JP3449178B2 - 導電性ボールの移載方法 - Google Patents

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
いる方法が広く用いられている。また導電性ボールをチ
ップやや基板などのワークに移載する方法として、吸着
ツールを用いる方法が知られている。 【０００３】この方法は、容器などに貯溜された導電性
ボールを、吸着ツール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、吸着ツールをワークの上
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】 【発明が解決しようとする課題】ところが、吸着ツール
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
ピックアップミスが発生しやすい。吸着ツールに導電性
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
ツールを下降させるが、このときに吸着ツールの各吸着
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、吸着孔に導電性ボールが真空吸
着されるのに時間がかかり、吸着孔によっては導電性ボ
ールを真空吸着しないまま吸着ツールが上昇することが
ある。またこれと反対に１つの吸着孔に複数の導電性ボ
ールが真空吸着され、導電性ボールが連なって付着する
こともある。このように、吸着ツールを用いる方法で
は、ピックアップミスが発生しやすく、ワークの各電極
上に導電性ボールがそれぞれ１個づつ正しく移載されな
いことがあるという問題点があった。 【０００５】そこで本発明は、導電性ボールのピックア
ップミスを解消し、確実に導電性ボールをワークの電極
上に１個づつ移載することができる導電性ボールの移載
方法を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】請求項１の導電性ボール
の移載方法は、吸着ツールに導電性ボールの供給部に対
して上下動作を行わせてこの吸着ツールの下面に形成さ
れた複数個の吸着孔に導電性ボールを真空吸着してピッ
クアップし、次いで吸着ツールをワークの上方に相対的
に移動させそこで吸着ツールに再度上下動作を行わせる
とともに、真空吸着を解除することにより、前記吸着孔
に真空吸着された導電性ボールをワークに移載するよう
にした導電性ボールの移載方法であって、吸着ツールが
上下動作を行って供給部の導電性ボールを真空吸着して
ピックアップする際に吸着ツール内の真空度を真空度計
測部により計測し、所定時間内に所定の真空度に到達し
なかった場合には吸着孔の周囲に多数個の導電性ボール
が吸引される多数個吸引と判断し、真空吸着を解除して
前記多数個の導電性ボールを脱落させ、再度導電性ボー
ルのピックアップをやり直すようにした。 【０００７】 【０００８】 【発明の実施の形態】請求項１記載の導電性ボールの移
載方法によれば、吸着ツールが上下動作を行って供給部
の導電性ボールを真空吸着してピックアップする際に吸
着ツール内の真空度を計測し、所定時間内に所定の真空
度に到達しないならば真空吸着状態を解除して導電性ボ
ールを脱落させ、その後に再度導電性ボールを真空吸着
してピックアップをやり直すことにより、各吸着孔に確
実にそれぞれ１個づつ導電性ボールを吸着してワークに
移載することができる。 【０００９】 【００１０】（実施の形態１）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は本発明の実施の形
態１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移載ヘッドの断面図、図３、図
４、図５、図６は同導電性ボールの移載装置の部分断面
図である。 【００１１】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１１上
には導電性ボールの供給部１０が配設されている。供給
部１０は容器１４から成り、容器１４の下面には振動付
与手段である振動子１６が配設されている。振動子１６
はボックス１５の底面に支持されており、ボックス１５
は基台１２上に載置されている。容器１４の内部には多
数の導電性ボールとしての半田ボール１が貯溜されてい
る。振動子１６を駆動することにより、容器１４を介し
て貯溜された半田ボール１に振動が伝達され、半田ボー
ル１は振動する。 【００１２】基台１１上の供給部１０の側方には、ワー
クとしての基板２６の位置決め部２０が配設されてい
る。位置決め部２０は、Ｘテーブル部２１と、Ｙテーブ
ル部２３を段積みし、更にその上部に基板２６をクラン
プするクランパ２５を設置して構成されている。Ｘテー
ブル部２１のモータ２２が駆動すると、基板２６はＸ方
向に移動し、Ｙテーブル部２３のモータ２４が駆動する
と、基板２６はＹ方向に移動する。このように基板２６
を水平移動させることにより、基板２６を位置決めす
る。 【００１３】供給部１０の上方には移載ヘッド３０が配
設されている。移載ヘッド３０の下端部には吸着ツール
３２が装着されている。移載ヘッド３０はＺテーブル５
０に保持されている。Ｚテーブル５０の背面に設けられ
たナット（図示せず）は、水平な送りねじ２８に螺合し
ている。２９は送りねじ２８の保持テーブルである。し
たがって、Ｘ軸モータ２７が正逆回転すると送りねじ２
８は正逆回転し、テーブル５０は水平移動する。供給部
１０上で移載ヘッド３０が上下動作を行うことにより、
吸着ツール３２はその下面に半田ボール１を真空吸着し
てピックアップする。その後テーブル５０が位置決め部
２０上に水平移動し、そこで移載ヘッド３０が再度上下
動作を行うことにより、吸着ツール３２は半田ボール１
を基板２６上に移載する。 【００１４】次に、図２を参照して移載ヘッド３０の構
造を説明する。３１は本体としてのボックスである。ボ
ックス３１は無底であって、その内部にはブロック３４
が収納されている。ブロック３４の下部には箱型の吸着
ツール３２が結合されている。吸着ツール３２はチュー
ブ３３を介して吸引ユニット３６に接続されており、吸
引ユニット３６が作動することにより、その下面に多数
個形成された吸着孔３５に半田ボール１を真空吸着す
る。また、吸着ツール３２には振動付与手段としての振
動子４３が装着されている。振動子４３を駆動すること
により吸着ツール３２の下面が振動し、半田ボール１を
真空吸着する際に半田ボール１に対し相対的に振動す
る。 【００１５】図２において、ブロック３４の側端部をボ
ックス３１の底板３１ａ上に押し当てることにより、吸
着ツール３２の下面の水平面に対する平行度を確保して
いる。すなわち底板３１ａは、吸着ツール３２の下降限
度を規定するとともに、吸着ツール３２の下面を水平面
とするためのストッパとなっている。また本実施の形態
では、ブロック３４の両側部をストッパに当接させてい
るので、吸着ツール３２の下面の平行度を再現性よく維
持できる。 【００１６】ボックス３１の上面にはシリンダ３８が設
置されており、シリンダ３８のロッド３９の下端部には
ブロック３４が結合されている。４０はバネ材であっ
て、ボックス３１の天井面とブロック３４の上面を結合
している。バネ材４０はそのバネ力でブロック３１を上
方へ弾発し、吸着ツール３２側の自重を減殺している。
本実施の形態では、バネ材４０のバネ力は、ブロック３
１および吸着ツール３２の自重と等しくしている。ブロ
ック３１の両側面に設けられたスライダ４１は、ボック
ス３１の内面に設けられた垂直なレール４２にスライド
自在に嵌合している。 【００１７】次にボックス３１の上下動手段について説
明する。５０はボックス３１の側部に設けられた縦長の
駆動ケースであり、その内部には垂直なボールねじ５１
が収納されている。ボールねじ５１にはナット５２が螺
合しており、ナット５２はロッド５３を介してボックス
３１に結合されている。駆動ケース５０の側面には垂直
なレール５４が設けられており、ボックス３１の側面に
設けられたスライダ５５はこのレール５４にスライド自
在に嵌合している。モータ５６が駆動してボールねじ５
１が回転すると、ナット５２はボールねじ５１に沿って
上下動する。これにより、ボックス３１や吸着ツール３
２は上下動作を行う。 【００１８】６０は制御部であって、吸引ユニット３
６、モータ駆動回路６１、押圧力制御部６２、振動子駆
動回路６４などを制御する。６３はシリンダ３８の圧力
源である。モータ駆動回路６１は、モータ５６を制御す
る。押圧力制御部６２はシリンダ３８の押圧力を制御す
る。真空度計測部６５は、吸着ツール３２内の真空度を
計測し、計測された真空度の信号を制御部６０に送る。 【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、次に各図を参照して動作を説明する。
図１において、移載ヘッド３０は供給部１０の上方へ移
動する。次にモータ５６が駆動することにより、移載ヘ
ッド３０は下降・上昇し、吸着ツール３２は供給部１０
に対して上下動作を行い、下面の吸着孔３５に導電性ボ
ール１を真空吸着してピックアップする。以下、このと
きの吸着動作を図３〜図６を参照して詳述する。 【００２０】まず、図３において、吸着ツール３２を容
器１４内に上下動させ（矢印ａ参照）、吸引ユニット３
６を駆動すると、吸着ツール３２内が真空吸引される。
これにより吸着ツール３２内は負圧となり、吸着孔３５
から空気を吸引することにより（矢印ｂ参照）、容器１
４内の半田ボール１を吸着孔３５に真空吸着する。 【００２１】しかしながら、このとき必ずしも１つの吸
着孔３５に１つの半田ボール１が真空吸着されるとは限
らず、図３に示すように、多数個の半田ボール１が吸着
ツール３２の下面の広い範囲にわたって付着することが
ある。これは吸着孔３５の周囲に複数個の半田ボール１
が吸引され、吸着孔３５が完全に塞がれない状態となる
結果、吸着孔３５にリークを生じて周囲の空気が吸着孔
３５から継続して吸引され（矢印ｃ参照）、この空気の
吸引力により、多数個の半田ボール１が吸着ツール３２
の下面に吸引されるためである。 【００２２】このような多数個吸引は、比較的大径の半
田ボールの場合には半田ボールの自重が大きいため生じ
にくい。しかし、半田ボールの自重は径の３乗に比例し
て小さくなることから、小径の半田ボールは自重が極め
て小さい。この結果、小径の半田ボールの場合には、吸
着孔３５の周囲に発生するわずかな吸引力によっても吸
引されやすく、上述のような多数個吸引を生じやすいも
のである。 【００２３】上述のように、多数個吸引は、吸引孔３５
の空気のリークに起因する。換言すれば、空気のリーク
を検出すれば、多数個吸引の有無を判定できることにな
る。そこで本発明はこの点に着眼し、吸着ツール３２内
の真空度を計測する真空度計測部６５を設けた。そして
移載ヘッド３０が上下動作を行って供給部１０の半田ボ
ール１を真空吸着してピックアップするする際に、吸着
ツール３２内の真空度を計測して、多数個吸引の有無を
検出するようにした。 【００２４】そして所定真空度に到達しない場合には、
多数個吸引によるピックアップミスと判定し、図４に示
すように、パイプ３３を通じて吸着ツール３２内に空気
を導入し（矢印ｄ参照）、真空吸着状態を解除する。す
ると吸着ツール３２の下面に付着した多数個の半田ボー
ル１は吸着ツール３２から脱落して容器１４内に落下す
る（矢印ｅ参照）。 【００２５】その後、図５に示すように移載ヘッド３０
を下降させ（矢印ｆ参照）、再び吸引ユニット３６を駆
動して真空吸着によるピックアップをやり直す矢印ｇ参
照）。この場合も同様に吸着ツール３２内の真空度を計
測し、所定時間内に所定真空度に到達しないならば、再
度真空吸着状態を解除した後に、更に真空吸着によるピ
ックアップを行う。図６はこのようにして真空吸着動作
を繰り返した後に吸着ツール３２の各吸着孔３５に半田
ボール１が１個づつ正常に吸着された状態を示してい
る。なお、真空吸着を繰り返す回数は予め設定され、こ
の設定回数の吸着動作を繰り返してもなお所定真空度に
到達しない場合には真空吸着異常としてアラームなどの
報知手段を駆動してオペレータにその旨報知し、移載装
置は停止する。 【００２６】図６に示すように、半田ボール１を正常に
ピックアップした移載ヘッド３０は、基板２６の上方に
移動し、そこで吸着ツール３２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、吸着
孔３５に真空吸着された半田ボール１を基板２６上に移
載する。 【００２７】このように、半田ボール１の真空吸着時
に、吸着ツール３２内の真空度を計測することにより、
真空吸着動作が正常に行われた否かを簡便かつ確実に検
出することができ、吸着ツール３２に多数の半田ボール
１が誤って吸着されるピックアップミス、更には基板２
６上に多数の半田ボール１が誤って移載される移載ミス
を防止することができる。 【００２８】（実施の形態２）図７は、本発明の実施の
形態２の導電性ボールの移載装置の部分断面図、図８
（ａ），（ｂ），（ｃ）は同導電性ボールの移載装置の
吸着ツールの部分断面図である。図７は、吸着ツール３
２を容器１４内の層状の半田ボール１に着地させ吸引ユ
ニット３６を駆動して吸引動作を行っている状態を示し
ている（矢印ｈ参照）。これにより、図８（ａ）に示す
ように吸着ツール３２の各吸着孔３５から空気が吸引さ
れ（矢印ｉ参照）、吸着ツール３２の下面に当接した半
田ボール１を真空吸着する。このとき、図８（ａ）に示
すように、吸着孔３５の開口端部に複数の半田ボール１
が付着して相互に接触状態にあって吸着口５への進入を
妨げ、それらの半田ボール１のいずれもが吸着孔３５に
正常に吸着されないことがある。 【００２９】そこで、図８（ｂ）に示すように、移載ヘ
ッド３０をわずかに下降させ（矢印ｊ参照）、吸着ツー
ル３２の下面を容器１４内の層状の半田ボール１に軽く
押しつけた状態で振動子１６、４３のいずれか、または
双方を駆動して吸着ツール３２を層状の半田ボール１に
対して相対的に振動させる。すると半田ボール１は振動
により小刻みに水平方向や上下方向に移動し、吸着孔３
５に最も近接した位置にあって吸着されやすい半田ボー
ル１が吸着孔３５の内部へ誘導されて徐々に移動する
（矢印ｋ参照）。その後、図８（ｃ）に示すように、半
田ボール１は吸着孔３５に完全に嵌合し吸着される。 【００３０】このとき、吸着ツール３２を半田ボール１
に押しつける押圧力が、吸着ツール３２から振動を半田
ボール１に伝達し、かつ半田ボール１の小刻みな移動を
妨げない程度の最適な押圧力となるように、圧力制御部
６２によって押圧力の設定を行う。また、振動が効率よ
く伝達されるように、半田ボール１の大きさや容器１４
内に貯溜される半田ボール１の量などに応じて、振動駆
動回路６４により振動子１６、４３の振動周波数、振幅
の設定を行う。 【００３１】このようにして吸着ツール３２を半田ボー
ル１に押しつけながら吸着ツール１を半田ボール１に対
して相対的に振動させることにより、半田ボール１を吸
着ツール３２の各吸着孔３５に誘導して、迅速かつ安定
して半田ボール１を真空吸着させることができる。 【００３２】この後、それぞれの吸着孔３５に半田ボー
ル１を真空吸着した吸着ツール３２は上昇し、移載ヘッ
ド３０は位置決め部２０の上方へ水平移動する。そこで
吸着ツール３２は再度上下動作を行い、基板２６上に半
田ボール１を移載する。 【００３３】 【発明の効果】本発明によれば、導電性ボールを真空吸
着してピックアップする際に吸着ヘッド内の真空度を計
測し、所定時間内に所定の真空度に到達しない場合には
吸着孔の周囲に多数個の導電性ボールが吸引される多数
個吸引と判定し、真空吸着状態を解除して導電性ボール
を脱落させ、その後に再度導電性ボールを真空吸着して
ピックアップをやり直すようにしているので、１つの吸
着孔に複数の導電性ボールが不安定に吸着されている状
態を解消させ、各吸着孔に１個づつ確実に導電性ボール
を吸着させて、ピックアップミスや移載ミスを防止する
ことができる。 【００３４】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載装
置の正面図 【図２】本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載装
置の移載ヘッドの断面図 【図３】本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載装
置の部分断面図 【図４】本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載装
置の部分断面図 【図５】本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載装
置の部分断面図 【図６】本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載装
置の部分断面図 【図７】本発明の実施の形態２の導電性ボールの移載装
置の部分断面図 【図８】（ａ）本発明の実施の形態２の導電性ボールの
移載装置の吸着ツールの部分断面図 （ｂ）本発明の実施の形態２の導電性ボールの移載装置
の吸着ツールの部分断面図 （ｃ）本発明の実施の形態２の導電性ボールの移載装置
の吸着ツールの部分断面図 【符号の説明】 １ 半田ボール １０ 供給部 １４ 容器 １６ 振動子 ２０ 位置決め部 ２６ 基板 ３２ 吸着ツール ３５ 吸着孔 ４３ 振動子

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】吸着ツールに導電性ボールの供給部に対し
   て上下動作を行わせてこの吸着ツールの下面に形成され
   た複数個の吸着孔に導電性ボールを真空吸着してピック
   アップし、次いで吸着ツールをワークの上方に相対的に
   移動させそこで吸着ツールに再度上下動作を行わせると
   ともに、真空吸着を解除することにより、前記吸着孔に
   真空吸着された導電性ボールをワークに移載するように
   した導電性ボールの移載方法であって、吸着ツールが上
   下動作を行って供給部の導電性ボールを真空吸着してピ
   ックアップする際に吸着ツール内の真空度を真空度計測
   部により計測し、所定時間内に所定の真空度に到達しな
   かった場合には吸着孔の周囲に多数個の導電性ボールが
   吸引される多数個吸引と判定し、真空吸着を解除して前
   記多数個の導電性ボールを脱落させ、再度導電性ボール
   のピックアップをやり直すことを特徴とする導電性ボー
   ルの移載方法。