JP3552610B2 - 導電性ボールの移載装置および移載方法並びに導電性ボールの供給装置および供給方法 - Google Patents
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Description
【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所定位置に移載する導電性ボールの移載装置および移載方法並びにこの移載ヘッドに対して導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給装置および供給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所定位置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性ボールが吸着されるまでには相当の時間を要していた。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吸着させることが困難であるという問題点があった。
【0004】
そこで本発明は、移載ヘッドに導電性ボールを速やかに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導電性ボールの供給装置を提供することを目的とする。
【0005】
【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、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽と、このボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる傾斜手段と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させて導電性ボールの移動速度を制御する速度制御手段と、この配列部材に配列された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を備えた。
【0006】
請求項2記載の導電性ボールの移載方法は、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方法であって、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、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる工程と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に所定の速度で移動させることにより前記凹部内に導電性ボールを配列する工程と、傾斜したボール槽の角度を復帰させて導電性ボールが配列し配列部材を水平にする工程と、水平となった配列部材から配列し導電性ボールを移載ヘッドによりピックアップして所定位置へ移載する工程とを含む。
【0007】
請求項3記載の導電性ボールの供給装置は、導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給装置であって、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、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽と、このボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる傾斜手段と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させて導電性ボールの移動速度を制御する速度制御手段と、この配列部材に配列された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を備えた。
【0008】
請求項4記載の導電性ボールの供給方法は、導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給方法であって、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、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽を水平面に対して傾斜させることにより前記ボール槽内の導電ボールを前記配列部材上へ転動させる工程と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に所定の速度で移動させることにより前記凹部内に導電性ボールを配列する工程と、傾斜したボール槽の角度を復帰させて導電性ボールが配列した配列部材を水平にする工程とを含む。
【0009】
本発明によれば、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を水平面に対して傾斜させ、導電性ボールをこの配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させる際に速度制御手段によって導電性ボールの移動速度を制御することにより、凹部内に迅速かつ確実に導電性ボールを配列することができる。
【0010】
【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、図4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5、図6は同導電性ボールの移載装置の動作説明図、図7、図8、図9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。
【0011】
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。この搬送路2は基板を保持する基板保持部として機能する。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。
【0012】
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の上方に位置させ、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。なお移載ヘッド7としては、吸着ツール8で真空吸着するタイプの他に、静電力、粘着力等を利用して導電性ボール4をピックアップするタイプでもよい。
【0013】
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11は導電性ボール4を貯溜する略箱状の容器である。ボール槽11の内部には台形状断面(図4参照)を有する配列部材10が配設されており、導電性ボール4は配列部材10の斜面部とボール槽11の側壁との間に貯溜されている。
【0014】
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の径および深さは、導電性ボール4を1個収容可能な大きさに設定されており、凹部10aの配列ピッチは移載ヘッド7の吸着ツール8に設けられた吸着孔8a(図6参照)の配列ピッチと等しく設定されている。
【0015】
図3は図2のAA断面を示しており、ボール槽11は両側に側壁13aを有した傾斜基部13に固着されている。側壁13aの内面にはガイドレール14が横方向に配設されており、ガイドレール14にスライド自在に嵌着されたスライダ15には、せき止め部材12が結合されている。せき止め部材12は、配列部材10の上面に対して垂直姿勢で立設された板状部材であり、図4に示すように、せき止め部材12の下端部は配列部材10の上面との間にわずかな隙間を保った状態で配設されている。
【0016】
図3に示すように、せき止め部材12にはナット17aが結合されており、ナット17aにはモータ21によって回転駆動される送りねじ17bが螺入している。従ってモータ21を駆動することにより、せき止め部材12は配列部材10の上面に沿って移動する。
【0017】
傾斜基部13の両側の側壁13aの外面には、水平方向の軸部材16が結合されており、軸部材16は軸受け部18,19によって軸支されている。一方側の軸部材16は、傾斜機構部20に結合されており、傾斜機構部20を駆動することにより、傾斜基部13は軸部材16の周りに回転する。傾斜機構部20の回転方向及び回転角度を調整することにより、傾斜基部13に固着された配列部材10を水平面に対して所定方向に所定角度だけ傾斜させることができる。傾斜機構部20は配列部材10を水平面に対して傾斜させる傾斜手段となっている。
【0018】
図4は図2におけるボール槽11のBB断面を示している。配列部材10の両端部には傾斜面10bが設けられ、ボール槽11の側壁と傾斜面10bで形成される凹部11aは導電性ボール4を貯溜するボール貯溜部となっている。
【0019】
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、以下動作について図5、図6を参照して説明する。まず、移載動作の開始に先立って、ボール供給部9に導電性ボール4の補給が行われる。このボール補給はボール槽11の凹部11aに導電性ボール4を流し入れることにより行われる。図5(a)はボール補給後の状態を示している。せき止め部材12は、導電性ボール4が入れられる凹部11a側で待機させておく。
【0020】
この後、傾斜機構部20(図2)を駆動して、配列部材10を水平面に対して所定角度だけ傾斜させる。このときの傾斜方向はボール補給が行われた方の凹部11aが傾斜の上側になるような傾斜方向、すなわち傾斜によりボール槽11内の導電性ボール4が配列部材10上を転動するような方向とする。
【0021】
次いで、この状態からモータ20を駆動して図5(b)に示すようにせき止め部材12を配列部材10の上面に沿って傾斜方向に移動させる。このときせき止め部材12の移動速度は、モータ21の回転数を制御することにより所定速度に設定される。これにより、凹部11a内の導電性ボール4はせき止め部材12にせき止められた状態で配列部材10の上面を傾斜に沿って転動しながら所定速度で移動する。
【0022】
そしてこの移動の過程で導電性ボール4は配列部材10の上面に形成された凹部10a内に進入し、せき止め部材12が配列部材10上で右端まで移動することにより、全範囲の凹部10a内に導電性ボール4が供給される。ここで、せき止め部材12及びせき止め部材12を移動させるモータ21及び図示しないモータ制御手段、送りねじ17b、ナット17aは配列部材10上での導電性ボール4の移動速度を制御する速度制御手段となっている。
【0023】
図5(c)に示すように、せき止め部材12を反対側の凹部11aの上方まで移動させると、導電性ボール4はせき止め部材12の下端と傾斜面10bの間から凹部11aへ移動する。
【0024】
そして配列部材10への導電性ボール4の供給が完了したならば、回転機構20を駆動して、傾斜基部13の角度を復帰させる。これにより、凹部10a内に導電性ボール4が配列された配列部材10は水平姿勢となり、移載ヘッド7へのボール供給が可能な状態となる。
【0025】
次いで、図6(a)に示すように移載ヘッド7を移動させ、吸着ツール8の吸着孔8aを配列部材10の凹部10aに位置合わせし、この状態で配列部材10に対して吸着ツール8を下降させる。そして、吸着孔8aから真空吸引することにより導電性ボール4を吸着孔8aによって真空吸着する。次いで移載ヘッド7を上昇させることにより、図6(b)に示すように導電性ボール4は移載ヘッド7によりピックアップされる。この後、移載ヘッド7を搬送路2上に移動させ、ここで移載ヘッド7が上下動作を行うことにより基板3上に導電性ボール4を移載する。
【0026】
さらにこの後、移載ヘッド7はボール供給部9上に移動し同様なピックアップ動作が繰り返し行われる。このとき、導電性ボール4は前回の傾斜動作でボール槽11内で移動し、当初の位置と反対側の凹部11aに位置している。このため、今回のボール供給のための傾斜動作は、図6(c)に示すように前回の傾斜方向と反対側にボール槽11を傾斜させることにより行われる。すなわち、配列部材10上へのボール供給は、ボール槽11を交互に反対方向へ傾斜させ、配列部材10上でせき止め部材12を往復動させることにより行われる。
【0027】
このように、配列部材10の凹部10aに導電性ボール4を供給する際に、配列部材10を傾斜させ、さらに傾斜した配列部材10の上面での導電性ボール4の移動速度をせき止め部材12によって制御しながら移動させるようにしているため、導電性ボール4は安定した所定速度で移動する。従って、移動速度のばらつきによって導電性ボール4の挙動が不安定になることがなく、凹部10a内への導電性ボール4の進入が安定する。これにより短時間で凹部10aに導電性ボール4を配列する事ができるとともに、ボール移動速度が適正に制御されることにより、導電性ボール4へのダメージが発生しない。
【0028】
このボール配列動作において、配列部材10上に余分な導電性ボール4が付着する場合がある。この対策として、図7に示すようにせき止め部材12に後続して配列部材10上で移動するスキージ12’を設けることにより、このような余分な導電性ボール4を配列部材10の上面から掻き落とすことができる。
【0029】
また、図8(a)に示すように配列部材10に形成される凹部10aの底部に吸引孔10bを設け、導電性ボール4の配列の際には吸引孔10bから真空吸引するようにしてもよい。これにより、導電性ボール4には吸引力による捕捉力が作用し、より速やかにボール配列動作を行うことができる。さらに、図8(b)に示すように、凹部10’aの底部をテーパ形状とし、テーパの下部から真空吸引するようにすれば、導電性ボール4の位置安定性が増し、配列状態でのボール位置を正確に保つことができる。また、導電性ボール4の配列をスムーズに行う目的で、傾斜した配列部材10に振動を加えるようにしてもよい。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、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を水平面に対して傾斜させた状態で、導電性ボールをこの配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させる際に速度制御手段によって導電性ボールの移動速度を制御するようにしたので、導電性ボールの移動速度を安定させ、凹部内に迅速かつ確実に導電性ボールを配列することができる。
【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】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ボール供給部の部分断面図
【図8】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
11 ボール槽
12 せき止め部材
20 傾斜機構
21 モータ
Claims (4)
- 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、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽と、このボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる傾斜手段と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させて導電性ボールの移動速度を制御する速度制御手段と、この配列部材に配列された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を備えたことを特徴とする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方法であって、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、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる工程と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に所定の速度で移動させることにより前記凹部内に導電性ボールを配列する工程と、傾斜したボール槽の角度を復帰させて導電性ボールが配列し配列部材を水平にする工程と、水平となった配列部材から配列し導電性ボールを移載ヘッドによりピックアップして所定位置へ移載する工程とを含むことを特徴とする導電性ボールの移載方法。
- 導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給装置であって、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、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽と、このボール槽を水平面に対して傾斜させることにより、前記ボール槽内の導電性ボールを前記配列部材上へ転動させる傾斜手段と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に移動させて導電性ボールの移動速度を制御する速度制御手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの供給装置。
- 導電性ボールを配列状態で供給する導電性ボールの供給方法であって、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、この配列部材の両端部に設けられたボール貯留部を有するボール槽を水平面に対して傾斜させることにより前記ボール槽内の導電ボールを前記配列部材上へ転動させる工程と、前記ボール槽から前記配列部材上に転動してきた導電性ボールをせき止めるせき止め部材をこの傾斜した配列部材の上面に沿って傾斜方向に所定の速度で移動させることにより前記凹部内に導電性ボールを配列する工程と、傾斜したボール槽の角度を復帰させて導電性ボールが配列した配列部材を水平にする工程とを含むことを特徴とする導電性ボールの供給方法。
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