JP3733480B2 - ボール供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール吸着ノズルのボール吸着位置に１個ずつボールを供給するボール供給装置の改良に関するもので、半田ボールマウント装置における半田ボール供給装置を主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
半田ボールマウント装置において、ＩＣチップやウエハに半田ボールを搭載するのに、複数個の半田ボールを一度にマウントする方式のものと１個ずつ半田ボールをマウントする方式のものが存在する。本発明は後者のマウント方式に利用されるボール供給装置である。
【０００３】
従来、半田ボールをボール吸着ノズルに供給するのに、半田ボールをボールトレイ内で浮遊させ、浮遊した半田ボールをボール吸着ノズルで吸着する方式が存在した。
【０００４】
しかし、上記浮遊方式は、微小化した半田ボールには適するものではなかった。半田ボールは、ますます微小化してきており、小さいものでは１００μｍ程度のものとなっている。そのため上記浮遊方式では、半田ボールの取り扱いが非常に難しい上、ボール吸着ノズルでの吸着が不安定となり、確実に吸着ノズルに半田ボールを供給する方法が模索されていた。
【０００５】
例えば、特公昭５９−２４９１３号特許公報に開示されている押上棒による半田ボールの１個ずつの供給手段や、特開２０００−３９２７号公開特許公報に開示されている歯車状の溝による半田ボールの１個ずつの供給手段が提案されている。しかし、何れも半田ボールが非常に小さい場合には、半田ボールを噛み込んだり、装置の製作が難しかったりという問題があり、実用に適するものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、供給対象ボールが微小ボールであっても、ボール吸着ノズルに確実に１個ずつボールを供給することができるボール供給装置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】
本発明は、上記課題を解決するため、第一の発明としてボール吸着ノズルのボール吸着位置に１個ずつボールを供給するボール供給装置に次の手段を採用した。
第一に、周辺部にボール嵌入孔を同一円上に形成した回転テーブルを傾斜させて回転可能に設ける。
第二に、各嵌入孔を負圧源に接続する。
第三に、前記回転テーブルの上面にボール溜まりを形成する貯留部形成部材を設ける。
第四に、前記回転テーブルが回転してボール溜まりの中を前記嵌入孔が通過する際に、嵌入孔にボールが嵌り、該ボールがボール吸着ノズルによる吸着位置まで搬送する。
【０００８】
更に、第二の発明として、第一の発明に、ボール吸着ノズルによるボール吸着の際に、嵌入孔にかけられる負圧を停止又は軽減することができる圧力切換手段を付加したボール供給装置を提供する。
【０００９】
又、第三の発明として、上記回転テーブルが、下記３つの円板を備えたボール供給装置を提供する。
第１の円板は、ボール１つが嵌る嵌入孔が同一円上に穿設されている。
第２の円板は、該第１の円板のボール嵌入孔と同じ位置にボールが入らない穴が穿設されている。
第３の円板は、該第２の円板の穴を負圧源と接続するための溝が形成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施例にかかるボール供給装置の全体を示す説明図であり、図中符号１がボール供給装置であり、符号２がボール吸着ノズルである。
【００１１】
本実施例におけるボール供給装置１は、ボール吸着ノズル２のボール吸着位置に１個ずつ半田ボール３を供給する装置である。本実施例はボールとして半田ボール３を使用しているが、本発明では半田バンプや白金ボールや白金バンプ等の他ボール相当物であっても良い。ボール吸着ノズル２は、上下動可能で且つ水平方向にも移動可能に構成され、ボール吸着位置で吸着したボールをマウント位置に搬送するものである。
【００１２】
ボール供給装置１は、傾斜して回転可能に設置される回転テーブル４と、回転テーブル４に装着される貯留部形成部材５と、回転テーブル４の駆動源となるステッピングモータ１８と負圧源となる真空ポンプ７とを有するものである。
【００１３】
図２は、貯留部形成部材５を装着した回転テーブル４の拡大断面図であり、回転テーブル４は、図２に示されるように右肩上がりに傾斜して設置される。回転テーブル４の下部のＡ部付近がボール溜まり１４であり、上部のＢ部付近がボール吸着位置であり、その詳細は図５及び図６に示されている。
【００１４】
図３は回転テーブル４の上面図であり、回転テーブル４には、図３に示されるように周辺部にボール嵌入孔８が同一円上に穿設されている。実施例では単一円上に配列されているが、本発明では、同一円上であれば足り、単円を意味するものではない。二重、三重等複数であって良いことは勿論である。
【００１５】
回転テーブル４の上面には、図５及び図６に示されるように上側の第１円板９と中間の第２円板１０と下側の第３円板１１の三枚の薄い円板が重ね合わせて取り付けられている。
【００１６】
第１円板９には、半田ボール３が入るに相当する大きさの穴が、同一円上にボール嵌入孔８として穿設されている。第２円板１０には、第１円板９のボール嵌入孔８と同じ位置に半田ボール３が入らない小さな穴がボール吸着穴１２として穿設されている。第３円板１１には、第２円板１０のボール吸着穴１２が全て接続されるような溝が吸引通路１３として形成されている。このように薄い円板を重ね合わせることによって１００μｍ程度の微小ボール用であっても容易にボール嵌入孔８を形成することができる。尚、吸引通路１３は、回転テーブル４の内部に設けられた連通孔及び連結管１９を介して負圧源と接続されている。又、ロータリバルブ等を用いて少なくともボール溜まり１４からボール吸着位置２１までのボール嵌入孔８にのみ負圧を供給するようにしてもよい。
【００１７】
実施例で第１円板９は、半田ボール３の径に応じてボール嵌入孔８の大きさが異なるものに交換できるようになっている。尚、図２に示される符号１６は、各円板９，１０，１１の位置決めピンである。
【００１８】
回転テーブル４の上面外周部には、ボール溜まり１４を形成する貯留部形成部材５を取り付けている。貯留部形成部材５によって形成される貯留部１５は、ボール嵌入孔８の配置に沿ったリング状の凹部として構成される。従って、回転テーブル４を傾斜させて設置することにより、回転テーブル４の回転にかかわらず、常に貯留部１５の下方がボール溜まり１４となる。尚、ボール吸着位置２１は、最上部に位置するボール嵌入孔８の位置に設定されるが、任意のボール嵌入孔８の位置に設定することも可能である。又、貯留部形成部材５は回転テーブル４に取り付けて、回転テーブル４と共に回転するようになっているが、回転テーブル４上にボール溜まり１４が形成されるものであれば固定側に設けても良い。
【００１９】
回転テーブル４の駆動手段には、ステッピングモータ１８と連結されたウオーム機構１７が用いられ、ボール嵌入孔８に合致した設定ピッチで間欠的に回転する。駆動手段はウオーム機構１７以外の機構でも良いことは勿論である。例えば回転テーブル４に、ステッピングモータ１８を直結する場合なども考えられる。
【００２０】
回転テーブル４上の各ボール嵌入孔８は吸引通路１３を介して負圧源に接続されている。負圧源としては、真空ポンプ７が用いられている。勿論、吸着に適する負圧を発生できればこれに限るものではない。真空ポンプ７は、連結管１９と上記吸引通路１３により各ボール嵌入孔８と接続される。連結管１９の中間には開閉弁２０が設けられている。開閉弁２０が本発明でいうボール嵌入孔８にかけられる負圧を停止する圧力切換手段となる。
【００２１】
開閉弁２０の制御は、ボール吸着ノズル２によって半田ボール３を吸引する際には、開閉弁２０を閉じ、ボール嵌入孔８内の半田ボール３の吸引は行わないようにしている。これにより、ボール吸着位置２１でのボール嵌入孔８に嵌入されている半田ボール３の負圧による吸引を停止し、ボール吸着ノズル２での半田ボール３の吸着を確実なものとしている。勿論、ボール嵌入孔８の吸引力をボール吸着ノズル２の吸引力より弱くして常時吸引するようにしても良い。
【００２２】
湿気や静電気等により、ボール嵌入孔８以外の箇所に半田ボール３が付着して搬送されることを防止するため、ボール溜まり１４に向けて、乾燥空気や静電気除去エアを吹き付けるようにしたり、ボール溜まり１４とボール吸着位置２１との間に強制的に付着した半田ボール３を落下させるスクレーパ２２を設けても良い。
【００２３】
図３及び図４に示されるスクレーパ２２は、１個の半田ボール３が通過可能なパネル状のものを固定側に取付ブラケット２４にて取り付けたものである。スクレーパ２２自体はブラシ状のものであっても良い。
【００２４】
スクレーパ２２の上側には、半田ボール３の嵌入されていないボール嵌入孔８を検出するための検出装置２３が設けられている。検出装置２３が、嵌入ミスを検出した場合には、その箇所がボール吸着位置２１に来たときにボール吸着ノズル２を作動させず、ステッピングモータ１８により回転テーブル４を送るように制御している。
【００２５】
以下、半田ボール３の供給状態について説明する。ステッピングモータ１８が作動し、ウオーム機構１７により回転テーブル４が間欠的に回転する。該回転によりボール嵌入孔８が、半田ボール３が貯留しているボール溜まり１４の中を通過する。
【００２６】
この際、ボール嵌入孔８には真空ポンプ７からの負圧を受けているので、重力と共に吸引力が作用して、ボール嵌入孔８に半田ボール３が嵌る。そして、回転テーブル４の回転により、順次ボール溜まり１４の中をボール嵌入孔８が通過すると共に、既に半田ボール３が嵌入したボール嵌入孔８は、ボール吸着ノズル２によるボール吸着位置２１まで移動し、ボール吸着位置２１に順次半田ボール３が供給される。
【００２７】
ボール吸着位置２１では、回転テーブル４は停止し、ボール吸着ノズル２が下降してきて、半田ボール３をボール吸着ノズル２先端に吸着する。ボール吸着ノズル２によるボール吸着の際には、ボール嵌入孔８にかかっている負圧は停止されている。
【００２８】
ボール吸着ノズル２が半田ボール３を吸着した後、ボール吸着ノズル２は上昇し、マウント位置へと移動する。この動作を繰り返しながら、更に回転テーブル４が回転すると、空となったボール嵌入孔８は、再びボール溜まり１４を通過し、半田ボール３が嵌ることになる。尚、ボール溜まり１４に貯留された半田ボール３の個数が所定量以下に減少した場合には新たに半田ボール３が供給されるようになっている。
【００２９】
尚、本実施例は、個々の半田ボールを１個ずつ供給する部分のみを示しているが、複数個の半田ボールを一括してマウントする装置において、一度の動作でマウントできなかった箇所へ半田ボールを供給する装置に適用できることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、回転テーブルを傾斜させ、その上面にボール溜まりを設け、該ボール溜まりの中をボール嵌入孔を通過させ、その際、ボール嵌入孔に負圧を加えてボールを嵌入させ、ボール吸着ノズルによる吸着位置まで搬送するものであるので、確実なボール供給が高速で連続して行うことができるものとなった。
【００３１】
更に、傾斜した回転テーブルの下方部上面にボール溜まりが存在するので、少量のボールでの稼働が可能となり、且つ、ボールの残量が検出しやすいボール供給装置となった。
【００３２】
請求項２記載の発明の効果ではあるが、ボール吸着ノズルによるボール吸着の際に、嵌入孔にかけられる負圧を停止又は軽減することができる圧力切換手段を設けることにより、嵌入孔への吸引力で半田ボールの嵌入ミスが生じることを防止することが可能となった。
【００３３】
請求項３記載の発明の効果ではあるが、薄い円板によってボール嵌入孔を構成すれば、１００μｍ程度の微小な半田ボールに対しても、負圧源に接続するボール嵌入孔を容易に形成することができ、更に、上側の第１円板を交換することにより様々な径の半田ボールの供給に対応できるボール供給装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボール供給装置の全体を示す説明図
【図２】回転テーブルの断面図
【図３】回転テーブルの上面図
【図４】スクレーパの正面説明図
【図５】ボール溜まりの説明断面図
【図６】ボール吸着位置説明断面図
【符号の説明】
１．．．．．．ボール供給装置
２．．．．．．ボール吸着ノズル
３．．．．．．半田ボール
４．．．．．．回転テーブル
５．．．．．．貯留部形成部材
７．．．．．．真空ポンプ
８．．．．．．ボール嵌入孔
９．．．．．．第１円板
１０．．．．第２円板
１１．．．．第３円板
１２．．．．ボール吸着穴
１３．．．．吸引通路
１４．．．．ボール溜まり
１５．．．．貯留部
１６．．．．位置決めピン
１７．．．．ウオーム機構
１８．．．．ステッピングモータ
１９．．．．連結管
２０．．．．開閉弁
２１．．．．ボール吸着位置
２２．．．．スクレーパ
２３．．．．検出装置
２４．．．．取付ブラケット

Claims (3)

1. ボール吸着ノズルのボール吸着位置に１個ずつボールを供給するボール供給装置において、周辺部にボール嵌入孔を同一円上に形成した回転テーブルを傾斜させて回転可能に設けると共に、各嵌入孔を負圧源に接続し、前記回転テーブルの上面にボール溜まりを形成する貯留部形成部材を設け、前記回転テーブルが回転してボール溜まりの中を前記嵌入孔が通過する際に、嵌入孔にボールが嵌り、該ボールがボール吸着ノズルによる吸着位置まで搬送されることを特徴とするボール供給装置。
2. 前記ボール吸着ノズルによるボール吸着の際に、嵌入孔にかけられる負圧を停止又は軽減することができる圧力切換手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のボール供給装置。
3. 前記回転テーブルが、ボール１つが嵌る嵌入孔が同一円上に穿設された第１の円板と、該第１の円板のボール嵌入孔と同じ位置にボールが入らない穴が穿設された第２の円板と、該第２の円板の穴を負圧源を接続するための溝が形成された第３の円板を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のボール供給装置。

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