準値よりも明るいときには、その位置に半田ボール３００が付着していると判定する。さらに、制御部１５は、撮像画像におけるいずれかの位置の階調が、上記した第２の基準値以上でかつ第３の基準値（例えば、「９５」）未満のとき、つまり第２の基準値よりも明るく第３の基準値よりも暗いときには、その位置に半田ボール３００以外の付着物（フラックスや埃）が付着していると判定する。

制御部１５は、上記の判定処理を実行した結果、付着物が付着していると判定したときには、その旨を図外の表示部に表示させる表示処理を実行した後に、搬送装置１４を制御して、吸着ヘッド１１を初期位置に搬送させる。この場合、このようなときには、吸着ヘッド１１の整列シート２３の外面２３ａをクリーニングして付着物を除去する。また、制御部１５は、上記の判定処理を実行した結果、付着物が付着していないと判定したときには、表示処理を実行することなく、搬送装置１４を制御して、吸着ヘッド１１を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、下面３１ａの外周部３１ｆに貫通孔３１ｇ（凹部および孔の少なくとも一方）が形成された第１部材３１におけるその外周部３１ｆに整列シート２３の外周部２３ｅ（樹脂シート１２３の外周部１２３ａ）を固定し、整列シート２３における貫通孔３１ｇに対向する対向領域２３ｇ内に標識としての貫通孔２３ｆを形成する。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から整列シート２３側へ向かう照明用の光の反射が少なく抑えられる結果、撮像画像内において貫通孔２３ｆが鮮明に写し出される。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、鮮明に写し出された貫通孔２３ｆの輪郭から貫通孔２３ｆの位置（貫通孔２３ｆにおける開口部の中心部の位置）を正確に特定することができる。

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、整列シート２３を樹脂材料で形成したことにより、貫通孔２３ｆを容易に形成することができるため、吸着ヘッド１１の製造効率を向上せることができる。

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、レーザＬｂの照射によって貫通孔２３ｆを形成することにより、例えば、ドリルによって貫通孔２３ｆを形成する構成および方法と比較して、貫通孔２３ｆにおける開口部の縁部を凹凸のない滑らかな状態とすることができるため、撮像画像に写し出される開口部の輪郭から貫通孔２３ｆの位置（開口部の中心の位置）を正確に特定することができる。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、レーザＬｂの照射によって貫通孔２３ｆを形成することにより、ドリルによって貫通孔２３ｆを形成する構成および方法と比較して、貫通孔２３ｆをさらに短時間でさらに効率よく形成することができる。

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、貫通孔３１ｇを設けた例について上記したが、凹部（貫通していない穴）を貫通孔３１ｇに代えて設ける構成および方法を採用することもできる。

また、樹脂材料で形成された整列シート２３を用いる構成および方法について上記したが、金属等の樹脂以外の材料で形成さたれ整列シートを用い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および貫通孔２３ｆをレーザＬｂを用いて形成する構成および方法について上記したが、挿通孔５１および貫通孔２３ｆのいずれか一方または両方をドリルを用いて形成する構成および方法を採用することもできる。

また、多孔質体２２を押し出して、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多孔質体２２を突出させる構成および方法について上記したが、外面２２ａと下面３１ａとを面一の状態とさせる構成および方法、つまり、多孔質体２２を突出させない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
２３ｅ，３１ｆ 外周部
２３ｆ， ３１ｇ 貫通孔
３１ 第１部材
３１ａ 下面
３１ｃ 開口部
５１ 挿通孔
３００ 半田ボール
Ｌｂ レーザ

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、その外周部が前記一面における前記開口部の外周部に固定されると共に、当該整列シートにおける予め決められた基準位置を示す標識を備えて構成され、
   前記一面の前記外周部には、凹部および孔の少なくとも一方が形成され、
   前記標識は、前記整列シートにおける前記少なくとも一方に対向する対向領域内に形成された貫通孔で構成されている球状体吸着ヘッド。
2. 前記整列シートは、樹脂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. 前記貫通孔は、レーザの照射によって形成されている請求項１または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、
   前記一面における前記開口部の外周部に凹部および孔の少なくとも一方が形成された前記本体部における当該外周部に前記整列シートの外周部を固定し、
   前記整列シートにおける予め決められた基準位置を示す標識としての貫通孔を当該整列シートにおける前記少なくとも一方に対向する対向領域内に形成し、
   前記開口部に前記多孔質体をはめ込んで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. 樹脂材料で形成されている前記整列シートを用いる請求項５記載の球状体吸着ヘッド製造方法。
7. レーザの照射によって前記貫通孔を形成する請求項５または６記載の球状体吸着ヘッド製造方法。

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