JPH10284543A - ストック容器への金属ボールの自動補給方法および装置 - Google Patents
ストック容器への金属ボールの自動補給方法および装置Info
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- JPH10284543A JPH10284543A JP9059497A JP9059497A JPH10284543A JP H10284543 A JPH10284543 A JP H10284543A JP 9059497 A JP9059497 A JP 9059497A JP 9059497 A JP9059497 A JP 9059497A JP H10284543 A JPH10284543 A JP H10284543A
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、金属ボールを基板の吸着孔に吸着
させる場合に、容器から金属ボール群を最適密度で浮遊
させ、吸着作業を安定させるとともに基板に金属ボール
を正確に吸着させられる状態を継続して維持できる、容
器への金属ボールの自動補給方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 ストック容器に振動を付与して金属ボー
ルを浮遊させ、上方から吸着孔を有する基板を接近させ
て、基板の吸着孔に金属ボールを吸着させるに際して、
基板に金属ボールを吸着させる前にストック容器を振動
させ、この容器内の金属ボールを浮遊させて、特定領域
内での金属ボールの群の浮遊密度を測定し、この浮遊密
度が設定レベルを下回ったとき、所定個数の金属ボール
をストック容器に自動補給して、金属ボールの浮遊密度
を設定浮遊密度範囲にする。
させる場合に、容器から金属ボール群を最適密度で浮遊
させ、吸着作業を安定させるとともに基板に金属ボール
を正確に吸着させられる状態を継続して維持できる、容
器への金属ボールの自動補給方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 ストック容器に振動を付与して金属ボー
ルを浮遊させ、上方から吸着孔を有する基板を接近させ
て、基板の吸着孔に金属ボールを吸着させるに際して、
基板に金属ボールを吸着させる前にストック容器を振動
させ、この容器内の金属ボールを浮遊させて、特定領域
内での金属ボールの群の浮遊密度を測定し、この浮遊密
度が設定レベルを下回ったとき、所定個数の金属ボール
をストック容器に自動補給して、金属ボールの浮遊密度
を設定浮遊密度範囲にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、基板およ
び半導体チップの電極パッド等に形成されるバンプとし
て用いられる金および半田製の金属ボールを、基板の吸
着孔に吸着させる際に適用される、ストック容器に対す
る金属ボールの自動補給方法および装置に関するもので
ある。
び半導体チップの電極パッド等に形成されるバンプとし
て用いられる金および半田製の金属ボールを、基板の吸
着孔に吸着させる際に適用される、ストック容器に対す
る金属ボールの自動補給方法および装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体チップの実装技術の一つ
であるＢＧＡ（Ball Grid Array)においては、ＢＧＡパ
ッケージとマザーボードの電極バンプと称する接合用の
金属突起を形成することが行われている。その他、ＴＡ
Ｂ（Tape Automated Bonding）法や、フリップチップ等
では、半導体チップを基板の電極に接合する際に、同様
にバンプが必要である。
であるＢＧＡ（Ball Grid Array)においては、ＢＧＡパ
ッケージとマザーボードの電極バンプと称する接合用の
金属突起を形成することが行われている。その他、ＴＡ
Ｂ（Tape Automated Bonding）法や、フリップチップ等
では、半導体チップを基板の電極に接合する際に、同様
にバンプが必要である。
【０００３】近年、このバンプとして、径が３０μｍ〜
１０００μｍ程度の球状の金属ボールを用い、該金属ボ
ールを多数個ストック容器に収容し、この容器に振動や
気流を付与して金属ボールを浮遊させると共に、上方か
ら吸着孔を有する基板を接近させて、浮遊させた金属ボ
ールを吸着させ、この基板に吸着した金属ボール群を半
導体チップの電極パッドあるいは基板に接合する、ボー
ル状バンプの接合技術が知られている。
１０００μｍ程度の球状の金属ボールを用い、該金属ボ
ールを多数個ストック容器に収容し、この容器に振動や
気流を付与して金属ボールを浮遊させると共に、上方か
ら吸着孔を有する基板を接近させて、浮遊させた金属ボ
ールを吸着させ、この基板に吸着した金属ボール群を半
導体チップの電極パッドあるいは基板に接合する、ボー
ル状バンプの接合技術が知られている。
【０００４】しかして、従来においては、半導体チップ
の電極パッドあるいは基板と同一配置となるように貫通
孔を設けた基板に対し、金属ボールを正確に吸着させ、
次いでこれをリード或いは電極パッドに転写して簡単か
つ確実にバンプを接合するための提案がされてきた。
（参考技術：特開平５−２５９２２４号、特開平７−１
５３７６５号公報記載技術）
の電極パッドあるいは基板と同一配置となるように貫通
孔を設けた基板に対し、金属ボールを正確に吸着させ、
次いでこれをリード或いは電極パッドに転写して簡単か
つ確実にバンプを接合するための提案がされてきた。
（参考技術：特開平５−２５９２２４号、特開平７−１
５３７６５号公報記載技術）
【０００５】これらの従来例においては、例えば図７に
示すように、金属ボールｂを吸着装置ｅに装着した基板
ｋの吸着孔ｐに吸着させる場合には、多数個の金属ボー
ルｂを容器ｃ内に多量に入れた状態で振動装置ｄにより
振動を付与して金属ボールｂを浮遊させ、基板ｋを装着
した吸着装置ｅを（ａ）図の位置から（ｂ）図の位置に
移動し、浮遊した金属ボールｂを基板ｋの貫通吸着孔ｐ
を介して吸引し、金属ボールｂを貫通吸着孔ｐに吸着さ
せ、（ｃ）図のように吸着孔ｐに金属ボールｂを吸着し
た状態の基板ｋを吸着装置ｅに装着した状態で後工程に
移動するようにしている。
示すように、金属ボールｂを吸着装置ｅに装着した基板
ｋの吸着孔ｐに吸着させる場合には、多数個の金属ボー
ルｂを容器ｃ内に多量に入れた状態で振動装置ｄにより
振動を付与して金属ボールｂを浮遊させ、基板ｋを装着
した吸着装置ｅを（ａ）図の位置から（ｂ）図の位置に
移動し、浮遊した金属ボールｂを基板ｋの貫通吸着孔ｐ
を介して吸引し、金属ボールｂを貫通吸着孔ｐに吸着さ
せ、（ｃ）図のように吸着孔ｐに金属ボールｂを吸着し
た状態の基板ｋを吸着装置ｅに装着した状態で後工程に
移動するようにしている。
【０００６】しかし、これらの従来例では、吸着工程に
おいて、吸着欠陥（基板ｋの吸着孔ｐに対する金属ボー
ルｂの吸着率を１００％にできない）を生じることがあ
った。この吸着欠陥は、金属ボールの浮遊状態が不安定
であることに起因して発生すると思われるが、今のとこ
ろ、浮遊状態を安定確保することについて有用な提案は
見当たらない。
おいて、吸着欠陥（基板ｋの吸着孔ｐに対する金属ボー
ルｂの吸着率を１００％にできない）を生じることがあ
った。この吸着欠陥は、金属ボールの浮遊状態が不安定
であることに起因して発生すると思われるが、今のとこ
ろ、浮遊状態を安定確保することについて有用な提案は
見当たらない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点に
鑑みなされたもので、径が３０〜１０００μｍの球状の
微小金属ボール（以下「金属ボール」と称する。）を基
板の吸着孔に吸着させる場合に、容器から金属ボール群
を最適密度で浮遊させ、吸着作業を安定させるとともに
基板に金属ボールを正確に吸着させられる状態を継続し
て維持できる、容器への金属ボールの自動補給方法およ
び装置を提供する。
鑑みなされたもので、径が３０〜１０００μｍの球状の
微小金属ボール（以下「金属ボール」と称する。）を基
板の吸着孔に吸着させる場合に、容器から金属ボール群
を最適密度で浮遊させ、吸着作業を安定させるとともに
基板に金属ボールを正確に吸着させられる状態を継続し
て維持できる、容器への金属ボールの自動補給方法およ
び装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明は、
ストック容器に多数の金属ボールを載置収容し、ストッ
ク容器に振動を付与して金属ボールを浮遊させると共
に、上方から吸着孔を有する基板を接近させて、基板の
吸着孔に金属ボールを吸着させるに際して、基板に金属
ボールを吸着させる前にストック容器を振動させ、この
容器内の金属ボールを浮遊させて、特定領域内での金属
ボール群の浮遊密度を測定し、この浮遊密度が設定レベ
ルを下回ったとき、所定個数の金属ボールをストック容
器に自動補給して、吸着操作の際の金属ボール群の密度
を設定レベル以上に維持することを特徴とするストック
容器への金属ボールの自動補給方法。第二の発明は、金
属ボールを載置収容するストック容器と、該ストック容
器を振動させ金属ボールを浮遊させる振動装置と、該ス
トック容器の近傍に配設し特定領域での金属ボール群を
撮影する撮影装置と、この撮影装置による撮影画像を形
成する画素を２値化処理する画像認識装置と、この画像
認識装置からの処理信号により浮遊密度を演算して設定
浮遊密度レベルと比較し金属ボールの補給個数を演算す
る演算制御装置と、この演算制御装置からの補給指令に
より作動する駆動制御装置と、この駆動制御装置を介し
て制御され所定個数の金属ボールをストック容器に補給
するボール補給装置とを備えたことを特徴とするストッ
ク容器への金属ボールの自動補給装置で、第一の発明を
実施するための装置例として位置付けられるものであ
る。
ストック容器に多数の金属ボールを載置収容し、ストッ
ク容器に振動を付与して金属ボールを浮遊させると共
に、上方から吸着孔を有する基板を接近させて、基板の
吸着孔に金属ボールを吸着させるに際して、基板に金属
ボールを吸着させる前にストック容器を振動させ、この
容器内の金属ボールを浮遊させて、特定領域内での金属
ボール群の浮遊密度を測定し、この浮遊密度が設定レベ
ルを下回ったとき、所定個数の金属ボールをストック容
器に自動補給して、吸着操作の際の金属ボール群の密度
を設定レベル以上に維持することを特徴とするストック
容器への金属ボールの自動補給方法。第二の発明は、金
属ボールを載置収容するストック容器と、該ストック容
器を振動させ金属ボールを浮遊させる振動装置と、該ス
トック容器の近傍に配設し特定領域での金属ボール群を
撮影する撮影装置と、この撮影装置による撮影画像を形
成する画素を２値化処理する画像認識装置と、この画像
認識装置からの処理信号により浮遊密度を演算して設定
浮遊密度レベルと比較し金属ボールの補給個数を演算す
る演算制御装置と、この演算制御装置からの補給指令に
より作動する駆動制御装置と、この駆動制御装置を介し
て制御され所定個数の金属ボールをストック容器に補給
するボール補給装置とを備えたことを特徴とするストッ
ク容器への金属ボールの自動補給装置で、第一の発明を
実施するための装置例として位置付けられるものであ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明では、ストック容器内の金
属ボールを浮遊させ、基板の吸着孔に吸着させる前に、
浮遊した金属ボール群の特定領域での浮遊密度を管理し
て、この浮遊密度を最適範囲に維持するように金属ボー
ルを補給し、吸着作業を安定させるとともに基板の吸着
孔に対して金属ボールを正確に吸着させられる状態を継
続して維持することができる。
属ボールを浮遊させ、基板の吸着孔に吸着させる前に、
浮遊した金属ボール群の特定領域での浮遊密度を管理し
て、この浮遊密度を最適範囲に維持するように金属ボー
ルを補給し、吸着作業を安定させるとともに基板の吸着
孔に対して金属ボールを正確に吸着させられる状態を継
続して維持することができる。
【００１０】以下本発明について詳細に説明する。吸着
工程において、ストック容器に振動を付与して金属ボー
ルを浮遊させて、基板の吸着孔に吸着させようとする場
合、ストック容器内の金属ボールの、個数、載置形態
（積層数）によって金属ボールの浮遊状態が変化し、こ
の変化が激しい場合には、基板の吸着孔に対する金属ボ
ールの吸着率が大きく変化することが本発明者等によっ
て確認されている。
工程において、ストック容器に振動を付与して金属ボー
ルを浮遊させて、基板の吸着孔に吸着させようとする場
合、ストック容器内の金属ボールの、個数、載置形態
（積層数）によって金属ボールの浮遊状態が変化し、こ
の変化が激しい場合には、基板の吸着孔に対する金属ボ
ールの吸着率が大きく変化することが本発明者等によっ
て確認されている。
【００１１】そこで、本発明者らは、安定した浮遊状態
を維持して、基板の吸着孔に対する金属ボールの吸着率
を常に１００％にできる条件を見出すために種々実験、
検討を重ね、次のような知見を得た。図１は、実験によ
って得られた、金属ボール群の特定領域での浮遊密度
と、吸着率の関係を示したものである。
を維持して、基板の吸着孔に対する金属ボールの吸着率
を常に１００％にできる条件を見出すために種々実験、
検討を重ね、次のような知見を得た。図１は、実験によ
って得られた、金属ボール群の特定領域での浮遊密度
と、吸着率の関係を示したものである。
【００１２】（実験条件） ・基板 吸着孔数：２４０個 吸着孔配置範囲の面積：１cm2 ・金属ボール 材質：半田（比重９．１） 直径：３００μｍ ・ストック容器（皿状） 底面積：３cm2 ・振動装置 振動数：２００Hz （試験結果）図１から、ストック容器内の金属ボールの
浮遊密度が低くなると、金属ボールの吸着率が１００％
以下になることを示している。この実験の金属ボールの
場合、金属ボールの吸着率を１００％に維持するために
は、常に、浮遊密度を一定レベル以上に維持すればよ
い。金属ボール群の浮遊密度と、金属ボール個数の間に
は、相関があるので、ストック容器内の金属ボール個数
を一定個数以上に維持すればよい。ストック容器上の金
属ボール個数が減少すると、浮遊密度が小さくなり、基
板に対する金属ボールの到達量が減少するので、吸着の
機会が少なくなるので、吸着率が低下する。
浮遊密度が低くなると、金属ボールの吸着率が１００％
以下になることを示している。この実験の金属ボールの
場合、金属ボールの吸着率を１００％に維持するために
は、常に、浮遊密度を一定レベル以上に維持すればよ
い。金属ボール群の浮遊密度と、金属ボール個数の間に
は、相関があるので、ストック容器内の金属ボール個数
を一定個数以上に維持すればよい。ストック容器上の金
属ボール個数が減少すると、浮遊密度が小さくなり、基
板に対する金属ボールの到達量が減少するので、吸着の
機会が少なくなるので、吸着率が低下する。
【００１３】この実験の金属ボールの場合、実装置条件
を考慮すると、吸着能力、浮遊の安定等を考慮すると、
ストック容器内の金属ボールは、数千個を載置収容する
ことが最適と言える。多すぎると、金属ボールへの振動
伝達が悪くなり、所定の吸着位置にある基板の吸着孔に
到達しないという別の問題があるため、好ましくない。
この実験結果は、金属ボールの材質やサイズ、ストック
容器内の載置形態により、この関係は変化するが、同じ
ような傾向を示す。
を考慮すると、吸着能力、浮遊の安定等を考慮すると、
ストック容器内の金属ボールは、数千個を載置収容する
ことが最適と言える。多すぎると、金属ボールへの振動
伝達が悪くなり、所定の吸着位置にある基板の吸着孔に
到達しないという別の問題があるため、好ましくない。
この実験結果は、金属ボールの材質やサイズ、ストック
容器内の載置形態により、この関係は変化するが、同じ
ような傾向を示す。
【００１４】本発明は、上記の知見に基づいて完成した
ものであり、上記のことから、まず、吸着対象基板条
件、実装置の構造条件、金属ボール条件、吸引条件、ス
トック容器条件等を考慮して設定された、吸着率１００
％を得るためのストック容器内の金属ボール個数、載置
形態と特定領域での浮遊密度の関係から、特定領域で、
最適浮遊密度範囲を設定して、所定個数（複数回分）の
金属ボールをストック容器に入れ、吸着作業前に、振動
装置によりストック容器内で浮遊させ、特定領域での浮
遊密度を測定する。
ものであり、上記のことから、まず、吸着対象基板条
件、実装置の構造条件、金属ボール条件、吸引条件、ス
トック容器条件等を考慮して設定された、吸着率１００
％を得るためのストック容器内の金属ボール個数、載置
形態と特定領域での浮遊密度の関係から、特定領域で、
最適浮遊密度範囲を設定して、所定個数（複数回分）の
金属ボールをストック容器に入れ、吸着作業前に、振動
装置によりストック容器内で浮遊させ、特定領域での浮
遊密度を測定する。
【００１５】そして、この浮遊密度が、最適浮遊密度範
囲の下限未満の場合は、ストック容器内の金属ボールの
残数が規定数より少なくなったことを示しているので、
最適浮遊密度範囲になるように、直ちにストック容器内
に所定数の金属ボールを補給する。また、この浮遊密度
が、最適浮遊密度範囲の上限以上の場合には、ストック
容器内の金属ボールの残数が規定数より多いことを示す
が、このようになる場合はほとんどない。このストック
容器内での金属ボール群の浮遊密度の測定と補給作業
は、全自動的または半自動的に行うことができる。
囲の下限未満の場合は、ストック容器内の金属ボールの
残数が規定数より少なくなったことを示しているので、
最適浮遊密度範囲になるように、直ちにストック容器内
に所定数の金属ボールを補給する。また、この浮遊密度
が、最適浮遊密度範囲の上限以上の場合には、ストック
容器内の金属ボールの残数が規定数より多いことを示す
が、このようになる場合はほとんどない。このストック
容器内での金属ボール群の浮遊密度の測定と補給作業
は、全自動的または半自動的に行うことができる。
【００１６】
【実施例】本発明の方法例と装置の構造例を図２に基づ
いて説明する。図２において、１は内部に所定の径で球
状の金属ボール２を載置収容するための皿状のストック
容器、３は該ストック容器１の下部に設置してこのスト
ック容器を振動させる振動装置、４はストック容器１の
上方に近接して配設した、浮遊した特定領域Ａでの金属
ボール２群を撮影するＣＣＤカメラ、５はこのＣＣＤカ
メラからの撮影画像を形成する画素を２値化処理する画
像認識装置、６は画像認識装置からの処理信号により浮
遊密度を演算して設定浮遊密度レベルと比較し金属ボー
ルの補給個数を演算する演算制御装置、７はこの演算制
御装置からの補給指令により作動する駆動制御装置、８
はの駆動制御装置を介して制御され所定個数の金属ボー
ルをストック容器に補給するボール補給装置である。
いて説明する。図２において、１は内部に所定の径で球
状の金属ボール２を載置収容するための皿状のストック
容器、３は該ストック容器１の下部に設置してこのスト
ック容器を振動させる振動装置、４はストック容器１の
上方に近接して配設した、浮遊した特定領域Ａでの金属
ボール２群を撮影するＣＣＤカメラ、５はこのＣＣＤカ
メラからの撮影画像を形成する画素を２値化処理する画
像認識装置、６は画像認識装置からの処理信号により浮
遊密度を演算して設定浮遊密度レベルと比較し金属ボー
ルの補給個数を演算する演算制御装置、７はこの演算制
御装置からの補給指令により作動する駆動制御装置、８
はの駆動制御装置を介して制御され所定個数の金属ボー
ルをストック容器に補給するボール補給装置である。
【００１７】ここで用いる振動装置３は、ストック容器
１に５０〜５００Hzの縦方向の微小振動を付与するもの
で、ピエゾ振動機や電磁振動機などが適当である。ま
た、ボール補給装置８は、ホッパー９を金属ボールの流
通管１０の通過孔１１を開閉でき、金属ボール２の量
（個数または重量）を計数できる計数開閉装置１２を備
えており、演算制御装置６からの指令により、駆動制御
装置７を介して金属ボール２の量（個数または重量）を
補給するための通過孔１１の開閉動作を制御できように
し、基板（図示省略）に干渉しないようにストック容器
に対して進退可能に配設することが好ましい。
１に５０〜５００Hzの縦方向の微小振動を付与するもの
で、ピエゾ振動機や電磁振動機などが適当である。ま
た、ボール補給装置８は、ホッパー９を金属ボールの流
通管１０の通過孔１１を開閉でき、金属ボール２の量
（個数または重量）を計数できる計数開閉装置１２を備
えており、演算制御装置６からの指令により、駆動制御
装置７を介して金属ボール２の量（個数または重量）を
補給するための通過孔１１の開閉動作を制御できように
し、基板（図示省略）に干渉しないようにストック容器
に対して進退可能に配設することが好ましい。
【００１８】また、金属ボール２群の浮遊密度について
は、ＣＣＤカメラ４からの特定領域Ａでの金属ボール２
群の撮影画像を形成する画素を、画像認識装置５で２値
化処理し、その取り込み画（黒色の画素が金属ボールに
相当）信号を演算制御装置６に入力して、特定領域の全
体面積内の総画素数に対する黒色画素数の割合から演算
測定する。金属ボール２群の浮遊密度を測定する特定領
域Ａは、吸着率に影響を与えやすい領域である、吸着所
定位置での基板の吸着孔の下端面位置Ｂより数mm下から
下方に数mmの範囲で選択する。
は、ＣＣＤカメラ４からの特定領域Ａでの金属ボール２
群の撮影画像を形成する画素を、画像認識装置５で２値
化処理し、その取り込み画（黒色の画素が金属ボールに
相当）信号を演算制御装置６に入力して、特定領域の全
体面積内の総画素数に対する黒色画素数の割合から演算
測定する。金属ボール２群の浮遊密度を測定する特定領
域Ａは、吸着率に影響を与えやすい領域である、吸着所
定位置での基板の吸着孔の下端面位置Ｂより数mm下から
下方に数mmの範囲で選択する。
【００１９】図２に示した装置により、金属ボールの自
動補給操作について、図２〜図５に基づいて説明する。
予め、実験や実績に基づき、装置条件、吸着対象基板条
件、金属ボール条件、吸引条件、ストック容器条件、振
動条件に応じた、基板１３の吸着孔１４に対する金属ボ
ール２の吸着率を１００％にするストック容器１内金属
ボール２の個数と浮遊密度を求めておき、ストック容器
１に所定個数の金属ボール２を載置収容し、振動装置３
で所定の振動条件でストック容器１を振動させることに
より、ストック容器１内の金属ボール２を浮遊させる。
通常の場合、ストック容器１内には、図４に示すよう
に、複数回分の個数の金属ボール２が載置収容されてい
る。
動補給操作について、図２〜図５に基づいて説明する。
予め、実験や実績に基づき、装置条件、吸着対象基板条
件、金属ボール条件、吸引条件、ストック容器条件、振
動条件に応じた、基板１３の吸着孔１４に対する金属ボ
ール２の吸着率を１００％にするストック容器１内金属
ボール２の個数と浮遊密度を求めておき、ストック容器
１に所定個数の金属ボール２を載置収容し、振動装置３
で所定の振動条件でストック容器１を振動させることに
より、ストック容器１内の金属ボール２を浮遊させる。
通常の場合、ストック容器１内には、図４に示すよう
に、複数回分の個数の金属ボール２が載置収容されてい
る。
【００２０】図３（ａ）に示すように、金属ボール２を
浮遊させた状態で、ストック容器１の上方に昇降自在で
水平移動自在な吸着装置１５を、基板１３の吸着孔１４
の下端面がＢの位置になるまで降下させ、浮遊状態の金
属ボール２を、図３（ｂ）に示すように、基板１３の吸
着孔１４に吸着させる。なお、図中１６は吸着装置１４
の吸引装置（図示省略）との接続口である。
浮遊させた状態で、ストック容器１の上方に昇降自在で
水平移動自在な吸着装置１５を、基板１３の吸着孔１４
の下端面がＢの位置になるまで降下させ、浮遊状態の金
属ボール２を、図３（ｂ）に示すように、基板１３の吸
着孔１４に吸着させる。なお、図中１６は吸着装置１４
の吸引装置（図示省略）との接続口である。
【００２１】本発明では、この吸着操作の前に、図５に
示すように、ストック容器１の側面側に配設したＣＣＤ
カメラ４、画像認識装置５、演算制御装置６を用いて、
ストック容器１内で浮遊させた金属ボール２群の特定領
域Ａでの浮遊密度を測定する。
示すように、ストック容器１の側面側に配設したＣＣＤ
カメラ４、画像認識装置５、演算制御装置６を用いて、
ストック容器１内で浮遊させた金属ボール２群の特定領
域Ａでの浮遊密度を測定する。
【００２２】この浮遊密度が最適浮遊密度範囲の下限未
満になったとき、ストック容器１に補給すべき金属ボー
ル２の個数が演算制御装置６により演算され、駆動制御
装置１１を介してボール補給給装置８の計数開閉装置１
２を制御し、ボール補給装置８からストック容器１へ所
定個数の金属ボール２が補給されてから、吸着操作を開
始するようにしている。実際には安全を見て、浮遊密度
が最適浮遊密度の下限になる前に金属ボールの補給を開
始するように制御される。
満になったとき、ストック容器１に補給すべき金属ボー
ル２の個数が演算制御装置６により演算され、駆動制御
装置１１を介してボール補給給装置８の計数開閉装置１
２を制御し、ボール補給装置８からストック容器１へ所
定個数の金属ボール２が補給されてから、吸着操作を開
始するようにしている。実際には安全を見て、浮遊密度
が最適浮遊密度の下限になる前に金属ボールの補給を開
始するように制御される。
【００２３】図６（ａ）は、例えば特定領域Ａの全面積
（撮影面積）が２４万画素の場合で、２値化処理して得
られた取り込み画１７中の金属ボール２群に相当する黒
色画素１８は１７万画素あり、この場合の金属ボール群
の浮遊密度は、約７０％である。この浮遊密度７０％は
正常範囲内にあるので、ストック容器１へ金属ボール２
を補給する必要はない。
（撮影面積）が２４万画素の場合で、２値化処理して得
られた取り込み画１７中の金属ボール２群に相当する黒
色画素１８は１７万画素あり、この場合の金属ボール群
の浮遊密度は、約７０％である。この浮遊密度７０％は
正常範囲内にあるので、ストック容器１へ金属ボール２
を補給する必要はない。
【００２４】また、図６（ｂ）は、金属ボール２群に相
当する黒色画素が３万画素あり、この場合の金属ボール
の浮遊密度は、約１３％で異常状態にあることを示して
おり、この場合は、直ちに駆動制御装置を介して自動補
給装置８を作動させ金属ボール群の浮遊密度が設定密度
範囲内になるまでストック容器１へ金属ボール２を自動
補給する必要がある。
当する黒色画素が３万画素あり、この場合の金属ボール
の浮遊密度は、約１３％で異常状態にあることを示して
おり、この場合は、直ちに駆動制御装置を介して自動補
給装置８を作動させ金属ボール群の浮遊密度が設定密度
範囲内になるまでストック容器１へ金属ボール２を自動
補給する必要がある。
【００２５】上記の図２〜図５で説明したような実験装
置で、基板１３の吸着孔１４の下端位置を、底面積が３
cm2 のストック容器１の底面から数mmの位置から上方に
数mmの位置までを金属ボールの浮遊密度の測定領域とし
て、吸引条件を一定にし、比重９．１で、径が３００μ
ｍの球状の金属ボール２を、ストック容器１に一層状態
で載置収容される個数だけ載置収容し、ストック容器に
対する金属ボールの補給管理を行いながら、基板１３へ
の金属ボール２の吸着実験を行い、吸着作業後の基板１
３の吸着孔１４に対する金属ボール２の吸着率を調査し
た。
置で、基板１３の吸着孔１４の下端位置を、底面積が３
cm2 のストック容器１の底面から数mmの位置から上方に
数mmの位置までを金属ボールの浮遊密度の測定領域とし
て、吸引条件を一定にし、比重９．１で、径が３００μ
ｍの球状の金属ボール２を、ストック容器１に一層状態
で載置収容される個数だけ載置収容し、ストック容器に
対する金属ボールの補給管理を行いながら、基板１３へ
の金属ボール２の吸着実験を行い、吸着作業後の基板１
３の吸着孔１４に対する金属ボール２の吸着率を調査し
た。
【００２６】その結果、最適浮遊密度範囲を設定して、
この設定浮遊密度範囲を維持するように所定個数の金属
ボールの補給を行った本発明の実施例の場合には、吸着
率はすべて１００％であった。これに対して、金属ボー
ル２を、ストック容器１に積層状態になる個数まで載置
収容し、目視で適時、適当量補給した比較例の場合には
吸着率は、１００％の場合もあったが、９２〜９７％レ
ベルのものもあった。
この設定浮遊密度範囲を維持するように所定個数の金属
ボールの補給を行った本発明の実施例の場合には、吸着
率はすべて１００％であった。これに対して、金属ボー
ル２を、ストック容器１に積層状態になる個数まで載置
収容し、目視で適時、適当量補給した比較例の場合には
吸着率は、１００％の場合もあったが、９２〜９７％レ
ベルのものもあった。
【００２７】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではない。例えば、ストック容器条件、浮遊密度
測定装置条件、ボール補給装置条件、振動装置条件、浮
遊密度測定領域、設定浮遊密度範囲等については、吸着
対象基板条件、金属ボール条件等に応じて変更されるも
のである。
るものではない。例えば、ストック容器条件、浮遊密度
測定装置条件、ボール補給装置条件、振動装置条件、浮
遊密度測定領域、設定浮遊密度範囲等については、吸着
対象基板条件、金属ボール条件等に応じて変更されるも
のである。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、ストック容器内の金属ボール
を浮遊させ、基板の吸着孔に吸着させる前に、特定領域
での金属ボール群の浮遊密度を管理して、この浮遊密度
を最適範囲に維持するようにしており、吸着作業を安定
させるとともに基板の吸着孔に対して金属ボールを正確
に吸着させられる状態を継続して維持することができ
る。
を浮遊させ、基板の吸着孔に吸着させる前に、特定領域
での金属ボール群の浮遊密度を管理して、この浮遊密度
を最適範囲に維持するようにしており、吸着作業を安定
させるとともに基板の吸着孔に対して金属ボールを正確
に吸着させられる状態を継続して維持することができ
る。
【図１】ストック容器を振動させた場合の特定領域での
金属ボールの浮遊密度と吸着率との関係を示す説明図。
金属ボールの浮遊密度と吸着率との関係を示す説明図。
【図２】本発明の金属ボール自動補給装置の実施例を示
す一部断面側面説明図。
す一部断面側面説明図。
【図３】（ａ）図は本発明の実施例での基板の吸着孔に
対する金属ボールの吸着動作例を示す側断面説明図、
（ｂ）図は基板の吸着孔に対する金属ボールの吸着状態
例を示す側断面説明図。
対する金属ボールの吸着動作例を示す側断面説明図、
（ｂ）図は基板の吸着孔に対する金属ボールの吸着状態
例を示す側断面説明図。
【図４】本発明でのストック容器内金属ボールの載置収
容状態例を示す側断面説明図。
容状態例を示す側断面説明図。
【図５】本発明の実施例でのストック容器内金属ボール
の浮遊状態（正常状態）と浮遊密度測定状態例を示す側
断面説明図。
の浮遊状態（正常状態）と浮遊密度測定状態例を示す側
断面説明図。
【図６】（ａ）図は本発明の実施例での浮遊金属ボール
の浮遊状態（正常状態）と浮遊密度測定例を示す側断面
説明図、（ｂ）図は本発明の実施例での浮遊金属ボール
の浮遊状態（異常状態）と浮遊密度測定例を示す側断面
説明図。
の浮遊状態（正常状態）と浮遊密度測定例を示す側断面
説明図、（ｂ）図は本発明の実施例での浮遊金属ボール
の浮遊状態（異常状態）と浮遊密度測定例を示す側断面
説明図。
【図７】従来例での基板の吸着孔に対する金属ボールの
吸着動作例を示す側断面説明図。
吸着動作例を示す側断面説明図。
１ ストック容器 ２ 金属ボール ３ 振動装置 ４ ＣＣＤカメラ ５ 画像認識装置 ６ 演算制御装置 ７ 駆動制御装置 ８ ボール補給装置 ９ ホッパー １０ 流通管 １１ 流通路 １２ 計数開閉装置 １３ 基板 １４ 吸着孔 １５ 吸着装置 １６ 接続口 １７ 取り込み画 １８ 黒色画素（金属ボール）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 巽 宏平 神奈川県川崎市中原区井田３丁目35番１号 新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者 山名 芳隆 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (2)
- 【請求項１】 ストック容器に多数の金属ボールを載置
収容し、ストック容器に振動を付与して金属ボールを浮
遊させると共に、上方から吸着孔を有する基板を接近さ
せて、基板の吸着孔に金属ボールを吸着させるに際し
て、基板に金属ボールを吸着させる前にストック容器を
振動させ、この容器内の金属ボールを浮遊させて、特定
領域内での金属ボール群の浮遊密度を測定し、この浮遊
密度が設定レベルを下回ったとき、所定個数の金属ボー
ルをストック容器に自動補給して、吸着操作の際の金属
ボール群の密度を設定レベル以上に維持することを特徴
とするストック容器への金属ボールの自動補給方法。 - 【請求項２】 金属ボールを載置収容するストック容器
と、該ストック容器を振動させ金属ボールを浮遊させる
振動装置と、該ストック容器の近傍に配設し特定領域で
の金属ボール群を撮影する撮影装置と、この撮影装置に
よる撮影画像を形成する画素を２値化処理する画像認識
装置と、この画像認識装置からの処理信号により浮遊密
度を演算して設定浮遊密度レベルと比較し金属ボールの
補給個数を演算する演算制御装置と、この演算制御装置
からの補給指令により作動する駆動制御装置と、この駆
動制御装置を介して制御され所定個数の金属ボールをス
トック容器に補給するボール補給装置とを備えたことを
特徴とするストック容器への金属ボールの自動補給装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09059497A JP3583896B2 (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | ストック容器への金属ボールの自動補給方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09059497A JP3583896B2 (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | ストック容器への金属ボールの自動補給方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284543A true JPH10284543A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3583896B2 JP3583896B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=14002803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09059497A Expired - Fee Related JP3583896B2 (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | ストック容器への金属ボールの自動補給方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3583896B2 (ja) |
-
1997
- 1997-04-09 JP JP09059497A patent/JP3583896B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3583896B2 (ja) | 2004-11-04 |
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