JPH113903A - 半田ボールの搭載装置および搭載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピックアップヘッドがピックアップした半田
ボールをワークにすべてミスなく搭載したかどうかを簡
単に判定できる半田ボールの搭載装置および搭載方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 供給部に備えられた半田ボールをピック
アップヘッド１１の下面に複数個形成された吸着孔６４
に真空吸着してピックアップしワークに搭載する半田ボ
ールの搭載装置において、ピックアップヘッド１１が暗
箱から構成され、この暗箱内に光源６７によって発光す
るノズル６５を設け、ピックアップヘッドの移動路の途
中に、吸着孔６４から暗箱の外へ漏光する光を受光する
受光器を設けた。半田ボールを搭載した後にピックアッ
プヘッド１１が供給部に戻る途中で光源６７を発光さ
せ、吸着孔６４から暗箱の外へ漏光する光を受光するこ
とにより、半田ボールの搭載ミスの有無を簡単に判定で
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、半田ボールをピッ
クアップヘッドにより真空吸着してワークに搭載する半
田ボールの搭載装置および搭載方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】チップや基板などのワークの表面に半田
ボールを搭載し、次いで半田ボールを加熱して溶融させ
た後、冷却して固化させてバンプ（突出電極）を形成す
ることが知られている。一般に、ワークには多数個のバ
ンプが形成されるものであり、したがって半田ボールは
ワークに多数個搭載される。以下、半田ボールをワーク
に一括して多数個搭載するための従来の半田ボールの搭
載装置について説明する。

【０００３】図９は従来の半田ボールの搭載装置の側面
図である。バンプの素材である半田ボール１が容器２に
貯溜されている。３はピックアップヘッドであって、上
下動手段（図示せず）に駆動されて上下動作を行うこと
により、その下面に開孔された吸着孔に半田ボール１を
真空吸着し、往復移動手段（図示せず）に駆動されて水
平移動することにより、クランパ６でクランプして位置
決めされた基板５などのワークの上方へ移動し、そこで
再度上下動作を行うことにより、半田ボール１を基板の
所定位置に搭載するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらピックア
ップヘッドがピックアップした半田ボールは、必ずしも
そのすべてがワークに搭載されるものとは限らず、搭載
ミスによってピックアップヘッドの吸着孔に残存付着し
たままになる半田ボールも生じるが、その場合、ワーク
は半田ボールが欠落した不良品となる。ところが従来、
このような搭載ミスを自動検出する手段はなかったた
め、搭載ミスにともなうトラブルや、ワークの不良品が
発生しやすいものであった。

【０００５】そこで本発明は上記従来の問題点を解消
し、運転の信頼性の高い半田ボールの搭載装置および搭
載方法を提供することを目的とする。詳しくは、ピック
アップヘッドがピックアップした半田ボールをワークに
すべてミスなく搭載したかどうかを簡単に判定できる半
田ボールの搭載装置および搭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記載の半田ボー
ルの搭載装置は、半田ボールの供給部に備えられた半田
ボールをピックアップヘッドの下面に複数個形成された
吸着孔に真空吸着してピックアップしワークに搭載する
半田ボールの搭載装置であって、前記ピックアップヘッ
ドが下面に複数個の吸着孔が形成された暗箱から構成さ
れ、この暗箱内に発光部を設け、前記ピックアップヘッ
ドの移動路の途中に、前記吸着孔から前記暗箱の外へ漏
光する前記発光部の光を受光する受光器を設けた。

【０００７】請求項２記載の半田ボールの搭載方法は、
半田ボールの供給部に備えられた半田ボールをピックア
ップヘッドの下面に複数個形成された吸着孔に真空吸着
してピックアップしワークに搭載する半田ボールの搭載
方法であって、前記ピックアップヘッドが前記供給部に
備えられた半田ボールをピックアップして前記ワークへ
移送搭載した後供給部に戻る途中で、前記ピックアップ
ヘッドを構成する暗箱内に設けられた発光部を発光さ
せ、前記吸着孔から前記ピックアップヘッドの外へ出光
する光を検出し、全ての吸着孔から出光していれば搭載
ミスなしと判定するようにした。

【０００８】各請求項記載の発明によれば、半田ボール
を搭載した後にピックアップヘッドが供給部に戻る途中
で、前記ピックアップヘッドを構成する暗箱内に設けら
れた発光部を発光させ、前記吸着孔から前記暗箱の外へ
漏光する前記発光部の光を検出することにより、半田ボ
ールの搭載ミスの有無を簡単に判定できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を説明す
る。図１は本発明の一実施の形態の半田ボールの搭載装
置の側面図、図２は同半田ボールの搭載装置のピックア
ップヘッドの断面図、図３は同半田ボールの搭載装置の
ピックアップヘッドの平断面図、図４は同半田ボールの
搭載装置のピックアップヘッドと発光器と受光器の斜視
図、図５および図６は同透過フィルムの説明図、図７お
よび図８は同反射フィルムの説明図である。

【００１０】図１において、１１はピックアップヘッド
である。このピックアップヘッド１１はブロック１２に
保持されている。ブロック１２はブラケット１３の前面
に設けられたガイドレール１４に上下動自在に装着され
ている。ブロック１２にはナット１５が一体的に設けら
れており、ナット１５には垂直な送りねじ１６が螺合し
ている。したがってモータ１７が正逆駆動して送りねじ
１５が正逆回転すると、ピックアップヘッド１１はガイ
ドレール１４に案内されて上下動する。

【００１１】ブラケット１３の背面に設けられたナット
（図示せず）は、水平な送りねじ１８に螺合している。
１９は送りねじ１８の保持テーブルである。したがって
モータ２０が正逆駆動すると、送りねじ１８は正逆回転
し、ブラケット１３に保持されたピックアップヘッド１
１はＸ方向に水平移動する。

【００１２】ピックアップヘッド１１の移動路の下方に
は、半田ボール１の供給部２１が設けられている。この
供給部２１は容器から成り、ボックス２２に支持されて
いる。供給部２１の底部には孔部２３が形成されてい
る。ボックス２２は基台２４に載置されており、基台２
４の内部には気体吹出機２５が設置されている。気体吹
出機２５から吹出されたエアなどの気体は、孔部２３か
ら供給部２１へ供給され（破線矢印参照）、その気体圧
により半田ボール１を流動化させ、その状態でピックア
ップヘッド１１が上下動作を行うことにより、ピックア
ップヘッド１１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。なおピックアップヘッド１１が半
田ボール１を真空吸着しやすいように半田ボール１を流
動化させる手段としては、供給部２１に気体を送り込む
上記手段の他、供給部２１を振動器で振動させる手段も
用いられる。

【００１３】供給部２１の側方には、基板５の位置決め
部２６が設けられている。この位置決め部２６は、Ｘテ
ーブル部２７上にＹテーブル部２８を段積みし、さらに
その上部に基板５をクランプするクランパ２９を設置し
て構成されている。Ｘテーブル部２７のモータＭｘが駆
動すると、基板５はＸ方向へ移動し、Ｙテーブル部２８
のモータＭｙが駆動すると、基板５はＹ方向へ移動す
る。このように基板５を水平移動させることにより、そ
の位置を調整する。

【００１４】図２において、ピックアップヘッド１１は
上ケース６２と下ケース６３で暗箱構造に構成されてお
り、下ケース６３の下面には吸着孔６４がマトリクス状
に多数個形成されている。上ケース６２と下ケース６３
の境界は透光性のプレート５５で仕切られて、下ケース
６３の内部は気密室になっており、チューブ８を介して
吸引装置９（図１）に接続されている。

【００１５】図２において、フィルム５５の直上には透
過フィルム５６が配設されている。また上ケース５２の
右側には反射板５７がやや傾斜して配設されており、ま
た左側には反射フィルム５８がやや傾斜して配設されて
いる。また図３に示すように、反射フィルム５８の側部
には光検出センサ５９が配設されている。この光センサ
５９は図外の漏光検出部および制御部に接続されてい
る。上ケース６２と下ケース６３の間には透光性プレー
ト５５と透過フィルム５６が配設されている。また上ケ
ース６２の内部の両側部には第１の反射フィルム５８ａ
と第２の反射フィルム５８ｂが設けられている。したが
って図２において矢印で示すように吸着孔６４から入光
した光は、第１の反射フィルム５８ａによって第２の反
射フィルム５８ｂへ集光・反射され、さらに図３に示す
ように第２の反射フィルム５８ｂによって光センサ５９
に集光・反射される。

【００１６】図５および図６は透過フィルム５６の光学
特性を示すものであって、図５は透過フィルム５６の断
面図、図６は同拡大断面図である。図６に示すように、
透過フィルム５６の上面はプリズム面となっており、下
方から入射した光は、プリズム面により屈折されて両側
方へ出光する。したがって図５に示すように下方から入
射した光は、全体として鋭角度ａ１で両側方へ出光す
る。ａ１は２°〜２０°程度である。

【００１７】図７および図８は反射フィルム５８の光学
特性を示すものであって、図７は反射フィルム５８の断
面図、図８は同拡大断面図である。図８に示すように、
反射フィルム５８はプレート５８１上に粘着剤層５８２
をはさんでアルミ蒸着層５８３を形成し、さらにその上
面にプリズム層５８４を積層して形成されている。した
がって上方から入射した光は、プリズム層５８４に屈折
して入射し、アルミ蒸着層５８３で反射された後、プリ
ズム層５８４から屈折されて出光する。したがって図２
に示すように、上方から入射した光は、全体として鋭角
度ａ２で側方へ反射する。ａ２は２°〜１５°である。

【００１８】透過フィルム５６は上記のような光学特性
を有するので、図２において吸着孔５４から入射した光
は、透過フィルム５６で鋭角度ａ１で両側方へ出光す
る。そして右方へ出光した光は、反射板５７で左方の反
射フィルム５８へ向かって反射される。また左方へ出光
した光は反射フィルム５８に直接入射する。このように
透過フィルム５６は入射した光を鋭角度ａ１で出光させ
る特性を有するので、図２において上ケース６２の高さ
を小さくして、上ケース６２をコンパクト化できる。

【００１９】また図３において、透過フィルム５６や反
射板５７から反射フィルム５８に入射した光は、鋭角度
ａ２で側方へ反射され、光検出センサ５９に入射する。
このように反射フィルム５８は入射した光を鋭角度ａ２
で反射するので、反射フィルム５８を鋭角度ａ３で配設
し、その配設長Ｄを小さくして、上ケース６２をコンパ
クト化できる。すなわち、透過フィルム５６や反射フィ
ルム５８は、ピックアップヘッド１１を小型コンパクト
化するために、光を鋭角方向へ屈折・反射させるための
指向性光学素子である。

【００２０】以上のように、下ケース６３の吸着孔６４
から入射した光を光検出センサ５９に入光させるための
光学素子として、上述した透過フィルム５６や反射フィ
ルム５８を用いることにより、上ケース６２をコンパク
ト化でき、ひいてはピックアップヘッド６１をコンパク
ト化できる。

【００２１】図３において、上ケース６２の側面には第
１の反射フィルム５８ａへ向かって出光するノズル６５
が装着されている。このノズル６５は光源部６７に接続
された光ファイバ６６の端面を、暗箱内へ向けて保持し
ている。７７は光源部６７を制御する制御部である。ノ
ズル６５に保持された光ファイバ６６の端面が発光部に
対応する。なお、発光部として、外部の光源部６７を用
いる替わりに、上ケース６２内に光源を設けるようにし
てもよい。

【００２２】図４において、７０は発光器であって、基
台７１の上面にライン光源７２を備えている。７３は受
光器であって、基台７４の上面にラインセンサ７５を備
えている。この発光器７０と受光器７３はピックアップ
ヘッド１１の移動路の下方に設置されている。７６は受
光器７３に接続された認識部、７７は発光器７０、受光
器７３、認識部７６を制御する制御部である。

【００２３】この半田ボールの搭載装置は上記のように
構成されており、次に動作を説明する。図１において、
ピックアップヘッド１１が供給部２１の上方に位置する
状態で、モータ１７が正逆駆動することにより、ピック
アップヘッド１１は下降・上昇動作を行い、その下面の
吸着孔３２に供給部２１に備えられた半田ボール１を真
空吸着してピックアップする。このとき、ピックアップ
ヘッド１１がすべての吸着孔６４に半田ボール１を真空
吸着しやすいように、気体吹出機２５から気体が吹出さ
れて、供給部２１内の半田ボール１を流動させている。

【００２４】次に供給部２１の半田ボール１をピックア
ップしたピックアップヘッド１１は、図４に示すように
発光器７０の上方を移動する。このとき、ライン光源７
２からピックアップヘッド１１の下面へ向かって光が照
射される。図２および図３において、何れかの吸着孔６
４に半田ボール１が真空吸着されていないときは、図
中、実線矢印で示すようにその吸着孔６４から漏光した
光は透過フィルム５６から第２の反射フィルム５８ｂへ
向かって鋭角度ａ１で出光し、さらに第２の反射フィル
ム５８ｂで鋭角度ａ２で側方へ反射され、光検出センサ
５９に入射する。光センサ５９の出力信号は漏光検出部
に入力され、半田ボール１を真空吸着していない吸着孔
３２が存在すること、すなわち半田ボール１のピックア
ップミスがあったことが判明する。この場合も、透過フ
ィルム５６や反射フィルム５８ａ，５８ｂを用いること
により、上ケース６２の高さＨ２や横幅Ｄ２を小さくし
てコンパクト化できる。

【００２５】この場合には、ピックアップヘッド１１は
供給部２１の上方へ引き返し、そこで再度下降・上昇動
作を行ってピックアップをやり直す。そしてピックアッ
プヘッド１１は再度ライン光源７２の上方へ移動し、再
度漏光の有無を判定する。そして漏光が検出されなかっ
たならば、すべての吸着孔６４に半田ボール１が正しく
真空吸着されているもの（すなわち、ピックアップミス
無し）と判定され、そのまま基板５の上方へ移動する。
そこでピックアップヘッド１は再度下降・上昇動作を行
い、かつ真空吸引状態を解除することにより、半田ボー
ル１を基板５に搭載する。なお基板５には、予めフラッ
クスが塗布されている。

【００２６】またピックアップヘッド１１が基板５に半
田ボール１を搭載した後、供給部２１上へ復帰する途中
で、受光器７３の上方を通過する。このとき、ノズル６
５から第１の反射フィルム５８ａへ光を照射する。図２
および図３で破線矢印は、この光を示すものである。光
は光拡散板６９で均一に散乱されて第１の反射フィルム
５８ａに鋭角度ａ２で入射し、図２に示すように第１の
反射フィルム５８ａで反射されて鋭角度ａ１で透過フィ
ルム５６に入射し、下ケース６３側へ入り、吸着孔６４
から下方へ出光する。

【００２７】図４において、受光器７４のラインセンサ
７５は、吸着孔６４から出光した光を受光し、その出力
信号は認識部７６に入力される。制御部７７は、認識部
７６に入光した光を解析することにより、搭載ミスの有
無を判定する。すなわち、すべての吸着孔６４から光が
出光していれば、搭載ミスは無しと判定される。また何
れかの吸着孔６４からの出光が無ければ、その吸着孔６
４には半田ボール１が付着しており、搭載ミス有りと判
定される。搭載ミス有りと判定された基板５は不良品と
してラインから除去される。良品の基板５はリフロー装
置へ送られ、そこで半田ボール１を加熱することにより
バンプが生成される。

【００２８】なお吸着孔６４にゴミが詰まって出光しな
い場合も、認識部７６や制御部７７により検出される。
そこで、例えば同じ吸着孔６４から連続して複数回出光
しない場合は、その吸着孔６４がゴミで詰まっている可
能性があるので、この場合には、ブザーなどの報知素子
によりオペレータにその旨報知するようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ピ
ックアップヘッドが半田ボールを基板へ搭載した後、ピ
ックアップヘッドが供給部に復帰する途中において、搭
載ミスの有無を簡単、確実に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の半田ボールの搭載装置
の側面図

【図２】本発明の一実施の形態の半田ボールの搭載装置
のピックアップヘッドの断面図

【図３】本発明の一実施の形態の半田ボールの搭載装置
のピックアップヘッドの平断面図

【図４】本発明の一実施の形態の半田ボールの搭載装置
のピックアップヘッドと発光器と受光器の斜視図

【図５】本発明の一実施の形態の透過フィルムの説明図

【図６】本発明の一実施の形態の透過フィルムの説明図

【図７】本発明の一実施の形態の反射フィルムの説明図

【図８】本発明の一実施の形態の反射フィルムの説明図

【図９】従来の半田ボールの搭載装置の側面図

【符号の説明】

１ 半田ボール ５ 基板（ワーク） １１ ピックアップヘッド ２１ 供給部 ５６ 透過フィルム ５８ａ 第１の反射フィルム ５８ｂ 第２の反射フィルム ６４ 吸着孔 ７０ 発光器 ７２ ライン光源 ７３ 受光器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半田ボールの供給部に備えられた半田ボー
   ルをピックアップヘッドの下面に複数個形成された吸着
   孔に真空吸着してピックアップしワークに搭載する半田
   ボールの搭載装置であって、前記ピックアップヘッドが
   下面に複数個の吸着孔が形成された暗箱から構成され、
   この暗箱内に発光部を設け、前記ピックアップヘッドの
   移動路の途中に、前記吸着孔から前記暗箱の外へ漏光す
   る前記発光部の光を受光する受光器を設けたことを特徴
   とする半田ボールの搭載装置。
2. 【請求項２】半田ボールの供給部に備えられた半田ボー
   ルをピックアップヘッドの下面に複数個形成された吸着
   孔に真空吸着してピックアップしワークに搭載する半田
   ボールの搭載方法であって、前記ピックアップヘッドが
   前記供給部に備えられた半田ボールをピックアップして
   前記ワークへ移送搭載した後供給部に戻る途中で、前記
   ピックアップヘッドを構成する暗箱内に設けられた発光
   部を発光させ、前記吸着孔から前記ピックアップヘッド
   の外へ出光する光を検出し、全ての吸着孔から出光して
   いれば搭載ミスなしと判定することを特徴とする半田ボ
   ールの搭載方法。