JP3921608B2 - 導電性ボール搭載装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボール搭載装置の改良に関するもので、主として半田ボール搭載装置のボール保持ヘッドから昇降駆動手段を分離することに主眼をおいて開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より導電性ボール搭載装置は、特許第３２５４４５９号特許公報記載の発明のように、半田ボール保持ヘッド及びその昇降駆動手段、フラックス供給ヘッド及びその昇降駆動手段、これらのヘッドの横移動手段、Ｘ−Ｙテーブルを備え、半田ボール保持ヘッドに半田ボールを保持させ、フラックス供給ヘッドにより基板上の搭載箇所にフラックスを供給し、搭載箇所に半田ボール保持ヘッドで保持した半田ボールを搭載するようにしていた。しかし、各ヘッドに昇降駆動手段が備えられておりヘッドが重くなり、導電性ボール搭載装置の高速化、特に横移動手段の高速化を阻害していた。
【０００３】
そこで、昇降駆動手段を、ヘッド（ノズル）から分離して高速化を図ろうとする開発もいくつか見られた。例えば、特開昭６２−１８８３２９号公開特許公報記載の発明は、ペレットを吸着して搬送するノズルの昇降駆動手段をノズルから分離して高速化を図っている。該従来技術では、ノズルは昇降レール上を移動するようになっており、昇降レールの上下動により昇降されるようになっている。この構成でボール保持ヘッドとフラックス供給ヘッドを設けると、両者は連動して常に同時に昇降させられることになり、更に、各々で昇降量を変えることもできず、ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドを有する導電性ボール搭載装置において、適用することは好ましいものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決しようとするもので、ヘッドの昇降駆動手段をヘッドから分離し、ヘッドを軽量化することで横移動の高速化すなわち搭載動作の高速化を図ると共に、ヘッドの昇降駆動手段を分離した上で、単一の昇降駆動手段により導電性ボール保持ヘッドとフラックス供給ヘッドを各々独立させて昇降でき、それぞれに昇降量を異ならせることも可能な導電性ボール搭載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】
第１の発明は、上記課題を解決するため、導電性ボール搭載装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールを保持するボール保持ヘッドと、被搭載物上の導電性ボール搭載箇所にフラックスを供給するフラックス供給ヘッドと、該ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドを横移動させる移動手段と、被搭載物を支持して水平面内で移動させる支持テーブルとを備えた導電性ボール搭載装置とする。
第２に、ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドを、上方に付勢して、移動手段で移動するベース部材に上下動自在に取り付ける。
第３に、該ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドに当接して下方に押し下げる押圧部材と、押圧部材を上下動させる昇降手段を設ける。
第４に、該押圧部材の作動範囲内にボール保持ヘッドもしくはフラックス供給ヘッドを選択的に位置させて、いずれか一方を下方へ押し下げて被搭載物に接近させる。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明の改良に関するもので、押圧部材を、ボール保持ヘッドが導電性ボールを保持するボール供給位置と、導電性ボールを搭載する搭載位置に対応できるように形成配置し、搭載位置に対応する押圧部材に対して、ボール保持ヘッドもしくはフラックス供給ヘッドを選択的に位置させるようにした導電性ボール搭載装置である。
【０００７】
【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、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略説明図である。本発明は、特に半田ボールを連続的に１個ずつ搭載させる場合に有効であるため、本実施例もその種の半田ボール搭載装置１である。
【０００８】
実施例では、本発明における導電性ボールとして、半田ボール２が用いられている。勿論、本発明における導電性ボールが半田ボール２に限定されるものではない。又、実施例では被搭載物としてウエハ３を使用しているが、他にＢＧＡ基板などのプリント配線基板であってもよいことは勿論である。
【０００９】
該半田ボール搭載装置１は、半田ボール２が多数貯留されており、半田ボール２を１個ずつ繰り出すボール供給装置４と、半田ボール２を真空吸引して保持するボール保持ヘッド５と、ウエハ３上の半田ボール搭載箇所にフラックスを供給するフラックス供給ヘッド６と、カメラ７と、該ボール保持ヘッド５、フラックス供給ヘッド６及びカメラ７を横移動させるＸ軸移動装置８（図１中斜め左右方向への移動装置）と、ボール保持ヘッド５及びフラックス供給ヘッド６に当接して下方に押し下げる押圧部材９と、押圧部材９を上下動させる昇降装置１０と、ウエハ３を支持して水平面内でＸ軸方向（横方向）、Ｙ軸方向（縦方向）及び回転方向に移動回転可能なＸ−Ｙテーブル１１とが設けられている。
【００１０】
本実施例ではボール保持ヘッド５として、吸引ノズル３０が用いられている。尚、吸引ノズル３０には、半田ボール２を吸着保持する吸着孔が形成され、図示されていないバキューム源と接続されており、バキューム源からの負圧により吸着孔に半田ボール２を吸着保持する。他方、フラックス供給ヘッド６には、ディスペンサ１８が利用されている。
【００１１】
カメラ７は、ウエハ３上の半田ボール搭載箇所の位置を認識する。
【００１２】
Ｘ軸移動装置８は、Ｘ軸モータ１２により駆動力を得て、ボール保持ヘッド５、フラックス供給ヘッド６及びカメラ７を同時に移動させる。すなわち、ボール保持ヘッド５、フラックス供給ヘッド６及びカメラ７は、ベースプレート１４に装着され、該ベースプレート１４がＸ軸移動装置８に装着され、Ｘ軸移動装置８によりベースプレート１４をＸ軸方向（図１中斜め左右方向）へと移動させることにより、ボール保持ヘッド５、フラックス供給ヘッド６及びカメラ７をＸ軸方向に移動させている。
【００１３】
ベースプレート１４に対し、カメラ７は、固定されているが、ボール保持ヘッド５及びフラックス供給ヘッド６は、スプリング１５により上方に付勢され、且つベースプレート１４に対して上下動自在に取り付けられている。図３（Ａ），（Ｂ）がベースプレート１４への装着構造を示す図であり、図３（Ｂ）に示されるように、ベースプレート１４に上下スライドガイド１３を介してスライドブロック１６を取り付け、該スライドブロック１６に対して図１に示すようにボール保持ヘッド５及びフラックス供給ヘッド６を装着している。従って、２つのスライドブロック１６に装着されたボール保持ヘッド５及びフラックス供給ヘッド６は、自然体で上方に位置している。
【００１４】
尚、図２及び図３に示されているように、２つのスライドブロック１６の上端部にはローラ当接面１７が設けられている。このうちボール保持ヘッド５のスライドブロック１６の上端部に装着されたローラ当接面１７の高さは、フラックス供給ヘッド６のスライドブロック１６の上端部に装着されたローラ当接面１７の高さより低くなるよう設定してある。
【００１５】
押圧部材９は、後端部で揺動自在に昇降装置１０に装着されている。押圧部材９は、ローラ支持部材１９の先端側に昇降用ローラ３２と供給用押圧ローラ２０と搭載用押圧ローラ２１が形成され、後端側に回転軸３１が形成されたもので、供給用押圧ローラ２０と搭載用押圧ローラ２１の間は切欠部２２とされている。尚、押圧部材９は、供給用押圧ローラ２０が、ボール保持ヘッド５がボールを供給装置４で供給される半田ボール２を保持する供給位置に対応して位置し、他方搭載用押圧ローラ２１が、ボール保持ヘッド５がウエハ３上に半田ボール２を搭載する搭載位置に対応して位置するよう配置されている。
【００１６】
昇降装置１０は、Ｚ軸モータ２３、Ｚ軸モータで回転させられる送りねじ２４，該送りねじ２４の回転を上下動に変換させるナット部材２５、ナット部材２５の上下動を押圧部材９に伝える接続部材２６とによりなる。接続部材２６の上端部は、前方切欠の受け凹部３３が形成されており、接続部材２６の受け凹部３３にローラ支持部材１９の昇降用ローラ３２が回転及び前後動自在に装着されている。従って、昇降装置１０の作動により押圧部材９に形成された供給用押圧ローラ２０及び搭載用押圧ローラ２１を回転軸３１を中心にダイレクトに昇降、揺動することができ、精度の良い昇降が可能である。
尚、Ｚ軸モータ２３の作動量を各々設定することで、搭載するボール径に対応してボール保持ヘッド５の下降量を変更したり、ボール保持ヘッド５とフラックス供給ヘッド６の下降量を異にしたり、更には、供給位置と搭載位置でのボール保持ヘッド５の下降量を異ならせることができ、それぞれ必要に応じた最適な下降量を設定可能である。
【００１７】
次に、本実施例における半田ボール搭載装置でのボール搭載動作について説明する。先ず、Ｘ−Ｙテーブル１１を作動させてウエハ３上の半田ボール２の搭載箇所をボール保持ヘッド５による搭載位置に位置させると共に、Ｘ軸モータ１２の作動によりカメラ７を搭載位置に移動させて、その上方に位置させ、搭載箇所の位置を認識してＸ−Ｙテーブル１１により正確な位置合わせを行う。
【００１８】
Ｘ軸モータ１２を作動させて、ボール供給装置４の上方に位置する供給用押圧ローラ２０の下方位置にボール保持ヘッド５を位置させる。このときボール保持ヘッド５は、スプリング１５の上方への付勢を受けており、上方位置に存在する。Ｚ軸モータ２３を作動させて接続部材２６を引き、押圧部材９を所定量下方へ揺動させる。
【００１９】
押圧部材９が下方へ揺動することにより、供給用押圧ローラ２０が、ボール保持ヘッド５の装着されているスライドブロック１６上端のローラ当接面１７に当接し、ボール保持ヘッド５をスプリング１５の付勢に逆らって下降動させる。そこで、ボール供給装置４より繰り出された１個の半田ボール２を吸着する。このときフラックス供給ヘッド６は、押圧部材９の切欠部２２の部分に位置しているため押圧部材９のローラ支持部材１９とは干渉しない。
【００２０】
続いて、押圧部材９を上方へ揺動させて、ボール保持ヘッド５の装着されているスライドブロック１６上端のローラ当接面１７から供給用押圧ローラ２０を解除すると、ボール保持ヘッド５はスプリング１５の上方への付勢によって上昇する。
【００２１】
続いて、Ｘ軸モータ１２の作動により搭載用押圧ローラ２１の下方位置にフラックス供給ヘッド６を位置させ、押圧部材９を所定量下方へ揺動させると、搭載用押圧ローラ２０が、フラックス供給ヘッド６の装着されているスライドブロック１６上端のローラ当接面１７に当接し、フラックス供給ヘッド６をスプリング１５の付勢に逆らって下降動させる。所定近接位置で、ディスペンサ１８からフラックスを噴射してウエハ３上の搭載箇所にフラックスを供給する。
【００２２】
この際、ボール保持ヘッド５のローラ当接面１７の高さがフラックス供給ヘッド６のローラ当接面１７の高さよりも低くなるよう設定しているので、押圧部材９を揺動させても、供給用押圧ローラ２０及び搭載用押圧ローラ２１を支持しているローラ支持部材１９がボール保持ヘッド５とで干渉することはない。
【００２３】
フラックス供給後、押圧部材９を上方へ揺動させて、フラックス供給ヘッド６の装着されているスライドブロック１６上端のローラ当接面１７から搭載用押圧ローラ２１を解除すると、フラックス供給ヘッド６はスプリング１５からの上方への付勢によって上昇する。
【００２４】
かようにして押圧部材９を上方へ揺動させてフラックス供給ヘッド６との当接を解除した後、Ｘ軸モータ１２の作動により搭載用押圧ローラ２１の下方位置にボール保持ヘッド５を位置させ、押圧部材９を所定量下方へ揺動させてボール保持ヘッド５を下降させる。これにより所定の接近位置まで下降され保持したボールがウエハ３上の搭載箇所に当接されるので、吸引を解除してボールを搭載する。
【００２５】
押圧部材９を上方へ揺動させてボール保持ヘッド５との当接を解除した後、ボール保持ヘッド５はスプリングの付勢力により上昇して１回の搭載工程を終了する。
【００２６】
予め設定したウエハ３上の複数の搭載箇所が、ボール保持ヘッド５、フラックス供給ヘッド６が昇降する搭載位置に順次位置するように、Ｘ−Ｙテーブル１１の移動を制御し、搭載位置にウエハ３の搭載箇所を順次位置させて、上記搭載動作を繰り返し連続的にボール搭載を行う。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、導電性ボール搭載装置において、ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドを、上方に付勢して、移動手段で移動するベース部材に上下動自在に取り付ける共に、該ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドに当接して下方に押し下げる押圧部材と、押圧部材を上下動させる昇降手段を設け、該押圧部材の作動範囲内にボール保持ヘッドもしくはフラックス供給ヘッドを選択的に位置させて、いずれか一方を下方へ押し下げて被搭載物に接近させるものとしたので、昇降装置をボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドから分離することができ、これらのヘッドの軽量化、高速化を図ることができた。
【００２８】
請求項２記載の発明の効果ではあるが、押圧部材を、ボール保持ヘッドが導電性ボールを保持するボール供給位置と、導電性ボールを搭載する搭載位置に対応できるよう形成配置し、搭載位置に対応する押圧部材に対しては、ボール保持ヘッドもしくはフラックス供給ヘッドを選択的に位置させるものとしたので、単独の昇降装置で、ボール供給、フラックス転写、ボール搭載のすべての際の昇降が可能となる導電性ボール搭載装置となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る半田ボール搭載装置の全体を示す概略説明図
【図２】分離昇降装置を示す分解斜視図。
【図３】ベースプレートとスライドブロックの関係を示す図で、（Ａ）は斜視説明図で、（Ｂ）は側面説明図である。
【符号の説明】
１．．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．．半田ボール
３．．．．．．ウエハ
４．．．．．．ボール供給装置
５．．．．．．ボール保持ヘッド
６．．．．．．フラックス供給ヘッド
７．．．．．．カメラ
８．．．．．．Ｘ軸移動装置
９．．．．．．押圧部材
１０．．．．．昇降装置
１１．．．．．Ｘ−Ｙテーブル
１２．．．．．Ｘ軸モータ
１３．．．．．スライドガイド
１４．．．．．ベースプレート
１５．．．．．スプリング
１６．．．．．スライドブロック
１７．．．．．ローラ当接面
１８．．．．．ディスペンサ
１９．．．．．ローラ支持部材
２０．．．．．供給用押圧ローラ
２１．．．．．搭載用押圧ローラ
２２．．．．．切欠部
２３．．．．．Ｚ軸モータ
２４．．．．．送りねじ
２５．．．．．ナット部材
２６．．．．．接続部材
３０．．．．．吸引ノズル
３１．．．．．回転軸
３２．．．．．昇降用ローラ
３３．．．．．受け凹部

Claims (2)

1. 導電性ボールを保持するボール保持ヘッドと、被搭載物上の導電性ボール搭載箇所にフラックスを供給するフラックス供給ヘッドと、該ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドを横移動させる移動手段と、被搭載物を支持して水平面内で移動させる支持テーブルとを備えた導電性ボール搭載装置において、ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドを、上方に付勢して、移動手段で移動するベース部材に上下動自在に取り付けると共に、該ボール保持ヘッド及びフラックス供給ヘッドに当接して下方に押し下げる押圧部材と、押圧部材を上下動させる昇降手段を設け、該押圧部材の作動範囲内にボール保持ヘッドもしくはフラックス供給ヘッドを選択的に位置させて、いずれか一方を下方へ押し下げて被搭載物に接近させることを特徴とする導電性ボール搭載装置。
2. 押圧部材は、ボール保持ヘッドが導電性ボールを保持するボール供給位置と、導電性ボールを搭載する搭載位置に対応できるよう形成配置され、搭載位置に対応する押圧部材に対して、ボール保持ヘッドもしくはフラックス供給ヘッドを選択的に位置させることを特徴とする請求項１記載の導電性ボール搭載装置。

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