JP2002043349A - Device and method for supplying ball - Google Patents

Device and method for supplying ball

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JP2002043349A
JP2002043349A JP2000222185A JP2000222185A JP2002043349A JP 2002043349 A JP2002043349 A JP 2002043349A JP 2000222185 A JP2000222185 A JP 2000222185A JP 2000222185 A JP2000222185 A JP 2000222185A JP 2002043349 A JP2002043349 A JP 2002043349A
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Japan
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ball
opening
negative pressure
closing
supply port
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Japanese (ja)
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Kazuo Niitsuma
和生 新妻
Kohei Tatsumi
宏平 巽
Hideji Hashino
英児 橋野
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Nippon Steel Corp
Shibuya Corp
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Shibuya Kogyo Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball supply device by which a ball is not scattered by adopting a gravity drop system, there is no risk of squashing a ball by an opening and closing unit and further a change in the amount of ball supply can be flexibly responded. SOLUTION: The present invention adopts the following means in a ball supply device to solve problems. First, a lower portion inside a ball reserve unit is made narrow and a ball supply port is provided. Secondly, an opening and closing unit, which can be opened and closed, is provided at the ball support port. Thirdly, a negative pressure source is connected to the ball reserve unit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボール供給装置及
びその方法に関するものであって、主としてBGA(ボ
ールグリッドアレー)へ半田ボールを搭載する半田ボー
ルマウント装置で微小な半田ボールに損傷を与えること
なく安定した供給を行うことのできるボール供給装置及
びその方法を主眼に開発されたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ball supply apparatus and a ball supply method, and more particularly to a method of mounting a solder ball on a BGA (ball grid array) to damage a small solder ball. It has been developed mainly with a ball supply device and a method thereof capable of performing stable and stable supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半田ボールマウント装置における
ボール溜まりへのボール供給は、升で量った半田ボール
を自重で落下させるか、半田ボールを圧縮空気で押して
送るかのいずれかであった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a ball is supplied to a ball pool in a solder ball mounting apparatus by either dropping a solder ball measured by a cell under its own weight or pushing the solder ball by compressed air to feed it.

【0003】しかし、自重落下方式の場合は、供給停止
のための開閉部が必要となり開閉部でボールが挟まり潰
れてしまうことがある。他方、圧送送り出し方式の場合
は、半田ボールが圧縮空気を受けてボール溜まりを飛び
だしてしまうという問題点がある。
However, in the case of the self-weight drop method, an opening / closing part for stopping supply is required, and the ball may be pinched and crushed by the opening / closing part. On the other hand, in the case of the pressure feed-out method, there is a problem that the solder ball receives compressed air and jumps out of the ball pool.

【0004】自重落下方式の問題点を解決するため、特
開平9−306919号公開特許公報に示されるよう
に、供給容器の構造を工夫したり、特開平11−163
050号公開特許公報に示されるように、供給チューブ
を工夫する等の解決案が提案されてきた。しかし、前者
は供給量の変更に供給容器の変更を必要とするなど変更
作業が繁雑であり、後者は供給チューブ内に半田ボール
が残りメンテナンスがしにくいと言った難点を有してい
た。
In order to solve the problem of the weight drop method, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-306919, the structure of a supply container is devised, or as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-163.
As shown in Japanese Patent Publication No. 050, a solution has been proposed such as devising a supply tube. However, in the former case, the change work is complicated, such as a change in the supply container in order to change the supply amount, and in the latter case, there is a problem that solder balls remain in the supply tube, making maintenance difficult.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自重落下方
式を採用することにより、ボールの飛散がなく、且つ開
閉部によるボール潰れの危険のないボール供給装置及び
その方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to provide a ball supply apparatus and a method thereof which employ a self-weight drop method so that the ball is not scattered and there is no danger of the ball being crushed by the opening / closing section. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、ボール供給装置に次の手段を採用した。第
1に、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供
給口を設ける。第2に、ボール供給口に開放閉鎖可能な
開閉部を設ける。第3に、ボール貯留部に負圧源を接続
する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means in a ball supply device. First, a ball supply port is provided by forming the inside lower part of the ball storage part narrow. Secondly, an opening / closing unit that can be opened and closed is provided at the ball supply port. Third, a negative pressure source is connected to the ball reservoir.

【0007】又、方法の発明として、ボール貯留部の内
部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給
口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部
に負圧源を接続し、開閉部の動作と関連させて負圧源を
動作させることを特徴とするボール貯留部からのボール
供給方法を提供する。
Further, as a method invention, a ball supply port is formed by narrowing the lower inside of the ball storage section, an opening / closing section that can be opened and closed is provided at the ball supply port, and a negative pressure source is connected to the ball storage section. And a method for supplying a ball from a ball storage, characterized in that a negative pressure source is operated in association with the operation of the opening / closing section.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面に従って、実施例と共
に本発明の実施の形態について説明する。図1はボール
供給装置の一実施例を示す平面説明図で、図2は同左側
面説明図で、図3は同部分断面正面説明図である。ボー
ル供給装置には、ボール貯留部となるボールホッパ1
(図1では図示が省略されており、図2左方に示されて
いる)と、半田ボールのマウントヘッドへの受け渡し部
となるボールトレイ2と、先端にボール受け8を有し、
ボールトレイ2とボールホッパ1の間を往復運動する搬
送アーム3が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory plan view showing an embodiment of a ball supply device, FIG. 2 is an explanatory view on the left side of the same, and FIG. The ball supply device includes a ball hopper 1 serving as a ball storage unit.
(Not shown in FIG. 1 and shown on the left side of FIG. 2), a ball tray 2 serving as a transfer section for transferring solder balls to a mount head, and a ball receiver 8 at a tip end.
A transfer arm 3 that reciprocates between the ball tray 2 and the ball hopper 1 is provided.

【0009】搬送アーム3は、先端のボール受け8の反
対側(図2中右方端付近)で基台4に回動自在に装着さ
れている。搬送アーム3は、搬送シリンダ5によりボー
ルトレイ2とボールホッパ1の間を往復運動する。搬送
シリンダ5はエアシリンダを用いている。該搬送シリン
ダ5のロッド51が縮んだ状態で搬送アーム3は、ボー
ルホッパ1側に位置し(図1で実線で示される)、搬送
シリンダ5のロッド51が伸びることにより搬送アーム
3はボールトレイ2側に移動する(図1で点線で示され
る)。
The transfer arm 3 is rotatably mounted on the base 4 on the opposite side (near the right end in FIG. 2) of the ball receiver 8 at the tip. The transfer arm 3 reciprocates between the ball tray 2 and the ball hopper 1 by the transfer cylinder 5. The transfer cylinder 5 uses an air cylinder. When the rod 51 of the transfer cylinder 5 is contracted, the transfer arm 3 is positioned on the ball hopper 1 side (shown by a solid line in FIG. 1). Move to the second side (indicated by the dotted line in FIG. 1).

【0010】搬送アーム3にはツイストシリンダ6が仕
込まれており、ツイストシリンダ6のロッド61の進退
により搬送アーム3の先端が90度回転する。すなわ
ち、ツイストシリンダ6のロッド61が縮んだ状態で搬
送アーム3先端のボール受け8は上向きにされている
が、ロッド61が伸びることによりボール受け8は90
度回転し、横向きになる。ボール受け8は上向きの状態
で搬送シリンダ5によりボールホッパ1の下方からボー
ルトレイ2の上方に移動し、その後、ツイストシリンダ
6によりボールトレイ2の中央に進みながら横向きにさ
れるのである。
The transfer arm 3 is provided with a twist cylinder 6, and the tip of the transfer arm 3 is rotated by 90 degrees by the advance and retreat of the rod 61 of the twist cylinder 6. That is, the ball receiver 8 at the tip of the transfer arm 3 is turned upward with the rod 61 of the twist cylinder 6 contracted.
Rotate and turn sideways. The ball receiver 8 is moved from below the ball hopper 1 to above the ball tray 2 by the transfer cylinder 5 in an upward state, and then turned sideways while traveling to the center of the ball tray 2 by the twist cylinder 6.

【0011】搬送アーム3の先端にはボール受け8が取
り付けられている。正確には、図2の丸囲みに示される
ように先端部に筒状体のホルダ7が取り付けられてお
り、筒状体のホルダ7にボール受け8が摺動自在に取り
付けている。ボール受け8の上部には筒状体のホルダ7
上部内径より広いフランジ9が形成されており、このフ
ランジ9でボール受け8はホルダ7内に保持されてい
る。
A ball receiver 8 is attached to the tip of the transfer arm 3. To be more precise, as shown in a circle in FIG. 2, a cylindrical holder 7 is attached to the distal end, and a ball receiver 8 is slidably attached to the cylindrical holder 7. A cylindrical holder 7 is provided above the ball receiver 8.
A flange 9 wider than the upper inner diameter is formed, and the ball receiver 8 is held in the holder 7 by the flange 9.

【0012】ボール受け8の内側の収納空部81は図3
に示されているように一方に傾いて形成されており、ボ
ールトレイ2上で回転したときにボール受け8内の半田
ボールがボールトレイ2に落ちやすいように傾斜してい
る。
The storage space 81 inside the ball receiver 8 is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the solder balls are inclined so that the solder balls in the ball receiver 8 can easily fall on the ball tray 2 when rotated on the ball tray 2.

【0013】ボールホッパ1は、本発明におけるボール
貯留部に相応し、内部にボール収納スペース19を形成
し、密閉可能とされている。ボールホッパ1の内部ボー
ル収納スペース19の下方部には中央に絞られたロート
状の絞り部17が形成されており、一番絞った部分の下
に通路10が構成されている。
The ball hopper 1 corresponds to the ball storage section in the present invention, and has a ball storage space 19 formed therein so as to be hermetically sealable. A funnel-shaped throttle 17 narrowed to the center is formed below the internal ball storage space 19 of the ball hopper 1, and the passage 10 is formed below the narrowed portion.

【0014】通路10の出口は供給口11とされてお
り、供給口11には開閉部材12が取り付けられてい
る。この開閉部材12はエアシリンダ13により作動す
る。すなわち、図4(イ)に示すようにエアシリンダ1
3のロッド31が伸びている状態では開閉部材12は、
供給口11を閉鎖しており、図4(ロ)に示すようにロ
ッド31が縮んだ状態で開閉部材12は、供給口11を
開放する。尚、エアシリンダ13は図5に示されるよう
に圧縮エアー源20と接続されており、圧縮エアー源2
0により作動する。
The outlet of the passage 10 is a supply port 11, and an opening / closing member 12 is attached to the supply port 11. The opening and closing member 12 is operated by an air cylinder 13. That is, as shown in FIG.
When the third rod 31 is extended, the opening / closing member 12 is
The supply port 11 is closed, and the opening / closing member 12 opens the supply port 11 in a state where the rod 31 is contracted as shown in FIG. The air cylinder 13 is connected to a compressed air source 20 as shown in FIG.
Operated by 0.

【0015】ボールホッパ1の上部は図5に示されるよ
うにボールホッパ1内に負圧を導入する負圧発生源が接
続されている。負圧発生源は圧縮エアー源14とエジェ
クタ22とで構成されている。図2乃至図4中18は吸
引連結パイプである。従って、負圧発生源により必要に
応じてボールホッパ1内の圧力を低下できる。実施例で
は100mmHgの負圧をかけている。尚、図中21は
酸化防止のための窒素ガス導入源である。
The upper portion of the ball hopper 1 is connected to a negative pressure source for introducing a negative pressure into the ball hopper 1 as shown in FIG. The negative pressure source includes a compressed air source 14 and an ejector 22. Reference numeral 18 in FIGS. 2 to 4 denotes a suction connection pipe. Therefore, the pressure in the ball hopper 1 can be reduced as required by the negative pressure source. In the embodiment, a negative pressure of 100 mmHg is applied. In the figure, reference numeral 21 denotes a nitrogen gas introduction source for preventing oxidation.

【0016】ボールホッパ1の下には重量計15が上下
動自在に配置されており、ボール受け8が重量計15の
上部に配置された状態で上昇し、ボール受け8を筒状体
のホルダ7から持ち上げ、ボール受け8の重量を測定で
きるようになっている。
A weighing scale 15 is disposed below the ball hopper 1 so as to be movable up and down. The ball receiver 8 rises with the ball receiver 8 disposed above the weighing scale 15, and the ball receiver 8 is held in a cylindrical holder. 7, and the weight of the ball receiver 8 can be measured.

【0017】実施例のボール供給装置の作動手順は次の
通りである。第1に、図2に示すようにボール受け8は
ボールホッパ1の下で待機している。図示しないセンサ
によりボール供給の信号が入ったら、重量計15が上昇
を開始する(図6の重量計上昇グラフがOFFよりON
に変化する)。同時に負圧発生源が動作し、ボールホッ
パ1内に負圧導入を開始する(図6の真空吸引グラフが
OFFよりONに変化する)。
The operation procedure of the ball supply device of the embodiment is as follows. First, the ball receiver 8 is waiting under the ball hopper 1 as shown in FIG. When a ball supply signal is input by a sensor (not shown), the weighing scale 15 starts to rise (the weighing scale rise graph in FIG.
To change). At the same time, the negative pressure generating source operates to start introducing negative pressure into the ball hopper 1 (the vacuum suction graph in FIG. 6 changes from OFF to ON).

【0018】重量計15が上昇してボール受け8を支持
し、ボール受け8がホルダ7から持ち上げられたところ
でボール受け8の空重量を測定し、負圧導入が完了した
後、エアシリンダ13により開閉部材12が回動して、
図3に示されるように供給口11が開放される。
The weight scale 15 rises to support the ball receiver 8, and when the ball receiver 8 is lifted from the holder 7, the empty weight of the ball receiver 8 is measured. The opening and closing member 12 rotates,
The supply port 11 is opened as shown in FIG.

【0019】供給口11の開放後、負圧は徐々に解除さ
れ、これに伴い半田ボールは自重により落下を始め、ボ
ール受け8内部に投入される。半田ボールが投入される
とボール受け8の重量は徐々に増加し、所定重量になっ
た時点(図6の重量計出力グラフが設定値に達した時
点)でボール供給を停止する。
After the supply port 11 is opened, the negative pressure is gradually released. With this, the solder ball starts falling by its own weight and is put into the ball receiver 8. When the solder balls are thrown in, the weight of the ball receiver 8 gradually increases, and the ball supply is stopped when the weight reaches a predetermined value (when the output graph of the weighing scale in FIG. 6 reaches a set value).

【0020】具体的には半田ボールの供給スピード(重
量上昇スピード)と負圧を導入した時から半田ボール供
給が停止するまでの時定数から所定の重量で停止すると
きに負圧を導入するタイミングを算出し、実際に所定重
量を測定する前に負圧導入する。すなわち、図6のボー
ル供給グラフのタイマー値Aを加味して真空吸引グラフ
のタイマー値Bを設定するのである。
More specifically, the supply timing (weight rise speed) of the solder ball and the time constant from when the negative pressure is introduced to when the supply of the solder ball is stopped. Is calculated, and a negative pressure is introduced before actually measuring a predetermined weight. That is, the timer value B of the vacuum suction graph is set in consideration of the timer value A of the ball supply graph of FIG.

【0021】半田ボールの供給が停止してから開閉部材
12でボール供給口11を閉鎖し、同時に重量計15は
下降し、ボール受け8は、搬送アーム3によりボールト
レイ2上に搬送される。搬送後ボール受け8内のボール
はボールトレイ2内に投入される。
After the supply of the solder balls is stopped, the ball supply port 11 is closed by the opening / closing member 12, and at the same time, the weighing scale 15 is lowered, and the ball receiver 8 is transported onto the ball tray 2 by the transport arm 3. After the transfer, the balls in the ball receiver 8 are thrown into the ball tray 2.

【0022】尚、絞り部17より下部の通路10は開閉
装置の構造上必要なもので、絞り部17直下に開閉装置
を設置し、下部の通路10をなくしてもよい。又、重量
計15が昇降せず、ボール受け8のホルダ7が昇降して
もよい。
The passage 10 below the throttle 17 is necessary for the structure of the opening / closing device, and the opening / closing device may be provided immediately below the throttle 17 to eliminate the lower passage 10. Further, the holder 7 of the ball receiver 8 may move up and down without the weighing scale 15 moving up and down.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は、ボール貯留部の内部下方を狭
く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉
鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を
接続したことを特徴とするボール供給装置であるため、
負圧源をコントロールすることにより、開閉部付近のボ
ールを吸い上げ、ボールの存在しない状態で開閉部の動
作を行うことが可能であるので、開閉部によるボール潰
れの危険をなくすことができるボール供給装置となっ
た。
According to the present invention, a ball supply port is formed by narrowing the lower portion inside the ball storage section, an opening / closing section that can be opened and closed is provided at the ball supply port, and a negative pressure source is connected to the ball storage section. Because it is a ball supply device characterized by
By controlling the negative pressure source, the ball near the opening / closing part can be sucked up and the opening / closing part can be operated in the absence of the ball, so that there is no risk of the ball being broken by the opening / closing part. It became a device.

【0024】請求項3記載の発明の効果ではあるが、開
閉部の閉鎖に合わせて負圧源を動作させることにより、
開閉部の閉鎖動作によるボール潰れの危険のないボール
貯留部からのボール供給方法となった。
According to the third aspect of the present invention, by operating the negative pressure source in accordance with the closing of the opening / closing section,
The method of supplying the ball from the ball storage unit has no danger of the ball crushing due to the closing operation of the opening and closing unit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ボール供給装置の一実施例を示す平面説明図FIG. 1 is an explanatory plan view showing an embodiment of a ball supply device.

【図2】同左側面説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of the same left side surface.

【図3】同部分断面正面説明図FIG. 3 is a partially sectional front view of the same.

【図4】ボールホッパの拡大断面説明図で、(イ)は開
閉部材が閉の状態を示す図で、(ロ)は開閉部材が開の
状態を示す図である。
FIGS. 4A and 4B are enlarged cross-sectional explanatory views of the ball hopper, in which FIG. 4A shows a state in which the opening and closing member is closed, and FIG. 4B shows a state in which the opening and closing member is open.

【図5】ボールホッパの接続回路図FIG. 5 is a connection circuit diagram of a ball hopper.

【図6】動作タイミングを示すグラフFIG. 6 is a graph showing operation timing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.....ボールホッパ 2.....ボールトレイ 3.....搬送アーム 4.....基台 5.....搬送シリンダ 6.....ツイストシリンダ 7.....ホルダ 8.....ボール受け 9.....フランジ 10....通路 11....供給口 12....開閉部材 13....エアシリンダ 14....圧縮エアー源 15....重量計 17....絞り部 18....吸引連結パイプ 19....収納スペース 20....圧縮エアー源 21....窒素ガス導入源 22....負圧発生源 31,51,61.ロッド 81....収納空部 1. . . . . Ball hopper 2. . . . . Ball tray 3. . . . . Transfer arm 4. . . . . Base 5. . . . . Transfer cylinder 6. . . . . Twist cylinder 7. . . . . Holder 8. . . . . Ball receiver 9. . . . . Flange 10. . . . Passage 11. . . . Supply port 12. . . . Opening / closing member 13. . . . Air cylinder 14. . . . Compressed air source 15. . . . Weight scale 17. . . . Restrictor 18. . . . Suction connection pipe 19. . . . Storage space 20. . . . Compressed air source 21. . . . Nitrogen gas introduction source 22. . . . Negative pressure source 31, 51, 61. Rod 81. . . . Storage space

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 巽 宏平 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 橋野 英児 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Fターム(参考) 5E319 BB04 CD25  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Kohei Tatsumi 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Prefecture Nippon Steel Corporation Technology Development Division (72) Inventor Eiji Hashino 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Product made in New Japan F-term in the Technology Development Division of Iron and Steel Corporation (reference) 5E319 BB04 CD25

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボ
ール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉
部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続したこと
を特徴とするボール供給装置。
A ball supply port is formed by narrowing the lower portion inside the ball storage section, an opening / closing section that can be opened and closed is provided at the ball supply port, and a negative pressure source is connected to the ball storage section. Ball feeding device.
【請求項2】ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボ
ール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉
部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続し、開閉
部の動作と関連させて負圧源を動作させることを特徴と
するボール貯留部からのボール供給方法。
2. The operation of the opening / closing section, wherein a lower portion inside the ball storage section is formed narrow to provide a ball supply port, an opening / closing section which can be opened and closed is provided at the ball supply port, and a negative pressure source is connected to the ball storage section. A method of supplying a ball from a ball storage, characterized by operating a negative pressure source in association with the method.
【請求項3】開閉部の閉鎖に合わせて負圧源を動作させ
ることを特徴とする請求項2記載のボール貯留部からの
ボール供給方法。
3. The method of supplying a ball from a ball storage unit according to claim 2, wherein the negative pressure source is operated in accordance with the closing of the opening / closing unit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528871A (en) * 2007-06-11 2010-08-26 ピーエーシー ティーイーシーエイチ − パッケージング テクノロジーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Transfer device for taking out and transferring solder ball array group
JP2011066026A (en) * 2009-09-15 2011-03-31 Hioki Ee Corp Spherical body supplying device and spherical body mounting device
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