吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法
【課題】搭載対象体に対する微小な球状体の過剰な搭載を確実に防止し得る吸着ヘッドを提供する。
【解決手段】ヘッド本体２１の吸着面３２ａに形成された吸気口３３ａの縁部に半田ボール３００を吸着可能に構成され、底壁４２を有する箱状に形成されてその開口面４５と吸着面３２ａとが対向するようにヘッド本体２１に装着されると共に、装着状態において吸着面３２ａと相俟って形成される内部空間４１に対する気体の供給によって内部空間４１が加圧される加圧容器２２を備え、加圧容器２２は、半田ボール３００を１つだけ通過可能な大きさの貫通孔４３が底壁４２に形成されて、貫通孔４３を通過した１つの半田ボール３００をヘッド本体２１に吸着させると共にその１つを除く他の半田ボール３００の通過を貫通孔４３の縁部で規制し、かつ内部空間４１への加圧に伴って気体を貫通孔４３から噴出可能に構成されている。
【解決手段】ヘッド本体２１の吸着面３２ａに形成された吸気口３３ａの縁部に半田ボール３００を吸着可能に構成され、底壁４２を有する箱状に形成されてその開口面４５と吸着面３２ａとが対向するようにヘッド本体２１に装着されると共に、装着状態において吸着面３２ａと相俟って形成される内部空間４１に対する気体の供給によって内部空間４１が加圧される加圧容器２２を備え、加圧容器２２は、半田ボール３００を１つだけ通過可能な大きさの貫通孔４３が底壁４２に形成されて、貫通孔４３を通過した１つの半田ボール３００をヘッド本体２１に吸着させると共にその１つを除く他の半田ボール３００の通過を貫通孔４３の縁部で規制し、かつ内部空間４１への加圧に伴って気体を貫通孔４３から噴出可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着する吸着ヘッド、その吸着ヘッドを備えた球状体搭載装置、および吸着ヘッドに球状体を吸着させる球状体吸着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の球状体搭載装置として、特開２００３−１００７８９号公報に開示された半田（はんだ）ボール搭載装置が知られている。この半田ボール搭載装置は、複数の吸着穴が吸着面に形成された整列マスク、および整列マスクを移動させる移動部を備えて、整列マスクで吸着した半田ボールをパッケージの接続端子に搭載可能に構成されている。また、この半田ボール搭載装置は、半田ボールよりも大きい複数の貫通穴が整列マスクの吸着穴と同じ配列で形成されて、整列マスクに対して相対的に移動可能な離脱プレートを備えている。この半田ボール搭載装置を用いてパッケージの接続端子に半田ボールを搭載する際には、離脱プレートを整列マスクの吸着面に接触させた状態で、半田ボールが収容されている半田ボール容器内に離脱プレートおよび整列マスクを移動させる。この際に、離脱プレートの貫通穴を通って１つの半田ボールが整列マスクの吸着穴に吸着されると共に、その半田ボールと吸着穴との隙間から吸引される気流によってその半田ボール以外の不要な半田ボールが吸着される。次いで、離脱プレートを下方に移動させて整列マスクの吸着面から離反させる。この際に、上記した不要な半田ボールが、離脱プレートの移動に伴って整列マスクから引き離されて、半田ボール容器内に落下する。このため、この半田ボール搭載装置では、接続端子への不要な半田ボールの搭載を防止することが可能となっている。
【特許文献１】特開２００３−１００７８９号公報（第３−４頁、第１−６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記の半田ボール搭載装置には、以下の問題点がある。すなわち、この半田ボール搭載装置では、離脱プレートを下方に移動させて整列マスクの吸着面から離反させることで、不要な半田ボールを整列マスクから除去している（落下させている）。一方、近年のパッケージの高密度化に伴い、半田ボールの微小化が進んでいる。この場合、半田ボールが微小なほど、半田ボール間の静電気や分子間力に起因する半田ボール同士が互いに引き合う力が、半田ボールの重量に対して相対的に大きくなる。このため、図１１〜図１３に示すように、微小な半田ボールを整列マスク５３１に吸着させたときに、半田ボール同士が互いに引き合う力が半田ボールの重量に対して相対的に大きいことに起因して、離脱プレート５５０を下方に移動させただけでは、全ての不要な半田ボールを整列マスク５３１から除去できないことがある。したがって、上記の半田ボール搭載装置には、半田ボールが微小なときには、接続端子への不要な半田ボールの搭載（つまり、接続端子に対する半田ボールの過剰な搭載）を防止するのが困難となるという問題点が存在する。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、搭載対象体に対する微小な球状体の過剰な搭載を確実に防止し得る吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成すべく請求項１記載の吸着ヘッドは、ヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着可能に構成された吸着ヘッドであって、底壁を有する箱状に形成されてその開口面と前記ヘッド本体の前記吸着面とが対向するように当該ヘッド本体に装着されると共に、装着状態において前記吸着面と相俟って形成される内部空間に対する気体の供給によって当該内部空間が加圧される加圧容器を備え、前記加圧容器は、前記球状体を１つだけ通過可能な大きさの貫通孔が前記底壁に形成されて、前記貫通孔を通過した１つの前記球状体を前記ヘッド本体に吸着させると共に当該１つを除く他の前記球状体の当該貫通孔の通過を当該貫通孔の縁部で規制し、かつ前記内部空間への加圧に伴って前記気体を前記貫通孔から噴出可能に構成されている。
【０００６】
また、請求項２記載の吸着ヘッドは、請求項１記載の吸着ヘッドにおいて、前記加圧容器は、前記貫通孔の直径が前記球状体の直径よりも長くかつ当該球状体の直径の２倍よりも短く形成されている。
【０００７】
また、請求項３記載の吸着ヘッドは、請求項１または２記載の吸着ヘッドにおいて、前記加圧容器は、前記開口面から前記底壁の内面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成されている。
【０００８】
また、請求項４記載の吸着ヘッドは、請求項１から３のいずれかに記載の吸着ヘッドにおいて、前記加圧容器は、前記装着状態における前記開口面から前記底壁の外面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成されている。
【０００９】
また、請求項５記載の球状体搭載装置は、請求項１から４のいずれかに記載の吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドを移動させる移動機構と、前記吸気口からの吸気を行う吸気機構と、前記気体を供給する給気機構と、当該移動機構を制御して前記吸着ヘッドを前記球状体の吸着位置に移動させる処理、前記吸気機構を制御して前記吸気口からの吸気を行わせる処理、前記給気機構を制御して前記加圧容器の前記内部空間に対して前記気体を供給させる処理、および前記移動機構を制御して前記球状体を吸着している前記吸着ヘッドを目標位置まで移動させる処理を実行する制御部とを備えている。
【００１０】
また、請求項６記載の球状体吸着方法は、吸着ヘッドにおけるヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着させる球状体吸着方法であって、底壁を有する箱状に形成された加圧容器をその開口面と前記ヘッド本体の前記吸着面とが対向するようにして当該ヘッド本体に装着した状態において、前記加圧容器の前記底壁に形成されている貫通孔を通過した１つの前記球状体を前記ヘッド本体に吸着させると共に当該１つを除く他の前記球状体の当該貫通孔の通過を当該貫通孔の縁部で規制し、前記吸着面と相俟って形成される前記加圧容器の内部空間に対する気体の供給によって当該内部空間を加圧し、当該内部空間への当該加圧に伴う前記貫通孔からの前記気体の噴出によって前記他の球状体を前記吸着ヘッドから除去する。
【００１１】
また、請求項７記載の球状体吸着方法は、請求項６記載の球状体吸着方法において、前記貫通孔の直径が前記球状体の直径よりも長くかつ当該球状体の直径の２倍よりも短く形成された前記加圧容器を用いる。
【００１２】
また、請求項８記載の球状体吸着方法は、請求項６または７記載の球状体吸着方法において、前記開口面から前記底壁の内面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成された前記加圧容器を用いる。
【００１３】
また、請求項９記載の球状体吸着方法は、請求項６から８のいずれかに記載の球状体吸着方法において、前記装着状態における前記開口面から前記底壁の外面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成された前記加圧容器を用いる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の吸着ヘッド、請求項５記載の球状体搭載装置、および請求項６記載の球状体吸着方法では、底壁を有する箱状に形成された加圧容器をその開口面とヘッド本体の吸着面とが対向するようにヘッド本体に装着し、底壁に形成されている貫通孔を通過した１つの球状体（搭載対象の球状体）をヘッド本体に吸着させると共にその１つを除く他の球状体（不要な球状体）の貫通孔の通過を貫通孔の縁部で規制し、その状態で加圧容器の内部空間に対する気体の供給によって内部空間を加圧してその加圧に伴って貫通孔から気体を噴出させる。このため、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法では、搭載対象の球状体だけを吸着ヘッドに吸着させ、その搭載対象の球状体に付着している不要な球状体や、その不要な球状体にさらに付着している他の不要な球状体に対して、貫通孔から噴出させた気体を吹き当てて、これらの不要な球状体を搭載対象の球状体から強制的に引き離して吸着ヘッドから確実に除去することができる。したがって、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法によれば、搭載対象の球状体だけを吸着ヘッドに吸着させることができるため、不要な球状体の搭載対象体への搭載、つまり搭載対象体に対する球状体の過剰な搭載を確実に防止することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の吸着ヘッド、請求項５記載の球状体搭載装置、および請求項７記載の球状体吸着方法では、貫通孔の直径が球状体の直径よりも長くかつ球状体の直径の２倍よりも短く形成された加圧容器を用いている。したがって、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法によれば、不要な球状体の貫通孔の通過を確実に防止することができるため、不要な球状体の搭載対象体への搭載をより確実に防止することができる。
【００１６】
また、請求項３記載の吸着ヘッド、請求項５記載の球状体搭載装置、および請求項８記載の球状体吸着方法では、開口面から底壁の内面までの長さが球状体の直径よりも短く形成された加圧容器を用いる。したがって、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法によれば、球状体を吸着する際に、貫通孔を通過した球状体がヘッド本体の吸着面と底壁との間の隙間に入り込む事態を確実に防止することができるため、この隙間に入り込んだ不要な球状体の搭載対象体への搭載を防止することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の吸着ヘッド、請求項５記載の球状体搭載装置、および請求項９記載の球状体吸着方法では、装着状態における開口面から底壁の外面までの長さが球状体の直径よりも短く形成された加圧容器を用いている。したがって、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法によれば、ヘッド本体に吸着された球状体の下側の端部を加圧容器の底壁の外部に突出させることができるため、加圧容器をヘッド本体に装着した状態の吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置に移動させて、そのまま球状体を搭載対象体に搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
最初に、図１に示す半田ボール搭載装置１の構成について説明する。半田ボール搭載装置１は、本発明に係る球状体搭載装置の一例であって、同図に示すように、吸着ヘッド１１、移動機構１２、吸気機構１３、給気機構１４、供給機構１５および制御部１６を備えて、本発明における球状体の一例としての微小な球状粒体である半田ボール（マイクロボール）３００（図２参照）を搭載対象体としての基板４００の端子４０１（図７参照）に搭載（載置）可能に構成されている。この場合、半田ボール３００は、直径Ｌ１（図３参照）が７０μｍ程度の球状に構成されている。また、半田ボール３００は、半田ボール搭載装置１によって基板４００の端子４０１に搭載された後に加熱溶融されることにより、基板４００上にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を構成する。
【００２０】
吸着ヘッド１１は、本発明に係る吸着ヘッドの一例であって、図２に示すように、ヘッド本体２１および加圧容器２２を備えて、本発明に係る球状体吸着方法に従って半田ボール３００を吸着可能に構成されている。ヘッド本体２１は、一例として、同図に示すように、内部に空隙３１が形成された箱状に構成されている。また、ヘッド本体２１における底壁３２には、底壁３２の外面（本発明における吸着面として機能する面であって、以下「吸着面３２ａ」ともいう）に開口すると共に空隙３１と連通する吸気孔３３が、底壁３２の厚み方向に沿って複数（同図では、そのうちの２個のみを図示している）形成されている。なお、吸着面３２ａにおける吸気孔３３の開口部が本発明における吸気口（以下、「吸気口３３ａ」ともいう）に相当する。この場合、図３に示すように、吸気孔３３（つまり、吸気口３３ａ）の直径Ｌ２は、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い４０μｍ程度に規定されている。また、図２に示すように、ヘッド本体２１には、空隙３１内の空気を排気するための排気孔３４が形成されている。このヘッド本体２１では、空隙３１内の空気の排気によって空隙３１内が負圧状態となり、それに伴って吸気口３３ａから吸気が行われることにより、ヘッド本体２１の吸着面３２ａにおける吸気口３３ａの縁部に半田ボール３００を吸着することが可能となっている（図４参照）。
【００２１】
加圧容器２２は、図２に示すように、底壁４２を有して一方が開口する箱状（皿状）に形成されて、その開口面４５とヘッド本体２１の吸着面３２ａとが対向し、かつ吸着面３２ａと底壁４２の上面（本発明における内面）４２ａとが所定の距離だけ離間する状態でヘッド本体２１に装着可能に構成されている。また、加圧容器２２の底壁４２には、ヘッド本体２１に装着された状態（装着状態）において、ヘッド本体２１の各吸気孔３３に対向する位置に複数（同図では、そのうちの２個のみを図示している）の貫通孔４３が形成されている。
【００２２】
この場合、加圧容器２２は、図３に示すように、開口面４５から底壁４２の上面４２ａまでの長さＬ３（装着状態におけるヘッド本体２１の吸着面３２ａと上面４２ａとの間の長さ）が、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い４０μｍ程度となるように形成されている。また、加圧容器２２は、底壁４２の厚みＬ４が、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも薄い２０μｍ程度となるように形成されている。この結果、加圧容器２２の開口面４５から底壁４２の下面（本発明における外面）４２ｂまでの長さ（Ｌ３＋Ｌ４）は、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い６０μｍ程度となっている。また、加圧容器２２は、同図に示すように、貫通孔４３の直径Ｌ５が、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも長く、かつ直径Ｌ１の２倍よりも短い９０μｍ程度となるように形成されている。
【００２３】
この加圧容器２２では、貫通孔４３の直径Ｌ５を上記の長さとしたことで、半田ボール３００が一時に１つだけ貫通孔４３を通過して、その１つの半田ボール３００をヘッド本体２１（吸気口３３ａの縁部）に吸着させると共に、ヘッド本体２１に吸着させたその半田ボール３００（以下、この半田ボール３００を「搭載対象の半田ボール３００」ともいう）を除く他の半田ボール３００（以下、この半田ボール３００を「不要な半田ボール３００」ともいう）の貫通孔４３の通過を貫通孔４３の縁部で規制することが可能となっている（図４参照）。
【００２４】
また、この加圧容器２２では、装着状態においてヘッド本体２１の吸着面３２ａと相俟って形成される内部空間４１に対して側壁に形成された給気孔４４（図２参照）から空気（本発明における気体の一例）が供給されることによって内部空間４１が加圧され、それに伴って貫通孔４３から加圧容器２２の外部への空気の噴出（排出）が行われることにより、ヘッド本体２１に吸着されている搭載対象の半田ボール３００に付着している不要な半田ボール３００を除去することが可能となっている（図５，６参照）。
【００２５】
また、この加圧容器２２では、加圧容器２２における開口面４５から底壁４２の上面４２ａまでの長さＬ３を上記の長さとしたことで、貫通孔４３を通過した半田ボール３００が吸着面３２ａと底壁４２との間の隙間に入り込む事態が確実に防止されている。さらに、この加圧容器２２では、開口面４５から底壁４２の上面４２ａまでの長さＬ３、および底壁４２の厚みＬ４（開口面４５から底壁４２の下面４２ｂまでの長さ（Ｌ３＋Ｌ４））を上記の長さとしたことで、図３に示すように、ヘッド本体２１に吸着されている半田ボール３００の下側の端部が、底壁４２の下面４２ｂから加圧容器２２の外部に突出する（この例では、その突出長Ｌ６が５μｍ程度となっている）。
【００２６】
移動機構１２は、制御部１６の制御に従い、供給機構１５の配置位置（本発明における吸着位置）と基板４００の配置位置（本発明における目標位置）との間で吸着ヘッド１１を移動させる。吸気機構１３は、例えば、配管２０（図１参照）を介して吸着ヘッド１１におけるヘッド本体２１の排気孔３４に連結された真空ポンプ（図示せず）を備えて構成されて、制御部１６の制御に従い、ヘッド本体２１の空隙３１内を負圧状態とすることによって吸気口３３ａからの吸気を行う。給気機構１４は、配管２０（同図参照）を介して吸着ヘッド１１における加圧容器２２の給気孔４４に連結されたコンプレッサ（図示せず）を備えて構成されて、制御部１６の制御に従い、加圧容器２２の内部空間４１に空気を供給して内部空間４１を加圧する。また、給気機構１４のコンプレッサは、供給機構１５の容器５１（図２参照）にも配管２０（図１参照）を介して連結されており、容器５１の内部空間５２にも空気を供給する。
【００２７】
供給機構１５は、吸着ヘッド１１に半田ボール３００を供給する。この場合、供給機構１５は、図２に示すように、上部が開口すると共に半田ボール３００をその内部空間５２に収容可能に構成された容器５１を備えて構成されている。また、容器５１を構成する底壁および側壁は、半田ボール３００の直径Ｌ１よりも小径の孔が多数形成された通気性を有する材料で形成されている。この供給機構１５では、給気機構１４による内部空間５２に対する空気の供給によって内部空間５２に収容している半田ボール３００を内部空間５２で浮遊させることが可能となっている。
【００２８】
制御部１６は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、移動機構１２、吸気機構１３および給気機構１４を制御する。具体的には、制御部１６は、移動機構１２を制御して吸着ヘッド１１を供給機構１５の配置位置に移動させる処理（以下、「第１移動処理」ともいう）、吸気機構１３を制御して吸着ヘッド１１のヘッド本体２１における吸気口３３ａからの吸気を行わせる処理（以下、「吸気処理」ともいう）、給気機構１４を制御して供給機構１５における容器５１の内部空間５２に対して空気を供給させる処理（以下、「第１給気処理」ともいう）、給気機構１４を制御して加圧容器２２の内部空間４１に対して空気を供給させる処理（以下、「第２給気処理」ともいう）、移動機構１２を制御して半田ボール３００を吸着している吸着ヘッド１１を基板４００の配置位置まで移動させる処理（以下、「第２移動処理」ともいう）、および基板４００の配置位置において吸気機構１３を制御して吸気を停止させる処理（以下、「吸気停止処理」ともいう）を実行する。
【００２９】
次に、半田ボール搭載装置１を用いて、本発明に係る球状体吸着方法に従って吸着ヘッド１１に半田ボール３００を吸着させ、その半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程、およびその際の半田ボール搭載装置１の動作について、図面を参照して説明する。なお、この例では、ヘッド本体２１の吸着面３２ａを下向きにした状態で吸着ヘッド１１が半田ボール３００を吸着して吸着するものとする。また、供給機構１５の容器５１には、半田ボール３００が多数収容されているものとする。
【００３０】
この半田ボール搭載装置１では、開始操作がされたときに、制御部１６が、第１移動処理を実行する。この第１移動処理では、制御部１６は、移動機構１２を制御して、吸着ヘッド１１を供給機構１５（容器５１）の配置位置の上方に移動させ、次いで、図２に示すように、加圧容器２２の底壁４２の下面４２ｂが容器５１の側壁の上端部に当接するように吸着ヘッド１１を降下させる。続いて、制御部１６は、吸気処理を実行する。この吸気処理では、制御部１６は、吸気機構１３を制御して、吸着ヘッド１１のヘッド本体２１における空隙３１内の空気を排気させて空隙３１内を負圧状態とさせることにより、吸気口３３ａからの吸気を行わせる。
【００３１】
次いで、制御部１６は、第１給気処理を実行する。この第１給気処理では、制御部１６は、給気機構１４を制御して、供給機構１５における容器５１の内部空間５２に対して空気を供給させる。この際に、内部空間５２に対する空気の供給により、収容されている半田ボール３００が内部空間５２において浮遊させられる。また、図４に示すように、上記した吸気処理による吸気口３３ａからの吸気に伴う吸引力により、内部空間５２において浮遊している半田ボール３００が、吸着ヘッド１１におけるヘッド本体２１の吸気口３３ａに向けて引き寄せられる。続いて、同図に示すように、吸気口３３ａに向けて引き寄せられた半田ボール３００が、吸着ヘッド１１における加圧容器２２の底壁４２に形成されている貫通孔４３を通ってヘッド本体２１の吸着面３２ａにおける吸気口３３ａの縁部に吸着される。
【００３２】
また、上記したように、微小な半田ボール３００同士が互いに引き合う力がその重量に対して相対的に大きいため、図４に示すように、ヘッド本体２１（吸気口３３ａの縁部）に吸着された搭載対象の半田ボール３００には、不要な半田ボール３００が付着する。この場合、上記したように、不要な半田ボール３００の貫通孔４３の通過が規制されるため、不要な半田ボール３００は、加圧容器２２（底壁４２）の外側に位置した状態に維持される。次いで、制御部１６は、第１給気処理を終了（停止）する。この際に、図５に示すように、ヘッド本体２１に吸着されている搭載対象の半田ボール３００および搭載対象の半田ボール３００に付着している不要な半田ボール３００を除く他の半田ボール３００が容器５１の底部に向けて自重によって落下する。
【００３３】
続いて、制御部１６は、第２給気処理を実行する。この第２給気処理では、制御部１６は、給気機構１４を制御して加圧容器２２の内部空間４１に対して空気を供給させる。この際に、図５，６に示すように、空気の供給によって内部空間４１が加圧され、その加圧に伴って貫通孔４３から空気が噴出する。また、貫通孔４３から噴出した空気が、搭載対象の半田ボール３００に付着している不要な半田ボール３００に吹き当てられる。このため、搭載対象の半田ボール３００と不要な半田ボール３００とが強く引き合っていたとしても、不要な半田ボール３００が搭載対象の半田ボール３００から強制的に引き離されて吸着ヘッド１１から確実に除去される。なお、この状態では、図６に示すように、搭載対象の半田ボール３００の下側の端部が、底壁４２の下面４２ｂから突出している。
【００３４】
次いで、制御部１６は、第２移動処理を実行する。この第２移動処理では、制御部１６は、移動機構１２を制御して、図７に示すように、搭載対象の半田ボール３００を吸着している吸着ヘッド１１を基板４００の上方に移動させ、続いて、搭載対象の半田ボール３００の先端部が基板４００の端子４０１に近接する位置（基板４００の配置位置）に吸着ヘッド１１を降下させる。次いで、制御部１６は、吸気停止処理を実行する。この吸気停止処理では、制御部１６は、吸気機構１３を制御して、吸着ヘッド１１のヘッド本体２１における空隙３１内の空気の排気を停止させることにより、吸気口３３ａからの吸気を停止させる。この際に、同図に示すように、吸気口３３ａからの吸気による吸着が解除されて、半田ボール３００が基板４００の端子４０１上（端子４０１の表面に塗布された半田フラックス上）に載置される。続いて、制御部１６は、移動機構１２を制御して、図８に示すように、吸着ヘッド１１を上方に移動させた後に初期位置に移動させる。以上により、基板４００の端子４０１への半田ボール３００の搭載が完了する。この場合、この吸着ヘッド１１では、上記したように、第２給気処理を実行して加圧容器２２の内部空間４１を加圧し、その加圧によって貫通孔４３から空気を噴出させることで不要な半田ボール３００を確実に除去している。このため、不要な半田ボール３００の端子４０１への搭載（つまり、端子４０１に対する半田ボール３００の過剰な搭載）が確実に防止される。
【００３５】
このように、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、底壁４２を有する箱状に形成された加圧容器２２をその開口面４５とヘッド本体２１の吸着面３２ａとが対向する状態でヘッド本体２１に装着し、底壁４２に形成されている貫通孔４３を通過した１つの半田ボール３００（搭載対象の半田ボール３００）をヘッド本体２１に吸着させると共にその１つを除く他の半田ボール３００（不要な半田ボール３００）の貫通孔４３の通過を貫通孔４３の縁部で規制し、その状態で加圧容器２２の内部空間４１に対する空気の供給によって内部空間４１を加圧してその加圧に伴って貫通孔４３から空気を噴出させる。このため、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、搭載対象の半田ボール３００だけを吸着ヘッド１１に吸着させ、その搭載対象の半田ボール３００に付着している不要な半田ボール３００や、その不要な半田ボール３００にさらに付着している他の不要な半田ボール３００に貫通孔４３から噴出させた空気を吹き当てて、これらの不要な半田ボール３００を搭載対象の半田ボール３００から強制的に引き離して吸着ヘッド１１から確実に除去することができる。したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、搭載対象の半田ボール３００だけを吸着ヘッド１１に吸着させることができるため、不要な半田ボール３００の端子４０１への搭載、つまり端子４０１に対する半田ボール３００の過剰な搭載を確実に防止することができる。
【００３６】
また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、貫通孔４３の直径Ｌ５が半田ボール３００の直径Ｌ１よりも長くかつ直径Ｌ５の２倍よりも短い９０μｍ程度に形成された加圧容器２２を用いている。したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、不要な半田ボール３００の貫通孔４３の通過を確実に防止することができるため、不要な半田ボール３００の端子４０１への搭載をより確実に防止することができる。
【００３７】
また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、開口面４５から底壁４２の上面４２ａまでの長さＬ３が半田ボール３００の直径Ｌ１よりも短い４０μｍ程度に形成された加圧容器を用いている。したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、半田ボール３００を吸着する際に、貫通孔４３を通過した半田ボール３００が吸着面３２ａと底壁４２との間の隙間に入り込む事態を確実に防止することができるため、この隙間に入り込んだ不要な半田ボール３００の端子４０１への搭載を防止することができる。
【００３８】
また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、開口面４５から底壁４２の下面４２ｂまでの長さ（Ｌ３＋Ｌ４）が半田ボール３００の直径Ｌ１よりも短い６０μｍ程度に形成された加圧容器２２を用いている。したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、ヘッド本体２１に吸着された半田ボール３００の下側の端部を底壁４２の外部に突出させることができるため、加圧容器２２をヘッド本体２１に装着した状態の吸着ヘッド１１を基板４００の配置位置に移動させて、そのまま半田ボール３００を端子４０１に搭載することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、ヘッド本体２１の吸着面３２ａを下向きにした状態で吸着ヘッド１１に半田ボール３００を吸着させる構成および方法について上記したが、吸着面３２ａを上向き、または横向きにした状態で吸着ヘッド１１に半田ボール３００を吸着させる構成および方法を採用することもできる。
【００４０】
また、加圧容器２２をヘッド本体２１に装着した状態の吸着ヘッド１１を移動機構１２が移動させる構成および方法について上記したが、図９に示す吸着ヘッド１１１のように、ヘッド本体２１と加圧容器２２とを分離可能（着脱可能）に構成して、移動機構１２がヘッド本体２１のみを移動させる構成および方法を採用することもできる。この場合、この構成および方法では、吸着ヘッド１１に吸着されている半田ボール３００の下側の端部を装着状態の加圧容器２２における底壁４２から突出させる必要がないため、底壁４２の厚みを厚く構成することができる。
【００４１】
また、図１０に示す吸着ヘッド２１１のように、吸着面３２ａにおける吸気口３３ａの縁部を面取りすることによって形成した凹部３３ｂを設けて、半田ボール３００を吸着させる際に、この凹部３３ｂに半田ボール３００を嵌め込む構成および方法を採用することもできる。この構成および方法によれば、搭載対象の半田ボール３００を吸気口３３ａの縁部に吸着させる際に、その半田ボール３００の外面と凹部３３ｂの内面とを密着させることができるため、搭載対象の半田ボール３００を確実に吸着させることができる。このため、貫通孔４３から噴出する空気を吹き当てて不要な半田ボール３００を除去する際に、搭載対象の半田ボール３００が吸着ヘッド１１から引き離される事態を確実に防止することができる。
【００４２】
さらに、基板４００における端子４０１の表面に塗布した半田フラックス上に半田ボール３００を載置する構成に代えて、吸着ヘッド１１によって吸着された半田ボール３００の先端部をトレイに収容した半田フラックスに浸してその先端部に半田フラックスを付着させた後に、半田フラックスが塗布されていない端子４０１上にその半田ボール３００を載置する構成を採用することもできる。また、イオナイザ等の除電装置（イオン化装置）によってイオン化させた空気を内部空間４１に供給して加圧し、そのイオン化させた空気を貫通孔４３から噴出させて不要な半田ボール３００に吹き当てる構成および方法を採用することもできる。この構成および方法によれば、静電気によって搭載対象の半田ボール３００に強く付着している不要な半田ボール３００を搭載対象の半田ボール３００から容易に引き離して除去することができる。また、空気に代えて、他の気体を用いる構成および方法を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】半田ボール搭載装置１の構成を示す構成図である。
【図２】吸着ヘッド１１および供給機構１５の断面図である。
【図３】ヘッド本体２１の底壁３２および加圧容器２２の底壁４２の構成を示す吸着ヘッド１１の拡大断面図である。
【図４】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第１の説明図である。
【図５】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第２の説明図である。
【図６】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第３の説明図である。
【図７】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第４の説明図である。
【図８】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第５の説明図である。
【図９】吸着ヘッド１１１の構成を示す断面図である。
【図１０】吸着ヘッド２１１の構成を示す断面図である。
【図１１】従来の半田ボール搭載装置の動作を説明する第１の説明図である。
【図１２】従来の半田ボール搭載装置の動作を説明する第２の説明図である。
【図１３】従来の半田ボール搭載装置の動作を説明する第３の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 半田ボール搭載装置
１１，１１１，２１１ 吸着ヘッド
１２ 移動機構
１３ 吸気機構
１４ 給気機構
１５ 供給機構
１６ 制御部
２１ ヘッド本体
２２ 加圧容器
３２ａ 吸着面
３３ａ 吸気口
４１ 内部空間
４２ 底壁
４２ａ 上面
４２ｂ 下面
４３ 貫通孔
４５ 開口面
３００ 半田ボール
Ｌ１，Ｌ５ 直径
Ｌ３ 長さ
Ｌ４ 厚み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着する吸着ヘッド、その吸着ヘッドを備えた球状体搭載装置、および吸着ヘッドに球状体を吸着させる球状体吸着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の球状体搭載装置として、特開２００３−１００７８９号公報に開示された半田（はんだ）ボール搭載装置が知られている。この半田ボール搭載装置は、複数の吸着穴が吸着面に形成された整列マスク、および整列マスクを移動させる移動部を備えて、整列マスクで吸着した半田ボールをパッケージの接続端子に搭載可能に構成されている。また、この半田ボール搭載装置は、半田ボールよりも大きい複数の貫通穴が整列マスクの吸着穴と同じ配列で形成されて、整列マスクに対して相対的に移動可能な離脱プレートを備えている。この半田ボール搭載装置を用いてパッケージの接続端子に半田ボールを搭載する際には、離脱プレートを整列マスクの吸着面に接触させた状態で、半田ボールが収容されている半田ボール容器内に離脱プレートおよび整列マスクを移動させる。この際に、離脱プレートの貫通穴を通って１つの半田ボールが整列マスクの吸着穴に吸着されると共に、その半田ボールと吸着穴との隙間から吸引される気流によってその半田ボール以外の不要な半田ボールが吸着される。次いで、離脱プレートを下方に移動させて整列マスクの吸着面から離反させる。この際に、上記した不要な半田ボールが、離脱プレートの移動に伴って整列マスクから引き離されて、半田ボール容器内に落下する。このため、この半田ボール搭載装置では、接続端子への不要な半田ボールの搭載を防止することが可能となっている。
【特許文献１】特開２００３−１００７８９号公報（第３−４頁、第１−６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記の半田ボール搭載装置には、以下の問題点がある。すなわち、この半田ボール搭載装置では、離脱プレートを下方に移動させて整列マスクの吸着面から離反させることで、不要な半田ボールを整列マスクから除去している（落下させている）。一方、近年のパッケージの高密度化に伴い、半田ボールの微小化が進んでいる。この場合、半田ボールが微小なほど、半田ボール間の静電気や分子間力に起因する半田ボール同士が互いに引き合う力が、半田ボールの重量に対して相対的に大きくなる。このため、図１１〜図１３に示すように、微小な半田ボールを整列マスク５３１に吸着させたときに、半田ボール同士が互いに引き合う力が半田ボールの重量に対して相対的に大きいことに起因して、離脱プレート５５０を下方に移動させただけでは、全ての不要な半田ボールを整列マスク５３１から除去できないことがある。したがって、上記の半田ボール搭載装置には、半田ボールが微小なときには、接続端子への不要な半田ボールの搭載（つまり、接続端子に対する半田ボールの過剰な搭載）を防止するのが困難となるという問題点が存在する。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、搭載対象体に対する微小な球状体の過剰な搭載を確実に防止し得る吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成すべく請求項１記載の吸着ヘッドは、ヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着可能に構成された吸着ヘッドであって、底壁を有する箱状に形成されてその開口面と前記ヘッド本体の前記吸着面とが対向するように当該ヘッド本体に装着されると共に、装着状態において前記吸着面と相俟って形成される内部空間に対する気体の供給によって当該内部空間が加圧される加圧容器を備え、前記加圧容器は、前記球状体を１つだけ通過可能な大きさの貫通孔が前記底壁に形成されて、前記貫通孔を通過した１つの前記球状体を前記ヘッド本体に吸着させると共に当該１つを除く他の前記球状体の当該貫通孔の通過を当該貫通孔の縁部で規制し、かつ前記内部空間への加圧に伴って前記気体を前記貫通孔から噴出可能に構成されている。
【０００６】
また、請求項２記載の吸着ヘッドは、請求項１記載の吸着ヘッドにおいて、前記加圧容器は、前記貫通孔の直径が前記球状体の直径よりも長くかつ当該球状体の直径の２倍よりも短く形成されている。
【０００７】
また、請求項３記載の吸着ヘッドは、請求項１または２記載の吸着ヘッドにおいて、前記加圧容器は、前記開口面から前記底壁の内面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成されている。
【０００８】
また、請求項４記載の吸着ヘッドは、請求項１から３のいずれかに記載の吸着ヘッドにおいて、前記加圧容器は、前記装着状態における前記開口面から前記底壁の外面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成されている。
【０００９】
また、請求項５記載の球状体搭載装置は、請求項１から４のいずれかに記載の吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドを移動させる移動機構と、前記吸気口からの吸気を行う吸気機構と、前記気体を供給する給気機構と、当該移動機構を制御して前記吸着ヘッドを前記球状体の吸着位置に移動させる処理、前記吸気機構を制御して前記吸気口からの吸気を行わせる処理、前記給気機構を制御して前記加圧容器の前記内部空間に対して前記気体を供給させる処理、および前記移動機構を制御して前記球状体を吸着している前記吸着ヘッドを目標位置まで移動させる処理を実行する制御部とを備えている。
【００１０】
また、請求項６記載の球状体吸着方法は、吸着ヘッドにおけるヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着させる球状体吸着方法であって、底壁を有する箱状に形成された加圧容器をその開口面と前記ヘッド本体の前記吸着面とが対向するようにして当該ヘッド本体に装着した状態において、前記加圧容器の前記底壁に形成されている貫通孔を通過した１つの前記球状体を前記ヘッド本体に吸着させると共に当該１つを除く他の前記球状体の当該貫通孔の通過を当該貫通孔の縁部で規制し、前記吸着面と相俟って形成される前記加圧容器の内部空間に対する気体の供給によって当該内部空間を加圧し、当該内部空間への当該加圧に伴う前記貫通孔からの前記気体の噴出によって前記他の球状体を前記吸着ヘッドから除去する。
【００１１】
また、請求項７記載の球状体吸着方法は、請求項６記載の球状体吸着方法において、前記貫通孔の直径が前記球状体の直径よりも長くかつ当該球状体の直径の２倍よりも短く形成された前記加圧容器を用いる。
【００１２】
また、請求項８記載の球状体吸着方法は、請求項６または７記載の球状体吸着方法において、前記開口面から前記底壁の内面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成された前記加圧容器を用いる。
【００１３】
また、請求項９記載の球状体吸着方法は、請求項６から８のいずれかに記載の球状体吸着方法において、前記装着状態における前記開口面から前記底壁の外面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成された前記加圧容器を用いる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の吸着ヘッド、請求項５記載の球状体搭載装置、および請求項６記載の球状体吸着方法では、底壁を有する箱状に形成された加圧容器をその開口面とヘッド本体の吸着面とが対向するようにヘッド本体に装着し、底壁に形成されている貫通孔を通過した１つの球状体（搭載対象の球状体）をヘッド本体に吸着させると共にその１つを除く他の球状体（不要な球状体）の貫通孔の通過を貫通孔の縁部で規制し、その状態で加圧容器の内部空間に対する気体の供給によって内部空間を加圧してその加圧に伴って貫通孔から気体を噴出させる。このため、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法では、搭載対象の球状体だけを吸着ヘッドに吸着させ、その搭載対象の球状体に付着している不要な球状体や、その不要な球状体にさらに付着している他の不要な球状体に対して、貫通孔から噴出させた気体を吹き当てて、これらの不要な球状体を搭載対象の球状体から強制的に引き離して吸着ヘッドから確実に除去することができる。したがって、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法によれば、搭載対象の球状体だけを吸着ヘッドに吸着させることができるため、不要な球状体の搭載対象体への搭載、つまり搭載対象体に対する球状体の過剰な搭載を確実に防止することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の吸着ヘッド、請求項５記載の球状体搭載装置、および請求項７記載の球状体吸着方法では、貫通孔の直径が球状体の直径よりも長くかつ球状体の直径の２倍よりも短く形成された加圧容器を用いている。したがって、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法によれば、不要な球状体の貫通孔の通過を確実に防止することができるため、不要な球状体の搭載対象体への搭載をより確実に防止することができる。
【００１６】
また、請求項３記載の吸着ヘッド、請求項５記載の球状体搭載装置、および請求項８記載の球状体吸着方法では、開口面から底壁の内面までの長さが球状体の直径よりも短く形成された加圧容器を用いる。したがって、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法によれば、球状体を吸着する際に、貫通孔を通過した球状体がヘッド本体の吸着面と底壁との間の隙間に入り込む事態を確実に防止することができるため、この隙間に入り込んだ不要な球状体の搭載対象体への搭載を防止することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の吸着ヘッド、請求項５記載の球状体搭載装置、および請求項９記載の球状体吸着方法では、装着状態における開口面から底壁の外面までの長さが球状体の直径よりも短く形成された加圧容器を用いている。したがって、この吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法によれば、ヘッド本体に吸着された球状体の下側の端部を加圧容器の底壁の外部に突出させることができるため、加圧容器をヘッド本体に装着した状態の吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置に移動させて、そのまま球状体を搭載対象体に搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
最初に、図１に示す半田ボール搭載装置１の構成について説明する。半田ボール搭載装置１は、本発明に係る球状体搭載装置の一例であって、同図に示すように、吸着ヘッド１１、移動機構１２、吸気機構１３、給気機構１４、供給機構１５および制御部１６を備えて、本発明における球状体の一例としての微小な球状粒体である半田ボール（マイクロボール）３００（図２参照）を搭載対象体としての基板４００の端子４０１（図７参照）に搭載（載置）可能に構成されている。この場合、半田ボール３００は、直径Ｌ１（図３参照）が７０μｍ程度の球状に構成されている。また、半田ボール３００は、半田ボール搭載装置１によって基板４００の端子４０１に搭載された後に加熱溶融されることにより、基板４００上にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を構成する。
【００２０】
吸着ヘッド１１は、本発明に係る吸着ヘッドの一例であって、図２に示すように、ヘッド本体２１および加圧容器２２を備えて、本発明に係る球状体吸着方法に従って半田ボール３００を吸着可能に構成されている。ヘッド本体２１は、一例として、同図に示すように、内部に空隙３１が形成された箱状に構成されている。また、ヘッド本体２１における底壁３２には、底壁３２の外面（本発明における吸着面として機能する面であって、以下「吸着面３２ａ」ともいう）に開口すると共に空隙３１と連通する吸気孔３３が、底壁３２の厚み方向に沿って複数（同図では、そのうちの２個のみを図示している）形成されている。なお、吸着面３２ａにおける吸気孔３３の開口部が本発明における吸気口（以下、「吸気口３３ａ」ともいう）に相当する。この場合、図３に示すように、吸気孔３３（つまり、吸気口３３ａ）の直径Ｌ２は、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い４０μｍ程度に規定されている。また、図２に示すように、ヘッド本体２１には、空隙３１内の空気を排気するための排気孔３４が形成されている。このヘッド本体２１では、空隙３１内の空気の排気によって空隙３１内が負圧状態となり、それに伴って吸気口３３ａから吸気が行われることにより、ヘッド本体２１の吸着面３２ａにおける吸気口３３ａの縁部に半田ボール３００を吸着することが可能となっている（図４参照）。
【００２１】
加圧容器２２は、図２に示すように、底壁４２を有して一方が開口する箱状（皿状）に形成されて、その開口面４５とヘッド本体２１の吸着面３２ａとが対向し、かつ吸着面３２ａと底壁４２の上面（本発明における内面）４２ａとが所定の距離だけ離間する状態でヘッド本体２１に装着可能に構成されている。また、加圧容器２２の底壁４２には、ヘッド本体２１に装着された状態（装着状態）において、ヘッド本体２１の各吸気孔３３に対向する位置に複数（同図では、そのうちの２個のみを図示している）の貫通孔４３が形成されている。
【００２２】
この場合、加圧容器２２は、図３に示すように、開口面４５から底壁４２の上面４２ａまでの長さＬ３（装着状態におけるヘッド本体２１の吸着面３２ａと上面４２ａとの間の長さ）が、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い４０μｍ程度となるように形成されている。また、加圧容器２２は、底壁４２の厚みＬ４が、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも薄い２０μｍ程度となるように形成されている。この結果、加圧容器２２の開口面４５から底壁４２の下面（本発明における外面）４２ｂまでの長さ（Ｌ３＋Ｌ４）は、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い６０μｍ程度となっている。また、加圧容器２２は、同図に示すように、貫通孔４３の直径Ｌ５が、半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも長く、かつ直径Ｌ１の２倍よりも短い９０μｍ程度となるように形成されている。
【００２３】
この加圧容器２２では、貫通孔４３の直径Ｌ５を上記の長さとしたことで、半田ボール３００が一時に１つだけ貫通孔４３を通過して、その１つの半田ボール３００をヘッド本体２１（吸気口３３ａの縁部）に吸着させると共に、ヘッド本体２１に吸着させたその半田ボール３００（以下、この半田ボール３００を「搭載対象の半田ボール３００」ともいう）を除く他の半田ボール３００（以下、この半田ボール３００を「不要な半田ボール３００」ともいう）の貫通孔４３の通過を貫通孔４３の縁部で規制することが可能となっている（図４参照）。
【００２４】
また、この加圧容器２２では、装着状態においてヘッド本体２１の吸着面３２ａと相俟って形成される内部空間４１に対して側壁に形成された給気孔４４（図２参照）から空気（本発明における気体の一例）が供給されることによって内部空間４１が加圧され、それに伴って貫通孔４３から加圧容器２２の外部への空気の噴出（排出）が行われることにより、ヘッド本体２１に吸着されている搭載対象の半田ボール３００に付着している不要な半田ボール３００を除去することが可能となっている（図５，６参照）。
【００２５】
また、この加圧容器２２では、加圧容器２２における開口面４５から底壁４２の上面４２ａまでの長さＬ３を上記の長さとしたことで、貫通孔４３を通過した半田ボール３００が吸着面３２ａと底壁４２との間の隙間に入り込む事態が確実に防止されている。さらに、この加圧容器２２では、開口面４５から底壁４２の上面４２ａまでの長さＬ３、および底壁４２の厚みＬ４（開口面４５から底壁４２の下面４２ｂまでの長さ（Ｌ３＋Ｌ４））を上記の長さとしたことで、図３に示すように、ヘッド本体２１に吸着されている半田ボール３００の下側の端部が、底壁４２の下面４２ｂから加圧容器２２の外部に突出する（この例では、その突出長Ｌ６が５μｍ程度となっている）。
【００２６】
移動機構１２は、制御部１６の制御に従い、供給機構１５の配置位置（本発明における吸着位置）と基板４００の配置位置（本発明における目標位置）との間で吸着ヘッド１１を移動させる。吸気機構１３は、例えば、配管２０（図１参照）を介して吸着ヘッド１１におけるヘッド本体２１の排気孔３４に連結された真空ポンプ（図示せず）を備えて構成されて、制御部１６の制御に従い、ヘッド本体２１の空隙３１内を負圧状態とすることによって吸気口３３ａからの吸気を行う。給気機構１４は、配管２０（同図参照）を介して吸着ヘッド１１における加圧容器２２の給気孔４４に連結されたコンプレッサ（図示せず）を備えて構成されて、制御部１６の制御に従い、加圧容器２２の内部空間４１に空気を供給して内部空間４１を加圧する。また、給気機構１４のコンプレッサは、供給機構１５の容器５１（図２参照）にも配管２０（図１参照）を介して連結されており、容器５１の内部空間５２にも空気を供給する。
【００２７】
供給機構１５は、吸着ヘッド１１に半田ボール３００を供給する。この場合、供給機構１５は、図２に示すように、上部が開口すると共に半田ボール３００をその内部空間５２に収容可能に構成された容器５１を備えて構成されている。また、容器５１を構成する底壁および側壁は、半田ボール３００の直径Ｌ１よりも小径の孔が多数形成された通気性を有する材料で形成されている。この供給機構１５では、給気機構１４による内部空間５２に対する空気の供給によって内部空間５２に収容している半田ボール３００を内部空間５２で浮遊させることが可能となっている。
【００２８】
制御部１６は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、移動機構１２、吸気機構１３および給気機構１４を制御する。具体的には、制御部１６は、移動機構１２を制御して吸着ヘッド１１を供給機構１５の配置位置に移動させる処理（以下、「第１移動処理」ともいう）、吸気機構１３を制御して吸着ヘッド１１のヘッド本体２１における吸気口３３ａからの吸気を行わせる処理（以下、「吸気処理」ともいう）、給気機構１４を制御して供給機構１５における容器５１の内部空間５２に対して空気を供給させる処理（以下、「第１給気処理」ともいう）、給気機構１４を制御して加圧容器２２の内部空間４１に対して空気を供給させる処理（以下、「第２給気処理」ともいう）、移動機構１２を制御して半田ボール３００を吸着している吸着ヘッド１１を基板４００の配置位置まで移動させる処理（以下、「第２移動処理」ともいう）、および基板４００の配置位置において吸気機構１３を制御して吸気を停止させる処理（以下、「吸気停止処理」ともいう）を実行する。
【００２９】
次に、半田ボール搭載装置１を用いて、本発明に係る球状体吸着方法に従って吸着ヘッド１１に半田ボール３００を吸着させ、その半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程、およびその際の半田ボール搭載装置１の動作について、図面を参照して説明する。なお、この例では、ヘッド本体２１の吸着面３２ａを下向きにした状態で吸着ヘッド１１が半田ボール３００を吸着して吸着するものとする。また、供給機構１５の容器５１には、半田ボール３００が多数収容されているものとする。
【００３０】
この半田ボール搭載装置１では、開始操作がされたときに、制御部１６が、第１移動処理を実行する。この第１移動処理では、制御部１６は、移動機構１２を制御して、吸着ヘッド１１を供給機構１５（容器５１）の配置位置の上方に移動させ、次いで、図２に示すように、加圧容器２２の底壁４２の下面４２ｂが容器５１の側壁の上端部に当接するように吸着ヘッド１１を降下させる。続いて、制御部１６は、吸気処理を実行する。この吸気処理では、制御部１６は、吸気機構１３を制御して、吸着ヘッド１１のヘッド本体２１における空隙３１内の空気を排気させて空隙３１内を負圧状態とさせることにより、吸気口３３ａからの吸気を行わせる。
【００３１】
次いで、制御部１６は、第１給気処理を実行する。この第１給気処理では、制御部１６は、給気機構１４を制御して、供給機構１５における容器５１の内部空間５２に対して空気を供給させる。この際に、内部空間５２に対する空気の供給により、収容されている半田ボール３００が内部空間５２において浮遊させられる。また、図４に示すように、上記した吸気処理による吸気口３３ａからの吸気に伴う吸引力により、内部空間５２において浮遊している半田ボール３００が、吸着ヘッド１１におけるヘッド本体２１の吸気口３３ａに向けて引き寄せられる。続いて、同図に示すように、吸気口３３ａに向けて引き寄せられた半田ボール３００が、吸着ヘッド１１における加圧容器２２の底壁４２に形成されている貫通孔４３を通ってヘッド本体２１の吸着面３２ａにおける吸気口３３ａの縁部に吸着される。
【００３２】
また、上記したように、微小な半田ボール３００同士が互いに引き合う力がその重量に対して相対的に大きいため、図４に示すように、ヘッド本体２１（吸気口３３ａの縁部）に吸着された搭載対象の半田ボール３００には、不要な半田ボール３００が付着する。この場合、上記したように、不要な半田ボール３００の貫通孔４３の通過が規制されるため、不要な半田ボール３００は、加圧容器２２（底壁４２）の外側に位置した状態に維持される。次いで、制御部１６は、第１給気処理を終了（停止）する。この際に、図５に示すように、ヘッド本体２１に吸着されている搭載対象の半田ボール３００および搭載対象の半田ボール３００に付着している不要な半田ボール３００を除く他の半田ボール３００が容器５１の底部に向けて自重によって落下する。
【００３３】
続いて、制御部１６は、第２給気処理を実行する。この第２給気処理では、制御部１６は、給気機構１４を制御して加圧容器２２の内部空間４１に対して空気を供給させる。この際に、図５，６に示すように、空気の供給によって内部空間４１が加圧され、その加圧に伴って貫通孔４３から空気が噴出する。また、貫通孔４３から噴出した空気が、搭載対象の半田ボール３００に付着している不要な半田ボール３００に吹き当てられる。このため、搭載対象の半田ボール３００と不要な半田ボール３００とが強く引き合っていたとしても、不要な半田ボール３００が搭載対象の半田ボール３００から強制的に引き離されて吸着ヘッド１１から確実に除去される。なお、この状態では、図６に示すように、搭載対象の半田ボール３００の下側の端部が、底壁４２の下面４２ｂから突出している。
【００３４】
次いで、制御部１６は、第２移動処理を実行する。この第２移動処理では、制御部１６は、移動機構１２を制御して、図７に示すように、搭載対象の半田ボール３００を吸着している吸着ヘッド１１を基板４００の上方に移動させ、続いて、搭載対象の半田ボール３００の先端部が基板４００の端子４０１に近接する位置（基板４００の配置位置）に吸着ヘッド１１を降下させる。次いで、制御部１６は、吸気停止処理を実行する。この吸気停止処理では、制御部１６は、吸気機構１３を制御して、吸着ヘッド１１のヘッド本体２１における空隙３１内の空気の排気を停止させることにより、吸気口３３ａからの吸気を停止させる。この際に、同図に示すように、吸気口３３ａからの吸気による吸着が解除されて、半田ボール３００が基板４００の端子４０１上（端子４０１の表面に塗布された半田フラックス上）に載置される。続いて、制御部１６は、移動機構１２を制御して、図８に示すように、吸着ヘッド１１を上方に移動させた後に初期位置に移動させる。以上により、基板４００の端子４０１への半田ボール３００の搭載が完了する。この場合、この吸着ヘッド１１では、上記したように、第２給気処理を実行して加圧容器２２の内部空間４１を加圧し、その加圧によって貫通孔４３から空気を噴出させることで不要な半田ボール３００を確実に除去している。このため、不要な半田ボール３００の端子４０１への搭載（つまり、端子４０１に対する半田ボール３００の過剰な搭載）が確実に防止される。
【００３５】
このように、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、底壁４２を有する箱状に形成された加圧容器２２をその開口面４５とヘッド本体２１の吸着面３２ａとが対向する状態でヘッド本体２１に装着し、底壁４２に形成されている貫通孔４３を通過した１つの半田ボール３００（搭載対象の半田ボール３００）をヘッド本体２１に吸着させると共にその１つを除く他の半田ボール３００（不要な半田ボール３００）の貫通孔４３の通過を貫通孔４３の縁部で規制し、その状態で加圧容器２２の内部空間４１に対する空気の供給によって内部空間４１を加圧してその加圧に伴って貫通孔４３から空気を噴出させる。このため、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、搭載対象の半田ボール３００だけを吸着ヘッド１１に吸着させ、その搭載対象の半田ボール３００に付着している不要な半田ボール３００や、その不要な半田ボール３００にさらに付着している他の不要な半田ボール３００に貫通孔４３から噴出させた空気を吹き当てて、これらの不要な半田ボール３００を搭載対象の半田ボール３００から強制的に引き離して吸着ヘッド１１から確実に除去することができる。したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、搭載対象の半田ボール３００だけを吸着ヘッド１１に吸着させることができるため、不要な半田ボール３００の端子４０１への搭載、つまり端子４０１に対する半田ボール３００の過剰な搭載を確実に防止することができる。
【００３６】
また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、貫通孔４３の直径Ｌ５が半田ボール３００の直径Ｌ１よりも長くかつ直径Ｌ５の２倍よりも短い９０μｍ程度に形成された加圧容器２２を用いている。したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、不要な半田ボール３００の貫通孔４３の通過を確実に防止することができるため、不要な半田ボール３００の端子４０１への搭載をより確実に防止することができる。
【００３７】
また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、開口面４５から底壁４２の上面４２ａまでの長さＬ３が半田ボール３００の直径Ｌ１よりも短い４０μｍ程度に形成された加圧容器を用いている。したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、半田ボール３００を吸着する際に、貫通孔４３を通過した半田ボール３００が吸着面３２ａと底壁４２との間の隙間に入り込む事態を確実に防止することができるため、この隙間に入り込んだ不要な半田ボール３００の端子４０１への搭載を防止することができる。
【００３８】
また、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、開口面４５から底壁４２の下面４２ｂまでの長さ（Ｌ３＋Ｌ４）が半田ボール３００の直径Ｌ１よりも短い６０μｍ程度に形成された加圧容器２２を用いている。したがって、この吸着ヘッド１１、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、ヘッド本体２１に吸着された半田ボール３００の下側の端部を底壁４２の外部に突出させることができるため、加圧容器２２をヘッド本体２１に装着した状態の吸着ヘッド１１を基板４００の配置位置に移動させて、そのまま半田ボール３００を端子４０１に搭載することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、ヘッド本体２１の吸着面３２ａを下向きにした状態で吸着ヘッド１１に半田ボール３００を吸着させる構成および方法について上記したが、吸着面３２ａを上向き、または横向きにした状態で吸着ヘッド１１に半田ボール３００を吸着させる構成および方法を採用することもできる。
【００４０】
また、加圧容器２２をヘッド本体２１に装着した状態の吸着ヘッド１１を移動機構１２が移動させる構成および方法について上記したが、図９に示す吸着ヘッド１１１のように、ヘッド本体２１と加圧容器２２とを分離可能（着脱可能）に構成して、移動機構１２がヘッド本体２１のみを移動させる構成および方法を採用することもできる。この場合、この構成および方法では、吸着ヘッド１１に吸着されている半田ボール３００の下側の端部を装着状態の加圧容器２２における底壁４２から突出させる必要がないため、底壁４２の厚みを厚く構成することができる。
【００４１】
また、図１０に示す吸着ヘッド２１１のように、吸着面３２ａにおける吸気口３３ａの縁部を面取りすることによって形成した凹部３３ｂを設けて、半田ボール３００を吸着させる際に、この凹部３３ｂに半田ボール３００を嵌め込む構成および方法を採用することもできる。この構成および方法によれば、搭載対象の半田ボール３００を吸気口３３ａの縁部に吸着させる際に、その半田ボール３００の外面と凹部３３ｂの内面とを密着させることができるため、搭載対象の半田ボール３００を確実に吸着させることができる。このため、貫通孔４３から噴出する空気を吹き当てて不要な半田ボール３００を除去する際に、搭載対象の半田ボール３００が吸着ヘッド１１から引き離される事態を確実に防止することができる。
【００４２】
さらに、基板４００における端子４０１の表面に塗布した半田フラックス上に半田ボール３００を載置する構成に代えて、吸着ヘッド１１によって吸着された半田ボール３００の先端部をトレイに収容した半田フラックスに浸してその先端部に半田フラックスを付着させた後に、半田フラックスが塗布されていない端子４０１上にその半田ボール３００を載置する構成を採用することもできる。また、イオナイザ等の除電装置（イオン化装置）によってイオン化させた空気を内部空間４１に供給して加圧し、そのイオン化させた空気を貫通孔４３から噴出させて不要な半田ボール３００に吹き当てる構成および方法を採用することもできる。この構成および方法によれば、静電気によって搭載対象の半田ボール３００に強く付着している不要な半田ボール３００を搭載対象の半田ボール３００から容易に引き離して除去することができる。また、空気に代えて、他の気体を用いる構成および方法を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】半田ボール搭載装置１の構成を示す構成図である。
【図２】吸着ヘッド１１および供給機構１５の断面図である。
【図３】ヘッド本体２１の底壁３２および加圧容器２２の底壁４２の構成を示す吸着ヘッド１１の拡大断面図である。
【図４】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第１の説明図である。
【図５】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第２の説明図である。
【図６】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第３の説明図である。
【図７】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第４の説明図である。
【図８】半田ボール３００を基板４００の端子４０１に搭載する工程を説明する第５の説明図である。
【図９】吸着ヘッド１１１の構成を示す断面図である。
【図１０】吸着ヘッド２１１の構成を示す断面図である。
【図１１】従来の半田ボール搭載装置の動作を説明する第１の説明図である。
【図１２】従来の半田ボール搭載装置の動作を説明する第２の説明図である。
【図１３】従来の半田ボール搭載装置の動作を説明する第３の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 半田ボール搭載装置
１１，１１１，２１１ 吸着ヘッド
１２ 移動機構
１３ 吸気機構
１４ 給気機構
１５ 供給機構
１６ 制御部
２１ ヘッド本体
２２ 加圧容器
３２ａ 吸着面
３３ａ 吸気口
４１ 内部空間
４２ 底壁
４２ａ 上面
４２ｂ 下面
４３ 貫通孔
４５ 開口面
３００ 半田ボール
Ｌ１，Ｌ５ 直径
Ｌ３ 長さ
Ｌ４ 厚み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着可能に構成された吸着ヘッドであって、
底壁を有する箱状に形成されてその開口面と前記ヘッド本体の前記吸着面とが対向するように当該ヘッド本体に装着されると共に、装着状態において前記吸着面と相俟って形成される内部空間に対する気体の供給によって当該内部空間が加圧される加圧容器を備え、
前記加圧容器は、前記球状体を１つだけ通過可能な大きさの貫通孔が前記底壁に形成されて、前記貫通孔を通過した１つの前記球状体を前記ヘッド本体に吸着させると共に当該１つを除く他の前記球状体の当該貫通孔の通過を当該貫通孔の縁部で規制し、かつ前記内部空間への加圧に伴って前記気体を前記貫通孔から噴出可能に構成されている吸着ヘッド。
【請求項２】
前記加圧容器は、前記貫通孔の直径が前記球状体の直径よりも長くかつ当該球状体の直径の２倍よりも短く形成されている請求項１記載の吸着ヘッド。
【請求項３】
前記加圧容器は、前記開口面から前記底壁の内面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成されている請求項１または２記載の吸着ヘッド。
【請求項４】
前記加圧容器は、前記装着状態における前記開口面から前記底壁の外面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成されている請求項１から３のいずれかに記載の吸着ヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の吸着ヘッドと、
前記吸着ヘッドを移動させる移動機構と、
前記吸気口からの吸気を行う吸気機構と、
前記気体を供給する給気機構と、
当該移動機構を制御して前記吸着ヘッドを前記球状体の吸着位置に移動させる処理、前記吸気機構を制御して前記吸気口からの吸気を行わせる処理、前記給気機構を制御して前記加圧容器の前記内部空間に対して前記気体を供給させる処理、および前記移動機構を制御して前記球状体を吸着している前記吸着ヘッドを目標位置まで移動させる処理を実行する制御部とを備えている球状体搭載装置。
【請求項６】
吸着ヘッドにおけるヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着させる球状体吸着方法であって、
底壁を有する箱状に形成された加圧容器をその開口面と前記ヘッド本体の前記吸着面とが対向するように当該ヘッド本体に装着した状態において、前記加圧容器の前記底壁に形成されている貫通孔を通過した１つの前記球状体を前記ヘッド本体に吸着させると共に当該１つを除く他の前記球状体の当該貫通孔の通過を当該貫通孔の縁部で規制し、前記吸着面と相俟って形成される前記加圧容器の内部空間に対する気体の供給によって当該内部空間を加圧し、当該内部空間への当該加圧に伴う前記貫通孔からの前記気体の噴出によって前記他の球状体を前記吸着ヘッドから除去する球状体吸着方法。
【請求項７】
前記貫通孔の直径が前記球状体の直径よりも長くかつ当該球状体の直径の２倍よりも短く形成された前記加圧容器を用いる請求項６記載の球状体吸着方法。
【請求項８】
前記開口面から前記底壁の内面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成された前記加圧容器を用いる請求項６または７記載の球状体吸着方法。
【請求項９】
前記開口面から前記底壁の外面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成された前記加圧容器を用いる請求項６から８のいずれかに記載の球状体吸着方法。
【請求項１】
ヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着可能に構成された吸着ヘッドであって、
底壁を有する箱状に形成されてその開口面と前記ヘッド本体の前記吸着面とが対向するように当該ヘッド本体に装着されると共に、装着状態において前記吸着面と相俟って形成される内部空間に対する気体の供給によって当該内部空間が加圧される加圧容器を備え、
前記加圧容器は、前記球状体を１つだけ通過可能な大きさの貫通孔が前記底壁に形成されて、前記貫通孔を通過した１つの前記球状体を前記ヘッド本体に吸着させると共に当該１つを除く他の前記球状体の当該貫通孔の通過を当該貫通孔の縁部で規制し、かつ前記内部空間への加圧に伴って前記気体を前記貫通孔から噴出可能に構成されている吸着ヘッド。
【請求項２】
前記加圧容器は、前記貫通孔の直径が前記球状体の直径よりも長くかつ当該球状体の直径の２倍よりも短く形成されている請求項１記載の吸着ヘッド。
【請求項３】
前記加圧容器は、前記開口面から前記底壁の内面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成されている請求項１または２記載の吸着ヘッド。
【請求項４】
前記加圧容器は、前記装着状態における前記開口面から前記底壁の外面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成されている請求項１から３のいずれかに記載の吸着ヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の吸着ヘッドと、
前記吸着ヘッドを移動させる移動機構と、
前記吸気口からの吸気を行う吸気機構と、
前記気体を供給する給気機構と、
当該移動機構を制御して前記吸着ヘッドを前記球状体の吸着位置に移動させる処理、前記吸気機構を制御して前記吸気口からの吸気を行わせる処理、前記給気機構を制御して前記加圧容器の前記内部空間に対して前記気体を供給させる処理、および前記移動機構を制御して前記球状体を吸着している前記吸着ヘッドを目標位置まで移動させる処理を実行する制御部とを備えている球状体搭載装置。
【請求項６】
吸着ヘッドにおけるヘッド本体の吸着面に形成された吸気口の縁部に球状体を吸着させる球状体吸着方法であって、
底壁を有する箱状に形成された加圧容器をその開口面と前記ヘッド本体の前記吸着面とが対向するように当該ヘッド本体に装着した状態において、前記加圧容器の前記底壁に形成されている貫通孔を通過した１つの前記球状体を前記ヘッド本体に吸着させると共に当該１つを除く他の前記球状体の当該貫通孔の通過を当該貫通孔の縁部で規制し、前記吸着面と相俟って形成される前記加圧容器の内部空間に対する気体の供給によって当該内部空間を加圧し、当該内部空間への当該加圧に伴う前記貫通孔からの前記気体の噴出によって前記他の球状体を前記吸着ヘッドから除去する球状体吸着方法。
【請求項７】
前記貫通孔の直径が前記球状体の直径よりも長くかつ当該球状体の直径の２倍よりも短く形成された前記加圧容器を用いる請求項６記載の球状体吸着方法。
【請求項８】
前記開口面から前記底壁の内面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成された前記加圧容器を用いる請求項６または７記載の球状体吸着方法。
【請求項９】
前記開口面から前記底壁の外面までの長さが前記球状体の直径よりも短く形成された前記加圧容器を用いる請求項６から８のいずれかに記載の球状体吸着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１４０９１８（Ｐ２０１０−１４０９１８Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２８０７（Ｐ２００８−３１２８０７）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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