JPH09314324A - 微細球体供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】微細球体を信頼性高く供給し得る微細球体供給
装置を実現し難かつた。 【解決手段】微細球体を吸着保持し、搬送して供給対象
物の供給対象位置に供給する微細球体供給装置におい
て、多孔質物質からなる本体部の一部表面上に、供給対
象物の供給位置に対応させて単数又は複数の開口部を有
する薄膜層が積層形成された吸着ヘツドと、吸着ヘツド
の本体部に負圧を供給する負圧源とを設け、負圧源から
供給される負圧に基づいて、吸着ヘツドの薄膜層の開口
部を介して微細球体を吸着保持するようにしたことによ
り、微細球体を転写性良く吸着保持し得ると共に、より
微細な球体をより狭ピツチで吸着保持することができ、
かくして微細球体を狭ピツチで信頼性高く供給し得る微
細球体供給装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１〜図３） 発明の実施の形態（図１〜図５） 発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は微細球体供給装置に
関し、例えばはんだボールをプリント配線板の対応する
ランド上に供給する球状はんだ供給装置に適用して好適
なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、例えばＩＣチツプ等の電子部品を
実装するのに必要な微量のはんだをプリント配線板の対
応するランド上に供給する方法として、めつき法や蒸着
法がある。また従来では、これらめつき法及び蒸着法に
加え、プリント配線板の所望するランド上にはんだを供
給する方法として、クリームはんだをスクリーン印刷す
るいわゆるスクリーン印刷法も広く使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがめつき法や蒸
着法によつてプリント配線板の所望するランド上にはん
だを供給しようとする場合、設備が大がかりになるため
にコストが高くなる問題があつた。特にめつき法は、供
給するはんだ量にばらつきが生じ易い問題もあり、また
はんだの供給量を増加させたいときにはその分時間を多
く必要としたり、この際量精度がさらに劣化する問題も
あつた。さらにめつき法は、工程に場所的制約を受け易
く、実装ライン内では適用し得ない問題があつた。

【０００５】一方スクリーン印刷法においては、微細な
ピツチでスクリーンに開口部を形成し難く、また微細な
開口部を介してのクリームはんだ転写を行い難い問題が
あつた。従つてスクリーン印刷法は、狭ピツチＩＣチツ
プに対応したランドパターンへの適用が難しく、適用し
たとしてもブリツジ等の印刷不良を生じ易い問題があつ
た。

【０００６】ところで、近年、プリント配線板の所望す
るランド上にはんだを供給するもう一つの方法として、
真空ポンプ等の真空源と連結された吸着ヘツドで微小径
のはんだボールを吸着保持し、これをプリント配線板の
所望する各ランド上にまで搬送して転写する装置（以
下、これを球状はんだ供給装置と呼ぶ）を用いた方法が
提案されている（特願平5-239148号及び特願平5-239148
号等）。この場合プリント配線板上に転写されたはんだ
ボールは、プリント配線板上に塗布されたフラツクスの
粘着力によつて対応するランド上に位置決め保持され、
この後加熱されることにより溶融して当該各ランドをそ
れぞれコートする。

【０００７】従つてこのような方法によれば、転写する
はんだボールとして均一な球径のものを選択的に使用す
ることにより、微量でかつ均一高さのはんだコートをプ
リント配線板の所望する各ランド上にそれぞれ形成し得
る一方、はんだボールの球形選択することにより所望高
さのはんだコートを形成し得る利点がある。

【０００８】ところが、従来提案されている球状はんだ
供給装置では、はんだボールを吸着保持する上述の吸着
ヘツドの吸着部がプリント配線板の各ランドにそれぞれ
対応させて開口部が設けられたスクリーンであつたり、
又は当該各ランドにそれぞれ対応させて配置された複数
のノズルであるために、微細なランドパターンに対応し
難い問題があつた。

【０００９】また従来の球状はんだ供給装置では、はん
だが金属の中では比較的柔らかいために、上述のように
構成された吸着ヘツドの吸着部にはんだボールを吸着し
たときに当該はんだボールがスクリーンの開口部やノズ
ルの先端部に大きくくい込み易く、プリント配線板へ転
写しないことがあるなど、はんだ供給の信頼性が低い問
題があつた。

【００１０】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、微細球体を信頼性高く供給し得る微細球体供給装置
を提案しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、微細球体を吸着保持し、搬送して
供給対象物の供給対象位置に供給する微細球体供給装置
において、多孔質物質からなる本体部の一部表面上に、
供給対象物の供給位置に対応させて単数又は複数の開口
部を有する薄膜層が積層形成された吸着ヘツドを設ける
ようにした。

【００１２】この場合この微細球体供給装置では、微細
球体が薄膜層の各開口部を介して本体部に吸いつけられ
るように吸着ヘツドに吸着保持されるため、薄膜層の各
開口部への球体の食い込みが少なく、その分微細球体を
吸着ヘツドから転写性良く球体供給対象の供給位置に転
写することができる。

【００１３】またこの微細球体供給装置では、微細球体
を吸着ヘツドの本体部に吸いつけるようにして保持する
ためより微細な球体に対応でき、また薄膜層の開口部を
狭ピツチで形成することができるため、微細な球体をよ
り狭ピツチで吸着保持することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１５】図１において、１は全体として本発明を適
用した実施例による球状はんだ供給装置を示し、架台２
の内部に装置１全体を制御する制御部２２が配置されて
いる。この架台２上にはベース板３が配設されており、
当該ベース板３上には、図示しないテーブル駆動機構か
ら与えられる推進力に基づいてＹ方向（矢印ｙ）に移動
自在に基板搬送テーブル４が配置されている。これによ
り供給される加工対象のプリント配線板５をこの基板搬
送テーブル４上に載せてベース板３上をＸ方向に自在に
搬送し得るようになされている。

【００１６】またこのベース板３上には支柱６が植設さ
れると共に、当該支柱６にはガイド面７ＡをＸ方向（矢
印ｘ）と平行に向けてガイド部材７が配置され、かつ当
該ガイド部材７にはガイド面７Ａに沿つてＸ方向に移動
自在に第１の可動体８が取り付けられている。この場合
第１の可動体８には、Ｚ方向（矢印ｚ）に移動自在に、
かつＺ方向と平行な中心軸Ｋ１を中心として回転自在に
第２の可動体９が挿着されると共に、当該第２の可動体
９の下端にはノズル１０を介して吸着ヘツド１１が取り
付けられいる。

【００１７】また吸着ヘツド１１は、ノズル１０を介し
て負圧源２３（図２）と連結され、当該負圧源２３から
ノズル１１を介して与えられる負圧に基づいてその下面
でなる吸着面１１Ａ（図２）にはんだボールを吸着保持
し得るようになされている。さらにベース板３上には、
第１の可動体８がガイド部材７の一端側に設定された原
点位置に位置したときに吸着ヘツド１１の吸着面と対向
するように、多数のはんだボール１２が収容されたはん
だ漕１３が配設されている。

【００１８】これによりこの球状はんだ供給装置１で
は、制御部２２が所定のタイミングで第１及び第２の可
動体８、９並びに負圧源２３を駆動させることによつ
て、はんだ漕１３内のはんだボール１２を吸着ヘツド１
０の吸着面１１Ａに吸着保持し、これをガイド部材７の
ガイド面７Ａに沿つてＸ方向に搬送して、基板搬送テー
ブル４により所定の加工位置（図１においてプリント配
線板５が描かれている位置）にまで搬送されてきたプリ
ント配線板５の対応するはんだ供給位置（種としてラン
ド、以下、これをランドとする）上に転写することがで
きるようになされている。

【００１９】このためベース板３上には、Ｘ方向に移動
する吸着ヘツド１１の吸着面１１Ａを撮影し得るように
カメラ２０が配設されており、かくして当該カメラ２０
の出力に基づいて制御部２２が吸着ヘツド１１の吸着面
１１Ａにおけるはんだボール１２の吸着状態（未吸着の
有無等）の確認や、吸着面の位置認識を行い得るように
なされている。

【００２０】また第１の可動体８にはカメラ２１が一体
に取り付けられており、かくして制御部２２が加工位置
に位置するプリント配線板５に設けられている認識マー
クを当該カメラ２１の出力に基づいて検出し、当該検出
結果に基づいて第１及び第２の可動体等を駆動制御する
ことにより、吸着ヘツド１１に吸着保持されたはんだボ
ール１２を位置精度良くプリント配線板５上に転写し得
るようになされている。

【００２１】ここで実際上この球状はんだ供給装置１の
場合、吸着ヘツド１１は、図２に示すように、ノズル１
０の下端部に固定された本体部３０の表面全面を薄膜層
３１で覆うことにより形成されている。この場合本体部
３０は、例えばセラミツクやグラフアイト等の多孔質物
質から形成されており、下面３０Ａが平面状に形成され
ている。

【００２２】また薄膜層３１は、クロム等のはんだとの
ぬれ性が悪い金属材をめつき法により被着することによ
り形成されており、本体部３１の下面３０Ａを覆う部位
３１Ａにはプリント配線板５（図１）の対応する各ラン
ドにそれぞれ対応させて複数の開口部３１ＡＸが設けら
れている。

【００２３】これによりこの吸着ヘツド１１において
は、ノズル１０を介して負圧源２３から供給される負圧
に基づいて、図３に示すように、はんだボール１２を薄
膜層３１の各開口部３１ＡＸをそれぞれ介して本体部３
０の下面３０Ａに吸い付けることができ、かくして複数
のはんだボール１２をプリント配線板５の対応する各ラ
ンドと同じ位置関係で吸着保持し得るようになされてい
る。

【００２４】以上の構成において、この球状はんだ供給
装置１では、動作時、まず上述のテーブル駆動機構が駆
動して基板搬送テーブル４を移動させることにより、当
該基板搬送テーブル４上に載置された加工対象のプリン
ト配線板５を加工位置にまで搬送する。

【００２５】次いで第１の可動体８が原点位置に位置し
た状態において第２の可動体９が駆動して吸着ヘツド１
１をはんだ漕１３に向けて下降させると共に、このとき
負圧源２３が駆動して吸着ヘツド１１に負圧を与えるこ
とにより、当該吸着ヘツド１１の吸着面１１Ａ（図２）
にはんだ漕１３内のはんだボール１２をプリント配線板
５の対応する各ランドと同じ位置関係で吸着する。

【００２６】続いて第２の可動体９が駆動して吸着ヘツ
ド１１を上昇させると共に、第１の可動体８が駆動して
ガイド部材７のガイド面７Ａに沿つて移動することによ
り、吸着ヘツド１１をカメラ２０の上方の所定位置にま
で移動させる。これにより吸着ヘツド１１によるはんだ
ボール１２の吸着状態の確認（未吸着確認等）及び吸着
ヘツド１１の吸着面１１Ａの位置認識を行うと共に、こ
の後この位置認識結果に基づいて必要に応じて第２の可
動体９が駆動して回転することにより吸着ヘツド１１を
回転させて当該吸着ヘツド１１の回転方向の位置合わせ
を行う。

【００２７】続いて再び第１の可動体８が駆動すること
により吸着ヘツド１１をガイド部材７のガイド面７Ａに
沿つてＸ方向の他端側に移動させると共に、この際カメ
ラ２１からの出力に基づいてプリント配線板５の認識マ
ークを検出し、当該検出結果に基づいて吸着ヘツド１１
をプリント配線板５上方の所定位置に位置させる。

【００２８】さらにこの後第２の可動体９が駆動して吸
着ヘツド１１を下降させることにより当該吸着ヘツド１
１の吸着面１１Ａに吸着保持された各はんだボール１２
をプリント配線板５の対応するランド上に載せると共
に、この際負圧源２３が吸着ヘツド１１への負圧供給を
停止することにより、これら各はんだボール１２をプリ
ント配線板５上に転写する。なおこの際プリント配線板
５の対応位置上にはフラツクスが塗布されており、転写
された各はんだボール１２はこのフラツクスによりプリ
ント配線板５上に保持される。

【００２９】続いてテーブル駆動機構が駆動して基板搬
送テーブル４をＹ方向に移動させることにより、当該基
板搬送テーブル４上のプリント配線板５を続く処理ライ
ンに送り出すと共に、この後プリント配線板５が供給さ
れる毎に同様の動作を繰り返す。このようにしてこのは
んだ供給装置１は、供給されるプリント配線板５の所定
位置上に順次はんだボール１２を供給する。なお続く処
理ラインに送り出されたプリント配線板５は、この後リ
フロー炉又はレーザ加熱装置等の加熱装置に供給され、
当該加熱装置において各はんだボール１２が加熱溶融さ
れることにより各ランド上にはんだコートが形成され
る。

【００３０】ここでこのはんだ供給装置１の場合、吸着
ヘツド１１は、上述のように多孔質物質でなる本体部３
０の表面全面を薄膜層３１で覆うようにして形成されて
おり、はんだボール１２を薄膜層３１の各開口部３１Ａ
Ｘをそれぞれ対して本体部３０に吸い付けるようにして
吸着保持する。

【００３１】この場合薄膜層３１の各開口部３１ＡＸの
深さは、当該薄膜層３１の本体部３０の下面３０Ａを覆
う部位３０Ａと厚みと同じであるために浅く、従つては
んだボール１２の薄膜層３１の各開口部３１ＡＸへの食
い込みが少ない分、吸着ヘツド１１に吸着保持したはん
だボール１２を転写性良くプリント配線板５上に転写す
ることができる。

【００３２】またこのはんだ供給装置１では、上述のよ
うに吸着ヘツド１１の本体部３０として多孔質物質を用
いているため微小径のはんだボール１２にも対応でき、
さらに吸着ヘツド１１の薄膜層３１をめつき処理により
形成しているため各開口部３１ＡＸを近接して形成する
ことができる。従つて狭ピツチＩＣチツプに対応したラ
ンドパターンへのはんだ供給時にも実用上十分に対応す
ることができる。

【００３３】以上の構成によれば、多孔質物質からなる
本体部３０の表面全面を薄膜層３１で覆うと共に、当該
薄膜層３１の本体部３０の下面３０Ａを覆う部位３１Ａ
にプリント配線板５の各ランドに対応させて開口部３１
ＡＸを形成するようにして吸着ヘツド１１を形成するよ
うにしたことにより、吸着保持したはんだボール１２の
転写性を向上させ得ると共に、微細なはんだボール１２
を狭ピツチで保持することができ、かくして微細なはん
だボール１２を狭ピツチで信頼性高く供給し得る球状は
んだ供給装置を実現できる。

【００３４】なお上述の実施例においては、本発明をは
んだボール１２をプリント配線板５上の対応するランド
上に転写する球状はんだ供給装置１に適用するようにし
た場合について述べたが、本発明はこれに限らず、微細
球体を吸着保持し、搬送して供給対象物の供給位置に供
給するこの他種々の微細球体供給装置に適用することが
できる。

【００３５】また上述の実施例においては、吸着ヘツド
１１の薄膜層３１を金属材をめつき法により被着するこ
とにより形成するようにした場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、蒸着法等この他種々の方法を適用
できる。この場合薄膜層３１の各開口部３１ＡＸの形成
方法としては、めつき時又は蒸着時に形成するようにし
ても、また本体部３０の表面全面を覆うように薄膜層を
形成した後、エツジング法等により形成するようにして
も良い。

【００３６】さらに上述の実施例においては、薄膜層３
１を金属材を用いて形成するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の素材を用
いて薄膜層を形成するようにしても良い。この場合使用
する素材としては、はんだとのぬれ性が悪いものを適用
すれば、はんだとのぬれ性の良い素材を用いる場合に比
べてより信頼性の高い球状はんだ供給装置を構築するこ
とができる。

【００３７】さらに上述の実施例においては、はんだ漕
１３に溜められたはんだボール１２を直接吸着ヘツド１
１に吸着するようにした場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、例えば図４に示すように、はんだ漕１
３の上部開口を、吸着ヘツド１１の薄膜層３１に形成さ
れた開口部３１ＡＸと同じパターンで開口部４０Ａが形
成されたスクリーン４０で覆い、当該スクリーン４０の
各開口部４０Ａをそれぞれ介してはんだ漕１３内から吸
着ヘツド１１の薄膜層３１の各開口部３１ＡＸにはんだ
ボール１２を吸引するようにしても良い。

【００３８】このようにすることによつて、吸着ヘツド
１１の薄膜層３１の１つの開口部３１ＡＸに静電気等の
影響により複数のはんだボール１２が吸着されることを
防止でき、その分はんだ供給の信頼性をより向上させる
ことができる。またこのスクリーン４０に代えて、はん
だ漕１３の近傍又は吸着ヘツド１１の移動路近傍に、吸
着ヘツド１１に吸着保持されたはんだボール１２に所定
圧力の空気（又は他の気体）を吹きつける気体吹きつけ
手段を設け、当該気体吹きつけ手段から吹き出す空気
（又は他の気体）の圧力によつて吸着ヘツド１１に吸着
保持された余分なはんだボール１２を吹き払うようにし
ても良く、このようにしても上述のスクリーン４０を用
いた場合と同様の効果を得ることができる。

【００３９】さらに上述の実施例においては、吸着ヘツ
ド１１に加熱手段を設けない場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、例えば図５に示すように、制御部
２２により温度調整器５０を介して温度制御されるヒー
タ等の加熱手段５０を本体部３０内に設け、プリント配
線板５上にはんだボール１２を位置決めして載せた後、
加熱手段５０を駆動させて当該はんだボール１２を加熱
溶融させるようにしても良い。このようにすることによ
つて、この球状はんだ供給装置１からリフロー炉又はレ
ーザ加熱装置等の加熱装置までの間のはんだボール１２
の欠落や位置ずれを防止でき、かくしてより信頼性の高
い球状はんだ供給装置を実現できる。

【００４０】さらに上述の実施例においては、吸着ヘツ
ド１１の本体部３０の表面全面上に薄膜層３１を積層形
成するようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、本体部３０の下面３０Ａ（一部表面）上のみ
にプリント配線板５の各ランドにそれぞれ対応させて開
口部３１ＡＸが形成された薄膜層を形成するようにして
も良い。なおこの場合には、本体部３０の他の表面を、
例えば箱状の筐体等、本体部３０を外部と遮断（密閉）
する薄膜以外の他の遮断手段（密閉手段）により密閉す
るようにすれば良い。

【００４１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、微細球体
を吸着保持し、搬送して供給対象物の供給対象位置に供
給する微細球体供給装置において、多孔質物質からなる
本体部の一部表面上に、供給対象物の供給位置に対応さ
せて単数又は複数の開口部を有する薄膜層が積層形成さ
れた吸着ヘツドと、吸着ヘツドの本体部に負圧を供給す
る負圧源とを設け、負圧源から供給される負圧に基づい
て、吸着ヘツドの薄膜層の開口部を介して微細球体を吸
着保持するようにしたことにより、微細球体を転写性良
く吸着保持し得ると共に、より微細な球体をより狭ピツ
チで吸着保持することができ、かくして微細球体を狭ピ
ツチで信頼性高く供給し得る微細球体供給装置を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例によるはんだ供給装置の全体構成を示す
斜視図である。

【図２】吸着ヘツドの構成を示す断面図である。

【図３】吸着ヘツドに吸着保持されたはんだボールの様
子を示す断面図である。

【図４】他の実施例の説明に供する斜視図である。

【図５】他の実施例の説明に供する斜視図である。

【符号の説明】

１……球状はんだ供給装置、４……基板搬送テーブル、
５……プリント配線板、１１……吸着ヘツド、１２……
はんだボール、１３……はんだ槽、２２……制御部、２
３……負圧源、３０……本体部、３０Ａ……下面、３
１、３１Ａ……薄膜層、３１ＡＸ、４０Ａ……開口部、
４０……スクリーン、５０……ヒータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微細球体を吸着保持し、搬送して供給対象
   物の供給対象位置に供給する微細球体供給装置におい
   て、 多孔質物質からなる本体部の一部表面上に、上記供給対
   象物の上記供給位置に対応させて単数又は複数の開口部
   を有する薄膜層が積層形成された吸着ヘツドと、 上記吸着ヘツドの上記本体部に負圧を供給する負圧源と
   を具え、上記負圧源から供給される負圧に基づいて、上
   記吸着ヘツドの上記薄膜層の上記開口部を介して上記微
   細球体を吸着保持することを特徴とする微細球体供給装
   置。
2. 【請求項２】上記吸着ヘツドは、 吸着保持した上記微細球体を加熱する加熱手段を具える
   ことを特徴とする請求項１に記載の微細球体供給装置。
3. 【請求項３】上記微細球体が複数収容された収容部と、 上記収容部の上記微細球体を取り出すための取出口を覆
   うように配置され、上記吸着ヘツドの上記薄膜層の各上
   記開口部にそれぞれ対応させて単数又は複数の開口部が
   穿設されたスクリーンとを具えることを特徴とする請求
   項１に記載の微細球体供給装置。
4. 【請求項４】上記吸着ヘツドに吸着保持された上記微細
   球体に所定圧力の気体を吹きつける気体吹きつけ手段を
   具えることを特徴とする請求項１に記載の微細球体供給
   装置。