ハンダボール印刷装置
【課題】
ハンダボールをマスク面上に適量供給して、できるだけ無駄なハンダボールの発生することを防止することが望まれている。
【解決手段】
印刷テーブル上に載置された基板に形成されている電極上にハンダボールを印刷するマスクとハンダボール充填ヘッドを備え、ハンダボール充填ヘッドが、ハンダボール充填部と、ハンダボール供給部とから構成され、ハンダボール供給部がハンダボールを貯留するシリンジと、ハンダボールをマスク面上に供給するホースと、ホースの途中に設けられ、ハンドボールの供給、停止を行うための、シリンジを上下移動する構成とした。
ハンダボールをマスク面上に適量供給して、できるだけ無駄なハンダボールの発生することを防止することが望まれている。
【解決手段】
印刷テーブル上に載置された基板に形成されている電極上にハンダボールを印刷するマスクとハンダボール充填ヘッドを備え、ハンダボール充填ヘッドが、ハンダボール充填部と、ハンダボール供給部とから構成され、ハンダボール供給部がハンダボールを貯留するシリンジと、ハンダボールをマスク面上に供給するホースと、ホースの途中に設けられ、ハンドボールの供給、停止を行うための、シリンジを上下移動する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の電極上にハンダボールを供給する印刷装置に係り、特にハンダボールを充填ヘッドに供給するハンダボール供給部を備えたハンダボール印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハンダボール印刷装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の印刷機では、簡単な構成でハンダボールをマスク面上に均一に分散させてマスクの開口部に充填するために、ハンダボール供給ヘッドがハンダボールを貯留するハンダボール貯留部と、ハンダボール貯留部の下方に所定量のハンダボールをマスク面に供給するためのハンダボール供給部とを備えている。ハンダボール供給ヘッドはさらに、ハンダボール充填部材を有し、このハンダボール充填部材はハンダボール供給部材を挟んで複数設けられ、ハンダボール供給ヘッドの移動とともに、ハンダボールをマスク面の開口部に押し付けながら余分なハンダボールを掻き取る構成になっている。そのため、マスク面に接触する側に半らせん状の線材を有している。
【０００３】
ハンダボール印刷装置にハンダボールを供給する際に用いる計量装置の従来の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の粒状物質の計量装置では、粒状物質であるハンダボールを振込ヘッドに供給する際に、供給量を計量した上で印刷部へ供給している。すなわち、計量器が粒状物質を貯留する貯留部と計量する計量部を備えている。そして計量部は、粒状物質を計量する計量キャビティと、計量された粒状物質を一時貯留する一時貯留キャビティと、それらをつなぐ流路を有している。
【０００４】
計量キャビティと一時貯留キャビティとの角度差を９０度に設定し、初めに貯留部にハンダボールを供給し、基準状態である待機状態に保持する。次いで計量器を９０度右回転させる。これにより、待機状態で計量キャビティに充填された粒状物質を、一時的に一時貯留キャビティへ移動させている。このとき、一時貯留キャビティ内に移動した粒状物質の量が、計量されたハンダボール量とみなされる。次に計量器を９０度左回転させて、一時貯留キャビティ内の粒状物質を排出するとともに、計量キャビティへ粒状物質を充填する。上記操作を繰り返すことにより、計量操作が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３５４５７号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されたハンダボール印刷装置では、ハンダボール供給テーブルにシリンジ等により構成されたハンダボール貯留部を回転可能に設けている。そして、通常状態ではこのハンダボール貯留部のハンダボール排出口が水平方向となるようにし、ハンダボールをハンダボール供給部に供給するときに、ロータリーアクチュエータがハンダボール貯留部を回転させている。これにより、ハンダボール供給部内のハンダボールの量に応じてハンダボール貯留部を動作させ、ハンダボールを補充可能にしている。
【０００７】
この特許文献１に記載の印刷機では、ハンダボール供給部内のハンダボールを供給できるので、必要量の変化に応じた供給が可能になる。しかしながら、必要なハンダボール量をいかにハンダボール供給部に確保するかについては、十分には開示がない。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載された計量装置では、２枚の重ね合せた板の一方に、ハンダボールが流通する流路をＳ字にしてサライ加工により形成している。そして、ハンダボールが排出されるまでの流路に計量キャビティと一次貯留キャビティが設けてあり、計量器を９０度回転させて粒状物質の排出と充填を交互に実施している。この計量装置では、一定量貯留してからハンダボールを排出するため、連続で排出することができず計量器の回転動作を何回も繰り返す必要がある。またハンダボールの容器を一緒に回転させなければならないため、十分なスペースを確保する必要がある。
【０００９】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、ハンダボール印刷装置が備えるハンダボール供給機構がハンダボール供給量を適正に制御することにある。また本発明の目的は、シンプルで装置の大型化を招くことなく、精度よく任意の量のハンダボールを供給可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願発明では印刷テーブル上に載置された基板に形成されている電極上にハンダボールを印刷するマスクとハンダボール充填ヘッドを備え、ハンダボール充填ヘッドが、ハンダボール充填部と、ハンダボール供給部とから構成され、ハンダボール充填部とハンダボール供給部を一緒に上下に移動させる充填ヘッド上下駆動機構と、前記ハンダボール供給部を上下に移動してハンダボールを供給・停止する供給部上下駆動機構から構成した。
【００１１】
また、ハンダボール供給部はハンダボールを貯留するシリンジと、ハンダボールをマスク面上に供給するホースとから構成され、供給部上下駆動機構により、ハンダボール供給部を上下させることで前記ホースの途中を撓ませたり伸ばしたりすることでハンダボールの供給、停止を行う構成とした。
【００１２】
さらに、上記目的を達成する本発明の特徴は、印刷テーブル上に載置され電極が形成された基板に多数の開口が形成されたマスクを重ね合わせ、ハンダボール充填ヘッドを用いて前記基板の電極にハンダボールを印刷するハンダボール印刷装置において、前記ハンダボール充填ヘッドは、前記ハンダボールを前記マスクに充填するハンダボール充填部と、前記ハンダボールを貯留し前記ハンダボール充填部に前記ハンダボールを所定量供給するハンダボール供給部とを有しており、前記ハンダボール供給部は前記ハンダボールを貯留するシリンジと、このシリンジに接続し、前記ハンダボールを前記マスクの表面上に供給する流路を形成する可撓性の帯電防止ホースと、前記帯電防止ホースの中間部を保持し、前記ハンダボールを前記マスクの表面に供給するのと停止するのとを切り替える傾斜切替機構とを有し、この傾斜切替機構は前記帯電防止ホースの中間に形成される第１の直線部の角度を可変とすることにある。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成とすることにより、ハンダボールを供給するホースを伸ばすことでハンダボールを供給し、撓ませることでハンダボールの供給を停止することができ、ハンダボールの供給時間を制御することで所望量ハンダボールをマスク面上に供給でき、ハンダボールの消費量を適正に管理でき、且つ、高精度の印刷を行うことができる。
【００１４】
また、本発明によれば、ハンダボール供給部を弾性部材からなる流路とするとともに、この流路に傾斜切替機構を設けたので、所望量のハンダボールをマスク面上に供給できる。その結果、ハンダボール印刷装置において、ハンダボールの消費量を適正に管理でき、かつ容易にボールを供給しながら印刷することができる。また、弾性部材からなる流路と傾斜切替機構を設けるだけでよく、また、ハンダボール貯留部等を動かすことなく上下に動かすだけでハンダボールをマスク面に供給できるので、シンプルでハンダボール印刷装置の大型化を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ハンダボール印刷装置の概略構成図。
【図２】ハンダボール充填ヘッドの概略構成図である。
【図３】ハンダボール充填部材を説明する図である。
【図４】ハンダボール供給部の動作を説明する図である。
【図５】ハンダボール充填部とマスク及び印刷基板との状態を示す図である。
【図６】ハンダボール供給機構の他の実施例を示す図である。
【図７】ハンダボール供給機構の動作を説明するための図である。
【図８】ハンダボール印刷の工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明を説明する。図１に本発明のハンダボール印刷装置の全体構成を示す。図１(ａ)はハンダボールを充填する前の状態を、図１(ｂ)はハンダボールを充填中の状態を示す。図２にハンダボール印刷用ヘッド部分の構成図でマスク面より離れている状態を示す。図３にハンダボール充填部の線材の充填部材取り付け枠に取り付け前の平面図を示す。図４(a)は、ハンダボール供給部がマスク面に接触した状態を示す図である。図４(ｂ)は、ハンダボール供給部からマスク面にハンダボールを供給している状態を示す図である。
【００１７】
図１に示すようにハンダボール印刷装置１は支柱２が設けてあり、この支柱２の上部にハンダボール充填ヘッド３がマスク１２面上を水平に移動するための移動梁１０が設けてある。ハンダボール充填ヘッド３を設けたヘッドテーブル８は、駆動用モータ６によりカップリング６aを介してボールネジ５を回転駆動することにより、マスク１２面上を水平方向（Ｘ軸方向）に往復動する構成になっている。また、ハンダボール充填ヘッド３を構成するハンダボール供給部４はヘッドテーブル８に取り付けられている。ヘッドテーブル８にはハンダボール充填部９とハンダボール供給部４を上下(Ｚ軸方向)に移動するための充填ヘッド上下駆動機構を構成する上下駆動シリンダ７、及び図示していない補助上下駆動機構が設けてある。またハンダボール供給部のみを上下に移動させる供給部上下駆動機構である供給部駆動シリンダ４Ｍ（図２参照）が設けてある。
【００１８】
すなわち、ハンダボール供給部４は、上下駆動シリンダ７によりハンダボール充填部９と一緒に上下に移動すると共に、ハンダボール供給部４が単独で上下に移動できるように構成されている。このため、ハンダボール供給部４に取り付けてあるハンダボールを供給するホース４ｃ（帯電防止ホース）が、単独で上下移動できるように、たるみができる長さに設定してある。マスク１２はマスク取り付け枠１１に設けてあり、マスク取り付け枠１１を上下に移動できるようにも構成できる。
【００１９】
また、ハンダボール印刷装置１の架台１ａ側には印刷テーブル１７が設けてあり、印刷テーブル１７とマスク１２との間にカメラ移動梁１３が設けてある。カメラ移動梁１３は架台１ａ上に設けた支持柱２に設けてあり、図の前後方向（Ｙ軸方向）に移動できるように構成してある。印刷テーブル１７には図示していないが、印刷する基板１５を固定するための複数の吸着孔を備えた真空吸着機構が設けてある。なお、カメラ移動梁１３上を移動する上下２視野カメラ１４が図示していない移動テーブルに設けてある。印刷テーブル１７は図示していないが水平方向（前後・左右・回転方向）に移動可能に構成してある。すなわち、印刷テーブル１７は上下に移動するための印刷テーブル上下駆動機構１６と、図示していないが印刷テーブルを水平方向に移動させるために、印刷テーブル１７の下部にはＸＹθテーブルが設けてある。印刷テーブル１７上に印刷する基板１５が載せられて固定されると、上下２視野カメラ１４がマスク１２面と基板１５面に設けられた位置合せマークを撮像して、図示していない制御部で画像処理して位置合わせマークのズレを検出して、ＸＹθテーブルを駆動して、印刷テーブル１７をズレ分だけ水平移動して位置を合せる構成になっている。
【００２０】
位置合わせが終了するとテーブル上下駆動機構１６を動作させて、印刷テーブル１７を上昇させて、基板１５をマスク１２面に接触させる。次に、上下駆動機構７を動作させて、ハンダボール充填ヘッド３の充填部９がマスク１２面に接触する位置まで降下させる。そして、供給部駆動シリンダ４Ｍを上方に移動するように駆動して、ハンダボール供給部４の供給口に接続してあるハンダボール供給ホース（帯電防止ホース）４ｃを伸ばして、からハンダボール充填部９を介してマスク１２面にハンダボールを供給し、その後、ハンダボール充填ヘッド３を水平移動することで、ハンダボール充填部９によりマスク１２の開口部からハンダボール２３を基板１５の電極部に供給するものである。
【００２１】
図２にハンダボール充填ヘッドの全体構成を示す。この図はハンダボール充填ヘッド３がマスク１２の面から離れていて、マスク面にはハンダボール２３が供給されないように、ハンダボール供給ホース４ｃの途中に撓み部を設けている状態である。ハンダボール充填ヘッド３を概説すると、ヘッドテーブル８に、ハンダボール供給部４とハンダボール充填部９とが上下移動可能に取り付けられている。ハンダボール供給部４はハンダボール２３を貯留するシリンジ１８がシリンジ取り付け部材（ベース板）２０に固定具３９により取り付けられている。このシリンジ１８の下部に設けたハンダボール供給口にハンダボール供給ホース４ｃが接続されている。また、供給部駆動シリンダ４Ｍがシリンジ取り付け部材２０に接続されており、この供給部駆動シリンダ４Ｍを駆動して、シリンジ取り付け部材２０と一緒にシリンジ１８を上下に移動させる。ハンダボール供給ホース４ｃの一端側は、ハンダボール充填部９に設けてある蓋に固定(ネジ止め)されている。このため、供給部駆動シリンダ４Ｍを動作させてハンダボール供給部４のシリンジ１８を上下動させると、ハンダボール供給ホース４ｃの中間部を伸び縮みさせることで、ハンダボール２３の供給と、停止を行うことができる。すなわち、ハンダボール充填部９に対して、シリンジ１８を離間させる方向（上方向）に移動させると、ハンダボール供給ホース４ｃが伸びてハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給し、シリンジ１８をハンダボール充填部９に近づける方向（下方向）に移動させると、ハンダボール供給ホース４ｃにたるみができ、ハンダボール２３の供給を停止する構成となっている。
【００２２】
ハンダボール充填部９とハンダボール供給部４は移動梁１０に設けたリニアレール１０ｒ上を水平に移動する構成であり、図１で説明したようにモータとボールネジによって駆動される構成となっている。ハンダボール充填部９は、蓋部２２（図５参照）と、蓋部２２に設けた充填部材取り付け枠１９とハンダボールの充填部材２１とから構成されている。
【００２３】
また、蓋部２２の下部には、マスク開口部にハンダボール２３を充填するための充填部材２１が充填部材取り付け枠１９に取り付けられている。この充填部材２１は半螺旋形状の複数の線材で構成されており、ハンダボール供給部４から充填部材２１内にハンダボールが供給されると、半螺旋状線材２１Ｌの間からハンダボール２３がマスク面上に供給されるように構成してある。また、ハンダボール充填ヘッド３の水平（Ｘ軸方向）移動に伴って、充填部材２１を構成する半螺旋形状の線材２１Ｌの作用でハンダボール２３に回転力が付加されてマスク開口部に押し込みやすくなる。また、ハンダボール充填部９はハンダボール充填ヘッド３の水平移動方向と同じ方向に加振する加振機構を設けることで、ハンダボール２３をマスク１２面上に落ちやすくすることができる。
【００２４】
図３にハンダボール充填部９の線材２１Ｌの充填部材取り付け枠１９に取り付け前の平面図を示す。図３(ａ)は充填部材２１を充填部材取り付け枠１９に取り付け前の平面図を、図３(ｂ)は図３(ａ)のＢ部の拡大図を示したものである。充填部材２１は、図に示すように、平行に設けられた、所定の間隔（本実施例では約３５ｍｍ）を有する２つの取付部２１Ｐ（取付部の幅は約５ｍｍ）と、取付部２１Ｐの間に所定角度（θ＝約５度〜３５度）の複数の線材２１Ｌ（太さ０．１ｍｍ）を所定の間隔２１Ｓ（約０．１ｍｍ）で形成したものである。取付部２１Ｐには所定の間隔で充填部材取り付け枠１９に取り付けるための穴２１Ｈを設けてある。この穴２１Ｈ部をねじ等で充填部材取り付け枠１９に固定する構造である。本線材２１Ｌの形成は厚さ０．１ｍｍの鋼板をエッチングにより加工したものである。なお、本実施例の線材２１Ｌは、間隔を設けた２つの取付部２１Ｐに軸心をずらした状態で設けられている。線材２１Ｌの角度θは好ましくは約１０度程度が良い。この取付部２１Ｐはハンダボール供給ヘッド３の進行方向に対して直角方向が長手方向になるように形成されている。すなわち、ハンダボール充填ヘッド３の幅の長さとなっている。この充填部材取り付け枠１９の開口部を跨ぐ形で線材２１Ｌが取り付けられる。すなわち、取り付け時にはハンダボール充填部材取り付け枠１９の開口部を跨ぐように上下方向に螺旋形コイルの上半分をカットして取り付けた形状となる。このため、ハンダボール充填ヘッド３をヘッド上下駆動機構７でマスク側に所定の押付力を作用させて接触させた場合、マスク１２との接触部がヘッド進行方向に対して所定の角度を有する線材が複数同時に移動することになる。
【００２５】
また、図示してはいないが、ハンダボール充填ヘッド３にはマスク１２面上に残留するハンダボール２３の量を計測するために、光センサから構成される距離センサを設けてある。ハンダボール充填ヘッド３を移動することでマスク面に対して高さを計測し、マスク面の高さが変化している部分の高さと、ヘッド移動距離を計測することでハンダボール２３の山の高さを求め、その幅からハンダボール２３の残量を求めるようにしている。すなわち使用するハンダボール２３の径によって、予めハンダボール２３の山の高さと残量を計測して、それを制御部に記憶しておき、それを用いて残量を求めるものである。
【００２６】
次に、マスク面へのハンダボール供給の動作を図２と図４を用いて説明する。
【００２７】
ハンダボールを供給するときは、図２に示すハンダボール充填ヘッドの状態から、図４(ａ)に示すハンダボール充填ヘッドがマスク面に接触するまで降下させて、且つ、ハンダボール供給部が撓みを有している状態に移行させる。次いで、図４(ｂ)に示すハンダボール充填部９をマスク面まで降下させた状態で、且つハンダボール供給部４はハンダボール供給ホース４ｃが撓みのない状態に伸ばされた状態に移行させる。
【００２８】
つまり、まず、充填ヘッド上下駆動機構７を駆動してマスク１２に充填部材２１が接触するまで降下させる。この時、シリンジ取り付け部材２０も一緒に降下させる。充填部材２１がマスク１２に接触するまでは、ハンダボール２３がマスク面上に落下しないようにしている。次に、図４(ｂ)に示すようにハンダボール供給部４を上昇させて、ハンダボール供給ホース４ｃを伸ばしてシリンジ１８内のハンダボール２３がハンダボール充填部材２１を介してマスク１２面上に供給する。この時、マスク１２面上に供給するハンダボール２３の量は、ハンダボール供給ホース４ｃを伸ばしている時間と供給量との関係を予め測定しておいて、その結果に基づいて供給量制御を行うようにしている。マスク１２面上に一定量のハンダボール２３を供給するとハンダボール供給ホース４ｃにたるみを持たせるように上下駆動機構により、シリンジ１８を上昇させる。この状態で、ハンダボール充填部材２１を水平方向に移動させてマスク１２面の開口部にハンダボール２３を充填する。
【００２９】
図５にハンダボール充填ヘッド３がマスク面上を移動するときの上から見た図を示す。なおこの図では、ヘッドテーブル８や充填ヘッド上下駆動機構７は省略してある。図において、基板１５の上にマスク１２が載置され、その上を充填ヘッド３がＸ軸方向に移動する状態を示している。ハンダボール充填部９の幅方向は基板１５の幅より長めに設定されている。
【００３０】
次に図６を用いて他の実施例を説明する。図６にはハンダボール充填ヘッド３におけるハンダボール供給部４、ハンダボール充填部９の部分を示した図である。なおこの図では、ハンダボール供給部４から、マスク面上に、直接ハンダボールを供給する構成を示しているが、図２と同様にハンダボール充填部材２１の中央部に供給する構成としても良い。
【００３１】
ハンダボール充填ヘッド３は、ヘッドテーブル８と、このヘッドテーブル８に載置した駆動シリンダ７と、ヘッドテーブル８の側部に付設されたハンダボール供給部４と、ハンダボール供給部４に接続されるハンダボール充填部９を備えている。
【００３２】
ハンダボール供給部４は、シリンジ１８内に収容されたハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給するための貯留・供給手段であり、帯電防止ホース４ｃを下端側に備えている。このハンダボール供給部４の詳細は、図７を用いて後述する。
【００３３】
ハンダボール充填部９は、ヘッドテーブル８の背面側に取り付けた上下シリンダ７のピストン棒３３の先端に取り付けた支持部材２４と、この支持部材２４に複数個取り付けた充填部材取り付け枠１９とを有している。支持部材２４の側面には、ハンダボール供給部４の帯電防止ホース４ｃが取付具２７により取り付けられている。
【００３４】
充填部材取り付け枠１９には、ハンダボール２３をマスク１２に形成された微小な開口に押し込むときに使用する充填部材２１が取付具２５により取り付けられている。これらの充填部材取り付け枠１９と充填部材２１の対は、ハンダボール充填ヘッド３の移動方向、すなわち図６の左右方向に配置されている。充填部材２１は、帯電防止ホース４ｃの先端部の開口４ｃｈからマスク１２の面上に供給されたハンダボールであってマスク１２の開口に充填できなかったハンダボール２３をかき集める。それと共に、ハンダボール２３が充填されていないマスク１２の開口にハンダボール２３を充填する。
【００３５】
ここで、充填部材２１は、図３で説明したものと同様の構成であり、半螺旋形状の複数の線材で構成されている。ハンダボール供給部４からハンダボール供給ホース（帯電防止ホース）４ｃにハンダボール２３が供給されると、ハンダボール供給部４ｃの開口４ｃｈからハンダボール２３がマスク１２の上面に供給される。ハンダボール充填ヘッド３の水平（Ｘ軸方向）移動に伴い、充填部材２１を構成する半螺旋形状の線材は、ハンダボール２３をマスク１２の開口に移動させると共に押し込む。
【００３６】
ハンダボール充填ヘッド３には、マスク１２面上に残留するハンダボール２３の量を計測するために、光センサで構成された図示しない距離センサを設けている。ハンダボール充填ヘッド３を水平移動させると、マスク１２の開口にハンダボール２３が充填された部分では、マスク１２面よりも高さが高く変化している。そこで、この高さを計測すれば、ハンダボール２３の残量を求めることができる。すなわち、使用するハンダボール２３の径に応じて、予めハンダボール２３の山の高さと残量を計測し、それらの値を図示しない制御部に記憶しておき残量を求める。
【００３７】
次に図７を用いて、ハンダボール供給部４について説明する。ハンダボール供給部４では、垂直に配置されたシリンジ取り付け部材２０上に、ハンダボール２３を貯留する円筒状のシリンジ１８が帯状の固定手段３９でノブ３９ａ止めされている。またシリンジ１８の取付け高さを一定にするため押し付けピン３９ｂが設けられている。シリンジ１８の下端部は円錐状にすぼまっており、このすぼまり部１８ａの下端に接続手段１８ｂを介して帯電防止ホース４ｃが接続されている。帯電防止ホース４ｃは、垂直下方に延びる部分（第１の直線部）４ｃａと、同じく垂直下方に延びる部分（第３の直線部）４ｃｆと曲折している部分４ｃｂ〜４ｃｅとを有しており、曲折している部分の中間部（第２の直線部）４ｃｄには、ハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給するのを停止するために、帯電防止ホース４ｃの傾きを切替える傾斜切替機構３０を備えている。
【００３８】
帯電防止ホース４ｃは樹脂製であり、好ましくは４フッ化エチレン樹脂など柔軟な材質がよい。また、帯電防止ホース４ｃは、透明または半透明が好ましい。そして、ハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給する帯電防止ホース４ｃの長さは、ハンダボール充填部９の上下移動に対応できるようにたるみを設けて取り付けられている。
【００３９】
傾斜切替機構３０は、矩形状の板である傾斜切替板３５と、この傾斜切替板３５に帯電防止ホース４ｃを固定するホース固定具３６と、傾斜切替板３５を回転させるためシャフト４１ａ、軸受４２(図７(ｃ)参照)を備えている。また、シャフト４１ａの片端にはピニオン３８が固定され、このピニオン３８を回転させるためにラック３７が設けられている。シャフト４１ａと、傾斜切替板３５、ピニオン３８の連結はキー４１ｂなどを用いるか、図示していないがシャフト４１ａをクランプして固定することができる。また、ラック３７を上下に移動させるためにラックの一方端(図７（ｂ）では上端)側にシリンダ４１が取付られている。
【００４０】
ラック３７を上下移動させると、シリンジ取り付け部材２０に軸受４２を介して保持されたピニオン３８が回動し、ピニオン軸３８ａに固定された傾斜切替板３５も回動し、傾斜切替板３５とそれに固定された帯電防止ホース４ｃの傾きが変化する。
【００４１】
また傾斜切替板３５の中心部付近には、この傾斜切替板３５がシリンジ取り付け部材２０に対して回動できるよう、ピニオン軸３８ａが嵌挿される穴が形成されている。傾斜切替板３５とシリンジ１８間および傾斜切替板３５とハンダボール充填部９間の帯電防止ホース４ｃの長さは、傾斜切替板３５が回動しても帯電防止ホース４ｃに過剰な張力が負荷されないよう、長めに設定している。また、傾斜切替板３５の傾きが変更されたり、ハンダボール充填部９が上下に移動動しても、帯電防止ホース４ｃが対応できるような長さとしている。さらに、図示を省略したが、シリンジ１８と傾斜切替板３５との間には帯電防止ホース４ｃの長さを調整できる調整板を設けている。
【００４２】
なお本実施例では、ハンダボール２３の供給を停止する場合には、帯電防止ホース４ｃの供給口側が上向きに約３０度となるように傾斜切替板３５を傾けて設置している(図７(ｂ)参照)。これにより、ハンダボール２３がハンダボール充填部９に落下するのを防止している。また、ハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給する場合は、帯電防止ホース４ｃの供給口側が下向きになるように、コントローラ４０がラック３７を駆動して傾斜切替板３５を約４５度の角度にする(図７(ｄ)参照)。このとき、シリンジ１８側の帯電防止ホース４ｃは、「く」の字型に曲折する。
【００４３】
供給するハンダボール２３の量は、予め実験的に求めておく。すなわち、傾斜切替板３５の角度を４５度にしてからの経過時間と供給されるハンダボール２３の量の関係を求め、コントローラ４０の記憶手段４０ｂに記憶しておく。この関係から演算手段４０ａが必要なハンダボール２３の量を演算し、ラック３７を駆動して供給時間を制御する。
【００４４】
また本実施例では、使用するマイクロボールの径を２０μｍ〜１００μｍとし、帯電防止ホース４ｃの内径を４ｍｍとしているが、これに限るものではない。さらに本実施例では、ハンダボール供給部４は、シリンジ取り付け部材２０ごと取り外し可能であり、シリンジ１８内にハンダボール２３がなくなれば、シリンジ取り付け部材２０ごと交換すればよいので、メンテナンスが容易である。
【００４５】
さらに、傾斜切替板３５に取り付けたホース固定具３６よりも上流側であって、帯電防止ホース４ｃが位置する部分よりも下側に、ピン３５ａを設けている。そしてピン３５ａを、帯電防止ホース４ｃの屈曲部４ｃｃよりも下流側に位置させている。ピン３５ａを設けたので、傾斜切替板３５を傾けてハンダボール２３を落下させる場合に、傾斜切替板３５に直線部を確保できハンダボール２３の安定した落下が可能になる。
【００４６】
なお、帯電防止ホース４ｃを傾斜切替板３５に固定するホース固定具３６を２箇所以上設ければ、傾斜切替板３５に確実に直線部を確保できる。しかしながら、帯電防止ホース４ｃの変形の自由度を増せば、印刷装置１のサイズを小型化できる。そこで、本実施例では、帯電防止ホース４ｃを傾斜切替板３５へ固定する位置を１箇所とし、ハンダボールを落下させるときだけピン３５ａにより帯電防止ホース４ｃの直線部を確保している。
【００４７】
図８に印刷装置１の動作のフローチャート示す。本フローチャートはハンダボールの供給に先に説明したハンダボール充填部に対してハンダボール供給部を上下移動することで、帯電防止ホースを屈曲させたり伸ばすことでハンダボールの供給停止を行う方式について説明したものである。ホース中間部を回転させる方式はハンダボール供給工程での動作が異なるだけで、他の工程は本動作と同じである。
【００４８】
ハンダボール印刷装置１の印刷テーブル１７上に印刷を行う基板１５を搭載する（Ｓ１０）。次に印刷テーブル１７上に搭載された基板を印刷テーブル１７に固定する（Ｓ１１）。基板１５の固定が完了すると２視野カメラ１４を移動して基板１５及びマスク１２に設けた位置合わせマークを撮像する（Ｓ１２）。撮像した画像を画像処理してマーク位置のズレ量を求める（Ｓ１３）。求められたズレ量に応じて印刷テーブル１７を水平移動して位置を合せる（Ｓ１４）。位置合わせが終了すると２視野カメラ１４を退避させ、印刷テーブル１７をマスク１２面に接触する位置まで上昇させる（Ｓ１５）。ハンダボール充填部９をマスク１２面に接触する位置まで降下させる（Ｓ１６）。ハンダボール供給部４を充填ヘッド３に対して上昇させ所望量のハンダボール２３を、ハンダボール充填部９を介してマスク１２面に供給する（Ｓ１７）。ハンダボール供給部４はハンダボール充填ヘッド３を降下させる（Ｓ１８）。水平加振しながらハンダボール充填ヘッド３をマスク長手方向（Ｘ方向）に移動させてハンダボール２３をマスク１２の開口部から基板１５上の電極面に印刷する（Ｓ１９）。なお、印刷テーブル１７に搬入する前に電極部にはハンダボール供給前にフラックスが予め印刷されている。印刷が終了すると、ハンダボール充填ヘッド３を上昇させ、ハンダボール充填ヘッド３をマスク１２面から所定距離離間させる（Ｓ２０）。次に、ハンダボール充填ヘッド３を水平方向に移動させてハンダボール充填ヘッド３に設けてある高さセンサ（光センサ）を用いてマスク１２面上に残留しているハンダボール２３の量を計測する（Ｓ２１）。計測結果に基づいて、次の印刷に用いるハンダボール２３の量を決定して、制御部に記録しておく（Ｓ２２）。印刷テーブル１７を降下させてマスク１２面から基板１５を分離して、基板１５を次の工程に搬送する（Ｓ２３）。
【００４９】
以上のように、本発明ではハンダボール充填ヘッドをマスク面に接触する位置まで降下させてから、ハンダボールをマスク面にハンダボールを所望量だけ供給するために供給機構の供給時間を制御すればよく、印刷終了後、光センサにてハンダボールの残量を計測し、不足分を供給するようにしたため無駄なハンダボールの発生を無くすことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…ハンダボール印刷装置、２…柱、３…ハンダボール充填ヘッド、４…ハンダボール供給部、４Ｍ…供給部駆動シリンダ、５…ボールネジ、６…駆動用モータ、６a…カップリング、７…駆動シリンダ、８…ヘッドテーブル、９…ハンダボール充填部、１０…移動梁、１０ｒ…リニアレール、１１…マスク取り付け枠、１２…マスク、１３…カメラ移動梁、１４…２視野カメラ、１５…基板（ウエハ）、１６…テーブル上下駆動機構、１７…印刷テーブル、１８…シリンジ、１９…充填部材取り付け枠、２０…シリンジ取り付け部材、２１…充填部材、２２…蓋部、２３…ハンダボール、２４…支持部材、３０…傾斜切替機構、３５…傾斜切替板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の電極上にハンダボールを供給する印刷装置に係り、特にハンダボールを充填ヘッドに供給するハンダボール供給部を備えたハンダボール印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハンダボール印刷装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の印刷機では、簡単な構成でハンダボールをマスク面上に均一に分散させてマスクの開口部に充填するために、ハンダボール供給ヘッドがハンダボールを貯留するハンダボール貯留部と、ハンダボール貯留部の下方に所定量のハンダボールをマスク面に供給するためのハンダボール供給部とを備えている。ハンダボール供給ヘッドはさらに、ハンダボール充填部材を有し、このハンダボール充填部材はハンダボール供給部材を挟んで複数設けられ、ハンダボール供給ヘッドの移動とともに、ハンダボールをマスク面の開口部に押し付けながら余分なハンダボールを掻き取る構成になっている。そのため、マスク面に接触する側に半らせん状の線材を有している。
【０００３】
ハンダボール印刷装置にハンダボールを供給する際に用いる計量装置の従来の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の粒状物質の計量装置では、粒状物質であるハンダボールを振込ヘッドに供給する際に、供給量を計量した上で印刷部へ供給している。すなわち、計量器が粒状物質を貯留する貯留部と計量する計量部を備えている。そして計量部は、粒状物質を計量する計量キャビティと、計量された粒状物質を一時貯留する一時貯留キャビティと、それらをつなぐ流路を有している。
【０００４】
計量キャビティと一時貯留キャビティとの角度差を９０度に設定し、初めに貯留部にハンダボールを供給し、基準状態である待機状態に保持する。次いで計量器を９０度右回転させる。これにより、待機状態で計量キャビティに充填された粒状物質を、一時的に一時貯留キャビティへ移動させている。このとき、一時貯留キャビティ内に移動した粒状物質の量が、計量されたハンダボール量とみなされる。次に計量器を９０度左回転させて、一時貯留キャビティ内の粒状物質を排出するとともに、計量キャビティへ粒状物質を充填する。上記操作を繰り返すことにより、計量操作が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３５４５７号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されたハンダボール印刷装置では、ハンダボール供給テーブルにシリンジ等により構成されたハンダボール貯留部を回転可能に設けている。そして、通常状態ではこのハンダボール貯留部のハンダボール排出口が水平方向となるようにし、ハンダボールをハンダボール供給部に供給するときに、ロータリーアクチュエータがハンダボール貯留部を回転させている。これにより、ハンダボール供給部内のハンダボールの量に応じてハンダボール貯留部を動作させ、ハンダボールを補充可能にしている。
【０００７】
この特許文献１に記載の印刷機では、ハンダボール供給部内のハンダボールを供給できるので、必要量の変化に応じた供給が可能になる。しかしながら、必要なハンダボール量をいかにハンダボール供給部に確保するかについては、十分には開示がない。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載された計量装置では、２枚の重ね合せた板の一方に、ハンダボールが流通する流路をＳ字にしてサライ加工により形成している。そして、ハンダボールが排出されるまでの流路に計量キャビティと一次貯留キャビティが設けてあり、計量器を９０度回転させて粒状物質の排出と充填を交互に実施している。この計量装置では、一定量貯留してからハンダボールを排出するため、連続で排出することができず計量器の回転動作を何回も繰り返す必要がある。またハンダボールの容器を一緒に回転させなければならないため、十分なスペースを確保する必要がある。
【０００９】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、ハンダボール印刷装置が備えるハンダボール供給機構がハンダボール供給量を適正に制御することにある。また本発明の目的は、シンプルで装置の大型化を招くことなく、精度よく任意の量のハンダボールを供給可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願発明では印刷テーブル上に載置された基板に形成されている電極上にハンダボールを印刷するマスクとハンダボール充填ヘッドを備え、ハンダボール充填ヘッドが、ハンダボール充填部と、ハンダボール供給部とから構成され、ハンダボール充填部とハンダボール供給部を一緒に上下に移動させる充填ヘッド上下駆動機構と、前記ハンダボール供給部を上下に移動してハンダボールを供給・停止する供給部上下駆動機構から構成した。
【００１１】
また、ハンダボール供給部はハンダボールを貯留するシリンジと、ハンダボールをマスク面上に供給するホースとから構成され、供給部上下駆動機構により、ハンダボール供給部を上下させることで前記ホースの途中を撓ませたり伸ばしたりすることでハンダボールの供給、停止を行う構成とした。
【００１２】
さらに、上記目的を達成する本発明の特徴は、印刷テーブル上に載置され電極が形成された基板に多数の開口が形成されたマスクを重ね合わせ、ハンダボール充填ヘッドを用いて前記基板の電極にハンダボールを印刷するハンダボール印刷装置において、前記ハンダボール充填ヘッドは、前記ハンダボールを前記マスクに充填するハンダボール充填部と、前記ハンダボールを貯留し前記ハンダボール充填部に前記ハンダボールを所定量供給するハンダボール供給部とを有しており、前記ハンダボール供給部は前記ハンダボールを貯留するシリンジと、このシリンジに接続し、前記ハンダボールを前記マスクの表面上に供給する流路を形成する可撓性の帯電防止ホースと、前記帯電防止ホースの中間部を保持し、前記ハンダボールを前記マスクの表面に供給するのと停止するのとを切り替える傾斜切替機構とを有し、この傾斜切替機構は前記帯電防止ホースの中間に形成される第１の直線部の角度を可変とすることにある。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成とすることにより、ハンダボールを供給するホースを伸ばすことでハンダボールを供給し、撓ませることでハンダボールの供給を停止することができ、ハンダボールの供給時間を制御することで所望量ハンダボールをマスク面上に供給でき、ハンダボールの消費量を適正に管理でき、且つ、高精度の印刷を行うことができる。
【００１４】
また、本発明によれば、ハンダボール供給部を弾性部材からなる流路とするとともに、この流路に傾斜切替機構を設けたので、所望量のハンダボールをマスク面上に供給できる。その結果、ハンダボール印刷装置において、ハンダボールの消費量を適正に管理でき、かつ容易にボールを供給しながら印刷することができる。また、弾性部材からなる流路と傾斜切替機構を設けるだけでよく、また、ハンダボール貯留部等を動かすことなく上下に動かすだけでハンダボールをマスク面に供給できるので、シンプルでハンダボール印刷装置の大型化を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ハンダボール印刷装置の概略構成図。
【図２】ハンダボール充填ヘッドの概略構成図である。
【図３】ハンダボール充填部材を説明する図である。
【図４】ハンダボール供給部の動作を説明する図である。
【図５】ハンダボール充填部とマスク及び印刷基板との状態を示す図である。
【図６】ハンダボール供給機構の他の実施例を示す図である。
【図７】ハンダボール供給機構の動作を説明するための図である。
【図８】ハンダボール印刷の工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明を説明する。図１に本発明のハンダボール印刷装置の全体構成を示す。図１(ａ)はハンダボールを充填する前の状態を、図１(ｂ)はハンダボールを充填中の状態を示す。図２にハンダボール印刷用ヘッド部分の構成図でマスク面より離れている状態を示す。図３にハンダボール充填部の線材の充填部材取り付け枠に取り付け前の平面図を示す。図４(a)は、ハンダボール供給部がマスク面に接触した状態を示す図である。図４(ｂ)は、ハンダボール供給部からマスク面にハンダボールを供給している状態を示す図である。
【００１７】
図１に示すようにハンダボール印刷装置１は支柱２が設けてあり、この支柱２の上部にハンダボール充填ヘッド３がマスク１２面上を水平に移動するための移動梁１０が設けてある。ハンダボール充填ヘッド３を設けたヘッドテーブル８は、駆動用モータ６によりカップリング６aを介してボールネジ５を回転駆動することにより、マスク１２面上を水平方向（Ｘ軸方向）に往復動する構成になっている。また、ハンダボール充填ヘッド３を構成するハンダボール供給部４はヘッドテーブル８に取り付けられている。ヘッドテーブル８にはハンダボール充填部９とハンダボール供給部４を上下(Ｚ軸方向)に移動するための充填ヘッド上下駆動機構を構成する上下駆動シリンダ７、及び図示していない補助上下駆動機構が設けてある。またハンダボール供給部のみを上下に移動させる供給部上下駆動機構である供給部駆動シリンダ４Ｍ（図２参照）が設けてある。
【００１８】
すなわち、ハンダボール供給部４は、上下駆動シリンダ７によりハンダボール充填部９と一緒に上下に移動すると共に、ハンダボール供給部４が単独で上下に移動できるように構成されている。このため、ハンダボール供給部４に取り付けてあるハンダボールを供給するホース４ｃ（帯電防止ホース）が、単独で上下移動できるように、たるみができる長さに設定してある。マスク１２はマスク取り付け枠１１に設けてあり、マスク取り付け枠１１を上下に移動できるようにも構成できる。
【００１９】
また、ハンダボール印刷装置１の架台１ａ側には印刷テーブル１７が設けてあり、印刷テーブル１７とマスク１２との間にカメラ移動梁１３が設けてある。カメラ移動梁１３は架台１ａ上に設けた支持柱２に設けてあり、図の前後方向（Ｙ軸方向）に移動できるように構成してある。印刷テーブル１７には図示していないが、印刷する基板１５を固定するための複数の吸着孔を備えた真空吸着機構が設けてある。なお、カメラ移動梁１３上を移動する上下２視野カメラ１４が図示していない移動テーブルに設けてある。印刷テーブル１７は図示していないが水平方向（前後・左右・回転方向）に移動可能に構成してある。すなわち、印刷テーブル１７は上下に移動するための印刷テーブル上下駆動機構１６と、図示していないが印刷テーブルを水平方向に移動させるために、印刷テーブル１７の下部にはＸＹθテーブルが設けてある。印刷テーブル１７上に印刷する基板１５が載せられて固定されると、上下２視野カメラ１４がマスク１２面と基板１５面に設けられた位置合せマークを撮像して、図示していない制御部で画像処理して位置合わせマークのズレを検出して、ＸＹθテーブルを駆動して、印刷テーブル１７をズレ分だけ水平移動して位置を合せる構成になっている。
【００２０】
位置合わせが終了するとテーブル上下駆動機構１６を動作させて、印刷テーブル１７を上昇させて、基板１５をマスク１２面に接触させる。次に、上下駆動機構７を動作させて、ハンダボール充填ヘッド３の充填部９がマスク１２面に接触する位置まで降下させる。そして、供給部駆動シリンダ４Ｍを上方に移動するように駆動して、ハンダボール供給部４の供給口に接続してあるハンダボール供給ホース（帯電防止ホース）４ｃを伸ばして、からハンダボール充填部９を介してマスク１２面にハンダボールを供給し、その後、ハンダボール充填ヘッド３を水平移動することで、ハンダボール充填部９によりマスク１２の開口部からハンダボール２３を基板１５の電極部に供給するものである。
【００２１】
図２にハンダボール充填ヘッドの全体構成を示す。この図はハンダボール充填ヘッド３がマスク１２の面から離れていて、マスク面にはハンダボール２３が供給されないように、ハンダボール供給ホース４ｃの途中に撓み部を設けている状態である。ハンダボール充填ヘッド３を概説すると、ヘッドテーブル８に、ハンダボール供給部４とハンダボール充填部９とが上下移動可能に取り付けられている。ハンダボール供給部４はハンダボール２３を貯留するシリンジ１８がシリンジ取り付け部材（ベース板）２０に固定具３９により取り付けられている。このシリンジ１８の下部に設けたハンダボール供給口にハンダボール供給ホース４ｃが接続されている。また、供給部駆動シリンダ４Ｍがシリンジ取り付け部材２０に接続されており、この供給部駆動シリンダ４Ｍを駆動して、シリンジ取り付け部材２０と一緒にシリンジ１８を上下に移動させる。ハンダボール供給ホース４ｃの一端側は、ハンダボール充填部９に設けてある蓋に固定(ネジ止め)されている。このため、供給部駆動シリンダ４Ｍを動作させてハンダボール供給部４のシリンジ１８を上下動させると、ハンダボール供給ホース４ｃの中間部を伸び縮みさせることで、ハンダボール２３の供給と、停止を行うことができる。すなわち、ハンダボール充填部９に対して、シリンジ１８を離間させる方向（上方向）に移動させると、ハンダボール供給ホース４ｃが伸びてハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給し、シリンジ１８をハンダボール充填部９に近づける方向（下方向）に移動させると、ハンダボール供給ホース４ｃにたるみができ、ハンダボール２３の供給を停止する構成となっている。
【００２２】
ハンダボール充填部９とハンダボール供給部４は移動梁１０に設けたリニアレール１０ｒ上を水平に移動する構成であり、図１で説明したようにモータとボールネジによって駆動される構成となっている。ハンダボール充填部９は、蓋部２２（図５参照）と、蓋部２２に設けた充填部材取り付け枠１９とハンダボールの充填部材２１とから構成されている。
【００２３】
また、蓋部２２の下部には、マスク開口部にハンダボール２３を充填するための充填部材２１が充填部材取り付け枠１９に取り付けられている。この充填部材２１は半螺旋形状の複数の線材で構成されており、ハンダボール供給部４から充填部材２１内にハンダボールが供給されると、半螺旋状線材２１Ｌの間からハンダボール２３がマスク面上に供給されるように構成してある。また、ハンダボール充填ヘッド３の水平（Ｘ軸方向）移動に伴って、充填部材２１を構成する半螺旋形状の線材２１Ｌの作用でハンダボール２３に回転力が付加されてマスク開口部に押し込みやすくなる。また、ハンダボール充填部９はハンダボール充填ヘッド３の水平移動方向と同じ方向に加振する加振機構を設けることで、ハンダボール２３をマスク１２面上に落ちやすくすることができる。
【００２４】
図３にハンダボール充填部９の線材２１Ｌの充填部材取り付け枠１９に取り付け前の平面図を示す。図３(ａ)は充填部材２１を充填部材取り付け枠１９に取り付け前の平面図を、図３(ｂ)は図３(ａ)のＢ部の拡大図を示したものである。充填部材２１は、図に示すように、平行に設けられた、所定の間隔（本実施例では約３５ｍｍ）を有する２つの取付部２１Ｐ（取付部の幅は約５ｍｍ）と、取付部２１Ｐの間に所定角度（θ＝約５度〜３５度）の複数の線材２１Ｌ（太さ０．１ｍｍ）を所定の間隔２１Ｓ（約０．１ｍｍ）で形成したものである。取付部２１Ｐには所定の間隔で充填部材取り付け枠１９に取り付けるための穴２１Ｈを設けてある。この穴２１Ｈ部をねじ等で充填部材取り付け枠１９に固定する構造である。本線材２１Ｌの形成は厚さ０．１ｍｍの鋼板をエッチングにより加工したものである。なお、本実施例の線材２１Ｌは、間隔を設けた２つの取付部２１Ｐに軸心をずらした状態で設けられている。線材２１Ｌの角度θは好ましくは約１０度程度が良い。この取付部２１Ｐはハンダボール供給ヘッド３の進行方向に対して直角方向が長手方向になるように形成されている。すなわち、ハンダボール充填ヘッド３の幅の長さとなっている。この充填部材取り付け枠１９の開口部を跨ぐ形で線材２１Ｌが取り付けられる。すなわち、取り付け時にはハンダボール充填部材取り付け枠１９の開口部を跨ぐように上下方向に螺旋形コイルの上半分をカットして取り付けた形状となる。このため、ハンダボール充填ヘッド３をヘッド上下駆動機構７でマスク側に所定の押付力を作用させて接触させた場合、マスク１２との接触部がヘッド進行方向に対して所定の角度を有する線材が複数同時に移動することになる。
【００２５】
また、図示してはいないが、ハンダボール充填ヘッド３にはマスク１２面上に残留するハンダボール２３の量を計測するために、光センサから構成される距離センサを設けてある。ハンダボール充填ヘッド３を移動することでマスク面に対して高さを計測し、マスク面の高さが変化している部分の高さと、ヘッド移動距離を計測することでハンダボール２３の山の高さを求め、その幅からハンダボール２３の残量を求めるようにしている。すなわち使用するハンダボール２３の径によって、予めハンダボール２３の山の高さと残量を計測して、それを制御部に記憶しておき、それを用いて残量を求めるものである。
【００２６】
次に、マスク面へのハンダボール供給の動作を図２と図４を用いて説明する。
【００２７】
ハンダボールを供給するときは、図２に示すハンダボール充填ヘッドの状態から、図４(ａ)に示すハンダボール充填ヘッドがマスク面に接触するまで降下させて、且つ、ハンダボール供給部が撓みを有している状態に移行させる。次いで、図４(ｂ)に示すハンダボール充填部９をマスク面まで降下させた状態で、且つハンダボール供給部４はハンダボール供給ホース４ｃが撓みのない状態に伸ばされた状態に移行させる。
【００２８】
つまり、まず、充填ヘッド上下駆動機構７を駆動してマスク１２に充填部材２１が接触するまで降下させる。この時、シリンジ取り付け部材２０も一緒に降下させる。充填部材２１がマスク１２に接触するまでは、ハンダボール２３がマスク面上に落下しないようにしている。次に、図４(ｂ)に示すようにハンダボール供給部４を上昇させて、ハンダボール供給ホース４ｃを伸ばしてシリンジ１８内のハンダボール２３がハンダボール充填部材２１を介してマスク１２面上に供給する。この時、マスク１２面上に供給するハンダボール２３の量は、ハンダボール供給ホース４ｃを伸ばしている時間と供給量との関係を予め測定しておいて、その結果に基づいて供給量制御を行うようにしている。マスク１２面上に一定量のハンダボール２３を供給するとハンダボール供給ホース４ｃにたるみを持たせるように上下駆動機構により、シリンジ１８を上昇させる。この状態で、ハンダボール充填部材２１を水平方向に移動させてマスク１２面の開口部にハンダボール２３を充填する。
【００２９】
図５にハンダボール充填ヘッド３がマスク面上を移動するときの上から見た図を示す。なおこの図では、ヘッドテーブル８や充填ヘッド上下駆動機構７は省略してある。図において、基板１５の上にマスク１２が載置され、その上を充填ヘッド３がＸ軸方向に移動する状態を示している。ハンダボール充填部９の幅方向は基板１５の幅より長めに設定されている。
【００３０】
次に図６を用いて他の実施例を説明する。図６にはハンダボール充填ヘッド３におけるハンダボール供給部４、ハンダボール充填部９の部分を示した図である。なおこの図では、ハンダボール供給部４から、マスク面上に、直接ハンダボールを供給する構成を示しているが、図２と同様にハンダボール充填部材２１の中央部に供給する構成としても良い。
【００３１】
ハンダボール充填ヘッド３は、ヘッドテーブル８と、このヘッドテーブル８に載置した駆動シリンダ７と、ヘッドテーブル８の側部に付設されたハンダボール供給部４と、ハンダボール供給部４に接続されるハンダボール充填部９を備えている。
【００３２】
ハンダボール供給部４は、シリンジ１８内に収容されたハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給するための貯留・供給手段であり、帯電防止ホース４ｃを下端側に備えている。このハンダボール供給部４の詳細は、図７を用いて後述する。
【００３３】
ハンダボール充填部９は、ヘッドテーブル８の背面側に取り付けた上下シリンダ７のピストン棒３３の先端に取り付けた支持部材２４と、この支持部材２４に複数個取り付けた充填部材取り付け枠１９とを有している。支持部材２４の側面には、ハンダボール供給部４の帯電防止ホース４ｃが取付具２７により取り付けられている。
【００３４】
充填部材取り付け枠１９には、ハンダボール２３をマスク１２に形成された微小な開口に押し込むときに使用する充填部材２１が取付具２５により取り付けられている。これらの充填部材取り付け枠１９と充填部材２１の対は、ハンダボール充填ヘッド３の移動方向、すなわち図６の左右方向に配置されている。充填部材２１は、帯電防止ホース４ｃの先端部の開口４ｃｈからマスク１２の面上に供給されたハンダボールであってマスク１２の開口に充填できなかったハンダボール２３をかき集める。それと共に、ハンダボール２３が充填されていないマスク１２の開口にハンダボール２３を充填する。
【００３５】
ここで、充填部材２１は、図３で説明したものと同様の構成であり、半螺旋形状の複数の線材で構成されている。ハンダボール供給部４からハンダボール供給ホース（帯電防止ホース）４ｃにハンダボール２３が供給されると、ハンダボール供給部４ｃの開口４ｃｈからハンダボール２３がマスク１２の上面に供給される。ハンダボール充填ヘッド３の水平（Ｘ軸方向）移動に伴い、充填部材２１を構成する半螺旋形状の線材は、ハンダボール２３をマスク１２の開口に移動させると共に押し込む。
【００３６】
ハンダボール充填ヘッド３には、マスク１２面上に残留するハンダボール２３の量を計測するために、光センサで構成された図示しない距離センサを設けている。ハンダボール充填ヘッド３を水平移動させると、マスク１２の開口にハンダボール２３が充填された部分では、マスク１２面よりも高さが高く変化している。そこで、この高さを計測すれば、ハンダボール２３の残量を求めることができる。すなわち、使用するハンダボール２３の径に応じて、予めハンダボール２３の山の高さと残量を計測し、それらの値を図示しない制御部に記憶しておき残量を求める。
【００３７】
次に図７を用いて、ハンダボール供給部４について説明する。ハンダボール供給部４では、垂直に配置されたシリンジ取り付け部材２０上に、ハンダボール２３を貯留する円筒状のシリンジ１８が帯状の固定手段３９でノブ３９ａ止めされている。またシリンジ１８の取付け高さを一定にするため押し付けピン３９ｂが設けられている。シリンジ１８の下端部は円錐状にすぼまっており、このすぼまり部１８ａの下端に接続手段１８ｂを介して帯電防止ホース４ｃが接続されている。帯電防止ホース４ｃは、垂直下方に延びる部分（第１の直線部）４ｃａと、同じく垂直下方に延びる部分（第３の直線部）４ｃｆと曲折している部分４ｃｂ〜４ｃｅとを有しており、曲折している部分の中間部（第２の直線部）４ｃｄには、ハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給するのを停止するために、帯電防止ホース４ｃの傾きを切替える傾斜切替機構３０を備えている。
【００３８】
帯電防止ホース４ｃは樹脂製であり、好ましくは４フッ化エチレン樹脂など柔軟な材質がよい。また、帯電防止ホース４ｃは、透明または半透明が好ましい。そして、ハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給する帯電防止ホース４ｃの長さは、ハンダボール充填部９の上下移動に対応できるようにたるみを設けて取り付けられている。
【００３９】
傾斜切替機構３０は、矩形状の板である傾斜切替板３５と、この傾斜切替板３５に帯電防止ホース４ｃを固定するホース固定具３６と、傾斜切替板３５を回転させるためシャフト４１ａ、軸受４２(図７(ｃ)参照)を備えている。また、シャフト４１ａの片端にはピニオン３８が固定され、このピニオン３８を回転させるためにラック３７が設けられている。シャフト４１ａと、傾斜切替板３５、ピニオン３８の連結はキー４１ｂなどを用いるか、図示していないがシャフト４１ａをクランプして固定することができる。また、ラック３７を上下に移動させるためにラックの一方端(図７（ｂ）では上端)側にシリンダ４１が取付られている。
【００４０】
ラック３７を上下移動させると、シリンジ取り付け部材２０に軸受４２を介して保持されたピニオン３８が回動し、ピニオン軸３８ａに固定された傾斜切替板３５も回動し、傾斜切替板３５とそれに固定された帯電防止ホース４ｃの傾きが変化する。
【００４１】
また傾斜切替板３５の中心部付近には、この傾斜切替板３５がシリンジ取り付け部材２０に対して回動できるよう、ピニオン軸３８ａが嵌挿される穴が形成されている。傾斜切替板３５とシリンジ１８間および傾斜切替板３５とハンダボール充填部９間の帯電防止ホース４ｃの長さは、傾斜切替板３５が回動しても帯電防止ホース４ｃに過剰な張力が負荷されないよう、長めに設定している。また、傾斜切替板３５の傾きが変更されたり、ハンダボール充填部９が上下に移動動しても、帯電防止ホース４ｃが対応できるような長さとしている。さらに、図示を省略したが、シリンジ１８と傾斜切替板３５との間には帯電防止ホース４ｃの長さを調整できる調整板を設けている。
【００４２】
なお本実施例では、ハンダボール２３の供給を停止する場合には、帯電防止ホース４ｃの供給口側が上向きに約３０度となるように傾斜切替板３５を傾けて設置している(図７(ｂ)参照)。これにより、ハンダボール２３がハンダボール充填部９に落下するのを防止している。また、ハンダボール２３をハンダボール充填部９に供給する場合は、帯電防止ホース４ｃの供給口側が下向きになるように、コントローラ４０がラック３７を駆動して傾斜切替板３５を約４５度の角度にする(図７(ｄ)参照)。このとき、シリンジ１８側の帯電防止ホース４ｃは、「く」の字型に曲折する。
【００４３】
供給するハンダボール２３の量は、予め実験的に求めておく。すなわち、傾斜切替板３５の角度を４５度にしてからの経過時間と供給されるハンダボール２３の量の関係を求め、コントローラ４０の記憶手段４０ｂに記憶しておく。この関係から演算手段４０ａが必要なハンダボール２３の量を演算し、ラック３７を駆動して供給時間を制御する。
【００４４】
また本実施例では、使用するマイクロボールの径を２０μｍ〜１００μｍとし、帯電防止ホース４ｃの内径を４ｍｍとしているが、これに限るものではない。さらに本実施例では、ハンダボール供給部４は、シリンジ取り付け部材２０ごと取り外し可能であり、シリンジ１８内にハンダボール２３がなくなれば、シリンジ取り付け部材２０ごと交換すればよいので、メンテナンスが容易である。
【００４５】
さらに、傾斜切替板３５に取り付けたホース固定具３６よりも上流側であって、帯電防止ホース４ｃが位置する部分よりも下側に、ピン３５ａを設けている。そしてピン３５ａを、帯電防止ホース４ｃの屈曲部４ｃｃよりも下流側に位置させている。ピン３５ａを設けたので、傾斜切替板３５を傾けてハンダボール２３を落下させる場合に、傾斜切替板３５に直線部を確保できハンダボール２３の安定した落下が可能になる。
【００４６】
なお、帯電防止ホース４ｃを傾斜切替板３５に固定するホース固定具３６を２箇所以上設ければ、傾斜切替板３５に確実に直線部を確保できる。しかしながら、帯電防止ホース４ｃの変形の自由度を増せば、印刷装置１のサイズを小型化できる。そこで、本実施例では、帯電防止ホース４ｃを傾斜切替板３５へ固定する位置を１箇所とし、ハンダボールを落下させるときだけピン３５ａにより帯電防止ホース４ｃの直線部を確保している。
【００４７】
図８に印刷装置１の動作のフローチャート示す。本フローチャートはハンダボールの供給に先に説明したハンダボール充填部に対してハンダボール供給部を上下移動することで、帯電防止ホースを屈曲させたり伸ばすことでハンダボールの供給停止を行う方式について説明したものである。ホース中間部を回転させる方式はハンダボール供給工程での動作が異なるだけで、他の工程は本動作と同じである。
【００４８】
ハンダボール印刷装置１の印刷テーブル１７上に印刷を行う基板１５を搭載する（Ｓ１０）。次に印刷テーブル１７上に搭載された基板を印刷テーブル１７に固定する（Ｓ１１）。基板１５の固定が完了すると２視野カメラ１４を移動して基板１５及びマスク１２に設けた位置合わせマークを撮像する（Ｓ１２）。撮像した画像を画像処理してマーク位置のズレ量を求める（Ｓ１３）。求められたズレ量に応じて印刷テーブル１７を水平移動して位置を合せる（Ｓ１４）。位置合わせが終了すると２視野カメラ１４を退避させ、印刷テーブル１７をマスク１２面に接触する位置まで上昇させる（Ｓ１５）。ハンダボール充填部９をマスク１２面に接触する位置まで降下させる（Ｓ１６）。ハンダボール供給部４を充填ヘッド３に対して上昇させ所望量のハンダボール２３を、ハンダボール充填部９を介してマスク１２面に供給する（Ｓ１７）。ハンダボール供給部４はハンダボール充填ヘッド３を降下させる（Ｓ１８）。水平加振しながらハンダボール充填ヘッド３をマスク長手方向（Ｘ方向）に移動させてハンダボール２３をマスク１２の開口部から基板１５上の電極面に印刷する（Ｓ１９）。なお、印刷テーブル１７に搬入する前に電極部にはハンダボール供給前にフラックスが予め印刷されている。印刷が終了すると、ハンダボール充填ヘッド３を上昇させ、ハンダボール充填ヘッド３をマスク１２面から所定距離離間させる（Ｓ２０）。次に、ハンダボール充填ヘッド３を水平方向に移動させてハンダボール充填ヘッド３に設けてある高さセンサ（光センサ）を用いてマスク１２面上に残留しているハンダボール２３の量を計測する（Ｓ２１）。計測結果に基づいて、次の印刷に用いるハンダボール２３の量を決定して、制御部に記録しておく（Ｓ２２）。印刷テーブル１７を降下させてマスク１２面から基板１５を分離して、基板１５を次の工程に搬送する（Ｓ２３）。
【００４９】
以上のように、本発明ではハンダボール充填ヘッドをマスク面に接触する位置まで降下させてから、ハンダボールをマスク面にハンダボールを所望量だけ供給するために供給機構の供給時間を制御すればよく、印刷終了後、光センサにてハンダボールの残量を計測し、不足分を供給するようにしたため無駄なハンダボールの発生を無くすことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…ハンダボール印刷装置、２…柱、３…ハンダボール充填ヘッド、４…ハンダボール供給部、４Ｍ…供給部駆動シリンダ、５…ボールネジ、６…駆動用モータ、６a…カップリング、７…駆動シリンダ、８…ヘッドテーブル、９…ハンダボール充填部、１０…移動梁、１０ｒ…リニアレール、１１…マスク取り付け枠、１２…マスク、１３…カメラ移動梁、１４…２視野カメラ、１５…基板（ウエハ）、１６…テーブル上下駆動機構、１７…印刷テーブル、１８…シリンジ、１９…充填部材取り付け枠、２０…シリンジ取り付け部材、２１…充填部材、２２…蓋部、２３…ハンダボール、２４…支持部材、３０…傾斜切替機構、３５…傾斜切替板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷テーブル上に載置された基板に形成されている電極上にハンダボールを印刷するマスクとマスク面上を上下に移動する上下駆動機構を備えたハンダボール充填ヘッドを備えたハンダボール印刷装置において、
前記ハンダボール充填ヘッドが、ハンダボール充填部とハンダボール供給部とから構成され、前記ハンダボール充填部とハンダボール供給部とを同時に上下移動する上下駆動機構と、前記ハンダボール供給部を上下に移動させる供給部駆動機構とが設けられ、
前記ハンダボール供給部がハンダボールを貯留するシリンジとハンダボール充填部との間を帯電防止ホースで連結し、前記供給部駆動機構を動作させて前記帯電防止ホースを伸ばしたり撓ませることでハンダボールの供給停止を行う構成としたことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハンダボール印刷装置において、
前記マスク面への前記ハンダボールの供給量を、前記ホースを伸ばす時間で制御する構成としたことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハンダボール印刷装置において、
前記ハンダボール充填部は、ヘッドテーブルに設けた上下駆動シリンダのピストン棒に接続した支持部材と、この持部材の下面であってハンダボール充填ヘッドの進行方向に並んで取り付けられた複数の充填部支持部材と、この充填部支持部材の下側に取り付けた半螺旋形状の線材から構成された充填部材とを有することを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項４】
請求項２に記載のハンダボール印刷装置において、
前記ホースのシリンジ側はたるみが設けてあり、ハンダボールを供給時には前記たるみが水平方向に対して略等角度になるように構成したことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項５】
請求項１に記載のハンダボール印刷装置において、
前記ハンダボール供給部のホースはハンダボール充填部を構成する蓋にねじ止めされ、前記充填部を構成する半螺旋状の線材部を介してハンダボールがマスク面上に供給される構成としたことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項６】
請求項１に記載のハンダボール印刷装置において、前記供給部駆動機構に替えて、前記帯電防止ホースの一端側を前記ハンダボール充填部の外側端部に固定し、前記帯電防止ホースの途中に、前記ハンダボールを前記マスクの表面に供給と、停止を切り替えるための傾斜切替機構を設けて、前記帯電防止ホースの中間部に形成される第２の直線部の角度を可変することでハンダボールの供給と停止を行う構成であることを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項７】
請求項６に記載のハンダボール印刷装置において、
前記傾斜切替機構が、シリンジ取り付け部材と、このシリンジ取り付け部材上に回動可能に設けた傾斜切替板と、前記傾斜切替板に前記ホースを固定する固定部を有し、前記傾斜切替板の一端側にこの傾斜切替板の傾斜角度を可変とするピニオンを設け、前記シリンジ取り付け部材にこのピニオンと噛み合うラックを設け、前記ラックが移動することにより、前記帯電防止ホースの前記第２の直線部の傾斜角度を可変としたことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項１】
印刷テーブル上に載置された基板に形成されている電極上にハンダボールを印刷するマスクとマスク面上を上下に移動する上下駆動機構を備えたハンダボール充填ヘッドを備えたハンダボール印刷装置において、
前記ハンダボール充填ヘッドが、ハンダボール充填部とハンダボール供給部とから構成され、前記ハンダボール充填部とハンダボール供給部とを同時に上下移動する上下駆動機構と、前記ハンダボール供給部を上下に移動させる供給部駆動機構とが設けられ、
前記ハンダボール供給部がハンダボールを貯留するシリンジとハンダボール充填部との間を帯電防止ホースで連結し、前記供給部駆動機構を動作させて前記帯電防止ホースを伸ばしたり撓ませることでハンダボールの供給停止を行う構成としたことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハンダボール印刷装置において、
前記マスク面への前記ハンダボールの供給量を、前記ホースを伸ばす時間で制御する構成としたことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハンダボール印刷装置において、
前記ハンダボール充填部は、ヘッドテーブルに設けた上下駆動シリンダのピストン棒に接続した支持部材と、この持部材の下面であってハンダボール充填ヘッドの進行方向に並んで取り付けられた複数の充填部支持部材と、この充填部支持部材の下側に取り付けた半螺旋形状の線材から構成された充填部材とを有することを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項４】
請求項２に記載のハンダボール印刷装置において、
前記ホースのシリンジ側はたるみが設けてあり、ハンダボールを供給時には前記たるみが水平方向に対して略等角度になるように構成したことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項５】
請求項１に記載のハンダボール印刷装置において、
前記ハンダボール供給部のホースはハンダボール充填部を構成する蓋にねじ止めされ、前記充填部を構成する半螺旋状の線材部を介してハンダボールがマスク面上に供給される構成としたことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項６】
請求項１に記載のハンダボール印刷装置において、前記供給部駆動機構に替えて、前記帯電防止ホースの一端側を前記ハンダボール充填部の外側端部に固定し、前記帯電防止ホースの途中に、前記ハンダボールを前記マスクの表面に供給と、停止を切り替えるための傾斜切替機構を設けて、前記帯電防止ホースの中間部に形成される第２の直線部の角度を可変することでハンダボールの供給と停止を行う構成であることを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項７】
請求項６に記載のハンダボール印刷装置において、
前記傾斜切替機構が、シリンジ取り付け部材と、このシリンジ取り付け部材上に回動可能に設けた傾斜切替板と、前記傾斜切替板に前記ホースを固定する固定部を有し、前記傾斜切替板の一端側にこの傾斜切替板の傾斜角度を可変とするピニオンを設け、前記シリンジ取り付け部材にこのピニオンと噛み合うラックを設け、前記ラックが移動することにより、前記帯電防止ホースの前記第２の直線部の傾斜角度を可変としたことを特徴とするハンダボール印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９３５５５（Ｐ２０１３−９３５５５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０２４４５（Ｐ２０１２−２０２４４５）
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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