JP5865294B2 - ボール搭載装置およびボール搭載方法 - Google Patents
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Description
A=(B−C)−D+E ・・・ (1)
A:補正量
B:転写ピンの先端と所定の高さ位置との間の基準距離と、搭載ノズルの先端と所定の高さ位置との間の基準距離との差
C:ボール搭載装置の測定時における転写ピンの先端と所定の高さ位置との間の距離と、搭載ノズルの先端と所定の高さ位置との間の距離との差
D:ボール搭載装置の測定時における転写ピンの先端とステージとの間の距離と、転写ピンの先端とステージとの間の基準距離との差
E:ボール搭載装置に入力された厚さのワークの搭載面の高さ方向の位置と、実際にステージに搭載されたワークの搭載面の高さ方向の位置との差
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D:ボール搭載装置の測定時における転写ピンの先端とステージとの間の距離と、転写ピンの先端とステージとの間の基準距離との差
E:ボール搭載装置に入力された厚さのワークの搭載面の高さ方向の位置と、実際にステージに搭載されたワークの搭載面の高さ方向の位置との差
図1から図3を参照しながら、ボール搭載装置1の全体的な構成について説明する。図1は、本発明の一実施の形態にかかるボール搭載装置1の概略構成(レイアウト)を上面図(平面図)により示している。図2および図3は、図1のボール搭載装置1の一部の概略構成を正面図により示している。
ステージ搬送機構5は、X軸テーブル、Y軸テーブル、Z軸テーブル、およびθテーブルを備え、フレーム2に対して、ステージ4を、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向およびθ方向に移動することが可能である。したがって、ステージ搬送機構5により、ワーク100を、ステージ4の上面(支持面、本例ではX−Y平面)に保持した状態で、反り矯正装置9、第1の検査ユニット10、および補填装置11に対して任意の位置に移動可能である。
制御部12は、たとえば、コンピュータあるいはマイクロコンピュータを用いて構成することができる。その場合、制御部12は、プロセッサ13と、そのプロセッサ13によりボール搭載装置1を制御する制御用のプログラム14等を格納するためのメモリ15を有する。
反り矯正装置9は、ステージ4に搭載されたワーク100をステージ4に対して押圧し、ワーク100をステージ4の上面に沿わせることができる。ステージ4の上面には吸引孔が形成され、ボール搭載装置1には、この吸引孔に負圧を発生させる吸引装置が備えられている。したがって、反り矯正装置9によりステージ4の上面に沿わされたワーク100は、吸引孔に発生する負圧により矯正された状態が維持される。なお、本実施の形態に示すボール搭載装置1においては、リペアに際して、後述するように、ワーク100の搭載面100Aの高さ位置に応じて搭載ノズル33の位置制御を行うことができるため、反り矯正装置9を不要とすることもできる。しかしながら、ワーク100の反りを矯正した状態で搭載面100Aの一部の高さ位置を測定することで、この高さ位置に基づき、搭載面100A全体について、搭載ノズル33の位置制御を行うことも可能となる。
制御部12は、第1の検査ユニット10により、ステージ4に搭載された状態のワーク100の複数の電極101の中から、ボールBを搭載する対象となる少なくとも1つの電極101Bの位置(搭載面100Aのボール抜け位置)や、ワーク100上の不適当な位置に搭載されたボール(余剰ボール)の位置を示すリペア位置情報16を取得する。
補填装置11は、ワーク100の搭載面100AのボールBを搭載する対象となる少なくとも1つの電極101Bの位置に、フラックスFを転写することができ、そして、ボールBを搭載することができる。さらに、補填装置11は、余剰ボールの排除(取り去り)を行うことができる。
フラックス転写機構20は、フラックスFを転写するための転写ピン25と、着脱可能に保持する転写ピン保持部としてのピンホルダー26と、ピンホルダー26が取り付けられるキャリッジ27と、キャリッジ27を上下方向に移動させる転写ピン移動手段としてのキャリッジ移動機構28と、キャリッジ移動機構28により移動されるキャリッジ27の移動量を測定する転写ピン移動量測定手段としてのロータリーエンコーダー29とを有する。ロータリーエンコーダー29は、キャリッジ移動機構28の駆動源となる不図示のサーボモーターの回転量を測定する。この回転量に基づきキャリッジ27の移動量を測定することになる。
ピンホルダー26は、転写ピン25をチャックキングするチャック部(図示省略)を有し、このチャック部の締緩により、転写ピン25はピンホルダー26に対して着脱可能とされている。チャック部は、ピンホルダー26に対して、下端位置から上方に向けて移動可能に取り付けられている。
キャリッジ27は、ガイド軸32を介してフレーム2に取り付けらられている。ガイド軸32は、キャリッジ27を、X−Y方向(左右前後方向)については移動しないようにZ方向(上下方向)にガイドする。ガイド軸32によりZ方向にガイドされるキャリッジ27は、キャリッジ移動機構28の駆動力を受けて、上下方向(Z方向)に移動させられる。キャリッジ移動機構28は、たとえば、ボールねじとこれを回転させるモーター等により構成することができる。ピンホルダー26は、キャリッジ27に固定された状態で取り付けられている。したがって、ピンホルダー26およびここに保持される転写ピン25は、キャリッジ27と一体に移動する。
フラックス転写機構20には、キャリッジ移動機構28の駆動量、すなわち、キャリッジ27の移動量を測定するロータリーエンコーダー29が備えられている。転写ピン25、ピンホルダー26、およびキャリッジ27は、一体に移動する。したがって、ロータリーエンコーダー29により測定されるキャリッジ27の移動量は、転写ピン25およびピンホルダー26の移動量でもある。
ボール搭載機構21は、一つのボールBを吸着しワーク100に搭載するための搭載ノズル33と、搭載ノズル33を着脱可能なノズルホルダー34と、ノズルホルダー34が取り付けられるキャリッジ35と、キャリッジ35を上下方向に移動させる搭載ノズル移動手段としてのキャリッジ移動機構36と、キャリッジ移動機構36により移動されるキャリッジ35の移動量を測定する搭載ノズル移動量測定手段としてのロータリーエンコーダー37とを有する。ロータリーエンコーダー37は、キャリッジ移動機構36の駆動源となる不図示のサーボモーターの回転量を測定する。この回転量に基づきキャリッジ35の移動量を測定することになる。
ノズルホルダー34は、たとえば、搭載ノズル33をチャッキングするチャック部(図示省略)を有し、このチャック部の締緩により、搭載ノズル33をノズルホルダー34に対して着脱できる。
キャリッジ35は、ガイド軸38を介してフレーム2に取り付けられている。ガイド軸38は、キャリッジ35を、X−Y方向(左右前後方向)については移動しないようにZ方向(上下方向)にガイドする。ガイド軸38によりZ方向にガイドされるキャリッジ35は、キャリッジ移動機構36の駆動力を受けて、上下方向(Z方向)に移動させられる。キャリッジ移動機構36は、たとえば、ボールねじとこれを回転させるモーター等により構成することができる。ノズルホルダー34は、キャリッジ35に固定された状態で取り付けられている。したがって、ノズルホルダー34およびここに保持される搭載ノズル33は、キャリッジ35と一体に移動する。
ボール搭載機構21には、キャリッジ移動機構36の駆動量、すなわち、キャリッジ35の移動量を測定するためのロータリーエンコーダー37が備えられている。搭載ノズル33、ノズルホルダー34、およびキャリッジ35は、一体に移動する。したがって、ロータリーエンコーダー37により測定されるキャリッジ35の移動量は、搭載ノズル33およびノズルホルダー34の移動量でもある。
余剰ボール排除機構22は、ワーク100上の余剰ボール(不適当な位置に搭載されたボール)を吸引する吸引ノズル39と、吸引ノズル39を着脱可能なノズルホルダー40と、ノズルホルダー40が取り付けられるキャリッジ41と、キャリッジ41を上下方向に移動させる吸引ノズル移動手段としてのキャリッジ移動機構42と、キャリッジ移動機構42により移動されるキャリッジ41の移動量を測定する吸引ノズル移動量測定手段としてのロータリーエンコーダー43とを有する。ロータリーエンコーダー43は、キャリッジ移動機構36の駆動源となる不図示のサーボモーターの回転量を測定する。この回転量に基づきキャリッジ41の移動量を測定することになる。
ノズルホルダー40は、たとえば、吸引ノズル39をチャッキングするチャック部(図示省略)を有し、このチャック部の締緩により、吸引ノズル39をノズルホルダー40に対して着脱できる。
キャリッジ41は、ガイド軸44を介してフレーム2に取り付けられている。ガイド軸44は、キャリッジ41を、X−Y方向(左右前後方向)については移動しないようにZ方向(上下方向)にガイドする。ガイド軸44によりZ方向にガイドされるキャリッジ41は、キャリッジ移動機構42の駆動力を受けて、上下方向(Z方向)に移動させられる。キャリッジ移動機構42は、たとえば、ボールねじとこれを回転させるモーター等により構成することができる。ノズルホルダー40は、キャリッジ41に固定された状態で取り付けられている。したがって、ノズルホルダー40およびここに保持される吸引ノズル39は、キャリッジ41と一体に移動する。
余剰ボール排除機構22には、キャリッジ移動機構42の駆動量、すなわち、キャリッジ41の移動量を測定するためのロータリーエンコーダー43が備えられている。吸引ノズル39、ノズルホルダー40、およびキャリッジ41は、一体に移動する。したがって、ロータリーエンコーダー43により測定されるキャリッジ41の移動量は、吸引ノズル39およびノズルホルダー40の移動量でもある。
パレット23は、図示を省略すフラックス供給トレイ、クリーニングユニット、ボール供給トレイ、および余剰ボールトレイなどが搭載される。補填装置11には、パレット23を水平な2次元方向(X−Y方向)に移動するためのパレット移動機構23Aが備えられている。フラックス供給トレイには、転写ピン25により転写されるフラックスが保持されている。クリーニングユニットは、転写ピン25の先端に残留したフラックスを溶かして除去するものである。ボール供給トレイには、搭載ノズル33により吸着されるボールが保持されている。余剰ボールトレイは、搭載面100Aから取り除いた余剰ボールを収納するものである。
搭載ノズル33は、たとえば、図示を省略する吸引ポンプに接続され、ノズルの先端に負圧が生じる、いわゆる真空吸着式の構成となっている。真空吸着式の搭載ノズル33は、その先端から空気を吸い込むことにより、パレット23のボール供給トレイに並べられたボールBを吸い上げる。ボール搭載装置1は、真空吸着式の搭載ノズル33のエアーフローを検出することにより、搭載ノズル33の先端にボールBが有るか無いかを判断することができる。
吸引ノズル39も搭載ノズル33と同様に、たとえば、真空吸着式のノズルを用いることができる。真空吸着式の吸引ノズル39は、その先端から空気を吸い込むことにより、搭載面100A上の余剰ボールを吸い上げる。吸引ノズル39においても、搭載ノズル33と同様に、エアーフローを検出することにより、吸引ノズル39の先端にボールBが有るか無いかを判断することができる。
制御部12は、第2の検査ユニット24により、転写ピン25、搭載ノズル33および吸引ノズル39のX−Y方向の位置情報およびZ方向の位置情報を取得する。第2の検査ユニット24は、XY位置検出ユニット45と、Z位置検出ユニット46とを備える。XY位置検出ユニット45は、2つのレーザユニット45Aおよびレーザユニット45Bを備えている(図7参照)。制御部12は、XY位置検出ユニット45から取得される情報に基づいて、転写ピン25、搭載ノズル33および吸引ノズル39のX−Y方向の位置を検出することができる。Z位置検出ユニット46は、ロータリーエンコーダー29、ロータリーエンコーダー37、ロータリーエンコーダー43、位置測定センサー31および変位センサー47を備えている。制御部12は、Z位置検出ユニット46から取得される情報に基づいて、転写ピン25、搭載ノズル33および吸引ノズル39のZ方向の位置を検出することができる。
図4は、フラックス転写機構20により、ワーク100の電極101B(搭載位置)にフラックスFを転写する様子を示している。図5は、ボール搭載機構21により、ワーク100の電極101B(搭載位置)にボールBを搭載する様子を示している。
図7は、第2の検査ユニット24のXY位置検出ユニット45の一例の平面図を示している。図8は、図7中の切断線A−A線に沿って切断した断面図を示している。XY位置検出ユニット45は、ステージ搬送機構5に取り付けられており、X方向、Y方向およびZ方向に移動可能であり、検査にあたり、転写ピン25、搭載ノズル33および吸引ノズル39のそれぞれの下方に配置することができる。
Z位置検出ユニット46は、ロータリーエンコーダー29(転写ピン25に対して配置)と、ロータリーエンコーダー37(搭載ノズル33に対して配置)と、ロータリーエンコーダー43(吸引ノズル39に対して配置)と、位置測定センサー31と、変位センサー47とを備えている。
図9〜図15を参照しながら、転写ピンZ位置情報および搭載ノズルZ位置情報の取得方法について説明する。図9は、転写ピンZ位置情報および搭載ノズルZ位置情報を取得するための工程を示すフローチャートである。
ボール搭載装置1には、予め、図11に示す基準値H3および基準値H4(距離H1に相当)、並びに、図12に示す基準値H5および基準値H6が、メモリ15に記憶されているものとする。基準値H3,H4,H5,H6は、所定時、すなわちボール搭載装置1の完成時に実測された値である。
制御部12により、ステージ搬送機構5を駆動し、転写ピン25の下方にステージ4を配置させる。そして、制御部12は、キャリッジ移動機構28を駆動し、図13(A)に示すように、転写ピン待機位置P1に配置されるキャリッジ27を、図13(B)に示すように、転写ピン25の先端がステージ4に到達するまでキャリッジ27を下降させる。
次に、制御部12は、転写ピン25の下方に変位センサー47のピン50が配置され、転写ピン25を下降させたときに、転写ピン25の先端がピン50の先端に当接するようにステージ搬送機構5を動作させる。そして、図14に示すように、制御部12は、転写ピン待機位置P1に配置されるキャリッジ27が、転写ピン25を変位センサー47により検出される所定の高さ位置まで下降させるときの下降量H10を測定しメモリ15に記憶する。なお、転写ピン25がピン50に到達したときに、転写ピン25に上方に向けて付勢力が作用しても、転写ピン25がピンホルダー26に対して変位しないように、ロック機構30は作動状態とされている。
次いで、制御部12は、リペアの対象となるワーク100をステージ4に搭載し、転写ピン25の下方にワーク100が配置されるように、ステージ搬送機構4を駆動しステージ4を移動させる。そして、制御部12は、図15(A)に示すように、転写ピン待機位置P1に配置されるキャリッジ27を、図15(B)に示すように、転写ピン25を上方に移動することができる所定量H12下降させる。そして、制御部12は、転写ピン待機位置P1に配置されていたキャリッジ27が所定量H12下降されたときの、転写ピン25の付勢移動量位置を位置測定センサー31により検出する。このときに検出される付勢移動量位置は、ワーク100の入力厚さMと、ステージ4に実際に搭載されているワーク100の搭載面100Aのステージ4からの高さとの差に相当する。以下、この差を「ワーク高さ差」と記載することとする。
搭載ノズル33の搭載ノズルZ位置情報の取得について説明する。搭載ノズルZ位置情報は、下記の式(1)により、搭載ノズル33に設定された理想搭載時移動量H2に対する補正量「A」として取得することができる。理想搭載時移動量H2は、先に図10を参照しながら説明したように、工場出荷時等に測定される搭載ノズル33の先端とステージ4との距離H4(距離H1に相当)と、ボール搭載装置1に入力されるワーク100の入力厚さMとに基づいて算出される値である。理想搭載時移動量H2は、ボール搭載装置1を稼動させボール搭載を行うに当たり、たとえば、操作者が、ボールBを搭載するボール搭載装置1において、
位置検出手段としての変位センサー47により検出される前記所定の高さ位置は、同一の位置とし、
位置検出手段としての変位センサー47は、一つの検出手段であって、搭載ノズル33の先端とステージ4との間の基準距離と、ボール搭載装置1に入力されたワーク100の厚さとに基づいて算出される値である理想の搭載時移動量に対して補正を行うことで得られるもので、制御部12にて算出される値である。
A=(B−C)−D+E ・・・ (1)
B:B=基準値H5−基準値H6(図12参照)
C:C=下降量H10−下降量H11(図14参照)
D:D=基準値H3−下降量H7(図11および図13(B)参照)
E:「ワーク高さ差」
基準値H5=100mm
基準値H6=100mm
下降量H10=100mm
下降量H11=95mm
基準値H3=100mm
下降量H7=100mm
E=2mmのマイナス(ボール搭載装置1に入力された厚さのワーク100の搭載面の高さ方向の位置と、実際にステージ4に搭載されたワーク100の搭載面の高さ方向の位置との差は、−2mm)
この結果、補正量A=−7mmと算出される。したがって、搭載時移動量は、「理想搭載時移動量H2−7mm」として算出される。制御部12は、式(1)に基づき、搭載ノズルZ位置情報に相当する補正量Aを算出し、これに基づき搭載ノズル33の搭載時移動量を制御する。
上述したように、本実施の形態のボール搭載装置1は、ステージ4に搭載されるワーク100の所定位置(たとえば、電極101B)に転写ピン25を用いてフラックスFを転写するフラックス転写機構20と、該所定位置に搭載ノズル33を用いてボールBを搭載するボール搭載機構21を有する。
4 … ステージ
10 … 制御部
20 … フラックス転写機構(フラックス転写手段)
21 … ボール搭載機構(ボール搭載手段)
25 … 転写ピン
26 … ピンホルダー(転写ピン保持手段)
28 … キャリッジ移動機構(転写ピン移動手段)
29 … ロータリーエンコーダー(転写ピン移動量測定手段)
31 … 位置測定センサー(付勢移動位置測定手段)
33 … 搭載ノズル
36 … キャリッジ移動機構(搭載ノズル移動手段)
37 … ロータリーエンコーダー(搭載ノズル移動量測定手段)
47 … 変位センサー(位置検出手段)
100 … ワーク
F … フラックス
B … ボール
Claims (4)
- ステージに搭載されるワークの所定位置に転写ピンを用いてフラックスを転写するフラックス転写手段と、
前記所定位置に搭載ノズルを用いてボールを搭載するボール搭載手段と、
を有するボール搭載装置において、
前記フラックス転写手段は、
前記転写ピンを上下方向に移動させる転写ピン移動手段と、
前記転写ピン移動手段による前記転写ピンの移動量を測定する転写ピン移動量測定手段と、
前記転写ピンに上方に向けて付勢力が作用したときに、前記転写ピンが上方に移動できるように前記転写ピンを保持する転写ピン保持手段と、
前記転写ピンが前記付勢力により移動されたときの前記転写ピン保持手段に対する位置である付勢移動位置を測定する付勢移動位置測定手段と、
を有し、
前記ボール搭載手段は、
前記搭載ノズルを上下方向に移動させる搭載ノズル移動手段と、
前記搭載ノズル移動手段による前記搭載ノズルの移動量を測定する搭載ノズル移動量測定手段と、
を有し、
前記転写ピン移動手段および前記搭載ノズル移動手段により、前記転写ピンおよび前記搭載ノズルが所定の高さ位置に移動されたことを検出する位置検出手段と、
前記転写ピン移動量測定手段により測定される前記転写ピンの前記移動量と、前記搭載ノズル移動量測定手段により測定される前記搭載ノズルの前記移動量と、前記付勢移動位置測定手段により測定される前記転写ピンの前記付勢移動位置とに基づいて、前記ボール搭載手段により前記ボールを前記所定位置に搭載する際に必要な前記搭載ノズルの上下方向の移動量である搭載時移動量を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記搭載ノズルの先端と前記ステージとの間の基準距離と、前記ボール搭載装置に入力された前記ワークの厚さとに基づいて算出される値である理想の搭載時移動量に対して補正を行うことで前記搭載時移動量を制御し、
前記制御部は、式(1)に基づき、前記理想の搭載時移動量に対する補正量を算出することを特徴とするボール搭載装置。
A=(B−C)−D+E ・・・ (1)
A:補正量
B:転写ピンの先端と所定の高さ位置との間の基準距離と、搭載ノズルの先端と所定の高さ位置との間の基準距離との差
C:ボール搭載装置の校正時における転写ピンの先端と所定の高さ位置との間の距離と、搭載ノズルの先端と所定の高さ位置との間の距離との差
D:転写ピンの先端とステージとの間の基準距離と、ボール搭載装置の校正時における転写ピンの先端とステージとの間の距離との差
E:ボール搭載装置に入力された厚さのワークの搭載面の高さ方向の位置と、実際にステージに搭載されたワークの搭載面の高さ方向の位置との差 - 請求項1に記載のボール搭載装置において、前記位置検出手段により検出される前記所定の高さ位置は、同一の位置とし、前記位置検出手段は、一つの検出手段であって、前記転写ピンおよび前記搭載ノズルが前記同一の位置に移動したことを検出することを特徴とするボール搭載装置。
- ステージに搭載されるワークの所定位置に転写ピンを用いてフラックスを転写するフラックス転写手段と、
前記所定位置に搭載ノズルを用いてボールを搭載するボール搭載手段と、
を有するボール搭載装置におけるボール搭載方法において、
前記搭載ノズルにより前記ボールを前記ワークに搭載する際に必要な前記搭載ノズルの上下方向の移動量である搭載時移動量は、
搭載ノズルの先端とステージとの間の基準距離と、ボール搭載装置に入力されるワークの厚さとに基づいて算出される理想の搭載時移動量に対して、式(1)により算出される補正量「A」にて補正した値とする、ことを特徴とするボール搭載方法。
A=(B−C)−D+E ・・・ (1)
B:転写ピンの先端と所定の高さ位置との間の基準距離と、搭載ノズルの先端と所定の高さ位置との間の基準距離との差
C:ボール搭載装置の校正時における転写ピンの先端と所定の高さ位置との間の距離と、搭載ノズルの先端と所定の高さ位置との間の距離との差
D:ボール搭載装置の校正時における転写ピンの先端とステージとの間の距離と、転写ピンの先端とステージとの間の基準距離との差
E:ボール搭載装置に入力された厚さのワークの搭載面の高さ方向の位置と、実際にステージに搭載されたワークの搭載面の高さ方向の位置との差 - 請求項3に記載のボール搭載方法において、前記転写ピンおよび前記搭載ノズルが所定の高さ位置に移動されたことを検出し、その検出される前記所定の高さ位置は、同一の位置とし、前記所定の高さ位置に移動されたことを検出する位置検出手段は、一つの検出手段であって、前記転写ピンおよび前記搭載ノズルが前記同一の位置に移動したことを検出することを特徴とするボール搭載方法。
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