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技術 ボール計量方法、ボール計量装置およびボール搭載装置

出願人 アスリートFA株式会社
発明者 本藤弘敏山岸昭隆
出願日 2016年6月24日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-125553
公開日 2017年12月28日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2017-226006
状態 特許登録済
技術分野 溶融はんだ付 印刷回路に対する電気部品等の電気的接続
主要キーワード 支持版 経路部品 Y座標 ボール支 イニシャル値 質量測定器 筒状部材内 ほぼ満杯
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

ボール個数を高精度に計量して基板などに供給できるボール計量方法およびボール計量装置、余剰ボールやボール過少が発生しないボール搭載装置を実現すること。

解決手段

本発明のボール計量装置1は、ボールタンク2から供給されるボール3の総質量をボール計量部4(第2のボール計量部6)で計測し、計測されたボール3の総質量と、ボール3の1個あたりの平均質量に基づいてボールの総個数および累積総個数を算出し、一定個数のボール3をボール搭載装置50に供給する。

概要

背景

電子部品電極回路基板ウエハーなどの電極とを導電性ボールなどの接合材溶融し、電子部品と回路基板やウエハーなどを接合する実装装置が知られている。このような実装装置では、導電性ボールを正確に計量してボール搭載部に供給することが求められる。たとえば、特許文献1には、導電性ボールを貯留部から計量キャビティに落下させ、計量キャビティに一時貯留された導電性ボールを加圧ガスによってボール搭載装置に供給するボール計量装置が開示されている。また、特許文献2には、ボール容器から第1通路を経て計量キャビティに導電性ボールを落下させて一時貯留し、ボール供給部を180度回転させることで計量キャビティに貯留した導電性ボールをボール搭載装置に供給するボール計量装置が開示されている。

また、特許文献3には、実質的に球状でほぼ同じ直径の導電性ボールを筒状部材内整列させ、排出口側の導電性ボールの排出を禁止する係止部材と、導電性ボールを排出側に押出す押出部材とを備え、係止部材と押出部材とを連動させて導電性ボールを1個ずつ供給するボール供給装置が開示されている。

概要

ボールの個数を高精度に計量して基板などに供給できるボール計量方法およびボール計量装置、余剰ボールやボール過少が発生しないボール搭載装置を実現すること。本発明のボール計量装置1は、ボールタンク2から供給されるボール3の総質量をボール計量部4(第2のボール計量部6)で計測し、計測されたボール3の総質量と、ボール3の1個あたりの平均質量に基づいてボールの総個数および累積総個数を算出し、一定個数のボール3をボール搭載装置50に供給する。

目的

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ボール貯留部から供給されるボールの総質量をボール計量部で計測し、計測された前記ボールの総質量と、前記ボールの1個あたりの平均質量とに基づいてボールの総個数を算出し、一定個数の前記ボールをボール搭載装置に供給する、ことを特徴とするボール計量装置。

請求項2

請求項1に記載のボール計量装置において、前記ボール計量部は、前記ボール貯留部から前記ボールが供給される第1のボール計量部と、前記第1のボール計量部から供給された前記ボールの総質量を計量する第2のボール計量部と、を有し、前記第2のボール計量部は、前記ボールの質量計測を行う質量測定器を有している、ことを特徴とするボール計量装置。

請求項3

請求項1または請求項2に記載のボール計量装置において、前記第1のボール計量部は、前記ボール貯留部から供給される前記ボールを一旦貯留する一次計量キャビティと、前記ボール貯留部と前記一次計量キャビティとを一定時間傾ける駆動部と、を有している、ことを特徴とするボール計量装置。

請求項4

請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のボール供給装置において、前記第2のボール計量部は、前記第1のボール計量部から供給される前記ボールを一旦貯留する二次計量キャビティと、前記二次計量キャビティを傾ける駆動部と、を有している、ことを特徴とするボール計量装置。

請求項5

請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のボール供給装置において、前記ボールは、直径が10μm〜800μmである導電性ボールである、ことを特徴とするボール計量装置。

請求項6

請求項1から請求項5に記載のボール計量装置を用いたボール計量方法であって、(1)前記第1のボール計量部に一定量の前記ボールを供給する工程と、(2)前記第1のボール計量部から前記第2のボール計量部に前記ボールを供給する工程と、(3)前記第2のボール計量部に供給された前記ボールの総質量を測定し、前記総質量と前記ボールの1個あたりの平均質量に基づいてボール総個数を算出する工程と、を含む、ことを特徴とするボール計量方法。

請求項7

請求項6に記載のボール計量方法において、前記(1)から(3)の工程を複数回繰り返し、前記ボール搭載装置に供給する前記ボールの累積総個数を算出する、ことを特徴とするボール計量方法。

請求項8

請求項1から請求項5に記載の前記ボール計量装置と、前記ボールを搭載する所定位置に開口部が設けられたボール配列用マスクと、前記ボール計量装置から供給された前記ボールを前記開口部に振り込むボール振込部と、を有する、ことを特徴とするボール搭載装置。

技術分野

0001

本発明は、ボール計量装置、ボール計量方法およびボール搭載装置に関する。

背景技術

0002

電子部品電極回路基板ウエハーなどの電極とを導電性ボールなどの接合材溶融し、電子部品と回路基板やウエハーなどを接合する実装装置が知られている。このような実装装置では、導電性ボールを正確に計量してボール搭載部に供給することが求められる。たとえば、特許文献1には、導電性ボールを貯留部から計量キャビティに落下させ、計量キャビティに一時貯留された導電性ボールを加圧ガスによってボール搭載装置に供給するボール計量装置が開示されている。また、特許文献2には、ボール容器から第1通路を経て計量キャビティに導電性ボールを落下させて一時貯留し、ボール供給部を180度回転させることで計量キャビティに貯留した導電性ボールをボール搭載装置に供給するボール計量装置が開示されている。

0003

また、特許文献3には、実質的に球状でほぼ同じ直径の導電性ボールを筒状部材内整列させ、排出口側の導電性ボールの排出を禁止する係止部材と、導電性ボールを排出側に押出す押出部材とを備え、係止部材と押出部材とを連動させて導電性ボールを1個ずつ供給するボール供給装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2011−151374号公報
特開2006−175471号公報
特開2005−103561号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1および特許文献2は、ボール(導電性ボール)の供給個数を計量キャビティに貯留されるボールの集合容量を計量するものである。このような計量は、計量キャビティ内においてボールの貯留密度が密であったり疎であったりすることがあり、正確にボール個数として計量することが困難である。また、特許文献1に記載のボールの供給は、計量キャビティ内に移送されたボールを加圧ガスで吹き飛ばしてボール搭載装置に供給するために、ボールが下部流路の途中で詰まったりしてボール計量の精度が安定せず、安定したボール搭載ができないことがある。さらに、加圧ガスを使用していることから、ボールが吹き飛ばされた衝撃で傷がついてしまうことや、ボールが飛散してしまい、清掃に多くの時間がかかったり、異種ボール混入してしまったりするというような課題がある。

0006

また、特許文献3に記載されているボール供給装置では、ボール(導電性ボール)を正確に1個ずつ排出することができるが、ボールの直径が100μm〜1mm程度の大きさには適用可能であるが、直径が100μm以下のボールへの適用は困難である。また、供給するボールが1万個以上の多数になる場合にはボール排出に時間がかかり、サイクルタイムが著しく増加してしまうという課題を有している。

0007

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記課題の少なくとも一つを解決し、供給するボールの個数を高精度に計量して基板などに供給できるボール計量方法およびボール計量装置、余剰ボールやボール過少が発生しないボール搭載装置を実現しようとするものである。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために、本発明のボール計量装置は、ボール貯留部から供給されるボールの総質量をボール計量部で計測し、計測されたボールの総質量と、ボールの1個あたりの平均質量とに基づいてボールの総個数を算出し、一定個数のボールをボール搭載装置に供給することとする。

0009

また、上記発明に加えて、ボール計量部は、ボール貯留部からボールが供給される第1のボール計量部と、第1のボール計量部から供給されたボールの総質量を計量する第2のボール計量部とを有し、第2のボール計量部は、ボールの質量計測を行う質量測定器を有していることが好ましい。

0010

また、上記発明に加えて、第1のボール計量部は、ボール貯留部から供給されるボールを一旦貯留する一次計量キャビティと、ボール貯留部と一次計量キャビティとを一定時間傾ける駆動部とを有していることが好ましい。

0011

また、上記発明に加えて、第2のボール計量部は、第1のボール計量部から供給されるボールを一旦貯留する二次計量キャビティと、二次計量キャビティを傾ける駆動部と、を有している、ことが好ましい。

0012

また、上記発明に加えて、ボールは、直径が10μm〜800μmである導電性ボールであることが好ましい。

0013

上記のボール計量装置を用いたボール計量方法であって、(1)ボール貯留部から第1のボール計量部に一定量のボールを供給する工程と、(2)第1のボール計量部から第2のボール計量部にボールを供給する工程と、(3)第2のボール計量部に供給されたボールの総質量を測定し、総質量とボールの1個あたりの平均質量に基づいてボール総個数を算出する工程とを含むこととする。

0014

上記(1)から(3)の工程を複数回繰り返し、ボール搭載装置に供給するボールの累積総個数を算出することが好ましい。

0015

本発明のボール搭載装置は、上記記載のボール計量装置と、ボールを搭載する所定位置に開口部が設けられたボール配列用マスクと、ボール計量装置から供給されたボールを開口部に振り込むボール振込部とを有することとする。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施の形態に係るボール計量装置を示す側面図である。
本発明の実施の形態に係るボール計量装置を上方から見た平面図である。
本発明の実施の形態に係るボール計量装置を前方から見た正面図である。
本発明の実施の形態に係るボール計量方法を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態に係るボール計量方法を示すフローチャートである。
第1のボール計量部から第2のボール計量部にボールを供給する様子を示す図面である。
第2のボール計量部によるボール3の質量を測定する状態を示す図である。
第2のボール計量部からボールを、ボール搭載装置50に向けて排出する(ステップS8)工程を示す図である。
本発明の実施の形態に係るボール搭載装置の概略構成を示す平面図である。
本発明の実施の形態に係るボール振込部の概略構成を説明する図である。

実施例

0017

(ボール計量装置1の構成)
まず、ボール計量装置1の構成について、図1図3を参照しながら説明する。

0018

図1は、ボール計量装置1を示す側面図、図2は、ボール計量装置1を上方から見た平面図、図3は、ボール計量装置1を前方側から見た正面図(一部断面で表している)である。なお、図1に示すボール計量装置1は、図示左側を前方、右側を後方、図示上側を上方、下側を下方として説明する。図1図3に示すように、ボール計量装置1は、ボール貯留部であるボールタンク2から供給されるボール3の総質量を計測するボール計量部4を有している。ボール3は、直径が10μm〜800μmで、ほぼ同じ直径を有する半田ボール、銅などのコア周り半田メッキしたボール、銅ボールなどの導電性ボールである。ボール計量部4は、第1のボール計量部5と、第1のボール計量部5の直下に配設される第2のボール計量部6とから構成されている。

0019

図1図2に示すように、ボール計量装置1は、後方側にボールタンク2および第1のボール計量部5を傾ける駆動部7を有している。駆動部7は、第1のボール計量部回転用モータ8を有している。第1のボール計量部回転用モータ8は、モータ軸9が第1ボール計量部5側に延長されていて、第1のボール計量部5側の回転軸10とフランジ11によって連結されている。モータ軸9および回転軸10は、フランジ11を含んでハウジング12によって回転可能に支持されている。ハウジング12は、架台13上に固定されている。

0020

図1図3に示すように、回転軸10は、第1のボール計量部5およびボールタンク2を支持するベース部14に取り付けられた回転力伝達部15に連結され、第1のボール計量部回転用モータ8の回転を回転軸10および回転力伝達部15を介してベース部14に伝達することができる。なお、第1のボール計量部回転用モータ8は正逆転可能であり、ボールタンク2および第1のボール計量部5は、第1のボール計量部回転用モータ8の回転方向に連動して正方向、その逆方向に回転軸10を軸として揺動させ、図1図2に示す姿勢から傾けたり、戻したりできるようになっている。なお、図1図3は、ボール計量装置1が非駆動の初期状態を表している。

0021

図3に示すように、ボールタンク2の上方側は、蓋部材16によって封止されている。ボールタンク2の内部には、ボール3が大量に収容されている。ボールタンク2の下方側は、漏斗状に下方が狭いボール通路17となっている。ボールタンク2は、ベース部14の上方に固定されているボール支持台18に取り付けられている。ボール通路17の下方には、ボールタンク2から排出されるボール3を一旦貯留する一次計量キャビティ25が配置されている。

0022

一次計量キャビティ25は、ボール通路17に向かって開口されるボール貯留部26と、ボール貯留部26の右方上方に連通し下方に向かうボールシュート部27を有している。ボール貯留部26の底部28とボールシュート部27との間には、ボールシュート部27の上方端部に連続する傾斜面29が形成されている。図3に示す姿勢のとき、ボール貯留部26、ボール通路17およびボールタンク2は連通されているが、ボール貯留部26内のボール3は、ボールシュート部27に達しない範囲にある。また、図3に示す姿勢では、ボールタンク2内のボール3は、ボール通路17から自然落下してボール貯留部26に入るが、ボール通路17の先端とボール貯留部26の底部28との間にボール3が充填された段階で、ボール3の落下は止まり、ボールシュート部27からボール3は落下しない。ボールタンク2および一次計量キャビティ25は、ベース部14とボール支持台18とで一体化されているので、第1のボール計量部回転用モータ8を駆動することによって回転軸10を軸として左右方向に揺動可能となっている(矢印で図示)。

0023

第2のボール計量部6は、図1図3に示すように、第1のボール計量部5の下方側に配置されている。第2のボール計量部6は、一次計量キャビティ25のボールシュート部27の直下に配置されるボールシュート30と、ボールシュート30の下方に配置される二次計量キャビティ31と質量測定器であるロードセル32などで構成されている。ボールシュート30は、一次計量キャビティ25のボールシュート部27側に開口したボール導入口部33と、二次計量キャビティ31に向かって突出したボールシュート部34を有し、ロードセル32の上端部に固定されたボールシュート支持板35に固定されている。

0024

図3に示すように、二次計量キャビティ31は、前方から見て略V字形状の傾斜面36からなる底部37を有し、駆動部38によって左右(点線の矢印)に傾けられるようになっている。二次計量キャビティ31は、第1のボール計量部5から落下するボール3を一旦貯留する機能を有する。駆動部38は、二次ボール計量キャビティ31を反時計回りに傾ける二次計量キャビティ回転用シリンダ39と、ロッド40とを有している。ロッド40は、二次計量キャビティ31を反時計回りに傾けるときにだけ係合し、質量測定時には、係合が解除される。ロッド40が二次計量キャビティ31との係合を解除すると、二次計量キャビティ31は、図3に示す初期姿勢復帰する。

0025

二次計量キャビティ回転用シリンダ39は、ハウジング41によって支持されて、ロードセル32に取り付けられた駆動部支持版42に固定されている。図1に示すように、第2のボール計量部6は、ロードセル32の上方に取り付けられていて、ロードセル32は、二次ボール計量キャビティ31に供給されたボール3の総質量を測定する。ロードセル32は、第1のボール計量部6が取り付けられた状態で架台43に固定されている。ロードセル32は、起歪体歪ゲージを貼り付けた構造であり、ボール質量により起歪体に力を加えると起歪体にひずみが生じ、起歪体に貼り付けてあるひずみゲージ抵抗値が変化することを利用して質量を電気的出力に変換するものであり、高精度で素早くボール質量を測定することが可能である。なお、ボール質量計測用としてはロードセルに限定されず、測定精度が高ければ他の質量計測センサーなどでもよい。

0026

ボール計量装置1は、不図示の制御装置を有している。制御装置は、第1のボール計量部5を傾けて一定量のボール3を第2のボール計量部6に供給すること、供給されたボール3の総質量を測定すること、ボール3の総質量とボール3の1個当たりの平均質量から総個数を算出すること、二次計量キャビティ31を傾けてボール3を排出させること、などのボール計量装置1の運転に関わる全体制御機能を有する。

0027

(ボール計量方法)
続いて、前述したボール計量装置1を用いたボール計量方法について図3図8を参照しながら説明する。

0028

図4および図5は、ボール計量方法を示すフローチャートである。フローチャートの工程順に沿って説明する。まず、ボール3が必要量ほぼ満杯)だけ収容されたボールタンク2をボール支持台18にセットし(ステップS1)、ボールタンク2内のボール3を第1のボール計量部5に供給する(ステップS2)。図3に示すように、ボールタンク2をボール支持台18にセットすると、ボールタンク内のボール3は、ボール通路17を通って一次計量キャビティ25のボール貯留部26に落下する。ボール通路17とボール貯留部26との間が、ボール3で充填された状態になるとボール3の落下は自然に停止する。一次計量キャビティ25の姿勢は、ほぼ水平となっていてボールシュート部27からボール3は落下しない。なお、図3では、ボールタンク2内に収容されているボール3は、下方の一部のみを簡略化して表している。続いて、第1のボール計量部5から第2のボール計量部6にボール3を供給する(ステップS3)。

0029

図6は、第1のボール計量部5から第2のボール計量部6にボール3を供給する様子を示す図面である。図6に示すように、第1のボール計量部25は、一体化されたボールタンク2と共に、駆動部7(図1図2参照)によって回転軸10を軸に水平面に対して時計回り(図示矢印方向)に約60度傾けられる。第1のボール計量部5を約30度傾けることで、ボールタンク2、ボール通路17、ボール貯留部26およびボールシュート部27が連通し、ボール3は、第2のボール計量部6側のボールシュート30およびボールシュート部34を通って、所定の時間に達するまで二次計量キャビティ31に落下し続ける。なお、第1のボール計量部5を傾ける角度は約25度〜約40度であればボール3の落下に支障はない。第1のボール計量部5から第2のボール計量部6に供給するボールの量は、第1のボール計量部5を傾ける時間で律せられる。

0030

続いて、ボール3の落下時間が所定の時間に達したか判定する(ステップS4)。ボール3の落下開始(第1のボール計量部5の傾斜開始)から一定時間(たとえば3秒間)経過したことを検知(YES)したときには、所定量のボール3が第2のボール計量部6に落下(供給)されたこととする。予め、ボール3の落下時間とボール3の落下量との相関をとっておけば、ボール落下量を制御することが可能である。なお、ボール3が落下開始から所定の時間に達していないとき(NO)には、ステップS3の工程を所定の時間に達するまで継続する。ボール3の落下時間が所定の時間に達した(所定量落下した)ことを検知したときに、第1のボール計量部5からのボール供給(ボール落下)を停止する(ステップS5)。ボール3の供給停止は、ボールタンク2を含んで第1のボール計量部5を反時計回りに回転させる。ボールタンク2および第1のボール計量部5は、ステップS2(図3参照)の姿勢に戻る。続いて第2ボール計量部6による供給されたボール総質量を一定時間後に計量する

0031

図7は、第2のボール計量部6によるボール3の質量を測定する状態を示す図である。第1のボール計量部5から第2のボール計量部6へのボール供給(落下)は停止されている。図7に示すように、第1のボール計量部5は、ボール3がボールシュート部27から落下しない姿勢にある。つまり、二次計量キャビティ39は駆動しない初期状態にある。二次計量キャビティ31内には、所定量のボール3が供給されていて、ロードセル32によって二次計量キャビティ31内のボール総質量を測定する(ステップS6)。なお、ボール3は、二次計量キャビティ31のボール貯留部45とボールシュート部34内に貯留されている。ロードセル32は、第2のボール計量部6の構成要素全体の質量を測定できるように構成されていて、これらの質量は予め既知であることから、第2のボール計量部6に供給されたボール3の総質量を検出することが可能である。次いで、このボール3の総質量から総個数を算出する(ステップS7)。ボール3は、直径がほぼ均一な球体で、予めボール1個の平均質量を測定しておけば、総質量をボール1個の質量で除すればボール3の総個数を算出することができる。例として、ある種の半田合金製の直径85μmのボール1個当たりの質量が、2.4×10−6gであるとき、たとえば、3秒間で第2の計量部6に供給されたボール3の総質量が0.15gであったとすれば、この塊の総ボール個数は、0.15/2.4×10−6=62,500個となる。

0032

ボール3の総個数は、制御部(不図示)によって計算され、得られた総個数は記録される。ボール3の総個数が算出された後に、図8に示すように、第2のボール計量部6からボール3を排出する(ステップS8)。すなわち、ボール3は、後述するボール振込部63(図10参照)に落下供給される。なお、ボール3の総質量の測定は、ステップS5のボール供給停止からロードセル32の振動が消える一定時間経過後に実行される。そして、第2のボール計量部9から計数されたボール3を排出する(ステップS8)。

0033

図8は、第2のボール計量部6からボール3をボール搭載装置50に向けて排出する(ステップS8)工程を示す図である。ボール3の総質量を測定した後、図8に示すように、二次計量キャビティ31を駆動部38(つまり、二次計量キャビティ回転用シリンダ39を駆動させる)によって反時計回り(図示矢印方向)に約90度回転させて、ボール貯留部45内およびボールシュート部34内にあるボール3を落下させる。ボール3は、傾斜面36をすべり落ちるようにしてボール搭載装置50に設置されるボール振込部63(図10参照)に供給される。なお、図7に示したように、ボールシュート部34内にもボール3が貯留されている場合には、二次計量キャビティ31が回転する間に、ボール3がボール貯留部45に移動しながら落下するので、第2のボール計量部6にあるボール3の全てが散逸せずにボール搭載装置9(ボール振込部63)に供給可能である。ボール3は、その直径が微小になるに従い静電気力などの影響を受け易く、移動落下時にボールシュート部27,34、ボールシュート30の表面に付着し易くなるため、各ボールシュート部の接触部は適度な表面粗さと導電性を併せ持つ材料とし、移動落下時にボール3の付着残量がない工夫が施されている。二次計量キャビティ31の回転は、図8に示すような直動型エアシリンダ(二次計量キャビティ回転用シリンダ39)を回転動作に変換する機構のほかに、回転型アクチュエータ回転型ソレノイドなどの駆動要素を用いて同様な動作を行うことが可能である。このような場合、この駆動終端残留振動がロードセル32に作用して、荷重計測イニシャル値に影響を及ぼさないよう、ボール3の経路部品の軽量化および剛性の最適化などが必要である。

0034

図4に示すフローチャートに沿って説明したステップS2〜ステップS8までの工程は、ボール計量の1サイクルとし、1サイクルで測定されたボール3の集合を1ユニットとする。ボール3をボール振込部63(図10参照)に大量(たとえば、1個の基板54(図10参照)の複数の電極)に供給する場合には、図5に示すフローチャートのように、ステップS2〜ステップS8の工程を複数サイクル繰り返し(ステップS10)、累積総個数を算出する(ステップS11)。つまり、累積総個数とは、ボール振込部63(図10参照)を1サイクル駆動するのに要するボール総個数を管理することに他ならない。累積総個数を算出した後、その結果を制御部(不図示)にフィードバックする(ステップS12)。そして、所定の累積総個数と計量結果差異がある場合は、第1のボール計量部5から第2のボール計量部6へのボール投入量を補正する。つまり、第1ボール計量部5を傾ける時間を調整する。なお、ボール計量の1サイクルで1枚の基板54にボール搭載することが可能であれば、ステップS10、ステップS11の工程は省略できる。

0035

以上説明した、ボール計量装置1は、ボール貯留部であるボールタンク2から供給されるボール3の総質量をボール計量部4で計測し、計測されたボール3の総質量と、ボール3の1個あたりの平均質量に基づいてボールの総個数を算出し、一定個数のボール3をボール搭載装置50に供給することとする。

0036

このように構成されたボール計量装置1は、供給するボール3(たとえば、導電性ボール)の個数を高精度に計量してボール搭載装置50に供給し、基板54などの電極に所定の個数のボール3を搭載できる。

0037

また、ボール計量部4は、ボール貯留部であるボールタンク2からボール3が供給される第1のボール計量部5と、第1のボール計量部5から供給されたボール3の総質量を計量する第2のボール計量部6とを有し、第2のボール計量部6は、ボール3の質量計測を行う質量測定器であるロードセル32を有している。

0038

このような構成にすれば、第1のボール計量部5で第2の計量部6に供給するボール3の量を規定し、第2のボール供給部6でボール搭載装置50に供給するボール3の総質量を計量することによって、測定1回ごとのボール質量のばらつきを抑えることが可能となる。また、ロードセル32は、第2のボール計量部6に供給されたボール3の総質量を正確に、極短時間で測定することができる。なお、ロードセル32は、温度補償回路振動ノイズキャンセラーなどを備えるものであれば、製造現場温度変化や微妙な振動があっても測定精度に影響を低減するものがよい。

0039

また、第1のボール計量部5は、ボール貯留部であるボールタンク2から供給されるボール3を一旦貯留する一次計量キャビティ25と、ボールタンク2と一次計量キャビティ25とを一定時間傾ける駆動部を有している。一次計量キャビティ25は、駆動部7によって傾けられることによって、ボール3を自然落下させ、第2のボール計量部6の二次計量キャビティ6に供給する。このようにすれば、従来技術のようにボール3を加圧ガスで吹き飛ばす形式に比べ、ボール3に傷がつきにくく、通路途中でボールが詰まったり、ボール3を飛散させたりすることもない。

0040

また、第2のボール計量部6は、第1のボール計量部5から供給されるボール3を一旦貯留する二次計量キャビティ31と、二次計量キャビティ31を傾ける駆動部38と、を有している。一次計量キャビティ25は、駆動部7によって傾けられることによって、ボール3を自然落下させ、ボール搭載装置50に供給する。このようにすれば、従来技術のようにボール3を加圧ガスで吹き飛ばす形式に比べ、ボール3に傷がつきにくく、通路途中で詰まったり、ボール3を飛散したりすることもない。したがって、ボール3が飛散することによる異種ボールが混入することを防止できる。

0041

また、ボール3は、直径が10μm〜800μmである導電性ボールである。導電性ボールとしては、半田ボール、金ボールまたは銅ボールなどである。以上説明したボール計量装置1は、直径が10μm〜800μm程度のボール3の計量に最適であり、近年の回路基板などの高密度化に伴い20μ〜30μm程度の小径のボール3にも適合可能である。

0042

また、以上説明したボール計量方法は、(1)第1のボール計量部5に一定量のボールを供給する工程と、(2)第1のボール計量部5から第2のボール計量部6にボール3を供給する工程と、(3)第2のボール計量部6に供給されたボール3の総質量を測定し総質量とボールの1個あたりの平均質量に基づいてボール総個数を算出する工程と、を含む、ものとする。

0043

このようなボール計量方法は、第1のボール計量部5から一定量のボール3を第2のボール計量部6に供給し、第2のボール計量部6でボール総質量を測定するという2段階のボール計量によって、ボール総質量を正確に計量することができ、その結果、第2のボール計量部6に供給されたボール3の総個数を算出することができる。

0044

また、ボール計量方法は、上記(1)の工程から(3)の工程を複数回繰り返し、ボール搭載装置50に供給する前記ボールの総個数を算出する、こととする。ボール3をボール搭載装置50(振込部63)に大量(たとえば、1個の基板54の複数の電極)に供給する場合には、ステップS2〜ステップS8の工程を複数サイクル繰り返し、ボール3の累積総個数を算出する。累積総個数とは、ボール振込部63を1サイクル駆動するのに要するボール総個数を管理することに他ならない。したがって、小ロット(1ユニット)ごとのボール質量(個数)と累積総質量(累積総個数)の両方を管理するので、ボール振込部63の1サイクルの駆動に必要なボール個数を供給することが可能となる。なお、ボール計量の1サイクルで1個の基板54にボール搭載することが可能であれば、ステップS10〜ステップS12の工程は省略できる。

0045

(ボール搭載装置50の構成)
次に、ボール搭載装置の構成および作用について図9図10を参照しながら、説明する。

0046

図9は、ボール搭載装置50の概略構成を示す平面図である。図9に示すように、ボール搭載装置50は、フラックス印刷装置51とボール振込装置52とを有する。また、ボール搭載装置50は、ローダアンローダ53から基板54(またはウエハ)をプレアライナー55に搬送する基板搬送用ロボット56を有し、基板搬送用ロボット56は押し圧装置57に基板54を搬送する機能を有している。プレアライナー55では、基板54のXY座標位置を粗調整する。粗調整によって位置補正された基板54は、基板搬送用ロボット56でステージ58に載置される。ステージ58に載置された基板54は、押し圧装置57で押圧して反り矯正しながらステージ58に減圧吸引される。ステージ58は、Y軸レール59上でY軸方向に位置調整されてX軸レール60上を移動して、基板54を載置した状態でフラックス印刷装置51の所定位置に移動される。

0047

フラックス印刷装置51は、フラックス印刷マスク69の開口部から基板54の電極上の所定位置にフラックス印刷する。フラックスを印刷された基板54は、ステージ58に載置された状態でボール振込装置52に搬送される。ボール振込装置52は、X軸駆動装置64、Y軸駆動装置61およびZ軸駆動装置62を備えていて、ボール振込部63をX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に移動させることが可能になっている。なお、Y軸レール59、X軸レール60上には、Z軸およびθ軸(不図示)があり、Z軸およびθ軸の駆動によってフラックス印刷用マスク69の開口部、ボール搭載用マスク70の開口部各々の下面と基板54のPAD部(ボール3を搭載をすべき電極部)を合わせて、フラックス印刷およびボール搭載を行う。ボール計量装置1(第2のボール計量部6)からボール振込部63に落下供給されたボール3は、ボール振込部63(図10参照)から外に散逸しないように囲まれている。ボール3は、ボール振込部63を移動させることによって、ボール配列用マスク70の開口部(不図示)から基板54上でフラックスが印刷された個所に振り込まれて配置される。ボール3が配置された基板54は、逆向きに搬送され、押し圧装置55からローダ/アンローダ53に収納される。ただし、プレアライナー55は、通過しない。

0048

図10は、ボール振込部63の概略構成を説明する図である。第2のボール計量部6で計量されたボール3は、二次計量キャビティ31を傾けることによってボール通路66を通りボール搭載部67内に落下する。ボール搭載部67は、ボール囲い込み用部材68を有している。ボール振込用部材68は、たとえばブラシである。ボール囲い込み用部材68は、内部に投入されたボール3が外に散逸しないように囲い込むものである。ボール振込部63は、ボール配列用マスク70上をX軸駆動装置64とY軸駆動装置61(図9参照)によって水平方向に、Z軸駆動装置62によってZ方向に任意に移動できるようになっている。ボール振込部63を水平方向に移動させることによって、ボール3は、ボール配列マスク70の開口(不図示)を通過して基板54上に振り込まれる。

0049

以上説明したボール搭載装置50は、前述したボール計量装置1と、ボール3を搭載する所定位置に開口部が設けられたボール配列用マスク70と、ボール計量装置1から供給されたボール3をボール配列用マスク70の開口部に振り込むボール振込部63と、を有している。

0050

このように構成されたボール搭載装置50は、ボール計量装置1(第2のボール計量部6)によってボール3の個数が正確に管理される。その結果、ボール搭載部67のボール囲い込み部材68内に供給されるボール3の総個数が、過不足なく常に一定数に保たれるため、ボール囲い込み部材68からの逸脱による余剰ボールの発生や、ボール過少によるミッシング(Missing/基板54のPAD部に搭載されるボール数の不足)の多発などの不良が無くなり安定したボール搭載が可能になる。

0051

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。たとえば、導電性ボールの計量以外に、非導電性ボール薬剤などの計量(計数)などに利用可能である。また、1個当たりの平均質量がほぼ一定のものであれば、ボール材質は限定されない。

0052

また、前述したボール計量装置1では、ボール3の直径を10μm〜800μm程度としたが、さらに大きいサイズ(たとえば、直径1mm以上)のボールの計量(計数)にも適合可能である。

0053

1…ボール計量装置
2…ボールタンク(ボール貯留部)
3…ボール(導電性ボール)
4…ボール計量部
5…第1のボール計量部
6…第2のボール計量部
7…駆動部(第1のボール計量部)
25…一次計量キャビティ
26…ボール貯留部(一次計量キャビティ)
31…二次計量キャビティ
32…ロードセル(質量測定器)
38…駆動部(第2のボール計量部)
45…ボール貯留部(二次計量キャビティ)
50…ボール搭載装置
52…ボール振込装置
54…基板(ウエハー)
63…ボール振込部
70…ボール配列用マスク

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