JP3164109B2 - 半田ボールの搭載装置および搭載方法 - 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、半田ボールを基板
などのワークに搭載するための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】基板やチップなどのワークにバンプ（突
出電極）を形成する手段として、半田材料により形成さ
れた半田ボールをワークに搭載し、この半田ボールを加
熱して溶融固化させることにより、バンプを形成するこ
とが知られている。半田ボールをワークに搭載する半田
ボールの搭載装置は、半田ボールをヘッドの吸着孔に真
空吸着してピックアップし、次いでヘッドをワークの上
方へ移動させて、半田ボールをワークに移載するように
なっている。

【０００３】図７は、従来の半田ボールの搭載装置のピ
ックアップ時の要部断面図である。１は半田ボールであ
り、容器２に貯溜されている。３は容器２の受台であ
り、コンプレッサ４からエアが圧送される。容器２の下
面には孔部５が開孔されており、受部３内に圧送された
エアがこの孔部５から容器２内に吹き上がることによ
り、容器２内の半田ボール１は流動化する。６はヘッド
であって、その下面には半田ボール１を真空吸着する吸
着孔７が多数個形成されている。ヘッド６はバキューム
装置（図外）に接続されており、バキューム装置が駆動
することにより、吸着孔７に半田ボール１を真空吸着す
る。またヘッド６は移動手段（図示せず）に保持されて
おり、移動手段が駆動することにより、半田ボール１の
貯溜部である容器２と、位置決め部（図外）に位置決め
されたワークである基板の間を往復移動する。

【０００４】上記構成において、容器２内にエアを吹き
上げることにより、半田ボール１を容器２内で流動させ
る。そこでヘッド６を下降・上昇させることにより、吸
着孔７に半田ボール１を真空吸着してピックアップし、
続いてヘッドはワークの上方へ移動し、そこで再度下降
・上昇動作をすることにより、吸着孔７に真空吸着した
半田ボール１をワークに搭載する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、容
器２にエアを吹き上げさせて半田ボール１を流動化させ
ることにより、多数個の吸着孔７に半田ボール１を真空
吸着しやすくしている。ところが上記従来装置では、吸
着孔７以外のヘッド６の下面にも半田ボールが付着しや
すいものであった（符号１’で示す半田ボールを参
照）。このようにヘッド６の下面に不要な半田ボール
１’が吸着されると、この半田ボール１’もワークに搭
載されてしまうという問題点があった。また単に半田ボ
ール１を流動化させるだけでは、すべての吸着孔７に半
田ボール１を真空吸着しにくく、半田ボール１が欠落し
た吸着孔７が発生しやすいなど、半田ボール１のピック
アップミスが多発しやすいものであった。

【０００６】またヘッド６はワークの上方で下降・上昇
動作をし、そこで半田ボール１の真空吸着状態を解除す
ることにより、半田ボール１をワークに搭載するが、そ
の際、すべての半田ボール１はワークに搭載されず、一
部の半田ボール１がヘッド６に付着したままになるとい
う搭載ミスを発生しやすいものであった。

【０００７】またこの半田ボールの搭載装置は大量のエ
アを消費するため、設置工場内におけるこの半田ボール
の搭載装置以外の諸設備におけるエア不足を生じやす
く、さらには容器２内にエアを圧入するため、半田ボー
ル１は酸化されやすく、その結果不良バンプが生成され
やすいという問題点があった。

【０００８】そこで本発明は、半田ボールのピックアッ
プミスや搭載ミスを解消し、またエアの圧送を不要にで
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、容器に貯溜さ
れた半田ボールをヘッドの下面に複数個形成された吸着
孔に真空吸着してワークに搭載するようにした半田ボー
ルの搭載装置であって、前記容器が弾性部材に支持され
ており、かつこの容器を振動させる第１の振動手段を設
け、また前記ヘッドに前記第１の振動手段よりも振動周
波数の高い第２の振動手段を設け、前記第１の振動手段
を駆動して前記容器を振動させながら、この振動により
前記容器内で流動化した半田ボールを前記吸着孔に真空
吸着するようにしたものである。

【００１０】また本発明の半田ボールの搭載方法は、弾
性部材に支持された容器を第１の振動手段により振動さ
せることによりこの容器に貯溜された半田ボールを流動
化させ、流動化した半田ボールを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、次い
でピックアップした半田ボールをワークに搭載するとき
は、第２の振動手段によりヘッドを振動させて半田ボー
ルを吸着孔から脱落させるようにしたものである。

【００１１】上記構成において、容器内の半田ボールを
ピックアップするときは、第１の振動手段を駆動して容
器内の半田ボールを流動化させ、流動化した半田ボール
をヘッドの吸着孔に真空吸着する。この場合、望ましく
は、容器は共振状態で振動させる。また半田ボールをワ
ークに搭載するときは、第２の振動手段を駆動すること
により、半田ボールをヘッドの吸着孔から確実に脱落さ
せてワークに搭載する。この場合、望ましくは、第２の
振動手段でヘッドを高周波数で超音波振動させる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
実施の形態１の半田ボールの搭載装置の側面図、図２
（ａ）（ｂ）は同ピックアップ時の要部断面図、図３は
同ヘッドの吸着孔の部分拡大断面図、図４は同搭載時の
要部正面図である。

【００１３】図１において、１１は基台であり、受台１
２が設置されている。受台１２には半田ボール１の貯溜
部としての容器１３が設けられている。容器１３の下面
には第１の振動器１４が結合されており、またその側面
はゴムやスプリングなどの弾性部材１５で支持されてい
る。したがって第１の振動器１４が駆動すると容器１３
は振動し、容器１３内の半田ボール１は振動によって容
器１３内を流動する。

【００１４】２０は基板の位置決め部であって、Ｘテー
ブル２１、Ｙテーブル２２を段積して構成されている。
２３，２４はＸテーブル２１とＹテーブル２２の駆動用
モータである。Ｙテーブル２２上にはクランパ２５が設
けられている。クランパ２５は基板２６を左右からクラ
ンプして固定している。したがってＸテーブル２１とＹ
テーブル２２が駆動すると、基板２６はＸ方向やＹ方向
へ水平移動し、その位置が調整される。

【００１５】３０はヘッドであって、ケース３１の下部
に弾性シート３２をはさんで吸着パッド部３３を装着し
て構成されている（図２（ａ）も参照）。吸着パッド部
３３の右端部は右方へ延出しており、その上面には第２
の振動器３４が設けられている。また吸着パッド部３３
の下面には半田ボール１を真空吸着する吸着孔３５（図
３）が多数個マトリクス状に開孔されている。

【００１６】図１において、ヘッド３０はシャフト３６
を介してブロック３７に保持されている。３８は支持フ
レームであって、その前面には垂直なガイドレール３９
が設けられている。ブロック３７はガイドレール３９に
昇降自在に装着されている。ブロック３７にはナット４
０が結合されている。ナット４０には垂直な送りねじ４
１が螺合している。モータ４２が駆動して送りねじ４１
が回転すると、ブロック３７はガイドレール３９に沿っ
て昇降し、ヘッド３０も昇降する。４３はバキューム装
置であって、チューブ４４を介してヘッド３０に接続さ
れている。バキューム装置４３が駆動することにより、
吸着孔３５に半田ボール１を真空吸着する。

【００１７】５０は横長のフレームであって、その前面
には水平なボールねじ５１が設けられている。支持フレ
ーム３８の背面に設けられたナット（図示せず）はこの
ボールねじ５１に螺合している。モータ５２が駆動して
ボールねじ５１が回転すると、支持フレーム３８はボー
ルねじ５１に沿ってＸ方向に水平移動し、これによりヘ
ッド３０は容器１３と基板２６の間を往復移動する。す
なわち、ボールねじ５１やモータ５２はヘッド３０を水
平移動させる移動手段を構成している。

【００１８】この半田ボールの搭載装置は上記のような
構成より成り、次に全体の動作を説明する。図１に示す
ように、ヘッド３０を容器１３の上方に位置させ、モー
タ４２を正駆動する。すると送りねじ４１は正回転し、
ヘッド３０は下降する。図２（ａ）において、このとき
第１の振動器１４は駆動して容器１３は振動しており、
この振動のために容器１３内の半田ボール１は流動して
いる。その状態でヘッド３０が容器１３内まで下降する
と、半田ボール１は吸着孔３５に真空吸着される。図３
は半田ボール１が吸着孔３５に真空吸着される様子を示
すものであり、半田ボール１は流動していることによ
り、吸着孔３５のテーパ面３５ａに導かれて吸着孔３５
に確実に真空吸着される。なお、容器１３が低周波数で
共振している状態で半田ボール１は流動化しやすいの
で、容器１３は共振状態で振動させることが望ましい。
共振周波数は容器１３の寸法・形状・材質などによって
異なるが、一般には５００Ｈｚ〜３０Ｈｚの範囲で共振
しやすい。

【００１９】次に、図２（ｂ）において第１の振動器１
４は駆動を停止し、モータ４２は逆駆動してヘッド３０
は上昇し、半田ボール１をピックアップする。

【００２０】次に図１において、モータ５２は正回転
し、ボールねじ５１は正回転して、ヘッド３０は基板２
６に上方へ移動する。そこでモータ４２は正駆動してヘ
ッド３０を下降させ、半田ボール１を基板２６の電極上
に着地させた後、バキューム装置４３による半田ボール
１の真空吸着状態を解除し、続いてモータ４２を逆駆動
してヘッド３０を上昇させ、半田ボール１を基板２６に
搭載する。図４は、このときの状態を示しており、半田
ボール１を基板２６の電極２７に搭載するときには、第
２の振動器３４を駆動してヘッド３０の吸着パッド部３
３を振動させれば、半田ボール１を吸着孔３５から確実
に脱落させて電極２７上に搭載できる。この場合、吸着
パッド部３３を２０ＫＨｚ程度の高い周波数で超音波振
動させれば、半田ボール１を吸着孔３５から確実に脱落
させることができる。このようにして半田ボール１を基
板２６に搭載したならば、第２の振動器３４の駆動を停
止し、ヘッド３０を図１に示す容器１３の上方へ復帰さ
せ、以下、上述した動作を繰り返す。

【００２１】以上のようにこの半田ボールの搭載装置
は、容器１３内の半田ボール１を真空吸着するときは、
第１の振動器１４により容器１３を振動させて半田ボー
ル１を流動化させることにより、すべての吸着孔３５に
半田ボール１を確実に真空吸着してピックアップでき
る。また半田ボール１を基板２６に搭載するときは、第
２の振動器３４によりヘッド３０を振動させることによ
り、ヘッド３０の下面に真空吸着された半田ボール１を
ヘッド３０の下面から脱落させて、確実に基板２６に移
載できる。

【００２２】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２の半田ボールの搭載装置のヘッドとその駆動手段の
ブロック図、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は同ピックアップ
時の要部断面図である。図５において、第２の振動器３
４は、制御部６１、発振器６２、アンプ６３から成る駆
動回路に接続されている。制御部６１は振動周波数を切
り替える機能を有しており、ピックアップ時には５００
Ｈｚ以下の低周波に設定し、また搭載時には２０ＫＨｚ
程度の超音波振動に設定する。この実施の形態２の半田
ボールの搭載装置の全体構成は、図１に示す実施の形態
１と同様であるが、容器１３を振動させるための第１の
振動器１４はなくてもよい。

【００２３】次に動作を説明する。図６はピックアップ
動作を示すものである。まず図６（ａ）に示すように、
第２の振動器３４を駆動して吸着パッド部３３を５００
Ｈｚ程度の低い周波数で振動させながら、ヘッド３０を
下降させる。図６（ｂ）に示すように吸着パッド３３の
下面が容器１３内の半田ボール１に接触すると、吸着パ
ッド部３３は振動しているので図３の場合と同様に半田
ボール１はテーパ面３５ａに沿って吸着孔３５に導か
れ、吸着孔３５に確実に真空吸着される。次に図６
（ｃ）に示すようにヘッド３０は上昇し、半田ボール１
をピックアップする。

【００２４】次に実施の形態１の場合と同様にヘッド３
０は基板２６の上方へ移動し、そこでヘッド３０は下降
して半田ボール１を基板２６の電極２７上に移載する。
このときの動作は図４に示す実施の形態１と同様である
が、この場合には吸着パッド部３３の振動周波数は２０
ＫＨｚ以上の超音波振動に切り替える。この実施の形態
２のようにヘッド３０の振動周波数の切り替え手段を設
ければ、容器１３を振動させる第１の振動器１４を不要
にできるが、この場合も、第１の振動器１４を設けて、
ピックアップ時には容器１３を振動させてもよいもので
ある。なお本発明によれば、半田ボールの貯溜部（容
器）において半田ボールを流動させるためのエアを不要
にすることができるが、エアの吹き出しを禁止するもの
ではない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヘ
ッドで半田ボールを真空吸着してピックアップする際に
は、第１の振動手段により容器を振動させることによ
り、この場合望ましくは低周波数で共振させることによ
り、流動化した半田ボールを確実に吸着孔に真空吸着し
てピックアップできる。また半田ボールをワークに搭載
するときは、第２の振動手段によりヘッドを振動させる
ことにより、この場合望ましくは高周波数で超音波振動
させることにより、半田ボールを吸着孔から確実に脱落
させてワークに搭載することができる。さらには、半田
ボールの貯溜部である容器において半田ボールを流動さ
せるためのエアを不要にすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載装置
の側面図

【図２】（ａ）本発明の実施の形態１の半田ボールの搭
載装置のピックアップ時の要部断面図（ｂ）本発明の実
施の形態１の半田ボールの搭載装置のピックアップ時の
要部断面図

【図３】本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載装置
のヘッドの吸着孔の部分拡大断面図

【図４】本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載装置
の搭載時の要部正面図

【図５】本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載装置
のヘッドとその駆動手段のブロック図

【図６】（ａ）本発明の実施の形態２の半田ボールの搭
載装置のピックアップ時の要部断面図（ｂ）本発明の実
施の形態２の半田ボールの搭載装置のピックアップ時の
要部断面図（ｃ）本発明の実施の形態２の半田ボールの
搭載装置のピックアップ時の要部断面図

【図７】従来の半田ボールの搭載装置のピックアップ時
の要部断面図

【符号の説明】

１ 半田ボール １３ 容器 １４ 第１の振動器 １５ 弾性部材 ２０ 位置決め部 ２６ 基板 ３０ ヘッド ３４ 第２の振動器 ３５ 吸着孔

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器に貯溜された半田ボールをヘッドの下
   面に複数個形成された吸着孔に真空吸着してワークに搭
   載するようにした半田ボールの搭載装置であって、前記
   容器が弾性部材に支持されており、かつこの容器を振動
   させる第１の振動手段を設け、また前記ヘッドに前記第
   １の振動手段よりも振動周波数の高い第２の振動手段を
   設け、前記第１の振動手段を駆動して前記容器を振動さ
   せながら、この振動により前記容器内で流動化した半田
   ボールを前記吸着孔に真空吸着するようにしたことを特
   徴とする半田ボールの搭載装置。
2. 【請求項２】前記ヘッドの下部に吸着パッドが設けら
   れ、この吸着パッドに前記吸着孔が形成され、かつ前記
   第２の振動手段はこの吸着パッドを振動させることを特
   徴とする請求項１記載の半田ボールの搭載装置。
3. 【請求項３】前記第２の振動手段は超音波振動すること
   を特徴とする請求項１または２記載の半田ボールの搭載
   装置。
4. 【請求項４】前記第１の振動手段は、前記容器を共振状
   態で振動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の半田ボールの搭載装置。
5. 【請求項５】弾性部材に支持された容器を第１の振動手
   段により振動させることによりこの容器に貯溜された半
   田ボールを流動化させ、流動化した半田ボールをヘッド
   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、次いでピックアップした半田ボールをワーク
   に搭載するときは、第２の振動手段によりヘッドを振動
   させて半田ボールを吸着孔から脱落させるようにしたこ
   とを特徴とする半田ボールの搭載方法。
6. 【請求項６】前記第１の振動手段で前記容器を低周波数
   の共振状態で振動させて半田ボールを流動化させること
   を特徴とする請求項５記載の半田ボールの搭載方法。
7. 【請求項７】前記第２の振動手段で前記ヘッドを高周波
   数で超音波振動させて半田ボールを吸着孔から脱落させ
   るようにしたことを特徴とする請求項５記載の半田ボー
   ルの搭載方法。