JP3436355B2 - 半田ボール搭載装置 - 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、チップに形成され
る電極に半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置の技
術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＢＧＡ（ボール・グリッド・ア
レイ）タイプのチップは、少なくとも、チップに複数形
成される電極にソルダペーストもしくはフラックスを印
刷する印刷工程と、ソルダペーストもしくはフラックス
が印刷された電極に半田ボールを搭載する半田ボール搭
載工程とを経た後、リフロー半田付け装置を用いて基板
に実装されるようになっている。そして、前記半田ボー
ル搭載工程は、半田ボール搭載装置を用いて行われる
が、既存の半田ボール搭載装置は、吸着ヘッドで半田ボ
ールを吸着して電極上に移載するタイプと、複数の貫通
孔が形成されるボール整列マスクを用いて半田ボールを
電極上に落下させるタイプとに大別される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前者のタイ
プでは、吸着ヘッドの吸着力で半田ボールが変形する可
能性がある許りでなく、吸着ヘッドと半田ボールとの分
離性に劣り、そのため搭載不良が生じて歩留りを低下さ
せる不都合があった。一方、後者のタイプでは、半田ボ
ールに無理な力を作用させないため、半田ボールの変形
や搭載不良が生じ難いという利点があるが、ボール整列
マスク上に多数の半田ボールを供給する作業ステップ、
筆等を用いてボール整列マスクの全ての貫通孔に半田ボ
ールを落下させる作業ステップ、余った半田ボールをボ
ール整列マスクの排出口から排出する作業ステップ等の
多くの作業ステップが要求されるため、効率の良い搭載
作業を行い難いのが実状であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、チップに複数形成される電極に、
半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置であって、該
半田ボール搭載装置に、電極が上を向く姿勢でチップを
位置決め保持するチップセット部と、チップの電極位置
に対応する複数の貫通孔が形成され、且つ貫通孔に落下
した半田ボールを電極上で保持する半田ボール整列部
と、半田ボール整列時に半田ボールを各貫通孔に落下さ
せるべく、チップセット部および半田ボール整列部の一
体的な揺動を許容する揺動支持手段と、チップセット時
およびチップ取出時に半田ボール整列部の一端部に半田
ボールを貯溜すべく、半田ボール整列部を傾斜姿勢に保
持する傾斜保持手段とを設けると共に、前記チップセッ
ト部は、単数もしくは複数のチップを位置決め保持可能
なチップトレイと、該チップトレイを前後もしくは左右
からスライド状にセット可能なトレイ載置テーブルと、
該トレイ載置テーブルを昇降させるテーブル昇降機構と
を備えていることを特徴とするものである。つまり、ボ
ール整列マスク上に半田ボールを供給する回数を大幅に
減らすことができる許りでなく、余った半田ボールを排
出口から排出する作業や、筆を用いたボール整列作業が
不要になり、その結果、効率の良い半田ボール搭載作業
を行うことが可能になる。また、チップセット時やチッ
プ取出時にチップに触る必要がないため、搭載した半田
ボールを位置ずれさせる等の不都合を回避でき、しか
も、半田ボール整列部を動かすことなくチップトレイを
出し入れすることができるため、半田ボール整列部の一
端部に貯溜した半田ボールを静止状態に保って貫通孔か
らの落下を防止することができる。また、チップトレイ
は、チップの電極にソルダペーストもしくはフラックス
を印刷する印刷装置のチップトレイに兼用されることを
特徴とするものである。つまり、印刷装置でソルダペー
ストもしくはフラックスを印刷したチップを、チップト
レイに載置したままの状態で半田ボール搭載装置にセッ
トすることができるため、両装置間のチップの受渡しを
容易且つ迅速に行うことができる。また、テーブル昇降
機構は、昇降自在に支持されるトレイ載置テーブルをカ
ムを介して昇降操作レバーに連結し、該昇降操作レバー
の左右回動操作に応じてトレイ載置テーブルを昇降させ
ることを特徴とするものである。つまり、テーブル昇降
機構にカムを用いるため、構造の簡略化およびコストダ
ウンを図ることができ、しかも、昇降操作レバーの左右
回動操作でトレイ載置テーブルを昇降させるため、レバ
ー操作ストロークを長くして昇降位置の微調整や昇降速
度のコントロールを容易にすることができる。また、半
田ボール整列部は、複数の貫通孔が形成されるボール整
列マスクと、該ボール整列マスクの周縁部で半田ボール
の落下を規制し、且つ一端部に半田ボールを貯溜可能な
ボールガイド枠とを備えていることを特徴とするもので
ある。つまり、マスク揺動時やマスク傾斜時にマスク周
縁部から半田ボールが落下する不都合を回避することが
できる。また、ボールガイド枠に、半田ボールを貯溜す
るボール貯溜部を形成したことを特徴とするものであ
る。つまり、ボール貯溜量の確認を容易にして半田ボー
ルの補給タイミングを適正化することができる。また、
ボール整列マスクの下面部に、ボール整列マスクとチッ
プとの間に所定の間隔を確保する間隔保持マスクを設け
たことを特徴とするものである。つまり、チップを間隔
保持マスクに密着させるだけで必要な間隔が確保される
ため、間隔調整を不要にして作業効率を向上させること
ができる。また、揺動支持手段は、チップセット部およ
び半田ボール整列部が組み込まれる装置本体をボール継
手を支点として揺動自在に支持することを特徴とするも
のである。つまり、揺動支持手段をボール継手で構成し
ているため、構造の簡略化およびコストダウンを図るこ
とができる。また、傾斜保持手段は、チップセット部お
よび半田ボール整列部が組み込まれる装置本体の揺動を
所定の傾斜角で接当規制するストッパ部材で構成されて
いることを特徴とするものである。つまり、傾斜保持手
段をストッパ部材で構成しているため、構造の簡略化お
よびコストダウンを図ることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図面に基づいて説明する。図面において、１はチップ
２の下面に複数形成される電極３に半田ボール４を搭載
する半田ボール搭載装置であって、該半田ボール搭載装
置１は、弾性を有する脚部材５ａが四隅に取り付けられ
た基台５、該基台５の後端部中央位置に立設されるボー
ル継手６、該ボール継手６を支点として揺動自在に支持
される揺動テーブル７、該揺動テーブル７に立設される
複数のガイドポスト８、該ガイドポスト８に昇降自在に
ガイドされるトレイ載置テーブル９、該トレイ載置テー
ブル９を受止支持し、且つ揺動テーブル７に立設される
レバー軸１０を支点として左右方向に回動自在な昇降操
作レバー１１、前記トレイ載置テーブル９の左右に並設
されるトレイガイド１２に沿って手前側からスライド状
にセットされるチップトレイ１３、前記ガイドポスト８
の上端に位置決め状に保持されるボール整列マスク１
４、該ボール整列マスク１４の周縁部に上方から重合す
るボールガイド枠１５、該ボールガイド枠１５およびボ
ール整列マスク１４を固定する固定枠１６等を備えてい
る。

【０００６】１７は前記基台５の前側左右位置に立設さ
れる左右一対のストッパ部材であって、該ストッパ部材
１７は、揺動自在な揺動テーブル７を前傾姿勢（初期姿
勢）に接当保持すべく設けられている。

【０００７】１８は前記トレイ載置テーブル９の底面部
に固着されるカムであって、該カム１８は、昇降操作レ
バー１１の基端部に装着されるベアリング１９に接当し
ているが、該接当面部１８ａは、右下がり状の傾斜面に
形成されており、そのため昇降操作レバー１１の右方向
操作に伴ってトレイ載置テーブル９が上昇する一方、昇
降操作レバー１１の左方向操作に伴ってトレイ載置テー
ブル９が下降するようになっている。

【０００８】前記チップトレイ１３には、チップ２を電
極３が上を向く姿勢で位置決め状に保持可能な凹部１３
ａが複数形成されているが、本実施形態のチップトレイ
１３は、後述する印刷装置２０のチップトレイにも兼用
すべく、凹部１３ａの下側にチップ吸着固定用の開口部
１３ｂが形成されている。

【０００９】一方、ボール整列マスク１４は、チップト
レイ１３に保持されたチップ２の電極位置に対応する複
数の貫通孔１４ａを有している。そして、前記トレイ載
置テーブル９を上昇させてチップ２をボール整列マスク
１４の下面に近接させた状態においては、ボール整列マ
スク１４上に供給された半田ボール４を各貫通孔１４ａ
に落下させると共に、落下した半田ボール４を電極上に
保持するが、ボール整列マスク１４の下面部には、ボー
ル整列マスク１４とチップ２との間に所定の間隔Ｋを確
保する間隔保持マスク２１が重合状に取り付けられてい
るため、電極３に予め印刷されたソルダペースト２２
（もしくはフラックス）と、ボール整列マスク１４との
接触を回避しつつ、電極上に半田ボール４を搭載するこ
とができるようになっている。

【００１０】また、前記ボールガイド枠１５は、ボール
整列マスク１４の周縁部で半田ボール４の落下を規制す
ると共に、ボール整列マスク１４が前記揺動テーブル７
と一体的に前傾した初期姿勢においては、ボール整列マ
スク１４の手前側に半田ボール４が貯溜することを許容
すべく、所定の立上り寸法を有する枠形状に形成されて
いる。

【００１１】さらに、１５ａは前記ボールガイド枠１５
の手前側に形成されるボール貯溜溝であって、該ボール
貯溜溝１５ａは、前記初期姿勢においてボール整列マス
ク１４の手前側に貯溜する半田ボール４を収容するもの
であるが、その収容量を予め把握していれば、ボール残
量の確認が容易になるため、半田ボール４の補給タイミ
ングを的確に判断することができるようになっている。

【００１２】次に、前記半田ボール搭載装置１を用いた
ボール搭載作業の作業手順（１）〜（６）を説明する。
但し、チップトレイ１３に載置されるチップ２の電極３
には予めソルダペースト２２が印刷されており、また、
ボールガイド枠１５のボール貯溜溝１５ａには所定量の
半田ボール４が貯溜されているものとする。

【００１３】（１）装置本体１ａ（揺動テーブル７と一
体的に揺動する部分）が前傾し、且つトレイ載置テーブ
ル９が下降している状態で、トレイ載置テーブル９にチ
ップトレイ１３を手前側からスライド状にセットする。 （２）昇降操作レバー１１を右方向に回動操作してトレ
イ載置テーブル９を上昇させ、チップ２の周縁部を間隔
保持マスク２１に接当させる。 （３）装置本体１ａを手で揺動させて、ボール整列マス
ク１４の各貫通孔１４ａに半田ボール４を落下させる。 （４）全ての貫通孔１４ａに半田ボール４が落下したこ
とを確認した後、装置本体１ａを前傾させて余分な半田
ボール４をボールガイド枠１５のボール貯溜溝１５ａに
収容する。 （５）ボール整列マスク１４上に余分な半田ボール４が
残留していないことを確認した後、スタンパー２３で半
田ボール４をチップ２に押えつける。 （６）昇降操作レバー１１を左方向に回動操作してトレ
イ載置テーブル９を下降させた後、チップトレイ１３を
手前側に引き出す。

【００１４】ところで、前記印刷装置２０は、弾性を有
する脚部材２５ａが四隅に取り付けられた基台２５、該
基台２５に立設される複数のガイドポスト２６、該ガイ
ドポスト２６に昇降自在にガイドされるトレイ載置テー
ブル２７、該トレイ載置テーブル２７を受止支持し、且
つ基台２５に立設されるレバー軸２８を支点として左右
方向に回動自在な昇降操作レバー２９、前記基台２５の
左右に立設されるトレイ仮保持スタンド３０上に手前側
からスライド状にセットされるチップトレイ１３、前記
ガイドポスト２６の上端に位置決め状に保持されるペー
スト印刷マスク３１、該ペースト印刷マスク３１を固定
する固定枠３２等を備えている。尚、３３はトレイ載置
テーブル２７の底面部に固着されるカム、３４は昇降操
作レバー２９の基端部に装着されるベアリングであり、
これらの部品３３、３４、３５は半田ボール搭載装置１
の対応部品と略同様に形成されている。

【００１５】３６は前記トレイ載置テーブル２７の左右
に立設されるトレイガイドであって、該トレイガイド３
６は、トレイ載置テーブル２７の上昇過程でトレイ仮保
持スタンド３０上のチップトレイ１３を受け取ってペー
スト印刷マスク３１の下面側に近接させる一方、トレイ
載置テーブル２７の下降過程でトレイ仮保持スタンド３
０にチップトレイ１３を受け渡すようになっている。

【００１６】３７は前記トレイ載置テーブル２７に立設
される吸着ノズルであって、該吸着ノズル３７は、トレ
イ載置テーブル２７の上昇過程でチップトレイ１３の各
開口部１３ｂに下方から進入すると共に、前記トレイガ
イド３６がチップトレイ１３を受け取るタイミングに合
わせてチップ２の表面に接当するように設けられてい
る。

【００１７】前記ペースト印刷マスク３１は、チップト
レイ１３に保持されたチップ２の電極位置に対応する複
数の貫通孔（図示せず）を有している。そして、前記ト
レイ載置テーブル２７を上昇させてチップ２をペースト
印刷マスク３１の下面に密着させた状態においては、ペ
ースト印刷マスク３１上に供給したソルダペースト２２
を、スキージ（図示せず）を用いて各貫通孔に押込むこ
とにより、チップ２の電極上に適量のソルダペースト２
２を印刷することができるようになっている。

【００１８】次に、前記印刷装置２０を用いたソルダペ
ースト印刷作業の作業手順（１）〜（６）を説明する。
但し、チップトレイ１３には、予め複数のチップ２が位
置決め状にセットされているものとする。

【００１９】（１）トレイ載置テーブル２７が下降して
いる状態で、トレイ仮保持スタンド３０上にチップトレ
イ１３を手前側からスライド状にセットする。 （２）昇降操作レバー２９を右方向に回動操作してトレ
イ載置テーブル２７を上昇させ、チップ２をペースト印
刷マスク３１の下面に密着させる。 （３）吸着スイッチ（図示せず）をＯＮにし、吸着ノズ
ル３７でチップ２を吸着固定する。 （４）スキージを用いてペースト印刷マスク３１の各貫
通孔にソルダペースト２２を押込む。 （５）昇降操作レバー２９を少し左方向に回動操作して
チップ２をペースト印刷マスク３１から分離させた後、
吸着スイッチをＯＦＦにする。 （６）昇降操作レバー２９をさらに左方向に回動操作し
てトレイ載置テーブル２７を下降させた後、チップトレ
イ１３を手前側に引き出す。

【００２０】叙述の如く構成されたものにおいて、チッ
プ２に複数形成される電極３に、半田ボール４を搭載す
る半田ボール搭載装置１は、電極３が上を向く姿勢でチ
ップ２を位置決め保持するチップセット部（トレイ載置
テーブル９、チップトレイ１３等）と、チップ２の電極
位置に対応する複数の貫通孔１４ａが形成され、且つ貫
通孔１４ａに落下した半田ボール４を電極上で保持する
半田ボール整列部（ボール整列マスク１４、ボールガイ
ド枠１５等）と、半田ボール整列時に半田ボール４を各
貫通孔１４ａに落下させるべく、チップセット部および
半田ボール整列部の一体的な揺動を許容する揺動支持手
段（ボール継手６等）と、チップセット時およびチップ
取出時に半田ボール整列部の一端部に半田ボール４を貯
溜すべく、半田ボール整列部を傾斜姿勢に保持する傾斜
保持手段（ストッパ部材１７等）とを備えているため、
ボール整列マスク１４上に半田ボール４を供給する回数
を大幅に減らすことができる許りでなく、余った半田ボ
ール４を排出口から排出する作業や、筆を用いたボール
整列作業が不要になり、その結果、効率の良い半田ボー
ル搭載作業を行うことが可能になる。

【００２１】また、チップセット部は、単数もしくは複
数のチップ２を位置決め保持可能なチップトレイ１３
と、該チップトレイ１３を手前からスライド状にセット
可能なトレイ載置テーブル９と、該トレイ載置テーブル
９を昇降させるテーブル昇降機構（昇降操作レバー１
１、カム１８等）とを備えているため、チップセット時
やチップ取出時にチップ２に触れて搭載した半田ボール
４を位置ずれさせる等の不都合を回避でき、しかも、半
田ボール整列マスク１４を動かすことなくチップトレイ
１３を出し入れすることができるため、半田ボール整列
マスク１４の一端部に貯溜した半田ボール４を静止状態
に保って貫通孔１４ａからの落下を防止することができ
る。

【００２２】また、チップトレイ１３は、チップ２の電
極３にソルダペースト２２（もしくはフラックス）を印
刷する印刷装置２０のチップトレイに兼用されるため、
印刷装置２０でソルダペースト２２を印刷したチップ２
を、チップトレイ１３に載置したままの状態で半田ボー
ル搭載装置１にセットすることができ、その結果、両装
置１、２０間のチップ２の受渡しを容易且つ迅速に行う
ことができる。

【００２３】また、テーブル昇降機構は、昇降自在に支
持されるトレイ載置テーブル９をカム１８を介して昇降
操作レバー１１に連結し、該昇降操作レバー１１の左右
回動操作に応じてトレイ載置テーブル９を昇降させるよ
うに構成されるため、構造の簡略化およびコストダウン
を図ることができ、しかも、昇降操作レバー１１の左右
回動操作でトレイ載置テーブル９を昇降させるため、レ
バー操作ストロークを長くして昇降位置の微調整や昇降
速度のコントロールを容易にすることができる。

【００２４】また、半田ボール整列部は、複数の貫通孔
１４ａが形成されるボール整列マスク１４と、該ボール
整列マスク１４の周縁部で半田ボール４の落下を規制
し、且つ一端部に半田ボール４を貯溜可能なボールガイ
ド枠１５とを備えているため、マスク揺動時やマスク傾
斜時にマスク周縁部から半田ボール４が落下する不都合
を回避することができる。

【００２５】また、ボールガイド枠１５に、半田ボール
４を貯溜するボール貯溜溝１５ａを形成したため、ボー
ル貯溜量の確認を容易にして半田ボール４の補給タイミ
ングを適正化することができる。

【００２６】また、ボール整列マスク１４の下面部に、
ボール整列マスク１４とチップ２との間に所定の間隔を
確保する間隔保持マスク２１を設けたため、チップ２を
間隔保持マスク２１に密着させるだけで必要な間隔を確
保でき、その結果、間隔調整を不要にして作業効率を向
上させることができる。

【００２７】また、揺動支持手段は、装置本体１ａをボ
ール継手６を支点として揺動自在に支持するものである
ため、構造の簡略化およびコストダウンを図ることがで
きる。

【００２８】また、傾斜保持手段は、装置本体１ａの揺
動を所定の傾斜角で接当規制するストッパ部材１７で構
成されているため、構造の簡略化およびコストダウンを
図ることができる。

【００２９】尚、本発明は、前記実施形態に限定されな
いことは勿論であって、例えば前記実施形態の半田ボー
ル搭載装置は、ボール供給作業、トレイセット作業、テ
ーブル上昇作業、本体揺動作業、本体初期姿勢復帰作
業、テーブル下降作業、トレイ取外作業等を手動で行う
ように構成されているが、何れかの作業もしくは全ての
作業をアクチュエータを用いて自動的に行うように構成
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】揺動操作状態を示す半田ボール搭載装置の一部
省略正面断面図である。

【図２】（Ａ）は揺動操作状態を示す同上側面断面図、
（Ｂ）は傾斜保持状態（初期姿勢）を示す同上側面断面
図である。

【図３】同上平面図である。

【図４】半田ボール搭載装置の作用説明図である。

【図５】印刷装置の一部省略正面断面図である。

【図６】同上側面断面図である。

【図７】同上要部拡大図である。

【符号の説明】

１ 半田ボール搭載装置 ２ チップ ３ 電極 ４ 半田ボール ５ 基台 ６ ボール継手 ７ 揺動テーブル ９ トレイ載置テーブル １１ 昇降操作レバー １３ チップトレイ １４ ボール整列マスク １４ａ 貫通孔 １５ ボールガイド枠 １５ａ ボール貯溜溝 １７ ストッパ部材 １８ カム ２０ 印刷装置 ２１ 間隔保持マスク ２２ ソルダペースト

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップに複数形成される電極に、半田ボ
   ールを搭載する半田ボール搭載装置であって、該半田ボ
   ール搭載装置に、電極が上を向く姿勢でチップを位置決
   め保持するチップセット部と、チップの電極位置に対応
   する複数の貫通孔が形成され、且つ貫通孔に落下した半
   田ボールを電極上で保持する半田ボール整列部と、半田
   ボール整列時に半田ボールを各貫通孔に落下させるべ
   く、チップセット部および半田ボール整列部の一体的な
   揺動を許容する揺動支持手段と、チップセット時および
   チップ取出時に半田ボール整列部の一端部に半田ボール
   を貯溜すべく、半田ボール整列部を傾斜姿勢に保持する
   傾斜保持手段とを設けると共に、前記チップセット部
   は、単数もしくは複数のチップを位置決め保持可能なチ
   ップトレイと、該チップトレイを前後もしくは左右から
   スライド状にセット可能なトレイ載置テーブルと、該ト
   レイ載置テーブルを昇降させるテーブル昇降機構とを備
   えていることを特徴とする半田ボール搭載装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、チップトレイは、チ
   ップの電極にソルダペーストもしくはフラックスを印刷
   する印刷装置のチップトレイに兼用されることを特徴と
   する半田ボール搭載装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、テーブル昇降機構
   は、昇降自在に支持されるトレイ載置テーブルをカムを
   介して昇降操作レバーに連結し、該昇降操作レバーの左
   右回動操作に応じてトレイ載置テーブルを昇降させるこ
   とを特徴とする半田ボール搭載装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、半田ボール整列部
   は、複数の貫通孔が形成されるボール整列マスクと、該
   ボール整列マスクの周縁部で半田ボールの落下を規制
   し、且つ一端部に半田ボールを貯溜可能なボールガイド
   枠とを備えていることを特徴とする半田ボール搭載装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４において、ボールガイド枠に、
   半田ボールを貯溜するボール貯溜部を形成したことを特
   徴とする半田ボール搭載装置。
6. 【請求項６】 請求項４において、ボール整列マスクの
   下面部に、ボール整列マスクとチップとの間に所定の間
   隔を確保する間隔保持マスクを設けたことを特徴とする
   半田ボール搭載装置。
7. 【請求項７】 請求項１において、揺動支持手段は、チ
   ップセット部および半田ボール整列部が組み込まれる装
   置本体をボール継手を支点として揺動自在に支持するこ
   とを特徴とする半田ボール搭載装置。
8. 【請求項８】 請求項１において、傾斜保持手段は、チ
   ップセット部および半田ボール整列部が組み込まれる装
   置本体の揺動を所定の傾斜角で接当規制するストッパ部
   材で構成されていることを特徴とする半田ボール搭載装
   置。