JPH11154690A - 導電性ボールの移載装置および移載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性ボールのピックアップミスやプレース
ミスを確実に検知し、導電性ボールをワークの電極上に
正しく移載することができる導電性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】 下面に複数の吸着孔が形成された吸着ヘ
ッド３１によりボール供給部１０の導電性ボール２をワ
ーク９に移載する導電性ボールの移載装置において、吸
着ヘッド３１の下面に付着した導電性ボール２の有無
を、投光部と受光部より成る遮光型の光センサ４３によ
って検査する検査部４０を備え、この光センサ４３の受
光部に投光部からの光を受光する範囲を調整する受光範
囲調整手段としてのスリット板を備えた。これにより、
受光部の受光量を検出対象の導電性ボール２の径に適合
したものとすることができ、小径の導電性ボールであっ
ても精度よく検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性ボールをワ
ークに移載する導電性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】フリップチップやＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇ
ｒｉｄ Ａｒｒａｙ）などのバンプ付きの電子部品を製
造する方法として、半田ボールなどの導電性ボールを用
いる方法が知られている。また導電性ボールをチップや
基板などのワークに移載する方法として、吸着ヘッドを
用いる方法が広く実施されている。

【０００３】この方法は、容器などに貯溜された導電性
ボールを、吸着ヘッドの下面に多数形成された吸着孔に
真空吸着してピックアップし、吸着ヘッドをワークの上
方に移動させてこれらの導電性ボールをワークの電極上
に移載するものであり、多数の導電性ボールを一括して
ワークに移載できるので作業性がよいという利点があ
る。

【０００４】ところが、吸着ヘッドを用いて導電性ボー
ルをワークに移載する方法では、導電性ボールを真空吸
着する際に、以下に説明するようなピックアップミスや
プレースミスが発生しやすい。すなわち、吸着ヘッドに
導電性ボールを真空吸着させるに際しては、多数の導電
性ボールが積層して貯溜された導電性ボールの供給部内
に吸着ヘッドを下降させるが、このときに吸着ヘッドの
各吸着孔に対して１つの導電性ボールが確実に真空吸着
されるとは限らない。例えば、１つの吸着孔に複数の導
電性ボールが真空吸着され、吸着ヘッドの下面に多数個
の導電性ボールが連なって付着する場合や、吸着孔以外
の位置に導電性ボールが付着したままで吸着ヘッドが上
昇することもある。

【０００５】また、吸着ヘッドをワークの上に下降さ
せ、導電性ボールをワークに移載するために真空吸着を
解除する際にも、すべての導電性ボールが吸着孔から完
全に離脱するとは限らず、吸着ヘッドを上昇させた後に
も吸着ヘッドの下面に導電性ボールが付着したままで残
留していることがある。

【０００６】このように余分に吸着された導電性ボール
や、ワークへの移載後もなお残留して吸着ヘッドの下面
に付着している導電性ボールを検出する方法として、レ
ーザ光などを利用した光センサを用いる方法が知られて
いる。この方法は、光センサの投光部から発射された光
を受光部によって受け、光の経路上に導電性ボールが存
在している場合には光が遮光されて受光量が変化するこ
とを利用して導電性ボールの有無を検出するものであ
る。光の種類としては、指向性の良いレーザ光が用いら
れ、投光部からある大きさを有する円形のスポット光と
して発射される。そして受光部がレーザ光を受光する範
囲も、このスポットの径に対応した大きさとなってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導電性
ボールの小径化にともない、検出対象である導電性ボー
ルの大きさが、検出手段であるレーザセンサの受光部の
大きさよりも小さくなったことにより、以下に説明する
ような問題が生じている。図７（ａ），（ｂ）は従来の
導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分拡大図であ
り、図７（ａ）は吸着ヘッド１が導電性ボールの供給部
より導電性ボール２をピックアップした後の状態を、図
７（ｂ）はワークに導線性ボール２を移載した後に、吸
着ヘッド１が上昇した状態をそれぞれ示している。図７
（ａ）において、吸着ヘッド１の下面には導電性ボール
２が余分に付着している。このような状態で、余分に付
着した導電性ボール２、あるいは移載後に残留している
導電性ボール２の有無を検出するため、吸着ヘッド１を
レーザセンサを備えた検査部に対して下降させる。図７
（ａ），（ｂ）に示す破線の円３はレーザセンサの受光
部が受光するレーザ光のスポット径であり、実線で示す
導電性ボール２の径よりはるかに大きいものとなってい
る。

【０００８】図７（ａ）に示すように、吸着ヘッド１の
下面に余分な導電性ボール２が１個付着していても、こ
の余分な導電性ボール２によって遮光される光の量が受
光部が受光する光量全体に対して占める割合は小さく、
従って余分な導電性ボール２がある場合と正常な場合の
間で受光量において明瞭な差がないため、導電性ボール
２の検出精度は低い。

【０００９】また、図７（ｂ）に示す例では、（１）と
（２）を対比すれば受光量に明らかに差があり、この２
つの場合を判別することは可能であるが、（２）と
（３）を対比した場合には受光量は等しく、この２つの
場合を判別することができない。したがって（３）の場
合には残留した導電性ボール２があるにも拘わらず、
（２）と同様の状態と判断され導電性ボール２は検出す
ることができない。

【００１０】上述の問題点は、レーザ光のスポット径が
検出対象の導電性ボール径よりも大きいことに起因して
いる。しかし、光センサのレーザ光のスポット径を更に
小さくすることは技術的に困難であり、スポット径の小
さな光センサほど光量を安定的に調整することが難しい
など、レーザ光のスポット径を小さくすることで上記問
題点に対応することは非常に困難である。

【００１１】このように、光センサを導電性ボールの検
出用の検査部に用いた従来の導電性ボールの移載装置で
は、吸着ヘッドの下面に導電性ボールが余分に付着する
ピックアップミスや、移載後にもなお吸着ヘッドの下面
に導電性ボールが残留するプレースミスを確実に検知で
きないという問題点があった。

【００１２】そこで本発明は、導電性ボールのピックア
ップミスやプレースミスを確実に検知し、導電性ボール
をワークの電極上に正しく移載することができる導電性
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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の導電性ボ
ールの移載装置は、下面に導電性ボールを吸着する複数
の吸着孔が形成された吸着ヘッドと、導電性ボールを供
給するボール供給部と、ワークを位置決めする位置決め
部と、前記吸着ヘッドを上下動させる上下動手段と、前
記吸着ヘッドをボール供給部と位置決め部の間を移動さ
せる移動手段と、前記吸着ヘッドの下面に付着した導電
性ボールの有無を、投光部と受光部より成る遮光型の光
センサによって検査する検査部を備え、この光センサの
受光部に投光部からの光を受光する範囲を調整する受光
範囲調整手段を備えた。

【００１４】請求項２記載の導電性ボールの移載装置
は、請求項１記載の導電性ボールの移載装置であって、
前記受光範囲調整手段が、前記受光部の前面に設けられ
たスリット板であるようにした。

【００１５】請求項３記載の導電性ボールの移載方法
は、下面に導電性ボールを吸着する複数の吸着孔が形成
された吸着ヘッドによりボール供給部の導電性ボールを
ワークに移載する導電性ボールの移載方法であって、前
記吸着ヘッドの下面に付着した導電性ボールの有無を検
査する検査部に対するこの吸着ヘッドの相対的な高さを
調整する高さ調整の工程と、この検査部に設けられ受光
部に投光部からの光を受光する範囲を調整する受光範囲
調整手段を備えた遮光型の光センサに対して前記吸着ヘ
ッドを相対的に水平移動させて前記吸着ヘッドの下面に
余分に付着した導電性ボールおよびまたは導電性ボール
の移載後に前記吸着ヘッドの下面に残留して付着してい
る導電性ボールの有無を検査する工程とを含む。

【００１６】上記構成の本発明によれば、吸着ヘッドの
下面に付着した導電性ボールの有無を、投光部と受光部
より成る遮光型の光センサによって検査する検査部を備
え、この光センサの受光部に投光部からの光を受光する
範囲を調整する受光範囲調整手段を備えることにより、
小径の導電性ボールであってもピックアップミスやプレ
ースミスを確実に検知することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電
性ボールの移載装置の正面図、図２は同導電性ボールの
移載装置の検査部の断面図、図３は同導電性ボールの移
載装置の光センサの斜視図、図４（ａ），（ｂ）は同導
電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分拡大図、図５
は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の部分断面
図、図６は同導電性ボールの移載装置の位置決めテーブ
ルの部分正面図である。

【００１８】まず、図１を参照して導電性ボールの移載
装置の全体構造を説明する。図１において、基台４上に
は位置決めテーブル５が設けられている。位置決めテー
ブル５はＹテーブル６、Ｘテーブル７から構成される。
Ｘテーブル７上にはホルダ８が設けられており、ホルダ
８はワーク９を保持する。したがって位置決めテーブル
５を駆動することにより、ワーク９が所定位置に位置決
めされる。

【００１９】また基台４上の位置決めテーブル５の反対
側の端部には、導電性ボール２のボール供給部１０が配
設されている。ボール供給部１０はボール槽１１より成
り、ボール槽１１の内部には複数層のメッシュプレート
１２が水平に展張されている。メッシュプレート１２は
導電性ボール２が通過できない大きさの開孔を無数に設
けたものである。最上層のメッシュプレート１２上には
導電性ボール２が貯溜される。ボール槽１１の底部には
ノズル１４が配設されており、ノズル１４はガス供給源
（図外）に接続されている。ノズル１４にガスを供給す
ることにより、ノズル１４から上方に吹き出されたガス
はメッシュプレート１２の開孔を通過して導電性ボール
２の層に吹き込まれ、導電性ボール２を流動化させる。

【００２０】次に導電性ボール２を移載する吸着ヘッド
３１について説明する。図１に示す２０は、吸着ヘッド
３１をボール供給部１０と位置決めテープル５との間を
移動させる移動手段である。吸着ヘッド３１は、ブロッ
ク３０に保持されており、吸着ヘッド３１の下面には複
数の吸着孔３１ａが設けられている。ブロック３０はブ
ラケット２４の前面に設けられた垂直なガイドレール２
５に上下動自在に装着されている。ブロック３０には、
ナット２８が一体的に設けられており、ナット２８には
垂直の送りねじ２６が螺合している。したがってＺ軸モ
ータ２７が正逆駆動して送りねじ２６が正逆回転する
と、吸着ヘッド３１はガイドレール２５に案内されて上
下動する。したがって、Ｚ軸モータ２７および送りねじ
２６は吸着ヘッド３１を上下させる上下動手段となって
いる。

【００２１】ブラケット２４の背面に設けられたナット
（図示せず）は、水平な送りねじ２２に螺合している。
２１は送りねじ２２の保持テーブルである。したがって
Ｘ軸モータ２３が正逆回転すると、送りねじ２２は正逆
回転し、ブラケット２４に保持された吸着ヘッド３１は
位置決めテーブル５とボール供給部１０の間を水平移動
する。

【００２２】図１において、基台１上のボール供給部１
０の側方には、検査部４０が配設されている。検査部４
０は、吸着ヘッド３１の下面に余分に吸着された導電性
ボール２の有無を検査する。以下、図２を参照して検査
部４０について説明する。図２において、基台４１上に
はセンサ取り付け用のブラケット４２が固着されてい
る。ブラケット４２は２つの先端部が立設された形状と
なっており、それぞれの先端部には、光センサの投光部
４３ａと、受光部４３ｂが装着されている。受光部４３
ｂの前面には、受光範囲調節手段としてのスリット板４
４が装着されている。投光部４３ａから発射されたレー
ザ光（光軸ａで示す）をスリット板４４を介して受光部
４３ｂで受光し、その受光強度を測定することにより光
軸ａ上の導電性ボール２の有無やを検出することができ
る。

【００２３】次に、図３を参照して受光部４３ｂの表面
に装着されるスリット板４４について説明する。図３に
示すように、受光部４３ｂの前面の受光素子を覆うよう
にして、受光範囲調整手段であるスリット板４４が装着
される。スリット板４４には、縦方向にスリット４４ａ
が設けられている。スリット４４ａの幅はレーザ光のス
ポット径よりも小さいものとなっており、導電性ボール
２の径とほぼ等しく設定されている。

【００２４】以下、スリット板４４による受光範囲調整
について図４を参照して説明する。図４（ａ），（ｂ）
は、スリット板４４を装着した状態で導電性ボール２が
光軸ａ上のある場合の、スリット４４ａと導電性ボール
２およびスポット径の位置関係を示したものであり、そ
れぞれ前述の図７（ａ），（ｂ）に示す導電性ボール２
の付着態様と対応している。

【００２５】図４（ａ）に示すように、スリット板４４
を装着することにより、投光部４３ａから発射されるレ
ーザ光のスポット３のうち、受光部４３ｂが受光するレ
ーザ光の範囲はスリット４４ａによって調整され、導電
性ボール２の径に対応した幅部分のみのレーザ光が受光
部４３ｂに受光される。したがって、導電性ボール２が
光軸ａ上に存在する場合と存在しない場合の受光量の差
は明瞭となり、導電性ボール２を確実に検出することが
できる。また、図４（ｂ）に示す例においては、スリッ
ト４４ａによって受光範囲が制限されているため（１）
と（３）は等しく受光され、（２）の場合との受光量の
差が明瞭であるため、同様に導電性ボール２の有無を確
実に検出することができる。

【００２６】この導電性ボールの移載装置は上記のよう
な構成より成り、次に動作を説明する。まず、図１にお
いて、Ｘ軸モータ２３を駆動して吸着ヘッド３１をボー
ル供給部１０の上方へ移動させる。そこで、Ｚ軸モータ
２７を駆動して吸着ヘッド３１を下降させ、吸着ヘッド
３１の下面を導電性ボール２の層に幾分沈み込ませる。
このとき、ボール槽１１のノズル１４よりガスが上方に
向って吹き出されており（矢印ａ参照）、導電性ボール
２はこのガスの流れによって流動化している。このため
導電性ボール２は上方に吹き上げられ、吸着ヘッド３１
の吸着孔３１ａに真空吸着される。

【００２７】このとき、図５に示すように、吸着ヘッド
３１の下面の吸着孔３１ａ以外の位置に余分な導電性ボ
ール２が付着したまま吸着ヘッド３１が上昇することが
ある。このように余分な導電性ボール２が付着したまま
吸着ヘッド３１がワーク９への移載動作に移行すること
がないように、検査部４０にて余分に付着した導電性ボ
ール２の有無が検出される。まず、導電性ボール２を吸
着した吸着ヘッド３１を検査部４０の上方に移動させ、
次いで吸着ヘッド３１を下降させて吸着ヘッド３１の検
査部４０に対する相対的な高さを調整し、吸着ヘッド３
１の下面の導電性ボール２の高さ位置を図２に示す光軸
ａの高さに一致させる。

【００２８】この状態で吸着ヘッド３１を一定速度で水
平方向に移動させながら投光部４３ａからレーザ光を発
射すると、受光部４３ｂで受光されるレーザ光の受光量
は、導電性ボール２の有無により変化する。すなわち、
吸着ヘッド３１の下面にはマトリクス状に多数の導電性
ボール２が吸着されているため、光軸ａ上に導電性ボー
ル２が位置したときはレーザ光は遮光されて受光量は少
なくなり、それ以外のときと明瞭に判別することができ
る。

【００２９】したがって、吸着ヘッド３１下面の吸着孔
の配列ピッチに対応した周期で受光量が変化することに
なる。すなわち、この配列ピッチに対応した周期外で、
受光量の小さい部分が検出されたならば、吸着孔位置以
外に余分な導電性ボール２が付着していると判断するこ
とができる。このようにして、吸着ヘッド３１の下面の
全範囲について、余分な導電性ボール２の付着の有無を
検査することができる。

【００３０】そして吸着ヘッド３１の下面に余分な導電
性ボール２が検出された場合には、移載装置の動作を停
止し、その旨をオペレータに報知する。オペレータは、
余分に吸着された導電性ボール２を除去する処置を行う
か、または吸着ヘッド３１をボール供給部１０に戻して
真空吸着を解除した後再吸着動作を行わせるなどの処置
を行う。

【００３１】余分に付着した導電性ボール２が除去さ
れ、全ての吸着孔３１ａに１個づつ正しく導電性ボール
２を真空吸着してピックアップした吸着ヘッド３１は、
位置決めテーブル５の上方に水平移動する。次いで吸着
ヘッド３１はホルダ８に保持されたワーク９上に下降
し、真空吸着を解除することにより図６に示すように電
極９ａ上に導電性ボール２を移載した後上昇し、導電性
ボール２の移載を完了する。

【００３２】この後、吸着ヘッド３１は再び検査部４０
に移動し、余分に付着した導電性ボール２の検査と同様
の方法で、ワーク９への移載動作後に下面に残留する導
電性ボール２の有無が検査される。この検査により導電
性ボール２の残留が検出されたならば、プレースミスが
報知され、当該ワークについてはリペアを行うなどの処
置がなされる。

【００３３】本発明は、上記実施の形態に限定されない
のであって、例えば上記実施の形態では導電性ボールの
検査部４０を固定し、検査部４０に対して吸着ヘッド３
１を下降させるようにしているが、検査部４０を可動な
ものとし、ボール供給部１０上で静止した吸着ヘッド３
１に対して検査部４０を移動させて余分な導電性ボール
２の有無を検出するようにしてもよいものである。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、吸着ヘッドの下面に付
着した導電性ボールの有無を投光部と受光部より成る遮
光型の光センサによって検査する検査部を備え、この光
センサの受光部に投光部からの光を受光する範囲を調整
する受光範囲調整手段としてのスリット板を装着したの
で、受光部が受光するレーザ光の範囲を検出対象の導電
性ボールの大きさに適合した範囲に調整して限定するこ
とができ、小径の導電性ボールであっても吸着ヘッド下
面に付着した導電性ボールを精度よく検出して、ピック
アップミスやプレースミスを確実に検知することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置の正面図

【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置の検査部の断面図

【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置の光センサの斜視図

【図４】（ａ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの
移載装置の吸着ヘッドの部分拡大図 （ｂ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置
の吸着ヘッドの部分拡大図

【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置のボール供給部の部分断面図

【図６】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置の位置決めテーブルの部分正面図

【図７】（ａ）従来の導電性ボールの移載装置の吸着ヘ
ッドの部分拡大図 （ｂ）従来の導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部
分拡大図

【符号の説明】

２ 導電性ボール ４ 基台 ５ 位置決めテーブル ９ ワーク １０ ボール供給部 １１ ボール槽 ２３ Ｘ軸モータ ２７ Ｚ軸モータ ３１ 吸着ヘッド ３１ａ 吸着孔 ４０ 検査部 ４３ａ 投光部 ４３ｂ 受光部 ４４ スリット板 ４４ａ スリット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下面に導電性ボールを吸着する複数の吸着
   孔が形成された吸着ヘッドと、導電性ボールを供給する
   ボール供給部と、ワークを位置決めする位置決め部と、
   前記吸着ヘッドを上下動させる上下動手段と、前記吸着
   ヘッドをボール供給部と位置決め部の間を移動させる移
   動手段と、前記吸着ヘッドの下面に付着した導電性ボー
   ルの有無を、投光部と受光部より成る遮光型の光センサ
   によって検査する検査部を備え、この光センサの受光部
   に投光部からの光を受光する範囲を調整する受光範囲調
   整手段を備えたことを特徴とする導電性ボールの移載装
   置。
2. 【請求項２】前記受光範囲調整手段が、前記受光部の前
   面に設けられたスリット板であることを特徴とする請求
   項１記載の導電性ボールの移載装置。
3. 【請求項３】下面に導電性ボールを吸着する複数の吸着
   孔が形成された吸着ヘッドによりボール供給部の導電性
   ボールをワークに移載する導電性ボールの移載方法であ
   って、前記吸着ヘッドの下面に付着した導電性ボールの
   有無を検査する検査部に対するこの吸着ヘッドの相対的
   な高さを調整する高さ調整の工程と、この検査部に設け
   られ受光部に投光部からの光を受光する範囲を調整する
   受光範囲調整手段を備えた遮光型の光センサに対して前
   記吸着ヘッドを相対的に水平移動させて前記吸着ヘッド
   の下面に余分に付着した導電性ボールおよびまたは導電
   性ボールの移載後に前記吸着ヘッドの下面に残留して付
   着している導電性ボールの有無を検査する工程とを含む
   ことを特徴とする導電性ボールの移載方法。