JP3543685B2 - 導電性ボールの移載装置および移載方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールを吸着してワークに移載する導電性ボールの移載装置及び移載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板や電子部品の電極に金属バンプを形成する方法として、半田ボールなどの導電性ボールを電極上に移載して半田接合する方法が知られている。導電性ボールの移載には、移載ヘッドにより導電性ボールを真空吸着する方法が広く用いられている。この方法は、移載ヘッドの吸着ツールの下面に設けられた多数の吸着孔に導電性ボールを吸着させてこの吸着ツールをワーク上に移動させ、真空吸着を解除することにより導電性ボールをワークに移載するものである。吸着ツールの下面に導電性ボールを吸着させる方法として、従来より多数の導電性ボールを貯溜したボール槽に対して吸着ツールを下降させ、吸着ツールの下面を導電性ボール層内に沈下させた状態で吸着孔から真空吸引する方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボール槽から直接吸着ツールに直接導電性ボールを吸着させる上記方法では、以下に述べるような問題があった。まず、ボール槽内の導電性ボールはランダムに投入された不規則な状態にあるため、吸着ツール下面の各吸着孔に速やかにもれなく導電性ボールを吸着させることが難しい。このため、導電性ボール層内に気体を吹き込んで導電性ボールを流動化させたり、吸着ツールを導電性ボール層に対して相対的に振動させるなど、導電性ボールの吸着を促進するための手段を必要としており、各吸着孔にもれなく導電にボールが吸着されるまでには相当の時間を要していた。
【０００４】
また、導電性ボールを吸着した吸着ツールはワークへの移載動作に移行するが、吸着ヘッドがこの移載動作を終えて再びボール槽に戻るまで、ボール槽ではボール吸着のための動作は何ら行われていなかった。このため上述のボール吸着動作そのものに時間を要することと相まって、導電性ボールの移載動作のタクトタイムは短縮が困難であり、大幅な生産性向上は望めなかった。さらに吸着ツールによる吸着動作においては、導電性ボールが吸着されない吸着孔が生じたり、吸着ツールの下面に余分な導電性ボールが吸着されるなどの吸着ミスが発生しやすく、このことがワークへの移載ミスを招く原因となっていた。このように従来の導電性ボールの移載装置には、移載ヘッドへ導電性ボールを速やかにかつ正確に吸着させることが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、移載ヘッドに導電性ボールを速やかに正しく吸着させることができる導電性ボールの移載装置および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】
請求項１記載の導電性ボールの移載装置は、導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材に配列された複数の導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドと、この移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後の配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備え、前記残存ボール検出手段は、前記配列部材の上面に平行な光軸を有する１対の発光部および受光部よりなる光センサと、この光軸を配列部材の上面に沿って相対的に移動させる移動手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の導電性ボールの移載装置は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置であって、前記配列部材の表面に、前記光軸と平行で複数の凹部の中心と交差する直線溝を形成した。
【０００９】
請求項３記載の導電性ボールの移載装置は、導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材に配列された複数の導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドと、この移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後の配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備え、前記残存ボール検出手段は、配列部材の上面を撮像するカメラと、このカメラを配列部材の上面に沿って移動させる移動手段と、カメラで撮像した画像より導電性ボールを検出する画像処理部とを備えた。
【００１０】
請求項４記載の導電性ボールの移載装置は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置であって、前記配列部材の上面の余分な導電性ボールを除去するボール除去手段を前記光センサと一体的に備えた。
【００１１】
請求項５記載の導電性ボールの移載装置は、請求項４記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール除去手段は、導電性ボールを掻き落とす板状のスキージである。
【００１２】
請求項６記載の導電性ボールの移載装置は、請求項４記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール除去手段は、導電性ボールに摺接するブラシである。
【００１３】
請求項７記載の導電性ボールの移載装置は、請求項４記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール除去手段は、導電性ボールに対して気体を噴射するエアノズルである。
【００１６】
請求項８記載の導電性ボールの移載方法は、導電性ボールを所定の位置へ移載する導電性ボールの移載方法であって、配列部材の上面に所定の配列で複数形成された凹部に導電性ボールを１個づつ収容する工程と、前記凹部に収容されている複数の導電性ボールを移載ヘッドでピックアップする工程と、ピックアップ動作後前記凹部に残存する導電性ボールを検出する工程とを含み、前記配列部材に平行な光軸を有する発光部と受光部より成る光センサの光軸をこの配列部材の上面に沿って相対的に移動させ、このときの受光部が受光する光量の変化より前記凹部に残存する導電性ボールを検出するようにした。
【００１７】
請求項９記載の導電性ボールの移載方法は、導電性ボールを所定の位置へ移載する導電性ボールの移載方法であって、配列部材の上面に所定の配列で複数形成された凹部に導電性ボールを１個づつ収容する工程と、前記凹部に収容されている複数の導電性ボールを移載ヘッドでピックアップする工程と、ピックアップ動作後前記凹部に残存する導電性ボールを検出する工程とを含み、前記配列部材の上面を撮像するカメラを備え、このカメラで撮像した画像より前記凹部に残存する導電性ボールを検出するようにした。
【００１８】
本発明によれば、導電性ボールを配列する配列部材と、移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後に配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備えることにより、導電性ボールを速やかにかつ正確に吸着させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の斜視図、図２は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の斜視図、図３は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の断面図、図４（ａ）は同ボール供給部の配列部材の部分平面図、図４（ｂ）は同ボール供給部の配列部材の断面図、図５、図６、図７は同導電性ボールの移載装置の動作説明図、図８は同残存ボール検出手段による残存ボール検出の説明図、図９、図１０は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図である。
【００２０】
まず図１を参照して導電性ボールの移載装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し位置決めする。基台１の上面の両端部には２基のＹ軸テーブル５が配設されている。Ｙ軸テーブル５にはＸ軸テーブル６が架設されており、Ｘ軸テーブル６には吸着ツール８を備えた移載ヘッド７が装着されている。Ｘ軸テーブル６およびＹ軸テーブル５を駆動することにより移載ヘッド７は水平移動する。
【００２１】
搬送路２の前方には、導電性ボール４のボール供給部９が配設されている。ボール供給部９は導電性ボール４を所定の配列パターンで配列する配列部材１０を備えている。移載ヘッド７を配列部材１０に位置させ、移載ヘッド７を配列部材１０に対して下降させることにより、移載ヘッド７は配列部材１０上に配列された導電性ボール４を吸着ツール８によって吸着してピックアップし、この導電性ボール４を基板３上の所定位置に移載する。
【００２２】
次に図２、図３、図４を参照してボール供給部９について説明する。図２において、ボール槽１２は無底の略箱状の容器であり、ボール槽１２の内部には箱部材１１が配設されている。箱部材１１の上部には配列部材１０が装着され、箱部材１１の内部は気密に形成された暗箱となっている。図３は図２のＡ−Ａ断面を示しており、ボール槽１２の上部には、４辺から内側に向かって延出する延出部１２ａが設けられている。箱部材１１は、延出部１２ａの端面によって形成される開口部内に挿入されている。延出部１２ａの上面は内側に向かって傾斜した傾斜面１２ｂとなっており、箱部材１１の側面と傾斜面１２ｂによって形成される凹部内は、導電性ボール４を貯溜する貯溜部１２ｃとなっている。
【００２３】
箱部材１１の底面にはラック部材１４が垂直方向に取り付けられており、ラック部材１４にはモータ１６によって回転駆動されるピニオン１５が噛み合っている。モータ１６を駆動することにより、箱部材１１は上下動する。箱部材１１が下降し、配列部材１０が貯溜部１２ｃのボール貯溜レベルより下方に位置した状態では、貯溜部１２ｃ内の導電性ボール４は傾斜面１２ｂ上を下方に転落し、配列部材１０の上面に移動する（図５（ａ）参照）。すなわち、導電性ボール４を貯溜する貯溜部１２ｃおよび箱部材１１を上下動させるモータ１６は、配列部材１０上に導電性ボール４を供給するボール供給手段となっている。
【００２４】
ここで図４を参照して配列部材１０について説明する。図４（ａ）に示すように配列部材１０の上面には複数の円形状の凹部１０ａが格子状に設けられている。凹部１０ａの配列ピッチＰｘ，Ｐｙは所定の配列、すなわち移載ヘッド７の吸着ツール８に設けられた吸着孔８ａの配列ピッチと等しく設定されている。図４（ｂ）はＢ−Ｂ断面を示しており、凹部１０ａの径Ｄおよび深さｄ１は、導電性ボール４を１個収容可能な大きさに設定されている。
【００２５】
凹部１０ａの底面には配列部材１０を貫通する貫通孔１０ｃが設けられており、凹部１０ａ内に導電性ボール４が存在する状態で、貫通孔１０ｃから真空吸引することにより、導電性ボール４は凹部１０ａ内に保持される。したがって、凹部１０ａおよび貫通孔１０ｃは導電性ボール４を保持するボール保持部となっている。またＸ方向の凹部列を形成する各凹部１０ａの中心と交差して、直線状の溝１０ｂがＸ方向に設けられている。
【００２６】
ボール槽１２の上面は、左右両方向（Ｘ方向）に張り出した張り出し部１３となっており、張り出し部１３の上面にはＹ方向にガイドレール１７が配設されている。ガイドレール１７には、スライダ１８が水平方向にスライド自在に嵌合しており、手前側のスライダ１８の側面には、ナット１９が固着されている。ナット１９には、モータ２１によって回転駆動される送りねじ２０が螺入している。
【００２７】
２つのスライダ１８上には門型のフレーム２２が架設されている。フレーム２２の中央部には、取付部材２４を介してスキージ２５およびライン発光部２６を一体的に取り付けたボール除去・検査ユニット２３が取り付けられている。スキージ２５は板状の部材であり、下端部が上昇した配列部材１０の上面から僅かな隙間を保った高さ位置にある。モータ２１を駆動することにより、スキージ２５は配列部材１０の上面に沿って相対的に水平移動する。配列部材１０上に導電性ボール４が存在する状態でスキージ２５を配列部材１０の上面に沿って移動させることにより、スキージ２５は下端部で導電性ボール４を掻き寄せながら移動し、導電性ボール４を配列部材１０に設けられた凹部１０ａ内に進入させるとともに、凹部１０ａ以外に位置する余分な導電性ボール４を移動させて配列部材１０上から掻き落として除去する。すなわち、スキージ２５は配列部材１０上の余分な導電性ボールを除去するボール除去手段となっている。
【００２８】
また箱部材１１の下部にはチューブ３６が接続されており、チューブ３６は切り換え弁３７を介して図示しない真空吸引源および空気供給源と接続されている。切り換え弁３７を切り換えることにより、箱部材１１の内部を真空吸引し、または内部に正圧のエアを送給することができる。配列部材１０の凹部１０ａ内に導電性ボール４が存在する状態で箱部材１１の内部を真空吸引することにより、導電性ボール４は凹部１０ａ内に真空吸着により保持される。また箱部材１１の内部にエアを送給することにより、凹部１０ａ内の導電性ボール４はエアブローにより外部へ排出される。
【００２９】
ライン発光部２６はケーブル２７を介して光源装置２８と接続されている。ライン発光部２６が配列部材１０上に位置した状態で光源装置２８を駆動することにより、配列部材１０の上方から凹部１０ａに対して光が照射される。したがって光源装置２８およびライン発光部２６は発光手段となっている。箱部材１１の配列部材１０の下方には暗室が形成されており、ライン発光部２６から照射された光を遮光する遮光物が凹部１０ａ内に存在しない状態では、貫通孔１０ｃを貫通して箱部材１１の内部に光が進入し、内部に斜め方向に配設された反射板３１によって水平方向に反射される。
【００３０】
反射された光は、箱部材１１の内側面に配設された光センサ３２に入射する。光センサ３２は検出部３４と接続されており、検出部３４は光センサ３２に光が入射したことを検出する。すなわち、光センサ３２および検出部３４はライン発光部２６から発光され、貫通孔１０ｃを貫通した光を検出する検出手段となっている。
【００３１】
検出部３４には判定部３５が接続されており、判定部３５は検出部３４の検出結果の信号に基づいて導電性ボール４の配列状態を判定する。すなわち、光センサ３２への入光が検出されたならば、配列部材１０の何れかの凹部１０ａに導電性ボール４が配列されていない配列ミスが生じていると判定する。したがって、判定部３５は検出手段からの信号によって配列ミスを判定する配列ミス判定手段となっている。前述のようにライン発光部２６はスキージ２５と一体的に取り付けられており、モータ２１を駆動することによりライン発光部２６はスキージ２５と一体的に配列部材１０上で移動する。したがって、スキージ２５によるボール除去と、配列ミスの判定を同一動作で同時に行うことが可能となっている。
【００３２】
図２に示すように、スライダ１８には発光部２９Ａ、受光部２９Ｂを対にして組み合わせた光センサが取り付けられている。発光部２９Ａから発光された光が受光部２９Ｂに至る光軸ａは、その高さ方向が配列部材１０の上面と平行で、かつ水平面内での方向は溝１０ｂと平行となっている。そしてその高さ位置は、溝１０ｂの高さ位置と一致するようになっている（図８参照）。モータ２１を駆動してスライダ１８を水平移動させながら、発光部２９Ａから光を発光することにより光軸ａはＹ方向に移動し、配列部材１０の各溝１０ｂの位置に順次一致する。モータ２１、送りねじ２０およびナット１９は、残存ボール検出手段である発光部２９Ａと受光部２９Ｂの光軸ａを配列部材１０上で相対的に移動させる移動手段となっている。
【００３３】
この移動において凹部１０ａ内に導電性ボール４が存在する場合には、光軸ａは導電性ボール４に遮光され、受光部２９Ｂが受光する光強度は低下する。この光強度の低下を検知することにより、凹部１０ａ内に存在する導電性ボール４を検出することができる。このボール検出は、配列部材１０上に配列された導電性ボール４を移載ヘッド７によってピックアップするピックアップ動作後に、配列部材１０の凹部１０ａ内に残存する導電性ボール、即ち残存ボールの検出に用いられる。受光部２９Ｂは検出部５０（図８）に接続されており、受光部２９Ｂからの信号を検出部５０で受けることにより、検出部５０は後述するグラフの波形に基づいて残存ボールを検出する。したがって、発光部２９Ａ、受光部２９Ｂより成る光センサおよび検出部５０は残存ボール検出手段となっている。そして、残存ボールが検出されたならば、判定部５１によって、移載ヘッド７によるピックアップ動作においてピックアップミスがあったと判定される。したがって、判定部５１はピックアップミス判定手段となっている。
【００３４】
なお本実施の形態では、凹部１０ａと交差する溝１０ｂを設けて、光軸ａを溝１０ｂ内を通過させることにより残存ボールを検出するようにしているが、溝１０ｂを設けない場合にあっても同様の方法で残存ボールを検出することができる。この場合には、凹部１０ａの深さ寸法を導電性ボール４の上部が突出するような深さに設定し、光軸ａを配列部材１０の上面に沿ってスキャンさせることにより、光軸ａが導電性ボール４の上部によって遮光されるか否かで残存ボール検出を行えばよい。ただし、導電性ボール４のボール径が小さくなると、上部の突出部分のみによる遮光の有無を安定して検出することが難しくなるので、溝１０ｂを設ける方法が望ましい。
【００３５】
図３に示すように、箱部材１１の外側面には振動子３３が取り付けられている。振動子３３を駆動することにより、箱部材１１には超音波振動が伝達される。箱部材１１を介して配列部材１０に振動を伝達することにより、配列部材１０を貯溜部１２ｃのボール層内に下降させたときに、凹部１０ａ内に導電性ボール４を進入させて捕捉するボール捕捉動作を促進する効果を有している。
【００３６】
この導電性ボールの移載装置は上記のように構成されており、以下ボール供給部９によって移載ヘッド７へ導電性ボールを供給するボール供給動作について説明する。図５に示す状態に先立って、ボール槽１２内には導電性ボール４が多数投入され、貯溜部１２ｃ内に貯溜される。
【００３７】
この状態より、図５（ａ）に示すように箱部材１１を下降させる。これにより配列部材１０は貯溜部１２ｃの導電性ボール４のボール層内に沈下し、配列部材１０上には導電性ボール４が移動して配列部材１０に供給される。このとき振動子３３を駆動して凹部１０ａ内への導電性ボール４の捕捉を促進すると共に、チューブ２４を介して箱部材１１の内部を真空吸引し、貫通孔１０ｃから真空吸引する。これにより、凹部１０ａ内に捕捉された導電性ボール４は保持される。このとき、ボール除去・検査ユニット２３は配列部材１０の上方から退避した位置にある。
【００３８】
次いで、図５（ｂ）に示すように箱部材１１を上昇させる。これにより、配列部材１０上に位置していた導電性ボール４の一部は、配列部材１０の端部から貯溜部１２ｃ内に落下する。そして配列部材１０上には不定量の導電性ボール４が残存する。この後、図５（ｃ）に示すようにボール除去・検査ユニット２３を矢印方向に移動させる。これにより、まずスキージ２５が配列部材１０上の導電性ボール４を進行方向に掻き寄せる。このとき未だ導電性ボール４が捕捉されていない凹部１０ａがあれば、この掻き寄せ動作において導電性ボール４が未捕捉の凹部１０ａ内に落とし込まれる。そしてスキージ２５は更に移動し、配列部材１０の端部まで到達したときに、配列部材１０上から余分な導電性ボール４を掻き落として除去する。除去された導電性ボール４は貯溜部１２ｃ内に落下する。
【００３９】
このスキージ２５によるボール除去動作と同時並行して、光源装置２８を駆動してライン発光部２６より配列部材１０の各凹部１０ａに対して発光する。このとき、図６に示すように導電性ボール４が捕捉されていない凹部１０ａが存在する場合には、ライン発光部２６より発光された光は凹部１０ａ内の貫通孔１０ｃを貫通して箱部材１１内部の暗室内に進入し、反射板３１に反射された光線Ｌは光センサ３２に入射する。この光センサ３２への入光は検出部３４によって検出される。そして入力が検出された場合には判定部３５によってボール配列ミス有りと判定される。なお、本実施の形態１では発光手段としてライン発光部２６および光源装置２８を用いているが、ＬＥＤ（発光ダイオード）をライン状に配列したものを用いてもよい。
【００４０】
この後、ボール除去・検査ユニット２３が配列部材１０上から退避した後、図７（ａ）に示すように移載ヘッド７を配列部材１０上に移動させ、吸着ツール８に設けられた吸着孔８ａを凹部１０ａに対して位置あわせした後、吸着ツール８を配列部材１０に対して下降させる。そして吸着ツール８の下面が配列部材１０の上面に対して所定の吸着高さ位置まで下降したならば下降を停止し、吸着孔８ａから真空吸着すると共に、箱部材１１内部の真空吸引を解除する。
【００４１】
これにより、凹部１０ａ内に保持されていた導電性ボール４は吸着ツール８の吸着孔８ａに真空吸着される。このとき、切り換え弁３７を切り換えて、箱部材１１の内部にわずかに正圧のエアを送給するようにしてもよい。これにより、凹部１０ａからの導電性ボール４の分離を容易にして、吸着孔８への導電性ボール４の吸着を促進する効果を有する。この後、図７（ｂ）に示すように移載ヘッド７は上昇し、吸着ツール８の各吸着孔８ａによって導電性ボール４をピックアップした移載ヘッド７は、基板３の所定位置に導電性ボール４を移載する。
【００４２】
これにより、配列部材１０の凹部１０ａ内には導電性ボール４が存在しない状態となるが、何らかの原因によって吸着孔８ａへの吸着ミスが発生し、ピックアップ動作後においても、図８（ａ）に示すように、凹部１０ａ内に導電性ボール４が残存する場合がある。そこでこのような残存ボールを検出するためのボール検出動作を行う。
【００４３】
すなわち、モータ２１を駆動して、発光部２９Ａから受光部２９Ｂに至る光軸ａをＹ方向に移動させ、光軸ａを溝１０ｂの高さ位置でスキャンさせる。このとき、溝１０ｂが交差する各凹部１０ａ内に導電性ボール４の残存が全くない場合には、発光部２９Ａからの光は受光部２９Ｂに受光されるため、受光部２９Ｂからの信号を検出部３４で受けることにより、検出部３４で溝ピッチＰｙごとに光強度の山谷を示す波形のグラフが得られる（図８（ｂ）（イ）参照）。
【００４４】
これに対し、何れかの凹部１０ａ内に導電性ボール４が残存している場合には、発光部２９Ａからの光は導電性ボール４によって遮光され受光部２９Ｂまで到達しない。したがってこのような場合には、当該凹部１０ａの属する凹部列１０ａに対応する位置に本来表れるべき山の波形（図中矢印で示す破線部）が欠落したグラフが得られる（図８（ｂ）（ロ）参照）。
【００４５】
このグラフ波形による残存ボール検出は、受光部２９Ｂからの信号を検出部５０で受けることによって行われ、検出部５０の残存ボール検出結果に基づいて、判定部５１によって移載ヘッド７によるピックアップミスの有無が判定される。
【００４６】
なお本実施の形態では、残存ボール検出手段として前述の発光部２９Ａと受光部２９Ｂよりなる光センサを用いているが、これ以外の構成、例えば図９に示すように配列部材１０の上方に、移動手段である移動テーブル３８によって水平方向に移動可能な残存ボール検出手段であるカメラ３９を配設し、カメラ３９によって撮像した配列部材１０の画像を画像処理部４０によって処理して配列部材１０の凹部１０ａ内に残存する残存ボールを検出するようにしてもよい。
【００４７】
また配列部材１０上に導電性ボールを供給するボール供給手段として、図１０（ａ）に示すように配列部材１０上でボール散布ユニット４１を移動させることにより、導電性ボール４を配列部材１０上に散布するようにしてもよい。この方法によっても配列部材１０上に散布された導電性ボール４は各凹部１０ａ内に進入して捕捉され、このあとスキージ２５を配列部材１０上で移動させることにより、配列部材１０上の余分な導電性ボール４を除去することができる。
【００４８】
さらに導電性ボール４を配列部材１０上から除去するボール除去手段として、スキージ２５を用いる方法以外にも、例えば図１０（ｂ）に示すように、取り付け部材２４にブラシ４２を刷毛部の先端が配列部材１０の上面に摺接するように取り付け、ブラシ４２によって導電性ボール４を摺り落として除去する方法を用いてもよい。また取り付け部材２４にスリット上のエア吹き出し口が設けられたエアノズル４３を取り付け、ボール除去・検査ユニット２３を移動させながらエア供給源４４からエアノズル４３にエアを供給し、このエアを先端部のエア吹き出し口から配列部材１０上の導電性ボール４に向けて噴射し、配列部材１０上の余分な導電性ボール４を吹き飛ばして除去するようにしてもよい。
【００４９】
上記説明したように、本実施の形態は、導電性ボールを配列状態で配列部材上に保持させた状態で移載ヘッドに供給する導電性ボールの供給において、配列部材の上面に沿って相対的に移動しながら配列部材上の余分な導電性ボールを除去するボール除去手段と、配列部材上での導電性ボールの配列状態を検査するための発光手段とを一体的に設けて同一の移動動作で余分な導電性ボールの除去とボール配列状態の判定を行うようにしたものである。これにより、個別に移動機構を設ける必要がなく機構の簡略化が図れるとともに、動作時間の短縮を図ることができる。
【００５０】
また、導電性ボールをピックアップした移載ヘッドがワークへの移載動作を行っている間に配列部材上への新たな導電性ボールの配列動作を並行的に行うことができるため、従来の単一の移載ヘッドにより導電性ボールのピックアップ動作および移載動作を行う方法と比較して、導電性ボールの移載に要するタクトタイムを大幅に短縮し、生産性を向上させることができる。
【００５１】
そしてこのようにして配列された導電性ボールの移載ヘッド７への供給は、吸着ツールの吸着孔に合わせて配列された導電性ボールを吸着させるだけでよいため、従来の吸着ツールをボール槽に直接下降させて導電性ボールを吸着させる方法と比較して、きわめて短時間で移載ヘッドへの導電性ボールの供給を行うことができる。
【００５２】
また、導電性ボールをピックアップした移載ヘッドがワークへの移載動作を行っている間に配列部材上への新たな導電性ボールの配列動作を並行的に行うことができるため、従来の単一の移載ヘッドにより導電性ボールのピックアップ動作および移載動作を行う方法と比較して、導電性ボールの移載に要するタクトタイムを大幅に短縮し、生産性を向上させることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後の配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備えることにより、導電性ボールを速やかにかつ正確に吸着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のボール供給部の配列部材の部分平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のボール供給部の配列部材の断面図
【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図８】本発明の一実施の形態の残存ボール検出手段による残存ボール検出の説明図
【図９】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図
【図１０】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図
【符号の説明】
３ 基板
４ 導電性ボール
７ 移載ヘッド
８ 吸着ツール
９ ボール供給部
１０ 配列部材
１０ａ 凹部
１０ｂ 溝
１０ｃ 貫通孔
１１ 箱部材
２５ スキージ
２６ ライン発光部
２８ 光源装置
２９Ａ 発光部
２９Ｂ 受光部
３２ 光センサ
３４ 検出部
３５ 判定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールを吸着してワークに移載する導電性ボールの移載装置及び移載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板や電子部品の電極に金属バンプを形成する方法として、半田ボールなどの導電性ボールを電極上に移載して半田接合する方法が知られている。導電性ボールの移載には、移載ヘッドにより導電性ボールを真空吸着する方法が広く用いられている。この方法は、移載ヘッドの吸着ツールの下面に設けられた多数の吸着孔に導電性ボールを吸着させてこの吸着ツールをワーク上に移動させ、真空吸着を解除することにより導電性ボールをワークに移載するものである。吸着ツールの下面に導電性ボールを吸着させる方法として、従来より多数の導電性ボールを貯溜したボール槽に対して吸着ツールを下降させ、吸着ツールの下面を導電性ボール層内に沈下させた状態で吸着孔から真空吸引する方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボール槽から直接吸着ツールに直接導電性ボールを吸着させる上記方法では、以下に述べるような問題があった。まず、ボール槽内の導電性ボールはランダムに投入された不規則な状態にあるため、吸着ツール下面の各吸着孔に速やかにもれなく導電性ボールを吸着させることが難しい。このため、導電性ボール層内に気体を吹き込んで導電性ボールを流動化させたり、吸着ツールを導電性ボール層に対して相対的に振動させるなど、導電性ボールの吸着を促進するための手段を必要としており、各吸着孔にもれなく導電にボールが吸着されるまでには相当の時間を要していた。
【０００４】
また、導電性ボールを吸着した吸着ツールはワークへの移載動作に移行するが、吸着ヘッドがこの移載動作を終えて再びボール槽に戻るまで、ボール槽ではボール吸着のための動作は何ら行われていなかった。このため上述のボール吸着動作そのものに時間を要することと相まって、導電性ボールの移載動作のタクトタイムは短縮が困難であり、大幅な生産性向上は望めなかった。さらに吸着ツールによる吸着動作においては、導電性ボールが吸着されない吸着孔が生じたり、吸着ツールの下面に余分な導電性ボールが吸着されるなどの吸着ミスが発生しやすく、このことがワークへの移載ミスを招く原因となっていた。このように従来の導電性ボールの移載装置には、移載ヘッドへ導電性ボールを速やかにかつ正確に吸着させることが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、移載ヘッドに導電性ボールを速やかに正しく吸着させることができる導電性ボールの移載装置および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】
請求項１記載の導電性ボールの移載装置は、導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材に配列された複数の導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドと、この移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後の配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備え、前記残存ボール検出手段は、前記配列部材の上面に平行な光軸を有する１対の発光部および受光部よりなる光センサと、この光軸を配列部材の上面に沿って相対的に移動させる移動手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の導電性ボールの移載装置は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置であって、前記配列部材の表面に、前記光軸と平行で複数の凹部の中心と交差する直線溝を形成した。
【０００９】
請求項３記載の導電性ボールの移載装置は、導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材に配列された複数の導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドと、この移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後の配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備え、前記残存ボール検出手段は、配列部材の上面を撮像するカメラと、このカメラを配列部材の上面に沿って移動させる移動手段と、カメラで撮像した画像より導電性ボールを検出する画像処理部とを備えた。
【００１０】
請求項４記載の導電性ボールの移載装置は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置であって、前記配列部材の上面の余分な導電性ボールを除去するボール除去手段を前記光センサと一体的に備えた。
【００１１】
請求項５記載の導電性ボールの移載装置は、請求項４記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール除去手段は、導電性ボールを掻き落とす板状のスキージである。
【００１２】
請求項６記載の導電性ボールの移載装置は、請求項４記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール除去手段は、導電性ボールに摺接するブラシである。
【００１３】
請求項７記載の導電性ボールの移載装置は、請求項４記載の導電性ボールの移載装置であって、前記ボール除去手段は、導電性ボールに対して気体を噴射するエアノズルである。
【００１６】
請求項８記載の導電性ボールの移載方法は、導電性ボールを所定の位置へ移載する導電性ボールの移載方法であって、配列部材の上面に所定の配列で複数形成された凹部に導電性ボールを１個づつ収容する工程と、前記凹部に収容されている複数の導電性ボールを移載ヘッドでピックアップする工程と、ピックアップ動作後前記凹部に残存する導電性ボールを検出する工程とを含み、前記配列部材に平行な光軸を有する発光部と受光部より成る光センサの光軸をこの配列部材の上面に沿って相対的に移動させ、このときの受光部が受光する光量の変化より前記凹部に残存する導電性ボールを検出するようにした。
【００１７】
請求項９記載の導電性ボールの移載方法は、導電性ボールを所定の位置へ移載する導電性ボールの移載方法であって、配列部材の上面に所定の配列で複数形成された凹部に導電性ボールを１個づつ収容する工程と、前記凹部に収容されている複数の導電性ボールを移載ヘッドでピックアップする工程と、ピックアップ動作後前記凹部に残存する導電性ボールを検出する工程とを含み、前記配列部材の上面を撮像するカメラを備え、このカメラで撮像した画像より前記凹部に残存する導電性ボールを検出するようにした。
【００１８】
本発明によれば、導電性ボールを配列する配列部材と、移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後に配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備えることにより、導電性ボールを速やかにかつ正確に吸着させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の斜視図、図２は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の斜視図、図３は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の断面図、図４（ａ）は同ボール供給部の配列部材の部分平面図、図４（ｂ）は同ボール供給部の配列部材の断面図、図５、図６、図７は同導電性ボールの移載装置の動作説明図、図８は同残存ボール検出手段による残存ボール検出の説明図、図９、図１０は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図である。
【００２０】
まず図１を参照して導電性ボールの移載装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し位置決めする。基台１の上面の両端部には２基のＹ軸テーブル５が配設されている。Ｙ軸テーブル５にはＸ軸テーブル６が架設されており、Ｘ軸テーブル６には吸着ツール８を備えた移載ヘッド７が装着されている。Ｘ軸テーブル６およびＹ軸テーブル５を駆動することにより移載ヘッド７は水平移動する。
【００２１】
搬送路２の前方には、導電性ボール４のボール供給部９が配設されている。ボール供給部９は導電性ボール４を所定の配列パターンで配列する配列部材１０を備えている。移載ヘッド７を配列部材１０に位置させ、移載ヘッド７を配列部材１０に対して下降させることにより、移載ヘッド７は配列部材１０上に配列された導電性ボール４を吸着ツール８によって吸着してピックアップし、この導電性ボール４を基板３上の所定位置に移載する。
【００２２】
次に図２、図３、図４を参照してボール供給部９について説明する。図２において、ボール槽１２は無底の略箱状の容器であり、ボール槽１２の内部には箱部材１１が配設されている。箱部材１１の上部には配列部材１０が装着され、箱部材１１の内部は気密に形成された暗箱となっている。図３は図２のＡ−Ａ断面を示しており、ボール槽１２の上部には、４辺から内側に向かって延出する延出部１２ａが設けられている。箱部材１１は、延出部１２ａの端面によって形成される開口部内に挿入されている。延出部１２ａの上面は内側に向かって傾斜した傾斜面１２ｂとなっており、箱部材１１の側面と傾斜面１２ｂによって形成される凹部内は、導電性ボール４を貯溜する貯溜部１２ｃとなっている。
【００２３】
箱部材１１の底面にはラック部材１４が垂直方向に取り付けられており、ラック部材１４にはモータ１６によって回転駆動されるピニオン１５が噛み合っている。モータ１６を駆動することにより、箱部材１１は上下動する。箱部材１１が下降し、配列部材１０が貯溜部１２ｃのボール貯溜レベルより下方に位置した状態では、貯溜部１２ｃ内の導電性ボール４は傾斜面１２ｂ上を下方に転落し、配列部材１０の上面に移動する（図５（ａ）参照）。すなわち、導電性ボール４を貯溜する貯溜部１２ｃおよび箱部材１１を上下動させるモータ１６は、配列部材１０上に導電性ボール４を供給するボール供給手段となっている。
【００２４】
ここで図４を参照して配列部材１０について説明する。図４（ａ）に示すように配列部材１０の上面には複数の円形状の凹部１０ａが格子状に設けられている。凹部１０ａの配列ピッチＰｘ，Ｐｙは所定の配列、すなわち移載ヘッド７の吸着ツール８に設けられた吸着孔８ａの配列ピッチと等しく設定されている。図４（ｂ）はＢ−Ｂ断面を示しており、凹部１０ａの径Ｄおよび深さｄ１は、導電性ボール４を１個収容可能な大きさに設定されている。
【００２５】
凹部１０ａの底面には配列部材１０を貫通する貫通孔１０ｃが設けられており、凹部１０ａ内に導電性ボール４が存在する状態で、貫通孔１０ｃから真空吸引することにより、導電性ボール４は凹部１０ａ内に保持される。したがって、凹部１０ａおよび貫通孔１０ｃは導電性ボール４を保持するボール保持部となっている。またＸ方向の凹部列を形成する各凹部１０ａの中心と交差して、直線状の溝１０ｂがＸ方向に設けられている。
【００２６】
ボール槽１２の上面は、左右両方向（Ｘ方向）に張り出した張り出し部１３となっており、張り出し部１３の上面にはＹ方向にガイドレール１７が配設されている。ガイドレール１７には、スライダ１８が水平方向にスライド自在に嵌合しており、手前側のスライダ１８の側面には、ナット１９が固着されている。ナット１９には、モータ２１によって回転駆動される送りねじ２０が螺入している。
【００２７】
２つのスライダ１８上には門型のフレーム２２が架設されている。フレーム２２の中央部には、取付部材２４を介してスキージ２５およびライン発光部２６を一体的に取り付けたボール除去・検査ユニット２３が取り付けられている。スキージ２５は板状の部材であり、下端部が上昇した配列部材１０の上面から僅かな隙間を保った高さ位置にある。モータ２１を駆動することにより、スキージ２５は配列部材１０の上面に沿って相対的に水平移動する。配列部材１０上に導電性ボール４が存在する状態でスキージ２５を配列部材１０の上面に沿って移動させることにより、スキージ２５は下端部で導電性ボール４を掻き寄せながら移動し、導電性ボール４を配列部材１０に設けられた凹部１０ａ内に進入させるとともに、凹部１０ａ以外に位置する余分な導電性ボール４を移動させて配列部材１０上から掻き落として除去する。すなわち、スキージ２５は配列部材１０上の余分な導電性ボールを除去するボール除去手段となっている。
【００２８】
また箱部材１１の下部にはチューブ３６が接続されており、チューブ３６は切り換え弁３７を介して図示しない真空吸引源および空気供給源と接続されている。切り換え弁３７を切り換えることにより、箱部材１１の内部を真空吸引し、または内部に正圧のエアを送給することができる。配列部材１０の凹部１０ａ内に導電性ボール４が存在する状態で箱部材１１の内部を真空吸引することにより、導電性ボール４は凹部１０ａ内に真空吸着により保持される。また箱部材１１の内部にエアを送給することにより、凹部１０ａ内の導電性ボール４はエアブローにより外部へ排出される。
【００２９】
ライン発光部２６はケーブル２７を介して光源装置２８と接続されている。ライン発光部２６が配列部材１０上に位置した状態で光源装置２８を駆動することにより、配列部材１０の上方から凹部１０ａに対して光が照射される。したがって光源装置２８およびライン発光部２６は発光手段となっている。箱部材１１の配列部材１０の下方には暗室が形成されており、ライン発光部２６から照射された光を遮光する遮光物が凹部１０ａ内に存在しない状態では、貫通孔１０ｃを貫通して箱部材１１の内部に光が進入し、内部に斜め方向に配設された反射板３１によって水平方向に反射される。
【００３０】
反射された光は、箱部材１１の内側面に配設された光センサ３２に入射する。光センサ３２は検出部３４と接続されており、検出部３４は光センサ３２に光が入射したことを検出する。すなわち、光センサ３２および検出部３４はライン発光部２６から発光され、貫通孔１０ｃを貫通した光を検出する検出手段となっている。
【００３１】
検出部３４には判定部３５が接続されており、判定部３５は検出部３４の検出結果の信号に基づいて導電性ボール４の配列状態を判定する。すなわち、光センサ３２への入光が検出されたならば、配列部材１０の何れかの凹部１０ａに導電性ボール４が配列されていない配列ミスが生じていると判定する。したがって、判定部３５は検出手段からの信号によって配列ミスを判定する配列ミス判定手段となっている。前述のようにライン発光部２６はスキージ２５と一体的に取り付けられており、モータ２１を駆動することによりライン発光部２６はスキージ２５と一体的に配列部材１０上で移動する。したがって、スキージ２５によるボール除去と、配列ミスの判定を同一動作で同時に行うことが可能となっている。
【００３２】
図２に示すように、スライダ１８には発光部２９Ａ、受光部２９Ｂを対にして組み合わせた光センサが取り付けられている。発光部２９Ａから発光された光が受光部２９Ｂに至る光軸ａは、その高さ方向が配列部材１０の上面と平行で、かつ水平面内での方向は溝１０ｂと平行となっている。そしてその高さ位置は、溝１０ｂの高さ位置と一致するようになっている（図８参照）。モータ２１を駆動してスライダ１８を水平移動させながら、発光部２９Ａから光を発光することにより光軸ａはＹ方向に移動し、配列部材１０の各溝１０ｂの位置に順次一致する。モータ２１、送りねじ２０およびナット１９は、残存ボール検出手段である発光部２９Ａと受光部２９Ｂの光軸ａを配列部材１０上で相対的に移動させる移動手段となっている。
【００３３】
この移動において凹部１０ａ内に導電性ボール４が存在する場合には、光軸ａは導電性ボール４に遮光され、受光部２９Ｂが受光する光強度は低下する。この光強度の低下を検知することにより、凹部１０ａ内に存在する導電性ボール４を検出することができる。このボール検出は、配列部材１０上に配列された導電性ボール４を移載ヘッド７によってピックアップするピックアップ動作後に、配列部材１０の凹部１０ａ内に残存する導電性ボール、即ち残存ボールの検出に用いられる。受光部２９Ｂは検出部５０（図８）に接続されており、受光部２９Ｂからの信号を検出部５０で受けることにより、検出部５０は後述するグラフの波形に基づいて残存ボールを検出する。したがって、発光部２９Ａ、受光部２９Ｂより成る光センサおよび検出部５０は残存ボール検出手段となっている。そして、残存ボールが検出されたならば、判定部５１によって、移載ヘッド７によるピックアップ動作においてピックアップミスがあったと判定される。したがって、判定部５１はピックアップミス判定手段となっている。
【００３４】
なお本実施の形態では、凹部１０ａと交差する溝１０ｂを設けて、光軸ａを溝１０ｂ内を通過させることにより残存ボールを検出するようにしているが、溝１０ｂを設けない場合にあっても同様の方法で残存ボールを検出することができる。この場合には、凹部１０ａの深さ寸法を導電性ボール４の上部が突出するような深さに設定し、光軸ａを配列部材１０の上面に沿ってスキャンさせることにより、光軸ａが導電性ボール４の上部によって遮光されるか否かで残存ボール検出を行えばよい。ただし、導電性ボール４のボール径が小さくなると、上部の突出部分のみによる遮光の有無を安定して検出することが難しくなるので、溝１０ｂを設ける方法が望ましい。
【００３５】
図３に示すように、箱部材１１の外側面には振動子３３が取り付けられている。振動子３３を駆動することにより、箱部材１１には超音波振動が伝達される。箱部材１１を介して配列部材１０に振動を伝達することにより、配列部材１０を貯溜部１２ｃのボール層内に下降させたときに、凹部１０ａ内に導電性ボール４を進入させて捕捉するボール捕捉動作を促進する効果を有している。
【００３６】
この導電性ボールの移載装置は上記のように構成されており、以下ボール供給部９によって移載ヘッド７へ導電性ボールを供給するボール供給動作について説明する。図５に示す状態に先立って、ボール槽１２内には導電性ボール４が多数投入され、貯溜部１２ｃ内に貯溜される。
【００３７】
この状態より、図５（ａ）に示すように箱部材１１を下降させる。これにより配列部材１０は貯溜部１２ｃの導電性ボール４のボール層内に沈下し、配列部材１０上には導電性ボール４が移動して配列部材１０に供給される。このとき振動子３３を駆動して凹部１０ａ内への導電性ボール４の捕捉を促進すると共に、チューブ２４を介して箱部材１１の内部を真空吸引し、貫通孔１０ｃから真空吸引する。これにより、凹部１０ａ内に捕捉された導電性ボール４は保持される。このとき、ボール除去・検査ユニット２３は配列部材１０の上方から退避した位置にある。
【００３８】
次いで、図５（ｂ）に示すように箱部材１１を上昇させる。これにより、配列部材１０上に位置していた導電性ボール４の一部は、配列部材１０の端部から貯溜部１２ｃ内に落下する。そして配列部材１０上には不定量の導電性ボール４が残存する。この後、図５（ｃ）に示すようにボール除去・検査ユニット２３を矢印方向に移動させる。これにより、まずスキージ２５が配列部材１０上の導電性ボール４を進行方向に掻き寄せる。このとき未だ導電性ボール４が捕捉されていない凹部１０ａがあれば、この掻き寄せ動作において導電性ボール４が未捕捉の凹部１０ａ内に落とし込まれる。そしてスキージ２５は更に移動し、配列部材１０の端部まで到達したときに、配列部材１０上から余分な導電性ボール４を掻き落として除去する。除去された導電性ボール４は貯溜部１２ｃ内に落下する。
【００３９】
このスキージ２５によるボール除去動作と同時並行して、光源装置２８を駆動してライン発光部２６より配列部材１０の各凹部１０ａに対して発光する。このとき、図６に示すように導電性ボール４が捕捉されていない凹部１０ａが存在する場合には、ライン発光部２６より発光された光は凹部１０ａ内の貫通孔１０ｃを貫通して箱部材１１内部の暗室内に進入し、反射板３１に反射された光線Ｌは光センサ３２に入射する。この光センサ３２への入光は検出部３４によって検出される。そして入力が検出された場合には判定部３５によってボール配列ミス有りと判定される。なお、本実施の形態１では発光手段としてライン発光部２６および光源装置２８を用いているが、ＬＥＤ（発光ダイオード）をライン状に配列したものを用いてもよい。
【００４０】
この後、ボール除去・検査ユニット２３が配列部材１０上から退避した後、図７（ａ）に示すように移載ヘッド７を配列部材１０上に移動させ、吸着ツール８に設けられた吸着孔８ａを凹部１０ａに対して位置あわせした後、吸着ツール８を配列部材１０に対して下降させる。そして吸着ツール８の下面が配列部材１０の上面に対して所定の吸着高さ位置まで下降したならば下降を停止し、吸着孔８ａから真空吸着すると共に、箱部材１１内部の真空吸引を解除する。
【００４１】
これにより、凹部１０ａ内に保持されていた導電性ボール４は吸着ツール８の吸着孔８ａに真空吸着される。このとき、切り換え弁３７を切り換えて、箱部材１１の内部にわずかに正圧のエアを送給するようにしてもよい。これにより、凹部１０ａからの導電性ボール４の分離を容易にして、吸着孔８への導電性ボール４の吸着を促進する効果を有する。この後、図７（ｂ）に示すように移載ヘッド７は上昇し、吸着ツール８の各吸着孔８ａによって導電性ボール４をピックアップした移載ヘッド７は、基板３の所定位置に導電性ボール４を移載する。
【００４２】
これにより、配列部材１０の凹部１０ａ内には導電性ボール４が存在しない状態となるが、何らかの原因によって吸着孔８ａへの吸着ミスが発生し、ピックアップ動作後においても、図８（ａ）に示すように、凹部１０ａ内に導電性ボール４が残存する場合がある。そこでこのような残存ボールを検出するためのボール検出動作を行う。
【００４３】
すなわち、モータ２１を駆動して、発光部２９Ａから受光部２９Ｂに至る光軸ａをＹ方向に移動させ、光軸ａを溝１０ｂの高さ位置でスキャンさせる。このとき、溝１０ｂが交差する各凹部１０ａ内に導電性ボール４の残存が全くない場合には、発光部２９Ａからの光は受光部２９Ｂに受光されるため、受光部２９Ｂからの信号を検出部３４で受けることにより、検出部３４で溝ピッチＰｙごとに光強度の山谷を示す波形のグラフが得られる（図８（ｂ）（イ）参照）。
【００４４】
これに対し、何れかの凹部１０ａ内に導電性ボール４が残存している場合には、発光部２９Ａからの光は導電性ボール４によって遮光され受光部２９Ｂまで到達しない。したがってこのような場合には、当該凹部１０ａの属する凹部列１０ａに対応する位置に本来表れるべき山の波形（図中矢印で示す破線部）が欠落したグラフが得られる（図８（ｂ）（ロ）参照）。
【００４５】
このグラフ波形による残存ボール検出は、受光部２９Ｂからの信号を検出部５０で受けることによって行われ、検出部５０の残存ボール検出結果に基づいて、判定部５１によって移載ヘッド７によるピックアップミスの有無が判定される。
【００４６】
なお本実施の形態では、残存ボール検出手段として前述の発光部２９Ａと受光部２９Ｂよりなる光センサを用いているが、これ以外の構成、例えば図９に示すように配列部材１０の上方に、移動手段である移動テーブル３８によって水平方向に移動可能な残存ボール検出手段であるカメラ３９を配設し、カメラ３９によって撮像した配列部材１０の画像を画像処理部４０によって処理して配列部材１０の凹部１０ａ内に残存する残存ボールを検出するようにしてもよい。
【００４７】
また配列部材１０上に導電性ボールを供給するボール供給手段として、図１０（ａ）に示すように配列部材１０上でボール散布ユニット４１を移動させることにより、導電性ボール４を配列部材１０上に散布するようにしてもよい。この方法によっても配列部材１０上に散布された導電性ボール４は各凹部１０ａ内に進入して捕捉され、このあとスキージ２５を配列部材１０上で移動させることにより、配列部材１０上の余分な導電性ボール４を除去することができる。
【００４８】
さらに導電性ボール４を配列部材１０上から除去するボール除去手段として、スキージ２５を用いる方法以外にも、例えば図１０（ｂ）に示すように、取り付け部材２４にブラシ４２を刷毛部の先端が配列部材１０の上面に摺接するように取り付け、ブラシ４２によって導電性ボール４を摺り落として除去する方法を用いてもよい。また取り付け部材２４にスリット上のエア吹き出し口が設けられたエアノズル４３を取り付け、ボール除去・検査ユニット２３を移動させながらエア供給源４４からエアノズル４３にエアを供給し、このエアを先端部のエア吹き出し口から配列部材１０上の導電性ボール４に向けて噴射し、配列部材１０上の余分な導電性ボール４を吹き飛ばして除去するようにしてもよい。
【００４９】
上記説明したように、本実施の形態は、導電性ボールを配列状態で配列部材上に保持させた状態で移載ヘッドに供給する導電性ボールの供給において、配列部材の上面に沿って相対的に移動しながら配列部材上の余分な導電性ボールを除去するボール除去手段と、配列部材上での導電性ボールの配列状態を検査するための発光手段とを一体的に設けて同一の移動動作で余分な導電性ボールの除去とボール配列状態の判定を行うようにしたものである。これにより、個別に移動機構を設ける必要がなく機構の簡略化が図れるとともに、動作時間の短縮を図ることができる。
【００５０】
また、導電性ボールをピックアップした移載ヘッドがワークへの移載動作を行っている間に配列部材上への新たな導電性ボールの配列動作を並行的に行うことができるため、従来の単一の移載ヘッドにより導電性ボールのピックアップ動作および移載動作を行う方法と比較して、導電性ボールの移載に要するタクトタイムを大幅に短縮し、生産性を向上させることができる。
【００５１】
そしてこのようにして配列された導電性ボールの移載ヘッド７への供給は、吸着ツールの吸着孔に合わせて配列された導電性ボールを吸着させるだけでよいため、従来の吸着ツールをボール槽に直接下降させて導電性ボールを吸着させる方法と比較して、きわめて短時間で移載ヘッドへの導電性ボールの供給を行うことができる。
【００５２】
また、導電性ボールをピックアップした移載ヘッドがワークへの移載動作を行っている間に配列部材上への新たな導電性ボールの配列動作を並行的に行うことができるため、従来の単一の移載ヘッドにより導電性ボールのピックアップ動作および移載動作を行う方法と比較して、導電性ボールの移載に要するタクトタイムを大幅に短縮し、生産性を向上させることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後の配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備えることにより、導電性ボールを速やかにかつ正確に吸着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のボール供給部の配列部材の部分平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のボール供給部の配列部材の断面図
【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図８】本発明の一実施の形態の残存ボール検出手段による残存ボール検出の説明図
【図９】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図
【図１０】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面図
【符号の説明】
３ 基板
４ 導電性ボール
７ 移載ヘッド
８ 吸着ツール
９ ボール供給部
１０ 配列部材
１０ａ 凹部
１０ｂ 溝
１０ｃ 貫通孔
１１ 箱部材
２５ スキージ
２６ ライン発光部
２８ 光源装置
２９Ａ 発光部
２９Ｂ 受光部
３２ 光センサ
３４ 検出部
３５ 判定部
Claims (9)
- 導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材に配列された複数の導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドと、この移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後の配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備え、前記残存ボール検出手段は、前記配列部材の上面に平行な光軸を有する１対の発光部および受光部よりなる光センサと、この光軸を配列部材の上面に沿って相対的に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの移載装置。
- 前記配列部材の表面に、前記光軸と平行で複数の凹部の中心と交差する直線溝を形成したことを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの移載装置。
- 導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、上面に１個の導電性ボールを収容可能な凹部を所定の配列で複数備えた配列部材と、この配列部材に配列された複数の導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドと、この移載ヘッドによる導電性ボールのピックアップ動作後の配列部材上に残存する導電性ボールを検出する残存ボール検出手段と、残存ボールが検出されたならば移載ヘッドによるピックアップミスと判断するピックアップミス判定手段とを備え、前記残存ボール検出手段は、配列部材の上面を撮像するカメラと、このカメラを配列部材の上面に沿って移動させる移動手段と、カメラで撮像した画像より導電性ボールを検出する画像処理部とを備えたことを特徴とする導電性ボールの移載装置。
- 前記配列部材の上面の余分な導電性ボールを除去するボール除去手段を前記光センサと一体的に備えたことを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの移載装置。
- 前記ボール除去手段は、導電性ボールを掻き落とす板状のスキージであることを特徴とする請求項４記載の導電性ボールの移載装置。
- 前記ボール除去手段は、導電性ボールに摺接するブラシであることを特徴とする請求項４記載の導電性ボールの移載装置。
- 前記ボール除去手段は、導電性ボールに対して気体を噴射するエアノズルであることを特徴とする請求項４記載の導電性ボールの移載装置。
- 導電性ボールを所定の位置へ移載する導電性ボールの移載方法であって、配列部材の上面に所定の配列で複数形成された凹部に導電性ボールを１個づつ収容する工
程と、前記凹部に収容されている複数の導電性ボールを移載ヘッドでピックアップする工程と、ピックアップ動作後前記凹部に残存する導電性ボールを検出する工程とを含み、前記配列部材に平行な光軸を有する発光部と受光部より成る光センサの光軸をこの配列部材の上面に沿って相対的に移動させ、このときの受光部が受光する光量の変化より前記凹部に残存する導電性ボールを検出することを特徴とする導電性ボールの移載方法。 - 導電性ボールを所定の位置へ移載する導電性ボールの移載方法であって、配列部材の上面に所定の配列で複数形成された凹部に導電性ボールを１個づつ収容する工程と、前記凹部に収容されている複数の導電性ボールを移載ヘッドでピックアップする工程と、ピックアップ動作後前記凹部に残存する導電性ボールを検出する工程とを含み、前記配列部材の上面を撮像するカメラを備え、このカメラで撮像した画像より前記凹部に残存する導電性ボールを検出することを特徴とする導電性ボールの移載方法。
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