JP4646000B2 - 導電性ボール搭載装置 - Google Patents

Description

本発明は、導電性ボール搭載装置の改良に関するもので、保持ヘッドの吸引孔を形成した保持面に付着したフラックスを確実に拭き取り、除去することを主眼に開発された導電性ボール搭載装置である。

半田ボール等の導電性ボールを、基板等のワーク上の電極に搭載する場合、通常は半田ボールあるいは電極に粘着性のフラックスを付着させて搭載する方法が採用されている。

この半田ボール搭載時の基板と半田ボールの保持ヘッドの間隔は半田ボール径の２分の１から４分の３程度で、例えば、０．１ｍｍ程度であったり、更に短い場合もあるというように極めて接近している。更には、半田ボール搭載後に保持ヘッドから半田ボールの吸着を解除するため圧縮エアを噴射する必要もある。その結果、半田ボールが押しつけられる衝撃や風圧でフラックスが飛ばされ、保持ヘッドの吸引孔の周囲に付着することがあった。

このようにして保持ヘッドの底面である保持面にフラックスが付着すると、次に半田ボール供給部で半田ボールを保持させる際に、吸引孔でない位置に半田ボールが保持されたり、フラックスが半田ボール供給部の半田ボールに付着して半田ボール同士がくっついたりすることがあった。

フラックスの転写ヘッドにおいては、特許文献１に示されるようなクリーニング装置及びその方法が提供されてきたが、半田ボール保持ヘッドに付着したフラックスを拭き取って確実に除去する装置は提供されていなかった。

特開２００１−７１３６号公報

本発明は、導電性ボール搭載装置において、搭載動作終了後で保持ヘッドに次回の導電性ボールを保持させる前に、保持面に付着したフラックスを確実に拭き取り、除去するフラックス除去手段を保持ヘッドの保持面に当接させ、保持面に付着したフラックスを除去する装置を提供することにより、保持ヘッドへの余剰ボールの付着やボール供給部のボール同士がくっついてしまうことを防止しようとするものである。

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、保持面に導電性ボールを吸着する吸引孔を形成した保持ヘッドと、保持ヘッドに導電性ボールを供給するボール供給部と、導電性ボールを搭載するワークを支持するワーク支持部と、保持ヘッドを所定位置に位置させる動作手段を備え、保持ヘッドに保持した導電性ボールをフラックスを介在させた状態でワーク上に搭載する導電性ボール搭載装置とする。
第２に、保持ヘッドの導電性ボールの残存を検査する検査手段と、保持面に付着したフラックスを除去するフラックス除去手段を備える。
第３に、該フラックス除去手段は、保持ヘッドの保持面が当接する当接面を有し、該検査手段によって保持ヘッドに残存する導電性ボールがないことを確認したうえで保持面と当接面を接触させた状態で両面を相対的に移動させてフラックスを除去するように構成する。

第２の発明は、第１の発明に、当接面と保持面の相対的な移動が、往復横移動であることを付加した導電性ボール搭載装置である。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明の当接面にフラックスを吸収する吸収性シートを設け、フラックスを拭き取るようにする手段を付加した導電性ボール搭載装置である。

第４の発明は、第３の発明の当接面にフラックスを吸収する吸収性シートのずれを防止するずれ防止手段を設けることを付加した導電性ボール搭載装置である。

第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明のいずれかの発明の保持面を鏡面または撥水面とする手段を付加した導電性ボール搭載装置である。

第１の発明では、フラックス除去手段が、保持ヘッドの保持面が当接する当接面を有し、保持面と当接面を接触させた状態で両面を相対的に移動させてフラックスを除去するものであるので、保持面に付着したフラックスの確実な除去ができ、余剰ボールの発生の防止、搭載後の残存ボールの発生の防止が図れ、更には、ボール供給部のボール同士がくっついてしまうことまで防止できるものとなった。

第２の発明では、当接面と保持面の相対的な移動が、往復横移動であるため、フラックス除去のためのフラックス除去手段の制御が容易なものとなった。

第３の発明では、当接面にフラックスを吸収する吸収性シートを設け、フラックスを拭き取るようにしたので、接触によりフラックスが吸収性シートにしみこみ、保持面に付着したフラックスをより確実に除去することが可能となった。

第４の発明では、当接面にフラックスを吸収する吸収性シートのずれを防止するずれ防止手段を設けたので、相対移動の際に吸収性シートがしっかりと固定され、より確実なフラックスの除去が可能なものとなった。

第５の発明では、保持面を鏡面または撥水面としたのでフラックスの除去が容易で確実なものとなった。

以下、図面に従って、第１実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。第１実施例は、導電性ボール搭載装置として半田ボール搭載装置を用いている。図１は、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略平面説明図であり、図２が同正面図である。

半田ボール搭載装置１は、半田ボールを真空吸引して吸着保持する保持ヘッド２と、半田ボールが多数貯留されているボール供給部３と、半田ボールを搭載するワークである基板２５を支持するワーク支持部４と、該基板２５にフラックスを転写する転写ヘッド５と、転写ヘッド５にフラックスを供給するフラックス供給部６と、保持ヘッド２の保持面２１の保持ボールを検査するボール検査手段となるボール検査部７と、保持ヘッド２の残存半田ボールを回収する半田ボール回収部８と、保持ヘッド２の保持面２１に付着したフラックスを除去するフラックス除去部９とを備えている。

保持ヘッド２は、底面の所定位置に半田ボールを直接吸着するための吸引孔を形成した保持面２１を設け、半田ボールを吸引孔で吸着保持し、基板２５に半田ボールを搭載するものである。保持面２１は、鏡面に仕上げられており、これによりフラックス除去部９で付着フラックスを綺麗に拭き取れるようにされている。保持面２１は、鏡面とするだけでなく、テフロン(登録商標）加工面のように撥水処理をすることによっても同様の効果を上げることができる。勿論、保持面２１を特に鏡面や撥水面としなくともよい。

また、保持ヘッド２には、保持ヘッド２の内部空間に真空を付与する真空手段と、保持ヘッド２の内部空間に正圧を付与する加圧手段（気体供給手段）とが接続されている。該真空手段より半田ボールを吸着保持し、該加圧手段により、半田ボールの搭載後に吸着を解除するための圧縮エアを噴射する。更に、本実施例において気体噴射は、フラックス除去部９で、保持面２１に付着したフラックスを除去する間、若しくは除去した後で保持ヘッド２に次回の導電性ボールを保持させる前に、保持ヘッド２の吸引孔から行われる。

保持ヘッド２には、横移動装置となるＸ軸移動装置２２（図１中左右への移動装置）とＹ軸移動装置２４（図１中上下方向への移動装置）と、やはり保持ヘッド２の昇降装置となるＺ軸移動装置２３とが装備され、Ｘ軸及びＹ軸方向への移動及び上下動可能とされている。Ｘ軸移動装置２２、Ｙ軸移動装置２４及びＺ軸移動装置２３での保持ヘッド２の移動は、ボール供給部３上方への移動、ボール吸着のための上下移動、Θ回転ステージ４１の上方への移動、及びボール搭載動作のための上下移動、ボール検査部７への移動、半田ボール回収部８への移動、フラックス除去部９への移動がある。

ワーク支持部４は、半田ボールが搭載される基板２５が所定の位置に位置決めされて載置されるΘ回転ステージ４１よりなる。Θ回転ステージ４１は、Θ方向に回転自在とされている。基板２５は、ワーク供給コンベア１３、ステージコンベア１４でΘ回転ステージ４１上に運ばれ、図示されていないストッパとΘ回転ステージ４１の動作にて位置決めされる。尚、半田ボールの搭載が完了した基板２５は、排出コンベア１５により排出される。

ボール供給部３や半田ボール回収部８やフラックス除去部９に対し、ワーク支持部４を挟んで奥方に位置するのが、基板２５にフラックスを転写する転写ヘッド５と、転写ヘッド５にフラックスを供給するフラックス供給部６であり、符号６１は、フラックス供給部６のフラックスを均一化させるためのスキージである。また、フラックス転写ヘッド５にも保持ヘッド２同様に、Ｘ軸移動装置２２と、Ｚ軸移動装置２３、Ｙ軸移動装置２４が装備されており、半田ボールを搭載する前に、ワークにフラックスを転写するようになっている。

図中３１は、ボール供給部３となるボール容器であり、符号８が半田ボール回収部である。半田ボール回収部８からボール供給部３の間に、ボール検査部７が配備されている。尚、半田ボール回収部８、ボール検査部７、ボール供給部３は、保持ヘッド２の直線的な移動経路中に、順に並べて配置されている。

ボール検査部７には、発光部７１と投受光センサ７２が配備されている。発光部７１は、保持ヘッド２の保持面２１に検査光を照射して、半田ボールが欠落している吸引孔から保持ヘッド２の内部に入り込む光を検出して、半田ボールの欠落を発見する。他方、保持面２１の移動経路中に配備された投受光センサ７２は、正規に保持した半田ボールが検査光を遮光しないでその真上を通過する高さで保持ヘッド２を移動させ、それよりも低い位置のボールを検査して、余剰ボールを発見する。更に、投受光センサ７２は、ボール搭載後には、正規に保持された半田ボールが検査光を遮光する高さで保持ヘッド２を移動させることで残存ボール検査手段としても働く。

フラックス除去部９には、保持ヘッド２の保持面２１と当接し、保持面２１に付着したフラックスを拭き取り、除去するための当接面８０が形成されている。当接面８０の表面には、容易に交換できるようフラックス拭き取り吸収性シート８１が装備されている。フラックス拭き取り吸収性シート８１は、織布、不織布、紙、薄いスポンジなどフラックスを吸収するに適したシートが用いられている。当接面８０の大きさは、保持面２１と、ほぼ等しいことが好ましい。当接面８０が大きいと、拭き取りのための往復移動距離が減り、早く拭き取ることができる。

保持ヘッド２とフラックス除去部９とは、保持面２１と当接面８０を接触させた状態で両面を相対的に移動させてフラックスを除去するように構成される。そのための移動手段は、いずれかまたは両者に設けられる。第１実施例では保持ヘッド２のＸ軸移動装置２２（図１中左右への移動装置）を用いている。尚、相対的な移動は、往復横移動などの往復移動に限らず、旋回動でもよく、往復移動回数、旋回移動回数は適宜決定される。

フラックス除去部９の当接面８０のフラックス拭き取り吸収性シート８１は、保持面２１に対して摺動するので、吸収性シートがずれない手段を必要とする。第１実施例では、摺動で吸収性シートがずれないように、フラックス拭き取り吸収性シート８１の下のフラックス除去部９に、表面に摩擦抵抗の高いギザギザの凹凸面が形成された多孔質材８２を千鳥状に配置し、更に、多孔質材８２の下方に図示されてない吸引装置と連結される吸引通路８３が、多孔質材８２と接して設けられている。この結果、多孔質材８２の表面の摩擦抵抗と吸引通路８３側からの吸引力によりフラックス拭き取り吸収性シート８１はずれないようになる。更に、吸引により保持ヘッド２の保持面２１に付着した埃や塵などを除去できる。

以下、第１実施例の動作について説明する。まず、保持ヘッド２をボール供給部３に位置させ、ボール容器３１内で吹き上げられる半田ボールを保持面２１に吸着する。半田ボールを保持すると、保持ヘッド２を横移動させてボール検査部７の上方を通過させて、半田ボールの欠落、余剰を検査する。

ボール検査部７で半田ボールの欠落、余剰がなければ、保持ヘッド２は、そのままワーク支持部４の基板２５上に至り、半田ボールを搭載する。欠落、余剰があればボール供給部３に戻り、半田ボールを解放してから再度保持をし直す。半田ボールの欠落は、保持ヘッド２の保持面２１にボール検査部７にて発光部７１からの検査光を照射して、欠落している吸引孔から入り込む光を検出して発見する。余剰は保持面２１の移動経路中に投受光センサ７２を配置し、正規に保持したボールが検査光を遮光しないでその真上を通過する高さで保持ヘッド２を移動させ、それよりも低い位置の半田ボールを検査して発見する。

ボール搭載後、保持ヘッド２は、半田ボール回収部８上へ移動してからボール検査部７の上方を通過するよう横移動して、投受光センサ７２により半田ボールの残存を検査する。この場合は、正規に保持された半田ボールが検査光を遮光する高さで保持ヘッド２を移動させる。また、残存が見つかるとすぐに保持ヘッド２を半田ボール回収部８へ後退させて、残存ボールを破棄する。

ボール検査部７を通過し、検査を終えた保持ヘッド２はフラックス除去部９上方へ移動し、下降して、保持ヘッド２の保持面２１を、フラックス除去部９の当接面８０に当接する。当接面８０の表面にはフラックス拭き取り吸収性シート８１が存在するため、保持面２１に付着したフラックスがフラックス拭き取り吸収性シート８１にしみこむ。その上、保持ヘッド２のＸ軸移動装置２２より保持面２１がフラックス拭き取り吸収性シート８１と接した状態で横方向に摺動するので保持面２１に付着したフラックスを確実に拭き取ることができる。更に、フラックス除去部９は吸引装置により吸引されているため、保持面２１に埃や塵が付着していた場合にも、フラックス拭き取り吸収性シート８１側に吸引されて除去される。

この際、残存する半田ボールがないことを確認した上でフラックス除去部９の当接面８０を保持面２１に接触させているので、残存ボールを吸引孔に押し込んでしまうことがない。更に、フラックス拭き取り動作と共に、加圧手段を作動させ吸引孔から圧縮エアを噴射することにより、吸引孔の縁に付着したフラックスを吹き出し除去できる上、拭き取りの際に吸引孔に付着フラックスが入り込むことも防止することができる。このようにして毎回のボール搭載動作においてフラックスが除去されて保持面２１を常に清浄に保つことができる。尚、フラックスは透明な液体であり、カメラなどで保持ヘッド２に付着しているかどうかを容易に検出することができないため、毎回のボール搭載動作においてフラックス除去を行うようにしているが、フラックス付着の有無を検出できれば、フラックス付着時のみ除去するようにしてもよい。

フラックス除去部９でのフラックスの拭き取り終了後、保持ヘッド２は、ボール供給部３に向かうが、その際、ボール供給部３を避けた位置で、加圧手段を作動させ吸引孔から圧縮エアを噴射しても吸引孔の縁に付着したフラックスを吹き出し除去することもできる。

尚、第１実施例では、搭載前に転写ヘッド５により基板２５にフラックスを転写させる構成であるが、第２実施例として図３に示すように保持ヘッド２が半田ボールを保持した後、保持ヘッド２が、フラックス供給部６へ移動しフラックスを半田ボールに付着させてから、基板２５に搭載する構成のものも考えられる。

尚、第１及び第２実施例は、保持ヘッド２がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する構成であるが、保持ヘッド２をＸ軸及びＹ軸で固定としたり、Ｘ軸移動装置２２、Ｙ軸移動装置２４のいずれかを省略して、他の構成を移動させる等、相対的な移動動作が考えられる。

第１実施例に係る半田ボール搭載装置の全体を示す概略平面説明図 同正面説明図 半田ボール搭載装置の第２実施例の全体を示す概略平面説明図 フラックス除去部の部分断面説明図

符号の説明

１．．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．．保持ヘッド
３．．．．．．ボール供給部
４．．．．．．ワーク支持部
５．．．．．．転写ヘッド
６．．．．．．フラックス供給部
７．．．．．．ボール検査部
８．．．．．．半田ボール回収部
９．．．．．．フラックス除去部
１０．．．．．クリーニング部材
１３．．．．．供給コンベア
１４．．．．．ステージコンベア
１５．．．．．排出コンベア
２１．．．．．保持面
２２．．．．．Ｘ軸移動装置
２３．．．．．Ｚ軸移動装置
２４．．．．．Ｙ軸移動装置
２５．．．．．基板
３１．．．．．ボール容器
４１．．．．．Θ回転ステージ
６１．．．．．スキージ
７１．．．．．発光部
７２．．．．．投受光センサ
８０．．．．．当接面
８１．．．．．拭き取り吸収性シート
８２．．．．．多孔質材
８３．．．．．吸引通路

Claims (5)

1. 保持面に導電性ボールを吸着する吸引孔を形成した保持ヘッドと、保持ヘッドに導電性ボールを供給するボール供給部と、導電性ボールを搭載するワークを支持するワーク支持部と、保持ヘッドを所定位置に位置させる動作手段を備え、保持ヘッドに保持した導電性ボールをフラックスを介在させた状態でワーク上に搭載する導電性ボール搭載装置において、保持ヘッドの導電性ボールの残存を検査する検査手段と、保持面に付着したフラックスを除去するフラックス除去手段を備え、該フラックス除去手段は、保持ヘッドの保持面が当接する当接面を有し、該検査手段によって保持ヘッドに残存する導電性ボールがないことを確認したうえで保持面と当接面を接触させた状態で両面を相対的に移動させてフラックスを除去するように構成したことを特徴とする導電性ボール搭載装置。
2. 当接面と保持面の相対的な移動が、往復横移動であ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。
3. 当接面にフラックスを吸収する吸収性シートを設け、フラックスを拭き取るようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の導電性ボール搭載装置。
4. 当接面にフラックスを吸収する吸収性シートのずれを防止するずれ防止手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の導電性ボール搭載装置。
5. 保持面を鏡面または撥水面とした請求項１から４のいずれか記載の導電性ボール搭載装置。

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