半田ボール計量装置と半田ボール配置装置
【課題】半田ボールの表面酸化と損傷を発生させないで半田ボールを計量して供給する半田ボールの計量装置と、半田ボールの表面酸化と損傷が少ない半田ボール配置装置を提供する。
【解決手段】半田ボールの計量装置は、半田ボールを貯留する貯留部１と計量する計量部２と気体供給装置からなる。貯留部は、不活性ガス雰囲気中に大量の半田ボールを貯留し且つ計量部と連通部を有し、計量部は、貯留部から上部流路を通り重力で落下した半田ボールを一時貯留する計量キャビティ１０に連通した気体供給流路へ気体供給装置から加圧気体を吐出して、計量キャビティに一時貯留された半田ボールを吹き飛ばして下部流路１１を通り計量部出口１３から排出する。ボール配置装置は、この計量装置を用いて振込まれた半田ボールを間欠的にヘッドに供給し、マスクに配設された開口を通して半田ボールを基板電極に配列させる。
【解決手段】半田ボールの計量装置は、半田ボールを貯留する貯留部１と計量する計量部２と気体供給装置からなる。貯留部は、不活性ガス雰囲気中に大量の半田ボールを貯留し且つ計量部と連通部を有し、計量部は、貯留部から上部流路を通り重力で落下した半田ボールを一時貯留する計量キャビティ１０に連通した気体供給流路へ気体供給装置から加圧気体を吐出して、計量キャビティに一時貯留された半田ボールを吹き飛ばして下部流路１１を通り計量部出口１３から排出する。ボール配置装置は、この計量装置を用いて振込まれた半田ボールを間欠的にヘッドに供給し、マスクに配設された開口を通して半田ボールを基板電極に配列させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田ボールに損傷を与えずに計量する計量装置とこれを用いた半田ボール配置装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半田ボール配置装置において、必要な量の半田ボールを計量装置より供給しながら半田ボールを基板上に配置する技術は慣用されている。しかし、計量装置は、ボール配置用の半田ボールの直径が２００μｍ以下と微小化するに伴い、ボール表面の損傷、欠け及び酸化が問題となってきた。
【０００３】
半田ボールの表面酸化を防止する計量装置の従来技術として、特開２００９−２０４４４２号公報をあげることができる。この計量装置は、エアタイトなので半田ボールの酸化は防止できるが、しかし計量装置を傾斜させて半田ボールを計量するので半田ボール表面の損傷、欠け等の問題が解決していない。
【０００４】
また、半田ボールを破損させない技術が特開２００４−２７６９６２号公報に開示されている。この技術は、気体吸引手段でフィルター材料に粉体を引き付けて、粉体の落下を阻止する方式である。フィルター材料から吸引される気体には、空気が含まれるので、粉体の表面酸化は、著しく大きく、更に、フィルターが粉体で目詰まりや計量精度が低い欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０４４４２号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、半田ボールの破損と表面酸化の双方を防止する半田ボール計量装置を提供する点と、この半田ボール計量装置を用いた半田ボール配置装置を提供する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、計量する半田ボールが計量のため移動する流路中の雰囲気から空気を実質的に締め出してエアタイト（密閉）にし、且つ貯留槽に貯留されている半田ボールの攪拌を実質的にゼロとすることを最も主要な特徴とする。
【０００８】
半田ボールを貯留する貯留部と、半田ボールを導入する供給口と半田ボールが通る上部流路と所定量の半田ボールを一時貯留する計量キャビティと半田ボールが通る下部流路と半田ボールを排出するか排出口を有する計量部とからなる半田ボールの計量装置において、
貯留部と供給口と上部流路と計量キャビネットと下部流路と排出口とは連通し、半田ボールは、貯留部から上部流路を経て計量キャビネットに流れ込んで貯留され、計量キャビティは、加圧ガスの開閉手段を介して気体供給装置に接続するガス流路と連通し、気体供給装置からの加圧ガスをガス流路から計量キャビティに間欠的に噴射し、計量キャビティ内の半田ボールを排出口から排出することを特徴とする。
【０００９】
加圧ガスが噴射されたとき、移動する半田ボールの一部を収容するキャビティを有することを特徴とする。
【００１０】
下部流路は、計量キャビティに供給された半田ボールが重力により下部流路を通って排出口へ落下しないように、下部流路の少なくとも一部が計量キャビネットより高い位置に配設されていることを特徴とする。
【００１１】
半田ボール配置装置は、上記半田ボール計量装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半田ボールの計量装置は、計量する半田ボールを酸化したり、損傷したりすることなく、高い計量精度で計量できるという利点と、酸化と損傷のない半田ボールを配列できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は半田ボールの計量装置を説明するための正面図である。
【図２】図２は図１の計量部の拡大図である。
【図３】図３は半田ボール計量装置を説明するための側面図である。
【図４】図４は半田ボールが一時貯留キャビネットに貯留されている状態を説明するための図である。
【図５】図５は一時貯留キャビネットに貯留された半田ボールに加圧ガスを噴射した状態を説明するための図である。
【図６】図６は半田ボール配置装置を説明するための平面図である。
【図７】図７は半田ボール計量装置を組込んだヘッドを説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
計量する半田ボールの破損と表面酸化の双方を防止するという目的を、計量精度を落とすことなく実現した。
【００１５】
図１、図２と図３を参照しながら本発明になる半田ボールの計量装置について詳述する。計量装置は、半田ボール２４を貯留する貯留部１と、半田ボール２４を計量する計量部２と、貯留部１に半田ボール２４が無くなった時の残量検出機構と、一時貯留キャビネット１０に貯留された半田ボール２４を排出口１３から排出させる加圧ガスを射出するためのガス間欠供給部３とからなる。この計量装置は、ボール配置装置に取り付けられている。
【００１６】
貯留部１は、半田ボール２４を貯留する容器４と、蓋５からなる。容器４は、半田ボールの物流で使用される流通容器をそのまま又は改良して使用できる。半田ボール２４を計量する時、容器４の向きは、半田ボールが計量部２へ自重で移動できるように下向きとなっている。そして、半田ボールが無くなり容器４を新規な容器に交換する時、計量装置を回転して容器が上向きになるようにして、容器の交換を行う。
【００１７】
計量部２は、第１板材７ａと第２板材７ｂの２枚の板を重ね合わせた板状部材７で、半田ボール２４を供給口１２から受け入れ、計量して排出口１３から排出する機能を担っている。
【００１８】
第１板材７ａは、矩形の平板である。第２板材７ｂは、第１板材７と同形の矩形の平板で、第１板材７ａと重ね合わされる接合面２３に上部流路８と、逃げキャビティ１９と、計量キャビティ１０と、出口キャビティ２９と、下部流路１７と、ガス流路１７とが形成されている。板状部材７の材料は、金属やプラスチックで、アルミ合金、銅合金、アクリル樹脂等である。半田ボール２４に静電気を帯電させないように、帯電防止処理を施してある。板状部材７が不透明な場合、半田ボールの有無を検出する覗き窓を設けて、透明な材料で構成する。板状部材７が透明な場合は、覗き窓９を設けなくても良い。第１板材７ａと第２板材７ｂは、案内ピン（図示略）を用いて位置決めした後４隅をボルト（図示略）で固定してある。
【００１９】
上部流路８は、半田ボール２４の供給口１２から直線的に延びた流路と「く」の字形の流路８ａと逃げキャビティ１９と上部流路下端キャビティ８ｂからなる。覗き窓９は、この直線的に延びた流路に設けられ、半田ボールの残量検出機構の一部を構成する発光素子２１と受光素子２２がその両側に設置される。
【００２０】
上部流路８において、計量キャビティ１０へ流れ込む半田ボールの速度が速すぎると、半田ボールは、計量キャビティ１０に留まらないで、その一部が下部流路１１へ流れ出し、精度の高い計量ができない。
供給口１２から供給された半田ボール２４の落下速度を抑えるために、途中に「く」の字形流路８ａを設けてある。上部流路８を鉛直方向から傾けることにより、半田ボール２４の落下速度が低下する他、上方の半田ボールが下方の半田ボールを下方へ押す力を小さくすることができる。
【００２１】
水平な流路は、半田ボールの移動を抑制するので、水平な流路の距離が長い場合半田ボールの移動がその途中で停止すが、水平な流路の距離が短い場合、半田ボールの下方への移動速度と押圧力を調整する手段として有効に活用できる。半田ボールの移動抵抗を調節する流路は、「く」の字形の流路８ａの外に、水平流路でもＳ字形の流路でも良く、更に、半田ボールの移動速度の調整には、流路の一部の断面積を小さくすることも有効である。このようにして、半田ボールが上部流路８中を落下しながら移動し、計量キャビティ１０を乗り越えず且つ早く、計量キャビティ１０内に貯留するように、半田ボールの移動抵抗を調節する。
【００２２】
逃げキャビティ１９は、計量キャビティ１０内に貯留された半田ボールを加圧ガスで吹き飛ばした時、上部流路下端キャビティ８ｂ内の半田ボールが上部流路８内を上方へ迅速に移動して貯留されるための空間であり、「く」の字形流路８ａと上部流路下端キャビティ８ｂとの間に設けられている。逃げキャビティ１９は、他に表現すると、「く」の字形流路８ａの下流部に設けられる。そして、逃げキャビティ１９は、この中の半田ボールが自重で「く」の字形流路８ａへ容易に流れ出す方向に設定されている。この逃げキャビティ１９が配設されたことにより、計量キャビティ１０内の半田ボールを吹き飛ばす時、上部流路下端キャビティ８ｂ内の半田ボールが、下方へ押される力が異なっていても、確実に逃げキャビティ１９に逃げるので、瞬間的に半田ボールを左右に切り分け、毎回、同じ量の半田ボールを吐出することができ、半田ボールの吐出量の誤差が小さくなる。この逃げキャビティ１９がないと、上部流路下端キャビティ８ｂ内の半田ボールが、計量キャビティ１０の入口面２５から入り込み、計量キャビティ内の半田ボールと一緒に吐出される。
【００２３】
上部流路下端キャビティ８ｂと逃げキャビティ１９が連通する個所である入口面２５の断面積は、前述の左右切り分けを確実にするために、「く」の字形流路８ａや逃げキャビティ１９の断面積より小さく設定されている。これらの流路の断面積は、ガス噴射口１８が最も小さく、入口面２５、逃げキャビティ１９の順に大きくなる。
【００２４】
加圧ガスは、ガス供給装置１４から配管１５を通り、ガス開閉器１６を経て、ガス流路１７へ流れる。ガス供給装置１４は、窒素ボンベや液体窒素容器で、半田ボールを酸化させないガスを供給するものである。ガス開閉器１６は、電磁弁でガス流を開閉するもので、間欠的に加圧ガスを噴射するためのものである。加圧ガスの流れは、制御装置（図示略）により開時間と閉時間の設定とガス圧の設定ができるようになっている。
【００２５】
ガス流路１７は、ガス噴射口１８で一時貯留キャビネット１０の上部と連通している。ガス噴射口１８は、計量キャビティの入口面２５より計量キャビティ１０寄りの天井２８に配設されている。ガス噴射口１８の断面積は、ガス流路１７の断面積より小さくし、加圧ガスの噴射が安定して瞬間的に行えるように工夫してある。一例を挙げると、ガス流路１７の断面が４×２ｍｍで、ガス噴射口１８の断面は、１×２ｍｍである。また、半田ボールの直径と計量する半田ボールの量によっては、ガス噴射口１８の開口位置を計量キャビティの入口面２５を跨いで配設するとより良い場合もある。
【００２６】
ガス噴射口１８から噴射した加圧ガスは、図５に示すように、上流方向と下流方向の２方向にわかれ、半田ボールを瞬間的に吐出するボールと逃げキャビティ１９等へ戻すボールに切り分ける。これが本発明の技術思想の１つである。従って、本発明において、加圧ガスの圧力、ガス噴射口１８の位置と個数と断面形状等により特段に限定されるものではない。
【００２７】
計量キャビティ１０は、他の流路等と同じく、第２板材７ｂに所定の形状で所定の深さに彫られ溝が第１板材７ａに挟まれてできたキャビティで、入口面２５、壁２６、底面２７、出口キャビティ２９、天井とガス噴射口１８に囲まれている。 計量キャビティ１０の容積は、一回で吐出される半田ボールの量に基づいて決められる。
計量キャビティの壁２６と底面２７は、ガス噴射後に半田ボールが計量キャビティ１０内に残らないように、閉じた空間（半田ボールが流れる方向に対して鋭角な面で構成される空間）ができないようになっている。
【００２８】
天井２８は、半田ボールの流れる方向に下がる傾斜となっている。天井２８が水平に設けられた場合、入口面２５から流れ込んだ半田ボールは、天井２８に届かず、計量キャビティ内に充満しないので、半田ボール量にバラツキが生じる。一方、計量キャビティ内に流れ込んだ半田ボールが天井２８に届くように天井の傾斜を設定すると、計量キャビティに流れ込んだ半田ボールは、傾斜する天井で順次に締め付けられ、計量キャビティ１０から出口キャビティ２９へ流れ出す半田ボールの量のバラツキが小さくなる。
【００２９】
出口キャビティ２９は、下部流路１１と連通し、出口キャビティ２９を通過した半田ボールは、下部流路１１を経て排出口１３から計量装置外へ排出される。出口キャビティ２９の形状は、半田ボールを計量キャビティ１０に充填する時、計量キャビティ１０から流れてきた半田ボールが、下部流路１１へ流れ出さないように、半田ボールが流れる方向が高くなるように傾斜している。出口キャビティ２９の底面が下部流路１１と接続する所の高さ３０（下部流路の底面の最高高さ）を、計量キャビティ１０の天井２８が出口キャビティ２９と接続する所の高さ３１よりわずか高くしてある。高さ３０を高さ３１より高くし過ぎると、半田ボールを吹き飛ばす抵抗が大きくなり、吹き飛ばす半田ボールの量が一定しなくなる。高さ３０と高さ３１は、ほぼ同じ高さでも良い。一方、低すぎると、半田ボールが下部流路へ流れ出す。
【００３０】
下部流路１１の断面積は、半田ボールと加圧ガスの流れが良くなるように、出口キャビティ２９の断面積より大きくしてある。下部流路１１の末端は、半田ボールを排出する排出口１３である。排出口１３には、連結部材２０が取り付けられており、ここにパイプを取り付け、排出口１３から排出された半田ボールが空気に触れないで、他の場所へ移送できるようになっている。
【００３１】
図４と図５は、半田ボールがどのように計量されるかを説明するための図である。図４は、半田ボール２４が、貯留部１から自然落下し、上部流路８を通って一時貯留キャビネット１０まで送られた状態を示す。半田ボール２４の先端は、出口キャビティ２９の一部まで流れ出し、停止している。図５は、加圧ガスをガス噴射口１８から加圧ガスが噴射された直後の状態を示している。噴射された加圧ガスは、左右（ボール移動の上流方向と下流方向）に分かれ、ボールを下部流路１１と逃げキャビティ１０へ吹き飛ばしている。矢印→は、ガスの流れを示している。加圧ガスの噴射を停止すると、半田ボールは、図４の状態に戻る。
【００３２】
本発明において、計量物として半田ボールを例示したが、半田ボールに限定されないで、複写機用トナー、粒状の薬剤、粒状の食物等、粒状であれば全て含まれる。加圧ガスは、アルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスでも良い。計量部２を矩形の板状部材で説明したが、２枚の板材は、円形や楕円形など外形は特段に限定されない上、同じ厚みでなくてもよいことは自明である。また、残量警報機能を有する残量検出装置も本発明に属する。さらに、容器４は、物流で使用される容器で説明したが、他の容器でも良い。なお、加圧ガスの圧力は、１０〜５００ＫＰａ（０．１〜５気圧）が適しているが、この値に限定されない。
【００３３】
図６は、半田ボール配置装置３０を説明するための平面図である。ローダ／アンローダ３１から基板４４を基板搬送ロボット３２で取出し、プレアライナー３３に載置する。プレアライナーは、基板の結晶方位を粗調整した後、ＸＹ座標位置を粗調整する。位置補正された基板を基板搬送ロボット３２でステージ３４に載置する。ステージに載置された基板を押圧装置３５で押圧して反り矯正しながらステージ３４に減圧吸引する。基板を載置したステージ３４は、Ｘ軸レール４４上を移動してフラックス印刷装置３６に移動する。フラックス印刷装置は、マスクを介して基板の電極上にフラックスを印刷する。フラックスを印刷された基板は、ステージに載置された状態で半田ボール振込装置３７に送られる。半田ボールは、半田ボール囲込振込み部から外へ逸散しないように囲い込まれており、ヘッドを移動することにより、マスクの開口（図示略）から基板４５上でフラックスが印刷された個所に振込まれ配置される。半田ボールが配置された基板は、逆向きに搬送（プリアライナーを除く）されて、ローダ／アンローダに収納される。
【００３４】
図７は、ヘッド３８の構造を説明するための図で、半田ボール囲込振込み部４０は、断面に斜線を記入してある。ヘッド３８は、貯留部１と計量部からなる半田ボール計量装置３８と、半田ボール囲込部材４７を含む半田ボール囲込振込み部４０とからなる。計量部２で計量された半田ボール２４は、囲込振込み部４０を通り投入される。囲込部材４７は、この中に投入された半田ボールが、囲込部材の外へ逸散しないように囲い込むものである。囲込方法は、外部から内部への空気流や内部での渦流により半田ボールを囲込領域内に囲い込む方法、或いは、メッシュや線状部材や切り込みが配設された薄板等で半田ボールが逸散することを防止する方法等である。
【００３５】
ヘッド３８は、マスク４６上をＸ軸駆動装置４１とＹ軸駆動装置４２により水平方向に、且つＺ軸駆動装置４３によりＺ方向に任意に移動できるようになっている。ヘッド３８を水平方向に移動させることにより、半田ボール２４は、マスク４６の開口（図示略）を通り基板４５上に振込まれる。ヘッド３８は、半田ボール計量装置３７と半田ボール囲込振込み部４０が一体となり移動するようになっている。この構造により、半田ボール囲込振込み部４０に残留する半田ボールの数量を制御でき、ミスのない半田ボールの配置が可能となる。
【００３６】
本発明になる半田ボール計量装置は、金ボール、銅ボール等にも適用ができ、半田ボールに限定されるものではない。又、本発明の半田ボール配置装置は、半田ボール供給装置と半田ボール囲込振込み部が一体となり移動しながら半田ボールを基板上に配置するどのような方法にも適用でき、且つ半田ボール囲込振込み部の構造にも限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明の半田ボール計量装置は、半田ボールの計量以外に、薬剤や複写機のトナーなどに利用できる。又、本発明半田ボール配置装置は、この計量装置を用いて振込まれた半田ボールに相当する半田ボールを間欠的にヘッドに供給し、マスクに配設された開口を通して半田ボールを基板電極に配列させことに利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 貯留部
２ 計量部
３ ガス間欠供給部
４ 容器
５ 蓋
６ 連結部材
７ 板状部材
７ａ 第1板材
７ｂ 第2板材
８ 上部流路
８ａ 「く」の字形流路
８ｂ 上部流路下端キャビティ
９ 覗き窓
１０ 計量キャビティ
１１ 下部流路
１２ 供給口
１３ 排出口
１４ ガス供給装置
１５ 配管
１６ ガス開閉器
１７ ガス流路
１８ ガス噴射口
１９ 逃げキャビティ
２０ 連結部材
２１ 発光素子
２２ 受光素子
２３ 接合面
２４ 半田ボール
２５ 入口面
２６ 壁
２７ 底面
２８ 天井
２９ 吐出キャビティ
３０ 半田ボール配置装置
３１ ローダ／アンローダ
３２ 基板搬送ロボット
３３ プレアライナー
３４ ステージ
３５ 押圧装置
３６ フラックス印刷装置
３７ 半田ボール振込装置
３８ ヘッド
３９ 半田ボール計量装置
４０ 半田ボール囲込振込み部
４１ Ｘ軸駆動装置
４２ Ｙ軸駆動装置
４３ Ｚ軸駆動装置
４４ Ｘ軸レール
４５ 基板
４６ マスク
４７ 囲込部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田ボールに損傷を与えずに計量する計量装置とこれを用いた半田ボール配置装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半田ボール配置装置において、必要な量の半田ボールを計量装置より供給しながら半田ボールを基板上に配置する技術は慣用されている。しかし、計量装置は、ボール配置用の半田ボールの直径が２００μｍ以下と微小化するに伴い、ボール表面の損傷、欠け及び酸化が問題となってきた。
【０００３】
半田ボールの表面酸化を防止する計量装置の従来技術として、特開２００９−２０４４４２号公報をあげることができる。この計量装置は、エアタイトなので半田ボールの酸化は防止できるが、しかし計量装置を傾斜させて半田ボールを計量するので半田ボール表面の損傷、欠け等の問題が解決していない。
【０００４】
また、半田ボールを破損させない技術が特開２００４−２７６９６２号公報に開示されている。この技術は、気体吸引手段でフィルター材料に粉体を引き付けて、粉体の落下を阻止する方式である。フィルター材料から吸引される気体には、空気が含まれるので、粉体の表面酸化は、著しく大きく、更に、フィルターが粉体で目詰まりや計量精度が低い欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０４４４２号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、半田ボールの破損と表面酸化の双方を防止する半田ボール計量装置を提供する点と、この半田ボール計量装置を用いた半田ボール配置装置を提供する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、計量する半田ボールが計量のため移動する流路中の雰囲気から空気を実質的に締め出してエアタイト（密閉）にし、且つ貯留槽に貯留されている半田ボールの攪拌を実質的にゼロとすることを最も主要な特徴とする。
【０００８】
半田ボールを貯留する貯留部と、半田ボールを導入する供給口と半田ボールが通る上部流路と所定量の半田ボールを一時貯留する計量キャビティと半田ボールが通る下部流路と半田ボールを排出するか排出口を有する計量部とからなる半田ボールの計量装置において、
貯留部と供給口と上部流路と計量キャビネットと下部流路と排出口とは連通し、半田ボールは、貯留部から上部流路を経て計量キャビネットに流れ込んで貯留され、計量キャビティは、加圧ガスの開閉手段を介して気体供給装置に接続するガス流路と連通し、気体供給装置からの加圧ガスをガス流路から計量キャビティに間欠的に噴射し、計量キャビティ内の半田ボールを排出口から排出することを特徴とする。
【０００９】
加圧ガスが噴射されたとき、移動する半田ボールの一部を収容するキャビティを有することを特徴とする。
【００１０】
下部流路は、計量キャビティに供給された半田ボールが重力により下部流路を通って排出口へ落下しないように、下部流路の少なくとも一部が計量キャビネットより高い位置に配設されていることを特徴とする。
【００１１】
半田ボール配置装置は、上記半田ボール計量装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半田ボールの計量装置は、計量する半田ボールを酸化したり、損傷したりすることなく、高い計量精度で計量できるという利点と、酸化と損傷のない半田ボールを配列できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は半田ボールの計量装置を説明するための正面図である。
【図２】図２は図１の計量部の拡大図である。
【図３】図３は半田ボール計量装置を説明するための側面図である。
【図４】図４は半田ボールが一時貯留キャビネットに貯留されている状態を説明するための図である。
【図５】図５は一時貯留キャビネットに貯留された半田ボールに加圧ガスを噴射した状態を説明するための図である。
【図６】図６は半田ボール配置装置を説明するための平面図である。
【図７】図７は半田ボール計量装置を組込んだヘッドを説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
計量する半田ボールの破損と表面酸化の双方を防止するという目的を、計量精度を落とすことなく実現した。
【００１５】
図１、図２と図３を参照しながら本発明になる半田ボールの計量装置について詳述する。計量装置は、半田ボール２４を貯留する貯留部１と、半田ボール２４を計量する計量部２と、貯留部１に半田ボール２４が無くなった時の残量検出機構と、一時貯留キャビネット１０に貯留された半田ボール２４を排出口１３から排出させる加圧ガスを射出するためのガス間欠供給部３とからなる。この計量装置は、ボール配置装置に取り付けられている。
【００１６】
貯留部１は、半田ボール２４を貯留する容器４と、蓋５からなる。容器４は、半田ボールの物流で使用される流通容器をそのまま又は改良して使用できる。半田ボール２４を計量する時、容器４の向きは、半田ボールが計量部２へ自重で移動できるように下向きとなっている。そして、半田ボールが無くなり容器４を新規な容器に交換する時、計量装置を回転して容器が上向きになるようにして、容器の交換を行う。
【００１７】
計量部２は、第１板材７ａと第２板材７ｂの２枚の板を重ね合わせた板状部材７で、半田ボール２４を供給口１２から受け入れ、計量して排出口１３から排出する機能を担っている。
【００１８】
第１板材７ａは、矩形の平板である。第２板材７ｂは、第１板材７と同形の矩形の平板で、第１板材７ａと重ね合わされる接合面２３に上部流路８と、逃げキャビティ１９と、計量キャビティ１０と、出口キャビティ２９と、下部流路１７と、ガス流路１７とが形成されている。板状部材７の材料は、金属やプラスチックで、アルミ合金、銅合金、アクリル樹脂等である。半田ボール２４に静電気を帯電させないように、帯電防止処理を施してある。板状部材７が不透明な場合、半田ボールの有無を検出する覗き窓を設けて、透明な材料で構成する。板状部材７が透明な場合は、覗き窓９を設けなくても良い。第１板材７ａと第２板材７ｂは、案内ピン（図示略）を用いて位置決めした後４隅をボルト（図示略）で固定してある。
【００１９】
上部流路８は、半田ボール２４の供給口１２から直線的に延びた流路と「く」の字形の流路８ａと逃げキャビティ１９と上部流路下端キャビティ８ｂからなる。覗き窓９は、この直線的に延びた流路に設けられ、半田ボールの残量検出機構の一部を構成する発光素子２１と受光素子２２がその両側に設置される。
【００２０】
上部流路８において、計量キャビティ１０へ流れ込む半田ボールの速度が速すぎると、半田ボールは、計量キャビティ１０に留まらないで、その一部が下部流路１１へ流れ出し、精度の高い計量ができない。
供給口１２から供給された半田ボール２４の落下速度を抑えるために、途中に「く」の字形流路８ａを設けてある。上部流路８を鉛直方向から傾けることにより、半田ボール２４の落下速度が低下する他、上方の半田ボールが下方の半田ボールを下方へ押す力を小さくすることができる。
【００２１】
水平な流路は、半田ボールの移動を抑制するので、水平な流路の距離が長い場合半田ボールの移動がその途中で停止すが、水平な流路の距離が短い場合、半田ボールの下方への移動速度と押圧力を調整する手段として有効に活用できる。半田ボールの移動抵抗を調節する流路は、「く」の字形の流路８ａの外に、水平流路でもＳ字形の流路でも良く、更に、半田ボールの移動速度の調整には、流路の一部の断面積を小さくすることも有効である。このようにして、半田ボールが上部流路８中を落下しながら移動し、計量キャビティ１０を乗り越えず且つ早く、計量キャビティ１０内に貯留するように、半田ボールの移動抵抗を調節する。
【００２２】
逃げキャビティ１９は、計量キャビティ１０内に貯留された半田ボールを加圧ガスで吹き飛ばした時、上部流路下端キャビティ８ｂ内の半田ボールが上部流路８内を上方へ迅速に移動して貯留されるための空間であり、「く」の字形流路８ａと上部流路下端キャビティ８ｂとの間に設けられている。逃げキャビティ１９は、他に表現すると、「く」の字形流路８ａの下流部に設けられる。そして、逃げキャビティ１９は、この中の半田ボールが自重で「く」の字形流路８ａへ容易に流れ出す方向に設定されている。この逃げキャビティ１９が配設されたことにより、計量キャビティ１０内の半田ボールを吹き飛ばす時、上部流路下端キャビティ８ｂ内の半田ボールが、下方へ押される力が異なっていても、確実に逃げキャビティ１９に逃げるので、瞬間的に半田ボールを左右に切り分け、毎回、同じ量の半田ボールを吐出することができ、半田ボールの吐出量の誤差が小さくなる。この逃げキャビティ１９がないと、上部流路下端キャビティ８ｂ内の半田ボールが、計量キャビティ１０の入口面２５から入り込み、計量キャビティ内の半田ボールと一緒に吐出される。
【００２３】
上部流路下端キャビティ８ｂと逃げキャビティ１９が連通する個所である入口面２５の断面積は、前述の左右切り分けを確実にするために、「く」の字形流路８ａや逃げキャビティ１９の断面積より小さく設定されている。これらの流路の断面積は、ガス噴射口１８が最も小さく、入口面２５、逃げキャビティ１９の順に大きくなる。
【００２４】
加圧ガスは、ガス供給装置１４から配管１５を通り、ガス開閉器１６を経て、ガス流路１７へ流れる。ガス供給装置１４は、窒素ボンベや液体窒素容器で、半田ボールを酸化させないガスを供給するものである。ガス開閉器１６は、電磁弁でガス流を開閉するもので、間欠的に加圧ガスを噴射するためのものである。加圧ガスの流れは、制御装置（図示略）により開時間と閉時間の設定とガス圧の設定ができるようになっている。
【００２５】
ガス流路１７は、ガス噴射口１８で一時貯留キャビネット１０の上部と連通している。ガス噴射口１８は、計量キャビティの入口面２５より計量キャビティ１０寄りの天井２８に配設されている。ガス噴射口１８の断面積は、ガス流路１７の断面積より小さくし、加圧ガスの噴射が安定して瞬間的に行えるように工夫してある。一例を挙げると、ガス流路１７の断面が４×２ｍｍで、ガス噴射口１８の断面は、１×２ｍｍである。また、半田ボールの直径と計量する半田ボールの量によっては、ガス噴射口１８の開口位置を計量キャビティの入口面２５を跨いで配設するとより良い場合もある。
【００２６】
ガス噴射口１８から噴射した加圧ガスは、図５に示すように、上流方向と下流方向の２方向にわかれ、半田ボールを瞬間的に吐出するボールと逃げキャビティ１９等へ戻すボールに切り分ける。これが本発明の技術思想の１つである。従って、本発明において、加圧ガスの圧力、ガス噴射口１８の位置と個数と断面形状等により特段に限定されるものではない。
【００２７】
計量キャビティ１０は、他の流路等と同じく、第２板材７ｂに所定の形状で所定の深さに彫られ溝が第１板材７ａに挟まれてできたキャビティで、入口面２５、壁２６、底面２７、出口キャビティ２９、天井とガス噴射口１８に囲まれている。 計量キャビティ１０の容積は、一回で吐出される半田ボールの量に基づいて決められる。
計量キャビティの壁２６と底面２７は、ガス噴射後に半田ボールが計量キャビティ１０内に残らないように、閉じた空間（半田ボールが流れる方向に対して鋭角な面で構成される空間）ができないようになっている。
【００２８】
天井２８は、半田ボールの流れる方向に下がる傾斜となっている。天井２８が水平に設けられた場合、入口面２５から流れ込んだ半田ボールは、天井２８に届かず、計量キャビティ内に充満しないので、半田ボール量にバラツキが生じる。一方、計量キャビティ内に流れ込んだ半田ボールが天井２８に届くように天井の傾斜を設定すると、計量キャビティに流れ込んだ半田ボールは、傾斜する天井で順次に締め付けられ、計量キャビティ１０から出口キャビティ２９へ流れ出す半田ボールの量のバラツキが小さくなる。
【００２９】
出口キャビティ２９は、下部流路１１と連通し、出口キャビティ２９を通過した半田ボールは、下部流路１１を経て排出口１３から計量装置外へ排出される。出口キャビティ２９の形状は、半田ボールを計量キャビティ１０に充填する時、計量キャビティ１０から流れてきた半田ボールが、下部流路１１へ流れ出さないように、半田ボールが流れる方向が高くなるように傾斜している。出口キャビティ２９の底面が下部流路１１と接続する所の高さ３０（下部流路の底面の最高高さ）を、計量キャビティ１０の天井２８が出口キャビティ２９と接続する所の高さ３１よりわずか高くしてある。高さ３０を高さ３１より高くし過ぎると、半田ボールを吹き飛ばす抵抗が大きくなり、吹き飛ばす半田ボールの量が一定しなくなる。高さ３０と高さ３１は、ほぼ同じ高さでも良い。一方、低すぎると、半田ボールが下部流路へ流れ出す。
【００３０】
下部流路１１の断面積は、半田ボールと加圧ガスの流れが良くなるように、出口キャビティ２９の断面積より大きくしてある。下部流路１１の末端は、半田ボールを排出する排出口１３である。排出口１３には、連結部材２０が取り付けられており、ここにパイプを取り付け、排出口１３から排出された半田ボールが空気に触れないで、他の場所へ移送できるようになっている。
【００３１】
図４と図５は、半田ボールがどのように計量されるかを説明するための図である。図４は、半田ボール２４が、貯留部１から自然落下し、上部流路８を通って一時貯留キャビネット１０まで送られた状態を示す。半田ボール２４の先端は、出口キャビティ２９の一部まで流れ出し、停止している。図５は、加圧ガスをガス噴射口１８から加圧ガスが噴射された直後の状態を示している。噴射された加圧ガスは、左右（ボール移動の上流方向と下流方向）に分かれ、ボールを下部流路１１と逃げキャビティ１０へ吹き飛ばしている。矢印→は、ガスの流れを示している。加圧ガスの噴射を停止すると、半田ボールは、図４の状態に戻る。
【００３２】
本発明において、計量物として半田ボールを例示したが、半田ボールに限定されないで、複写機用トナー、粒状の薬剤、粒状の食物等、粒状であれば全て含まれる。加圧ガスは、アルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスでも良い。計量部２を矩形の板状部材で説明したが、２枚の板材は、円形や楕円形など外形は特段に限定されない上、同じ厚みでなくてもよいことは自明である。また、残量警報機能を有する残量検出装置も本発明に属する。さらに、容器４は、物流で使用される容器で説明したが、他の容器でも良い。なお、加圧ガスの圧力は、１０〜５００ＫＰａ（０．１〜５気圧）が適しているが、この値に限定されない。
【００３３】
図６は、半田ボール配置装置３０を説明するための平面図である。ローダ／アンローダ３１から基板４４を基板搬送ロボット３２で取出し、プレアライナー３３に載置する。プレアライナーは、基板の結晶方位を粗調整した後、ＸＹ座標位置を粗調整する。位置補正された基板を基板搬送ロボット３２でステージ３４に載置する。ステージに載置された基板を押圧装置３５で押圧して反り矯正しながらステージ３４に減圧吸引する。基板を載置したステージ３４は、Ｘ軸レール４４上を移動してフラックス印刷装置３６に移動する。フラックス印刷装置は、マスクを介して基板の電極上にフラックスを印刷する。フラックスを印刷された基板は、ステージに載置された状態で半田ボール振込装置３７に送られる。半田ボールは、半田ボール囲込振込み部から外へ逸散しないように囲い込まれており、ヘッドを移動することにより、マスクの開口（図示略）から基板４５上でフラックスが印刷された個所に振込まれ配置される。半田ボールが配置された基板は、逆向きに搬送（プリアライナーを除く）されて、ローダ／アンローダに収納される。
【００３４】
図７は、ヘッド３８の構造を説明するための図で、半田ボール囲込振込み部４０は、断面に斜線を記入してある。ヘッド３８は、貯留部１と計量部からなる半田ボール計量装置３８と、半田ボール囲込部材４７を含む半田ボール囲込振込み部４０とからなる。計量部２で計量された半田ボール２４は、囲込振込み部４０を通り投入される。囲込部材４７は、この中に投入された半田ボールが、囲込部材の外へ逸散しないように囲い込むものである。囲込方法は、外部から内部への空気流や内部での渦流により半田ボールを囲込領域内に囲い込む方法、或いは、メッシュや線状部材や切り込みが配設された薄板等で半田ボールが逸散することを防止する方法等である。
【００３５】
ヘッド３８は、マスク４６上をＸ軸駆動装置４１とＹ軸駆動装置４２により水平方向に、且つＺ軸駆動装置４３によりＺ方向に任意に移動できるようになっている。ヘッド３８を水平方向に移動させることにより、半田ボール２４は、マスク４６の開口（図示略）を通り基板４５上に振込まれる。ヘッド３８は、半田ボール計量装置３７と半田ボール囲込振込み部４０が一体となり移動するようになっている。この構造により、半田ボール囲込振込み部４０に残留する半田ボールの数量を制御でき、ミスのない半田ボールの配置が可能となる。
【００３６】
本発明になる半田ボール計量装置は、金ボール、銅ボール等にも適用ができ、半田ボールに限定されるものではない。又、本発明の半田ボール配置装置は、半田ボール供給装置と半田ボール囲込振込み部が一体となり移動しながら半田ボールを基板上に配置するどのような方法にも適用でき、且つ半田ボール囲込振込み部の構造にも限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明の半田ボール計量装置は、半田ボールの計量以外に、薬剤や複写機のトナーなどに利用できる。又、本発明半田ボール配置装置は、この計量装置を用いて振込まれた半田ボールに相当する半田ボールを間欠的にヘッドに供給し、マスクに配設された開口を通して半田ボールを基板電極に配列させことに利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 貯留部
２ 計量部
３ ガス間欠供給部
４ 容器
５ 蓋
６ 連結部材
７ 板状部材
７ａ 第1板材
７ｂ 第2板材
８ 上部流路
８ａ 「く」の字形流路
８ｂ 上部流路下端キャビティ
９ 覗き窓
１０ 計量キャビティ
１１ 下部流路
１２ 供給口
１３ 排出口
１４ ガス供給装置
１５ 配管
１６ ガス開閉器
１７ ガス流路
１８ ガス噴射口
１９ 逃げキャビティ
２０ 連結部材
２１ 発光素子
２２ 受光素子
２３ 接合面
２４ 半田ボール
２５ 入口面
２６ 壁
２７ 底面
２８ 天井
２９ 吐出キャビティ
３０ 半田ボール配置装置
３１ ローダ／アンローダ
３２ 基板搬送ロボット
３３ プレアライナー
３４ ステージ
３５ 押圧装置
３６ フラックス印刷装置
３７ 半田ボール振込装置
３８ ヘッド
３９ 半田ボール計量装置
４０ 半田ボール囲込振込み部
４１ Ｘ軸駆動装置
４２ Ｙ軸駆動装置
４３ Ｚ軸駆動装置
４４ Ｘ軸レール
４５ 基板
４６ マスク
４７ 囲込部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ボールを貯留する貯留部と、上記半田ボールを導入する供給口と上記半田ボールが通る上部流路と所定量の上記半田ボールを一時貯留する計量キャビティと上記半田ボールが通る下部流路と上記半田ボールを排出するか排出口を有する計量部とからなる半田ボールの計量装置において、
上記貯留部と上記供給口と上記上部流路と上記計量キャビネットと上記下部流路と上記排出口とは連通し、
上記半田ボールは、上記貯留部から上記上部流路を経て上記計量キャビネットに流れ込んで貯留され、
上記計量キャビティは、加圧ガスの開閉手段を介して気体供給装置に接続するガス流路と連通し、
上記気体供給装置からの加圧ガスを上記ガス流路から上記計量キャビティに間欠的に噴射し、上記計量キャビティ内の上記半田ボールを上記排出口から排出することを特徴とする半田ボール計量装置。
【請求項２】
前記加圧ガスが噴射されたとき、移動する前記半田ボールの一部を収容するキャビティを有することを特徴とする請求項１記載の半田ボール計量装置。
【請求項３】
上記下部流路は、上記計量キャビティに供給された上記半田ボールが重力により上記下部流路を通って上記排出口へ落下しないように、上記下部流路の少なくとも一部が上記計量キャビネットより高い位置に配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の半田ボール計量装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の前記半田ボール計量装置を用いたことを特徴とする半田ボール配置装置。
【請求項１】
半田ボールを貯留する貯留部と、上記半田ボールを導入する供給口と上記半田ボールが通る上部流路と所定量の上記半田ボールを一時貯留する計量キャビティと上記半田ボールが通る下部流路と上記半田ボールを排出するか排出口を有する計量部とからなる半田ボールの計量装置において、
上記貯留部と上記供給口と上記上部流路と上記計量キャビネットと上記下部流路と上記排出口とは連通し、
上記半田ボールは、上記貯留部から上記上部流路を経て上記計量キャビネットに流れ込んで貯留され、
上記計量キャビティは、加圧ガスの開閉手段を介して気体供給装置に接続するガス流路と連通し、
上記気体供給装置からの加圧ガスを上記ガス流路から上記計量キャビティに間欠的に噴射し、上記計量キャビティ内の上記半田ボールを上記排出口から排出することを特徴とする半田ボール計量装置。
【請求項２】
前記加圧ガスが噴射されたとき、移動する前記半田ボールの一部を収容するキャビティを有することを特徴とする請求項１記載の半田ボール計量装置。
【請求項３】
上記下部流路は、上記計量キャビティに供給された上記半田ボールが重力により上記下部流路を通って上記排出口へ落下しないように、上記下部流路の少なくとも一部が上記計量キャビネットより高い位置に配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の半田ボール計量装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の前記半田ボール計量装置を用いたことを特徴とする半田ボール配置装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１５１３７４（Ｐ２０１１−１５１３７４Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７０８６（Ｐ２０１０−２７７０８６）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（５９２１４１４８８）アスリートＦＡ株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（５９２１４１４８８）アスリートＦＡ株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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