JPH11150149A - 半田ボールの移載装置および移載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着ヘッドの吸引孔に半田ボールを真空吸着
してワークに移載する際に、半田ボールを吸引孔に確実
に１個づつ真空吸着でき、また真空吸着した半田ボール
をワークに確実に移載できる半田ボールの移載装置およ
び移載方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 ワーク１７を位置決めする位置決めテー
ブルＡと、多数の半田ボール１９を収納するボール溜り
Ｂと、ボール溜りＢにガスを供給するガス供給手段Ｅ
と、吸引孔を備え、かつボール溜りＢから半田ボール１
９を真空吸着してピックアップすると共に、半田ボール
１９を脱落させててワーク１７に移載する吸着ヘッドＣ
と、吸着ヘッドＣをボール溜りＢとワーク１７との間に
おいて移動させる移動手段Ｄと、吸着ヘッドＣに保持さ
れた半田ボール１９に振動を与える振動子２９とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半田ボールをワー
ク（基板又はボールグリッドアレイなどの電子部品）に
移載する半田ボールの移載装置および移載方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年電子部品や基板などのワークに、複
数の半田ボールを一括して移載する半田ボールの移載装
置が提案されている。図５は従来の半田ボールの移載装
置の動作説明図である。

【０００３】図中、１は多数の半田ボール２を収納する
ボール溜りであり、その上部は吸着ヘッド３が出入りで
きるように開口されている。ここで、吸着ヘッド３は一
度に複数個の半田ボール２を真空吸着してピックアップ
し、次いでワークの上方で真空吸着状態を解除してワー
クに移載できるように、その下面に複数個の吸引孔４が
マトリクス状に開孔されている。ここで、１つの吸引孔
４は１ケの半田ボール２を真空吸着することを前提に設
計される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は図５に示すように、吸引孔４には、１個の半田ボール
（符号イを付している）２以外にも、その近傍に余分な
半田ボール（符号ロを付している）２が不要に真空吸着
されたり、吸着ヘッド３の底面に余分な半田ボール（符
号ハを付している）２が付着したりすることがあり、こ
のままではワークの不要な箇所に余分な半田ボール
（ロ、ハ）２が移載されてしまう。

【０００５】また吸着ヘッド３の移動中に半田ボール２
が落下しないようにするため、吸着ヘッド３の吸引圧を
高くすることが望ましいが、従来の半田ボールの移載装
置において吸引圧を高くすると、吸着ヘッド３の吸引孔
４に半田ボール２が過度に強く真空吸着され、ワークへ
の移載時に真空吸着状態を解除しても半田ボール２が吸
着ヘッド３から脱落せず、その結果ワークに対する移載
ミスを生じるという事態となることがあった。このよう
に従来の半田ボールの移載装置では、半田ボールの半田
溜りからのピックアップ動作やワークへの移載動作の信
頼性が低いという問題点を有していた。

【０００６】そこで本発明は、半田ボールのピックアッ
プミスや移載ミスを解消し、確実に半田ボールをワーク
に移載できる半田ボールの移載装置および移載方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の半田ボールの移
載装置は、ワークを位置決めする位置決めテーブルと、
多数の半田ボールを収納するボール溜りと、半田ボール
を真空吸着する吸引孔が複数個形成された吸着ヘッド
と、吸着ヘッドをボール溜りとワークとの間を移動させ
る移動手段と、吸着ヘッドに上下動作を行わせる上下動
手段と、吸着ヘッドに振動を与える振動付与手段とを備
え、吸着ヘッドがボール溜りの半田ボールをピックアッ
プする際に、振動手段により吸着ヘッドを振動させて余
分に付着した半田ボールをボール溜りに落下させて回収
するようにした。

【０００８】また本発明は、吸着ヘッドをボール溜りに
対して上下動作を行わせることにより、この吸着ヘッド
の下面に形成された複数個の吸引孔に半田ボールを真空
吸着してピックアップし、次いで吸着ヘッドをワークの
上方へ相対的に移動させ、そこで吸着ヘッドに再度上下
動作を行わせるとともに、真空吸着状態を解除すること
により、吸引孔に真空吸着された半田ボールをワークに
移載するようにした半田ボールの移載方法であって、吸
着ヘッドが上下動作を行ってボール溜りの半田ボールを
真空吸着してピックアップする際に、吸着ヘッドを振動
付与手段により振動させることにより、吸着ヘッドに余
分に付着する半田ボールをボール溜りに落下させて回収
するようにした。

【０００９】上記構成において、吸着ヘッドがボール溜
りの半田ボールを真空吸着してピックアップする際に
は、吸着ヘッドの底面には余分な半田ボールが付着しや
すい。そこで振動手段を作動させて吸着ヘッドを振動さ
せることにより、余分な半田ボールをボール溜りに落下
させて回収する。

【００１０】また、吸着ヘッドがワークに半田ボールを
移載する場合も、振動付与手段により吸着ヘッドを振動
させることにより、吸引孔に直接強く真空吸着されたす
べての半田ボールを吸引孔から強制的に脱落させてワー
クに確実に移載する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態に
おける半田ボールの移載装置の正面図、図２〜図４は本
発明の一実施の形態における半田ボールの移載装置の動
作説明図である。

【００１２】図１において、基台１１上には位置決めテ
ーブルＡが設けられている。このうち、１２はＹモータ
１３により駆動されるＹテーブル、１４はＸモータ１５
により駆動されるＸテーブル、１６はＸテーブル１４上
に設けられワーク１７を保持するホルダである。即ちＸ
モータ１５、Ｙモータ１３を作動することにより、ワー
ク１７が所定位置に位置決めされる。本実施の形態のワ
ーク１７は基板である。

【００１３】また位置決めテーブルＡの横にはボール溜
りＢが配設されている。このうち、１８は上部が開口さ
れ、内部に複数の半田ボール１９を多層状に収納するボ
ールケースであり、ボールケース１８の下面には半田ボ
ール１９よりも小径の通気孔１８ａが開けられている。
２０はボールケース１８を外側から囲み、内部空間Ｓが
通気孔１８ａに連通する外筒である。外筒２０の内部空
間Ｓの下部にはガス供給手段Ｅが接続されている。この
うち、２２は不活性ガス（例えばＮ2ガス）又は乾燥空
気を吹出すブロワ、２１はブロワ２２が吹出すガスの通
路を開閉するバルブである。

【００１４】ここでブロワ２２を作動しバルブ２１を開
くと、内部空間Ｓ、通気孔１８ａを介してガスが半田ボ
ール１９の層を通過して上方へ放出される。このように
半田ボール１９の層へガスを送り込むことにより、半田
ボール１９を浮遊・流動化させた状態を生成し、半田ボ
ール１９同士が凝集しないようにすることができる。即
ち、半田ボール１９を１個１個完全にばらばらにした状
態で取扱うことができ、半田ボール１９を吸引孔２８ａ
に１対１に対応させ易くなっている。なお半田ボールを
浮遊・流動化させる方法としては、半田ボールを収納す
るボールケース１８を振動器４０により振動させてもよ
い。

【００１５】Ｃは半田ボール１９を移載する吸着ヘッド
であり、このうち２６は内部が空洞になっており、吸引
装置２４に配管２５を介して接続されたヘッド本体であ
る。図２において、２８は中空箱形の吸着パッドであ
り、ヘッド本体２６の下部に防振ゴム２７を介して弾性
的に装着されている。吸着パッド２８の下面にはワーク
１７に移載すべき半田ボール１９の配置、個数に対応し
た吸引孔２８ａがマトリクス状に複数個開けられている
（図２も参照）。２９は吸着パッド２８の側部に取付け
られた振動付与手段としての振動子、３０はヘッド本体
２６が下部に固着された支持ブロックである。即ち吸着
パッド２８の吸引孔２８ａに半田ボール１９を真空吸着
し振動子２９を作動させると、各々の吸引孔２８ａに１
個づつ吸着された半田ボール１９を除く余分な半田ボー
ル１９を落下させることができる。防振ゴム２７は、振
動子２９の振動がヘッド本体２６に伝達されて、ヘッド
本体２６側ががたつくのを防止する。

【００１６】Ｄは吸着ヘッドＣをボール溜りＢとワーク
１７との間を往復移動させる移動手段である。このう
ち、３１はＹ方向に延びる支持フレーム、３２は支持フ
レーム３１に軸架される送りねじ、３３は送りねじ３２
を回転させるＹモータである。３４は図示していないが
裏面に送りねじ３２に螺合するナット部を備えた移動
板、３５は移動板３４に設けられた垂直なガイドレール
であり、上記支持ブロック３０が垂直なガイドレール３
５にスライド自在に係合している。３６は移動板３４に
軸支された垂直な送りねじ、３７は送りねじ３６を回転
させるＺモータ、３８は送りねじ３６に螺合し、かつ支
持ブロック３０に固定された送りナット部である。即
ち、Ｚモータ３７を駆動することにより、支持ブロック
３０はガイドレール３５に案内されて上下動し、これに
より支持ブロック３０の下部に装着された吸着ヘッドＣ
を上下動させることができる。吸着ヘッドＣ、支持ブロ
ック３０，ガイドレール３５，モータ３７などは移動板
３４に一体的に組み付けられており、Ｙモータ３３を駆
動することによりこれらを図１において水平方向へ一体
的に移動させることができる。

【００１７】次に図２〜図４を参照しながら本実施の形
態の半田ボールの移載装置の動作を説明する。まず図１
において、Ｙモータ３３を駆動して吸着ヘッドＣをボー
ル溜りＢの上方へ移動させる。そこでＺモータ３７を駆
動して吸着ヘッドＣをボールケース１８の内部へ向って
下降させ、図２において鎖線で示すように吸着パット２
８の下面をボールケース１８内の半田ボール１９の層中
に若干沈み込ませ、次いでＺモータ３７を逆回転させて
吸着ヘッドＣを上昇させる。すると、半田ボール１９は
吸着パッド２８の吸引孔２８ａに真空吸着されてピック
アップされる。

【００１８】さてこの場合、図２に示すように吸着パッ
ド２８の吸引孔２８ａ付近に余分の半田ボール（符号ロ
を付している）１９が吸着されたり、吸着パッド２８の
底面に余分な半田ボール（符号ハを付している）１９に
付着したりすることがある。そこでこのとき図３に示す
ように振動子２９を作動させ、吸着パッド２８を振動さ
せる。すると、吸引孔２８ａに直接強く吸着された半田
ボール（符号イを付している）１９のみが真空吸着され
た状態を保ち、その他の半田ボール（ロ、ハ）１９は真
空吸着力や付着力は弱いので落下してボール溜りＢに回
収される。

【００１９】また図２において、吸着パッド２８が鎖線
で示す位置まで沈み込む際には、バルブ２１を開いてガ
スをボールケース１８内へ吹き出し、ボールケース１８
内の半田ボール１９を浮遊・流動化させれば、ボールケ
ース１８内の半田ボール１９はばらばらの状態となり、
１個づつ吸引孔２８ａに真空吸着されやすい。また鎖線
で示す位置まで沈み込んだ後、吸着パッド２８が実線で
示す位置まで上昇して半田ボール１９をピックアップす
る際には、Ｙモータ３３を正逆駆動して、吸着ヘッドＣ
を横方向Ｎに若干（数ｍｍ程度）往復移動させる。する
と、吸引孔２８ａ以外に弱い力で余分に付着した半田ボ
ール（ロ、ハ）１９は振り落され（図３参照）、吸引孔
２８に直接しっかり真空吸着された半田ボール（イ）１
９のみが最後まで真空吸着されてピックアップされるこ
ととなる。

【００２０】このようにボールケース１８内の半田ボー
ル１９を浮遊・流動化させるガス供給手段Ｅや、吸着ヘ
ッドＣをボールケース１８に対して横方向へ移動させる
横方向移動手段Ｄを設けることにより、吸着ヘッドＣの
下面に余分な半田ボール１９が付着するのをより効果的
に防止してピックアップミスを解消できる。なお本実施
の形態では、吸着ヘッドＣをボール溜り部Ｂと位置決め
テーブルＡの間を往復移動させる移動手段Ｄである送り
ねじ３２、Ｙモータ３３などが横方向移動手段Ｄを兼務
しているが、要は吸着ヘッドＣをボール溜りＢに対して
相対的に横方向に移動させればよいものであり、例えば
ボール溜りＢを吸着ヘッドＣに対して横方向に移動させ
てもよい。

【００２１】さて、半田ボール１９をピックアップした
吸着ヘッドＣは、次に図４に示すようにワーク１７の上
方へ移動する。そしてそこで吸着ヘッドＣは下降してそ
の下面の半田ボール１９をワーク１７の上面の電極１７
ａ上に着地させ、次いで半田ボール１９の真空吸着状態
を解除して上昇することにより、半田ボール１９を電極
１７ａ上に移載する。この場合、図４において破線で示
すように、半田ボール１９が電極１７ａに移載されず
に、吸着パッド２８の下面に付着残存したままになって
移載ミスを生じることがある。そこで矢印Ｎ１で示すよ
うに移載動作を終了して吸着ヘッドＣを上昇させようと
する際、振動子２９を作動し吸着パッド２８を振動させ
る。すると半田ボール１９は吸着パッド２８の下面から
確実に脱落して電極１７ａに移載される。なお上述した
振動子２９の作動の際、吸着パッド２８が振動するが、
ヘッド本体２６と吸着パッド２８との間には防振ゴム２
７が介装されており、振動子２９を作動してもヘッド本
体２６側ががたついて移動手段Ｄの移動精度が低下する
などのトラブルを生じるおそれはない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
着ヘッドがボール溜りの半田ボールを真空吸着してピッ
クアップする際には、吸着ヘッドに余分に付着する半田
ボールは、振動付与手段を作動させて吸着ヘッドを振動
させることにより強制的にボール溜りに落下させて回収
することができる。また吸着ヘッドがボール溜りの半田
ボールをピックアップする際には、ボール溜りにガスを
供給して半田ボールを流動化させ、１つの吸引孔に１個
の半田ボールを真空吸着してピックアップしやすくする
ことができる。また吸着ヘッドが半田ボールをワークに
移載する場合も、吸着ヘッドを振動させることにより半
田ボールを確実に吸着ヘッドの下面から強制的に脱落さ
せてワークに移載することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における半田ボールの移
載装置の正面図

【図２】本発明の一実施の形態における半田ボールの移
載装置の動作説明図

【図３】本発明の一実施の形態における半田ボールの移
載装置の動作説明図

【図４】本発明の一実施の形態における半田ボールの移
載装置の動作説明図

【図５】従来の半田ボールの移載装置の動作説明図

【符号の説明】

１７ ワーク １９ 半田ボール ２８ａ 吸引孔 ２９ 振動子 Ａ 位置決めテーブル Ｂ ボール溜り Ｃ 吸着ヘッド Ｄ 移動手段（横方向移動手段） Ｅ ガス供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０５ Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０４Ｈ 13/02 ６０４Ｚ 23/12 Ｌ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを位置決めする位置決めテーブル
   と、多数の半田ボールを収納するボール溜りと、半田ボ
   ールを真空吸着する吸引孔が複数個形成された吸着ヘッ
   ドと、この吸着ヘッドを前記ボール溜りと前記ワークと
   の間を移動させる移動手段と、前記吸着ヘッドに上下動
   作を行わせる上下動手段と、前記吸着ヘッドに振動を与
   える振動付与手段とを備え、前記吸着ヘッドが前記ボー
   ル溜りの半田ボールをピックアップする際に、前記振動
   手段により前記吸着ヘッドを振動させて余分に付着した
   半田ボールを前記ボール溜りに落下させて回収するよう
   にしたことを特徴とする半田ボールの移載装置。
2. 【請求項２】前記ボール溜りにガスを供給することによ
   り、半田ボールを流動化させるガス供給手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の半田ボールの移載装置。
3. 【請求項３】吸着ヘッドをボール溜りに対して上下動作
   を行わせることにより、この吸着ヘッドの下面に形成さ
   れた複数個の吸引孔に半田ボールを真空吸着してピック
   アップし、次いで前記吸着ヘッドをワークの上方へ相対
   的に移動させ、そこで前記吸着ヘッドに再度上下動作を
   行わせるとともに、真空吸着状態を解除することによ
   り、前記吸引孔に真空吸着された半田ボールをワークに
   移載するようにした半田ボールの移載方法であって、 前記吸着ヘッドが上下動作を行って前記ボール溜りの半
   田ボールを真空吸着してピックアップする際に、前記吸
   着ヘッドを振動付与手段により振動させることにより、
   前記吸着ヘッドに余分に付着する半田ボールを前記ボー
   ル溜りに落下させて回収することを特徴とする半田ボー
   ルの移載方法。
4. 【請求項４】前記吸着ヘッドが上下動作を行って半田ボ
   ールをピックアップする際に、ガス供給手段により前記
   ボール溜りにガスを供給して半田ボールを流動化させる
   ことを特徴とする請求項３記載の半田ボールの移載方
   法。
5. 【請求項５】前記吸引孔に真空吸着された半田ボールを
   ワークに移載する際に、振動付与手段により前記吸着ヘ
   ッドを振動させて前記吸引孔に真空吸着された半田ボー
   ルを前記吸引孔から強制的に脱落させるようにしたこと
   を特徴とする請求項３または４記載の半田ボールの移載
   方法。