JPH08139496A - はんだチップの実装装置及び実装方法及び回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】はんだチップを回路基板に自動的に実装するこ
とが可能であり、且つコスト的にも安いはんだチップの
実装装置を提供する。 【構成】複数のはんだチップを格子状に整列させる整列
ステーション１２と、整列ステーション１２で整列され
たはんだチップを回路基板上４０に実装するための実装
ステーション４２と、整列ステーション１２で整列され
たはんだチップを吸着して、Ｘ軸方向に搬送し、実装ス
テーション４２において、はんだチップを回路基板４０
上に実装するためのロボット３６と、整列ステーション
１２と実装ステーション４２の間に配置され、ロボット
３６によるはんだチップの吸着状態を検査する検査ステ
ーション３２とを具備し、ロボット３６は、Ｘ軸に沿う
方向と上下方向であるＺ軸方向との２軸方向に動作する
ように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、はんだチップを格子状
に整列させ、この整列状態を維持したまま一括して回路
基板上に実装するためのはんだチップの実装方法及びこ
の実装方法により製造された回路基板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣの実装密度を向上させるため
にＢＧＡ（Ball Grid Array)と呼ばれる方式が開発され
てきている。これは、ＩＣパッケージの裏面に、従来の
ＩＣパッケージの足に代わるグリッドを形成し、このグ
リッドにはんだボールを取り付けるというものである。
このようにグリッドを設けた方が、ＩＣパッケージの周
囲に多数の足を出すよりもＩＣを小型化しやすい。

【０００３】ところで、このようなＢＧＡにおいては、
上記のようにＩＣパッケージの裏面に形成されたグリッ
ドにはんだボールを取り付ける必要がある。従来、グリ
ッドにはんだボールを取り付ける方法としては、ボール
状のはんだをトレーに並べ、吸着用のヘッドで必要な分
だけのはんだボールを吸着し、一括してＩＣパッケージ
の裏面のグリッドに載せるという方法が採用されてい
る。この方法は、トレーにＩＣパッケージのグリッドと
同一ピッチで多数の凹所を形成し、この凹所にはんだボ
ールを落とし込んで整列させ、ＩＣのグリッドパターン
と同一ピッチの穴が形成された吸着ヘッドで、この整列
されたはんだボールを吸着するものである。このような
方法を用いれば、一応はＩＣパッケージのグリッドには
んだボールを一括して取り付けることが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術を開示した文献等においては、はんだボール
を整列させる治具や整列されたはんだボールを吸着する
ヘッド等については言及されているものの、はんだボー
ルを整列し、これらのはんだボールを吸着ヘッドで吸着
して回路基板の位置まで搬送し、回路基板上に実装する
という一連の実装動作を自動的に行う実装システムにつ
いては、言及されていない。ＢＧＡを採用した回路基板
等を量産化するためには、このような実装システムの開
発が不可欠である。

【０００５】したがって、本発明は上述した課題に鑑み
てなされたものであり、その主たる目的は、はんだチッ
プを回路基板に自動的に実装することが可能であり、且
つコスト的にも安いはんだチップの実装装置、及びはん
だチップの実装方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し目
的を達成するために、本発明のはんだチップの実装装置
は、複数のはんだチップを格子状に整列させる整列ステ
ーションと、該整列ステーションで整列されたはんだチ
ップを回路基板上に実装するための実装ステーション
と、前記整列ステーションで整列されたはんだチップを
吸着して、前記整列ステーションと前記実装ステーショ
ンとを結ぶＸ軸方向に搬送し、前記実装ステーションに
おいて、はんだチップを回路基板上に実装するための搬
送手段とを具備し、前記ロボットは、前記Ｘ軸に沿う方
向と上下方向であるＺ軸方向との２軸方向に動作するよ
うに構成されている事を特徴としている。

【０００７】また、この発明に係わるはんだチップの実
装装置において、前記整列ステーションと前記実装ステ
ーションの間に配置され、前記搬送手段によるはんだチ
ップの吸着状態を検査する検査ステーションを更に具備
することを特徴としている。

【０００８】また、この発明に係わるはんだチップの実
装装置において、前記検査ステーションは、前記搬送手
段によるはんだチップの吸着状態を画像により検査する
ためのテレビカメラを備える事を特徴としている。

【０００９】また、この発明に係わるはんだチップの実
装装置において、前記テレビカメラは、前記Ｘ軸に直交
するＹ方向に移動可能に構成されている事を特徴として
いる。

【００１０】また、この発明に係わるはんだチップの実
装装置において、前記回路基板は、前記Ｘ軸に直交する
Ｙ方向に沿って搬送され、前記実装ステーションに供給
されることを特徴としている。

【００１１】また、本発明のはんだチップの実装方法
は、複数のはんだチップを整列治具により格子状に整列
させる第１の工程と、該第１の工程で整列されたはんだ
チップをロボットにより一括して吸着し、一定の方向で
あるＸ軸方向に搬送する第２の工程と、前記はんだチッ
プをＸ軸方向の延長上にある実装位置まで搬送し、該実
装位置に配置された回路基板上に載置する第３の工程と
を具備する事を特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わるはんだチップの実
装方法において、前記第２の工程と前記第３の工程の間
に、はんだチップを前記Ｘ軸方向に搬送する途中で前記
搬送手段によるはんだチップの吸着状態を検査する検査
工程を更に具備することを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わるはんだチップの実
装方法において、前記検査工程におけるはんだチップの
吸着状態の検査は、はんだチップを撮影するテレビカメ
ラの画像に基づいて実行されることを特徴としている。

【００１４】また、本発明のはんだチップの実装方法
は、複数のはんだチップを所定配置状態に整列させる整
列工程と、前記整列状態の前記複数のはんだチップの全
部のはんだチップ、または前記複数の一部のはんだチッ
プを前記整列状態を保って保持手段に移転保持する保持
工程と、前記はんだチップをはんだ接続する複数の電極
を有した電子部材を前記半田チップを受ける位置に移送
する移送工程と、前記保持工程で保持した前記はんだチ
ップを前記受け位置にある前記電子部材の前記電極上に
移転する移転工程と、前記電極上のはんだチップをはん
だ固定する固定工程とを具備することを特徴としてい
る。

【００１５】また、この発明に係わるはんだチップの実
装方法において、前記電子部材は集積回路構成体であ
り、該集積回路構成体の表面に内部の回路と接続する電
極を所定配置状態に備えていることを特徴としている。

【００１６】また、本発明のはんだチップの実装方法
は、表面に内部回路と接続する電極を所定配置状態に配
列した複数の電子部品を所定位置に移送する移送工程
と、複数のはんだチップを前記電子部材の前記電極の配
列に対応した状態に、かつ前記電子部材の数に対応した
グループ毎に整列する整列工程と、前記グループ毎のは
んだチップを転移保持して前記電子部材移送位置に搬送
する搬送工程と、前記転移保持したはんだチップを各電
子部材の前記電極上に載置する載置工程と、前記電極上
に受けたはんだチップをはんだ接続する接続工程とを具
備することを特徴としている。

【００１７】また、本発明の回路基板は、請求項６乃至
１１の何れか１項に記載のはんだチップの実装方法によ
り製造されたことを特徴としている。

【００１８】

【作用】以上のように本発明は構成されているので、は
んだチップを整列するための整列ステーションと、ロボ
ットによるはんだチップの吸着状態を検査する検査ステ
ーションと、はんだチップを回路基板上に実装する実装
ステーションとを一列上に配置し、この列に沿うＸ軸方
向と上下方向であるＺ軸方向に移動可能なロボットで、
はんだチップを搬送することにより、はんだチップの実
装の自動化を図ることができる。また、ロボットがＸ軸
方向とＺ軸方向の２軸のみについて移動可能であれば良
いので、３軸方向に移動するロボットを採用する場合に
比較して装置が簡略化され、装置のローコスト化を図る
ことができる。

【００１９】また、ロボットによるはんだチップの吸着
状態を、テレビカメラで撮影して検査することにより、
はんだチップの吸着もれ等が防止され、信頼性の高いは
んだチップの実装動作が可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について、添付
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施例）図１は、本発明の第１の実施例のはん
だチップの実装装置の全体構成を示す平面図であり、図
２は、図１の側面図である。

【００２１】本実施例の実装装置は、ＩＣ等のパッケー
ジの裏面に格子状に配列されたグリッドの１つ１つに、
はんだチップを１個ずつ実装するための装置であり、概
略的には、多数のはんだチップを上記のグリッドと同一
ピッチの格子状に整列させ、これを一括して搬送し、Ｉ
Ｃ等のパッケージの裏面に一括して載置する機能を果た
すものである。

【００２２】図１,図２において、実装装置１０の左半
部には、はんだチップを整列させるための整列ステーシ
ョン１２が配置されている。この整列ステーション１２
は、はんだチップを整列させるための整列治具１４と、
この整列治具１４を揺動させるための揺動装置１６とか
ら概略構成されている。揺動装置１６は、図２に示すよ
うに基台となる揺動装置本体１８と、その上に配置さ
れ、整列治具１４を上面に載置可能な揺動台２０と、揺
動装置本体１８と揺動台２０の間に配置され、揺動台２
０を弾性的に支持すると共に、揺動駆動させるためのフ
ローティングユニット２２とを備えている。また、この
実施例の装置は、例えば、一度に５個のＩＣパッケージ
にはんだチップを実装できるように構成されており、こ
れに対応して整列治具１４には、５ヶ所のはんだチップ
整列部１４a,１４b,１４c,１４d,１４eが配置されてい
る。これらの整列部１４a〜１４eは、格子状に複数の凹
所が形成されたものであり、この凹所の夫々にはんだチ
ップを１個ずつ落とし込んで、はんだチップを格子状に
整列させるものである。なお、整列ステーション１２に
は、上記の整列部１４a〜１４eの全ての凹所にはんだチ
ップが落ち込んでいるか否かを検査するためのテレビカ
メラ２９が備えられている。このテレビカメラ２９は、
整列部１４a〜１４eの全ての領域を撮影するために、不
図示の駆動機構により、図１中上下方向（Ｙ軸方向）に
走査可能に配置されている。

【００２３】整列ステーション１２に隣接した位置に
は、架台２４が配置されており、この架台２４上には、
はんだチップを整列治具１４に供給するためのはんだチ
ップ供給ユニット２６が配置されている。このはんだチ
ップ供給ユニット２６に備えられた排出シュート２８の
先端部が整列治具１４内に伸長しており、排出シュート
２８を滑り降りてきたはんだチップが整列治具１４内に
供給されるようになされている。なお、前述したよう
に、はんだチップ供給時は前記排出シュート２８は整列
治具１４内に伸長しているが、非供給時には後述する移
載の際の邪魔にならないように縮小し、整列治具１４内
には無い。

【００２４】また、整列ステーション１２の右方にはテ
レビカメラ３０を備えた検査ステーション３２が配置さ
れている。この検査ステーション３２は、後述するロボ
ット３６の吸着ヘッド３８の部分をテレビカメラ３０に
より下方から撮影して、吸着ヘッド３８の吸着孔の全て
にはんだチップが吸着されているか否かを検査するため
のものである。既に述べたように、この実装装置は一度
に５個のＩＣパッケージにはんだチップを実装できるよ
うに構成されているため、吸着ヘッド３８はＹ軸方向に
並んだ５ヶ所の吸着部３８a,３８b,３８c,３８d,３８e
を有しており、テレビカメラ３０は、この吸着部３８a
〜３８eの全面を撮影するためにＹ軸方向に走査可能に
配置されている。具体的には、テレビカメラ３０は、ガ
イドシャフト３４によりＹ軸方向にスライド可能にガイ
ドされており、不図示の駆動装置によりＹ軸方向にスラ
イド駆動される。

【００２５】検査ステーション３２の更に右方には、ロ
ボット３６によって搬送されてきたはんだチップをＩＣ
パッケージ等のワーク４０に実装するための実装ステー
ション４２が配置されている。この実装ステーション４
２は、ワーク４０をＹ軸方向に搬送するコンベア４４
と、はんだチップを一時的に収納しておく一時収納箱４
５を備えている。この一時収納箱４５は、検査ステーシ
ョン３２で吸着ヘッド３８の吸着部３８a〜３８eの一部
がはんだチップを吸着していないことを検出した場合
に、その吸着を失敗している吸着部からはんだチップを
全て取り外し、一時的に収納しておくためのものであ
る。

【００２６】また、実装ステーション４２には、コンベ
ア４４によって搬送されてきたワーク４０の位置を検出
するためのテレビカメラ４６と、このテレビカメラ４６
で撮影されたワーク４０の位置情報に基づいて、ワーク
４０をロボット３６の吸着ヘッド３６の位置に整合する
ように位置決めするための位置決め装置４８とが備えら
れている。この位置決め装置４８は、公知のＸＹステー
ジ等から構成される。なお、ワーク４０は、この実施例
においては、５個のＩＣパッケージ４０a,４０b,４０c,
４０d,４０eが連結されたものであり、テレビカメラ４
６は、ワーク４０の全面を撮影することができるように
Ｙ軸方向に走査可能に配置されている。具体的には、テ
レビカメラ４６は、ガイドシャフト５０によりＹ軸方向
にスライド可能にガイドされており、不図示の駆動装置
によりＹ軸方向にスライド駆動される。このテレビカメ
ラ４６は、はんだチップがワーク４０上に載置された後
に、ワーク４０上の全面を撮影し、はんだチップの実装
ミスが無いかどうかを検査する役目も果たす。

【００２７】更に、上記の整列ステーション１２、検査
ステーション３２、実装ステーション４２に隣接した位
置には、ロボット３６を各ステーション１２,３２,４２
の並び方向、すなわちＸ軸方向に移動させるためのスラ
イドレール５２が備えられている。ロボット３６は、こ
のスライドレール５２に沿ってＸ軸方向にスライドし、
はんだチップを整列ステーション１２から実装ステーシ
ョン４２まで搬送する。また、ロボット３６は、吸着ヘ
ッド３８を備えており、この吸着ヘッド３８を上下方向
であるＺ軸方向に移動させる機構を備えている。従っ
て、吸着ヘッド３８は、スライドレール５２とロボット
３６とによりＸ軸方向とＺ軸方向の２軸方向に移動可能
にされている。

【００２８】また、検査ステーション３２及び実装ステ
ーション４２を支持する架台５４の側面には、実装装置
１０の全体を制御するための制御回路及び外部から操作
を行う操作ボタン等を配置した制御盤５６が配置されて
いる。

【００２９】なお、ワーク４０に形成されたはんだチッ
プを載置するためのグリッドには、フラックスがあらか
じめ塗布されているので、グリッド上に載置されたはん
だチップはグリッドに仮固定された状態となる。この状
態で、ワーク４０はコンベア４４により実装ステーショ
ン４２から搬出され、リフロー炉等に入れられて、はん
だチップの溶融固定が行われる。

【００３０】次に、図３は、ワーク４０の平面図であ
り、図４は、図３を右方向から見た側面図である。

【００３１】ワーク４０は、既に説明したように、５個
のＩＣパッケージ４０a〜４０eが連結されて構成されて
おり、個々のＩＣパッケージは、ガラエポ基板４１とこ
のガラエポ基板４１に実装されたＩＣチップ４３とから
構成されている。ガラエポ基板の表面には格子状に配列
され、はんだチップを実装するためのグリッド４１aが
配列されている。また、ガラエポ基板４１には、実装ス
テーション４２における位置決めの基準となる基準穴４
１bが複数個形成されている。

【００３２】次に、図５は、はんだチップ供給ユニット
２６の構成を示した斜視図であり、図６乃至図９は、は
んだチップ供給ユニット２６の内部構造を示した図であ
る。

【００３３】はんだチップ供給ユニット２６は、供給ユ
ニット本体６０と、供給ユニット本体６０に接続され、
はんだチップを多数収納する回転ドラム６２と、回転ド
ラム６２を回転させるモーター６４と、回転ドラム６２
に接続されたシュート２８とから概略構成されている。
供給ユニット本体６０内には、図６に示すようにモータ
ー６４の回転力を回転ドラム６２に伝達するための回転
軸６６が内蔵されており、この回転軸６６は、供給ユニ
ット本体６０に対してベアリング６８により回転自在に
支持されている。回転軸６６の中央部には、図６,図７
に示すような直径を細くされた小径部６６aが形成され
ており、小径部６６aには、貫通穴６６bが形成されてい
る。また貫通穴６６bの中間部には、回転軸６６の中心
部を貫通する流体通路６６cが形成されている。これら
の貫通穴６６b及び流体通路６６cは、回転ドラム６２内
に不活性ガス、例えば窒素を供給するためのものであ
る。不活性ガスを回転ドラム６２に供給することによ
り、回転ドラム６２内に貯蔵されている多数のはんだチ
ップが空気に触れて酸化することが防止される。この回
転ドラム６２は、実装装置全体の中ではんだチップが滞
留する時間がもっとも長い部分であるので、ここに不活
性ガスを供給し、はんだチップを酸化から保護すること
は、はんだチップの劣化を防止する点で大きな効果があ
る。不活性ガスは、供給ユニット本体６０に接続された
供給パイプ７０から、回転軸６６の小径部６６a、貫通
穴６６b、流体通路６６cを介して回転ドラム６２内に供
給される。

【００３４】一方、回転ドラム６２には、その先端部に
図８に示すように蓋体７０が設けられており、この蓋体
７０を開けて、外部からはんだチップを回転ドラム６２
内に供給するようになされている。蓋体７０の中心部に
は開口穴７０aが形成されており、この開口穴７０aか
ら、回転ドラム６２内にシュート２８が進入している。
回転ドラム６２内には、図９に示すように内羽根６２a
が形成されており、ドラム６２の回転によりこの内羽根
６２aによってすくい取られたはんだチップが、回転ド
ラム６２の頂上付近にきたときに内羽根６２aからこぼ
れ落ち、シュート２８上に落下する。シュート２８上に
落下したはんだチップはシュート２８に沿って滑り落
ち、シュート２８の先端部から図１に示した整列治具１
４内に供給されることとなる。なお、内羽根６２aによ
ってすくい取られるはんだチップの量は、内羽根６２a
の大きさによって一義的に決まるので、回転ドラム６２
からは、常に一定量のはんだチップが整列治具１４に供
給されることとなる。

【００３５】次に、図１０は、揺動装置１６の構成を示
す斜視図である。また、図１１（ａ）,（ｂ）は、揺動
装置１６の揺動台２０をロックする構造を示した図であ
る。

【００３６】揺動装置１６は、既に述べたように、揺動
装置本体１８と、その上に配置された揺動台２０と、揺
動台２０を揺動装置本体１８に対して弾性的に支持し、
且つ揺動させるフローティングユニット２２とを備えて
いる。揺動台２０は、揺動装置本体１８に対して揺動さ
れることにより、その上に載置された整列治具１４を振
動させ、整列治具１４内のはんだチップを整列させる。

【００３７】また、揺動装置本体１８と揺動台２０の間
には、図１０及び図１１に示すようにシリンダ７２が４
個設けられており、これらのシリンダの各々のピストン
ロッド７２aには、位置決めピン７４が取り付けられて
いる。一方、揺動台２０の、シリンダ７２に対応する位
置には、位置決めピン７４が挿入される透孔２０aが形
成されている。シリンダ７２のピストンロッド７２a
は、整列治具１４を振動させるときには、図１１（ａ）
に示すようにシリンダ７２に引き込まれており、位置決
めピン７４は、揺動台２０の透孔２０aから抜け出した
状態になっている。そのため、この状態では、揺動台２
０は、揺動装置本体１８に対して自由に揺動することが
できる。これにより、整列治具１４が振動され、はんだ
チップの整列が行われる。はんだチップの整列が終了す
ると、図１１（ｂ）に示すようにシリンダ７２のピスト
ンロッド７２aが押し出し動作され、位置決めピン７４
が揺動台２０の透孔２０aに入り込み、位置決めピン７
４のフランジ部７４aが揺動台２０を押し上げて揺動台
２０を水平な状態でロックする。フローティングユニッ
ト２２は揺動台２０を弾性的に支持しているため、揺動
台２０を振動させていない状態においては、揺動台２０
の姿勢は安定せず、小さい力が作用しただけでも揺れ動
いてしまう。そのため、吸着ヘッド３８で整列されたは
んだチップを整列治具１４から吸着する場合に、姿勢が
安定せず吸着ミスが発生する場合がある。これを防止す
るために、本実施例では、シリンダ７２と位置決めピン
７４で構成されるロック機構により、整列治具１４から
はんだチップを吸引するときに、揺動台２０を水平な状
態でロックするようにしている。これにより、吸着ヘッ
ド３８によるはんだチップの吸着ミスを大幅に低減させ
ることができる。

【００３８】なお、図示はしていないが、揺動台２０の
整列治具１４が載置される部分には整列治具１４を吸着
するための吸着孔が形成されており、この吸着により整
列治具１４が揺動台２０上に固定される。

【００３９】次に、図１２は、整列治具１４の構造を示
す斜視図であり、図１３は、図１２の側断面図である。

【００４０】図１２及び図１３において、整列治具１４
は、整列治具１４の外郭部を構成する箱状の整列治具本
体８０と、この整列治具本体８０を第１の部屋８０aと
第２の部屋８０bとに仕切るためのシャッター８２とを
備えている。シャッター８２は、ガイド部材８４により
上下方向に開閉可能にガイドされており、ガイド部材８
４の上部に固定された２つのエアシリンダ８６により開
閉動作される。整列治具本体８０の底部には、はんだチ
ップを整列させるための整列部材８８が配置されてい
る。この整列部材８８の第１の部屋８０a側には、はん
だチップ１個が丁度はまり込む大きさの凹所８８aが多
数格子状に形成されている。この多数の凹所８８aには
んだチップが１個ずつはまり込むことにより、はんだチ
ップが格子状に整列される。この格子状に配列された凹
所８８aのピッチ間隔は、ワーク４０としてのＩＣパッ
ケージに形成されているグリッドのピッチ間隔と同一に
設定されている。多数の凹所８８aは、既に図１を参照
して説明したように、５個のＩＣパッケージに一度には
んだチップを供給することができるように、５ヶ所のは
んだチップ整列部１４a〜１４ｅに別れて形成されてい
る。

【００４１】また、整列部材８８の多数の凹所８８aの
各々の底部には、はんだチップの大きさの１／２以下程
度の直径を有する透孔８８bが形成されており、これら
の透孔８８bには、整列治具本体８０の底部の整列部材
８８の下側に設けられた流体通路９０が連通している。
この実施例における実装装置においては、ワークの種類
の変更に対応して汎用性を持たせるため、ワーク４０と
してのＩＣパッケージのグリッドの配列面積に応じて吸
着ヘッド３８の吸着面積が複数種類に変更可能になされ
ている（詳細は後述する）。そのため、ワークの種類に
よっては、はんだチップ整列部１４a〜１４eのうちの全
てのはんだチップが吸着されるとは限らず、一部のはん
だチップが常に整列部材８８上に残る可能性がある。そ
のため、整列治具１４の外部から上記の流体通路９０内
に不活性ガスあるいは空気等を吹き込んで、透孔８８ｂ
からガスを噴出させ、整列部材８８上に残されたはんだ
チップを凹所８８aから取り除くようにしている。

【００４２】次に、図１４は、整列治具１４によるはん
だチップの整列方法を説明するための図である。

【００４３】まず、図１４（ａ）に示すように、整列治
具１４内にはんだチップが全く無い状態からスタートす
るものとする。図１４（ａ）に示した状態から、前述し
たはんだチップ供給ユニット２６により一定量のはんだ
チップ９２を図１４（ｂ）に示すように整列治具１４の
第１の部屋８０a内に供給する。このとき供給するはん
だチップ９２の量は、整列部材８８に形成された全ての
凹所８８aをうめる量の５倍〜１０倍程度の量である。
整列治具に供給されるはんだチップの量が少なすぎる場
合、例えば全ての凹所８８aを丁度うめる量であった場
合には、全ての凹所８８aにはんだチップが落ちきるま
でに長時間を要する。そのため、供給するはんだチップ
の量は全ての凹所をうめる量の３倍程度以上であること
が望ましい。また、供給するはんだチップの量が多すぎ
る場合には、余剰のはんだチップの処理が面倒になる。
このような理由から整列治具１４に供給するはんだチッ
プの量は上記のような量に設定されている。

【００４４】次に、図１４（ｃ）,（ｄ）に示すよう
に、揺動装置１６の揺動台２０を揺動させることにより
整列治具１４を前後左右に傾け、はんだチップ９２を整
列部材８８の凹所８８aに落とし込む。全ての凹所８８a
にはんだチップが落とし込まれると、図１４（ｅ）に示
すように、余剰のはんだチップ９２aが整列部材８８上
に積まれた状態となる。

【００４５】次に、図１４（ｆ）に示すように、エアシ
リンダ８６を動作させてシャッター８２を上方にスライ
ドさせるとともに、揺動台２０を角度θだけ傾け、余剰
のはんだチップ９２aをシャッター８２の下側の空間か
ら整列治具１４の第２の部屋８０bに移動させる。そし
て、余剰のはんだチップ９２aが第２の部屋８０bに全て
移動した後に再びエアシリンダ８６を動作させて、図１
４（ｇ）に示すようにシャッター８２を閉じる。

【００４６】次に、図１４（ｈ）に示すように、揺動装
置１６のシリンダ７２を押し出し動作させて、揺動台２
０を水平状態にロックする。そして、吸着ヘッド３８を
整列治具１４の第１の部屋８０a内に下降させて、凹所
８８aに落ち込んで整列されたはんだチップ９２bを吸着
して取り出す。

【００４７】次に、整列治具１４の第１の部屋８０aか
らはんだチップ９２bが取り出された後、シャッター８
２を開くとともに、揺動台２０を角度θ’だけ傾けて、
余剰のはんだチップ９２aを再び第１の部屋８０aに投入
する。そして、図１４（ｃ）〜図１４（ｉ）の動作を何
回か繰返す。このような動作を行うことにより、はんだ
チップ供給ユニット２６からの整列治具１４への１回の
はんだチップの供給で、複数個のワーク４０へのはんだ
チップの実装が可能となり、生産性を向上させることが
できる。

【００４８】なお、ワーク４０のグリッドの数が、はん
だチップ整列部１４a〜１４eの凹所８８aの数よりも少
なく、吸着ヘッド３８ではんだチップ９２bを第１の部
屋８０aから取り出した後も、一部のはんだチップ９２b
が凹所８８aに落ち込んだまま残される場合には、一定
の周期毎に整列治具１４の流体通路９０に空気または不
活性ガス等を吹き込んで、はんだチップ９２bを凹所８
８aから取り出すようにする。このようにすることによ
り、一定のはんだチップが凹所８８a内に長期間留まっ
て酸化による劣化を引き起こすことが防止される。

【００４９】次に、図１５は、図１４（ｈ）においてＡ
で示した部分の拡大図である。図示したように、はんだ
チップの形状は図１５（ａ）に示すような球形でもよい
し、図１５（ｂ）に示すような楕円形でもよい。また、
さらには円板状や多角形状でもよい。

【００５０】次に、図１６乃至図１８は、吸着ヘッド３
８の吸着部の構造を示した図である。本実施例では、前
述したように、吸着ヘッド３８には５つの吸着部３８a
〜３８eが設けられているが、これらの吸着部は全て同
一の構造であるので、それらの代表として吸着部３８a
の構造について説明する。

【００５１】吸着部３８aは、ワーク４０としてのＩＣ
パッケージに形成されたグリッドと同一ピッチで格子状
に配列された吸引孔１０２を有する吸着プレート１０４
と、この吸着プレート１０４の上面に接続された吸着部
本体１０６とから概略構成されている。吸着部本体１０
６と吸着プレート１０４の間には空気室１０８が形成さ
れており、この空気室１０８は、図１６,図１７に示す
ように、仕切り壁１０６a,１０６bにより例えば３つの
空気室１０８a,１０８b,１０８cに区切られている。こ
れら３つの空気室１０８a,１０８b,１０８cには各々１
つずつの空気抜き孔１１０a,１１０b,１１０cが設けら
れているので、空気抜き孔１１０a,１１０b,１１０cの
内のどの空気抜き孔から空気を吸い出すかによって、吸
着プレート１０４の吸着面積を変更することが可能であ
る。詳しくは、例えば空気抜き孔１１０aのみから空気
を吸い出す場合には、空気室１０８aがカバーする領域
の吸引孔１０２のみにはんだチップが吸着されることと
なる。また、例えば２つの空気抜き孔１１０a,１１０b
から同時に空気を吸い出した場合には、空気室１０８a
と１０８bとを合わせた領域の吸引孔１０２にはんだチ
ップが吸着されることとなる。従って、３つの空気抜き
孔１１０a,１１０b,１１０cを任意に組み合わせること
により、７通りに吸着面積を変更することが可能であ
る。ただし、実際上は、ＩＣパッケージに形成されてい
るグリッドのパターンは正方形状あるいは長方形状がほ
とんどであると考えられるので、通常は、 （１）空気抜き孔１１０aのみから空気を吸い出し、空
気室１０８aがカバーする領域の吸引孔１０２にはんだ
チップを吸着する。 （２）２つの空気抜き孔１１０a,１１０bから同時に空
気を吸い出し、空気室１０８aと１０８bとを合わせた領
域の吸引孔１０２にはんだチップを吸着する。 （３）３つの空気抜き孔１１０a,１１０b,１１０cから
同時に空気を吸い出し、空気室１０８aと１０８bと１０
８cとを合わせた領域の吸引孔１０２にはんだチップを
吸着する。 の３通りのパターンが主体となる。このように、本実施
例の吸着ヘッドによれば、少なくとも３種類のＩＣパッ
ケージに対して同一の吸着ヘッドで対応することが可能
となる。もちろん、空気室の区切りをもっと増やせば、
より多種類のＩＣパッケージに対応できることはいうま
でもない。

【００５２】なお、各空気室に発生する負圧が同一でな
いと、吸着プレート１０４の吸着領域により、はんだチ
ップを吸着する時間が異なって不具合が生じる場合があ
る。そのため、本実施例では、空気室の体積に応じて空
気抜き孔の直径を異ならせている。すなわち、空気室の
体積が小さい場合には空気抜き孔の直径も小さくし、空
気室の体積が大きい場合には空気抜き孔の直径も大きく
している。このようにすることにより、吸着部の全面積
にわたって、はんだチップの吸着時間を一致させること
ができる。

【００５３】また、図１８に示すように、吸着プレート
１０４に形成された吸引孔１０２の表面には、はんだチ
ップを吸着しやすいように０.１〜０.３mm程度の面取り
１０２aが施されている。

【００５４】次に、図１９は、空気室１０８の仕切り方
の変形例を示したものである。この変形例では、空気室
１０８は、吸着部３８aの中央部を中心とする略同心形
状の３つの空気室１０８a’,１０８b’,１０８c’にし
きられている。そして各空気室には、空気抜き孔１１０
a’,１１０b’,１１０c’が各々形成されている。各空
気抜き孔の面積は、既に説明したように、はんだチップ
の吸着時間を一致させるために各空気室の体積に応じて
変化させる必要があるが、この変形例では、空気抜き孔
の直径を変更するのではなく、各空気室に配置される空
気抜き孔の個数を変更することによって対応している。
特に、この変形例では、空気室１０８b’及び１０８c’
の形状が中抜けのドーナツ状となるため、空気抜き孔を
複数個に分散させて配置することは、空気室全体の負圧
の均一化を図るために有効である。

【００５５】また、最近では、ＩＣパッケージに形成さ
れるグリッドが中抜けのドーナツ状に配列されている場
合があり、この変形例では、このようなＩＣパッケージ
へのはんだチップの実装にも対応することが可能であ
る。

【００５６】次に、図２０及び図２１は、はんだチップ
をワーク上に載置する場合にはんだチップを吸着ヘッド
から引き離すための押し出し装置の構成を示した図であ
る。通常は、吸着ヘッド３８の吸着を解除すれば、はん
だチップは自重により吸着ヘッド３８から落下するはず
であるが、場合によってははんだチップが吸着ヘッド３
８から離れにくい場合も考えられるので、この実施例で
は、完全を期すためにこのような押し出し装置を備えて
いる。

【００５７】押し出し装置は、上記で説明した各空気室
１０８a,１０８b,１０８cに各々独立に備えられてお
り、押し出しプレート１１２と、この押し出しプレート
１１２を上下方向にスライド可能にガイドするガイドシ
ャフト１１４と、押し出しプレート１１２を上下駆動す
るためのエアシリンダ１１６と、吸着プレート１０４の
吸引孔１０２に挿通する押し出しピン１１８とから構成
されている。そして、吸着ヘッド３８によりはんだチッ
プを吸着及び搬送するときには、エアシリンダ１１６を
引き込み動作させて、図２１（ａ）に示すように、押し
出しピン１１８を吸着プレート１０４の内側に引き込ん
でおき、はんだチップをワーク４０上に載置する場合に
は、エアシリンダ１１６を押し出し動作させて、図２１
（ｂ）に示すように押し出しピン１１８を吸着プレート
１０４から突出させる。このような構成により、はんだ
チップのワーク４０上への載置ミスが防止される。な
お、前述したはんだチップを吸着ヘッドで保持する際、
吸引力で吸着する方法で行ったが、この方法とは逆に空
気を空気抜き孔１１０から吹き込み、はんだチップを強
制的に押し出す方法でもよい。

【００５８】次に、図２２は、ＩＣパッケージにはんだ
チップを実装する一連の動作の流れを示したフローチャ
ートである。

【００５９】まず、ステップＳ２及びステップＳ４は、
上記の実施例で説明した実装装置における実装動作の前
段階であり、ステップＳ２では、ＩＣパッケージを不図
示の収納箱から取り出し、ステップＳ４では、ＩＣパッ
ケージの撮像画像を画像処理して、ＩＣパッケージに形
成されたグリッド上に、スクリーン印刷により正確には
んだペーストを印刷する。

【００６０】ステップＳ４でグリッド上にはんだペース
トを印刷されたＩＣパッケージとしてのワーク４０は、
コンベア４４により実装ステーション４２に搬送され
る。実装ステーション４２に搬送されたワーク４０は、
テレビカメラ４６により撮影され、この撮影画像の位置
情報に基づいて位置決め装置４８により正確に位置決め
がなされる（ステップＳ６）。

【００６１】一方、ステップＳ２〜ステップＳ６の動作
と並行してロボット３６によるはんだチップの搬送が行
われる。まず、人手により整列治具１４を揺動台２０上
に正確に位置決めしてセットする（ステップＳ１６）。
次に、整列治具１４の第１の部屋８０a内に整列部材８
８の凹所８８aを全てうめる量の５倍〜１０倍程度の量
のはんだチップをはんだチップ供給ユニット２６から供
給する（ステップＳ１８）。整列治具１４内にはんだチ
ップが供給されると揺動装置１６が揺動を開始し、整列
部材８８の凹所８８aにはんだチップが落とし込まれ
て、はんだチップの整列が行われる。この整列が終了す
ると、整列治具１４のシャッター８２を開くとともに、
整列治具１４を角度θだけ傾けて余剰のはんだチップを
第２の部屋８０bに移し、シャッター８２を閉じる。そ
の後、整列治具１４をもとの水平な状態に戻し、揺動台
２０を水平な状態でシリンダ７２によりロックし、吸着
ヘッド３８によるはんだチップの取り出しに備える（ス
テップＳ２０）。

【００６２】次に、整列治具１４内で整列されたはんだ
チップをテレビカメラ２９で撮影し、整列部材８８の凹
所８８aの全てにはんだチップが落とし込まれているか
を確認する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２で全て
の凹所８８aにはんだチップが落とし込まれていた場合
には、ロボット３６により整列治具１４内に吸着ヘッド
３８を下降させ、整列されたはんだチップを一括して吸
着し、整列治具１４から取り出す（ステップＳ２４）。
そして、ロボット３６をスライドレール５２に沿って実
装ステーション４２まで搬送する（ステップＳ２６）。

【００６３】このロボット３６によるはんだチップの搬
送が行われると、整列治具１４のシャッター８２を開
き、図１４（ｉ）に示したように、第２の部屋８０bに
収納されている余剰のはんだチップを再び第１の部屋８
０aに投入し、はんだチップの整列を再び行う（ステッ
プＳ２８及びステップＳ２０〜ステップＳ２２）。

【００６４】なお、ステップＳ１８の整列治具１４への
はんだチップの供給は、はんだチップの残量が、整列部
材８８の凹所８８aを全てうめる量の３倍〜５倍程度に
なった時点で逐次行われる。

【００６５】ステップＳ２６で、ロボット３６によりは
んだチップの搬送が行われると、その途中の検査ステー
ション３２で、テレビカメラ３０により吸着ヘッド３８
を下方から撮影し、吸着ヘッド３８の吸引孔１０２に必
要なだけのはんだチップが吸着されているか否かを検査
する（ステップＳ３０）。そして、吸着ヘッド３８の吸
着部３８a〜３８eのいずれかにはんだチップの吸着もれ
があった場合には、この吸着もれのある吸着部に吸着さ
れているはんだチップを全て取り外し、一時収納箱４５
に収納する（ステップＳ３２）。

【００６６】その後、吸着ヘッド３８をワーク４０の上
方に移動させて、ワーク４０上にはんだチップを載置す
る（ステップＳ８）。そして、テレビカメラ４６により
ワーク４０上に載置されたはんだチップに欠落が無いか
否かを確認する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０で
はんだチップの欠落がなかった場合には、ワーク４０を
コンベア４４で実装ステーション４２から搬出し、リフ
ロー炉に入れてはんだチップの溶融固定を行う（ステッ
プＳ１２）。そして、はんだチップの固定が終了したワ
ークを不図示の収納箱に収納し、作業を終了する（ステ
ップＳ１４）。

【００６７】以上が、本実施例の実装装置の動作である
が、上記のステップＳ６〜ステップＳ１０及びステップ
Ｓ１６〜ステップＳ３２の動作は、制御盤５６内に内蔵
された制御回路により全て自動的に制御される。 （第２の実施例）図２３は、本発明の第２の実施例のは
んだチップの実装装置の構成を示す平面図であり、図２
４は図２３の側面図である。この第２の実施例は第１の
実施例と共通する部分が多いので、第１の実施例と共通
部分には第１の実施例と同一符号を付してその説明を省
略する。

【００６８】この第２の実施例が第１の実施例と異なる
点は、整列治具１４’にワーク４０’の２個分の整列部
が設けられている点である。具体的には、ワーク４０’
は、ＩＣチップがＸ方向に２個Ｙ方向に３個連結されて
構成されており、整列治具１４’にはＸ方向に２個Ｙ方
向に６個の整列部が配置されている。また、吸着ヘッド
３８’には、ワーク４０’に対応してＸ方向に２個Ｙ方
向に３個の吸着部が配列されている。

【００６９】このように構成される実装装置において
は、整列治具１４’の１回の整列動作ではんだチップが
１２個の整列部に整列される。そして、吸着ヘッド３
８’は、まず１２個の整列部の内の図２３の上側に位置
する６個の整列部２０２に整列されたはんだチップを吸
着してワーク４０’上に載置する。そして、新たなワー
ク４０’を実装ステーション４２に搬入した後に、吸着
ヘッド３８’は下側に位置する６個の整列部２０４に整
列されたはんだチップを吸着して、新たなワーク４０’
にはんだチップを載置する。すなわち、この第２の実施
例では、整列治具１４’の１回の整列動作で２個のワー
クへのはんだチップの供給が可能となり、生産性を向上
させることが可能となる。また、上述した実施例におけ
る整列部は、２列６個計１２個整列されているが、ＩＣ
パッケージの数、移載の効率により３列６個計１８個、
３列５個計１５個等整列ステーションの大きさが許す限
り如何様な配置にしてもよい。

【００７０】なお、上記の動作を行わせるために、ロボ
ット３６’は吸着ヘッド３８’をＸ方向、Ｙ方向、及び
Ｚ方向の３軸方向に移動させることができるように構成
されている。

【００７１】以上説明したように、上記の実施例によれ
ば、はんだチップの整列とワーク上へのはんだチップの
搭載を全て自動的に行うことが可能となる。

【００７２】なお、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲
で、上記実施例を修正または変形したものに適用可能で
ある。

【００７３】例えば、上記実施例では、はんだチップ供
給ユニットにのみ不活性ガスを供給するように説明した
が、図２２に示したフローチャートの動作を行う全装置
を筐体に収納し、その内部全体を不活性ガスで充満させ
るようにしてもよい。このようにすれば、はんだチップ
の酸化による劣化をより完全に防止することができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、は
んだチップを整列するための整列ステーションと、ロボ
ットによるはんだチップの吸着状態を検査する検査ステ
ーションと、はんだチップを回路基板上に実装する実装
ステーションとを一列上に配置し、この列に沿うＸ軸方
向と上下方向であるＺ軸方向に移動可能なロボットで、
はんだチップを搬送することにより、はんだチップの実
装の自動化を図ることができる。また、ロボットがＸ軸
方向とＺ軸方向の２軸のみについて移動可能であれば良
いので、３軸方向に移動するロボットを採用する場合に
比較して装置が簡略化され、装置のローコスト化を図る
ことができる。

【００７５】また、ロボットによるはんだチップの吸着
状態を、テレビカメラで撮影して検査することにより、
はんだチップの吸着もれ等が防止され、信頼性の高いは
んだチップの実装動作が可能となる。

【００７６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のはんだチップの実装装
置の全体構成を示す平面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】ワークの平面図である。

【図４】図３を右方向から見た側面図である。

【図５】はんだチップ供給ユニットの構成を示した斜視
図である。

【図６】はんだチップ供給ユニットの内部構造を示した
図である。

【図７】はんだチップ供給ユニットの内部構造を示した
図である。

【図８】はんだチップ供給ユニットの内部構造を示した
図である。

【図９】はんだチップ供給ユニットの内部構造を示した
図である。

【図１０】揺動装置の構成を示す斜視図である。

【図１１】揺動装置の揺動台をロックする構造を示した
図である。

【図１２】整列治具の構造を示す斜視図である。

【図１３】図１２の側断面図である。

【図１４】整列治具によるはんだチップの整列方法を説
明するための図である。

【図１５】図１４（ｈ）においてＡで示した部分の拡大
図である。

【図１６】吸着ヘッドの吸着部の構造を示した図であ
る。

【図１７】吸着ヘッドの吸着部の構造を示した図であ
る。

【図１８】吸着ヘッドの吸着部の構造を示した図であ
る。

【図１９】空気室の仕切り方の変形例を示したものであ
る。

【図２０】はんだチップをワーク上に載置する場合には
んだチップを吸着ヘッドから引き離すための押し出し装
置の構成を示した図である。

【図２１】はんだチップをワーク上に載置する場合には
んだチップを吸着ヘッドから引き離すための押し出し装
置の構成を示した図である。

【図２２】ＩＣパッケージにはんだチップを実装する一
連の動作の流れを示したフローチャートである。

【図２３】本発明の第２の実施例のはんだチップの実装
装置の構成を示す平面図である。

【図２４】図２３の側面図である。

【符号の説明】

１０ 実装装置 １２ 整列ステーション １４ 整列治具 １６ 揺動装置 １８ 揺動装置本体 ２０ 揺動台 ２２ フローティングユニット ２４ 架台 ２６ はんだチップ供給ユニット ２８ シュート ２９,３０,４６ テレビカメラ ３２ 検査ステーション ３４,５０ ガイドシャフト ３６ ロボット ３８ 吸着ヘッド ４０ ワーク ４２ 実装ステーション ４３ ＩＣチップ ４４ コンベア ４５ 一時収納箱 ４６ テレビカメラ ４８ 位置決め装置 ５２ スライドレール ５４ 架台 ５６ 制御盤 ６０ 供給ユニット本体 ６２ 回転ドラム ６４ モーター ６６ 回転軸 ６８ ベアリング ７０ 供給パイプ ７２ シリンダ ７４ 位置決めピン ８０ 整列治具本体 ８２ シャッター ８４ ガイド部材 ８６ エアシリンダ ８８ 整列部材 ９０ 流体通路 ９２ はんだチップ １０２ 吸引孔 １０４ 吸着プレート １０６ 吸着ヘッド本体 １０８ 空気室 １１０a,１１０b,１１０c 空気抜き孔 １１２ 押し出しプレート １１４ ガイドシャフト １１６ エアシリンダ １１８ 押し出しピン

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のはんだチップを格子状に整列させ
   る整列ステーションと、 該整列ステーションで整列されたはんだチップを回路基
   板上に実装するための実装ステーションと、 前記整列ステーションで整列されたはんだチップを吸着
   して、前記整列ステーションと前記実装ステーションと
   を結ぶＸ軸方向に搬送し、前記実装ステーションにおい
   て、はんだチップを回路基板上に実装するための搬送手
   段とを具備し、 前記ロボットは、前記Ｘ軸に沿う方向と上下方向である
   Ｚ軸方向との２軸方向に動作するように構成されている
   事を特徴とするはんだチップの実装装置。
2. 【請求項２】 前記整列ステーションと前記実装ステー
   ションの間に配置され、前記搬送手段によるはんだチッ
   プの吸着状態を検査する検査ステーションを更に具備す
   ることを特徴とする請求項１に記載のはんだチップの実
   装装置。
3. 【請求項３】 前記検査ステーションは、前記搬送手段
   によるはんだチップの吸着状態を画像により検査するた
   めのテレビカメラを備える事を特徴とする請求項１に記
   載のはんだチップの実装装置。
4. 【請求項４】 前記テレビカメラは、前記Ｘ軸に直交す
   るＹ方向に移動可能に構成されている事を特徴とする請
   求項３に記載のはんだチップの実装装置。
5. 【請求項５】 前記回路基板は、前記Ｘ軸に直交するＹ
   方向に沿って搬送され、前記実装ステーションに供給さ
   れることを特徴とする請求項１に記載のはんだチップの
   実装装置。
6. 【請求項６】 複数のはんだチップを整列治具により格
   子状に整列させる第１の工程と、 該第１の工程で整列されたはんだチップをロボットによ
   り一括して吸着し、一定の方向であるＸ軸方向に搬送す
   る第２の工程と、 前記はんだチップをＸ軸方向の延長上にある実装位置ま
   で搬送し、該実装位置に配置された回路基板上に載置す
   る第３の工程とを具備する事を特徴とするはんだチップ
   の実装方法。
7. 【請求項７】 前記第２の工程と前記第３の工程の間
   に、はんだチップを前記Ｘ軸方向に搬送する途中で前記
   搬送手段によるはんだチップの吸着状態を検査する検査
   工程を更に具備することを特徴とする請求項６に記載の
   はんだチップの実装方法。
8. 【請求項８】 前記検査工程におけるはんだチップの吸
   着状態の検査は、はんだチップを撮影するテレビカメラ
   の画像に基づいて実行されることを特徴とする請求項７
   に記載のはんだチップの実装方法。
9. 【請求項９】 複数のはんだチップを所定配置状態に整
   列させる整列工程と、 前記整列状態の前記複数のはんだチップの全部のはんだ
   チップ、または前記複数の一部のはんだチップを前記整
   列状態を保って保持手段に移転保持する保持工程と、 前記はんだチップをはんだ接続する複数の電極を有した
   電子部材を前記半田チップを受ける位置に移送する移送
   工程と、 前記保持工程で保持した前記はんだチップを前記受け位
   置にある前記電子部材の前記電極上に移転する移転工程
   と、 前記電極上のはんだチップをはんだ固定する固定工程と
   を具備することを特徴とするはんだチップの実装方法。
10. 【請求項１０】 前記電子部材は集積回路構成体であ
    り、該集積回路構成体の表面に内部の回路と接続する電
    極を所定配置状態に備えていることを特徴とする請求項
    ９に記載のはんだチップの実装方法。
11. 【請求項１１】 表面に内部回路と接続する電極を所定
    配置状態に配列した複数の電子部品を所定位置に移送す
    る移送工程と、 複数のはんだチップを前記電子部材の前記電極の配列に
    対応した状態に、かつ前記電子部材の数に対応したグル
    ープ毎に整列する整列工程と、 前記グループ毎のはんだチップを転移保持して前記電子
    部材移送位置に搬送する搬送工程と、 前記転移保持したはんだチップを各電子部材の前記電極
    上に載置する載置工程と、 前記電極上に受けたはんだチップをはんだ接続する接続
    工程とを具備することを特徴とするはんだチップの実装
    方法。
12. 【請求項１２】 請求項６乃至１１の何れか１項に記載
    のはんだチップの実装方法により製造されたことを特徴
    とする回路基板。