JP2001198740A - 導電性ボールの移載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性ボールの補給を自動化し生産性を向上
させることができる導電性ボールの移載装置を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 吸着ヘッド３１によってボール供給部６
から導電性ボール５をピックアップして位置決め部２の
ワーク４に移載する導電性ボール５の移載装置におい
て、ボール供給部６のボール槽７をボール吸着位置Ｐ１
とボール補給位置Ｐ２との間で移動させ、ボール補給部
８から所要時に切り出された導電性ボール５をボール補
給位置まで搬送してボール槽７に補給する。これによ
り、ボール補給作業を自動化して生産性を向上させるこ
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。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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一括移載さ
れる導電性ボール個数の増大および移載タクトの短縮に
伴い、単位時間当たりの導電性ボールの消費量は増大し
ている。一方、導電性ボールが貯溜されるボール供給部
の最大貯溜量は、導電性ボールを吸着ヘッドによって安
定して真空吸着させるのに適正な導電性ボールの貯溜深
さの制約があることから、ある限度以上に増大させるこ
とはできない。このため、オペレータは頻繁に人手によ
り導電性ボールをボール供給部に補給しなければならな
かった。そして、ボール供給部は移載ヘッドなどの可動
範囲内に配置されるため、ボール補給時作業は作業性が
悪く、手間を要するものであった。このように従来の導
電性ボールの移載装置には、ボール補給作業に手間と時
間を要し、生産性の向上が阻害されるという問題点があ
った。

【０００４】そこで本発明は、導電性ボールの補給を自
動化し生産性を向上させることができる導電性ボールの
移載装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【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、この吸着ヘッドに
導電性ボールを供給するボール供給部と、このボール供
給部のボール槽をボール吸着位置とボール補給位置との
間で移動させるボール槽移動手段と、導電性ボールが移
載される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で移動させるヘッド移動
手段と、前記ボール供給部へ補給される導電性ボールを
貯溜し所要時に切り出すボール補給部と、このボール補
給部から切り出された導電性ボールを前記ボール補給位
置まで搬送するボール搬送手段とを備えた。

【０００６】本発明によれば、ボール供給部のボール槽
をボール吸着位置とボール補給位置との間で移動させ、
ボール補給部から所要時に切り出された導電性ボールを
ボール補給位置まで搬送してボール供給部内に補給する
ことにより、ボール補給作業を自動化して生産性を向上
させることができる。

【０００７】

【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（ａ），（ｂ）は本
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
補給部の断面図、図３（ａ）は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３（ｂ）は本発明の一実施の形態の導電性ボールの移
載装置の部分正面図、図４は本発明の一実施の形態の導
電性ボールの移載装置の部分正面図である。

【０００８】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
は位置決め部２が設けられている。位置決め部２上には
ホルダ３が設けられており、ホルダ３はワーク４を保持
する。したがって位置決め部２を駆動することにより、
ワーク４が所定位置に位置決めされる。基台１上の位置
決め部２の反対側の端部には、導電性ボール５を貯溜す
るボール供給部６が配設されている。ボール供給部６
は、ボール槽７を基台１上で水平移動可能に配設して構
成されており、以下ボール供給部６について説明する。

【０００９】基台１の上面には、左右方向にガイドレー
ル１５が配設されている。ガイドレール１５にスライド
自在に嵌合したスライダ１６はプレート１７に固着され
ており、プレート１７はボール槽７を支持している。プ
レート１７は水平方向に配設されたシリンダ１８のロッ
ドと結合されており、シリンダ１８を駆動することによ
り、ボール槽７は基台１上で水平方向に往復移動する。

【００１０】ボール槽７が右側位置に移動した状態では
ボール槽７は吸着ヘッド３１の下方に位置し、内部に貯
溜した導電性ボール５を吸着ヘッド３１によって吸着す
ることができる。すなわち、右側位置はボール吸着位置
Ｐ１となっている。また、左側位置にボール槽７が移動
した状態では、以下に説明するボール補給部８から導電
性ボール５の補給を受けることができる。すなわち、左
側位置はボール補給位置Ｐ２となっている。また、ガイ
ドレール１５、スライダ１６及びシリンダ１８は、ボー
ル供給部６のボール槽７をボール吸着位置Ｐ１とボール
補給位置Ｐ２との間で移動させるボール槽移動手段とな
っている。

【００１１】ボール供給部６の斜め上方には、導電性ボ
ール５のボール補給部８が配設されている。以下、図２
（ａ），（ｂ）を参照してボール補給部８について説明
する。図２（ａ），（ｂ）に示すように、ボール補給部
８は補給用の導電性ボール５を貯溜する容器９と、この
容器９の下部と連通する弾性チューブ１０と、この弾性
チューブ１０の先端部を上下動させて弾性チューブ１０
を屈曲させるシリンダ１１より成る。

【００１２】容器９は、下部が漏斗状に絞られた形状と
なっている。容器９の下端部には、ウレタンゴムやシリ
コンゴムなど可撓性に富む材質よりなる弾性チューブ１
０が接続されている。この弾性チューブ１０は容器９の
下端部から下垂し屈曲して先端部はコンベア１４の上方
に位置している。先端部はチューブホルダ１２を介して
シリンダ１１のロッド１１ａによって保持されており、
先端の断面は開口部１０ａとなっている。

【００１３】また、容器９の側方には透過型の光センサ
１３が設けられており、投光部１３ａからの照射光を受
光部１３ｂで受光することにより、容器９内のボール上
面レベルが所定レベル以上であるか否かを検出する。こ
の検出は、ボール補給タイミングの報知のために行われ
る。

【００１４】図２（ａ）に示すように、シリンダ１１の
ロッド１１ａが没入した状態では、弾性チューブ１０は
屈曲して開口部１０ａは水平姿勢より上方を向いた位置
にあり、この状態では弾性チューブ１０内の導電性ボー
ル５は静止した状態にあり、開口部１０ａから流出しな
い。これに対して図２（ｂ）に示すように、シリンダ１
１のロッド１１ａが突出した状態では開口部１０ａは水
平姿勢より下方に傾き、容器９内に貯溜された導電性ボ
ール５は弾性チューブ１０を介して開口部１０ａから流
出する。

【００１５】流出した導電性ボール５は、図１に示すコ
ンベア１４（ボール搬送手段）上に落下し、コンベア１
４上を搬送されてボール補給位置Ｐ２にあるボール槽７
内に落下しボール槽７に補給される。このとき弾性チュ
ーブ１０を下向きにする時間を制御することにより、所
望量の導電性ボール５を所要時に容器９から切り出すこ
とできる。

【００１６】導電性ボール５が切り出されることにより
容器９内部の導電性ボール５の上面レベルが低下し所定
レベル以下になると、前述の光センサ１３により検出さ
れる。また、ボール補給部８の下方には、ボール回収箱
１９が設けられている。ボール回収箱１９は、不用の導
電性ボール５を容器９から回収する際に、開口部１０ａ
から落下する導電性ボール５を受けて回収する。

【００１７】次に導電性ボール５を移載する吸着ヘッド
３１及び吸着ヘッド３１の移動手段について説明する。
図１に示すように、ボール供給部６の上方には、吸着ヘ
ッド３１が移動手段２０によって移動可能に配設されて
いる。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（図示せず）に上下動自
在に装着されている。

【００１８】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は上下
動する。したがって、Ｚ軸モータ２７および送りねじ２
６は吸着ヘッド３１を上下させる上下動手段となってい
る。

【００１９】ブラケット２４の背面に設けられたナット
２９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。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は位置決め部２とボー
ル供給部６の間を水平移動する。

【００２０】この水平移動と、上下動手段による上下動
により、吸着ヘッド３１はボール供給部６から導電性ボ
ール５を真空吸着によりピックアップし、位置決め部２
に保持されたワーク４上に移動し、そこでワーク４に対
して上下動を行うとともに真空吸着を解除することによ
り、導電性ボール５をワーク４に移載する。

【００２１】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、シリンダ１８を駆動して、ボール供給部６のボー
ル槽７をボール吸着位置Ｐ１に移動させる。そしてＸ軸
モータ２３を駆動して吸着ヘッド３１をボール供給部６
のボール吸着位置Ｐ１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（ａ）に示すように吸着ヘッド３１の下面を導電性ボ
ール５の層に幾分沈み込ませる。この状態で吸着孔３１
ａから真空吸引することにより、導電性ボール５は吸着
孔３１ａに真空吸着される。

【００２２】導電性ボール５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６から上昇し、
次いで位置決め部２の上方に水平移動する。次に吸着ヘ
ッド３１はホルダ３に保持されたワーク４上に下降し、
真空吸着を解除することにより図３（ｂ）に示すように
電極４ａ上に導電性ボール５を移載した後上昇し、導電
性ボール５の移載を完了する。

【００２３】この移載作業を連続して継続する過程にお
いて、ボール槽７内の導電性ボール５は消費され、導電
性ボール５の上面のレベルが次第に低下する。そしてこ
のレベルがボール補給レベルとして設定されている所定
レベル付近になると、ボール補給動作が行われる。ボー
ル補給動作においては、図４に示すようにシリンダ１８
を駆動してボール槽７をボール補給位置Ｐ２に移動させ
る。そしてボール補給部８のシリンダ１１（図２参照）
を駆動して弾性チューブ１０を下方に屈曲させ、開口部
１０ａから導電性ボール５をコンベア１４上に落下させ
る。そしてコンベア１４によって導電性ボール５を搬送
してボール槽７内に落下させ補給する。

【００２４】また、補給動作を反復することによる容器
９内の導電性ボール５の減少は光センサ１３によって検
出され、容器９内へのボール補給が必要になるとその旨
の報知が行われる。作業者はこの報知を承けて容器９内
へのボール補給作業を行う。また、品種切り替えなどの
理由で、容器９内の導電性ボール５を回収する必要があ
る場合には、容器９をボール回収箱１９上に移動させ、
この状態で開口部１０ａから導電性ボール５をボール回
収箱１９内に落下させる。

【００２５】上記のボール補給作業は、従来の導電性ボ
ールの移載装置において行われていた補給作業、すなわ
ち吸着ヘッド３１による吸着位置にボール槽７が位置し
ている状態で、ボール槽７に導電性ボール５を直接投入
する方法と比較し、上方に障害物がないアクセスが良好
な状態で作業が行えることから、作業性が格段に改善さ
れている。また、ボール補給部８を吸着ヘッド３１など
の移載機構本体と別個に配設することにより、ボール補
給作業の自動化のための諸機構を無理なく配置すること
ができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ボール供給部の位置を
ボール吸着位置とボール補給位置との間で移動させ、ボ
ール補給手段から所定タイミングで切り出された導電性
ボールをボール補給位置まで搬送してボール供給部内に
補給するようにしたので、ボール補給作業の作業性を改
善して、生産性を向上させることができる。

【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】（ａ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの
移載装置のボール補給部の断面図 （ｂ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置
のボール補給部の断面図

【図３】（ａ）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 （ｂ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置
の部分正面図

【図４】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置の部分正面図

【符号の説明】

１ 基台 ２ 位置決め部 ４ ワーク ５ 導電性ボール ６ ボール供給部 ７ ボール槽 ８ ボール補給部 ９ 容器 １４ コンベア １８ シリンダ ３１ 吸着ヘッド

Claims (1)

【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、この吸着ヘッドに導電性
   ボールを供給するボール供給部と、このボール供給部の
   ボール槽をボール吸着位置とボール補給位置との間で移
   動させるボール槽移動手段と、導電性ボールが移載され
   る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で移動させるヘッド移動手段
   と、前記ボール供給部へ補給される導電性ボールを貯溜
   し所要時に切り出すボール補給部と、このボール補給部
   から切り出された導電性ボールを前記ボール補給位置ま
   で搬送するボール搬送手段とを備えたことを特徴とする
   導電性ボールの移載装置。