JP3211781B2 - 半田ボールの移載方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半田ボールをワー
ク（基板又はボールグリッドアレイなどの電子部品）に
移載する半田ボールの移載方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年電子部品や基板などのワークに、複
数の半田ボールを一括して移載する半田ボールの移載装
置が提案されている。図５は従来の半田ボールの移載装
置の動作説明図である。

【０００３】図中、１は多数の半田ボール２を収納する
ボール溜りであり、その上部は吸着ヘッド３が出入りで
きるように開口されている。ここで、吸着ヘッド３は一
度に複数個の半田ボール２を真空吸着してピックアップ
し、次いでワークの上方で真空吸着状態を解除してワー
クに移載できるように、その下面に複数個の吸引孔４が
マトリクス状に開孔されている。ここで、１つの吸引孔
４は１ケの半田ボール２を真空吸着することを前提に設
計される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は図５に示すように、吸引孔４には、１個の半田ボール
（符号イを付している）２以外にも、その近傍に余分な
半田ボール（符号ロを付している）２が不要に真空吸着
されたり、吸着ヘッド３の底面に余分な半田ボール（符
号ハを付している）２が付着したりすることがあり、こ
のままではワークの不要な箇所に余分な半田ボール
（ロ、ハ）２が移載されてしまう。

【０００５】また吸着ヘッド３の移動中に半田ボール２
が落下しないようにするため、吸着ヘッド３の吸引圧を
高くすることが望ましいが、従来の半田ボールの移載装
置において吸引圧を高くすると、吸着ヘッド３の吸引孔
４に半田ボール２が過度に強く真空吸着され、ワークへ
の移載時に真空吸着状態を解除しても半田ボール２が吸
着ヘッド３から脱落せず、その結果ワークに対する移載
ミスを生じるという事態となることがあった。このよう
に従来の半田ボールの移載装置では、半田ボールの半田
溜りからのピックアップ動作やワークへの移載動作の信
頼性が低いという問題点を有していた。

【０００６】そこで本発明は、半田ボールのピックアッ
プミスや移載ミスを解消し、確実に半田ボールをワーク
に移載できる半田ボールの移載方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の半田ボールの移
載方法は、ワークを位置決めする位置決めテーブルと、
多数の半田ボールを収納するボール溜りと、半田ボール
を真空吸着する吸引孔が下面に複数個形成された吸着ヘ
ッドと、前記吸着ヘッドを前記ボール溜りと前記ワーク
との間を移動させる移動手段と、前記吸着ヘッドに上下
動作を行わせる上下動手段と、前記吸着ヘッドに振動を
与える振動付与手段とを備えた半田ボールの移載装置に
よる半田ボールの移載方法であって、前記上下動手段を
駆動して前記吸着ヘッドの下面を前記ボール溜り内のボ
ールの層に沈み込ませた後上昇させて前記吸引孔に半田
ボールを真空吸着してピックアップする工程と、前記ピ
ックアップの際、前記ボール溜り内のボールの層に沈み
込んだ前記吸着ヘッドと前記ボール溜りとを相対的に横
方向に往復移動させる工程と、前記吸引孔に半田ボール
を真空吸着した前記吸着ヘッドを前記振動付与手段で振
動させることによりこの吸着ヘッドに余分に付着した半
田ボールを前記ボール溜りに落下させて回収する工程
と、前記移動手段により前記吸着ヘッドをワークの上方
へ移動させ、そこで前記上下動手段を駆動して前記吸着
ヘッドに再度上下動作を行わせるとともに、真空吸着状
態を解除することにより前記吸引孔に真空吸着された半
田ボールをワークに移載する工程を含む。

【０００８】また望ましくは、前記吸着ヘッドと前記ボ
ール溜りとを相対的に横方向に往復移動させる工程が、
前記移動手段を駆動して前記吸着ヘッドを前記ボール溜
りに対して横方向に往復移動させるようにした。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態に
おける半田ボールの移載装置の正面図、図２〜図４は本
発明の一実施の形態における半田ボールの移載装置の動
作説明図である。

【００１２】図１において、基台１１上には位置決めテ
ーブルＡが設けられている。このうち、１２はＹモータ
１３により駆動されるＹテーブル、１４はＸモータ１５
により駆動されるＸテーブル、１６はＸテーブル１４上
に設けられワーク１７を保持するホルダである。即ちＸ
モータ１５、Ｙモータ１３を作動することにより、ワー
ク１７が所定位置に位置決めされる。本実施の形態のワ
ーク１７は基板である。

【００１３】また位置決めテーブルＡの横にはボール溜
りＢが配設されている。このうち、１８は上部が開口さ
れ、内部に複数の半田ボール１９を多層状に収納するボ
ールケースであり、ボールケース１８の下面には半田ボ
ール１９よりも小径の通気孔１８ａが開けられている。
２０はボールケース１８を外側から囲み、内部空間Ｓが
通気孔１８ａに連通する外筒である。外筒２０の内部空
間Ｓの下部にはガス供給手段Ｅが接続されている。この
うち、２２は不活性ガス（例えばＮ2ガス）又は乾燥空
気を吹出すブロワ、２１はブロワ２２が吹出すガスの通
路を開閉するバルブである。

【００１４】ここでブロワ２２を作動しバルブ２１を開
くと、内部空間Ｓ、通気孔１８ａを介してガスが半田ボ
ール１９の層を通過して上方へ放出される。このように
半田ボール１９の層へガスを送り込むことにより、半田
ボール１９を浮遊・流動化させた状態を生成し、半田ボ
ール１９同士が凝集しないようにすることができる。即
ち、半田ボール１９を１個１個完全にばらばらにした状
態で取扱うことができ、半田ボール１９を吸引孔２８ａ
に１対１に対応させ易くなっている。なお半田ボールを
浮遊・流動化させる方法としては、半田ボールを収納す
るボールケース１８を振動器４０により振動させてもよ
い。

【００１５】Ｃは半田ボール１９を移載する吸着ヘッド
であり、このうち２６は内部が空洞になっており、吸引
装置２４に配管２５を介して接続されたヘッド本体であ
る。図２において、２８は中空箱形の吸着パッドであ
り、ヘッド本体２６の下部に防振ゴム２７を介して弾性
的に装着されている。吸着パッド２８の下面にはワーク
１７に移載すべき半田ボール１９の配置、個数に対応し
た吸引孔２８ａがマトリクス状に複数個開けられている
（図２も参照）。２９は吸着パッド２８の側部に取付け
られた振動付与手段としての振動子、３０はヘッド本体
２６が下部に固着された支持ブロックである。即ち吸着
パッド２８の吸引孔２８ａに半田ボール１９を真空吸着
し振動子２９を作動させると、各々の吸引孔２８ａに１
個づつ吸着された半田ボール１９を除く余分な半田ボー
ル１９を落下させることができる。防振ゴム２７は、振
動子２９の振動がヘッド本体２６に伝達されて、ヘッド
本体２６側ががたつくのを防止する。

【００１６】Ｄは吸着ヘッドＣをボール溜りＢとワーク
１７との間を往復移動させる移動手段である。このう
ち、３１はＹ方向に延びる支持フレーム、３２は支持フ
レーム３１に軸架される送りねじ、３３は送りねじ３２
を回転させるＹモータである。３４は図示していないが
裏面に送りねじ３２に螺合するナット部を備えた移動
板、３５は移動板３４に設けられた垂直なガイドレール
であり、上記支持ブロック３０が垂直なガイドレール３
５にスライド自在に係合している。３６は移動板３４に
軸支された垂直な送りねじ、３７は送りねじ３６を回転
させるＺモータ、３８は送りねじ３６に螺合し、かつ支
持ブロック３０に固定された送りナット部である。即
ち、Ｚモータ３７を駆動することにより、支持ブロック
３０はガイドレール３５に案内されて上下動し、これに
より支持ブロック３０の下部に装着された吸着ヘッドＣ
を上下動させることができる。吸着ヘッドＣ、支持ブロ
ック３０，ガイドレール３５，モータ３７などは移動板
３４に一体的に組み付けられており、Ｙモータ３３を駆
動することによりこれらを図１において水平方向へ一体
的に移動させることができる。

【００１７】次に図２〜図４を参照しながら本実施の形
態の半田ボールの移載装置の動作を説明する。まず図１
において、Ｙモータ３３を駆動して吸着ヘッドＣをボー
ル溜りＢの上方へ移動させる。そこでＺモータ３７を駆
動して吸着ヘッドＣをボールケース１８の内部へ向って
下降させ、図２において鎖線で示すように吸着パット２
８の下面をボールケース１８内の半田ボール１９の層中
に若干沈み込ませ、次いでＺモータ３７を逆回転させて
吸着ヘッドＣを上昇させる。すると、半田ボール１９は
吸着パッド２８の吸引孔２８ａに真空吸着されてピック
アップされる。

【００１８】さてこの場合、図２に示すように吸着パッ
ド２８の吸引孔２８ａ付近に余分の半田ボール（符号ロ
を付している）１９が吸着されたり、吸着パッド２８の
底面に余分な半田ボール（符号ハを付している）１９に
付着したりすることがある。そこでこのとき図３に示す
ように振動子２９を作動させ、吸着パッド２８を振動さ
せる。すると、吸引孔２８ａに直接強く吸着された半田
ボール（符号イを付している）１９のみが真空吸着され
た状態を保ち、その他の半田ボール（ロ、ハ）１９は真
空吸着力や付着力は弱いので落下してボール溜りＢに回
収される。

【００１９】また図２において、吸着パッド２８が鎖線
で示す位置まで沈み込む際には、バルブ２１を開いてガ
スをボールケース１８内へ吹き出し、ボールケース１８
内の半田ボール１９を浮遊・流動化させれば、ボールケ
ース１８内の半田ボール１９はばらばらの状態となり、
１個づつ吸引孔２８ａに真空吸着されやすい。また鎖線
で示す位置まで沈み込んだ後、吸着パッド２８が実線で
示す位置まで上昇して半田ボール１９をピックアップす
る際には、Ｙモータ３３を正逆駆動して、吸着ヘッドＣ
を横方向Ｎに若干（数ｍｍ程度）往復移動させる。する
と、吸引孔２８ａ以外に弱い力で余分に付着した半田ボ
ール（ロ、ハ）１９は振り落され（図３参照）、吸引孔
２８に直接しっかり真空吸着された半田ボール（イ）１
９のみが最後まで真空吸着されてピックアップされるこ
ととなる。

【００２０】このようにボールケース１８内の半田ボー
ル１９を浮遊・流動化させるガス供給手段Ｅや、吸着ヘ
ッドＣをボールケース１８に対して横方向へ移動させる
横方向移動手段Ｄを設けることにより、吸着ヘッドＣの
下面に余分な半田ボール１９が付着するのをより効果的
に防止してピックアップミスを解消できる。なお本実施
の形態では、吸着ヘッドＣをボール溜り部Ｂと位置決め
テーブルＡの間を往復移動させる移動手段Ｄである送り
ねじ３２、Ｙモータ３３などが横方向移動手段Ｄを兼務
しているが、要は吸着ヘッドＣをボール溜りＢに対して
相対的に横方向に移動させればよいものであり、例えば
ボール溜りＢを吸着ヘッドＣに対して横方向に移動させ
てもよい。

【００２１】さて、半田ボール１９をピックアップした
吸着ヘッドＣは、次に図４に示すようにワーク１７の上
方へ移動する。そしてそこで吸着ヘッドＣは下降してそ
の下面の半田ボール１９をワーク１７の上面の電極１７
ａ上に着地させ、次いで半田ボール１９の真空吸着状態
を解除して上昇することにより、半田ボール１９を電極
１７ａ上に移載する。この場合、図４において破線で示
すように、半田ボール１９が電極１７ａに移載されず
に、吸着パッド２８の下面に付着残存したままになって
移載ミスを生じることがある。そこで矢印Ｎ１で示すよ
うに移載動作を終了して吸着ヘッドＣを上昇させようと
する際、振動子２９を作動し吸着パッド２８を振動させ
る。すると半田ボール１９は吸着パッド２８の下面から
確実に脱落して電極１７ａに移載される。なお上述した
振動子２９の作動の際、吸着パッド２８が振動するが、
ヘッド本体２６と吸着パッド２８との間には防振ゴム２
７が介装されており、振動子２９を作動してもヘッド本
体２６側ががたついて移動手段Ｄの移動精度が低下する
などのトラブルを生じるおそれはない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
着ヘッドがボール溜りの半田ボールを真空吸着してピッ
クアップする際には、吸着ヘッドに余分に付着する半田
ボールは、振動付与手段を作動させて吸着ヘッドを振動
させることにより強制的にボール溜りに落下させて回収
することができる。また吸着ヘッドが半田ボールをワー
クに移載する場合も、吸着ヘッドを振動させることによ
り半田ボールを確実に吸着ヘッドの下面から強制的に脱
落させてワークに移載することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における半田ボールの移
載装置の正面図

【図２】本発明の一実施の形態における半田ボールの移
載装置の動作説明図

【図３】本発明の一実施の形態における半田ボールの移
載装置の動作説明図

【図４】本発明の一実施の形態における半田ボールの移
載装置の動作説明図

【図５】従来の半田ボールの移載装置の動作説明図

【符号の説明】

１７ ワーク １９ 半田ボール ２８ａ 吸引孔 ２９ 振動子 Ａ 位置決めテーブル Ｂ ボール溜り Ｃ 吸着ヘッド Ｄ 移動手段（横方向移動手段） Ｅ ガス供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60 311 B23K 3/06 H05K 3/34 505

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを位置決めする位置決めテーブル
   と、多数の半田ボールを収納するボール溜りと、半田ボ
   ールを真空吸着する吸引孔が下面に複数個形成された吸
   着ヘッドと、前記吸着ヘッドを前記ボール溜りと前記ワ
   ークとの間を移動させる移動手段と、前記吸着ヘッドに
   上下動作を行わせる上下動手段と、前記吸着ヘッドに振
   動を与える振動付与手段とを備えた半田ボールの移載装
   置による半田ボールの移載方法であって、 前記上下動手段を駆動して前記吸着ヘッドの下面を前記
   ボール溜り内のボールの層に沈み込ませた後上昇させて
   前記吸引孔に半田ボールを真空吸着してピックアップす
   る工程と、 前記ピックアップの際、前記ボール溜り内のボールの層
   に沈み込んだ前記吸着ヘッドと前記ボール溜りとを相対
   的に横方向に往復移動させる工程と、 前記吸引孔に半田ボールを真空吸着した前記吸着ヘッド
   を前記振動付与手段で振動させることによりこの吸着ヘ
   ッドに余分に付着した半田ボールを前記ボール溜りに落
   下させて回収する工程と、 前記移動手段により前記吸着ヘッドをワークの上方へ移
   動させ、そこで前記上下動手段を駆動して前記吸着ヘッ
   ドに再度上下動作を行わせるとともに、真空吸着状態を
   解除することにより前記吸引孔に真空吸着された半田ボ
   ールをワークに移載する工程を含む ことを特徴とする半
   田ボールの移載装置。
2. 【請求項２】前記吸着ヘッドと前記ボール溜りとを相対
   的に横方向に往復移動させる工程が、前記移動手段を駆
   動して前記吸着ヘッドを前記ボール溜りに対して横方向
   に往復移動させることを特徴とする請求項１記載の半田
   ボールの移載方法。