JPH11156643A - 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】 ワークへの移載時に簡単な機構で導電性ボー
ルのフラットニングが行え、プレースミスを防止するこ
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】 吸着ヘッド３１によりボール供給部の導
電性ボール７を真空吸着してワーク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が導電性ボー
ルを吸着して水平移動する経路中で、吸着ヘッド３１を
水平移動させながら下面に吸着された導電性ボール７を
ローラ４２に押しつけることにより、導電性ボール７の
下端部の高さ位置を矯正するようにした。これにより、
同時に押圧される導電性ボール７の数が限定されるの
で、小さな押圧荷重で導電性ボール７の下面を押しつぶ
すことができ、導電性ボール７の高さ位置のばらつきを
均一にそろえて移載時のプレースミスを防止することが
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。導電性ボールをワークに移載するに際しては、ワー
クの電極面にフラックスを塗布することが行われる。こ
のフラックスは半田の接合性を改善する目的のほかに、
フラックスの粘性により導電性ボールをワーク面に貼着
する作用を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、導電性ボー
ルの小径化にともない、ワーク表面に予め塗布されるフ
ラックスの塗布厚は、約１０ミクロン程度の非常に薄い
ものに制限される。塗布厚が大きいと、導電性ボールの
移載時にフラックスが吸着ヘッドの下面に付着しやす
く、導電性ボールが吸着ヘッドの下面にフラックスによ
って付着するなどの不具合の原因となるからである。

【０００５】ところが、導電性ボールの寸法精度や、吸
着ヘッドの吸着孔の加工精度のばらつきのため、真空吸
着された状態での導電性ボールの下端部の高さ位置は一
定でなく、１５ミクロン程度のばらつきがある。このば
らつき量は前述のフラックスの塗布厚よりも大きいた
め、吸着ヘッドをワーク上に下降させて導電性ボールを
移載する際に、大部分の導電性ボールがワークの電極面
に当接していても、一部の導電性ボールは下端部がフラ
ックスの表面に接触していないという事態が発生する。

【０００６】この状態で真空吸着を解除して吸着ヘッド
を上昇させると、下端部がフラックスの表面に接触して
いない導電性ボールには、フラックスの粘性による貼着
作用が及ばないため、導電性ボールが吸着孔に付着した
ままで上昇するプレースミスとなりやすい。このような
導電性ボール下端部の高さ位置のばらつきに起因するプ
レースミスを防止するため、移載に先立って吸着ヘッド
に吸着された導電性ボールを固定平面に押しつけて導電
性ボールの下端部の高さ位置をそろえるフラットニング
が行われる。このとき、１つの導電性ボールを押圧する
のに必要な荷重は数十グラムのオーダーである。

【０００７】しかしながら、一括して移載される導電性
ボールの数が千個以上にもなる電子部品では、１個あた
りに必要な荷重が小さくてもすべての導電性ボールを同
時に押圧するのに必要な荷重は数１０ｋｇにもなる。こ
のため吸着ヘッドや、吸着ヘッドを支持、移動させる機
構部品には、この荷重に対して十分な剛性を有すること
が求められ、移載装置全体が複雑で大がかりな構造とな
る。このように小径の導電性ボールの移載に際しては、
導電性ボール下端部の高さ位置のばらつきに起因するプ
レースミスが発生しやすく、またプレースミスを防止す
るためのフラットニングを行おうとすれば、移載装置が
複雑で大がかりなものになるという問題点があった。

【０００８】そこで本発明は、ワークへの移載時に簡単
な機構で導電性ボールのフラットニングが行え、プレー
スミスを防止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。

【０００９】

【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、導電性ボールの下端部の高さ位置を矯
正する高さ矯正手段とを備え、前記吸着ヘッドを水平移
動させながらこの吸着ヘッドの下面に吸着された導電性
ボールを前記高さ矯正手段に設けられたローラに押しつ
けることにより導電性ボールの高さを矯正するようにし
た。

【００１０】請求項２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
記吸着ヘッドが導電性ボールを下面に吸着して移動手段
により水平移動する経路中で、前記吸着ヘッドを水平移
動させながらこの吸着ヘッドの下面に吸着された導電性
ボールをローラに押しつけることにより、前記導電性ボ
ールの下端部の高さ位置を矯正するようにした。

【００１１】上記構成の本発明によれば、吸着ヘッドが
導電性ボールを下面に吸着して移動手段により水平移動
する経路中で、前記吸着ヘッドを水平移動させながらこ
の吸着ヘッドの下面に吸着された導電性ボールをローラ
に押しつけて前記導電性ボール下端部の高さ位置を矯正
することにより、小さな押圧荷重で導電性ボールの下端
部を押しつぶして下端部の高さ位置のばらつきを均一に
そろえることができる。

【００１２】

【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
移載装置の高さ矯正部の部分拡大図、図３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４、図
５は同導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分断面
図、図６は同導電性ボールの移載装置のワークの部分断
面図である。

【００１３】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１上に
は位置決めテーブル２が設けられている。位置決めテー
ブル２はＹテーブル３、Ｘテーブル４から構成される。
Ｘテーブル４上にはホルダ５が設けられており、ホルダ
５はワーク６を保持する。したがって位置決めテーブル
２を駆動することにより、ワーク６が所定位置に位置決
めされる。

【００１４】また基台１上の位置決めテーブル２の反対
側の端部には、導電性ボール７の供給部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７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７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７の
層に吹き込まれ、導電性ボール７を流動化させる。

【００１５】次に導電性ボール７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２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。

【００１６】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２とボール供給部１０の間を水平移動
する。

【００１７】ボール供給部１０と位置決めテーブル２の
間には、導電性ボール７の高さ矯正手段である高さ矯正
部４０が配設されている。高さ矯正部４０は基台４１お
よび基台４１上に配置されたローラ４２より成る。以
下、図２を参照して高さ矯正部４０の機能について説明
する。図２においてローラ４２は外周に高剛性で高い真
直度、真円度を有する円筒体４３を装着している。図２
に示すように、導電性ボール７を下面に吸着した吸着ヘ
ッド３１がその下面と円筒体４３の上面との距離ｈを保
ちながら水平移動することにより、導電性ボール７の下
端部は円筒体４３の上面に対して押圧され吸着ヘッド３
１の下面から下端部までの高さ寸法は距離ｈに正確に矯
正される。この距離ｈは導電性ボール７の下端部の高さ
位置のばらつきの実際値に基づいて決定されるものであ
る。具体的には、通常発生する最小の導電性ボール７が
通常発生する最深の吸着孔３１ａに吸着されたときの導
電性ボール７の下端部の高さ位置が基準とされる。

【００１８】このとき、円筒体４３に当接して同一タイ
ミングで押圧される導電性ボール７の数は限られている
ため、導電性ボール７を押圧するのに必要な押圧荷重の
合力は吸着ヘッド３１の下面全体を同時にフラットニン
グ面に押圧する場合と比較して、はるかに小さな荷重と
なる。したがって吸着ヘッド３１の支持機構や、移動機
構も高剛性を必要とせず、簡単でコンパクトな機構で導
電性ボール７のフラットニングを行うことができる。ま
た、吸着ヘッド３１を水平移動させながらフラットニン
グを行うので、余分な停止時間を必要とせず、従来のタ
クトタイムを大幅に増加させることなく導電性ボール７
のフラットニングを行うことができる。

【００１９】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、図３に示す
ように吸着ヘッド３１の下面を導電性ボール７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７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７は上方に吹き上げら
れ、吸着ヘッド３１の吸着孔３１ａに容易に真空吸着さ
れる。

【００２０】この後導電性ボールを真空吸着してピック
アップした吸着ヘッド３１はボール供給部１０から上昇
する。このとき、図４に示すように、吸着ヘッド３１の
下面に吸着された導電性ボール７は、ボール径や吸着孔
３１ａの加工精度のばらつきにより、その下端部の高さ
位置がばらついている（図中のｄ参照）。このばらつき
を矯正するため、図５に示すように、吸着ヘッド３１を
所定高さ位置（円筒体４３の上面から前述の距離ｈだけ
上方の位置）を保ちながら水平移動させて高さ矯正部４
０上を通過させる。

【００２１】すると、吸着ヘッド３１の下面に真空吸着
された導電性ボール７のうち、下端部から吸着ヘッド３
１の下面までの距離が所定の距離ｈより大きいものはそ
の下端部が円筒体４３の上面に押圧される。これによ
り、吸着ヘッド３１の下面のすべての導電性ボール７の
下端部の高さ位置は等しく矯正される。このとき、吸着
ヘッド３１の下面に余分に付着した導電性ボール７の除
去も同時に行われる。

【００２２】次に吸着ヘッド３１は高さ矯正部４０を通
過して位置決めテーブル上に移動する。そして吸着ヘッ
ド３１は、図６に示すように予め表面にフラックス８が
塗布されたワーク６上に下降し、導電性ボール７を電極
６ａに当接させる。その後真空吸着を解除して吸着ヘッ
ド３１が上昇することにより、電極６ａ上に導電性ボー
ル７を移載する。

【００２３】このとき、吸着ヘッド３１に保持された導
電性ボール７の下端部は高さ位置が矯正され、ばらつき
のない均一な高さとなっているため、すべての導電性ボ
ール７の下端部はワーク６の上面に塗布されたフラック
ス８に接触する。このため導電性ボール７はフラックス
８の粘性によりもれなく電極６ａの表面に貼着され、吸
着ヘッド３１の上昇時に導電性ボール７が吸着孔３１ａ
に残留するプレースミスを発生することがない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、吸着ヘッドが導電性ボ
ールを下面に吸着して移動手段により水平移動する経路
中で、前記吸着ヘッドを水平移動させながらこの吸着ヘ
ッドの下面に吸着された導電性ボールをローラに押しつ
けて前記導電性ボールの高さを矯正するようにしたの
で、小さな押圧荷重で導電性ボールの下面を押しつぶし
て下面の高さ位置のばらつきを均一にそろえることがで
きる。したがってワークへの移載時には導電性ボールの
下端部は、ワーク表面に塗布されたフラックス面にばら
つきなく接触してフラックスの粘性により確実にワーク
の電極に貼着されるので、真空吸着解除後に導電性ボー
ルが吸着孔に残留するプレースミスを発生することがな
い。

【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
置の高さ矯正部の部分拡大図

【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置のボール供給部の部分断面図

【図４】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断面図

【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置の吸着ヘッドの部分断面図

【図６】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置のワークの部分断面図

【符号の説明】

１ 基台 ２ 位置決めテーブル ６ ワーク ７ 導電性ボール ８ フラックス 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 高さ矯正部 ４２ ローラ

Claims (2)

【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、導電性ボールの下端部の高さ位置を矯正する
   高さ矯正手段とを備え、前記吸着ヘッドを水平移動させ
   ながらこの吸着ヘッドの下面に吸着された導電性ボール
   を前記高さ矯正手段に設けられたローラに押しつけるこ
   とにより導電性ボールの高さを矯正することを特徴とす
   る導電性ボールの移載装置。
2. 【請求項２】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、前記吸着ヘッドが導電性ボールを下面に吸着して
   移動手段により水平移動する経路中で、前記吸着ヘッド
   を水平移動させながらこの吸着ヘッドの下面に吸着され
   た導電性ボールをローラに押しつけることにより、前記
   導電性ボールの下端部の高さ位置を矯正することを特徴
   とする導電性ボールの移載方法。